JP4776102B2

JP4776102B2 - タイヤ

Info

Publication number: JP4776102B2
Application number: JP2001189878A
Authority: JP
Inventors: 勝吉石塚
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2001-06-22
Filing date: 2001-06-22
Publication date: 2011-09-21
Anticipated expiration: 2021-06-22
Also published as: JP2003002008A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、良好な生産性を保ちつつ、ゴム浸入性と耐カット性を向上させたスチールコードをベルトに適用して、耐カットセパレーション性並びに耐カット性を大幅に向上させた、とりわけ建設車両用タイヤに好適のタイヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
建設車両用タイヤなどの、荒れ地走行に供されるタイヤは、路面から比較的鋭利なものを介して傷を受け易いことから、この外傷入力に対する抵抗力、つまり耐カット性を高めるため、ベルトの各層に使用するスチールコードには、切断荷重および切断時全伸びが共に大きいことが要求される。従来は、この要求を満足するために、図１に示すような３×（１＋６）構造、あるいは図２に示すような３×（１＋５）構造のコードが用いられている。
【０００３】
しかしながら、３×（１＋６）構造のコードは、十分な切断時全伸びを有するが、ゴムが内部に浸入し難い構造であるため、タイヤの外傷からタイヤ内に浸入した水分がコード内部の隙間を介して伝播して容易に腐食域がコードに沿って進展する、いわゆる腐食伝播が発生し易く、その結果腐食部を起点として、いわゆるカットセパレーション故障に到る、不利がある。
【０００４】
一方、３×（１＋５）構造のコードは、３×（１＋６）構造のコードに比較して各ストランドのシース本数が少なく素線間に隙間ができるため、コード内部にゴムが浸入しやすい利点があるが、素線の配列が乱れ易いことから、ゴムが浸入しない部分が生じる可能性がある。また、内部に浸入したゴムがスチール素線を拘束する為、３×（１＋６）構造に比してコードの切断時全伸びが不足がちになることは不可避である。
【０００５】
同様に、図３に示すような、単なる１×Ｎ構造のコードは、ゴムの浸入性が極めて良好であることが知られているが、コードの撚りピッチなどを如何様に調整しても、十分なコードの切断時全伸びを得ることは難しいものであった。
【０００６】
以上の問題を解決する為、出願人は、特開平８−８１８８９号公報にてゴム浸入性に優れるコードを、また特開平１１−６１６６６号各公報にて撚りピッチを適正化して切断時全伸びをも改良したコードを、それぞれ提案したが、更なるゴム浸入性並びに切断時全伸びの改善が求められている。
【０００７】
さらに、特開2000−273777号公報には、ゴム浸入性に優れた扁平コードについて記載されているが、扁平化したコードをベルトに適用する場合に、ベルトとしての耐カット性を考慮することが肝要であるところ、その点については何ら開示されていない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、この発明は、ゴム浸入性が良好であることから上記した腐食伝播に対する耐性（以下、耐腐食伝播性という）に優れ、かつゴム被覆状態での切断時全伸びを大幅に向上させたスチールコードをベルトに適切に用いることにより、耐カットセパレーション性並びに耐カット性を大幅に向上したタイヤについて提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
