JP6323135B2 - 建設車両用空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、１本のコアフィラメントとＭ本（Ｍ＝４〜６）のシースフィラメントとからなるＮ本（Ｎ＝３〜５）のストランドを撚り合わせたＮ×（１＋Ｍ）構造を有するスチールコードをベルト保護層の補強コードとして用いた建設車両用空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、スチールコードのストランド内へのゴム浸透性を改善して耐久性の向上を可能にした建設車両用空気入りタイヤに関する。

ゴム補強用のスチールコードとして、複数本のフィラメントを互いに撚り合わせてストランドを構成し、複数本のストランドを互いに撚り合わせた複撚り構造を有するスチールコードが広く普及している（例えば、特許文献１〜４参照）。

例えば、建設車両用空気入りタイヤにおいては、トレッド部におけるカーカス層の外周側にベルト層を配置し、そのベルト層の外周側にベルト層の保護を目的としたベルト保護層を配置することが行われているが、そのようなベルト保護層の補強コードとしても４×（１＋５）×０．２５ＨＥに代表される複撚り構造のスチールコードが使用されている。

しかしながら、複撚り構造のスチールコードは、複数本のストランドが互いに撚り合わされているため、ストランド内へのゴム浸透性が悪いという欠点がある。そのため、ゴム製品に埋設された複撚り構造のスチールコードの内部に水分が滲み込むと、その水分がスチールコードの長手方向に沿って伝播し、その結果、広い範囲で錆が成長してゴム製品の耐久性を低下させることになる。

このような不都合に鑑みて、複撚り構造のスチールコードにおけるストランド内へのゴム浸透性を改善することが求められている。特に、建設車両用空気入りタイヤは、鉱山のような荒れた地表上において高負荷条件で使用され、トレッド部に外傷を受け易いので、外傷部分からの水分伝播を防止するために、ベルト保護層に使用されるスチールコードには良好なゴム浸透性が求められている。

特開平８−２８４０８０号公報 特開２０１０−９０５０９号公報 特許第３７５９２９２号公報 特許第４５８２６７２号公報

本発明の目的は、スチールコードのストランド内へのゴム浸透性を改善して耐久性の向上を可能にした建設車両用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建設車両用空気入りタイヤは、トレッド部におけるカーカス層の外周側にベルト層を配置し、該ベルト層の外周側にベルト保護層を配置した建設車両用空気入りタイヤにおいて、前記ベルト保護層を構成する補強コードとして、４％以上の破断伸びを有すると共に、１本のコアフィラメントとＭ本（Ｍ＝４〜６）のシースフィラメントとからなるＮ本（Ｎ＝４）のストランドを撚り合わせたＮ×（１＋Ｍ）構造を有するスチールコードを用い、前記コアフィラメントが偏平形状を有すると共にその軸廻りに捩られており、前記コアフィラメントの長径Ｄａと短径Ｄｂとが１＜Ｄａ／Ｄｂ≦３の関係を満たし、前記コアフィラメントの長径Ｄａと前記シースフィラメントの直径Ｄｓとが１≦Ｄａ／Ｄｓの関係を満たすことを特徴とするものである。

本発明では、Ｎ×（１＋Ｍ）構造のスチールコードを構成するにあたって、各ストランドのコアフィラメントを偏平形状とし、そのコアフィラメントに対して捩じりを付与すると共に、コアフィラメントの長径Ｄａと短径Ｄｂとが１＜Ｄａ／Ｄｂ≦３の関係を満たし、コアフィラメントの長径Ｄａとシースフィラメントの直径Ｄｓとが１≦Ｄａ／Ｄｓの関係を満たすことにより、ストランド内へのゴム浸透性を改善し、そのスチールコードを用いたゴム製品の耐久性を向上することができる。

本発明において、コアフィラメントの長径Ｄａとシースフィラメントの直径Ｄｓとは１．０５≦Ｄａ／Ｄｓ≦１．２０関係を満たすことが好ましい。これにより、ストランド内へのゴム浸透性を改善し、そのスチールコードを用いたゴム製品の耐久性を向上することができる。

また、建設車両用空気入りラジアルタイヤのベルト保護層を構成するスチールコードとして、上述のスチールコードを使用した場合、ストランド内へのゴム浸透性を改善し、タイヤ耐久性を向上することができる。

本発明の実施形態からなる建設車両用の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Ｎ×（１＋Ｍ）構造を有するスチールコードの一例を示す断面図である。 従来のＮ×（１＋Ｍ）構造を有するスチールコードの一例を示す断面図である。

