(57)【要約】【課題】鉱山車両用タイヤ等として用いられる重荷重用空気入りラジアルタイヤの補強材として好適なゴム−スチールコード複合体を得る。また、これをビード部補強層に適用することで、ビード部耐久性の向上を図った重荷重用空気入りラジアルタイヤを提供する。【解決手段】複数本の素線１を撚り合わせたストランド２がＮ本（Ｎ＝２〜８）撚り合わされてなる複撚り構造を有し、ストランド２の径をｄ（ｍｍ）、コードの外接円直径をＤ（ｍｍ）、コードの撚り合わせピッチをＰ（ｍｍ）としたとき、下記式、εｃ＝√（−ｂ／２＋√（ｂ２／４−ｃ））−１（式中、ｂは−１＋π２（−４Ｒ２＋ｄ２）／Ｐ２、ｃはπ２ｄ２ｋ（４π２Ｒ２＋Ｐ２）／Ｐ４、Ｒは（Ｄ−ｄ）／２、ｋはｔａｎ２（π／２−π／Ｎ）を表す）により定義されるεｃがεｃ≧０．０１を満足し、かつ、破断までの伸度が３．０％以上であるスチールコードである。【選択図】図１
2008088613.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数本の素線を撚り合わせたストランドがＮ本（Ｎ＝２〜８）撚り合わされてなる複撚り構造を有し、前記ストランドの径をｄ（ｍｍ）、コードの外接円直径をＤ（ｍｍ）、コードの撚り合わせピッチをＰ（ｍｍ）としたとき、下記式、
εｃ＝√（−ｂ／２＋√（ｂ２／４−ｃ））−１
（式中、ｂは−１＋π２（−４Ｒ２＋ｄ２）／Ｐ２、ｃはπ２ｄ２ｋ（４π２Ｒ２＋Ｐ２）／Ｐ４、Ｒは（Ｄ−ｄ）／２、ｋはｔａｎ２（π／２−π／Ｎ）を表す）により定義されるεｃがεｃ≧０．０１を満足し、かつ、破断までの伸度が３．０％以上であることを特徴とするスチールコード。
【請求項２】
請求項１記載のスチールコードがゴムに埋設されてなることを特徴とするゴム−スチールコード複合体。
【請求項３】
前記Ｎ本のストランド間に、少なくとも一箇所隙間が存在する請求項２記載のゴム‐スチールコード複合体。
【請求項４】
請求項２または３記載のゴム−スチールコード複合体を補強材として用いた補強層を備えることを特徴とする重荷重用空気入りラジアルタイヤ。
【請求項５】
一対のビード部にそれぞれ埋設された少なくとも一対のビードコア間に跨ってトロイド状に延在する少なくとも一層のカーカスを骨格とし、前記ビード部における該カーカスの外側に、少なくとも一層のビード部補強層が配設された重荷重用空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記ビード部補強層が、請求項２または３記載のゴム−スチールコード複合体を、タイヤ周方向に対し３０°〜６０°の角度で平行配列させて形成されてなることを特徴とする重荷重用空気入りラジアルタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスチールコード、ゴム−スチールコード複合体および重荷重用空気入りラジアルタイヤ（以下、それぞれ単に「コード」、「複合体」および「タイヤ」とも称する）に関し、詳しくは、タイヤやベルト、ホースなどの各種ゴム製品の補強に好適に適用されるスチールコード、それを用いたゴム−スチールコード複合体および重荷重用空気入りラジアルタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の発達により、タイヤに対する要求もより高速高荷重の耐久性が求められている。特に、鉱山車両等の重荷重用空気入りラジアルタイヤに関しては、悪路を高荷重で走破するために、タイヤについても発熱耐久性、重荷重耐久性等をより向上させることが要求されているが、近年の車両の大型化に伴うタイヤサイズの大型化により、従来の構造では、これら性能の向上も限界に近づいている。
【０００３】
大型化された鉱山車両用のタイヤにおいては、悪路を高荷重で走破するために、そのタイヤ構造として、一対のビード部間でトロイド状に延びるカーカスを骨格とし、ビード部においてこのカーカスの周りを補強する少なくとも１枚以上のスチールコード補強層を持たせた構造が適用されている（例えば、特許文献１等）。
【０００４】
また、例えば、特許文献２には、ビード部内外両側領域に２層のゴム被覆スチールコード層よりなるビード部補強層を備える重荷重用空気入りラジアルタイヤにおいて、ビード部補強層の配置領域を所定に規定するとともに、ビードコアを挟む内外両側領域に位置する各独立ビード部補強層の半径方向外方端部及び内方端部それぞれにおける配列スチールコードの傾斜角度をそれぞれ所定の範囲内に規定することで、ビード部耐久性を向上する技術が開示されている。
