JPH0261186A - タイヤ用スチールコードおよびタイヤ - Google Patents

タイヤ用スチールコードおよびタイヤ

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JPH0261186A
JPH0261186A JP63207960A JP20796088A JPH0261186A JP H0261186 A JPH0261186 A JP H0261186A JP 63207960 A JP63207960 A JP 63207960A JP 20796088 A JP20796088 A JP 20796088A JP H0261186 A JPH0261186 A JP H0261186A
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wire
strand
wires
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敏明 宮内
Toshiaki Shimizu
敏明 清水
Fumio Kurouzu
黒水 文雄
Haruo Kushibe
櫛部 春雄
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    • D07BROPES OR CABLES IN GENERAL
    • D07B1/00Constructional features of ropes or cables
    • D07B1/06Ropes or cables built-up from metal wires, e.g. of section wires around a hemp core
    • D07B1/0606Reinforcing cords for rubber or plastic articles
    • D07B1/066Reinforcing cords for rubber or plastic articles the wires being made from special alloy or special steel composition
    • DTEXTILES; PAPER
    • D07ROPES; CABLES OTHER THAN ELECTRIC
    • D07BROPES OR CABLES IN GENERAL
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    • D07B2201/20Rope or cable components
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はタイヤやコンベアベルト等の補強材として使用
され、高強度、高靭性およびゴムとの接着性に優れたス
チールコードおよび上記スチールコードを補強材として
用いたタイヤに関するものである。
(従来の技術) 従来、一般にこの種のスチールコードは熱間圧延後、調
整冷却した素線径が5.0〜6.4輔を有する線材を、
伸線加工およびパテンティング処理を繰り返して伸線し
、プラスメツキを施した後、最終伸線加工によってスチ
ールコード用素線を形成し、上記素線を複数本撚り合わ
せて形成されていた。
そして、上記スチールコードの複数本が平行に引き揃え
られた状態でゴム材により被覆され、タイヤやコンベア
ベルト等に使用されている。
ところで、上記スチールコードをゴム補強材として使用
したタイヤやコンベアベルト等の種々のθ 製品が様々の使用環境下において十分な耐久性、経済性
、乗心地性等を有するためには、特にスチールコードの
各素線自体が強度的に優れていること、及びスチールコ
ード並びに各素線がゴム材とよく接着することが要求さ
れている。すなわち、スチールコードが補強材としての
役割を充分に果すためには、高強度、高靭性でしかも完
全なゴムとの複合体になっていることが必要である。
例えば、タイヤの場合、まず、スチールコードが高強度
、高靭性であり、かつ接着状態のよいことが必要である
。スチールコードが高強度、高靭性を有することにより
、スチールコード単位重量当りの強力が向上し、その結
