JP4688355B2

JP4688355B2 - タイヤ補強用スチールコード及びタイヤ

Info

Publication number: JP4688355B2
Application number: JP2001201505A
Authority: JP
Inventors: 哲隆森岡
Original assignee: 金井宏彰
Priority date: 2001-03-07
Filing date: 2001-07-02
Publication date: 2011-05-25
Anticipated expiration: 2021-07-02
Also published as: JP2002339278A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、自動車用タイヤ、殊にトラック、バス等の重荷重用タイヤの補強材として使用されるタイヤ補強用スチールコード、および、それを使用したタイヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤの補強には、ナイロン、ポリエステル、アラミド繊維等の工業用繊維やスチールを素材とする細線を複数本燃り合わせた、いわゆるタイヤコードが使用されている。
【０００３】
上記タイヤコードにより補強される部分は、図２に示すようにタイヤ円の中心から側壁を支えて放射線状にカ−カス部補強コ−ド（カ−カスコ−ド）３０が配列されるカーカス部と、ベルト部補強コード（ベルトコード）２０がタイヤ円周方向に桶の「たが」のように配置されるベルト部である。そして、乗用車用タイヤでは、ベルト部にスチールコードが、カーカス部には工業用繊維コードが使用され、トラック、バス用の重荷重用タイヤにおいては、ベルト部、カーカス部ともにスチールコードが使用されるのが一般的である。
【０００４】
ところで、上記ベルト部およびカーカス部の補強に加えて、図３に示すように、ベルト部両側縁近傍で、タイヤの円周に沿う方向にタイヤ補強用コードＡを複数回巻回して配設したタイヤが開発されている。このタイヤ補強用コードＡは、ベルト部補強コード（ベルトコード）２０やカーカス部補強コード（カ−カスコ−ド）３０のようにタイヤの回転方向に対し角度をもって配設するコードと異なり、タイヤの回転方向に沿って巻かれることからゼロ度ベルトコードと呼ばれ、走行時の路面とタイヤの摩擦により発生する熱、あるいはタイヤの高速回転による遠心力で、タイヤが径方向に膨らむことを抑止するために配設されるものである。このタイヤ補強用コードＡには工業用繊維コードが使用されている。
【０００５】
しかし、近年、高速道路の普及からトラック輸送あるいは長距離バスが急増したことに伴ってトラック、バスの高速運転時間が急激に増大し、また高速運転に伴うタイヤの高速回転により、路面との摩擦抵抗による発熱量およびタイヤにかかる径方向の遠心力が増大することにより、タイヤの径方向への膨らみ力が増大した。これに対し、現在使われている工業用繊維コードは強力が低いため、この膨らみ力に十分に対応することができない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記問題に対処するために、工業用繊維コードに代えてスチールコードをゼロ度ベルトコードに使用することが考えられる。スチールコードは工業用繊維コードに比べ遥かに強度が高いので、タイヤ高速回転時の膨張を抑止することができる。しかし、スチールコードは伸び特性が低いという欠点があるので、タイヤの製造において大きな問題を誘発する。すなわち、タイヤ製造においては、高温と高圧力による成型処理（いわゆる、加硫処理）が行われ、このときタイヤは径方向に膨張する。ベルト部、カーカス部に配設されるスチールコードは、端部が切断された両端フリーの状態で配設されるため、また、工業用繊維コードはある程度の伸び特性を有しているため上記成型処理時のタイヤの膨張に対して追従できる。しかし、コード自身の伸び特性が低いスチールコードをゼロ度ベルトコードに使用すると、このスチールコードは、タイヤの回転方向に沿って切断することなく何周も巻き付けられるので、タイヤの径方向の膨張に対して追従できない。したがって、タイヤの加硫成形後、上記ゼロ度ベルトコードを所望のベルト部近傍位置に止められず、これがタイヤの変形を誘発すると共に、本来の目的である高速回転時のタイヤの膨張に対する抑制効果を発揮することはできない。
