JP3708379B2

JP3708379B2 - ゴム補強用高剛性スチールコード

Info

Publication number: JP3708379B2
Application number: JP27215099A
Authority: JP
Inventors: 薫水間; 浩史川谷; 鎮夫和田
Original assignee: Tokyo Rope Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Tokyo Rope Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1999-09-27
Filing date: 1999-09-27
Publication date: 2005-10-19
Anticipated expiration: 2019-09-27
Also published as: JP2001098480A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はゴム補強用スチールコードとりわけ剛性の高いスチールコードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
トラックなどの車輌用タイヤなどゴム製品においては補強材としてスチールコードが使用されている。従来この種のスチールコードとしては、めっき付きワイヤの複数本を同時に撚り合わせた１×５など１×ｎ構造のものが汎用されているが、近年、乗り心地性や操縦安定性などの面から、より剛性の高いスチールコードが要望されている。
【０００３】
スチールコードとしては、ほかにＮ＋Ｍ構造のスチールコードが提案されている。このスチールコードは、撚りにより柔軟さが生ずる１×Ｎ構造のスチールコードに比べて相対的に剛性は高いものとなる。
しかしこのスチールコードは、芯を構成する複数のスチールワイヤからなる束が相互に撚り合わされていないため、いわゆる突っ張りが生じ、セパレーション現象が発生するという問題があるほか、芯のワイヤ束の中心をコード中心と整合させてその外周に第２のワイヤの束を巻き付けるので、１×ｎのコードに比べて外周の凹凸が大きくなり、その結果、ゴムシート中に埋め込むときにゴム複合体たとえばベルト層の厚さが厚くなり、軽量化やコスト低減を損なうという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記のような問題点を解消するために創案されたもので、その目的とするところは、高い剛性を備えしかも第１のワイヤ束突っ張りが少なくかつ外径が１×ｎ構造のコード並みにコンパクトでゴムシートの厚さを薄くすることが可能なゴム補強用高剛性スチールコードを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明は、Ｎ（Ｎ＝２〜５）＋Ｍ（Ｍ＝１〜３）構造でしかもワイヤ本数がＮ≧Ｍのスチールコードにおいて、第１のワイヤ束は相互に撚り合わされずに集合され全体として長手方向に連続した螺旋状を呈しており、この束に第２のワイヤ束が巻き付けられ、コード長手方向と直角の断面において常にコード外接円の中心が略直線上に存し、かつ前記第１ワイヤ束は、上下方向と左右方向に同一高さで波付けされ、上下と左右の波付けピッチは半ピッチ位相がずれていることによって構成され、各ワイヤの波ピッチは１２．０＜Ｐ＜２０．００ｍｍ、波付け高さは０．７０ｄ＜Ｈ＜１．２０ｄ（ｄはワイヤの直径ｍｍ）であることを特徴としている。
【０００６】
【作用】
従来のＮ＋Ｍ構造においては、互いに撚り合わされていない複数本のワイヤからなるワイヤ束の中心をコードの中心線上に配置し、そうしたワイヤ束の外周に複数本のワイヤからなるワイヤ束を巻き付けるという構成であった。
