JP3148845B2

JP3148845B2 - タイヤ補強用スチールワイヤ

Info

Publication number: JP3148845B2
Application number: JP30683592A
Authority: JP
Inventors: 好信竹川
Original assignee: 金井宏之
Priority date: 1992-11-17
Filing date: 1992-11-17
Publication date: 2001-03-26
Anticipated expiration: 2016-03-26
Also published as: JPH06158565A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車タイヤの主とし
てベルト部の補強材として使用されるタイヤ補強用スチ
ールワイヤに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にこの種補強材は、複数本の断面円
形の鋼線を単層撚り又は複層撚りに撚り合わせたスチー
ルコードであって、このスチールコードの複数本を平行
に引揃えた状態でゴム材にて被覆して、タイヤの例えば
ベルト部に使用されている。最近、鋼線の材質及び加工
技術、ゴムの材質、タイヤ成型技術等の改良に伴って、
スチールコードの撚り構造は、１×４、１×３、１×２
と簡素化し、単線に近づいている。

【０００３】ところで、単線の補強材が望まれる理由
は、スチールコードの生産に際し、全コストのうち撚加
工工程のコストが非常に大きな割合を占めるからであ
る。そこで、撚加工工程の省略による生産コストの大幅
な低減やタイヤ成形工程における取扱作業性の向上を図
るため、タイヤ補強材として、単線のスチールワイヤが
提案されている（例えば、特開昭４８−６３９６１号公
報、特開昭５０−４３５９号公報）。また、上記公報に
は、スチールワイヤに柔軟性と伸び特性を付与するた
め、円形のくせ外形を有する小さなスパイラル状のくせ
（図４（イ））や小波状のくせ（図４（ロ））を施した
ものも開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】スチールワイヤがタイ
ヤの補強材としての役割を十分に果たすためには、タイ
ヤが走行中において石等を踏んだとき、タイヤの変形
（凹み）に応じてスチールワイヤも柔軟に包み込むよう
に反応することが必要である。また、走行性を向上する
ためには、タイヤのベルト部の面内曲げ（横方向）剛性
に優れていることが必要である。

【０００５】しかるに、単線のスチールワイヤは、柔軟
性と伸び特性に問題があるばかりか、ワイヤのくせ形状
や真直性が不安定であるため、タイヤの補強材として殆
ど実用化されていない。即ち、単線のスチールワイヤ
は、強度と作業性の点を考慮すると、少しでも線径の大
きいワイヤを使用することとなって、柔軟性と伸び特性
において従来のスチールコードよりも劣るものとなる。
また図５（イ）（ロ）に示すような、スパイラル状や小
波状のくせを付与したものは、くせ形状の安定性やワイ
ヤの真直性が十分ではない。

【０００６】本発明の目的は、従来のスチールコードに
代わる単線のスチールワイヤとして、柔軟性と伸び特性
だけでなく、タイヤのベルト部の面内曲げ剛性に優れ、
さらにくせ形状の安定した真直性の良いタイヤ補強用ス
チールワイヤを提供するにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者は研究を重ねた結果、タイヤに使用される
補強材として要求される柔軟性には方向性が必要であ
り、柔軟性が必要とされない方向ではむしろ剛性が要求
されること、低荷重での伸長度はあまり大きくならない
こと、そして丸線のままより圧延加工を最終的に加える
ことにより、これらの柔軟性、剛性、さらには真直性に
良い結果をもたらすことを知見し、本発明をなすに至っ
た。

【０００８】即ち、本発明に係るタイヤ補強用スチール
ワイヤは、断面略トラック形のワイヤに、略楕円形又は
略トラック形のくせ外形を有する扁平スパイラル状のく
せを施して成る。上記ワイヤの断面形状は幅Ｗ＝０.2０
〜０.8０mm、厚さＴ＝０.1６〜０.6０mm、扁平比Ｗ／Ｔ
＝１.0３〜１.6０の略トラック形であり、かつ扁平スパ
イラル状のくせは、くせピッチＰ＝２.0〜８.0mm、くせ
外形のくせ幅ＳＷ＝１.1Ｗ〜２.5Ｗmm、くせ厚さＳＴ＝
１.1Ｔ〜２.5Ｔmm、扁平比ＳＷ／ＳＴ＝１.0５〜２.5で
あると好適である。

【０００９】上記構成における数値限定は、実験の結果
から導き出したものである。幅Ｗ＝０.2０〜０.8０mmと
したのは、厚さＴとの関係もあるが、０.2０mm未満であ
ると、必要とする強力が得られず、また０.8mmを越える
と、幅方向の剛性が過剰になることによる。

【００１０】また、厚さＴ＝０.1６〜０.6０mmとしたの
は、幅Ｗとの関係もあるが、０.1６mm未満であると、必
要とする強力が得られず、また０.6０mmを越えると、厚
み方向の柔軟性に劣ることによる。

