JP3669806B2

JP3669806B2 - Pneumatic radial tire

Info

Publication number: JP3669806B2
Application number: JP07600097A
Authority: JP
Inventors: 通堀川; 雅博黒沢
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 1997-03-27
Filing date: 1997-03-27
Publication date: 2005-07-13
Anticipated expiration: 2017-03-27
Also published as: JPH10264608A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベルト層を構成するスチールコードの耐腐食性を高めると共にベルト部耐疲労性を向上させた空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気入りラジアルタイヤのベルト層を構成するスチールコードとしては、１×４構造又は１×５構造のものが広く使用されてきたが、最近、タイヤの軽量化やコスト削減等のために１×３構造のものが注目されるようになっている。
【０００３】
そして、従来、この１×３構造のスチールコードには、コード内部へのゴム浸透性を高めるために、素線相互間が離隔するように隙間を形成して撚り合わせると共にコード横断面形状を略楕円形にした偏平オープン構造を採用することが行われていた。ゴム浸透性がわるいと、タイヤ使用中にトレッド面に受けた外傷から浸入した水分がベルト層のスチールコード内部に浸入し、そこでコードの腐食を起こしてコードを破壊に至らしめるため、ベルト部耐疲労性を悪化させてしまうからである。
【０００４】
しかしながら、本発明者が詳細検討した結果によると、ベルト層のスチールコードが上記のような偏平オープン構造であっても、必ずしもその構造に基づく性能を発揮できない場合があることが判明した。例えば、(1) 素線径を大きくするとコード強度は十分であってもコード折れが発生する場合がある。(2) 逆に、素線径を小さくするとベルト層曲げ剛性が低下し、トレッド面の摩耗がはやくなる。および、(3) 偏平化し過ぎるとベルト層内のコード間距離が小さくなってコード間セパレーションが生じ易くなり、また、コード横断面形状が円形に近づくとベルト層ゲージダウンができなくなるなどの問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ベルト層を構成する１×３構造のスチールコードの耐腐食性を高めると共にベルト部耐疲労性を向上させた空気入りラジアルタイヤを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、スチールコードからなるベルト層をトレッド部に有する空気入りラジアルタイヤにおいて、前記スチールコードが、▲１▼素線径０．２７〜０．２９ｍｍの３本の素線を撚り合わせた１×３構造であり、▲２▼コード横断面形状が略楕円形であって、その長径ｂと短径ａとの比で定義される偏平比ａ／ｂが０．６８〜０．７７であり、▲３▼前記素線がくせ付けされていて、コード横断面において素線相互間が離隔したオープン構造であり、かつ▲４▼エンド数３７〜４２本／５ｃｍで、長径ｂの方向を前記ベルト層の面方向に沿わせたことを特徴とする。
