JP2004323981A

JP2004323981A - Steel cord for reinforcing rubber article and tire

Info

Publication number: JP2004323981A
Application number: JP2003115870A
Authority: JP
Inventors: Naohiko Obana; 直彦尾花
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2003-04-21
Filing date: 2003-04-21
Publication date: 2004-11-18
Anticipated expiration: 2023-04-21
Also published as: JP4508546B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a steel cord raising the tensile rigidity of a rubber article without causing lowering of durability by occurrence of separation in the periphery of the cord with a slight stretch in a filament bundle of a core and further having a smaller thickness in the cord minor axis direction than that of a flattened cord in which the core maintains a side-by-side arrangement when the steel cord is applied to the rubber article and reducing the coating rubber thickness when the steel cord is applied to the rubber article. <P>SOLUTION: The steel cord is obtained by wrapping M (wherein, M is 1-3) filaments around the core in which N (wherein, N is 3-5) filaments are regularly placed in the mutually parallel side-by-side arrangement and forming a sheath. The contour of the cord defined as a projected locus in the cord longitudinal direction of the sheath filaments wrapped around the core is kept on the inside of the projected locus in the cord longitudinal direction when the sheath filaments make one round around the core of the N filaments. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、空気入りタイヤや工業用ベルト等のゴム物品の補強材として使用されるスチールコードおよびこのスチールコードからなるベルトをそなえるタイヤに関し、特にゴム物品としての耐久性を損なわずに軽量化を達成するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ゴム物品の典型例である、空気入りタイヤにおいて、その耐久性を低下させる要因として、タイヤの外傷などを介してタイヤの外部から内部に浸入した水分が、例えばベルト域に到り、ここでベルトを構成するコードを腐食し、この腐食域の拡大によってコードとゴムとが剥離して生じる、いわゆるセパレーションがよく知られている。
【０００３】
このセパレーションを回避するには、タイヤ内に浸入した水分がコードの内部にまで浸入しないように、タイヤを製造する際の加硫成形工程において、コードの内部にまでゴムを十分に浸入させて、コードのフィラメント間に水分が伝播する隙間を形成させない構造、いわゆるゴムペネ構造をコードに与えることが有効である。
このゴムペネ構造は、コードを緩く撚ることによってフィラメント間の隙間を大きくしてゴムの浸透を実現したものであり、特に１×３や１×５構造（図１参照）に代表される１×Ｎの単撚りコードに適している。
【０００４】
ここで、近年、タイヤの分野では乗り心地性や操縦安定性などの面から、タイヤを補強するスチールコードに、より剛性の高いものが要望されている。しかしながら、上記のゴムペネ構造のコードは、大きな隙間を有することから剛性が低く、この要望に十分に答えられるものではなかった。
【０００５】
なお、ベルトにおけるコードの打ち込み数を増加することによって、ベルトの引張剛性を確保することは可能であるが、タイヤの重量増の原因となる上、ベルトでの隣接コード間隔が狭くなるため、ベルト幅方向端部のコード端を起点としたゴム剥離が容易に隣接コード間に伝播して、いわゆるベルトエッジセパレーションをまねく。
【０００６】
