JP6363321B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、トラック・バス等の重荷重車両に用いられる重荷重用空気入りタイヤのカーカスプライコードの改良に関する。

従来より、トラック・バス等の重荷重車両に用いられる空気入りタイヤのカーカスプライには、スチールフィラメントを２層または３層の層撚りにて撚り合わせた、いわゆる多層撚りスチールコードを用いることが一般的である。

重荷重用タイヤのカーカスプライコードの改良に係る技術としては、例えば、特許文献１に、コアのまわりにシースを配置し、シースの周囲に巻き付けてシースのスチールフィラメントを拘束する、ラップフィラメントを除外したスチールコードであって、所定の径および引張強さを有するスチールフィラメントの３本からコアを構成するとともに、同スチールフィラメントの８本からシースを構成したスチールコードによってカーカスを補強してなる空気入りタイヤが開示されている。また、特許文献２には、３本のスチールフィラメントからなるコアのまわりに、波形の型付けを施した９本のスチールフィラメントによる第１シースを撚り合わせ、さらにそのまわりに、波形の型付けを施した１５本のスチールフィラメントによる第２シースを第１シースとは逆向きに撚り合わせて成り、第１シースフィラメントの型付け率と第２シースフィラメントの型付け率とが所定の関係を満足するゴム物品補強用スチールコードが開示されている。

さらに、特許文献３には、引張り強さが４０００〜４８００Ｎ／ｍｍ^２の鋼素線を単撚り構造、２層撚り構造または３層撚り構造のスチールコードであって、その外周面にラッピングワイヤーを巻き付けないスチールコードにおいて、スチールコードの撚りを解して得た螺旋状の型付けが付与された各鋼素線における螺旋の曲率半径Ｒ_０と、この鋼素線の螺旋内側の表層を溶解除去した後の螺旋の曲率半径Ｒ_１との比Ｒ_１／Ｒ_０が１未満であるゴム物品補強用スチールコードが開示されている。

特開平１１−２８９０６号公報（特許請求の範囲等） 特開平７−２９２５８５号公報（特許請求の範囲等） 再表９７／３９１７６号公報（特許請求の範囲等）

上述のように、重荷重用タイヤのカーカスプライコードの改良に関しては、従来より種々の技術が提案されてきている。しかしながら、例えば、特許文献１に記載された技術では、引張り強さが極めて高いスチールフィラメントを用いるために、製造工程での断線が発生しやすいことが容易に予測できる。また、特許文献２に記載されたコードは、３＋９＋１５の３層撚り構造であることから、コード径を小さくして軽量化や曲げ歪の低減を図るためにはフィラメント径を小さくする必要があり、特許文献１に記載の技術と同様に、製造工程での断線が発生しやすくなることが予想できるものであった。さらに、特許文献３においても、製造工程の断線の抑制に関しては何ら検討されていない。

よって、カーカスプライに用いるスチールコードに関して、製造工程における断線の発生等の問題を生ずることなく、カーカスプライの耐久性を向上するための技術の確立が求められていた。

そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、製造工程における断線の発生等の他の問題を生ずることなく、カーカスプライの耐久性を向上した空気入りタイヤを提供することにある。

本発明者は鋭意検討した結果、下記構成とすることにより、上記問題を解消できることを見出して、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明は、スチールコードがゴム被覆されてなる少なくとも１枚のカーカスプライを骨格とする空気入りタイヤにおいて、
前記スチールコードが、複数本のスチールフィラメントをＭ＋Ｎ構造にて撚り合わせてなる撚りコードであり、
前記スチールコードのコード径が０．４０〜０．８５ｍｍの範囲であり、
前記スチールコードから、前記複数本のスチールフィラメントの周囲に巻付けられて該複数本のスチールフィラメントを拘束する、ラップフィラメントが除外されており、かつ、
前記カーカスプライの端部で隣り合う該スチールコード間の間隔が、０．１５〜０．３７ｍｍの範囲であることを特徴とするものである。

本発明において、前記スチールコードとしては、複数本のスチールフィラメントを、Ｍ＋Ｎ構造（但し、Ｍ＝２〜３、Ｎ＝７〜９である）、特には、Ｍ＋Ｎ構造（但し、Ｍ＝３、Ｎ＝８〜９である）にて撚り合わせてなる撚りコードを用いることが好ましい。また、前記カーカスプライの端部で隣り合う前記スチールコード間の間隔と該スチールコードのコード径との比（スチールコード間の間隔（ｍｍ）／コード径（ｍｍ）の値）が、０．１８〜０．４７の範囲であることが好ましい。

