JP4904951B2 - ゴム補強用スチールコード及びそれを用いた空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、１＋６構成のゴム補強用スチールコード及びそれを用いた空気入りラジアルタイヤに関し、更に詳しくは、コードとゴムとの間に十分な接着性を確保しながら、コード径を可及的に小さくし、かつ寸法変化を抑制することを可能にしたゴム補強用スチールコード及びそれを用いた空気入りラジアルタイヤに関する。

１本の芯素線の外側にＮ本（例えば、３本〜８本）の側素線を撚り合わせてなる１＋Ｎ構成のスチールコードのゴム浸透性を改善するために、芯素線に波状又は螺旋状の癖付けを施したり、或いは、芯素線の癖付けに加えてコードを偏平形状にすることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、ゴム浸透性の確保の観点から、Ｎ本の素線を同時に撚り合わせてなる１×Ｎ構成のオープン構造の検討も進められている。

しかしながら、従来の１＋Ｎ構成のスチールコードにおいては、Ｎ本の側素線の内接円の内側で癖付けされた芯素線が振幅するため、コード径が大きくなる傾向があり、その結果として、ゴムとコードとの複合体からなるシートを成形したとき、そのシートが厚くなり、軽量化の点で不利である。

一方、１×Ｎ構成のオープン構造を有するスチールコードは、ゴム浸透性が良く、ゴムとコードとの複合体の厚さを低減することが可能であるが、オープン構造であるが故に伸びが大きくなる傾向がある。そのため、例えば、１×Ｎ構成のオープン構造を有するスチールコードを空気入りラジアルタイヤのベルト層に用いた場合、走行後にタイヤの寸法変化が起き易いという欠点がある。
特開平８−３２５９６２号公報

本発明の目的は、コードとゴムとの間に十分な接着性を確保しながら、コード径を可及的に小さくし、かつ寸法変化を抑制することを可能にしたゴム補強用スチールコード及びそれを用いた空気入りラジアルタイヤを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明のゴム補強用スチールコードは、螺旋状の癖付けを施した１本の芯素線の外側に該芯素線と同一素線径を有する６本の側素線を撚り合わせて配置し、かつ前記芯素線の外接円及び前記側素線の外接円がそれぞれ楕円形状をなす偏平構造を有するスチールコードにおいて、前記芯素線の捩じれ方向が前記側素線の撚り方向と同一であり、前記芯素線の癖付けピッチが前記側素線の撚りピッチと同一であり、前記芯素線の外接円の短径ｄｓが素線径ｄに対して２．０ｄ＞ｄｓ＞ｄであり、前記側素線の外接円の短径Ｄｓが素線径ｄに対して２ｄ＜Ｄｓ＜３ｄであり、前記側素線の外接円の長径Ｄｌが素線径ｄに対して２．７ｄ＜Ｄｌ＜４．５ｄであり、前記側素線の外接円の短径Ｄｓと長径Ｄｌとの比が１．７＞Ｄｌ／Ｄｓ＞１．２であることを特徴とするものである。

また、上記目的を達成するための本発明の空気入りラジアルタイヤは、ベルト層にスチールコードを用いた空気入りラジアルタイヤにおいて、前記スチールコードは、螺旋状の癖付けを施した１本の芯素線の外側に該芯素線と同一素線径を有する６本の側素線を撚り合わせて配置し、かつ前記芯素線の外接円及び前記側素線の外接円がそれぞれ楕円形状をなす偏平構造を有し、前記芯素線の捩じれ方向が前記側素線の撚り方向と同一であり、前記芯素線の癖付けピッチが前記側素線の撚りピッチと同一であり、前記芯素線の外接円の短径ｄｓが素線径ｄに対して２．０ｄ＞ｄｓ＞ｄであり、前記側素線の外接円の短径Ｄｓが素線径ｄに対して２ｄ＜Ｄｓ＜３ｄであり、前記側素線の外接円の長径Ｄｌが素線径ｄに対して２．７ｄ＜Ｄｌ＜４．５ｄであり、前記側素線の外接円の短径Ｄｓと長径Ｄｌとの比が１．７＞Ｄｌ／Ｄｓ＞１．２であることを特徴とするものである。