本発明はこの発想を転換し、第１のワイヤ束をコード長手方向で螺旋状にして第１のワイヤ束の中心をコードの中心から意図的にずらし、この状態で第２のワイヤ束を外周に巻回するようにしている。それにより、コードの長手方向と直角の各断面位置における外接円の中心が常に略直線上に存在するようなり、第２のワイヤ束が異常に半径方向に突出してコードに凹凸を形成したりあるいは外接円径が大きくなるといったことが回避され、１×ｎ構造と略同等のコード外径を備えつつしかも高い剛性を実現することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施態様を添付図面を参照して説明する。
図１は本発明によるスチールコードの一例であり、（ａ）はその拡大した側面を（ｂ）は（ａ）における異なる断面各部を示している。
スチールコードＡは、３本のワイヤ１０ａ，１０ｂ，１０ｃからなる第１束１とこれに巻き付けられた２本のワイヤ２０ａ，２０ｂからなる第２束２とによって３＋２構造となっている。すべてのワイヤは高炭素鋼を伸線し表面に真ちゅうなどゴムとの接着性のよいめっきが施されている。
ワイヤ径は０．２０〜０．４５ｍｍが好適である。これは強度と剛性のバランスをとるためで、ワイヤ径が０．２０ｍｍ以下では引張り強度はよいものの剛性が低くなり、０．４５ｍｍ以上では剛性は高くなるものの引張り強度が低くなるからである。
【０００８】
前記第１束１におけるワイヤ１０ａ，１０ｂ，１０ｃは相互に撚り合わされておらず、平行に引き揃えられている。また、第２束におけるワイヤ２０ａ，２０ｂも同様に相互に撚り合わされておらず、平行に引き揃えられている。
そして、前記第１束１は全体としてゆるやかな螺旋状を呈するようにうねっており、そうしたうねり状態の第１束１の外周に第２束２が螺旋状に巻き付けられることにより、図１（ｂ）の各部断面で示すように第１束１はコードの中心Ｃの回りを順次回動するように位相が変化し、各断面のコード外接円Ｄの中心Ｃが略直線上ＣＬに存在する。したがって、コード外接円Ｄの径はいずれの断面位置においてもほぼ同等であり、第２束２のワイヤが半径方向に突出することにより外接円の直径が全体的に大きくなったり、外接円の直径が断各面位置で変化して凹凸が生じたりしない。ｃは第１束の中心である。
【０００９】
前記螺旋状を呈するようなうねりは、具体的には、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）のように各ワイヤ１０ａ，１０ｂ，１０ｃの上下左右に波高さＨが同等の連続した波付けを施し、しかも上下方向の波と左右方向の波とを半ピッチずらすことによって形成されたものである。１０１は波である。
各ワイヤの波ピッチＰは１２．０＜Ｐ＜２０．００ｍｍが好ましい。それは、あまり波ピッチが短いと生産性が低下するからであり、２０．００ｍｍ以上では直線に近くなるためコードとしたときにバラケやすく形状保持性が低下するからである。
波高さＨは、ワイヤの直径ｄとの関係において、０．７０ｄ＜Ｈ＜１．２０ｄが好ましい。その理由は、波高さＨがあまり低いと外接円から第２の束が突出してコードの凹凸が大きくなり、あまり高いとコードの外接円の直径が大きくなるからである。
【００１０】
図３は本発明の第２実施例を示しており、この例では第１束１は４本のワイヤからなっており、第２束２は２本のワイヤからなっている。この場合も、コード長手方向と直角の断面において、外接円の中心Ｃが略直線上ＣＬに存している。
【００１１】
本発明は第１束１のワイヤ数は２〜５本の範囲から選定される。また、第２束のワイヤ数は１〜３本の範囲から選定される。その理由は、第１束１のワイヤ数が６本以上では剛性が過大となるためである。また第２束２のワイヤ本数が３本以上ではコード構造が不安定となるためである。
前記第１束１のワイヤの本数と第２の束のワイヤの本数は一般的に前者が後者よりも多いことが好ましいが、場合によっては同数であってもよい。
第１束１と第２束のワイヤの線径は同等であることが好ましい。
またゴム浸透性の面から、第１束１のワイヤのうち少なくとも１本が２次元的な小波を有していてもよい。
【００１２】
