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1. WO2020116047 - STEEL WIRE AND TIRE

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明 細 書

発明の名称 スチールワイヤー、タイヤ

技術分野

0001   0002  

背景技術

0003  

先行技術文献

特許文献

0004  

発明の概要

0005  

図面の簡単な説明

0006  

発明を実施するための形態

0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019   0020   0021   0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077   0078   0079   0080   0081   0082   0083   0084   0085   0086  

実施例

0087   0088   0089   0090   0091   0092   0093   0094   0095   0096   0097   0098   0099   0100   0101   0102   0103   0104   0105   0106   0107   0108   0109   0110   0111  

符号の説明

0112  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9  

図面

1   2   3   4   5  

明 細 書

発明の名称 : スチールワイヤー、タイヤ

技術分野

[0001]
 本開示は、スチールワイヤー、タイヤに関する。
[0002]
 本出願は、2018年12月6日出願の日本出願第2018-229035号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。

背景技術

[0003]
 特許文献1では、ビード部からサイドウォール部までの領域内に、複数本の単線スチールワイヤーを引き揃えてゴム中に埋設してなるサイド補強層を配設した空気入りラジアルタイヤにおいて、前記単線スチールワイヤーを偏平形状とし、前記単線スチールワイヤーの偏平率を40%~70%とし、前記単線スチールワイヤーの長径を0.80mm以下とし、前記単線スチールワイヤーの平均間隔を0.60mm以上とし、各単線スチールワイヤーの座屈荷重と前記サイド補強層の単位面積当たりのワイヤー質量との積を400N・kg/m 2以上としたことを特徴とする空気入りラジアルタイヤが提案されている。

先行技術文献

特許文献

[0004]
特許文献1 : 特開2015-178301号公報

発明の概要

[0005]
 本開示のスチールワイヤーは、長手方向と垂直な断面が扁平形状を有し、
 前記断面の外形が、第1の直線部と、
 前記第1の直線部と対向するように配置された第2の直線部と、
 前記第1の直線部と、前記第2の直線部との間を接続する第1の曲線部及び第2の曲線部とを有しており、
 前記第1の曲線部と、前記第2の曲線部とは対向するように配置され、
 前記第1の直線部の長さと、前記第2の直線部の長さとの平均値をW1、
 前記第1の曲線部と、前記第2の曲線部との間の最大距離をW2とした場合に、
 前記W2に対する前記W1の割合が75%以下である。

図面の簡単な説明

[0006]
[図1] 図1は、本開示の一態様に係るスチールワイヤーの長手方向と垂直な面での断面図である。
[図2] 図2は、本開示の一態様に係るスチールワイヤーを製造する際に用いることができる圧延装置の説明図である。
[図3] 図3は、本開示の一態様に係るタイヤの断面図である。
[図4] 図4は、ベルト層を模式的に示した図である。
[図5] 図5は、実験例における耐久性試験の説明図である。

