JP3998566B2

JP3998566B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP3998566B2
Application number: JP2002340380A
Authority: JP
Inventors: 修一福谷; 一雄寺元
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2002-11-25
Filing date: 2002-11-25
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2022-11-25
Also published as: JP2004175134A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、補強材としてスチールコードを用いた空気入りタイヤに関し、さらに詳しくは、衝撃緩和性を高め、耐久性、特に耐カット性、耐カットスルー性及び耐セパレーション性を向上するようにした空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気入りタイヤにおいて、ベルト層やブレーカー層等の補強材としてスチールコードが使用されている。そして、このようなスチールコードに螺旋状又は波形状の型付けを施すことにより、空気入りタイヤを軽量化し、耐久性を向上することが提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照。）。
【０００３】
しかしながら、大きなピッチで小さな振幅の型付けを施したスチールコードは、例えばベルト層やブレーカー層に用いた場合、トレッド部に受ける衝撃を分散させて緩和する作用が少なく、トレッド部を柔軟に補強する役割を果たすことができなかった。また、スチールコードに微小な型付けを施した場合であっても、タイヤに大きな衝撃や変形が加えられた際にはゴムの剥離を生じることがあり、空気入りタイヤの耐久性を必ずしも改善することはできなかった。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−３２８４０６号公報
【特許文献２】
特開平８−２１８２８３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、衝撃緩和性を高め、耐久性、特に耐カット性、耐カットスルー性及び耐セパレーション性を向上することを可能にした空気入りタイヤを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤは、左右のビード部間に複数のカーカス層を装架し、左右のサイドウォール部間にわたるカーカス層の外側に有機繊維コードからなるブレーカー層を埋設し、トレッド部のブレーカー層外周側に少なくとも１本の素線を螺旋状に形成した螺旋体からなるスチールコードを備えたブレーカー層を埋設し、前記螺旋体の外径ｈ、前記素線の直径ｄ及び前記螺旋体のピッチｐが３ｄ≦ｈ≦３０ｄかつｄ≦ｐ≦５ｈの関係を満足することを特徴とするものである。
【０００７】
また、上記目的を達成するための本発明の他の空気入りタイヤは、左右のビード部間に複数のカーカス層を装架し、左右のサイドウォール部間にわたるカーカス層の外側に有機繊維コードからなるブレーカー層を埋設し、トレッド部のブレーカー層外周側に少なくとも１本の素線を螺旋状に形成した螺旋体からなるスチールコードを備えたブレーカー層を埋設し、前記螺旋体は長径ｈｌに対する短径ｈｓの比が０．２５〜０．９５となる楕円形の横断面形状を有し、前記螺旋体の短径ｈｓ、前記素線の直径ｄ及び前記螺旋体のピッチｐが３ｄ≦ｈｓ≦３０ｄかつｄ≦ｐ≦５ｈｓの関係を満足することを特徴とするものである。
【０００８】
このようにスチールコードを螺旋体から構成し、その螺旋体の外径ｈ（ｈｓ）を大きくすると共にピッチｐを小さくすることにより、衝撃緩和性を高め、耐久性、特に耐カット性、耐カットスルー性及び耐セパレーション性を向上することができる。つまり、上記関係にて規定される立体的な構造を有するスチールコードは、タイヤ径方向及びタイヤ幅方向の衝撃を効果的に分散させて緩和することができる。また、立体的な構造を有するスチールコードは、コートゴムの浸透性が高く、ゴムとの界面剥離を生じ難いので、セパレーションを抑制し、空気入りタイヤの耐久性を向上することができる。螺旋体の横断面を偏平形状とした場合、走行中のスチールコードの端末の動きが抑制されるため耐セパレーション性の点で更に好ましく、しかも薄ゲージ化により設計の自由度が増大する。
