JPH0369721B2 - - 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、カーカスとト
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
カ又はベルトにスチールコードを埋設した空気タ
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。タイヤが走行中に石を踏んでその衝撃に
よつて補強層のスチールコードが切損することが
あり、所謂カツトを受ける。しかして補強強層と
して柔軟なスチールコードを使用すれば、該補強
層が変形して衝撃力を緩和し、前記の切損を低減
することができる。特に非舗装路で使用される機
会の多いタイヤは、耐カツト性を高める必要があ
る。この場合、ブレーカー又はベルトのトレツド
側に隣接する補強層には伸度の大きいスチールコ
ードが使用される。 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５図及び第６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５図は「４×４×0.23」の構成のもの
を、第６図は「３×７×0.22」の構成のものをそ
れぞれ示す。 第５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６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、切断時の伸びが6.5〜7.0
％であつて大きく、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
能が高かつた。 ［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、スチールコード１０の剛性が低いために、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５図及び第６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内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。この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、いわゆるセパレーシヨンを引起す。 本発明は、以上の事情に鑑みてなされたもので
あつて、従来の複撚構造のスチールコードを使用
した場合と同等の高い耐カツト性能を維持しなが
ら、単撚構造の採用によつて素線強力の利用率向
上とスチールコードの剛性向上とをはかり、しか
もセパレーシヨンの発生及び進行を抑制した空気
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
ドの間に、スチールコードを並列してゴムに埋設
したスチールコード層の複数層でなる補強層が配
設されて補強された空気タイヤであつて、少なく
ともトレツドに隣接する上記スチールコード層の
スチールコードは、スチールコードを構成する素
線間に0.02mm以上の間〓を保持しながら、素線を
スチールコードの長手方向に対して26〜32゜の撚
角度で撚り合せた単撚構造で少なくとも４％の切
断時伸びを有しており、残りのスチールコード層
のスチールコードは、上記トレツドに隣接するス
チールコード層のスチールコードより切断時伸び
が小さいことを特徴とする。 ただし、スチールコードの長手方向に対する素
線の撚角度θはθ＝tan^-1（πD／Ｐ）で表される。
ここに、スチールコードに関して、Ｄはコード径
を、Ｐは撚ピツチをそれぞれ表す。つまり、撚角
度θは撚ピツチＰに対するコード径Ｄの比率すな
わちＤ／Ｐに応じて決定される。なお、撚角度θ
の26〜32゜の範囲は、比率Ｄ／Ｐについては0.15
〜0.20の範囲にほぼ相当し、この比率の逆数Ｐ／
Ｄについては5.03〜6.44の範囲にほぼ相当する。 素線間の0.02mm以上の幅の間〓は、素線の形付
け率Ｆを110％以上とすることによつて実現する
ことができる。ここに、形付け率Ｆは、素線を螺
旋状に形付けする場合の形付けの程度を表す値で
あつて、次のように定義される。すなわち、撚合
せ前の形付けされた素線径ｄの各素線の螺旋径を
Ａとする。螺旋径Ａの素線を撚合せてスチールコ
ードとした場合のコード径は実際には前記の値Ｄ
となるが、素線径ｄを有する素線を密着させた場
合のコード径をＢとする。このとき、形付け率Ｆ
はＡ／Ｂ×100（％）で表される。したがつて、形
付け率Ｆが100％以下である場合にはコード径Ｄ
は前記の値Ｂに一致するが、形付け率Ｆの値が
