(57)【要約】    【課題】  耐食耐久性を向上しながら、コード軸方向の形状均一化を図り、タイヤの軽量化、低価格化等の要求を満たすことができるスチールコード、及びそれ用いた空気入りラジアルタイヤを提供する。    【解決手段】  無撚で引き揃えられた２本のフィラメント１１，１２の周囲に、１本のフィラメント１３を螺旋状に巻き付けてなる２＋１構造のスチールコード１において、前記スチールコードのコード軸方向における外接円Ｓの中心Ｏ１が、該コード軸方向において常にほぼ一直線Ｌ上に位置するように各々のフィラメント１１，１２，１３が配されている。    【選択図】    図２
2007023402.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無撚で引き揃えられた２本のフィラメントの周囲に、ｎ本のフィラメントを螺旋状に巻き付けてなる２＋ｎ構造（１≦ｎ≦７）のスチールコードにおいて、
前記スチールコードのコード軸方向における外接円の中心が、該コード軸方向において常にほぼ一直線上に位置するように各々のフィラメントが配されてなる
ことを特徴とするスチールコード。
【請求項２】
前記無撚の２本のフィラメントが互いに平行に接触しながら該コード軸心を中心にして螺旋状に型付けされ、その螺旋状振幅の型付け率が１５０±５％である
ことを特徴とする請求項１に記載のスチールコード。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のスチールコードを補強材として用いた
ことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スチールコード及び空気入りラジアルタイヤに関し、より詳しくは主としてラジアルタイヤのベルトやサイドウォールの補強材として用いられるゴム侵入性を向上しつつ、軽量化効果や耐疲労性に優れるスチールコード、及びそのスチールコードを用いた軽量化と耐久性を向上した空気入りラジアルタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
空気入りラジアルタイヤは、トレッド部のカーカス外周側のトレッドゴムとの間に、スチールコードからなる複数のベルトプライをコードを交差させ積層したベルトを有するものが一般的である。
【０００３】
従来、乗用車用タイヤのベルトプライに用いられるスチールコードは、１×ｎ構造（ｎ＝３〜５）のものが一般的であったが、１×ｎ構造のスチールコードにおけるトレッド部外傷やクラックからの水分侵入に起因するベルト故障を防ぐために、フィラメントに過大な型付けを施してルーズに撚り合わせた１×ｎ構造（特許文献１）や、引き揃えたフィラメント束の周囲に螺旋状にフィラメントを巻き付けたｍ＋ｎ構造、例えば２＋２、２＋１構造（特許文献２）などゴム侵入性を向上したスチールコードが多く開示され、タイヤの耐久性を向上することが行われている。
【０００４】
しかし、近年の空気入りラジアルタイヤ、特に乗用車用タイヤに対しては、上記耐久性の改善に加えて、さらなる軽量化や乗り心地の向上、低価格化、などの市場要求が強く、これらの要求に対応することができるスチールコードの開発が急務となっている。
【特許文献１】特開平６−３３０４８６号公報
【特許文献２】特公平２−２９４０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記フィラメントに過大な型付けを施すものは、コードの撚り合わせがルーズとなって低荷重域での伸びが大きくなるため、トッピング工程でのコード張力の管理や、そのトッピングシート表面に凹凸部が生じてタイヤ製造工程での作業性に悪影響し、さらにトッピングシートが厚くなって軽量化に反するという問題がある。
【０００６】
また、ｍ＋ｎ構造のスチールコードは、Ｍ本の無撚の引き揃えフィラメント束にｎ本のフィラメントを巻き付けるためにコード断面形状が非対称になりコード軸方向でコード表面に凹凸を生じる結果コード径が大きくなり、ゴム侵入や定荷重域での伸び特性は良好であるがゴム使用量の増大からゴム被覆厚み増となってタイヤの軽量化やコスト面で不利となり、また断面が非対称であることから屈曲疲労性に劣るという欠点を有し、いずれも上記の要求性能を十分に満足するに至っていない。