【０００９】
本発明において、上記スチールコードはタイヤ周方向に連続的に巻回することが好ましい。つまり、螺旋体からなるスチールコードはタイヤ周方向に連続的に巻回した場合であっても、加硫時のリフト（タイヤ径方向への拡張）に追従することが可能であり、それによりコード端末を実質的に無くし、空気入りタイヤの耐久性（耐セパレーション性）を更に向上することができる。このようなスチールコードはベルト層又はブレーカー層に用いることが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成について添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
図１は本発明の実施形態からなる建設車両用空気入りタイヤを示し、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間には複数層のカーカス層４が装架されている。これらカーカス層４は、その補強コードが層間で互いに交差するように積層されている。各ビード部３にはそれぞれ３組のビードコア５が埋設され、カーカス層４の両端部がこれらビードコア５の廻りにビードフィラー６を挟み込むようにしてタイヤ内側から外側に折り返されている。カーカス層４の内側には、左右のビード部３，３間にわたってインナーライナー層７が設けられている。また、両（左右の）サイドウォール部２，２間にわたるカーカス層４の外周側には、有機繊維コードからなるブレーカー層８が埋設されている。更に、トレッド部１において有機繊維コードからなるブレーカー層８の外周側には、スチールコードからなるブレーカー層９が埋設されている。なお、ＣＬはタイヤ赤道面を通るタイヤセンターラインである。
【００１２】
上記建設車両用空気入りタイヤにおいて、ブレーカー層９には螺旋体からなるスチールコードＳが使用され、そのスチールコードＳがタイヤ周方向に連続的に巻回されている。即ち、スチールコードＳのタイヤ周方向に対するコード角度は略０°である。スチールコードＳの螺旋体は、少なくとも１本の素線を螺旋状に形成したものである。ここで、螺旋体は１本の素線を螺旋状に形成したものであっても良く、或いは、複数本の素線を引き揃えたり撚り合わせた状態で螺旋状に形成したものであっても良い。特に、複数本の素線で螺旋体を構成する場合、それら素線を撚り合わせることが好ましい。スチールコードＳの撚り構造については、公知の構造を適用することができ、ゴム浸透性の点で１×ｎ構造が好ましいが、これに限定されるものではない。また、素線の直径は０．１０〜５．００ｍｍが好ましく、更には０．１２〜２．５０ｍｍが好ましい。螺旋体の横断面形状は円形及び楕円形のいずれであっても良い。
【００１３】
図２（ａ），（ｂ）は円形の横断面形状を有する螺旋体からなるスチールコードを例示するものである。図２（ａ），（ｂ）において、ｈは螺旋体の外径であり、ｄは素線の直径であり、ｐは螺旋体のピッチである。上記スチールコードＳは、３ｄ≦ｈ≦３０ｄ、より好ましくは５ｄ≦ｈ≦２０ｄの関係を満足すると同時に、ｄ≦ｐ≦５ｈ、より好ましくはｄ≦ｐ≦３ｈの関係を満足するものである。螺旋体の外径ｈが下限値を下回る場合、及び、螺旋体のピッチｐが上限値を上回る場合、立体的な衝撃緩和効果が不十分になる。一方、螺旋体の外径ｈが上限値を上回る場合、補強層のゲージが過度に増大し、耐熱性が低下するか、或いは、素線配置密度の関係で補強層が疎となり、耐カット性が低下する。また、螺旋体のピッチｐが下限値ｄを下回ることは物理的に存在しない。なお、螺旋体の横断面形状は必ずしも真円である必要はない。
【００１４】
このようにスチールコードＳを螺旋体から構成し、その螺旋体の外径ｈを大きくすると共にピッチｐを小さくすることにより、以下の作用効果を得ることができる。
【００１５】
即ち、立体的な構造を有するスチールコードＳをブレーカー層９に使用した場合、スチールコードＳがトレッド部におけるタイヤ径方向及びタイヤ幅方向の衝撃を効果的に分散させて緩和するので、不整地走行時においても優れた衝撃緩和性を発揮すると共に、耐カット性、耐カットスルー性及び耐セパレーション性などの耐久性を向上することができる。勿論、素線径、撚り構造、ピッチ等を変化させることにより、スチールコードＳの強度や柔軟性を調整することが可能である。
【００１６】
また、立体的な構造を有するスチールコードＳをタイヤ周方向に連続的に巻回してブレーカー層９を構成した場合、上記の如く衝撃緩和性や耐カット性、耐カットスルー性及び耐セパレーション性などの耐久性が優れている点に加えて、スチールコードＳへのゴム浸透性が高い点、スチールコードＳの端末が殆ど存在しない点により、スチールコードＳにセパレーションを生じ難くなるため、空気入りタイヤの耐久性（耐セパレーション性）を更に向上することができる。