図４と図５は本発明によるイチールコードを１オペレーションで製造する方法を示しており、この例では３本のワイヤからなる第１束と２本のワイヤからなる第２束とでスチールコードを構成する場合を示している。
図４において、３ａ，３ｂ，３ｃは第１束用のストレートワイヤ１００ａ，１００ｂ，１００ｃのサプライボビン、４はボイスである。前記ボイス４とサプライボビン３ａ，３ｂ，３ｃの間の各ワイヤパスライン上には、第１波加工装置５と第２波加工装置６が９０度位相をずらせて配置されている。
【００１３】
前記第１波加工装置５はフレーム５０に、対をなす円盤５１，５１を半径方向で近接して配置し、それら円盤５１，５１の各周縁位置にそれぞれ互いに噛み合い可能な円形状の形付用要素５００，５０１を多数配設している。形付用要素５００，５０１を円形としたのは波の頂部が角張らずに滑らかな曲率を描く用にするためであり、形付用要素５００，５０１は前述した波ピッチが得られるように所定の径が与えられており、また前記波高さが得られるように押込み量が設定されている。
形付用要素５００，５１０は軸受により自軸の回りをフリー回転しうるものであってもよい。
第２波加工装置６は前記第１波加工装置５と同じ構成であるが、配置が９０度変化し、かつ、第１波加工装置５により形成された上下波のピッチと半ピッチずれた位置で形付用要素５００，５０１が噛み合うようにパスライン上での位置が設定されている。
【００１４】
７はバンチャー式撚線機であり、前記ボイス４の下流の第１ガイドロール７０と、これと反対側の第２ガイドロール７１と、第１ガイドロール７０と同じ側の第３ガイドロール７２と、第２ガイドロールと同じ側の第４ガイドロール７３と、第１と第２のガイドロール間の弓７４と第３と第４のガイトロール間の弓７５とを備え、内部のクレードルには第２束のワイヤの供給ボビン７６，７７が配され、下流には第１の束の回りに第２の束を巻回するためのボイス７８が配されている。８は第４のガイトロールの下流の巻取り装置である。
【００１５】
第１の束を構成すべきストレートワイヤ１００ａ，１００ｂ，１００ｃはそれぞれサプライボビン３ａ，３ｂ，３ｃからボイス４に導かれ、その間にそれぞれ第１波加工装置５と第２波加工装置６により波付けが行われる。すなわち、第１波加工装置５に至ると、対をなす円盤５１，５１の外周の形付用要素５００，５０１が噛み合うように回転しているため、ワイヤはたとえば上下方向に円弧波が塑性加工され、ついで第２波加工装置６に至ると、ここでは９０度位相がずれた関係において対をなす円盤５１，５１の外周の形付用要素５００，５０１が噛み合うように回転しているため、上下方向に波付けされているワイヤ１０ａ’，１０ｂ’，１０ｃ’は、波付けを半ピッチずらされてたとえば左右方向に波付けされる。これにより各ワイヤは螺旋状をなすように形付けされたことになる。
【００１６】
こうして上下左右に波付けされたワイヤ１０ａ，１０ｂ，１０ｃは、ボイス３において集められて束となり、この状態で第１のガイドロール７０から回転する弓７４を経て第２のガイドロール７１に導かれることによりねじられる。そして、第２のガイドロール７１からクレードル内を経て第３のガイドロール７２に導かれ間に、第２束のワイヤの供給ボビン７６，７７からワイヤが第１の束の回りに供給されて巻回され、ついで第３のガイドロール７２から第４のガイドロール７３に至る間にねじりが戻される。
したがって、コードは図１に示したように第１束１がコードの中心Ｃのまわりで螺旋を描くように変位しその回りを第２束２が巻きついた形態となり、各断面の外接円中心Ｃが略直線上に存在するスチールコードになる。このスチールコードは第４のガイドロール７３を通った後、巻取り装置８に巻収される。
【００１７】
【実施例】
本発明のスチールコードの実施例を従来例および比較法とともに表１に示す。ワイヤはいずれも炭素量Ｃ：０．８２％を含有する高炭素鋼線材を使用して製作した。
実施例１，２および３は図４および図５に示す装置と方法により製作したものである。
