(57)【要約】 【課題】Ｎ／Ｍ構造のタイヤ補強用のスチールコードにおいて、芯内部へのゴムの浸入性の向上と耐疲労度の向上とを図る。【解決手段】３本の芯素線１と６本の側素線２とが同一方向に一度に撚り合わされた束撚り構造のタイヤ補強用のスチ−ルコ−ドにおいて、芯素線１を、スチ−ルコ−ドの撚りくせよりも小さく、かつ２種類の異なった形状のスパイラル状のくせを施した２本の素線ａ１と１本の素線ａ２とで形成し、これらと６本の側素線とを同一方向に一度に撚り合わすことにより、芯素線１と側素線２との間にゴムが侵入できる隙間の形成を確保し、しかも芯素線同志の位相が揃ってしまうという事態の発生を防止できて、隣り合う芯素線間にも隙間が形成される。このことにより側素線２・芯素線１間および芯素線１で形成される空間へのゴムの確実な侵入を可能にした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３〜５本の芯素線と５〜１５本の側素線とが同一方向に一度に撚り合わされた束撚り構造のタイヤ補強用のスチ−ルコ−ドにおいて、
すべての上記芯素線は、上記スチ−ルコ−ドの撚りくせと異なる小さなスパイラル状のくせを施され、同くせは少なくとも２種類の異なった形状であることを特徴とするタイヤ補強用スチ−ルコ−ド。
【請求項２】
上記くせの波高とピッチとの比が、０．０１≦波高／ピッチ≦０．０５であることを特徴とするタイヤ補強用スチ−ルコ−ド。
【請求項３】
上記芯素線に施されるくせの波高を少なくとも２種類に設定することにより、上記くせの少なくとも２種類の異なった形状が形成されることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載のタイヤ補強用スチ−ルコ−ド。
【請求項４】
上記芯素線に施されるくせのピッチを少なくとも２種類に設定することにより、上記くせの少なくとも２種類の異なった形状が形成されることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載のタイヤ補強用スチ−ルコ−ド。
【請求項５】
上記芯素線に施されるくせの波高およびピッチを少なくとも２種類に設定することにより、上記くせの少なくとも２種類の異なった形状が形成されることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載のタイヤ補強用スチ−ルコ−ド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤ補強用スチ−ルコ−ドに関し、特に複数本（Ｎ）の芯素線と複数本（Ｍ）の側素線とが同一方向に一度に撚り合わされた束撚り構造（Ｎ／Ｍ構造）のタイヤ補強用のスチ−ルコ−ドに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、二層式のタイヤ補強用スチ−ルコ−ドとして、Ｎ＋Ｍ構造（例えば「３＋８」とか「３＋６」構造）のものが提案されている。
このタイヤ補強用スチ−ルコ−ドは、３本の芯素線を撚り合わせて芯を形成し、その上に別工程で８本とか６本の側素線を撚り合わせて製造される。
【０００３】
このタイヤ補強用スチ−ルコ−ドは、側素線の本数を減らして素線間に隙間を設けられているので、外からゴムは容易に侵入するものの、芯の素線は密に撚られているので、スチ−ルコ−ドの芯にまでゴムが容易に侵入しないという欠点がある。
また、一度３本の芯素線を撚って芯を形成し、この上に別工程で側素線を撚ることになるので、製造工程が２工程となり、製造コストがかかるという問題点がある。
【０００４】
製造工程が２工程となるので製造コストが高くなるという上記問題点を解消したタイヤ補強用スチ−ルコ−ドとして、Ｎ本の芯素線とＭ本の側素線とを同一方向に一度に撚り合わせた束撚り構造（Ｎ／Ｍ構造）のタイヤ補強用スチ−ルコ−ドが提案されている。
上記Ｎ／Ｍ構造のタイヤ補強用スチ−ルコ−ドとしては、例えば、図５（ａ）に示すように３本の芯素線０１と６本の側素線０２とを一方向に一度で撚り合わせた３／６構造や、図５（ｂ）に示すように４本の芯素線０１と８本の側素線０２とを一方向に一度に撚り合わせた４／８構造のものなどがある。
【０００５】