また、Ｎ（Ｎ：２〜３）本のフィラメントを撚らずに束ねたコアのまわりに、Ｍ（Ｍ：２〜８）本のフィラメントを巻き付けたシースを有する、Ｎ＋Ｍ構造のスチールコードも提案されている。その典型例として、図２に、３本のフィラメントによるコア１と、このコア１のまわりに２本のフィラメントを巻き付けてシース２とした、３＋２構造のコードを示す。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、コアを構成する複数のスチールフィラメントからなる束が相互に撚り合わされていないため、コア部分に、いわゆる突っ張りが生じ、コアを構成するフィラメントとシースを構成するフィラメントとの張力負担が不均一となりセパレーション現象が発生する、という問題を抱えている。さらに、コアのフィラメント束の中心をコード中心と整合させて、その外周にシースのフィラメントを巻き付けるため、１×Ｎ構造のコードに比べてコード上下方向の厚みが大きくなり、その結果、ゴムシート中に埋め込むときにゴム複合体、たとえばタイヤにおけるベルト層の厚さが厚くなり、タイヤの軽量化やコスト低減を損なうという問題があった。
【０００７】
この点、特許文献１にて提案された、スチールコードは、図３に示すように、上記したＮ＋Ｍ構造のスチールコードにおける、コア１のフィラメントを横並び配列にして、このコア１のまわりにシース２を配置することによって、コードの輪郭をへん平化し、ゴム複合体に適用した際に、短径方向のゴム厚みの減少を可能にしたものである。
【０００８】
【特許文献１】
特開平９−１７５１１２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のへん平化コードは、図２に示した構造のコードに比べてゴム複合体に適用した際のゴム厚みを減少することが可能であるが、図１に示した構造のコードに比べると、ゴム複合体に適用した際のゴム厚みを薄くすることは難しい。なぜなら、コアのまわりにシースフィラメントを巻いている構造であるため、少なくともフィラメント３本分のコード径を有するからである。
また、コアのフィラメントが真直であるため、コア部分に、いわゆる突っ張りが生じ、コアを構成するフィラメントとシースを構成するフィラメントとの張力負担が不均一となりセパレーション現象が発生することも問題である。
【００１０】
この発明の目的は、スチールコードをゴム物品に適用した際に、該コード周辺でのセパレーションの発生による耐久性の低下をまねくことなしに、ゴム物品の引張剛性を高めることが可能であり、またコアのフィラメント束の突っ張りが少なく、さらにはコード短径方向厚みが上記のコアを横並び配列としたへん平化コードよりもコンパクトである、ゴム物品に適用した際に被覆ゴム厚みを薄くすることが可能である、スチールコードを提供しようとするものである。
【００１１】
また、この発明の別の目的は、上記スチールコードをタイヤに適用して、タイヤにおける軽量化と耐久性および操縦安定性の向上とを実現しようとするものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明の要旨構成は、次の通りである。
（１）Ｎ（Ｎ：３〜５）本のフィラメントを互いに平行の横並び配列に揃えたコアのまわりに、Ｍ（Ｍ：１〜３）本のフィラメントを巻付けてシースを形成したスチールコードであって、該コアのまわりに巻付けたシースフィラメントのコード長手方向における投影軌跡として定義される、コードの輪郭が、上記Ｎ本のフィラメントによるコアのまわりに上記シースフィラメントが一周する際のコード長手方向における投影軌跡の内側にあることを特徴とするゴム物品補強用スチールコード。
【００１３】
（２）上記（１）において、コードの輪郭は、その長径がＮ本のコアフィラメントの横並び径と１本のシースフィラメントの径との合計であり、かつ短径が１本のコアフィラメントの径と１本のシースフィラメントの径との合計であることを特徴とするゴム物品補強用スチールコード。
【００１４】
（３）上記（１）または（２）において、コアに、そのフィラメントが並ぶ方向およびこの方向と直交する方向に変位するうねりを与えて、該うねりによって生じる空間にシースフィラメントを通して、Ｎ本のフィラメントによるコアのまわりに上記シースフィラメントが一周する際のコード長手方向における投影軌跡の内側に、シースフィラメントのコアに対する巻付け軌道を形成することを特徴とするゴム物品補強用スチールコード。
【００１５】
（４）上記（３）において、コアに与えたうねりのピッチが、フィラメントが並ぶ方向およびこの方向と直交する方向の間で、コード長手方向に半ピッチの位相ずれを有することを特徴とするゴム物品補強用スチールコード。
【００１６】
（５）上記（３）または（４）において、コアのうねりピッチＰが
Ｐ：５．０〜２５．０ｍｍ
であり、うねりのフィラメントが並ぶ方向の変位量Ｗおよびこの方向と直交する方向の変位量Ｈが、フィラメントの直径ｄ（ｍｍ）に関し、
Ｗ：０．２ｄ〜１．２ｄ
Ｈ：０．２ｄ〜１．２ｄ
であることを特徴とするゴム物品補強用スチールコード。
【００１７】
（６）上記（３）、（４）または（５）において、コアのうねりピッチと、このコアのまわりでのシースフィラメントの巻付けピッチとが、±１０％を許容範囲として一致することを特徴とするゴム物品補強用スチールコード。
【００１８】
