JPH05294111A - 乗用車用空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 トレッドゴム量の低減により軽量化を図ると
共に、高速耐久性の向上を可能にする。 【構成】 トレッド内部にスチールコードからなる少な
くとも１枚のベルト層４，４’を配置すると共に、トレ
ッド表面に溝６を設けた空気入りラジアルタイヤにおい
て、表面にブラスメッキ層を有し、そのブラスメッキ層
表面に全メッキ量に対し２〜１２重量％のＮｉを含有さ
せた３元素合金層を形成した直径０．１２〜０．３５ｍ
ｍφのスチールワイヤを１〜５本撚り合わせたスチール
コード４０から前記ベルト層４，４’を構成し、前記溝
６の溝底から最もトレッド表面に近い位置の前記スチー
ルコード４０表面までの距離ｔを１．０〜３．０ｍｍの
範囲にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軽量化を図りながら高
速耐久性を向上した乗用車用空気入りラジアルタイヤに
関する。

【０００２】

【従来の技術】最近の環境汚染並びに石油資源の枯渇の
問題から車両の低燃費化が強く要望されるようになり、
その一環として空気入タイヤの軽量化は大きな技術的課
題として注目を集めている。乗用車用ラジアルタイヤの
トレッドゴム量を低減する方法は、タイヤの軽量化を可
能にする有効な手段であるのみならず、高速回転（走
行）時の遠心力を低減するため高速耐久性を向上する効
果を奏する。しかし、このトレッドゴム量を低減する対
策は、トレッド表面に設けた溝の溝底から最もトレッド
表面に近い位置の前記スチールコード表面までの距離
（以下、溝下ゲージと称する）を薄くすることを余儀な
くされる。通常、溝下ゲージは３．０〜４．５ｍｍの範
囲であるが、３．０ｍｍよりも薄くすると、路面上の水
分が溝下ゴム層を拡散浸透してスチールコードに到達し
易くなるため、そのコートゴムに対する耐水接着性が低
下し、ベルト層のセパレーションを発生し易くする。し
かも、上記溝底には走行中に大きな歪みが集中し、スチ
ールコードベルト層を吸湿状態で繰り返し屈曲させるた
め、コード折れが生じ易くなり高速耐久性が低下すると
いう問題があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、トレ
ッドゴム量の低減により軽量化を図ると共に、高速耐久
性の向上を可能にする乗用車用空気入りラジアルタイヤ
を提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
る本発明は、トレッド内部にスチールコードからなる少
なくとも１枚のベルト層を配置すると共に、トレッド表
面に溝を設けた空気入りラジアルタイヤにおいて、表面
にブラスメッキ層を有し、そのブラスメッキ層表面に全
メッキ量に対し２〜１２重量％（２〜３０原子％）のＮ
ｉを含有させた３元素合金層を形成した直径０．１２〜
０．３５ｍｍφのスチールワイヤを１〜５本撚り合わせ
たスチールコードから前記ベルト層を構成し、前記溝の
溝底から最もトレッド表面に近い位置の前記スチールコ
ード表面までの距離を１．０〜３．０ｍｍの範囲にした
ことを特徴とするものである。

【０００５】このようにべルト層を構成するスチールコ
ードの素線（スチールワイヤ）にブラスメッキを施すと
共に、そのブラスメッキ層の表面に特定量のＮｉを含有
させた３元素合金層を形成したことによって、スチール
コードの耐水接着性を向上するため、トレッド表面の溝
の溝下ゲージを従来の３．０〜４．５ｍｍよりも小さい
１．０〜３．０ｍｍとしてタイヤを軽量化しても、溝底
に対応する部分でコード折れを生じ難くなって高速耐久
性を向上することができる。

【０００６】このような本発明のスチールワイヤは、ま
ず、亜鉛の含有量が６０〜７０重量％のブラス、すなわ
ち、銅と亜鉛との混合物を拡散メッキ法によりメッキし
た後、その上にＮｉをメッキすることにより製造するこ
とができる。上記ブラスにはα相とβ相の合金相がある
が、α相はフェースセンターキュービック（ＦａｃｅＣ
ｅｎｔｅｒｅｄ Ｃｕｂｉｃ，以下ＦＣＣと略す）構造
を形成するためβ相に比べて加工性が優れている。この
ようなα相は拡散を十分に行うことにより形成される。
一方、ＮｉもＦＣＣ構造であるため、上記α相のブラス
メッキと混合すると全体が均一なＦＣＣ構造となり加工
性がよい。このため、３元素合金層をスチールワイヤの
表面に形成するには、一旦、α相のブラスを形成し、酸
化膜を除去してＮｉを付着させ、拡散時の熱によりα相
のブラスにＮｉを拡散混合させるのがよい。しかし、従
来の空気入りタイヤにスチールコードに使用されている
スチールワイヤ（例えば特開昭５５−５０４８６号公
報、特開昭５５−１０５５４８号公報）のように、上記
銅、亜鉛及びＮｉの３元素の混合物をメッキしたので
は、ブラスがα相以外の変形し難い中間層を生成するの
で加工性に劣る。

