JPH03189204A - 乗用車用空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、乾燥路における操縦安定性（以下、ドライ性
能という）に優れ、かつウェット性能の向上した乗用車
用空気入りラジアルタイヤに関する。

〔従来の技術〕

従来、ラジアルタイヤのカーカスラインを”平衡カーカ
スライン”に規定することによってベルト部の耐久性を
向上したり、転がり抵抗の低減を図るようにした提案が
ある。

平衡カーカスラインとは、タイヤに正規内圧を充填した
とき、カーカス層の張力が、その内圧とカーカス層がベ
ルト層と重なる区域に発生する反力以外には実質的にな
んらの力を受けない場合に、これらの力と釣り合って形
成されるカーカス層の自然平衡形状のことである。

たとえば、特開昭５４−６４３０３号公報には、内圧充
填時のカーカス層の最大幅位置からビード部に向かう区
域では、前記内圧以外は実質上なんらの力を受けないと
きに形成される自然平衡形状を呈し、上記最大幅位置か
らトレッド方向に向かう残りの領域では、前記内圧とベ
ルト層の反力以外は実質的になんらの力を受けないとき
に形成される理論平衡形状を呈するように平衡カーカス
ラインを設けることによって耐久性を向上することが提
案されている。また、特開昭５９−４８２０４号公報に
は、タイヤ最大幅になるサイドウオール部の高さを大き
くして転がり抵抗を低減することが提案されている。

しかし、これらの提案は、いずれもカーカスコードの張
力分布をコントロールしようとしたものであって、本発
明が以下に提案するように、ベルトコードの張力分布を
意図的にコントロールしようとするものではなかった。

このため、これらのラジアルタイヤに正規内圧を充填し
た時のベルト張力はトレッド部接地中央部では大きいけ
れども、ショルダ一部端部に行くにつれて急激に低減し
て見掛けの剛性が低下していた。

このため、旋回走行時の操縦安定性や耐摩耗性を十分に
向上させることはできなかった。また、旋回走行時に発
生するサイドフォースによって、トレッド部の溝幅が縮
小し、ウェット性能の低下は避けられなかった。

一方、トレッドパターンはトレッド中心に対し点対称と
なるように作成されるのが一般的であったが、ラジアル
タイヤのウェット性能を向上させるため、たとえば特開
昭６０−４５４０４号公報等には、方向性トレッドパタ
ーンを設けることが提案されている。この方向性パター
ンを設けることにより点対称のパターンを設けたものに
比べてウェット性能を向上したものである。しかし、こ
のような方向性パターンを設けても、従来のラジアルタ
イヤではショルダ一部のベルト張力が低いため、コーナ
リング時にショルダ一部の溝幅が縮小し、方向性パター
ンの優れたウェット性能が必ずしも十分に発揮されなか
った。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明の目的は、ドライ性能や耐摩耗性を向上すると同
時に、ウェット性能を大幅に向上したラジアルタイヤを
提供することにある。

〔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のラジアルタイヤは、
正規リムに組み付け、正規内圧を充填したときのタイヤ
の少なくともタイヤ最大幅位置から半径方向外側部分の
カーカスラインを、下記（３）弐で表わされるトレッド
部でのカーカス層の内圧分担率ｇ　（ｙ）の分布形状指
数αを４以上として計算された下記（１）式および（２
）式により表される平衡カーカスラインと実質的に一致
させ、かつトレッド面に方向性トレッドパターンを設け
たことを要件とするものである。

）＋＋≦ｙ≦ｙＤでは ただし、トレッド部センターからタイヤ回転軸に垂直に
下ろした線をｙ座標軸、タイヤ回転軸を２座標軸とする
とき、 ｙ＾：　トレッド部センターでのカーカスラインのｙ座
標 ハ：ベルト層有効幅端部でのカーカスラインのｙ座標 ｙｃ；カーカスラインの最大幅位置でのｙ座標、 ｙｌ＝カーカスラインのビード位置でのｙ座標、かつ η：　トレッド部センターでのカーカス層の内圧分担率
を示す。

本発明タイヤにおいて、正規リムおよび正規内圧とは、
日本自動車タイヤ協会規格（ＪＡＴＭＡ）においてタイ
ヤの種類に応じて規定されているリムおよび内圧をいう
。

また、本発明において、方向性トレッドパターンとは、
タイヤ周方向に延びる複数の主溝とこれら主溝を連結し
てショルダ一端に延びる複数の副溝とからなり、副溝を
トレッド中心に対し線対称になるように、タイヤ回転方
向に対し凸形に屈曲させたパターンをいう。

