JPH08325962A

JPH08325962A - タイヤ補強用スチールコード

Info

Publication number: JPH08325962A
Application number: JP7126367A
Authority: JP
Inventors: Takahiko Shibamoto; 隆彦芝本
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-05-25
Filing date: 1995-05-25
Publication date: 1996-12-10

Abstract

(57)【要約】【目的】内部へのゴム浸入性がよく、タイヤ回転方向
の剛性が低く且つタイヤ回転方向と直交する方向の剛性
が高く、耐疲労性が良好で、取扱作業性の優れたスチー
ルコードを提供する。【構成】芯素線１を中央に、複数本の側素線２をその
外側に撚合わせて配し、コード外接円が長手方向に略同
一向きの略楕円形状である。芯素線１は側素線２の偏平
方向と同一方向の偏平のスパイラル状のくせを有し、芯
素線１のくせピッチは側素線２の撚ピッチＰに対して
０．２Ｐ〜０．７Ｐで、芯素線１のくせ外径の長径ｄ_L
と短径ｄ_Sとの比ｄ_L／ｄ_Sが１．１０以上で、その長
径ｄ_Lと素線径ｄとの比ｄ_L／ｄが１．４０〜１．７５
で、その長径ｄ_Lとコードの外接円の長径Ｄ_Lと素線径
ｄとの関係が（Ｄ_L−２ｄ）／ｄ_L＝１．０５〜１．６
０で、コード外接円の長径Ｄ_Lと短径Ｄ_Sとの比Ｄ_L／
Ｄ_Sが１．１０以上である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車用タイヤの補強
材として使用されるスチールコードに関し、特に１本の
芯素線と複数本の側素線を有する１＋ｎ構成の複層撚り
のスチールコードに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にこの種のスチールコードは、多数
本が平行に引揃えられた状態でゴム材に被覆されて、自
動車用タイヤの補強材として使用されている。そして、
スチールコードに要求される条件としては、機械的強度
が優れていることは勿論のこと、ゴム材との化学的、物
理的な接着が良好であること、およびスチールコード内
部へのゴム浸入性が良好であること等があげられる。す
なわち、スチールコードがタイヤ補強材としての役割を
充分に果たすためにゴム材との完全な複合体となること
が必要である。

【０００３】とりわけ、トラック、バスなどの高重量の
車両に用いられるタイヤにおいては、高強度でかつ柔軟
性をもつスチールコードが求められており、その一つと
して従来より１＋ｎ構成のスチールコードが使用されて
きた。

【０００４】しかし、従来の１＋ｎ構成のスチールコー
ドの断面構造は図４に示すようにクローズ撚り構造で、
かつ各素線７が相互に完全に密着して隙間がないため、
空洞部Ｄがコード内部に散在している。従って、このス
チールコードを２枚のゴムシートに挟んで複合体シート
を形成した場合、ゴム材が上記空洞部Ｄまで浸入せず、
ゴム材との完全な複合体を形成できない。

【０００５】それゆえ、このゴムシートをタイヤに用い
た場合、釘などの異物によりゴム被覆が一部分でも破れ
ると、外部より浸入してきた水分が上記空洞部Ｄ内に伝
播し、スチールコードが全面にわたり酸化を起こす。こ
うなると、ゴムとスチールコードの接着力が弱くなり、
両者が剥離してしまい、スチールコードの補強材として
の効果が非常に弱くなってしまう。

【０００６】この問題を解決するため、図５に示すよう
に芯素線８の径を太くしたものや、図６に示すように芯
素線９に型付けを行ったスチールコードが提案されてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図５に示すスチールコ
ードは、側素線と芯素線の間に空洞部がないので、水分
がスチールコード内部に伝播するようなことはないが、
芯素線径を太くするためコード径が太くなり、ゴムシー
トの厚みが大きくなってしまう。そのため、タイヤ重量
が増加し、これを自動車に用いた場合に燃費が悪くなる
ので好ましくない。また、芯素線８と側素線８ａが常に
接しているため、フレッティング摩耗による疲労値が悪
い。さらには芯素線径が太いため、スチールコードの剛
性が高くなり、タイヤに用いた場合に乗り心地が悪くな
る等の問題がある。