100％より大きい場合にはコード径Ｄが前記の値
Ｂより大きくなつて素線間に間〓ができる。 ［作用］ 単層構造のスチールコードにおける撚角度θと
切断時の伸びとの関係を第４図に示す。 この関係は実験によつて得られたものであつ
て、撚角度θが26〜32゜の範囲ではスチールコー
ドが切断時ほぼ４〜８％の大きい伸びを有し、空
気タイヤの高耐カツト性能が実現される。また、
スチールコードが単撚構造であるから、素線強力
利用率が向上するとともに、コードの剛性が高く
なる。撚角度θが26゜より小さい場合には伸度が
４％以上になり得ず、逆にθが32゜を越えて大き
くなると、伸度が大になる半面撚線時に素線切れ
が発生しやすくなつて生産性が低下する。また、
撚角度θが32゜より大きい場合には、単位長さ当
りのコード重量が過大となつてタイヤ重量に影響
を及ぼすだけでなく、スチールコードの剛性が低
くなり過ぎる。 素線間に保持された0.02mm以上の幅の間〓は、
空気タイヤの加硫の際、高温になつて軟化した埋
設ゴムのスチールコード内部への侵入の通路とな
つて、コード内部の空〓への均一なゴムの実現に
寄与し、錆の発生原因となる水分の通路が封鎖さ
れる。0.02mm以上の幅の間〓は素線の形付け率Ｆ
を110％以上にすることで得られるが、ゴム侵入
性、コード強力及びタイヤ製造時の作業性の観点
から、形付け率Ｆは110〜150％の範囲が好まし
い。すなわち、形付け率Ｆが150％を超えると、
撚線時にコードの撚り乱れが起きやすくなるばか
りでなく、スチールコードを被覆するゴムが厚く
なつてタイヤ重量の増加を招くので好ましくな
い。なお、スチールコードを構成する各素線の形
付け率Ｆは必ずしも同一にする必要はないが、素
線間において形付け率Ｆが大きく異なると素線強
力利用率が低下する。 また、補強層を構成する複数層のスチールコー
ド層のうちの、トレツドに隣接する側のスチール
コード層に上記のスチールコードを用い、残りの
スチールコード層は、上記トレツドに隣接するス
チールコード層のスチールコードより切断時伸び
が小さいスチールコードによる構成としたことに
より、スチールコード層の全てが伸びの大きい場
合のように、内圧による径方向膨脹が増大しトレ
ツドが緊張状態になつて耐摩耗性が低下する、と
いつたおそれもない。 ［実施例］ 第１図は、本発明の実施例であるラジアルタイ
ヤに使用される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
構成の単撚構造である。すなわち、直径0.38mmの
スチール素線１２を５本撚合せたものである。撚
ピツチＰは6.5mm、コード径Ｄは1.15mm、撚角度
θは29.1゜であつて、切断時の伸びは6.5％である。
形付け率Ｆは130％であつて、素線１２間に0.03
mmの幅の間〓が均一に形成され、素線１２によつ
て囲まれる空〓１４がスチールコード１０の長手
方向のいたるところで開放されている。したがつ
て、加硫の際に素線１２間の間〓を通して空〓１
４内にゴムが均一に侵入し、空〓１４内が完全に
ゴムで充填される。 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の間にスチールコー
ドを埋設した補強層である４層のベルト８ａ，８
ｂ，８ｃ，８ｄを備えて補強されている。トレツ
ド６に隣接していないベルト８ａ，８ｂ，８ｃの
スチールコードは、直径0.20mmのスチール素線を
撚りピツチ10mmで３本撚り合せた芯ストランドの
周りに、直径0.35mmのスチール素線を撚りピツチ
18mmで撚り合せた「３×0.20＋６×0.35」の構造
であつて、2.5％の切断時伸びを有している。 前記のベルト８ａ，８ｂ，８ｃは、コードをタ
イヤ赤道に対し斜め方向でかつ各層間で傾斜方向
が相互に反対方向になるようにして、2.5cm幅当
り12本の打ち込みで配列して構成されているこれ
ら３枚の伸びの小さいスチールコードからなるベ
ルト８ａ，８ｂ，８ｃは、ポリエステル・コード
からなるカーカス４を半径方向に締め付ける。全
てのベルトに上記した伸びの大きいスチールコー
ドを用いて補強した場合、タイヤに充填した内圧
による径方向の膨脹が大きくなり、その結果、ト
レツドが緊張状態になつて耐摩耗性が低下して好
ましくない。 トレツド６に隣接する最外層のベルト８ｄに
は、前記のスチールコード１０が埋設される。す
なわち、ベルト８ｄは、平行に配列したスチール
コード１０の層の両面にゴムをトツピングするこ
とによつて、ゴム層の中に埋設されて形成され、
１１はそのゴム層を示す。このベルト８ｄを前記
ベルト８ｃの上に重ねて複数層からなる補強層を
形成する。このベルト８ｄでもコード打込は2.5
cm当り12本である。なお、全てのスチール線に