【０００７】本発明に使用するスチールコードは、図３
の全Ｎｉ量１２％のブラスメッキ層を形成したスチール
ワイヤの表面から２５００オングストロームの領域にお
けるＮｉ，銅、亜鉛の量的分布の例に示すように、その
表面から５０〜２００オングストロームの領域でＮｉの
量が多くなっていることが判る。以下、図面を参照して
本発明の構成について具体的に説明する。

【０００８】図１、図２において、１はトレッド部、２
はカーカス層で、左右一対のビードコア５の周りにタイ
ヤ内側から外側に折り返され巻き上げられている。この
カーカス層２のタイヤ周方向Ｅ，Ｅ’に対するコード角
度は実質的に９０度になっている。トレッド部１とカー
カス層との間には、スチールコードからなる２層の内側
ベルト層４と外側（最外側）ベルト層４’がそれぞれタ
イヤ全周にわたって配置されている。これらベルト層
４，４’のタイヤ周方向Ｅ，Ｅ’に対するコード角度は
５〜４０°で、かつ互いに交差している。トレッド部１
の表面には、タイヤ周方向Ｅ，Ｅ’に延びる主溝６と、
これに対して交差する副溝７とが設けられている。

【０００９】上述した構成において本発明のタイヤで
は、図２に示すように、主溝６の溝底から最外側のベル
ト層４’のスチールコード４０までの溝下ゴム厚さ、す
なわち溝下ゲージｔは１．０〜３．０ｍｍの範囲に設定
されている。主溝６の溝深さｄは特に限定されるもので
はないが、従来から使用されているものと同様に８．０
〜１１．０ｍｍに設定されている。

【００１０】また、ベルト層４，４’のスチールコード
４０を構成するスチールワイヤ（素線）はブラスメッキ
が施されると共に、さらにそのブラスメッキ層の表面に
全メッキ量に対し２〜１２重量％、好ましくは４〜１２
重量％のＮｉを含有する３元素合金層を形成したものと
なっている。すなわち、メッキ層の表面から５０〜２０
０オングストロームの範囲において、Ｎｉを２〜３０原
子％を含有するＮｉリッチな３元素合金層から構成され
ている。

【００１１】図４は、上述のようにスチールワイヤの表
面にブラスメッキを施し、さらにそのブラスメッキ層の
表面にＮｉリッチな３元素合金層を形成した場合、その
３元素合金層中のＮｉ含有量とスチールワイヤのゴム付
量（下記の測定法による）との関係を示したものであ
る。図４中の実線Ａは、試料を７０℃の温水中に２週間
浸漬した後に測定したときのゴム付量（耐水接着性）を
表し、破線Ｂは、４週間浸漬した後に測定したときのゴ
ム付量（耐水接着性）を表す。この図４から、Ｎｉ含有
量が２重量％以上であればゴム付量（耐水接着性）は良
好になるが、さらに４重量％以上になれば、いずれの条
件においてもゴム付量（耐水接着性）は９０％以上を示
すようになることがわかる。

【００１２】また、Ｎｉ含有量は、１２重量％より多く
してもゴム付量（耐水接着性）はそれ以上向上しないで
飽和する。なお、上記スチールコードの耐水接着性は次
の方法により評価した。耐水接着性の評価方法 ：スチールワイヤを撚り合わせた
コード構造１×２（０．３０ｍｍ）のスチールコードを
未加硫ゴム中に埋設し、加硫したあと、７０℃の温水中
に２週間及び４週間浸漬したあと、埋設ゴム中からスチ
ールコードを引き抜き、表面に付着したゴムの付量
（％）を測定した。ゴム付量が多いものほど耐水接着性
に優れている。

【００１３】このようなスチールワイヤは、公知の伸線
加工により得ることができる。例えば、鋼材を熱間圧延
した後必要に応じて冷却し、得られた線材にＣｕ、次い
でＺｎの順にメッキし、通電、高周波、流動床等により
加熱してＣｕ−Ｚｎ合金のブラスメッキ層を形成した後
加熱により生じた表面の酸化物を除去する。次に、Ｎｉ
メッキを施した後伸線加工し、伸線時の発熱を利用して
前記ブラスメッキの表面層に拡散させてＮｉ，Ｃｕ及び
Ｚｎからなる３元素合金層を形成させることにより製作
することができる。