【特許文献１】特開平８−３１８７１８号公報（特許請求の範囲等）
【特許文献２】特開平１１−０２０４２３号公報（特許請求の範囲等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、近年の車両の大型化、高荷重化により、上記ビード部補強層の近傍においてゴム破壊が散発するという問題が生じてきており、改善が求められていた。これは、車両の大型化、高荷重化により、走行時に荷重直下のタイヤのたわみが大きくなり、これに伴いビード倒れ込み挙動が大きくなる結果として、ビード部、特にビードベース部分において倒れ込みによる歪集中が生じ、これによりビード部を補強するスチールコード補強層の近傍でゴム破壊を発生させて、タイヤ耐久性の低下を招いているものである。したがって、ビード部補強層の改良により、倒れ込みによる歪の集中を防止して、ビード部耐久性の向上を図ったタイヤの実現が求められていた。
【０００６】
また、重荷重用タイヤのビード部補強層の補強コードとしては、一般にある程度大径のものが必要となるが、大径の補強コードは曲げ剛性が高いため、ビード部に巻付ける際にコードの浮き等が生ずるという懸念がある。したがって、ビード部補強層の補強材として用いられるスチールコードにおいては、良好なビード部巻付け性を備えることも、ビード耐久性を向上するためには重要となる。
【０００７】
そこで本発明の目的は、ビード部補強層に用いるスチールコード構造を改良することで、鉱山車両用タイヤ等として用いられる重荷重用空気入りラジアルタイヤの補強材として好適なゴム−スチールコード複合体を得ることにあり、また、これをビード部補強層に適用することで、ビード部耐久性の向上を図った重荷重用空気入りラジアルタイヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は鋭意検討した結果、所定の複撚りオープン構造を有するスチールコードを用いることで、高伸長性を有するとともにビードに対する巻付け性の良好な補強材を得ることができ、これにより倒れ込み時に発生する歪を緩和するとともに補強材の浮きの発生を防止して、ビード部耐久性を向上した重荷重用空気入りラジアルタイヤが得られることを見出して、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明のスチールコードは、複数本の素線を撚り合わせたストランドがＮ本（Ｎ＝２〜８）撚り合わされてなる複撚り構造を有し、前記ストランドの径をｄ（ｍｍ）、コードの外接円直径をＤ（ｍｍ）、コードの撚り合わせピッチをＰ（ｍｍ）としたとき、下記式、
εｃ＝√（−ｂ／２＋√（ｂ２／４−ｃ））−１
（式中、ｂは−１＋π２（−４Ｒ２＋ｄ２）／Ｐ２、ｃはπ２ｄ２ｋ（４π２Ｒ２＋Ｐ２）／Ｐ４、Ｒは（Ｄ−ｄ）／２、ｋはｔａｎ２（π／２−π／Ｎ）を表す）により定義されるεｃがεｃ≧０．０１を満足し、かつ、破断までの伸度が３．０％以上であることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明のゴム−スチールコード複合体は、上記本発明のスチールコードがゴムに埋設されてなることを特徴とするものである。本発明の複合体においては、前記Ｎ本のストランド間に、少なくとも一箇所隙間が存在することが好ましい。
【００１１】
さらに、本発明の高速重荷重用タイヤは、上記本発明のゴム−スチールコード複合体を補強材として用いた補強層を備えることを特徴とするものである。より具体的には、本発明のタイヤは、一対のビード部にそれぞれ埋設された少なくとも一対のビードコア間に跨ってトロイド状に延在する少なくとも一層のカーカスを骨格とし、前記ビード部における該カーカスの外側に、少なくとも一層のビード部補強層が配設された重荷重用空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記ビード部補強層が、上記本発明のゴム−スチールコード複合体を、タイヤ周方向に対し３０°〜６０°の角度で平行配列させて形成されてなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、上記構成としたことにより、高伸長性を有するとともにビードにおける巻付け性が良好で、特に鉱山車両用タイヤとして好適に用いられる重荷重用空気入りラジアルタイヤの補強材用途に有用なスチールコードおよびゴム−スチールコード複合体を得ることができ、これにより倒れ込み時に発生する歪を緩和するとともに補強材の浮きの発生を防止して、ビード部耐久性を向上した重荷重用空気入りラジアルタイヤを実現することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
