JP5188123B2 - ゴムクローラ用スチールコード - Google Patents

Description

本発明は、ゴムクローラに埋設して用いられるゴムクローラ用スチールコード（以下、単に「コード」とも称する）に関する。

一般に、無端状のゴムクローラには、車両等に装着されて使用に供される際に大きな張力がかかることとなる。このため、ゴムクローラ内部には、その長手方向に沿って、抗張体としてのスチールコードが、列状をなして埋設されている。このような無端状のゴムクローラは、通常、内部にスチールコードを埋設した有端状のゴムクローラ基体を作製した後、その両端から突出させたスチールコードを重ね合わせて、この重ね合わせ部（エンドレス部位）をさらにゴム加硫することにより製造される。

ゴムクローラに使用するスチールコードとしては、接着性の向上や腐食の原因となるスチールコード内の水分をなくす目的で、コード内部へのゴムの侵入性（ゴムぺネトレーション性、以下、「ゴムペネ性」ともいう）が良いコードが要求される。従来、この種のスチールコードとしては、１本のコアストランドの周囲に、これと同径の６本のシースストランドを撚り合わせたものが一般的であるが、かかるゴムぺネトレーション性を高める観点から、例えば、特許文献１では、シースストランドの撚り合わせ本数を５本にして、シースストランド相互間にゴムの侵入が可能な隙間を設けたスチールコードを弾性クローラに適用する技術が提案されている。

また、特許文献２には、スチールコードに係る改良技術として、コアストランドおよびシースストランドの少なくとも一方を、１本または複数本のフィラメントによるコアのまわりに、複数本のフィラメントによるシースの１層または複数層を撚り合わせてなるものとし、最外側シースを構成するフィラメントを、その内側のいずれか少なくとも１つの層を構成するフィラメントよりも太径としたことで、一部のフィラメントの先行破断を回避してスチールコードの耐久性能を向上したゴム物品補強用スチールコードが開示されている。
特開２００１−１１４１４３号公報（特許請求の範囲等） 再表０１／０３４９００号公報（特許請求の範囲等）

ところで、上記のように、ゴムクローラのエンドレス部位においては、スチールコードが重なり合っている。そのため、ゴムクローラをスプロケットおよびアイドラーに巻き掛けして使用に供する際には、このコードのオーバーラップ部の内側に位置するスチールコードが、スプロケット等に巻き掛かった際には圧縮力を受けて座屈し、巻き掛かっていない際には正常な状態に戻るという繰り返しの歪みを受けることになる。このコードのオーバーラップ部の内側に位置するスチールコードにおいては、かかる繰り返し座屈に起因してフィラメントの疲労切断が生ずる場合があるため、これを防止することが求められていた。

そこで本発明の目的は、上記の問題を解消して、ゴムクローラ用として要求される良好なゴムのペネトレーション性を確保しつつ、座屈性についても改良したゴムクローラ用スチールコードを提供することにある。

本発明者は鋭意検討した結果、コアストランドおよびシースストランドからなる特定コード構造において、各ストランドの径の関係を所定に規定するとともに、コアストランドに対するシースストランドの巻き付け角度を特定の範囲に規定することで、ゴムペネ性を確保するとともに、コードの座屈に伴う疲労切断の発生を防止することが可能となることを見出して、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明のゴムクローラ用スチールコードは、３本のフィラメントからなるコアと、該コアの周囲に配置され、８本のフィラメントからなるシースとから構成された１本のコアストランドの周囲に、３本のフィラメントからなるコアと、該コアの周囲に配置され、８本のフィラメントからなるシースとから構成された６本のシースストランドが撚り合わされてなるスチールコードであって、
前記コアストランドおよびシースストランドの双方において、コアフィラメントとシースフィラメントとが同径であり、前記６本のシースストランドが互いに離間した状態で配置され、かつ、該シースストランドの、前記コアストランドに対する巻き付け角度θが１０度以上であり、前記シースストランドの巻き付け密度ρが、０．９０〜０．９６の範囲内であることを特徴とするものである。

