JP2011084221A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】補強層に使用するスチールコードの耐疲労性を維持しながら、その生産性を向上するようにした空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】１×２撚り構造のスチールコード１０を補強層に使用した空気入りタイヤにおいて、スチールコード１０をカーボン含有量が０．６０〜０．７５％であると共に、タイヤ中における強度が２９００〜３５００ＭＰａで、且つ、撚角度が１．５〜３．０°であるようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、補強層に使用するスチールコードの耐疲労性を維持しながら、その生産性を向上するようにした空気入りタイヤに関する。

従来、空気入りタイヤのベルト層に使用されるスチールコードには、高強度（２９００ＭＰａ以上など）を得るためにカーボン含有量が０．７５％を超えるような高炭素鋼を使用して、１×２×０．３０ＨＴ撚り構造にしたものが使用されている（例えば、特許文献１及び２参照）。しかし、高カーボン含有量のスチールは硬く、これを伸線加工する際の加工度を大きく出来ないため、中間伸線生産性が良くないという欠点があった。

このような問題の対策としては、伸線加工度を大きくし易い、柔らかい低カーボン含有量のスチールロッドを素材として使用し、その中間伸線加工度を高くした強加工を行う方法がある。こうすることで、スチール組織の配向性が増加するため、スチールコードの強度を高カーボン含有量のスチールを使用した場合と同レベルにすることが出来る。しかし、強度は従来の高カーボン含有量のスチールコード並みに出来ても、スチール素材が柔らかいために、使用中に１×２撚り構造スチールコード中のワイヤ素線同士が点接触することにより、スチールコードの耐疲労性が低下するという問題があった。

特開平３−１９３９８３号公報 特開２０００−１７８８８７号公報

本発明の目的は、上述する問題点を解決するもので、補強層に使用するスチールコードの耐疲労性を維持しながら、その生産性を向上するようにした空気入り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タイヤは、１×２撚り構造のスチールコードを補強層に使用した空気入りタイヤにおいて、前記スチールコードをカーボン含有量が０．６０〜０．７５％であると共に、タイヤ中における強度が２９００〜３５００ＭＰａで、且つ、撚角度が１．５〜３．０°であるようにしたことを特徴とする。

また、上述する構成において、更に、以下（１）〜（４）に記載するように構成することが好ましい。
（１）前記スチールコードのワイヤ素線の外表面に形成されたブラス鍍金層の厚さが０．２５〜０．３２μｍであること。
（２）前記スチールコードのワイヤ素線の径が０．２８〜０．３５ｍｍであること。
（３）前記スチールコードの撚長さが１８〜４０ｍｍであること。
（４）前記補強層がベルト層及び／又はサイド補強層であること。

本発明によれば、１×２撚り構造のスチールコードを補強層に使用した空気入りタイヤにおいて、スチールコードはカーボン含有量を０．６０〜０．７５％にしたので柔軟であって、伸線加工する際の加工度を大きくすることが出来るため、生産性を良くすることが出来、しかも、高配向にするための強加工が可能であるため、強度を２９００〜３５００ＭＰａの従来の高カーボン含有量のスチールコード並みにすることが出来、且つ、撚角度が１．５〜３．０°であるのでスチールコード中のワイヤ素線同士の間を点接触ではなく線接触に近くすることが出来るため、ワイヤ素線同士の点接触破断を防止し、スチールコードの耐疲労性を向上することが出来る。

本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す子午線方向の半断面図である。 本発明に使用するスチールコードの実施形態を示す概略図である。

図１に示す本発明の空気入りタイヤにおいて、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１対のビード部３、３間にはカーカス層４が装架され、そのタイヤ幅方向の両端部がそれぞれビードコア５の周りにタイヤ内側から外側へ巻き上げられている。トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には２層のスチールコードからなるベルト層６が層間で補強コードを交差させるように配置されている。また、サイドウォール部２からビード部３に亘る領域にはカーカス層４の折り返し端部の外側に沿ってスチールコードからなるサイド補強層７が設けられている。

