JP2006044643A

JP2006044643A - 環状同芯撚りビードコード

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Publication number: JP2006044643A
Application number: JP2005177631A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sasabe; 博史笹部; Hitoshi Wakahara; 仁志若原; Kenichi Okamoto; 賢一岡本
Original assignee: Sumitomo SEI Steel Wire Corp; Sumitomo Electric Tochigi Co Ltd
Current assignee: Sumitomo SEI Steel Wire Corp; Sumitomo Electric Tochigi Co Ltd
Priority date: 2004-07-05
Filing date: 2005-06-17
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2025-06-17
Also published as: JP3828138B2

Abstract

【課題】軽量かつ安価で、成形性の良いビードコードを得ることである。
【解決手段】、環状コア１の周りに側線ワイヤ２を１層又は複数層螺旋状に巻き付けた環状同芯撚りビードコードにおいて、環状コア１の材質を、中炭素鋼またはＣ含有量を低く抑えて特定元素を適量添加した合金鋼とし、環状コア１の直径ｄ_Cが、側線ワイヤ２の直径ｄ_Sに対して、１．０４≦ｄ_C／ｄ_S≦１．３０の式を満足するようにするとともに、側線ワイヤ２として、コイル径が環状コア１のコイル径の０．５〜１．３倍のものを使用するようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、空気入りタイヤのビード部を補強するためにビード部に埋め込まれるビードコード、特に、環状コアの周囲に側線ワイヤを螺旋状に巻き付けて形成したシース層を１層または複数層設けた環状同芯撚りビードコードに関するものである。

環状同芯撚りビードコードは、各種車両用タイヤのビード部の補強材として広く使用されている。その構造は、図３に示すように、鋼線の両端を突合せ溶接して形成した環状コア１の周りに、環状コア１よりも小径の側線ワイヤ２を１層または複数層螺旋状に巻き付けたものが多い（例えば、特許文献１参照。）。

ここで、環状コアを形成する鋼線は、従来からＣ含有量が０．０６〜０．１５ｗｔ％の軟鋼線材を使用し、側線ワイヤ巻き付け時の成形性を確保するのに必要な強度や剛性が得られるように、その線径を側線ワイヤの１．５倍以上としている。ところが、近年、車両の燃費改善等の観点から、タイヤの軽量化の要求が強まるにつれて、ビードコードに対しても環状コアの小径化等による軽量化が強く求められるようになってきている。

これに対して、特許文献２には、環状コアを側線ワイヤと同一径の硬鋼線としたビードコードが記載されている。このビードコードは、環状コアとして硬鋼線（実施例ではＣ含有量：０．７２〜０．８２％のもの）を使用しているため、コアを側線ワイヤと同一径まで小径化しても、従来のものと同等の強度や剛性が得られ、大幅な軽量化が可能である。

ところが、一般に、Ｃ含有量が０．５７％以上の硬鋼線は、溶接した場合、その溶接部が硬くて脆い焼入れ組織になりやすく、そのまま使用すると折損のおそれがある。このため、上記特許文献２のビードコードでは、環状コアを形成する硬鋼線の両端を突合せ溶接した後に焼鈍処理を行う必要があり、高コストとなる。また、溶接後のバリ取り作業に要する時間も長くなり、これもコストアップ要因となる。

さらに、環状コアを側線ワイヤと同一径まで小径化すると、環状コアの強度および剛性が従来の太径のものと同等であっても、側線ワイヤ巻き付け時の成形性は従来よりも劣るようになる。すなわち、環状コアを小径にするほど、側線ワイヤが巻き付けにくくなって側線ワイヤの配列が乱れやすくなる。また、側線ワイヤを巻き付ける際に、環状コアが側線ワイヤに振られて両者のコード断面内での位置が入れ替わり、コード形状が悪化する（コードを平面上に置いたときに一部が浮き上がるようになる）場合も多くなる。

特許第３４９９２６１号公報特開平０５−１６３６８６号公報

そこで、本発明は、軽量かつ安価で、成形性の良いビードコードを提供しようとするものである。

本発明は、上記の課題を解決するために、環状コアの周りに側線ワイヤを１層又は複数層螺旋状に巻き付けた環状同芯撚りビードコードにおいて、環状コアの材質を中炭素鋼とし、環状コアの直径ｄ_Cが側線ワイヤの直径ｄ_Sに対して、
１．０４≦ｄ_C／ｄ_S≦１．３０
の式を満足するようにし、かつ、環状コアの周りに螺旋状に巻き付ける側線ワイヤとして、コイル径が環状コアのコイル径の０．５〜１．３倍のものを使用した。

