JPS6382804A - 心線を有するプラスチック材料またはゴムの補強用線材組立体ならびにこの組立体によって補強された製品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はプラスチック材料およびゴムを補強するために
使用される線材組立体に関するものである。この種の補
強用組立体は、例えば、補強層、ベルト、管、タイヤ外
皮などの製品の製造に使用される。

〔従来技術と問題点〕

経験上、この種の組立体が少なくとも部分的に心線とこ
の心線を包囲する２層とから成る複合型構造を有する場
合、下記の理由から規則的かつコンパクトな構造を得る
事が困難である。ある層の線材が他の層の中に過度に進
入し、あるいは外側層の線材の配置される場所が不十分
となり、その結果、いずれの場合にも、一部の線材が不
安定な位置を取るので組立体の転移を生じる。特にカレ
ンダリングによってこの社の組立体をプラスチック材料
およびゴムと組合わせて製品を製造する場合、組立体に
加えられる圧力がこれらの不安定な線材の移動を生じ、
その長さが過剰になり、この長さ過剰分が間欠的ループ
を形成させ、製品の不良な動力学的行動を生じる。

また他方、このような組立体の転移は、応力の不均一な
分配の結果として、組立体の機械的特性の顕著な低下を
生じる。

〔発明の目的および効果〕

本発明の目的は、このような欠点を除去するにある。

〔発明の概要〕

本発明による補強用組立体においては、心線が直線とな
るように配置された時に、 ａ）線材層または線材層によって包囲されたコアから成
る心線を有し、この線材層はいずれの場合にも「心線層
」と呼ばれ、 ｂ）前記心線層を包囲する２隣接線材層を有し、心線に
近い層を「中間層」と呼び、心線から遠い層を「外側層
」と呼び、 Ｃ）中間層と外側層はそれぞれ、組立体の軸線回りに同
一方向に同一ピッチで巻かれた線材から成り、 ｄ）中間層と外側層は同一巻き取り方向と同一ピッチと
を有し、 ｅ）心線層を構成する線ヰ」は、 一組立体の軸線に対して平行であり、または一組立体の
軸線回りに、同一方向に同一ピッチで巻き取られ、心線
層と中間層の巻き取り方向は相互に逆方向であり、また
は 一組立体の軸線回りに、同一方向に同一ピッチで巻き取
られ、この方向は中間層のピッチと同一方向であり、心
線層のピッチと中間層のピッチは、これらの２ピッチの
値の差と大きい方のピッチの値との比が少なくとも０．
３０に等しくなるように相違し、ｆ）各層の線材は同一
直径を有し、 ｇ）中間層において、各線材の軸線は、組立体の軸線回
りに実際上螺旋形に配置され、この螺旋はその曲率半径
とその線材の直径値との比が７５以下となるように成さ
れ、 ｈ）中間層は残留スペースを有し、この残留スペースの
値と外側層の線材の直径値との比が少なくとも０．３０
に等しく多くとも ０．４５に等しく成され、 ｉ）外側層の線材の数は少なくとも１５に等しい。

また、本発明は、ある材料、例えば、ゴムによって含浸
された前記の組立体に関するものである。

また本発明は、本発明による少なくとも１つの組立体に
よって補強された製品に関するものである。

以下、本発明を図面に示す実施例について詳細に説明す
るが、下記の実施例は、本発明を説明するためのもので
あって、本発明はこれに限定されるものではない。

〔実施例〕

第１図においては、本発明による組立体１００を示す。

この組立体１００は３線材層１．２．３から成る。

線材層１は、それだけで組立体１００の心線を成し、従
ってこれは心線層であり、この心線層は、線材１０から
成る。

線材層２は、中間層であり、これは線材２０から成り、 線材層３は、外側層であり、線材３０から成る。

隣接層２，３は、心線１を包囲し、中間層２は心線に近
く、外側層３は心線から遠く配置されて中間層２を包囲
する。

３線材層１，２．３のそれぞれの中において、対応の線
材１０，２０．３０は、組立体の軸線の回りに、同一方
向に同一ピッチで巻かれている。

第１図は、組立体１００の軸線に対して垂直に取られた
断面であり、この軸線は、第１図において０で示され、
組立体１００は、軸線０が直線となるように配置されて
いる。