本発明においては、前記コアストランドの径Ｄｃと前記シースストランドの径Ｄｓとの比Ｄｃ／Ｄｓは、好適には１．０１〜１．２０の範囲内である。さらに、前記シースストランドの巻き付け角度θは、１２〜２５度の範囲内であることが好ましい。本発明のコードは、好適には、前記シースストランドの巻き付け角度θが１４．３度以上であり、かつ、前記シースストランドの巻き付け密度ρが０．９６以下であるものである。

本発明によれば、上記構成としたことにより、ゴムのペネトレーション性を確保しつつ、座屈性を改良して、フィラメントの疲労切断を抑制できるゴムクローラ用スチールコードを実現することができる。したがって、かかるコードをゴムクローラに適用することで、ゴムクローラの耐久性を著しく向上することが可能である。

以下、本発明の好適実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１に、本発明の一好適実施形態に係るゴムクローラ用スチールコードの断面図を示す。図示する本発明のゴムクローラ用スチールコード１０は、３本のフィラメント１１からなるコアと、その周囲に配置され、８本のフィラメント１２からなるシースとから構成された１本のコアストランド１の周囲に、３本のフィラメント２１からなるコアと、その周囲に配置され、８本のフィラメント２２からなるシース２とから構成された６本のシースストランド２が撚り合わされてなるものである。

本発明のコードにおいては、図示するように、６本のシースストランド２が互いに離間した状態で配置され、かつ、シースストランド２の、コアストランド１に対する巻き付け角度θが１０度以上であることが重要である。ここで、シースストランド２のコアストランド１に対する巻き付け角度θとは、図２（ａ）のコアストランドの外周に沿う概略展開図に示すように、コアストランド１の長手方向Ｘと、その周囲に撚り合わされたシースストランド２の長手方向Ｙとの交差角度である。

一般に、スチールコードを構成するシースストランドの巻き付け角度は、スチールコード長手方向に対して大きければ大きいほど巻き付け数も多くなるので、折れにくさという点では向上する。しかし、スチールコードの巻き付け数が多くなるということは、その分スチールコード間にゴムが侵入しにくくなり、侵入するゴムの量も少なくなるので、水分が入ると錆びやすくなる。そこで、本発明においては、シースストランドの巻き付け角度を規定するとともに、シースストランド間に隙間を設けることで、フィラメントの疲労座屈が発生せず、かつ、１本のコアストランドの周辺に６本のシースストランドを撚り合わせてなるコード構造においても良好なゴムペネトレーション性を確保しうるスチールコードを実現したものである。

まず、巻き付け角度θについて説明する。図２（ｂ）に示すように、コアストランドの長手方向Ｘに沿うシースストランドの１ピッチの長さをＰとすれば、シースストランドの中心が通る巻き付け幅がＤｃ＋Ｄｓで表されるので、図２（ａ）の展開図より、巻き付け角度θとＤｃ＋Ｄｓとの間には、ｔａｎθ＝π（Ｄｃ＋Ｄｓ）／Ｐの関係が成立する。これより、巻き付け角度θはθ＝ｔａｎ^−１π（Ｄｃ＋Ｄｓ）／Ｐで求められる。

本発明のコードにおいては、この巻き付け角度θを１０度以上とすることで、座屈の発生を効果的に防止することが可能となった。一方で、かかる巻き付け角度θの値としては、角度θが大きくなれば座屈の現象が少なくなるが、一方で、シースストランド同士の隙間が減ってゴムペネトレーションが悪くなるという問題が生ずる。これは、シースストランドのコード軸方向に対する傾きが大きくなりすぎて、コード断面で見たときのフィラメントが楕円形状となり、隣接シースストランド間の隙間がなくなってしまうためである。また、巻き付け角度θが大きくなりすぎると、コード強力についても低下する。特に、巻き付け角度θが２５度を超えるとこの傾向が顕著である。かかる観点から、巻き付け角度θは、１２〜２５度の範囲内とすることが、座屈性とゴムペネ性とを両立できる範囲として、特に好適である。

