JP2003268686A - スチールコードの強度要素を変形させる装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低いＰＬＥ（部分負荷伸び）を有し、製造費
が安く、構成スチール素線に傷が無く、ゴム浸透が完全
に行われるスチールコードの強度要素を変形させる装置
を提供する。 【解決手段】 装置は、中心軸と周囲面とを有する前加
工装置１０２を備えている。周囲面は、丸いかど１０８
と辺１１０からなる。素線１００が周囲面の円周方向に
沿って少なくとも９０°を越える角度を成して引っ張ら
れる時、前加工装置１０２がその中心軸の周りに回転す
る。これによって、周囲面を越えて通過する素線１００
に、或る極大値と或る極小値との間で変動する曲率半径
を有する曲線部を与える。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は、ゴムタイヤ、コン
ベヤーベルト、ホース、マンドレル（mandrel）、ポリ
ウレタン製の、またはゴム製のタイミングベルト等のエ
ラストマー製品の補強に使用するスチールコードの強度
要素を変形させる装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】スチールコードに課せられた主要条件の
一つは、ゴム等のエラストマーが完全に構造内に浸透す
ることである。このことは、強度要素間における摩滅や
引っ張りを減ずる為に、また、多量の腐食を生じコード
やゴム製品の寿命をかなり減ずる恐れのある水分がコー
ドに沿って移動するのを防ぐ為に、ゴムがスチールコー
ドの構成要素間に浸透し全ての可能な空間を充填するこ
とができなければならないことを意味する。 【０００３】内部にゴムが浸透したスチールコードを得
るある種の解決策が従来技術により既に出されている。
米国特許第４，２５８，５４３号（特許文献１）及び米
国特許第４，３９９，８５３号（特許文献２）に記載さ
れた上記解決策は、スチールコードを構成するスチール
素線を弾性限界を超えて予め機械的に変形させその結果
スチールコード内に隙間が生ずるようにすることであ
る。即ち、スチール素線の塑性変形により、ゴムを確実
にコード内に浸透させる為の「大間隙」（macro-gaps）
がこのコードの長手に沿って生じている。しかしなが
ら、このようなコードにはまた重大な欠点がある。即
ち、完全にゴムを浸透させることを保証する為には、大
きな塑性変形度と、従って大きな間隙率が必要である
が、このことは、スチールコードが過大なコード直径と
過大な部分負荷伸び（part lord elongation。ＰＬＥと
呼ばれる）を有することを招く。撚られたコードがこの
ことにより構造的不安定性（constructional instabili
ties）を有するものになる可能性があり、タイヤのブレ
ーカ層に埋め込まれた場合、このようなコードはタイヤ
の操縦性（steering properties）と耐久性とに悪影響
を及ぼし得る。 【０００４】欧州特許出願公開第０４６２７１６号（特
許文献３）には、上記の構造不安定性の問題に対する解
決策が開示されている。これに開示されたスチールコー
ドでは、該スチールコードのピッチより短い螺旋ピッチ
を有し、かつ、該素線の直径より幾らか大きな螺旋直径
を有する螺旋の形に、そのスチール素線が、変形させら
れている。螺旋形に加工されたこの素線の螺旋ピッチが
当該スチールコードの撚りピッチより小さいと言う事実
により、一つの撚りピッチ毎に一つより多い「小間隙」
（micro-gap）が造られている。ここで「小間隙」と言
う用語は上記用語「大間隙」と区別する為に用いられて
いる。小間隙は前記大間隙より寸法は小さいが数が多
い。小間隙の寸法はスチールコードの撚りピッチよりか
なり小さい。これら小間隙のあるお蔭で、スチールコー
ドが過大なコード直径と過大な部分負荷伸びと言う欠点
を持たない状態で、なお、ゴムがスチールコード内に完
全に浸透できる。前記の螺旋形素線は外部から駆動され
る変形加工用ピン（deformation pins）により得られる
が、その場合、変形加工用ピンは、当該スチールコード
を撚るダブルツイスタ（double-twister）の回転速度の
２倍より早い速度で回転しなければならない。これはエ
ネルギーをかなり消費し費用のかかる製造法である。 【０００５】米国特許第５，０２０，３１２号（特許文
献４）には、ゴムが完全に浸透したスチールコードを得
る為に、スチールコードを構成する一部または全部のス
チール素線を変形させる、他の方法が開示されている。
一部または全部のスチール素線が、一対の歯車状要素
の、歯の表面の間を通過し、ジグザグの形状になる。こ
の歯車状要素における二つの歯の間のピッチは、スチー
ルコードの撚りピッチ当りにスチール素線間に一つより
多い小間隙がこの場合に得られる様に選ぶことができ
る。その結果として、比較的大きな部分負荷伸びという
欠陥無しにゴムの完全な浸透がこの場合にも保証され
る。二つの歯車状要素は外力により駆動されずにスチー
ル素線そのものにより駆動される。従ってこの方法はエ
ネルギー消費型ではなく費用もかからない。しかしなが
らこの具体例は、歯車状要素が素線をある程度圧延して
しまうことがあり、その結果スチール素線に、特にその
薄い皮膜（１ミクロンより遥かに薄い黄銅または亜鉛が
使いやすい）に損傷が生じたり、歯車状要素そのものに
多量の摩耗が生じたり、またはその両方が生じたりする
欠点を有する。被覆スチール素線に生じた損傷は、これ
らスチール素線の疲労限界（fatigue resistance）と、
ゴム等に対する密着強さ（adhesion strength）とをか
