JPH1025678A - ゴム製品補強用スチールコードおよびその製造設備と空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特にタイヤの低燃費性能や操縦安定性能等の
諸性能をバランス良く両立した空気入りラジアルタイヤ
を実現するために適したスチールコードを提供する。 【解決手段】 １本または複数本の鋼素線からなるコア
のまわりに、複数本の鋼素線を螺旋状に巻き回してな
る、少なくとも１層のシースを配置したスチールコード
において、最外層のシースを構成する各鋼素線は、４つ
の直線部および直線部をつなぐ４つの屈曲部を１ピッチ
とする螺旋状であり、各鋼素線において３つ置きの直線
部が全て同一平面にあり、かつ１ピッチ内の４つの直線
部が属する４つの平面が隣接相互間で直角をなし、さら
にコードの外郭形状を長方形とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ゴム製品、中で
も空気入りラジアルタイヤの補強に供するスチールコー
ドおよびその製造設備と、該コードによってベルトを構
成した空気入りタイヤに関する。

【０００２】

【従来の技術】空気入りラジアルタイヤは、カーカスプ
ライとトレッドとの間に、複数層のベルトを配置して補
強するのが通例であり、このベルトは、複数本の鋼素線
を撚り合わせてなるスチールコードを、タイヤの赤道面
に対して所定の傾斜角度で配置したものである。スチー
ルコードを構成する各鋼素線は、予め螺旋状に形付けし
てから撚り合わせるのが普通であり、その螺旋形状、つ
まり螺旋の軸方向からみた鋼素線の輪郭形状は、略円形
もしくは略楕円形であり、従って、スチールコードの外
郭形状、つまりコードの軸方向からみたコードの輪郭形
状もまた、略円形もしくは略楕円形となる。

【０００３】すなわち、いわゆる単撚りクローズタイプ
のスチールコードや層撚りスチールコードは、鋼素線を
略円形の螺旋形状に形付けして撚り合わせるために、コ
ードの外郭形状は、図１および２に示すような略円形と
なる。

【０００４】また、単撚りコードにおけるゴムの浸透性
を改善した、いわゆるオープンタイプや、このオープン
タイプをさらに改善して鋼素線の螺旋形状を偏平にした
スチールコードでは、鋼素線を略円形もしくは略楕円形
の螺旋形状に形付けすることによって、素線間に隙間を
持たせてルーズに撚りあわせるために、コードの外郭形
状は、図３に示すような略円形、図４に示すような略楕
円形、さらに図５に示すような楕円が複合された略楕円
形状となる。

【０００５】さらに、特開平４−５０３９０号および同
７−９０７８４号各公報に開示された、ゴム浸透性の良
好なオープンタイプコードにおける、低荷重域での伸び
を改善するために、クローズタイプのスチールコードを
構成する鋼素線のうち１本以上の素線に、撚りピッチよ
り短い波長の波型付けを施したスチールコードについて
も、波型付けしていない鋼素線は円形螺旋状に形付けさ
れ、一方波型付けした素線も全体的には円形螺旋状に形
付けされているため、コードの外郭形状は略円形にな
る。

【０００６】さらにまた、特開平２−３０７９９４号お
よびＷＯ ９５／１６８１６公報に開示の、鋼素線を多
角形の螺旋形状に形付けたスチールコードも、多角形に
形付けていない素線は円形螺旋状の形付けであり、また
全ての素線を多角形螺旋状にした場合でも、コードの中
心軸に対し、鋼素線ごとに多角形の回転ずれをもって撚
り合わせる構造であるから、コードの外郭形状は略円形
となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年の自動
車の高性能化に伴い、耐久性能、操縦安定性能、そして
乗り心地等に優れた高性能タイヤが望まれる一方、資源
の節約及び公害等の観点から、タイヤの低燃費化及び軽
量化が重要になっている。

