JPH09209283A - ゴム補強用スチールコードおよびラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】断面がコンパクトでありながら安定したゴム浸
透性と高い耐久性及び長径側の高い曲げ剛性を具備し、
ベルト部の補強及びカーカス部の補強のどちらにも使用
できしかも低コストで製造できる実用的なスチールコー
ドを提供する。 【解決手段】３本以上の素線を同一方向及び同一ピッチ
で一度に撚り合わせた１×ｎ構造のスチールコードにお
いて、各素線がコードの撚りピッチよりも小さな微小な
波くせを有し、かつ素線同士が交差しない部分と交差す
る部分がコード長手方向に混在し、しかもコードの断面
が略同一方向に略楕円形状をなしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は自動車用タイヤや搬
送用コンベアベルト等のゴム製品補強用スチールコード
およびラジアルタイヤに関する。

【０００２】

【従来の技術】乗用車用ラジアルタイヤにおいては、そ
のトレッド部の補強用に、またトラック・バス用ラジア
ルタイヤにおいてはそのトレッド部及びカーカス部の補
強用にスチールコードが使われている。乗用車タイヤの
トレッド補強用（ベルト部）には、従来、図１(a)(b)に
示すように３本から５本の素線を撚り合わせた１×ｎ構
造のスチールコードが使われてきた。しかし、これらの
構造のスチールコードにおいては、コードを構成してい
る素線それぞれの間に隙間をもたないため、タイヤ製造
の加硫時にゴムがコードの中心部まで浸透せず、中心部
にはゴムで充填されない空隙部が残ってしまう。このた
め、走行中にタイヤが金属片を踏み込んでスチールコー
ドにまで達する傷を受けたりすると、この傷からコード
にまで水分が侵入し、更にゴムの充填されていないスチ
ールコード中心の空隙部を伝わってしまう。これによっ
てタイヤ中のスチールコードの錆も広がり、スチールコ
ードの劣化とともにゴムとの接着も劣化して、いわゆる
セパレーション現象を発生させ、複合体としてのタイヤ
性能の低下や寿命の著しい低下を招く欠点があった。

【０００３】この対策として、図２に示すように、各素
線をルーズに撚り合わせたオープン構造のスチールコー
ドが使用されるようになった。しかし、このスチールコ
ードにおいてもタイヤ製造のゴム加硫時にコードに張力
がかかるとコードを構成する素線間の隙間が狭くなって
ゴムの浸透が十分でないという問題があった。そこで、
さらに図３（ａ）（ｂ）のようにオープン撚り構造でし
かもその断面形状を略楕円状にしたスチールコードが提
唱されている。しかし、このようなスチールコードにお
いても次のような問題点がある。 (１)図２のスチールコードに比べて引張り力がかかった
場合に素線間の隙間が狭くなりにくくなっているものの
なお完全ではなく、コードに張力がかかると図３（ｃ）
のような断面形状となる部分が生じやすく、この部分は
ゴムが浸透しなくなるため、ゴム浸透性の安定性ないし
確実性が不足する。 (２）スチールコードの中心部に素線がない楕円形状で
あるため長径が大きくなりやすく、タイヤの補強層に成
形するにあたってスチールコードの打ち込み本数を通常
の円形断面のスチールコードに比べて少なくせざるを得
ない場合があり、この場合には補強層の強度が低下する
欠点がある。 （３）スチールコード中心部に素線がなく素線間に隙間
があるため、金属片などを踏み込んだ時に突き抜けが生
じ、パンクしやすいという欠点がある。

