JPH0344922B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ バイアスタイヤでは、カーカスとトレツドとの
間にブレーカと呼ばれるカーカス保護用補強層が
設けられる。ラジアルタイヤでは、カーカスのト
レツドとの間にベルトと呼ばれる補強層が設けら
れ、このベルトがカーカスを半径方向に締付け
る。これら空気タイヤにおいて、ブレーカ又はベ
ルトにスチールコードを埋設してタイヤの耐久性
を向上させることがある。 本発明は、カーカスとトレツドとの間のブレー
カ又はベルトと呼ばれるゴム層がスチールコード
によつて補強された空気タイヤに関する。 ［従来の技術］ ブレーカ又はベルトは、複数の層からなる場合
がある。特に空気タイヤの耐カツト性を高くする
必要がある場合には、ブレーカ又はベルトの外層
すなわちトレツド側に伸度が大きいスチールコー
ドを埋設する。 従来のスチールコードでは、次に説明するよう
に、複撚構造を採用することによつて大きい伸度
を実現するのが常であつた。 第８図及び第９図は、ともに従来の空気タイヤ
に使用されていた複撚スチールコードの断面図で
あり、第８図は「４×４×0.23」の構成のもの
を、第９図は「３×７×0.22」の構成のものをそ
れぞれ示す。 第８図において、スチールコード１０は４本の
ストランド１６を撚合せたものである。各ストラ
ンド１６は４本の素線１２を撚合せたものであつ
て、各素線１２は直径0.23mmのスチール線であ
る。素線１２どおしの撚ピツチは3.5mmであり、
ストランド１６どおしの撚ピツチは5.5mmである。 第９図に示すスチールコード１０は、３本のス
トランド１６を撚合せたものである。各ストラン
ド１６は７本の素線１２を撚合せたものであつ
て、各素線１２は直径0.22mmのスチール線であ
る。素線１２どおしの撚ピツチは4.0mmであり、
ストランド１６どおしの撚ピツチは7.5mmである。 これらのスチールコード１０は、低ピツチの複
撚構造であることから、伸度が大きく、柔軟性に
富み、衝撃吸収性が大である。したがつて、これ
らのスチールコード１０を使用した従来の空気タ
イヤは、耐カツト性が高かつた。 ［発明が解決しようとする課題］ 以上に説明した複撚構造のスチールコードを使
用した従来の空気タイヤには、次のような問題が
あつた。 すなわち、従来の複撚構造のスチールコード１
０では、いわゆる強力の「撚減り」の程度が大き
く、各素線１２の強力を有効に利用することがで
きなかつた。したがつて、スチールコード１０の
所望の強力を得ようとすると、多数の素線１２を
要するため、スチールコード１０が重くなる。更
に、柔軟性が高いスチールコード１０を使用して
いるために、空気タイヤが接地部で大きく変形
し、転動抵抗が大きく燃費が悪くなるという問題
があつた。 また、第８図及び第９図に示すように、断面円
形の素線１２が互いに密接していたために、各ス
トランド１６のほぼ中央に閉じた空〓１８ができ
る。したがつて、このスチールコード１０は、空
〓１８にゴムが入りにくい。つまり、空〓１８内
にゴムが充填されていないブレーカ又はベルトが
できることになる。特に、これらのスチールコー
ドをベルトの最外ベルト層に使用した場合に、ト
レツドが外傷を受け、この外傷から水が空〓１８
内に侵入すると、侵入した水がこの空〓１８内を
スチールコード１０に沿つて移動し、滞留する。
したがつて、スチールコード１０に錆が生じ、ゴ
ムとの間の接着力の低下を招く。この接着力低下
が昂進すると、いやゆるセパレーシヨンを引起
す。 そこで、本願出願人は、先に特許願昭和63年第
79399号において、「カーカスとトレツドとの間の
ゴム層が切断時４％以上の伸びを有する単撚構造