【０００８】しかしながら、これらの性能は二律背反的
な関係にあることが問題である。例えば、タイヤの耐久
性を向上させるために補強材の量を増やすと、タイヤ重
量が増加して燃費は劣化し、また軽量化のために補強材
をスチールコードからナイロンやポリエステル等の有機
繊維コードに替えると、有機繊維のヒステリシスロスに
起因する発熱が大きくなってゴムが劣化しやすくなる結
果、耐久性能に問題が生じたり、転がり抵抗が大きくな
るので低燃費化が実現できない上に、ベルトの引張剛性
が小さくなるため操縦安定性能も劣化する。

【０００９】上記の諸問題は、タイヤ重量を増大させず
に、ベルトの周方向の引張剛性を高くすることによって
解決することが可能であり、ベルトの周方向引張剛性を
高めるには、ベルトの層間におけるコード間ゴムの剪断
応力を増加することが有効である。

【００１０】しかしながら、従来のスチールコードで
は、上述したように、コードの外郭形状が、略円形もし
くは略楕円形であり、コード間ゴムの厚みがコードの径
方向で均一とはならないから、コード間ゴムでの剪断応
力を増加することは難しく、ベルトの引張剛性を高くす
ることができなかった。

【００１１】ここで、特開平８−９２８８４号公報に提
案された単撚りおよび複撚りのスチールコードは、コー
ドの断面形状が長方形であって、従来の外郭形状が円形
や楕円形のコードに比べてコード間ゴム厚が均等に薄く
なるため、ゴムの剪断応力を増加することができるが、
コード中心に隙間があるために、コード自体の引張剛性
は小さくなって、却ってベルトの引張剛性が低下し、燃
費性能や操縦安定性の改良をき望めない。

【００１２】また、複数本の鋼素線を断面が長方形の束
に引き揃えてからラッピング素線で拘束したコードが、
特開昭６２−１４９９２９号公報に開示されているが、
ゴムが束の内部にまで侵入しないために、水分による腐
食に対する耐性や接着性に劣ることが問題になる。な
お、鋼素線を波状に形付けしてゴム浸透性を改良するこ
とが可能であるが、束断面を長方形に保つにはラッピン
グ素線のピッチを短くかつ強固に巻き付ける必要があ
り、生産性に劣るため、実際的な手法ではない。

【００１３】そこで、この発明の目的は、特にタイヤの
低燃費性能や操縦安定性能等の諸性能をバランス良く両
立した空気入りラジアルタイヤを実現するため、上述し
た問題を解決したスチールコードをその製造設備ととも
に提供し、さらにはこのスチールコードをベルトに適用
した空気入りラジアルタイヤを提案することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この発明は、１本または
複数本の鋼素線からなるコアのまわりに、複数本の鋼素
線を螺旋状に巻き回してなる、少なくとも１層のシース
を配置したスチールコードであって、最外層のシースを
構成する各鋼素線は、４つの直線部および直線部をつな
ぐ４つの屈曲部を１ピッチとする螺旋状であり、各鋼素
線において３つ置きの直線部が全て同一平面にあり、か
つ１ピッチ内の４つの直線部が属する４つの平面が隣接
相互間で直角をなし、さらにコードの外郭形状が長方形
であることを特徴とするゴム製品補強用スチールコード
である。

【００１５】ここで、コードの外郭形状とは、コードの
軸方向からみたコードの輪郭形状であり、この外郭形状
は線材が描く輪郭形状であるから、四隅がほぼ直角にな
る長方形状であればよい。なお、最外層のシースの鋼素
線間の間隙が、平均で０．０２ｍｍ以上であることがコ
ードの内部にまでゴムを侵入させるのに有利であり、一
方コアは、１本または複数本の真直の鋼素線をコード長
手方向に沿って配置してなるか、あるいは１本または複
数本の波状に型付けした鋼素線をコード長手方向に配置
してなることが、有利に適合する。

【００１６】また、上記のスチールコードは、撚線機の
ボイスの入側に、２本の円柱状の固定ピンの中間に、正
ｎ角柱（ｎ＝４，５，６）のピンを回転可能に配置した
素線型付け装置を備えるとともに、ボイスの出側に、Ｖ
形溝付きローラーの複数を千鳥足状に配列したコード矯
正装置を備えてなる設備によって、製造することができ
る。