また、本発明において、６本のシースストランド２を互いに離間した状態で配置するためには、コアストランド１の径Ｄｃをシースストランド２の径Ｄｓより大きくすることが必要である。これにより、シースストランド２同士の間に隙間を設けて、ゴムペネトレーション性を確保することができる。好適には、コアストランド１の径Ｄｃとシースストランド２の径Ｄｓとの比Ｄｃ／Ｄｓを、１．０１〜１．２０の範囲内とする。これらストランド径の比Ｄｃ／Ｄｓが、１．０１より小さいとゴムペネトレーションが不十分となるおそれがあり、１．２０より大きいとコード強力が不足するおそれがある。

また、本発明において好適には、シースストランドの巻き付け角度θに加えて、その巻き付け密度ρについても規定することで、ゴムペネ性のさらなる向上を図ることができる。シースストランドの巻き付け密度ρについては、図２（ａ）に示すように、コード断面あたりのＬの範囲にシースストランドのｎ本が並列するとすれば、ｃｏｓθ＝Ｌ／π（Ｄｃ＋Ｄｓ）およびＬ・ρ＝ｎＤｓより、ρ＝ｎＤｓ／π（Ｄｃ＋Ｄｓ）ｃｏｓθとなる。本発明のスチールコードにあってはｎ＝６であるので、ρ＝６・Ｄｓ／π（Ｄｃ＋Ｄｓ）ｃｏｓθが得られる。かかる巻き付け密度ρは、上記したシースストランド同士の隙間を表すものということができ、巻き付け密度ρは１．０未満である。本発明において実用的なゴムペネ性を考えると、巻き付け密度ρは好適には０．９６以下、より好適には０．９０〜０．９６の範囲である。

さらに、本発明においてより具体的には、シースストランドの巻き付け角度θおよび巻き付け密度ρを複合的に考慮すれば、図１に示すような、３本のフィラメント１１からなるコアと、その周囲に配置され、８本のフィラメント１２からなるシースとから構成された１本のコアストランド１の周囲に、３本のフィラメント２１からなるコアと、その周囲に配置され、８本のフィラメント２２からなるシースとから構成された６本のシースストランド２を撚り合わせてなるスチールコードであって、コアストランド径Ｄｃとシースストランド径Ｄｓとの比Ｄｃ／Ｄｓが１．０１〜１．２０であるとともに、シースストランドの巻き付け角度θが１４．３度以上であって、かつ、シースストランドの巻き付け密度ρが０．９６以下であるものとすることが好適である。これにより、座屈性とゴムペネ性との双方を同時に、かつ、バランスよく改良することができ、双方の特性を最も良好に満足できるものとすることができる。

本発明のコードにおいては、上記ストランド径比Ｄｃ／Ｄｓ、シースストランドの巻き付け角度θおよび巻き付け密度ρについて満足するものであればよく、各ストランドを構成するフィラメントの径や材質等については特に制限されるものではない。好適には、コアストランド１およびシースストランド２の双方において、コアフィラメントとシースフィラメントとを同径とする。これにより、スチールコード製造時の生産が向上するとの効果を得ることができる。

また、本発明のコードを構成する６本のシースストランド２の周囲には、１本のラッピングワイヤを配置することもできるが（図示せず）、このラッピングワイヤは、本発明の所期の目的である座屈性やゴムペネ性に影響を及ぼさないため、あってもなくても構わない。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
図１に示す、コアストランド１およびシースストランド２がいずれも３本のコアフィラメントと８本のシースフィラメントとからなる７×（３＋８）構造のスチールコードを、コアストランドの径Ｄｃ、シースストランドの径Ｄｓ、並びに、シースストランドのコアストランドに対する巻き付け角度θおよび巻き付け密度ρを下記の表１および表２中に示すように変えて作製した。