からなるスチールコードで補強された空気タイ
ヤ」を提案した。 第１０図は、この未公開出願に係る空気タイヤ
のスチールコードの断面図である。 このスチールコード１０は、「１×５×0.38」
の単撚構造である。すなわち、直径0.38mmのスチ
ール線である素線１２を５本撚合せたものであ
る。撚ピツチは6.5mmであつて、切断時の伸びは
6.5％である。 このスチールコード１０は、単撚構造であるに
もかかわらず切断時の伸びが４％以上の高伸度で
あるから、タイヤが石などを踏んだとき、石を包
み込むように変形して、力の集中を弱め複撚構造
の場合と同等の高耐カツト性が実現される。ま
た、単撚構造であるから強力利用率が向上する。
したがつて、スチールコードの総重量を低減して
もこのコードと所望の強力を得ることができ、軽
い空気タイヤを実現することができる。また、ス
チールコード１０は複撚構造のスチールコードに
較べて大きい曲げ硬さを持つているために空気タ
イヤの剛性が向上する。したがつて、タイヤの変
形が小さくなつて転動抵抗が小さくなり、燃費が
向上する。更に、長手方向のところどころ素線１
２間で〓間ができ、素線１２間の空〓１４が開放
される。したがつて、このスチールコード１０を
埋設したブレーカ又はベルトを有する空気タイヤ
の加硫の際に空〓１４内にゴムが侵入し、この中
がゴムで満たされる。これにより、前記セパレー
シヨンの発生を抑制することができる。 これに対して、同じ「１×５×0.38」の単撚構
造を有するスチールコードであつても、撚ピツチ
が18.0mmと大きく、伸度が2.5％程度の小さい値
である場合には、耐カツト性が劣る。また、第１
１図に示すように素線１２間に閉じた空〓１８が
生じる。したがつて、空〓１８内へのゴム侵入が
阻害される点は、前記複撚構造のものと同様であ
る。 ところが、前記先願に係る空気タイヤでは、ス
チールコードが切断時４％以上の伸びの単撚構造
を有するから、以上に説明したように従来の複撚
構造のスチールコードを有する空気タイヤの種々
の問題を解決することができるものの、次の問題
があつた。 すなわち、同径の全ての素線１２の形付け率を
同一にして撚つていたために、第１０図に示すよ
うに全素線１２が共通の１つの外接円２２を形成
していた。したがつて、セパレーシヨンの発生が
抑制されるものの、ブレーカ又はベルトを構成す
るゴムに対するスチールコードの投錨効果が小さ
く、一旦セパレーシヨンが発生すると、これが容
易に成長する。 本発明は、以上の事情に鑑みてなされたもので
あつて、従来と同等の高い耐カツト性を維持しな
がら素線強力を有効利用し、タイヤ剛性を向上さ
せ、しかもセパレーシヨンの発生及び成長を抑制
した空気タイヤを提供することを目的とする。 ［課題を解決するための手段］ 本発明に係る空気タイヤは、カーカスとトレツ
ドとの間に、スチールコードを多数配列して埋設
したゴム層の複数層でなるベルトを備えた空気タ
イヤであつて、タイヤ半径方向の最も外に位置す
る最外ベルト層に埋設されたスチールコードは、
共通の外接円を有しない構成素線を備えた単撚構
造で、切断時４％以上の伸びを有し、残余のベル
ト層には前記最外ベルト層に埋設されたスチール
コードとは異なつた、たがとして機能するスチー
ルコードが埋設されていることを特徴とする。 共通の外接円を有しない構成素線を備えるスチ
ールコードは、一部素線の形付け率を他と異なら
せたり、一部素線径を他と異ならせたりすること
によつて実現することができる。 ［作用］ 本発明に係る空気タイヤは、スチールコードの
切断時の伸びが４％以上の高伸度であるから、最
外層に用いた場合、複撚構造の場合と同等の高耐
カツト性が実現される。また、スチールコードが
