JPS6410361B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明は走行耐久性が優れ、かつ省エネルギ
ー型に即応した大型ラジアルタイヤに関する。 近年、トラツク、バス等の大型車を高速運行す
るために、空気タイヤの補強材料としてスチール
コードを使用し、タイヤの低発熱性、耐摩耗性、
耐久性、外傷抵抗性を向上させた大型ラジアルタ
イヤが知られている。一般に、大型ラジアルタイ
ヤを長期間使用すると、タイヤの走行中にスチー
ルコードを構成するスチールフイラメント同士が
摩擦によつて損耗し、スチールコードの強力が低
下し、甚しい場合はタイヤ走行中にスチールコー
ド切れを生じてタイヤのシヨルダー部がバースト
するに至る事故を起こすことがある。上記の問題
を解決することを目的として、本出願人は、スチ
ールコードの撚方向を、スチールコードを構成す
るストランドの撚方向と同じにしたスチールコー
ドをカーカス部の補強材料とした空気タイヤ（特
公昭53−3121号公報参照）を提案した。上記提案
の大型ラジアルタイヤの大量を走行テストをして
みると、カーカス部のスチールコード端部によつ
て形成されるビード部付近において、スチールコ
ード端部のゴムに亀裂を生じ、ビード部付近でゴ
ムとスチールコードとの間が剥離するに至る現象
を呈するものがかなりあることを見いだした。 一方、スチールコードを使用した大型ラジアル
タイヤにおいては、スチールコードのモジユラス
とゴムのモジユラスとの差が大きいために、ゴム
に埋設されたスチールコードの切断端付近で局部
的に歪を生じてタイヤが部分的に亀裂を生じ、更
に歪が繰返されるとスチールコード端部でゴムが
剥離するに至る。上記の問題を解決するために、
本出願人は、スチールコード端部の各フイラメン
トを竹ぼうき状に分散させ、スチールコード端部
の外接円直径が原スチールタイヤコードの外接円
直径の1.1〜2.5倍に分散させた空気タイヤ（特開
昭52−75702号公報参照）を提案した。しかしな
がら、上記提案の空気タイヤのタイヤコードは、
タイヤコードの撚方向と、該タイヤコードを構成
するストランドの撚方向とが異なる従来の撚条件
によるものであるため、タイヤのシヨルダー部付
近におけるタイヤコードのフイラメント同士の摩
擦によつてタイヤコードの強力低下が大きいとい
う欠点があつた。 上記の問題を解決するために、さらに本出願人
は、スチールコードの撚方向をスチールコードを
構成するストランドの撚方向と同じくし、かつ上
記スチールコード端部の外接円直径が原スチール
コードの外接円直径の1.1〜2.5倍になるようにス
チールコード端部を分散させた大型ラジアルタイ
ヤ（特開昭55−145005号公報参照）を提案した。
しかしながら上記提案のラジアルタイヤのスチー
ルコードは、ラングレイであつても素線は線接触
せず、ストランド間における素線同士のフレツチ
ングによる強力低下は免がれることはできなかつ
た。 一方、先に本発明者らは、空気タイヤ中のスチ
ールコードの強力についてスチールコードを形成
する素線の直径と本数を種々変えた多数のスチー
ルコードの強力およびコード重量を測定し、これ
ら多数の測定値をコンピユータをもつて算出した
結果、従来のスチールコードの強力は下記実験式
で示されることを知つたのである。 （Ａ＋285）Ｗ／7.86＜TS＜（Ａ＋335）Ｗ／7.86…(1
) Ａ＝−177D−1.84N＋0.02N² …(2) 上記(1)式におけるTSはスチールコードの引張
強力（Kg）、Ｗはスチールコード１ｍ当りの重さ
（ｇ／＋）分母の7.86は鉄の比重であり、また(2)
式におけるＤはスチールコードを形成する素線の
直径（mm）、Ｎはスチールコードを形成する素線
の本数である。そして上記(1)，(2)の実験式は、Ｎ
＝３〜50本、Ｄ＝0.15〜0.40mmの範囲で適用され