【０００７】
このように、素線径、偏平比、エンド数の最適値を選択して１×３偏平オープン構造のスチールコードからなるベルト層に組み合わせたため（▲１▼〜▲４▼）、ベルト層を構成するスチールコードの耐腐食性を高めると共にベルト部耐疲労性を向上させることが可能となる。また、スチールコードが１×３構造であるために従来におけると同様にタイヤの軽量化やコスト削減が可能となる。さらに、ベルト層において、スチールコードをエンド数３７〜４２本／５ｃｍで、その長径ｂの方向をベルト層の面方向に沿わせて配置しているため、ベルト層の幅方向曲げ剛性（横剛性）が高まるから、トレッド面の耐摩耗性および操縦安定性を高めることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の空気入りラジアルタイヤは、図１に示すように、左右一対のビード部１およびサイドウォール部２と、両サイドウォール部に連なるトレッド部３からなり、ビード部１、１間にカーカス層４が装架され、カーカス層４の端部がビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されて巻き上げられている。トレッド部３においては、カーカス層４の外側に、２枚のベルト層６、６がタイヤ１周に亘って配置されている。
【０００９】
ベルト層６は、素線径０．２７〜０．２９ｍｍで、長手方向に予め屈曲を有するようにくせ付けされた３本の素線を撚り合わせた１×３構造のスチールコードから構成される。素線径が０．２７ｍｍ未満では、素線が細くなり過ぎてベルト層曲げ剛性が低下し、トレッド面の耐摩耗性が低下してしまう。一方、素線径が０．２９ｍｍを超えると素線が太くなり過ぎて乗心地性に悪影響が出易く、コード折れが発生し易い傾向にある。
【００１０】
このスチールコードの横断面形状を図２に示す。図２に示すように、スチールコード１０は、その横断面形状が略楕円形であって、３本の素線１１が互いに隙間を介在させて分散するオープン構造であり、かつその長径ｂと短径ａとの比で定義される偏平比ａ／ｂが０．６８〜０．７７になっている。偏平比が０．６８未満では、偏平になり過ぎてベルト層６内においてコード間距離が小さくなってコード間セパレーションが生じ易くなる。偏平比が０．７７を超えると、横断面形状が円形に近くなってベルト層ゲージダウンができなくなり、タイヤ軽量化に寄与し得なくなる。また、オープン構造としたのは、スチールコード１０のコード内部へのゴム浸透性を高めるようにするためである。
【００１１】
スチールコード１０は、図３に示すように、ベルト層６内において、エンド数３７〜４２本／５ｃｍをもってその長径ｂの方向をベルト層６の面方向に沿わせて配置されている。ここで、エンド数とは、加硫後におけるベルト層幅方向５ｃｍ当りのスチールコード配置本数をいう。エンド数が３７本／５ｃｍ未満ではスチールコード配置本数が少な過ぎてベルト層曲げ剛性が不足することになり、一方、エンド数が４２本／５ｃｍ超ではスチールコード配置本数が多過ぎてタイヤ重量が増加すると共にベルト層６内のコード間距離ｄが小さくなってコード間セパレーションが生じ易くなってしまう。また、スチールコード１０の長径ｂの方向をベルト層６の面方向に沿わせるようにしたのは、ベルト層６の厚さＹをできるだけ小さくして使用ゴム量を減らすことによりタイヤ軽量化を図ると共にベルト層６の横剛性を高めるためである。
