JPH1018188A - ゴム製品補強用スチールコードおよびそれを用いた空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 タイヤの低燃費性能や操縦安定性能等の諸性
能をバランス良く高度に両立し得る新規なゴム製品補強
用スチールコードおよびこれをタイヤベルト部に適用し
た空気入りラジアルタイヤを提供する。 【解決手段】 単層乃至３層撚りのゴム製品補強用スチ
ールコードにおいて、少なくとも最外層を構成する全て
のスチール素線の螺旋形態が、撚り１ピッチ当たり、コ
ード長手軸に実質的に平行な直線部分と平行でない部分
が交互に存在し、平行な直線部分の延べ長さ（ｌ）が式
ｐ／４＜ｌ＜ｐ−ｎ（式中、ｐは最外層撚りピッチ、ｌ
は平行な直線部分の延べ長さ、ｎは最外層のフィラメン
ト数を夫々表す）で示される範囲である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ゴム製品補強用ス
チールコード、特には空気入りラジアルタイヤのベルト
部を補強するために使用されるスチールコードおよびそ
れを用いた空気入りラジアルタイヤに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の空気入りラジアルタイヤは、カー
カスプライとトレッドとの間に配置された複数層からな
るベルト層として、通常、スチール素線を略円形もしく
は略楕円形の螺旋状に型付けし、これを複数本撚り合わ
せてスチールコードとしたものがタイヤ赤道面に対して
所定の角度で配置されている。かかるスチールコードと
して、例えば、スチール素線を略楕円形の螺旋状に型付
けし、これを４本撚り合わせてスチールコードした場合
には、図２に示すような側面および各断面を有する。

【０００３】また、ＷＯ ９５／１６８１６号公報で
は、上述とは異なる素線の螺旋形態が提案されており、
これによると、小さな曲率半径と大きな曲率半径とが交
互に存在する螺旋形態とすることにより、低応力でのコ
ードの伸び易さが抑制され、且つコード内部へのゴム浸
透性が改善できるとされている。

【０００４】さらに、特開平８−９２８８４号公報にお
いては、素線の螺旋形態を四隅にアールの付いた長方形
形状とすることにより、低応力でのコードの伸び易さが
抑制され、且つコード内部へのゴム浸透性が改善できる
とされている。

【０００５】さらにまた、特開平４−５０３９０号公報
においては、素線に撚りピッチより短いピッチで小波状
にクセ付けすることにより、低応力でのコードの伸び易
さが抑制され、且つコード内部へのゴム浸透性が改善で
きるとされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】自動車の高性能化に伴
い、空気入りタイヤにおいても耐久性能、操縦安定性
能、乗り心地性能等の高性能化が望まれている。一方、
今日、資源の節約及び公害等の問題から、低燃費化およ
び軽量化がタイヤにおいて重要になってきている。

【０００７】しかしながら、上述の高性能化と低燃費化
および軽量化とは二律背反的な傾向があり、例えば、タ
イヤの耐久性を向上させるために補強材の量を増やす
と、タイヤ重量が増加し燃費が悪くなるという問題があ
った。

【０００８】また、軽量化のために補強材としてスチー
ルコードの代わりにナイロン、ポリエステル等の有機繊
維コードを使用すると、有機繊維のヒステリシスロスに
起因する発熱が大きくなるため、ゴムが劣化しやすくな
り耐久性能に問題が生じたり、転がり抵抗が大きくなる
ので低燃費化を図れなくなるという問題があった。更に
は、有機繊維コードを使用すると、ベルト部の引張剛性
が小さくなるので操縦安定性能も悪くなる。

【０００９】ＷＯ ９５／１６８１６号、特開平８−９
２８８４号及び特開平４−５０３９０号公報記載のコー
ドは、低応力での伸び易さの抑制やコード内部へのゴム
の浸透性は改善されるが、従来のコードと同様にゴムの
剪断力が有効に作用しないことと、ゴム中でのコードヤ
ング率は従来のコードと変わらないことが問題であっ
た。よって、かかるコードをベルト部に適用した場合、
ベルト部のタイヤ周方向の引張剛性を大きくすることが
できないため、上述の問題解決には不適当であった。

【００１０】一方、コード長手方向と素線とが平行にな
るコードとしてスチール素線を複数本引き揃え、ラッピ
ング素線でラッピングしたコードも提案されているが
（特開昭６２−１４９９２９号公報）、かかるコードの
場合も、ゴムの剪断応力が有効に作用せず、またゴムが
集束体内部に入らないために水分による耐腐食性や接着
性に劣り、さらにこのコードはラッピングピッチを短く
することにより強固にラッピングされているため、生産
性も劣るという問題があった。