定義上、「線材層ピッチ」とは、各線材層１゜２．３の
中における線材１０，２０．３０の巻きとりピッチの長
さを言う。線材層１のピッチはｐ　１線材層２のピッチ
はｐ２、線材層３のピッ■ チはｐ３でそれぞれ示される。

中間層２と外側層３は同一巻きとり方向と同一ピッチと
を有する。従って、Ｉ）２−１）３となる〇心線層１と
中間層２は同一方向に巻き取られているが、ピッチｐ１
とｐ２は相異なる。このピッチの差異は、両ピッチの値
の差と最大ピッチとの比が少なくとも０．３０に等しい
ように選ばれる。

例えば、ピッチｐ２がピッチｐ１より大とすれば、（ｐ
　　−ｐ　　）／ｐ２≧０．３０となる。

各層の線材は、同一直径を有し、心線層１の線材１０は
、直径Ｄ１、中間層２の線材２０は、直径Ｄ　、外側層
３の線材３０は直径Ｄ３を有する。

中間層２において、各線材２０の軸線は、実際上組立体
１００の軸線回りに螺旋を成して配置され、この螺旋の
曲率半径の値とこの線材の直径Ｄ２の値の比が７５以下
と成される。

第２図は、線材２０の軸線ω２の一部を示す。

この軸線ω２は、組立体１００の直線と仮定された軸線
ＸＸ′回りに螺旋形に巻き取られている。

Ｍは、この螺旋上の一点、Ｔは点Ｍにおける螺旋に対す
る接線、Ｎは点Ｍにおける螺旋に対する法線を示し、法
線Ｎは、軸線ＸＸ′を点しにおいて切り、この軸線に対
して垂直である。Ｐは点Ｍにおける螺旋の接触平面を示
し、接線Ｔと法線Ｎは、この接触平面Ｐの中に配置され
る。Ｋは点Ｍにおける螺旋の曲率中心、ρは点Ｍにおけ
る螺旋の曲率半径、すなわち間隔ＫＭである。螺旋ω２
は円螺旋である。すなわち「包絡円筒形」と呼ばれる軸
線ＸＸ′の回転円筒形に接している。この包絡円筒形の
軸線ＸＸ′に対する垂直面による断面は円形である。従
って、点Ｍがどこにあれ、曲率半径ρは一定値を有する
。Ｓは軸線ＸＸ′に対して平行にＭを通る直線であり、
ＳとＮは相互に垂直である。点Ｍにおいて直線ＴとＳに
よって決定される鋭角αは螺旋ω２の角度であり、関係
ρ−Ｒ／５ｉｎ２αが成立する。ここに、ＲはＭから軸
線ｘＸ′までの距離、すなわち距離ＬＭ、従って包絡円
筒の半径である。故に、本発明によれば、式ρ／Ｄ２く
７５が得られる。

第２図には、図面の簡略のため、包絡円筒形は図示され
ていない。第１図において、線材１０の軸線はω　、線
材２０の軸線はω２、線材３０の軸線はω３によって、
それぞれ示されている。

第３図は、組立体１００の直線とみなされる軸線ＸＸ′
に対する垂直面において、中間層２の２隣接線材２０の
断面を示す。これら２本の線材は、それぞれの軸線を結
ぶ直線に沿って測定された自由スペースｒｅｌによって
分離されている。定義上、残留スペースＥは、組立体１
００の直線とみなされる軸線ＸＸ′に垂直な任意の面に
おいて測定されたすべての自由スペースｒｅＪの合計で
ある。

この残留スペースＥの値と外側層３の線材の直径Ｄ３の
値の比は常に少なくとも０．３０に等しく、多くとも０
．４５に等しい。すなわち、残留スペースＥを測定する
軸線ＸＸ′の垂直面がどこにあっても、下記の関係式が
得られる。

０３０≦Ｅ／Ｄ３≦０．４５ 第１図において、中間層２のすべての線材２０は、２本
の線材２０以外は相互に接触し、この場合には残留スペ
ースＥはこれら２本の線材２０間の自由スペースに対応
する。

