JP6930187B2 - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、カーカス層に代表される補強層の補強コードとして３本のフィラメントからなるコアとＮ本（Ｎ＝８〜９）のフィラメントからなる中間層とＭ本（Ｍ＝１３〜１５）のフィラメントからなる最外層とを有するスチールコードが使用された空気入りラジアルタイヤに関し、更に詳しくは、耐久性を改善することを可能にした空気入りラジアルタイヤに関する。

トラック・バス用の空気入りラジアルタイヤにおいて、カーカス層の補強コードとして、複層撚り構造を有するスチールコードが広く使用されている（例えば、特許文献１〜３参照）。より具体的には、例えば、互いに撚り合わされた３本のフィラメントからなるコアと、該コアフィラメントの周囲に撚り合わされた９本のフィラメントからなる中間層と、該中間層の周囲に撚り合わされた１５本のフィラメントからなる最外層とを有する３＋９＋１５構造のスチールコードが挙げられる。

このような複層撚り構造を有するスチールコードは、トラック・バス用の空気入りラジアルタイヤのカーカス層の補強コードとして好ましく使用されるが、タイヤが荷重を受けた際に、そのスチールコードのコアフィラメントが圧縮応力を受けて疲労破断し易いという欠点がある。そして、スチールコードの耐疲労性が不十分であると、空気入りラジアルタイヤの耐久性を十分に確保することができない。

特開２００８−２９０５０２号公報 特開２００７−１５６２７号公報 特開２００５−３３６６６４号公報

本発明の目的は、複層撚り構造を有するスチールコードを補強層の補強コードとして用いるにあたって、耐久性を改善することを可能にした空気入りラジアルタイヤを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の空気入りラジアルタイヤは、複数本の補強コードを含む補強層を備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、前記補強コードとして、互いに撚り合わされた３本のフィラメントからなるコアと、該コアの周囲に撚り合わされたＮ本（Ｎ＝８〜９）のフィラメントからなる中間層と、該中間層の周囲に撚り合わされたＭ本（Ｍ＝１３〜１５）のフィラメントからなる最外層とを有するスチールコードが用いられており、前記コアのフィラメント及び前記中間層のフィラメントが同一方向かつ同一ピッチで撚り合わされており、前記コアのフィラメントの引張強度Ｔｃ（ＭＰａ）がその素線径ｄｃ（ｍｍ）に対して４１００−２０００ｄｃ≦Ｔｃ≦４５００−２０００ｄｃの関係を満たし、前記中間層のフィラメントの引張強度Ｔｍ（ＭＰａ）がその素線径ｄｍ（ｍｍ）に対して２０００≦Ｔｍ＜４１００−２０００ｄｍの関係を満たし、前記最外層のフィラメントの引張強度Ｔｓ（ＭＰａ）がその素線径ｄｓ（ｍｍ）に対して２０００≦Ｔｓ＜４１００−２０００ｄｓの関係を満たし、前記コアのフィラメントの素線径ｄｃと前記中間層のフィラメントの素線径ｄｍと前記最外層のフィラメントの素線径ｄｓが、０．１５ｍｍ≦ｄｓ≦ｄｍ＜ｄｃ≦０．２５ｍｍの関係を満たすことを特徴とするものである。

本発明者は、複層撚り構造を有するスチールコードの疲労破断について鋭意研究したところ、コアのフィラメント及び中間層のフィラメントが同一方向かつ同一ピッチで撚り合わされている場合、スチールコードが長手方向に圧縮力を受けた際に、コアのフィラメントの方が中間層のフィラメントに比べて圧縮応力を受け易く、疲労破断し易いことを知見し、更には、コアのフィラメントの引張強度を高くすることにより、耐疲労性の改善が可能であることを知見し、本発明に至ったのである。

即ち、本発明では、空気入りタイヤの補強層の補強コードとして、互いに撚り合わされた３本のフィラメントからなるコアと、該コアの周囲に撚り合わされたＮ本（Ｎ＝８〜９）のフィラメントからなる中間層と、該中間層の周囲に撚り合わされたＭ本（Ｍ＝１３〜１５）のフィラメントからなる最外層とを有するスチールコードを用いるにあたって、コアのフィラメント及び中間層のフィラメントを同一方向かつ同一ピッチで撚り合わせると共に、コアを構成する各フィラメントの引張強度Ｔｃを高くすることにより、コアを構成する各フィラメントの疲労破断を抑制することができる。その一方で、中間層を構成する各フィラメントの引張強度Ｔｍ及び最外層を構成する各フィラメントの引張強度Ｔｓを低くすることにより、コード靱性の低下による断線を防止することができる。これにより、スチールコードの耐疲労性を向上し、それを用いた空気入りラジアルタイヤの耐久性を向上することができる。また、中間層を構成する各フィラメントの引張強度Ｔｍ及び最外層を構成する各フィラメントの引張強度Ｔｓを低くした場合、スチールコードの撚り合わせを容易にし、その生産性を良好に維持することができるという利点もある。

