JP3802277B2

JP3802277B2 - 単線スチールコード

Info

Publication number: JP3802277B2
Application number: JP14323499A
Authority: JP
Inventors: 明男山上; 良市柴田; 誠中山
Original assignee: Tokyo Rope Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Tokyo Rope Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1998-05-28
Filing date: 1999-05-24
Publication date: 2006-07-26
Anticipated expiration: 2019-05-24
Also published as: JP2000045191A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種の車両用タイヤの補強に用いられる単線スチールコードに係り、特にタイヤベルト部に埋め込んで使用される単線スチールコードに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近時、地球温暖化防止推進の一環として排気ガス総量規制が厳しく、自動車の燃費改善に拍車がかかってきており、タイヤ軽量化の目的からゴム部分の肉厚を薄くしようとする動きが盛んになってきている。このため、タイヤ補強材としてのスチールコードの開発に対して自動車業界から大きな期待が寄せられてきている。今後はさらに地球環境改善の観点から、タイヤを薄肉軽量化するとともに、自動車走行時のタイヤ性能、特にコーナリングパワーと乗り心地性の改善を重要視した単線スチールコードを開発することが急務とされている。
【０００３】
乗用車用ラジアルタイヤのベルト層は、トレッドとカーカスとの間に設けられ、円周方向に張られたベルトとしてカーカスをタガのように強く締め付けてトレッドの剛性を高める機能を備えている。このベルト層の機能は、タイヤが車重を支えるために必要不可欠であると共に、コーナリングでのパワーを発揮する役目をもっている。
【０００４】
タイヤベルト層には複数本のワイヤを撚り合わせた１×ｎ構造のスチールコードが一般に使用されている。このような撚り線構造のスチールコードは高い剛性を有するが、その反面、路面が凹凸の非舗装の道路ではタイヤの反発力が強くなりすぎて、乗り心地がよくない。また、トレッド表面に亀裂を生じやすく、亀裂からタイヤ内部に雨水等が浸入して、早期にコードワイヤが腐食する。さらに、タイヤが変形したり振動したりすると、撚り合わせたワイヤ同士が擦れ合って摩耗する所謂フレッティング摩耗を生じて、コードワイヤが大幅に疲労劣化するという問題がある。
【０００５】
これらの問題を解決するために、撚り線構造のスチールコードの代わりとして丸ワイヤからなる単線スチールコードをタイヤのベルト層に用いることが提案されている。単線スチールコードは撚り線構造のスチールコードに比べて可撓性に優れているからである。
【０００６】
しかしながら、従来の丸ワイヤ構造の単線スチールコードや撚り線（１×ｎ）構造のスチールコードは次に述べるような問題点がある。
【０００７】
スチールコードの性能を評価するために用いられる特性としては「キル」と「アークハイト」の２つがあげられる。「キル」はコード自体に内在する回転トルクの評価に用いられるコード特性の１つである。「アークハイト」はスチールコードの直線性の評価に用いられるコード特性の１つである。キルにバラツキや偏りがあったり、アークハイトが大きすぎたりすると、タイヤ製造プロセスのカレンダー工程（薄いゴムシート上にスチールコードを敷き並べ、もう１枚の薄いゴムシートをこれに被せ、ゴムシート間にスチールコードを挟み込む工程）において、カレンダーシートに捻れや膨らみなどの不良が発生するからである。
【０００８】
しかしながら、従来の撚り線構造（１×ｎ）のコードや丸ワイヤ単線のコードでは、ワイヤの材質要因や伸線機あるいは撚り線機などの機械的要因により、キルやアークハイトに変動が生じやすい。特にキルは変動が大きいので、一般的な品質保証レベルでも各製品ごとに検査が行われているのが現状である。
【０００９】
（▲１▼）キル
タイヤに使用されるスチールコードの性能として、とくにスチールコードの回転トルク、すなわちコード自体に内在する回転トルク（キル）の評価は重要である。以下、図１を参照しながらキルについて説明する。
【００１０】
キルの測定方法は、製品仕上げされたスプール１のコード端末部２ｃをＬ字に折って固定具（図示せず）に固定したまま、図１に示すように長さＬ１（＝６ｍ）だけスプール１から引き出し、その後にコード端末部２ｃを固定具から解放し、コード２の回転数をカウントする方法である。通常のＳ撚りの場合は、撚り方向と同じ方向（時計方向）に回転した場合をプラスキル（＋）とし、撚り方向と逆の方向（反時計方向）に回転した場合をマイナスキル（−）とする。一般的にはキルは±２回転以内の回転数であれば良好であり、そのコードは実用上問題ないといえる。