発明を実施するための形態

[0007]
[本開示が解決しようとする課題]
 特許文献1に開示された発明によれば、サイド補強層の補強線材として、複数本のフィラメントを撚り合わせてなるスチールコードの替りに単線スチールワイヤーを使用することで、コートゴムの使用量を減らして空気入りラジアルタイヤの転がり抵抗を低減できるとされている。
[0008]
 しかしながら、近年ではタイヤに対して更なる性能向上が求められている。このため、タイヤに関して、例えば転がり抵抗の低減等のための軽量化に加えて、タイヤの交換頻度を抑制し、より長期間に渡って使用できるように耐久性の向上が求められている。そして、タイヤに用いられるスチールワイヤーについても軽量性、及び耐久性に優れたタイヤを形成することができるスチールワイヤーであることが求められるようになっている。
[0009]
 そこで、軽量性、及び耐久性に優れたタイヤを形成することができるスチールワイヤーを提供することを目的とする。
[本開示の効果]
 本開示によれば、軽量性、及び耐久性に優れたタイヤを形成することができるスチールワイヤーを提供できる。
[0010]
 [本開示の実施形態の説明]
 最初に本開示の実施態様を列記して説明する。以下の説明では、同一または対応する要素には同一の符号を付し、それらについて同じ説明は繰り返さない。
[0011]
 (1)本開示の一態様に係るスチールワイヤーは、長手方向と垂直な断面が扁平形状を有し、
 前記断面の外形が、第1の直線部と、
 前記第1の直線部と対向するように配置された第2の直線部と、
 前記第1の直線部と、前記第2の直線部との間を接続する第1の曲線部及び第2の曲線部とを有しており、
 前記第1の曲線部と、前記第2の曲線部とは対向するように配置され、
 前記第1の直線部の長さと、前記第2の直線部の長さとの平均値をW1、
 前記第1の曲線部と、前記第2の曲線部との間の最大距離をW2とした場合に、
 前記W2に対する前記W1の割合が75%以下である。
[0012]
 スチールワイヤーは例えばタイヤのベルト層に配置することができる。ベルト層は、スチールワイヤーと、ゴムとを有し、スチールワイヤーはゴム内に埋め込まれている。ベルト層は、ゴム内にスチールワイヤーを埋め込めるようにその厚さを選択できるため、スチールワイヤーの断面の形状を扁平形状とし、厚さを抑制することで、ベルト層の厚さも抑制することができる。従って、断面の形状が扁平形状のスチールワイヤーとすることで、例えば同一の断面積を有する円形状のスチールワイヤーを用いた場合と比較して、ベルト層に含まれるゴムの量を抑制できる。このため、断面の形状が扁平形状のスチールワイヤーとすることでベルト層を軽量化することができ、該ベルト層を含むタイヤも軽量化することができる。
[0013]
 さらに、本発明の発明者の検討によれば、上記W2に対するW1の割合を75%以下とすることで、該スチールワイヤーの耐久性を高められ、該スチールワイヤーを用いたタイヤについても耐久性を高められることが確認できた。これは、W2に対するW1の割合を75%以下とすることで、スチールワイヤーの断面の形状を扁平形状に加工する際に、圧縮加工を受ける箇所と、引張り加工を受ける箇所との境界部における割れの発生を抑制できるためと考えられる。なお、W2に対するW1の割合は、(W2に対するW1の割合(%))=W1/W2×100により算出できる。
[0014]
 このため、本開示の一態様に係るスチールワイヤーによれば、軽量性、及び耐久性に優れたタイヤを形成することができるスチールワイヤーとすることが可能になる。
[0015]
 (2) 前記W2に対する前記W1の割合が60%以上であってもよい。
[0016]
 (3) 前記第1の直線部と、前記第2の直線部との間の最大距離を厚さとした場合に、前記厚さの前記W2に対する割合である扁平率が60%以上であってもよい。
[0017]
 なお、扁平率は、上記厚さをTとした場合、(扁平率(%))=T/W2×100により算出できる。
[0018]
 (4) 前記第1の直線部と、前記第2の直線部との間の最大距離を厚さとした場合に、前記厚さの前記W2に対する割合である扁平率が80%以下であってもよい。
[0019]
 (5) 前記第1の直線部と、前記第2の直線部との間の最大距離を厚さとした場合に、前記厚さが0.30mm以上であってもよい。
[0020]
 (6) 前記第1の直線部と、前記第2の直線部との間の最大距離を厚さとした場合に、
 前記厚さが0.50mm以下であってもよい。
[0021]
 (7)Cu及びZnを含むブラスめっき膜を有していてもよい。
[0022]
 なお、Cuは銅を、Znは亜鉛をそれぞれ意味する。
[0023]
 (8)上記ブラスめっき膜は、さらにCo、及びNiから選択された1種類以上の元素を含有してもよい。
[0024]
 なお、Coはコバルトを、Niはニッケルをそれぞれ意味する。
[0025]
 (9)(1)~(8)のいずれかに記載のスチールワイヤーを含むタイヤとすることもできる。
[0026]
 [本開示の実施形態の詳細]
 本開示の一実施形態(以下「本実施形態」と記す)に係るスチールワイヤー、タイヤの具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許の請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
[0027]
 〔スチールワイヤー〕
 以下、本実施形態に係るスチールワイヤーについて図1に基づき説明する。
[0028]
 図1に本実施形態のスチールワイヤー10の長手方向と垂直な面での断面図を示す。
[0029]