従来例１は５本の素線をバンチャー式撚線機により一括撚りしたものである。従来例２は図４および図５における波付け装置を取外して製作したもので、第１束はなにも波を付けぬままボイスにおいて集合されバンチャー撚線機にてイン−アウトで撚りを戻したものである。
【００１８】
【表１】

【００１９】
第１表において、コード直径はコードを平面に配し、平面よりコード高さを測定したものである。従来例２のコード直径も同様に測定したものである。
「剛性」は供試スチールコードを１００ｍｍの間隔で固定し、それら両側の固定部の接線が１５°になるようにスチールコードを曲げたときの曲げモーメントを測定したものである。
「ゴム浸透性」は引き剥ぎ法によって測定した結果である。
【００２０】
第１表から明らかなように、実施例１，２，３は従来例１に比べて剛性が１４〜１５％向上しており、従来例２にほぼ匹敵する高剛性が実現されている。一方、コード径については、実施例のものは従来例２よりも小さく、従来例１とほぼ同等である。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明した本発明によるときには、Ｎ（Ｎ＝２〜５）＋Ｍ（Ｍ＝１〜３）構造でしかもワイヤ本数がＮ≧Ｍのスチールコードにおいて、第１のワイヤ束は相互に撚り合わされずに集合され全体として長手方向に螺旋状を呈しており、この束に第２のワイヤ束が巻き付けられ、コード長手方向と直角の断面において常にコード外接円の中心が略直線上に存するので、第１束の突出しが抑制されるとともに、剛性が高くしかもそれでいてコード径が同本数の１×ｎあるいはｎ＋ｍのコードよりも小さいものとなり、それによりベルト層などのゴムシートに埋設したときのゴム複合体厚さを薄くすることができ、乗り心地や操縦安定性がよく軽量なラジアルタイヤ類を得ることができ、ことに、前記第１ワイヤ束は、上下方向と左右方向に同一高さで波付けされ、上下と左右の波付けピッチは半ピッチ位相がずれていることによって構成され、各ワイヤの波ピッチは１２．０＜Ｐ＜２０．００ｍｍ、波付け高さは０．７０ｄ＜Ｈ＜１．２０ｄ（ｄはワイヤの直径ｍｍ）であるので、剛性の向上とコード外径のコンパクト化を確実に実現できるというすぐれた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明によるスチールコードの一例を拡大して示す側面図、（ｂ）は（ａ）におけるａ−ａ，ｂ−ｂ，ｃ−ｃ，ｄ−ｄ，ｅ−ｅの各位置の断面図である。
【図２】（ａ）は本発明における第１束のワイヤの側面図、（ｂ）は同じくその平面図、（ｃ）は同じくその正面図である。
【図３】（ａ）ないし（ｄ）は本発明によるスチールコードの他の例を異なる位置で切断した断面図である。
【図４】本発明のスチールコードの製造装置と製造方法を模式的に示す説明図である。
【図５】図４における波加工装置部分の詳細図である。
【符号の説明】
１第１束
２第２束
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ第１束のワイヤ
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ第２束のワイヤ
Ｃコードの中心
ＣＬコード中心線
Ｄコード外接円
１０１波

Claims

Ｎ（Ｎ＝２〜５）＋Ｍ（Ｍ＝１〜３）構造でしかもワイヤ本数がＮ≧Ｍのスチールコードにおいて、第１のワイヤ束は相互に撚り合わされずに集合され全体として長手方向に連続した螺旋状を呈しており、この束に第２のワイヤ束が巻き付けられ、コード長手方向と直角の断面において常にコード外接円の中心Ｃが略直線上に存し、かつ前記第１ワイヤ束は、上下方向と左右方向に同一高さで波付けされ、上下と左右の波付けピッチは半ピッチ位相がずれていることによって構成され、各ワイヤの波ピッチは１２．０＜Ｐ＜２０．００ｍｍ、波付け高さは０．７０ｄ＜Ｈ＜１．２０ｄ（ｄはワイヤの直径ｍｍ）であることを特徴とするゴム補強用高剛性スチールコード。