JP7039859B2 - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、ベルト層に代表される補強層の補強コードとして２＋Ｎ構造（Ｎ＝１～３）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。

乗用車用又は小型トラック用の空気入りラジアルタイヤにおいて、ベルト層の補強コードとして、２＋Ｎ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、無撚りで引き揃えられた２本のコアフィラメントと、該コアフィラメントの周囲に撚り合わされた１本のシースフィラメントとを有する２＋１構造のスチールコードが挙げられる。

このような２＋Ｎ構造を有するスチールコードは、乗用車用又は小型トラック用の空気入りラジアルタイヤのベルト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２００７－６３７０６号公報 特開２０１２－２１９３８９号公報 特開２０１５－５８９００号公報

本発明の目的は、２＋Ｎ構造（Ｎ＝１～３）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、無撚りで引き揃えられた２本のコアフィラメントと、該コアフィラメントの周囲に撚り合わされたＮ本（Ｎ＝１～３）のシースフィラメントとを有するスチールコードが用いられており、前記コアフィラメントの素線径ｄｃ及び前記シースフィラメントの素線径ｄｓが０．１５ｍｍ～０．４０ｍｍの範囲にあり、前記コアフィラメントの素線径ｄｃ及び前記シースフィラメントの素線径ｄｓが同一であり、前記コア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、前記シース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３７００－２０００ｄｓ≦Ｔｓ＜４１００－２０００ｄｓ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、２＋Ｎ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、コアフィラメントの撚り角度はシースフィラメントの撚り角度よりも小さいため、スチールコードが長手方向に圧縮力を受けた際に、コアフィラメントの方がシース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、無撚りで引き揃えられた２本のコアフィラメントと、該コアフィラメントの周囲に撚り合わされたＮ本（Ｎ＝１～３）のシースフィラメントとを有するスチールコードを用いるにあたって、コアフィラメントの素線径ｄｃ及びシースフィラメントの素線径ｄｓを適正化すると共に、コアフィラメントの引張強度Ｔｃを高くすることにより、コア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、シース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、シース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、シースフィラメントの撚りピッチＰｓが１０．０ｍｍ～２０．０ｍｍの範囲にあることが好ましい。これにより、スチールコードの伸び特性を良好に維持しながら、耐疲労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ベルト層であることが好ましい。この場合、ベルト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、本発明は乗用車用又は小型トラック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２＋Ｎ構造を有するスチールコードの一例を示す側面図である。 図２のスチールコードを示す断面図である。

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。ビードコア５の外周上には断面三角形状のゴム組成物からなるビードフィラー６が配置されている。

一方、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７が埋設されている。これらベルト層７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７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１０°～４０°の範囲に設定されている。ベルト層７の外周側には、高速耐久性の向上を目的として、補強コードをタイヤ周方向に対して例えば５°以下の角度で配列してなる少なくとも１層のベルトカバー層８が配置されている。ベルトカバー層８の補強コードとしては、ナイロンやアラミド等の有機繊維コードが好ましく使用される。

上記空気入りラジアルタイヤにおいて、ベルト層７の補強コードとして、後述する２＋Ｎ構造を有するスチールコードが使用されている。

図２及び図３は本発明で使用される２＋Ｎ構造を有するスチールコードの一例を示すものである。図２及び図３に示すように、スチールコード１０は、無撚りで引き揃えられた２本のコアフィラメント１１と、該コアフィラメント１１の周囲に撚り合わされたＮ本（Ｎ＝１～３）のシースフィラメント１２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２本のコアフィラメント１１と１本のシースフィラメント１２とから構成されている。つまり、２＋１構造である。その他の例として、２＋２構造や２＋３構造を挙げることができる。

スチールコード１０において、コアフィラメント１１の素線径ｄｃ及びシースフィラメント１２の素線径ｄｓはそれぞれ０．１５ｍｍ～０．４０ｍｍの範囲に設定されている。また、コアフィラメント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の関係を満たし、シースフィラメント１２の引張強度Ｔｓ（ＭＰａ）はその素線径ｄｓ（ｍｍ）に対して３７００－２０００ｄｓ≦Ｔｓ＜４１００－２０００ｄｓの関係を満たしている。これらフィラメント１１，１２の引張強度Ｔｃ，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、ベルト層７の補強コードとして、無撚りで引き揃えられた２本のコアフィラメント１１と、該コアフィラメント１１の周囲に撚り合わされたＮ本（Ｎ＝１～３）のシースフィラメント１２とを有するスチールコード１０を用いるにあたって、コアフィラメント１１の素線径ｄｃ及びシースフィラメント１２の素線径ｄｓを適正化すると共に、コアフィラメント１１の引張強度Ｔｃを高くすることにより、コアフィラメント１１の疲労破断を抑制することができる。つまり、上述のような撚り構造を有するスチールコード１０は、図２に示すように、コアフィラメント１１のコード長手方向に対する撚り角度θｃがシースフィラメント１２のコード長手方向に対する撚り角度θｓよりも小さくなるため、スチールコード１０が長手方向に圧縮力を受けた際に、コアフィラメント１１の方がシースフィラメント１２に比べて圧縮応力を受け易いが、コアフィラメント１１の引張強度Ｔｃを高くすることで耐疲労性を高めることができる。その一方で、シースフィラメント１２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、シースフィラメント１２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、スチールコード１０において、コアフィラメント１１の素線径ｄｃ及びシースフィラメント１２の素線径ｄｓは０．１５ｍｍ～０．４０ｍｍの範囲に設定することが必要であるが、このように素線径ｄｃ，ｄｓを適正化することにより、コード強力を十分に確保しながら、良好な耐疲労性を確保することができる。素線径ｄｃ，ｄｓが０．１５ｍｍよりも小さいとコード強力が不十分になり、逆に０．４０ｍｍよりも大きいと耐疲労性が低下することになる。また、ｄｃ／ｄｓ≦１．１０の関係を満たすことが好ましい。特に、ｄｃ＝ｄｓであると良い。