【０００４】一方、トラック・バス用タイヤのカーカス
の補強には、図４(a)に示すような断面形状をもつ１×
３＋９や図４(b)に示すような１×３＋９＋１５といっ
た構造のスチールコードが従来よく使われていたが、こ
の構造も素線間に隙間がほとんどないためゴムの浸透性
に問題があった。これを改善するため、図５(a)に示す
ような1×３＋８や図５(b)に示すような1×３＋８＋１
３の構造にして２層目や３層目の素線間に隙間を設けた
ものが使われ始めている。しかし、このような構造にお
いても、次のような問題点がある。 （１）芯ストランドが１×３構造のため中心部にはゴム
がほとんど浸透しない空隙部が生じ、耐食性の面で完全
なものではない。 （２）コードの製造において、撚り線工程が２回ないし
３回になるため、製造コストが高くなる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記のような
問題点を解消するために創案されたもので、その目的と
するところは、断面がコンパクトでありながら安定した
ゴム浸透性と高い耐久性及び長径側の高い曲げ剛性を具
備し、ベルト部の補強及びカーカス部の補強のどちらに
も使用できしかも低コストで製造できる実用的なスチー
ルコードを提供することにある。また本発明の他の目的
は、高性能で軽量なラジアル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
本発明は、３本以上の素線を同一方向及び同一ピッチで
一度に撚り合わせた１×ｎ構造のスチールコードにおい
て、各素線がコードの撚りピッチよりも小さな微小な波
くせを有し、かつ素線同士が交差しない部分と交差する
部分がコード長手方向に混在し、しかもコードの断面が
略同一方向に略楕円形状をなす構成としたものである。
この場合、好適には素線本数が３〜６本のときには、素
線同士が交差する頻度をコードの１撚りピッチ当たり
０．５〜４．０回とし、かつコード断面の短径Ｄ１と長
径Ｄ２の比Ｄ１／Ｄ２を０．６０〜０．９０の範囲とす
る。また、好適には素線本数が７〜１９本の場合には、
素線同士が交差する頻度をコード１撚りピッチ当たり
０．５回〜１５．０回とし、かつコード断面の短径Ｄ１
と長径Ｄ２の比Ｄ１／Ｄ２を０．６０〜０．９０の範囲
とするものである。さらにいずれの場合においても、微
小波くせは、その波ピッチｐと波高さｈが、素線径ｄお
よびコード撚りピッチ長さＰとの関係で下記式を満たし
ていことが好ましい。 １．０５≦ｈ／ｄ≦１．５０ ０．２５≦ｐ／Ｐ≦０．５５ 本発明はさらに上記いずれかのコードをタジアルタイヤ
のベルト部またはカーカス部の一部に補強材として用い
ることも特徴としている。

【０００７】

【作用】３本以上の素線を同一方向・同一撚りピッチで
一度に撚り合わせた偏平タイプのスチールコードである
が、本発明においては、単純に通常撚り（平行撚り）の
ものをに偏平とするのでなく、素線が交差する部分と交
差しない部分とをコードの長手方向において混在させ、
その状態で扁平コードとしている。このようにコードの
長手方向において適度な素線同士の入れ替わり交差を施
したときには、次のような特徴が得られる。第１に各素
線間の撚り込み長さが均一化され、各素線に均等な付加
を受け持たせることができる。第２に素線同士を交差さ
せるとその交差部分では素線が互いに絡み合って拘束し
あうため、コード軸方向に圧縮力が作用したときにも素
線が籠状にふくらみにくくなり、変形抵抗を向上するこ
とができる。第３に交差によって素線間に隙間が形成さ
れ、しかも前記のような拘束作用でタイヤ製造時の張力
など外力に対しても素線間隙間を固定することができる
ため、安定したゴム浸透性を実現できる。第４に交差と
非交差により素線はコード中心へと移動配置されるた
め、交差部では素線間で絡み合いが生じて素線が移動し
にくくなったり、コード断面における素線充填度が向上
し(但しこの場合でも素線間の隙間は確保されている)、
これによって剛性をアップすることができため、コード
長径側がトレッド面と平行になっていない場合でもある
程度の剛性を確保することができ、かつまた金属片が突
き抜けにくくなるのでパンクの発生を防止できる。