【０００８】また、図６のように芯素線９にスパイラル
状のくせ付けを行った、１＋ｎ構成のスチールコード
は、芯素線９と側素線９ａが常に接しているようなこと
はないので疲労性は改善されるが、断面形状が略真円の
形状をしているため、スチールコードの剛性がどの方向
に対しても同じである。従って、タイヤのコーナーリン
グ性能を上げるために剛性を高くすると、乗り心地まで
悪くなるという問題がある。さらに、図６のスチールコ
ードは、図４のようなクローズ撚りのコードに比べてコ
ード径が太くなり、カレンダー（ゴム被覆工程）後のゴ
ムシートが厚くなってしまい、加えてコード径が太いた
めにゴムシートに所定本数のスチールコードを埋め込む
ことができず、シートの強力が弱くなる。従って、この
ゴムシートをタイヤに用いる場合、シートの重ね枚数を
増やす必要が生じ、結果としてタイヤの重量が増加する
という問題がある。

【０００９】本願発明は、前記種々の従来のスチールコ
ードの様々な問題点を解決するためになされたものであ
り、その目的は、補強材としてタイヤに用いた場合に、
スチールコード内部へのゴム浸入性がよく、タイヤ回転
方向の剛性を低くしながらタイヤ回転方向と直交する方
向の剛性を高めることができ、圧縮および曲げに対する
疲労性が良好で、しかも取扱作業性の優れたスチールコ
ードを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のタイヤ補強用スチールコードは、０．２mm
〜０．４mmの同一素線径で構成される１本の芯素線を中
央に、３本〜８本の側素線をその外側に撚合わせて配
し、かつコード外接円が長手方向に略同一向きの略楕円
形状であるスチールコードにおいて、芯素線が側素線の
偏平方向と同一方向の偏平のスパイラル状のくせを有
し、芯素線のくせは、側素線の撚ピッチをＰとすると、
０．２Ｐ〜０．７Ｐのくせピッチを有し、芯素線のくせ
の外径の長径ｄ_Lと短径ｄ_Sとの比『ｄ_L／ｄ_S』が
１．１０以上で、その長径ｄ_Lと素線径ｄとの比『ｄ_L
／ｄ』が１．４０〜１．７５で、かつその長径ｄ_Lとコ
ードの外接円の長径Ｄ_Lと素線径ｄとの関係が『（Ｄ_L
−２ｄ）／ｄ_L＝１．０５〜１．６０』で、コード外接
円の長径Ｄ_Lと短径Ｄ_Sとの比『Ｄ_L／Ｄ_S』が１．１
０以上であることを特徴とする。なお、スチールコード
の側素線の撚りピッチは後記する理由により６〜２０mm
程度が好ましい。

【００１１】

【作用】本発明のスチールコードは、芯素線および側素
線の外接円がともに略楕円形状であるため、スチールコ
ードの長径方向と短径方向で剛性が異なる。また、カレ
ンダー後のスチールコードは、ゴムシートの中において
長径部を左右にして長手方向に略平行に並ぶため、曲げ
剛性が上下方向に低く左右方向に高い。従って、このゴ
ムシートを用いてタイヤとなしたとき、タイヤの回転方
向の剛性は低いので乗り心地がよく、タイヤ回転方向と
直交する方向の剛性は高いのでコーナーリング性能を高
めることができる。

【００１２】また、本発明のスチールコードは略楕円形
状をしているので、カレンダー時は略すべてのコードが
長径部を左右にして長手方向に略平行に並ぶため、ゴム
シート厚はコード短径分に対応する厚みとなり、シート
を薄くできる。

【００１３】スチールコードの側素線の撚りピッチは６
mm〜２０mmが好ましい。というのは、６mm未満とする
と、極度に加工量が多くなるため断線が発生しやすくな
り、またスチールコードの長さ当たりの撚り回数が多く
なり、生産性が落ちるからである。さらに、本発明にお
いては、芯素線のくせピッチが側素線の撚りピッチより
小さいため、６mm未満は適当でない。一方、スチールコ
ードの側素線の撚りピッチが２０mmを超えると、スチー
ルコードの柔軟性が失われるので疲労値が低くなり、ま
たフレアーも発生しやすくなり、実用的でない。

【００１４】芯素線の線径を０．２mm〜０．４mmとした
のは、あまり細いと充分な強力が得られないからであ
り、逆にあまり太いとスチールコード径が大きくなって
しまう。また、芯素線を太くすると疲労値が低くなる。
この傾向は芯素線の外接円が略楕円形状である本発明に
おいては一層顕著に現れ、素線径が０．４mmを超えると
実用上の障害になる。