【００１４】このブラスメッキ層の表面に、３元素合金
層を形成したスチールワイヤは、その直径を０．１２〜
０．３５ｍｍφの範囲になるように伸線加工し、これを
１〜５本撚り合わせたスチールコードにする。スチール
ワイヤの直径を上記範囲とし、その撚り合わせ本数を５
本以下にすることにより、スチールコードベルト層とし
ての屈曲疲労性を十分なものにすることができる。

【００１５】また、このスチールコードのコード構造
は、単一本のほか、１×２，１×３，１×４，１×５等
にすることができる。撚りピッチ等は特に限定されるも
のではない。本発明の空気入りラジアルタイヤは、上記
スチールコードからなるベルト層をトレッドの補強層と
して設けると共に、そのトレッド面に形成する溝の溝下
ゲージを、従来の３．０〜４．５ｍｍよりも薄い、１．
０〜３．０ｍｍの範囲にする。この溝下ゲージを３．０
ｍｍ以下とすることによりトレッドゴム量を低減してタ
イヤを軽量化することができる。しかも、軽量化により
高速走行時の遠心力に起因するベルト層のセパレーショ
ンを抑制して高速耐久性を向上することが可能になる。
他方、１．０ｍｍ以上とすることにより最外側ベルト層
を保護するに十分なゴム厚さを確保し、耐久性を付与す
るようにする。

【００１６】本発明の空気入りラジアルタイヤは、上述
のスチールワイヤを撚り合わせたスチールコードをコー
トゴム中に所定のエンド数で埋設してベルト構成材料と
し、次いでこのベルト構成材料をカーカスプライやトレ
ッド等の他のタイヤ構成材料と共に成形ドラム上で積層
してグリーンタイヤに成形し、このグリーンタイヤを常
法に従って金型より加硫成形することにより製造するこ
とができる。

【００１７】

【実施例】タイヤサイズを１７５／７０Ｒ１３、カーカ
スコードをボリエステル繊維コード１５００Ｄ／２、ス
チールワイヤの直径０．３０ｍｍ、スチールコードの打
ち込み本数４５本／５ｃｍ、そのコード構造１×２
（０．３０）を、それぞれ共通とし、表１に示す通り、
ブラスメッキのＣｕ／Ｚｎ比、その表面層のＮｉ含有量
及び溝下ゲージｔをそれぞれ異にする実施例１〜８の本
発明タイヤ及び比較例１〜９の比較タイヤを製作した。

【００１８】これら１７種類のラジアルタイヤについ
て、下記ドラム試験方法により吸湿後の高速耐久性とス
ラローム耐久性を評価し、また、下記方法の軽量化指数
を評価した。その結果を表１に示した。吸湿後高速耐久性 ：空気圧２．１ｋｇ／ｃｍ² の試験タ
イヤを１３×５−Ｊのリムにリム組みし、７０℃×９８
％ＲＨの雰囲気中に３０日間放置することにより調湿し
た後、直径１７０７．６ｍｍのドラム上を、４２０ｋｇ
の荷重を負荷して１２１ｋｍ／ｈｒの速度で走行させ、
３０分間経過毎に走行速度を８ｋｍ／ｈｒずつ増加させ
て走行を続けて、タイヤに故障が発生するまでの走行距
離を以て評価した。吸湿後スラローム耐久性 ：空気圧１．７ｋｇ／ｃｍ² の
試験タイヤを１３×５−Ｊのリムにリム組みし、吸湿後
高速耐久性と同様にして調湿した後、直径１７０７．６
ｍｍのドラム上をスリップ角±５°、３５０ｋｇ±２２
０ｋｇｆの荷重条件下に走行させたあと、荷重とスリッ
プ角を０．０６７ｈｚの矩形波で変動させて３００ｋｍ
走行させた。走行後に試験タイヤを切開しベルトコード
の折れの有無をしらべて評価した。 軽量化指数 ：比較例１のタイヤ重量を１００とした時の
各タイヤの重量減少の比率を％で表した。

【００１９】

【００２０】表１から、スチールコードベルト層を３元
素合金層のＮｉ含有量が０％（Ｎｉメッキを施さない）
のスチールワイヤから構成し、溝下ゲージを異にする比
較例１，２のタイヤ、Ｎｉ含有量が１．０％で溝下ゲー
ジが２．０ｍｍの比較例３のタイヤをそれぞれ比較する
と、溝下ゲージｔが薄くなるにつれて軽量化効果は向上
する（吸湿後ドラム高速耐久性は同一）ものの、コード
折れが発生し吸湿後スラローム耐久性が悪化しているこ
とがわかる。