【００１２】
また、ベルト層６において、スチールコードの配列ピッチＸと長径ｂとの比ｂ／Ｘが、０．６０〜０．７１であるのがよい。比ｂ／Ｘが０．６０より小さい場合にはコード間距離ｄが大きくなってベルト層６の横剛性が低減するからコーナリングパワー（Ｃｐ）が小さくなる。比ｂ／Ｘが０．７１超の場合にはコード間距離ｄが小さくなってコード間セパレーションが生じ易くなる。
【００１３】
さらに、ベルト層６において、ベルト層厚さＹと短径ａとの比ａ／Ｙが、０．５２〜０．５７であるとよい。比ａ／Ｙが０．５２未満の場合にはベルト層６内においてスチールコード１０よりもゴム部分の占める割合が多くなり過ぎるため、ベルト層６に対するスチールコード１０の補強効果が減じてしまう。一方、比ａ／Ｙが０．５７より大きい場合にはベルト層６内においてスチールコード１０の占める割合が多くなり過ぎるため、タイヤ重量が増加すると共にセパレーションが生じ易くなる。
【００１４】
スチールコード１０は、炭素含有量が０．７８〜０．８２％であって、撚りピッチが１０〜１４ｍｍであるのがよい。また、スチールコード１０を埋設してベルト層６を構成するためのゴム（コートゴム、加硫前のゴム）の厚さ（コンパウンドゲージ）は１．１０〜１．２０ｍｍがよく、そのコートゴムの５０％モジュラスは５０〜７０Ｋｇ／ｃｍ²であるのがよい。
【００１５】
【実施例】
撚りピッチ１２ｍｍおよび炭素含有量０．８２％を有すると共に表１に示す諸元をそれぞれ有する１×３構造のスチールコードを５０％モジュラス６０Ｋｇ／ｃｍ²のコートゴムに埋設することによりベルト層を構成して、タイヤサイズ１７５／７０Ｒ１３を有する図１に示すタイヤ構造の空気入りラジアルタイヤを作製した（実施例１〜２、比較例１〜８）。これらのタイヤにつき、下記によりコード折れ、ベルト層曲げ剛性、ベルト層セパレーション、およびコーナリングパワー（Ｃｐ）を評価した。この結果を表１に示す。
【００１６】
コード折れ：
タイヤを腐食環境下で一定時間熟成した後、一定距離を走らせたときのベルト層コード折れ本数を測定し、比較例５を１００として指数評価した（指数が小さいほどコード折れ本数が少ないことを意味する）。
【００１７】
曲げ剛性：
所定エンド数で並べたコードをゴムで被覆埋設し、かつ被覆ゲージを所定ゲージとして複合体を形成した後、この複合体をコード長手方向を揃えて２枚積層してこれに加硫加工を施し、サンプルを作製した。ついで、このサンプルのコード長手方向の３点曲げテストを実施し、比較例５を１００として指数評価した（指数値が大ほど曲げ剛性が高い）。
【００１８】
ベルトエッジセパレーション：
ドラム上で一定距離走行後、ベルト層端部に発生するセパレーションの長さをタイヤ周上１０箇所測定し、その平均値をセパレーション長さとした。比較例５を１００とした指数で示す（指数が小さいほどセパレーション長さが短い）。
【００１９】
コーナリングパワー（Ｃｐ）：
試験タイヤを空気圧２００ｋＰａ（２．０ｋｇｆ／ｃｍ²）で１３×５−Ｊのリムにリム組みし、直径１７０７．６ｍｍのドラム上を、２９４２Ｎ（３００ｋｇｆ／ｃｍ²）の荷重を負荷して１０ｋｍ／ｈｒの速度で走行し、スリップ角右１°のときの横力とスリップ角左１°のときの横力との絶対値の平均をそれぞれ測定した。比較例５の測定値を基準（１００）とする指数で表示した。この指数値が大きいほどＣｐが大きく、操縦安定性に優れていることを示す。
【００２０】
【表１】