【００１７】さらに、この発明は、１対のビード部間で
トロイド状に延びるカーカスと、このカーカスのクラウ
ン部上に、少なくとも１層のベルトを備える空気入りラ
ジアルタイヤであって、該ベルトを構成するコードに、
請求項１ないし４のいずれか１項に記載のスチールコー
ドを適用した空気入りラジアルタイヤであり、特にスチ
ールコードの最外層のシースを構成する各鋼素線におけ
る、１ピッチ内の４つの直線部が属する４つの平面のい
ずれかが、ベルトの幅方向に沿う配置にて、スチールコ
ードを適用することが、好ましい。

【００１８】

【発明の実施の形態】さて、図６に、この発明に従うゴ
ム製品補強用スチールコードの一例を、断面にて示す。
図において、１は２本の鋼素線２からなるコアであり、
このコア１のまわりに、４本の鋼素線３を螺旋状に巻き
回してなるシース４を配置する。なお、コア１を構成す
る鋼素線２の本数およびシース４を構成する鋼素線３の
本数は、いずれも任意に設定することができる。

【００１９】また、この発明のスチールコードではシー
スの層数もとくに限定されないが、最外層のシースを構
成する各鋼素線について、所定の形状に規制することが
肝要である。すなわち、最外層のシースを構成する各鋼
素線３は、図７に１本の鋼素線の形状を示すように、４
つの直線部5a〜5dおよび各直線部をつなぐ４つの屈曲部
6a〜6dを１ピッチとする螺旋状であり、この螺旋は、各
鋼素線３において３つ置きの直線部が全て同一平面にあ
ること、つまり直線部5aが全て平面7a上に、同様に直線
部5b〜5dのそれぞれが全て平面7b〜7dのそれぞれの上に
あり、かつ１ピッチ内の４つの直線部5a〜5dが属する４
つの平面7a〜7dが隣接相互間で直角になる、形状に規制
することが重要である。

【００２０】そして、上記の螺旋になる鋼素線３の所定
本数を、図８に４本の鋼素線で最外層のシースを構成す
る場合を示すように、各鋼素線３の直線部5a〜5dが属す
る平面7a〜7dが、４本鋼素線３相互で一致するよう、コ
ア１の周囲に配置して、スチールコードとする。

【００２１】ここで、スチールコードの最外層のシース
を構成する各鋼素線の螺旋形状を上記のように規制する
のは、スチールコードの外郭形状を長方形にするためで
あり、スチールコードの外郭形状を長方形にすることに
よって、このコードをタイヤのベルトに適用した場合
に、ベルト層間におけるコード間ゴムの剪断応力が十分
に活用されるため、ベルトの周方向の引張剛性が高まる
のである。

【００２２】一般に、タイヤのベルトは、スチールコー
ドをコーティングゴムで被覆したゴム引き布を、コード
がタイヤ赤道面に対して所定の傾斜角度となる配置に
て、少なくとも２層を積層してなり、該コードがゴム中
に並列した層が、タイヤの径方向に複数形成される。例
えば、在来のコードによるベルト構造は、図９に示す通
りであり、一方、この発明に従うコードによるベルト構
造は、図10に示す通りである。なお、図９および10は、
コードを同じ打ち込み数でゴム中に埋設した状態での比
較である。図９および10について、上下層間および隣接
コード間でのコード間隙、すなわちコード間ゴム厚（図
中の矢印を参照）を比較すると、図９に示した在来のコ
ードでは、その外郭形状が円形であるから、各コードに
関するコード間ゴム厚が一定にならないのに対して、図
10に示した発明コードでは、コード間ゴム厚が一定に、
しかも薄くなる。換言すると、図10に示した発明コード
では、コード間ゴム厚が薄くなる領域が、図９に示した
在来のコードに比較して格段に増加するのである。従っ
て、上下層間および隣接コード間での剪断応力も増加す
るため、上述したように、ベルトのトレッド周方向の引
張剛性は向上することになる。

