JPH04314606A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トレッド・ベルト構造
の軽量化を図りながら操縦安定性を向上するようにした
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】最近の地球規模で拡大しつつある環境汚
染問題から車両の一層の低燃費化が強く要望されるよう
になり、その一環としてタイヤの軽量化も大きな技術課
題としてクローズアップされてきている。一方、乗用車
用空気入りラジアルタイヤは、ベルト層がスチールコー
ドから構成されたものは、スチールコードが他の繊維コ
ードに較べて非常に優れた高強度，高弾性率を有するた
め、高い操縦安定性を発揮することが知られている。し
かし、スチールコードは比重が大きいためにタイヤ重量
を増大させ、燃費を低下させてしまうという欠点があり
、上述した技術課題に対応し難くなっている問題を有し
ている。

【０００３】従来、スチールコードに近い特性を有する
タイヤコード材料として、アラミド繊維コードが提案さ
れている。このアラミド繊維コードはスチールコードに
匹敵する高強度，高弾性率を有すると共にスチールコー
ドに比べて低比重であるため、タイヤの軽量化に寄与さ
せることができる。例えば、スチールコードのベルト層
をアラミド繊維コードに単純に置き換えるだけで約５〜
８％も軽量化できることがわかっている。

【０００４】しかしながら、アラミド繊維コードは、そ
の圧縮剛性がほぼゼロに等しいため曲げ変形を加えられ
たときの曲げ剛性が低いという欠点がある。そのため、
スチールコード使いベルト層を同じ構造のままアラミド
繊維コードに置き換えて得られるコーナリングパワーは
、そのスチールコード使いベルト層から得られるコーナ
リングパワーの高々７５％までであった。したがって、
アラミド繊維コードによってはスチールコード使いベル
ト構造のタイヤ並みに操縦安定性を向上させることはほ
とんど不可能であるとされていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ベルト構造
にアラミド繊維コードを使用して軽量化を図りながら、
従来のスチールコードを使用したベルト層のタイヤに劣
らない操縦安定性を発揮できるよう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。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、トレッド面に少なくともタイヤ周方向に延
びる複数本の溝を設け、トレッド内部に２層のベルト層
を設けた空気入りラジアルタイヤにおいて、前記溝の溝
深さを６．０〜８．５ｍｍの範囲にすると共に溝底から
最外側のベルト層までの溝下ゴム厚さを０．５〜２．５
ｍｍの範囲にし、かつ前記ベルト層のうち１層をアラミ
ド繊維コードから構成にすると共に他の１層をスチール
コードから構成し、該スチールコードベルト層の５０ｍ
ｍ巾当たりのスチールワイヤ総断面積αを５〜１４ｍｍ
２　にしたことを特徴とするものである。

【０００７】本発明において溝深さ（ｄ）とは、図２に
示すようにトレッド面に垂直方向に最深の溝底まで測定
した距離をいう。また、溝下ゴム厚さ（ｔ）とは、最深
の溝底から外側のベルト層（４ｕ）のコード表面までの
距離をいい、ベルト層がベルトカバー層によって覆われ
ていると否とに関わりなく外側ベルト層までの距離とし
て定義される。また、スチールコードベルト層における
５０ｍｍ巾当たりのスチールワイヤ総断面積α（ｍｍ２
　）とは、タイヤをラジアル方向に切断したときのベル
ト層切断面に表れるスチールコードの５０ｍｍ巾当たり
の打ち込み数をＥとし、コード１本当たりの素線数をｎ
、素線直径をｄ（ｍｍ）とするとき、次式で示される値
をいう。

【０００８】α（ｍｍ２　）＝ｎ×（π／４）ｄ２　×
Ｅ上記のように２層のベルト層のうち、一方の層をアラ
ミド繊維コードから構成し、他方の層をスチールコード
から構成すると共に、溝深さ及び溝下ゴム厚さを従来タ
イヤに比べて小さく設定したことと、上記スチールコー
ドベルト層の５０ｍｍ巾当たりのスチールワイヤ総断面
積αを５〜１４ｍｍ２　にしたこととが相まって、２層
のベルト層共にスチールコードから構成した従来タイヤ
に比べて軽量化しながら、コーナリングパワーを同等以
上にすることが可能になる。