【００１１】そこで本発明の目的は、上述した問題点を
解決し、タイヤの低燃費性能や操縦安定性能等の諸性能
をバランス良く高度に両立し得る新規なゴム製品補強用
スチールコードおよびこのスチールコードをタイヤベル
ト部に適用した空気入りラジアルタイヤを提供すること
にある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者は、タイヤ重量
を増大させずに、もしくは軽量化を図りながらベルト部
のタイヤ周方向の引張剛性を高くすることが重要である
との認識の下に鋭意検討した結果、ベルト部のタイヤ周
方向の引張剛性は、補強材であるスチールコードのヤン
グ率と、ゴムに作用する剪断力で決定されるが、従来の
スチールコードではコード長手軸と素線とがある角度を
持って配置されているがために、ゴムの剪断力が効果的
に作用していないことを突き止めた。すなわち、素線を
略円形もしくは略楕円形の螺旋形態とする従来のスチー
ルコード（図２参照）や、上記ＷＯ ９５／１６８１６
号等の公報に記載されたコードは、いずれもコード長手
軸と素線とがある角度を持って配置されており、また特
開昭６２−１４９９２９号公報に開示されているよう
な、スチール素線が複数本引き揃えられ、その周りをラ
ッピング素線でラッピングしたコードの場合も、ラッピ
ング素線自体はコード長手方向と平行ではなく、よって
ラッピング素線のために、隣り合うコードの内部素線同
士の距離が長くなる結果、ゴムの剪断応力が有効に作用
しないことが分かった。

【００１３】そこで、本発明者は上記課題を解決すべく
更に鋭意研究を重ねた結果、コード長手方向に、素線を
コードの１／４より長い長さに亘りコード長手軸と平行
とすることで、コードのヤング率が高まり、更にゴムの
剪断力が有効に作用し、タイヤベルト部の引張剛性を高
くすることができることを見出し、本発明を完成するに
至った。

【００１４】すなわち、本発明のゴム製品補強用スチー
ルコードは、単層乃至３層撚りのゴム製品補強用スチー
ルコードにおいて、少なくとも最外層を構成する全ての
スチール素線の螺旋形態が、撚り１ピッチ当たり、コー
ド長手軸に実質的に平行な直線部分と平行でない部分が
交互に存在し、平行な直線部分の延べ長さ（ｌ）が下記
式、 （式中、ｐは最外層撚りピッチ、ｌは平行な直線部分の
延べ長さ、ｎは最外層のフィラメント数を夫々表す）で
示される範囲であることを特徴とするものである。

【００１５】上記最外層の素線が、該最外層撚りピッチ
の実質的に１／ｎ（ｎは最外層の素線の本数を表す）の
ピッチでジグザグ状の波形にクセ付けされ、これらが撚
り合わされてなることが好ましい。

【００１６】また、本発明の空気入りラジアルタイヤ
は、１対のビードと、該ビード部間でトロイド状に延び
るラジアル配列コードのプライからなるカーカスと、該
カーカスのクラウン部を箍締めする、少なくとも１層の
ベルト層とを備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、
該ベルト層のスチールコードとして上記ゴム製品補強用
スチールコードが使用されていることを特徴とするもの
である。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明のゴム製品補強用スチール
コードは単層乃至３層撚りで、少なくとも最外層の全て
の素線が、前記（１）式の範囲の延べ長さで、コード長
手軸に実質的に平行な直線部分を有しているので、これ
を空気入りラジアルタイヤのベルト部に適用した場合に
は、同一ベルト層内の隣り合うコード間や、ベルト層間
に作用する剪断力が有効に作用する。またスチール素線
が、コード長の半分以上に亘りコード長手軸と平行であ
るため、同一ピッチの従来コードに比べゴム中でのヤン
グ率が大きくなり、先の層間剪断力が有効に作用すると
ともに、ベルト部の引張剛性を大きくすることができ
る。

【００１８】本発明のゴム製品補強用スチールコードを
タイヤベルト部に適用した場合に、ゴムの剪断力が有効
に作用する理由は、ゴムの剪断変形のベースとなる素線
が、コード長手軸と素線とがある角度をなす従来コード
の場合は点在する形態となるが、コード長手軸と平行な
直線部を有する本発明のコードの場合は線状となり、剪
断変形のベースを長くすることができるためである。

【００１９】コード長手軸に平行な直線部分の延べ長さ
が、ｐ／４以下であると、コード長手軸に平行な直線部
分の効果が小さく、従来コードに比べ、引張剛性をあま
り大きくすることができず、また、ｐ−ｎ以上である
と、平行でない部分の長さが短く、狙いのコード形状に
することが困難となる。

【００２０】以上より、本発明のスチールコードをタイ
ヤベルト部に使用すれば、タイヤの操縦安定性が向上
し、転がり抵抗も小さくなり低燃費性能が改善され、ま
た変形が小さくなるのでタイヤトレッドの耐摩耗性が向
上し、発熱も抑制され、耐久性も向上するので、タイヤ
に要求される各性能を高次元にバランス良く両立させる
ことができる。