【００２１】
表１から明らかなように、本発明のタイヤ（実施例１〜２）は、比較タイヤ（比較例１〜８）に比して、コード折れ（スチールコードの耐腐食性）、ベルト層曲げ剛性、ベルト層セパレーション（ベルト部耐疲労性）、およびコーナリングパワー（Ｃｐ）に優れていることが判る。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、ベルト層を構成するスチールコードが、素線径０．２７〜０．２９ｍｍの３本の素線を撚り合わせた１×３構造であり、コード横断面形状が略楕円形であって、その長径ｂと短径ａとの比で定義される偏平比ａ／ｂが０．６８〜０．７７であり、前記素線がくせ付けされていて、コード横断面において素線相互間が離隔したオープン構造であり、かつエンド数３７〜４２本／５ｃｍで、長径ｂの方向を前記ベルト層の面方向に沿っているために、１チールコードの耐腐食性を高めると共にベルト部耐疲労性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の空気入りラジアルタイヤの一例のタイヤ子午線方向半断面図である。
【図２】本発明の空気入りラジアルタイヤのベルト層を構成するスチールコードの一例の横断面図である。
【図３】本発明の空気入りラジアルタイヤのベルト層の一例の部分断面図である。
【符号の説明】
１ビード部２サイドウォール部３トレッド部
４カーカス層５ビードコア６ベルト層
１０スチールコード１１素線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pneumatic radial tire in which the corrosion resistance of a steel cord constituting a belt layer is increased and the fatigue resistance of a belt portion is improved.
[0002]
[Prior art]
Steel cords constituting the belt layer of pneumatic radial tires have been widely used in the 1 × 4 structure or the 1 × 5 structure, but recently, 1 × 3 has been used to reduce the weight of the tire and reduce the cost. The structure is drawing attention.
[0003]
Conventionally, in order to improve rubber penetration into the inside of the cord, the steel cord having the 1 × 3 structure is twisted by forming a gap so that the strands are separated from each other, and the cross-sectional shape of the cord is almost the same. An oblong flat open structure has been adopted. If the rubber permeability is poor, moisture that has entered from the trauma received on the tread surface during tire use will enter the steel cord of the belt layer, causing the cord to corrode and causing the cord to break. This is because the fatigue is deteriorated.
[0004]
However, according to the results of detailed studies by the present inventors, it has been found that even if the steel cord of the belt layer has the flat open structure as described above, the performance based on the structure may not always be exhibited. For example, (1) when the strand diameter is increased, cord breakage may occur even if the cord strength is sufficient. (2) Conversely, when the wire diameter is reduced, the belt layer bending rigidity is lowered and the tread surface wears quickly. (3) If flattened too much, the distance between cords in the belt layer becomes small and separation between cords is likely to occur, and if the cross-sectional shape of the cord approaches a circle, the belt layer gauge cannot be lowered. there were.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a pneumatic radial tire in which the corrosion resistance of the steel cord having a 1 × 3 structure constituting the belt layer is improved and the fatigue resistance of the belt portion is improved.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a pneumatic radial tire having a belt layer made of a steel cord in a tread portion, wherein the steel cord is formed by twisting three strands having a wire diameter of 0.27 to 0.29 mm. It has a × 3 structure, and (2) the cross-sectional shape of the cord is substantially elliptical, and the flatness ratio a / b defined by the ratio of the major axis b to the minor axis a is 0.68 to 0.77. (3) The above-mentioned strands are attached to each other, and the cords have an open structure in which the strands are separated from each other in the cross section, and (4) the number of ends is 37 to 42 / 5cm, and the direction of the major axis b is It is characterized by being along the surface direction of the belt layer.
[0007]
In this way, the optimum values for the wire diameter, flatness ratio, and number of ends are selected and combined with a belt layer made of steel cord with a 1 × 3 flat open structure ((1) to (4)). It is possible to increase the corrosion resistance of the steel cord to be improved and improve the belt portion fatigue resistance. Further, since the steel cord has a 1 × 3 structure, it is possible to reduce the weight of the tire and reduce the cost as in the conventional case. Further, in the belt layer, the steel cord has a number of ends of 37 to 42/5 cm, and the direction of the major axis b is arranged along the surface direction of the belt layer. ) Increases, the wear resistance and steering stability of the tread surface can be improved.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As shown in FIG. 1, the pneumatic radial tire of the present invention includes a pair of left and right bead portions 1 and sidewall portions 2, and a tread portion 3 that is continuous with both sidewall portions, and a carcass layer between the bead portions 1 and 1. 4 is mounted, and the end portion of the carcass layer 4 is folded around the bead core 5 from the tire inner side to the outer side and wound up. In the tread portion 3, two