これらのタイヤ補強用スチ−ルコ−ドは、１つの撚り合わせ工程で製造できるので、Ｎ＋Ｍ構造のスチ−ルコ−ドよりも製造コストを安くできるという長所を有するものの、芯素線で形成される空間Ｓ１にゴムが侵入できないという課題は解消されず、しかも、芯素線と隣り合う芯素線、あるいは芯素線と隣り合う側素線で形成される谷間に他の側素線が入り込むように撚られるので、２本の芯素線と1本の側素線で形成される空間Ｓ２、あるいは1本の芯素線と2本の側素線とで形成される空間Ｓ３にゴムが容易に侵入できないという新たな課題が発生する。
【０００６】
Ｎ／Ｍ構造のタイヤ補強用スチ−ルコ−ドのこのような問題点に対処したものとして、特許文献１に示すようなタイヤ補強用スチ−ルコ−ドがさらに提案されている。
【０００７】
特許文献１に記載されたタイヤ補強用スチ−ルコ−ド（以下このスチ−ルコ−ドを「従来のスチ−ルコ−ド」という）は、図８に示すような撚り合わせのためのくせとは異なる２次元の細かい波くせが施されたＮ本の芯素線０１と２次元の細かい波くせが施されていないＭ本の側素線０２とが、一度に撚り合わされて、図６（ａ）、（ｂ）に示すような、芯素線０１間および芯素線０１と側素線０２との間に隙間を設けるようにしたものである。
【０００８】
図６（ａ）は２次元の細かい波くせを施した３本の芯素線０１と６本の側素線０２とを同一方向に一度に撚り合わされた３／６構造のタイヤ補強用スチ−ルコ−ド（の断面）を示している。
図６（ｂ）は２次元の細かい波くせを施した４本の芯素線０１と７本の側素線０２とを同一方向に一度に撚り合わされた４／７構造のタイヤ補強用スチ−ルコ−ド（の断面）を示している。
【特許文献１】特開平９−２５６２８５公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載の従来のスチ−ルコ−ドは、１つの撚り合わせ工程で製造できるので、Ｎ＋Ｍ構造のスチ−ルコ−ドよりも製造コストを安くできる。しかも、２次元の細かい波くせによって形成される隙間からゴムが侵入するというものである。
しかし、この従来のスチールコードを実際に製造して、ゴムで被覆して後述する疲労試験をしてみると耐疲労性が悪いことが判明した。この原因を調査してみると、芯素線０１と側素線０２との間にはゴムが侵入するが、芯素線０１に付与されるくせが、図６および当該公報の段落「００２１」欄の記載から見て明らかなように、すべて同じであるため、これらを撚り合わせたとき、位相が揃ってしまうという事態が発生し、図７（ａ）、（ｂ）に示すように隣り合う芯素線同士がコード長手方向に向かって線接触してしまってゴムが侵入できる隙間がなくり、芯素線で囲まれる空間Ｓにゴムが侵入せず、これに起因して耐疲労性が低下することをつきとめた。
【００１０】
さらに、この従来のスチ−ルコ−ドは、芯素線のくせが歯車などで加工される２次元波であるため、くせは屈曲部を有する構造となり、スチールコードに曲げ応力が負荷されると、この屈曲部に応力が集中する。タイヤは路面の凹凸で常に曲げ凹力が負荷されるものであるから、この従来のスチ−ルコ−ドはタイヤ補強用としては耐疲労性に問題があるという課題もある。
本発明は、従来のＮ／Ｍ構造で２層構造のタイヤ補強用スチ−ルコ−ドにおけるこのような課題、すなわちゴムの侵入性を確実に確保できないという課題、およびコ−ドの耐疲労性が低くなるという課題を解決しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、３〜５本の芯素線と５〜１５本の側素線とが同一方向に一度に撚り合わされた束撚り構造のタイヤ補強用のスチ−ルコ−ドにおいて、すべての上記芯素線に、少なくとも２種類の異なった形状で、かつ上記スチ−ルコ−ドの撚りくせよりも小さなスパイラル状のくせを施すことで課題解決の手段としている。
【００１２】
また、上記くせの波高とピッチとの比を、０．０１≦波高／ピッチ≦０．０５に設定することで課題解決の手段としている。
【００１３】
さらに、波高および／またはピッチの異なる少なくとも２種類のくせを上記すべての芯素線に施すことにより、すべての上記芯素線に、少なくとも２種類の異なった形状のくせを形成することで課題解決の手段としている。
【００１４】
本発明のタイヤ補強用スチールコードは、芯素線に施すくせ形状がスパイラル状であるから屈曲部がなく、応力集中に起因する耐疲労性の低下を防止することができる。しかも、芯素線に異なるくせを施したことにより、芯素線同志の位相が揃ってしまい、ゴム侵入のための間隙がなくなるというような事態の発生を防止することが可能となる。
