JP3898491B2 - ゴム物品補強用の金属コード、及びそれを用いた空気入りタイヤ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軽量化を図りつつ耐疲労性能を向上したゴム物品補強用の金属コード、及びそれを用いた空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術、及び発明が解決しようとする課題】
タイヤの軽量化は、転がり抵抗を減じて自動車の燃費性能を高めるなど、自然環境の改善を図るために急務であり、そのために、タイヤに用いる金属コードにおいては、高強度化してその使用量を減らすことが強く要求されている。
【０００３】
ここで、金属コードを構成するフィラメントを高強度化するには、成分中の炭素含有量を０．９０〜１．０ｗｔ％に増加した高炭素鋼材や、クロム等を添加した低合金鋼材を適用し、熱処理プロセスの設計、および伸線中の発熱や伸線フィラメントの加工状態をより均一に近づける伸線条件の設計等の技術開発により、高強度化が計られている。
【０００４】
しかしながら、このように高強度化したフィラメントは延性が低いため、金属コードの耐疲労性を損ねることが問題となる。
【０００５】
そこで本発明は、高強度化したフィラメントに２次元型付けをして用いることを基本として、高強度化と耐疲労性の改善とを両立でき、軽量化を図りつつ耐久性を向上しうるゴム物品補強用の金属コード、及びそれを用いた空気入りタイヤの提供を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、引張り強度が４６００〜５５００Ｎ／ｍｍ² 、かつ直径Ｄが０．１０〜０．３５ｍｍの高強度フィラメントに、２次元で型付けした型付けフィラメントとすることともに、該型付けフィラメントの複数かつ１２本以下の本数を、撚り合わすことを特徴とする。
【０００７】
又請求項１の発明では、前記型付けフィラメントは、型付けのピッチＰが２．５〜１０．０ｍｍ、型付けの高さＨが０．１〜０．５ｍｍであることを特徴としている。
【０００８】
又請求項１の発明は、さらに撚り合わせのピッチＰｗは１０〜３０ｍｍ、かつ捻りのピッチＰｎは、前記撚り合わせのピッチＰｗの１〜２０倍とすることにより、コードの切断伸度を２〜６％としたことを特徴とする。
【０００９】
又請求項２の発明では、前記型付けフィラメントは、１〜４つのフィラメント束に区分される複数本からなり、かつ各フィラメント束を捻りながら撚り合わせたことを特徴としている。
【００１０】
又請求項３の発明は、空気入りタイヤであって、前記請求項１又は２に記載の金属コードを用いたことを特徴としている。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。図１は、本発明の金属コードがブレーカ層のブレーカコードに採用された場合の空気入りタイヤを例示する断面図である。
図１において、空気入りタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、トレッド部２の内方かつ前記カーカス６の外側に配されるブレーカ層７とを具えており、本例では、タイヤ１が乗用車用のラジアルタイヤである場合を例示している。
【００１２】
前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して、例えば７５〜９０°の角度で配列した１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａから形成される。このカーカスプライ６Ａは、前記ビードコア５、５間を跨るプライ本体部６ａの両端に、前記ビードコア５の廻りで内から外に折り返すプライ折返し部６ｂを一体に具えるとともに、前記プライ本体部６ａとプライ折返し部６ｂとの間には、ビードコア５から半径方向外方に先細状にのびる硬質のゴムからなるビードエーペックス８が配置され、ビード部４を補強している。
【００１３】
なお前記カーカスコードとしては、本例では、ナイロン、レーヨン、ポリエステルなどの有機繊維コードを採用している。
【００１４】
又前記ブレーカ層７は、ブレーカコードをタイヤ周方向に対して、例えば１０〜３５°の角度で配列した２枚以上、本例では２枚のブレーカプライ７Ａ、７Ｂから構成される。各ブレーカプライ７Ａ、７Ｂは、ブレーカコードがプライ間相互で交差するように傾斜の向きを違えて重置され、これによってブレーカ剛性を高め、トレッド部２の略全巾をタガ効果を有して強固に補強している。
【００１５】