【００２３】なお、スチールコードをゴム中に並列そし
てこの列を積層した状態において、コードの外郭形状の
長方形の辺が相互に向かい合う配置でなければ、上記作
用の十分な発現を望めないため、スチールコードをタイ
ヤのベルトに適用する際は、図11に示すように、コード
８をその外郭形状の長方形の辺が、ベルト９の幅方向に
沿う配置を厳守することが好ましい。ここで、図11にお
いて、符号10はビードコア、11は１対のビードコア10間
でトロイド状に延びるカーカス、および12はベルト９上
に配置したトレッドである。

【００２４】さらに、コードの外郭形状は、四辺の等し
い正方形よりも横長の長方形として、ベルトの幅方向に
沿ってコードの長辺を配置し、かつベルトの上下層間で
コードの外郭形状の長辺が向かい合うように配置するこ
とによって、コード間での剪断応力はより助長される
上、ベルトの厚みが薄くなって軽量化にも寄与できる。

【００２５】また、スチールコードの最外層のシースの
鋼素線間の間隙を、シースの全鋼素線間の平均で０．０
２ｍｍ以上とすることが、ゴムをコード内部にまで浸透
させるのに好ましい。

【００２６】次に、コードの引張剛性が低いと、上記し
たコード間剪断応力を増加しても、ベルトの剛性を向上
することが難しくなるため、コードの引張剛性を確保す
ることが肝要であり、そのために、この発明では、コア
を有する層撚り構造を採用した。コアは、１本または複
数本の真直の鋼素線、１本または複数本の波状に型付け
した鋼素線または複数本の鋼素線を撚り合わせたストラ
ンドを、コード長手方向に沿って配置した、構造が適合
する。いずれの場合も、コア単体のゴム中での引張剛性
を１８０００kgf/mm² 以上にすることが好ましい。とり
わけ２層撚り構造におけるコードでは、１本または複数
本の真直の鋼素線をコアに用いることが有効である。ま
た、１本または複数本の波状に型付けした鋼素線をコー
ド長手方向に配置すると、ゴムの侵入性を確保すること
ができる反面、コードの引張剛性は低下するため、波形
の波長やピッチを調整してコアの引張剛性を高める必要
がある。

【００２７】次に、この発明のスチールコードの製造手
順を説明する。この発明のスチールコードは、例えば図
12に示す撚線機を用いて、まずコア１となる鋼素線をボ
ビン13から送り出す一方、シース４を構成する鋼素線３
の本数と同数のボビン14a 〜14d をそなえる貯線部15か
ら、シース３となる鋼素線を素線型付け装置16へと送り
出す。

【００２８】素線型付け装置16は、図13に示すように、
円柱状の２本の固定ピン17a および17b と、これら固定
ピン17a および17b 間の等分位置に配置した、正ｎ角柱
（ｎ＝４，５，６）で１辺の長さが鋼素線の直線部の長
さＬよりも鋼素線の径ｄだけ短い回転ピン18とによる型
付けラインを、最外層シースの構成素線数に応じたライ
ン数で設けてなる。

【００２９】そして、素線型付け装置16に、図13に示す
ように、鋼素線を通すと、各鋼素線は間隔Ｌをもって、
素線の進行方向の側面の１方向から屈曲され、貯線部15
と素線型付け装置16全体とが同期して回転することによ
り、輪郭形状が四角形の螺旋状に型付けされる。なお、
２本の固定ピンは素線を導くガイドの役目をしている。

【００３０】以上の操作は、最外層シースを構成する鋼
素線毎に行われる。なお、素線型付け装置16の型付けラ
インでは、２本の固定ピンの間隔を調整することによっ
て、回転ピンの回転不良や、過度な形付けを防止するこ
とが、好ましい。次いで、これらの型付け後の鋼素線を
ボビン13から送り出したコア用素線とともにボイス19に
導入して、チューブラー方式に従って撚合わせたのち、
コード矯正装置20へと送り出す。