belt layers

6 and 6 are disposed on the outer side of the carcass layer 4 over the circumference of the tire.
[0009]
The belt layer 6 has a strand diameter of 0.27 to 0.29 mm and is formed of a steel cord having a 1 × 3 structure obtained by twisting three strands that have been bent in advance in the longitudinal direction. . If the wire diameter is less than 0.27 mm, the wire becomes too thin, the belt layer bending rigidity decreases, and the wear resistance of the tread surface decreases. On the other hand, if the wire diameter exceeds 0.29 mm, the wire becomes too thick and the ride quality is liable to be adversely affected, and cord breakage tends to occur.
[0010]
The cross-sectional shape of this steel cord is shown in FIG. As shown in FIG. 2, the steel cord 10 has a substantially elliptical cross-sectional shape, an open structure in which three strands 11 are dispersed with a gap therebetween, and a long diameter b and a short length. The flatness ratio a / b defined by the ratio with the diameter a is 0.68 to 0.77. If the flatness ratio is less than 0.68, the flatness becomes too flat, and the distance between cords in the belt layer 6 becomes small, so that the separation between cords easily occurs. If the flatness ratio exceeds 0.77, the cross-sectional shape becomes nearly circular, and the belt layer gauge cannot be reduced, and the tire weight cannot be reduced. The reason why the open structure is adopted is to increase the rubber permeability of the steel cord 10 into the cord.
[0011]
As shown in FIG. 3, the steel cord 10 is arranged in the belt layer 6 with the number of ends of 37 to 42/5 cm and the direction of the major axis “b” along the surface direction of the belt layer 6. Here, the number of ends means the number of steel cords arranged per 5 cm in the belt layer width direction after vulcanization. If the number of ends is less than 37 / 5cm, the number of steel cords is too small and the belt layer bending rigidity is insufficient. On the other hand, if the number of ends exceeds 42 / 5cm, the number of steel cords is too large and the tire weight is too high. As the distance increases, the distance d between cords in the belt layer 6 becomes smaller, and separation between cords is likely to occur. Also, the direction of the major axis b of the steel cord 10 is made to follow the surface direction of the belt layer 6 because the thickness Y of the belt layer 6 is made as small as possible to reduce the amount of rubber used, thereby reducing the weight of the tire. At the same time, the lateral rigidity of the belt layer 6 is increased.
[0012]
In the belt layer 6, the ratio b / X of the steel cord arrangement pitch X to the major axis b is preferably 0.60 to 0.71. When the ratio b / X is smaller than 0.60, the inter-cord distance d is increased and the lateral rigidity of the belt layer 6 is reduced, so that the cornering power (Cp) is reduced. When the ratio b / X is greater than 0.71, the inter-cord distance d becomes small and inter-code separation is likely to occur.
[0013]
Further, in the belt layer 6, the ratio a / Y between the belt layer thickness Y and the minor axis a may be 0.52 to 0.57. When the ratio a / Y is less than 0.52, the proportion of the rubber portion occupied in the belt layer 6 is excessively larger than that of the steel cord 10, so that the reinforcing effect of the steel cord 10 on the belt layer 6 is reduced. On the other hand, when the ratio a / Y is larger than 0.57, the ratio of the steel cord 10 in the belt layer 6 becomes too large, so that the tire weight increases and separation easily occurs.
[0014]
The steel cord 10 may have a carbon content of 0.78 to 0.82% and a twist pitch of 10 to 14 mm. Further, the thickness (compound gauge) of rubber (coat rubber, rubber before vulcanization) for embedding the steel cord 10 to constitute the belt layer 6 is preferably 1.10 to 1.20 mm, and 50% of the coat rubber. The modulus should be 50 to 70 Kg / cm ² .
[0015]
【Example】
A belt layer is formed by embedding a 1 × 3 steel cord having a twist pitch of 12 mm and a carbon content of 0.82% and having the specifications shown in Table 1 in a coated rubber with a 50% modulus of 60 kg / cm ^2. A pneumatic radial tire having the tire structure shown in FIG. 1 and having a tire size of 175 / 70R13 was produced (Examples 1-2 and Comparative Examples 1-8). For these tires, cord breakage, belt layer bending rigidity, belt layer separation, and cornering power (Cp) were evaluated as follows. The results are shown in Table 1.
[0016]
Code break :
After aging the tire for a certain period of time in a corrosive environment, the number of belt layer cord folds when running a certain distance was measured, and the index was evaluated with Comparative Example 5 being 100 (the smaller the index, the smaller the number of cord folds) To do).
[0017]
Flexural rigidity :
A cord arranged with a predetermined number of ends is covered with rubber, and a composite is formed using the coated gauge as a predetermined gauge. After that, two composites are aligned in the longitudinal direction of the cord and vulcanized. A sample was prepared. Next, a three-point bending test of the sample in the longitudinal direction of the cord was performed, and index evaluation was performed with Comparative Example 5 being 100 (the larger the index value, the higher the bending rigidity).
[0018]
Belt edge separation :
After running on the drum for a certain distance, the separation length generated at the end of the belt layer was measured at 10 locations on the tire circumference, and the average value was taken as the separation length. The index is shown as an index with Comparative Example 5 being 100 (the smaller the index, the shorter the separation length).
[0019]
Cornering power (Cp) :
The test tire was assembled on a rim of 13 × 5-J at an air pressure of 200 kPa (2.0 kgf / cm ² ), and a load of 2942 N (300 kgf / cm ² ) was applied on a drum with a diameter of 1707.6 mm to 10 km / The vehicle was run at a speed of hr, and the average of absolute values of the lateral force when the slip angle was 1 ° to the right and the lateral force when the slip angle was 1 ° to the left was measured. The measured value of Comparative Example 5 was displayed as an index with reference (100). The larger the index value, the larger the Cp, and the better the steering stability.
[0020]
[Table 1]