発明者らは、上記した課題の下、ベルトに適用するスチールコードの構造について鋭意究明したところ、コードの輪郭形状および型付けを規制することが所期した特性の改善に有効であり、さらにベルトに適用した際のコード相互の配置を規制することが特に耐カット性の向上に有効であることを見出し、この発明を完成するに到った。
【００１０】
すなわち、この発明は、一対のビード部間に跨がって延びるカーカスのクラウン部の径方向外側に、タイヤの赤道面に対して傾斜配列した多数本のスチールコードのゴム被覆層の３層以上を、その層間でコードが互いに交差する配置で重ね合わせたベルトを有するタイヤにおいて、該ベルトの少なくとも径方向最外側のベルト層を構成するスチールコードは、その素線相互間に隙間を持ち、かつコード輪郭形状が扁平となる素線配置の下に、コード軸方向に２次元の波形状に変化する型付けを施して成り、上記輪郭形状における長径Ａおよび短径Ｂと、波形状の型付けにおける高さＨｃおよびピッチＰｃとが、下記式(1) 〜(3) の関係を満足し、外側ベルト層における隣接コード間隔Ｔａが上記長径Ａに関して下記式(4) を満足し、外側ベルト層のコードと、その径方向内側のベルト層のコードとの間隔Ｔｂが上記高さＨｃに関して下記式(5) を満足し、該スチールコードは、その長径がベルト幅方向に揃う配置であり、外側ベルト層の径方向内側には、コード種の異なるベルト層を２層以上有することを特徴とするタイヤである。
記
０．５０≦ Ｂ／Ａ≦０．８０ ……(1)
０．８０≦（Ｈｃ＋Ｂ）／Ａ≦１．１ ……(2)
１．０１≦（Ｐｃ² ＋４Ｈｃ² ）^1/2 ／Ｐｃ≦１．０５ ……(3)
０．３０≦Ｔａ／Ａ≦０．８０ ……(4)
１．０≦Ｔｂ／Ｈｃ≦３．０ ……(5)
【００１１】
また、上記のタイヤにおいて、外側ベルト層のスチールコードは、その長径がベルト幅方向に揃う配置であること、そしてＮ本の素線をピッチＰｆで撚り合わせた１×Ｎ構造であり、該ピッチＰｆは型付けのピッチＰｃに関して下記式(6)を満足すること、がそれぞれ実施に当り有利である。
記
０．４５≦ Ｐｆ／Ｐｃ ≦１．０……(6)
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明のタイヤについて、図面を参照して詳しく説明する。
図４に示す建設車両用タイヤは、一対のビード部１間に跨がってトロイダル状に延びるカーカス２のクラウン部の径方向外側に、少なくとも３層、図示例で３層のベルト３およびトレッド４を順にそなえる。
【００１３】
ベルト３は、タイヤの赤道面Ｏに対して斜めの並行配列をなす、多数本のスチールコードのゴム被覆層の４層を、その隣接層間でコードが交差する向きに配置したものであり、コードのタイヤの赤道面Ｏに対する傾斜角度は、２３〜３０°程度とすることが好ましい。
【００１４】
そして、ベルト３の少なくとも径方向最外側のベルト層３ａを構成するスチールコードとして、図５に示すように、その素線相互間に隙間を持ち、かつコード輪郭形状が扁平となる素線配置の下に、コード軸方向に所定の型付けを施して成るものを用いる。すなわち、図示のコード５は、図５（ａ）に示すように、８本の素線からなる１×８構造のコードであって、コード軸方向と直交する断面における全素線が共通して内接する仮想線分で定義される、輪郭形状を扁平な楕円形とし、かつ図５（ｂ）に示すように、コード軸方向に２次元の波形状に変化する型付けを施して成る。
【００１５】
さて、タイヤの各ベルト層において、タイヤ外部からの比較的鋭利な異物による外傷入力は不可避であり、耐カット性と耐カットセパレーション性を向上させるには、ベルトを構成するスチールコードが十分な切断時全伸びと十分な耐腐食伝播性を有することが有利であり、さらにこのコードは外側にあるベルト層に適用するほど効果が大きい。
【００１６】