すなわち、環状コアの材質を中炭素鋼とし、その直径を側線ワイヤよりも少し太い程度に設定することにより、従来の軟鋼線を使用した太径のものと同等の強度および剛性を確保しつつ、ビードコードを軽量化し、しかも、環状コアの突合せ溶接部が焼入れ組織になりにくい、あるいは焼入れ組織になっても脆くなりにくくなって、焼鈍処理が不要でバリ取りも簡単に行え、従来と同程度のコストでビードコードを作製できるようにした。

ここで、環状コアの側線ワイヤに対する線径比の上限は、従来のビードコードに対して効果的な軽量化（軽量化率１０％以上）を達成できるように設定した。また、その下限は、側線ワイヤ巻き付け時に環状コアと側線ワイヤとの入れ替わりが発生しないことを条件として決定した。

そして、側線ワイヤのコイル径を環状コアのコイル径の０．５倍以上、１．３倍以下とすることにより、環状コアを上記の範囲まで小径化しても側線ワイヤの巻き付け性が確保されるようにして、側線ワイヤを乱れることなく整然と配列できるようにした。

前記環状コアの材質は、Ｃを０．２８〜０．５６ｗｔ％含む炭素鋼とするとよい。下限を下回ると、環状コアを上記の範囲まで小径化したときに強度や剛性を確保できない場合が生じ、また、上限を超えると溶接部の組織が焼入れ組織になって焼鈍処理を省略できない場合が生じるからである。

また、上記の中炭素鋼に代えて、Ｃ含有量を軟鋼レベルに抑え、ＳｉおよびＭｎを一般的な炭素鋼よりも多く含有させ、Ｃｒを適量加えた合金鋼を採用すれば、硬鋼線レベルの高い強度と剛性を有し、かつ溶接性に優れた環状コアが得られる。この合金鋼の具体的な組成は、Ｃ：０．０８〜０．２７ｗｔ％、Ｓｉ：０．３０〜２．００ｗｔ％、Ｍｎ：０．５０〜２．００ｗｔ％、Ｃｒ：０．２０〜２．００ｗｔ％を含み、残部がＦｅおよび不可避的に混入してくる不純物からなるものとする。ここで、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒの３成分は、いずれも下限を下回ると強度不足となり、上限を超えると、Ｓｉでは熱間圧延時に疵が発生しやすくなり、Ｍｎでは加工性が低下する。また、Ｃｒは焼入れ性の向上と経済性を考慮してこの範囲とした。

さらに、上記合金鋼に、Ａｌ：０．００１〜０．１０ｗｔ％、Ｔｉ：０．００１〜０．１０ｗｔ％、Ｎｂ：０．００１〜０．１０ｗｔ％、Ｖ：０．００１〜０．１０ｗｔ％、Ｂ：０．０００３〜０．１０ｗｔ％およびＭｇ：０．００１〜０．１０ｗｔ％の少なくとも１種を添加すれば、溶接部の延性低下をより少なくすることができる。これらの元素は、下限に満たないと延性を向上させる効果が少なく、上限を超えると、その窒化物および硫化物による延性劣化作用が顕著になるので好ましくない。

また、前記側線ワイヤは、そのコイル径Ｄ_Sを、環状コアのコイル径Ｄ_Cに対する比率が０．５６〜１．２６の範囲となるようにすれば、コードの成形性を確保するうえで、より好ましい。

以上のように、本発明によると、軽量かつ安価で、成形性の良いビードコードが得られる。

以下、図面に基づき、本発明の実施形態を説明する。この実施形態の環状同芯撚りビードコードは、図１に示すように、コイル径Ｄ_Cの環状コア１の周りに、側線ワイヤ供給リール３から引き出されるコイル径Ｄ_Sの側線ワイヤ２を螺旋状に巻き付けて作製したものである。なお、この実施形態では、図２に示すように、直径ｄ_Cの環状コア１に直径ｄ_Sの側線ワイヤ２を６周巻き付けてシース層を１層設けたが、シース層は複数層設けるようにしてもよい。