【００１７】
図３（ａ），（ｂ）は楕円形の横断面形状を有する螺旋体からなるスチールコードを例示するものである。図３（ａ），（ｂ）において、ｈｌは螺旋体の長径（最大外径）であり、ｈｓは螺旋体の短径（最小外径）であり、ｄは素線の直径であり、ｐは螺旋体のピッチである。上記螺旋体は長径ｈｌに対する短径ｈｓの比（ｈｓ／ｈｌ）が０．２５〜０．９５となる楕円形の横断面形状を有している。この螺旋体からなるスチールコードＳは、長径ｈｌがタイヤ幅方向に沿うように配置される。また、上記スチールコードＳは、３ｄ≦ｈｓ≦３０ｄ、より好ましくは５ｄ≦ｈｓ≦２０ｄの関係を満足すると同時に、ｄ≦ｐ≦５ｈｓ、より好ましくはｄ≦ｐ≦３ｈｓの関係を満足するものである。螺旋体の外径ｈｓが下限値を下回る場合、螺旋体のピッチｐが上限値を上回る場合、及び、楕円の比率が下限値を下回る場合、立体的な衝撃緩和効果が不十分になる。一方、螺旋体の外径ｈｓが上限値を上回る場合、補強層のゲージが過度に増大し、耐熱性が低下するか、或いは、素線配置密度の関係で補強層が疎となり、耐カット性が低下する。また、螺旋体のピッチｐが下限値ｄを下回ることは物理的に存在しない。
【００１８】
このようにスチールコードＳを螺旋体から構成し、その螺旋体の外径ｈｓを大きくすると共にピッチｐを小さくすることにより、上記と同様に、衝撃緩和性を高め、耐久性、特に耐カット性、耐カットスルー性及び耐セパレーション性を向上することができる。特に、スチールコードＳを構成する螺旋体が楕円形の横断面形状を有する場合、円形の場合に比べて、走行中のスチールコード端末の動きが抑制されることから、耐セパレーション性が向上し、しかも補強層の薄ゲージ化により設計の自由度が増大する。また、スチールコードの総断面積を一定とする条件で補強層を複層化した場合、つまり補強層の複層化に伴って素線径を小さくした場合、単層の場合に比べて、衝撃緩和性や耐カット性、耐カットスルー性及び耐セパレーション性などの耐久性を更に向上することができる。
【００１９】
上記空気入りタイヤにおいてスチールコードＳをタイヤ内部に埋設するに際して、スチールコードＳを１００％モジュラスが０．５〜１０ＭＰａである接着用ゴム組成物で被覆することが好ましい。これにより、ゴムの剥離を効果的に回避することができる。
【００２１】
また、本発明の空気入りタイヤは、その用途が特に限定されるものではないが、主として不整地で使用される建設車両用として好適である。
【００２２】
【実施例】
タイヤサイズ１２００−２４１６ＰＲで、ＴＲＡＣＯＤＥＬ４のスムーストレッドを有し、８枚のナイロンカーカスプライと２枚のナイロンブレーカープライとスチールブレーカープライから構成されるバイアス構造を有する鉱石運搬車両用空気入りタイヤにおいて、スチールブレーカープライの構造だけを表１のように種々異ならせた本発明タイヤ１〜８、比較タイヤ１〜３、従来タイヤをそれぞれ製作した。
【００２３】
これら試験タイヤについて、下記の試験方法により、耐カット性、衝撃緩和性、耐セパレーション性を評価し、その結果を表１に示した。
【００２４】
〔耐カット性〕
試験タイヤを鉱石運搬車両に装着し、実際に坑内での運搬作業に使用した後、カット傷による損傷状態を調べ、深さ１０ｍｍ以上のカット傷の総長さを求めた。評価結果は、測定値の逆数を用い、従来タイヤを１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど耐カット性が優れていることを意味する。
【００２５】
〔衝撃緩和性〕
試験タイヤを空気圧５５０ｋＰａにてリム組みし、１個のクリート（半径５０．８ｍｍの半円径の横断面形状を有する突起）を備えた周長１５．７ｍの回転ドラム試験機に取り付け、荷重１５．８ｋＮ、速度２０ｋｍ／ｈの条件で走行させ、タイヤがクリートに乗り上げた時の垂直方向加速度を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用い、従来タイヤを１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど衝撃緩和性が優れていることを意味する。
【００２６】
〔耐セパレーション性〕
