JPH0474475B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は空気入りラジアルタイヤとくに２層
撚りもしくは３層撚り構成のスチールコードの内
側二つの層のフイラメントの配置等を改良するこ
とにより、スチールコードの耐久性を向上しタイ
ヤ寿命を延長した空気入りラジアルタイヤに関す
るものである。 近時タイヤ用スチールコードにおいて、その撚
構造はｐ×ｑ（ここでｐ、ｑは２以上の整数）で
表示されるいわゆる複撚構造から層撚構造へと変
化してきているが、その理由として後者は前者に
比して (1) フイラメント相互接触によるフレツテイング
が少なく強力の低下度合が小さい (2) 単位時間当りの生産性が高い という利点が挙げられている。 しかし層撚構造の場合でも内層と外層の撚り方
向が異なる逆撚（SZまたはZS）構造では複撚構
造と同様なフイラメント状態を示し改良効果が認
められないか、改良されていても特定層内の特定
フイラメントの先行破断がなお観察され改良効果
が充分でなかつた。 従つて内層と外層との撚り方向が同一である層
撚構造のスチールコードの空気入りラジアルタイ
ヤへの適用が試みられており、このような例は例
えば実公昭50−20104号公報に記載されている。
しかしながらこの場合にも従来は理想螺旋状態を
めざしたり、後述するような外層フイラメントの
内層空間への落込みの効果を考慮しなかつたため
落込みはないかあつても落込みの程度が小さく、
引張変形時の内外層張力のバランスが悪く内層へ
の応力集中が避けられないという欠点があつた。 この出願の発明は層撚構造のスチールコードに
おいて外層のフイラメントを内層空間に一定以上
落込ませることにより引張変形時の内層への応力
の集中を緩和し、しかも層間のフイラメントの相
互作用を軽減することを可能にしてフイラメント
の破断を抑えて耐久性を向上し、タイヤのベルト
層およびカースプライ層のコード切れ故障を防止
し、空気入りラジアルタイヤの寿命を延長するこ
とを目的とするものである。 すなわち、この出願の発明はｌとｍとは整数に
してｌは２ないし５かつｌ＜ｍ＜ｎの範囲の下に
ｌ＋ｍまたはｌ＋ｍ＋ｎの表式でそれぞれ表わさ
れる２層撚りもしくは３層撚り構成のスチールコ
ードの、ｌ＋ｍなる表示で表わされる該コードの
横断面中心側の二つの層が、同一撚り方向をなす
が撚りピツチが異なるものであるスチールコード
で補強された空気入りラジアルタイヤにおいて、
上記二つの層のうち外側にあるｍ層を構成するフ
イラメントが内側にあるｌ層を構成するフイラメ
ント群と接触しない部分において、ｍ層のフイラ
メントがｌ層のフイラメント群を包む外接円より
内側に落込むように配置し、外接円から内側への
落込み量の最大値のｍ本のフイラメントについて
の平均値のタイヤ製品における値₀が ｌ＝２のとき （−0.24k²＋0.46k）ｄ＜_O＜ （−0.73k²＋1.37k）ｄ …(1) ｌ＝３のとき （−0.10k²＋0.24k）ｄ＜_O＜ （−0.31k²＋0.73k）ｄ …(2) ｌ＝４のとき （−0.05k²＋0.16k）ｄ＜_O＜ （−0.15k²＋0.49k）ｄ …(3) ｌ＝５のとき （−0.02k²＋0.12k）ｄ＜_O＜ （−0.06k²＋0.35k）ｄ …(4) ここにｋ：ｌ層の撚りピツチP₁とｍ層の撚り
ピツチP₂の比P₁／P₂ ｄ：フイラメント素線径（mm） の範囲にあり、かつｍ層のフイラメントが90〜
110％の範囲の形付け率で形付けされているスチ
ールコードによつて補強されている空気入りラジ
アルタイヤである。 この場合、実施上ｌが２または３である場合落
込み効果が高く好ましい。 以下図面によつてこの出願の発明を説明する。
第１図は従来の２層撚りのスチールコード１の横
断面図を示す。図で内側にあるｌ層のフイラメン
ト２の数は３であり、外側にあるｍ層のフイラメ
ント３の数は９である。両層を区別するために異
なる向きの斜線で示しているがいずれも同一撚り
方向をなし、内側にあるｌ層のフイラメント２の
群を包む外接中より内側には外側にあるｍ層のフ
イラメントは落込んでいない場合である。第２図
は第１図のスチールコードにおいてｍ層の１本の
フイラメントの軌跡を示すものであり、二つの同