なり減少させる。 【０００６】 【特許文献１】米国特許第４，２５８，５４３号明細書 【特許文献２】米国特許第４，３９９，８５３号明細書 【特許文献３】欧州特許出願公開第０４６２７１６号明
細書 【特許文献４】米国特許第５，０２０，３１２号明細書 【０００７】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は従来技
術における欠点を持たないスチールコードを提供するこ
とである。本発明の更なる目的は、低いＰＬＥ（部分負
荷伸び）を有し、製造費が安く、構成スチール素線に傷
が無く、ゴム浸透が完全に行われるスチールコードの強
度要素を変形させる装置を提供することである。本発明
の更に他の目的は、繰り返し曲げに対する、及び繰り返
し引っ張り荷重に対する抵抗力が高いスチールコードの
強度要素を変形させる装置を提供することである。 【０００８】 【課題を解決するための手段】本発明は、スチールコー
ドの強度要素を変形させる装置であって、前記装置が、
中心軸と周囲面とを有する本体を備え、強度要素が前記
本体の前記周囲面の円周方向に沿って少なくとも９０°
を越える角度を成して引っ張られる時前記本体がその中
心軸の周りに回転し得、前記周囲面を越えて通過する強
度要素に或る極大値と或る極小値との間で変動する曲率
半径を有する曲線部を与えるように前記周囲面が、或る
極大値と或る極小値との間を変動する曲率半径を有する
ことを特徴とする、スチールコードの強度要素を変形さ
せる装置である。 【０００９】本発明の第一の態様により、一つの長手方
向中心軸と少なくとも一つの強度要素とを有するスチー
ルコードであって、前記要素が、それぞれ或る撚りピッ
チで撚られて後前記コードに形成され、前記長手方向中
心軸に垂直な平面における該要素の投影像が曲線の形状
を有し、少なくとも一つの該曲線が、或る極大値と或る
極小値との間を変動する曲率半径を有した凸型曲線であ
り、前記コードが更に（ｉ）前記長手方向中心軸に沿っ
て測定された、前記凸型曲線の二極小曲率半径部間の距
離が、前記凸型曲線を形成する前記強度要素の撚りピッ
チの半分とは等しくない、または（ii）少なくとも一つ
の前記曲線が、他の前記曲線と実質的に異なっている、
という特徴の一つまたは両方を有することを特徴とする
スチールコードが提供される。用語「スチールコード」
は、全ての構成要素がスチール製の要素であることを必
要とする旨を意味するものではなく、大部分の構成要素
がスチール製の要素であることを意味する。他の要素、
例えばナイロンまたはアラミド（aramide）等のもの
も、強度要素あるいは充填要素としてコード内に存在で
きるものである。用語「要素」は単一の素線と、複数本
の単一スチール素線からなるストランドとの両方に適用
される。該要素の特有な形状に関して特別の制限は無
い。要素がほぼ円形断面を有するのが都合がよいが、平
らな形、矩形または楕円形の断面を有する要素であって
もよい。用語「強度要素」は、スチールコードの全破断
荷重（total breaking load）に大きく貢献する要素
（素線またはストランド）を表す。巻き付け線（wrappi
ngfilament）はスチールコードの破断荷重に大きく貢献
しないので、用語「強度要素」は巻き付け線には適用さ
れない。この意味において本発明のコードと、巻き付け
線のみの投影像がコードの長手方向中心軸に垂直な平面
上に凸多角形の曲線を形成する、ＪＰ−Ａ−６３−１１
０ ００２に開示されたスチールコードとの間には明瞭
な区別がある。用語「ピッチ」はコード内の当該強度要
素の撚りピッチを表す。コードは一つより多くの撚りピ
ッチを有することができる。例えば、芯の周りに２層を
有し、芯構造のための撚りピッチと、中間層のための撚
りピッチと、外側層の為の撚りピッチとを有するコード
がある。前記撚りピッチを特定する値は数ミリメートル
から、例えば５ｍｍから無限値迄変え得る。この最後の
（無限値の）場合には、関連する強度要素は撚られてい
ない。コード内に強度要素が一本のみの場合にもピッチ
は無限値となる。特徴（ii）は実質的に異なる曲線を示
し、この曲線の幅、位相或はその両方が他の曲線の幅、
或は位相と実質的に異なることを意味している。本発明
のコードの特徴（ｉ）及び（ii）により、ＥＰ−Ａ−０
３６３ ８９３に開示された従来技術によるコードか
ら本発明のコードがはっきり識別される。この従来技術
のコードは、３乃至６本のスチール素線が全て、コード
の長軸に垂直な平面上に凸型の楕円状の曲線を形成す
る。コードの長軸に沿って測定された、該楕円の該二つ
の極大曲率半径部それぞれの間の距離は、コードの撚り
ピッチの半分に等しく、３乃至６本のスチール素線全て
の投影像は同じ楕円をほぼ形成する。これは、全ての素
線が互いに平行で、その結果、小間隙が形成されていな
いことを意味する。本発明のコードにおいては、二つの
極小曲率半径部それぞれの間の距離が、凸型曲線を形成
する要素の、撚りピッチの半分より小さいことが好まし
い。このことはアークハイト（arc height。一定長さの
コードを２定点を通るように平面上に放置したときの、
該２定点を結ぶ直線からの該コードの極大ふれ長さ）が
大きすぎる、うねりを有するコードとなるのを避ける為
である。少なくとも一つの強度要素の投影像により長手
方向軸芯に垂直な平面上に描かれた前記凸型曲線は、普
通は、当該要素の撚りピッチに等しい長さ部分に対応し
て、角部の丸い、ほぼ多角形の形を示す。この多角形
は、三角形、四角形、五角形または六角形等の形であり
得る。コードを構成する全ての強度要素、または該強度
要素のサブグループのみが前記凸型曲線をもたらし得
る。 【００１０】本発明のコードの第一の実施例では、強度
要素は、複数の単一スチール素線を有するスチールスト