 本実施形態のスチールワイヤー10は1本のワイヤー、すなわち単線であり、単線スチールワイヤーということもできる。また、本実施形態のスチールワイヤー10は、長手方向に沿って捩り加工が施されていないことが好ましく、ストレートスチールワイヤーであることが好ましい。
[0030]
 図1に示すように本実施形態のスチールワイヤー10は長手方向と垂直な断面において、扁平形状を有することができる。ここでいう扁平形状とは、例えば幅よりも厚さが短く、平たい形状であることを意味する。なお、以下スチールワイヤーの長手方向と垂直な断面のことを単に「断面」とも記載する。
[0031]
 スチールワイヤーは例えばタイヤのベルト層に配置することができる。ベルト層はタイヤについての説明で後述するように、スチールワイヤーと、ゴムとを有し、スチールワイヤーはゴム内に埋め込まれている。ベルト層は、ゴム内にスチールワイヤーを埋め込めるようにその厚さを選択できるため、スチールワイヤーの断面の形状を扁平形状とし、厚さを抑制することで、ベルト層の厚さも抑制することができる。従って、断面の形状が扁平形状のスチールワイヤーとすることで、例えば同一の断面積を有する円形状のスチールワイヤーを用いた場合と比較して、ベルト層に含まれるゴムの量を抑制できる。このため、断面の形状が扁平形状のスチールワイヤーとすることでベルト層を軽量化することができ、該ベルト層を含むタイヤも軽量化することができる。
[0032]
 ただし、本発明の発明者らの検討によれば、断面の形状を扁平形状とした場合、該スチールワイヤーの耐久性が十分ではない場合があり、例えば外力を加えて繰り返し変形させた場合に、少ない変形回数で破断する場合があった。そこで、本発明の発明者らはタイヤに用いた場合にタイヤの軽量化と耐久性を両立できるスチールワイヤーについて更なる検討を行った。その結果、スチールワイヤーの断面の形状を所定の扁平形状とすることで、スチールワイヤーの耐久性を高め、該スチールワイヤーを用いたタイヤについて軽量性及び耐久性を高められることを見出した。
[0033]
 図1に示すように、本実施形態のスチールワイヤー10の断面の外形は、第1の直線部11と、第1の直線部11と対向するように配置された第2の直線部12とを有する。また、本実施形態のスチールワイヤー10の断面の外形は、第1の直線部11と第2の直線部12との間を接続する第1の曲線部13及び第2の曲線部14を有することができる。
[0034]
 第1の直線部11と、第2の直線部12とは図1に示すように平行であることが好ましい。なお、ここでいう平行とは厳密な意味での平行を意味するものではなく、該2本の直線部が並列に配置されていることを意味する。
[0035]
 図1に示すように、第1の曲線部13と、第2の曲線部14とは対向するように配置される。第1の曲線部13、及び第2の曲線部14はそれぞれ、第1の直線部11の端部と第2の直線部12の端部との間を接続するように構成されていればよく、その形状は特に限定されない。例えば図1に示すように、第1の曲線部13、及び第2の曲線部14はそれぞれ、スチールワイヤー10の外側に凸の曲線形状とすることができる。
[0036]
 そして、第1の直線部11の長さW11と、第2の直線部12の長さW12との平均値をW1とし、第1の曲線部13と、第2の曲線部14との間の最大距離をW2とした場合に、W2に対するW1の割合を75%以下とすることが好ましく、72%以下とすることがより好ましい。なお、上記W2は、最も長くなる部分での第1の曲線部13と、第2の曲線部14との間の距離を意味しており、スチールワイヤー10の幅ということもできる。
[0037]
 第1の直線部11の長さW11、第2の直線部12の長さW12、及び第1の曲線部13と第2の曲線部14との間の最大距離W2は、スチールワイヤーの断面形状のばらつきの影響を避けるため、それぞれスチールワイヤーの長手方向と垂直な複数の断面において測定した値の平均値であることが好ましい。第1の直線部11の長さW11、第2の直線部12の長さW12、及び第1の曲線部13と第2の曲線部14との間の最大距離W2は、例えばスチールワイヤーの長手方向と垂直な3つの断面における測定値の平均値であることがより好ましい。スチールワイヤーの長手方向と垂直な複数の断面において上記W11、W12、W2を測定し、平均値を算出する場合、隣接する断面間の距離を十分にとることが好ましい。スチールワイヤーの試験片の長さにもよるが、例えば隣接する断面間の距離は1cm以上5cm以下であることが好ましい。
[0038]
 上述のW1は、W1=(W11+W12)/2により算出できる。W2に対するW1の割合は、(W2に対するW1の割合(%))=W1/W2×100により算出できる。
[0039]
 断面の形状が扁平形状のスチールワイヤーは、例えば断面の形状が円形状のスチールワイヤーを圧延することで形成することができる。上述の、第1の直線部11や、第2の直線部12は、断面の形状が円形のスチールワイヤーを圧延する際に形成される。
[0040]
 第1の直線部11の長さW11と第2の直線部12の長さW12との平均値W1を長くし、第1の曲線部13と第2の曲線部14との間の最大距離W2に近づけるには、スチールワイヤーの断面の形状を扁平形状とするために圧延時に加える圧力を高める必要がある。
[0041]
 しかしながら、扁平形状とするために圧延時に加える圧力を過度に高め、上述のW2に対するW1の割合を大きくした場合、スチールワイヤー内部の圧縮加工を受ける箇所と、引張り加工を受ける箇所との境界部において割れが生じ、スチールワイヤーの耐久性を低下させる原因となると推認される。
[0042]