[0021]
As is clear from Table 1, the tires of the present invention (Examples 1 and 2) are cord breakage (corrosion resistance of steel cords) and belt layer bending rigidity as compared with the comparative tires (Comparative Examples 1 to 8). It can be seen that the belt layer separation (belt part fatigue resistance) and the cornering power (Cp) are excellent.
[0022]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, the steel cord constituting the belt layer has a 1 × 3 structure in which three strands having strand diameters of 0.27 to 0.29 mm are twisted, and the cord cross-sectional shape is A substantially elliptical shape having a flatness ratio a / b defined by a ratio of a major axis b to a minor axis a of 0.68 to 0.77, the strands being attached, In the open structure in which the strands are separated from each other, the number of ends is 37 to 42/5 cm, and the direction of the major axis b is along the surface direction of the belt layer. It is possible to improve the belt portion fatigue resistance as well as to increase.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a half sectional view in the tire meridian direction of an example of a pneumatic radial tire of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of an example of a steel cord constituting the belt layer of the pneumatic radial tire of the present invention.
FIG. 3 is a partial cross-sectional view of an example of a belt layer of the pneumatic radial tire of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Bead part 2 Side wall part 3 Tread part 4 Carcass layer 5 Bead core 6 Belt layer 10 Steel cord 11 Strand

Claims

In a pneumatic radial tire having a belt layer made of steel cord in a tread portion, the steel cord has (1) a 1 × 3 structure in which three strands having a strand diameter of 0.27 to 0.29 mm are twisted together. (2) The cord cross-sectional shape is substantially elliptical, and the flatness ratio a / b defined by the ratio of the major axis b to the minor axis a is 0.68 to 0.77, (3) The strands of the cords are open, the strands are separated from each other in the cord cross-section, and the steel cords have an end number of 37 to 42 ends / 5 cm, and the direction of the major axis b is the direction of the belt layer. A pneumatic radial tire having a ratio b / X between an arrangement pitch X of the steel cords in the belt layer and the major axis b of 0.60 to 0.71 along the surface direction .

The pneumatic radial tire according to claim 1, wherein a ratio a / Y between the thickness Y of the belt layer and the minor axis a is 0.52 to 0.57.

In a pneumatic radial tire having a belt layer made of steel cord in a tread portion, the steel cord has (1) a 1 × 3 structure in which three strands having a strand diameter of 0.27 to 0.29 mm are twisted together. (2) The cord cross-sectional shape is substantially elliptical, and the flatness ratio a / b defined by the ratio of the major axis b to the minor axis a is 0.68 to 0.77, (3) The strands of the cords are open, the strands are separated from each other in the cord cross-section, and the steel cords have an end number of 37 to 42 ends / 5 cm, and the direction of the major axis b is the direction of the belt layer. A pneumatic radial tire having a ratio a / Y between the belt layer thickness Y and the minor axis a of 0.52 to 0.57 along the surface direction.