JP2525218Y2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、トラック、バス用、
ライトトラック用の空気入りタイヤに関し、詳しくはタ
イヤのベルトに用いられるスチールコードの耐疲労性、
とくに耐材質疲労性、耐摩滅疲労性そして強力保持性を
改善することにより、タイヤの耐久寿命の大幅な向上を
目指した開発研究の成果について述べる。

【０００２】一般にスチールコードを補強材として用い
た空気入りラジアルタイヤにおいては、そのベルトの耐
疲労性を低下させる要因として、 繰り返しひずみによる材質疲労 （タイヤ転動の際、コードが繰り返し変形するためコー
ドを構成するフィラメントのひずみが変動し材質が疲労
する現象で、このひずみの変動量はコードの変形が同じ
でもフィラメント間の接触圧（摩擦力）が大きい程、ま
た個々のフィラメントの動きの拘束が強い程、著しくな
って、材質疲労の促進がもたらされる。） フィラメントの相互接触部の摩滅疲労 （いわゆるフレッティング現象による。）が主たるもの
であり、このほかときとしてタイヤの外部からカット傷
などを介して浸入する水分による腐食もまた、摩滅疲労
を不所望に促進しこれらの疲労要素はタイヤの耐久寿命
を著しく低下させることになる。

【０００３】

【従来の技術】従来より主にコードのとくに腐食に由来
する疲労の抵抗性を高めるのに、コード内部へのゴム浸
透が有効と考えられ、このゴム浸透を充分に得るための
撚り構造（ゴムペネ構造という）が数多く考案されてい
る。このゴムペネ構造コードはスチールフィラメント間
にゴム層が介在するためスチールフィラメント同志のこ
すれ、いわゆるフレッティング摩耗もまた、生じにくい
と考えられて来た。

【０００４】ここに乗用車用ラジアルタイヤのベルト層
に用いられるような単撚り構造コードにあってはコード
内部へのゴム浸透が容易に生じて、スチールフィラメン
トを完全にゴムで被覆させることができるのに反し、ト
ラックバス用又はライトトラック用タイヤのベルトのよ
うな、２層あるいは３層の多層撚りコードに対してはコ
ード内層まで完全にゴム浸透を生じさせるのは非常に難
しく、ゴム浸透が不完全で、ゴムに被覆されないスチー
ルフィラメントがある場合にはゴムペネ構造によっても
コードの耐疲労性はあまり改良されない。

【０００５】ちなみにより完全なゴム浸透を得るには、
スチールフィラメントのらせん半径を大きくしてスチー
ルフィラメント間に充分な間隙をあける必要があるとこ
ろ、多層撚りコードに対して、このような撚り構造（い
わゆるルーズ撚り構造）を適用しようとすると、コード
を引張った際の引き揃えが不均一となることによる、不
均等張力のため、構成フィラメントのある部分で早期に
破断するうれいが強まる。

【０００６】結局多層撚りコードにあっては、コード内
部へのゴム浸透によって、耐腐食疲労性、強力保持性を
向上させることは困難であったのである。他方、同一線
径のスチールフィラメントを同一撚り方向かつ同一撚り
ピッチで撚られた、いわゆるコンパクト撚り構造コード
（以下ノーマルコンパクトコードという）が特開昭55ー
30499 号公報に提案され、これにつき生産性の観点より
有利である旨も開示されている。

【０００７】しかしながら、耐疲労性に関する考案者ら
の検討によると、同一線径の場合、この種のノーマルコ
ンパクトコードのたとえば１×12構造は、これに対応す
る従来の３＋９構造タイプのスチールコードと対比し
て、かなりに劣ることが判明した。

【０００８】さらに繰り返し曲げに対し、外層と内層と
のスチールフィラメントの疲れ強度を均等化する方法と
して、外層フィラメントを内層フィラメントよりも細く
する方法が特公昭44ー18358 号公報に開示され、このコ
ードは中心コアとワイヤ層の一つまたは複数、あるいは
複数のワイヤを含むストランドからなる外周カバーを有
するが、この種の多層撚り構造コードでは一般的に内層
と外層の撚りピッチが異なるため、スチールフィラメン
ト相互間の接触が点接触に近く、従って、内層と外層で
フィラメント間の接触圧の集中を来しまたフィラメント
のひずみが増大しやすく、加えてフレッティングも生じ
やすいので外層の径を細くしたとしても、上記現象に対
してさほどの改良効果を期待し得ない。