る。Ｄが0.15mm未満の場合は、その工業的生産性
が低く、コスト高となるので実用的でなく、また
Ｄが0.40mmを越えるとスチールコードの剛性が過
大となつてタイヤが剥離し易くなり、耐疲労性も
低下する。また、素線本数Ｎが３本未満のときは
コードの曲げ硬さが長手方向に不均一となり、曲
げ硬さの低い部分がタイヤ走行時に集中的に曲げ
られ、疲労によつて破壊し易くなり、50本超のと
きはコードが剛直になり過ぎてベルトやプライが
その切断端部に曲げ変形を受けたとき、この切断
端部にはね上り現象を生起してセパレーシヨンが
発生し易く、故障に至る。 上記(2)式における素線の本数Ｎは、直径の異な
る素線をもつてｍ本の芯ストランド素線と、ｎ本
の外側ストランド素線とで形成されている場合に
は、ｍ本の芯ストランド素線を１本とみなし、ｎ
＋１＝Ｎとして適用される。 そして従来のスチールコードは、上記実験式で
示されるように引張強力が小さいために、コード
の使用量が多くてタイヤの重量が大きく、その結
果車両の燃料消費量が大きいので、本出願人は、
上記の欠点をスチールコードの引張強力を向上す
ることによつて解決するもとして、スチールコー
ドを形成する大部分の素線が炭素含有量0.75〜
0.85重量％の鉄材からなり、かつスチールコード
が式 （Ａ＋345）Ｗ／7.86＜TS＜（Ａ＋395）Ｗ／7.86 （Ａ，Ｗは前述の(1)式と同じである） で算出される引張強力を有する空気タイヤ（特願
昭55−125625号明細書参照）を提案したのであ
る。 上記提案の空気タイヤのスチールコードは、コ
ードとしての強力は十分であるがその反面に、素
線、ストランド、コードと順次に加撚するための
少なくとも２回の加撚工程を必要とし、その加撚
工程が複雑であつた。 以上に説明したように本出願人は、ラジアルタ
イヤの耐久性を向上するために、上記数件の発明
を提案したのであるが、これらの発明には上記の
ようにそれぞれ一長一短があつて、いずれの１つ
の発明によるも現在の要求に十分即応したタイヤ
とはいえなかつた。 この発明は、上記提案の数件の発明のそれぞれ
の長所を生かし、上記提案のそれぞれのタイヤよ
り優れた走行耐久性と、省エネルギー型とを兼備
した大型ラジアルタイヤを提供することを目的と
して、前記数件の発明のそれぞれの技術思想を基
礎にしてこれらを更に改良したものである。 すなわちこの発明は、スチールコードで少なく
とも部分的に補強されたラジアルタイヤにおい
て、該スチールコードを形成する大部分の素線が
炭素含有量0.75〜0.85重量％の鉄材からなり、芯
ストランドおよびその外側のストランドのすべて
の素線が同一撚方向であつてほぼ同じ撚りピツチ
に加撚されており、かつスチールコードが式 （Ａ＋345）Ｗ／7.86＜TS＜（Ａ＋395）Ｗ／7.86…(3
) Ａ＝−177D−1.84N＋0.02N² …(2) （上式中、Ｄはスチールコードの素線径mm、Ｎ
はスチールコード構成の素線本数、Ｗはスチール
コード1m当りの重さｇ、TSは引張強力にして、
分母の7.86は鉄の比重を示す）で算出される引張
強力を有することを特徴とするラジアルタイヤで
ある。 なお上式におけるＮ，Ｄの適用範囲は、前記し
た従来の式と同様に、Ｎ＝３〜50本、Ｄ＝0.15〜
0.40mmであり、Ｎが２本以下ではコードの曲げ硬
さが不均一となり、51本以上ではベルトやプライ
の切断端部にはね上り現象が生起し、またＤが
0.15mm未満ではコスト高になつて実用的でなく、
0.40mm超ではタイヤの剥離が増大する。 次に、上記の式を導き出した経過を説明する。 従来、スチールコードの引張強力TS（Kg）は、
スチールコードの引張強度ｔ（Kg／mm²）と１ｍ当
りのコード重量Ｗ（ｇ）との積を、密度（7.86
ｇ／cm³）で除し計算値をもつて示されていたが、
本願発明者の知見によれば、スチールコードの引
