JPS58112805A - 乗用車用ラジアルタイヤ - 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】 本発明は乗用車用ラジアルタイヤに関し、更に詳しくは
トレッドの溝深さ、溝下ゲージ、トレッドラジアス、タ
イヤ最大半径及びベルトラジアスを２特定化することに
より、一般路あるし１は悪路での低内圧走行に支障をき
たすことなく、スチールラジアルタイヤの高速性を向上
させた乗用車用ラジアルタイヤに関するものである０従
来の乗用車用バイアスタイヤに比べて、操縦安定性およ
び耐摩性に優れているラジアルタイヤが現在急速に普及
して来ている。また、近年のエネル、ギー危機による低
燃費指向の面からもラジアルタイヤの普及が加速されて
いる。

一方、近年高速道路網の発達とともに、いわゆる一般路
（悪路、じやり道を含む）における走行と高速道路にお
ける高速走行がタイヤに同時に要求されるようになって
来た。高速道路における高速走行に対してはラジアルタ
イヤはその高速性能を十分に発揮することが可能である
。

しかしながら、一般路あるいは悪路、じやり道等におい
て、極端な低内圧走行の場合にはスチールラジアルタイ
ヤのベルト層の損傷がしばしば問題とな゛る。、これは
車の運転者においても高速道路走行に対してはタイヤ空
気圧を高めにするよう心掛けているが、一般走行におい
てはタイヤ空気圧の管理が不十分であり、低内圧走行が
しばしば行なわれていることにも起因する。

一般に、乗用車用ラジアルタイヤと言われるものでもカ
ーカス構造の違いによりフルラジアル、ハーフラジアル
とに大別され、さらにベルト層において用いられるコー
ド材質によりテキスタイルラジアル、スチールラジアル
さらに、これら材質を同時に用いたラジアルタイヤなど
がある。

本発明は、これら乗用車用ラジアルタイヤにおいてスチ
ールラジアルタイヤのトレッド部構造の改良に関するも
のである。ここで「トレッド部」とは、トレッド踏面部
を含む、トレッド全域における各パーツの材質および形
状を意味する。即ち、キャップトレッド、アンダートレ
ッド、ベルト層、カーカス層及びインナーライナーの材
質、形状を意味するものである。

第１図はラジアルタイヤの断面図であり、１はトレッド
ゴム、２はベルト層、３はカーカス層、４は溝を示して
いる。

第２図Ａ、Ｂはベルト層の拡大図であり、Ａは平面図、
Ｂは断面図であり、２ａは第１ベルト、２ｂは第２ベル
ト、５はベルト層のフード部、６はゴム部を示す。

第１図に示すように、ラジアルタイヤは通常のバイニス
タイヤと異なりトレッド踏面部内にタイヤ同方向にタガ
効果を与えるためにベルト層２が入っている。このベル
ト層２はラジアルタイヤの性能特性を向上させる主要因
である。

たとえば、バイアスタイヤよりもより良い操縦安定性を
保持しているのはまさしく、ベルト層２が寄与している
。

このベルト層は、第２図に示すように乗用車用スチール
ラジアルタイヤにおいては、一般にスチールコードより
成る二層バイアス積層材より構成されている。具体的に
は、この二層スチール積層材はタイヤ周方向に対して１
５°〜３ｏ０の角度でそれぞれ互いにコードが交差する
ように配置されているのが普通であり、また、この積層
材の幅、すなわちベルト幅はトレッド展開幅の９５〜１
０５％位である。

通常、タイヤが接地回転するときには、ベルト層のフー
ド張力はタイヤ断面における場所によって異なる分布形
状を示す。

第３図はクラウンセンター上でのフードの張力分布を示
すグラフであり、第４図はベルトエツジ寄りのフードの
張力分布を示すグラフである。図において横軸はタイヤ
周方向の位置、縦軸はコード張力である。第３図におい
て、曲線（実ＩＩｊ）Ｐは常用空気圧、曲線（破線）　
ｐｌは極低空気圧を示し、Ｃは接地域を示している。