【０００８】ことに素線の交差頻度を素線の本数に応じ
てコード撚りピッチPとの関係で０．５回〜４．０回(素
線数3〜6本）または０．５〜１５．０回(素線数7〜19
本)とした場合には、素線間に過不足のない適切な大き
さの隙間を形成できるとともに耐圧縮性が得られ、また
素線長さのアンバランスを生じさせず耐久性もよいもの
とすることができる。かつまた楕円形状をコード断面の
短径Ｄ１／長径Ｄ２で０．６０〜０．９０とした場合に
は、良好な耐久性と剛性を持つコードとすることができ
る。さらにこれに加えて、各素線にはコードの撚りピッ
チよりも小さなピッチの微小波くせを連続的に付けてい
るため、交差部位外の素線が平行に隣合っている部分に
おいても隙間が形成され、かつ加硫時にコードに加えら
れる張力によって径方向の圧縮がかかっても素線間の隙
間が確保される。したがって、コンパクトにより合わせ
たオープンコード構造でも安定したゴム浸透性が確保で
きる。ことに小波くせのピッチ長さｐ(mm)をコードの撚
りピッチ(mm)すなわちコードへの撚り合わせによる波の
ピッチ長さＰとの関係でｐ／Ｐ＝０．２５〜０．５５と
し、小波くせの高さｈ(mm)を素線径ｄ(mm)との関係でｈ
／ｄ＝１．０５〜１．５０とした場合には、形状安定性
と低荷重伸びをバランスよく達成することができ、しか
も交差に伴う中心部と外層への素線の移動による素線長
さのアンバランスや荷重付加時の局部応力集中を緩和す
ることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下本発明を添付図面に基いて説
明する。図６は本発明を適用した１×５構造のスチール
コードの１撚りピッチ分長さを５か所切断した各部の断
面を模式的に示しており、１ないし５は素線であり、そ
の径が０．１０〜０．４５ｍｍ程度の範囲にある。それ
ら素線１〜５は表面にゴムと加硫接着させるため、真鍮
めっきが施されており、同一方向に同一撚りピッチで一
度に撚り合わせられているが、それら素線は通常の撚り
合わせのように配列が特定したまま周方向で位相がずれ
て行く平行撚りではなく、素線１〜５の全部または一部
が交差する部分がコード長手方向で必ず形成されてい
る。すなわち平行撚り部分と交差撚り部分が混在してい
る。

【００１０】この例では、（ａ）の断面位置においては
素線１〜５は反時計方向にその順序で配されているが、
続く断面位置（ｂ）では素線５がコード中心方向へと移
動し始めている。続く断面位置(c)では素線５が素線１
と２の間に割込み始めている。続く断面位置(d)では素
線５は素線１，２の間に割り込んで素線２の隣に並ぶよ
うに外層方向に戻り、続く断面位置(e)では、素線１が
コード中心に落ち込むように移動し、交差部の形成が始
まっている。そしてコードはその外接円形状が略楕円状
をなし、その断面形状は（ａ）〜（ｅ）から明らかなよ
うにコード長手方向で略同一方向すなわちこの例では長
径方向が横に向いている。図７は本発明を適用した１×
１１構造のコードの２断面を示しており、（ａ）に示す
配置の素線１〜１１が、異なる断面位置では交差により
（ｂ）のように入れ替わっており、前記実施例と同じく
外接円形状が略楕円状をなし、その断面形状はコード長
手方向で略同一方向、すなわちこの例では長径方向が横
に向いている。

【００１１】いずれの実施例においても、素線の交差
は、コード外径側素線同士の交差と、コード外径側素線
とコード中心側素線の交差を含むものであり、また、隣
接する２本以上の素線が平行なまま、他の１本以上の素
線と交差している場合を含むものである。しかも、コー
ドを構成する各素線１〜５、１〜１１は単純にストレー
トなものとなっておらず、前記コード撚りピッチＰより
も短いピッチｐの微小波くせ１００を有し、この微小波
くせ１００によって交差していない平行に隣合う素線間
に隙間ｓが形成されている。