第１図は、本発明のラジアルタイヤを例示したもので、
左右一対のビード部３、このビード部３に連なる左右一
対のサイドウオール部２、この両サイドウオール部２を
繋ぐトレッド部１から形成されている。ビード部３のビ
ードコア５の周りにはカーカス層４の両端部がタイヤの
内側から外側に折り返され、このカーカス層４のトレッ
ド部１には２層のベルト層７がタイヤ周方向に延びるよ
うに配置されている。

カーカス層４を構成するカーカスコードとしては、乗用
車用タイヤの場合は、ナイロン、ポリエステル等の有機
繊維コードを用いるのが普通である。また、ベルト層７
を構成するベルトコードとしては、スチールコード、ア
ラミド繊維コード等の高弾性率のコードが使用される。

さらにこのベルト層７の表面には、必要によりタイヤ周
方向に対してＯｏのコード角度を有するナイロンコード
からなるカバー層が配置されることもある。

平衡カーカスラインを設定する理論式は多数知られてい
るが、本発明では、これらの中でも最もよく使用されて
いるＦ、８５ｈａｇにより開発された前述の（１）式、
（２）式および（３）式により定義されるものとする。

この理論式の詳細はＡＴＺ　６９（１９６７）、　”Ｚ
ｕｒ　５ｔａｔｉｋ　ｕｎｄ　Ｄｙｎａｍｉｋ　ｄｅｓ
Ｇｉｉｒｌｅｌｒｅｉｆｅｎｓ″に説明されている。

Ｆ、　Ｂ６ｈ−の理論式では、トレッド部において内圧
Ｐは、ベルト層とカーカス層との二つの層により分担さ
れて受は持たれているとされ、カーカス層が受は持つ分
担率をｇ　（ｙ）とすると、カーカス層が分担する内圧
はＩ”ｇ（ｙ）となり、ベルト層が分担する内圧がＰ　
（１−ｇ（ｙ））となるから、 Ｐ＝　ＣＰ　−ｇ（ｙ））　＋　（Ｐ　（１−ｇ（ｙ）
）　）−（４）で表わされる。

ｇ　（ｙ）　はトレッド部センターからサイド（ショル
ダー）側に向かってのカーカス層の内圧分担率を表す関
数であり、前述の（３）式で表わされる。

また、トレッド部におけるベルト層とカーカス層との内
圧Ｐの分担が上記（４）式のように表わされる場合、ト
レッド部の平衡カーカスライン形状は前述の（１）式お
よび（２）式で表わされる曲率半径ｒ、の円弧の連続体
となる。

この（１）式と（２）式において、第２図に示すように
、トレッド部センターＣからタイヤ回転軸に下ろした線
をｙ座標軸とし、タイヤ回転軸を２座標軸とするとき、
ｙａはトレッドセンターＣでのカーカスラインのｙ座標
、ｙＤは有効ベルト幅の端部ｗｂでのカーカスラインの
ｙ座標およびｙ、はカーカスライン最大幅位置Ｗｓａｘ
でのｙ座標である。さらにｙｌｌはカーカスラインのビ
ード位置でのｙ座標であり、ηはトレッド部センターＣ
におけるカーカス層の内圧分担率となる。

したがって、（１）式と（２）式に基づく平衡カーカス
ラインは、（３）式〇ｇ　（ｙ）を決定することにより
一義的に決定することができる。従来タイヤにおけるｇ
　（ｙ）としては、有限要素法による計算式や実験結果
から（３）式における分布形状指数αを２にした二次曲
線を用いるのが常識であった。

しかしながら、これに対し、本発明は（３）式における
分布形状指数αを４以上の高次関数とするようにしたも
のである。このようにαを４以上とすることによって、
（３）式と（４）式とから明らかなように、従来のα＝
２の二次関数を用いた場合よりもベルト層の内圧分担率
をサイド部まで大きくし、ショルダ一部におけるベルト
張力の低下を減少させることによって、ベルト層のショ
ルダ一部における見掛けの剛性が高くなるのである。