心円５および６にかこまれる部分が上記軌跡を示
し、この中の点線および実線で囲まれる小円は同
一フイラメントの一周の軌跡の両端である。 第３図はこの出願の発明の実施例を示す断面図
であり、第１図の従来例と同様に内側にあるｌ層
のフイラメントの数が３、外側にあるｍ層の数が
９であるが、ｍ層のフイラメントがｌ層を構成す
るフイラメント群と接触しない部分において、ｌ
層のフイラメント群を包む外接円４より内側、す
なわち上記外接円の中心方向へ外接円の円周を越
えて落込むように配置してある。ｍ層のフイラメ
ントの落込み量はそのフイラメントの断面円の中
心と前記外接円の中心を結ぶ直線ｇが上記二つの
円となす二つの交点C₁、C₂における二つの円の
２接線間の距離ｘで示され、このｘ値の最大値の
ｍ本のフイラメントについての平均値をで示
す。 しかしながら、このようなｍ層フイラメントの
落込み量ｘしたがつて平均値には限界があり、
その限界値はコード構造、フイラメント素線経お
よび撚りピツチによつて決まり、これは大きな引
張力をフイラメントに加えながらコードを撚り、
そのコードの断面観察を行なうことによつて実験
的に求められる。その結果、第３図のようなｌ＋
ｍで表わされる２層撚りまたはそれにもう１層ｎ
層を加えたｌ＋ｍ＋ｎで表わされる３層撚りにお
いて上記落込み量の平均値の限界量すなわち限
界落込み量_L（mm）は次の４式 ｌ＝２のとき_L＝（−0.73k²＋1.37k）ｄ …(5) ｌ＝３のとき_L＝（−0.31k²＋0.73k）ｄ …(6) ｌ＝４のとき_L＝（−0.15k²＋0.49k）ｄ …(7) ｌ＝５のとき_L＝（−0.06k²＋0.35k）ｄ …(8) ここでｋおよびｄは式(1)〜(4)と同一で示される
ことがわかつた。 ところで従来のスチールコードにおいては第１
図に示されるように落込みが無いか第３図のｘで
示す落込み量および平均値は小さな値であつた
が、発明者らはスチールコードの耐久性について
種々研究を重ねるうち、タイヤ製品のスチールコ
ードの落込み量の平均値_O（以下単に製品落込
み量という）を従来値を越えてある値以上にする
とその段階からスチールコードの耐久性に重大な
改善が起こり、それと関連してワイヤプレホーム
におけるｍ層のフイラメントの形付け率も上記コ
ードの耐久性に影響が大きいことを知つた。 ここでタイヤから取り出したスチールコードの
製品落込み量_Oはコード断面の顕微鏡観察によ
り求めたが、断面研摩中にフイラメントの移動が
起こらないように、コーテイングゴムをコード外
表面から剥離除去した後自然硬化樹脂中に埋め込
んでコードを固定した上で上記観察は行なつた。
またｍ層のフイラメントの形付け率とはスチール
コードをほぐしたｍ層のフイラメントのうねり径
D_Wとスチールコード径Drの測定値を用い次式 形付け率（％）＝D_W／Dr×100 …(9) で示される数値である。 従来のスチールコードも含めて製品製品落込み
量_O、限界落込み量_Lおよび形付け率を種々に
変化させたスチールコードを使用したタイヤにつ
いて、スチールコードの耐久性を20万Km実地走行
後のフイラメントの破断率によつて調べた。その
結果、製品落込み量_Oと限界落込み量_Lとの比
ｘ_O／_Lが1/3以下のスチールコードにくらべ、
それより大なる_O／_L比を有するものでは顕著
な破断率の低下がおこり１％以下となること、ま
たフイラメントの形付け率を90〜110％の範囲と
したものが破断率が小さいことがわかつた。
_Ｏ／_Lが1/3以下であつて形付け率が90〜110％の
範囲外の場合ｌ層フイラメントの破断が先行して
起こつていた。なお従来のスチールコードは
_Ｏ／_Lが０〜1/4の範囲でありフイラメント破断
率が３％程度であつた。 従つてスチールコードのフイラメントの耐久性
を向上するためには、ｍ層フイラメントの製品落
込み量_Oを限界落込み量_Lの1/3より大で限界
落込み量_Lより小とすることが必要であり、こ
の限界落込み量_Lがｌの数により変化するのに
応じて式(1)〜(4)の範囲にすることが必要なわけで
ある。 形付け率を90〜110％の範囲にすることにより
フイラメントの破断率を改良しうるが、これは形
付け率が90％未満であるとｍ層がｌ層を締めつ
け、両層のフイラメントの層間接触圧が高まりフ