【００１２】前記微小波くせ１００は、撚り合わせ前に
おいて、予め各素線１〜５，１〜１１に施されるもの
で、微小波くせ１００は、図８に示されるようにコード
の撚りピッチ長さ(撚り合わせによる波のピッチ長さ)Ｐ
(mm)および素線径ｄ(mm)との関係において、所定のピッ
チｐ(mm)と所定の高さｈ(mm)を有していることが好まし
い。この図では素線をＷと表示している。具体的には、
ｐ／Ｐは０．２５〜０．５５程度、ｈ／ｄは１．０５〜
１．５０程度が好ましい。その理由は次のとおりであ
る。すなわち、、ｐ／Ｐが０．２５よりも小さいと加工
が難しいため素線に傷が付けられ強度が低下したり、耐
久性が低下する。またコードの形状が不安定となりやす
い。しかし、ｐ／Ｐが０．５５よりも大きいと、コード
の波くせに近くなって素線が外力により動きやすくなる
ため、加硫時の張力で素線が伸び、せっかく付けた微小
波くせが実質的に消失したり、素線配列に片寄りが生じ
てゴム浸透性が悪くなる。また、ｈ／ｄが１．０５より
も小さいと微小波くせを付けることによる隙間形成効果
が乏しくなる。しかし、１．５０よりも大きいとコード
形状が安定せず、各素線に負荷が均等にかからず、コー
ドの低荷重時の伸びが大きくなったりコードの破断荷重
が低下する。

【００１３】前記微小波くせ１００は通常の場合螺旋状
である。この前者の態様を得るには、サプライボビンか
ら引き出された各素線を撚り線機本体前で施せばよい。
これはたとえば、サプライボビンとバンチャ−式撚り線
機本体間のパスライン上に、平行状または千鳥状に３本
ないし５本のピンを有する波付け装置を配し、前記ピン
に素線を沿わせこの状態で波付け装置を撚線機の回転方
向と逆方向に素線に対して公転させる方法が挙げられ
る。あるいはこれに代えて波付け装置を位置固定とし、
この装置の前後で素線を撚線機の回転方向と同一方向に
自転させる方法がある。後者の方法の場合、波付け装置
の下流側直後にワイヤツイスターを設け、微小波くせを
施した各素線をワイヤツイスターに導き、それらワイヤ
ツイスタを素線に対して撚り線機本体の回転方向と同方
向に公転させて(波付け装置は固定)素線に捻りを入れれ
ばよい。しかし、微小波くせ１００は、場合によっては
二次元的なものであってもよい。この場合には、一対の
互いにかみあう歯車を用い、これらの間を素線を通過さ
せればよい。

【００１４】上記した実施例のコードは、前記のように
波付け装置とワイヤツイスターなどにより素線微小波付
けを行い、その後引き続いて型付け装置を通過させて過
度の撚り合わせくせを付け、引き続いてそれら素線を撚
り線機の入り口で素線間の入れ替わりを起こさせなが
ら、同一方向かつ同一ピッチで一度に撚り合わせ、最後
に矯正ローラー等を使用して２方向から圧縮することで
作られる。このように本発明では、素線に微小波くせ１
００が付けられていること、素線間の入れ替わりにより
断面形状が崩されること、さらに楕円形状化されること
により素線間には複数の隙間ｓが創成されており、この
隙間は素線同士の絡み合い拘束現象でしっかりと固定さ
れる。

【００１５】なお、本発明のスチールコードを構成する
素線数は２０本以上たとえば２７本あるいは３６本など
にすることもできる。しかし、素線本数が多くなりすぎ
るとコードの外からコード中心部までにゴムが到達し難
くなるので１９本以下が望ましい。素線の交差頻度は、
コードの１撚りピッチあたり少なくとも０．５回が好ま
しい。その理由は、これよりも交差頻度が少ないと、コ
ードの偏平率が適正でも隙間の拘束度合いが不足し、ゴ
ム浸透性が低下する。また、素線相互の拘束力が不足す
るためコード軸方向に圧縮力が作用したときに素線が膨
らみやすくなり、耐圧縮性が低下するからである。しか
し、交差頻度があまり多すぎて、素線本数が３〜６本に
おいて４．０回を超えたり、素線本数が７〜１９本にお
いて１５．０回を超えたりすると、素線の入れ替わりが
複雑になるため素線撚り込み長さにアンバランスが生
じ、耐久性が低下する。また、偏平率は、コード断面に
おける短径Ｄ１／長径Ｄ２において、０．６０〜０９０
の範囲とすることが好ましい。その理由は短径Ｄ１／長
径Ｄ２が０．６０未満では偏平加工度が大きくなって耐
久性不足となり、０．９０を超えるとゴム浸透性が低下
するからである。なお素線の径はすべて同径であること
が好ましいが、場合によっては径が異なるものを使用し
てもよい。