第３図は、前記（１）式および（２）式から算出した曲
率半径ｒ、に基づいて作成した円弧の連続体、すなわち
平衡カーカスラインの形状を示す。図において、実線は
α＝４にしたときの本発明タイヤの平衡カーカスライン
を示し、点線はα＝２の従来タイヤの平衡カーカスライ
ンを示している。図から、実線で示した本発明タイヤの
平衡カーカスラインの形状は、点線で示した従来タイヤ
の平衡カーカスラインの形状に比べて、ショルダ一部に
向かって曲率半径ｒ１が徐々に小さくなっている。

このように本発明タイヤの平衡カーカスラインの形状は
、ショルダ一部におけるベルト張力が太き（、見掛けの
剛性が大きくなるため、コーナリングパワーが増加し、
旋回走行時の操縦安定性を向上させることができる。さ
らにベルト張力の増加によりショルダ一部でのトレッド
ブロックの動きが抑制され、耐摩耗性が向上する。

一方、本発明タイヤのトレッド面に設けるトレッドパタ
ーンは第４図に示すような方向性パターンにする。この
方向性パターンは、従来の技術の項で説明したように、
排水性が良好で、高いウェット性能を有している。この
ウェット性能が、前述したショルダ一部の溝幅の変動を
小さくするカーカスラインの構成と相まって一層ウエツ
ト性能を向上するようになるのである。

第４図に例示した方向性トレッドパターンは、トレッド
中心ＣＬに対して主溝１１．副溝１２が線対称の配置に
なり、かつタイヤ周方向に方向性を持ったものになって
いる。

このような本発明タイヤは、次のような手順で製造する
ことができる。

まず、ベルト内圧分担率の分布形状指数αを４以上の所
望の値として前記（１）式と（２）式および（３）式か
ら曲率半径ｒ、の計算を行って平衡カーカスラインを求
める。次いで得られた平衡カーカスラインの少なくとも
タイヤ最大幅位置から半径方向外側部分における形状と
一致するように、カーカスライン形状を設定し、それに
所定の肉付けを行うことによりモールド形状を定める。

次にこの形状を有し、かつ所定の方向性パターンを設け
たタイヤモールドを作製する。さらに目的とする構造を
有するグリーンタイヤを作製し、前記モールドにより加
硫することにより製造することができる。

また、本発明タイヤのカーカスラインの形状は、タイヤ
に正規内圧を充填し、インフレートした状態でタイヤ形
状を安定化させた後、タイヤの外周に石膏を塗布して型
取りする。一方、タイヤを径方向に切断して、そのタイ
ヤ断面形状を上記型取りしたタイヤ外形に沿わせて描く
ことにより前記タイヤのインフレート時のカーカスライ
ンを特定する。

〔実施例〕

タイヤサイズがいずれも１９５／６５　Ｒ１５である次
の４種類のラジアルタイヤを作製した。

本光貝叉工土上 ベルト層、カーカス層、カーカスライン形状およびトレ
ッドパターンが次の条件を有する。

ベルト層：　１ｘ　５　（０，２５）のスチールコード
を５０ｍｍ当たり４０本のエンド数でタイヤ周方向に対
して２４°の角度でバイアス積層したもの。

カーカス層：　１００ＯＤ／２のポリエステル繊維コー
ドを５（１ｗｎ当たり５５本のエンド数でタイヤ周方向
に対して実質９０°の角度で配置したもの。

カーカスライン形状：正規リムに組み、正規内圧を充填
した時のタイヤの少なくともタイヤ最大幅位置からタイ
ヤ半径方向外側部分のカーカスライン形状が、ベルト内
圧分担率ｇ　（ｙ）の分布形状指数αを４として、前述
した（１）式と（２）式および（３）式から計算した平
衡カーカスライン形状に一致した形状 トレッドパターン：第４図 従米叉不上土上 カーカスライン形状とトレッドパターンを次の通り変更
した以外は、本発明タイヤと同じ構造を有する。

カーカスライン形状：正規リムに組み、正規内圧を充填
した時のタイヤの少なくともタイヤ最大幅位置からタイ
ヤ半径方向外側部分のカーカスライン形状が、カーカス
内圧分担率ｇ　（ｙ）の分布形状指数αを２として、前
述した（１）式と（２）式および（３）式から計算した
平衡カーカスライン形状に一致した形状 トレッドパターン；第５図（但し、溝面積を本発明タイ
ヤと同一にした） 従】しＬＬ土」−二 トレッドパターンを第４図の方向性パターンに変更し、
溝面積を従来タイヤＩの１２０％にした以外は、従来タ
イヤＩと同じ構造を有する。