本発明では、１＋６構成の偏平構造を有するスチールコードにおいて、芯素線の捩じれ方向を側素線の撚り方向と同一とし、芯素線の癖付けピッチを側素線の撚りピッチと同一とし、芯素線の外接円の短径ｄｓ、側素線の外接円の短径Ｄｓ、及び、側素線の外接円の長径Ｄｌを規定することにより、偏平化処理した際の芯素線と側素線との接触を少なくし、かつ側素線間への芯素線の割り込みを生じさせるため、１×６構成のスチールコードと同様のゴム浸透性を確保すると共に、従来の１＋６構成のスチールコードに比べてコード径の増大を抑えることができる。従って、スチールコードのゴムに対する接着性を十分に確保しながら、コード径を可及的に小さくすることが可能になる。

また、側素線の内側には芯素線を配置しているため、１×６構成のスチールコードの欠点である低荷重時での伸びの発生を抑制することができる。そのため、上記スチールコードをゴム製品の補強材として用いた場合、ゴム製品の使用に伴う寸法変化を抑制することができる。特に、上記スチールコードを空気入りラジアルタイヤのベルト層に用いた場合には、タイヤの走行に伴う寸法変化（外径成長）を抑制することができる。

本発明において、芯素線の素線径は０．２０ｍｍ〜０．４５ｍｍであることが好ましい。このような寸法は空気入りラジアルタイヤのベルト層において好適である。但し、本発明のゴム補強用スチールコードは、ベルト層の以外のタイヤ構成部材やコンベヤベルト等のゴム製品の補強材として使用することも可能である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態からなる空気入りラジアルタイヤを示し、１はトレッド部、２はサイドウォール部、３はビード部である。左右一対のビード部３，３間にはカーカス層４が装架され、そのカーカス層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いる。トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には複数層のベルト層６，６が埋設されている。これらベルト層６，６は補強コードがタイヤ周方向に対して傾斜し、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。ベルト層６の補強コードとしては、１＋６構成のスチールコードが使用されている。更に必要に応じて、ベルト層６，６の外周側には、補強コードをタイヤ周方向に巻回してなるベルトカバー層を配置しても良い。

図１は乗用車用又はライトトラック用の空気入りラジアルタイヤを図示するものであるが、本発明は図２に示すようなトラック・バス用の空気入りラジアルタイヤにも適用することが可能である。

図３は本発明の空気入りラジアルタイヤのベルト層に使用される１＋６構成のスチールコードを示す断面図である。図３に示すように、スチールコード１０は、螺旋状の癖付けを施した１本の芯素線１１の外側に該芯素線１１と同一素線径を有する６本の側素線１２を撚り合わせて配置し、かつ芯素線１１の外接円Ｃ１１及び側素線の外接円Ｃ１２がそれぞれ楕円形状をなす偏平構造を有している。これら外接円Ｃ１１，Ｃ１２は長径方向が互いに一致している。ベルトコードとして、芯素線１１及び側素線１２の素線径ｄは０．２０ｍｍ〜０．４５ｍｍの範囲にすると良い。

スチールコード１０において、芯素線１１及び側素線１２はいずれも螺旋状に延伸するものであるが、芯素線１１の捩じれ方向は側素線１２の撚り方向と同一であり、芯素線１１の癖付けピッチは側素線１２の撚りピッチと同一である。そのため、撚り合わせ後に偏平化処理した際の芯素線１１と側素線１２との接触が少なくなり、しかも側素線１２，１２間への芯素線１１の割り込みを生じ易くなる。つまり、芯素線１１の捩じれ方向が側素線１２の撚り方向と逆である場合、又は、芯素線１１の癖付けピッチが側素線１２の撚りピッチと異なる場合、偏平化処理した際に芯素線１１と側素線１２とが互いに接触して側素線１２，１２間への芯素線１１の割り込みを阻止するのである。

上述のように芯素線１１と側素線１２との接触を少なくし、側素線１２，１２間への芯素線１１の割り込みを生じ易くすることにより、１×６構成のスチールコードと同様のゴム浸透性を確保すると同時に、従来の１＋６構成のスチールコードに比べてコード径の増大を抑えることができる。従って、スチールコード１０のゴムに対する接着性を十分に確保しながら、コード径を可及的に小さくすることが可能になる。コード径を小さくすることはベルト層６を薄くしてタイヤを軽量化する上で有利である。

ここで、芯素線１１の外接円Ｃ１１の短径ｄｓは、素線径ｄに対して、ｄｓ＞ｄの関係にすると良い。つまり、ｄｓ＞ｄとすることで３次元の癖付けとする。但し、コードとゴムとの複合体を軽量化するために２．０ｄ＞ｄｓを満足することが望ましい。

