JP4580522B2

JP4580522B2 - Steel cord for tire reinforcement

Info

Publication number: JP4580522B2
Application number: JP2000258011A
Authority: JP
Inventors: 哲吉田
Original assignee: 金井宏彰
Priority date: 2000-08-28
Filing date: 2000-08-28
Publication date: 2010-11-17
Anticipated expiration: 2020-08-28
Also published as: JP2002069873A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、自動車用タイヤの補強材として用いられるタイヤ補強用スチールコード（以下、単に「スチールコード」という）に関し、特に複数本のスチール素線を平面状に並べた、いわゆる無撚り構造のスチールコードの改良に関するものであり、スチール素線とラッピング線のフレッティング摩耗を著しく低減することができるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から一般に使用されるスチールコードは、複数本のスチール素線からなり、これに何らかの撚りを加えたものであった。この種スチールコードは、例えば、単層撚り構造として１×３構造、１×５構造などがあり、また、複層撚り構造として１＋６構造、３＋８構造などがある。これらのスチールコードは、撚り合わせることで、適当な伸び性を有し、かつ適当な柔軟性を有するものである。
ところで、道路舗装率の向上や高速道路の普及に伴ない、重要性を増してきたのが“曲げ剛性”という概念である。すなわち高速走行でカーブを曲がるときなどに接地部においてタイヤ回転方向とは直角方向いわゆる“タイヤ幅方向”にタイヤが変形するが、地面から離れる瞬間に変形状態から可及的速やかに復元するためにも、あるいはタイヤの形状安定性のためにも、高いタイヤ幅方向の曲げ剛性が要求されるようになってきた。タイヤ幅方向における曲げ剛性の高いタイヤは、コーナリング性能が高く、燃費もよいとされている。この観点からすれば、上記従来構造のスチールコードはそのスチールコード断面がほぼ円形であるから、スチールコード断面のタテヨコ比が同じであり、このため、タイヤ幅方向の曲げ剛性が大きくなく、また、スチールコードを埋設したベルトの厚みを薄くすることができないという問題がある。
タイヤ幅方向の曲げ剛性向上の要求に伴ない、近年、複数本のスチール素線を撚らずに平面状に並べて引き揃え、これに細いラッピング線を螺線状に巻き付けて形成したスチールコードが開発・実用化されつつある。例えば、特開平８−１２０５７８号公報に、波形くせ付けを施したスチール素線の複数本を、撚り合せず平面上に引き揃え、その周りにラッピング線を螺旋状に巻き付けて束ねたスチールコードが開示されており（以下、これを「従来例」という）、この従来例のスチールコードによれば、曲げ剛性に方向性を持たせることができる。しかし、上記従来例のスチールコードにおいては、ラッピング線がスチールコードの表面から突き出ており、また、スチールコードとの絡みがないので、ラッピング線のコ−ド表面に対するスチールコード長手方向自由度が大きく、したがって、しごきに対して弱く形状が不安定で、しかも、スチールコード製造時の巻き取り、あるいは繰り出しで、ガイド等とのこすれでラッピング線が切れ易く、取扱い作業性が悪い。
また、タイヤ走行時にラッピング線とスチール素線とがこすれ合う、いわゆる“フレッティング摩耗”のため、ラッピング線やスチール素線が傷ついたりする問題を解決しきれない。特にスチール素線が傷つくと、その箇所が起点となり局部的な応力集中を生じて破断するに至り、スチールコードの強度が低下すると共に形状安定性が損なわれ、スチールコードの耐疲労強度が低下してタイヤ寿命を低下させることになる。
【０００３】
そこで、本出願人は、上記従来例の問題を解決するために、特開２０００−９６４６５号公報に開示されるスチールコードを提案した（以下、これを「改善例」という）、これはスチールコードの波形くせの谷部に添わせてラッピング線が巻き付けられているものである。改善例のスチールコードによれば、ラッピング線がスチールコードの見掛け上の外面から突き出ることがなく、また、ラッピング線がスチールコードの谷部に添って巻き付いているので、ラッピング線のスチールコードに対する自由度が小さい。従って、従来例のスチールコードの問題点を解消できるというものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記改善例のスチールコードは、スチールコード安定性や取扱い性は大幅に改善されたものの、フレッティング摩耗については改善の余地がある。すなわち、改善例のスチールコードのフレッティング摩耗の状況について調べた結果、スチールコード両側端部でフレッティング摩耗の進行度が大きいことを見出した。これは、スチールコード両側端部において、ラッピング線がスチール素線に沿って小さい曲率半径で連続して接触しており、タイヤが変形を受けてスチールコードに圧縮力が加わった場合に生じるスチールコードに対するラッピング線の摩擦力が、スチールコード両側端部で局部的に大きくなり、スチール素線の摩耗進行が激しくなることに起因するものと、ラッピング線やスチール素線の損傷状態から推定される。
本発明は、“無撚り”のタイヤコード構造を前提技術とし、これに改良を加えて上述のフレッティング摩耗を可及的に防止し、タイヤ寿命を延長できるスチールコードを提供することをその課題とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために講じた手段は、連続したくせ付を施した３〜１０本のコア素線（スチール素線と同じ。以下同じ）を撚り合わせることなく同一平面上に引き揃えたコアと、このコアの周りに螺旋状に巻き付けたラッピング線とからなるスチールコードを前提として、コア両側端部とラッピング線との間に微小間隙を設けたことである。
【０００６】
【作用】