図１に、本発明のスチールコードの一例の断面図を示す。図示するように、本発明のスチールコードは、複数本、好ましくは４〜７本の素線１を撚り合わせたストランド２がＮ本（Ｎ＝２〜８）、図示する例では５本撚り合わされてなる複撚り構造を有し、ストランドの径をｄ（ｍｍ）、コードの外接円直径をＤ（ｍｍ）、コードの撚り合わせピッチをＰ（ｍｍ）としたとき、下記式、
εｃ＝√（−ｂ／２＋√（ｂ２／４−ｃ））−１
（式中、ｂは−１＋π２（−４Ｒ２＋ｄ２）／Ｐ２、ｃはπ２ｄ２ｋ（４π２Ｒ２＋Ｐ２）／Ｐ４、Ｒは（Ｄ−ｄ）／２、ｋはｔａｎ２（π／２−π／Ｎ）を表す）により定義されるεｃがεｃ≧０．０１を満足するとともに、破断までの伸度が３．０％以上であるものである。
【００１４】
上記式により定義されたεｃがεｃ≧０．０１、好適には０．０１２≦εｃ≦０．０２０を満足するものとしたことで、図示するように、スチールコード内でＮ本のストランド２の間に少なくとも一箇所、図示する例では全てのストランド２間に、一定以上の隙間が形成され、これをゴム等のマトリックス中に埋設した際においてもストランド２間に隙間が存在することとなるため、マトリックスが柔らかい状態にあるときは、コードへの引っ張り歪に対してある程度の歪までは容易に伸びることができるものとなる。これにより、タイヤ製造時における拡張に対応する初期伸び性が確保され、結果として製品の成型加工が容易となるとともに、タイヤ製造時の加硫拡張時の猶予が大きくなるため、製造が容易であるというメリットが得られる。
【００１５】
一方、加硫後のゴムのようにマトリックスの流動性が小さくなると、上記のようにストランド２の間に隙間があっても、スチールコードはこの隙間を小さくするようなコイルバネ的変形ができなくなり、隙間がないときのようにスチールの持つ剛性が発揮されるようになる。このため、製品となった際の本発明のスチールコードの引っ張り剛性は、加工工程でスチールコードに加わる歪の大きさの影響を受けにくく、常に高剛性となる。また、製品中ではストランド間に隙間が残った状態の方が疲労性の点で好ましいが、上記のよう
に本発明のコードでは、このような状態であっても、ストランド２同士が密着した際に比較して引っ張り剛性が大きく低下することはない。
【００１６】
さらに、本発明においては、εｃ≧０．０１を満足することで、曲率の小さなビード部であっても巻き付け性を良好にすることができる。これは、大径コードとした際における曲げ剛性が大きくなる原因は初期状態に対し圧縮される部分が生ずるためと考えられるところ、εｃ≧０．０１を満足させることで、コード全体を引っ張りながら巻付けを行うことができるため、初期状態に対し圧縮された状態になる部分を少なくすることができ、これにより曲げ剛性を低下させることができるためと考えられる。
【００１７】
本発明においては、かかるεｃ≧０．０１を満足する複撚りコードにより、破断までの伸度を３．０％以上、好適には３．０〜５．０％にて確保して、加硫後における高い伸長性を確保したことで、ビード部倒れ込み時の歪を緩和して、ビード部耐久性を向上させることが可能となった。したがって、本発明によれば、高い成型生産性を確保しつつ、高い伸長性や、タイヤに適用した際におけるビード部に対する良好な巻付け性を発揮できるスチールコード、および、これをゴムに埋設してなるゴム−スチールコード複合体を実現することができる。
【００１８】
また、本発明のタイヤは、かかる本発明のゴム−スチールコード複合体を補強材として用いた補強層を備えるものであればよく、これにより、補強層において所望の高剛性を発揮させて、倒れ込み時の歪を緩和し、高荷重走行に耐え得るビード部耐久性を備えた重荷重用空気入りラジアルタイヤを実現することができる。特には、本発明は、悪路を高荷重で走破する鉱山車両用タイヤに適用した際に有用である。
【００１９】
