JP2000256976A - タイヤ補強用スチ−ルコ−ド - Google Patents
タイヤ補強用スチ−ルコ−ドInfo
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Abstract
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、しかも製造及び取扱作業性の優れたスチ−
ルコ−ドを提供する。 【解決手段】 略スパイラル状の小さなくせを有する1
本のコア素線1と、同じ線径の3本の側素線2とからな
り、コア素線1が下記式(1)(2)を満足するくせピ
ッチP1 (mm)とコ−ド短径方向のくせ外径d1 (m
m)の略スパイラル状のくせを有し、また前記コア素線
1が、前記略楕円の長径軸を挟む両側に位置する側素線
の間に略ピッチP1 間隔で出現し、しかも前記略楕円形
状の扁平率(T/Wの百分比)が38%〜60%であ
る。 P1 =0.1P〜0.5P ・・・
(1) T−d1 =0.05〜0.15 ・・・
(2)
Description
補強材として使用されるスチ−ルコ−ドに関し、特に4
本または5本の素線を撚り合わせ、そのコ−ドの横断面
が略楕円形状のスチ−ルコ−ドに関するものである。
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−ルコ−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−ルコ−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−ルコ−ドがタイヤ補強材としての役割を充
分に果たすためには、機械的強度に優れゴム材との完全
な複合体となることが必要である。
ムとの化学的接着を良好にするため表面に真鍮メッキを
施した素線を用いた例えば1×4、1×5オ−プン構造
(図6、図5)のほか、1×4、1×5扁平オ−プン構
造(図7)のものが用いられている。また更に最近は、
3本〜4本の素線を撚らずに引き揃えてなるパラレル構
造(図8)が提案されている。
−ドは、素線同士が連続して接しているようなことはほ
とんどないので、スチ−ルコ−ド内へのゴム浸入はよ
く、錆の発生は、それ以前のクロ−ズ構造のスチ−ルコ
−ドに比較して非常に改善されている。しかし、その構
造上このスチ−ルコ−ドはコ−ド径が大きくなり、低荷
重でコ−ドが伸びやすく、コ−ドのゴム引き圧延加工時
にコ−ドにかかる張力を低くして素線間の隙間を維持し
ながらゴム引きすることが必要となり、コ−ド張力管理
が非常に難しく製造上も問題が多い。また、素線径に比
べて、コ−ド径が非常に大きくなるためゴムシ−トの厚
みも厚くなり、タイヤの重量が増加し、このタイヤを自
動車に用いた場合乗り心地が悪く、また燃費も悪くな
る。
ン構造のスチ−ルコ−ドは、スチ−ルコ−ド内へのゴム
浸入は良く、短径側をゴムシ−トの厚み方向にしてゴム
に埋設すると、ゴムシ−トの厚みも薄くなり、タイヤの
重量も減少し、このタイヤを自動車に用いた場合乗り心
地が良く、また燃費も良くなる。さらに、スチ−ルコ−
ドを扁平にすることにより、新たに次のことが確認され
た。このスチ−ルコ−ドをタイヤのベルト層において、
短径側をゴムシ−トの厚み方向にしてゴムに埋設するこ
とにより、ベルト層の縦方向の曲げ剛性は小さくなり、
乗り心地がソフトになる。また、長径側が全てベルト層
の幅方向に配置されるので、ベルト層の横方向の曲げ剛
性は大きくなり、コ−ナリング性能を高めることが出来
る。そして、さらに扁平な(扁平率の小さい)スチ−ル
コ−ドが要求されるようになってきた。しかしながら、
このような従来の扁平オ−プン構造のスチ−ルコ−ドの
製造方法は、図5、図6に示す真円のオ−プン構造のス
チ−ルコ−ドを上下方向から単に圧力を加えて扁平加工
するだけの方法であり、扁平度合いにも限度があり、極
端な扁平構造のスチ−ルコ−ドの製造は無理である。
4本の素線を撚らずに一列に引き揃えてなるパラレル構
造のスチ−ルコ−ドである。このスチ−ルコ−ドはベル
ト層においてそれらの素線がベルト層の幅方向に並ぶよ
うに配置されると、ベルト層の縦方向の曲げ剛性は極端
に小さくなり、横方向の曲げ剛性は極端に大きくなると
考えられるからである。しかしながら、このスチ−ルコ
−ドは素線が撚られていないためその強度に比して柔軟
性が悪く、横方向の曲げ剛性はあまり極端に大きくなり
すぎ、曲げに対して捻れや挫屈が発生しやすくなる。し
かもこのスチ−ールコ−ドは、3本の素線が撚り合わさ
れていないため、ラッピング線でばらけいように固定す
る必要があり構造的にも不安定である。