【００２１】本発明のスチールコードは、１対の歯車状
の素線クセ付け装置で、最外層の素線に該最外層撚りピ
ッチの実質的に１／ｎ（ｎは最外層の素線の本数を表
す）のピッチでジグザグ状の波形にクセ付けし撚り合わ
せ、歯車のカミ量と素線巻出しテンションとを、素線の
一部がコード長手軸にほぼ平行になるように調節するこ
とにより製造することができる。

【００２２】よって、この歯車状の素線クセ付け装置の
歯の形を変えることで、コード長手軸に平行な直線部分
の延べ長さを変えることができる。

【００２３】また、コード長手軸に平行でない部分の素
線は、コード長手軸に平行な直線部分をつなぐように配
置され、この部分の素線の形態も直線となるが、本発明
のスチールコードではコード長手軸に平行な直線部分と
平行でない部分が存在し、その平行な直線部分の延べ長
さ（ｌ）が前記（１）式の範囲にある限り、コード長手
軸に平行でない部分の素線は直線に限定されず、ある曲
率を持った形態でもよい。

【００２４】本発明のゴム製品補強用スチールコードが
２または３層の複層撚りコードの場合、コアにはストレ
ートな素線、小波状のクセ付け素線、または素線を撚り
合わせた通常の撚り構造体を用いることができるが、ス
トレートな素線のコアでシースの隙間を小さくすること
がコードヤング率を高くする上で好ましい。

【００２５】また、コード長手軸に垂直な断面でみたと
き、最外層の素線間に隙間を設けることが、ゴム浸透性
の点で有利である。

【００２６】本発明のゴム製品補強用スチールコードが
単層撚りコードの場合は、コード長手軸に平行な直線部
分と平行でない部分が交互に存在するため、素線同士の
位相ずれによって、ゴム浸透性が良く、低応力での伸び
が小さいコードとなる。例えば、スチール素線４本が上
述のようにして撚り合わされてスチールコードを構成す
る場合には、図１に示すような側面および各断面を有す
るコードとなる。

【００２７】本発明のスチールコードを単層撚りとする
場合には、６本以下の素線で構成することが、コード中
心部の体積が小さくなり、コードヤング率を高くする上
で好ましい。

【００２８】次に、本発明の空気入りラジアルタイヤ
は、上述の本発明のスチールコードをコーティングゴム
で被覆してなるベルト層が、タイヤ赤道面に対して所定
の角度で少なくとも１層積層されてなるものである。

【００２９】本発明の空気入りラジアルタイヤにおいて
は、ベルト部の補強材として、ヤング率が大きく、しか
もゴムに作用する層間剪断力を大きくする能力を有する
本発明のスチールコードが使用されているため、同一素
線でかつ同一本数の従来コードを用いた場合に比しベル
ト部の引張剛性が高く、よってタイヤの低燃費性能や操
縦安定性能等の諸性能がバランス良く高度に両立したも
のとなっている。

【００３０】

【実施例】以下に、本発明を実施例および比較例により
具体的に説明する。実施例１〜３，比較例１〜３ 下記の表１に示す特性を有する実施例１〜３および比較
例１〜３のスチールコードを以下のようにして作製し
た。まず、炭素含有量が０．６５〜０．８５重量％であ
るスチールコード用線材を通常の伸線により直径５．５
ｍｍから所望の仕上がり直径に縮径してスチール素線と
した。伸線はダイスによる引抜き加工であり、伸線途中
にパテンティング処理およびブラスめっき処理を施し
た。次に、得られたスチール素線はチューブラー撚線機
またはバンチャー撚線機で撚り合わせてスチールコード
となした。

【００３１】比較例１〜３のスチールコードは従来の製
造方法に従い作製し、一方、実施例１〜３のスチールコ
ードは、最外層に配置する素線には予め歯車状のクセ付
け装置により、最外層撚りピッチの１／ｎ（ｎは最外層
の素線の本数を表す）のピッチでクセ付けし、これを撚
り合わせ、歯車のカミ量と素線の巻出しテンションと
を、素線の一部がコード長手軸に平行になるように調節
し、製造した。最外層の素線群の外部形状は、実施例１
および実施例２のように素線本数が４本の単撚り構造で
あれば、コード断面外郭形状のコード長手方向に沿った
軌跡の断面が略四角形に、実施例３のように６本であれ
ば略六角形となる。

【００３２】次に、上述のようにして製造したスチール
コードをタイヤサイズ１９５／６５Ｒ１４の空気入りラ
ジアルタイヤのベルト部の交錯層に使用し、各試験タイ
ヤを作製した。かかるタイヤのベルト交錯層のスチール
コードは、タイヤ赤道面に対して約２０°の角度で交差
している。各試験タイヤのベルトのコード打込み本数は
下記の表１に示す通りである。