【００１１】
（▲２▼）アークハイト
タイヤベルト部に使用されるスチールコードの性能として、非拘束状態にあるコードの直線性の評価（アークハイト）は重要である。以下、図２を参照しながらアークハイトについて説明する。
【００１２】
図２の（ａ）に示す長さＬ2（＝４００ｍｍ）に切断したコード２を、図２の（ｂ）に示すように両端を平板３に接触させた状態でコード２が形成する円弧の高さＡＨがアークハイトにあたる。通常、アークハイトＡＨが３０ｍｍ以内であれば良好であり、そのコードは実用上問題ないといえる。
【００１３】
（▲３▼）コーナリングパワーと乗り心地
スチールラジアルタイヤに要求される性能の１つとして、高速走行時にハンドルの切れが良いこと、すなわち危険回避のためのコーナリングパワーが大きいことがあげられる。また、従来は剛性の高いコードが使用されてきたが、非舗装路面の凸凹に対しては上下の振動をタイヤがまともに受け止めるため、乗り心地が低下する。このようにタイヤベルト層の補強用スチールコードに今後要求される性能は、コーナリング時の横方向への耐久力と走行時の乗り心地の良さとの２つである。これら２つの性能を兼ね備えることが今後のスチールコードにおいては重要である。
【００１４】
（▲４▼）タイヤゴムの簿肉化
近時、自動車は、地球温暖化防止対策を重要視した低燃費車の設計に向かう傾向がみられ、これに伴いタイヤには、軽量化の改善が要求されてきている。しかしながら、従来の撚り線構造コードや丸ワイヤ単線コードでは、タイヤのゴム薄肉化の改善には限界がある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、コーナリング時の横方向への高い耐久力（耐疲労性）を確保しつつ、乗り心地性に優れ、かつ、タイヤゴムの薄肉化を実現することができる単線スチールコードを提供することにある。
【００１６】
コーナリング時の横方向への耐久力を高くするには、横方向の剛性（面内曲げ剛性）Ｅ１の高いコードを使用することが肝要である。また、乗り心地を良くするには、タイヤ接地面の凸凹を柔軟に受け止め、搭乗者が感じるガタガタした乗り心地の悪さを軽減するために、縦方向の剛性（面外曲げ剛性）Ｅ２が適度な強さを有するコードを使用することが有効である。
【００１７】
ベルト部のスチールコードが高い耐久力と可撓性とを兼ね備えるためには、面内曲げ剛性Ｅ１が面外曲げ剛性Ｅ２よりも大きく（Ｅ１＞Ｅ２）、剛性に異方性をもつことが肝要である。
【００１８】
しかし、従来の撚り線構造コードや丸ワイヤ単線コードの場合は、二次元形付け（ギヤクリンプ）や三次元形付け（スパイラル）を施したとしても、横方向の剛性Ｅ１と縦方向の剛性Ｅ２との間にほとんど差がないためである。このため、コーナリング時の横方向への耐久力と縦方向の乗り心地性の両性能を同時に満たすことはできない。すなわち、耐久力のほうに重点を置けば、乗り心地が悪くなり、一方、乗り心地のほうに重点を置けば、耐久力が得られなくなるという二律背反の関係にある。
【００１９】
ところで、丸ワイヤからなる単線スチールコードの代わりに、特開平７−１９１５号公報に記載のような単線スチールコードをタイヤのベルト層に用いることが提案されている。このような単線スチールコードは、ワイヤを扁平化し、例えば特開平１０−２５６８０号公報に記載された装置を用いて二次元の波付け加工したものであり、ゴムとの密着性に優れ、かつ、耐曲げ剛性が高いので、これを乗用車用タイヤのベルト部に用いると優れた操縦安定性が得られる。しかし、この単線スチールコードは、タイヤゴムの薄肉化には不十分であり、また乗り心地が必ずしも良好になるものとはいえない。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
そこで、発明者らは、タイヤの薄肉軽量化と性能向上に向けて鋭意研究した結果、下記に述べる本発明を完成させるに至った。
【００２１】
本発明に係る単線スチールコードは、丸線ワイヤの扁平化により対向する２つの扁平面と対向する２つの丸曲面とを有する１本のワイヤからなる単線スチールコードであって、その短径Ｄと長径Ｗとの扁平比Ｄ／Ｗを０．５０〜０．９５の範囲とし、かつ、短径方向および長径方向のそれぞれに波付けされ、一方の扁平面がタイヤ接地面側に向くようにタイヤベルト部に埋め込まれて用いられることを特徴とする。
【００２４】
短径方向のみにクリンプ波付けする単線スチールコード（タイプ１のコード）では、扁平比Ｄ１／Ｗ１を０．５０〜０．９５の範囲とすることが好ましい。
【００２５】
扁平比Ｄ１／Ｗ１の上限値を０．９５とした理由は、０．９５を超えてワイヤが真円に近くなると、圧延によるキル（回転トルク）の低減効果がみられなくなること、および、長径方向と短径方向の剛性に差が生じなくなるからである。
【００２６】
