JP3180324B2 - スチ−ルコ−ド及びその製法並びにこれを用いたタイヤ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、タイヤ等の補強用スチ
−ルコ−ドに関し、詳しくは２＋３構造のスチ−ルコ−
ドであって、制御されたコ−ドト−ションと優れた耐疲
労性を有するスチ−ルコ−ド及びその製法に係るもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】タイヤの補強材として用いられるスチ−
ルコ−ドは、タイヤ製造のカレンダ−工程のおいて平行
に引き揃えられ、シ−ト状のゴムで被覆させてゴムとの
複合体（以下トリ−トという）とし、続いて裁断工程に
て上記トリ−トを一定の間隔でコ−ド長手方向に対し斜
めに裁断してトリ−ト部材を得、この裁断されたトリ−
ト部材の側面同士を接合し、トリ−トの長さ方向に対し
て斜めにスチ−ルコ−ドが配置された帯状のトリ−ト材
としてタイヤベルト部に用いられる。

【０００３】ここで用いられるスチ−ルコ−ドは、通常
は残留ト−ションを有しているため、裁断時にトリ−ト
端部でのコ−ドの拘束が解放されると、コ−ド断面円周
方向に回転しようとする力を発生し、その結果、トリ−
ト部材端部の跳ね上がりが起こる。このような端部の跳
ね上がった形状のトリ−ト部材は、次の接合工程におい
て側面同士を接合できないという問題点がある。そし
て、この跳ね上がりの程度が大きくない場合は、手動に
より跳ね上がりを矯正して接合することができるが、手
動で矯正する手間がかかるという問題点と、接合部（矯
正部）のコ−ド打ち込みの乱れが避けられず、外観不良
及びこれに起因するタイヤベルト部の耐久性が低下する
という問題点がある。

【０００４】さて、通常はタイヤ補強用スチ−ルコ−ド
では、特に乗用車用タイヤのベルト部には１×ｎ構造の
クロ−ズタイプ若しくはオ−プンタイプのコ−ド、又は
ｍ＋ｎ構造のコ−ドが従来から用いられている。この後
者のｍ＋ｎ構造のコ−ドは、クロ−ズタイプでもゴム浸
透性に優れるという利点があり、又、従来より生産性の
観点からバンチャ−タイプの撚線機で製造されてきた。

【０００５】バンチャ−タイプの撚線機を用いて作製さ
れるスチ−ルコ−ドは、コ−ドを構成する金属素線に捻
りが加わるため、高いコ−ドト−ションを有することと
なり、このコ−ドト−ションを低減する方法として、従
来から図１に示すヒステリシスル−プの理論に基づき、
図２に示すようなタ−ビン５を用いてきた。図１は、コ
−ドのインプットト−ションとアウトプットト−ション
との関係を示すヒステリシスル−プであり、図２は、バ
ンチャ−タイプの撚線機の概念図を示す。図１中、ａ〜
ｅは図２にて示すバンチャ−タイプ撚線機の各ステップ
でのヒステリシスを示す。

【０００６】このｍ＋ｎ構造のコ−ドにおいては、相互
に撚り合わせない金属素線ｍの巻出しをバンチャ−フラ
イヤ−の外部に設置し、他の撚り合わせる金属素線ｎの
巻出しをフライヤ−内部に設置することでｍ＋ｎ構造を
得ることとなる。図２にあって、金属素線ｍはフライヤ
−外のボビン１より巻き出され、第１フライヤ−２をも
って撚られ、次いで、フライヤ−内のボビン３より巻き
出される金属素線ｎと共に第２フライヤ−４にて撚り合
わせることで、金属素線ｍは撚りが戻され、一方、金属
素線ｎを撚り合わせることでｍ＋ｎ構造とし、タ−ビン
５により撚りがセットされ、ボビン７に巻き取られるこ
ととなる。