【０００９】図１及び図２は、本発明の構成を有する乗
用車用空気入りラジアルタイヤを例示するものである。 図において、１はトレッド部、２はナイロンコードやポ
リエステルコード等の有機繊維コードからなるカーカス
層である。カーカス層２は左右一対のビードコア５の廻
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ＥＥ’に対するコ
ード角は実質的に９０°になっている。カーカス層２の
トレッド部１の外側には、内側ベルト層４ｄと外側ベル
ト層４ｕの２層のベルト層がタイヤ１周にわたって配置
されている。これら２層のベルト層４ｄ，４ｕのうち外
側ベルト層４ｕはアラミド繊維コードから構成され、内
側ベルト層４ｄはスチールコードから構成され、５０ｍ
ｍ巾当たりのスチールワイヤ総断面積αを５〜１４ｍｍ
２　の範囲にしている。これら内側ベルト層４ｄと外側
ベルト層４ｕのタイヤ周方向ＥＥ’に対するコード角度
は５〜４０°であると共に互いに交差している。

【００１０】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とこれに交差する副溝７とが設けら
れている。主溝６の溝深さｄは６．０〜８．５ｍｍの範
囲に設定され、また溝下ゴム厚さｔが０．５〜２．５ｍ
ｍの範囲に設定されている。本発明者らは、上述した発
明をするに当たり、タイヤの軽量化という技術課題を前
提に、ラジアルタイヤのコーナリングパワーを左右する
要因を多面的に探索した。その結果、後述する実験例で
詳細を示すように、トレッド面に主としてタイヤ周方向
に設けた溝の溝深さ及び溝下ゴム厚さがコーナリングパ
ワーを決める大きな要素になり、しかもこれら溝の溝深
さや溝下ゴム厚さが小さいほどコーナリングパワーを大
きくするということを知見した。この場合のタイヤ周方
向の溝としては、ストレート溝であるか、ジグザグ溝で
あるかは関係なく、またタイヤ巾方向に副溝を有するか
否かにも関係するものではなかった。しかし、前述した
ように、２層のベルト層共にアラミド繊維コードから構
成すると約２５％ものコーナリングパワーの低下がある
ため、溝深さ及び溝下ゴム厚さだけの技術対策から、こ
の約２５％のコーナリングパワーの低下をカバーするこ
とは殆ど不可能であるが、２層のベルト層のうち１層を
スチールコードから構成し、しかも、そのコード密度を
一定の範囲に抑えることにより本発明の目的を達成し得
ることを見出した。

【００１１】以下、実験例を参照しながら本発明の詳細
について説明する。図３は、溝深さｄとコーナリングパ
ワーＣＰとの関係についての実験例の結果を示すもので
ある。この実験はタイヤ構造を次のように共通にし、溝
深さｄだけを６ｍｍ，７ｍｍ，８ｍｍ，８．５ｍｍ，９
ｍｍ，１０ｍｍ，１１ｍｍ，１２ｍｍのそれぞれに異な
らせた８種類のラジアルタイヤについて行った結果であ
る。

【００１２】トレッド構造：図１ タイヤサイズ：１８５／７０Ｒ１３ ベルト構造：ベルト層２枚 内側及び外側コード　　アラミド繊維コード１５００Ｄ
／２ エンド数　　４５本／５０ｍｍ コード角度　　２１° ベルト層巾　　外側／内側　　１２０ｍｍ／１３０ｍｍ
溝下ゴム厚さ：３．０ｍｍ コーナリングパワーＣＰは、ドラム試験において荷重４
５０ｋｇｆ、速度１０ｋｍ／ｈｒで走行させるとき、ス
リップ角右１°時の横力とスリップ角左１°時の横力と
をそれぞれ測定し、その両測定値の平均値（絶対値の平
均値）を溝深さ６ｍｍのタイヤの測定値を１００とする
ときの指数で示した。