第３図を参照して、コード張力分布の形態を説明する。

まず、クラウンセンター上の゛フードは非接地領域にお
いては初期フード張力、すなわちタイヤ内に充填された
空気圧がコードに作用する張力、にほぼ等しい張力値を
持っている（図中点ａ）。ところが、接地域Ｃに入ると
初期フード張力より大きな値を示す（図中点ｂ）。

その後、接地中心（図中点ｃ’　）までコード張力は漸
次減少し、接地中心で最小値を示す。さらに、接地環後
半部では、前記形態の逆現象を示す。すなわち図中で点
ｃ　−ｄ　ｙ　ｅの経路をたどる。したがって、クラウ
ンセンター上では接地中心で最小コード張力を示す。タ
イヤにかかる負荷荷重が大きく・なればこの最小値はよ
り小さくなる。また、内圧を低くすれば分布形状全体が
縦軸下側にスライドする。よって、極端な低内圧高荷重
Ｐ′の場合にはフード張力が負になることもありうる（
第３図の点線参照）。このような分布を有する張力がタ
イヤ−回転中にコードに作用することおよびこれらのく
り返し作用によりベルトコードに多大の負荷が作用し、
ひいては、ベルトコードの耐久性を低下させることにな
る。

第４図に示すベルトエツジ寄りのフード張力分布では接
地中心に対して逆対称分布を示すが、この場合でも極端
な低内圧高荷重条件下（図示せず）ではコード張力が負
になることもありうる。

実際に車に装着されたタイヤは制動、駆動。

コーナリング力等の負荷が作用し、ざらに踏面の状態等
によりベルトのフード張力は第３，４図の形状より、よ
り複雑な分布形状を示すが、基本的にはこれらの形状が
支配的なものである。

従って、極端な低内圧高荷重条件で、しかも長時間使用
されたタイヤは場合によってはこのベルト層に損傷を生
ずることがありうる。このベルト層の破損形態としては
ベルトエツジ部のセパレーション、ベルト積層間の層間
剥離及びベルトフード自身の破損等がある。

これらのベルト層の損傷に対して今までに種々の対策が
試みられてきている。たとえばベルトエツジのセパレー
ションの対策として、特開昭５２−２２２０２号公報に
はベルトエツジ部の層間にゴム層ヲ介在させて、ベルト
エツジ部ノ（レーションの主原因である層関せん断力を
減少させることが記載されている。ベルト積層間の眉間
剥離の対策としてコードを被覆しているゴムの材質を耐
剥離性のあるゴム材質にする方法等もあるＯ また、ベルトコード自身の破損に関しては、ベルト幅当
りのコード打込み本数を増加させる方法、あるいは１本
のコードの強力を増加させる方法等の対策がとられて来
た。しかしながら、これらの対策は主に外部から与えら
れる応力は甘“受シ、ヘルドを強化することによって解
決しようとしているのがほとんどである。

これに対し、本発明者らはベルト層の耐久性向上をベル
ト層およびその周辺つまりトレッド部全体としてとらえ
、ベルトフードに与えられる応力を分散させる見地から
研究を行なった結果、ベルト層に多大の影響を与えるト
レッド部の構造の各要因を最適に決定する必要があるこ
とを見出し、本発明に至ったのである。

したがって、本発明の目的はトレッド部の構造を決定す
る各要因を最適化することにより、低内圧走行に支障を
きたすことなく、スチールラジアルタイヤの高速性を向
上させた乗用車用ラジアルタイヤを提供することにある
。

即ち、本発明の乗用車用ラジアルタイヤはトレッド部に
刻設された溝の深さｔと溝下ゲージｄとの比ｄ／ｌと、
トレッドラジアスＲＴとタイヤ最大半径Ｒとの比ＲデＡ
との積ａ／ｌ　、　Ｒｒ／Ｒが０．３５以上で、かつト
レッドラジアスＲＴとベルトラジアスＲｊとの比Ｒｔ　
／Ｒｎが１．１３〜１．２０の範囲にあることをその要
旨とするものである。