上記ベルト層６の補強コードに用いるスチールコード１０は、図２に示すように、２本のワイヤ素線１１が一定のピッチで撚り合わされた１×２撚り構造からなる。このスチールコード１０は、カーボン含有量が０．６０〜０．７５％であると共に、タイヤに埋設された状態で強度が２９００〜３５００ＭＰａであり、且つ、撚角度αが１．５〜３．０°であるように設定されている。

上記構成のスチールコード１０は、以下に説明するような方法によって製造することが出来る。

原料の素材には、カーボン含有量が０．６０〜０．７５％で、径が５．５〜６．０ｍｍ程度のスチールロッドが使用される。この低カーボン含有量のスチールロッドを、先ず径が２．０±０．０２ｍｍ程度の中間伸線まで伸線加工し、更にこの中間伸線にブラス鍍金加工を、ゴムとの接着層、最終伸線時の潤滑層として施す。次いで、このブラス鍍金した中間伸線に、最終伸線加工度が３．８以上の比較的高い伸線加工を行うことにより、径が０．２８〜０．３５ｍｍ程度になったワイヤ素線にする。更に、このワイヤ素線を２本引き揃えて、撚角度を比較的小さい１．５〜３．０°になるように撚り加工して、タイヤ中においての強度が２９００〜３５００ＭＰａの１×２撚り構造のスチールコードを得ることが出来る。

上記伸線加工は低カーボン含有量のスチールロッドを使用するので、生産性の高い高加工を行うことが出来る。且つ、最終伸線加工を加工度が３．８以上の直径差の大きい強加工を行うので、強度が２９００ＭＰａ以上の高強度のワイヤ素線にし、１×２撚り構造のスチールコードを強度２９００〜３５００ＭＰａにすることが出来る。また、太い中間伸線を減速無しに伸線加工してワイヤ素線に成形することが出来るので、中間伸線、鍍金線を太くして加工効率（単位時間当たりの重量）を向上することが出来る。

スチールコード１０のカーボン含有量が０．６０％より小さいと、スチールコード１０が柔軟になり過ぎるため耐疲労性が悪化する。カーボン含有量が０．７５％より大きいと、スチールコード１０が硬くなるため低速加工が必要になり生産性が低下する。即ち、上述した本発明の場合と異なり、中間伸線を細くしなければ最終伸線加工に長時間かかる上、中間伸線を細く加工するために中間伸線の加工効率及び鍍金加工の効率も低下してしまう。

本発明のスチールコード１０は、タイヤに埋設された状態で強度が２９００〜３５００ＭＰａであるようにして、従来のコードと同レベルの強度が維持されるようにしている。強度が２９００ＭＰａより小さいと、タイヤ補強層の強度低下によってタイヤ耐久性が低下する。逆に、強度が３５００ＭＰａより大きいと、ワイヤの靭性低下によって、ワイヤ破断し易くなり、タイヤ耐久性が低下する。

本発明のスチールコード１０は、カーボン含有量が低く柔軟であるため、その儘では使用中にワイヤ素線１１同士が接触し、接触点を起点として破断が生じ易いという問題がある。しかし、撚角度αを１．５〜３．０°という小さい範囲に設定しているので、ワイヤ素線１１同士が接触する場合には、点接触よりも線接触に近くなるため、ワイヤ素線１１同士の点接触破断を防止することが出来る。タイヤ中におけるスチールコード１０の撚角度αが１．５°より小さいと、集束性が低下してコード形状が不安定になるためタイヤ耐久性が悪化する。逆に、撚角度αが３．０°より大きいと、ワイヤ素線１１同士が点接触し易くなって点接触破断が起こり易くなる。

ここで撚角度αとは、コード長手方向とワイヤ素線１１のなす角度であり、コード径Ｒｃから素線径Ｒｗを引いた層心径Ｒ（＝Ｒｃ−Ｒｗ）と１撚りピッチ当たりの撚長さＬとから、式α＝１８０／π×ｔａｎ^-1（π×Ｒ／Ｌ）により求めた値である。

また、スチールコード１０のワイヤ素線１１は、径が０．２８〜０．３５ｍｍであるようにすることが好ましい。ワイヤ素線１１の径が０．２８ｍｍより小さいと、生産性を向上出来なくなる。逆に、ワイヤ素線１１の径が０．３５ｍｍより大きいと、ワイヤの耐疲労性を維持出来なくなる。