【０００７】さて、この図の場合、バンチャ−フライヤ
−内部から巻出された金属素線ｎは、従来から知られて
いるヒステリシスル−プに従うが、バンチャ−フライヤ
−外部から巻出した金属素線ｍは、第１フライヤ−
（２）によって、最終コ−ドと逆方向で同ピッチに撚ら
れ、再び第２フライヤ−（４）によりこの撚りが解かれ
るため、ヒステリシスル−プは図１に示すような形状と
なる。図中、Ａはバンチャ−フライヤ−内部から巻き出
された金属素線ｎのヒステリシスル−プであり、Ｂは外
部から巻き出された金属素線ｍのル−プである。

【０００８】即ち、バンチャ−フライヤ−内部から巻出
した金属素線ｎと、外部から巻出した金属素線ｍにタ−
ビンを用い同じ捩り戻しを加えた場合、ヒステリシスル
−プは図１に示すようになり、バウシンガ−効果によっ
て、フライヤ−内部から巻出した金属素線ｎと外部から
巻出した金属素線ｍとでは、大きなト−ション差を有す
る。これは製造上の原理的問題であり、バンチャ−タイ
プの撚線機を用いてｍ＋ｎ構造のコ−ドを製造する限り
回避することは不可能である。

【０００９】このため、バンチャ−タイプの撚線機を用
いて製造したｍ＋ｎコ−ドは、夫々大きく異なるト−シ
ョンを有した金属素線により構成されている。即ち、上
述の方法により製造したｍ＋ｎコ−ドト−ションは、夫
々大きく異なるト−ションを有する金属素線の釣り合い
により形成されているため、非常に不安定な状態であ
る。このため、コ−ドト−ションを安定させることが困
難であり、裁断工程においてトリ−トの端部が跳ね上が
るという問題が発生しやすい。

【００１０】又、上述理由によりｍ＋ｎコ−ドの金属素
線は夫々大きく異なるト−ションを有するため、フレア
を発生させ易く、カレンダ−工程での作業性も非常に悪
い。又、バンチャ−タイプで撚り合わせる場合、チュ−
ブラ−タイプに比べ加工量が多く、又、撚り合わせ時に
素線同士の接触が大きいため、金属素線に傷が入りやす
く疲労性が低下するという問題もあった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】この発明が解決しよう
とする課題は、コ−ドト−ションを大幅に低減し、耐疲
労性に優れた形態を有するｍ＋ｎ構造のコ−ドのうちの
代表的な２＋３構造のコ−ド及びその製法並びにそのコ
−ドを用いたタイヤを提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の第１は、２＋３
構造のコ−ドであって、２を構成する金属素線の配置
が、コ−ド断面における当該金属素線の中心点を結ぶ線
の方向が、コ−ドの長さ方向で変化せず、かつ３を構成
する金属素線の配置が、コ−ド断面における当該金属素
線によって形成されるく字状の外接曲線が、コ−ドの長
さ方向で変化しない断面形状であることを特徴とするス
チ−ルコ−ドにかかるものである。ここで、２の型付け
率を３の型付け率より小さく（１以下）することで上述
の断面形状を得ることができる。又、チュ−ブラ−タイ
プの撚線機を用いて撚り合わせることで、金属素線に残
留ト−ションを有しない上述の２＋３構造のコ−ドであ
る。

【００１３】一方、本発明の第２は、チュ−ブラ−撚線
機を用いて撚合わせる２＋３構造のスチ−ルコ−ドの製
法であって、２を構成する金属素線の巻出しがチュ−ブ
ラ−の外側に設置され、３を構成する金属素線の巻出し
がチュ−ブラ−内にあり、次いで型付け治具で金属素線
を型付するにおいて、２を構成する金属素線の型付を３
を構成する金属素線の型付より小さくし、その後２と３
の両金属素線を撚り合わせるものである。ここで、２を
構成する金属素線にオイルを付着させることにより、よ
り均一な型付けを行うことができるものである。次い
で、撚合わされた２＋３構造コ−ドに高い張力を付加し
ながら真直性矯正ロ−ラ−群を通過させることを特徴と
するスチ−ルコ−ドの製法を提供するものである。

【００１４】又、本発明の第３は上記した特徴を有する
２＋３構造のスチ−ルコ−ドをゴム中に埋設した補強材
としたタイヤであり、これを特にタイヤのベルト層に適
用したものである。