【０００７】
本発明は、このような実状に鑑みてなされたものであり、スチールコードのゴム侵入化によりタイヤの耐久性、特にベルト部の外傷による耐食耐久性を向上しながらコード軸方向の形状均一化を図り、タイヤの軽量化、低価格化等の要求を満たすことができるスチールコード、及びそのスチールコードを補強材に用いた空気入りラジアルタイヤを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明のスチールコードは、無撚で引き揃えられた２本のフィラメントの周囲に、ｎ本のフィラメントを螺旋状に巻き付けてなる２＋ｎ構造（１≦ｎ≦７）のスチールコードにおいて、前記スチールコードのコード軸方向における外接円の中心が、該コード軸方向において常にほぼ一直線上に位置するように各々のフィラメントが配されてなることを特徴とする。
【０００９】
本発明のスチールコードにおいては、前記無撚の２本のフィラメントが互いに平行に接触しながら該コード軸心を中心にして螺旋状に型付けされ、その螺旋状振幅の型付け率が１５０±５％であることにより、コード軸方向の表面形状の均一化とコード径の小径化を確実にすることができる。
【００１０】
そして、本発明の空気入りラジアルタイヤは、上記のスチールコードを補強材として用いたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のスチールコードによれば、２＋ｎ構造を採用することでコード内へのゴム侵入を確実にしタイヤの耐食耐久性を向上し、また２本の平行フィラメントに螺旋状のうねりを付与しコード表面の凹凸を低減してコード軸方向の表面形状均一化を図ることで、屈曲疲労性を改善するとともに、コード径の小径化を実現し被覆ゴムの厚み（ゴム使用量）を減じてタイヤの軽量化とコスト低減を可能とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態であるスチールコード１の側面図、および１／４ピッチＰ毎におけるＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ａ線のコード断面図を示す。
【００１３】
スチールコード１は、無撚で引き揃えられた２本のフィラメント１１，１２の周囲に、１本のフィラメント１３を螺旋状に巻き付けてなる２＋１構造のスチールコードである。
【００１４】
スチールコード１は、図に示すように、無撚で引き揃えられた２本のフィラメント１１，１２が、互いに平行に接触状態を保ちながらピッチＰと所定の振幅で螺旋状の型付けが付与され、その螺旋状のうねりに沿って１本のフィラメント１３がピッチＰで平行フィラメント１１，１２の周囲に巻き付けられている。
【００１５】
本発明に係るスチールコードは、上記２＋１構造の他に、２＋２、２＋３〜２＋７構造などの一般に２＋ｎ構造で表されるスチールコードが採用されることで、ゴム侵入せいが確保される。ここで、ｎは１≦ｎ≦７であって、ｎ＝８本以上になると２本の平行フィラメントの周囲に多くのフィラメントが巻き付けられるのでコード内へのゴム侵入性が困難となり、またこのゴム侵入性を確実にするためには６本以下であることが好ましい。また、コードの軸心を２本のフィラメントとするのは、１本では心フィラメントにかかる負荷が大きくなって耐疲労性が低下し、３本以上になると心の中央部にゴムの入らない空隙が生じ耐食耐久性が確保できないからである。そして、通常は全て同一径のフィラメントが使用されるのが好ましい。
【００１６】