【０００７】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、トラック、バス等の重荷重用タイヤのゼロ度ベルトコードとしてタイヤに埋め込まれるスチールコードで、タイヤ成形時の加硫処理におけるタイヤの径方向への膨張に追従できる適度な伸び特性を有すると共に、タイヤ成型後には伸び特性が小さく、タイヤの高速連続回転によるタイヤの径方向への膨張を抑止できるスチールコードを提供することをその課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
〔解決手段１〕
上記課題を解決するための本発明のコードは、タイヤのベルト部両側縁近傍で複数回巻回して配設する、線径０．２０〜０．４５ｍｍの素線を４〜７本撚り合わせた１Xｎ構造のスチールコードであって、このスチールコードが略スパイラル状又は略平面状の波形くせを有し、その波形くせが下記式を満足するようにしたものである。
Ｐ／ｐ＝１．０〜１．８
Ｄ／ｄ＝２．０〜２．９
Ｐ：波形くせピッチ（ｍｍ）
ｐ：撚りピッチ（ｍｍ）
Ｄ：見掛けのコード外径又は波高（ｍｍ）
ｄ：コード径（ｍｍ）
【０００９】
ところで、上記構成による数値限定は下記理由による。
すなわち、スチールコードの素線径を０．２０〜０．４５ｍｍとしたのは、素線径が０．２０ｍｍ未満では充分な強力が得られず、必要なコード強力を得るためには素線本数を増やす必要が生じコスト高になり、０．４５ｍｍより太いと剛性が高くなりすぎてタイヤ性能が低下するからである。
また、１Xｎ構造の単層撚りに限定したのは、１度撚りが可能であり、ｎ＋ｍ構造の２度撚り構造より生産コストを低く抑えることができるからであり、素線本数４〜７本としたのは単層撚りとして適当な素線本数であるからである。
【００１０】
さらに、コードの波形くせピッチＰと撚りピッチｐの比、Ｐ／ｐを１．０〜１．８としたのは、１．０未満ではコードの波形くせピッチより撚りピッチの方が大きく、コードの波形くせ付け工程で撚り形状が崩れてしまい、これをタイヤに使用した場合、撚りが崩れた箇所に応力が集中し、耐疲労性が低下するためである。
また、Ｐ／ｐが１．８を越えると、波形くせピッチが大きくなりすぎ、均一なコードの波形状が得られず、適度な伸び特性が得られないことによる。
【００１１】
また、コードの見掛けの外径又は波高Ｄとコード径ｄとの比、Ｄ／ｄを２．０〜２．９としたのは、２．０未満では波形くせ付け量が小さすぎて適度な伸び特性が得られないからであり、２．９を越えると見掛けの外径あるいは波高が大きくなりすぎ、タイヤ成形加工である加硫処理前のシート工程において隣り合うコード同士が接触して、この状態で加硫処理されたタイヤは路面の凹凸等で荷重がかかったときその荷重がコードに均等にかからず、タイヤの寿命が低下してしまうことになるからである。
【００１２】
〔解決手段２〕上記課題解決のための本発明の他のコードは、タイヤのベルト部両側縁近傍で複数回巻回して配設する線径０．２０〜０．４５ｍｍの素線を８〜１２本撚り合わせた１X１２構造又はｎ＋ｍ構造のスチールコードであって、このスチールコードが略スパイラル状又は略平面状の波形くせを有し、その波形くせが下記式を満足するようにしたものである。
Ｐ／ｐ＝１．０〜１．８Ｄ／ｄ＝２．０〜２．９Ｐ：波形くせピッチ（ｍｍ）
ｐ：撚りピッチ（ｍｍ）
Ｄ：見掛けのコード外径又は波高（ｍｍ）
ｄ：コード径（ｍｍ）
【００１３】
タイヤのベルト部両側縁近傍で複数回巻回して配設されたコードが、線径０．２０〜０．４５ｍｍの素線を８〜１２本撚り合わせた１X１２構造又はｎ＋ｍ構造のスチールコードであって、このスチールコードが略スパイラル状又は略平面状の波形くせを有しているので、タイヤ製造工程における高温、高圧力により成形処理が行われるとき、タイヤは径方向に膨脹するが、上記コードはスパイラル状又は略平面状の波形くせの伸長によってこのタイヤの径方向膨脹に追従し、スチールコード（ゼロ度ベルトコード）は所望のベルト部両側縁近傍に設定されると共に、タイヤ成型後には伸び特性が小さく、タイヤの高速連続回転によるタイヤの径方向への膨張を抑止する。また、スチールコードの素線径を０．２０〜０．４５ｍｍとしたのは、素線径が０．２０ｍｍ未満では充分な強力が得られず、必要なコード強力を得るためには素線本数を増やす必要が生じコスト高になり、０．４５ｍｍより太いと剛性が高くなりすぎてタイヤ性能が低下するからである。なお、素線を８〜１２本撚り合わせた１X１２構造又はｎ＋ｍ構造のスチールコードとした点は、上記コードとして実用可能な範囲を特定したものである。なお、コードの波形くせピッチＰと撚りピッチｐの比、Ｐ／ｐを１．０〜１．８とした理由、およびコードの見掛けの外径又は波高Ｄとコード径ｄとの比、Ｄ／ｄを２．０〜２．９とした理由は、上記〔解決手段１〕で述べた理由と同じである。