【００１５】

【作用】本発明の第１であるコ−ドは、チュ−ブラ−タ
イプの撚線機を用いてｍ＋ｎ構造のコ−ドを作製するこ
とで、金属素線に入る傷を低減させることができ、又、
金属素線に捩りが加わらないのでコ−ドト−ションをよ
り低減させることができる。

【００１６】チュ−ブラ−タイプの撚線機で、ｍ＋ｎ構
造のような断面が左右対称でないコ−ドを撚り合わせる
時、コ−ドの断面形態においてｍ又はｎの金属素線の配
置を正常な箇所にすることができず、長さ方向で不均一
な配置になり、金属素線の入れ替わり等が起こるため、
正常なｍ＋ｎ構造の形状を有するコ−ドを得ることがで
きないが、この発明においては、ｍの金属素線の型付け
をｎのそれより小さくしたので、ｍ及びｎの各々の金属
素線の配置を長さ方向に安定して正常な位置に保つこと
ができることとなったものである。

【００１７】そして、コ−ド断面においては、ｍに相当
する金属素線の配置が、コ−ド断面における２つの素線
の中心点を結ぶ線の方向がコ−ドの長さ方向で変化しな
いので、２本の素線の部分において真直性等のコ−ドの
形態的物理特性が優れる。従って、タイヤベルト部に埋
設された時、打ち込み間隔乱れが生じないのでタイヤの
ユニフォ−ミティ−が優れるものとなる。

【００１８】一方、３を構成する金属素線において、コ
−ド断面における３を構成する金属素線によって形成さ
れるく字状の外接曲線が、コ−ドの長さ方向で変化しな
いので、３の金属素線は正常な螺旋形態になり、個々の
金属素線３への張力負担を均一にでき、金属素線の一部
に応力が集中することがなく、又、２と３との金属素線
間に隙間を設けることができるので、バンチャ−撚りで
作製した隙間のないコンパクト型コ−ドに比べ、金属素
線同士の接触力が低減することとなり、タイヤ走行時の
耐久性が向上することになる。又、この発明にかかる撚
形状は、コ−ドの２及び３の金属素線のコ−ド断面にお
ける配置は、２の型付け率を３の型付け率より小さくす
ることで、得られる２の群と３の群との金属素線間に隙
間がもたらされ、コ−ド内へゴムが浸透して隙間をなく
すものであって、このため、タイヤが水分環境下におか
れても錆が発生することがない。

【００１９】

【実施例】以下、実施例に基づいて更に具体的に説明す
る。コ−ドを構成する金属素線は、ＪＩＳＧ・３５０６
に規定されたＳＷＲＨ８２Ａ又はそれに準ずるを原材料
の鋼材として用い、予め熱処理と伸線された抗張力が３
２０〜３３０ｋｇ／ｍｍ² で、線径が０．２３ｍのもの
を用いた。作製したコ−ドは、２＋３構造で一定の撚り
ピッチで撚り合わせた。

【００２０】コ−ドの作製は、図３に示すようにチュ−
ブラ−タイプの撚線機１０を用い、ｍに当たる２本の金
属素線は、チュ−ブ１１の外側に設置された巻き出し装
置１２₁ から巻き出され、集束治具１３で引き揃えら
れ、これをチュ−ブ外壁１４を通過させ、かつ２本の金
属素線を一つの型付け装置１５を通過させた後、３を構
成する金属素線と撚り合わせることとなる。３を構成す
る金属素線（ｎ）は、チュ−ブ内に設置された巻き出し
装置１２₂から繰り出され、これをチュ−ブ外壁１４に
案内した後、個々の金属素線に対し個々の型付け装置１
６を通過させた後、２を構成する金属素線と撚り合わせ
たものである。撚り合わされた２＋２構造及び２＋３構
造のコ−ドは、真直性矯正ロ−ラ群１７を通過させた
後、巻き取り装置１９に巻き取られる。図４は本発明で
用いられる型付け装置の正面図である。