【００３１】コード矯正装置20は、図14に示すように、
千鳥足状に配列された90°に切り込まれた、Ｖ形の溝を
有するローラー群20a 〜20i でコードを矯正する装置
で、最終的にコードの外郭形状を略長方形に整えるもの
である。さらに、このローラー群の上列と下列との相対
位置を変化させてローラーの位置を上下でずらすことに
よって、コード長手方向の捩りや撚り形態の安定性を調
節することができる。この矯正工程を経たコードは、巻
取りリール21に巻き取られる。

【００３２】なお、コアの鋼素線に波形の型付けを施し
たコードを製造するには、ボビン13と貯線部15の間に、
１対の歯車を有する波型付け装置を配置して、鋼素線を
ボビン15から巻き出した後に波形の型付けを付与し貯線
部15に導いて撚線を行えばよい。

【００３３】また、図15に示す製造設備は、コア用の鋼
素線を巻出すボビン13および最外層のシースの素線本数
に対応するボビン14a 〜14d から引き出したコアおよび
シース用の素線を、シース用の素線は素線型付け装置16
を介してから、撚線機19に導入して、バンチャー方式に
従って撚合わせるものである。この場合も、撚り合わせ
後のコードをコード矯正装置20で矯正したのち、巻取り
リール21に巻き取られる。ここで、バンチャー型の撚線
機の場合は、素線型付け装置16を単一の型付けラインと
し、シースの鋼素線を順次に素線型付け装置16に通すこ
とによって型付けを行うことができる。

【００３４】なお、シース３が複数層の場合は、最外層
のシースを除くシースについては、通常の手法で撚り合
わせたのち、最外層のシースの撚り合わせを上記に従っ
て行えばよい。

【００３５】

【実施例】表１に示す構造の各種スチールコードを作製
し、これらコードを表１に示した仕様の下にベルトに適
用したタイヤを作製した。このベルトは、タイヤ赤道面
に対して約20°の傾斜角度で並列したコードを上下で交
差する配置で積層してなる。かくして得られたタイヤに
ついて、コーナリングフォースおよび転がり抵抗を測定
するとともに、タイヤのベルトのクラウンセンター部
を、タイヤ周方向に長さ400 mmおよび幅50mmにわたって
切り出し、その引張剛性を評価した。これらの評価結果
を、表２に示す。

【００３６】なお、引張剛性は、引張試験機に、切り出
したサンプルを、そのタイヤ赤道線方向が引張軸方向に
なるようにチャッキングし、10mm／min の速度で引っ張
り、サンプルにかかる荷重をロードセルで検出し、上下
のチャック間の中央の評点間距離50 mm で変位を測定
し、荷重と変位との関係から評価した。コーナリングフ
ォースは、規定リムに装着後に表１に示す内圧及び荷重
で、フラットベルト式コーナリング特性試験機を用い
て、速度50km/h及びスリップ角±２°におけるコーナリ
ングフォースを測定し、測定値を平均化して評価した。

【００３７】転がり抵抗の評価は、外径1708mmのドラム
上に、表１に示す内圧及び荷重で試験タイヤを設置し、
80 km ／h で30分間予備走行させ、内圧を再調整し、20
0km／h の速度までドラム回転数を上昇させた後、ドラ
ムを惰行させ、185 km／h から20 km ／h までドラム回
転数が低下するまでの時間を測定し、これを転がり抵抗
の指標とした。この時間が長いほど転がり抵抗が小さ
い。

【００３８】以上の引張剛性、コーナリングフォースお
よび転がり抵抗の評価結果を表２に示すように、評価は
それぞれの比較例を100 とした指数で表わしてあり、数
値が高い方が性能が良いことを示す。表２から、各実施
例はその比較例に対し、ベルトの引張剛性が高くなり、
またタイヤにおいては、コーナリングフォースが高くな
っているため、操縦安定性が向上し、かつ転がり抵抗も
小さくなっているため、燃費性能も向上したことがわか
る。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【表２】

【００４１】

【発明の効果】この発明のスチールコードを空気入りラ
ジアルタイヤのベルトに適用すれば、ベルトの引張剛性
が増大するから、タイヤ重量を増加させずにかつ耐久性
を損なうことなしに、タイヤの操縦安定性能の向上と転
がり抵抗の減少を両立できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のコードとその外郭形状を示す図である。