ランドである。このようなコードの例としては、下記に
示す多重ストランド構造のものがある。３×３：これは
それぞれ３本の素線からなる３本のストランドを意味す
る。４×４：例えば高伸び（ＨＥ）型のものである。４
×２：これはそれぞれ２本の素線を有する４本のストラ
ンドで、例えば伸び（Ｅ）型のものである。４×（１＋
５）：１本の芯用素線すなわち中心線と５本の層用素線
とからなる４本のストランドを表す。７×３：３×７：
例えば高伸び（ＨＥ）型のものである。７×４：４×
７：例えば高伸び（ＨＥ）型のものである。７×１９：
１９＋７×７：素線１９本からなる芯用ストランドと、
それぞれ素線７本からなる７本の層ストランドとを表
す。７×３１：１×３＋５×７：本発明によれば、スト
ランド間へのゴムの浸透を可能にする為、コードの長手
方向中心軸に垂直な平面上におけるストランドの投影像
は、全体として凸型曲線を描いている。しかし各ストラ
ンドはまた、ストランド内の個々の素線間にゴムが浸透
し得るよう、これまた凸型曲線を描く投影像を示す１本
または複数の素線から構成することができる。 【００１１】本発明のコードの第二の実施例において
は、個々のスチール素線が強度要素となっている。本発
明による、このようなコードの例を次に示す。１×ｎ：
（ｎは１以上５以下の素線数）。ｌ＋ｍ：（ｌは芯用素
線の数、ｍは芯周囲の層用素線数。例えば、１＋６、３
＋９、３＋６、３＋７、２＋７、２＋８、３＋８等）。
ｌ＋ｍ＋ｎ：（ｌは芯用素線の数、ｍは芯周りの内層の
素線数、ｎは外層の素線数。例えば、１＋６＋１２、３
＋９＋１５、３＋８＋１３、１＋４＋１０等）。１×ｎ
ＣＣ：（いわゆるコンパクトコード、すなわち、ｎ個の
素線が皆同じ撚りピッチと同じ撚り方向を有するもの
で、ｎは６ないし２７の間を変動する）。もし本発明の
コードが１×２、１×３、１×４または１×５構成のコ
ードであるならば、スチール素線の投影像が凸型曲線を
呈するか否かに拘らず、個々のスチール素線の示す、引
っ張り力５０ニュートンにおける部分負荷伸び（ＰＬ
Ｅ）と、他の個々のスチール素線のＰＬＥ値との差は
０．２０％以下である。この差は０．１０％以下（絶対
値であり、相対値では無い）であることが好ましい。こ
の特徴、即ちコードが、小範囲のＰＬＥを有する素線の
みで構成されていることは、該コード自身の構造上の安
定性（construction stability）のために有益である。
ＥＰ−Ａ−０ ４６２ ７１６のコードでは、螺旋形素
線のＰＬＥは非螺旋形素線のＰＬＥより遥かに大きい
が、その全ての素線が螺旋形素線であるというわけでは
ないので、ＥＰ−Ａ−０ ４６２ ７１６のコードに
は、このような小範囲のＰＬＥという特徴はない。ＵＳ
−Ａ−５ ０２０ ３１２のコードは、もしも、これを
構成する全ての素線がジグザグ型に変形加工されていれ
ば、その場合にのみ上記特徴を有する。以上はＰＬＥに
関して素線レベルで述べたものである。ＰＬＥに関して
コードレベルで述べると、１×２、１×３、１×４また
は１×５構成の、本発明によるコードは、０．３０％よ
り低い好適な、コードのＰＬＥを有しているが、この値
は０．２５％より低い、例えば０．２０％より低いこと
が好ましい。上述の如く、コードレベルでのこのような
低いＰＬＥはまた、コードの、構造上の安定性を増す。
コードレベルと素線レベルの両方に対してＰＬＥは試料
（コードまたは素線）の長さの増加として定義される。
これは試料に所定の初期引張力（普通は２．５ニュート
ン）を与えてから所定の引張力（普通５０ニュートン）
を与えることにより生じ、該伸びは試料の最初の長さに
対するパーセントで表示される。もし本発明のコードが
１×ｎＣＣコンパクトコードならば、その横断面には個
々の素線の断面の密集した姿が現れる。この断面によれ
ば、コードは各３本の素線の組に分けられ、この３本の
素線は、それらの中央に空間を閉じこめて、相隣る素線
の三角形を形成する。もしこのような組の３本の素線が
相互に接触していれば、ゴムが中央の空間に浸透するこ
とができず、水分がコード全体にわたって中央の空間を
通り得る。従って、本発明のコードの特定の実施例によ
れば、３本の素線間に小間隙を創出して加硫工程中にゴ
ムが中央の空間に浸透できるようにする為に、全ての、
このような組それぞれの素線のうちの少なくとも一本
は、凸型曲線をなす投影像をもたらすものである。 【００１２】本発明の第一の態様は、或は、一つの長手
方向中心軸と少なくとも一つの強度要素とを有するスチ
ールコードであって、前記強度要素が、それぞれに一定
な撚りピッチで撚られて前記コードに形成され、かつ、
前記長手方向中心軸に垂直な平面における前記撚りピッ
チ一つ分の該強度要素の投影像が曲線の形状を有するス
チールコードにおいて、少なくとも一つの前記曲線が、
角部に丸みを帯びた、ほぼ凸多角形状であることを特徴
とするスチールコードと見ることもできるかも知れな
い。本発明の第二の態様によれば、横材要素と縦材要素
とを有する織物状構造体が得られる。該横材要素または
該縦材要素またはその両方における少なくともその一部
が、本発明の第一の態様に基づくスチールコードにより
形成されている。 【００１３】本発明の第三の態様によれば、それぞれ或
るピッチで撚られてコードを形成する強度要素を備え、
かつ、長手方向中心軸を有するスチールコードの製造方
法が得られる。該発明による方法では：前記要素の少な
くとも一つに曲げ加工を施すことによりこの少なくとも
一つの要素に曲率半径が或る極大値と或る極小値との間
を変動する特定の曲線の形状を与え、前記少なくとも一
つの要素を他の前記要素と組み合わせて前記スチールコ
ードを形成する。該方法は更に、（ｉ）前記長手方向中