以下、本発明を更に具体的に説明する。

まず、トレッドラジアスＲＴについて説明する。

タイヤを接地させた時、タイヤの接地域内では二重曲率
を持つタイヤ殻が平面状に変形させられる。この変形に
ともないタイヤ周方向の曲率半径およびタイヤ断面方向
の曲率半径はそれぞれ無限大になる。つまり平らな路面
に対してフラットになる。この時、タイヤの曲げ変形に
より曲率変化を考えると変形前の曲率半径ｒＯと変形後
の曲率半径ｒ１とすると曲率変化には１　　１　　　　
ｒｌｒ。

Ｋ　　−−−−―■酔　耶−■−−−――−−ｒ（１ｒ
ｌ　　　　　　　　　ｒ６　　ｒｌとなる。接地変形時
に曲率変化Ｋが大きいと多大な歪がトレッド部、特に溝
下のベルト層に集中し易くなり、ベルト層の耐久性の低
下につながる。曲率変化Ｋを小さくするには、７ｇ−ｒ
ｌならばに＝Ｏであるから、ｒＱをできるだけｒｌに近
づける必要がある。ここでｒｌとは踏面の曲率半径、即
ち、はぼ無限大であるから、ｒ（１をｒｌに近づけると
いうことはタイヤの曲率半径ｒＱを無限大に近づけるこ
とになる。

ここで、タイヤの曲率半径とはタイヤ周方向の曲率半径
およびタイヤ断面方向の曲率半径の両方を含んでいるも
のであるが、タイヤ周方向の曲率半径はタイヤ寸法によ
り実質上決定されてしまう。一方、断面方向の曲率半径
を変化させることは可能なことであるから、タイヤ変形
前後の曲率変化量を少なくするにはタイヤ断面方向の曲
率半径をより大きくすることがよいことが理解できる。

次に、タイヤ踏面部のトレッドゴム物性及びゴム厚さに
ついて説明する。

一般に乗用車用タイヤではトレッド部に刻設された溝の
深さｔは約８ｖａ＋前後であり、この溝底部よりベルト
層までの厚さを溝下ゲージｄと呼称している。溝下ゲー
ジｄが薄いとタイヤ接地域内で溝下底部に作用する応力
集中が直接ベルト層に伝導されやすく、ベルトコードに
はより大きな圧縮応力が作用することになり、タイヤ回
転中にたえずこれらの力が作用してベルトフードの破損
につながる危険がある。またこの溝下ゲージｄが薄いと
溝底部に受けた外傷が直接ベルト層に達しやすい危険も
げらんでいる。

溝下ゲージｄを厚くすることにより溝下底部Ｔの応力集
中をベルト層に直接伝導させることなく緩和させること
が出来る。

以下実施例を挙げて本発明の効果について説明する。

実施例及び比較例 タイヤ形状の各因子を変えたタイヤを製作し、これらの
室内ドラム耐久試験結果を表１に示した。表１において
タイヤＡ５，７．８は本発明の実施例であり、屋１，２
，３，４，６，９は比較例である。

（本頁以下余白） 表中のトレッドラジアスＲデの測定法は以下のようにし
て行なった。

すなわち、ＪＩＳ設計常用空気圧を封入したタイヤのト
レッド部外形状を石こうで取り、タイヤクラウンセンタ
ー上での径方向接Ｉｔ（この直線はタイヤ回転軸に平行
となる０）に対して、トレッド展開幅の左右両端（第１
図Ｐ１ｅ　Ｐ２）よりこの接線に垂線をおろし、各端よ
り各交点までの距離δｌ、δ茸の平均値 とする。またクラウンセンター上で前記接−に垂直な直
、Ｉｆ（これはタイヤ断面の中心線となる。）をひき、
前記左右各端点Ｐ１＊Ｐ１よりこの直線に垂線を引き垂
線の長さｔｌ、ムの平均値とする。この時、タイヤの平
均トレッドラジアスＲデは次のように表わされるＯ ｔ３　　＋　δ鵞 Ｒデ　− このようにして測定されるトレッドラジアスＲデにおい
て表１の＆１〜３はトレッドラジアスＲデが２４８−１
Ａ４〜６は３００雪、Ａ７，８は３６０■、厘９は３８
０雪である。