のような従来のスチ−ルコ−ドの様々な欠点を無くし、
コ−ド内へのゴムの浸入を確保し、かつ極端な扁平構造
である撚り線のスチ−ルコ−ドを提供しようとするもの
であり、そのスチ−ルコ−ドをタイヤに用いることによ
り、自動車の安全性、操縦安定性、乗り心地性、コ−ナ
−リング性、燃費性能などの向上を図ろうとするもので
ある。
に、本発明のタイヤ補強用スチ−ルコ−ドは、0.15
mm〜0.40mmの線径を有する4本または5本の素
線を、1本をコア素線、残りの素線を側素線とし、同一
方向に撚りピッチPで一度に撚り合わせたスチ−ルコ−
ドであって、その横断面が長手方向に略同一向きで略楕
円形状(長径W、短径T)であるタイヤ補強用スチ−ル
コ−ドにおいて、コア素線が下記式(1)(2)を満足
するくせピッチP1 とコ−ド短径方向のくせ外径d1 の
略スパイラル状のくせを有し、また前記コア素線が前記
略楕円の長径軸を挟む両側に位置する側素線の間に略ピ
ッチP1 間隔で出現し、しかも前記略楕円形状の扁平率
(T/Wの百分比)が38%〜60%であることを特徴
とする。 P1 =0.1P〜0.5P ・・・(1) T−d1 =0.05〜0.15 ・・・(2) 式中、P1 :くせピッチ(mm) T :コ−ド短径(mm) d1 :コ−ド短径方向のコア素線のくせ外径(mm) なお、スチ−ルコ−ドの撚りピッチは後記する理由によ
り5〜20mm程度が好ましい。また、コア素線と側素
線の線径はすべて同じであってもよいが、コア素線の線
径を少し大きくしてもよい。このとき線径dは側素線の
線径を用いるものとする。
に基づいて説明する。図1は一実施の形態を示すスチ−
ルコ−ドの概略横断面図で、このスチ−ルコ−ドは、略
スパイラル状の小さなくせを有する1本のコア素線1
と、同じ線径の3本の側素線2とから構成されている。
図2は他の実施の形態を示すスチ−ルコ−ドの概略横断
面図で、このスチールコードは、略スパイラル状の小さ
なくせを有する1本のコア素線1と、同じ線径の4本の
側素線2とから構成されている。る。そしてこれらスチ
−ルコ−ドは、その構成上ゴムの浸入性が良いのはもち
ろんであるが、以下の特別な効果がある。本発明のスチ
−ルコ−ドは、横断面が長手方向に略同一向きで扁平率
の極端に小さい略楕円形状であるため、スチ−ルコ−ド
の短径方向と長径方向で大きく剛性が異なる。また、カ
レンダ−後のスチ−ルコ−ドは、ゴムシ−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−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−ナ−リング性能を
高めることが出来る。
長手方向に連続した略楕円形状をしているので、カレン
ダ−時は全てのスチ−ルコ−ドが長径部を左右にして長
手方向に略一列に並び、ゴムシ−ト厚はスチ−ルコ−ド
短径部分に対応する厚みとなり、シ−トを薄くできる。
そして、スチ−ルコ−ドの挿入本数を少なくできる。そ
の結果タイヤの軽量化が可能となり、タイヤのコストダ
ウン、自動車の燃費の改善が可能となった。さらに撚り
の安定性の点においても、図8に示すようなスチ−ルコ
−ドと比較して、撚りが安定しておりゴムシ−トに埋設
した後でもほとんど同じ形状であり、製造上、取り扱い
作業上も優れている。
に示すパラレル構造のスチ−ルコ−ドと異なり、撚り線
であるため素線径に比しても柔軟性に優れ、いかなる方
向に対しても、捻れや挫屈の発生は問題とならない。ま
た、撚り線であるためラッピング線で固定する必要もな
い。
0mmが好ましい。というのは、5mm未満とすると、
極度に曲げ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−ルコ−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、コア素線のくせピッチが撚りピッチよりさらに
小さいため、撚りピッチ5mm未満は適当ではない。一
方、スチ−ルコ−ドの撚りピッチが20mmを越える
と、スチ−ルコ−ドの柔軟性が失われるので疲労値が低
くなり、また撚りが不安定となり、コ−ド切断箇所で素
線がばらけるフレア−も発生しやすくなり、実用的でな
い。
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−ルコ−ド径が大きくな
ってしまう。また、素線を太くするとスチ−ルコ−ドの
柔軟性が失われ、疲労値が低くなる。この傾向は小さい
くせを有する素線の存在する本発明においては、一層顕
著に現れ、素線径が0.4mmを越えると実用上の障害
になる。
たとき、くせを有するコア素線のくせピッチP1 を0.