張強度ｔ（Kg／mm²）は、第６図に示すように、素
線が細いほど、また撚合せ本数が少ないほど大き
くなる傾向を有しており、スチールコードを構成
する素線の直径および本数を種々変えて多数のス
チールコードの強力およびコード重量を測定し、
これらの測定値間の関係をコンピユータで求めた
ところ、 ｔ＝−177D−1.84N＋0.02N²＋370 …(4) という回帰式が得られ、相関係数は0.922であつ
た。この切関係数を0.990まで高めるためには上
記の式(4)の定数370に±25の幅が必要になり、上
限値が395、下限値が345となつた。この式(4)の右
辺において変数項をＡとおいたものが前記の式(2)
であり、これらの式(2)，(4)および定数370±25の
関係から Ａ＋345＜ｔ＜Ａ＋395 …(5) の式が得られ、この式(5)にTS＝ｔ・Ｗ／7.86の
関係を代入することにより、下記の式 （Ａ＋345）Ｗ／7.86＜TS＜（Ａ＋395）Ｗ／7.86…(3
) が得られる。なお、従来のスチールコードの引張
強力TSの式(1)も同様にして求めたものである。 スチールコードの引張強力を上式の範囲に向上
するには、スチールコードを形成する素線の鉄材
中の炭素含有量を0.75〜0.85％とし、従来のスチ
ールコード素線の炭素含有量0.69〜0.73％より多
くする。炭素含有量が0.75％未満であるとその引
張強力は小さく、この発明の目的を達成すること
ができない。また炭素含有量が0.85％を越えると
線材の熱処理が極めて困難であり、かつ靭性に乏
しいスチールコードとなり、空気タイヤが突起物
などを踏んだ場合に折れることがある。 上記の炭素含有量を有するスチールコード素線
は、ゴムとの接着を向上させるためにしんちゆう
メツキされている。しんちゆうの成分配合率は、
銅60〜70％、亜鉛30〜40％の割合が好ましい。し
んちゆう中の銅が60％未満であると、鉄材が硬い
上にしんちゆうがβ相を呈するためスチールコー
ド素線を伸線することが不可能となる。また銅が
70％を越えると、スチールコード素線を伸線する
際にピンホールを生じ、しんちゆう層の肌荒れが
できて好ましくない。この発明において注目すべ
きことは、高炭素含有量のスチールコード素線と
しんちゆう被覆間の結合が強化され、タイヤを高
温多湿中に放置しておいても、従来のような鉄―
しんちゆう間の破壊がないことである。これは、
スチールワイヤを潤滑油剤中で湿式伸線するに
は、従来の低炭素含有のスチールワイヤよりも高
い圧力で伸線されるので、伸線ダイス中でスチー
ルワイヤにしんちゆうが押圧結合されるためと考
えられる。 この発明におけるスチールコードは、スチール
コードを構成する芯ストランドおよびその外側の
ストランドのすべての素線が同一の撚方向であつ
てほぼ同じ撚りピツチに加撚されたものである。
このようなスチールコードを製造する一例を第１
図の説明図によつて説明すると、バンチヤー型撚
線機１の素線導入側に、３枚の円板状のブツシユ
板２ａ，２ｂおよび２ｃを順次に配列し、第１の
ブツシユ板２ａを通つた３本の素線３ａの外側に
第２のブツシユ板２ｂを通つた９本の素線３ｂを
かぶせ、更にその外側に第３のブツシユ板２ｃを
通つた15本の素線３ｃをかぶせて上記撚線機１に
導入して加撚し、第２図に示すように、上記素線
３ａを芯ストランド、素線３ｂを中間ストラン
ド、素線３ｃを外側ストランドとする断面３層の
スチールコードを得るのである。 従来の大型ラジアルタイヤ用のスチールコード
は、素線が相互に逆の方向に撚られかつ各ストラ
ンドの撚りピツチが異なつているために、素線同
士は点接触されており、その接触面積が小さいの
で、線の摩耗が大きかつた。しかるにこの発明に
おいては、素線の撚方向が同一であるために、素
線同士は線接触されており、その接触面積が大き
くなるので、ゴム中のスチールコードの動的挙動