これにより、スチールコード１は、ピッチＰに対する１／４ピッチ毎のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ａ線におけるコード断面形状が図に示すように、Ａ，Ｃ線ではフィラメント１１，１２が略垂直方向に配置され、その略水平位置にフィラメント１３が配され、Ｂ、Ｄ線では３本のフィラメント１１，１２，１３が略垂直方向に配置されるようになり、このフィラメント配置が１ピッチ毎に周期的に繰り返されるようになる。これにより、２本の平行フィラメント１１，１２とその周囲のフィラメント１３の間にコード軸方向にゴムが十分に侵入する開放部が形成されるので、トレッド部の外傷などから浸入する水分のコード軸方向への浸透を防ぎ耐食疲労性を向上するものとなる。
【００１７】
ここで、図２のスチールコード１の断面拡大図に示すように、コード１はコード軸方向における外接円Ｓの中心Ｏ１が、コード軸方向において常に一直線Ｌ上にほぼ位置するように配されている。すなわち、スチールコード１の外接円の中心Ｏ１とコード１の軸心（＝Ｌ）とがほぼ一致することになる。
【００１８】
この場合、無撚の２本の平行フィラメント１１，１２がコード外接円の中心Ｏ１（＝コード軸心Ｌ）を中心にして螺旋状に型付けされる振幅の型付け率が１５０±５％であると、上記中心Ｏ１とコード軸線Ｌとの間を±５％の許容範囲で精度良く一致させ、コード軸方向の表面形状均一化とコード径Ｄ１の小径化を確実にすることができる。
【００１９】
また、スチールコード１は、上記構成によりコード軸線に対するコード断面形状の対称性が得られるようになり、特に屈曲に対する耐疲労性を改善することができる。さらに、平行フィラメント１１，１２に螺旋状のうねりが付与されることで、圧縮や引張応力を緩和して耐疲労性を向上することができ、タイヤ走行中に石や金属など突起物を踏んだ時の衝撃を吸収しコード破断を防ぐことができる。
【００２０】
ここで、型付け率とは、図４に示すように、螺旋状における断面が楕円状Ｒに型付けされたフィラメントの振幅の上下、左右方向の最大幅Ｈｒ、Ｗｒとフィラメント径ｄとの比、Ｈｒ／ｄ及びＷｒ／ｄの百分率で表される。
【００２１】
これに対して、図３に示す従来の２＋１構造のスチールコード２では、無撚で引き揃えられた２本のフィラメント２１，２２が型付け率１００〜１２０％程度で型付けされている。図に示す型付け率が１００％の場合では、２本のフィラメント２１，２２の接点Ｘが実質的に同一直線Ｌ上に配置されるので、すなわち、スチールコード２の外接円の中心Ｏ２とコード軸の中心（ここではＬ）とが一致と不一致を長手方向に繰り返すことになる。このため、コード表面のフィラメントの凹凸程度が大きくなり、その結果コード径Ｄ２が大きくなってゴム被覆時のトッピングゴム厚み（使用量）が厚くなり、タイヤの重量増とコスト上昇を来すものとなる。
【００２２】
従って、本発明のスチールコード１によると、スチールコードにゴム被覆を施し使用する時に、コード径Ｄ１とＤ２の差ΔＤ（＝Ｄ２−Ｄ１）分のゴムの薄肉化が実施でき、すなわちゴム使用量の節減が可能となりタイヤの軽量化とコストダウンを図ることができる。
【００２３】
また、従来の２＋１構造のコード２では、コード軸Ｌに対して断面非対称な形状（Ｂ、Ｄ線部）をとることから、特に耐屈曲疲労性に劣る傾向が避けられず、さらに無撚で引き揃えられた２本のフィラメント２１，２２がほぼ直線状を呈するため耐疲労性に不利となっている。
【００２４】
本発明を実施するにあたり、スチールコードに使用されるフィラメントの径は、０．２０〜０．３８ｍｍであることが好ましく、フィラメント径が０．２０ｍｍ未満であるとコード強力やベルト剛性が不足し操縦安定性や転がり抵抗が不十分となり、０．３８ｍｍを越えると剛直になりすぎ乗り心地や耐疲労性が低下する。このフィラメント径や上記ｎの本数はタイヤサイズや用途、タイヤでの使用部位に応じ適宜選択し使用することができる。
【００２５】
また、無撚の２本のフィラメントの螺旋状型付けのピッチ、すなわちコードの撚りピッチＰは、フィラメント径の３０〜６０倍程度であることが好ましく、ピッチＰが３０倍未満であると螺旋状の型付けが困難となりコード生産性が低下し、６０倍を超えると耐疲労性を損なうようになり好ましくない。
【００２６】