残留スペースＥは下記のように計算される。下記の式に
よって与えられる数をＮ２とすれば、Ｎ　　ｍｙｒ／ａ
ｒｃ　ｓｌｎ　　（Ｄ２　／２Ｒｃｏｓ　ａ）、ａｒｃ
　ｓｌｎ　　（Ｄ２／２Ｒｃｏｓ　α）は、ラジアンで
表され、Ｄ２Ｒ１αは前記の意味を有する。

下記の式が得られる。

Ｎ　　ｍｎ　　＋Ｅ、ここに０２はＮ２の整数部であっ
て、中間層２の中の線材２０の実数に対応し、残留スペ
ースＥはＮ２の小数部に対応する。

−例として、組立体１００は下記の特性を有し、軸線Ｘ
Ｘ′は直線とする。

−６線層１は、４本の線材１０、中間層２は１０本の線
材２０、外側層３は１６本のの線材３０から成り、従っ
て組立体１００は、式４＋１０＋１６を有する。すべて
の線材１０，２０゜３０は、組立体の軸線ｘｘ′日りに
同一方向に、例えば左向きに、すなわちＳ方向に巻き取
られる。

−ピッチｐ１１ｐ２．１）３は下記の通りである：ｐ　
■５．５關；Ｉ）２−ｐ３虐１１龍。従って下記の関係
式が得られる。

（ｐ２−ｐｌ　）／ｐ２−”０．５０ −すべでの線材１０，２０．３０は同一直径Ｄ＝０．１
８ｍｍの鋼線である。従って、Ｄｌ−Ｄ２−Ｄ３−Ｄ−
０，１８龍。

一中間層２において、線材２０の軸線ω２の曲率半径ρ
は１０．３＋＋ｎｓに等しく、従って、ρ／Ｄ２−５７
となる。

一残留スペースＥは、実際上常に０．０’７ａｍに等し
く、従って組立体１００の軸線ＸＸ′に対するすべての
垂直面において、実際上、下記である。

Ｅ／Ｄ３−０．３９ 本発明による特性（ａ）〜（Ｌ）の正確な組合わせによ
り、組立体１００について下記の利点を得る事ができる
。

一比ρ／Ｄ　と比（ｐ２−ｐ、＞　／ｐ２の値の故に、
中間層２は、その線材２０を心線層１の回りに非常に規
則的に分布させる事ができる。軸線ＸＸ′に垂直なすべ
ての面において、これらの線材２０の軸線ω２は実際上
、中心０の円Ｃ２上に分布され（第１図）、この円Ｃ２
の半径はその垂直面がどこであっても実際上一定である
。

ピッチの同等性１）２−ｐ３と、比Ｅ／Ｄ３に与えられ
た特定の限界の故に、２層２，３は規則的組立体を形成
する事ができ、残留スペースＥが中間層２の２本の線材
２０の間にのみ限定された時、外側層３の線材３０が中
間層２の中に軽度に嵌入する事ができる。第１図におい
て、この線材は３０ａで示されている。従って、組立体
１００はその全長に沿ってコンパクトな構造を有し、ま
た、この組立体１００をプラスチック材料およびゴムと
カレンダリングによって組合わせて製品を製造した後に
おいても、その構造は幾何学的に安定である。この幾何
学的安定性が、組立体１００の利用時の応力の均一な分
布と、製品のすぐれた動力学的行動を保証する。

この組立体１００は、タイヤ外皮中において使用する事
ができる。この組立体は、特にトラックまたは土木用車
の高荷重タイヤ外皮のカーカスの製造に適しているが、
他の用途、例えば、タイヤ外皮のブレーカの製造に使用
する事もできる。

第４図は、本発明によらない組立体２００を示し、この
図は第１図と同様の断面である。すなわち、この組立体
の軸線に対する垂直断面図である。

この軸線は０で示されている。この組立体２００は、組
立体１００と同様に式４＋１０＋１６を有する。すべて
の鋼線材１０．２０．３０は、軸線回りに同一方向に巻
かれているが、組立体１００と下記の相違点を有する。

