JPH0329355Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

（産業上の利用分野） 空気入りタイヤの骨格をなすカーカスやベルト
層の補強材として使用さ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、かかる物品の
耐久寿命の大幅な向上を目指した開発研究の成果
に関連してこの明細書では、とくにスチールフイ
ラメントを用いたいわゆるコンパクト撚り構造コ
ードの改良を提案するものであつて、上記使途、
なかでもとくにトラツク、バス用、ライトトラツ
ク用の空気入りラジアルタイヤを典型例とするタ
イヤのスチールコードによる補強における適合を
図つたものである。 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、そのカーカス
プライやベルト層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イ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イラメント間の接触
圧（摩擦力）が大きい程、また個々のフイラメン
トの動きの拘束が強い程、著しくなつて、材質疲
労の促進がもたらされる。） フイラメントの相互接触部の摩滅疲労 （いわゆるフレツテイング現象による。） 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。 （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イラメン
ト間にゴム層が介在するためスチールフイラメン
ト同志のこすれ、いわゆるフレツテイング摩耗も
また、生じにくいと考えられて来た。 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つてはコー
ド内部へのゴム浸透が容易に生じて、スチールフ
イ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、トラツクバス用又はライトトラツク
用タイヤのカーカスプライ、ベルト層のような、
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
れないスチールフイラメントがある場合にはゴム
ペネ構造によつてもコードの耐疲労性はあまり改
良されない。 ちなみにより完全なゴム浸透を得るには、スチ
ールフイラメントのらせん半径を大きくしてスチ
ールフイ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、コードを引張つた際の引き揃えが
不均一となることによる、不均等張力のため、構
成フイラメントのある部分で早期に破断するうれ
いが強まる。 結局多層撚りコードにあつては、コード内部へ
のゴム浸透によつて、耐腐食疲労性、強力保持性
を向上させることは困難であつたのである。 他方、同一線径のスチールフイラメントを同一
撚り方向かつ同一撚りピツチで撚られた、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55−30499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。 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。 さらに繰り返し曲げに対し、外層と内層とのス
チールフイラメントの疲れ強度を均等化する方法
として、外層フイラメントを内層フイラメントよ
りも細くする方法が特公昭44−18358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
ピツチが異なるため、スチールフイラメント相互
間の接触が点接触に近く、従つて、内層と外層で
フイラメント間の接触圧の集中を来しまたフイラ
メントのひずみが増大しやすく、加えてフレツテ
イ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。 つまり外層のスチールフイ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。 （考案が解決しようとする問題点） さて上記のように多層撚り構造コードの各層の
撚りピツ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イラメント間が完
全に線接触するためコードを引張つた際に発生す
る内層、外層間の接触圧は小さい。従つて張力下
でのコードの曲げ変形時におけるスチールフイラ
メント間摩擦が小さくなるためフイラメントに発
生するひずみ、フレツテイングが小さく、耐腐食
疲労性、強力保持性も良いと予想されていた。 ところが通常の３＋９コードではシース−フイ
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イラメント相互間に間隙が全
くなく、またこのスチールフイラメント断面の楕
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
でスチールフイラメント同志はぶつかり合うよう
な配置となる。 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イ
ラメント相互間に大きな接触圧が発生し、その部
分のフレツテイングを核としてクラツクが進展
し、フイ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。 （問題点を解決するための手段） フイ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。 しかし撚りピツチを改良し、スチールフイラメ
ント同志の接触面積を増大させることによつて接
触圧を下げる方向で耐腐食疲労性を高め得る。 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、
フイラメント間）で逆に接触圧が増大するという
欠点をもつのはすべに述べた。 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イラメントをシース
に組合わせることの有効性が知見された。 すなわちこの考案は、１本のスチールフイラメ
ントから成るコアすなわち中心基本構造と、この
中心基本構造のまわりに配列した多数本のスチー
ルフイラメントからなる少なくとも２層の同軸層
とからなり、同軸層を同一方向、同一ピツチで撚
合わせたコンパクト撚り構造スチールコードにし
て、同軸層内の少なくとも１本のスチールフイラ
メントの外径（ds）を中心基本構造のスチールフ
イラメントの外径（dc）よりも小さくかつdc／
ds比を1.03以上1.15未満としたタイヤ補強用スチ
ールコードである。 さて第１図および第２図に、この考案に従うタ
イヤ補強用スチールコードの断面を、撚り構造１
×19および１×37のタイプについて示し、各図に
交差斜線で示した１本のスチールフイラメント
が、中心基本構造１（以下コアという）であり、
このコア１のまわりで互いに隣接して配列した、
スチールフイラメントコードが同軸層（以下シー
スという）で、第１図の例では６本のシース２の
外側に第２シース３をそなえ、第２図の例ではさ
らに第３のシース４をそなえ、シース２にあつて
は図に斜線を付して区別した少なくとも１本のス
チールフイラメントの線径dsを、コア１のスチー
ルフイラメントの線径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。 （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イラメントには、コ
ードの中心方向へ向かおうとする力が働き、各層
間のスチールフイラメント同志には接触圧が発生
する。 このスチールフイ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イラメントの移動を
摩擦力により拘束してスチールフイラメントのひ
ずみを増大させ、また接触部でフレツテイング摩
耗を生じさせる原因となる。 いま２層撚りコードの撚りピツチをコアについ
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ツチは、 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つたのに対し、こ
の撚りピツチの比を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
ールフイ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。 この接触長さは各層の撚りピツチを同一にし
た、すなわちノーマルコンパクト撚り構造とした
時、最も長くなつて、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
のフレツテイ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。 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イラ
メント間の接触圧力が大きく、そこで激しいフレ
ツテイングを生じ、その部分を核としてフイラメ
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。 それと云うのは、コード横断面におけるスチー
ルフイ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イラメントの
方がコア１のスチールフイ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
理想的なちゆ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イラメント同志が第３
図に矢印αで示すようにぶつかり合うかたちとな
つて、コードを引張つた際に発生するスチールフ
イ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イ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。 従つてシースの層内の隣接フイラメント間に発
生する接触圧を緩和するためには、シース２、第
２シース３又は第３シース４のスチールフイラメ
ント径をコア１のそれよりもわずかに細くしてス
チールフイラメント間に間隙を設けるのが有効で
ある。 考案者らは、異線径のスチールフイラメントを
特定の配列で組合わせたこの考案によるコンパク
トコードをカーカスプライあるいはベルトプライ
に用いたタイヤを試作した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
フイ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イラ
メント間のフレツテイングは激減し、コードの耐
腐食疲労性は大巾に向上した。 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つたのである。 コア１のスチールフイラメントの線径をdc、
シース２又は３のスチールフイラメントの線径を
dsであらわしてdc／ds比の値を1.03以上1.15未満
にすることが不可欠である。 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イラメント相互
間の接触圧低減効果が不充分であり、また、
dc／dsの値が1.15以上では、 コア１のスチールフイ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、特にコア
１のスチールフイ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イラメントを細く
することでdc／ds値を1.15以上にするとこんど
はコード強さが低下してタイヤケースとして必
要な強度を保持しにくいことに加え、 シースのスチールフイ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 局所的にフレツテイングを生じやすく耐腐食
疲労性も充分に改善されない。 また第２図に５で示したスパイラルのラツプフ
イラメントについては、第１図の場合にも適合す
るのは言うまでもない。なおこの発明に従う構造
をそなえていれば、ラツプフイラメントの有無に
影響をうけることがないのは勿論である。 （実施例） カーカスプライの適用 タイヤサイズ：10.00R20 14PR（トラツクバス
用ラジアルタイヤ） 打込：17.5本／５cm 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、カーカスプライがスチ
ールフイラメントの配列数を同じくする撚り構造
３＋９＋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１×19＋１（比較例
２）に対しこの考案に従う１×19＋１（実施例）
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１にまとめて示す。