心軸に沿って測定された前記曲線の二極小曲率半径部間
の距離が、前記の特定の曲線を示す前記要素の撚りピッ
チの半分とは等しくない、または（ii）前記特定の曲線
が、他の前記要素が示す曲線とは本質的に異なってい
る、という特徴の一つまたは両方を有する。本発明の第
三の態様は、或は、それぞれに一定な撚りピッチで撚ら
れてコードを構成する少なくとも一つの強度要素を備
え、かつ、長手方向中心軸を有するスチールコードの製
造方法において、前記撚りピッチで撚られる前に前記強
度要素の少なくとも一つに、その長手方向にわたって周
期的な曲げ加工を施すことにより曲率半径が極大値と極
小値との間を変動する特定の曲線の形状を与え、前記要
素の前記少なくとも一つを他の前記要素と組み合わせて
前記スチールコードを形成し、前記製造方法が更に、
（ｉ）前記スチールコードの形成後に前記長手方向中心
軸に沿って測定された、前記特定の曲線の二極小曲率半
径部に対応する部分間の距離を、前記特定の曲線を帯び
た前記少なくとも一つの要素の撚りピッチの半分とは等
しくないようにする、または（ii）前記長手方向中心軸
に垂直な平面における、前記スチールコードの形成後に
おける前記特定の曲線に対応する部分の投影像を、角部
に丸みを帯びた、ほぼ凸多角形状にするという特徴の一
つまたは両方を有することを特徴とする、スチールコー
ドの製造方法と見ることもできるかも知れない。 【００１４】本発明の第四の態様に従って、スチールコ
ードの強度要素を変形させる装置が得られる。該発明に
よる装置は、中心軸と周囲面とを有する本体を備えてい
る。強度要素が前記周囲面の円周方向に沿って少なくと
も９０°を越える角度を成して引っ張られる時前記本体
はその中心軸の周りに回転し得る。前記周囲を越えて通
過する前記強度要素に或る極大値と或る極小値との間で
変動する曲率半径を有する曲線部を与えるように前記周
囲面が、或る極大値と或る極小値との間を変動する曲率
半径を有する。 【００１５】本発明のスチールコードは基本的に二つの
方法で製造できる。１）前記要素の投影像に凸型曲線形
状を与える本発明の装置は、撚り装置と共には回転しな
い（装置自身の中心軸の周りには回転するが）。撚り装
置はシングルツイスタ（single-twister）又はダブルツ
イスタ（double-twister）であり、何れも個々のスチー
ル素線を該素線の長手中心軸の周りに回転させる。２）
前記要素の投影像に凸型曲線形状を与える本発明の装置
は、撚り装置と共に回転する（該本発明の装置自身の中
心軸の周りにも回転する）。個々のスチール素線を該撚
り装置は該素線の長手中心軸の周りに回転させない。こ
のような撚り装置の例として筒型ストランダ（tubulars
trandmachine）がある。上記どちらの場合においても、
塑性圧縮領域と塑性引っ張り領域とが少なくとも極小曲
率半径の箇所で要素の断面内に生じさせられるであろ
う。第一の場合には、前記圧縮領域と前記引っ張り領域
とはスチール要素に対して静止した状態を保つが、前記
スチール素線は自身の中心軸の回りに回転させられる。
第二の場合には、前記スチール要素は自身の中心軸の回
りに回転させられず、前記圧縮領域と前記引っ張り領域
とが前記スチール要素の長さにわたって該スチール要素
の周りに回転する。 【００１６】 【発明の実施の形態】図１を参照して説明する。直径
０．２８ｍｍの硬引き鋼線（すなわち冷間引き鋼線）１
００が本発明の前加工装置１０２を通過する。この前加
工装置１０２は、それに固定された多数の前加工用ピン
１０４を有する。該前加工装置１０２は、同種の物のう
ちで、全ての前加工用ピン１０４に外接する円の直径Ｄ
と、該前加工用ピン１０４の数と、該前加工用ピン１０
４の直径とによって特色を有する。該直径ＤによってＰ
ＬＥが決定される。直径０．２８ｍｍの素線１００に対
する前加工用ピン１０４の直径は５ｍｍ未満である。５
ｍｍを越える直径を有する前加工用ピンを使用した場合
は、得られる張力が小さすぎてコード断面を密に閉じる
ことが困難になるであろう。前加工用ピンの直径は、直
径０．２８ｍｍの素線に対しては２ｍｍ以上であること
が好ましい。直径２ｍｍ未満の前加工用ピンを使用した
場合は、局部変形（local deformation）が大きすぎて
スチール素線の引っ張り強度を減少させ過ぎることにな
ろう。 【００１７】更に一般的に言えば、前加工用ピンの直径
の適当な範囲は、変形される要素の引張強さと直径とに
従って定まる。該要素の引張強さが高ければ高い程、使
用する前加工用ピンの直径は小さくされ、逆もまた同様
である。該要素の直径が小さければ小さい程、前加工用
ピンの、可能な直径は小さくされ、逆もまた同様であ
る。 【００１８】前加工用ピンの直径によって、変形させら
れた素線の極小の空間曲率半径（三次元の曲率半径）が
定まる。変形後の撚り工程中に若干の伸び（stretchin
g）が生ずるから、この極小空間曲率半径は前加工用ピ
ンの直径より大きい。前加工用ピン間における変形はそ
れほど大きくないから、極大空間曲率半径は殆んど無限
値迄になることができる。請求の範囲に述べられた曲率
半径は二次元の、すなわちＹＺ平面内の平面曲率半径で
あり、従ってその値はずっと小さいということがこのこ
とから分かる。 【００１９】前加工装置１０２の全体は、回転可能な状
態で据え付けられているが、外部エネルギー源で駆動さ
れるのではなく、素線１００自体によって駆動される。
素線１００と前加工装置１０２の間で滑りが生じないの
で、前加工装置に生じる摩耗は限定されたものとなり、
スチール素線１００には損傷が生じない。これは、ＵＳ
−Ａ−５ ０２０ ３１２に開示された従来技術のコー
ドに対し有利な点である。独自の前加工装置１０２を通