一方、扁平比Ｄ１／Ｗ１の下限値を０．５０とした理由は、０．８２％の高炭素鋼を使用してスチールコード用のワイヤとして伸線を施したワイヤでは３００ｋｇｆ／ｍｍ²前後の高い引張り強度を有するため、扁平比０．５０を下回る高扁平率の圧延を行う場合は、圧延後のワイヤに割れが発生することがあるからである。
【００２７】
短径方向の波付け高さＦ１の最大値は０．３ｍｍとすることが好ましい。これを超えて波付け高さＦ１を大きくしすぎると、ゴム部が肉厚となり、タイヤ軽量化の目的から逸脱するためである。
【００２８】
一方、短径方向の波付け高さＦ１の最小値は０．０５ｍｍとすることが好ましい。アークハイトＡＨを３０ｍｍ以内（合格判定）に低減させるためには、最低でも０．０５ｍｍ高さの波付けが必要となるからである。
【００２９】
また、波付けピッチＰ１は２〜２０ｍｍとすることが望ましい。この範囲内が実用的な波付けピッチとなるからである。
【００３０】
ここで「波付け」とは、ワイヤに弾性限以上の応力を与えてワイヤを二次元または三次元の形状に成形することをいう。
【００３１】
また、ここで「クリンプ波付け」とは、１つの平面内で同じウェーブを繰り返す二次元の形状にワイヤを成形することをいう。このクリンプ波付けの代表的なものとして１対の歯車間にワイヤを噛み込ませて成形するギヤクリンプ波付加工がある。なお、クリンプ波付けは、三次元形状のスパイラルワイヤを側方から潰して二次元形状とする加工をも含むものである。
【００３２】
また、ここで「円弧波付け」とは、１つの平面内で直線部を含まない滑らかに連続する曲線の組み合わせのみからなる二次元の形状にワイヤを成形することをいう。この円弧波付けの代表的なものとして１対のピンローラ間にワイヤを噛み込ませて成形するピンローラ波付加工がある。
【００３３】
なお、短径方向のみ波付けしたコード（タイプ１のコード）は伸びの設定領域が比較的低いので、このタイプ１でカバーしきれない伸びを必要とする場合は、伸びの設定領域の高い両方向に波付けしたコード（タイプ２のコード）を用いる。
【００３４】
タイプ２のコードの扁平比Ｄ２／Ｗ２（（Ｄ２；扁平ワイヤの短径）／（Ｗ２；扁平ワイヤの長径））は０．８０〜０．９５の範囲とすることが好ましい。扁平比の上限値を０．９５とする理由は、扁平比が０．９５を超えてワイヤが真円に近くなると、圧延によるキル（回転トルク）の低減効果がみられなくなること、および、長径方向と短径方向の剛性に差が生じなくなるからである。また、扁平比の下限値を０．８０とする理由は、タイプ２のコードでは伸線後に長径方向クリンプ加工と、駆動ロール圧延加工と、短径方向クリンプ加工との３回の加工を施すため、圧延加工でのワイヤへ与えるダメージによる強度低下を防止するためである。
【００３５】
タイプ２のコードでは、短径方向のクリンプ波付け高さＦ３の最大値を０．３ｍｍとし、長径方向のクリンプ波付け高さＦ２を０．０５〜０．５ｍｍの範囲とすることが好ましい。短径方向の波付け加工高さＦ３の最大値を０．３ｍｍとする理由は、波付け高さを高くしすぎると、タイヤのゴムが肉厚となり、軽量化の目的から逸脱するためである。長径方向の波付け加工高さＦ２の最大値を０．５ｍｍとする理由は、これより波付け高さを大きくしすぎると、コードの伸びが大きくなりすぎることと、コード同士の並びによっては、山と谷が向かい合わせとなって、コード間の隙間の不揃いが顕著となり好ましくないからである。また、長径方向の波付け加工高さＦ２の最小値を０．０５ｍｍとする理由は、これより波付け高さを小さくすると、アークハイトが３０ｍｍ以内（合格判定）に低減できなくなるからである。
【００３６】
波付けピッチＰ２，Ｐ３は、長径方向および短径方向ともに２〜２０ｍｍとすることが望ましい。この範囲内が実用的な波付けピッチとなるからである。ただし、波付けピッチの設定長さは、長径方向と短径方向とのピッチの不均一性をなくす理由から、短径方向のピッチ長さＰ３に対して、長径方向のピッチ長さＰ２を正数倍に設定する。
【００３７】
なお、構成ワイヤには引張り強度が３００〜３８０ｋｇｆ／mm²級の高張力鋼線を用いることが望ましい。単線スチールコードが所望の破断強度を得るためにはワイヤの引張り強度を２８０ｋｇｆ／mm²以上とする必要があるからである。一方、ワイヤの引張り強度が４００ｋｇｆ／mm²を越えると、ワイヤが脆くなって断線を生じやすくなるからである。
【００３８】
また、構成ワイヤには炭素含有量が０．７５〜０．９５重量％の高張力鋼線を用いることが望ましい。単線スチールコードが所望の破断強度を得るためにはワイヤの炭素含有量を０．７重量％以上とする必要があるからである。一方、ワイヤの炭素含有量が１．０重量％を越えると、ワイヤが脆くなって断線を生じやすくなるからである。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照しながら本発明の種々の好ましい実施の形態について説明する。
【００４０】