さらに、フィラメントの強度が２８００〜３４００Ｎ／ｍｍ２の高強力スチールコードを使用することで、従来の２５００〜２６００Ｎ／ｍｍ２級のスチールコードに対して強度上昇分に相当するコード使用量を削減できタイヤの軽量化をより促進するものとなる。強度が２８００Ｎ／ｍｍ２未満では軽量化効果が十分に得られず、３４００Ｎ／ｍｍ２を越えるとフィラメントの伸線加工性の悪化や強加工による脆性の低下により耐疲労性が損なわれ好ましくなく、またこのような問題が生じないとしてもコード使用量を減少し過ぎるとスチールベルトとしての剛性の低下により操縦安定性や転がり抵抗などのタイヤ特性に影響を及ぼすようになり、過度の高強度化は本発明の目的を逸脱するおそれがある。もちろん、従来の２５００〜２６００Ｎ／ｍｍ２級のスチールコードを使用することもできる。
【００２７】
本発明のスチールコード１は、例えば図５に示すバンチャー式撚線機２０を用いて製造することができる。この撚線機２０は、撚線機本体２１の回転の中心軸線上にガイドローラ２２，２３，２４，２５が設けられており、回転軸線の外側には前記ガイドローラと同一に回転するディスクローラ２６ａ，２６ｂと２７ａ，２７ｂを備えた弓状のループ２６，２７が設けられている。撚線機本体２１内には本体の回転とは無関係に定位置を保つ１個のフィラメント供給ボビン２８が配置され、またフィラメントに型付けを与える型付装置２９，３０が設けられている。そして、撚線機本体２１の外側には、２個のフィラメント供給ボビン３１ａ，ｂとコード巻き取り用の巻取りボビン３２が設けられている。
【００２８】
スチールコード１の製造に際しては、無撚の引き揃え束となる２本のフィラメント１１，１２がボビン３１ａ，ｂから引き出され撚線機本体２１に導入され、ガイドローラ２２→ディスクローラ２６ａ→ディスクローラ２６ｂ→ガイドローラ２３→型付装置２９→ガイドローラ２４→ディスクローラ２７ａ→ディスクローラ２７ｂ→ガイドローラ２５を通過して巻取りボビン３２に巻き取られる。
【００２９】
一方、巻き付け用のフィラメント１３は、ボビン２８から引き出され、型付装置３０→ガイドローラ２４→ディスクローラ２７ａ→ディスクローラ２７ｂ→ガイドローラ２５を通過して巻取りボビン３２に巻き取られる。
【００３０】
そして、撚線機本体２１が回転することで２本のループ２６，２７が同時に回転しながら、ループ上のディスクローラ２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂが回転する状態で巻取りボビン３２が回転しコード１は連続的に巻き取られる。
【００３１】
上記過程において、ボビン３１ａ，３１ｂから引き出されたフィラメント１１，１２は、ガイドローラ２２、ディスクローラ２６ａ，２６ｂ、ガイドローラ２３を通過するまでに一方向の撚りがかけられ、そして、型付装置２９を通過する際に型付け率１５０％の螺旋状に型付けが施される。
【００３２】
一方、ボビン２８から引き出されたフィラメント１３は型付装置３０を通過する際に前記螺旋状と同一のピッチで型付けが施され、前記フィラメント１１，１２に引き合わされる。２本のフィラメント１１，１２はガイドローラ２４，２５を通過する間に逆方向に撚り戻されるため、フィラメント１１，１２は型付装置２９による型付けのくせが残るだけの無撚の状態になる。フィラメント１３はガイドローラ２４，２５を通過する間に２本の平行フィラメント１１，１２の周りに巻き付けられ２＋１構造のスチールコード１としてボビン３２に巻き取られる。なお、本発明のスチールコード１はバンチャー式撚線機でなくてもチューブラー式撚線機でももちろん製造することができる。
【００３３】
本発明の空気入りラジアルタイヤは、上記のスチールコードを補強材として用いたもので、乗用車タイヤのベルトを始めとして、サイド補強層やトラック・バス用等の大型タイヤのベルト、チェーハーなどの各種用途、部位の補強部材として使用され、ゴム侵入を確保した上で耐疲労性を向上し、タイヤの軽量化とコストダウンに寄与することができる。
【実施例】
【００３４】
以下に本発明を実施例によって具体的に説明する。
【００３５】