−すべでの線材１０，２０．３０は直径０．２２＋ａｍ
を有する。

一ピッチは下記の関係ををする：ｐ１−９ｍｍ；ｐ２−
　ｐ３　”　１８　ｍ１ｍ。

−線材２０の軸線ω２の曲率半径ρは２２ｍｍに等しい
。すなわち、関係ρ／Ｄ２−１００が得られる。

一残留スペースＥが０．１１ｍ＋ｓに等しい。すなわち
、関係Ｅ／Ｄ３−０．５０が得られる。

ρの過大な値の結果、線材２０の軸線ω２を結ぶ線Ｃ２
は軸線Ｏに垂直なすべての面において規則内円を形成し
ない。これは、関係（ｐ２　　＋）１）／ｐ２−０．５
０であるにもかかわらず、心線層１の中に線２０が過度
に進入するからである。また、比Ｅ／Ｄ３が０．４５以
上であるから、中間層２の中に外側線３０の過度の進入
が生じる・。この進入線材は第４図において３０ｂで示
されている。

この組立体２００を特にカレンダリングによってプラス
チック材料またはゴムと結合する事によって製品を製造
する場合、組立体２００に加えられる圧力が、中間層２
の中に進入するこの線材３０ｂの重合状態を増大する。

この場合、この線材３０ｂに隣接する２本の線材３０ｃ
は、進入した線材３０ｂによって外側層３の中において
横方向に保持されなくなる。そこで組立体２００は幾何
学的に安定せず、２本の線材３０ｃが製品の製造圧の作
用で横方向に移動し、これら２本の線材３０ｃはその長
さが過大となる位置を取り、この過大な長さが間欠的な
ループ形成を生じる。このようにして、組立体２００を
使用する場合、その幾何学的不規則性の結果として応力
の不均一な分布と、製品の動力学的行動不良とを生じる
。

第５図は本発明によらない他の組立体３００を示し、こ
の図は第１図と同様に、組立体の軸線に対して垂直に取
られた断面であり、この軸線は第５図において点０で示
されている。

この組立体３００は、組立体１００と同様に、式４＋１
０＋１６を冑し、直径０．１８ｍｍのすべての線材１０
．２０．３０は軸線回りに同一方向に巻き取られている
が、組立体１００に対して下記の相違点を有する。

一ピッチは下記の式を満たす：ｐ１ｍ４ｍ＋ｓ、；ｐ２
■ｐ３＝８ｍ＋ｓ。

一線材２０の軸線ω２の曲率半径ρは５．６＋ｎｍに等
しい。すなわち、式ρ／Ｄ２−３１が得られる。

一残留スペースＥは０．０５ｍ＋ｓに等しい。すなわち
、Ｅ／Ｄ３−０．２８が得られる。

比ρ／Ｄ　と比（ｐ２−ｐｌ　）／ｐ２の値から、軸線
ω　を結ぶ線Ｃ２は第５図の面がどこにあっても、実際
上一定の半径の円である。しかじなから、比Ｅ／Ｄ３が
０．３０以下であり、この事は、外側層３の中の線３０
の数が多くピッチｐ２とｐ３が等しい事の結果、つぎの
ような欠点を生じる。線材３０の１本、第５図において
線材３０ｄがもはや外側層３の中に配置されず、中間層
２の線材２０上に当接していない。従って、組立体３０
０はコンパクトではない。この組立体３００をプラスチ
ック材料またはゴムと共に、特にカレンダリングによっ
て組合わせる事によって製品を製造する場合、組立体３
００に加えられる圧力が線材３０ｄを中間層２に接近さ
せる傾向を示し、この線の長さが過大になり、この長さ
過大分が間欠的ループの形成を生じ、従って組立体２０
０について前述した欠点をもたらす。

もちろん、本発明は、前記の説明に限定されるものでな
く、例えば、本発明の組立体は下記の特性を有する事が
できる。

−６線層と中間層について相異なる方向に巻き取りを実
施する。この場合、これらの２層についてピッチが相違
する必要はない。しかし、組立体の製造を簡単化しその
機械的特性を改良するため、前述のようにこれら２層を
同一方向に巻きとる事が好ましい。また、これら２層が
同一方向に巻き取られる際に、中間層のピッチを心線層
のピッチより小とする事ができる。

一軸線に対して平行な線材から成る心線層、−層ごとに
相違する線材直径、 −６線層によって包囲されたコアを有し、このコアは特
に１本または複数の線材によって構成される。

−４＋１０＋１６と異なる組立体構成式。

好ましくは、本発明による組立体の軸線に対して垂直の
断面において、心線層１の線材１０の軸線ω　は実際上
、第１図の点線で示された円Ｃ１上に配置され、これが
幾何学的規則性を改良する。