1P〜0.5Pとしたのは、P1 が0.1P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0.5Pを越えると、コア
素線としての効果が果たせず、ゴムシ−ト成形時のゴム
のフロ−による引張力、あるいはコ−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
の充分な隙間が素線間に生じなくなるからである。ま
た、0.5Pを越えるとスチ−ルコ−ドの圧延が充分に
出来ず、スチ−ルコ−ド横断面の短径(T)が大きくな
り、ゴムシ−ト厚が小さく出来ない。
たとき、コ−ド短径方向のコア素線のくせ外径d1 (m
m)を、T−d1 =0.05〜0.15の式を満足する
範囲としたのは、この式においてT−d1 が0.05よ
り小さい加工は実際上困難であり、また素線間に充分ゴ
ム浸入を行うためにも0.05以上の方がよい。逆に
0.15を越えると扁平の効果が少なくなり、ゴムシ−
ト厚を小さくすることが出来ない。製造上、作用効果上
この範囲が最も適している。
状の扁平率(短径Tと長径Wとの比、T/Wの百分比)
を38%〜60%としたのは、38%未満とすると、撚
りが不安定となると同時に各素線は長径端部での曲げ加
工がきつくなり、取り扱いの作業性が悪く耐疲労性に劣
る。60%を越える形状となっても撚りは不安定とな
り、また従来の扁平オ−プンコ−ドに近づくので本発明
のスチ−ルコ−ドの効果は期待できなくなる。
を前記略楕円形状の両端には出現させずに、かつまたコ
ア素線を側素線の内側に完全に配置するという構造をと
らず、長径軸を挟む両側では、コア素線を側素線の間に
略ピッチP1 間隔で出現させ配置するようにし、結果的
には一見してほぼ単層撚りのような構造にまで、スチ−
ルコ−ドを超扁平加工することにより本発明のスチ−ル
コ−ドを完成することが出来た。そのため従来よりも撚
りが安定し、かつ素線間に適当なる隙間を保ち、極端に
大きな超扁平のスチ−ルコ−ドが得られた。
は、一本の素線1にあらかじめ設定された小さなくせを
付けてコア素線とし、その周囲に側素線2を撚り合わせ
図9、図10のような構造にした後、表面がフラットな
ロ−ラ−間を通過させ、かなり強い圧縮加工を上下より
施すことにより製造可能である。従来はこのような方法
では、スチ−ルコ−ドの撚りがつぶれてしまって、コ−
ドとして欠陥品ではないかと思われていたが、本発明の
ように素線1本を小さなくせを有するコア素線とし、残
りの3〜4本の素線を側素線とし、それぞれの素線に適
宜張力をかけて同一方向に撚り合わせ、その後上下方向
から強い圧縮加工を施せば簡単に製造が可能であること
も解った。
プの撚り線機でも製造できるが、バンチャ−タイプの撚
線機で製造する方が、効率が良く実用的である。バンチ
ャ−タイプの撚線機を用いた場合、素線に捻りが入るた
めあらかじめ付けたくせとスチ−ルコ−ドでのくせとが
異なるのでその点を考慮しておく必要がある。
て、2枚のゴムシ−ト間に挟んで加圧加硫すると、各素
線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極端に高くなる。この
ときのスチ−ルコ−ド埋設方向は、シ−ト水平面に対し
てスチ−ルコ−ド長径部を左右方向とし、各スチ−ルコ
−ドは長手方向に略一列に並んでいる。
体的に説明する。
ために、以下表1に示すとおり素線本数N、撚りピッチ
P、コア素線のくせのピッチP1 、くせ外径d1 、スチ
−ルコ−ド横断面の楕円形状の短径T、長径Wを本発明
の範囲内でそれぞれ変化させた超扁平オ−プン構造の実
施例1〜3、図6に示すような横断面形状を有するオ−
プン構造の従来例1、図7に示すような横断面形状を有