図３及び図４の（ａ）に示す製造方法を用いて図４の（ｂ），（ｃ）および図１１の（ａ），（ｂ）に示すタイプ１の単線スチールコード２Ａを製造し、さらにこの単線スチールコード２Ａを用いて図１１の（ｃ）に示すスチールラジアルタイヤ１０Ａを製造した。また、図１２及び図１３の（ａ）に示す製造工程を用いて図１３の（ｂ），（ｃ）および図１４の（ａ），（ｂ）に示すタイプ２の単線スチールコード２Ｂを製造し、さらにこの単線スチールコード２Ｂを用いて図１４の（ｃ）に示すスチールラジアルタイヤ１０Ｂを製造した。
【００４１】
以下にそれぞれにつき詳細に説明する。
【００４２】
（実施例１及び実施例２；タイプ１のコード）
炭素含有量０．８２±０．０２重量％の鋼線を素線として準備した（工程Ｓ１）。この素線を加熱炉内で９５０℃の温度に３０秒間加熱保持した後、砂を用いる流動床炉内で５５０℃の温度に８秒間加熱保持する条件で焼入れ（工程Ｓ２）、電気めっき浴にてＣｕ６３重量％、Ｚｎ３７重量％の組成に素線表面をブラスめっきし（工程Ｓ３）、めっき鋼線を伸線機５により伸線加工し、引張り強度が３０８〜３１２ｋｇｆ／mm²の範囲の高張力鋼線ワイヤ２とした（工程Ｓ４）。伸線後のワイヤ２の直径は０．４０ｍｍである。なお、ワイヤ１ｋｇ当りのブラスめっきの付着量は約４ｇである。
【００４３】
これに引き続き丸線ワイヤ２を駆動ロール圧延装置７に送り、これを上下１対の圧延ロール７１，７２により押しつぶして０．３０ｍｍ×０．４６ｍｍ（短径×長径）サイズの扁平ワイヤ２ａとした（工程Ｓ５）。
【００４４】
図５及び図６を参照しながら駆動ロール圧延装置（扁平加工機）７について説明する。扁平加工機７は上下１対のカリバーロール７１，７２を備えている。上ロール７１はモータ７８によって回転駆動される駆動軸７３に連結され、下ロール７２はモータ７９によって回転駆動される駆動軸７４に連結されている。駆動軸７３，７４には大歯車７６が取り付けられ、この大歯車７６は各モータ７８，７９の回転駆動軸に取り付けられた小歯車７７にそれぞれ噛み合っている。各ロール７１，７２の周面には所定の凹形状のカリバー７１ａ，７２ａがそれぞれ形成されている。各ロール軸７３，７４は軸受７３ａ，７４ａを介してブラケット７３ｂ，７４ｂに連結支持されている。下ブラケット７４ｂは圧延装置のフレーム（図示）に固定され、上ブラケット７３ｂは調整ネジ７５により下ブラケット７４ｂに連結されている。調整ネジ７５を回すと、上ブラケット７３ｂとともに上ロール７１が昇降し、上ロール７１と下ロール７２との間のギャップが変えられる。なお、ロールギャップ調整機構には、調整ネジ７５の代わりに油圧シリンダ機構を用いてもよい。
【００４５】
丸ワイヤ２は、上下ロール７１，７２のカリバー７１ａ，７２ａ間に噛み込まれ、上下から押しつぶされ、扁平ワイヤ２ａとなる。引き続き扁平ワイヤ２ａを波付加工機８に送り、これをピンロール８３ａ，８３ｂにより短径方向に波付け加工し、一方向に波付けされた扁平コード２Ａを得た（工程Ｓ６）。
【００４６】
図７及び図８を参照しながら波付加工機８について説明する。波付加工機８のハウジング８１内には上下１対の大ローラ８２ａ，８２ｂが収納されている。ハウジング８１は入口ガイド８５および出口ガイド８６を備えている。ワイヤ２は入口ガイド８５を介してハウジング８１内に導入され、大ローラ８２ａ，８２ｂ間を通過し、出口ガイド８６を介してハウジング８１から送り出されるようになっている。
【００４７】
図９に示すように、大ローラ８２ａ，８２ｂの外周にはホルダ８７ａ，８７ｂが等ピッチ間隔に設けられ、各ホルダ８７ａ，８７ｂには小径のピンロール８３ａ，８３ｂがそれぞれ取り付けられている。互いに隣り合うピンロール８３ａ（８３ｂ）とピンロール８３ａ（８３ｂ）との間にはほとんど隙間が無いように取り付けられている。上ローラ８２ａは歯車８４ａと同軸に連結され、下ローラ８２ｂは歯車８４ｂと同軸に連結されている。上下の歯車８４ａ，８４ｂは互いに噛み合っている。両歯車８４ａ，８４ｂにより上下ローラ８２ａ，８２ｂ間に滑りを生じることなく、上下ローラ８２ａ，８２ｂが確実に同期回転されるようになっている。
【００４８】
ワイヤ２は、大ローラ８２ａ，８２ｂ間に噛み込まれると、上下のピンロール８３ａ，８３ｂにより屈曲され、図１０の（ｂ），（ｄ），（ｆ）に示すように滑らかに連続する円弧形状に波付けされる。この場合に、ピンロール８３ａ，８３ｂの直径Ｄはワイヤ径ｄより十分に大きくする必要がある。なお、ピンロール８３ａ，８３ｂの直径Ｄはワイヤ径ｄの５〜５０倍の範囲とすることが好ましい。
【００４９】
なお、上記の円弧波付加工機８の代わりに特開平１０−２５６８０号公報に開示されたギヤクリンプ加工機を用いてワイヤ２を二次元のクリンプ波付加工するようにしてもよい。このようなギヤクリンプ加工機により波付加工されたワイヤ２Ｋの外観を図１０の（ａ），（ｃ），（ｅ）に示す。
【００５０】
表１及び図１１の（ａ），（ｂ）に示すように、実施例１及び２（タイプ１）のコード２Ａは、それぞれ短径方向の波付け高さＦ１が０．１ｍｍ，０．１ｍｍ、短径Ｄ１が０．３０ｍｍ，０．３６ｍｍ、長径Ｗ１が０．４６ｍｍ，０．４４ｍｍ、扁平比Ｄ１／Ｗ１が０．６５，０．８２、波付けピッチＰ１が６ｍｍ，６ｍｍである。
