JP2001098480A - ゴム補強用高剛性スチールコード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】高い剛性を備えしかも第１のワイヤ束突っ張り
が少なくかつ外径が１×ｎ構造のコード並みにコンパク
トでゴムシートの厚さを薄くすることが可能なゴム補強
用高剛性スチールコードを提供する。 【解決手段】Ｎ（Ｎ＝２〜５）＋Ｍ（Ｍ＝１〜３）構造
でしかもワイヤ本数がＮ≧Ｍのスチールコードであり、
第１のワイヤ束は相互に撚り合わされずに集合され全体
として長手方向に連続した螺旋状を呈しており、この束
に第２のワイヤ束が巻き付けられ、コード長手方向と直
角の断面において常にコード外接円の中心Ｃが略直線上
に存している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はゴム補強用スチール
コードとりわけ剛性の高いスチールコードに関する。

【０００２】

【従来の技術】トラックなどの車輌用タイヤなどゴム製
品においては補強材としてスチールコードが使用されて
いる。従来この種のスチールコードとしては、めっき付
きワイヤの複数本を同時に撚り合わせた１×５など１×
ｎ構造のものが汎用されているが、近年、乗り心地性や
操縦安定性などの面から、より剛性の高いスチールコー
ドが要望されている。

【０００３】スチールコードとしては、ほかにＮ＋Ｍ構
造のスチールコードが提案されている。このスチールコ
ードは、撚りにより柔軟さが生ずる１×Ｎ構造のスチー
ルコードに比べて相対的に剛性は高いものとなる。しか
しこのスチールコードは、芯を構成する複数のスチール
ワイヤからなる束が相互に撚り合わされていないため、
いわゆる突っ張りが生じ、セパレーション現象が発生す
るという問題があるほか、芯のワイヤ束の中心をコード
中心と整合させてその外周に第２のワイヤの束を巻き付
けるので、１×ｎのコードに比べて外周の凹凸が大きく
なり、その結果、ゴムシート中に埋め込むときにゴム複
合体たとえばベルト層の厚さが厚くなり、軽量化やコス
ト低減を損なうという問題があった。

【０００４】

【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、高い剛性を備えしかも第１のワイヤ束突
っ張りが少なくかつ外径が１×ｎ構造のコード並みにコ
ンパクトでゴムシートの厚さを薄くすることが可能なゴ
ム補強用高剛性スチールコードを提供することにある。

【０００５】

【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、Ｎ（Ｎ＝２〜５）＋Ｍ（Ｍ＝１〜３）構造で
しかもワイヤ本数がＮ≧Ｍのスチールコードにおいて、
第１のワイヤ束は相互に撚り合わされずに集合され全体
として長手方向に連続した螺旋状を呈しており、この束
に第２のワイヤ束が巻き付けられ、コード長手方向と直
角の断面において常にコード外接円の中心が略直線上に
存することを特徴としている。前記第１ワイヤ束は、上
下方向と左右方向に同一高さで波付けされ、上下と左右
の波付けピッチは半ピッチ位相がずれていることによっ
て構成される。好適な条件としては、Ｎ本の各ワイヤの
波ピッチは１２．０＜Ｐ＜２０．００ｍｍ、波付け高さ
は０．７０ｄ＜Ｈ＜１．２０ｄ（ｄはワイヤの直径ｍ
ｍ）である。

【０００６】

【作用】従来のＮ＋Ｍ構造においては、互いに撚り合わ
されていない複数本のワイヤからなるワイヤ束の中心を
コードの中心線上に配置し、そうしたワイヤ束の外周に
複数本のワイヤからなるワイヤ束を巻き付けるという構
成であった。本発明はこの発想を転換し、第１のワイヤ
束をコード長手方向で螺旋状にして第１のワイヤ束の中
心をコードの中心から意図的にずらし、この状態で第２
のワイヤ束を外周に巻回するようにしている。それによ
り、コードの長手方向と直角の各断面位置における外接
円の中心が常に略直線上に存在するようなり、第２のワ
イヤ束が異常に半径方向に突出してコードに凹凸を形成
したりあるいは外接円径が大きくなるといったことが回
避され、１×ｎ構造と略同等のコード外径を備えつつし
かも高い剛性を実現することができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施態様を添付図面
を参照して説明する。図１は本発明によるスチールコー
ドの一例であり、（ａ）はその拡大した側面を（ｂ）は
（ａ）における異なる断面各部を示している。スチール
コードＡは、３本のワイヤ１０ａ，１０ｂ，１０ｃから
なる第１束１とこれに巻き付けられた２本のワイヤ２０
ａ，２０ｂからなる第２束２とによって３＋２構造とな
っている。すべてのワイヤは高炭素鋼を伸線し表面に真
ちゅうなどゴムとの接着性のよいめっきが施されてい
る。ワイヤ径は０．２０〜０．４５ｍｍが好適である。
これは強度と剛性のバランスをとるためで、ワイヤ径が
０．２０ｍｍ以下では引張り強度はよいものの剛性が低
くなり、０．４５ｍｍ以上では剛性は高くなるものの引
張り強度が低くなるからである。