に好い影響をもたらし、素線の摩耗が軽減され
る。また従来のスチールコードは、素線をストラ
ンドに、ストランドをコードに順次撚るために、
少なくとも２段の撚線工程が必要であつたが、こ
の発明のスチールコードは同じ撚りピツチである
ので、束撚加工が可能となり、１段の撚り工程で
あるために撚線工程が省力化される。たとえば、
従来の３＋９＋15構成のスチールコードは、３フ
ライヤーの撚線機で１×３の芯ストランドを作
り、この芯ストランドの上に９フライヤーの撚線
機で９本の素線を巻きつけて３＋９の撚線を作
り、更に撚線上に15フライヤーの撚線機で15本の
素線を巻きつけて得られるものであるから、撚線
工程は３段であり、素線が撚線加工を受ける回数
は42回である。これに対してこの発明のスチール
コードは、撚線工程は１段であり、素線が撚線加
工を受ける回数は27回であつて、撚線加工におい
て生産性が向上され、省力化ができるのである。 この発明のスチールコードは、従来のスチール
コードと同様に、空気タイヤのカーカス部、ブレ
ーカ部、チエーフア部、サイドウオール部の適当
な個所に使用される。また従来の低強力スチール
コードと併用してもよい。 以下にこの発明の実施例を説明する。 実施例 スチールコードに使用した素線は、JIS―
G3502のSWRS77A材（炭素含有量0.75〜0.80％）
および従来品のSWRS72A材（炭素含有量0.69〜
0.73％）に下記第１表のようにしんちゆうメツキ
したものである。

【表】 タイヤ製造に使用したゴム組成物は下表のとお
りの重量部である。 天然ゴム 100 HAF 55 ZnO 7 ステアリン酸 1 トリメチルジヒドロキノン重合体 2 SiO₂ 8 レゾルシン 2.5 メラミン誘導体 2.5 ナフテン酸コバルト 2.5 いおう 4 ジシクロヘキシルベンズチアジルスルフエンア
ミド 0.8 第１表H175及びL175の素線を、第１図で説明
したバンチヤー型撚線機に速度2500rpmで撚つて
第２図に示す構造のスチールコードを製造すると
共に、チユーブラ型撚線機で撚つて第３図で示す
３本の素線４ａの芯ストランド、９本の素線４ｂ
の中間ストランドおよび15本の素線４ｃの外側ス
トランド３ｃからなる構造のスチールコードを製
造した。これらのスチールコードの性能を第２表
に示す。

【表】 上記第２表の各スチールコードを用いてカーカ
ス層とし、３×0.20mm＋６×0.35mmのスチールコ
ードを用いてエンド数13本／2.5cm、４枚をブレ
ーカ層としてラジアルタイヤ1000−20を製造し、
その性能を第３表、第２図、第３図に示す。

【表】 上記第３表のTH―Ａはこの発明の要件をすべ
て備えたタイヤ、TH―Ｂ、TL―Ａはいずれも
この発明の要件の一部を欠如したタイヤ、TL―
Ｂは従来品のタイヤである。 第３表における燃料消費量比は、上記試験タイ
ヤを取付けた大型トラツクを走行テストコースで
60Km／時の速度で走行し、40Kmを走行するに要し
た燃料消費量を従来品のTL―Ｂの燃料消費量を
100としたときの値である。湿熱カバレージは、
各タイヤを70℃、95％RHのふんいき中に２週間
放置後、分解し、カーカスのスチールコードをタ
イヤカツトサンプルから引き剥がしたときのスチ
ールコードへのゴム付着率である。破面観察と
は、上記湿熱カバレージ試験において、破面（剥
離面）を観察すると、従来品のTL―Ｂはスチー
ルコードの露出面ではしんちゆうメツキ層がゴム
側に付着して鉄―しんちゆう間のの剥離がみられ
た。そこでしんちゆう層にゴムが付着していない
部分の破面について、ゴム側、スチールコード側
の銅の含有率をＸ線マイクロアナライザで測定
し、その結果を示したものである。 第４図は、各タイヤの10万Kmの走行テスト時の
カーカスコード時の強力保持率（％）の変化を示
したグラフであり、第５図はタイヤTH―Ａ、