【表】

【表】 評価方法 腐食疲労性評価法（カーカスに用いた場合） 各スチールコードをカーカスプライに用いたタ
イヤを試作し、リム組み時にタイヤのインナーラ
イナーとチユーブとの間の内部に300c.c.の水を封
入し、各供試タイヤのドラムテストにおけるコー
ド切れ（CBU）故障に至るまでの寿命（走行距
離）により評価した。 指数＝試作コード（実施例）を使つたタイヤの寿命（バ
ーストまでの走行距離）／従来コード（コントロール）
を使つたタイヤの寿命（バーストまでの走行距離）×10
0 とした。 腐食疲労性評価法（ベルトに用いた場合） 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
至ることがある。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Km）で行つた。 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、 指数＝従来コードの（コントロール）の破断本数／試
作コードの破断本数×100 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。 強力保持性評価法 強力保持性は 走行後のコード強力／走行前のコード強力×100（
％） で得られる強力保持率について、 強力保持性＝実施例の保持率／コントロールの保持率
×100 の指数で示した。 （考案の効果） 同方向、同一撚りピツ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イラメント
を用いることにより、コード引張りの際に、外層
内の隣接フイラメント間に大きな接触圧を発生さ
せることなく内層→外層フイラメント間接触圧を
低減することができ、これによりフイラメントの
ひずみ、フレツテイ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、タ
イヤの補強に有利に適合するスチールコードを提
供し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図はコンパクト構造コードの
断面図、第３図はシースのスチールフイラメント
に生じる圧縮力のせりあい動向を示す説明図であ
る。 １……コア、２……シース、３……第２シー
ス、４……第３シース、５……スパイラル。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １本のスチールフイ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
   数本のスチールフイラメントからなる少なくとも
   ２層の同軸層とからなり、同軸層を同一方向、同
   一ピツチで撚合わせたコンパクト撚り構造スチー
   ルコードにして、 同軸層内の少なくとも１本のスチールフイラメ
   ントの外径（ds）を、中心基本構造のスチールフ
   イラメントの外径（dc）よりも小さくかつdc／
   ds比を1.03以上1.15未満としたタイヤ補強用スチ
   ールコード。