する扁平オ−プン構造の従来例2、図8に示すような横
断面形状を有するパラレル構造の従来例3をそれぞれ製
造した。そして、これら各スチ−ルコ−ドについて、ゴ
ム浸入率、耐疲労性、捻れ挫屈本数、剛性比、乗り心地
性および取扱作業性について評価したところ、以下の表
2に示すような結果を得た。表2に示す各項目のテスト
条件、評価方法は次の通りである。
引張加重をかけた状態でゴム中に埋め込み、加硫した
後、スチ−ルコ−ドをゴム中から取り出し、そのスチ−
ルコ−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。表中その値の大きい方がゴム浸入率が良いこと
を示している。
シ−トに埋め込んだ複合体シ−トを用いて3点プ−リ−
曲げ疲労試験機により試験し、埋設したスチ−ルコ−ド
がフレッティング磨耗、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−
ルコ−ドの値を100として指数表示した。表中その値
が大きい方が耐疲労性に優れている。
労性テストを行った後のスチ−ルコ−ド100本中にお
いて破断するに至ったスチ−ルコ−ドを調べ、その原因
が素線の捻れや挫屈に起因している素線の本数を表示し
た。
のスチ−ルコ−ドを、100%モジュラスが35kg/
cm2 であるゴムシ−ト11に対して、スチ−ルコ−ド
断面の長径が横になるように一列に埋め込んだ」テスト
ピ−ス12と、図3(b)に示すように、「5本のスチ
−ルコ−ドを、同ゴムシ−ト11に対して、スチ−ルコ
−ドの断面の長径が縦になるように並列して埋め込ん
だ」テストピ−ス13を製作し、図4に示すように、テ
ストピ−ス12または13を、スパンSp=20mmと
した3点曲げ試験機に上架して、「テストピ−ス12を
5mm押さえ込んだときの加重G」/「テストピ−ス1
3を5mm押さえ込んだときの加重G」の百分比を剛性
比とした。
の曲げ剛性」/スチ−ルコ−ドの長径軸方向の曲げ剛
性」を剛性比とした。表中その値の小さい方が曲げ剛性
に差があることを示している。なお、従来例1、2のス
チ−ルコ−ドにおいては、長径、短径がないので剛性比
は100とした。また、テストピ−ス12または13の
厚みは4mm、幅は15mm、長さは100mmであ
る。
を埋め込んだタイヤを試作し、10名のパネラ−による
アスファルト舗装路面での感応評価を10点満点法で行
い、その平均をとった。
イヤ製造において、作業性良好なものを〇、作業性不良
のものを×、その中間程度のものを△とした。
従来例1は、4本の素線をオ−プンに撚り合わせた図6
に示すオ−プン構造のスチ−ルコ−ドで、ゴム浸入性は
優れているが、取り扱い作業性では劣り、捻れ・挫屈本
数も多い。また、コ−ド径が太いのでゴムシ−トも厚く
なる等の問題が生じた。
合わせ、扁平加工した図7に示す扁平オ−プン構造のス
チ−ルコ−ドで、ゴム浸入性は優れ、その他の品質にお
いては従来例1撚りも優れているが、まだ充分ではな
い。
し、その周りに1本のラッピング線を巻き付けた図8に
示すパラレル構造のスチ−ルコ−ドで、剛性比は大きく
て優れているが、作業性、耐疲労性に劣り、その他の品
質も充分ではない。
ような欠点がなく、剛性比も小さくなっており、タイヤ
に用いた場合、路面からの力に対応して変形し乗り心地
がよく、しかもコ−ナリング時には変形しにくくなる。
は、上記のとおり構成されているので、つぎの効果を奏
する。 スチ−ルコ−ド長手方向のほぼ全域にわたってコ−ド
内部に密閉された空洞部を有しなく、かつ横断面形状の
短径が極めて小さいため(いわゆる薄いため)スチ−ル
コ−ド内部へのゴム浸入がよい。 ゴムに埋め込んでシ−トにした際のゴムシ−ト厚を極
端に薄くできるので、タイヤ重量を小さく抑えることが
