JP6520985B2 - ビードリング及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、伸線加工が施されたビードワイヤからなるビードリング及びその製造方法に関し、更に詳しくは、ビードリングを構成するビードワイヤの真歪、引張強度及び耐力を特定の範囲に設定することにより、生産コストを抑えながら、成形時の加工性を向上させることを可能にしたビードリング及びその製造方法に関する。

従来、ビードワイヤをリング状に巻付けて所定の径のタイヤのビードリングを成形する方法では、予めビードワイヤが巻付けられたボビン等のワイヤ巻出し手段からビードワイヤを巻出し、ビードリングに成形する方法が行われている（例えば、特許文献１）。

一般に、ビードリングは伸線加工が施されたビードワイヤを使用して成形される。具体的には、加工前のビードワイヤを所定の線径に至るまで伸線し、その伸線加工を施したビードワイヤを熱処理工程にかけ、最終形状の線径に至るまで更に伸線する。つまり、一般なビードワイヤは、最終形状に至るまでに２度の伸線加工が施される。なお、伸線加工後の熱処理工程は、伸線加工によりワイヤ内に生じた歪みを除去する工程である。

これに対して、熱処理工程を経ずに、例えば、１度の伸線加工により、初期の線径から最終形状の線径に至るまでビードワイヤを伸線した場合、伸線後のビードワイヤは伸線加工度が高くなるため、ビードワイヤの破断荷重が高くなると共に、耐力も増加する傾向にある。また、そのようなビードワイヤを用いてビードリングを成形すると、ビードフォーミング工程において癖付けを行うことが困難になる。その結果、ビードリングの端末部のハネや型崩れが生じることがあり、成形時の加工性が悪化するという問題がある。

国際公開第２０１３／１６１０３１号

本発明の目的は、ビードリングを構成するビードワイヤの真歪、引張強度及び耐力を特定の範囲に設定することにより、生産コストを抑えながら、成形時の加工性を向上させることを可能にしたビードリング及びその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明のビードリングは、伸線加工が施されたビードワイヤからなる環状のビードリングであって、前記ビードワイヤは、下記式（１）にて算出される真歪εが２．８０以上であり、引張強度が２０００ＭＰａ以上２２００ＭＰａ以下であり、耐力が１７００ＭＰａ以上１９８０ＭＰａ以下であり、伸線加工後の状態におけるビードワイヤの線径ｄ ₁ が１．１５ｍｍ〜１．３５ｍｍであり、下記式（２）にて算出されるビードワイヤの癖付け率Ｅが８５％以上１００％以下であり、ワイヤ残留回転性が長手方向で０±０．２５回／６ｍであることを特徴とする。
ε＝ｌｎ（ｄ₀／ｄ₁）² ・・・（１）
但し、ｄ₀：伸線加工前の状態のビードワイヤの線径［ｍｍ］
ｄ₁：伸線加工後の状態のビードワイヤの線径［ｍｍ］
Ｅ＝Ｄ ₁ ／Ｄ ₀ ×１００％ ・・・（２）
但し、Ｄ ₀ ：ビードワイヤの端末を固定した状態のビードリングの直径［ｍｍ］
Ｄ ₁ ：ビードワイヤの端末を固定していない状態のビードリングの直径［ｍｍ］

また、本発明のビードリングの製造方法は、下記式（１）にて算出される真歪εが２．８０以上となるようにビードワイヤに伸線加工を施すことにより、引張強度が２０００ＭＰａ以上２２００ＭＰａ以下であり、耐力が１７００ＭＰａ以上１９８０ＭＰａ以下であり、伸線加工後の状態におけるビードワイヤの線径ｄ ₁ が１．１５ｍｍ〜１．３５ｍｍであり、下記式（２）にて算出されるビードワイヤの癖付け率Ｅが８５％以上１００％以下であり、ワイヤ残留回転性が長手方向で０±０．２５回／６ｍであるビードワイヤを加工し、該ビードワイヤを巻回して環状のビードリングを成形することを特徴とするものである。
ε＝ｌｎ（ｄ₀／ｄ₁）² ・・・（１）
但し、ｄ₀：伸線加工前の状態のビードワイヤの線径［ｍｍ］
ｄ₁：伸線加工後の状態のビードワイヤの線径［ｍｍ］
Ｅ＝Ｄ ₁ ／Ｄ ₀ ×１００％ ・・・（２）
但し、Ｄ ₀ ：ビードワイヤの端末を固定した状態のビードリングの直径［ｍｍ］
Ｄ ₁ ：ビードワイヤの端末を固定していない状態のビードリングの直径［ｍｍ］