【００１５】側素線の撚りピッチＰに対する芯素線のく
せピッチＰ₁を０．２Ｐ〜０．７Ｐとしたのは、Ｐ₁が
０．２Ｐ未満であると、素線が極度の塑性変形を受け、
断線が多発するとともに生産性が悪くなり、一方、Ｐ₁
が０．７Ｐを超えると、ゴムシート成形時のゴムのフロ
ーによる引張力、あるいはコードに負荷されるしごき力
によって素線間の隙間が減少し、ゴム浸入のための充分
な隙間が側素線に生じなくなるからである。

【００１６】芯素線のくせの外径の長径ｄ_Lと短径ｄ_S
との比『ｄ_L／ｄ_S』またはコード外接円の長径Ｄ_Lと
短径Ｄ_Sとの比『Ｄ_L／Ｄ_S』を１．１０以上としたの
は、偏平比が１．１０未満では円に近くなり、本発明の
特徴である略楕円形状による縦横の剛性の差が充分に出
ないからである。

【００１７】芯素線のくせ外径の長径ｄ_Lと素線径ｄと
の比『ｄ_L／ｄ』を１．４０〜１．７５としたのは、そ
の比が１．４０より小さいと側素線間にゴム浸入に必要
な充分な隙間が生じないからである。しかし、その比が
１．７５を超えると芯素線の加工が強くなり、強度が低
下するとともに撚りの安定性が損なわれてしまう。

【００１８】本発明のスチールコードは、芯素線に小さ
い略スパイラル状の型付けを施し、その周囲に側素線を
撚り合わせた後、ローラ間を通過させ一定量の圧縮加工
を施すことにより製造可能である。本発明は二度撚りタ
イプの撚線機（バンチャー型）でも製造できるので、実
用上特に優れている。

【００１９】そして、一定量の圧縮を与えると、図１に
示すように、芯素線１の外接円１´と側素線２群の内接
円２´との間に隙間Ｓが形成され、芯素線１が側素線２
と接しない部分が出てくるため、フレッティングが小さ
くなり、耐疲労性がよくなる。

【００２０】この隙間Ｓが小さすぎると芯素線１と側素
線２の接触が増え、逆に隙間Ｓが大きすぎると撚り形状
が不安定になるため、芯素線のくせ外径の長径ｄ_Lとコ
ード外接円の長径Ｄ_Lおよび素線径ｄとの関係は、（Ｄ
_L−２ｄ）／ｄ_L＝１．０５〜１．６０の間にするのが
よい。

【００２１】本発明のスチールコードは、素線に捩じり
を加えないチューブラータイプの撚線機と、素線に捩じ
りを加えるバンチャータイプの撚線機のどちらでも製造
できる。

【００２２】本発明のスチールコードは、チューブラー
タイプの撚線機を用いた場合、芯素線に予め略楕円形状
のくせ付けを行ったのち側素線を撚り合わせる方法また
は芯素線に略スパイラル状のくせを付与し側素線を撚り
合わせた後に圧縮する方法のいずれでも製造できる。

【００２３】しかし、バンチャータイプの撚線機を用い
た場合は、芯素線に予め略楕円形状のくせを付けると、
側素線を撚るときに捩じりが入ってしまい、うまく製造
できないことがある。従って、バンチャータイプの撚線
機では、図６のようなスチールコードを製造後に圧縮工
程を通すようにするのが好ましい。

【００２４】バンチャータイプの撚線機を用いる場合、
芯素線と側素線が同時に撚られるため、（Ｄ_L−２ｄ）
／ｄ_Lの範囲が１．１０〜１．５０であると、製造が容
易である。チューブラータイプの撚線機を用いる場合で
も、芯素線と側素線を同時に略楕円形状に圧縮成形する
ときは、（Ｄ_L−２ｄ）／ｄ_Lの範囲を１．１０〜１．
５０とする方が製造が容易である。