単撚構造であるから強力利用率が向上し、適度な
曲げ硬さのゆえにタイヤ剛性が向上する。更に、
素線間の空〓がところどころで開放し、この空〓
内へのゴムの侵入を許容する。したがつて、セパ
レーシヨンの発生を抑制することができる。しか
も、共通の外接円を有しない構成素線を備えるか
ら、スチールコード表面に凹凸が生じる。したが
つて、スチールコードとゴムとの接着界面が分散
されて、タイヤ走行中に加わるスチールコードと
ゴムとの間の剪断歪が分散される。つまり、小さ
いセパレーシヨンが生じても、その伝搬すなわち
成長が抑制される。 しかし、ベルトの全ての層にこのスチールコー
ドを用いた場合には、ベルトの伸が大きくなつ
て、カーカスを締め付けるたがとしての機能が低
下して好ましくないので、最外層以外のベルト層
には、最外ベルト層に用いたスチールコードとは
異なつた、たがとして機能するスチールコードを
用いる。 ［実施例］ 第１図は、本発明の実施例に係る空気タイヤの
スチールコードの断面図である。 同図に示すスチールコード１０は、「１×５×
0.38」の単撚構造すなわち直径0.38mmのスチール
線である素線を５本撚合せたものである。同径の
５本の素線のうち、１本の素線１３は他の４本の
素線１２より形付け率が大である。したがつて、
素線１３の外接円２３は、スチールコード１０の
中心と同心であるが、半径の他の素線１２の共通
外線円よりｄだけ大きい。この外径差ｄは0.06mm
である。素線１２，１３の撚ピツチは6.5mmであ
つて、スチールコード１０の切断時の伸びは6.7
％である。また、長手方向のところどころで素線
間に少なくとも0.02mm程度の幅の〓間ができ、素
線間の空〓１４が開放される。したがつて、この
スチールコード１０を埋設したベルトを有するラ
ジアルタイヤの加硫の際に素線間の〓間を通して
空〓１４内にゴムが侵入することができ、空〓１
４内にゴムが充填される。 第２図は、以上に説明したスチールコード１０
が埋設されたベルトを備えるラジアルタイヤの一
部断面図であり、第３図は、そのベルトの一部拡
大断面図である。ただし、第２図ではスチールコ
ード１０の図示を省略している。 第２図のラジアルタイヤ２は11R22.5であつ
て、カーカス４とトレツド６との間に４枚のベル
ト８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄを有する。カーカス側
の３枚のベルト８ａ，８ｂ，８ｃには、「３×
0.20＋６×0.35」の構成のスチールコードが埋設
されている。つまり、このスチールコードは、直
径0.20mmの３本のスチール線と直径0.35mmの６本
のスチール線とからなる。コード打込は、2.5cm
当り12本である。これら３枚のベルト８ａ，８
ｂ，８ｃは、ポリエステル・プライからなるカー
カス４を半径方向に締付ける。最外層のベルト８
ｄには、第１図に構造を示したスチールコード１
０が埋設される。すなわち、ベルト８ｄは、平行
に配設したスチールコード１０の両側からゴムを
トツピングしてゴム層１１とし、このゴム層１１
に更に加硫を施したものである。このベルト８ｄ
でもコード打込は2.5cm当り12本である。なお、
全てのスチール線には、ゴムと接着性を良くする
ために、しんちゆうメツキが施されている。 ３枚のベルト８ａ，８ｂ，８ｃは、カーカス４
の「たが」として機能する。最外層のベルト８ｄ
は、以下に説明するようにラジアルタイヤ２の高
耐カツト性に寄与する。 以上に説明した本発明の実施例に係るラジアル
タイヤ２について、スチールコード１０の特性を
第１表に、最外層ベルト８ｄの特性とタイヤ自体
の特性とを第２表に、それぞれ実施例１として示
す。 両表には、４つの比較例の特性をも示す。比較