【０００９】つまり外層のスチールフィラメントの線径
を小さくすることにより、もとの径に比べて曲げ変形時
のひずみは低減可能であるが、相互作用によるひずみ増
大現象は抑制できないからである。

【００１０】

【考案が解決しようとする課題】さて上記のように多層
撚り構造コードの各層の撚りピッチを等しくしたノーマ
ルコンパクトコードは、内層と外層のスチールフィラメ
ント間が完全に線接触するためコードを引張った際に発
生する内層、外層間の接触圧は小さい。従って張力下で
のコードの曲げ変形時におけるスチールフィラメント間
摩擦が小さくなるためフィラメントに発生するひずみ、
フレッティングが小さく、耐腐食疲労性、強力保持性も
良いと予想されていた。

【００１１】ところが通常の３＋９コードではシース-
フィラメント間のどこかの部分に間隙が開くのに反し、
ノーマルコンパクトコードでは外層、つまりシースのス
チールフィラメント相互間に間隙が全くなく、またこの
スチールフィラメント断面の楕円性を考慮すると、むし
ろシースと内層つまりコアとの間に、空隙が開いてその
結果シースの層内でスチールフィラメント同志はぶつか
り合うような配置となる。

【００１２】これにより、ノーマルコンパクトコードに
張力を加えた際コア−シース間接触圧はたしかに小さい
が、シース層内において隣り合うスチールフィラメント
相互間に大きな接触圧が発生し、その部分のフレッティ
ングを核としてクラックが進展し、フィラメントが破壊
するに至り、これがコードの耐腐食疲労性に関し、通常
の３＋９コード対比で劣ることになる原因である。

【００１３】

【課題を解決するための手段】フィラメント張力負担の
均一性を保ちながら、コードの腐食疲労性、強力保持性
を改良することがこの考案のねらいであり、ここにまず
張力均一性を得るためルーズ撚り構造の代わりにクロー
ズド撚り構造つまり緊密な構造とするわけであるがこの
場合すでに触れたとおりコード内にゴムはほとんど浸透
しない。

【００１４】しかし撚りピッチを改良し、スチールフィ
ラメント同志の接触面積を増大させることによって接触
圧を下げる方向で耐腐食疲労性を高め得る。

【００１５】ここにコンパクト撚り構造は最も有利な傾
向にあるが、特定部分（シース層内の隣接スチール、フ
ィラメント間）で逆に接触圧が増大するという欠点をも
つのはすでに述べた。この欠点については以下に述べる
ように、コアとは異なる線径のスチールフィラメントを
シースに組合わせることの有効性が知見された。

【００１６】すなわちこの考案は、１対のビード部間で
トロイド状に延びるカーカスを骨格とし、さらにカーカ
スをベルトによって補強した空気入りタイヤであって、
該ベルトは、３又は４本のスチールフィラメントから成
る中心基本構造と、この中心基本構造のまわりに配列し
た多数本のスチールフィラメントからなる少なくとも一
の同軸層とを、同一方向、同一ピッチで撚合わせたコン
パクト撚り構造において、中心基本構造を同一径のスチ
ールフィラメントで形成するとともに、同軸層内の少な
くとも１本のスチールフィラメントの外径(ds)を、中心
基本構造のスチールフィラメントの外径(dc)よりも小さ
く、dc/ds 比を1.03〜1.25としたスチールコードによる
プライから成る、空気入りタイヤである。

【００１７】さて図１〜３に、この考案に従って、タイ
ヤのベルトのプライに適用する、スチールコードの断面
を、撚り構造１×12＋１, １×14＋１，その他１×27,
１×30の種々なタイプについて示し、各図に交差斜線で
示したそれぞれ、３又は４本のスチールフィラメント
が、中心基本構造１（以下コアという）であり、これら
のコア１のまわりで互いに隣接して配列したそれぞれ、
図１および図２で９および10本のスチールフィラメント
コードがこれらの例では単一の同軸層（以下シースとい
う）２、また図３の各場合ともより多数のスチールフィ
ラメントによる、第２シース３をそなえ、何れの場合も
コア１の各スチールフィラメントは同径とするが、シー
ス２および第２シース３にあっては図に斜線を付して区
別した（斜線部のないコードはシースの全フィラメント
が対象）、少なくとも１本のスチールフィラメントの線
径dsを、コア１のスチールフィラメントの線径dcよりも
細くかつdc/ds 比が1.03〜1.25の範囲内のものとするわ
けである。