過した結果、スチール素線１００は特殊な風に曲げられ
る。その曲率半径は前加工用ピン１０４のレベルにおけ
る極小値と、前加工用ピン１０４同士の間における極大
値との間を変動する。このように曲げられたスチール素
線１００の引張りを止めても、もはや、ほぼ円形のいわ
ゆるキャストにはならず、かどが丸い、ほぼ多角形のキ
ャスト１０６になる。該多角形の丸いかどの曲率半径は
前記極小曲率半径に対応し、該多角形の各辺は前記極大
曲率半径に対応する。該極小曲率半径は前加工用ピン１
０４の直径によって定まり、該多角形の辺の長さは前加
工用ピン１０４相互間の距離によって定まる。 【００２０】図１に開示された前加工装置とは構造が異
なるがスチール素線を同様に変形できる他の前加工装置
も考えられる。例えば、硬質金属製で、辺１１０と丸い
かど１０８とを有するほぼ多角形断面形を有する（図２
ａ）、または細長い断面形（図２ｂ）を有する、回転可
能な単一の前加工用ピン１０２を使用して、本発明の方
法でスチール素線を変形できる。 【００２１】このように変形されたスチール素線１００
はダブルツイスタを用いて、既に同様な方法または異な
る方法で変形されている他のスチール素線と、更に撚り
合わされスチールコードとなる。その結果、図３ａ（長
手側面図）と図３ｂ（正面図）とに示すスチール素線１
００が得られる。Ｘ軸は長手中心軸１１２に平行である
が、Ｙ軸及びＺ軸は、中心軸１１２に垂直な平面内にあ
る。注目すべきは、図３ｂがまた、通常の円形ではな
く、むしろ、丸いかどを有する、殆んど多角形と言える
形を示すことである（図においてＹ及びＺ方向の寸法は
Ｘ方向の寸法よりずっと大きいことが分かる）。この素
線１００の曲率半径は、二つの極限値の間を変動する。
すなわち、極大の曲げが行われた点での極小値と、極小
の曲げが行われた点での極大値とである。素線１００が
自身の長軸の周りに回転させられた結果、この素線の曲
率半径は、コードの長さに亘って、常にコードの中心軸
１１２の方向を指している。このことは該多角形が凸型
であることを意味する。即ち、変形後、撚られ、更に外
的な引張が除去された後、スチール素線の塑性引張領域
（zone of plastical tension）は常に半径方向内側に
存在し、塑性圧縮領域（zone of plastical compressio
n）は半径方向外側に位置している。このことは二つの
歯車状要素の間で変形させられたＵＳ−Ａ−５ ０２０
３１２に開示された素線とは基本的に異なる点であ
る。すなわち、スチール素線のジグザグ形状における曲
げ半径は連続的に方向が変化する。その結果、正面図
（ＹＺ平面）において凸型部及び凹型部が示される。 【００２２】概して言えば、二つの極小曲率半径部間の
距離が撚りピッチの１／３に等しければ該距離で三角形
が得られ、二つの極小曲率半径部間の距離が撚りピッチ
の１／４に等しければ該距離で四角形が得られる、…
…。 【００２３】図４は、他の用例のうちでコンベヤーベル
トの補強に適した７×１９型の多重ストランドスチール
コード構造（multi-strand steel cord construction）
の横断面を示す。スチールコード１１４は芯用ストラン
ド１１６と、これを囲む６本の層用ストランド１１８と
を有する。芯用ストランド１１６は、芯用素線１２０
と、該芯用素線１２０を囲む６本の中間層素線１２２
と、該中間層素線１２２を囲む１２本の外側層素線１２
４とから成る。層用ストランド１１８のそれぞれは、芯
用素線１２６と、該芯用素線１２６を囲む６本の中間層
素線１２８と、該中間層素線１２８を囲む１２本の外側
層素線１３０とから成る。 【００２４】単一のスチール素線１００について上述し
た変形を、ストランド１１６と１１８との間にゴムを完
全に浸透させる為に、一体としての一本または複数のス
トランドに対し施すことができる。この方法により、変
形されたストランドはＹＺ平面内で、固有の凸型曲線を
なし、ゴムの浸透を許すために加工ストランドと他のス
トランドとの間に複数の小間隙を作り出す。 【００２５】この図４及び図５、図７ａ、図７ｂ、図８
ａ、図８ｂ、図８c、図９において、図１において記述
した変形を終えＹＺ平面に個別の凸型曲線を示す素線
は、交差斜線が施され「特殊変形素線」と呼ばれる。一
方、他の素線には一方向のみの斜線が施されている。 【００２６】図４に戻って言えば、全てのストランド１
１６、１１８の間にゴムを完全に浸透させる為、本発明
による下記の指針が適用できる。即ち、各６本の中間層
素線１２２、１２８のうち各３本は特殊変形素線とし、
各ストランド１１６、１１８の中間層内で他の素線と交
互に位置させる。また、各１２本の外側層素線１２４、
１３０のうち各６本を特殊変形素線とし、各ストランド
１１６、１１８の外側層内で他の素線と交互に位置させ
る。 【００２７】図５は本発明による単一ストランドスチー
ルコード（single-strand steel cord）１１４の横断面
を示す。本発明のスチールコード１１４は、１本の特殊
変形素線１００と３本の「通常の」スチール素線１３２
とからなる。全て（４本）の素線が同じ長さを有し構造
的に安定なスチールコード１１４を得る為、前記３本の
「通常の」スチール素線１３２もまた塑性変形させられ
ている（その方法は本発明による特殊な方法では無いけ
れども）。これが、図５においてスチール素線１３２相
互間にまさに間隙が存在する理由である。しかしなが
ら、事実上、「大間隙」であるこれらの間隙は、この様
に変形させられたスチールコードに、矯正加工（straig
htening operation）を施すことにより限界範囲内に保
たれる。この矯正加工によりスチールコードのＰＬＥの
値が減少させられ、該スチールコードのアークハイトも