例１は第１０図の単撚構造、比較例２は第８図の
複撚構造、比較例３は第９図の複撚構造、比較例
４は第１１図の単撚構造の前記各スチールコード
を使用したものである。各比較例の空気タイヤも
実施例１と同じ11R22.5のラジアルタイヤであつ
て、カーカス４及び３枚のベルト８ａ，８ｂ，８
ｃは実施例１と同一である。最外層のベルト８ｄ
には、各比較例特有の前記スチールコードが埋設
される。

【表】

【表】

【表】 実施例１のスチールコード１０は、単撚構造で
あるにもかかわらず撚ピツチが6.5mmと小さく、
切断時の伸びが6.7％であつて、複撚構造の比較
例２、３と同等と高伸度である。また、シヤルピ
ー試験の結果、第１表に示すように、比較例２、
３と同等の衝撃吸収性が得られる。したがつて、
本実施例では複撚構造の場合と同等の耐カツト性
能が期待されるが、実際に各ラジアルタイヤを大
型ダンプカーに装着して行なつた砕石場内での３
万Kmの悪路走行テストの結果でも比較例２、３と
同等以上の耐カツト性能が得られている。耐カツ
ト性能の測定は、次のようにして行なつた。すな
わち、トレツド６を貫通してベルト８ｄに至るカ
ツトが生じても、このベルトに埋設されたスチー
ルコード１０の切断が生じる場合と生じない場合
とがある。第２表に示すコード切れ率は、全カツ
ト数に対するコード切れ数である。なお、比較例
４のスチールコード１０は、撚ピツチが従来品程
度の18.0mmと大きいために伸度が2.5％程度の小
さい値であつて、耐カツト性が劣る。 更に、実施例１の素線強力利用率は、比較例４
ほどは高くないものの、比較例２、３より向上し
ている。したがつて、スチールコード１０の所望
の強力を得るためのコードの総重量が比較例２、
３より小さく、タイヤ重量を減少させることがで
きる。また、実施例１では、スチールコード１０
の適度な曲げ硬さのゆえにタイヤ剛性が比較例
２、３より向上し、転動抵抗が小さくなる。した
がつて、実施例１によれば、燃費が良くなること
が期待される。 また、実施例１では、素線１２間の空〓１４内
にゴムが円滑に侵入するため、比較例２〜４とは
違つてベルト８ｄのセパレーシヨン発生は皆無で
あつた。これは、比較例１と同様である。 各タイヤについて行なつた動的剥離試験の結果
も第２表に示す。この試験は、第３図と同様の構
造のベルトを２枚積層し、これに加硫を施した
後、これら２層間を巾2.5cmにわたつて予め剥離
したものについて行なつた。100℃において振巾
３mm、330RPMで剥離を進行させた結果、この剥
離部分が10cm長まで成長するのに要した時間を動
的剥離寿命とした。同表には、比較例４の動的剥
離寿命を100とする寿命比を示した。動的剥離カ
バレージは、剥離した10cm長の部分を観察して得
たスチールコード１０のゴム付着率である。この
試験の結果、実施例１の場合には、ベルト８ｄを
構成するゴムに対するスチールコード１０の投錨
効果が大きく、比較例１と比べてセパレーシヨン
の進行が抑制させることがわかる。 第４図〜第７図は、スチールコード１０の変形
例を示す断面図である。 これらのスチールコード１０は、いずれも５本
の素線からなる単撚構造である点は第１図に示し
たものと同様である。 ただし、第４図に示すスチールコード１０は、
１本の素線１３の形付け率を他の４本の素線１２
より小さくしたものである。第５図のスチールコ
ード１０は、１本の素線１３ａの形付け率が３本
の素線１２より大であつて、残りの素線１３ｂの
形付け率が素線１３ａより更に大である。以上の
ように一部素線の形付け率を他と異ならせること
によつて、共通の外接円を有しない構成素線を備
えるスチールコード１０を実現することができ
る。 また、一部素線径を他と異ならせることによつ