試験タイヤを空気圧５００ｋＰａにてリム組みし、３個のクリート（半径５０．８ｍｍの半円径の横断面形状を有する突起）を備えた周長１５．７ｍの回転ドラム試験機に取り付け、荷重１９．０ｋＮ、速度１０ｋｍ／ｈの条件で走行させ、スチールブレーカープライにセパレーションを生じるまでの走行距離を測定した。評価結果は、従来タイヤを１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど耐セパレーション性が優れていることを意味する。
【００２７】
【表１】

【００２８】
表１から判るように、本発明タイヤ１〜８はいずれも従来タイヤに比べて耐カット性、衝撃緩和性、耐セパレーション性が優れていた。一方、比較タイヤ１はブレーカープライを構成するスチールコードの外径ｈ及びピッチｐが規定範囲から外れているため衝撃緩和性が低下していた。比較タイヤ２はブレーカープライを構成するスチールコードの外径ｈ及びピッチｐが規定範囲から外れているにも拘らずスチールコードのタイヤ周方向に対するコード角度を０°としたため、そのスチールコードが加硫時のリフトに追従できず、タイヤが得られなかった。比較タイヤ３はブレーカープライに波形状の型付けを施したスチールコードを用いたため衝撃緩和性が低下していた。
【００２９】
次に、タイヤサイズ１２００−２４１６ＰＲで、ＴＲＡＣＯＤＥＬ４のスムーストレッドを有し、８枚のナイロンカーカスプライと２枚のナイロンブレーカープライとスチールブレーカープライから構成されるバイアス構造を有する鉱石運搬車両用空気入りタイヤにおいて、スチールブレーカープライの構造だけを表２のように種々異ならせた本発明タイヤ９〜１３をそれぞれ製作した。これら本発明タイヤ９〜１３はブレーカープライのスチールコードを楕円形の横断面形状を有する螺旋体から構成したものである。
【００３０】
これら試験タイヤについて、上記と同じ試験方法により、耐カット性、衝撃緩和性、耐セパレーション性を評価し、その結果を表２に示した。
【００３１】
【表２】

【００３２】
表２から判るように、本発明タイヤ９〜１３はいずれも従来タイヤに比べて耐カット性、衝撃緩和性、耐セパレーション性が優れていた。特に、耐セパレーション性の改善効果が顕著であった。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、少なくとも１本の素線を螺旋状に形成した螺旋体からなるスチールコードを補強材として使用し、その螺旋体の外径及びピッチを特定することにより、衝撃緩和性を高め、耐久性、特に耐カット性、耐カットスルー性及び耐セパレーション性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態からなる建設車両用空気入りタイヤを示す子午線半断面図である。
【図２】円形の横断面形状を有する螺旋体からなるスチールコードを示し、（ａ）は横断面図、（ｂ）は平面図である。
【図３】楕円形の横断面形状を有する螺旋体からなるスチールコードを示し、（ａ）は横断面図、（ｂ）は平面図である。
【符号の説明】
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インナーライナー層
８ブレーカー層（有機繊維コード）
９ブレーカー層（スチールコード）
Ｓスチールコード

Claims

左右のビード部間に複数のカーカス層を装架し、左右のサイドウォール部間にわたるカーカス層の外側に有機繊維コードからなるブレーカー層を埋設し、トレッド部のブレーカー層外周側に少なくとも１本の素線を螺旋状に形成した螺旋体からなるスチールコードを備えたブレーカー層を埋設し、前記螺旋体の外径ｈ、前記素線の直径ｄ及び前記螺旋体のピッチｐが３ｄ≦ｈ≦３０ｄかつｄ≦ｐ≦５ｈの関係を満足する空気入りタイヤ。
左右のビード部間に複数のカーカス層を装架し、左右のサイドウォール部間にわたるカーカス層の外側に有機繊維コードからなるブレーカー層を埋設し、トレッド部のブレーカー層外周側に少なくとも１本の素線を螺旋状に形成した螺旋体からなるスチールコードを備えたブレーカー層を埋設し、前記螺旋体は長径ｈｌに対する短径ｈｓの比が０．２５〜０．９５となる楕円形の横断面形状を有し、前記螺旋体の短径ｈｓ、前記素線の直径ｄ及び前記螺旋体のピッチｐが３ｄ≦ｈｓ≦３０ｄかつｄ≦ｐ≦５ｈｓの関係を満足する空気入りタイヤ。
前記スチールコードをタイヤ周方向に連続的に巻回した請求項１又は請求項２に記載の空気入りタイヤ。
前記スチールコードを１００％モジュラスが０．５〜１０ＭＰａである接着用ゴム組成物で被覆した請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
前記空気入りタイヤが建設車両用である請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。