JP5678558B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、１＋Ｎ構造のスチールコードを補強材として用いた空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、スチールコードの構造に基づいてタイヤ耐久性能を向上することを可能にした空気入りタイヤに関する。

従来、トラック・バス用の空気入りタイヤの補強材として、例えば、複数本の素線をその素線間に隙間が形成されるように撚り合わせた１×６構造のオープンコード等が使用されている。このようなオープンコードは良好な耐腐食性を有すると共に低コストで製造できるという利点がある。ところが、１×Ｎ構造のオープンコードは低荷重時伸びが大きくタイヤの外径成長を助長するため、それを補強材として用いた場合、空気入りタイヤの耐久性能が低下するという問題がある。

一方、低コストであって低伸長性を有するスチールコードとして、１本の芯素線からなるコアと該コアの周りに撚り合わされた複数本の側素線からなるシースとを有する１＋Ｎ構造のスチールコードがある。しかしながら、１＋Ｎ構造のスチールコードは、中心位置に真っ直ぐな芯素線が配置されるため、芯素線への負担が相対的に大きく、耐疲労性が必ずしも十分ではない。

また、１＋Ｎ構造のスチールコードにおいて、芯素線に波形の型付けを施すことで耐疲労性を改善することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、この場合、コード径が増大し、そのスチールコードを用いたベルト層やカーカス層の厚さが増加し、延いては、空気入りタイヤを重量が増加するという不都合がある。そのため、軽量化の観点から、芯素線に型付けを施した１＋Ｎ構造のスチールコードは実用化されていないのが現状である。

特開平５−１８６９７７号公報

本発明の目的は、スチールコードの構造に基づいてタイヤ耐久性能を向上することを可能にした空気入り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空気入りタイヤは、１本の芯素線からなるコアと該コアの周りに撚り合わされた複数本の側素線からなるシースとを有する１＋Ｎ構造のスチールコードを補強材として用いた空気入りタイヤにおいて、前記芯素線及び前記側素線がいずれも円形の断面形状を有しており、前記側素線の撚り角θ１を７°〜１１°にすると共に、少なくとも前記芯素線にその軸廻りに捩りを与え、該芯素線の軸方向に対するワイヤ表面捩り角θ２を１°以上にしたことを特徴とするものである。

本発明では、１＋Ｎ構造のスチールコードを補強材として用いた空気入りタイヤにおいて、側素線の撚り角θ１を規定すると共に、少なくとも芯素線に捩りを与え、そのワイヤ表面捩り角θ２を規定することにより、芯素線及び側素線の耐疲労性を改善してタイヤ耐久性能を向上することができる。しかも、１＋Ｎ構造のスチールコードは芯素線を備えているため、１×Ｎ構造のスチールコードとは異なって、タイヤの外径成長を助長することはない。また、芯素線に捩りを与えた場合、芯素線に型付けを施した場合とは異なって、そのスチールコードを用いたベルト層やカーカス層の厚さが増加することはない。

芯素線の耐疲労性を改善するには上記ワイヤ表面捩り角θ２を大きくすることが望ましいが、それが過大であるとスチールコードの生産性が低下する。そのため、芯素線の軸方向に対するワイヤ表面捩り角θ２は１°〜１５°にすることが好ましい。特に、芯素線の軸方向に対するワイヤ表面捩り角θ２を側素線の撚り角θ１に対してθ１−２°≦θ２≦θ１＋２°の関係にすることが好ましい。これにより、芯素線と側素線の耐疲労性をバランス良く改善し、タイヤ耐久性能をより効果的に向上することができる。

芯素線の捩り方向と側素線の撚り方向とは互いに異ならせることが好ましい。これにより、側素線の撚りの残留応力が芯素線の捩りの残留応力により相殺されるため、タイヤ製造時において、複数本のスチールコードを引き揃えてゴム中に埋設した圧延材の平坦性や加工性を改善することができる。

上記スチールコードを適用する補強層は特に限定されるものではないが、空気入りタイヤを構成するベルト層又はカーカス層に対して上記スチールコードを適用することが好ましい。

本発明において、側素線の撚り角θ１及び芯素線のワイヤ表面捩り角θ２は以下のようにして測定される。先ず、空気入りタイヤからスチールコードを取り出し、そのコードを有機溶剤に浸漬して表面に付着するゴムを膨潤させた後、そのゴムを除去する。そして、スチールコードのコード径ｄ１（ｍｍ）、側素線の素線径ｄ２（ｍｍ）及び側素線の撚り長さＰ１（ｍｍ）を測定する。各寸法は少なくとも１０箇所での測定値の平均値とする。これらコード径ｄ１、素線径ｄ２及び撚り長さＰ１に基づいて下記（１）式から側素線の撚り角θ１を算出する。
θ１＝ＡＴＡＮ（π×（ｄ１−ｄ２）／Ｐ１）×１８０／π・・・（１）