て、同様のスチールコード１０を実現することも
できる。第６図に示すスチールコード１０は、５
本の素線の形付け率が同一であるが、１本の素線
１３を他の４本の素線１２より太くしたものであ
る。第７図のスチールコード１０では、１本の素
線１３が他の４本の素線１２より細い。 以上に説明したいずれの変形例の場合も、素線
間の空〓１４が開放している点は、前記の実施例
１と同様である。 さて、第１図、第６図及び第７図に示す本発明
の実施例に係る各スチールコード１０を作成し
て、再度動的剥離試験を行なつた。この試験結果
を実施例２、実施例３及び実施例４として、それ
ぞれ第３表に示す。ただし、実施例２のスチール
コード１０は、直径0.38mmの同径の５本の素線を
撚合せたものであつて、１本の素線１３が他の４
本の素線１２より形付け率が大である。外径差ｄ
は0.09mmである。実施例３のスチールコード１０
は、４本の素線１２の直径が0.38mmであり、他の
１本の素線１３の直径が0.45mmである。外径差ｄ
は0.07mmである。実施例４では、４本の素線１２
の直径を0.38mm、他の１本の素線１３の直径を
0.30mmとした。外径差ｄは0.08mmである。いずれ
の実施例のスチールコード１０も、撚ピツチは
6.5mmであり、切断時の伸びは実施例１と同程度
である。 同表には、２つの比較例の特性をも示す。比較
例５は第１０図の単撚構造、比較例６は第１図の
単撚構造の前記各スチールコードを使用したもの
である。

【表】 この試験結果から、形付け率を変更した実施例
２と同様に、素線径を変更した実施例３、４も有
用であることがわかる。 なお、スチールコード１０の切断時の伸びを４
％以上とするためには、撚ピツチＰとコード径Ｄ
との関係をＰ／Ｄ＝４〜８とすれば良い。このよ
うにすることによつて素線間隔が開き、ゴムが入
りやすくなる。また、スチールコード１０の凹凸
と程度すなわち外径差ｄは、スチールコード径の
５％〜50％が適当である。５％より小さい場合に
は投錨効果がなく、50％より大きい場合にはスチ
ールコード１０が太くなりすぎて隣のコードとの
間隔が狭くなり、セパレーシヨンの伝播が早くな
る。 スチールコード１０を埋設するベルトの数は必
要に応じて適宜増やしてもよい。例えばトレツド
側の２枚のベルト８ｃ，８ｄとする。また、以上
はラジアルタイヤについて説明したが、本発明は
バイアスタイヤにおいてブレーカに適用すること
もできる。 最後に、タイヤ更新（あるいは更正）の可否す
なわちトレツド６の構成ゴムを取替えることがで
きるかどうかに関する試験結果について説明す
る。 実施例２の場合と同じく第１図の単撚構造１×
５×0.38で外径差ｄが0.09mmのスチールコードで
あつて、撚ピツチのコード径が異なるために切断
時の伸びが種々異なるものを作成した。これらの
スチールコードをそれぞれ実施例１の場合と同じ
くラジアルタイヤ11R22.5の最外層ベルト８ｄに
配置し、各タイヤをダンプカーに装着して砕石場
内で1.6万Kmの悪路走行テストを実施した。この
悪路走行の後、更新のためにトレツドゴムをバフ
したところ、第１２図に示すように切断時の伸び
が４％未満とスチールコードを使用した場合に
は、コード切れによつて生じたスチールコード端
部がベルトから跳ね上がつてしまい、これがバフ
機に引掛かつてベルトがむしり取られてしまう場
合があつた。最外層ベルト８ｄのスチールコード
がカツトの力を受けたとき、このコードがタイヤ
の内側に向かつて押し込まれて切れ、このコード
切れによつて生じたコード端部が元の位置へ跳ね
上がる反発力が生じ、この結果コード切れ端部が
ベルト層から跳ね上がつてしまうものと考えられ
る。もちろん、この場合にはタイヤの更新ができ