 一方、本発明の発明者らの検討によれば、上述のようにW2に対するW1の割合を75%以下とすることで、該スチールワイヤーの耐久性を高められ、該スチールワイヤーを用いたタイヤについても耐久性を高められることが確認できた。これは、W2に対するW1の割合を75%以下とすることで、スチールワイヤーの断面の形状を扁平形状に加工する際に、圧縮加工を受ける箇所と、引張り加工を受ける箇所との境界部における割れの発生を抑制できるためと考えられる。
[0043]
 なお、W2に対するW1の割合の下限値は特に限定されないが、例えば60%以上であることが好ましく、62%以上であることがより好ましい。W2に対するW1の割合を60%以上とすることで、スチールワイヤーの厚さ方向と、幅方向とでの加工差による残留応力や、表面硬度の違いによりスパイラル状(螺旋状)によれる線クセが生じることを抑制できる。このため、取扱い性に優れるため、タイヤ等に用いる場合に生産性を高めることができる。
[0044]
 本実施形態のスチールワイヤーの第1の直線部11の長さW11と、第2の直線部12の長さW12との平均値であるW1の具体的なサイズは特に限定されず、例えば扁平形状に加工する前のスチールワイヤーのサイズ等に応じて任意に選択することができる。W1は例えば0.25mm以上0.36mm以下とすることが好ましく、0.27mm以上0.36mm以下とすることがより好ましい。
[0045]
 また、本実施形態のスチールワイヤー10の、第1の曲線部13と、第2の曲線部14との間の最大距離W2、すなわち本実施形態のスチールワイヤー10の幅の具体的なサイズも特に限定されない。本実施形態のスチールワイヤー10の、第1の曲線部13と、第2の曲線部14との間の最大距離W2は例えば、0.42mm以上0.52mm以下であることが好ましく、0.43mm以上0.50mm以下であることがより好ましい。
[0046]
 本実施形態のスチールワイヤー10は、その扁平率は特に限定されないが、扁平率は60%以上であることが好ましい。なお、扁平率は第1の直線部11と、第2の直線部12との間の最大距離である厚さTの、第1の曲線部13と、第2の曲線部14との間の最大距離W2に対する割合であり、(扁平率(%))=T/W2×100により算出できる。また、第1の直線部11と、第2の直線部12との間の最大距離とは、最も長くなる部分での第1の直線部11と、第2の直線部12との間の距離を意味しており、上述のようにスチールワイヤー10の厚さということもできる。
[0047]
 厚さTについても、既述のW11、W12、W2の場合と同様にスチールワイヤーの長手方向と垂直な複数の断面において測定した値の平均値であることが好ましい。特に厚さTは、スチールワイヤーの長手方向と垂直な3つの断面における測定値の平均値であることがより好ましい。スチールワイヤーの長手方向と垂直な3つの断面において厚さTを測定し、平均値を算出する場合、スチールワイヤーの試験片の長さにもよるが、隣接する断面間の距離が1cm以上5cm以下であることが好ましい。
[0048]
 本発明の発明者の検討によれば、扁平率を60%以上とすることで、該スチールワイヤーの耐久性を特に高めることができるからである。扁平率を60%以上とすることで、スチールワイヤーの断面の形状を扁平形状に加工する際に、圧縮加工を受ける箇所と、引張り加工を受ける箇所との境界部における割れの発生を抑制できるためと考えられる。扁平率は63%以上であることがより好ましい。
[0049]
 また、扁平率の上限は特に限定されないが、80%以下であることが好ましく、75%以下であることがより好ましい。
[0050]
 これは、扁平率を80%以下とすることで特にスチールワイヤーの厚さを抑制でき、タイヤに用いる際に特にベルト層の厚さを抑制できるため好ましいからである。また、扁平率を80%以下とすることで、スチールワイヤーの厚さ方向と、幅方向とでの加工差による残留応力や、表面硬度の違いによりスパイラル状(螺旋状)によれる線クセが生じることを特に抑制でき、取扱い性に優れるため、タイヤ等に用いる場合に生産性を高めることができるからである。
[0051]
 本実施形態のスチールワイヤーの厚さは特に限定されないが、0.30mm以上であることが好ましく、0.32mm以上であることがより好ましい。
[0052]
 これはスチールワイヤーの厚さTを0.30mm以上とすることで、該スチールワイヤーの耐久性を特に高めることができるからである。
[0053]
 スチールワイヤーの厚さTの上限は特に限定されないが、例えば0.50mm以下であることが好ましく、0.42mm以下であることがより好ましい。これはスチールワイヤーの厚さTを0.50mm以下とすることで、該スチールワイヤーをタイヤに用いた際に、該スチールワイヤーを配置するベルト層の厚さ、さらにはベルト層に含まれるゴムの量を抑制できる。このため、該スチールワイヤーを用いたベルト層や、該ベルト層を含むタイヤを軽量化できるからである。
[0054]
 なお、スチールワイヤーの厚さTとは、既述のように第1の直線部11と、第2の直線部12との間の最大距離となる。
[0055]
 本実施形態のスチールワイヤーの材料は特に限定されないが、本実施形態のスチールワイヤーは、例えば図1中に示したように、鋼線101と、鋼線101の表面にめっき膜102を配置した構成を有することができる。
[0056]
 鋼線としては高炭素鋼線を好適に用いることができる。
[0057]
 また、めっき膜としては、例えば金属成分がCu(銅)と、Zn(亜鉛)とのみからなるめっき膜、すなわちブラスめっき膜とすることもできるが、Cuと、Zn以外の金属成分をさらに含有することもできる。めっき膜は例えば、金属成分としてCo(コバルト)、及びNi(ニッケル)から選択された1種類以上の元素をさらに含むこともできる。