【００２５】上記構成のタイヤ用スチールコードを用い
て、２枚のゴムシート間に挟んで加圧加硫すると、芯素
線と側素線との間にゴムが容易に浸入し、ゴム厚も薄く
できる上、曲げ剛性も上下方向より左右方向が高くな
る。このときのスチールコード埋設方向は、シート水平
面に対してコード長径部を左右方向とし、各スチールコ
ードは長手方向に略平行に並んでいる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１は本
発明のスチールコードを示す断面図である。このスチー
ルコードは、略スパイラル状の小さいくせを有する線径
ｄ＝０．３４mmの１本の芯素線１と、その周囲に撚ピッ
チＰ＝１８．０mmで撚り合わされた線径ｄ＝０．３４mm
の６本の側素線２とから構成されている。

【００２７】本発明のスチールコードの特性を評価する
ために、芯素線のくせの外径の長径ｄ_Lと短径ｄ_S並び
にコード外接円の長径Ｄ_Lと短径Ｄ_Sおよび側素線の撚
ピッチに対する芯素線のくせピッチを本発明の範囲内で
それぞれ変化させたスチールコードを実施例１〜３と
し、その断面形状は図１に示すものと同じであるがいず
れかの構成要素の数値が本発明の範囲を外れるスチール
コードを比較例１〜３とし、図５に示すような断面形状
を有するスチールコードを従来例１とし、図６に示すよ
うな断面形状を有するスチールコードを従来例２とし、
各スチールコードについて、ゴム浸入率、耐疲労性、剛
性比および取扱作業性について評価したところ、以下の
表１に示すような結果を得た。表１に示す各項目のテス
ト条件、評価方法は次の通りである。

【００２８】ゴム浸入率＝各スチールコードに５ｋｇの
引張荷重をかけた状態でゴム中に埋め込み、加硫した
後、スチールコードをゴム中から取り出し、そのスチー
ルコードを分解して素線の一定長さを観察し、観察した
長さに対してゴムと接触した形跡のある長さの比を％表
示した。

【００２９】耐疲労性＝複数本のスチールコードをゴム
シートに埋め込んだ複合体シートを用いて３点プーリー
曲げ疲労試験機により試験し、埋設したスチールコード
がフレッティング摩耗、座屈等を経て破断するに至るま
での繰り返し回数を求め、従来例２の撚り構造のスチー
ルコードの値を１００として指数表示した。

【００３０】剛性比＝図２（ａ）に示すように、「５本
のスチールコード３を、１００％モジュラスが３５kg／
cm²であるゴムシート４に対して、スチールコードの断
面長径方向が横になるように一列に埋め込んだ」テスト
ピース５と、図２（ｂ）に示すように、「５本のスチー
ルコード３を、同ゴムシート４に対して、スチールコー
ドの断面長径方向が縦になるように並列して埋め込ん
だ」テストピース６を作製し、図３に示すように、テス
トピース５または６を、スパンＳ_P＝２０mmとした３点
曲げ試験機に上架して、『テストピース５を５mm押さえ
込んだときの荷重Ｇ』／『テストピース６を５mm押さえ
込んだときの荷重Ｇ』を剛性比とした。

【００３１】すなわち、「スチールコードの短径軸方向
の曲げ剛性」／「スチールコードの長径軸方向の曲げ剛
性」を剛性比とした。なお、テストピース５または６の
厚みＴは４mm、幅Ｗは１５mm、長さＬは１００mmであ
る。

【００３２】取扱作業性＝作業性良好のものを○、作業
性不良のものを×、その中間程度のもものを△とした。

【００３３】

【表１】

【００３４】表１より以下の点が明らかである。比較例１は、（Ｄ_L−２ｄ）／ｄ_Lが本発明の上限
より大きく、かつｄ_L／ｄが本発明の下限より小さい場
合である。すなわち、側素線の描く内側の軌跡と芯素線
の描く軌跡との隙間Ｓが大きく、芯素線のくせピッチが
小さいスチールコードである。このスチールコードは、
隙間Ｓが大きすぎるために撚り形状が不安定になり、取
扱作業性が大変悪かった。また、芯素線の伸びが小さい
ために、側素線とのバランスを欠き、コードの強力が劣
るという問題も生じた。

【００３５】比較例２は、ｄ_L／ｄとＤ_L／Ｄ_Sが
本発明の下限より小さい場合であり、このスチールコー
ドは素線間の隙間Ｓが充分でないので、ゴム浸入が極め
て悪く、耐疲労性も良好でなかった。