前記環状コア１は、Ｃ含有量が０．２８〜０．５６ｗｔ％の中炭素鋼を用いて、側線ワイヤ２より少し太径の鋼線（線径比（ｄ_C／ｄ_S）：１．０４〜１．３０）を作製し、その両端を突合せ溶接したもので、従来の軟鋼線を使用した太径のものと同等の強度および剛性を有し、かつその小径化によってビードコードの軽量化を図ることができる。しかも、溶接部が焼入れ組織になりにくい、あるいは焼入れ組織になっても脆くなりにくいため、焼鈍処理は必要なく、バリ取りも簡単に行える。また、側線ワイヤ２巻き付け時に、側線ワイヤ２との入れ替わりが発生することもない。

前記各側線ワイヤ２は、高炭素鋼ワイヤからなり、環状コア１への巻き付けを行う際には、タイヤと同材質の未加硫ゴムシートで予めその端末を環状コア１へ仮止めしてから、連続して所定回数巻き付け、巻き終わり端と巻き始めの仮止め端を真鍮製スリーブで繋ぐようにしている。

また、側線ワイヤ２のコイル径Ｄ_Sは、環状コア１のコイル径Ｄ_Cの０．５０〜１．３倍としている。これにより、環状コア１の小径化に伴う側線ワイヤ２の巻き付け性の低下を補うことができ、側線ワイヤ２を乱れることなく整然と配列できる。

なお、環状コアの材質は、上述した実施形態の中炭素鋼に代えて、Ｃ：０．０８〜０．２７ｗｔ％、Ｓｉ：０．３０〜２．００ｗｔ％、Ｍｎ：０．５０〜２．００ｗｔ％、Ｃｒ：０．２０〜２．００ｗｔ％を含み、残部がＦｅおよび不可避的に混入してくる不純物からなる合金鋼を採用することもできる。その場合には、硬鋼線レベルの高い強度と剛性を有し、かつ溶接性に優れた環状コアが得られる。

さらに、上記合金鋼にＡｌ：０．００１〜０．１０ｗｔ％、Ｔｉ：０．００１〜０．１０ｗｔ％、Ｎｂ：０．００１〜０．１０ｗｔ％、Ｖ：０．００１〜０．１０ｗｔ％、Ｂ：０．０００３〜０．１０ｗｔ％およびＭｇ：０．００１〜０．１０ｗｔ％の少なくとも１種を添加すれば、溶接部の延性低下をより少なくすることができるので、好ましい。なお、この環状コアに熱処理やめっき等を施す場合には、Ｍｏ、Ｗ、Ｃｕ、ＮｉおよびＣｏから選ばれる少なくとも１元素を適量含有させるとよい。

次に、本発明の効果を確認するために実施した評価試験について説明する。まず、表１に示す各種の環状コア用材料を作製した後、これらの材料で形成した環状コアにコア直径に応じた周数で側線ワイヤを巻き付けてビードコードを作製し、軽量化率、コア溶接部の耐折損性およびコードの成形性を評価した。これらの試験条件および評価結果をまとめて表２に示す。

なお、表２中の各特性の評価は次のように行った。

（１）軽量化率
軟鋼線で形成した直径２．２ｍｍの環状コアに直径１．４ｍｍの側線ワイヤを８周巻き付けた従来コードの断面積をベースとして、各コードの断面積減少率で評価した。
軽量化率（％）＝（１−各コード断面積／従来コード断面積）×１００

（２）コア溶接部の耐折損性
１条件につき２０本の鋼線の突合せ溶接を周囲温度３０℃の環境下で行い、１週間放置後、溶接部に曲げ負荷をかけて折れなかったものの本数によって下記のように評価した。
○：折れなかったものが１８本以上ある。
×：折れなかったものが１８本未満である。

（３）コードの成形性
下記の方法でコード形状および側線ワイヤの巻き付け性を評価し、両者の評価結果でランクを異にする場合は、評価の低い方を表示した。
１．コード形状
１条件につき２０本のコードを定盤上に置き、コードが定盤から浮いている箇所の最大隙間をスケールで測定して、下記のように評価した。
○：隙間０．５ｍｍ以下が１１本以上であり、かつ隙間０．５ｍｍ超のものの全てが隙間１．０ｍｍ以下である。
△：隙間０．５ｍｍ以下が１１本未満であり、かつ隙間０．５ｍｍ超のものの全てが隙間１．５ｍｍ以下である。
×：隙間１．５ｍｍ以下が１１本未満である。
２．側線ワイヤの巻き付け性
１条件につき２０本のコードの側線ワイヤの配列状態を目視で判定して、配列の乱れのないものの本数によって下記のように評価した。
○：配列乱れのないものが１８本以上ある。
△：配列乱れのないものが１０本以上、１８本未満である。
×：配列乱れのないものが１０本未満である。