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建設車両用の空気入りタイヤを示し、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間にはタイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含むカーカス層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６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが埋設されている。これらベルト層６ａ〜６ｄ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６ａ〜６ｄ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１５°〜４０°の範囲に設定され、そのコード打ち込み密度は例えば１０本／５０ｍｍ〜２５本／５０ｍｍの範囲に設定されている。ベルト層６ａ〜６ｄの補強コードとしては、スチールコードが使用されている。

更に、ベルト層６ａ〜６ｄの外周側には複数層のベルト保護層７ａ，７ｂが埋設されている。ベルト層６ａ〜６ｄがトレッド部１の補強を担持しているのに対して、ベルト保護層７ａ，７ｂはベルト層６ａ〜６ｄを保護する目的で配設されている。これらベルト保護層７ａ，７ｂ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。ベルト保護層７ａ，７ｂ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２０°〜４０°の範囲に設定され、そのコード打ち込み密度は例えば１０本／５０ｍｍ〜３０本／５０ｍｍの範囲に設定されている。そして、ベルト保護層７ａ，７ｂの補強コードとしては、以下のようなＮ×（１＋Ｍ）構造を有するスチールコードが使用されている。

図２は本発明で使用されるＮ×（１＋Ｍ）構造を有するスチールコードの一例を示すものである。図２に示すように、スチールコード１０は、１本のコアフィラメント１１ｃとＭ本（Ｍ＝４〜６）のシースフィラメント１１ｓとからなるＮ本（Ｎ＝３〜５）のストランド１１を撚り合わせたＮ×（１＋Ｍ）構造を有している。本実施形態において、スチールコード１０は４本のストランド１１を有し、各ストランド１１が１本のコアフィラメント１１ｃと５本のシースフィラメント１１ｓとから構成されている。つまり、４×（１＋５）構造である。その他の例として、例えば、３×（１＋４）構造、３×（１＋５）構造、４×（１＋４）構造、５×（１＋４）構造、５×（１＋５）構造を挙げることができる。

また、スチールコード１０は４％以上の破断伸びを有している。このような破断伸びをスチールコード１０に付与することにより、ベルト保護層７ａ，７ｂがベルト層６ａ〜６ｄに対する保護機能を十分に発揮することができる。

上記スチールコード１０において、各ストランド１１のコアフィラメント１１ｃは偏平形状を有すると共にその軸廻りに捩られている。コアフィラメント１１ｃの断面形状は、長径Ｄａと短径Ｄｂとを有する偏平形状であれば特に限定されるものではないが、例えば、図示のような楕円形状を採用することができる。そして、コアフィラメント１１ｃの長径Ｄａと短径Ｄｂとは１＜Ｄａ／Ｄｂ≦３の関係を満たし、コアフィラメント１１ｃの長径Ｄａとシースフィラメント１１ｓの直径Ｄｓとは１≦Ｄａ／Ｄｓの関係を満たしている。

上述した空気入りタイヤでは、ベルト保護層７ａ，７ｂの補強コードとして、１本のコアフィラメント１１ｃとＭ本（Ｍ＝４〜６）のシースフィラメント１１ｓとからなるＮ本（Ｎ＝３〜５）のストランド１１を撚り合わせたＮ×（１＋Ｍ）構造のスチールコード１０を用いるにあたって、各ストランド１１のコアフィラメント１１ｃを偏平形状とし、そのコアフィラメント１１ｃに対して捩じりを付与すると共に、コアフィラメント１１ｃの長径Ｄａと短径Ｄｂとが１＜Ｄａ／Ｄｂ≦３の関係を満たし、コアフィラメント１１ｃの長径Ｄａとシースフィラメント１１ｓの直径Ｄｓとが１≦Ｄａ／Ｄｓの関係を満たすことにより、ストランド１１内へのゴム浸透性を改善することができる。

より具体的には、図２に示すように、偏平形状を有すると共に捩じりが付与されたコアフィラメント１１ｃと円形断面形状を有するシースフィラメント１１ｓとの間には十分な空間が形成され、ストランド１１内にゴムが浸透し易くなっている。これに対して、図３に示すような従来のスチールコード２０では、円形断面形状を有するコアフィラメント２１ｃと円形断面形状を有するシースフィラメント２１ｓとの間に十分な空間が形成されないので、ストランド２１内にゴムが浸透し難くなっている。

上述したスチールコード１０をベルト保護層７ａ，７ｂの補強コードとして用いているので、建設車両用空気入りタイヤが鉱山のような荒れた地表上において高負荷条件で使用され、トレッド部１に外傷を受けた場合であっても、その外傷部分からの水分伝播を抑制することができる。これにより、ベルト保護層７ａ，７ｂの腐食を抑制し、タイヤ耐久性を向上することができる。