【図２】従来のコードとその外郭形状を示す図である。

【図３】従来のコードとその外郭形状を示す図である。

【図４】従来のコードとその外郭形状を示す図である。

【図５】従来のコードとその外郭形状を示す図である。

【図６】この発明のコードを示す断面図である。

【図７】コードのシースを構成する鋼素線の１本の形状
を示す図である。

【図８】コードのシースを構成する鋼素線の形状を示す
図である。

【図９】従来のコードのベルトでの埋設状態を示す図で
ある。

【図１０】発明コードのベルトでの埋設状態を示す図で
ある。

【図１１】タイヤの断面図である。

【図１２】チュウーブラー式の撚線機を示す図である。

【図１３】素線型付け装置を示す図である。

【図１４】コード矯正装置を示す図である。

【図１５】バンチャー式の撚線機を示す図である。

【図１６】コードの断面図である。

【図１７】コードの断面図である。

【図１８】コードの断面図である。

【図１９】コードの断面図である。

【図２０】コードの断面図である。

【図２１】コードの断面図である。

【図２２】コードの断面図である。

【図２３】コードの断面図である。

【図２４】コードの断面図である。

【図２５】コードの断面図である。

【図２６】コードの断面図である。

【図２７】コードの断面図である。

【図２８】コードの断面図である。

【符号の説明】

１ コア ２ 鋼素線 ３ 鋼素線 ４ シース 5a〜5d 直線部 6a〜6d 屈曲部 7a〜7d 平面 ８ スチールコード ９ ベルト 10 ビードコア 11 カーカス 12 トレッド 13，14a 〜14d ボビン 15 貯線部 16 素線型付け装置 17a,17b 固定ピン 18 回転ピン 19 ボイス 20 矯正装置 20a 〜20i ローラー

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １本または複数本の鋼素線からなるコア
   のまわりに、複数本の鋼素線を螺旋状に巻き回してな
   る、少なくとも１層のシースを配置したスチールコード
   であって、 最外層のシースを構成する各鋼素線は、４つの直線部お
   よび直線部をつなぐ４つの屈曲部を１ピッチとする螺旋
   状であり、各鋼素線において３つ置きの直線部が全て同
   一平面にあり、かつ１ピッチ内の４つの直線部が属する
   ４つの平面が隣接相互間で直角をなし、さらにコードの
   外郭形状が長方形であることを特徴とするゴム製品補強
   用スチールコード。
2. 【請求項２】 最外層のシースの鋼素線間の間隙が、平
   均で０．０２ｍｍ以上である請求項１に記載のスチール
   コード。
3. 【請求項３】 コアは、１本または複数本の真直の鋼素
   線をコード長手方向に沿って配置してなる請求項１また
   は２に記載のスチールコード。
4. 【請求項４】 コアは、１本または複数本の波状に型付
   けした鋼素線をコード長手方向に配置してなる請求項１
   または２に記載のスチールコード。
5. 【請求項５】 撚線機のボイスの入側に、２本の円柱状
   の固定ピンの中間に、正ｎ角柱（ｎ＝４，５，６）のピ
   ンを回転可能に配置した素線型付け装置を備えるととも
   に、ボイスの出側に、Ｖ形溝付きローラーの複数を千鳥
   足状に配列したコード矯正装置を備えてなるスチールコ
   ードの製造設備。
6. 【請求項６】 １対のビード部間でトロイド状に延びる
   カーカスと、このカーカスのクラウン部上に、少なくと
   も１層のベルトを備える空気入りラジアルタイヤであっ
   て、該ベルトを構成するコードに、請求項１ないし４の
   いずれか１項に記載のスチールコードを適用した空気入
   りラジアルタイヤ。
7. 【請求項７】 スチールコードの最外層のシースを構成
   する各鋼素線における、１ピッチ内の４つの直線部が属
   する４つの平面のいずれかが、ベルトの幅方向に沿う配
   置にてスチールコードを適用した請求項６に記載の空気
   入りラジアルタイヤ。