【０００８】前記第１束１におけるワイヤ１０ａ，１０
ｂ，１０ｃは相互に撚り合わされておらず、平行に引き
揃えられている。また、第２束におけるワイヤ２０ａ，
２０ｂも同様に相互に撚り合わされておらず、平行に引
き揃えられている。そして、前記第１束１は全体として
ゆるやかな螺旋状を呈するようにうねっており、そうし
たうねり状態の第１束１の外周に第２束２が螺旋状に巻
き付けられることにより、図１（ｂ）の各部断面で示す
ように第１束１はコードの中心Ｃの回りを順次回動する
ように位相が変化し、各断面のコード外接円Ｄの中心Ｃ
が略直線上ＣＬに存在する。したがって、コード外接円
Ｄの径はいずれの断面位置においてもほぼ同等であり、
第２束２のワイヤが半径方向に突出することにより外接
円の直径が全体的に大きくなったり、外接円の直径が断
各面位置で変化して凹凸が生じたりしない。ｃは第１束
の中心である。

【０００９】前記螺旋状を呈するようなうねりは、具体
的には、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）のように各ワイヤ１０
ａ，１０ｂ，１０ｃの上下左右に波高さＨが同等の連続
した波付けを施し、しかも上下方向の波と左右方向の波
とを半ピッチずらすことによって形成されたものであ
る。１０１は波である。各ワイヤの波ピッチＰは１２．
０＜Ｐ＜２０．００ｍｍが好ましい。それは、あまり波
ピッチが短いと生産性が低下するからであり、２０．０
０ｍｍ以上では直線に近くなるためコードとしたときに
バラケやすく形状保持性が低下するからである。波高さ
Ｈは、ワイヤの直径ｄとの関係において、０．７０ｄ＜
Ｈ＜１．２０ｄが好ましい。その理由は、波高さＨがあ
まり低いと外接円から第２の束が突出してコードの凹凸
が大きくなり、あまり高いとコードの外接円の直径が大
きくなるからである。

【００１０】図３は本発明の第２実施例を示しており、
この例では第１束１は４本のワイヤからなっており、第
２束２は２本のワイヤからなっている。この場合も、コ
ード長手方向と直角の断面において、外接円の中心Ｃが
略直線上ＣＬに存している。

【００１１】本発明は第１束１のワイヤ数は２〜５本の
範囲から選定される。また、第２束のワイヤ数は１〜３
本の範囲から選定される。その理由は、第１束１のワイ
ヤ数が６本以上では剛性が過大となるためである。また
第２束２のワイヤ本数が３本以上ではコード構造が不安
定となるためである。前記第１束１のワイヤの本数と第
２の束のワイヤの本数は一般的に前者が後者よりも多い
ことが好ましいが、場合によっては同数であってもよ
い。第１束１と第２束のワイヤの線径は同等であること
が好ましい。またゴム浸透性の面から、第１束１のワイ
ヤのうち少なくとも１本が２次元的な小波を有していて
もよい。

【００１２】図４と図５は本発明によるイチールコード
を１オペレーションで製造する方法を示しており、この
例では３本のワイヤからなる第１束と２本のワイヤから
なる第２束とでスチールコードを構成する場合を示して
いる。図４において、３ａ，３ｂ，３ｃは第１束用のス
トレートワイヤ１００ａ，１００ｂ，１００ｃのサプラ
イボビン、４はボイスである。前記ボイス４とサプライ
ボビン３ａ，３ｂ，３ｃの間の各ワイヤパスライン上に
は、第１波加工装置５と第２波加工装置６が９０度位相
をずらせて配置されている。