スチールコードの耐腐食伝播性の改善のためには、例えば１×Ｎ構造のようにコードの素線間に隙間を設けることによって、コード内部までゴムが侵入し十分な耐腐食性能が得られることが知られている。しかしながら、そのようなコードは内部に侵入したゴムが素線を相互に強く拘束する為、切断時全伸びが低下することは避けられないものであった。その他のスチールコード構造にても同様である。
【００１７】
十分な耐腐食伝播性と十分なコード切断時全伸びを両立させるためには、コード長手方向に３次元の螺旋型あるいは２次元の波形の型付けを形成することが有用である。ところが、図６（ａ）に３次元の螺旋型の型付けが施されたコードをベルト層に並べて埋設した場合、同図（ｂ）に２次元の波形の型付けが施されたコードをベルト層に並べて埋設した場合、をそれぞれ示すように、ただ型付けを施した場合にはスチールコードの占める領域が広くなってしまう為、それを覆うだけの多量のゴムが必要になり、発熱耐久性が悪化したり、隣接コードとの接触を回避するために必要以上の間隔を設けなければならず、その結果、ベルト層の総切断荷重が低下し、耐カット性をむしろ低下させてしまうという問題が派生する。
【００１８】
そこで、この発明では、上記問題を解決する為に、ゴムの浸入経路となる隙間を素線間に有するスチールコードを扁平化し、その扁平化に応じてコードの長手方向に２次元の波型付けを施した、コードを用いることとした。その際、コードの輪郭形状における長径Ａおよび短径Ｂと、波形状の型付けにおける波の高さＨｃおよびピッチＰｃとが、上記した式(1) 〜(3) の関係を満足することが肝要である。
【００１９】
すなわち、上記式(1) におけるＢ／Ａは、コードの扁平の度合いを示すものであり、この値が小さいはど扁平度合が強く、１に近いほど真円に近いことになる。そして、この値が０．５０未満であると、スチールコードの使用量を抑えざるを得ず、ベルトの総切断荷重が低下し耐カット性の向上を期待できない。一方、Ｂ／Ａが０．８０を超えると、スチールコード内部の隙間が大きくなりすぎて、ゴムが内部まで侵入しきれない可能性があり、また輪郭が円に近づいて型付け可能量が小さすぎて所期した型付けを与えられない結果、十分な切断伸びが得られない。
【００２０】
また、上記式(2) における値（Ｈｃ＋Ｂ）／Ａは、コード長径に対するコードの短径と型付け振幅の和の比をとったものであり、この値が１に近い程、見かけ上のコード形状は真円に近いことになり、コードの回転など考慮する必要がないため、タイヤ製造上望ましい。すなわち、この（Ｈｃ＋Ｂ）／Ａが０．８０未満であると、型付けの効果がなく、上記式(3) との関係から切断時全伸びが得られず、一方１．１を超えると型付けが大き過ぎて、被覆するゴム量が増すこととなり、発熱耐久性に劣ることになる。
【００２１】
次に、上記式(3) における値（Ｐｃ² ＋４Ｈｃ² ）^1/2 ／Ｐｃは、型付けされたコードの長さに対する、元のコードの長さのおおよその比をあらわし、つまりこの値が大きいほど伸びが大きく、小さいほど伸びが小さくなる。そして、Ｐｃが小さいほど、Ｈｃが大きいほど、この値は大きくなる。すなわち、この値が１．０１未満であると、十分な切断時全伸びが得られない。なお、本来は、この値が大きくなるほど、伸びが大きくなるはずであるが、１．０５を超えるとスチール素線への加工が強くなりすぎて逆に十分な伸びが得られないことが判明した。従って、上限を１．０５とする。
【００２２】
上記(1) 〜(3) の関係式を満足することにより、十分な耐腐食伝播性と十分な切断時全伸びを有する、スチールコードが得られる。このスチールコードは、少なくとも最外側のベルト層に適用されてベルトにおける耐カット性および耐カットセパレーション性の向上に寄与するが、その際、図７に示すように、外側ベルト層３ａにおける隣接コード間隔Ｔａがコード輪郭形状の長径Ａに関して上記式(4) を満足し、外側ベルト層３ａのコードと、その径方向内側のベルト層３ｂのコード６との間隔Ｔｂが型付けの波高さＨｃに関して上記式(5) を満足する、必要がある。