又本例では、前記ブレーカ層７に対する拘束力を高めて高速耐久性能等を向上させる目的で、ブレーカ層７の外側にバンド層９を配した場合を例示している。このバンド層９は、タイヤ周方向に対して例えば５°以下の角度で螺旋巻きしたバンドコードを有し、少なくとも前記ブレーカ層７のタイヤ軸方向外端部を覆って延在する。なおバンドコードとして、本例では、ナイロン等の有機繊維コードを採用している。
【００１６】
そして本実施形態では、タイヤの軽量化を図る目的で、前記ブレーカコードに、高強度フィラメントを用いた金属コード１０を採用している。
【００１７】
詳しくは、金属コード１０は、図２にその一例を略示するように、引張り強度を４６００〜５５００Ｎ／ｍｍ² の範囲にまで高めた直径Ｄが０．１０〜０．３５ｍｍの高強度フィラメントＦを用い、この高強度フィラメントＦに２次元型付けを施して型付けフィラメントＦａとした後、その複数かつ１２本以下の本数を互いに撚り合わせることにより形成される。
【００１８】
本例では、金属コード１０が、図３に示すように、３本の型付けフィラメントＦａを用い、各型付けフィラメントＦａに捻りを加えながら互いに撚り合わせた１×３構造の場合を例示している。なお型付けフィラメントの本数は限定的でないが、少なくとも１本であり全フィラメントの１／４以上が好ましい。
【００１９】
このように、金属コード１０に、引張り強度が非常に高い高強度フィラメントＦを採用しているため、必要なブレーカ強度を確保しながらコード使用量、即ちスチール量を低減できる。特に、引張り強度を４６００Ｎ／ｍｍ ² 以上としたため、前記コード使用量の低減効果が十分に発揮され、ブレーカ層７の大幅な軽量化が達成される。なお、引張り強度が５５００Ｎ／ｍｍ² を越えると、フィラメント自体の製造が難しくなり、又コスト的にも不利となる。このような観点から、引張り強度を４６００〜５５００Ｎ／ｍｍ² の範囲とすることが必要である。
【００２０】
又フィラメントの直径Ｄについては、０．１０ｍｍ未満ではフィラメント１本当たりの強度が低くなり過ぎ、又製造上にも問題が生じる傾向となり、逆に０．３５ｍｍを越えると、１本当たりの強度が必要以上に高くなりすぎて軽量化に不利となる。
【００２１】
なお引張り強度を前記範囲まで高めるためには、前述の如く、成分中の炭素含有量を０．９０〜１．０ｗｔ％に増加した高炭素鋼材や、クロム等を添加した低合金鋼材を適用し、熱処理プロセスの設計、および伸線中の発熱や伸線フィラメントの加工状態をより均一に近づける伸線条件の設計などにより得ることができる。一般に、タイヤに使用される従来的なスチールコードにおいては、フィラメントの引張り強度が２４００〜２８００Ｎ／ｍｍ² 程度であって、従って本願では、非常に高強度のものを使用していることになる。
【００２２】
そして、このような高強度フィラメントＦにおいて問題となる、延性不足に起因するコードの耐疲労性の低下を防止するため、前記高強度フィラメントＦに、図４に示すように、波の山部Ｙ１と谷部Ｙ２とを繰り返す波状の２次元型付けを施している。本例では、２次元型付けとして、前記山部Ｙ１と谷部Ｙ２との間に直線部Ｙ３を介在させたジグザグ状をなす場合を例示しているが、曲線のみからなるサイン曲線状等であっても良い。
【００２３】
このような２次元型付けを施すことにより、高強度化によるフィラメントＦの延性不足にも係わらず、金属コード１０の切断伸度を、タイヤ用補強コードとして適切な２〜６％の範囲まで高めることができ、コードの耐疲労性を高め耐久性を向上しうる。又この２次元の型付けは、例えばスパイラル状などの３次元型付けに比して、加工が容易であり、寸法精度が高くかつ安定性に優れるとともに、その取り扱いが簡便であるという利点も有する。
【００２４】
ここで、前記切断伸度が２％未満では、コード耐久性を十分確保することができず、またタイヤ成形、加硫時の伸びに対する対応が不十分という不具合が生じる。
逆に６％を越えると、ブレーカ層７の伸縮が過大となり、走行時のタイヤ変形を大きくする他、ブレーカ端でセパレーションが発生する危険がある。
【００２５】
なお、前記切断伸度を適切化するために、前記２次元型付けの型付けのピッチＰを２．５〜１０．０ｍｍ、型付けの高さＨを０．１〜０．５ｍｍとしている。ピッチＰが１０．０ｍｍより大及び高さＨが０．５ｍｍより大では、型付けが過小となって２％以上の切断伸度を得るのが難しくなる。逆にピッチＰが２．５ｍｍより小及び高さＨが０．５ｍｍより小では、型付けが過大となって、型付け加工によるダメージが大きくなる。
【００２６】
又、前述の如く、各型付けフィラメントＦａに捻りを加えながら互いに撚り合わすことにより金属コード１０を形成した好ましい場合を例示している。このような捻りを加えことにより、前記２次元型付けを容易に３次元化することができる。又これによって、最低限の型付け加工で、前記範囲の切断伸度を適正に確保することが可能となり、型付け加工によるダメージを極力抑えうるなど、コードの耐久性により好ましいものとなる。