側素線１２の外接円Ｃ１２の短径Ｄｓは、素線径ｄに対して、２ｄ＜Ｄｓ＜３ｄの関係にすると良い。つまり、Ｄｓ＜３ｄとすることで芯素線１１が隣接する側素線１２，１２間に食い込んだ状態にする。但し、側素線１２の内側には芯素線１１を配置する必要があるため２ｄ＜Ｄｓを満足することが望ましい。

側素線１２の外接円Ｃ１２の長径Ｄｌは、素線径ｄに対して、２．７ｄ＜Ｄｌ＜４．５ｄの関係にすると良い。つまり、Ｄｌ＞２．７ｄとすることで芯素線１１及び側素線１２の間隔を確保し、ゴム浸透性を高めることができる。但し、コードのバラケを防止するために４．５ｄ＞Ｄｌを満足することが望ましい。

側素線１２の外接円Ｃ１２の短径Ｄｓと長径Ｄｌとの比は、Ｄｌ／Ｄｓ＞１．２の関係にすると良い。つまり、Ｄｌ／Ｄｓ＞１．２によりゴム浸透性に優れた偏平構造を規定する。但し、コードのバラケを防止するために１．７＞Ｄｌ／Ｄｓを満足することが望ましい。

上述したスチールコード１０は、空気入りラジアルタイヤのベルト層６において、その長径方向がベルト層６の面方向と一致するようにコートゴム中に埋設される。そして、このようなスチールコード１０をベルト層６に使用した空気入りラジアルタイヤでは、スチールコード１０のゴムに対する接着性が良好であり、しかもコード径（側素線１２の外接円Ｃ１２の短径Ｄｓ）が小さいためベルト層６を薄くして軽量化が可能である。また、スチールコード１０の側素線１２の内側には芯素線１１が存在するため、タイヤの走行に伴う寸法変化（外径成長）を抑制することができる。

螺旋状の癖付けを施した１本の芯素線（ｄ＝０．２３ｍｍ）の外側に該芯素線と同一素線径を有する６本の側素線を撚り合わせて配置し、かつ芯素線の外接円及び側素線の外接円がそれぞれ楕円形状をなす１＋６構成のスチールコードにおいて、芯素線の捩じれ方向を側素線の撚り方向と同一とし、芯素線の癖付けピッチを側素線の撚りピッチと同一とし、素線径ｄ、芯素線の外接円の長径ｄｌ及び短径ｄｓ、並びに、側素線の外接円の長径Ｄｌ及び短径Ｄｓを表１のように種々異ならせた実施例１〜３及び比較例１〜３のスチールコードを用意した。対比のため、比較例４として、６本の素線（ｄ＝０．２５ｍｍ）を撚り合わせてなる１×６構成のスチールコードを用意した。

これら実施例１〜３及び比較例１〜４のスチールコードについて、下記の方法により、ゴム浸透率及び初期伸び率を評価し、その結果を表１に併せて示した。

ゴム浸透率：
各スチールコードをゴム被覆してコード当たり１０Ｎの引っ張り荷重を掛けた状態で加硫した後、該スチールコードを分解し、ゴム浸透率（芯部へのゴム浸透具合）を求めた。ここで、「１００％」は芯部まで完全にゴムが浸透している状態を意味する。

初期伸び率：
ＪＩＳ Ｇ３５１０に準拠して、各スチールコードの初期伸び率（％）を求めた。つまり、各スチールコードに対する引っ張り荷重を徐々に増加させ、そのときの伸び率を測定し、荷重１００Ｎ時の伸び率と荷重５Ｎ時の伸び率との差を求め、これを初期伸び率とした。

この表１から明らかなように、実施例１〜３のスチールコードは、ゴム浸透率が高く、しかも１×６構成のスチールコード（比較例４）に比べて初期伸び率が小さいものであった。

一方、比較例１のスチールコードは、物性的には問題がないものの、Ｄｓ／ｄが大き過ぎるため、コードとゴムとの複合体を成形したときゲージ厚が過大となる。比較例２のスチールコードは、ｄｓ／ｄが１．０であって芯素線に２次元の癖付けが施されているため、ゴム浸透率が不十分であった。比較例３のスチールコードは、Ｄｓ／ｄが小さ過ぎるため、ゴム浸透率が不十分であった。