[0058]
 すなわち、本実施形態のスチールワイヤーは、例えばCu及びZnを含むブラスめっき膜を有することができる。また、係るブラスめっき膜は、さらにCo、及びNiから選択された1種類以上の元素を含有することもできる。なお、ブラスめっき膜は上述のように例えば鋼線の表面に配置することができる。
[0059]
 本実施形態のスチールワイヤーが、Cu及びZnを含むブラスめっき膜を有することで、該スチールワイヤーをゴムにより被覆してタイヤとした場合に、スチールワイヤーとゴムとの接着力を高め、特に耐久性に優れたタイヤとすることができる。また、該ブラスめっき膜がCo、及びNiから選択された1種類以上の元素をさらに含有することで、スチールワイヤーとゴムとの接着力をさらに高め、タイヤの耐久性をさらに高めることができるため好ましい。
[0060]
 本実施形態のスチールワイヤーの製造方法は特に限定されず、その断面の形状が既述の形状となるように、製造することができる。
[0061]
 本実施形態のスチールワイヤーの製造方法は、例えば以下の工程を有することができる。
[0062]
 長手方向と垂直な断面の形状が円形状である加工前スチールワイヤーを用意する加工前スチールワイヤー準備工程。 
 加圧面が対向する一対の第1圧延ローラーに、加工前スチールワイヤーを供給し、加工前スチールワイヤーの長手方向と垂直な断面における直径と平行な第1軸方向に沿って加圧する第1圧延工程。 
 加圧面が対向する一対の第2圧延ローラー間に、第1圧延工程後の加工前スチールワイヤーを供給し、加工前スチールワイヤーの長手方向と垂直な断面における、上記第1軸方向と直交する第2軸方向に沿って加圧する第2圧延工程。 
 第1圧延工程と、第2圧延工程とは、例えば図2に示した圧延装置20により実施することができる。
[0063]
 圧延装置20は、加圧面が対向する一対の第1圧延ローラー221、222を有しており、一対の第1圧延ローラー221、222は、加工前スチールワイヤー21を、加工前スチールワイヤー21の断面における直径と平行な第1軸方向、例えば厚さ方向に沿って加圧できる。なお、図2に示した圧延装置20の場合、第1軸方向はZ軸方向に当たり、一対の第1圧延ローラー221、222は、加工前スチールワイヤー21を、図2中のZ軸方向に沿って、その上下方向から加圧し、上述の第1圧延工程を実施できる。
[0064]
 第1圧延工程において、一対の第1圧延ローラー221、222により、加工前スチールワイヤー21を加圧、圧延することで、図1に示したスチールワイヤー10の断面の第1の直線部11、及び第2の直線部12を形成することができる。このため、一対の第1圧延ローラー221、222は、それぞれの加圧面、すなわち加工前スチールワイヤー21に接する面に第1の直線部11、及び第2の直線部12に対応した平坦部を含むことが好ましい。
[0065]
 圧延装置20は、一対の第1圧延ローラー221、222の加工前スチールワイヤー21の搬送方向下流側に、一対の第2圧延ローラー231、232を有することができる。一対の第2圧延ローラー231、232は、第1圧延工程後の加工前スチールワイヤー21を、加工前スチールワイヤー21の断面における第1軸方向と直交する第2軸方向、例えば幅方向に沿って加圧できる。なお、図2に示した圧延装置20の場合、第2軸方向はX軸方向に当たり、一対の第2圧延ローラー231、232は、第1圧延工程後の加工前スチールワイヤー21を、図2中のX軸方向に沿って、その左右方向から加圧し、上述の第2圧延工程を実施できる。ここでいう直交とは、厳密な意味での直交を意味するものではなく、一定量の誤差を含めて実質的に直交であればよい。
[0066]
 第2圧延工程において、一対の第2圧延ローラー231、232により、第1圧延工程後の加工前スチールワイヤー21を加圧、圧延することで、図1に示したスチールワイヤー10の断面の第1の曲線部13、及び第2の曲線部14を形成することができる。このため、一対の第2圧延ローラー231、232は、それぞれの加圧面、すなわち加工前スチールワイヤー21に接する面が第1の曲線部13、及び第2の曲線部14に対応した形状を有していることが好ましい。第2圧延ローラー231、232は、例えば第2圧延ローラー231、232の中心軸を通る面での断面形状が、第1の曲線部13、及び第2の曲線部14に対応した形状を有する溝231A、232Aをそれぞれ含むことができる。
[0067]
 第1圧延工程、第2圧延工程においては、既に説明した本実施形態のスチールワイヤーの断面形状を満たすようにその加圧、圧延の程度等を調整することができる。
[0068]
 そして、加工前スチールワイヤー21について、図2中の矢印Aに沿って、すなわちY軸方向に沿って搬送し、その長手方向全体に対して、上述の第1圧延工程と、第2圧延工程とを実施することで、本実施形態のスチールワイヤーを製造することができる。
[0069]
 なお、ここでは第1圧延工程、及び第2圧延工程を実施する場合を例に、本実施形態のスチールワイヤーの製造方法の構成例を説明したが、係る形態に限定されない。例えば第1圧延工程のみで、その断面の形状を既述の形状とすることができる場合には、第2圧延工程を実施しなくてもよい。
[0070]
 〔タイヤ〕
 次に、本実施形態におけるタイヤについて図3、図4に基き説明する。
[0071]
 本実施形態のタイヤは、既述のスチールワイヤーを含むことができる。
[0072]