（７）１対のビード部間でトロイド状に延びるカーカスを有し、このカーカスのタイヤ径方向外側に、少なくとも１層のベルトをそなえる空気入りタイヤであって、該ベルトに上記（１）ないし（６）のいずれかに記載のスチールコードを、そのコアのスチールフィラメントの横並び方向がベルト幅方向にほぼ沿う配置にて適用して成るタイヤ。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、この発明のスチールコードについて、図面を参照して詳しく説明する。すなわち、この発明のスチールコードは、Ｎ（Ｎ：３〜５）本のフィラメントを互いに平行の横並び配列に揃えたコアのまわりに、Ｍ（Ｍ：１〜３）本のフィラメントを巻付けてシースを形成したスチールコードであって、その典型例である３＋３構造のコードを、図４に示す。図示のスチールコードは、３本のスチールフィラメント１ａ〜１ｃを互いに平行の横並び配列に揃えたコア１のまわりに、３本のフィラメント２ａ〜２ｃを巻付けてシース２を形成して成る。
【００２０】
かような構造のコードは、そのコアフィラメント１ａ〜１ｃが横並び配列になることから、従来の１×ＮやＮ＋Ｍ構造のコードのように、コアフィラメント相互に囲まれた閉鎖空間が形成されることがなく、従ってゴムがコアフィラメント相互間に容易に浸入するため、上述したセパレーションを回避することが可能になる。
【００２１】
ここで、この発明のスチールコードでは、コア１のまわりに巻付けたシースフィラメント２ａ〜２ｃのコード長手方向における投影軌跡として定義される、コードの輪郭Ｒ（図４における２点鎖線）が、コア１のまわりに上記シースフィラメント２ａ〜２ｃが一周する際のコード長手方向における投影軌跡Ｌ（図４における点線）の内側にあることが肝要である。
【００２２】
すなわち、このように縮小されたコードの輪郭Ｒを持つことによって、このコードをゴム物品、とりわけタイヤの補強材として適用した際、該コードの被覆に要するゴム量を減少することができる。特に、後述するタイヤのベルトに適用した場合に、各ベルト層の厚みの減少につながり、有意義である。
【００２３】
ここで、コードの輪郭Ｒは、その長径がＮ本、図示例で３本のコアフィラメントの横並び径と１本のシースフィラメントの径との合計であり、かつ短径が１本のコアフィラメントの径と１本のシースフィラメントの径との合計であることが、特にタイヤにおける、軽量化と耐久性および操縦安定性の向上とをはかる上で好ましい。
【００２４】
次に、上記のように在来のコード輪郭に比し小さいコード輪郭Ｒを有する、この発明のコードの構造について、図５を参照して、より詳しく説明する。
なお、図５において、（ａ）はスチールコードの上面図および（ｂ）は（ａ）におけるコード長手方向等分４箇所の各断面を示した図であり、同様に、（ｃ）は同スチールコードの側面図および（ｄ）は（ｃ）におけるコード長手方向等分４箇所の各断面を示した図である。
【００２５】
この発明のスチールコードは、コア１に、そのフィラメント１ａ〜１ｃが並ぶ方向（以下、長径方向）およびこの方向と直交する方向（以下、短径方向）に変位するうねりを与えてあるところに特徴がある。すなわち、図５（ｂ）に示す各コード断面おいて、便宜上設定した基準線Ｏ_１に対するコア１の相対位置から明らかなように、コア１は長径方向に変位し、さらに、図５（ｄ）に示す各コード断面おいて、便宜上設定した基準線Ｏ_２に対するコア１の相対位置から明らかなように、コア１は短径方向に変位する、うねりが与えられている。
【００２６】
そして、このうねりによって生じる空間、例えばうねりを単純な二次元に変化する波としてみたとき、波がその振幅内に抱える空間に、シースフィラメントを通すことによって、上記した軌跡Ｌの内側に、シースフィラメントのコアに対する巻付け軌道を形成した。
【００２７】
かくして、うねりが与えられたコア１のまわりにシースフィラメント２ａ〜２ｃを潰れた螺旋状に巻き付けることによって、シースフィラメント２ａ〜２ｃがコア１の変位を吸収するが如くに巻き付く結果、コード径方向に飛び出ることのない輪郭形状がコード長手方向に連続することになる。
【００２８】
ここに、うねりを与えていない真直のコア１にシースフィラメント２ａ〜２ｃを巻き付けた、従前のコードを図６に示すように、コア１が真直であると、シースフィラメントはコア１の径方向外側に突出するのを避けることができないから、この場合のコード輪郭は上記した軌跡Ｌになるのである。この図６に示したコード構造との比較において、図５に示したこの発明のコード構造の利点は明らかである。すなわち、この発明のコードでは、その短径方向および長径方向のコード厚みが、コア１全体がうねっていないものに対して、薄くなるのである。
【００２９】
さらに、コア１全体にうねりがあることによって、スチールコードに張力が掛かった時のコアフィラメントとシースフィラメントとの張力負担が均一になる効果も期待できる。
【００３０】
ここで、コアに付与するうねりは、その長径方向および短径方向の間で、コード長手方向に半ピッチの位相ずれを有することが好ましい。なぜなら、先に述べたとおり、コアのうねりによって生じる空間にシースフィラメントを効率良く通すことが肝要であり、長径方向および短径方向の間でコード長手方向に半ピッチの位相ずれを設けることによって、潰れた螺旋形状を呈するシースフィラメントを通す空間が確保されるからである。
【００３１】
また、コア１全体のうねりピッチＰは、５．０〜２５．０ｍｍであることが好ましい。なぜなら、うねりピッチが５．０ｍｍより短いと生産性が低下し、一方２５．０ｍｍをこえると、コアが直線状に近くなり、輪郭を小さくする効果に乏しくなる上、コードとしたときにシースフィラメントがばらけやすくなりコード形状保持性が低下するからである。
【００３２】