本発明では、コアのフィラメントの素線径ｄｃと中間層のフィラメントの素線径ｄｍと最外層のフィラメントの素線径ｄｓが、０．１５ｍｍ≦ｄｓ≦ｄｍ＜ｄｃ≦０．２５ｍｍの関係を満たし、かつ、１．０≦ｄｍ／ｄｓ≦１．０５、１．０＜ｄｃ／ｄｍ≦１．１０の関係を満たすことが好ましい。これにより、良好な耐疲労性を維持しながら、スチールコード内部へのゴム浸透性を改善することができる。

本発明において、上記スチールコードが使用される空気入りラジアルタイヤの補強層は特に限定されるものではなく、例えば、カーカス層、ベルト層、サイド補強層を挙げることができる。しかしながら、上記スチールコードの特性を考慮すると、該スチールコードが使用される補強層はカーカス層であることが好ましい。この場合、カーカス層に含まれるスチールコードの耐疲労性を改善し、空気入りラジアルタイヤの耐久性を効果的に改善することができる。

また、本発明はトラック・バス用の空気入りラジアルタイヤに適用することが好適であるが、上述のようなスチールコードが補強層の補強コードとして使用される限りにおいて、上記以外の用途の空気入りラジアルタイヤにも適用可能である。

本発明の実施形態からなる空気入りラジアルタイヤを示す子午線半断面図である。 本発明で使用される複層撚り構造を有するスチールコードの一例を示す断面図である。 図２のスチールコードのコア、中間層及び最外層の各フィラメントを抽出して示す側面図である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の実施形態からなる空気入りラジアルタイヤを示し、１はトレッド部、２はサイドウォール部、３はビード部である。左右一対のビード部３，３間にはタイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含むカーカス層４が装架され、そのカーカス層４の端部がビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されている。

また、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には複数層のベルト層６が埋設されている。これらベルト層６はタイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。ベルト層６において、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば２０°〜６０°の範囲に設定されている。

上記空気入りラジアルタイヤにおいて、カーカス層４の補強コードとして、後述する複層撚り構造を有するスチールコードが使用されている。

図２は本発明で使用される複層撚り構造を有するスチールコードの一例を示し、図３はそのスチールコードのコア、中間層及び最外層の各フィラメントを抽出して示すものである。図２に示すように、スチールコード１０は、互いに撚り合わされた３本のフィラメント１１からなるコア１１Ａと、該コア１１Ａの周囲に撚り合わされたＮ本（Ｎ＝８〜９）のフィラメント１２からなる中間層１２Ａと、該中間層１２Ａの周囲に撚り合わされたＭ本（Ｍ＝１３〜１５）のフィラメント１３からなる最外層１３Ａとを有している。本実施形態において、スチールコード１０は３本のフィラメント１１からなるコア１１Ａと９本のフィラメント１２からなる中間層１２Ａと１５本のフィラメント１３からなる最外層１３Ａとから構成されている。つまり、３＋９＋１５構造である。その他の例として、例えば、３＋８＋１３構造を挙げることができる。

スチールコード１０において、図３に示すように、コア１１Ａを構成するフィラメント１１はピッチＰｃにより一方向（例えば、Ｓ撚り）に撚り合わされ、中間層１２Ａを構成するフィラメント１２はピッチＰｍにより一方向（例えば、Ｓ撚り）に撚り合わされ、最外層１３Ａを構成するフィラメント１３はピッチＰｓにより他方向（例えば、Ｚ撚り）に撚り合わされている。また、少なくともピッチＰｃとピッチＰｍは同一値に設定されている。つまり、コア１１Ａのフィラメント１１及び中間層１２Ａのフィラメント１２は同一方向かつ同一ピッチで撚り合わされている。