減少させられる。 【００２８】図６は、本発明の１×４型コード特有のＰ
ＬＥ曲線１３４を示す。直線がＰＬＥ曲線１３４の上部
と分かれる点１３６が、初期引張力（pretension）の値
２０ニュートンより上にあることは注目すべきことであ
る。このことは、スチールコードの個々の素線が一体に
なって、もはやゴムの浸透が不可能な点１３６が、スチ
ールコードをゴム内に埋め込むとき通常使用する初期引
張力２０ニュートンより上の値の所にあることを意味す
る。即ち、２０ニュートンの初期引張力を与えていて
も、ゴムの浸透が尚保証されているのである。 【００２９】図７ａ及び図７ｂは、本発明の１＋６型コ
ードの二つの実施例の断面を示す。スチールコード１１
４は芯用素線１３８と、該芯用素線１３８を囲む６本の
層用素線１４０、１４０’とを有する。図７ａの実施例
においては、芯用素線１３８のみが特殊変形素線であ
り、他の素線１４０は特殊変形されていない。図７ｂの
実施例においては、６本の層用素線のうちの３本１４
０’が特殊変形素線であり、芯用素線１３８と他の層用
素線１４０とは特殊変形されていない。特殊変形素線１
４０’は当該層内で通常の素線１４０と交互に配置され
ている。 【００３０】図８ａは、非密着式で、すなわち素線を密
着させないＳＳより、またはＳＺよりに撚られた３＋９
型コードの断面を示す。コード１１４は３本の芯用素線
１４２からなる芯と、これを囲む９本の層用素線１４４
とを有する。これら３本の芯用素線１４２は特殊変形素
線であり、これら層用素線１４４は通常の素線である。
この様にして３本の芯用素線１４２相互間に中央部空間
を閉じ込めることが避けられ、ゴムが全ての単一の素線
１４２、１４４を包むことができる。 【００３１】図８ｂは密着式の、すなわち素線を密集さ
せた１×１２ＣＣ型コードの断面を示し、図８ｃは密着
式１×１０ＣＣ型コードの断面を示す。芯用素線１４
６、１５０の直径は、層用素線１４８、１５２の直径よ
り大きい場合とそうでない場合とがある。これら芯用素
線１４６、１５０は特殊変形素線であり、他の素線は通
常の素線である。断面において相隣る素線と三角形を形
成する３本の素線においてはその全ての可能な組み合わ
せにおいて、中央に空間を閉じ込めないでゴムの浸透を
保証する様に少なくとも一つの素線が特殊変形素線であ
る。 【００３２】図９は密着式の１×１９ＣＣ型コードの断
面を示す。芯用素線１５４の直径は他の素線１５６、１
５８の直径より大きい場合とそうでない場合とがある。
６本の中間層素線のうちの３本１５６’は特殊変形素線
であり、中間層内で通常素線１５６と交互に位置する。
また１２本の外側層素線のうちの６本１５８’は特殊変
形素線であり、外側層内で通常の素線１５８と交互に位
置する。 【００３３】本発明は上記に明示されたコードの諸例に
限定されるものではなく、ゴムの浸透が問題となる全て
の種類のスチールコードに適用できる。図１０を参照し
て述べると、本発明のコードは網状構造体の要素として
も使用できる。例えばコンベヤーベルトの補強に使用す
る場合である。横材要素１６０または縦材要素１６２ま
たはその両方として、特殊変形スチール素線を有するス
チールコードが使用できる。 【００３４】テスト１本発明による４本のスチールコー
ドを製造しテストをした。Ｎｏ．１：４×０．２８型コ
ードであり、その内１本のみが特殊変形素線である。素
線の直径は、それぞれ０．２８ｍｍである。Ｎｏ．２：
４×０．２８型コードであり、その内２本が特殊変形素
線である。Ｎｏ．３：４×０．２８型コードであり、そ
の内３本が特殊変形素線である。Ｎｏ．４：４×０．２
８型コードであり、４本全部が特殊変形素線である。こ
れら特殊変形素線については大きな撚りピッチが可能で
あることが分かっていたが、上記Ｎｏ．１ないしＮｏ．
４の全てのスチールコードのピッチ長さは１２．５ｍｍ
とした。このテストに使用した特殊前加工装置１０２
は、直径各２ｍｍの６本の前加工用ピン１０４を有す
る。 【００３５】下表に、得られたテスト結果をのせる。ゴ
ムの浸透テストのために、長さ１２．７ｍｍのサンプル
コードを初期張力２０ニュートンの下で小さなゴムの梁
に埋め込み、次いで１バールの圧力を加えた。圧力損失
を記録した。この圧力損失はゴムの浸透度を表す。圧力
損失０は完全なゴム浸透を意味する。 【００３６】 【表１】 【００３７】５０ニュートン引っ張り時の部分負荷伸び
ＰＬＥが比較的低いにも拘らず、ゴムの浸透度は四つの
実施例全てに対して完全であった。ＰＬＥの値は全て
０．２５％以下である。 【００３８】テスト２第二のテストにおいては、繰り返
し曲げに対する抵抗と繰り返し引っ張り荷重に対する抵
抗とについて、２本の本発明コードを従来コードと比較
した。下記コードについてテストを行った。１）４×
０．２８型発明コード、４本の特殊変形素線、撚りピッ
チ１６ｍｍ２）４×０．２８型発明コード、４本の特殊
変形素線、撚りピッチ１２．５ｍｍ３）４×０．２８型
密着式コード、即ち、断面において全素線が互いに接触
している。撚りピッチ１２．５ｍｍ４）４×０．２８型
非密着式コード、即ち、ＵＳ−Ａ−４２５８５４３準拠
のコード、撚りピッチ１２．５ｍｍ５）４×０．２８型
コード、１本の素線がＥＰ−Ａ−０４６２７１６に準拠
して螺旋形に予備加工されたもの、撚りピッチ１２．５
ｍｍ６）４×０．２８型コード、１本の素線がＵＳ−Ａ
−５０２０３１２に準拠してジグザグ形に加工されたも
の、撚りピッチ１２．５ｍｍ７）４×０．２８型コー
ド、４本の素線がＵＳ−Ａ−５０２０３１２に準拠して
ジグザグ形に加工されたもの、撚りピッチ１２．５ｍｍ
８）２＋２×０．２８型コード、ＵＳ−Ａ−４４０８４
４４に準拠、撚りピッチは無限値及び１２．５ｍｍ 【００３９】繰り返し曲げに対する抵抗値は、ゴムを浸