は、ゴムとの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はこれを構成す
るスチールコードはベルト８ｄのスチールコード
より切断時伸びか小さく、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
能に寄与する。 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のスチールコード１０の特性と、タイヤ
自体の特性とを第１表に示す。第１表には３つの
比較例に関する特性をあわせて示し、第２表には
他の３つの比較例の特性を示す。

【表】

【表】

【表】 比較例１は、実施例と同一のコード径Ｄに対し
て撚ピツチＰを大きくして撚角度θを26゜より小
さくしたものである。逆に、比較例２は、撚ピツ
チＰを小さくして撚角度θを32゜より大きくした
ものである。これら比較例１及び２の形付け率Ｆ
は実施例と同じく130％であつて、素線間の間〓
の幅は0.03mmである。比較例３は、撚角度θは26
〜32゜の範囲内の値としているが、形付け率Ｆを
108％として素線間の間〓を0.02mmより小さくし
たものであつて、素線によつて囲まれた空〓がス
チールコードの長手方向のところどころで開放さ
れるだけである。 第２表に示す比較例４及び５は、それぞれ第５
図及び第６図に断面を示した従来の複撚構造のス
チールコードを使用したものである。比較例６
は、実施例と同じく「１×５×0.38」の構成の単
撚構造であるが、1.03mmのコード径Ｄに比して撚
ピツチＰが18.0mmと非常に大であつて、撚角度θ
が10.2゜である。形付け率Ｆは100％であつて、第
７図に示すように素線１２間に閉じた空〓１８が
生じる。 各比較例１〜６の空気タイヤも実施例と同じ
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，８ｃは同一であ
る。最外層のベルト８ｄには、各比較例特有のス
チールコードが埋設される。 本実施例並びに比較例２及び３の場合は、撚角
度θが26゜以上であるから、単撚構造であるにも
かかわらず切断時の伸びが４％以上であつて、複
撚構造である比較例４及び５の場合のスチールコ
ードとほぼ同等の高伸度が得られる。シヤルピー
試験の結果、本実施例並びに比較例２、３、４及
び５は、同等の衝撃吸収性が得られている。 各ラジアルタイヤを大形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、本実施例並びに比較例２、３、４及び５に
おいて同等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。コード切れ率とは、全カツト数に対す
るコード切れ数である。 これに対して比較例１及び６の場合の単撚構造
のスチールコードは、撚角度θが26゜より小さい
ために切断時の伸びが４％未満となつており、本
実施例に比べてスチールコードの衝撃吸収性及び
空気タイヤの耐カツト性能が劣る。 次に、単撚構造のスチールコードを採用した実
施例並びに比較例１〜３及び比較例６の場合の素
線強力利用率は、比較例４、５に示す従来の複撚
構造の場合より向上している。したがつて、単撚
構造の採用によつてスチールコードの所望の強力
を得るためのコードの総重量を従来より減少さ
せ、タイヤ重量を減少させることができる。ま
た、スチールコードの曲げ硬さすなわち剛性が比
較例４、５より向上し、空気タイヤの転動抵抗が
小さくなる。 ただし、撚角度θが32゜より大である比較例２
の場合は、以上に説明したようにコード特性及び
タイヤ特性が良好であるものの、スチールコード
の製造工程において、素線が永久変形しにくくな
つて加工性が低下するばかりでなく、撚線時に素
線切れが多発する。したがつて、スチールコード
の生産性が悪く、実用化に耐えない。また、同一
コード径で撚ピツチが大である本実施例の場合に
比べてスチールコードの重量が大きく、タイヤ重
量が大になる点も問題である。スチールコードの
剛性低下も見られる。 形付け率Ｆが100％である実施例６の場合は、
スチールコードの素線１２どおしが密着して素線
間に閉じた空〓１８が形成されるので、複撚構造
の比較例４、５の場合と同様にゴム侵入性が悪
く、タイヤにおいてセパレーシヨンが発生する。
形付け率Ｆが110％より小さい比較例３の場合は、
素線間の間〓幅が0.02mmより小さく、素線によつ
て囲まれた空〓がスチールコードの長手方向のと
ころどころで開放されるだけであるため、素線の
間〓幅が偶然に大きくなつた位置では加硫の際に
空〓内に確かにゴムが侵入するが、間〓幅が小さ
い位置ではやはりゴムの侵入が阻害される。した
がつて、ゴム未充填の空〓が残存し、この空〓内