果、タイヤへの打込本数が減少し、タイヤの軽量化、乗
心地および耐久性の向上が図れる。しかるに、スチール
コードとゴムとの接着状態が悪いと、走行時にコードと
ゴム材とが剥離するいわゆるセパレーツ現象を起し、タ
イヤの性能を著しく阻害するという問題が生じる。
また、接着状態が悪いと、ゴム中の水分や外部より浸入
した水分、塩分等によって素線に錆が急速に発生し、コ
ードの強力が大巾に低下したり、セパレーツ現象を早め
て、タイヤの耐久性を著しく阻害するという問題があっ
た。
そこで、上記問題をなくすため、ゴムとの接着性を良く
するため、表面にプラスメツキを施した複数本の素線(
23)を第8図(イ)〜(ト)に示すような横断面形状
に撚り合せたスチールコード(24)  (撚構成IX
3.IX4.IX5.lX3X0.20±6xO,38
,lX12.3+9.3+9+15で全てクローズ撚)
が広く使用されていた。しかし、上記スチールコード(
24)では各素線(23)同志が互いに略密着して撚り
合わされた構造であるため、ゴム材で被覆したとき、ゴ
ム材がスチールコード(24)の中心空間Xや内部空間
Y、Zにまで浸入せず、しかも各素線(23)も夫々完
全にゴム材で被覆されず、ゴムとの接着が不十分であっ
た。
このため、スチールコード(24)の中心や内部にでき
た空間x、y、zに、ゴム中の水分および外部より浸入
した水分、塩分等が入り込み、空間x、y、zの内部を
スチールコード(24)の長手方向に伝播し、錆の発生
を促進するという問題点があった。このため、最近では
ゴムの浸入性を良くした撚りのあまいいわゆるオープン
コードと称されるスチールコードが提案され、使用され
ている。
(発明が解決しようとする課題) 最近のスチールコードにおいては、上述のようなオープ
ン構造にすることにより、ゴムとの接着性が改善された
が、補強材としてのスチールコードの強度、靭性の点で
、未だに十分なものではなかった。
そこで、本発明者はスチールコードに用いられる素線の
金属組成およびスチールコードの撚り構成との組合せに
ついて研究を重ねた結果、本発明をなすに至ったもので
ある。
本発明の目的は、高強度、高靭性で、かつ撚加工性に優
れると共にゴムとの接着性も優れたスチ−ルコードと、
耐久性、経済性、乗心地性に優れ、長寿命のタイヤを提
供するにある。
(課題を解決するための手段) 上記目的を達成するために、本発明の第1の発明である
スチールコードは、重量%で、C: 0.75〜0.9
5%、 Si : 0.45〜1.20%、 Mn :
 0.30〜0.90%。
Ni : 0.05〜1.00%を含有し、残部が鉄及
び不可避的不純物よりなる素線径0.10〜0.50m
mの素線を2本撚り合わせて成る。
第2の発明のスチールコードは、上記第1の発明と同一
の金属組成と素線径とを有する素線で以て2層撚りにし
たスチールコードであって、芯ストランドを3本の素線
、側ストランドを6本の素線で形成し、かつ側素線の直
径を芯素線の直径の略1.60〜1.80倍にして成る
第3の発明のスチールコードは、前記第1の発明と同一
の金属組成と素線径とを有する素線で以て2層撚りにし
たスチールコードであって、芯を2本の素線、側を6〜
7本の素線で形成し、かつ芯素線と側素線の直径を略同
一にして成る。
第4の発明のスチールコードは、前記第1の発明と同一
の金属組成と素線径とを有する素線で以て2層撚りにし
たスチールコードであって、芯ストランドを3本の素線
、側ストランドを9本の素線で形成し、かつ芯素線の直
径を側素線の直径の略1.05〜1.25倍にして成る
第5の発明のスチールコードは、前記第1の発明と同一
の金属組成と素線径を有する素線から成るスチールコー
ドであって、2本の素線を撚り合わせた撚線群と2本の
素線を撚りあわせてない素線束とを上記撚線群と同一ピ
ッチで撚り合わせ、かつ上記4本の素線径を略同一にし
て成る。
第6の発明のスチールコードは、前記第1の発明と同一
の金属組成と素線径を有する素綿で以て3層撚りにした
スチールコードであって、コアを2〜4本の素線、中間
層を7〜9本の素線、外層を12〜15本の素線で形成
し、かつ中間層の各素線の中心を結ぶ線上における各素
綿間の間隔と外層の各素線の中心を結ぶ線上における各
素線の間隔との総和を、上記中心を結ぶ各線の長さの総