本発明者は、ビードリング及びその製造方法について鋭意研究した結果、熱処理工程を経ずに伸線加工を施したビードワイヤからなるビードリングにおいて、その成形時の加工性を向上させるためには、特にビードワイヤの耐力を特定の範囲に設定することが重要であることを知見し、本発明に至ったのである。

本発明のビードリングでは、ビードワイヤは、上記式（１）にて算出される真歪εが２．８０以上であり、引張強度が２０００ＭＰａ以上であり、耐力が１７００ＭＰａ以上１９８０ＭＰａ以下であることで、成形時の加工性を向上させることが可能となる。また、本発明ではビードワイヤの真歪εが２．８０以上であり、そのビードワイヤは熱処理工程が省略されたものであるので、従来のビードワイヤと比べて、ビードワイヤの製造時におけるコストを比較的安価に抑えることができる。これにより、ビードリングの生産コストを抑えることが可能となる。

また、本発明のビードリングの製造方法では、上記式（１）にて算出される真歪εが２．８０以上となるようにビードワイヤに伸線加工を施すことにより、引張強度が２０００ＭＰａ以上であり、耐力が１７００ＭＰａ以上１９８０ＭＰａ以下であるビードワイヤを加工し、ビードワイヤを巻回して環状のビードリングを成形することで、成形時の加工性を向上させることが可能となる。

本発明では、下記式（２）にて算出されるビードワイヤの癖付け率Ｅは８５％以上１００％以下であることが好ましい。これにより、成形時の加工性を効果的に改善することが可能となる。
Ｅ＝Ｄ₁／Ｄ₀×１００％ ・・・（２）
但し、Ｄ₀：ビードワイヤの端末を固定した状態のビードリングの直径［ｍｍ］
Ｄ₁：ビードワイヤの端末を固定していない状態のビードリングの直径［ｍｍ］

本発明では、ビードワイヤのワイヤ残留回転性は長手方向で０±０．２５回／６ｍであることが好ましい。これにより、成形時の加工性を効果的に改善することが可能となる。

本発明では、ビードワイヤの引張強度は２２００ＭＰａ以下であることが好ましい。これにより、成形時の加工性を効果的に改善することが可能となる。

本発明において、耐力とは、引張試験で得られた応力−歪み曲線において、歪み ０．２％の点から弾性伸び部分に平行に直線を引いたとき、該直線と曲線との交点に対する応力の値を意味する。また、ワイヤ残留回転性とは、ビードワイヤが巻付けられたボビンから長さ６ｍのビードワイヤを引き出し、その引き出された状態のビードワイヤにおいて先端部の回転量［回／６ｍ］を測定したものである。

本発明の実施形態におけるビードリングの一例を示す斜視断面図である。 図１のビードリングを示す断面図である。 ビードワイヤの端末を固定した状態とビードワイヤの端末を固定していない状態のビードリングを示す側面図である。 本発明のビードリングを構成するビードワイヤにおける応力−歪み曲線を示す説明図である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１及び図２は本発明の実施形態からなるビードリングを示すものである。

図１及び図２に示すように、本発明の実施形態からなるビードリング１はタイヤ周方向に巻回された１本又は複数本のビードワイヤ２から構成されている。このビードワイヤ２の複数の周回部分２Ａをタイヤ幅方向Ｔｗに複数列を並べると共に、タイヤ径方向Ｔｒに複数段に積み重ねて複数の層を形成している。図２の態様では、タイヤ幅方向Ｔｗ及びタイヤ径方向Ｔｒにそれぞれ４列の周回部分２Ａを有する構造であるが、図２のような構造に限定されるものではなく、任意の列数及び段数の周回部分２Ａを有する構造を採用することができる。

また、ビードリング１は熱処理工程を経ずに伸線加工が施されたビードワイヤ２から構成されている。このビードワイヤ２の材質は特に限定されるものではないが、例えば、スチールコードを用いることが好ましい。図２に示すようにビードワイヤ２の線径をｄとすると、伸線加工前のビードワイヤ２の線径ｄ₀は５．０ｍｍ〜５．５ｍｍであることが好ましく、伸線加工後のビードワイヤ２の線径ｄ₁は１．１５ｍｍ〜１．３５ｍｍであることが好ましい。ビードワイヤ２は、例えば、未加硫ゴムを被覆して巻回することができる。