室内のドラム耐久試験条件としては、本発明タイヤの実
施例サイズ１９５／７０　ＨＲ１４については、内圧Ｐ
　−１，２４／−でキャンパー角−６°に固定し、スリ
ップ角を一５°〜５ｃ！、負荷荷重を１００〜７００陶
を同時に矩形波的に変化さ・せる。つまり実車走行時の
走行状態を室内のドラム試験機で再現するような条件で
耐久性の評価テストを行なった。また、走行速度はＶ　
＝　２５．２Ｋｍ／ｈｒである。

このような条件の下で行なった室内ドラム耐久試験結果
を第５図にも合わせて示した。第５図は横軸お−よび縦
軸にそれぞれベルト部の耐久性の主要因であるトレッド
ラジアスＲデと溝下ゲージｄを取って試験結果を示しで
ある。図中○印は本試験条件で試験を行なった結果ベル
トコードに損傷がなかったもの、同じくｅ印はベルトコ
ードに損傷が徹夜したもの、９印はベルトフード損傷有
りのものを示す。また各数字は表１のタイヤ番号に対応
するものである。

第５図より、溝下ゲージおよびトレッドラジアスが耐久
性にあたえる影響が大きいことがわかる。たとえば溝下
ゲージ３−のタイヤＡ３゜６．８の内でトレッドラジア
スが大きくなるとコード損傷の程度が少なくなりくる。

同じく、トレッドラジアス一定、たとえばＲデー２４８
　ｗｍのタイヤＡＩ、２．３において溝下ゲージが厚く
なるとフード損傷がなくなる傾向番ご紗る。同じくトレ
ッドラジアスＲｙ　＝　３００　、３６０の各場合にお
いても同様な傾向にあることがわかる。

これらの傾向は先に示した理由に完全に合致するもので
ある。

第６図は第５図の縦軸および横軸をそれぞれ溝深さｔ、
タイヤ最大回転半径Ｒで除して無次元化したものである
。図中の曲線（ｄ／ｌ　−Ｒ？／Ｒ−０，３５）を境に
して９曲線より下側ではスチールコードの損傷があり、
曲線より上側ではスチールコードの損傷がなくなる傾向
になる。

しかしながら、低内圧走行におけるトレッド部の耐久性
を改善するために行なった対策の内で、溝下ゲージを必
要以上に厚くすることは、スチールラジアルタイヤの本
来有する高速性を低下させることを本発明者らは見い出
した。これは、溝下ゲージを必要以上に厚くするとトレ
ッド部、特にベルト層付近の放熱効果が悪くなるためで
あると推定される。

さらに、昨今のエネルギ危機に対する省資源の観点より
タイヤに対する軽量化、低燃費性等の要求からも溝下ゲ
ージをただ単に厚くする対策は困難になって来ている。

そこで本発明者らは、さらにベルト層の形状についても
研究を重ねた結果、タイヤ断面におけるベルトラジアス
ＲＢと先に述べたトレッドラジアスＲデとの間にある関
係を見い出した。これらの関係を満足することにより、
スチールラジアルタイヤの高速性を保持しつつ、一般路
での低内圧走行に耐えうるスチールラジアルタイヤを提
供することを可能にした。