【００２１】尚、実施例にかかるコ−ドは、２を構成す
る金属素線を集束治具１３の箇所においてオイリング装
置１８にてスピンドル油を塗布した。次に、千鳥足状に
配置された型付けピンからなる型付け装置１６の配置を
２と３とで異なる形状にし、２の型付け率を３の型付け
率より小さくした。又、２＋３構造に撚り合わせた後に
真直性矯正装置１７を通過させるに当たって、通過時の
引張テンションを付加（１５ｋｇ／本）して矯正した。

【００２２】（コ−ドの構造）図５は本発明のスチ−ル
コ−ドを示す側面図であり、特にコ−ド長さ方向で１／
４ピッチ分づつのコ−ド断面を観察した。即ち、コ−ド
の観察部位はＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線、Ｄ−Ｄ線
であり、以後はこれの繰り返しである。

【００２３】さて、図６に示すように、Ａ−Ａ線にあっ
て、２本の金属素線ｍは、上下方向に並んで位置してお
り、３本の金属素線ｎはく字状をなして金属素線ｍの直
上に位置している。

【００２４】しかるに、図７で示すＢ−Ｂ線にあって
は、Ａ−Ａ線の位置より１／４ピッチ進んだ位置にあ
り、２本の金属素線ｍはその位置が変っても上下方向に
並んで位置することには変わりがない。一方、３本の金
属素線ｎは、く字状をなしてはいるが、これが９０度回
転し、金属素線ｍの右側に位置していることが分かる。

【００２５】又、図８で示すＣ−Ｃ線は、Ｂ−Ｂ線の位
置より１／４ピッチだけ進んだ位置であり、２本の金属
素線ｍに対し、く字状の金属素線ｎが真下に位置するも
のである。

【００２６】更に、図９で示すＤ−Ｄ線は、Ｃ−Ｃ線よ
り更に１／４ピッチ進んだ位置であり、金属素線ｍに対
して左側にく字状をなして位置することとなる。

【００２７】そして、Ｅ−Ｅ線における金属素線は図６
と同様となる。即ち、本発明のスチ−ルコ−ドは、各断
面において金属素線ｍ及び金属素線ｎはその位置は異に
するが、夫々の素線間での配列は同じであることが大き
な特徴となっている。

【００２８】一方、図１０〜図１３で示したスチ−ルコ
−ドの断面は、特公平３−２３６７３号に基づくもので
あって、前記した図６〜図９と同様位置の断面図であ
る。しかるに、この従来例にあっては、２本の金属素線
ｍについてはその位置関係は変わらないが、３本の金属
素線ｎについてはく字状になったり直線状になったり大
きく変化することが分かる。

【００２９】（コ−ドテスト）実施例１と２は、型付け
比率を変えた場合のコ−ドによる例であり、一方、従来
例１はバンチャ−撚線機による２＋３構造のコ−ドの例
である。又、実施例３はスピンドル油を塗布しないも
の、比較例１〜２は真直性矯正装置を通過させるに当た
って引張テンションを新たに付加しない（７〜８ｋｇ／
本）ものであり、型付け比率も異なっている例である。

【００３０】コ−ドのト−ションの測定は、リ−ルから
コ−ドをその端末を拘束した状態で６ｍ引き出し、次い
で、端末の拘束を開放した時のコ−ドの回転を測定して
評価した。ト−ションの値は、コ−ドが撚り締まる方向
を正の値として測定した。疲労性の評価は、ＪＩＳ規格
Ｌ１０１７に規定する圧縮曲疲労強さ試験に準じたベル
ト屈曲によって行った。又、跳ね上がりは裁断後のトリ
−トを水平な面に置いた時の端部の高さで測定した。結
果を表１にその製造条件と共に示す。

【００３１】

【表１】

【００３２】表１に示す通り、この発明の実施例にかか
るコ−ドは比較例に比べコ−ドト−ションが大幅に改良
され、トリ−トの跳ね上がりを低減し、金属素線表面の
傷を低減するものであって、耐疲労性に優れると共にカ
レンダ−工程での作業性が向上できる。

【００３３】

【発明の効果】この発明に係るコ−ドは、従来のコ−ド
のように残留ト−ションを有さないので、トリ−ト裁断
時の端部の跳ね上がりをなくすことができ、又、２及び
３の撚形状の物理特性に優れると共に、２群と３群の金
属素線間に隙間を有するため、耐疲労性に優れ、かつ錆
の発生も抑制することができ工業上極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、バンチャ−タイプの撚線機を用いて作
製されるスチ−ルコ−ドのコ−ドト−ションを示すヒス
テリシスル−プである。