【００２３】
すなわち、上記式(4) における値Ｔａ／Ａは、ベルト層内のコード間の間隔とコード長径との比をとったものであり、この値が０．３０未満であるとコードとコードとの間隔が狭くコード相互間で拘束力が働く結果、十分な切断時全伸びを有するスチールコードを適用してもタイヤとしての耐カット性を向上することが難しくなる。一方、この値が０．９０を超えると、コード相互の隙間が広くなりすぎて、その隙間へのカットの貫通もあり、またベルト層の総切断荷重も低下するため、やはりベルトにおける耐カット性の向上が得られない。
【００２４】
また、上記式(5) における値Ｔｂ／Ｈｃが１．０未満であると、内側層のスチールコードとの間隔が狭すぎて、十分な切断時全伸びを有するスチールコードを適用したにも関わらず、該コードがタイヤ外部からのカット入力に際して内側のスチールコードと接触するため、その切断時全伸びの向上効果を発揮することできず、耐カット性の向上が得られない。一方、この値が３．５を超えると、コード間のゴム量が多くなってしまい、発熱耐久性が劣ることになる。
【００２５】
以上述べたように、上記式(1) 〜(3) を満たすスチールコードを、上記式(4)および(5) に従って適切に外側ベルト層に配置することによって、初めてタイヤの耐カット性と耐カットセパレーション性を大幅に向上させることができるのである。
【００２６】
なお、この発明に従うスチールコードを適用したベルト層は十分な切断伸びを有することは勿論、中間での伸びも当然ながら大きいため、タイヤに内圧を付与し荷重下に転動させた際の、タイヤの変形を抑制するには、図８に示すような在来のスチールコードに対して劣る傾向がある。
従って、図８に示すような在来のスチールコードで補強されたベルト層の２層以上を、上記の外側ベルト層の内側に配置することにより、上記の変形を抑制しつつ、少なくとも最外側のベルト層に上記式(1) 〜(3) を満たすスチールコードを適用することによって、タイヤの耐カット性と耐カットセパレーション性を大幅に向上させることができるわけである。
【００２７】
さらに、少なくとも最外側のベルト層に上記式(1) 〜(5) を満たすスチールコードを適用するに当り、図９に示すように、スチールコードは、その長径方向がベルトの幅方向に揃う配置にて埋設することにより、上述の効果を享受することができる。これはコードの長径方向をベルト幅方向に揃えることにより、外傷による入力時の歪みが緩和されるため、更なる耐カット性の向上が期待できるからである。
【００２８】
さらにまた、スチールコードは、Ｎ本の素線をピッチＰｆで撚り合わせた１×Ｎ構造であり、該ピッチＰｆは型付けのピッチＰｃに関して上記式(6) を満足することが好ましい。これは、１×Ｎ構造は複数本のフィラメントを撚り合わせる際に、最も単純にして生産性の高い構造であるからである。そして、上記式(6)における値Ｐｆ／Ｐｃを０．４５以上とするのは、０．４５未満ではコードの製造が困難になるからであり、一方１．０を超えると、タイヤ転道中に生じる歪みに対して型付けの山部および谷部にて疲労破壊が起こる可能性があるからである。
【００２９】
【実施例】
図４に断面を示した基本構造を同じくして、６層のベルトを有するサイズ27.00 Ｒ49の建設車両用ラジアルタイヤにおいて、そのベルト３の径方向外側の２層に、表１に示す仕様の種々のスチールコードを打ち込み数が表１のＴａ／Ａの値となるように打ち込み、図７に示した配置で適用して、供試タイヤを作製した。なお、表１における、発明例１〜４は図５に示したコードを図７に示した形態にて外側ベルト層２層に適用したもの、発明例５は図10に示すコードを同様に外側ベルト層２層に適用したものである。
【００３０】