【００１１】さらに、扁平比Ｗ／Ｔ＝１.0３〜１.6０と
したのは、１.0３未満であると、扁平効果による幅方向
の剛性強化が少なく、また１.6０を越えると、幅方向の
剛性が過剰になることによる。

【００１２】そして、扁平スパイラル状のくせにおい
て、ピッチＰ＝２.0〜８.0mmとしたのは、くせ外形の大
きさとの関係もあるが、２.0mm未満であると、必要な伸
長度が得られず、くせ付け時に無理な塑性変形を施すこ
ととなり、耐疲労性を低下させる。また８.0mmを越える
と、必要な伸長度を得ることができない。

【００１３】また、くせ外形のくせ幅ＳＷ＝１.1Ｗ〜
２.5Ｗmmとしたのは、ピッチＰとの関係もあるが、１.1
Ｗmm未満であると、必要な伸長度が得られず、また２.5
Ｗmmを越えると、一次弾性限が低荷重時に存在してタイ
ヤ変形等の種々の弊害を招くと共に幅方向の剛性が低下
することによる。

【００１４】また、くせ外形のくせ厚さＳＴ＝１．１T
〜２．５Tｍｍとしたのは、ピッチPとの関係もあるが、
１．１Tｍｍ未満であると、厚み方向の柔軟性に劣り、
また２．５Tｍｍを越えると、長径SWと同様に一次弾性
限が低荷重時に存在してタイヤ変形等の種々の弊害を招
くと共に厚さ方向の剛性が低下することによる。

【００１５】さらに、扁平比ＳＷ／ＳＴ＝１.0５〜２.5
としたのは、１.0５未満であると、幅方向の剛性が過剰
になり、また２.5を越えると、幅方向の剛性が少なくな
ることによる。

【００１６】ところで、上記スチールワイヤには、その
表面に銅、亜鉛を含有する二種以上の合金からなるメッ
キを施すことにより、ゴムとの接着性をより一層有効に
なすことができる。さらには単線構造であるため、タイ
ヤの内圧保持性、耐カット性等を良好に保つために、引
張強さを３３０kgｆ／mm²以上とすることが好適であ
る。

【００１７】

【作用】上記構成のスチールワイヤをタイヤのベルト部
に埋設すると、スチールワイヤがその断面形状（略トラ
ック形）により幅方向の剛性と厚み方向の柔軟性に富
み、スパイラル状のくせ外形の厚み方向の波により厚み
方向の柔軟性をさらに向上し、幅方向の波により幅方向
の適度の柔軟性をも付与するので、良好な伸び特性と面
内曲げ剛性が得られる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１９】図１は本発明に係るタイヤ補強用スチール
ワイヤの一実施例を示す概略説明図で、（イ）は側面
図、（ロ）は横断面図、（ハ）は平面図である。スチー
ルワイヤ１は、その横断面形状が幅Ｗ＝０.4２mm、厚さ
Ｔ＝０.2９mm、扁平比Ｗ／Ｔ＝１.4５である略トラック
形を有し、さらにくせ外形２がくせ幅ＳＷ＝０.4８mm、
くせ厚さＳＴ＝０.3１mm、扁平比ＳＷ／ＳＴ＝１.5５で
ある略楕円形を有して、くせピッチＰ＝３.0３mmのスパ
イラル状のくせを有する。このスチールワイヤ１の引張
強さは３４２kgｆ／mm²、破断伸度は３.1％であった。
また幅方向の剛性は厚み方向の剛性の１.2倍を有するも
のであった。

【００２０】次に、上記スチールワイヤ１の製造方法に
ついて図２に基づいて説明する。炭素含有量０.8５wt％
の高炭素鋼線材に熱処理および伸線加工を行って線径ｄ
＝０.3８mmの素線Ｗを得た（図２（イ））。次に、この
素線Ｗにピッチ３.0mm、直径Ｄ＝０.4４mmのスパイラル
状のくせを施し（図２（ロ））た後、ロールＲ、Ｒで以
て一方向の平圧延加工を行って（図２（ハ））、断面形
状がトラック形であり、かつくせ外形２が略楕円形を画
く扁平スパイラル状のくせを有するスチールワイヤ１を
得た（図２（ニ））。

【００２１】上記素線Ｗに施すスパイラル状のくせは、
くせ付けピン間や千鳥状に施した小径ローラ間に素線を
通したり、素線を歯車等にかみ込ませて捻じることによ
って付与することができる。また、上記くせ外形は平圧
延の加工程度によって略トラック形にすることもある。