【００１８】なお、図１〜３に示したコードは、その複
数本を互いに並行に揃えてゴムシートに埋設してなるプ
ライを、タイヤのベルトに適用して、タイヤのカーカス
の補強に供するもので、タイヤの構造としては、在来の
トラック、バス用、ライトトラック用の空気入りタイヤ
に則るものでよく、例えば、図４に示す、カーカスおよ
びベルトの配置が有利に適合する。ここで、同図におい
て、符号10がビードコア、11がこのビードコア10にタイ
ヤの内側から外側に巻き回したカーカス、12がこのカー
カス11上に配置する３層構造のベルトおよび13はこのベ
ルト上に配置するトレッドである。

【００１９】

【作用】さて一般に多層撚り構造コードを引張ると、コ
ードを形成するらせん状のフィラメントには、コードの
中心方向へ向かおうとする力が働き、各層間のスチール
フィラメント同志には接触圧が発生する。このスチール
フィラメント間接触圧はコードが曲げ変形する際のスチ
ールフィラメントの移動を摩擦力により拘束してスチー
ルフィラメントのひずみを増大させ、また接触部でフレ
ッティング摩耗を生じさせる原因となる。

【００２０】いま２層撚りコードの撚りピッチをコアに
ついてPc、シースはPs、また３層撚りコードについても
同様にPc,Ps₁,Ps₂とすれば従来のこれら多層撚りコード
の撚りピッチは、 Pc : Ps ＝ 1 : 2 (２層撚り） Pc : Ps₁ : Ps₂＝ 1 : 2 : 3 (３層撚り） の近辺で用いられることが多かったのに対し、この撚り
ピッチの比を２層撚りで１：１また３層撚りで１：１：
１に近づけていくと、各層間のスチールフィラメント同
志は線接触に近づいて接触長さが長くなり、接触圧が低
減される。

【００２１】この接触長さは各層の撚りピッチを同一に
した、すなわちノーマルコンパクト撚り構造とした時、
最も長くなって、接触圧は最小となる。この時内層→外
層間すなわち（コア→シース、コア→第一シース、第一
シース→第二シース）間のフレッティング摩耗が著しく
低減される反面、ノーマルコンパクト撚り構造ではなお
耐腐食疲労性を低下させる重大な欠点があることがすで
に触れたように発見されたのである。

【００２２】すなわちノーマルコンパクト撚り構造にお
いては同軸層内（外層）のとなり合うスチールフィラメ
ント間の接触圧力が大きく、そこで激しいフレッティン
グを生じ、その部分を核としてフィラメント破断が起
り、その結果コードの耐腐食疲労性は従来コード対比で
低下したのである。

【００２３】それと云うのは、コード横断面におけるス
チールフィラメントの断面形状は楕円に近く、その形状
の真円からのずれは、ノーマルコンパクトでは撚り角
（コードの長手方向に対する角度）のより大きいシース
２におけるスチールフィラメントの方がコア１のスチー
ルフィラメントよりも大きいので要するにノーマルコン
パクトコードの断面は理想的なちゅう密充てん構造とは
なり得ずしてシース２の層内で隣り合うフィラメント同
志が、図５に矢印αで示すようにぶつかり合うかたちと
なって、コードを引張った際に発生するスチールフィラ
メントのコード中心方向へ向かう力は互いに隣接するス
チールフィラメントとの接触点にかかり、大きな接触圧
が発生するからである。

【００２４】従ってシース２の層内の隣接フィラメント
間に発生する接触圧を緩和するためには、２層撚りのシ
ース２、また３層撚り以上の場合は最外層のシースのス
チールフィラメント径をコア１のそれよりもわずかに細
くしてスチールフィラメント間に間隙を設けるのが有効
である。

【００２５】考案者らは、異線径のスチールフィラメン
トを特定の配列で組合わせたこの考案によるコンパクト
コードをベルトプライに用いたタイヤを試作してドラム
テストにより該コードの耐腐食疲労性を検討した結果、
同一線径フィラメントよりなるノーマルコンパクトコー
ドに見られたシースの層内におけるスチールフィラメン
ト間のフレッティングは激減し、コードの耐腐食疲労性
は大巾に向上した。

【００２６】この構造によりコアおよびシースの層間接
触圧とシース又は、各シースの層内接触圧を同時に緩和
しコードの耐腐食疲労性を従来コード対比で向上させる
ことが可能となったのである。