同様に、図５に示す、コアのうねりの長径方向の変位量Ｗおよび短径方向の変位量Ｈが、フィラメントの直径ｄ（ｍｍ）に関し、
Ｗ：０．２ｄ〜１．２ｄ
Ｈ：０．２ｄ〜１．２ｄ
であることが好ましい。その理由は、いずれも変位量が０．２ｄ未満では、シースフィラメントが突出してコードの凸凹が大きくなり、輪郭を小さくする効果が薄れるからである。一方、いずれも変位量が１．２ｄを超えると、コアフィラメントが突出してコードの凸凹が大きくなり、これも輪郭を小さくする効果が薄れるからである。さらに、コアのうねりを大きくするとコードの耐疲労性が低下するため、過度のうねりを付与することは好ましくない。従って、コアのうねりにおける、長径方向の変位量Ｗおよび短径方向の変位量Ｈは、共に０．２ｄ〜１．２ｄ、より好ましくは０．４ｄ〜１．０ｄとする。
【００３３】
さらに、コアとシースとの関係は、コードの輪郭を極力小さくするために、コアのうねりピッチと、このコアのまわりでのシースフィラメントの巻付けピッチとが、±１０％を許容範囲として一致することが好ましい。なお、両ピッチを一致させるに当たり、許容範囲を±１０％としたのは、±１０％を超えるとコアのうねりによる空間にシースフィラメントを効率良く通すことができなくなり、コード輪郭Ｒを軌跡Ｌの内側に配置することが難しくなるからである。
【００３４】
また、コアフィラメントの配置は、コアフィラメントの横並び方向の相互配置が入れ替わらないことが重要である。すなわち、コアは、若干の型崩れは許容されるものの、そのフィラメントが相互に平行で延びる、撚りのない構造とすることが重要である。
【００３５】
なお、コアおよびシースのフィラメント本数は、以上の例に限定されるものではなく、コア：３〜５本およびシース：１〜３本の範囲での変更が可能である。その他のコード構造例を、図７〜図１４に示す。いずれの場合も、図４の場合と同様に、コードの輪郭Ｒを２点鎖線にて、そして軌跡Ｌを点線にて示してある。
【００３６】
さて、図４および図７〜１４に例示したコードは、その複数本を所定の間隔を置いて互いに並行に揃えてゴムシートに埋設してなるプライを、タイヤのベルトに適用してカーカスの補強に供するもので、タイヤの構造としては、在来のタイヤに則るものでよい。例えば、図１５に示すタイヤ構造が有利に適合する。なお、同図において、符号３がビードコア、４がこのビードコア３にタイヤの内側から外側に巻き回したカーカス、５がこのカーカス４上に配置する少なくとも２層構造のベルトおよび６はカーカス４のクラウン部に配置するトレッドである。
【００３７】
ここで、上記コードをベルト５に適用するに当たり、コアフィラメントの長径方向（横並び方向）がベルトの幅方向に沿う配置とすることが肝要である。すなわち、コアフィラメントの長径方向をベルト幅方向に沿う配置とすることは、ベルト面に沿う向きに生じる面内曲げ変形に対する剛性が高くなり、タイヤの操縦安定性を向上するのに寄与する。すなわち、コアフィラメントが横並び配列で、かつコアフィラメント同士が横並びで接触しているため、コードの横曲げ変形に対してコアフィラメント同士のフリクションが働いて横方向のコード曲げ剛性が高くなるから、このコアフィラメントの横並び方向がベルト幅方向に略揃ったタイヤのベルトは、その面内曲げ剛性が高くなるのである。
【００３８】
また、コードの短径方向の厚みは、従来の円形のスチールコードは元より、真直のコアによるコードに比べても、より薄くなるため、ゴム物品の厚さも薄くなり、その重量を軽くすることが可能となる。
【００３９】
なお、コードにおいて、コアを構成するフィラメントの本数は、３〜５本の範囲から選定される。また、シースを構成するフィラメントの本数は１〜３本の範囲から選定される。それは、コアのフィラメント本数が２本以下ではコード径をへん平化することが難しく、上記のベルト面内剛性を高められない。一方、６本以上になると、横並び配列を実現することが難しくなり、その結果コアフィラメントによる閉鎖空間が形成されてゴム浸入が不十分になって、腐食によるセパレーションをまねくことになる。
【００４０】
また、シースのフィラメント本数が３本以上では、コード構造が不安定となり、コア内部へのゴムの浸入が阻害される。ここで、シースのフィラメント本数はコアのフィラメント本数と同数もしくは少ないことが好ましい。コアとシースのフィラメントの線径は同等であることが生産性の面では有利であるが、特に限定する必要はない。
【００４１】
【実施例】
直径０．２２５ｍｍのフィラメントを使用して、図１、図２、図３、図４、図１０、図１３、図１４に示す構造のスチールコードを、表１および２に示す仕様の下に作製し、各スチールコードを同表に示す打込み数にてベルトに適用し、図１５に示した構造のタイヤをサイズ１８５／７０Ｒ１４で試作した。なお、ベルト５は、カーカス４上に、タイヤの赤道面に対してスチールコードが左２２°の角度で傾斜する向きで内側の第１ベルト層を配置し、さらにその上にタイヤの赤道面に対してスチールコードが右２２°の角度で傾斜する向きで第２ベルト層を配置して成る。
【００４２】
かくして得られたタイヤについて、適用リムに装着後に規定内圧を充填し乗用車に装着してから、鋪装路を５００００ｋｍ走行してから、タイヤを解剖してベルト端での亀裂長さを調査した。また、操縦安定性については、特定試験路を同一走行モードで各タイヤを装着して走行し、３人のドライバーによるフィーリング評価を行った。このフィーリング評価は１０点満点で行い、３人のドライバーの平均値で算出した。これらの評価および調査結果を、表１および２に併記する。
【００４３】
【表１】