【００１５】
また、くせの波高とピッチとの比を、０．０１≦波高／ピッチ≦０．０５に設定したのは、次の理由による。
つまり、「波高／ピッチ」の数値が０．０１未満ではくせの波付け角度が小さくなりすぎて、ゴムが侵入する隙間を確保できなくなるからであり、「波高／ピッチ」の数値が０．０５を超えるとコ−ドの形状が不安定になる虞が発生するからである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、３〜５本の芯素線と５〜１５本の側素線とが同一方向に一度に撚り合わされた束撚り構造のタイヤ補強用のスチ−ルコ−ドにおいて、すべての上記芯素線に、少なくとも２種類の異なった形状で、かつ上記スチ−ルコ−ドの撚りくせよりも小さなスパイラル状のくせを施した構成を採用したことにより、芯素線と側素線との間にゴムが侵入できる隙間が形成される。しかも、芯素線同志の位相が揃ってしまうという事態の発生を防止できて、隣り合う芯素線間にも隙間が形成される。
このことにより側素線・芯素線間および芯素線で形成される空間へのゴムの確実な侵入を可能にできる。
【００１７】
芯素線に施すくせがスパイラル状であるため屈曲部がなく、タイヤは路面の凹凸で常に曲げ凹力が負荷されても応力集中は発生せず、タイヤ補強用としては耐疲労性の低下を防止できる。
【００１８】
３〜５本の芯素線と５〜１５本の側素線とが同一方向に一度に撚り合わされた束撚り構造であるため、スチ−ルコ−ドの製造コストをＮ＋Ｍ構造のスチ−ルコ−ドとほぼ同様のコストとすることが可能となる。
【００１９】
また、くせの波高とピッチとの比を、０．０１≦波高／ピッチ≦０．０５に設定したので、「波高／ピッチ」の数値が０．０１未満ではくせの波付け角度が小さくなりすぎて芯素線間にゴムが侵入する隙間を確保できなくなるという事態の発生を防止でき、また「波高／ピッチ」の数値が０．０５を超えるとコ−ドの形状が不安定になるという虞れの発生を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を図に示す実施形態により具体的に説明する。
図１は実施例１としての３／６構造のスチ−ルコ−ドの断面図、図２は実施例２としての３／１１構造のスチ−ルコ−ドの断面図、図３は実施例３としての４／８構造のスチ−ルコ−ドの断面図、図４は実施例４としての５／１５構造のスチ−ルコ−ドの断面図である。
【００２１】
図１〜図４において、符号１は径が０．１７５〜０．２５ｍｍの鋼材製の芯素線からなる芯を示しており、符号２は径が０．２０〜０．２５ｍｍの鋼材製の側素線を示している。
【００２２】
図１に示すスチ−ルコ−ドの場合、芯１はスパイラル形状のくせが施された径０．１７５ｍｍの２本の芯素線ａ１、ａ１と１本の芯素線ａ２とで構成されている。各芯素線ａ１、ａ２のスパイラル形状のくせのピッチＡ、波高Ｃ、Ｃ／Ａは表１に示す通りである。そしてこれらの３本の芯素線ａ１、ａ１、ａ２と、径０．２２ｍｍの６本の側素線２とが、芯素線についてはａ１／ａ２／ａ１の撚り合わせ順に、同一方向に一度に撚り合わされて束撚り構造（３／６構造）のスチ−ルコ−ドに構成されている。
【００２３】
図２に示すスチ−ルコ−ドの場合、芯１はスパイラル形状のくせが施された径０．２５ｍｍの３本の芯素線ｂ１、ｂ２、ｂ３で構成されている。各芯素線ｂ１、ｂ２、ｂ３のスパイラル形状のくせのピッチＡ、波高Ｃ、Ｃ／Ａは表１に示す通りである。そしてこれらの３本の芯素線ｂ１、ｂ２、ｂ３と、径０．２３ｍｍの１１本の側素線２とが、芯素線についてはｂ１／ｂ２／ｂ３の撚り合わせ順に、同一方向に一度に撚り合わされて束撚り構造（３／１１構造）のスチ−ルコ−ドに構成されている。
【００２４】
図３に示すスチ−ルコ−ドの場合、芯１はスパイラル形状のくせが施された径０．１７５ｍｍの２本の芯素線ｃ１と１本の芯素線ｃ２、ｃ３とで構成されている。各芯素線ｃ１、ｃ２、ｃ３のスパイラル形状のくせのピッチＡ、波高Ｃ、Ｃ／Ａが表１に示す通りである。そしてこれらの４本の芯素線ｃ１、ｃ２、ｃ３と、径０．２５ｍｍの８本の側素線２とが、芯素線についてはｃ１／ｃ２／ｃ１／ｃ３の撚り合わせ順に、同一方向に一度に撚り合わされて束撚り構造（４／８構造）のスチ−ルコ−ドに構成されている。