図２に、本発明のゴム−スチールコード複合体を補強材として用いた本発明の重荷重用空気入りラジアルタイヤの一例のビード部近傍を拡大して示す断面図を示す。図示するタイヤ１０は、一対のビード部２１にそれぞれ埋設された少なくとも一対のビードコア１１間に跨ってトロイド状に延在する少なくとも一対のカーカス１２を骨格とし、ビード部２１におけるカーカス１２の外側に、上記ゴム−スチールコード複合体を、タイヤ周方向に対し３０°〜６０°の角度で平行配列させて形成されてなる、少なくとも一層のビード部補強層１３が配設されている。
【００２０】
本発明のタイヤは、補強層、特には図示するようなビード部保護層１３の補強材として、上記本発明のゴム−スチールコード複合体が適用されているものであればよく、これにより本発明の所期の効果を得ることができるものであり、具体的なコード径や撚りピッチ、補強層における補強材の打ち込み数の他、具体的なタイヤ構造や材質等については、常法に従い適宜設定することができ、特に制限されるものではない。例えば、図示するように、本発明のタイヤは、一対のビード部２１と、それに連なる一対のサイドウォール部２２と、両サイドウォール部２２間にトロイド状をなして連なるトレッド部（図示せず）とを備えており、トレッド部の表面には適宜トレッドパターンが形成されている。また、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。  
【実施例】
【００２１】
以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
（実施例および比較例）
下記の表１中に示す条件にて、各比較例および実施例のゴム−スチールコード複合体を作製した。得られた各複合体のストランド径ｄ、コードの外接円直径Ｄ、コードの撚り合わせピッチＰ、εｃおよび破断伸度の値を下記の表１中に示す。
【００２２】
次に、図２に示すタイヤ構造にて、作製した複合体をビード部補強層１３の補強材としてタイヤ周方向に対し５０°の角度をもって配向させて適用して、タイヤサイズ５３／８０Ｒ６３の重荷重用空気入りラジアルタイヤを作製した。補強材の打込み数を下記表１中に示す。
【００２３】
（ビード巻付け性）
ビード巻付け性は、タイヤ製造時の官能評価により評価した。評価基準は以下のとおりである。
○：浮き上がりがあるものの、ハンドローラーで圧着できる程度。
◎：浮き上がりなく、ハンドローラーが必要ない。
△：浮き上がりがあり、ハンドローラーでも圧着させることが困難。
【００２４】
（耐久試験）
作製したタイヤを３６．００／５．０のリムにリム組し、クラウントレッド部分をグラインド作業で除去した後、充填空気圧６００ｋＰａ、速度１０ｋｍ／ｈ、荷重１２４．８ｔにて１５０時間走行させた。走行後、ビードベース部分を切り開き、セパレーション（亀裂）の大きさを測定した。結果は、比較例１を１００として指数にて示した。数値が小さいほどセパレーションが小さく良好である。
これらの結果を、下記の表１中に併せて示す。
【００２５】
【表１】
2008088613.tif 000003
【００２６】
上記表１の結果に示すように、所定の複撚りオープン構造を有するスチールコードを補強材として用いた各実施例のタイヤにおいては、複撚りコードを用いない比較例に比し、良好なビード巻付け性が得られるとともに、高い耐久性が実現されていることが確かめられた。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の一実施の形態に係るスチールコードを示す概略断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る重荷重用空気入りラジアルタイヤのビード部近傍を拡大して示す幅方向断面図である。
【図３】本発明の他の実施の形態に係るスチールコードを示す概略断面図である。
【図４】比較例１に係るスチールコードを示す概略断面図である。
【図５】比較例２に係るスチールコードを示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  素線
２  ストランド
１０  重荷重用空気入りラジアルタイヤ
１１  ビードコア
１２  カーカス
１３  ビード部補強層
２１  ビード部
２２  サイドウォール部
【図１】
2008088613.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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