でき、タイヤのコストダウン、自動車の燃費向上が可能
となる。 タイヤ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−ナ−リング性能を高めること
ができる。 小さいくせを有するコア素線が、横断面の略楕円形状
の長径両端部に出現せず、ほぼ中央部近辺に位置し、か
つ長径軸を挟む両側に位置する側素線の間に略ピッチP
1 間隔で出現しているので、極端な扁平構造であるにも
かかわらず、スチ−ルコ−ドとしての形状が非常に安定
しており、かつ内部へのゴム浸入が非常によくなる。そ
の結果、捻れ・挫屈にたいしても優れている。 芯素線というような状態での素線が存在せず、全ての
素線で単層撚りのような構造でしかも超扁平となるた
め、耐疲労性が良くなる。 従来のチュ−ブラ−型、バンチャ−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。
の形態を示す、1+3超扁平オ−プン構造の概略横断面
図である。
施の形態を示し、1+4超扁平オ−プン構造の概略横断
面図である。
で、図3(a)は短径方向の曲げ剛性測定用のテストピ
−スの概略図、図3(b)は長径方向の曲げ剛性測定用
のテストピ−スの概略図である。
ドの横断面図である。
ドの横断面図である。
ドの横断面図である。
外観概略図である。
−ド製造工程における圧縮加工を施す前のスチ−ルコ−
ドの横断面図である。
コ−ド製造工程における圧縮加工を施す前のスチ−ルコ
−ドの横断面図である。
m) W・・・スチ−ルコ−ド横断面の長径(mm) T・・・スチ−ルコ−ド横断面の短径(mm)
Claims (1)
- 【請求項1】 0.15mm〜0.40mmの線径を有
する4本または5本の素線を、1本をコア素線、残りの
素線を側素線とし、同一方向に撚りピッチPで一度に撚
り合わせたスチ−ルコ−ドであって、その横断面が長手
方向に略同一向きで略楕円形状(長径W、短径T)であ
るタイヤ補強用スチ−ルコ−ドにおいて、コア素線が下
記式(1)(2)を満足するくせピッチP1 とコ−ド短
径方向のくせ外径d1 の略スパイラル状のくせを有し、
また前記コア素線が前記略楕円の長径軸を挟む両側に位
置する側素線の間に略ピッチP1 間隔で出現し、しかも
前記略楕円形状の扁平率(T/Wの百分比)が38%〜
60%であることを特徴とするタイヤ補強用スチ−ルコ
−ド P1 =0.1P〜0.5P ・・・(1) T−d1 =0.05〜0.15 ・・・(2) 式中、P1 :くせピッチ(mm) T :コ−ド短径(mm) d1 :コ−ド短径方向のコア素線のくせ外径(mm)
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007303032A (ja) * | 2006-05-12 | 2007-11-22 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | ゴム補強用スチールコード及びそれを用いた空気入りラジアルタイヤ |
JP2008057063A (ja) * | 2006-08-30 | 2008-03-13 | Yokohama Rubber Co Ltd:The | ゴム補強用スチールコード及びそれを用いた空気入りラジアルタイヤ |
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-
1999
- 1999-03-11 JP JP06491399A patent/JP4091707B2/ja not_active Expired - Fee Related
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