ここでいうベルトラジアスＲＪの測定法はトレッドラジ
アスＲＴの測定法と同様である。つまり、クラウンセン
ター上でのベルトニ層の中点および両２番ベルトエツジ
部での中点、以上３点を通る円弧の半径をベルトラジア
スＲＢと定義する。

このトレッドラジアスとベルトラジアスの比Ｒｙ／ＲＩ
Ｉが異なるタイヤについて高速耐久試験を行ない、その
結果を表１に示した。

試験条件は、本実施タイヤ１９５／７０　ＨＲ１４サイ
ズで、内圧Ｐ　−２，Ｉ　Ｋｔ／ｉ　、荷重５２４麺で
予備走行として速度Ｖ　＝　８１　Ｋｍ／ｈｒで２時間
走行させその後Ｖ　”　１２１　Ｋｍ／ｈｒより３０分
毎に８　Ｋｍ／ｈｒずつ速度をアップして、タイヤが故
障するまで走行させて、その走行距離を求めた。その結
果を表１の最右欄に示す。

また・第７図にラジア８比、　Ｒｒ　／Ｒｎに対する走
行距離をプロットしである。先の試験条件（１）ではＡ
９のタイヤはコード損傷なしく０）であったが、本試験
条件（ＩＩ）では走行距離がＡ６のタイヤより劣ってい
る。さらに屋５のタイヤとＡ９のタイヤは溝下ゲージが
同じであるが高速耐久性は屋５の方がよい。これらのこ
とからトレッドラジアスＲＴとベルトラジアスＲＥを限
定することにより高速耐久性を向上させることが可能と
なることがわかり、走行距離を１０４０　Ｋｍ以上にす
るためにはＲデ／Ｒｎを１１３〜１．２０　の範囲にす
る必要があることがわかる。

以上の事から、低内圧走行における耐久性を得るために
は、溝下ゲージｄとトレッドラジアスＲＴをそれぞれ溝
深さｔ１タイヤ最大半径Ｒで除したものの積、すなわち
、トレッド部形状係数ｄ／ｌ　、　ＲＴ／Ｒを０．３５
以上にするとともに、合せ高速耐久性を向上させるため
にトレッドラジアスＲ？とベルトラジアスＲＪＩの比Ｒ
ｒ　／Ｒｓを１１３〜１．２０にすることにより、始め
て一般路あるいは悪路での低内圧走行に支障をきたすこ
となく、スチールラジアルタイヤの高速性を享受出来る
タイヤを提供することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図はラジアルタイヤの断面図、第２図ＡＢはベルト
層の拡大図でＡは平面図、Ｂは断面図、第３図、第４図
はスチールコードの張力分布図、第５図はトレッドラジ
アスと溝下ゲージの関係を示すグラフ、第６図はラジア
ス比（Ｒｒ／Ｒ）と溝形状比の関係を示すグラフ、第７
図はラジアス比（Ｒｒ　／Ｒａ　）と走行距離の関係を
示すグラフである。 １・・・トレッドゴム、２・・・ベルト層、３・・・カ
ーカス層、４・・・溝、５・・・スチールコード、６・
・・ゴム部、ｔ・・・溝深さ、ｄ・・・溝下ゲージ、Ｒ
Ｔ・・・トレッドラジアス、Ｒ・・・タイヤ最大半径、
ＲＢ・・・ベルトラジアス。 第１図 第２図 第５図 トレッドラジアスＲＴ　（１１１１） 第６図 ラジアス比（ＲＴ／Ｒ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. トレッド部に刻設された溝の深さｔと溝下ゲージｄとの
   比ｄ／ｌと、トレッドラジアスＲデとタイヤ最大半径Ｒ
   との比Ｒ，Ａとの積ｄ／ｌ　−Ｒｒ／Ｒが０．３５以上
   で、かつトレッドラジアスＲｒとベルトラジアスＲＢと
   の比Ｒｒ　／ｆＬｘが１．１３〜１，２０　　の範囲に
   あることを特徴とする乗用車用ラジアルタイヤ。