本発明によれば、上記構成としたことにより、製造工程における断線の発生等の他の問題を生ずることなく、カーカスプライの耐久性を向上した空気入りタイヤを実現することが可能となった。

本発明の空気入りタイヤの一例を示す幅方向片側断面図である。 本発明に係るスチールコードの一好適例を示す断面図である。 本発明に係るスチールコードの他の好適例を示す断面図である。 従来構造のスチールコードの一例を示す断面図である。 本発明における隣り合うスチールコード間の間隔に係る説明図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１に、本発明の空気入りタイヤの一例を示す幅方向片側断面図を示す。図示するように、本発明のタイヤは、左右一対のビード部１と、ビード部１からタイヤ半径方向外側に延びるサイドウォール部２と、両サイドウォール部２間に連なるトレッド部３とを有している。また、本発明のタイヤは、一対のビード部１内にそれぞれ埋設された一対のビードコア４間にわたりトロイド状に延在するカーカス５を骨格とし、カーカス５のクラウン部タイヤ半径方向外側に、２層以上、図示例では４層のベルト層６を備えている。

本発明においては、カーカス５が、スチールコードがゴム被覆されてなる少なくとも１枚のカーカスプライよりなり、かかるカーカスプライに対し、以下に説明する所定の構造を有するスチールコードを、所定の間隔にて適用した点が重要である。

図２，３に、本発明に係るスチールコードの一好適例の断面図を示す。図２に示すスチールコードは、３本のコアフィラメント１１を撚り合わせてなるコア２１の周囲に、９本のシースフィラメント１２を、コアフィラメント１１と撚り合わせてなるシース２２が配置されている。また、図３に示すスチールコードは、５本のスチールフィラメント３１が撚り合わされてなる。

本発明に用いるスチールコードは、複数本、例えば、３〜１２本のスチールフィラメントを、１×Ｌ構造またはＭ＋Ｎ構造、図示する例では３＋９構造にて撚り合わせてなる、コード径０．８５ｍｍ以下の撚りコードである。また、図示するように、本発明に用いるスチールコードは、図４に示す従来構造のコードにおいて配置されているような、複数本のスチールフィラメントの周囲に巻付けられて複数本のスチールフィラメントを拘束する、ラップフィラメント１３が除外された構造を有している。さらに、本発明においては、カーカスプライの端部で隣り合うスチールコード間の間隔が、０．１５〜０．６０ｍｍの範囲である。

本発明によれば、コードの細径化により曲げ歪を低減して、カーカスプライの耐久性を向上することができるとともに、ラップフィラメントを除外したコード構造としたので、フレッティングの発生を低減することができ、コード強力の低下を抑制するとともに、コード破断寿命の低下を抑制して、この点でもカーカスプライの耐久性を向上することができる。また、本発明においては、スチールコードのコード構造を１×Ｌの単撚り構造またはＭ＋Ｎの２層撚り構造としているので、製造工程での断線が発生しやすくなる程度の細径フィラメントを用いることなく、上記範囲の細いコード径を得ることができる。さらに、本発明においては、スチールコード間の間隔を上記所定値以下としたので、カーカスプライ端部におけるセパレーションの発生を効果的に抑制することが可能である。

スチールコードのコード径が上記範囲よりも大きいと、曲げ歪が増大することにより、フィラメントの破断が生じやすくなって、カーカスプライの耐久性が低下する。コード径は、好適には０．４０〜０．８５ｍｍの範囲である。

また、本発明に用いるスチールコードのコード構造としては、Ｍ＋Ｎ構造（但し、Ｍ＝２〜３、Ｎ＝７〜９である）、特には、Ｍ＋Ｎ構造（但し、Ｍ＝３、Ｎ＝８〜９である）、または、１×Ｌ構造（但し、Ｌ＝３〜５である）を用いることが好ましい。このようなコード構造を有するスチールコードを用いることが好ましいのは、製造工程での断線リスクが高まるフィラメントの細径化を伴わずに、コード径を上記本発明の範囲内に設計できるためである。