 図3は、本実施形態に係るタイヤ31の周方向と垂直な面での断面図を示している。図3ではCL(センターライン)よりも左側部分のみを示しているが、CLを対称軸として、CLの右側にも連続して同様の構造を有している。
[0073]
 図3に示すように、タイヤ31は、トレッド部32と、サイドウォール部33と、ビード部34とを備えている。
[0074]
 トレッド部32は、路面と接する部位である。ビード部34は、トレッド部32よりタイヤ31の内径側に設けられている。ビード部34は、車両のホイールのリムに接する部位である。サイドウォール部33は、トレッド部32とビード部34とを接続している。トレッド部32が路面から衝撃を受けると、サイドウォール部33が弾性変形し、衝撃を吸収する。
[0075]
 タイヤ31は、インナーライナー35と、カーカス36と、ベルト層37と、ビードワイヤー38とを備えている。
[0076]
 インナーライナー35は、ゴムで構成されており、タイヤ31とホイールとの間の空間を密閉する。
[0077]
 カーカス36は、タイヤ31の骨格を形成している。カーカス36はポリエステル、ナイロン、レーヨンなどの有機繊維あるいはスチールワイヤーと、ゴムと、により構成されている。
[0078]
 ビードワイヤー38は、ビード部34に設けられている。ビードワイヤー38は、カーカスに作用する引っ張り力を受け止める。
[0079]
 ベルト層37は、カーカス36を締め付けて、トレッド部32の剛性を高めている。図3に示した例では、タイヤ31は2層のベルト層37を有している。
[0080]
 図4は、2層のベルト層37を模式的に示した図である。図4は、ベルト層37の長手方向、すなわちタイヤ31の周方向と垂直な面での断面図を示している。
[0081]
 図4に示したように、2層のベルト層37は、タイヤ31の径方向に重ねあわされている。各ベルト層37は、複数本のスチールワイヤー41と、ゴム42とを有している。複数本のスチールワイヤー41は、一列に並列されている。スチールワイヤー41としては既述のスチールワイヤーを用いることができる。
[0082]
 なお、既述のスチールワイヤーは長手方向と垂直な断面が扁平形状を有しており、スチールワイヤーの厚さ方向が、ベルト層の厚さ方向と一致するように配置することが好ましい。このため、例えば既述のスチールワイヤー10の第1の直線部11や、第2の直線部12がベルト層の幅方向に沿うように、スチールワイヤー10を配置することが好ましい。
[0083]
 そして、ゴム42は、スチールワイヤー41を被覆しており、個々のスチールワイヤー41の全周はそれぞれゴム42で覆われている。スチールワイヤー41はゴム42の中に埋め込まれている。
[0084]
 既述のスチールワイヤーは、長手方向と垂直な断面が扁平形状である。このため、ベルト層37においてスチールワイヤー41の下部に配置するゴム42の厚さである第1ゴム厚さt1と、スチールワイヤー41の上部に配置するゴム42の厚さである第2ゴム厚さt2とを薄くしても、スチールワイヤー41が露出することを抑制できる。従ってベルト層37全体の厚さを薄くできる
 このように、本実施形態のタイヤによれば、既述のスチールワイヤー41を含むベルト層37全体の厚さを抑制することができ、ベルト層37を軽量化することが可能になる。このため、係るベルト層を含む本実施形態のタイヤについても軽量化することができ、タイヤの転がり抵抗を抑制できる。
[0085]
 また、既述のスチールワイヤーは耐久性が優れている。このため、係るスチールワイヤーを用いた本実施形態のタイヤについても、その耐久性を高めることができる。
[0086]
 以上、実施形態について詳述したが、特定の実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。
実施例
[0087]
 以下に具体的な実施例を挙げて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
(評価方法)
 まず、以下の実験例において作製したスチールワイヤーの評価方法について説明する。
(1)スチールワイヤーの断面形状の評価
 得られたスチールワイヤーを透明樹脂に埋め込み、スチールワイヤーの長手方向と垂直な面(断面)が露出するように試料を切り出した。
[0088]
 そして、投影機を用いて係る断面における各部の長さ、距離を測定した。
[0089]
 各部の長さ、距離の測定は3つの断面で実施し、3つの断面での各部の長さ、距離の測定値の平均を、スチールワイヤーの各部の長さ、距離とした。測定に供した3つの断面は、隣接する断面間の距離が5cmとなるようにその位置を設定した。
[0090]
 具体的には、3つの断面において第1の直線部11の長さW11と、第2の直線部12の長さW12とをそれぞれ測定し、平均値を各実験例のスチールワイヤー10のW11、W12とした。また、W11と、W12との平均値W1を算出した。
[0091]
 3つの断面において第1の直線部11と、第2の直線部12との間の最大距離である厚さTを測定し、平均値を各実験例のスチールワイヤー10の厚さTとした。
[0092]
 3つの断面において第1の曲線部13と、第2の曲線部14との間の最大距離W2、すなわちスチールワイヤー10の幅を測定し、平均値を各実験例のスチールワイヤー10の幅とした。
[0093]
 そして、上記W1と、W2とから、W2に対するW1の割合を、以下の式により算出した。 
 (W2に対するW1の割合(%))=W1/W2×100
 また、測定、算出した厚さTと、第1の曲線部13と、第2の曲線部14との間の最大距離W2である幅とから、以下の式により扁平率を算出した。