また、本発明による組立体はタガを具備する事ができる
。このタガは公知のように線材、特に調料から成り、こ
の線材が継目なしの螺旋状に組立体の周囲に巻き付けら
れ、好ましくはこのタガは、組立体の外側層より短いピ
ッチを有し、また、この外側層と反対の巻き取り方向を
有する。

また、本発明による組立体は場合によっては、これ以上
の補強要素を組合わせる事ができる。例えば、本発明に
よる組立体の心線の周囲に補強線材または補強ストラン
ドを配置し、複式補強組立体を成す事ができる。

本発明による組立体は、公知の方法および装置によって
製造可能であり、これらの方法および装置は簡略化のた
めに説明しない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による補強用組立体の断面図、ｉ２図は
第１図の組立体の中間層の１本の線材の軸線ω２の描く
螺旋の一部の線図、第３図は第１図の組立体の中間層の
２本の線材のスペースを示す断面図、また第４図と第５
図はそれぞれ本発明によらない補強用組立体の断面図で
ある。 １００・・・線材組立体、１，２．３・・・線材層、１
０．２０．３０・・・線材、ωｌ、ω２．ω３・・・線
材軸線、０・・・組立体軸線、Ｄ、、Ｄ２．Ｄ３・・・
線材直径、ｐｌ、ｐ２．ｐ３・・・線材ピッチ、ρ・・
・螺旋曲率半径、Ｅ・・・線材２０間スペースの合計。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 Ｆ’＝ｃ３．３ Ｆ’１９４−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、心線が直線となるように配置された時に、ａ）線材
   層または線材層によって包囲されたコアから成る心線を
   有し、 ｂ）前記線材層を構成する心線層を包囲する２隣接線材
   層を有し、 ｃ）心線に近い中間層と、心線から遠い外側層はそれぞ
   れ、組立体の軸線回りに同一方 向に同一ピッチで巻かれた線材から成り、 ｄ）前記中間層と前記外側層は同一巻き取り方向と同一
   ピッチとを有し、 ｅ）線材層または線材層によって包囲されたコアから成
   る心線よりなる心線層を構成す る線材は、 一組立体の軸線に対して平行であり、また 一組立体の軸線回りに、同一方向に同一ピ ッチで巻き取られ、心線層と中間層の巻 き取り方向は相互に逆方向であり、また は 一組立体の軸線回りに、同一方向に同一ピ ッチで巻き取られ、この方向が中間層の ピッチと同一方向であり、心線層のピッ チと中間層のピッチは、これらの２ピッ チの値の差と大きい方のピッチの値との 比が少なくとも０．３０に等しくなるよ うに相違し、 ｆ）各層の線材は同一直径を有し、 ｇ）中間層において、各線材の軸線は、組立体の軸線回
   りに実際上螺旋形に配置され、 この螺旋はその曲率半径とその線材の直径 値との比が７５以下となるように成され、 ｈ）中間層は残留スペースを有し、この残留スペースの
   値と外側層の線材の直径値との 比が少なくとも０．３０に等しく多くとも ０．４５に等しく成され、 ｉ）外側層の線材の数は少なくとも１５に等しいことを
   特徴とする心線を有する、プラ スチック材料またはゴムの補強用線材組立 体。 ２、前記心線層、中間層および外側層の線材はすべて同
   一直径を有する事を特徴とする特許請求の範囲第１項に
   よる心線を有するプラスチック材料またはゴムの補強用
   線材組立体。 ３、前記心線層は４本の線材の層から成り、中間層は１
   ０本の線材の層から成り、外側層は１６本の線材の層か
   ら成り、前記組立体は式４＋１０＋１６を有する事を特
   徴とする特許請求の範囲第１項または第２項による心線
   を有するプラスチック材料またはゴムの補強用線材組立
   体。 ４、プラスチック材料またはゴムを含浸された特許請求
   の範囲第１項乃至第３項のいずれかによる心線を有する
   プラスチック材料またはゴムの補強用組立体。 ５、特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれかによる
   少なくとも１個の組立体によって補強された製品。 ６、タイヤ外皮である事を特徴とする特許請求の範囲第
   ６項による製品。