【００３６】比較例３は、（Ｄ_L−２ｄ）／ｄ_Lと
ｄ_L／ｄが本発明の上限より大きい場合であり、芯素線
および側素線ともにくせ付けを大きくしたスチールコー
ドである。このスチールコードは、芯素線の加工量が大
きいために耐疲労性が良くない。また、Ｄ_L（コード外
接円の長径）が大きく、ゴムシート４に図２（ａ）に示
すように埋め込むときの本数が少なくなってしまい（４
本）、ゴムシートの強度が不足した。さらに、撚りの安
定性が悪く、取扱作業性も良くなかった。

【００３７】従来例１のスチールコードは、ゴム浸
入率が充分でなく、芯素線が太いので柔軟性に欠け、し
かもコード径が太いのでゴムシートも厚くなる等の問題
が生じた。

【００３８】従来例２のスチールコードは、実施例
１〜３のスチールコードに比べてＤ_Sが大きい。このた
め、このようなスチールコードを用いた場合、ゴムシー
ト厚を薄くすることはできない。なお、ｄ_L／ｄ_SとＤ
_L／Ｄ_Sが１．００になっていないのは、製造上のばら
つきによるものである。

【００３９】実施例１〜３のスチールコードは、上
記のような欠点がなく、また剛性比も小さくなっている
ため、タイヤに用いた場合、路面からの力に対応して変
形し、しかもコーナリング時には変形しにくくなる。

【００４０】

【発明の効果】本発明のタイヤ補強用スチールコード
は、上記のとおり構成されているので、次の効果を奏す
る。コード長手方向のほぼ全域にわたってコード内部に
空洞部を有しないので、ゴム浸入性がよい。ゴムに埋め込んでシートにした際のゴムシート厚を
薄くできるので、タイヤ重量を小さく抑えることがで
き、燃費を向上できる。タイヤの回転方向の剛性を低くできるので、乗り心
地を向上でき、一方、タイヤの回転方向と直交する方向
の剛性を高くできるので、コーナーリング性能を高める
ことができる。芯素線と側素線の接触面が小さくなるため、耐疲労
性が良くなる。従来のバンチャー型、チューブラー型のいずれの撚
線機でも製造でき、撚り不良等のトラブルもないため、
取扱作業性が優れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のタイヤ補強用スチールコードの一実施
例を示す、１＋６構造の断面図である。

【図２】３点曲げ試験に用いたテストピースを示す図
で、図２（ａ）は短径方向の曲げ剛性測定用のテストピ
ースの概略図、図２（ｂ）は長径方向の曲げ剛性測定用
のテストピースの概略図である。

【図３】３点曲げ試験方法を示す説明図である。

【図４】従来のクローズ撚りの１＋６構造のスチールコ
ードの断面図である。

【図５】芯素線径を太くした従来のクローズ撚りの１＋
６構造のスチールコードの断面図である。

【図６】芯素線に略スパイラル状のくせを付けた従来の
１＋６構造のスチールコードの断面図である。

【符号の説明】

１…芯素線２…側素線３…スチールコード４…ゴムシート５、６…テストピースｄ…素線径ｄ_S…芯素線のくせ外径の短径ｄ_L…芯素線のくせ外径の長径Ｄ_S…コード外接円の短径Ｄ_L…コード外接円の長径Ｓ…隙間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】０．２mm〜０．４mmの同一素線径で構成
される１本の芯素線を中央に、３本〜８本の側素線をそ
の外側に撚合わせて配し、かつコード外接円が長手方向
に略同一向きの略楕円形状であるスチールコードにおい
て、芯素線が側素線の偏平方向と同一方向の偏平のスパ
イラル状のくせを有し、芯素線のくせは、側素線の撚ピ
ッチをＰとすると、０．２Ｐ〜０．７Ｐのくせピッチを
有し、芯素線のくせの外径の長径ｄ_Lと短径ｄ_Sとの比
『ｄ_L／ｄ_S』が１．１０以上で、その長径ｄ_Lと素線
径ｄとの比『ｄ_L／ｄ』が１．４０〜１．７５で、かつ
その長径ｄ_Lとコードの外接円の長径Ｄ_Lと素線径ｄと
の関係が『（Ｄ_L−２ｄ）／ｄ_L＝１．０５〜１．６
０』で、コード外接円の長径Ｄ_Lと短径Ｄ_Sとの比『Ｄ
_L／Ｄ_S』が１．１０以上であることを特徴とするタイ
ヤ補強用スチールコード。