上記ビードリング１において、その構成部材であるビードワイヤ２の真歪εは２．８０以上である。真歪εとは、ビードワイヤの製造工程において、ビードワイヤに施された伸線加工によりワイヤ内に生じた残留歪みである。この真歪εは下記式（１）にて算出され、伸線加工の程度を評価する指標となる。例えば、伸線加工前の状態のビードワイヤ２の線径ｄ₀が５．５ｍｍであり、伸線加工後の状態のビードワイヤ２の線径ｄ₁が１．２ｍｍである場合、真歪εは３．０４となる。これに対して、従来のようにビードワイヤに２度の伸線加工を施す場合、最初の伸線加工により初期の線径の２／３〜１／２程度の線径に至るまで伸線されることが一般的である。そのような従来の伸線加工において、例えば、初期の線径が５．５ｍｍであり、２度目の伸線加工前の状態のビードワイヤの線径ｄ₀が３．０ｍｍであり、２度目の伸線加工後の状態のビードワイヤの線径ｄ₁が１．２ｍｍである場合、その真歪εは１．８３となり、本発明で規定する真歪εの範囲から大幅に外れる。このように本発明で用いるビードワイヤ２は、熱処理工程を経ずに伸線加工を施されていることに起因して、従来のビードワイヤよりも真歪εが高くなるように構成されている。
ε＝ｌｎ（ｄ₀／ｄ₁）² ・・・（１）
但し、ｄ₀：伸線加工前の状態のビードワイヤの線径［ｍｍ］
ｄ₁：伸線加工後の状態のビードワイヤの線径［ｍｍ］

また、上記ビードリング１において、ビードワイヤ２の耐力は１７００ＭＰａ以上１９８０ＭＰａ以下である。ビードワイヤ２の耐力は、図４に示す応力−歪み曲線において、歪み ０．２％の点から弾性伸び部分に平行に直線Ｌを引いたときの直線Ｌと曲線Ｍとの交点に対する応力σ₁に相当し、特に成形時の加工性を評価する指標となる。更に、ビードワイヤ２の引張強度は２０００ＭＰａ以上である。ビードワイヤ２の引張強度は、図４に示す応力−歪み曲線における曲線Ｍの最大値である応力σ₂に相当する。

上記ビードリング１では、その構成部材であるビードワイヤ２は、上記式（１）にて算出される真歪εが２．８０以上であり、引張強度が２０００ＭＰａ以上であり、耐力が１７００ＭＰａ以上１９８０ＭＰａ以下であるように構成されていることで、成形時の加工性を向上させることが可能となる。また、本発明で用いるビードワイヤ２は、熱処理工程を省略しているので、従来のビードワイヤと比べて、ビードワイヤの製造時におけるコストを比較的安価に抑えることができる。これにより、ビードリング２の生産コストを抑えることが可能となる。ここで、ビードワイヤ２の耐力が１７００ＭＰａより小さくなる、或いは１９８０ＭＰａより大きくなると成形時の加工性が悪化する。

図３は、ビードワイヤ２の端末を固定した状態とビードワイヤ２の端末を固定していない状態の双方の状態のビードリング１を同軸上に配置したものである。図３において、ビードワイヤ２の端末を固定した状態がビードリング１０であり、ビードワイヤ２の端末を固定していない状態がビードリング１１である。即ち、ビードリング１０はビードフォーミング工程後の所定の径を有するものであり、ビードリング１１は該ビードリング１０の周方向に巻回された１周分程度のビードワイヤ２を引き剥がしたものである。これらビードリング１０，１１において、ビードワイヤ２の端末を固定した状態のビードリング１の直径をＤ₀とし、ビードワイヤ２の端末を固定していない状態のビードリング１の直径をＤ₁とする。このとき、直径Ｄ₁は直径Ｄ₀より小さくなるように構成されている。特に、直径Ｄ₀と直径Ｄ₁との関係において、下記式（２）にて算出されるビードワイヤ２の癖付け率Ｅは、８５％以上１００％以下であることが好ましく、更には上限が１００％未満であることがより好ましい。このようにビードワイヤ２の癖付け率Ｅを適度に設定することで、成形時の加工性を効果的に改善することが可能となる。
Ｅ＝Ｄ₁／Ｄ₀×１００％ ・・・（２）
但し、Ｄ₀：ビードワイヤの端末を固定した状態のビードリングの直径［ｍｍ］
Ｄ₁：ビードワイヤの端末を固定していない状態のビードリングの直径［ｍｍ］