和の5〜20%として成る。
ところで、少くとも上記中間層と外層は各素線間に隙間
を有して撚り合わせて成るものである。
第7の発明であるタイヤは、上述のように構成されたス
チールコードの複数本を、ベルト部、カーカス部、チェ
ーファ部の少くとも一部に有して成る。上記所定本故の
スチールコードは、予めゴムに配列埋設して略ベルト状
の補強材として、タイヤの所定部分に設けると作業性が
向上する。
次に、各添加元素の化学成分を上記のように限定した理
由について詳述する。
Cはこの種のスチールコードに要求される強度を確保す
るために重要であり、0.75%以上が必要である。し
かし、C量を高めるほど高強度のスチールコードが得ら
れるが、高くしすぎると伸線時及び撚線時に溶接部やC
偏析部において断線が発生しやすく、また熱処理におい
ても初析セメンタイトが発生し、伸線、撚線に悪影響を
もたらすので、0.95%以下が好ましい。
Siは鋼の脱酸のため必要であり、またフェライトを固
溶強化するため、パテンティング処理材の引張強さを高
めるのに有効である。したがって、Cの場合と同様、所
望の引張強さを得るには、Si含有1は0.45%〜1
.20%の範囲が好ましい。
1.20%を越えてSiを多量に添加すると、フェライ
トの靭延性が劣化し、SiO□系の非延性介在物が生成
されるため、伸線時、撚線時において断線頻度が高くな
り好ましくない。
MnはSiと同様に脱酸のために必要であるが、同時に
焼入性を向上させ、引張強さを向上させるという効果が
ある。
上記効果を有効に発揮させるためには、Mn含有量は、
0.30%以上必要であるが、0.90%を越えると、
成分の偏析傾向が強くなり、靭性及び延性を低下させて
好ましくないので、0.30〜0.90%の範囲が好適
である。
次に、Niは、Siと同様、フェライト中に固溶し、僅
かにパテンティング処理材の引張強さを高める効果があ
る。
本発明者は、Niを適当量添加した綱につい°C1伸線
実験を行った結果、NiがCやNによる時効を遅らせ、
鋼線の靭延性を低下させることなく、高強度極細線を装
造できることを見出したのである。
上記時効を遅らせるNiの効果は、捻回試験における縦
割れ発生を抑制するばかりでなく、一定の極細線の引張
強さのものにおいてでも、従来の高炭素鋼線に比べて高
い絞りを示すため、伸線時、撚線時の断線度合を低減す
ることができる。しかし、Niは銅線の焼入れ性を上げ
るため、1.00%を越えテ添加すると、鉛パテンテイ
ング時に完全なパーライト、mtaが得られず、マルテ
ンサイトやヘーナイト組織が発生し、伸線加工、撚線加
工が困難となる。またNiはMs点を下げるため、多量
に添加すると、組織中の残留オーステナイト四が増加し
、伸線時、撚線時にこれらがマルテンサイトに変態する
ので、伸線、撚線ができ難(なる。よって、反 i含有量は0.05〜1.00%の範囲が好ましい。
次に、スチールコードの構成についてみる。
スチールコードの隣り合う素線間の隙間は、ゴムが浸入
可能な範囲であればよいが、上記隙間が余り広すぎると
、撚構成との関係で、撚りが不安定となり、ゴムとの複
合材としてのモジュラスが低下するばかりか、強度的に
も不十分となる傾向になる。
よって、第2の発明においては、側素線の直径を芯素線
の直径の略1.60〜1.80倍とし、第3の発明にお
いては、芯を2本の素線、側を6〜7本の素線とし、第
4の発明では、芯素線の直径を側素線の直径の略1.0
5〜1.25倍とし、更に、第6の発明では、中間層及
び外層の各素線の中心を結ぶ線上における各素線間の間
陽の総和を、上記中間層及び外層の各素線の中心を結ぶ
各線の長さの総和の5〜20%にしたものである。
ところで、上記スチールコードは、−船釣に、表面にプ
ラスメツキ、ブロンズメツキ等のメツキ処理を施し、素
線径が0.10〜0.50mmを有する素線を撚りピッ
チ5.0〜20.0mmで撚り合わせるが、撚方向、撚
ピツチは適宜選択するもので、同方向撚、同一ピッチで
も可能である。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
(実施例1) 第1図に示すように、化学成分が重量%で、C: 0.
83%、 Si : 0.71%、 Mn : 0.5
2%、 Ni : 0.25%のほか、P :  0.