【００４４】
【表２】

【００４５】
【発明の効果】
この発明のスチールコードによれば、ゴム物品におけるコード周辺でのセパレーションの発生による耐久性の低下をまねくことなしに、ゴム物品の引張剛性を高めることができるため、このコードを特にタイヤに適用することによって、タイヤの軽量化と耐久性と操縦安定性とを満足することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の１×５構造コードの断面を示す図である。
【図２】従来の３＋２構造コードの断面を示す図である。
【図３】従来のへん平化コードの断面を示す図である。
【図４】この発明のコードを示す断面図である。
【図５】（ａ）はこの発明のスチールコードの上面図および（ｂ）は（ａ）におけるコード長手方向等分４箇所の各断面を示した図であり、同様に、（ｃ）は同スチールコードの側面図および（ｄ）は（ｃ）におけるコード長手方向等分４箇所の各断面を示した図である。
【図６】（ａ）は従来のスチールコードの上面図および（ｂ）は（ａ）におけるコード長手方向等分４箇所の各断面を示した図である。
【図７】この発明のコードを示す断面図である。
【図８】この発明のコードを示す断面図である。
【図９】この発明のコードを示す断面図である。
【図１０】この発明のコードを示す断面図である。
【図１１】この発明のコードを示す断面図である。
【図１２】この発明のコードの断面を示す図である。
【図１３】この発明のコードの断面を示す図である。
【図１４】従来のスチールコードの断面を示す図である。
【図１５】この発明に好適のタイヤ構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１コア
１ａ〜１ｃコアフィラメント
２シース
２ａ〜１ｃシースフィラメント
３ビードコア
４カーカス
５ベルト
６トレッド
Ｐコアのうねりピッチ
Ｈコアの短径方向の変位量
Ｗコアの長径方向の変位量[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a steel cord used as a reinforcing material for rubber articles such as pneumatic tires and industrial belts, and a tire including a belt made of the steel cord, and in particular, to reduce weight without impairing durability as a rubber article. To achieve.
[0002]
[Prior art]
In a pneumatic tire, which is a typical example of a rubber article, as a factor that reduces the durability of the tire, water that has entered the tire from the outside through the tire due to external damage reaches the belt area, for example, where the belt The so-called separation, which is caused by corroding the cord constituting the cord and exfoliating the cord and rubber due to the expansion of the corroded area, is well known.
[0003]
In order to avoid this separation, in the vulcanization molding process at the time of manufacturing the tire, rubber is sufficiently penetrated into the inside of the cord so that the moisture permeated into the tire does not penetrate into the cord, It is effective to provide the cord with a structure that does not form a gap through which moisture propagates between the filaments of the cord, a so-called rubber pene structure.
This rubber penetrating structure realizes rubber penetration by loosely twisting cords to increase the gap between filaments, and in particular, a 1 × 3 or 1 × 5 structure (see FIG. 1). Suitable for N single twist cord.
[0004]
In recent years, in the field of tires, steel cords for reinforcing tires having higher rigidity have been demanded from the viewpoint of ride comfort and steering stability. However, the rubber penetrated cord described above has a low rigidity due to having a large gap, and has not been able to sufficiently respond to this demand.
[0005]
In addition, it is possible to secure the tensile rigidity of the belt by increasing the number of cords driven in the belt, but it causes an increase in the weight of the tire, and the interval between adjacent cords in the belt is reduced. Rubber peeling starting from the cord end at the width direction end easily propagates between adjacent cords, causing so-called belt edge separation.
[0006]
Further, a steel cord having an N + M structure having a sheath in which M (M: 2 to 8) filaments are wound around a core in which N (N: 2 to 3) filaments are bundled without twisting is also proposed. Have been. As a typical example, FIG. 2 shows a core 1 having three filaments and a cord having a 3 + 2 structure in which two filaments are wound around the core 1 to form a sheath 2. This steel cord has relatively high rigidity as compared with a steel cord having a 1 × N structure in which flexibility is produced by twisting. However, in this steel cord, since a bundle of a plurality of steel filaments constituting the core is not twisted with each other, so-called tension occurs in the core portion, and tension between the filament constituting the core and the filament constituting the sheath is generated. There is a problem that the load becomes uneven and a separation phenomenon occurs. Furthermore, since the center of the filament bundle of the core is aligned with the center of the cord, and the outer periphery of the core is wound with the filament of the sheath, the thickness in the vertical direction of the cord becomes larger than that of the cord of 1 × N structure. There is a problem that the rubber composite, for example, the thickness of the belt layer in the tire becomes thicker when embedded in the tire, thereby impairing the weight reduction and cost reduction of the tire.
[0007]
In this regard, as shown in FIG. 3, the steel cord proposed in Patent Literature 1 is such that the filaments of the core 1 in the steel cord having the N + M structure are arranged side by side, and a sheath 2 is provided around the core 1. Is arranged to flatten the profile of the cord, and when applied to a rubber composite, it is possible to reduce the rubber thickness in the minor diameter direction.
[0008]
[Patent Document 1]
JP-A-9-175112
[Problems to be solved by the invention]
However, the flattened cord can reduce the rubber thickness when applied to the rubber composite as compared with the cord having the structure shown in FIG. 2, but the cord having the structure shown in FIG. In comparison, it is difficult to reduce the rubber thickness when applied to a rubber composite. This is because, since the sheath filament is wound around the core, it has a cord diameter of at least three filaments.
In addition, since the core filament is straight, so-called tension occurs in the core portion, and the tension load between the filament constituting the core and the filament constituting the sheath becomes non-uniform, thereby causing a separation phenomenon.
[0010]
An object of the present invention is to improve the tensile stiffness of a rubber article when a steel cord is applied to a rubber article without causing a decrease in durability due to occurrence of separation around the cord, and The filament bundle of the core has less tension, and the thickness in the minor axis direction of the cord is more compact than the flattened cord in which the above-mentioned cores are arranged side by side.When applied to rubber articles, the thickness of the coated rubber can be reduced. It seeks to provide a steel cord that is possible.
[0011]
Another object of the present invention is to apply the above-mentioned steel cord to a tire to realize a reduction in weight and an improvement in durability and steering stability of the tire.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
That is, the gist configuration of the present invention is as follows.
(1) A steel cord in which M (M: 1 to 3) filaments are wound around a core in which N (N: 3 to 5) filaments are arranged in a parallel side-by-side arrangement to form a sheath. The profile of the cord, defined as the projected trajectory of the sheath filament wound around the core in the longitudinal direction of the cord, is the length of the cord when the sheath filament goes around the core by the N filaments. A steel cord for reinforcing a rubber article, which is located inside a projection locus in a direction.
[0013]
(2) In the above (1), the contour of the cord is the sum of the horizontal diameter of N core filaments and the diameter of one sheath filament whose major axis is the diameter of one core filament having a minor axis. And a diameter of one sheath filament.