スチールコード１０において、コア１１Ａを構成する各フィラメント１１の引張強度Ｔｃ（ＭＰａ）がその素線径ｄｃ（ｍｍ）に対して４１００−２０００ｄｃ≦Ｔｃ≦４５００−２０００ｄｃの関係を満たし、中間層１２Ａを構成する各フィラメント１２の引張強度Ｔｍ（ＭＰａ）がその素線径ｄｍ（ｍｍ）に対して２０００≦Ｔｍ＜４１００−２０００ｄｍの関係を満たし、最外層１３Ａを構成する各フィラメント１３の引張強度Ｔｓ（ＭＰａ）がその素線径ｄｓ（ｍｍ）に対して２０００≦Ｔｓ＜４１００−２０００ｄｓの関係を満たしている。これらフィラメント１１，１２，１３の引張強度Ｔｃ，Ｔｍ，Ｔｓは、スチールの炭素含有量や伸線加工度に基づいて適宜調整することが可能である。

上述した空気入りラジアルタイヤでは、カーカス層４の補強コードとして、互いに撚り合わされた３本のフィラメント１１からなるコア１１Ａと、該コア１１Ａの周囲に撚り合わされたＮ本（Ｎ＝８〜９）のフィラメント１２からなる中間層１２Ａと、該中間層１２Ａの周囲に撚り合わされたＭ本（Ｍ＝１３〜１５）のフィラメント１３からなる最外層１３Ａとを有するスチールコード１０を用いるにあたって、コア１１Ａのフィラメント１１及び中間層１２Ａのフィラメント１２を同一方向かつ同一ピッチで撚り合わせると共に、コア１１Ａを構成する各フィラメント１１の引張強度Ｔｃを高くすることにより、コア１１Ａを構成する各フィラメント１１の疲労破断を抑制することができる。その一方で、中間層１２Ａを構成する各フィラメント１２の引張強度Ｔｍ及び最外層１３Ａを構成する各フィラメント１３の引張強度Ｔｓを低くすることにより、スチールコード１０の靱性の低下による断線を防止することができる。これにより、スチールコード１０の耐疲労性を向上し、それを用いた空気入りラジアルタイヤの耐久性を向上することができる。また、中間層１２Ａを構成する各フィラメント１２の引張強度Ｔｍ及び最外層１３Ａを構成する各フィラメント１３の引張強度Ｔｓを低くした場合、スチールコード１０の撚り合わせを容易にし、その生産性を良好に維持することができるという利点もある。

ここで、コア１１Ａを構成する各フィラメント１１の引張強度Ｔｃ（ＭＰａ）はその素線径ｄｃ（ｍｍ）に対して４１００−２０００ｄｃ≦Ｔｃ≦４５００−２０００ｄｃの関係を満たすことが必要であるが、この引張強度Ｔｃが４２００−２０００ｄｃ（ＭＰａ）よりも小さいと、コア１１Ａを構成するフィラメント１１の耐疲労性が不十分になり、逆に４５００−２０００ｄｃよりも大きいと、コード生産性が低下し、コード靱性の低下により断線を生じ易くなる。中間層１２Ａを構成する各フィラメント１２の引張強度Ｔｍ（ＭＰａ）はその素線径ｄｍ（ｍｍ）に対して２０００≦Ｔｍ＜４１００−２０００ｄｍの関係を満たすことが必要であるが、この引張強度Ｔｍが２０００よりも小さいと、コード強力を十分に確保することができず、逆に４１００−２０００ｄｍよりも大きいと、コード生産性が低下し、コード靱性の低下により断線を生じ易くなる。最外層１３Ａを構成する各フィラメント１３の引張強度Ｔｓ（ＭＰａ）はその素線径ｄｓ（ｍｍ）に対して２０００≦Ｔｓ＜４１００−２０００ｄｓの関係を満たすことが必要であるが、この引張強度Ｔｓが２０００よりも小さいと、コード強力を十分に確保することができず、逆に４１００−２０００ｄｓよりも大きいと、コード生産性が低下し、コード靱性の低下により断線を生じ易くなる。

スチールコード１０において、コア１１Ａを構成するフィラメント１１の本数を３本としているが、これは周囲に配置される中間層１２Ａ及び最外層１３Ａの撚り構造を安定化させるためである。また、中間層１２Ａを構成するフィラメント１２の本数をＮ本（Ｎ＝８〜９）としているが、その本数が上記範囲から外れると、中間層１２Ａを構成するフィラメント１２を所定の位置に配置することが難しくなり、安定した撚り構造を得ることが困難になる。同様に、最外層１３Ａを構成するフィラメント１３の本数をＭ本（Ｍ＝１３〜１５）としているが、その本数が上記範囲から外れると、最外層１３Ａを構成するフィラメント１３を所定の位置に配置することが難しくなり、安定した撚り構造を得ることが困難になる。