各ストランド１１において、１本のコアフィラメント１１ｃの周囲にＭ本（Ｍ＝４〜６）のシースフィラメント１１ｓが撚り合わされているが、シースフィラメント１１ｓの本数が上記範囲から外れると、シースフィラメント１１ｓを所定の位置に配置することが難しくなり、安定した撚り構造を得ることが困難になると共に、ゴム浸透性の改善効果が不十分になる。

更に、スチールコード１０において、Ｎ本（Ｎ＝３〜５）のストランド１１が互いに撚り合わされているが、ストランド１１の本数が上記範囲から外れると、これらストランド１１を所定の位置に配置することが難しくなり、安定した撚り構造を得ることが困難になると共に、ゴム浸透性の改善効果が不十分になる。

コアフィラメントの長径Ｄａと短径Ｄｂとは１＜Ｄａ／Ｄｂ≦３の関係を満たすことが必要である。コアフィラメント１１ｃをＤａ／Ｄｂが１よりも大きい偏平形状とし、そのコアフィラメント１１ｃに対して捩じりを付与することにより、コアフィラメント１１ｃとシースフィラメント１１ｓとの間に螺旋状に延長する連続空間が形成されてストランド１１内へのゴム浸透性が良好になる。しかしながら、Ｄａ／Ｄｂが３よりも大きいと上記のような連続空間は増加するもののコアフィラメント１１ｃの強度が不十分になる。特に、コアフィラメントの長径Ｄａと短径Ｄｂとは１．５≦Ｄａ／Ｄｂ≦２．３の関係を満たすことが好ましい。

また、コアフィラメント１１ｃの長径Ｄａとシースフィラメント１１ｓの直径Ｄｓとは１≦Ｄａ／Ｄｓの関係を満たすことが必要である。Ｄａ／Ｄｓが１よりも小さいとストランド１１内へのゴム浸透性の改善効果が不十分になる。特に、コアフィラメント１１ｃの長径Ｄａとシースフィラメント１１ｓの直径Ｄｓとは１．０５≦Ｄａ／Ｄｓ≦１．２０の関係を満たすことが好ましい。このようにコアフィラメント１１ｃの長径Ｄａをシースフィラメント１１ｓの直径Ｄｓよりも大きくした場合、ストランド１１内へのゴム浸透性が更に改善される。

コアフィラメント１１ｃの長径Ｄａは０．１５ｍｍ〜０．４５ｍｍの範囲に設定し、シースフィラメント１１ｓの直径Ｄｓは０．１５ｍｍ〜０．３５ｍｍの範囲に設定すると良い。これにより、建設車両用空気入りタイヤのベルト保護層７ａ，７ｂの補強コードとして好適なスチールコード１０を構成することがきる。

また、コアフィラメント１１ｃの長手方向の捩じりピッチは８．０ｍｍ〜２０．０ｍｍの範囲に設定することが好ましい。コアフィラメント１１ｃの長手方向の捩じりピッチが８．０ｍｍよりも小さいとストランド１１内へのゴム浸透性の改善効果が低下し、逆に２０．０ｍｍよりも大きいとコアフィラメント１１ｃとシースフィラメント１１ｓとの間に空間が形成され難くなる。

上述した実施形態では、所定の複撚り構造を有するスチールコード１０を建設車両用空気入りタイヤのベルト保護層７ａ，７ｂに使用した場合について説明したが、本発明では上記のようなスチールコード１０を各種のゴム製品の補強材として使用することが可能である。

タイヤサイズ２７００Ｒ４９で、トレッド部におけるカーカス層の外周側に４層のベルト層を配置し、該ベルト層の外周側に２層のベルト保護層を配置した空気入りタイヤにおいて、ベルト保護層の補強コードだけを異ならせた従来例、比較例１〜２及び実施例１〜４のタイヤを製作した。

即ち、従来例、比較例１〜２及び実施例１〜４において、ベルト保護層の補強コードとして、１本のコアフィラメントと５本のシースフィラメントとからなる４本のストランドを撚り合わせた４×（１＋５）構造を有するスチールコードを使用し、コアフィラメントの長径Ｄａと短径Ｄｂとの比Ｄａ／Ｄｂ、コアフィラメントの長径Ｄａとシースフィラメントの直径Ｄｓとの比Ｄａ／Ｄｓ、コアフィラメントの捩じりの有無を表１のように設定した。コアフィラメントの捩じりピッチは１０．０ｍｍとした。