[0014]
(3) In the above (1) or (2), the core is provided with a swell that is displaced in a direction in which the filaments are arranged and in a direction orthogonal to the direction, and N filaments are passed through a space generated by the swell and a sheath filament. A steel cord for reinforcing a rubber article, wherein a winding track of a sheath filament around a core is formed inside a projection trajectory in a longitudinal direction of the cord when the sheath filament makes a circuit around the core.
[0015]
(4) The rubber according to the above (3), wherein the pitch of the undulation applied to the core has a phase shift of half a pitch in the longitudinal direction of the cord between the direction in which the filaments are arranged and the direction perpendicular to this direction. Steel cord for article reinforcement.
[0016]
(5) In the above (3) or (4), the undulation pitch P of the core is P: 5.0 to 25.0 mm.
The displacement W in the direction in which the undulating filaments are arranged and the displacement H in the direction perpendicular to this direction are related to the filament diameter d (mm).
W: 0.2d to 1.2d
H: 0.2d to 1.2d
A steel cord for reinforcing rubber articles.
[0017]
(6) In the above (3), (4) or (5), the undulation pitch of the core and the winding pitch of the sheath filament around the core are matched with an allowable range of ± 10%. Steel cord for reinforcing rubber articles.
[0018]
(7) A pneumatic tire having a carcass extending in a toroidal shape between a pair of bead portions and having at least one layer of belt on the tire radial outside of the carcass, wherein the belt has the above (1) to (4). A tire formed by applying the steel cord according to any one of the above (6) in an arrangement in which the steel filaments of the core are arranged substantially horizontally in the belt width direction.
[0019]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, the steel cord of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. That is, the steel cord of the present invention is obtained by winding M (M: 1 to 3) filaments around a core in which N (N: 3 to 5) filaments are arranged in a side-by-side parallel arrangement. FIG. 4 shows a steel cord having a 3 + 3 structure, which is a typical example thereof. In the illustrated steel cord, a sheath 2 is formed by winding three filaments 2a to 2c around a core 1 in which three steel filaments 1a to 1c are arranged in parallel and side by side.
[0020]
In the cord having such a structure, since the core filaments 1a to 1c are arranged side by side, a closed space surrounded by the core filaments is formed as in a conventional cord having a 1 × N or N + M structure. And thus the rubber easily penetrates between the core filaments, so that the above-mentioned separation can be avoided.
[0021]
Here, in the steel cord of the present invention, the contour R of the cord (two-dot chain line in FIG. 4) defined as the projected trajectory of the sheath filaments 2 a to 2 c wound around the core 1 in the longitudinal direction of the cord corresponds to the core. It is important that the sheath filaments 2a to 2c be inside the projected trajectory L (dotted line in FIG. 4) in the longitudinal direction of the cord when the sheath filaments 2a to 2c make a round around 1.
[0022]
That is, by having such a reduced contour R of the cord, when the cord is applied as a reinforcing material for a rubber article, particularly a tire, the amount of rubber required for covering the cord can be reduced. In particular, when applied to a tire belt described later, the thickness of each belt layer is reduced, which is significant.
[0023]
Here, the contour R of the cord has a major axis of N, which is the sum of the side-by-side diameter of three core filaments and the diameter of one sheath filament in the illustrated example, and a minor axis of one core filament. The sum of the diameter and the diameter of one sheath filament is preferable in order to reduce weight, improve durability, and improve steering stability, particularly in a tire.
[0024]
Next, the structure of the code of the present invention having the code outline R smaller than the conventional code outline as described above will be described in more detail with reference to FIG.
In FIG. 5, (a) is a top view of the steel cord and (b) is a view showing each cross section of four equally divided parts in the longitudinal direction of the cord in (a). Similarly, (c) is the same steel. FIG. 3D is a side view of the cord, and FIG. 4D is a diagram showing each cross section of the cord in FIG.
[0025]
The steel cord of the present invention is characterized in that the core 1 is provided with undulations displaced in a direction in which the filaments 1a to 1c are arranged (hereinafter, a major axis direction) and a direction perpendicular to this direction (hereinafter, a minor axis direction). There is. In other words, keep each code section shown in FIG. 5 (b), as is apparent from the relative position of the core 1 with respect to the reference line O ₁ which for convenience set, the core 1 is displaced in the major axis direction and further, FIG. 5 (d) to keep the code section shown, as is apparent from the relative position of the core 1 with respect to the reference line O ₂ which for convenience set, the core 1 is displaced in the minor axis direction, it is given undulation.
[0026]
Then, when the space generated by this undulation, for example, the undulation is viewed as a simple two-dimensionally changing wave, the sheath filament is passed through the space inside the trajectory L by passing the sheath filament through the space within the amplitude of the wave. The winding track for the core was formed.
[0027]
Thus, by winding the sheath filaments 2a to 2c around the corrugated core 1 in a crushed helical shape, the sheath filaments 2a to 2c are wound as if absorbing the displacement of the core 1, so that the cord radial direction The contour shape that does not protrude in the longitudinal direction of the cord is continued.
[0028]
Here, as shown in FIG. 6, a conventional cord in which sheath filaments 2 a to 2 c are wound around a straight core 1 having no undulation, as shown in FIG. In this case, the code contour becomes the locus L described above. In comparison with the code structure shown in FIG. 6, the advantage of the code structure of the present invention shown in FIG. 5 is clear. That is, in the cord of the present invention, the cord thickness in the minor diameter direction and the major diameter direction is smaller than that of the cord 1 in which the entire core 1 does not undulate.
[0029]
In addition, since the entire core 1 has undulation, an effect of equalizing the tension load between the core filament and the sheath filament when tension is applied to the steel cord can be expected.
[0030]