スチールコード１０において、コア１１Ａのフィラメント１１の素線径ｄｃと中間層１２Ａのフィラメント１２の素線径ｄｍと最外層１３Ａのフィラメント１３の素線径ｄｓが、０．１５ｍｍ≦ｄｓ≦ｄｍ＜ｄｃ≦０．２５ｍｍの関係を満たし、かつ、１．０≦ｄｍ／ｄｓ≦１．０５、１．０＜ｄｃ／ｄｍ≦１．１０の関係を満たすことが好ましい。このように素線径ｄｃ，ｄｍ、ｄｓの大小関係を規定することにより、良好な耐疲労性を維持しながら、スチールコード１０の内部へのゴム浸透性を改善することができる。その結果、スチールコード１０のフィラメント同士の接触を回避してフレッティングによる破断を防止することができ、また、スチールコード１０内に浸透した水分に起因する錆の拡散を防止することができる。

コア１１Ａを構成するフィラメント１１を増径することによりゴム浸透性を改善することができるが、その素線径ｄｃが０．２５ｍｍを超えると耐疲労性の改善効果が低下することになる。一方、中間層１２Ａを構成するフィラメント１２の素線径ｄｍと最外層１３Ａを構成するフィラメント１３の素線径ｄｓが０．１５ｍｍよりも小さいと、スチールコード１０の破断強力が低下することになる。また、比ｄｍ／ｄｓ及び比ｄｃ／ｄｍが上記範囲から外れると、フィラメント１１〜１３を所定の位置に配置することが困難になり、耐疲労性が低下することになる。

上述した実施形態では、所定の複層撚り構造を有するスチールコード１０をカーカス層４に使用した場合について説明したが、本発明では、上記のようなスチールコード１０を他の補強層に適用することが可能である。

タイヤサイズ２９５／８０Ｒ２２．５の空気入りラジアルタイヤにおいて、カーカス層の補強コードだけを異ならせた従来例１、比較例１〜２及び実施例１〜６のタイヤを製作した。但し、本明細書において、実施例１〜３は参考例である。

即ち、従来例１、比較例１〜２及び実施例１〜６において、カーカス層の補強コードとして、互いに撚り合わされた３本のフィラメントからなるコアと、該コアの周囲に撚り合わされた９本のフィラメントからなる中間層と、該中間層の周囲に撚り合わされた１５本のフィラメントからなる最外層とを有するスチールコードを使用し、各フィラメントの引張強度Ｔｃ，Ｔｍ，Ｔｓ、素線径ｄｃ，ｄｍ，ｄｓ、比ｄｃ／ｄｍ、比ｄｍ／ｄｓを表１のように設定した。

これら試験タイヤについて、下記の評価方法により、コード生産性及びタイヤ耐久性を評価し、その結果を表１に併せて示した。

コード生産性：
各試験タイヤに使用されるスチールコードを生産するにあたって、その生産性を評価した。評価結果は、安定した撚り構造が得られた場合を「○」で示し、撚り構造に若干の乱れが生じた場合、もしくは撚り工程中でフィラメント断線が若干生じた場合を「△」で示し、撚り構造が大幅に乱れてコード生産性が低下した場合、もしくは撚り工程中でフィラメント断線が著しく生じた場合を「×」で示した。

タイヤ耐久性：
各試験タイヤをリムサイズ２２．５×７．５０の試験リムに装着し、空気圧８００ｋＰａ、速度８０ｋｍ／ｈ、初期荷重３０ｋＮの条件にて、室内ドラム試験機により走行試験を実施し、２４時間毎に荷重を６ｋＮずつ増加させ、タイヤが故障するまでの走行時間を計測した。評価結果は、従来例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど耐久性が優れていることを意味する。