表２からわかるように、環状コアの材質に中炭素鋼または溶接性に優れた合金鋼を使用し、その直径を側線ワイヤより少し太い程度まで小径化することに加え、側線ワイヤのコイル径を環状コアのコイル径の０．５〜１．３倍（好ましくは、０．５６〜１．２６倍）とすることにより、従来のものよりかなり軽量で、コア溶接後の焼鈍処理を必要とせず、成形性も良好なビードコードを作製できる。特に、全ての条件が好ましい範囲にあるもの（コードNo．９、１０、１１、１５、１６、１９、２０および２２の８例）は、３つの評価項目がいずれも高いものとなっている。これらの好ましい例を車両用タイヤに使用すれば、安価で軽量化された高性能のタイヤを得ることができる。

実施形態のビードコードを作製する際の、環状コアのコイル径Ｄ_Cと側線ワイヤのコイル径Ｄ_Sとの関係を示す概念図実施形態のビードコードの断面図従来のビードコードの断面図

符号の説明

１環状コア
２側線ワイヤ
３側線ワイヤ供給リール

Claims

環状コアの周りに側線ワイヤを１層又は複数層螺旋状に巻き付けた環状同芯撚りビードコードにおいて、環状コアの材質が中炭素鋼であり、環状コアの直径ｄ_Cが側線ワイヤの直径ｄ_Sに対して、
１．０４≦ｄ_C／ｄ_S≦１．３０
の式を満足し、
且つ、環状コアの周りに螺旋状に巻き付ける側線ワイヤとして、コイル径Ｄ_Sが、環状コアのコイル径Ｄ_Cの０．５〜１．３倍のものを使用したことを特徴とする環状同芯撚りビードコード。
前記環状コアの材質がＣを０．２８〜０．５６ｗｔ％含む炭素鋼である請求項１記載の環状同芯撚りビードコード。
環状コアの周りに側線ワイヤを１層又は複数層螺旋状に巻き付けた環状同芯撚りビードコードにおいて、環状コアの材質がＣ：０．０８〜０．２７ｗｔ％、Ｓｉ：０．３０〜２．００ｗｔ％、Ｍｎ：０．５０〜２．００ｗｔ％、Ｃｒ：０．２０〜２．００ｗｔ％を含み、残部がＦｅおよび不可避的に混入してくる不純物からなる合金鋼であって、環状コアの直径ｄ_Cが側線ワイヤの直径ｄ_Sに対して、
１．０４≦ｄ_C／ｄ_S≦１．３０
の式を満足し、
且つ、環状コアの周りに螺旋状に巻き付ける側線ワイヤとして、コイル径Ｄ_Sが、環状コアのコイル径Ｄ_Cの０．５〜１．３倍のものを使用したことを特徴とする環状同芯撚りビードコード。
環状コアの周りに側線ワイヤを１層又は複数層螺旋状に巻き付けた環状同芯撚りビードコードにおいて、環状コアの材質がＣ：０．０８〜０．２７ｗｔ％、Ｓｉ：０．３０〜２．００ｗｔ％、Ｍｎ：０．５０〜２．００ｗｔ％、Ｃｒ：０．２０〜２．００ｗｔ％を含み、他に、Ａｌ：０．００１〜０．１０ｗｔ％、Ｔｉ：０．００１〜０．１０ｗｔ％、Ｎｂ：０．００１〜０．１０ｗｔ％、Ｖ：０．００１〜０．１０ｗｔ％、Ｂ：０．０００３〜０．１０ｗｔ％およびＭｇ：０．００１〜０．１０ｗｔ％の少なくとも１種を含有し、残部がＦｅおよび不可避的に混入してくる不純物からなる合金鋼であって、環状コアの直径ｄ_Cが側線ワイヤの直径ｄ_Sに対して、
１．０４≦ｄ_C／ｄ_S≦１．３０
の式を満足し、
且つ、環状コアの周りに螺旋状に巻き付ける側線ワイヤとして、コイル径Ｄ_Sが、環状コアのコイル径Ｄ_Cの０．５〜１．３倍のものを使用したことを特徴とする環状同芯撚りビードコード。