【００１３】前記第１波加工装置５はフレーム５０に、
対をなす円盤５１，５１を半径方向で近接して配置し、
それら円盤５１，５１の各周縁位置にそれぞれ互いに噛
み合い可能な円形状の形付用要素５００，５０１を多数
配設している。形付用要素５００，５０１を円形とした
のは波の頂部が角張らずに滑らかな曲率を描く用にする
ためであり、形付用要素５００，５０１は前述した波ピ
ッチが得られるように所定の径が与えられており、また
前記波高さが得られるように押込み量が設定されてい
る。形付用要素５００，５１０は軸受により自軸の回り
をフリー回転しうるものであってもよい。第２波加工装
置６は前記第１波加工装置５と同じ構成であるが、配置
が９０度変化し、かつ、第１波加工装置５により形成さ
れた上下波のピッチと半ピッチずれた位置で形付用要素
５００，５０１が噛み合うようにパスライン上での位置
が設定されている。

【００１４】７はバンチャー式撚線機であり、前記ボイ
ス４の下流の第１ガイドロール７０と、これと反対側の
第２ガイドロール７１と、第１ガイドロール７０と同じ
側の第３ガイドロール７２と、第２ガイドロールと同じ
側の第４ガイドロール７３と、第１と第２のガイドロー
ル間の弓７４と第３と第４のガイトロール間の弓７５と
を備え、内部のクレードルには第２束のワイヤの供給ボ
ビン７６，７７が配され、下流には第１の束の回りに第
２の束を巻回するためのボイス７８が配されている。８
は第４のガイトロールの下流の巻取り装置である。

【００１５】第１の束を構成すべきストレートワイヤ１
００ａ，１００ｂ，１００ｃはそれぞれサプライボビン
３ａ，３ｂ，３ｃからボイス４に導かれ、その間にそれ
ぞれ第１波加工装置５と第２波加工装置６により波付け
が行われる。すなわち、第１波加工装置５に至ると、対
をなす円盤５１，５１の外周の形付用要素５００，５０
１が噛み合うように回転しているため、ワイヤはたとえ
ば上下方向に円弧波が塑性加工され、ついで第２波加工
装置６に至ると、ここでは９０度位相がずれた関係にお
いて対をなす円盤５１，５１の外周の形付用要素５０
０，５０１が噛み合うように回転しているため、上下方
向に波付けされているワイヤ１０ａ’，１０ｂ’，１０
ｃ’は、波付けを半ピッチずらされてたとえば左右方向
に波付けされる。これにより各ワイヤは螺旋状をなすよ
うに形付けされたことになる。

【００１６】こうして上下左右に波付けされたワイヤ１
０ａ，１０ｂ，１０ｃは、ボイス３において集められて
束となり、この状態で第１のガイドロール７０から回転
する弓７４を経て第２のガイドロール７１に導かれるこ
とによりねじられる。そして、第２のガイドロール７１
からクレードル内を経て第３のガイドロール７２に導か
れ間に、第２束のワイヤの供給ボビン７６，７７からワ
イヤが第１の束の回りに供給されて巻回され、ついで第
３のガイドロール７２から第４のガイドロール７３に至
る間にねじりが戻される。したがって、コードは図１に
示したように第１束１がコードの中心Ｃのまわりで螺旋
を描くように変位しその回りを第２束２が巻きついた形
態となり、各断面の外接円中心Ｃが略直線上に存在する
スチールコードになる。このスチールコードは第４のガ
イドロール７３を通った後、巻取り装置８に巻収され
る。

【００１７】

【実施例】本発明のスチールコードの実施例を従来例お
よび比較法とともに表１に示す。ワイヤはいずれも炭素
量Ｃ：０．８２％を含有する高炭素鋼線材を使用して製
作した。実施例１，２および３は図４および図５に示す
装置と方法により製作したものである。従来例１は５本
の素線をバンチャー式撚線機により一括撚りしたもので
ある。従来例２は図４および図５における波付け装置を
取外して製作したもので、第１束はなにも波を付けぬま
まボイスにおいて集合されバンチャー撚線機にてイン−
アウトで撚りを戻したものである。