更に、スチールコードを分解して芯素線を取り出し、その芯素線を有機溶剤に浸漬して表面に付着するゴムを膨潤させた後、そのゴムを除去する。そして、光学顕微鏡にて芯素線を観察し、芯素線の素線径ｄ３（ｍｍ）を測定すると共に、ワイヤ表面に形成された伸線痕から捩りピッチＰ２（ｍｍ）の１／２の値を測定し、それを２倍して捩りピッチＰ２を求める。各寸法は少なくとも１０箇所での測定値の平均値とする。これら素線径ｄ３及び捩りピッチＰ２に基づいて下記（２）式からワイヤ表面捩り角θ２を算出する。
θ２＝ＡＴＡＮ（π×ｄ３／Ｐ２）×１８０／π・・・（２）

本発明の実施形態からなる重荷重用空気入りタイヤを示す子午線半断面図である。 本発明で使用されるスチールコードの一例を示す断面図である。 本発明で使用されるスチールコードの一例を示す側面図である。 本発明で使用されるスチールコードの芯素線を示す側面図である。 図４の芯素線の一部を拡大して示す側面図である。

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重荷重用空気入りタイヤを示し、図２及び図３は本発明で使用されるスチールコードを示し、図４及び図５は本発明で使用されるスチールコードの芯素線を示すものである。

図１において、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が装架されている。このカーカス層４は、タイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含み、各ビード部３に配置されたビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されている。ビードコア５の外周上にはビードフィラー６が配置されている。

一方、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８が埋設されている。これらベルト層８はタイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、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８において、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば１０°〜７０°の範囲に設定されている。

上記空気入りタイヤにおいて、カーカス層４及びベルト層８から選ばれる少なくとも１つの補強層（好ましくは、ベルト層８）を構成する補強コードとして、１本の芯素線１１からなるコアと該コアの周りに撚り合わされた複数本の側素線１２からなるシースとを備えた１＋Ｎ構造のスチールコード１０（図２及び図３参照）が使用されている。図２及び図３において、スチールコード１０は１本の芯素線１１と５本の側素線１２とを備えた１＋５構造に形成されているが、その撚り構造は図示したものに限定されず、１本の芯素線１１とＮ本の側素線１２とを備えた１＋Ｎ構造とすることができる。ここで、側素線１２の本数Ｎは３本〜９本にすることが好ましい。

上記スチールコード１０において、コード径ｄ１（ｍｍ）と側素線１２の素線径ｄ２（ｍｍ）と側素線１２の撚り長さＰ１（ｍｍ）とから算出される側素線１２の撚り角θ１は７°〜１１°の範囲になっている。図３においては、理解を容易にするために、撚り角θ１が実際よりも大きくなるように描写している。

また、上記スチールコード１０においては、軸廻りに捩りを与えた芯素線１１（図４及び図５参照）が使用されている。図４及び図５において、芯素線１１の表面には伸線加工に起因する伸線痕１３が形成されているが、その伸線痕１３に基づいて判定される捩りピッチＰ２（ｍｍ）と芯素線１１の素線径ｄ３とから算出される芯素線１１の軸方向に対するワイヤ表面捩り角θ２は１°〜１５°の範囲になっている。なお、少なくとも芯素線１１に捩りを与えることが必要であるが、側素線１２に対しても軸廻りに捩りを与えることが可能である。その場合、側素線１２のワイヤ表面捩り角も上記と同じ範囲に設定すれば良い。

上述のように１＋Ｎ構造のスチールコード１０を補強材として用いた空気入りタイヤにおいて、側素線１２の撚り角θ１を規定すると共に、少なくとも芯素線１１に捩りを与え、そのワイヤ表面捩り角θ２を規定することにより、芯素線１１及び側素線１２の耐疲労性を改善してタイヤ耐久性能を向上することができる。しかも、１＋Ｎ構造のスチールコード１０は直線状に延長する芯素線１１を備えているため、１×Ｎ構造のスチールコードとは異なって、タイヤの外径成長を助長することはない。また、芯素線１１に捩りを与えた場合、芯素線１１に型付けを施した場合とは異なって、そのスチールコード１０を用いたベルト層８やカーカス層４の厚さが増加することはない。

ここで、側素線１２の撚り角θ１が７°未満であると側素線１２の耐疲労性の改善効果が不十分になり、タイヤ耐久性能が低下する。一方、側素線１２の撚り角θ１を１１°より大きくしても、それ以上の改善効果が得られず、スチールコード１０の生産性が悪化することになる。