Here, it is preferable that the undulation imparted to the core has a phase shift of a half pitch in the longitudinal direction of the cord between the major axis direction and the minor axis direction. Because, as described above, it is important to efficiently pass the sheath filament through the space generated by the undulation of the core, and by providing a phase shift of half a pitch in the longitudinal direction of the cord between the major axis direction and the minor axis direction, This is because a space through which the sheath filament exhibiting the crushed spiral shape is secured.
[0031]
Further, it is preferable that the undulation pitch P of the entire core 1 is 5.0 to 25.0 mm. If the swell pitch is shorter than 5.0 mm, the productivity is reduced. On the other hand, if the swell pitch is more than 25.0 mm, the core becomes close to a straight line, and the effect of reducing the profile is poor. This is because it is easy to disperse and the cord shape retention is reduced.
[0032]
Similarly, the displacement W in the major axis direction and the displacement H in the minor axis direction of the undulation of the core shown in FIG. 5 are related to the filament diameter d (mm).
W: 0.2d to 1.2d
H: 0.2d to 1.2d
It is preferable that The reason for this is that if the displacement amount is less than 0.2 d, the sheath filaments protrude and the unevenness of the cord becomes large, and the effect of reducing the profile is diminished. On the other hand, if the displacement amount exceeds 1.2d, the core filaments protrude and the unevenness of the cord becomes large, which also reduces the effect of reducing the contour. Further, if the undulation of the core is increased, the fatigue resistance of the cord is reduced, so that it is not preferable to impart excessive undulation. Accordingly, the displacement amount W in the major axis direction and the displacement amount H in the minor axis direction of the undulation of the core are both set to 0.2d to 1.2d, more preferably 0.4d to 1.0d.
[0033]
Furthermore, in order to minimize the profile of the cord, the relationship between the core and the sheath is such that the undulation pitch of the core and the winding pitch of the sheath filament around the core are within a tolerance of ± 10%. Is preferred. In order to match the two pitches, the allowable range is set to ± 10%. If the allowable range exceeds ± 10%, the sheath filament cannot be efficiently passed through the space due to the undulation of the core. This is because it becomes difficult to arrange them inside.
[0034]
Further, it is important that the arrangement of the core filaments is not interchanged in the horizontal arrangement direction of the core filaments. That is, it is important for the core to have a twist-free structure in which the filaments extend in parallel with each other, although a slight shape loss is allowed.
[0035]
In addition, the number of filaments of the core and the sheath is not limited to the above example, and can be changed in the range of 3 to 5 cores and 1 to 3 sheaths. Other examples of the code structure are shown in FIGS. In each case, as in the case of FIG. 4, the outline R of the code is indicated by a two-dot chain line, and the locus L is indicated by a dotted line.
[0036]
The cords illustrated in FIG. 4 and FIGS. 7 to 14 are reinforced by embedding a plurality of the cords in parallel at predetermined intervals in a rubber sheet into a rubber belt and reinforcing the carcass. The structure of the tire may conform to a conventional tire. For example, the tire structure shown in FIG. 15 is advantageously adapted. In the drawing, reference numeral 3 denotes a bead core, 4 denotes a carcass wound around the bead core 3 from the inside to the outside of the tire, 5 denotes a belt having at least a two-layer structure disposed on the carcass 4, and 6 denotes a crown of the carcass 4. It is a tread to be placed in the part.
[0037]
Here, in applying the above-mentioned cord to the belt 5, it is important that the major axis direction (side-to-side direction) of the core filament is arranged along the width direction of the belt. That is, arranging the core filament in the major axis direction along the belt width direction increases the rigidity against in-plane bending deformation generated in the direction along the belt surface, and contributes to improving the steering stability of the tire. That is, since the core filaments are arranged side by side, and the core filaments are in contact side by side, the friction between the core filaments acts against the lateral bending deformation of the cord, thereby increasing the lateral bending rigidity of the cord. A tire belt in which the core filaments are arranged side by side substantially in the belt width direction has high in-plane bending rigidity.
[0038]
In addition, the thickness of the cord in the minor axis direction is thinner than the conventional circular steel cord as compared to the cord with a straight core, so the thickness of the rubber article is also reduced and its weight is reduced. Becomes possible.
[0039]
In the cord, the number of filaments constituting the core is selected from a range of 3 to 5. The number of filaments constituting the sheath is selected from a range of 1 to 3. That is, if the number of filaments of the core is two or less, it is difficult to flatten the cord diameter, and the above-mentioned rigidity in the belt surface cannot be increased. On the other hand, when the number is six or more, it is difficult to realize the side-by-side arrangement, and as a result, a closed space is formed by the core filament, rubber penetration becomes insufficient, and separation due to corrosion is caused.
[0040]
If the number of filaments of the sheath is three or more, the cord structure becomes unstable, and the penetration of rubber into the core is hindered. Here, the number of filaments in the sheath is preferably equal to or less than the number of filaments in the core. It is advantageous in terms of productivity that the core and sheath filaments have the same wire diameter, but it is not particularly limited.
[0041]
【Example】
Using a filament having a diameter of 0.225 mm, a steel cord having a structure shown in FIGS. 1, 2, 3, 4, 10, 13, and 14 was manufactured under the specifications shown in Tables 1 and 2. Then, each steel cord was applied to the belt at the number of shots shown in the same table, and a tire having the structure shown in FIG. 15 was prototyped in a size of 185/70 R14. The belt 5 has an inner first belt layer disposed on the carcass 4 in such a direction that the steel cord is inclined at an angle of 22 ° to the left with respect to the equatorial plane of the tire. On the other hand, the second belt layer is disposed so that the steel cord is inclined at an angle of 22 ° to the right.
[0042]
After the tire thus obtained was mounted on an applied rim and filled with a specified internal pressure and mounted on a passenger car, the tire was dissected after traveling 50,000 km on a pavement road, and a crack length at a belt end was investigated. Regarding steering stability, each tire was run on the specified test road in the same running mode with each tire mounted, and feeling evaluation was performed by three drivers. This feeling evaluation was performed on a scale of 10 out of 10, and was calculated by an average value of three drivers. The results of these evaluations and surveys are also shown in Tables 1 and 2.
[0043]
[Table 1]