012%、  S :  0.004%、Aに0.00
1%を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物から成り、
素線径0.30mmの素線(1)を、1×2の撚り構成
で、撚りピッチ14.9m、S撚りで撚り合わせてスチ
ールコード(2)を得た。
(実施例2) 化学成分が重〒%で、C: 0.82%、 Si : 
0.84%。
Mn : 0.53%、 Ni : 0.50%のほか
、P :  0.011%。
S :  0.003%、 Al : o、ooi%を
含有し、残部が鉄及び不可避的不純物から成る素線径0
.20mmの芯ストランドとなる素線(3)と素線径0
.36mmの側ストランドとなる素線(4)とを、3+
6の撚り構成で、撚りピッチ10゜O/18,0皿、撚
り方向S/Z撚りで撚り合わせて、2層撚りのスチール
コード(5)を得た(第2図)。
(実施例3) 化学成分が重量%で、C: 0.83%、Si : 0
.71%。
Mn : 0.52%、 Ni : 0.25%のほか
、P :  0.012%。
S :  0.004%、 Al :  0.001%
を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物から成る素線径
0.22mmの素線(6)で以て、芯となる2本の素線
束又は撚線と側となる6本の素線とを、2+6の撚り構
成で、撚りピッチ12.0/12.0胴、撚り方向S/
S撚りで撚り合わせて2N撚りのスチールコード(7)
を得た(第3図(イ))。
また、化学成分が重量%で、C: 0.86%、Si:
0.97%、 Mn : 0.53%、 Nt : 0
.71%のほか、P:0.011%、  S :  0
.004%、 Al :  0.001%を含有し、残
部が鉄及び不可避的不純物から成る素線径0.22−の
素&?!(8)で以て、2+7の撚り構成で、撚りピッ
チ6.0/12.On+m、撚り方向S/S撚りで撚り
合わせて2N撚りのスチールコード(9)を得た(第3
図(ロ))。この場合、撚りビ・7チを同、撚り方向を
相異することも可能である。
(実施例4) 化学成分が重量%で、C: 0.82%、 Si : 
0.84%。
Mn : 0.53%、 Ni : 0.50%のほか
、P :  0.010%。
S :  0.003%、 Al :  0.001%
を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物から成る素線径
0.22mmの芯ストランドとなる素線(10)と素線
径0.20mmの側ストランドとなる素線(11)とを
、撚り構成3+9、撚りピッチ14.5/14.5鵬、
撚り方向S/S撚りで撚り合わせて2層撚りのスチール
コード(12)を得た(第4図(イ))。
また、第4図(ロ)は、化学成分が重量%で、C: 0
.86%、 Si : 0.97%、 Mn : 0.
53%、Ni:0.71%のほか、P :  0.01
1%、  S :  0.004%、Al:0.001
%を含有し、残部が鉄及び不可避的不純物から成る素線
(10)  (11)とで以て、上述と同一の撚り構成
3 Xo、22+ 9 Xo、20、撚り方向S/Sで
、撚りピッチを6.0/12.Ommにして撚り合わせ
たスチールコード(13)を示す。
(実施例5) 第5図に示すスチールコード(16)は、化学成分が重
量%で、C: 0.82%、 Si : 0.62%、
Mn:0.51%、 Ni : 0.49%のほか、P
 :  0.010%、S:0.003%、 Al :
  0.001%を含有し、残部が鉄及び不可避的不純
物から成る素線径0.25mmの素線4本とを、上記撚
線と同一ピッチで撚り合わせて成る。
(実施例6) 第6図(イ)に示すスチールコード(20)は、化学成
分が重量%で、C:0.86%、 Si :0.97%
Mn : 0.53%、 Ni : 0.71%のほか
、P :  0.011%。
S :  0.004%、八1:  0.001%を含
有し、残部が鉄及び不可避的不純物から成る素線径0.
20mmの素線(17)で以て、゛撚り構成3+8+1
2、撚り方向S/S/Z撚り、撚りピッチ5 /10.
5/ 15.5mmで撚り合わせ、かつ中間N (18
)及び外層(19)の各素線(17)の中心を結ぶ線上
における各素線間の間隔の総和を、上記中心を結ぶ線の
長さの総和の5〜20%に構成したものである。
また、第6図(ロ)に示すスチールコード(22)は、
化学成分が重量%で、C:0.79%、 Si : 0
.86%、 Mn : 0.51%、 Ni : 0.