TL―Ｂの走行テスト時にカーカスコードをほぐ
しコード中の異なる位置における素線の強力保持
率（％）の変化を示したグラフである。 上記第３表でみられるように素線H175を撚線
したコードCH―Ａ、CH―Ｂを使用したタイヤ
TH―Ａ、TH―Ｂは、素線L175を撚線したコー
ドCL―Ａ、CL―Ｂを使用したタイヤに比べ、カ
ーカスコードの使用量が少なく、そのためタイヤ
重量は軽く、また燃料消費量も小さく省資源、省
エネルギー型のタイヤと言える。さらにタイヤ
TH―Ａ、TH―Ｂは、鉄―しんちゆう間が強固
に結合しているのに対して、TL―Ａ、TL―Ｂは
その結合が小さい。 タイヤTH―ＡとTH―Ｂとの間には、第３表
でみられるように、カーカスコード使用量、タイ
ヤ重量、燃料消費量、湿熱カバレージなどの性能
にほとんど差がみられないが、10万Kmの走行テス
トにおいては第４図に示すように、タイヤTH―
Ｂに比べてコード強力保持率の変化は小さい。同
様にタイヤTL―ＡもTL―Ｂに比べてコード強力
保持率の変化は小さい。また第５図に示されるよ
うに、タイヤTH―Ａは、コード中の異なる位置
における素線３ａ，３ｂ，３ｃの強力変化に大き
な差がないが、従来のタイヤTL―Ｂは、芯スト
ランドの３本の素線４ａの強力低下に比べて、中
間ストランドの素線４ｂおよび外側ストランドの
素線４ｃの強力低下の方が著しい。このような強
力低下は、中間ストランドと外側ストランドの間
の撚方向が相反するためのフレツチングが生じて
いることを示すものである。 上記実施例によつて明らかなように、この発明
のラジアルタイヤは、カーカスコードの強力が従
来のものに比べて大きいために、使用するスチー
ルコードの量を少なくしてタイヤ重量を軽減する
ことができ、従つて燃料消費量は少なくなる。ま
たスチールコードを構成するすべての素線が線接
触しているので、フレツチングによる素線の強力
低下がかたよらず安定しており、安全性に優れて
いる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に使用するスチールコードの
撚線機の説明図、第２図は実施例のコード断面
図、第３図は従来のコードの断面図、第４図はタ
イヤ走行テストによる走行距離とスチールコード
の強力保持率との関係を示すグラフ、第５図は走
行距離とスチールコード素線の強力保持率の関係
を示すグラフであり、第６図はスチールコードの
素線本数Ｎ、素線径Ｄおよびスチールコードの強
度ｔ間の関係を示すグラフである。 ３ａ，３ｂ，３ｃ：素線。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ スチールコードで少なくとも部分的に補強さ
   れたラジアルタイヤにおいて、該スチールコード
   を形成する大部分の素線が炭素含有量0.75〜0.85
   重量％の鉄材からなり、芯ストランドおよびその
   外側のストランドのすべての素線が同一撚方向で
   あつてほぼ同じ撚りピツチに加撚されており、か
   つスチールコードが式 （Ａ＋345）Ｗ／7.86＜TS＜（Ａ＋395）Ｗ／7.86 Ａ＝−177D−1.84N＋0.02N² （上式中、Ｄはスチールコードの素線径で0.15
   〜0.40mm、Ｎはスチールコード構成の素線本数で
   ３〜50本、Ｗはスチールコード１ｍ当りの重さ
   ｇ、TSは引張強力にして、分母の7.86は鉄の比
   重を示す）で算出される引張強力を有することを
   特徴とするラジアルタイヤ。 ２ スチールコードの素線が銅60〜70％、亜鉛30
   〜40％の割合のしんちゆうで被覆されている特許
   請求の範囲第１項に記載のラジアルタイヤ。 ３ スチールコードをブレーカ層および／または
   カーカス層に使用した特許請求の範囲第１項また
   は第２項に記載のラジアルタイヤ。