【００３３】なお、試験タイヤからクラウンセンター部
のベルト部交錯層をタイヤ周方向に長さ４００ｍｍ、幅
５０ｍｍで切り出したものを、ベルト部の剛性試験用サ
ンプルとして使用した。

【００３４】タイヤの性能試験およびベルト部の剛性試
験は以下ようにして行った。 （イ）引張剛性 上述のようにして作製したベルト部の剛性試験用サンプ
ルで引張剛性を測定した。引張剛性の測定は、引張試験
機に、サンプルのタイヤ赤道線が引張軸方向になるよう
にチャッキングし、１０ｍｍ／ｍｉｎの速度で引っ張
り、上下のチャック間の中央の標点間距離５０ｍｍで変
位を測定し、引張剛性を求め評価した。

【００３５】（ロ）コーナリングフォース 試験タイヤで、車両の操縦安定性能を左右するコーナリ
ングフォースを測定した。コーナリングフォースの測定
は、規定リムに装着後、内圧２．０ｋｇ／ｃｍ^２及び荷
重４００ｋｇにてフラットベルト式コーナリング特性試
験機を用いて、速度５０ｋｍ／ｈ及びスリップ各角±２
°におけるコーナリングフォースを測定し、測定値を平
均化して評価した。

【００３６】（ハ）転がり抵抗 タイヤの低燃費性能を左右する転がり抵抗を測定した。
外径１７０８ｍｍのドラム上に、内圧２．０ｋｇ／ｃｍ
^２及び荷重４００ｋｇにて試験タイヤを設置し、８０ｋ
ｍ／ｈで３０分間予備走行させ、空気圧を再調整し、２
００ｋｍ／ｈの速度までドラム回転数を上昇させた後、
ドラムを惰行させ、１８５ｋｍ／ｈから２０ｋｍ／ｈま
でドラム回転数が低下するまでの時間を測定し、この時
間を転がり抵抗のメジャーとした。時間が長いほど転が
り抵抗が小さい。

【００３７】以上の引張剛性、コーナリングフォース、
転がり抵抗の評価結果を下記の表２に示す。評価はそれ
ぞれ実施例の対応する比較例を１００として指数で表わ
してあり、数値が高い方が性能がよいことを示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】

【表２】

【００４０】表２から明らかなように、実施例１〜３
は、各々対応する比較例１〜３に比しベルトの引張剛性
が大きくなっている。また、いずれの実施例も各々対応
する比較例に比しタイヤのコーナリングフォースが高く
なっていることから操縦安定性が向上しており、また転
がり抵抗が小さくなっていることから、低燃費性能が向
上していることが分かる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明のゴム製
品補強用スチールコードは、タイヤの低燃費性能や操縦
安定性能等の諸性能をバランス良く高度に両立させるこ
とができる。従って、かかるスチールコードがタイヤベ
ルト部に適用されたた空気入りラジアルタイヤは、タイ
ヤに要求される諸性能が高次元で両立している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一例スチールコードの構造を示す説明
図である。

【図２】従来のスチールコードの構造を示す説明図であ
る。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単層乃至３層撚りのゴム製品補強用スチ
   ールコードにおいて、少なくとも最外層を構成する全て
   のスチール素線の螺旋形態が、撚り１ピッチ当たり、コ
   ード長手軸に実質的に平行な直線部分と平行でない部分
   が交互に存在し、平行な直線部分の延べ長さ（ｌ）が下
   記式、 （式中、ｐは最外層撚りピッチ、ｌは平行な直線部分の
   延べ長さ、ｎは最外層のフィラメント数を夫々表す）で
   示される範囲であることを特徴とするゴム製品補強用ス
   チールコード。
2. 【請求項２】 上記最外層の素線が、該最外層撚りピッ
   チの実質的に１／ｎ（ｎは最外層の素線の本数を表す）
   のピッチでジグザク状の波形にクセ付けされ、これらが
   撚り合わされてなる請求項１記載のスチールコード。
3. 【請求項３】 上記最外層の素線のコード長手軸に平行
   な直線部分と平行でない部分の素線の長さが実質的に等
   しい請求項１または２記載のスチールコード。
4. 【請求項４】 １対のビードと、該ビード部間でトロイ
   ド状に延びるラジアル配列コードのプライからなるカー
   カスと、該カーカスのクラウン部を箍締めする、少なく
   とも１層のベルト層とを備えた空気入りラジアルタイヤ
   において、該ベルト層のスチールコードとして請求項１
   〜３のうちいずれか一項記載のゴム製品補強用スチール
   コードが使用されていることを特徴とする空気入りラジ
   アルタイヤ。