上記ビードリング１において、ビードワイヤ２のワイヤ残留回転性は長手方向で０±０．２５回／６ｍであることが好ましい。このようにビードワイヤ２の残留回転性を適度に設定することで、成形時の加工性を効果的に改善することが可能となる。ここで、ビードワイヤ２の真歪εが高くなるようにする強加工を施した場合、ワイヤ残留回転性が上記範囲を外れることがあり、成形時の加工性が悪化する傾向にある。

また、ビードワイヤ２の引張強度は２２００ＭＰａ以下であることが好ましい。このようにビードワイヤ２の引張強度を適度に設定することで、成形時の加工性を効果的に改善することが可能となる。ここで、ビードワイヤ２の引張強度が２２００ＭＰａより大きくなるとビードワイヤ２に脆化が生じてビードワイヤ２の断線が生じ易くなる。

次に、本発明に係るビードリングの製造方法について説明する。本発明のビードリングの製造方法は、下記式（１）にて算出される真歪εが２．８０以上となるようにビードワイヤ２に伸線加工を施す。このとき、伸線加工により初期の線径から最終形状の線径に至るまでビードワイヤを伸線しており、伸線加工前の状態のビードワイヤ２の線径ｄ₀が、伸線加工後の状態のビードワイヤ２の線径ｄ₁に至るまでの伸線過程において熱処理が行われてない。
ε＝ｌｎ（ｄ₀／ｄ₁）² ・・・（１）
但し、ｄ₀：伸線加工前の状態のビードワイヤの線径［ｍｍ］
ｄ₁：伸線加工後の状態のビードワイヤの線径［ｍｍ］

その後、引張強度が２０００ＭＰａ以上であり、耐力が１７００ＭＰａ以上１９８０ＭＰａ以下となるようにビードワイヤ２を加工した後、ビードワイヤ２を巻回して環状のビードリング１を成形する。ここで、耐力が特定の範囲を有するようにビードワイヤ２を加工するにあたって、ビードワイヤ２を矯正ローラーに通すことで、ビードワイヤ２における組織の配向が緩和される。その結果、ビードワイヤ２の耐力を低下させることが可能となる。

このように製造されるビードリング１によれば、上記式（１）にて算出される真歪εが２．８０以上となるようにビードワイヤ２に伸線加工を施すことにより、引張強度が２０００ＭＰａ以上であり、耐力が１７００ＭＰａ以上１９８０ＭＰａ以下であるビードワイヤ２を加工し、ビードワイヤ２を巻回して環状のビードリング１を成形することで、成形時の加工性を向上させることが可能となる。また、本発明で用いるビードワイヤ２は、熱処理工程を省略しているので、従来のビードワイヤと比べて、ビードワイヤの製造時におけるコストを比較的安価に抑えることができる。これにより、ビードリング２の生産コストを抑えることが可能となる。ここで、ビードワイヤ２の耐力が１７００ＭＰａより小さくなる、或いは１９８０ＭＰａより大きくなると成形時の加工性が悪化する。

上記の製造方法によって製造したビードリング１を空気入りタイヤのビードコアとして用いることもできる。

伸線加工が施されたビードワイヤからなる環状のビードリングにおいて、伸線加工前の状態のビードワイヤの線径ｄ₀［ｍｍ］、伸線加工後の状態のビードワイヤの線径ｄ₁［ｍｍ］、真歪ε（ｌｎ（ｄ₀／ｄ₁)²）、引張強度[ＭＰａ］、耐力[ＭＰａ］、ビードワイヤの癖付け率［％］、ワイヤ残留回転性［回／６ｍ］を表１のように設定した実施例１〜３のビードリングを製作した。なお、実施例１〜３では熱処理工程を経ずに伸線加工が施されたビードワイヤからなる構造を採用した。

比較のため、２度の伸線加工が施されると共に、各伸線加工の間に熱処理工程を経て成形されたビードワイヤからなる従来例のビードリングを用意した。従来例において、ビードワイヤの初期の線径は５．５ｍｍであり、２度目の伸線加工前の状態のビードワイヤの線径ｄ₀は２．０ｍｍであり、２度目の伸線加工後の状態のビードワイヤの線径ｄ₁は１．２ｍｍである。また、耐力及びワイヤ残留回転性［回／６ｍ］が異なること以外は実施例１と同じ構造を採用した比較例１，２のビードリングを用意した。