本発明のスチールコードは、このスチールコード両側端部において、コア両側端部とラッピング線との間に微小間隙を設けたものであるから、ベルトに埋設された状態においてもコア両側端部において、コア素線とラッピング線との間に微小な間隙が介在し、この間隙にゴムが浸透する。したがって、コア両側端部におけるコア素線とラッピング線との接触はほとんどなく、また、接触する場合でも接触圧力がわずかな程度に低減される。
それゆえ、コア両側端部におけるコア素線とラッピング線との擦れ合いによるコア素線及びラッピング線の摩耗損傷が著しく低減される。
【０００７】
【実施態様１】
実施態様１は、上記解決手段におけるコア素線のくせによるコアの谷部にラッピング線を添わせて巻き付けたことである。
これにより、しごきに対して形状が安定し、しかも、スチールコード製造時の巻き取り、あるいは繰り出しで、ガイド等とのこすれでラッピング線が切れることがなく、取扱い作業性も良好である。
【０００８】
【実施態様２】
実施態様２は、上記解決手段における、コア両側端部とラッピング線との間の微小間隙の平均値を０．０５〜０．３ｍｍの範囲にしたことである。
これにより、解決手段に上記作用を保持しつつ、コアに対するラッピング線の束ね機能が損なわれることを、実用上支障のない程度に抑制することができる。
【０００９】
【実施態様３】
実施態様３は、上記解決手段におけるコア素線径ｄ（ｍｍ）とラッピング線径ｄ_１（ｍｍ）の関係を下記式の範囲にすることである。
０．２０≦ｄ≦０．５０
０．５ｄ≦ｄ_１≦０．５ｄ＋０．１
【００１０】
【実施の形態】
図１は本発明のスチールコードの平面図、図２は図１における各断面図である。図２に示すようにスチールコード谷部１ａにおいて、コア両側端部とラッピング線２の間に微小間隙Ｓを有する。
コア両側端部とラッピング線との間に微小間隙を設ける手段は以下のとおりである。まず、螺旋状の複数のくせ付けしたコア素線１を束状に集束し、この周りにラッピング線を一定ピッチで螺旋状に巻き回し、次に圧延ローラ（図示せず）の間に通して、偏平断面形状で、コア両側端部とラッピング線２との間に微小間隙Ｓを有するスチールコードを製造する。この際、上記間隙Ｓが生じるように、ラッピング線２の螺旋巻き回しのピッチと締め具合を適度に調整することが肝要である。この微小間隙Ｓの平均値は、０．０５〜０．３０ｍｍに制御するのが好ましい。上記間隙Ｓが小さすぎると、タイヤ変形時にスチールコードに曲げが生じたとき、コア素線１とラッピング線２の接触圧力が高くなり、フレッティング摩耗の程度が大きくなる。また、上記間隙Ｓが大きすぎるとコア素線１を束ねる機能が低下してスチールコード形状の安定性が悪くなり、スチールコードの耐疲労性が低下する。
本発明のスチールコードにおいて、コア素線１は直径０．２０〜０．５０ｍｍ程度であれば良く、また、ラッピング線２の直径は、コア素線径より小さい方がよい。ラッピング線２は、コア素線１を束ねる機能を果たせれば良く、スチールコード強力に寄与する必要はないからである。逆に、ラッピング線２が太すぎると、スチールコードの厚みが大きくなってタイヤ厚みを増やすことになるので好ましくない。ラッピング線２の好適な線径範囲は、請求項４に規定したとおりである。
また、図１に示すように、スチールコード谷部１ａにラッピング線２を添わせて巻き付けるのが好ましい。その理由は特開２０００−９６４６５号公報に示すとおりである。
【００１１】
【発明の効果】
本発明のスチールコードによれば、スチールコード両側端部において繰り返し曲げが加わっても、フレッティング摩耗の発生をほとんど皆無にできる。従って、スチールコードの耐疲労性を向上させてタイヤ寿命を可及的に延長できる。また、曲げ剛性に方向性をもたせることで、タイヤの回転方向に対して直角方向の曲げ剛性を高めることができる。従って、タイヤのコーナリング性能を高めることができる。
また、タイヤ（ベルト）の厚みを減らすことができ、タイヤの軽量化により燃費を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例のスチールコードの平面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ，Ｂ−Ｂ，Ｃ−Ｃ，Ｄ−Ｄの各断面図である。
【符号の説明】
１・・・くせ付けしたコア素線
１ａ・・・スチールコード谷部
２・・・ラッピング線
Ｓ・・・コア両側端部とラッピング線との間の微小間隙[0001]
[Industrial application fields]
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a tire reinforcing steel cord (hereinafter simply referred to as “steel cord”) used as a reinforcing material for automobile tires, and in particular, a steel having a so-called untwisted structure in which a plurality of steel strands are arranged in a plane. The present invention relates to the improvement of the cord, and can significantly reduce the fretting wear of the steel wire and the wrapping wire.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a steel cord generally used has been composed of a plurality of steel strands and some twists added thereto. This type of steel cord has, for example, a 1 × 3 structure, a 1 × 5 structure, etc. as a single layer twist structure, and a 1 + 6 structure, a 3 + 8 structure, etc. as a multilayer twist structure. These steel cords have appropriate stretchability and appropriate flexibility by being twisted together.