[0094]
 (扁平率(%))=T/W2×100
(2)耐久性試験
 以下の各実験例で作製したスチールワイヤーを、ゴムシートの上に配置し、さらにその上からゴムシートを被せた。これにより、トータル厚さがスチールワイヤーの厚さの5倍である、直方体形状を有するゴムシートと、スチールワイヤーとの積層物を用意した。そして、係るゴムシートと、スチールワイヤーとの積層物について160℃、20分の条件で加硫した。
[0095]
 自然放冷後、得られたスチールワイヤー/ゴム複合体からカッターナイフでスチールワイヤーを含む断面形状が厚さ5mm、幅10mmである紐状の試験片を取出した。
[0096]
 図5に示すように、得られた試験片50をローラー径が25mmである第1のローラー511、第2のローラー512、及び第3のローラー513にかけた。この際、図5に示すように第1のローラー511と第2のローラー512との間に位置する試験片50と、第2のローラー512と第3のローラー513の間に位置する試験片50とが平行になるように、各ローラーの位置を調整した。また、第1のローラー511~第3のローラー513にかけられた試験片50には、その長手方向に沿って29.4Nの荷重を加えている。そして、第1のローラー511~第3のローラー513を回転させ、図5中の矢印Bの方向に試験片50を移動させた後、第1のローラー511~第3のローラー513を逆回転させ、矢印Bとは反対の方向に試験片50を移動させる操作を1セットとして、係る動作を繰り返し実施した。各ローラーは、上記往復移動を1分間に100セットできるように回転速度を設定した。そして、試験片が破断するまでの試験片の上記往復移動のセットの回数を数えた。
[0097]
 上記往復移動のセットの回数が多いほど耐久性が高いことを示しており、実験例6の場合の、試験片が破断するまでの試験片の上記往復移動のセットの回数を100として、指数で評価結果を示した。
(3)重量指数
 重量指数の評価に当たって、以下の各実験例で作製したスチールワイヤーを用いてゴムシートを作製した。
[0098]
 ゴム組成物としては、ゴム成分として天然ゴムをベースとし、添加物としてカーボンブラック、硫黄、酸化亜鉛、有機酸コバルト、ステアリン酸コバルトを含有する。
[0099]
 各実験例で作製したスチールワイヤー、及びゴム組成物を用いて、図4に示したベルト層37と同じ構造を有するゴムシートを作製した。
[0100]
 そして、以下の各実験例で加工前スチールワイヤーとして準備した、断面が円形状であるワイヤー径が0.415mmのスチールワイヤーを用いて作製したゴムシートの重量を100として、各実験例のスチールワイヤーを用いて作製したゴムシートの重量を指数で表した。
(実験例)
 以下、実験条件について説明する。実験例1~実験例5が実施例、実験例6、7が比較例となる。
[実験例1]
 ワイヤー径が0.415mmの、断面の形状が円形状である加工前スチールワイヤー21を用意した(加工前スチールワイヤー準備工程)。なお、加工前スチールワイヤー21は、高炭素鋼線の表面に、金属成分がCuとZnとからなるブラスめっき膜が配置された構成を有している。
[0101]
 そして、係る加工前スチールワイヤーを、図2に示した圧延装置20に供給し、図1に示した所定の断面形状となるように加工した。
[0102]
 圧延装置20は既述の様に、加圧面が対向する一対の第1圧延ローラー221、222を有しており、一対の第1圧延ローラー221、222間に加工前スチールワイヤー21を供給した。そして、一対の第1圧延ローラー221、222により、加工前スチールワイヤー21を、図2中のZ軸方向に沿って、すなわち加工前スチールワイヤー21の厚さ方向に沿ってその上下方向から加圧した(第1圧延工程)。なお、一対の第1圧延ローラー221、222として、それぞれの加圧面に、形成する第1の直線部11、及び第2の直線部12に対応した平坦部を有するものを用いた。
[0103]
 図2に示すように、一対の第1圧延ローラー221、222の加工前スチールワイヤー21の搬送方向下流側に、一対の第2圧延ローラー231、232が配置されており、第1圧延工程後の加工前スチールワイヤー21を一対の第2圧延ローラー231、232間に供給した。
[0104]
 そして、一対の第2圧延ローラー231、232により、第1圧延工程後の加工前スチールワイヤー21を、図2中のX軸方向に沿って、すなわち加工前スチールワイヤー21の幅方向に沿ってその左右方向から加圧した(第2圧延工程)。なお、一対の第2圧延ローラー231、232は、それぞれの加圧面に、第2圧延ローラー231、232の中心軸を通る面での断面形状が、第1の曲線部13、及び第2の曲線部14に対応した形状を有する溝231A、232Aを有するものを用いた。
[0105]
 そして、加工前スチールワイヤー21を図2中の矢印Aに沿って搬送し、その長手方向全体に対して、上述の第1圧延工程と、第2圧延工程とを実施することで、本実験例のスチールワイヤーを製造した。
[0106]
 なお、第1圧延工程、第2圧延工程では、スチールワイヤーの厚さTが0.34mm、W1が0.28mm、W2が0.44mmとなるようにその加圧、圧延の程度を調整した。
[0107]
 得られたスチールワイヤーについて、既述の評価を行った。評価結果を表1に示す。
[実験例2~実験例7]
 第1圧延工程、第2圧延工程において、厚さT、W1、W2が表1に示した値となるようにその加圧、圧延の程度を調整した点以外は、実験例1と同様にしてスチールワイヤーを製造し、その評価を行った。
[0108]
 評価結果を表1に示す。
[0109]
[表1]