また、上述した建設車両用空気入りタイヤにおいて、内側のベルト保護層の幅を５９０ｍｍとし、外側のベルト保護層の幅を５００ｍｍとし、両ベルト保護層のタイヤ周方向に対するコード角度をそれぞれ３０°とし、両ベルト保護層のコード打ち込み密度をそれぞれ１５本／５０ｍｍとした。また、全てのタイヤのベルト保護層において、スチールコードをＳ撚りとし、ストランドをＳ撚りとし、スチールコードの撚りピッチを９ｍｍとし、ストランドの撚りピッチを６ｍｍとした。

これら試験タイヤについて、下記の評価方法により、ゴム浸透率、錆成長距離及びタイヤ耐久性を評価し、その結果を表１に併せて示した。

ゴム浸透率：
試験タイヤのベルト保護層からスチールコードを取り出し、コード外側に付着したゴムをカッターナイフで除去し、そのスチールコードから１本のストランドを除去し、ストランドで囲まれたコード内のゴム浸透率（％）を画像データに基づいて測定した。更に、ストランドから１本のフィラメントを除去し、フィラメントで囲まれたストランド内のゴム浸透率（％）を画像データに基づいて測定した。このような測定をタイヤ周上の８箇所で行い、これら８箇所で測定されたゴム浸透率の平均値をコード内及びストランド内のゴム浸透率とした。

錆成長距離：
試験タイヤのトレッド部の１箇所にドリルでベルト保護層に到達する穴を形成し、その試験タイヤを建設車両に装着して３００時間の実車走行を行った後、トレッドゴムを剥がしてベルト保護層を露出させ、ドリル穴からの錆成長距離を測定した。評価結果は従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が小さいほど錆成長距離が短いことを意味する。

タイヤ耐久性：
試験タイヤのトレッド部の１箇所にドリルでベルト保護層に到達する穴を形成し、その試験タイヤを建設車両に装着して３００時間の実車走行を行った後、試験タイヤをリムサイズ１９．５０のＯＲ試験リムに装着し、ドラム外周面に高さ２００ｍｍのクリートを備えたドラム試験機を用いて、内圧７００ｋＰａ、速度１０ｋｍ／ｈ、初期荷重１８３ｋＮの条件にて走行試験を開始し、１０時間毎に荷重を５２ｋＮずつ増加させ、タイヤが故障するまでの走行距離を測定した。このような走行距離の測定は各試験タイヤについて１０本ずつ行い、その平均値を求めた。評価結果は従来例を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が優れていることを意味する。

表１から明らかなように、実施例１〜４では、ベルト保護層を構成するスチールコードのストランド内のゴム浸透率が高いため、それに呼応して錆成長距離が短くなっていた。その結果、実施例１〜４のタイヤは、従来例との対比において、耐久性が優れたものであった。

これに対して、比較例１のタイヤにおいては、コアフィラメントの長径Ｄａとシースフィラメントの直径Ｄｓとの比Ｄａ／Ｄｓが小さ過ぎるため、ベルト保護層を構成するスチールコードのストランド内のゴム浸透率が低く、錆成長距離が長く、耐久性に劣るものであった。また、比較例２のタイヤでは、偏平形状を有するコアフィラメントに捩じりを与えていないため、ベルト保護層を構成するスチールコードのストランド内のゴム浸透率が低く、錆成長距離が長く、耐久性に劣るものであった。

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
６ａ〜６ｄ ベルト層
７ａ，７ｂ ベルト保護層
１０ スチールコード
１１ ストランド
１１ｃ コアフィラメント
１１ｓ シースフィラメント

Claims (2)

1. トレッド部におけるカーカス層の外周側にベルト層を配置し、該ベルト層の外周側にベルト保護層を配置した建設車両用空気入りタイヤにおいて、前記ベルト保護層を構成する補強コードとして、４％以上の破断伸びを有すると共に、１本のコアフィラメントとＭ本（Ｍ＝４〜６）のシースフィラメントとからなるＮ本（Ｎ＝４）のストランドを撚り合わせたＮ×（１＋Ｍ）構造を有するスチールコードを用い、前記コアフィラメントが偏平形状を有すると共にその軸廻りに捩られており、前記コアフィラメントの長径Ｄａと短径Ｄｂとが１＜Ｄａ／Ｄｂ≦３の関係を満たし、前記コアフィラメントの長径Ｄａと前記シースフィラメントの直径Ｄｓとが１≦Ｄａ／Ｄｓの関係を満たすことを特徴とする建設車両用空気入りタイヤ。
2. 前記コアフィラメントの長径Ｄａと前記シースフィラメントの直径Ｄｓとが１．０５≦Ｄａ／Ｄｓ≦１．２０の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の建設車両用空気入りタイヤ。

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