強度３０００Ｎ／ｍｍ２、直径０．２７ｍｍの３本のフィラメントを用い、無撚の２本の平行フィラメントの型付け率を変更して２＋１×０．２７構造の各スチールコードをバンチャー式撚線機を用いて作製した。作製条件とコード径を表１に示す。コード径は、ＪＩＳ  Ｇ３５１０に従い測定したものである。
【００３６】
次ぎに、各スチールコードを１９本／２５ｍｍの打ち込み数で、コード上下のゴム被覆厚みを一定として反幅１ｍにてカレンダー装置を用いてトッピング反を作製した。このトッピング反をベルトプライ（裁断角度２１°、２プライ）に適用し、カーカスプライはポリエステルコード１６７０ｄｔｅｘ／２、打ち込み数２４本／２５ｍｍを１プライで各タイヤで共通にしたサイズ２１５／６０Ｒ１６の乗用車タイヤを製造し下記評価を行った。結果を表１に示す。
【００３７】
［トッピング反重量］
トッピング反の幅方向中央部から試料を採取し重量を測定し、単位面積当たりの重量を求めた。従来例を１００とする指数でそれぞれ示す。指数が小さいほど軽量である。
【００３８】
［タイヤ重量］
上記トッピング反をベルトプライに用いた各タイヤ１０本ずつを無作為に選び、その重量を測定し、平均値をタイヤ重量とした。従来例を１００とする指数でそれぞれ示す。指数が小さいほど軽量化されている。
【００３９】
［タイヤ耐久性］
各タイヤを規定リムを用いて空気圧１００ｋＰａに調整し、負荷荷重４００Ｋｇ、速度６０Ｋｍ／ｈにてドラム試験機により５０００Ｋｍ走行させた後、タイヤのベルト部をＸ線撮影しベルトコードの破断本数を測定した。各タイヤ２本ずつの破断本数合計を求め、従来例を１００とする指数で示した。数値が小さいほど耐久性が良好である。
【００４０】
［悪路耐久性］
各タイヤの周上４ヶ所にベルトプライに達する５ｍｍφのドリル穴を明け、規定リムを用いて空気圧２００ｋＰａに調整して国産ＦＦ車（排気量２０００ｃｃ）に装着し、砂利路、泥水路を含む悪路用テストコースを５０００Ｋｍ走行した後、トレッド部を解体しドリル穴周辺のベルトセパレーション発生の有無を調べた。
【００４１】
【表１】
2007023402.tif 000003
【００４２】
表１に示す通り、実施例のスチールコードは、コード表面形状の均一化、コード径の小径化により使用ゴム量を減少することができ、タイヤの軽量化及びゴム材料費を節減することができる。また、スチールコードの耐疲労性の向上により、これを用いたタイヤの耐久性を改善することができる。これに対して型付け率が１５０±５％を外れる比較例１，２では、いずれもコード径の小径化が小さく軽量化効果は不十分である。また、２＋１構造によるコード内へのゴム侵入化の効果により、各タイヤ共に悪路耐久性は優れたものとなっている。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上説明したように、本発明によるスチールコードは、空気入りラジアルタイヤのベルト、サイドウォールなどの補強材として好適に使用され、軽量化、コストダウン、耐久性の向上を可能とする。もちろん、タイヤ以外のクローラ、コンベアベルト、高圧ホース、防振ゴムなどの各種ゴム製品の補強材としても使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】実施例のスチールコードの側面図及び１／４ピッチ毎の断面図である。
【図２】同上スチールコードの拡大した１／４ピッチ毎の断面図である。
【図３】従来例スチールコードの拡大した１／４ピッチ毎の断面図である。
【図４】型付け率を説明する説明図である。
【図５】実施例スチールコードの製造装置の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４５】
１……スチールコード
１１，１２……平行フィラメント
１３……巻き付けフィラメント
Ｌ……直線
Ｏ１……外接円の中心
Ｓ……コードの外接円
【図１】
2007023402.tif 000004
【図２】
2007023402.tif 000005
【図３】
2007023402.tif 000006
【図４】
2007023402.tif 000007
【図５】
2007023402.tif 000008