【００２５】
図４に示すスチ−ルコ−ドの場合、芯１はスパイラル形状のくせが施された径０．２５ｍｍの２本の芯素線ｄ１、ｄ２、と１本の芯素線ｄ３とで構成されている。各芯素線ｄ１、ｄ２、ｄ３のスパイラル形状のくせのピッチＡ、波高Ｃ、Ｃ／Ａは表１に示す通りである。そしてこれら３本の芯素線ｄ１、ｄ２、ｄ３と、径０．２ｍｍの１５本の側素線２とが、芯素線についてはｄ１／ｄ２／ｄ３／ｄ１／ｄ２の撚り合わせ順に、同一方向に一度に撚り合わされて束撚り構造（５／１５構造）のスチ−ルコ−ドに構成されている。
【００２６】
上述の通り、いずれの実施例のスチ−ルコ−ドにおいても、芯１を構成する芯素線は、複数種類の数値のスパイラル形状に形成されている。つまり、すべての芯素線には少なくとも２種類の異なった形状の、スパイラル状のくせが施されている。そして、それらが表１に示す通りの撚り合わせ順に、複数本の側素線２と同一方向に一度に撚り合わされて束撚り構造（Ｎ／Ｍ構造）のスチ−ルコ−ドが構成されている。このスパイラル状のくせピッチがスチ−ルコ−ドの撚りピッチと異なる小さいものであることはいうまでもない。
【００２７】
スパイラル形状のくせピッチは芯１を構成する各素線毎に相違していることが望ましいことではあるが、本発明の場合、製造装置の簡素化や製造コストなどの点から、芯１を構成する複数の芯素線が、少なくとも２種類の異なったくせを有する構成としている。そして本発明は、この構成により、上述の通り所望の効果を得ることができる。
また、芯素線のくせが異なるとは、芯素線に施されるくせが、くせピッチあるいはくせ波高のいずれかにおいて、またはピッチと波高との両方において異なることを意味する。
【００２８】
図１に示す実施例１の３／６構造のスチ−ルコ−ドでは、表１に示す通り、芯１の内部についてはその９０％にゴムの侵入が認められ、芯１の表面についてはその１００％にゴムが侵入していることが認められた。
【００２９】
図２に示す実施例２の３／１１構造のスチ−ルコ−ドでは、表１に示す通り、芯１の内部についてはその９８％にゴムの侵入が認められ、芯１の表面についてはその１００％にゴムが侵入していることが認められた。
【００３０】
図３に示す実施例３の４／８構造のスチ−ルコ−ドでは、表１に示す通り、芯１の内部についてはその９５％にゴムの侵入が認められ、芯１の表面についてはその１００％にゴムが侵入していることが認められた。
【００３１】
図４に示す実施例４の５／１５構造のスチ−ルコ−ドでは、表１に示す通り、芯１の内部についてはその９５％にゴムの侵入が認められ、芯１の表面についてはその１００％にゴムが侵入していることが認められた。
【００３２】
本発明のスチールコードの芯１を構成する芯素線に施す小さなスパイラル状のくせ付けは、特公昭６３−６３２９３号公報に示されるように、供給される素線を軸心として回転するくせ付け装置でもって、所望のくせピッチとくせ波高を付与する。このとき所望のくせピッチとくせ波高とを調整するためには、ピンの間隔、ピンの寸法あるいは素線を軸心として回転する回転数を調整する。ただし、素線に施す小さなスパイラル状のくせ付け手段は上記に限定されるものではない。
【００３３】
上記の各実施例のスチ−ルコ−ドのデ−タならびに実験結果を次の表１に示す。
表１には、特許文献１に記載された事項の技術に基づくスチ−ルコ−ドのついて２例を製作し、それらを従来例１、２として示してある。さらに、比較例１〜３として、実施例１〜４のものと芯素線のくせ、素線配列において同様乃至類似であるが、芯素線の内のいずれか（単数本あるいは複数本）のくせが、請求項１などに示す数値の範囲外の３種類のスチ−ルコ−ドを製作し、それらについての実験結果も表１に示してある。（比較例２は３本の芯素線のうち、１本の波高Ｃが非常に小さい例である。これらの例では、波高Ｃが非常に小さい１本の芯素線の部分と側素線とが密に接触する形状となってしまい、その個所へのゴムの侵入性が非常に悪くなる。その結果、芯１の内部までへのゴムの侵入性にばらつきが生じるという欠陥がある。）
参考例１、従来例１、２および比較例１〜３の各スチ−ルコ−ドの構成、ゴム侵入性、疲労性などについては表１のデ−タを参照。
【００３４】