【００２１】これに対し、スチールコードベルト層を３
元素合金層のＮｉ含有量２重量％のスチールワイヤから
構成し、溝下ゲージを３．０ｍｍとした実施例１のタイ
ヤは、比較例２のタイヤと同等の軽量化指数を示すが、
高速耐久性とスラローム耐久性共に向上している。ま
た、実施例１とＮｉ含有量が同じで溝下ゲージを１．０
ｍｍにした実施例２のタイヤは、高速耐久性の向上効果
は小さいが、軽量化指数の向上効果が著しい。

【００２２】また、３元素合金層のＮｉ含有量が７％の
スチールワイヤを使用し、溝下ゲージを２．０ｍｍにし
た実施例３のタイヤは、高速耐久性、スラローム耐久
性、軽量化指数がいずれもより一層向上している。ま
た、実施例３において、溝下ゲージを１．０ｍｍにした
実施例４のタイヤは、高速耐久性の向上効果は小さくな
るが、軽量化指数の向上効果が大きくなっている。しか
し、３元素合金層のＮｉ含有量が７％であっても、溝下
ゲージを０．５ｍｍにした比較例４のタイヤは、コード
折れを生じておりスラローム耐久性が悪化すると共に高
速耐久性も低下している。

【００２３】実施例５のＮｉ含有量を本発明の上限の１
２％にし、溝下ゲージを３ｍｍにしたタイヤは、高速耐
久性、スラローム耐久性、軽量化指数のいずれも向上
し、実施例５において、溝下ゲージを１ｍｍにした実施
例６のタイヤは実施例５に比べて高速耐久性が小さくな
るものの軽量化指数が著しく向上している。しかし、Ｎ
ｉ含有量を１３％と１４％にした比較例５，６のタイヤ
では、溝下ゲージに関係なくコード折れを生じ、スラロ
ーム耐久性が悪化する。

【００２４】比較例１において、溝下ゲージを極端に小
さくし０．５ｍｍとした比較例７のタイヤは、軽量化効
果は大きいものの吸湿後ドラム高速耐久性と吸湿後スラ
ローム耐久性の低下が著しい。また、溝下ゲージをいず
れも２．５ｍｍとし、Ｎｉ含有量を変更した比較例８，
９及び実施例７，８のタイヤは、Ｎｉ含有量を本発明の
規定範囲の実施例７，８のタイヤでは、高速耐久性、ス
ラローム耐久性、軽量化指数のいずれも向上するのに対
し、Ｎｉ含有量が０％の比較例８のタイヤと１４％の比
較例９のタイヤはいずれもコード折れを生じスラローム
耐久性が低下している。

【００２５】

【発明の効果】本発明によれば、べルト層を構成するス
チールコードを、ＣｕとＺｎとからなるブラスメッキを
施し、そのブラスメッキ層の表面に特定量のＮｉを含有
する３元素合金層を形成したスチールワイヤから構成す
ることにより、そのスチールコードの耐水接着性を向上
したため、トレッド表面の溝の溝下ゲージを１．０〜
３．０ｍｍの範囲に薄くしタイヤを軽量化しても、コー
ド折れの発生を低減し、高速耐久性を向上することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明タイヤの実施例からなる乗用車用空気入
りラジアルタイヤを一部切り欠いて示す要部斜視断面図
である。

【図２】図１のトレッド部に形成した主溝部分の拡大断
面図である。

【図３】全Ｎｉ量１２％のブラスメッキ層を形成したス
チールワイヤの表面から２５００オングストロームまで
の領域におけるＮｉ、銅及び亜鉛の量の変化（分布）を
示すグラフである。

【図４】スチールワイヤのブラスメッキ層表面の３元素
合金層のＮｉ含有量とゴム付量との関係を示すグラフで
ある。

【符号の説明】

１ トレッド部 ４ 内側ベルト層 ４’ 外側（最外側）ベルト層 ６ 主溝 ７ 副溝 ４０ スチールコ
ード ｔ 溝下ゲージ ｄ 主溝の溝深さ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トレッド内部にスチールコードからなる
   少なくとも１枚のベルト層を配置すると共に、トレッド
   表面に溝を設けた空気入りラジアルタイヤにおいて、表
   面にブラスメッキ層を有し、そのブラスメッキ層表面に
   全メッキ量に対し２〜１２重量％のＮｉを含有させた３
   元素合金層を形成した直径０．１２〜０．３５ｍｍφの
   スチールワイヤを１〜５本撚り合わせたスチールコード
   から前記ベルト層を構成し、前記溝の溝底から最もトレ
   ッド表面に近い位置の前記スチールコード表面までの距
   離を１．０〜３．０ｍｍの範囲にした乗用車用空気入り
   ラジアルタイヤ。