[0044]
[Table 2]

[0045]
【The invention's effect】
According to the steel cord of the present invention, the tensile rigidity of the rubber article can be increased without causing a decrease in durability due to the occurrence of separation around the cord in the rubber article. Therefore, this cord is particularly applied to tires. Thereby, it is possible to satisfy weight reduction, durability, and steering stability of the tire.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a cross section of a conventional 1 × 5 structural cord.
FIG. 2 is a diagram showing a cross section of a conventional 3 + 2 structural cord.
FIG. 3 is a diagram showing a cross section of a conventional flattened cord.
FIG. 4 is a sectional view showing a cord according to the present invention.
FIG. 5 (a) is a top view of the steel cord of the present invention, and FIG. 5 (b) is a view showing respective sections at four equally divided parts in the longitudinal direction of the cord in FIG. 5 (a); FIG. 3D is a side view of the steel cord, and FIG. 4D is a view showing four sections of the cord in FIG.
FIG. 6A is a top view of a conventional steel cord, and FIG. 6B is a view showing respective cross sections at four equally divided portions in the longitudinal direction of the cord in FIG.
FIG. 7 is a sectional view showing a cord according to the present invention.
FIG. 8 is a sectional view showing a cord according to the present invention.
FIG. 9 is a sectional view showing a cord according to the present invention.
FIG. 10 is a sectional view showing a cord according to the present invention.
FIG. 11 is a sectional view showing a cord according to the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing a cross section of the cord of the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing a cross section of the cord of the present invention.
FIG. 14 is a view showing a cross section of a conventional steel cord.
FIG. 15 is a sectional view showing a tire structure suitable for the present invention.
[Explanation of symbols]
REFERENCE SIGNS LIST 1 core 1 a to 1 c core filament 2 sheath 2 a to 1 c sheath filament 3 bead core 4 carcass 5 belt 6 tread P core undulation pitch H core displacement in the minor diameter direction W core displacement in the major diameter direction

Claims

A steel cord in which a sheath is formed by winding M (M: 1 to 3) filaments around a core in which N (N: 3 to 5) filaments are arranged in a parallel side-by-side array, The contour of the cord, defined as the projected trajectory of the sheath filament wound around the core in the cord longitudinal direction, in the cord longitudinal direction as the sheath filament makes a circuit around the core by the N filaments A steel cord for reinforcing rubber articles, which is located inside the track.

In claim 1, the contour of the cord is such that the major axis is the sum of the side-by-side diameter of N core filaments and the diameter of one sheath filament, and the minor axis is the diameter of one core filament and one core filament. A steel cord for reinforcing rubber articles, which is the sum of the diameter of the sheath filament and the diameter of the sheath filament.

3. The core according to claim 1 or 2, wherein the core is provided with a swell that is displaced in a direction in which the filaments are arranged and in a direction orthogonal to the direction, so that a space caused by the swell is passed through the sheath filament and around the core with N filaments. A steel cord for reinforcing a rubber article, wherein a winding track of a sheath filament around a core is formed inside a projected locus in a longitudinal direction of the cord when the sheath filament makes a circuit.

4. The steel for reinforcing rubber articles according to claim 3, wherein the pitch of the undulation applied to the core has a phase shift of half a pitch in the longitudinal direction of the cord between the direction in which the filaments are arranged and the direction orthogonal to this direction. code.

The undulation pitch P of the core according to claim 3 or 4, wherein P is 5.0 to 25.0 mm.
The displacement W in the direction in which the undulating filaments are arranged and the displacement H in the direction perpendicular to this direction are related to the filament diameter d (mm).
W: 0.2d to 1.2d
H: 0.2d to 1.2d
A steel cord for reinforcing rubber articles.

The steel cord for reinforcing a rubber article according to claim 3, 4 or 5, wherein the undulation pitch of the core and the winding pitch of the sheath filament around the core coincide with an allowable range of ± 10%. .

7. A pneumatic tire having a carcass extending in a toroidal shape between a pair of bead portions and including at least one layer of belt on a radially outer side of the carcass, wherein the belt has at least one layer. A tire formed by applying the steel cord described in 1 above in an arrangement in which the steel filaments of the core are arranged side by side substantially in the belt width direction.