【００２７】
このとき前記撚り合わせのピッチＰｗを１０〜３０ｍｍ、また捻りのピッチＰｎを前記撚り合わせのピッチＰｗの１〜２０倍の範囲とするのが、型付けの波の重なりを防止し、フィラメント間のすき間を多く形成するうえで好ましい。
【００２８】
ここで、前記金属コード１０をブレーカコード、或いはカーカスコードとして使用する場合、コード１本当たりの型付けフィラメントＦａの本数は、１〜１２本が好ましい。また複数本（ｎ本）の場合には、ｎ本の型付けフィラメントＦａを、１〜４つのフィラメント束Ｂに区分し、各フィラメント束Ｂに捻りを加えながら撚り合わせて金属コード１０を形成するのが好ましい。このときフィラメント束Ｂ内の型付けフィラメントＦａの本数は１〜４本とするのが良い。
【００２９】
なお本例の金属コード１０は、１本の型付けフィラメントＦａから構成されるフィラメント束Ｂの３つに、夫々捻りを加えながら互いに撚り合わせたコードということができる。
【００３０】
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しでき、例えばタイヤとしても、乗用車用タイヤの他、小型トラック用タイヤ、重荷重用タイヤなど種々のカテゴリのタイヤとして形成しうる。また金属コードを、ブレーカコード以外の、例えばカーカスコード、バンドコードとして採用することもでき、さらにはタイヤ以外の種々なゴム物品の補強のために使用することができる。
【００３１】
【実施例】
図１の構造をなしかつ表１の仕様のブレーカコードを有する乗用車タイヤ（タイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５）を試作するとともに、各試供タイヤの耐久性及びタイヤ重量を測定し、その結果を表１に記載した。なおカーカスには、ポリエステル繊維コード（１６７０dtex／２）をタイヤ周方向に対し８９゜で配列した１枚のプライを使用し、又ブレーカ層には、表１のブレーカコードをタイヤ周方向に対して２０°で配列した２枚のプライを使用している。なお表１以外の仕様は各タイヤとも同じである。
【００３２】
（１）耐久性；
ドラム試験機を用い、ＪＩＳによる最大荷重の１５０％の荷重を加え、かつＪＩＳに規定された内圧の８０％の内圧で、８０ｋｍ／ｈの走行速度で走行させ、タイヤが破壊に至るまでの走行距離を、比較例１を１００とする指数で表示した。指数が大きい方が耐久性に優れている。
【００３３】
（２）タイヤ重量
タイヤ１本当たりの重量を測定し、比較例１との重量差を示す。マイナス（−）表示は比較例より軽量である。
【００３４】
【表１】

【００３５】
表の如く、実施例のタイヤは、軽量化を図りつつ耐久性を向上しうるのが確認できる。
【発明の効果】
叙上の如く本発明は、高強度化したフィラメントに２次元型付けをして用いているため、高強度化と耐疲労性の改善とを両立でき、例えば空気入りタイヤなどのゴム物品において、その軽量化を図りつつ耐久性を向上しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の金属コードを用いた空気入りタイヤを示す断面図である。
【図２】その金属コードを示す断面図である。
【図３】前記金属コードの形成状態を説明する線図である。
【図４】型付けフィラメントにおける２次元型付けを示す側面図である。
【符号の説明】
１ 空気入りタイヤ。
１０ 金属コード
Ｂ フィラメント束
Ｆ 高強度フィラメント
Ｆａ 型付けフィラメント

Claims (3)

1. 引張り強度が４６００〜５５００Ｎ／ｍｍ² かつ直径Ｄが０．１０〜０．３５ｍｍの高強度フィラメントを、型付けのピッチＰが２．５〜１０．０ｍｍ、型付けの高さＨが０．１〜０．５ｍｍの２次元で型付けした型付けフィラメントとすることともに、
   該型付けフィラメントの複数かつ１２本以下の本数を、撚り合わせ、
   撚り合わせのピッチＰｗは１０〜３０ｍｍ、かつ捻りのピッチＰｎは、前記撚り合わせのピッチＰｗの１〜２０倍とすることにより、
   コードの切断伸度を２〜６％としたことを特徴とするゴム物品補強用の金属コード。
2. 前記型付けフィラメントは、１〜４つのフィラメント束に区分される複数本からなり、かつ各フィラメント束を捻りながら撚り合わせたことを特徴とする請求項１記載のゴム物品補強用の金属コード。
3. 請求項１又は２に記載のゴム物品補強用の金属コードを用いたことを特徴とする空気入りタイヤ。

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