By the way, the concept of “bending rigidity” has become more important as the road pavement rate improves and the highway spreads. In other words, when turning a curve at high speed, the tire deforms in the so-called “tire width direction” in the direction perpendicular to the tire rotation direction at the ground contact part, but to recover from the deformed state as quickly as possible when leaving the ground. In addition, high bending rigidity in the tire width direction has been required for tire shape stability. A tire having high bending rigidity in the tire width direction is said to have high cornering performance and good fuel efficiency. From this point of view, since the steel cord cross section of the conventional structure is substantially circular, the vertical ratio of the steel cord cross section is the same. Therefore, the bending rigidity in the tire width direction is not large, There is a problem that the thickness of the belt in which the steel cord is embedded cannot be reduced.
In recent years, with the demand for improved bending rigidity in the tire width direction, a steel cord formed by winding a plurality of steel strands in a flat shape without twisting them and winding a thin wrapping wire in a spiral shape around them It is being developed and put to practical use. For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 8-120578, there is a steel cord in which a plurality of steel strands with corrugation are aligned on a plane without being twisted, and a wrapping wire is wound around and bundled around it. This is disclosed (hereinafter referred to as “conventional example”), and according to the steel cord of this conventional example, the bending rigidity can be given directionality. However, in the steel cord of the above-mentioned conventional example, the wrapping wire protrudes from the surface of the steel cord and there is no entanglement with the steel cord, so the degree of freedom in the longitudinal direction of the steel cord with respect to the cord surface of the wrapping wire is large. Therefore, it is weak against ironing, its shape is unstable, and it is easy to break the wrapping wire due to rubbing with a guide or the like during winding or unwinding of the steel cord, resulting in poor handling workability.
In addition, the so-called “fretting wear” in which the wrapping wire and the steel wire rub against each other when the tire is running cannot solve the problem that the wrapping wire or the steel wire is damaged. In particular, when a steel wire is damaged, the location starts as a local stress concentration and breaks. The strength of the steel cord decreases and the shape stability is impaired, and the fatigue resistance of the steel cord decreases. Tire life.
[0003]
Therefore, the present applicant has proposed a steel cord disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-96465 in order to solve the problem of the above-described conventional example (hereinafter referred to as “improved example”). A wrapping wire is wound around the corrugated valley of the above. According to the steel cord of the improved example, the wrapping wire does not protrude from the apparent outer surface of the steel cord, and the wrapping wire wraps along the trough of the steel cord, so the wrapping wire is free from the steel cord. The degree is small. Therefore, the problem of the steel cord of the conventional example can be solved.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, although the steel cords of the above improvement examples have greatly improved steel cord stability and handleability, there is room for improvement in terms of fretting wear. That is, as a result of examining the situation of fretting wear of the steel cord of the improved example, it was found that the degree of progress of fretting wear was large at both ends of the steel cord. This is because steel wrapping occurs when the wrapping wire is in continuous contact with the steel strand at a small radius of curvature at both ends of the steel cord and the tire is deformed and compressive force is applied to the steel cord. The frictional force of the wrapping wire is estimated to be due to the fact that the frictional force of the wrapping wire locally increases at both ends of the steel cord and the wear progress of the steel wire becomes severe, and from the damage state of the wrapping wire and steel wire.
It is an object of the present invention to provide a steel cord that has a tire cord structure that is “non-twisted” as a prerequisite technology and that can be improved to prevent the above-described fretting wear as much as possible and extend the tire life. It is what.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The means taken to solve the above-mentioned problem is a core in which 3 to 10 core strands (same as a steel strand, the same applies hereinafter) with continuous crease are arranged on the same plane without being twisted together. Assuming a steel cord comprising a wrapping wire spirally wound around the core, a minute gap is provided between both end portions of the core and the wrapping wire.