ない。これに対して切断時の伸びが４％以上のス
チールコードを使用した場合には、第１２図に示
すように切断コードの跳ね上がりがなく、タイヤ
の更新が可能である。以上の結果もスチールコー
ドにとつて４％以上の切断時の伸びが必要である
ことを示している。 ［発明の効果］ 以上に説明したように、本発明に係る空気タイ
ヤは、スチールコードが切断時４％以上の伸びの
単撚構造を有するから、複撚構造の場合と同等の
高耐カツト性が実現される。 スチールコードが単撚構造であるから、素線の
強力利用率が向上する。したがつて、スチールコ
ードの総重量を低減してもこのコードの所望の強
力を得ることができ、軽いタイヤを実現すること
ができる。 また、本発明によれば、スチールコードの適度
な曲げ硬さのためにタイヤの剛性が向上する。し
たがつて、タイヤの変形が小さくなつて転動抵抗
が小さくなり、燃費が向上する。 更に、素線間の空〓がところどころで開放し、
この空〓内へのゴムの侵入を許容する。したがつ
て、ゴム層すなわちブレーカやベルトのセパレー
シヨンの発生を抑制することができる。しかも、
共通の外接円を有しない構成素線を備えるから、
スチールコード表面が凹凸を有する。したがつ
て、ゴム層へのスチールコードの投錨効果が向上
し、セパレーシヨンの成長が抑制される。 以上のことから、本発明によれば、従来と同等
の高い耐カツト性を維持しながら素線強力を有効
利用し、タイヤ剛性を向上させ、しかもセパレー
シヨンの発生及び成長を抑制した空気タイヤを提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に係る空気タイヤの
スチールコードの断面図、第２図は、前図のスチ
ールコードによつてカーカスとトレツドとの間の
ゴム層が補強された本発明の実施例に係る空気タ
イヤの一部断面図、第３図は、前図のゴム層の一
部拡大断面図、第４図は、本発明の他の実施例に
係る空気タイヤのスチールコードの断面図、第５
図は、本発明の更に他の実施例に係る空気タイヤ
のスチールコードの断面図、第６図は、本発明の
更に他の実施例に係る空気タイヤのスチールコー
ドの断面図、第７図は、本発明の更に他の実施例
に係る空気タイヤのスチールコードの断面図、第
８図は、従来のスチールコードの断面図、第９図
は、従来の他のスチールコードの断面図、第１０
図は、本願出願人の未公開の先願に係る空気タイ
ヤのスチールコードの断面図、第１１図は、前図
のスチールコードの比較例の断面図、第１２図
は、スチールコードの切断時の伸びと、このコー
ドを最外層ベルトに用いた空気タイヤにおいてコ
ード切れによつて生じたコード端部がタイヤ更新
のためのバフ時にベルトから跳ね上がる頻度との
関係を示すグラフである。 符号の説明、２……ラジアルタイヤ、４……カ
ーカス、６……トレツド、８ａ，８ｂ，８ｃ，８
ｄ……ベルト、１０……スチールコード、１１…
…ゴム層、１２，１３，１３ａ，１３ｂ……素
線、１６……ストランド、２２，２３，２３ａ，
２３ｂ……素線の外接円、ｄ……外径差。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ カーカスとトレツドとの間に、スチールコー
   ドを多数配列して埋設したゴム層の複数層でなる
   ベルトを備えた空気タイヤであつて、タイヤ半径
   方向の最も外に位置する最外ベルト層に埋設され
   たスチールコードは、共通の外接円を有しない構
   成素線を備えた単撚構造で、切断時４％以上の伸
   びを有し、残余のベルト層には前記最外ベルト層
   に埋設されたスチールコードとは異なつた、たが
   として機能するスチールコードが埋設されている
   ことを特徴とする空気タイヤ。