【００１３】一方、図４は溝下ゴム厚さｔとコーナリン
グパワーＣＰとの関係についての実験結果を示すもので
ある。この実験は上記実験で使用したタイヤと同じトレ
ッド構造、タイヤサイズ、ベルト構造にすると共に溝深
さを８．５ｍｍにする点を共通にし、溝下ゴム厚さｔだ
けを０．５ｍｍ，１．５ｍｍ，２．０ｍｍ，２．５ｍｍ
，３．０ｍｍ，３．５ｍｍ，４．０ｍｍのそれぞれに異
ならせた７種類のラジアルタイヤについて行った。コー
ナリングパワーＣＰは、上記と同じ方法で測定し、溝下
ゴム厚さｔが０．５ｍｍのタイヤの測定値を１００とす
るときの指数で示した。

【００１４】先ず、溝深さについては、図３から、溝深
さが浅いほどコーナリングパワーＣＰが高くなり、８．
５ｍｍ以下でコーナリングパワーＣＰが急激に増大する
ことがわかる。上述のような傾向は、試験に供したタイ
ヤサイズのタイヤに限らず、他のサイズのタイヤについ
ても同様の傾向があることが認められる。従来のラジア
ルタイヤでは、溝深さを８〜１１ｍｍとするのが一般的
であるが、本発明では、図３の結果から溝深さを６．０
〜８．５ｍｍとし、好ましくは６．０〜７．５ｍｍにす
るのである。下限の６．０ｍｍは、摩耗寿命から決めら
れ、これよりも浅くなってはタイヤとして実用性に乏し
くなる。

【００１５】また、溝下ゴム厚さについては、図４から
、溝下ゴム厚さｔが薄くなるほどコーナリングパワーＣ
Ｐが大きくなり、特に２．５ｍｍ以下で急激に増大する
ことがわかる。このような傾向は、他のサイズのタイヤ
についても同様の傾向が認められる。従来のラジアルタ
イヤでは、溝下ゴム厚さを２．５〜４ｍｍとするのが一
般的であるが、本発明では、図４の結果から溝下ゴム厚
さを０．５〜２．５ｍｍ、好ましくは１．０〜２．０ｍ
ｍとするのである。下限の０．５ｍｍは、ベルトコード
を保護し、その破損故障を防止するための限界である。

【００１６】上述のように、トレッドに設けた溝（主溝
）の溝深さｄ及び溝下ゴム厚さｔを小さくすればするほ
どコーナリングパワーＣＰを増加させることができる。 しかし、前者の溝深さｄによるコーナリングパワーＣＰ
の向上効果は、下限の溝深さ６．０ｍｍにした場合でも
従来タイヤの下限の溝深さ８．５ｍｍに比べて高々９％
程度まででしかなく、また、後者の溝下ゴム厚さｔによ
るコーナリングパワーＣＰの向上効果も、下限の溝下ゴ
ム厚さ０．５ｍｍにした場合でも従来タイヤの下限の溝
下ゴム厚さ３．０ｍｍに比べて高々１９％程度まででし
かない。このため、これら溝深さｄと溝下ゴム厚さｔだ
けから、アラミド繊維コードベルト層の低曲げ剛性を補
うことはできず、従来の２層のベルト層をスチールコー
ドから構成したタイヤのコーナリングパワー以上にする
ことは難しい。

【００１７】本発明は、２層のベルト層をアラミド繊維
コードから構成した場合のコーナリングパワーの低下を
、前述した溝深さｄと溝下ゴム厚さｔを薄くすると共に
、ベルト層の１層はアラミド繊維コードから構成するが
、残りの１層はスチールコードから構成し、かつスチー
ルコード層の５０ｍｍ巾当たりのスチールワイヤ総断面
積αを特定の範囲にすることにより、コーナリングパワ
ーを従来の２層のベルト層をスチールコードから構成し
たタイヤと同等以上にし、且つ軽量化することを可能に
する。