【００５１】
さらに、コード２Ａを巻取機９のリールに巻き取り、このリールを裁断ラインの供給側に取り付け、切断機（図示せず）によりコード２Ａを所定長に裁断した（工程Ｓ７）。裁断コード２Ａの長さは２００ｍである。なお、表１に示すように、コード２Ａのキルは０〜０．７５回転（平均０．５回転）であり、アークハイトは１０〜２８ｍｍ（平均１５ｍｍ，２４ｍｍ）であった。
【００５２】
実施例１及び２（タイプ１）のコード２Ａは、短径方向の剛性指数Ｇ２が７４，９７、長径方向の剛性指数Ｇ１が１４９，１１４であり、剛性比Ｇ１／Ｇ２が２．００，１．１８であった。なお、「剛性指数」は、丸ワイヤの剛性Ｇ３を基準値１００とした場合の比率にあたり、図１７に示す２方向につきそれぞれ測定した。また、タイプ１のコード２Ａは、破断伸びが２．５〜３．５％の低領域にあることが判明した。
【００５３】
裁断コード２Ａを生ゴムシート上に所定ピッチ間隔で平行に敷き並べる所謂カレンダリングをした（工程Ｓ８）。このカレンダリング工程Ｓ８では、一方の扁平面が生ゴムシート面と平行になるようにコード２Ａを敷き並べる。なお、裁断コード２Ａのアークハイトが小さいので、裁断コード２Ａを敷き並べやすい。敷き並べのピッチ間隔は例えば１．２ｍｍである。
【００５４】
ゴムシートを所定サイズに裁断する（工程Ｓ９）。埋込みコード２Ａが互いに所定角度で交差するように、２枚の裁断シート１２Ａ，１４Ａをタイヤ形状のゴム成形品のベルト部に重ね合わせる。さらに、トレッド１８を有するゴム部材１６を外側（第２層）のシート１４Ａに貼り付け、これによりコード２Ａはゴム中に完全に埋め込まれる（工程Ｓ１０）。このようにして組み立てた成形品を所定温度に加熱し、一体化させ、図１１の（ｃ）に示すタイヤ製品１０Ａを得た（工程Ｓ１１）。
【００５５】
このようなタイヤ製品１０Ａにおいて、コード２Ａは、ベルト層１２Ａ，１４Ａに隣り合う短径部が一定間隔になるように配置し、タイヤの回転方向に対しては斜め方向に並べて配置されている。この構造は、横方向の剛性Ｅ１を硬化して耐久力を高め、逆に縦方向の剛性Ｅ２を軟化してソフトな乗り心地を可能にしている。
【００５６】
次に図１２および図１３の（ａ），（ｂ），（ｃ）を参照しながらタイプ２の単線スチールコード及びその製造方法について説明する。
【００５７】
（実施例３及び実施例４；タイプ２のコード）
炭素含有量０．８２±０．０２重量％の鋼線を素線として準備した（工程Ｓ２１）。この素線を加熱炉内で９５０℃の温度に３０秒間加熱保持した後、砂を用いる流動床炉内で５５０℃の温度に８秒間加熱保持する条件で焼入れ（工程Ｓ２２）、電気めっき浴にてＣｕ６３重量％、Ｚｎ３７重量％の組成に素線表面をブラスめっきし（工程Ｓ２３）、めっき鋼線を伸線機５により伸線加工し、引張り強度が３０８〜３１２ｋｇｆ／mm²の範囲の高張力鋼線ワイヤ２とした（工程Ｓ２４）。伸線後のワイヤ２の直径は０．４０ｍｍである。なお、ワイヤ１ｋｇ当りのブラスめっきの付着量は約４ｇである。
【００５８】
これに引き続きワイヤ２を波付加工機８に送り、これをピンロール８３ａ，８３ｂにより長径方向に波付け加工し、一方向に円弧波付けしたワイヤ２ｂ１とした（工程Ｓ２５）。なお、上記の円弧波付加工機８の代りに特開平１０−２５６８０号公報に開示されたギヤクリンプ加工機を用いてもよい。
【００５９】
これに引き続きワイヤ２ｂ１を扁平加工機７に送り、これを１対の圧延ロール７１，７２により上下から押しつぶし、０．３６ｍｍ×０．４４ｍｍ（短径×長径）サイズの扁平ワイヤ２ｂ２とした（工程Ｓ２６）。なお、扁平加工機７には図５及び図６に示す装置を用いた。
【００６０】
これに引き続き扁平ワイヤ２ｂ２を波付加工機８に送り、これを１対のピンロール８３ａ，８３ｂにより短径方向に波付け加工し、２方向に円弧波付けされた扁平コード２Ｂを得た（工程Ｓ２７）。なお、上記の円弧波付加工機８の代りに特開平１０−２５６８０号公報に開示されたギヤクリンプ加工機を用いてもよい。
【００６１】
表１および図１４の（ａ），（ｂ）に示すように、実施例３及び４（タイプ２）のコード２Ｂは、それぞれ長径方向の波付け高さＦ２が０．１ｍｍ，０．１ｍｍ、短径方向の波付け高さＦ３が０．１ｍｍ，０．１ｍｍ、短径Ｄ２が０．３６ｍｍ，０．３８ｍｍ、長径Ｗ２が０．４４ｍｍ，０．４３ｍｍ、扁平比Ｄ２／Ｗ２が０．８２，０．８８、長径方向の波付けピッチＰ２が６．０ｍｍ，６．０ｍｍ、短径方向の波付けピッチＰ３が３ｍｍ，３ｍｍである。
【００６２】
さらに、コード２Ｂを巻取機９のリールに巻き取り、このリールを裁断ラインの供給側に取り付け、切断機（図示せず）によりコード２Ｂを所定長に裁断した（工程Ｓ２８）。裁断コード２Ｂの長さは２００ｍである。なお、表１に示すように、コード２Ｂのキルは０〜０．７５回転（平均０．５回転）であり、アークハイトは８〜２０ｍｍ（平均１２ｍｍ，１７ｍｍ）であった。
【００６３】