【００２７】コア１のスチールフィラメントの線径をd
c、シース２又は３のスチールフィラメントの線径をds
であらわしてdc/ds 比の値を1.03〜1.25にすることが不
可欠である。

【００２８】dc/ds の値が1.03より小さいときには、シ
ース２の層内にて隣接するスチールフィラメント相互間
の接触圧低減効果が不充分であり、また、dc/ds の値が
1.25より大きいときは、 コア１のスチールフィラメントが太径にすぎるときは
コードの疲労性を低下させ、またコア１のスチールフィ
ラメントをあまり太くせずにアウターシースのスチール
フィラメントを細くすることでdc/ds 値を1.25より大き
くするとこんどはコード強さが低下してケース強度を保
持しにくいことに加え、 シースのスチールフィラメントが所定の位置に配置し
にくく撚り不良が生じやすいし、さらには 局所的にフレッティングを生じやすく耐腐食疲労性も
充分に改善されない。

【００２９】この関係はシース２の一組を単一の同軸層
とする場合のほかとくに図３に示した断面構造のコード
のように、第２のシース３を加えた場合でもほぼ同様で
ある。また図１および図２に４で示したスパイラルのラ
ップフィラメントについては、第３図の場合にも適合す
るのは言うまでもない。

【００３０】

【実施例】

【表１】 タイヤサイズ：10.00R20( トラックバス用ラジアルタイ
ヤ) 打込:19.7 本/5cm 角度: 18° ドラム走行条件:60km/h 内圧 8kgf/cm² ・JIS 100% 荷重 の試験条件を共通にして、ベルトプライがスチールフィ
ラメントの配列数を同じくする撚り構造３＋９＋１５＋
１（比較例１：コントロール）と、ノーマルコンパクト
コードである１×２７＋１（比較例２）に対し、この考
案に従う１×２７＋１（実施例１および２）を対比し
て、コントロールの成績を100 とする指数表示により、
耐腐食疲労性、強力保持性に及ぼす影響を表２にまとめ
て示す。

【００３１】

【表２】

【００３２】評価方法 腐食疲労性評価法 悪路走行においてトレッ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、バーストに至ることがある。従っ
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考案の効果を
確認するため、この考案のコードを第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
走行後更正し、さらに３万km走行させた時点 (計６万k
m) で行った。

【００３３】コードの破断性は、走行後タイヤを任意に
６等分に分割し、それに含まれる第３ベルトコードの破
断本数を数え、

【数１】 で評価した。指数が大きいほどコード破断性も良いこと
を示す。

【００３４】強力保持性評価法 強力保持性は

【数２】 で得られる強力保持率について、

【数３】 の指数で示した。

【００３５】

【考案の効果】この考案によれば、同方向、同一撚りピ
ッチのコンパクト構造コードにおいて、外層に内層より
も細いフィラメントを用いることにより、コード引張り
の際に、外層内の隣接フィラメント間に大きな接触圧を
発生させることなく内層→外層フィラメント間接触圧を
低減することができ、これによりフィラメントのひず
み、フレッティング摩耗を緩和し腐食疲労性、強力保持
性を著しく改善することができるため、該コードをタイ
ヤのベルトに適用した際に、タイヤの耐久性を大幅に改
善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】コンパクト撚り構造コードの断面図である。

【図２】コンパクト撚り構造コードの断面図である。

【図３】コンパクト撚り構造コードの断面図である。

【図４】タイヤの断面図である。

【図５】シースのスチールフィラメントに生じる圧縮力
のせりあい動向を示す説明図である。

【符号の説明】

１ コア ２ シース ３ 第２シース ４ ラップフィラメント 10 ビードコア 11 カーカス 12 ベルト 13 トレッド

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 １対のビード部間でトロイド状に延びる
   カーカスを骨格とし、さらにカーカスをベルトによって
   補強した空気入りタイヤであって、該ベルトは、３又は
   ４本のスチールフィラメントから成る中心基本構造と、
   この中心基本構造のまわりに配列した多数本のスチール
   フィラメントからなる少なくとも一の同軸層とを、同一
   方向、同一ピッチで撚合わせたコンパクト撚り構造にお
   いて、中心基本構造を同一径のスチールフィラメントで
   形成するとともに、同軸層内の少なくとも１本のスチー
   ルフィラメントの外径(ds)を、中心基本構造のスチール
   フィラメントの外径(dc)よりも小さく、dc/ds 比を1.03
   〜1.25としたスチールコードによるプライから成る、空
   気入りタイヤ。