【００１８】図５は、上述のように１層をアラミド繊維
コードベルト層とし、他の１層をスチールコードベルト
層にしたラジアルタイヤについて、スチールコードベル
ト層の５０ｍｍ巾当たりのスチールワイヤ総断面積αと
コーナリングパワーＣＰとの関係についての実験結果を
示したものである。この実験は、タイヤ構造を次のよう
に共通にし、スチールコードベルト層のコード構造とエ
ンド数を変更することによりスチールワイヤ総断面積α
だけを５ｍｍ２　，７．８ｍｍ２　，１１ｍｍ２　，１
３．３ｍｍ２　及び１５．３ｍｍ２　のそれぞれに異な
らせた５種類のラジアルタイヤについて行った結果であ
る。

【００１９】トレッド構造：図１ タイヤサイズ：１８５／７０Ｒ１３ ベルト構造：ベルト層２枚 外側ベルト層　　アラミド繊維コード１５００Ｄ／２エ
ンド数　　４５本／５０ｍｍ コード角度　　２１° 内側ベルト層　　スチールコード コード角度　　２１° ベルト層巾　　外側／内側　　１２０ｍｍ／１３０ｍｍ
溝深さ：　　　　　　７．０ｍｍ 溝下ゴム厚さ：２．０ｍｍ また、比較として２層のベルト層ともスチールコードか
ら構成した次のタイヤ構造のものを従来タイヤとして使
用した。

【００２０】トレッド構造：図１ タイヤサイズ：１８５／７０Ｒ１３ ベルト構造：ベルト層２枚 外側及び内側ベルト層 コード構造１×５（０．２５）のスチールコードエンド
数　　４５本／５０ｍｍ コード角度　　２１° ベルト層巾　　外側／内側　　１２０ｍｍ／１３０ｍｍ
溝深さ：　　　　　　８．５ｍｍ 溝下ゴム厚さ：３．０ｍｍ 上記各タイヤのコーナリングパワーＣＰは、上記図３と
同じ方法で測定し、従来タイヤの測定値を１００とする
指数で示した。

【００２１】また、図６は、図５の実験に使用したのと
同じタイヤについて、スチールコードベルト層の５０ｍ
ｍ巾当たりのスチールワイヤ総断面積αとタイヤ重量と
の関係についての実験結果を示したものである。このタ
イヤ重量は、２層のベルト層ともスチールコードから構
成した上記従来タイヤの重量を１００とするときの指数
で示した。

【００２２】図５から明らかなように、コーナリングパ
ワーＣＰは、１層がアラミド繊維コードベルト層であっ
ても、前述した溝深さｄと溝下ゴム厚さｔの条件と共に
、スチールコードベルト層のスチールワイヤ総断面積α
をα≧５ｍｍ２　にすれば、２層のベルト層ともにスチ
ールコードから構成した従来タイヤと同等以上にするこ
とができることわかる。

【００２３】また、タイヤ重量については、図６から明
らかなようにスチールワイヤ総断面積αが１４ｍｍ２　
を越えると、２層のベルト層ともにスチールコードから
構成した従来タイヤよりも大きくなり、わざわざ１層を
アラミド繊維コードにして軽量化する意味がなくなって
しまう。上述した図５、図６の結果から、２層のベルト
層ともスチールコードから構成した従来タイヤよりも軽
量で、かつコーナリングパワーを同等以上にできるよう
にするためには、溝深さｄと溝下ゴム厚さｔの条件を前
述のように満足させた上で、スチールワイヤ総断面積α
を５〜１４ｍｍ２　の範囲にする必要があり、望ましく
は６．５〜１１．０ｍｍ２　の範囲にするのがよい。

【００２４】本発明において、アラミド繊維コードとス
チールコードベルト層との内外の組み合わせは、上述し
た実験例のように、前者を外側にし、後者を内側にする
ほか、その逆の構成にしてもよい。また、アラミド繊維
コードベルト層とスチールコードベルト層の少なくとも
何れか一方の両端をトレッド中央側へ折り返すようにす
れば、コーナリングパワーＣＰをより一層向上すること
ができる。この折り返しは、好ましくはアラミド繊維コ
ードベルト層の方に行うのがよい。また、ベルト層両端
部の折り返し巾は左右対称であることが望ましいが左右
非対称にしてもよい。