タイプ２のコード２Ｂは、短径方向の剛性指数Ｇ２が９４，９７、長径方向の剛性指数Ｇ１が１１１，１０９、剛性比Ｇ１／Ｇ２が１．１８，１．１２であった。なお、「剛性指数」は、丸ワイヤの剛性Ｇ３を基準値１００とした場合の比率にあたり、図１７に示す２方向につきそれぞれ測定した。また、タイプ２のコード２Ｂは、破断伸びが３．０〜５．０％の高領域にあることが判明した。
【００６４】
裁断コード２Ｂを生ゴムシート上に所定ピッチ間隔で平行に敷き並べる所謂カレンダリングをした（工程Ｓ２９）。このカレンダリング工程Ｓ２９では、一方の扁平面が生ゴムシート面と平行になるようにコード２Ｂを敷き並べる。なお、裁断コード２ＢのアークハイトＨが小さいので、裁断コード２Ｂを敷き並べやすい。敷き並べのピッチ間隔は例えば１．２ｍｍである。
【００６５】
ゴムシートを所定サイズに裁断する（工程Ｓ３０）。埋込みコード２Ｂが互いに所定角度で交差するように、２枚の裁断シート１２Ｂ，１４Ｂをタイヤ形状のゴム成形品のベルト部に重ね合わせる。さらに、トレッド１８を有するゴム部材１６を外側（第２層）のシート１４Ｂに貼り付け、これによりコード２Ｂはゴム中に完全に埋め込まれる（工程Ｓ３１）。このようにして組み立てた成形品を所定温度に加熱し、一体化させ、図１４の（ｃ）に示すタイヤ製品１０Ｂを得た（工程Ｓ３２）。
【００６６】
タイプ２に適用する扁平ワイヤ断面の扁平比（（Ｄ２：扁平ワイヤの短径）／（Ｗ２：扁平ワイヤの長径））は、０．８０〜０．９５とした。
【００６７】
扁平比の上限値を０．９５とした理由は、扁平比が０．９５を超えて真円に近くなると、圧延によるキル（回転トルク）の低減効果がみられなくなること及び、長径方向と短径方向の剛性に差が生じなくなるためである。
【００６８】
また、扁平比の下限値を０．８０とタイプ１の０．５０より高くした理由は、タイプ２は伸線後に長径方向クリンプ加工＋駆動ロール圧延加工＋短径方向クリンプ加工の３回の加工を施すため、タイプ１よりクリンプ加工回数が１回多くなり、圧延加工でのワイヤへ与えるダメージによる強度低下防止を目的としているからである。
【００６９】
長径方向の波付け高さは、０．０５〜０．５ｍｍの範囲とした。
【００７０】
長径方向の波付け加工高さの最大値を、０．５ｍｍとしたのは、波付け高さを高くしすぎると、伸びが大きくなりすぎることと、コード同士の並びによっては、山と谷が向かい合わせとなって、コード間の隙間の不揃いが顕著となり好ましくないためである。
【００７１】
短径方向の波付け加工高さの最大値を、０．３ｍｍとしたのは、波付け高さを高くしすぎると、タイヤのゴムが肉厚となり、軽量化の目的から逸脱するためである。また、最小値を、０．０５ｍｍとしたのは、短径方向の波付け加工を、最小この程度行わないとアークハイトが３０ｍｍ以内の規格に低減できないからである。
【００７２】
上記のタイプ２のコードは、アークハイト（直線性）が１２ｍｍ，１７ｍｍと良好でしかも、キル（回転トルク）が０．５回転とほぼゼロに近い良好な品質を有していた。
【００７３】
また、タイプ２を埋設したタイヤは、横方向の硬剛性による耐久力と、縦方向の軟剛性によるソフトな乗り心地の効果についても、タイプ１と同等の期待ができる。
【００７４】
次に、図１５の（ａ），（ｂ）および図１６の（ａ），（ｂ）を参照しながら比較例１〜３の単線スチールコードについて説明する。
【００７５】
（比較例１；丸線二次元クリンプ波付けコード）
上記実施例の素線と同じものを用いて図１５の（ａ），（ｂ）に示す断面の丸線二次元クリンプ波付けされた単線スチールコード２Ｃを比較例１として製造した。表１に示すように、比較例１のコード２Ｃは、径Ｄが０．４０ｍｍ、波付けピッチＰが６ｍｍである。また、短径方向の剛性指数Ｇ２が１００、長径方向の剛性指数Ｇ１が１０３、剛性比Ｇ１／Ｇ２が１．０３である。さらに、コード２Ｃのアークハイト（直線性）は３９ｍｍ、キル（回転トルク）は１．０回転であった。
【００７６】
（比較例２；丸線三次元スパイラル加工コード）
上記実施例の素線と同じものを用いて図１６の（ａ），（ｂ）に示す断面の丸線三次元スパイラル加工された単線スチールコード２Ｄを比較例２として製造した。表１に示すように、比較例２のコード２Ｄは、径Ｄが０．４０ｍｍ、スパイラルピッチＰが６ｍｍである。また、短径方向の剛性指数Ｇ２が１００、長径方向の剛性指数Ｇ１が１００、剛性比Ｇ１／Ｇ２が１．００である。さらに、コード２Ｄのアークハイト（直線性）は１８ｍｍ、キル（回転トルク）は０．５回転であった。
【００７７】
（比較例３；丸線ワイヤコード）
上記実施例の素線と同じものを用いて図１７に示す断面の丸ワイヤからなる単線スチールコード２を比較例３とした。表１に示すように、比較例３の丸コード２は、径Ｄが０．４０ｍｍである。また、短径方向の剛性指数Ｇ２が１００、長径方向の剛性指数Ｇ１が１００、剛性比Ｇ１／Ｇ２が１．００である。さらに、丸コード２のアークハイト（直線性）は４５ｍｍ、キル（回転トルク）は２．５回転であった。
【００７８】
上記のタイプ１およびタイプ２の各コードをそれぞれ製造し、各特性につき調べた結果、以下に述べる［▲１▼］〜［▲５▼］の効果が確認された。
【００７９】