また、コアフィラメント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。特に、４２００－２０００ｄｃ≦Ｔｃ≦４５００－２０００ｄｃであることが好ましい。シースフィラメント１２の引張強度Ｔｓ（ＭＰａ）はその素線径ｄｓ（ｍｍ）に対して３７００－２０００ｄｓ≦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３７００－２０００ｄｓ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、コアフィラメント１１の本数を２本としているが、これはスチールコード１０の偏平構造を安定化させるためである。また、シースフィラメント１２の本数をＮ本（Ｎ＝１～３）としているが、その本数が上記範囲から外れると、コアフィラメント１１に対するバランスが悪くなり、安定した撚り構造を得ることが困難になる。

上記空気入りラジアルタイヤにおいて、図２に示すように、シースフィラメント１２の撚りピッチＰｓは１０．０ｍｍ～２０．０ｍｍの範囲、より好ましくは、１２．０ｍｍ～２０．０ｍｍの範囲にあると良い。これにより、スチールコード１０の伸び特性を良好に維持しながら、耐疲労性を改善することができる。ここで、シースフィラメント１２の撚りピッチＰｓが１０．０ｍｍよりも小さいと例えばベルト層７によるタガ効果が低下するためタイヤに外径成長が生じ易くなり、逆に２０．０ｍｍよりも大きいと、スチールコード１０の圧縮剛性が増加することで、ベルト折れやベルトエッジセパレーションにより耐疲労性が低下する。

上述した実施形態では、２＋Ｎ構造を有するスチールコード１０をベルト層７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１９５／５５Ｒ１６の空気入りラジアルタイヤにおいて、ベルト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１～５のタイヤを製作した。

即ち、従来例１、比較例１～２及び実施例１～５において、ベルト層の補強コードとして、無撚りで引き揃えられた２本のコアフィラメントと、該コアフィラメントの周囲に撚り合わされた２本のシースフィラメント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，Ｔｓ、素線径ｄｃ，ｄｓ、シースフィラメントの撚りピッチＰｓ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１６インチの試験リムに装着し、空気圧２００ｋＰａ、速度９０ｋｍ／ｈ、初期荷重４．２ｋＮの条件にて、室内ドラム試験機により走行試験を実施し、６時間毎に荷重を０．２ｋＮ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１～５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、コアフィラメントの引張強度Ｔｃのみならずシースフィラメントの引張強度Ｔｓも高くしているため、コード生産性が低下し、しかも過剰品質によるコストアップを招いた。

次に、タイヤサイズ１９５／５５Ｒ１６の空気入りラジアルタイヤにおいて、ベルト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１１～１５のタイヤを製作した。

即ち、従来例１１、比較例１１～１２及び実施例１１～１５において、ベルト層の補強コードとして、無撚りで引き揃えられた２本のコアフィラメントと、該コアフィラメントの周囲に撚り合わされた１本のシースフィラメント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，Ｔｓ、素線径ｄｃ，ｄｓ、シースフィラメントの撚りピッチＰｓ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、２＋１構造のスチールコードを用いた場合においても、２＋２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 ビードフィラー
７ ベルト層
８ ベルトカバー層
１０ スチールコード
１１ コアフィラメント
１２ シースフィラメント

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、無撚りで引き揃えられた２本のコアフィラメントと、該コアフィラメントの周囲に撚り合わされたＮ本（Ｎ＝１～３）のシースフィラメントとを有するスチールコードが用いられており、前記コアフィラメントの素線径ｄｃ及び前記シースフィラメントの素線径ｄｓが０．１５ｍｍ～０．４０ｍｍの範囲にあり、前記コアフィラメントの素線径ｄｃ及び前記シースフィラメントの素線径ｄｓが同一であり、前記コア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、前記シース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３７００－２０００ｄｓ≦Ｔｓ＜４１００－２０００ｄｓ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. 前記シースフィラメントの撚りピッチＰｓが１０．０ｍｍ～２０．０ｍｍの範囲にある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. 前記補強層がベルト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。

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