【００２５】本発明において、ベルト層に使用するアラ
ミド繊維コードとしては、トータルデニールＤが５００
〜５０００Ｄ、好ましくは２０００〜３０００Ｄのフィ
ラメントであることが望ましい。さらに、この撚糸はコ
ートゴムとの接着性を良好にするため、エポキシ樹脂、
レゾルシン・ホルマリン・ラテックス（ＲＦＬ）等の接
着剤で表面処理される。表面処理されたコードは、スダ
レ状に製織され、得られたスダレ状織物にコートゴムが
コード直径よりも０．１〜１．０ｍｍ厚くなるように被
覆される。好ましくはコード直径＋０．１〜０．６ｍｍ
の厚さになるように被覆する。また、２層のベルト層は
タイヤ周方向に対するコード角度が５〜４０度、好まし
くは１５〜３０度になるようにし、かつベルトコードが
互いに交差するように積層し、タイヤ子午線方向の巾を
タイヤ接地巾の８０〜１３０％、好ましくは９０〜１１
０％にするのがよい。

【００２６】また、スチールコードとしては、特に限定
されるものではなく、タイヤ補強用として公知の各種ス
チールコードを使用することができる。例えば素線径０
．２２ｍｍのスチールワイヤからなるコード構造２＋７
のもの、素線径０．２５ｍｍのスチールワイヤからなる
コード構造１×５のもの、素線径０．２５ｍｍのスチー
ルワイヤからなるコード構造１×２のもの等がある。 これらのスチールコードは、その打ち込み本数（エンド
数）を本発明に規定する５０ｍｍ巾当たりのスチールワ
イヤ総断面積αになるように調整するようにする。

【００２７】

【実施例】

実施例１ タイヤサイズとベルト構造を下記のようにし、また、ト
レッドゴムを表２のゴム組成、トレッドパターンを下記
のようにする点を共通にする以外は、溝の溝深さｄ、溝
下ゴム厚さｔ、内外ベルト層のコードの種類と構造、５
０ｍｍ巾当たりのエンド数、スチールコードベルト層の
スチールワイヤ総断面積αを、それぞれ表１に示す値に
変更した本発明タイヤ１、本発明タイヤ２、本発明タイ
ヤ３、従来タイヤ、比較タイヤ１、比較タイヤ２及び比
較タイヤ３を製作した。

【００２８】タイヤサイズ：１８５／７０Ｒ１３ベルト
構造：図１，ベルト層２枚 ベルト層巾　　外側／内側　　１２０ｍｍ／１３０ｍｍ
コード角度　　外側／内側ともタイヤ周方向に対し２１
°トレッドパターン：タイヤ周方向に沿ってトレッド接
地面内に４本の巾６ｍｍのストレート主溝を設け、ほぼ
巾が互いに均等な５本のリブを形成する。巾４ｍｍ，ス
トレート主溝と同じ溝深さの複数本の副溝をラジアル方
向に約２６ｍｍの間隔で形成して前記リブを分割して短
形ブロックにし、この矩形ブロック７２個をタイヤ周上
に５列に配列させたブロックパターンを形成した。

【００２９】これら７種類のタイヤについて、コーナリ
ングパワーＣＰを前述した図３と同じ方法で評価し、そ
の評価結果をタイヤ１本当たりの重量の比較と共に表１
に示した。コーナリングパワーＣＰの評価値は従来タイ
ヤの測定値を１００とするときの指数により表示し、タ
イヤ１本当たりの重量の比較は従来タイヤを基準として
表示した。

【００３０】

【００３１】 表２中、　　１）：日本ゼオン株式会社製スチレン・ブ
タジエン共重合体ゴム“Ｎｉｐｏｌ　　１７１２”２）
：大内新興化学株式会社製“ノクラック６Ｃ”３）：大
内新興化学株式会社製“サンノック”４）：サンシン化
学工業株式会社製“サンセラー２３２−ＭＣ” 表１から、ベルト層が２層ともアラミド繊維コードであ
る比較タイヤ１は、従来タイヤに比べてタイヤ１本当た
りの重量は５２５ｇ低減できるもののコーナリングパワ
ーＣＰが２５％も低下している。