ここで、実施例１のスチールコードは、コアストランド径Ｄｃが１．１６ｍｍ、シースストランド径Ｄｓが１．０８ｍｍで、シースストランドの１ピッチの長さＰは２７ｍｍであった。また、実施例４のスチールコードは、コアストランド径が１．５４ｍｍ、シースストランド径が１．５０ｍｍで、シースストランドの１ピッチの長さＰは５１ｍｍであった。

得られた各スチールコードを実際のゴムクローラに使用して、座屈の発生およびゴムのペネトレーションを観察した。なお、試験に用いたクローラは幅寸法が３０ｃｍ、長さ方向に埋設された芯金の数は９０本、芯金の中央間隔が５２．５ｍｍであり、クローラの用途はミニショベル用であった。

＜座屈試験＞
各ゴムクローラについて、屈曲試験機で３０万回の屈曲試験を行った。対抗するスプロケットの歯数は２１であった。屈曲後、スチールコードのオーバーラップ部を解剖してスチールコードの切断の有無を確認した。フィラメント切断なしの場合を○、フィラメント切断ありの場合を×とした。

＜ゴムのペネトレーション試験＞
各ゴムクローラから取り出したスチールコードをほぐして、ゴムペネ性を確認した。ストランドのコアまでゴムが侵入している場合を○、そうでない場合を×とした。
これらの結果を、下記の表１および表２に示す。

上記表１，表２に示すように、本発明に係るストランド径の条件および巻き付け角度、さらには巻き付け密度の条件を満足する実施例においては、座屈の発生がなく、かつ、ゴムペネ性に優れたスチールコードが得られることが確認できた。

本発明によれば、各ストランドの径の条件とともに、コアストランドに対するシースストランドの巻き付け角度θおよび巻き付け密度ρを適切な範囲に選択することにより、従来技術にはない大きな効果を奏することができる。このことから、本発明のスチールコードは全てのゴムクローラに採用することが可能であり、これによってゴムクローラの耐久性が特に優れたものとなる。

本発明の一実施の形態に係るスチールコード（７×（３＋８）構造）を示す断面図である。 コアストランドに対するシースストランドの巻き付け角度θ、および、巻き付け密度ρに係る説明図である。

符号の説明

１ コアストランド
２ シースストランド
１１，２１ コアフィラメント
１２，２２ シースフィラメント
Ｄｃ コアストランドの直径
Ｄｓ シースストランドの直径
Ｐ シースストランドの１ピッチ長さ
θ シースストランドの巻き付け角度

Claims (4)

1. ３本のフィラメントからなるコアと、該コアの周囲に配置され、８本のフィラメントからなるシースとから構成された１本のコアストランドの周囲に、３本のフィラメントからなるコアと、該コアの周囲に配置され、８本のフィラメントからなるシースとから構成された６本のシースストランドが撚り合わされてなるスチールコードであって、
   前記コアストランドおよびシースストランドの双方において、コアフィラメントとシースフィラメントとが同径であり、前記６本のシースストランドが互いに離間した状態で配置され、かつ、該シースストランドの、前記コアストランドに対する巻き付け角度θが１０度以上であり、前記シースストランドの巻き付け密度ρが、０．９０〜０．９６の範囲内であることを特徴とするゴムクローラ用スチールコード。
2. 前記コアストランドの径Ｄｃと前記シースストランドの径Ｄｓとの比Ｄｃ／Ｄｓが、１．０１〜１．２０の範囲内である請求項１記載のゴムクローラ用スチールコード。
3. 前記シースストランドの巻き付け角度θが、１２〜２５度の範囲内である請求項１または２記載のゴムクローラ用スチールコード。
4. 前記シースストランドの巻き付け角度θが１４．３度以上であり、かつ、前記シースストランドの巻き付け密度ρが０．９６以下である請求項１〜３のうちいずれか一項記載のゴムクローラ用スチールコード。

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