【００１４】
上記〔解決手段１〕における略スパイラル状の波形くせ付け方向は、撚り方向と逆方向であるのが好ましい。その理由は以下のとおりである。
すなわち、上記構成のスチールコードは隣り合う素線同士が緩やかに締まった、所謂クローズドタイプのコードである。このコードに波形くせを施すとき、撚り合わせの方向と逆の方向に捻りを加えて波形くせを施すと、撚りを解く方向に捻るのでコードの各素線間にゴムがさらに浸入する隙間を形成することができるからである。
【００１５】
本発明のコードは、コードに施す波形くせの大きさを特定することで、適度な伸び特性を有し、タイヤ製造時の加硫処理におけるタイヤの膨張に追従してコード環が増径するので、所望のベルト部近傍に止めおくことができる。しかも加硫後には、コードはある程度伸びた状態でゴムと一体構造となり、強度も高いので、タイヤの高速回転時の膨張は抑止される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１（ａ）は、本発明の実施の一形態を示すコードの概略平面図である。図１（ａ）に示すコード１は、線径０．２０〜０．４５ｍｍの素線を４〜７本撚り合わせた１Xｎ構造、或いは８〜１２本撚り合わせた１X１２構造又はｎ＋ｍ構造のスチールコードであり、コード自体が略スパイラル状の波形くせを有し、その波形くせのピッチＰと撚りピッチｐとの比、Ｐ／ｐが１．０〜１．８で、コードの見掛けの外径Ｄとコード径ｄとの比、Ｄ／ｄが２．０〜２．９である。なお、図１（ａ）におけるスチールコード１の見掛けの外径とは、略スパイラル状に波形くせ付けされたコードの見掛け上の外径を意味する。また、本発明の構成における「略スパイラル状」とは、楕円形状あるいは、トラック形状も含み、この場合のＤは「長径」を意味する。
【００１７】
図１（ｂ）は、本発明の他の実施形態を示し、波くせが略平面状のものである。ここで、スチールコード１０の波高とは、図１（ｂ）に示すように略平面状の波形くせ付け（二次元波）における振幅を意味する。
【００１８】
【実施例】
次に実施例を比較例と比較しながら具体的に説明する。
鋼種がＪＩＳにおけるＳＷＲＳ８２Ａ相当である線径５．５ｍｍの線材に、パテンチング、伸線加工を繰り返して、表面にブラスメッキを施した後、伸線加工して線径０．２０〜０．４５ｍｍに仕上げ、これらを４，６，７本撚り合わせた１Xｎ構造、或いは１２本撚り合わせた１X１２構造又は３＋９構造とした後、略スパイラル状の波形くせを施した波形くせを有するスチールコードを製造した。
【００１９】
なお、コードに略スパイラル状の波形くせを施す手段としては、供給されるコードを軸芯として回転するくせ付け装置でくせ付けする方法がある。また、略平面状の波形くせを施す手段としては、上記略スパイラル状の波形くせを施した後、これをローラ等で押圧する方法や、歯車等に噛み込ませる方法がある。
【００２０】
本発明のコードは、高速回転するくせ付け装置上に設けた３本のピン間にコードを通して製造した。見掛けの外径及びピッチの調整は、くせ付けピンの径や間隔、押し込み程度やコードの張力並びにくせ付け装置の回転数を種々選択して決定した。
【００２１】
コード製造に当たっては、略スパイラル状の見掛けの外径及びピッチを変化させ、本発明の条件を満たす実施例のコードと本発明の条件から外れた比較例のコードを製造した。
【００２２】
そして、上記コードにおいて、コードの撚り崩れ、波形くせ不良の発生有無およびコードに５０Ｎの荷重を負荷したときの伸び率で良否を判定した。伸び率の評価基準は１．０〜２．５％を合格とした。この基準値は、タイヤの製造における加硫処理時に内圧がかかり、そのときの径方向への膨らみを想定して定めた値である。その結果を表１、表２に示す。
【００２３】
下記表１は、〔解決手段１〕による発明の実施例についての試験結果を示すものである。
【表１】