レツテイングが大きくなるためであり、形付け率
が110％を越えるとｍ層がｌ層に落込むことは可
能ではあるにしても相当困難となり歪も大きくな
るため品質のコントロールが難しくなるからであ
る。 上記のようにｍ層フイラメントをｌ層外接円内
深く落ち込ませる効果は次のように考えられる。
Ｓ／ＺまたはＺ／Ｓの逆撚関係にある場合、外層
特定の螺旋状フイラメントが内層フイラメント群
と接触する２点間の間隔は短いので、その二つの
接点間のフイラメントの部分が弧状をなしてはい
るが引張変形時に弧が延びて弦になるような変形
は起りにくくテンシヨンの内層への集中は起りに
くいがフレツテイングによる耐久性の低下が防げ
ない。これに対してＳ／ＳまたはＺ／Ｚの同方向
撚り関係にある場合はフレツテイングは改良され
るが、ｍ層フイラメントの内層すなわちｌ層フイ
ラメント群と接する２接点間の間隔が逆撚関係の
場合に比しかなり長くなるので、スチールコード
の引張変形時に、ｍ層のフイラメントはフイラメ
ント自身が伸びる変形に優先して上記２接点間の
弧が弦となる変形が起こり、ｍ層のフイラメント
がｌ層の撚り空間の方向へ落ち込んでくる。この
ような変形が著しくなるとｍ層のフイラメントよ
りｌ層のフイラメントがテンシヨンを多く分担す
ることになりｌ層のフイラメントのの波断が先行
しておこるわけである。したがつてこのようなテ
ンシヨン分担のアンバランスは、初めからｍ層を
ある程度以上落込ませておけば防止できることが
理解される。 また形付け率においても、形付けが不充分もし
くは過去であるとコードにした場合の弾性変形分
を緩和して移動しようとするため、その内外層に
力を及ぼす。その力は形付け率が100％よりはず
れる程大きくなるのでこの点からも形付けは100
％近くにしておくことが必要である。なおこの内
外層に及ぼす力（初期接触力）はコードを引張つ
た時に各層が締ることにより発生する引張接触力
に上乗せされ、フイラメント相互フレツテイング
のとき摩擦力として働くので、できるだけ小さい
ことが好ましい。 なお、ｍ層フイラメントをｌ層フイラメント群
の外接円の内側へこの出願の発明_Oの範囲に落
ち込ませる方法としては、例えばコード撚り時ｍ
層フイラメントの張力を従来より高くすればよい
が、このさいｍ層各フイラメントの張力が不均一
とならぬように注意すべきである。 第４図の５，６は第３図のスチールコードにお
けるｍ層の１本のフイラメントの軌跡を示すもの
であり、ｍ層のフイラメントがｌ層フイラメント
群の撚り空間内へ落ち込んでかなり環状より押し
潰された形状となつている。 以下実施例によつてこの出願の発明をより詳細
に説明する。 実施例１〜６ 比較例１〜10 種々の製品落込み量_Oと、形付け率とを持つ
スチールコードを、カーカスに適用したタイヤを
試作し、実地走行テストにより、コードの耐久性
を評価した。 タイヤサイズは1000R20 14PRで、高速一般路
走行主体のユーザーに投入し、20万Km走行させた
後、タイヤよりコードを取り出しフイラメントの
破断率を調べた。40本のコードを調べ、破断して
いるフイラメント数／全フイラメント数×100を、
フイラメント破断率とした。 結果を第１表に示す。比較例のうちでとくに比
較例１は従来のスチールコードを用いた例であ
る。_O／_Lが1/3すなわち0.33より大きく１よ
り小なもので形付け率が90〜110％のものがこの
出願の発明に従う実施例であり、このいずれかに
外れている比較例に比して明らかにフイラメント
破断率が改良されている。

【表】

【表】 ※１ コード構造の最後にある＋１はコンプレツシヨ
ン特性をよくするためのラツピングフイラメ
ント
※２ 撚りピツチの最後にある数字3.5はラツピング
フイラメントの撚りピツチ
実施例７〜８ 比較例11〜13 ここではベルトへの適用例を示す。 悪路走行において、トレツドが貫通傷を受ける
と、そこから水分が侵入し、最外層ベルトおよ
び、その下層のベルトコードが腐食疲労破断し、
バーストに到ることがある。従つて、ベルトコー
ドにも、耐腐食疲労性あるいは疲労性の高いもの
が要求される。ベルトにおけるこの出願の発明の
効果を確認するため種々の製品落込み量と、形付
け率を持つスチールコードを第３ベルトに適用し