透させたコードサンプルに１２００メガパスカル（MP
a）の引っ張り力の下に直径２６ｍｍのホィール（whee
l）上でコードが破断するまで繰り返し曲げを行って測
定する。このテストは２回施行し、１回はテストサンプ
ルを水で前処理しないで行い、他の１回はテストサンプ
ルを水で前処理して行う。この、水による前処理は、コ
ードがゴムから出ている方の、テストサンプルの片側を
水圧１．５バール（bar）の水の管に５分間つないで行
う。 【００４０】繰り返し引っ張り荷重に対する抵抗値は、
ゴムを浸透させたコードサンプルに、〔８８０ＭＰａ−
（８８０ＭＰａのＸ％）〕と〔８８０ＭＰａ＋（８８０
ＭＰａのＸ％）〕との間を周期的に変動する引っ張り力
を加えて測定する。スタート時の振幅Ｘは５０％とし、
これは４４０ＭＰａを意味する。負荷１０万回毎に振幅
Ｘを１０％づつ増やし、コードが破壊するまでテストを
行う。このテストは３回施行された。 【００４１】 【表２】 【００４２】本発明のコード１）、２）は、繰り返し曲
げに対する抵抗値が非常に高いことと、ゴム浸透コード
を水で前処理した後でもこの高い抵抗値が減少しないこ
ととで特に際立っている。本発明のコード１）、２）
の、繰り返し引っ張り荷重に対する抵抗値は従来技術の
コードの抵抗値より高いか、または、等しい。 【００４３】図１１ａと図１１ｂは、従来技術のコード
を本発明のコードから識別するために使用されるテスト
装置の基本的構造を図解的に示す。この目的のため、撚
られたスチールコードからサンプルとして約１０ｃｍ長
さのスチール素線１００を塑性変形をさせずにほぐして
得る。サンプルを水平に保って少なくともサンプルの中
央部でサンプル素線の形が実質的に変化するのを避ける
のに丁度充分な程度の軽い張力の下に、サンプル素線１
００を二つの固定点１６６と１６８との間に水平に取り
付ける。もし正確に水平に取り付けられなければ、後で
データをソフトウエアで補正することができる。サンプ
ル取付後、レーザービーム投光器１７０とレーザービー
ム受光機１７２とからなるKEYENCELS3034レーザーヘッ
ドを使用して、長手Ｘ方向１７４にサンプルスチール素
線１００を走査する。レーザー装置１７０、１７２は、
基準レベルとサンプル素線１００の下縁との間の距離１
７６（すなわち距離Ｚ）を測定する。測定値の処理はKE
YENCELS3100ユニットを使用して行う。全長に亙り距離
Ｚを測定した後、サンプル素線を９０°回転させ、再び
全長に亙り距離Ｙに相当するＺ方向距離を測定する。次
いでパーソナルコンピュータを使用してＹＺ曲線を作成
する。 【００４４】上記の識別テストを、撚りピッチ１６ｍｍ
の１×４×０．２８スチールコード７本について実施し
た。その内４本は本発明のコードであり、それらのＹＺ
曲線が図１２ないし図１５に示されている。また、３本
は従来技術のコードであり、それらのＹＺ曲線が図１６
ないし図１８に示されている。 【００４５】図１２は、１×４×０．２８型の本発明の
スチールコードから取った特殊変形素線のＹＺ曲線を示
す。これは二つの固定点１６６、１６８間の一部のみに
ついて、即ちその長さＸ＝１７ｍｍの部分について得た
ものである。Ｙ及びＺ方向の極大値は共に＋０．３８５
ｍｍであり、Ｙ及びＺ方向の極小値は共に−０．１３３
ｍｍである。前加工装置１０２の直径Ｄは１０ｍｍであ
り、直径３ｍｍのピン１０４を６本備え、ピン１０４間
の距離は５ｍｍである。ピン１０４間の距離とは、前加
工装置１０２に接した素線において、相隣る２本のピン
１０４との接点間の該素線の長さを言う。ＹＺ曲線はコ
ードの撚りピッチ毎に１６ｍｍ／５ｍｍ＝３．２個の丸
いかどを有する多角形をなすべきである。もっと一般的
に言えば、撚りピッチを前加工用ピン間の距離で割れば
多角形の形が決定される。図１２に描かれた曲線１７８
は、三つの丸い角を持つ、平たくされた三角形の形を殆
ど示す。平たくなるのは形成後にコードに行った矯正加
工の結果であり、三つの丸いかどは予示した数値３．２
にほぼ対応する。この曲線は凸型多角形を成し、凹型の
部分は無い。 【００４６】図１３は、１×４×０．２８型の本発明の
スチールコードから取った特殊変形素線のＹＺ曲線を示
し、長さＸ＝１６．９ｍｍの部分に対して得たものであ
る。前加工装置１０２の直径Ｄは８ｍｍであり、同前加
工装置１０２は、直径２ｍｍのピン１０４を９本備えて
おり、ピン１０４間の距離は２．５ｍｍである。ＹＺ曲
線はコードの撚りピッチ毎に、１６ｍｍ／２．５ｍｍ＝
６．４個の丸いかどを有する多角形をなすべきである。
図１３に描かれた曲線１８０は、六つの丸いかどを持
つ、平たくされた六角形の形を示す。平たくなるのは、
これも形成後にコードに行った矯正加工の結果であり、
六つの丸いかどは予示した数値６．４にほぼ対応する。 【００４７】図１４と図１５とは、本発明のスチールコ
ードから取られた特殊変形素線のＹＺ曲線を示す。 【００４８】図１２ないし図１５は、全て共通に、丸い
かどを有する、多少平たくされた多角形の形を示してい
る。それらの形は、測定誤差に関係なく常に凸型であ
り、凹型はない。これは、各横断面において引張領域が
コードの中心軸を指向することになる、本発明による特
殊な予備成形法の結果である。当該多角形がコードの撚
りピッチ毎に必ずしも閉じてはいない、すなわち必ずし
も完成してはいないことに留意されたい。 【００４９】図１６はＵＳ−Ａ−４ ２５８ ５４３に
よる従来技術のコードのＹＺ曲線１８６を示す。ここで
前加工装置は、素線に一定の曲率半径を与えて得られる
ＹＺ曲線が理論的には円になるべき一つの円筒形前加工
装置から成る。曲線１８６の形は円に非常に近い。 【００５０】図１７はＥＰ−Ａ−０ ４６２ ７１６