【００２４】
下記表２は、〔解決手段２〕による発明の実施例についての試験結果を示すものである。なお、これは上記〔解決手段２〕において効果がでにくいと考えられる１X１２構造、３＋９構造についてのものである。
【表２】

表１、表２から明らかなように、本発明のコードは伸び率においてすべて合格であり、撚り崩れも波形くせ不良もなかった。
また、他の鋼種および略平面状の波形くせにおいても同様の効果が得られることも確認した。
【００２５】
【発明の効果】
本発明のコードは、上記構成であるため、適度な伸び特性および強度を有し、タイヤ製造時の加硫処理におけるタイヤの膨張に追従してコード環が増径するので、所望のベルト部近傍に止めおくことができ、しかも、タイヤ成型後には伸び特性が小さいので、高速連続回転によるタイヤの径方向への膨張を抑止できる。従って本発明のコードをトラックやバスの重荷重用タイヤに使用した場合、タイヤの保形性を高め、寿命を著しく向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の実施形態を示すコードの概略平面図及び矢印方向の断面図である。（ｂ）は、本発明の他の実施形態を示すコードの概略平面図及び矢印方向の断面図である。
【図２】従来のタイヤの構造を示す概略断面斜視図である。
【図３】ベルト部近傍を工業繊維にて補強した従来の別のタイヤの構造例を示す概略断面斜視図である、
【符号の説明】
１、１０・・・コ−ド
２０・・・ベルト部補強コ−ド（ベルトコ−ド）
３０・・・カ−カス部補強コ−ド（カ−カスコ−ド）
Ａ・・・タイヤ補強コ−ド
Ｐ・・・くせ付けピッチ
ｐ・・・撚りピッチ
Ｄ・・・見掛けの外径，波高
ｄ・・・コ−ド径

Claims

タイヤのベルト部両側縁近傍で複数回巻回して配設する線径０．２０〜０．４５ｍｍの素線を４〜７本撚り合わせた１Xｎ構造のスチールコードであって、このスチールコードが略スパイラル状又は略平面状の波形くせを有し、その波形くせが下記式を満足することを特徴とするタイヤ補強用スチールコード。
Ｐ／ｐ＝１．０〜１．８Ｄ／ｄ＝２．０〜２．９Ｐ：波形くせピッチ（ｍｍ）
ｐ：撚りピッチ（ｍｍ）
Ｄ：見掛けのコード外径又は波高（ｍｍ）
ｄ：コード径（ｍｍ）
タイヤのベルト部両側縁近傍で複数回巻回して配設する線径０．２０〜０．４５ｍｍの素線を８〜１２本撚り合わせた１X１２構造又はｎ＋ｍ構造のスチールコードであって、このスチールコードが略スパイラル状又は略平面状の波形くせを有し、その波形くせが下記式を満足することを特徴とするタイヤ補強用スチールコード。
Ｐ／ｐ＝１．０〜１．８Ｄ／ｄ＝２．０〜２．９Ｐ：波形くせピッチ（ｍｍ）
ｐ：撚りピッチ（ｍｍ）
Ｄ：見掛けのコード外径又は波高（ｍｍ）
ｄ：コード径（ｍｍ）
略スパイラル状の波形くせのくせ付け方向が、撚り方向と逆方向である講求項１記載のタイヤ補強用スチールコード。
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のタイヤ補強用スチールコードを用いたことを特徴とするタイヤ。