た3.5ベルト構造のタイヤを試作し、悪路実地走
行後のベルトコード破断性を評価した。評価は、
悪路ユーザーで３万Km走行後更生し、さらに３万
Km走行させた時点（計８万Km走行）で行つた。 タイヤサイズ：1000R20 ベルト構造：3.5ベルト 試作コード適用ベルト層：第３ベルト ベルト・トリート打込み：18.6本／５cm ベルト角：左72゜ スチールコード構造：３＋９＋15×0.23＋１ 撚り方向：Ｓ／Ｓ／Ｚ／Ｓ 撚りピツチ：６／12／18／3.5 ｋ＝P₁／P₂：0.5 ただし落込みは９層フイラメントの３層空隙へ
のものである。 コード破断性は、走行後タイヤを任意に６等分
割し、それに含まれる第３ベルトコードの破断本
数を数え 指数＝試作コードの破断本数／従来コード（比較例11）
の破断本数×100 で評価した。指数が小さいほどコード破断性が良
いことを示す。 結果を第２表に示す。比較例11は従来のスチー
ルコードを使用した例である。実施例７および８
は明らかに比較例に比して破断性が改良されてい
る。

【表】 この出願の発明は２層撚りもしくは３層撚り構
成のスチールコードの横断面中心側の二つの層
が、同一撚り方向をなすが撚りピツチが異なるも
のであるスチールコードで補強された空気入りラ
ジアルタイヤにおいて、上記二つの層のうち外側
にある層のフイラメントを内側にある層のフイラ
メント群を包む外接円の内側に所定値より多く落
込ませかつ外側の層のフイラメントの形付け率を
90〜110％の範囲内にすることにより同一撚り方
向によるフレツテイング改良効果を損なうことな
く、同一撚り方向における張力のアンバランスを
改良し顕著な耐久性の向上が得られもつてこのス
チールコードをカーカス又はベルトに使用する空
気入りラジアルタイヤの寿命を著しく向上するも
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の同一撚り方向をなす２層撚りの
スチールコードの断面図、第２図は第１図のコー
ドのｍ層のフイラメントの軌跡を示す断面図、第
３図はこの出願の発明の同一撚り方向をなす２層
撚りのスチールコードの断面図、第４図は第３図
のコードのｍ層のフイラメントの軌跡を示す断面
図である。 １…スチールコード、２…ｌ層のフイラメン
ト、３…ｍ層のフイラメント、４…ｌ層のフイラ
メント群を包む外接円、５…ｍ層のフイラメント
の軌跡の内側の線、６…ｍ層のフイラメントの軌
跡の外側の線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ｌとｍとは整数にしてｌは２ないし５かつｌ
   ＜ｍ＜ｎの範囲の下にｌ＋ｍまたはｌ＋ｍ＋ｎの
   表式でそれぞれ表わされる２層撚りもしくは３層
   撚り構成のスチールコードの、ｌ＋ｍなる表示で
   表わされる該コードの横断面中心側の二つの層
   が、同一撚り方向をなすが撚りピツチが異なるも
   のであるスチールコードで補強された空気入りラ
   ジアルタイヤにおいて、上記二つの層のうち外側
   にあるｍ層を構成するフイラメントが内側にある
   ｌ層を構成するフイラメント群と接触しない部分
   において、ｌ層のフイラメント群を包む外接円よ
   り内側に落込むように配置し、外接円から内側へ
   の落込み量の最大値のｍ本のフイラメントについ
   ての平均値のタイヤ製品における値_Oが ｌ＝２のとき （−0.24k²＋1.46k）ｄ＜_O＜ （−0.73k²＋1.37k）ｄ …(1) ｌ＝３のとき （−0.10k²＋1.24k）ｄ＜_O＜ （−0.31k²＋0.73k）ｄ …(2) ｌ＝４のとき （−0.05k²＋0.16k）ｄ＜_O＜ （−0.15k²＋0.49k）ｄ …(3) ｌ＝５のとき （−0.02k²＋0.12k）ｄ＜_O＜ （−0.06k²＋0.35k）ｄ …(4) ここにｋ：ｌ層の撚りピツチP₁とｍ層の撚り
   ピツチP₂の比P₁／P₂ ｄ：フイラメント素線径（mm） の範囲にあり、かつｍ層のフイラメントが90〜
   110％の範囲の形付け率で形付けされているスチ
   ールコードによつて補強されていることを特徴と
   する空気入りラジアルタイヤ。 ２ ｌが２又は３である特許請求の範囲第１項記
   載の空気入りラジアルタイヤ。