また、芯素線１１のワイヤ表面捩り角θ２が１°未満であると芯素線１１の耐疲労性の改善効果が不十分になる。一方、芯素線１１のワイヤ表面捩り角θ２を１５°より大きくしても、それ以上の改善効果が得られず、スチールコード１０の生産性が悪化することになる。

特に、芯素線１１の軸方向に対するワイヤ表面捩り角θ２を側素線１２の撚り角θ１に対してθ１−２°≦θ２≦θ１＋２°の関係にした場合、即ち、両者の大きさを近づけた場合、芯素線１１と側素線１２の耐疲労性をバランス良く改善し、タイヤ耐久性能をより効果的に向上することができる。

更に、芯素線１１の捩り方向と側素線１２の撚り方向とは互いに逆向きであると良い。これにより、側素線１２の撚りの残留応力が芯素線１１の捩りの残留応力により相殺される。そのため、タイヤ製造時において、複数本のスチールコード１０を引き揃えてゴム中に埋設した圧延材を成形し、その圧延材を加工してベルト層８やカーカス層４を成形する際に、圧延材の平坦性や加工性を改善することができる。

上記空気入りタイヤにおいて、スチールコード１０を構成する芯素線１１及び側素線１２はいずれも円形の断面形状を有している。芯素線１１の素線径ｄ３及び側素線１２の素線径ｄ２は０．２０ｍｍ〜０．４０ｍｍであると良い。これら素線径ｄ２，ｄ３が０．２０ｍｍ未満であると強力が不足することになり、０．４０ｍｍを超えると耐疲労性が低下することになる。芯素線１１の素線径ｄ３及び側素線１２の素線径ｄ２は同じであっても良く、互いに異なっていても良い。

タイヤサイズ１１Ｒ２２．５で、トレッド部におけるカーカス層の外周側に４層のベルト層を埋設した重荷重用空気入りタイヤにおいて、カーカス層側から数えて２番目及び３番目のベルト層の補強材として、１本の芯素線からなるコアと該コアの周りに撚り合わされた複数本の側素線からなるシースとを有する１＋Ｎ構造のスチールコードを使用し、そのコード構造、芯素線のワイヤ表面捩り角θ２、側素線の撚り角θ１、芯素線の捩り方向、側素線の撚り方向を表１のように設定した比較例１及び実施例１〜４のタイヤを製作した。

これら試験タイヤについて、下記の評価方法により、タイヤ耐久性能、ベルト部材の加工性を評価し、その結果を表１に併せて示した。

タイヤ耐久性能：
各試験タイヤをリム組みして空気圧８００ｋＰａに設定し、速度８１ｋｍ／ｈ、荷重２９．４２ｋＮの条件で走行を開始し、２４時間毎に荷重を２０％ずつ増加させて、試験タイヤが故障するまでの走行距離を計測した。評価結果は、比較例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほどタイヤ耐久性能が優れていることを意味する。なお、この試験においてはベルト層のスチールコードの折損によるタイヤ故障を検出した。

ベルト部材の加工性：
複数本のスチールコードを引き揃えてゴム中に埋設してなるベルト層となるベルト部材を圧延する際の加工性及び所定の寸法に切断する際の加工性を総合的に評価した。加工性が優れている場合を「◎」で示し、加工性が良好である場合を「○」で示し、加工性が許容できる程度である場合を「△」で示し、加工が困難である場合を「×」で示した。

表１から判るように、実施例１〜４のタイヤは、比較例１との対比において、タイヤ耐久性能を向上することができた。また、芯素線の捩り方向と側素線の撚り方向とを互いに異ならせた場合、ベルト部材の加工性が極めて良好であった。

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 ビードフィラー
８ ベルト層
１０ スチールコード
１１ 芯素線
１２ 側素線
１３ 伸線痕

Claims (6)

1. １本の芯素線からなるコアと該コアの周りに撚り合わされた複数本の側素線からなるシースとを有する１＋Ｎ構造のスチールコードを補強材として用いた空気入りタイヤにおいて、前記芯素線及び前記側素線がいずれも円形の断面形状を有しており、前記側素線の撚り角θ１を７°〜１１°にすると共に、少なくとも前記芯素線にその軸廻りに捩りを与え、該芯素線の軸方向に対するワイヤ表面捩り角θ２を１°以上にしたことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記芯素線の軸方向に対するワイヤ表面捩り角θ２を１°〜１５°にしたことを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記芯素線の軸方向に対するワイヤ表面捩り角θ２を前記側素線の撚り角θ１に対してθ１−２°≦θ２≦θ１＋２°の関係にしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記芯素線の捩り方向と前記側素線の撚り方向とを互いに異ならせたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. 前記スチールコードをベルト層に使用したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
6. 前記スチールコードをカーカス層に使用したことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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