[0006]
[Action]
Since the steel cord of the present invention is such that a minute gap is provided between the both ends of the core and the wrapping wire at both ends of the steel cord, both ends of the core are embedded in the belt. A minute gap is interposed between the core strand and the wrapping wire, and rubber penetrates into this gap. Therefore, there is almost no contact between the core wire and the wrapping wire at both end portions of the core, and even in the case of contact, the contact pressure is reduced to a slight extent.
Therefore, wear damage of the core wire and the wrapping wire due to friction between the core wire and the wrapping wire at both ends of the core is remarkably reduced.
[0007]
Embodiment 1
Embodiment 1 is that a wrapping wire is attached to a trough of the core due to the core wire in the above solution.
As a result, the shape is stable against ironing, and the wrapping line is not broken by rubbing with a guide or the like during winding or feeding of the steel cord, and the handling workability is also good.
[0008]
Embodiment 2
Embodiment 2 is that the average value of the minute gaps between the both side ends of the core and the wrapping line in the above solution is in the range of 0.05 to 0.3 mm.
Thereby, it is possible to suppress the function of bundling the wrapping wire with respect to the core from being impaired to the extent that there is no practical problem while maintaining the above action in the solving means.
[0009]
Embodiment 3
Embodiment 3 is to make the relationship between the core wire diameter d (mm) and the wrapping wire diameter d ₁ (mm) in the above solution within the range of the following formula.
0.20 ≦ d ≦ 0.50
0.5d ≦ d ₁ ≦ 0.5d + 0.1
[0010]
Embodiment
FIG. 1 is a plan view of a steel cord of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of FIG. As shown in FIG. 2, in the steel cord trough 1 a, there is a minute gap S between the both side ends of the core and the wrapping wire 2.
Means for providing a minute gap between the both side ends of the core and the wrapping line is as follows. First, a plurality of spirally wound core elements 1 are converged in a bundle, and a wrapping wire is wound around the spiral at a constant pitch, and then passed between rolling rollers (not shown). Then, a steel cord having a flat cross-sectional shape and having a minute gap S between both end portions of the core and the wrapping wire 2 is manufactured. At this time, it is important to appropriately adjust the helical winding pitch and tightness of the wrapping wire 2 so that the gap S is generated. The average value of the minute gaps S is preferably controlled to 0.05 to 0.30 mm. If the gap S is too small, when the steel cord is bent at the time of deformation of the tire, the contact pressure between the core wire 1 and the wrapping wire 2 becomes high, and the degree of fretting wear increases. On the other hand, if the gap S is too large, the function of bundling the core wires 1 is lowered, the stability of the steel cord shape is deteriorated, and the fatigue resistance of the steel cord is lowered.
In the steel cord of the present invention, the core wire 1 may have a diameter of about 0.20 to 0.50 mm, and the diameter of the wrapping wire 2 is preferably smaller than the core wire diameter. This is because the wrapping wire 2 only needs to fulfill the function of bundling the core strands 1 and does not need to contribute to the steel cord strength. Conversely, if the wrapping wire 2 is too thick, the thickness of the steel cord increases and the tire thickness increases, which is not preferable. A suitable wire diameter range of the wrapping wire 2 is as defined in claim 4.
Further, as shown in FIG. 1, it is preferable to wrap the steel cord valley 1a with the wrapping wire 2 attached thereto. The reason is as shown in JP 2000-96465 A.
[0011]
【The invention's effect】
According to the steel cord of the present invention, the occurrence of fretting wear can be almost eliminated even if bending is repeatedly applied to both ends of the steel cord. Accordingly, the tire life can be extended as much as possible by improving the fatigue resistance of the steel cord. Further, by imparting directionality to the bending rigidity, it is possible to increase the bending rigidity in the direction perpendicular to the rotation direction of the tire. Therefore, the cornering performance of the tire can be improved.
Further, the thickness of the tire (belt) can be reduced, and the fuel consumption can be improved by reducing the weight of the tire.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view of a steel cord according to an embodiment.
2 is a cross-sectional view taken along lines AA, BB, CC, and DD in FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Corroded core strand 1a ... Steel cord trough part 2 ... Wrapping wire S ... Minute gap between both ends of the core and the wrapping wire

Claims

3-10 core strands subjected to continuous habits were wound in a spiral manner along a core formed by aligning them on the same plane without twisting them, and a core valley formed by the core strands. In steel cords consisting of wrapping wires,
3 to 10 core strands constituting the core except for the minute gap provided with a minute gap having an average value in the range of 0.05 to 0.3 mm between the both side ends of the core and the wrapping wire. Is a steel cord for reinforcing tires, characterized by being in close contact with each other .