【００１６】

【実施例】次に本発明の具体例を示す。 〔具体例１〕バンチャー式撚線機本体の撚り口前のパス
ライン上に、偏芯してクランク状に回転するガイドロー
ラーにより素線の張力を変動させて素線同士を入れ替え
る装置を配すと共に、これよりも上流側の各素線のパス
ラインにそれぞれに３ピンを千鳥状に配置した固定式の
波付け装置とその後にワイヤツイスタを設け、これより
下流にオーバーな型付けを施すためのピンを備えた型付
け装置とを設け、それらワイヤツイスタを素線に対して
撚り線機本体の回転方向と同方向に公転させて素線に捻
りを入れるようにした。また撚り線後、巻き取り前のパ
スライン上に矯正ローラーからなる圧縮装置を設けた。
径が０．２５ｍｍの素線５本をこれらの装置及び撚り線
機に通線した後、一度にＳ方向に撚りピッチ１０ｍｍで
撚り合わせ、偏平度と素線交差頻度を異にした１×５構
造のスチールコード（実施例１〜６）を製作した。これ
らのスチールコードの特性を同一素線を用いた偏平構造
(撚り方向:S、撚りピッチ10mm)の従来例とともに表１に
示す。

【００１７】〔具体例２〕具体例１と同様な方法で０．
２２ｍｍの径の素線１１本を同時にＳ方向に撚りピッチ
１４．０ｍｍで撚り合わせて偏平度と素線交差頻度を異
にしたスチールコード（実施例７〜１１）を製作した。
これらのスチールコードの特性を、同一素線を用いた１
×３＋８構造(芯:6.0mmS,側12.0mmS)の従来例とともに
表２に示す。表１と表２において、「ゴム浸透性」は直
線状にしたコードを１００ｇｒの張力下でゴム中で加硫
してサンプルを作製した後、コードを長手方向で分割
し、コード内部へのゴム浸透度合いを目視観察したもの
で、コード中心部までゴムで完全に覆われているものを
１００％として判定した。「耐久性」はコードをゴム中
で加硫した帯状のサンプルを千鳥状に配置した一定直径
の３ヶのロールにコード破断荷重の１０％の負荷の下に
張り渡し、このロールを左右に繰り返し往復させてサン
プルに繰り返し曲げを与え、コードが破断するまでの繰
り返し数を測定した結果であり、表１，表２について従
来例を１００として指数で表した。「曲げ剛性」はコー
ドをゴム中で加硫した板状のサンプルを圧縮試験機を用
いて３点曲げ方式で一定のたわみ量に達する荷重を測定
したもので、それぞれ従来例を１００として指数で表し
た。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【表２】

【００２０】実施例１〜１１によれば、素線の交差頻度
と偏平率が適正であると共に適正範囲の微小波くせを有
しているため、ゴム浸透性、耐久性が良好であり、曲げ
剛性も交差によるコード中心への素線の充填によって幅
方向すなわち長径方向の面剛性が高くなっている。

【００２１】

【発明の効果】以上説明した本発明の請求項１によると
きには、素線が微小波くせを有しているためこれの山谷
により素線同士が平行に隣合っている部分でも隙間が形
成され、かつまた素線同士の交差により隙間が形成され
ると共に絡み合いによる拘束作用で隙間が固定される。
また交差により素線がコード中心部に配置されることに
なるのでコード断面内における素線充填度が高くなり、
従来と同一素線数のコードであってもコンパクトにな
り、それでいて前記微小波くせにより隙間が存在する。
したがって、断面がコンパクトでありながら安定したゴ
ム浸透性と高い耐久性及び長径側の高い曲げ剛性を具備
し、ベルト部の補強及びカーカス部の補強のどちらにも
使用でき、しかも耐突き抜け性がよく、打ち込み数も十
分にとることができ、それでいて一括撚りで製造される
ため低コスト化を実現することができるというすぐれた
効果が得られる。