（螺旋形変形を行う）による従来技術のコードのＹＺ曲
線１８８を示す。曲線１８８には、いくつかの凹型部分
１９０がある。 【００５１】最後に図１８は、ＵＳ−Ａ−５ ０２０
３１２（ジグザグ型を作る）による従来技術のコードの
ＹＺ曲線１９２を示す。ここでも曲線１９２には、いく
つかの凹型部分１９４がある。凹型部分１９０と１９４
は、引張領域の位置が素線の全長に亙って変化する事実
により生じたものである。この場合、ある位置では引張
領域は半径方向内側に位置し、他の位置では引張領域は
半径方向外側に位置する。 【００５２】上述の発明が、素線の正確な直径、特定の
鋼組成、引張強さまたはその特定の被覆に関係なく、エ
ラストマーの補強に適した全ての種類の素線に適用でき
ることは言うまでもない。この点においてスチール素線
は、その直径が０．０３ｍｍないし０．８０ｍｍの範囲
のものが適当であり、特に０．１５ｍｍないし０．４５
ｍｍの範囲のものが好ましい。該スチール素線は下記基
準に沿った組成を有する。即ち、炭素含有量は０．７０
乃至０．９８％の範囲、マンガン含有量は０．１０乃至
１．１０％の範囲、シリコン含有量は０．１０乃至０．
９０％の範囲、硫黄含有量及び燐含有量はそれぞれ０．
１５％以下で好ましくは０．０１０％以下である。クロ
ム（上限０．２０乃至０．４０％）、銅（上限０．２０
％）、ニッケル（上限０．３０％）、コバルト（上限
０．２０％）、及びバナジウム（上限０．３０％）等の
付加的成分を加えることができる。素線の最終引張強さ
（eventual tensile strength）Ｒmはその直径によって
決まる。例えば、直径０．２ｍｍの通常引張強さの素線
のＲmは約２８００メガパスカル以上、直径０．２ｍｍ
の高張力素線のＲmは約３４００メガパスカル以上、直
径０．２ｍｍのスーパー高張力素線のＲmは約３６００
メガパスカル以上で、直径０．２ｍｍのウルトラ高張力
素線のＲmは約４０００メガパスカル以上である。スチ
ール素線は、ゴムへの付着性を増す層で被覆してある。
即ち、黄銅（低銅含量６３．５％Ｃｕ又は高銅含量６
７．５％Ｃｕ）等の銅合金被覆や複合黄銅被覆（ニッケ
ル＋黄銅、黄銅＋コバルト、−−−）が特に適している
［これらの被覆はプラズマスパッタリング（plasma spu
ttering）技術を利用しても施せる］。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の装置に従ってコードの少なくとも一つ
の要素に曲げ加工を施す工程を示す概略正面図である。 【図２】（ａ）および（ｂ）は、本発明の装置に従って
コードの少なくとも一つの要素に曲げ加工を施す、他の
実施例の略図である。 【図３】（ａ）および（ｂ）は、本発明の装置で曲げ加
工を施した強度要素の、それぞれ長手側面図と正面図で
ある。 【図４】強度要素としてスチールストランドを有する、
本発明の装置によるスチールコードの横断面図である。 【図５】強度要素としてスチール素線を有する、本発明
の装置による１×４型のスチールコードの横断面図であ
る。 【図６】本発明の装置による１×４型のスチールコード
のＰＬＥ曲線を示すグラフであり、縦軸はＦ（Ｎ）で横
軸はＰ．Ｌ．Ｅ（％）である。 【図７】（ａ）および（ｂ）は、本発明の装置によるス
チールコードの横断面図である。 【図８】（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、本発明の装置
によるスチールコードの横断面図である。 【図９】本発明の装置によるスチールコードの横断面図
である。 【図１０】本発明の装置のよるスチールコードを網状構
造体の要素として使用した場合の一部を破断して内部を
示す斜視図である。 【図１１】（ａ）は、従来技術によるコードと本発明の
コードとを識別する為に行う測定方法を図解的に示す斜
視図であり、（ｂ）はその横断面図である。 【図１２】本発明の装置によるコードのＹＺ曲線を示す
グラフである。 【図１３】本発明の装置によるコードのＹＺ曲線を示す
グラフである。 【図１４】本発明の装置によるコードのＹＺ曲線を示す
グラフである。 【図１５】本発明の装置によるコードのＹＺ曲線を示す
グラフである。 【図１６】従来の装置によるコードのＹＺ曲線を示すグ
ラフである。 【図１７】従来の装置によるコードのＹＺ曲線を示すグ
ラフである。 【図１８】従来の装置によるコードのＹＺ曲線を示すグ
ラフである。 【符号の説明】 １００ 強度要素１０２ 前加工装置（本体）１０８
丸いかど（周囲面）１１０ 辺（周囲面）１１４ スチ
ールコード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デ・ヴォス，グザヴィエ ベルギー国、ベー−9700 オウデナール デ、デ・ラ・ケトゥレプライン ２ Ｆターム(参考） 3B153 AA01 CC52 DD33 FF12 FF16 GG05 GG13

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 スチールコード（１１４）の強度要素
   （１００）を変形させる装置であって、前記装置が、中
   心軸と周囲面（１０８、１１０）とを有する本体（１０
   ２）を備え、強度要素が前記本体の前記周囲面の円周方
   向に沿って少なくとも９０°を越える角度を成して引っ
   張られる時前記本体がその中心軸の周りに回転し得、前
   記周囲面を越えて通過する強度要素に或る極大値と或る
   極小値との間で変動する曲率半径を有する曲線部を与え
   るように前記周囲面が、或る極大値と或る極小値との間
   を変動する曲率半径を有することを特徴とする、スチー
   ルコードの強度要素を変形させる装置。