なお、スパイラル状くせの波高およびピッチは、コードを解いて取り出した素線で投影機で映像化し、その映像から測定した。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
上記ゴム侵入性と耐疲労性を比較した試験条件、評価方法は次の通りである。
【００３７】
ゴム侵入性は、各コードをゴム中に埋め込み、加圧加硫した後、コードをゴム中から取り出してそのコードを分解して素線の一定長さを観察し、観察した長さに対してゴムと接触した形跡のある長さの比をパーセント表示した。この値が高いほどゴム侵入性が高いことを示しており、９０％以上が合格である。
【００３８】
耐疲労性は、複数本のスチールコードをゴムシートに埋め込んだ複合体シートを用いて３点プーリー曲げ疲労試験機により疲労試験を行い、埋設したスチールコードがフレッティング磨耗、座屈等を経て破断に至るまでの繰り返し回数を計数したものである。そして参考例１の繰り返し数を１００として指数表示した。この値が高いほど耐疲労性が高いことを示している。
また、くせは、屈曲部を有していない形状であるため、従来のスチ−ルコ−ドのように、スチ−ルコ−ドの一部に応力が集中するというようなことを避けることができる。このことも、本発明のスチ−ルコ−ドが耐疲労性において優れている要因であると考えられる。  
【００３９】
表１に示す実験結果により、本発明のスチ−ルコ−ドは、芯内部へのゴムの侵入性および芯素線表面へのゴムの侵入性を従来のＮ／Ｍ構造のスチ−ルコ−ドに較べて格段に向上させることができる。このことは、従来のスチ−ルコ−ドが素線のくせがジグザグ形状という２次元波であったのに対して、本発明のスチ−ルコ−ドが、芯素線に施すくせをスパイラル形状という３次元波とするとともに、少なくとも２種類の異なった形状のくせを有する芯素線を撚り合わせて芯を構成したので、芯は互いに隣り合う各芯素線同志はくせが異なるように撚り合わされる構造となって、スチ−ルコ−ドの芯の内部に空洞部を確実に形成することができ、このことにより、芯内部へのゴムの充填性を改善させることができたためである。
【００４０】
さらに、くせの波高／ピッチを０．０１〜０．０５の範囲内に設定したことにより、ゴムの侵入性が良好となり、かつ形状が安定し、これによっても耐疲労性が向上したためであると解される。
【００４１】
また、本発明のスチ−ルコ−ドでは、芯素線と側素線とが一度にかつ同じ方向に撚り合わされるため、製造コストを従来のＮ／Ｍ構造のスチ−ルコ−ドとほぼ同じコストとすることができ、本発明によれば、製造コストが安く、しかも芯内部へのゴムの侵入性の良好なタイヤ補強用のスチ−ルコ−ドを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施例１としての３／６構造のスチ−ルコ−ドの断面図。
【図２】本発明の実施例２としての３／１１構造のスチ−ルコ−ドの断面図。
【図３】本発明の実施例３としての４／８構造のスチ−ルコ−ドの断面図。
【図４】本発明の実施例４としての５／１５構造のスチ−ルコ−ドの断面図。
【図５】（ａ）従来の３／６構造のスチ−ルコ−ドの断面図。          （ｂ）従来の４／８構造のスチ−ルコ−ドの断面図。
【図６】（ａ）別の従来の３／６構造のスチールコードの断面図。          （ｂ）別の従来の４／７構造のスチールコードの断面図。
【図７】（ａ）図６（ａ）のスチールコードを実際に撚り合わせたときの状態を示す断面図。（ｂ）図６（ｂ）のスチールコードを実際に撚り合わせたときの状態を示す断面図
【図８】従来のスチールコードの素線の側面図。
【符号の説明】
【００４３】
１：芯
ａ１：くせを有する素線
ａ２：素線ａ１と異なるくせを有する素線素線
ｂ１：くせを有する素線
ｂ２：素線ｂ１と異なるくせを有する素線
ｂ３：素線ｂ１および素線ｂ２と異なるくせを有する素線
ｃ１：くせを有する素線
ｃ２：素線ｃ１と異なるくせを有する素線
ｃ３：素線ｃ１および素線ｃ２と異なるくせを有する素線
ｄ１：くせを有する素線
ｄ２：素線ｄ１と異なるくせを有する素線
ｄ３：素線ｄ１および素線ｄ２と異なるくせを有する素線
２：側素線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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