68%のほか、P :  0.009%、  s : 
 o、oos%、 Al :  0.002%を含有し
、残部が鉄及び不可避的不純物から成る素線径0.20
mmの素線で以て、撚り構成4 + 9 +141.撚
り方向S/S/Z撚り、撚りピッチ5 /10.5/1
5.5胴 で撚り合わせ、かつ中間層及び外層の各素線
間の間隔の総和を、中心を結ぶ線の長さの総和の5〜2
0%に構成して成る。
ところで、この実施例6の場合、各層の素線本数は、コ
アが2〜4本、中間層が7〜9本、外層が12〜15本
が適当である。
(実施例7) 第7図に示すように、上記実施例1〜6で得られたスチ
ールコードのうち、例えば、実施例2のスチールコード
(5)複数本を並列して配置してゴム材により被覆して
補強材(S)を形成し、この補強材(S)を、タイヤの
ベルト部(Ta)、カーカス部(Tb)に埋設して所望
のタイヤ(T)を構成する。
尚、上記補強材(S)は、タイヤのベルト部、カーカス
部、チェーファ部(Tc)の全部又は−部に配設するこ
とも可能である。
次に、本発明のスチールコードと従来材を用いた比較用
スチールコードについて行った比較テストの結果につい
て説明する。
第1表は本発明用の改良線材と比較用としたスチールコ
ードの従来線材との主要化学成分を示す。
第1表 (表中二線材番号Aは従来線材、同B−Fは改良線材で
ある。           )上記線材(素線径5.
5mm)A−Fを、伸線加工、鉛ハテンティング処理を
繰返し、プラスメツキ処理を施した後、最終湿式伸線加
工によって、素線径0.25mmの素線■〜[F]に夫
々仕上げた。
そして、これら水種の素線の〜[F]について、引張強
さ、絞り及び捻回値の機械的性質を測定したところ、第
2表の如き結果を得た。
第2表 強度であっても40回以上の高い捻回値を得ることが判
明した。
次に、これらの素線■〜[F]を用いて、第3表の撚り
構成のスチールコード1〜24を作り、これらのスチー
ルコード1〜24をゴムに埋設して接着および疲労試験
用サンプル■〜■を作り、引抜試験、発錆度測定および
耐疲労性測定を行ったところ、第4表に示す如き結果を
得た。
上記第2表から明らかなように、従来線材Aの素線■は
引張強さ330kg/++a” 、捻回値32回であっ
たのに対し、改良線材B−Fの素線0〜[F]は、いず
れも370kg/Ill!l”以上の高い引張強さを有
すると共に絞りも十分にあり、しかもこのような高第 表 第 表 第4表において、引抜力保持率とは、食塩水中に浸漬す
る前にスチールコードをゴムから引き抜いた引抜力と、
20%食塩水中に一週間浸漬した後にスチールコードを
ゴムから引き抜いた引抜力との関係を示したもので、ス
チールコードが未老化のときの比率は100%であり、
数値が大きい程老化(劣化)が少なく、良好であること
を示している。
また、接着劣化長さとは、ゴムに埋設したスチールコー
ド即ちサンプルを長さ15cmに切断し、−方の端面を
腐食液が浸透しないように合成樹脂塗料で被覆し、室温
下で濃度10%の水酸化ナトリウム水溶液に24時間浸
漬した後、スチールコードの腐食によりスチールコード
とゴム間の接着劣化した部分、すなわちスチールコード
とゴムが接着していない部分の長さを測定し、その測定
値をmmで表したものである。150mmとは全長にわ
たって接着劣化しており、数値が大きい程、錆の拡散が
著しいことを示している。
更に、耐疲労性は従来品(サンプル番号■)を100と
した場合の指数で示している。
第4表から明らかなように、従来の撚り構成のスチール
コードで従来線材からなる素線及び改良線材からなる素
線を用°いたサンプル■〜@は、本発明のもの■〜[相
]に比して引抜力保持率が極めて低く、また錆の拡散が
著しく、更に耐疲労性においても、はっきり差がある。
次に、本発明のスチールコードをベルト部、カーカス部
に用いてタイヤを試作し、耐久性及び運動性能を測定し
た。
耐久性の評価は、長距離の実車走行テスト後、タイヤを
切断解析してスチールコードの破損状況、発錆状況を測
定した。また、運動性能評価は、コーナリングパワーと
乗心地性、経済性を測定した。
この結果、スチールコードの破断及び発錆については、
本発明のスチールコードを使用したタイヤが従来タイヤ
に比して非常に効果があることが確認されたが、コーナ
リングパワー、乗心地性については余り大差はなかった
。しかし、経済性については、本発明のものは、高強度
のため、スチールコードの使用量が約12%減少するこ
とができ、タイヤの軽量化により、走行距離に対して、