スチールコード１０のワイヤ素線１１の外表面に形成したブラス鍍金層１２は、厚さが０．２５〜０．３２μｍであるようにすることが好ましい。ブラス鍍金層１２の厚さが０．２５μｍより小さいと、ワイヤ素線１１の鉄地が局部的に露出し易くなり、タイヤ耐久性が悪化する。逆に、ブラス鍍金層１２の厚さが０．３２μｍより大きいと、ブラス鍍金層１２の接着層が脆くなり、ゴムとのセパレーションが生じ易くなりタイヤ耐久性が悪化する。

また、上記撚角度と共に、更に好ましくは、スチールコード１０の撚長さＬが１８〜４０ｍｍであることが好ましい。撚長さＬが１８ｍｍより小さいと、ワイヤ素線１１同士の点接触破断を防止することが出来なくなる。逆に、撚長さＬが４０ｍｍより大きいと、集束性の低下によりコード形状が不安定になる。

上述した構成からなるスチールコード１０は、ベルト層６に使用される他、サイド補強層７などの他のタイヤ補強層にも同様に使用することが出来る。

スチールコード（１×２×０．３０）を打ち込み密度４０．０本／５０ｍｍで配置したベルト層を２枚設けたタイヤサイズ１４５Ｒ１２の空気入りタイヤを製造するにあたり、上記スチールコードを構成するスチールロッドのカーボン含有量、スチールコードの最終伸線加工度、タイヤ中におけるスチールコードの撚長さ、撚角度、コード強力、及びコード強度を表１のように異ならせたスチールコードを使用し、従来例１、実施例１〜２、比較例１〜４の７種類の空気入りタイヤを製造した。

ここで最終伸線加工度とは、鍍金線径をＲ１、最終線径をＲ２としたとき、式２×ｌｎ（Ｒ１／Ｒ２）で求められる値である。

従来例１は、高カーボン含有量の高張力スチールロッドを素材に用いた例である。実施例１、２は、低カーボン含有量のスチールロッドを素材に用い、カーボン含有量が本発明の規定する範囲内で、撚角を本発明の規定する範囲内で異ならせた例である。比較例１〜４は、スチールロッドのカーボン量は本発明の規定する範囲内であるが、撚角或いはコード強度が本発明の規定する範囲から外れた例である。

これら７種類のタイヤについて、以下の試験方法によりタイヤ耐久性能を測定し、その結果を表１に示した。

実施例は耐久性能を従来タイヤと同等以上に維持していた。比較例１は強力が低下し、比較例２は靭性が低下していた。また、比較例３は点接触破断が発生し、比較例４は形状不安定になっていた。

タイヤ耐久性能
タイヤをリムサイズ１２×４．００Ｂのリムにリム組みし、空気圧１７０ｋＰａを充填し、直径１７０７ｍｍの回転ドラム上で、荷重を３．２±２．１ｋＮ、スリップ角を０±４°として、荷重とスリップ角を０．０６７Ｈｚで矩形波変動させながら、速度２５ｋｍ／ｈで走行させた。タイヤが故障するまで走行試験し、走行距離を測定した。従来例１の走行距離を１００として指数で示した。指数値が大きいほどタイヤ耐久性能が優れている。

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
７ サイド補強層
１０ スチールコード
１１ ワイヤ素線
１２ ブラス鍍金層

Claims (5)

1. １×２撚り構造のスチールコードを補強層に使用した空気入りタイヤにおいて、
   前記スチールコードをカーボン含有量が０．６０〜０．７５％であると共に、タイヤ中における強度が２９００〜３５００ＭＰａで、且つ、撚角度が１．５〜３．０°であるようにした空気入りタイヤ。
2. 前記スチールコードのワイヤ素線の外表面に形成されたブラス鍍金層の厚さが０．２５〜０．３２μｍである請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記スチールコードのワイヤ素線の径が０．２８〜０．３５ｍｍである請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記スチールコードの撚長さが１８〜４０ｍｍである請求項１、２又は３に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記補強層がベルト層及び／又はサイド補強層である請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。