従米叉エヱｌ上 トレッドパターンを第５図（但し、溝面積は本発明タイ
ヤと同一）のパターンに変更した以外は、本発明タイヤ
と同じ構造を有する。

これらの４種類のタイヤについて、次の測定方法により
ハイドロプレーニングの発生状況、ドライ性能としての
コーナリングパワーを評価した。

ハイドロプレーニング　　： 試作タイヤを、１５Ｘ５１／２ＪＪのリムに組み、１．
９Ｋｇ／ｃｍ”の空気圧を充填し、国産ＦＲ車に装着し
、半径１００＋ｉの同族回路の同上に長さ１０ｍ。

深さ５Ｉｍの水面を設け、この同族回路を一定の速度で
走行し、水面上通過時の横Ｇが最大になる時の速度を測
定した。

コーナ１ングバ　−： 試作タイヤを、１５Ｘ５１／２ＪＪのリムに組み、１．
９Ｋｇ／ｃｍ！の空気圧を充填し、ＭＴＳ社製のフラッ
トベルト式コーナリング試験機を用いて、荷重５０５　
Ｋ　ｇにおけるコーナリングパワー（スリップ角１度の
ときのコーナリングフォースで代用）を測定した。

上記の測定結果は、いずれも従来タイヤＩの測定値を１
００とする指数で示した。この指数値が大きいほどドラ
イ性能とウェット性能とが優れている。

イヤＩ、■および■のいずれと比べても、ドライ性能と
ウェット性能に優れており、特にウェット性能の向上が
著しい。

〔発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、正規リムに組み
、正規内圧を充填したタイヤの少なくもタイヤ最大幅位
置からタイヤ半径方向外側部分のカーカスラインと、式
（３）で表わされるトレッド部のカーカス内圧分担率ｇ
　（ｙ）の分布形状指数αを４以上として計算した前記
（１）式と（２）式により表される平衡カーカスライン
とを実質的に一致させると共にトレッドパターンを方向
性パターンにすることによって、ショルダ一部のベルト
張力を増大し、見掛けの剛性を大きくしたことにより、
ショルダ一部の溝幅の変化を抑制することができる。そ
のため、ドライ性能や耐摩耗性を向上すると共に、ウェ
フト性能を大幅に向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明タイヤの１例を示す半断面図、第２図は
本発明タイヤの平衡カーカスラインを座標で示す図、第
３図は本発明タイヤおよび従来タイヤの平衡カーカスラ
インの形状の１例を対比して示す半断面図、第４図およ
び第５図は、それぞれ本発明タイヤおよび従来タイヤの
トレッドパターンを示す平面図である。 ■・・・トレッド部、２・・・サイドウオール部、４・
・・カーカス層、７・・・ベルト層、１１・・・主溝、
１２・・・副溝、Ｃ・・・トレッド部センター、ｗｂ・
・・有効ベルト幅端部位置、Ｗｍａｘ・・・カーカスラ
イン最大幅位置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 正規リムに組み付け、正規内圧を充填したときのタイヤ
   の少なくともタイヤ最大幅位置から半径方向外側部分の
   カーカスラインを、下記（３）式で表わされるトレッド
   部でのカーカス層の内圧分担率ｇ（ｙ）の分布形状指数
   αを４以上として計算された下記（１）式および（２）
   式により表される平衡カーカスラインと実質的に一致さ
   せ、かつトレッド面に方向性トレッドパターンを設けた
   乗用車用空気入りラジアルタイヤ。 ｙ＿Ｄ≦ｙ≦ｙ＿Ａでは ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・・・・・
   （１） ｙ＿Ｂ≦ｙ≦ｙ＿Ａでは ▲数式、化学式、表等があります▼・・・・・・・・・
   （２） ｇ（ｙ）＝｛１−η／（Ｙ＿Ｄ−Ｙ＿Ａ）＾α｝（ｙ−
   Ｙ＿Ａ）＾α＋η・・・・・（３）ただし、トレッド部
   センターからタイヤ回転軸に垂直に下ろした線をｙ座標
   軸、タイヤ回転軸をｚ座標軸とするとき、 ｙ＿Ａ：トレッド部センターでのカーカスラインのｙ座
   標 ｙ＿Ｄ：ベルト層有効幅端部でのカーカスラインのｙ座
   標 ｙ＿Ｃ：カーカスラインの最大幅位置でのｙ座標、 ｙ＿Ｂ：カーカスラインのビード位置でのｙ座標、かつ η：トレッド部センターでのカーカス層の内圧分担率を
   示す。