燃料消費量の削減が可能となった。
(発明の効果) 本発明は、特定の金属組成と撚り構造にしたので、伸線
、撚線時における塑性加工性を低下させず、すぐれた靭
性と強度を有し、またゴム浸入に優れ、素線表面がゴム
によって完全に被覆可能で、スチールコード内部への水
分等の侵入を防止できる。
また、引張強度が高いけれども捻回値が従来材に比して
高いので、撚線工程において撚加工が容易である。この
ため、特に素線間に隙間を設けるいわゆるオープン構造
のスチールコードの製造に適し、撚工程における断線が
少なく、またくせ付けも容易で所望の隙間(オープン度
)を形成できる。
更に、本発明のスチールコードをベルト部、カーカス部
、チェーファ部の全部又は一部に埋設したタイヤは、経
済性、乗心地性および耐久性が大+11に向上すると共
に軽量化が図れる。また、特に路面と直接接触するトレ
ッドに近いヘルド部に設けた場合、暑しい効果を奏する
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例1のスチールコードの断面図、第2図は
実施例2のスチールコードの断面図、第面図、第5図は
実施例5のスチールコードを示し、(イ)は正面図、(
ロ)は(イ)のII〜■−■綿の切断端面図、第6図(
イ)(ロ)は実施例6のスチールコードの断面図、第7
図は本発明のスチールコードを用いたタイヤの一実施例
を示し、コードの断面図である。 (1) (3) (4) (6) (8) (10) 
(11) (17) (21)・・・・・・素線、(2
) (5) (7) (9) (12) (13) (
16) (20) (22)・・・・・・スチールコー
ド、(14ン・・・・・・素線束、(15)・・・・・
・撚線、(18)・・・・・・中間層、(19)・・・
・・・外層、T・・・タイヤ、Ta・・・・・・ベルト
部、Tb・・・・・・カーカス部、第 図 ■ ■ ■ ■ 1コ 第6図 (イ) 第6図 (ロ) 第7図 Cイ) 第 1 口 第 図 第3図 (イ) 第3図 (ロ) (イ) (ロン 第 図 (イ) (ロ) (ニ) (ボ) (へ))

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)重量%で、C:0.75〜0.95%、Si:0
    .45〜1.20%、Mn:0.30〜0.90%、N
    i:0.05〜1.00%を含有し、残部が鉄及び不可
    避的不純物よりなる素線径0.10〜0.50mmの素
    線を2本撚り合わせて成るスチールコード。(2)請求
    項1記載の金属組成と素線径とを有する素線で以て2層
    撚りにしたスチールコードであって、芯ストランドを3
    本の素線、側ストランドを6本の素線で形成し、かつ側
    素線の直径を芯素線の直径の略1.60〜1.80倍と
    したスチールコード。 (3)請求項1記載の金属組成と素線径とを有する素線
    で以て2層撚りにしたスチールコードであって、芯を2
    本の素線、側を6〜7本の素線で形成し、かつ芯素線と
    側素線の直径を略同一にしたスチールコード。 (4)請求項1記載の金属組成と素線径とを有する素線
    で以て2層撚りにしたスチールコードであって、芯スト
    ランドを3本の素線、側ストランドを9本の素線で形成
    し、かつ芯素線の直径を側素線の直径の略1.05〜1
    .25倍としたスチールコード。 (5)請求項1記載の金属組成と素線径とを有する素線
    から成るスチールコードであって、2本の素線を撚り合
    わせた撚線群と2本の素線を撚り合わせてない素線束と
    を上記撚線群と同一ピッチで撚り合わせ、かつ上記4本
    の素線径を略同一にしたスチールコード。 (6)請求項1記載の金属組成と素線径とを有する素線
    で以て3層撚りにしたスチールコードであって、コアを
    2〜4本の素線、中間層を7〜9本の素線、外層を12
    〜15本の素線で形成し、かつ中間層の各素線の中心を
    結ぶ線上における各素線間の間隔と外層の各素線の中心
    を結ぶ線上における各素線間の間隔との総和を、上記中
    心を結ぶ各線の長さの総和の5〜20%としたスチール
    コード。 (7)請求項1、2、3、4、5又は6記載のスチール
    コードをベルト部、カーカス部、チェーファ部の少なく
    とも一部に有するタイヤ。
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