に水が滞留してコードに錆が発生するから、この
スチールコードを使用した空気タイヤではセパレ
ーシヨンの発生及び進行を確実には抑制すること
ができない。 これに対して形付け率Ｆが130％である本実施
例及び比較例１、２では、0.02mm以上の幅の間〓
を通して素線１２間の空〓１４内にゴムが円滑に
侵入し、100％のゴム侵入性が得られる。したが
つて、比較例３〜６とは違つてベルト８ｄのセパ
レーシヨン故障の発生は皆無であつた。 なお、以上の実施例ではスチールコード１０を
最外層のベルト８ｄにのみ埋設した場合について
説明したが、このスチールコード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。
この場合にも、カーカス側にスチールコード１０
より切断時伸びの小さいスチールコードによるベ
ルトの層を残存させておく。例えばトレツド側の
２枚のベルト８ｃ，８ｄとする。また、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。 ［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、カーカスとトレツドの間にスチールコード
層の複数層でなる補強層が配設されて補強され、
その少なくともトレツドに隣接する上記スチール
コード層のスチールコードは、スチールコードを
構成する素線間に0.02mm以上の間〓を保持しなが
ら、素線をスチールコードの長手方向に対して26
〜32゜の撚角度で撚り合せた単撚構造で少なくと
も４％の切断時伸びを有しているから、従来の複
撚構造のスチールコードを使用した場合と同等の
高い耐カツト性能を維持しながら、素線強力の利
用率向上とスチールコードの剛性向上とをはかる
ことができる。したがつて、本発明によれば、素
線強力の利用率向上により、スチールコード総重
量を低減してもコードの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、スチールコードの剛性向上により、本発明
に係る空気タイヤは、トレツドの変形が小さくな
つて転動抵抗が小さくなり、燃費が向上する。し
かも、撚角度を32゜以下に限定しているから、撚
線加工時の生産上の問題とスチールコードの重量
増大の問題とを生じることがなく、スチールコー
ドの適度の剛性が実現される。 以上の点に加えて、スチールコードを構成する
素線の形付け率を110％以上とすること等によつ
て素線間に0.02mm以上の幅の間〓が保持され、加
硫の際にこの間〓を通してスチールコード内部の
空〓にゴムが良く侵入する。したがつて、本発明
によれば、ゴム未充填の空〓が残存せず、セパレ
ーシヨンの発生及び進行が確実に抑制される。 またカーカス側の残りのスチールコード層のス
チールコードを、トレツドに隣接するスチールコ
ード層のスチールコードより切断時伸びが小さい
ものとしたことで、トレツドの耐摩耗性の低下も
防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例であるラジアルタイ
ヤに使用される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、第３図は、
第１図のスチールコードが埋設されたベルトの一
部拡大断面図、第４図は、単層構造のスチールコ
ードにおける撚角度と切断時の伸びとの関係を示
す図、第５図は、従来の空気タイヤに使用されて
いた複撚構造のスチールコードの断面図、第６図
は、従来の空気タイヤに使用されていた他の構成
の複撚構造スチールコードの断面図、第７図は、
第１図のスチールコードの比較例である単撚構造
のスチールコードを示す断面図である。 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……素線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ カーカスとトレツドの間に、スチールコード
   を並列してゴムに埋設したスチールコード層の複
   数層でなる補強層が配設されて補強された空気タ
   イヤであつて 少なくともトレツドに隣接する上記スチールコ
   ード層のスチールコードは、スチールコードを構
   成する素線間に0.02mm以上の間隙を保持しなが
   ら、素線をスチールコードの長手方向に対して26
   〜32゜の撚角度で撚り合せた単撚構造で、少なく
   とも４％の切断時伸びを有しており、 残りのスチールコード層のスチールコードは、
   上記トレツドに隣接するスチールコード層のスチ
   ールコードより切断時伸びが小さい ことを特徴とする空気タイヤ。 ２ 素線の形付け率が110％以上であることを特
   徴とする請求項１記載の空気タイヤ。