【００３２】これに対し、本発明タイヤ１のように、そ
のベルト層をスチールコードベルト層の内側ベルト層と
アラミド繊維コードベルト層の外側ベルト層から構成す
ると共に、溝深さｄを浅くし、溝下ゴム厚さｔを薄くす
ると、従来タイヤに比べて軽量でありながらコーナリン
グパワーＣＰが向上する。また、本発明タイヤ２のよう
に、溝深さｄを従来タイヤ並の８．５ｍｍにしても、ス
チールワイヤ総断面積αが本発明の規定の上限に近い１
３．３ｍｍ２　近辺であれば、軽量化しながら従来タイ
ヤ並のコーナリングパワーＣＰを発揮することがわかる
。

【００３３】さらに、本発明タイヤ３のように、スチー
ルワイヤ総断面積αを本発明の規定の下限に近い５．４
ｍｍ２　近辺にしても、溝深さｄを浅くしたり、溝下ゴ
ム厚さｔを薄くすれば、タイヤ重量を大幅に低減しつつ
、従来タイヤと同等のコーナリングパワーＣＰを示すこ
とがわかる。なお、ベルト層の構成を本発明タイヤ２と
同じにしても、溝深さｄ及び溝下ゴム厚さｔを従来タイ
ヤと同様にした比較タイヤ２は、タイヤ重量をさほど低
減し得ない上にコーナリングパワーＣＰを確保できない
ことが確認された。

【００３４】一方、溝深さｄ及び溝下ゴム厚さｔを本発
明タイヤ３と同じにしても、スチールワイヤ総断面積α
を４．４ｍｍ２　にした比較タイヤ３は、タイヤ重量を
大幅に低減できるもののコーナリングパワーＣＰを確保
できないことが確認された。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、上記のように２層のベ
ルト層のうち、一方のベルト層をアラミド繊維コードか
ら構成し、他方のベルト層をスチールコードから構成す
ると共に、溝深さ及び溝下ゴム厚さを従来タイヤに比べ
て小さく設定したことと、スチールコードベルト層の５
０ｍｍ巾当たりのスチールワイヤ総断面積αを５〜１４
ｍｍ２　の範囲にしたこととの相乗効果により、２層の
ベルト層ともスチールコードから構成した従来タイヤに
比べて軽量化しながら、コーナリングパワーを同等以上
にすることを可能にし、操縦安定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ラジア
ルタイヤを一部切り欠いて示す要部斜視図である。

【図２】本発明タイヤのトレッド部に設けた主溝部分の
拡大断面図である。

【図３】溝の溝深さｄとコーナリングパワーＣＰとの関
係を示すグラフである。

【図４】溝下ゴム厚さｔとコーナリングパワーＣＰとの
関係を示すグラフである。

【図５】スチールワイヤ総断面積αとコーナリングパワ
ーＣＰとの関係を示すグラフである。

【図６】スチールワイヤ総断面積αとタイヤ重量との関
係を示すグラフである。

【符号の説明】

１　　トレッド部　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　４ｕ　　外側ベルト層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　トレッド面に少なくともタイヤ周方向
   に延びる複数本の溝を設け、トレッド内部に２層のベル
   ト層を設けた空気入りラジアルタイヤにおいて、前記溝
   の溝深さを６．０〜８．５ｍｍの範囲にすると共に溝底
   から最外側のベルト層までの溝下ゴム厚さを０．５〜２
   ．５ｍｍの範囲にし、かつ前記ベルト層のうち１層をア
   ラミド繊維コードから構成にすると共に他の１層をスチ
   ールコードから構成し、該スチールコードベルト層の５
   ０ｍｍ巾当たりのスチールワイヤ総断面積αを５〜１４
   ｍｍ２　にした乗用車用空気入りラジアルタイヤ。