図５に、本発明における隣り合うスチールコード間の間隔に係る説明図を示す。図示するように、本発明における、カーカスプライの端部で隣り合うスチールコード間の間隔とは、タイヤ１０において、カーカスプライの折返し端部５ａで略タイヤ周方向に沿って測定した、隣り合うスチールコードＳ_１，Ｓ_２のコード表面間の距離Ｌを意味する。このスチールコード間の間隔が、上記範囲よりも狭いと、カーカスプライ端部における耐セパレーション性が悪化し、上記範囲よりも広いと、特に、ゲージの薄いサイド部で、内圧に抗しきれなくなったカーカスプライの周辺ゴムがカーカスプライ間からタイヤ表面に向かって迫り上がってくるサイド凹凸を発生する可能性があり、いずれにおいても本発明の所期の効果が得られない。このスチールコード間の間隔は、好適には０．１５〜０．６０ｍｍの範囲とする。なお、このスチールコード間の間隔は、カーカスプライの折返し端部５ａの高さによっても異なるが、本発明においては、カーカスプライの折返し端部５ａの高さによらず、このスチールコード間の間隔が上記範囲内に確保できれば、所期の効果を得ることができるものである。

本発明においては、上記所定の条件を満足するスチールコードを上記所定の間隔にてカーカスプライに適用する点のみが重要であり、それ以外のスチールコードの構成や、タイヤ構造の詳細および各部材の材質などについては特に制限されず、従来公知のもののうちから適宜選択して構成することができる。

例えば、本発明において、上記スチールコードを構成するスチールフィラメントの線径は、コード径０．８５ｍｍ以下を実現する上で、好適には０．１５〜０．３５ｍｍである。また、その引張強さは、好適には３２００〜４８００Ｎ／ｍｍ^２の範囲内である。なお、上記スチールコードを層撚り構造とする場合のコアフィラメントは、所定のピッチで撚り合わされていてもよく、また、無撚りであってもよい。

さらに、本発明において、カーカスプライは、少なくとも１枚にて配置することが必要であるが、２枚以上で配置してもよく、通常は図示するように、ビードコア４の周りにタイヤ内側から外側に折り返して係止される。さらにまた、ベルト層６は、タイヤ周方向に対し、例えば、１５〜５５°の角度で傾斜して平行に配列された複数本のスチールコードをゴム被覆してなり、図示する例では４枚であるが、通常は少なくとも２枚で、層間で互いに交錯して配置される。

さらにまた、図示するタイヤにおいて、トレッド部１３の表面には適宜トレッドパターンが形成されており、最内層にはインナーライナー（図示せず）が形成されている。また、タイヤ内に充填する気体としては、通常のまたは酸素分圧を変えた空気、もしくは窒素等の不活性ガスを用いることができる。本発明は、特に、トラック・バス等の重荷重車両に用いられる重荷重用空気入りタイヤに適用した際に有用である。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
下記表中に示す条件に従い、スチールコードをカーカスプライに適用して、タイヤサイズ１１Ｒ２２．５ １４ＰＲのトラック用ラジアルタイヤを作製した。カーカスプライは１枚とした。また、ベルト層は、タイヤ周方向に対し、タイヤ半径方向内側から順次、＋５２°、＋１６°、−１６°、−１６°のコード角度となるよう４枚にて配置した。カーカス強度は、比較例１のタイヤを１００とする指数値にて示した。

＜通常条件でのドラム走行後のコード強力保持率＞
各実施例および比較例のタイヤにつき、速度６０ｋｍ／ｈ、内圧８ｋｇｆ／ｃｍ^２、荷重ＪＩＳ １００％Ｌｏａｄの条件下で２０万ｋｍのドラム走行試験を行い、走行後のタイヤからカーカスコードを１０本にて抜き出した。この１０本のカーカスコードにつき、インストロン引張り試験機を用いて破断強さを測定し、その平均値を、各実施例および比較例の新品タイヤの同一部位から抜き出したコード１０本について同様にして求めた破断強さの平均値で除して、百分率で示した数値で比較を行った。数値が１００に近いほど、保持率が高く良好であり、１００％（低下しない）の場合を◎、９５％以上１００％未満の場合を○、９０％以上９５％未満の場合を△、９０％未満の場合を×とした。

＜大曲げ条件でのドラム走行後のフィラメント破断率＞
各実施例および比較例のタイヤにつき、速度６０ｋｍ／ｈ、内圧１ｋｇｆ／ｃｍ^２、荷重ＪＩＳ ４０％Ｌｏａｄの条件下で１万ｋｍ若しくは故障するまでのドラム走行試験を行い、走行後にタイヤのカーカスから１０本のカーカスコードを抜き出した。この１０本のカーカスコードのうちの破断したフィラメント本数を数え、コード１０本分のフィラメント総本数で除して、百分率で示した数値で比較を行った。数値が小さいほど、フィラメントの破断が少なく良好であり、０％（破断せず）の場合を◎、０％を超え５％以下の場合を○、５％を超え１０％以下の場合を△、１０％を超える場合を×とした。