【００２２】次に、本発明の上記実施例とその他の実施
例を、従来例および比較例と比べて具体的に説明する。
表１に示す実験番号２は上記の実施例であり、実験番号
１〜９は上記実験番号２の実施例と同様の加工方法によ
り、線径φ０.3２mmとφ０.3８mmのワイヤを異なる断面
形状、扁平スパイラル状のくせを施したタイヤ補強用ス
チールワイヤであるが、実験番号１，２，３，４，５は
本発明の実施例であり、実験番号６，７，８，９は比較
例である。また実験番号１０，１１はワイヤの断面形状
とスパイラル状のくせが略円形の従来例である。

【００２３】表１に示す実施例、比較例、従来例の伸び
特性を調査したところ、実施例の実験番号１，２，３，
４，５はいずれも変曲点が高荷重時に存在し、また破断
伸度もこの種の補強材とし適した２.5〜６％の範囲内で
あった。これに対し、比較例の実験番号６はピッチＰが
長く変曲点が低荷重時に存在し、伸長度が大きく伸び特
性上問題があり、また比較例の実験番号８も扁平スパイ
ラル状のくせの扁平比ＳＷ／ＳＴが大きく、変曲点が低
荷重時に存在した。

【００２４】

【表１】

【００２５】次に、柔軟性および幅方向の剛性を調査し
たところ、比較例の実験番号７はスチールワイヤの断面
形状の扁平比Ｗ／Ｔが大きく、幅方向の剛性が過剰であ
り、実験番号９は扁平比Ｗ／Ｔ、ＳＷ／ＳＴが小さく、
幅方向の剛性の向上が認められなかった。そして実施例
のものは、従来例のものより厚み方向の柔軟性が約３〜
２０％向上し、幅方向の剛性は約５〜２５％優れてい
た。

【００２６】また、実施例のものは、全て圧延加工によ
り前工程のくせ付け加工により悪化した真直性が矯正さ
れて優れた真直性を有していた。

【００２７】ところで、上記剛性は、図４に示すよう
に、３本のスチールワイヤ１をその幅方向を横にして厚
さ４ｍｍのゴムシートG中に埋め込んで加圧加硫した試
験シートSを、間隔１０ｃｍで両点支持し中央に荷重を
加えて５ｍｍ撓ますのに要した荷重を測定したものであ
る。なお、図４（イ）は厚み方向の剛性測定方法を、同
（ロ）は幅方向の剛性測定方法を示す説明図である。

【００２８】また、図３に示すように、本発明のスチー
ルワイヤ１を横向きにして複数本を所要間隔をおいて並
列して、上下より２枚のゴムシートで被覆したゴム材と
の複合体３を作成したところ、取扱作業性が従来のスチ
ールコードに比して大幅に向上した。また、上記複合体
３をタイヤのベルト部４に埋設してタイヤ５を製造して
走行テストを行ったところ、走行安定性に優れ、乗り心
地性も向上した。

【００２９】

【発明の効果】本発明のタイヤ補強用スチールワイヤ
は、上記構成になしたので、くせ形状が安定し、かつ真
直性にも優れ、幅方向の剛性強化と厚さ方向の柔軟性が
向上し、かつ伸び特性も好適であり、タイヤのベルト部
の面内剛性に優れ、タイヤの走行安定性と乗り心地性が
向上する。またタイヤの厚さを薄くでき、タイヤの軽量
化が図れ、燃費向上につながる。更に、撚加工工程を要
せず、安価に製造できる等の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のタイヤ補強用スチールワイヤ
を示し、（イ）は側面図、（ロ）は断面図、（ハ）は平
面図である。

【図２】（イ）〜（ニ）は本発明のタイヤ補強用スチー
ルワイヤの製造工程を示す概略説明図である。

【図３】本発明のタイヤ補強用スチールワイヤの使用例
を示し、（イ）は複合体の一部破断断面図、（ロ）はタ
イヤの要部断面図である。

【図４】剛性テストを示し、（イ）は厚み方向の、
（ロ）は幅方向の夫々測定方法を示す説明図である。

【図５】（イ)(ロ）は従来のタイヤ補強用スチールワイ
ヤを示す概略断面図である。

【符号の説明】

１スチールワイヤ２くせ外形３複合体４ベルト部５タイヤ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】断面形状が幅Ｗ=０．２０〜０．８０m
m、厚さＴ=０．１６〜０．６０mm、扁平比Ｗ／Ｔ=１．
０３〜１．６０の略トラック形のワイヤに、略楕円形又
は略トラック形のくせ外形を有する扁平スパイラル状の
くせを施し、この扁平スパイラル状のくせがくせピッチ
Ｐ=２．０〜８．０mm、くせ外径のくせ幅ＳＷ=１．１Ｗ
〜２．５Ｗmm、くせ厚さＳＴ=１．１Ｔ〜２．５Ｔmm、
扁平比ＳＷ／ＳＴ=１．０５〜２．５であることを特徴
とするタイヤ補強用スチールワイヤ。