JP2007031910A - スチールコード及びタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】低燃費化・省資源化を考え、この種スチールコードの構造に起因する疲労寿命を改善して、タイヤの長寿命化を図る。
【解決手段】コア・シース・コードの各層を、同一線径の素線で以って同一方向に撚り合わされた三層構造のスチールコードにおいて、シース素線の撚り角θ_Ｓとコード素線の撚り角θ_Ｃとの交差角θ_Ｃ−θ_Ｓが、−３．０°≦θ_Ｃ−θ_Ｓ≦３．０°として、シース・コード間のフレッティング摩耗を大幅に減少して耐疲労性を向上する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、自動車タイヤの補強材として用いるスチールコード、特に三層構造のスチールコードおよびこれを用いたタイヤに関する。

三層構造のスチールコードは、タイヤの補強材として、引張り応力下で柔軟性が求められる部位（カーカス部など）に多く用いられている。現状のスチールコードの場合、フレッティング摩耗が第二層（以下、シースという）と第三層（以下、コードという）間で著しく生じる傾向にあった。

また、例えば特開昭６１−９２９０１号公報には、いわゆる束撚りのスチールコードが開示されている（特許文献１）。このスチールコードは、１８本の素線を同一方向にかつほぼ同一ピッチで撚ったものである。このスチールコードは、同公報の第１図から明らかなように、素線同士が密着した構造であるため、ゴムがタイヤ成形時に素線間に侵入しないだけでなく、各素線同士の接触圧が弱く、自動車走行中のタイヤ歪により、第一層（以下、コアという）或いはシースをなす素線がタイヤのゴムを突き破るという問題があった。

特開昭６１−９２９０１号公報

本発明の課題は、低燃費化・省資源化を考え、この種スチールコードの構造に起因する疲労寿命を改善して、タイヤの長寿命化を図ることにある。

本発明は、コア・シース・コードの各層が同一線径の素線で以って同一方向に撚り合わされた三層構造のスチールコードであって、シース素線の撚り角θ_Ｓとコード素線の撚り角θ_Ｃとの交差角θｃ−θｓが、−３．０°≦θｃ−θｓ≦３．０°の関係であることを特徴とする

また、本発明は、上記スチールコードをタイヤのカーカス部、ブレーカー部などに補強材として用いたことを特徴とする。

本発明のスチールコードは、シース・コード間のフレッティング摩耗を大幅に減少して耐疲労性を向上し得るという利点を有する。

本発明のタイヤは、長寿命化が図れ、省資源化が図れるという利点を有する。

現在使用されているこの種スチールコードの多くは、シースとコードとが直交に近い状態で撚り合わされている。このため、シース素線とコード素線とがほぼ点に近い状態で接触し、曲げ応力がこの接触点に集中する。

また、シースとコードの撚り方向が異なるスチールコードでは、引張り応力の負荷によって、シースとコードの捻れ歪の方向が逆になる。このため、シースとコードの接触点同士が互いにしごき合う構造になる。

これらのことがフレッティング摩耗の主原因となり、図５（ａ）（ｂ）に示すように、従来のスチールコードのシース素線２の表面には、フレッティング摩耗疵Ｙが生じていた。

そこで、線径０．２２ｍｍの素線を用いて、コア・シース・コードの各層の素線を同一方向に撚り合わせた３＋９＋１５構造のスチールコードを、シース素線の撚り角（以下、シース撚り角という）とコード素線の撚り角（以下、コード撚り角という）とを種々変えて作製し、ハンター式疲労試験機で次の試験条件で繰り返し曲げ試験を行い、破断強度（試験１）及び曲げ疲労特性（試験２）について測定した。

試験１の条件 引張荷重：２００Ｎ
曲げ応力：５９０ＭＰａ
曲げ回数：１０^７回
試験２の条件 負荷応力：１５００ＭＰａ

図１は試験条件１でおこなった繰り返し曲げ試験後の残存強度率の変化を示すものである。ここで、残存強度率とは、疲労試験前後の単純な素線強度比をいい、次式により計算した。

（式１）疲労試験後の破断強度（Ｎ）÷疲労試験前の破断強度（Ｎ）×１００

なお、破断強度は、疲労試験により素線径が部分的に小さくなるが、径を無視して比較した。

試験１の結果、残存強度率は、図１に示すように、コード撚角θｃとシース撚角θｓの交差角が０°前後付近で高いことが判明した。

次に試験条件２で以って曲げ疲労特性を調査してみると、曲げ疲労特性はコード撚角θｃとシース撚角θｓの交差角（θｃ−θｓ）が±３°付近で変局点が存在し、これは以下の理由によることが判明した。

θｃ−θｓ≦−３°の交差角範囲では、シース撚り角θｃがコード撚り角θｓより大きくなりシースとコードの素線の接触が線状接触ではなく、点状接触域に近く、繰り返し曲げによるフレッティング磨耗の影響により疲労値が低下する。また、θｃ−θｓ≧３の交差角の範囲ではシースの撚りピッチがシース径に対して大きくなりすぎてコード全体を曲げた場合、シース素線が曲げ歪みの圧縮応力負荷側で座屈して撚りが乱れ、コード素線と摩擦し合い、極端な場合、コード素線の隙間からシース素線が突き出る現象が発生する。このように撚り線効果失効による疲労値低下が発生することがわかった。

よって、試験１，２の結果、この種スチールコードの耐疲労性を向上するには、コード撚角θｃとシース撚角θｓの交差角（θｃ−θｓ）が式２を満足することが重要であることが判明した。

（式２） −３．０°≦（θｃ−θｓ）≦３．０°

本発明に係るスチールコードは、図３から明らかなように、シースＢとコードＣがコアＡを同一芯とする同径円周に配置されて、ゴムとの接触及び素線同士の接触も交差点により安定した構造になり、また、図４（ａ）（ｂ）に示すように、シース素線１に線状摩耗疵Ｘが生ずるに過ぎなかった。

ところで、本発明のスチールコードは、シースとコードの撚りピッチを適宜変更することによりシース撚り角とコード撚り角を所望範囲に調整して製造することができる。

交差角と残存強度率の関係を示すグラフである。 交差角と繰り返し曲げ疲労値の関係を示すグラフである。 （ａ）は本発明に係る３＋９＋１４構造のスチールコードの断面図で、（ｂ）は本発明に係る４＋９＋１４構造のスチールコードの断面図である。 （ａ）は本発明のスチールコードの線状磨耗疵を示す概略図で、（ｂ）は磨耗疵部の素線の断面図である。 （ａ）は従来のスチールコードの磨耗疵を示す概略図で、（ｂ）は磨耗疵部の素線の断面図である。

符号の説明

１、２ シース素線
Ａ コア
Ｂ シース
Ｃ コード
Ｘ 線状磨耗疵
Ｙ フレッティング磨耗疵

Claims (2)

1. コア・シース・コードの各層が同一線径の素線で以って同一方向に撚り合わされた三層構造のスチールコードであって、シース素線の撚り角θ_Ｓとコード素線の撚り角θ_Ｃとの交差角θｃ−θｓが、−３．０°≦θｃ−θｓ≦３．０°の関係であることを特徴とするスチールコード。
2. 請求項１に記載のスチールコードを補強材として用いたタイヤ。