＜通常条件でのドラム走行後のプライ端亀裂性＞
各実施例および比較例のタイヤにつき、速度６０ｋｍ／ｈ、内圧８ｋｇｆ／ｃｍ^２、荷重ＪＩＳ １００％Ｌｏａｄの条件下で２０万ｋｍのドラム走行試験を行い、走行後のタイヤのサイド部からプライ端を露出させ、亀裂の程度を官能評価で比較した。結果は、変化なしの場合を◎、亀裂の核が確認できる場合を○、亀裂進展ありの場合を△、隣り合うコード間で亀裂が繋がっている場合を×とした。

＜恒温庫での劣化後におけるサイド部の凹凸性＞
各実施例および比較例のタイヤを、内圧９００ｋＰａ、温度６０℃の条件にて３０日放置した後におけるサイド部の凹凸を、目視等による官能評価で比較した。結果は、凹凸なしの場合を◎、目視では分からず、手で触って一部凹凸が分かる程度の場合を○、目視では分らないが手で触ってはっきり凹凸が分る程度の場合を△、目視で凹凸が確認できる程度の場合を×とした。
これらの結果を、下記の表中に併せて示す。

上記表中に示すように、カーカスプライに、複数本のスチールフィラメントをＭ＋Ｎ構造にて撚り合わせてなり、ラップフィラメントが除外されたコード径０．８５ｍｍ以下の撚りコードを適用し、そのカーカスプライの端部で隣り合うコード間の間隔を０．１５〜０．６０ｍｍの範囲とした各実施例の供試タイヤにおいては、全ての評価項目について良好な結果が得られていることが確かめられた。

これに対し、比較例１では、ラップフィラメントのフレッティングによりコード強力が低下しており、比較例２では、ラップフィラメントの拘束がないために、コード強力保持率は向上しているものの、大曲げ条件におけるフィラメント破断率が増大していることがわかる。また、比較例３では、比較例１よりも打込み数を高めているが、ラップフィラメントを有しているために強力保持率は悪くなっている。

さらに、比較例４では、比較例２よりもフィラメントを細径化したことで大曲げ条件におけるフィラメント破断率が向上しているが、十分なものではない。さらにまた、比較例７では、コード間隔が狭すぎるために、プライ端亀裂性が悪化している。さらにまた、従来例では、３＋９＋１５構造の３層撚り構造において、コード径を小さくするために線径の小さいフィラメントを用いたことから、製造工程での断線が多発したため、トリートの作製は行わなかった。

なお、１×Ｌ構造のコードを用いた参考例２〜４では、コード強力をより高めるためには、打込み数を高めたりフィラメント径を太径化したりする必要があるが、その場合、コード間隔や大曲げ条件におけるフィラメント破断率において問題が生ずる。よって、本発明においては、Ｍ＋Ｎ構造、特には、３＋８構造または３＋９構造のコードを用いることがより好ましい。

１ ビード部
２ サイドウォール部
３ トレッド部
４ ビードコア
５ カーカス
５ａ 折返し端部
６ ベルト層
１０ タイヤ
１１ コアフィラメント
１２ シースフィラメント
２１ コア
２２ シース
３１ スチールフィラメント

Claims (4)

1. スチールコードがゴム被覆されてなる少なくとも１枚のカーカスプライを骨格とする空気入りタイヤにおいて、
   前記スチールコードが、複数本のスチールフィラメントをＭ＋Ｎ構造にて撚り合わせてなる撚りコードであり、
   前記スチールコードのコード径が０．４０〜０．８５ｍｍの範囲であり、
   前記スチールコードから、前記複数本のスチールフィラメントの周囲に巻付けられて該複数本のスチールフィラメントを拘束する、ラップフィラメントが除外されており、かつ、
   前記カーカスプライの端部で隣り合う該スチールコード間の間隔が、０．１５〜０．３７ｍｍの範囲であることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記スチールコードが、複数本のスチールフィラメントをＭ＋Ｎ構造（但し、Ｍ＝２〜３、Ｎ＝７〜９である）にて撚り合わせてなる撚りコードである請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記スチールコードが、複数本のスチールフィラメントをＭ＋Ｎ構造（但し、Ｍ＝３、Ｎ＝８〜９である）にて撚り合わせてなる撚りコードである請求項２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記カーカスプライの端部で隣り合う前記スチールコード間の間隔と該スチールコードのコード径との比（スチールコード間の間隔（ｍｍ）／コード径（ｍｍ）の値）が、０．１８〜０．４７の範囲である請求項１〜３のうちいずれか一項記載の空気入りタイヤ。

Images