表１から明らかなように、実施例１〜６では、従来例１との対比において、スチールコードの耐疲労性を改善し、空気入りラジアルタイヤの耐久性を改善することができた。これに対して、比較例１では、コアを構成する各フィラメントの引張強度Ｔｃが高過ぎるため、コード生産性が低下し、しかもコード靱性の低下によりタイヤ耐久性の改善効果が得られなかった。また、比較例２では、コアを構成する各フィラメントの引張強度Ｔｃのみならず中間層及び最外層を構成する各フィラメントの引張強度Ｔｍ，Ｔｓも高くしているため、コード生産性が低下し、しかもコード靱性の低下によりタイヤ耐久性の改善効果が得られなかった。

また、実施例４では、比ｄｃ／ｄｍ及び比ｄｍ／ｄｓを共に適正化したため、実施例１に比べてスチールコード内部へのゴム浸透性が良化し、タイヤ耐久性の改善効果が大きくなっていた。実施例５では、比ｄｃ／ｄｍが大き過ぎるためスチールコードの撚り構造が不安定になり、タイヤ耐久性の改善効果が低下していた。実施例６では、比ｄｍ／ｄｓが大き過ぎるためスチールコード撚り構造が不安定になり、タイヤ耐久性の改善効果が低下していた。

次に、タイヤサイズ２９５／８０Ｒ２２．５の空気入りラジアルタイヤにおいて、カーカス層の補強コードだけを異ならせた従来例１１、比較例１１〜１２及び実施例１１〜１６のタイヤを製作した。但し、本明細書において、実施例１１〜１３は参考例である。

即ち、従来例１１、比較例１１〜１２及び実施例１１〜１６において、カーカス層の補強コードとして、互いに撚り合わされた３本のフィラメントからなるコアと、該コアの周囲に撚り合わされた８本のフィラメントからなる中間層と、該中間層の周囲に撚り合わされた１３本のフィラメントからなる最外層とを有するスチールコードを使用し、各フィラメントの引張強度Ｔｃ，Ｔｍ，Ｔｓ、素線径ｄｃ，ｄｍ，ｄｓ、比ｄｃ／ｄｍ、比ｄｍ／ｄｓを表２のように設定した。

これら試験タイヤについて、上述の評価方法により、コード生産性及びタイヤ耐久性を評価し、その結果を表２に併せて示した。但し、タイヤ耐久性の評価結果は、従来例１１を１００とする指数にて示した。

表２から明らかなように、３＋８＋１３構造のスチールコードを用いた場合においても、３＋９＋１５構造のスチールコードを用いた場合と同様の結果が得られた。

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
４ カーカス層
５ ビードコア
６ ベルト層
１０ スチールコード
１１ コアのフィラメント
１１Ａ コア
１２ 中間層のフィラメント
１２Ａ 中間層
１３ 最外層のフィラメント
１３Ａ 最外層

Claims (3)

1. 複数本の補強コードを含む補強層を備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、前記補強コードとして、互いに撚り合わされた３本のフィラメントからなるコアと、該コアの周囲に撚り合わされたＮ本（Ｎ＝８〜９）のフィラメントからなる中間層と、該中間層の周囲に撚り合わされたＭ本（Ｍ＝１３〜１５）のフィラメントからなる最外層とを有するスチールコードが用いられており、前記コアのフィラメント及び前記中間層のフィラメントが同一方向かつ同一ピッチで撚り合わされており、前記コアのフィラメントの引張強度Ｔｃ（ＭＰａ）がその素線径ｄｃ（ｍｍ）に対して４１００−２０００ｄｃ≦Ｔｃ≦４５００−２０００ｄｃの関係を満たし、前記中間層のフィラメントの引張強度Ｔｍ（ＭＰａ）がその素線径ｄｍ（ｍｍ）に対して２０００≦Ｔｍ＜４１００−２０００ｄｍの関係を満たし、前記最外層のフィラメントの引張強度Ｔｓ（ＭＰａ）がその素線径ｄｓ（ｍｍ）に対して２０００≦Ｔｓ＜４１００−２０００ｄｓの関係を満たし、前記コアのフィラメントの素線径ｄｃと前記中間層のフィラメントの素線径ｄｍと前記最外層のフィラメントの素線径ｄｓが、０．１５ｍｍ≦ｄｓ≦ｄｍ＜ｄｃ≦０．２５ｍｍの関係を満たすことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記コアのフィラメントの素線径ｄｃと前記中間層のフィラメントの素線径ｄｍと前記最外層のフィラメントの素線径ｄｓが、１．０≦ｄｍ／ｄｓ≦１．０５、１．０＜ｄｃ／ｄｍ≦１．１０の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。
3. 前記補強層がカーカス層であることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りラジアルタイヤ。

Images