［▲１▼］扁平加工によるキル（ワイヤに内在する回転トルク）の低減効果
（ａ）キルは、スチールコードの品質保証のために重要な性能の一つである。伸線機で単線スチールコードを直接製作する場合は、伸線機でのキル管理を可能にすることが特に重要である。通常、伸線後の丸ワイヤにつきキルを測定すると１〜５回程度の回転数となる。
【００８０】
本発明者らは丸ワイヤを扁平化することによりキルがほぼゼロ近辺にまで低減することを確認した。ワイヤを駆動ロール圧延することによりキルが０〜１回の低水準の単線スチールコードを安定して製作することが可能となり、従来から実施してきたキルの全数検査を抜取り検査（定期管理）に変更することが可能となった。これにより、検査頻度が激減して作業が大幅に低減されるとともに、これまで以上にキルが安定したコードの製作が可能となった。
【００８１】
（ｂ）扁平ワイヤには、長径方向の剛性Ｇ１が短径方向の剛性Ｇ２より大きくなる剛性の異方性がみられる。これら扁平ワイヤの長径方向の剛性Ｇ１および短径方向の剛性Ｇ２を従来の丸ワイヤの剛性Ｇ３と比較すると、次式（１）の関係にあることが判明した。
【００８２】
Ｇ１＞Ｇ３＞Ｇ２ …（１）
タイヤのベルト層にはコード扁平面がタイヤ接地面に対面するように扁平コードを配置するので、従来の丸ワイヤに比較して、タイヤの横方向の剛性Ｅ１が強い。これによりコーナリングパワーに優れ、タイヤの縦方向の剛性Ｅ２が小さくなり、タイヤ全体の柔軟性が大きくなるので、乗り心地が良くなる。
【００８３】
［▲２▼］波付け加工によるアークハイト（ワイヤの直線性）の低減効果
（ａ）波付け加工しない扁平ワイヤはアークハイトが大きく、コードとして不適であったが、最終工程で扁平ワイヤの短径方向に波付けすることによりアークハイトが大幅に改善され、一般コードの管理範囲内（≦３０ｍｍ）までアークハイトを低減することができた。
【００８４】
（ｂ）２種類のタイプの波付け加工を適用することにより、コードが必要とする伸びが確保された。
【００８５】
タイプ１のコード２Ａは、短径方向に波付けしたものであり、破断伸びが２．５〜３．５％の低領域にある。
【００８６】
タイプ２のコード２Ｂは、長径方向と短径方向とに波付けしたものであり、破断伸びが３．０〜５．０％の高領域にある。
【００８７】
［▲３▼］薄肉化
波付けした扁平単線コードを扁平面がタイヤ接地面側に向くように配置することにより、従来の丸ワイヤからなる単線コードや１×ｎ撚線コードに比べてゴム肉厚が薄くなり、タイヤの軽量化を可能とした。
【００８８】
［▲４▼］コスト低減
撚り線機を全く使用せず、撚り線工程の前工程である伸線機に、扁平加工機（駆動ロール圧延装置）と波付け加工機（ピンロール加工装置またはギヤクリンプ加工装置）とを設置し、伸線されたワイヤに扁平化圧延と波付け加工とを連続的に施すことで、扁平単線スチールコードの製造を可能とした。これにより、撚り線工程を省いたことに加え、伸線機での加工速度は、従来の撚り線機を使用した単線コードの場合と比較して、約３倍の高速となり、経済的に大幅なコスト低減となった。
【００８９】
［▲５▼］耐疲労性の評価
各単線スチールコードの耐疲労性は、図２０に示すベルト耐久試験機６０を用いて評価した。図１８及び図１９に示すように、試験片９０は、ゴム部材９１の腹側に５本の単線スチールコード２（２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ）を等ピッチ間隔に一列に埋め込んだ試料層と、ゴム部材９１の背側に２＋２×０．２５構成の５本の撚り線コード９３を等ピッチ間隔に一列に埋め込んだ背骨層とを有するものである。ちなみに試験片９０の各部寸法は、厚みＴが６ｍｍ、幅Ｗが１２ｍｍ、長さＬ４が４００ｍｍである。
【００９０】
ベルト耐久試験機６０は直径２０ｍｍのローラ６１を備えている。上記の試料層が腹側（内側）となるように、このローラ６１に試験片９０を巻き掛け、その両端に重り６２をそれぞれ取り付けて試験片９０に６０ｋｇｆの荷重が負荷されるようにした。試験片９０のストロークを５０ｍｍとし、毎分６０回のサイクルで向きを切り替え、これを２０００回繰り返した。
【００９１】
試験終了後、試験片９０の試料層に軟エックス線を照射してＸ線透過写真を撮影した。このＸ線透過写真を観察し、コード（ワイヤ）の破断箇所数（ＮＢＲ）を各試料ごとにカウントした。試験数は５本を１ロットとし、その平均値で評価した。
【００９２】
【表１】

【図面の簡単な説明】
【図１】単線スチールコードのキルを説明するための模式図。
【図２】（ａ）は所定長に切断されたスチールコードを示す図、（ｂ）はスチールコードのアークハイト測定方法を説明するための図。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る単線スチールコードの製造方法を示す工程図。
【図４】（ａ）は第１実施形態の単線スチールコードの製造ラインを示す概要図、（ｂ）は各工程における単線スチールコードの概観模式図、（ｃ）は各工程における単線スチールコードの横断面図。