【００１８】

【表１】

【００１９】第１表において、コード直径はコードを平
面に配し、平面よりコード高さを測定したものである。
従来例２のコード直径も同様に測定したものである。
「剛性」は供試スチールコードを１００ｍｍの間隔で固
定し、それら両側の固定部の接線が１５°になるように
スチールコードを曲げたときの曲げモーメントを測定し
たものである。「ゴム浸透性」は引き剥ぎ法によって測
定した結果である。

【００２０】第１表から明らかなように、実施例１，
２，３は従来例１に比べて剛性が１４〜１５％向上して
おり、従来例２にほぼ匹敵する高剛性が実現されてい
る。一方、コード径については、実施例のものは従来例
２よりも小さく、従来例１とほぼ同等である。

【００２１】

【発明の効果】以上説明した本発明によるときには、Ｎ
（Ｎ＝２〜５）＋Ｍ（Ｍ＝１〜３）構造でしかもワイヤ
本数がＮ≧Ｍのスチールコードにおいて、第１のワイヤ
束は相互に撚り合わされずに集合され全体として長手方
向に螺旋状を呈しており、この束に第２のワイヤ束が巻
き付けられ、コード長手方向と直角の断面において常に
コード外接円の中心が略直線上に存するので、第１束の
突出しが抑制されるとともに、剛性が高くしかもそれで
いてコード径が同本数の１×ｎあるいはｎ＋ｍのコード
よりも小さいものとなり、それによりベルト層などのゴ
ムシートに埋設したときのゴム複合体厚さを薄くするこ
とができ、乗り心地や操縦安定性がよく軽量なラジアル
タイヤ類を得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によれば、第１ワイヤ束は、上下
方向と左右方向に同一高さで波付けされ、上下と左右の
波付けピッチは半ピッチ位相がずれていることによって
構成され、各ワイヤの波ピッチは１２．０＜Ｐ＜２０．
００ｍｍ、波付け高さは０．７０ｄ＜Ｈ＜１．２０ｄ
（ｄはワイヤの直径ｍｍ）であるので、剛性の向上とコ
ード外径のコンパクト化を確実に実現できるというすぐ
れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明によるスチールコードの一例を
拡大して示す側面図、（ｂ）は（ａ）におけるａ−ａ，
ｂ−ｂ，ｃ−ｃ，ｄ−ｄ，ｅ−ｅの各位置の断面図であ
る。

【図２】（ａ）は本発明における第１束のワイヤの側面
図、（ｂ）は同じくその平面図、（ｃ）は同じくその正
面図である。

【図３】（ａ）ないし（ｄ）は本発明によるスチールコ
ードの他の例を異なる位置で切断した断面図である。

【図４】本発明のスチールコードの製造装置と製造方法
を模式的に示す説明図である。

【図５】図４における波加工装置部分の詳細図である。

【符号の説明】

１ 第１束 ２ 第２束 １０ａ，１０ｂ，１０ｃ 第１束のワイヤ ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ 第２束のワイヤ Ｃ コードの中心 ＣＬ コード中心線 Ｄ コード外接円 １０１ 波

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和田 鎮夫 東京都中央区日本橋室町２丁目３番14号 東京製綱株式会社内 Ｆターム(参考） 3B153 AA11 AA12 AA13 AA33 AA50 BB13 CC52 FF16 GG01 GG40

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｎ（Ｎ＝２〜５）＋Ｍ（Ｍ＝１〜３）構造
   でしかもワイヤ本数がＮ≧Ｍのスチールコードにおい
   て、第１のワイヤ束は相互に撚り合わされずに集合され
   全体として長手方向に連続した螺旋状を呈しており、こ
   の束に第２のワイヤ束が巻き付けられ、コード長手方向
   と直角の断面において常にコード外接円の中心Ｃが略直
   線上に存することを特徴とするゴム補強用高剛性スチー
   ルコード。
2. 【請求項２】第１ワイヤ束は、上下方向と左右方向に同
   一高さで波付けされ、上下と左右の波付けピッチは半ピ
   ッチ位相がずれていることによって構成され、各ワイヤ
   の波ピッチは１２．０＜Ｐ＜２０．００ｍｍ、波付け高
   さは０．７０ｄ＜Ｈ＜１．２０ｄ（ｄはワイヤの直径ｍ
   ｍ）である請求項１に記載のゴム補強用高剛性スチール
   コード。