これら試験タイヤについて、生産コスト及びフォーミング生産性の評価を実施し、その結果を表１に併せて示した。

生産コスト:
ビードリングの生産コストについて評価した。評価結果は、生産コストが比較的低くなる場合を「○」で示し、生産コストが比較的高くなる場合を「△」で示し、生産コストが割高になる場合を「×」で示した。

フォーミング生産性：
ビードリングのビードフォーミング工程における生産性について評価した。評価結果は、生産性が高い場合を「◎」で示し、生産性が比較的高い場合を「○」で示し、生産性が低い場合を「×」で示した。

表１から判るように、実施例１〜３のビードリングは、ビードワイヤの真歪、引張強度及び耐力を特定の範囲に設定することで、従来例に比して生産コスト及びフォーミング生産性が改善していた。

一方、比較例１においては、ビードワイヤの耐力及び癖付け率を比較的高く設定したため、ビードリングの端末部のハネが生じて、フォーミング生産性が悪化した。また、比較例２においては、ビードワイヤの耐力及び癖付け率を比較的低く設定したため、ビードリングの内側の端末部のハネが生じて、フォーミング生産性が悪化した。なお、実施例２においては、ワイヤ残留回転性を高く設定したため、型崩れが生じるおそれがあった。実施例３においては、引張強度を高く設定したため、断線が生じるおそれがあった。

１ ビードリング
２ ビードワイヤ
２Ａ 周回部分
ｄ ビードワイヤの線径
Ｄ ビードリングの直径

Claims (2)

1. 伸線加工が施されたビードワイヤからなる環状のビードリングであって、前記ビードワイヤは、下記式（１）にて算出される真歪εが２．８０以上であり、引張強度が２０００ＭＰａ以上２２００ＭＰａ以下であり、耐力が１７００ＭＰａ以上１９８０ＭＰａ以下であり、伸線加工後の状態におけるビードワイヤの線径ｄ ₁ が１．１５ｍｍ〜１．３５ｍｍであり、下記式（２）にて算出されるビードワイヤの癖付け率Ｅが８５％以上１００％以下であり、ワイヤ残留回転性が長手方向で０±０．２５回／６ｍであることを特徴とするビードリング。
   ε＝ｌｎ（ｄ₀／ｄ₁）² ・・・（１）
   但し、ｄ₀：伸線加工前の状態のビードワイヤの線径［ｍｍ］
   ｄ₁：伸線加工後の状態のビードワイヤの線径［ｍｍ］
   Ｅ＝Ｄ ₁ ／Ｄ ₀ ×１００％ ・・・（２）
   但し、Ｄ ₀ ：ビードワイヤの端末を固定した状態のビードリングの直径［ｍｍ］
   Ｄ ₁ ：ビードワイヤの端末を固定していない状態のビードリングの直径［ｍｍ］
2. 下記式（１）にて算出される真歪εが２．８０以上となるようにビードワイヤに伸線加工を施すことにより、引張強度が２０００ＭＰａ以上２２００ＭＰａ以下であり、耐力が１７００ＭＰａ以上１９８０ＭＰａ以下であり、伸線加工後の状態におけるビードワイヤの線径ｄ ₁ が１．１５ｍｍ〜１．３５ｍｍであり、下記式（２）にて算出されるビードワイヤの癖付け率Ｅが８５％以上１００％以下であり、ワイヤ残留回転性が長手方向で０±０．２５回／６ｍであるビードワイヤを加工し、該ビードワイヤを巻回して環状のビードリングを成形することを特徴とするビードリングの製造方法。
   ε＝ｌｎ（ｄ₀／ｄ₁）² ・・・（１）
   但し、ｄ₀：伸線加工前の状態のビードワイヤの線径［ｍｍ］
   ｄ₁：伸線加工後の状態のビードワイヤの線径［ｍｍ］
   Ｅ＝Ｄ ₁ ／Ｄ ₀ ×１００％ ・・・（２）
   但し、Ｄ ₀ ：ビードワイヤの端末を固定した状態のビードリングの直径［ｍｍ］
   Ｄ ₁ ：ビードワイヤの端末を固定していない状態のビードリングの直径［ｍｍ］

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