 表1に示した結果によれば、W2に対するW1の割合が75%以下である、実験例1~実験例5では、実験例6、7の場合と比較して、耐久性を向上できていることが確認できた。これは、W2に対するW1の割合を75%以下とすることで、スチールワイヤーの断面形状を扁平形状とする際に、圧縮加工を受ける箇所と、引張り加工を受ける箇所との境界部における割れの発生を抑制でき、スチールワイヤーの耐久性を高められたためと考えられる。そして、耐久性の評価はゴム内にスチールワイヤーを埋め込んだ試験片を用いて実施しており、係るスチールワイヤーを用いたタイヤとした場合でも同様に耐久性が高められることが十分に予想される。
[0110]
 さらに、実験例1~実験例5のスチールワイヤーを用いたタイヤとすることで、扁平形状に加工する前の断面の形状が円形状のスチールワイヤーを用いたゴムシートと比較して、その重量を最大で10%程度軽量化できることを確認できた。
[0111]
 これらの結果から、実験例1~実験例5のスチールワイヤーによれば、軽量性、及び耐久性に優れたタイヤを形成することが可能であることを確認できた。

符号の説明

[0112]
10        スチールワイヤー
101       鋼線
102       めっき膜
11        第1の直線部
12        第2の直線部
13        第1の曲線部
14        第2の曲線部
T         厚さ
W11       第1の直線部の長さ
W12       第2の直線部の長さ
W2        第1の曲線部と、第2の曲線部との間の最大距離
20        圧延装置
21        加工前スチールワイヤー
221、222   第1圧延ローラー
231、232   第2圧延ローラー
231A、232A 溝
31        タイヤ
32        トレッド部
33        サイドウォール部
34        ビード部
35        インナーライナー
36        カーカス
37        ベルト層
38        ビードワイヤー
41        スチールワイヤー
42        ゴム
t1        第1ゴム厚さ
t2        第2ゴム厚さ
50        試験片
511       第1のローラー
512       第2のローラー
513       第3のローラー

請求の範囲

[請求項1]
 長手方向と垂直な断面が扁平形状を有し、
 前記断面の外形が、第1の直線部と、
 前記第1の直線部と対向するように配置された第2の直線部と、
 前記第1の直線部と、前記第2の直線部との間を接続する第1の曲線部及び第2の曲線部とを有しており、
 前記第1の曲線部と、前記第2の曲線部とは対向するように配置され、
 前記第1の直線部の長さと、前記第2の直線部の長さとの平均値をW1、
 前記第1の曲線部と、前記第2の曲線部との間の最大距離をW2とした場合に、
 前記W2に対する前記W1の割合が75%以下であるスチールワイヤー。
[請求項2]
 前記W2に対する前記W1の割合が60%以上である請求項1に記載のスチールワイヤー。
[請求項3]
 前記第1の直線部と、前記第2の直線部との間の最大距離を厚さとした場合に、
 前記厚さの前記W2に対する割合である扁平率が60%以上である請求項1または請求項2に記載のスチールワイヤー。
[請求項4]
 前記第1の直線部と、前記第2の直線部との間の最大距離を厚さとした場合に、
 前記厚さの前記W2に対する割合である扁平率が80%以下である請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のスチールワイヤー。
[請求項5]
 前記第1の直線部と、前記第2の直線部との間の最大距離を厚さとした場合に、
 前記厚さが0.30mm以上である請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のスチールワイヤー。
[請求項6]
 前記第1の直線部と、前記第2の直線部との間の最大距離を厚さとした場合に、
 前記厚さが0.50mm以下である請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のスチールワイヤー。
[請求項7]
 Cu及びZnを含むブラスめっき膜を有する請求項1~請求項6のいずれか1項に記載のスチールワイヤー。
[請求項8]
 前記ブラスめっき膜は、さらにCo、及びNiから選択された1種類以上の元素を含有する請求項7に記載のスチールワイヤー。
[請求項9]
 請求項1~請求項8のいずれか1項に記載のスチールワイヤーを含むタイヤ。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]