【図５】偏平化装置（駆動ロール圧延装置）の主要部を示す正面図。
【図６】偏平化装置（駆動ロール圧延装置）の主要部を示す側面図。
【図７】円弧波付装置（ピンロール加工装置）の概要を示す正面図。
【図８】円弧波付装置（ピンロール加工装置）の概要を示す側面図。
【図９】円弧波付装置（ピンロール加工装置）の主要部を示す部分拡大図。
【図１０】（ａ）はギヤクリンプ波付け単線スチールコード（０．２５ＨＴ）の概観模式図、（ｂ）は円弧波付け単線スチールコード（０．２５ＨＴ）の概観模式図、（ｃ）はギヤクリンプ波付け単線スチールコード（０．３０ＨＴ）の概観模式図、（ｄ）は円弧波付け単線スチールコード（０．３０ＨＴ）の概観模式図、（ｅ）はギヤクリンプ波付け単線スチールコード（０．３５ＨＴ）の概観模式図、（ｆ）は円弧波付け単線スチールコード（０．３５ＨＴ）の概観模式図。
【図１１】（ａ）は第１実施形態の単線スチールコード（タイプ１のコード）の横断面図、（ｂ）は第１実施形態の単線スチールコード（タイプ１のコード）の概観模式図、（ｃ）は第１実施形態の単線スチールコード（タイプ１のコード）を埋め込んだスチールラジアルタイヤの横断面模式図。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る単線スチールコードの製造方法を示す工程図。
【図１３】（ａ）は第２実施形態の単線スチールコードの製造ラインを示す概要図、（ｂ）は各工程における単線スチールコードの概観模式図、（ｃ）は各工程における単線スチールコードの横断面図。
【図１４】（ａ）は第２実施形態の単線スチールコード（タイプ２のコード）の横断面図、（ｂ）は第２実施形態の単線スチールコード（タイプ２のコード）の概観模式図、（ｃ）は第２実施形態の単線スチールコード（タイプ２のコード）を埋め込んだスチールラジアルタイヤの横断面模式図。
【図１５】（ａ）は比較例１の単線スチールコードを示す横断面図、（ｂ）は比較例１の単線スチールコードを示す概観模式図。
【図１６】（ａ）は比較例２の単線スチールコードを示す横断面図、（ｂ）は比較例２の単線スチールコードを示す概観模式図。
【図１７】コード剛性を説明するために、実施例および比較例の単線スチールコードのそれぞれを示す横断面図。
【図１８】ベルト耐久試験に用いられる試験片を示す斜視図。
【図１９】ベルト耐久試験に用いられる試験片の横断面図。
【図２０】ベルト耐久試験機を示す概要図。
【符号の説明】
２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ…単線スチールコード、
７…扁平加工機（駆動ロール圧延装置）
８…波付加工機（ピンロール加工装置）
１０Ａ，１０Ｂ…タイヤ、
１２Ａ，１２Ｂ，１４Ａ，１４Ｂ…ベルト層（タイヤベルト層）、

Claims

丸線ワイヤの扁平化により対向する２つの扁平面と対向する２つの丸曲面とを有する１本のワイヤからなる単線スチールコードであって、その短径Ｄと長径Ｗとの扁平比Ｄ／Ｗを０．５０〜０．９５の範囲とし、かつ、短径方向および長径方向のそれぞれに波付けされ、一方の扁平面がタイヤ接地面側に向くようにタイヤベルト部に埋め込まれて用いられることを特徴とする単線スチールコード。
上記波付けは、クリンプ加工であり、波付け高さを０．０５〜０．３ｍｍの範囲とすることを特徴とする請求項１記載の単線スチールコード。
上記クリンプ加工は、短径方向の波付け高さを０．０５〜０．３ｍｍの範囲とし、長径方向の波付け高さを０．０５〜０．５ｍｍの範囲とすることを特徴とする請求項２記載の単線スチールコード。
上記扁平比Ｄ／Ｗを０．８０〜０．９５ｍｍの範囲とすることを特徴とする請求項１記載の単線スチールコード。
上記波付けは、ピッチ間隔を２〜２０ｍｍの範囲とすることを特徴とする請求項１記載の単線スチールコード。
上記波付けは、１つの平面内で直線状の部分を含まない滑らかに連続する曲線部のみからなるピンローラ加工であることを特徴とする請求項１記載の単線スチールコード。
上記波付けは、円弧の組み合せ、正弦波曲線、サイクロイド（螺旋形曲線）の連続弧、カージオイド（心臓形曲線）の連続弧、トラクトリックス（懸垂線形曲線）の連続弧からなる群より選ばれる１又は２以上を組み合せてなる滑らかに連続する曲線であることを特徴とする請求項６記載の単線スチールコード。
上記ピンローラ加工は、波付け高さを０．０５〜０．３ｍｍの範囲とすることを特徴とする請求項６記載の単線スチールコード。
上記ピンローラ加工は、短径方向の波付け高さを０．０５〜０．３ｍｍの範囲とし、長径方向の波付け高さを０．０５〜０．５ｍｍの範囲とすることを特徴とする請求項６記載の単線スチールコード。
上記扁平比Ｄ／Ｗを０．８０〜０．９５ｍｍの範囲とすることを特徴とする請求項６記載の単線スチールコード。
上記丸ワイヤは、２８０〜４００ｋｇｆ／ｍｍ ²の範囲の引張り強度を有することを特徴とする請求項１記載の単線スチールコード。
上記丸ワイヤは、０．７〜１．００質量％の炭素含有量を有することを特徴とする請求項１記載の単線スチールコード。