また、比較例２には、図１に示した３×（１＋６）構造、比較例３には図２に示した３×（１＋５）構造、比較例１には図３に示した通常の１×８扁平構造のコードをそれぞれ適用している。さらに、比較例４および５は、発明例２において、埋設する時のコードとコードとの間隔および内側ベルト層のコードとの間隔を変えたものである。
【００３１】
発明例１〜５および比較例１〜５の各タイヤについて、標準リムに組み込み最高空気圧に調整してから、ダンプトラックに装着し、それぞれ同一鉱山で平均時速４０ｋｍ／ｈにて約１０００時間走行後、最外側のベルトに達したカット個所数を供試タイヤの周上等分１／５相当の部分で数え、同時にカット個所のスチールコード層を取出して、耐腐食伝播性を以下により求めた。
【００３２】
すなわち、耐腐食伝播性は、ゴム付きのまま１００ｍｍ長さ取出し、側面をシリコンシーラントで被覆の後、コードカット端を１０％ＮａＯＨに浸して２４時間後に端のゴムを剥がしてその剥離長さを計測し評価した。
【００３３】
これらの評価結果を表１に示すように、発明例１〜５のタイヤは耐カット性が著しく向上しており、また耐カットセパレーション性についても十分向上できていることが耐腐食伝播性の評価結果からわかる。
【００３４】
【表１】

【００３５】
【発明の効果】
この発明によれば、耐腐食伝播性が良好であり、かつゴム被覆状態での切断時全伸びを大幅に向上させたスチールコードを外側ベルト層に適切に配置されるため、耐カットセパレーション性並びに耐カット性に極めて優れるタイヤの提供が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】在来のコードを示す断面図である。
【図２】在来のコードを示す断面図である。
【図３】在来のコードを示す断面図である。
【図４】この発明のタイヤを示す断面図である。
【図５】この発明に従うコードを示す断面図である。
【図６】在来コードにおける型付け形状を示す図である。
【図７】外側ベルト層におけるコード配置を示す図である。
【図８】在来のコードを示す断面図である。
【図９】外側ベルト層におけるコード配置を示す図である。
【図１０】この発明に従うコードを示す断面図である。
【符号の簡単な説明】
１ビード部
２カーカス
３ベルト
３ａ外側ベルト層
４トレッド
５コード

Claims

一対のビード部間に跨がって延びるカーカスのクラウン部の径方向外側に、タイヤの赤道面に対して傾斜配列した多数本のスチールコードのゴム被覆層の３層以上を、その層間でコードが互いに交差する配置で重ね合わせたベルトを有するタイヤにおいて、
該ベルトの少なくとも径方向最外側の外側ベルト層を構成するスチールコードは、その素線相互間に隙間を持ち、かつコード輪郭形状が扁平となる素線配置の下に、コード軸方向に２次元の波形状に変化する型付けを施して成り、上記輪郭形状における長径Ａおよび短径Ｂと、波形状の型付けにおける高さＨｃおよびピッチＰｃとが、下記式(1) 〜(3) の関係を満足し、外側ベルト層における隣接コード間隔Ｔａが上記長径Ａに関して下記式(4) を満足し、外側ベルト層のコードと、その径方向内側のベルト層のコードとの間隔Ｔｂが上記高さＨｃに関して下記式(5) を満足し、該スチールコードは、その長径がベルト幅方向に揃う配置であり、外側ベルト層の径方向内側には、コード種の異なるベルト層を２層以上有することを特徴とするタイヤ。
記
０．５０≦Ｂ／Ａ≦０．８０ ……(1)
０．８０≦（Ｈｃ＋Ｂ）／Ａ≦１．１ ……(2)
１．０１≦（Ｐｃ² ＋４Ｈｃ² ）^1/2 ／Ｐｃ≦１．０５ ……(3)
０．３０≦Ｔａ／Ａ≦０．８０ ……(4)
１．０≦Ｔｂ／Ｈｃ≦３．０ ……(5)
請求項１において、外側ベルト層のスチールコードは、Ｎ本の素線をピッチＰｆで撚り合わせた１×Ｎ構造であり、該ピッチＰｆは型付けのピッチＰｃに関して下記式(6) を満足することを特徴とするタイヤ。
記０．４５≦Ｐｆ／Ｐｃ≦１．０……(6)