次に、螺旋状の癖付けを施した１本の芯素線（ｄ＝０．３４ｍｍ）の外側に該芯素線と同一素線径を有する６本の側素線を撚り合わせて配置し、かつ芯素線の外接円及び側素線の外接円がそれぞれ楕円形状をなす１＋６構成のスチールコードにおいて、芯素線の捩じれ方向を側素線の撚り方向と同一とし、芯素線の癖付けピッチを側素線の撚りピッチと同一とし、素線径ｄ、芯素線の外接円の長径ｄｌ及び短径ｄｓ、並びに、側素線の外接円の長径Ｄｌ及び短径Ｄｓを表２のように設定した実施例４のスチールコードを用意した。対比のため、比較例５として、６本の素線（ｄ＝０．３７ｍｍ）を撚り合わせてなる１×６構成のスチールコードを用意した。

これら実施例４及び比較例５のスチールコードについて、上述の方法により、ゴム浸透率及び初期伸び率を評価し、その結果を表２に併せて示した。

また、実施例４及び比較例５のスチールコードをベルト層に使用した空気入りラジアルタイヤ（タイヤサイズ：１１Ｒ２２．５）を製作し、その外径成長を評価した。即ち、５万ｋｍのフィールド走行後、溝底でのタイヤ外径を測定し、新品時からの成長量を求めた。評価結果は、比較例５を１００とする指数にて示した。この指数値が小さいほど外径成長が少ないことを意味する。

この表２から明らかなように、実施例４のスチールコードは、ゴム浸透率が高く、しかも１×６構成のスチールコード（比較例５）に比べて初期伸び率が小さいものであった。また、実施例４のスチールコードをベルト層に用いた空気入りラジアルタイヤは走行に伴う外径成長が少ないものであった。

本発明の実施形態からなる空気入りラジアルタイヤを示す子午線半断面図である。 本発明の他の実施形態からなる空気入りラジアルタイヤを示す子午線半断面図である。 本発明の空気入りラジアルタイヤのベルト層に使用される１＋６構成のスチールコードを示す断面図である。

符号の説明

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
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 芯素線
１２ 側素線
Ｃ１１ 芯素線の外接円
Ｃ１２ 側素線の外接円

Claims (4)

1. 螺旋状の癖付けを施した１本の芯素線の外側に該芯素線と同一素線径を有する６本の側素線を撚り合わせて配置し、かつ前記芯素線の外接円及び前記側素線の外接円がそれぞれ楕円形状をなす偏平構造を有するスチールコードにおいて、前記芯素線の捩じれ方向が前記側素線の撚り方向と同一であり、前記芯素線の癖付けピッチが前記側素線の撚りピッチと同一であり、前記芯素線の外接円の短径ｄｓが素線径ｄに対して２．０ｄ＞ｄｓ＞ｄであり、前記側素線の外接円の短径Ｄｓが素線径ｄに対して２ｄ＜Ｄｓ＜３ｄであり、前記側素線の外接円の長径Ｄｌが素線径ｄに対して２．７ｄ＜Ｄｌ＜４．５ｄであり、前記側素線の外接円の短径Ｄｓと長径Ｄｌとの比が１．７＞Ｄｌ／Ｄｓ＞１．２であることを特徴とするゴム補強用スチールコード。
2. 前記芯素線の素線径が０．２０ｍｍ〜０．４５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載のゴム補強用スチールコード。
3. ベルト層にスチールコードを用いた空気入りラジアルタイヤにおいて、前記スチールコードは、螺旋状の癖付けを施した１本の芯素線の外側に該芯素線と同一素線径を有する６本の側素線を撚り合わせて配置し、かつ前記芯素線の外接円及び前記側素線の外接円がそれぞれ楕円形状をなす偏平構造を有し、前記芯素線の捩じれ方向が前記側素線の撚り方向と同一であり、前記芯素線の癖付けピッチが前記側素線の撚りピッチと同一であり、前記芯素線の外接円の短径ｄｓが素線径ｄに対して２．０ｄ＞ｄｓ＞ｄであり、前記側素線の外接円の短径Ｄｓが素線径ｄに対して２ｄ＜Ｄｓ＜３ｄであり、前記側素線の外接円の長径Ｄｌが素線径ｄに対して２．７ｄ＜Ｄｌ＜４．５ｄであり、前記側素線の外接円の短径Ｄｓと長径Ｄｌとの比が１．７＞Ｄｌ／Ｄｓ＞１．２であることを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
4. 前記芯素線の素線径が０．２０ｍｍ〜０．４５ｍｍであることを特徴とする請求項３に記載の空気入りラジアルタイヤ。

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