【００２２】請求項２と３によれば、とくに素線交差頻
度の範囲と偏平率の範囲を適切なものとしているため、
ゴム浸透性、耐圧縮性、耐疲労性および面剛性を良好に
することができるというすぐれた効果が得られる。請求
項４によれば、とくに微小波くせのピッチと高さを適切
なものとすることができるため、耐久性、ゴム浸透性、
破断荷重が良好になり、請求項１の特徴を最大限に発揮
させることができるというすぐれた効果が得られる。請
求項５によれば、耐久性が高く、パンクしにくく操縦安
定性のよい軽量タイヤとすることができるというすぐれ
た効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の１×ｎ構造のスチールコードを示す断面
図である。

【図２】従来の１×ｎ構造のオープンタイプのスチール
コードを示す断面図である。

【図３】従来の１×ｎ構造の偏平オープンタイプのスチ
ールコードを示す断面図である。

【図４】従来の多層撚りスチールコードを示す断面図で
ある。

【図５】従来の多層撚りタイトオープンタイプスチール
コードを示す断面図である。

【図６】本発明によるゴム補強用スチールコードの一例
を長手方向と直角の異なる断面で模式的に示す説明図で
ある。

【図７】本発明によるゴム補強用スチールコードの他の
例を長手方向と直角の異なる断面で模式的に示す説明図
である。

【図８】本発明におけるコードを分解して取り出した素
線のコード撚りピッチと微小波くせのピッチと、波高さ
の関係を示す説明図である。

【符号の説明】

１〜１１ 素線 １００ 微小波くせ ｓ 隙間 Ｄ１ 短径 Ｄ２ 長径 Ｈ 素線の波高さ ｈ 微小波くせの波高さ Ｐ コード撚りピッチ ｐ 微小波くせのピッチ ｄ 素線径

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】３本以上の素線を同一方向及び同一ピッチ
   で一度に撚り合わせた１×ｎ構造のスチールコードにお
   いて、各素線がコードの撚りピッチよりも小さな微小な
   波くせを有し、かつ素線同士が交差しない部分と交差す
   る部分がコード長手方向に混在し、しかもコードの断面
   が略同一方向に略楕円形状をなすことを特徴とするゴム
   補強用スチールコード。
2. 【請求項２】素線数が３本以上かつ６本以下であり、素
   線同士が交差する頻度がコードの１撚りピッチ当たり
   ０．５〜４．０回であり、コード断面の短径Ｄ１と長径
   Ｄ２の比Ｄ１／Ｄ２が０．６０〜０．９０の範囲にある
   請求項１に記載のゴム補強用スチールコード。
3. 【請求項３】素線数が７本以上かつ１９本以下であり、
   素線同士が交差する頻度がコード１撚りピッチ当たり
   ０．５回〜１５．０回であり、しかもコード断面の短径
   Ｄ１と長径Ｄ２の比Ｄ１／Ｄ２が０．６０〜０．９０の
   範囲にある請求項１に記載のゴム補強用スチールコー
   ド。
4. 【請求項４】素線の微小波くせが、波ピッチｐと波高さ
   ｈが、素線径ｄおよびコード撚りピッチ長さＰとの関係
   で下記式を満たしている請求項１ないし請求項３のいず
   れかに記載のゴム補強用スチールコード。 １．０５≦ｈ／ｄ≦１．５０ ０．２５≦ｐ／Ｐ≦０．５５
5. 【請求項５】請求項１ないし請求項４に記載のスチール
   コードをベルト部またはカーカス部の少なくとも一部に
   使用したことを特徴とするラジアルタイヤ。