【図２】図２は、バンチャ−タイプの撚線機の概念図を
示す。

【図３】図３は、本発明で使用されるチュ−ブラ−タイ
プの撚線機の概念図である。

【図４】図４は、型付け治具の正面図である。

【図５】図５は、本発明のコ−ドの側面図である。

【図６】図６は、図５に示した本発明のコ−ドのＡ−Ａ
線での断面図である。

【図７】図７は、図５に示した本発明のコ−ドのＢ−Ｂ
線での断面図である。

【図８】図８は、図５に示した本発明のコ−ドのＣ−Ｃ
線での断面図である。

【図９】図９は、図５に示した本発明のコ−ドのＤ−Ｄ
線での断面図である。

【図１０】図１０は、特公平３−２３６７３号による従
来のコ−ドの図６と同様位置の断面図である。

【図１１】図１１は、特公平３−２３６７３号による従
来のコ−ドの図７と同様位置の断面図である。

【図１２】図１２は、特公平３−２３６７３号による従
来のコ−ドの図８と同様位置の断面図である。

【図１３】図１３は、特公平３−２３６７３号による従
来のコ−ドの図９と同様位置の断面図である。

【符号の説明】

１０‥‥チュ−ブラ−タイプの撚線機、 １１‥‥チュ−ブ、 １２₁ 、１２₂ ‥‥巻き出し装置、 １３‥‥集束治具、 １４‥‥チュ−ブ外壁、 １５、１６‥‥型付け装置、 １７‥‥真直性矯正装置（ロ−ラ群）、 １７₁ 、１７₂ ‥‥張力付加ロ−ラ、 １８‥‥オイリング装置、 １９‥‥巻き取り装置、 ｍ‥‥金属素線、 ｎ‥‥金属素線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斉藤 信司 栃木県黒磯市下中野800 ブリヂストン ベカルトスチ−ルコ−ド株式会社 栃木 工場内 (72)発明者 喜田 優樹 栃木県黒磯市下中野800 ブリヂストン ベカルトスチ−ルコ−ド株式会社 栃木 工場内 (56)参考文献 特開 平４−370283（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−127581（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−125083（ＪＰ，Ａ) 実開 平３−128689（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−82995（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) D07B 1/06 - 1/10 B60C 9/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ２＋３構造のコ−ドであって、２を構成
   する金属素線の配置が、コ−ド断面における当該金属素
   線の中心点を結ぶ線の方向が、コ−ドの長さ方向で変化
   せず、かつ３を構成する金属素線の配置が、コ−ド断面
   における当該金属素線によって形成されるく字型の外接
   曲線が、コ−ドの長さ方向で変化しない断面形状である
   ことを特徴とするスチ−ルコ−ド。
2. 【請求項２】 ２の型付け率が３の型付け率より小さい
   （１以下）ことを特徴とする請求項第１項記載のスチ−
   ルコ−ド。
3. 【請求項３】 金属素線に残留ト−ションを有しないこ
   とを特徴とする請求項１記載のスチ−ルコ−ド。
4. 【請求項４】 チュ−ブラ−撚線機を用いて撚合わせる
   ２＋３構造のスチ−ルコ−ドの製法であって、２を構成
   する金属素線の巻出しがチュ−ブラ−の外側に設置さ
   れ、３を構成する金属素線の巻出しがチュ−ブラ−内に
   あり、型付け治具で金属素線を型付するにおいて、２を
   構成する金属素線の型付を３を構成する金属素線の型付
   より小さくし、その後２と３の両金属素線を撚り合わ
   せ、次いで、撚合わされた２＋３構造コ−ドに高い張力
   を付加しながら真直性矯正ロ−ラ−群を通過させること
   を特徴とするスチ−ルコ−ドの製法。
5. 【請求項５】 請求項第１項〜第３項記載のスチ−ルコ
   −ドを補強材としたことを特徴とするタイヤ。