JPS6345321B2

JPS6345321B2 -

Info

Publication number: JPS6345321B2
Application number: JP56209693A
Authority: JP
Inventors: Kazuyuki Kabe; Ryoji Hanada
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 1981-12-28
Filing date: 1981-12-28
Publication date: 1988-09-08
Also published as: JPS58112805A

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
詳しくはトレツドの溝深さ、溝下ゲージ、トレツ
ドラジアス、タイヤ最大半径及びベルトラジアス
を特定化することにより、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。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
求されるようになつて来た。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ツド部構造の
改良に関するものである。ここで「トレツド部」
とは、トレツド踏面部を含む、トレツド全域にお
ける各パーツの材質および形状を意味する。即
ち、キヤツプトレツド、アンダートレツド、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
トレツドゴム、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２ベルト、
２ｂは第１ベルト、５はベルト層のコード部、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
バイアスタイヤと異なりトレツド踏面部内にタイ
ヤ周方向にタガ効果を与えるためにベルト層２が
入つている。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15゜〜30゜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ツド展開幅の95〜105％位で
ある。通常、タイヤが接地回転するときには、ベルト
層のコード張力はタイヤ断面における場所によつ
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コードの張力
分布を示すグラフであり、第４図はベルトエツジ
寄りのコ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（実線）Ｐ
は常用空気圧、曲線（破線）P′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コードは非
接地領域においては初期コード張力、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つている（図中点
ａ）。ところが、接地域Ｃに入ると初期コード張
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、接地域後半部では、前記形態の逆現象を示
す。すなわち図中で点ｃ〜ｄ〜ｅの経路をたど
る。したがつて、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。よつて、極端な低内圧高荷
重P′の場合にはコ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
する張力がタイヤ一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コード張力分
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、さらに踏面の状
態等によりベルトのコード張力は第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。従つて、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つてはこのベル
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
シヨン、ベルト積層間の層間剥離及びベルトコー
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
ツジのセパレーシヨンの対策として、特開昭52−
22202号公報にはベルトエツジ部の層間にゴム層
を介在させて、ベルトエツジセパレーシヨンの主
原因である層間せん断力を減少させることが記載
されている。ベルト積層間の層間剥離の対策とし
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。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
し、ベルトを強化することによつて解決しようと
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ツド部全
体としてとられ、ベルトコ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つた結果、ベル
ト層に多大の影響を与えるトレツド部の構造の各
要因を最適に決定する必要があることを見出し、
本発明に至つたのである。したがつて、本発明の目的はトレツド部の構造
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２枚
のベルト層を有するトレツド部に溝を刻設したラ
ジアルタイヤにおいて、前記溝の深さｔと溝下ゲ
ージｄとの比ｄ／ｔと、トレツドラジアスR_Tと
タイヤ最大半径Ｒとの比R_T／Ｒとの積、（ｄ／ｔ）×（R_T／Ｒ）を0.35以上とし、かつ該トレツドラジアスR_Tとベ
ルトラジアスR_Bとの比R_T／R_Bを1.13〜1.20の範囲
内にした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、トレツドラジアスR_T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ツトに
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r₀と変形後の曲率半
径r₁とすると曲率変化ＫはＫ＝１／r₀−１／r₁＝r₁−r₀／r₀r₁ となる。接地変形時に曲率変化Ｋが大きいと多大
な歪がトレツド部、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、r₀＝r₁ならばＫ＝
０であるから、r₀をできるだけr₁に近づける必要
がある。ここでr₁とは路面の曲率半径、即ち、ほ
ぼ無限大であるから、r₀をr₁に近づけるというこ
とはタイヤの曲率半径r₀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ツドゴム物性及びゴ
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ツド部に刻設さ
れた溝の深さｔは約８mm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コードの破損につ
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
い危険もはらんでいる。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No.5、７、８は本発明
の実施例であり、No.1、２、３、４、６、９は
比較例である。

【表】表中のトレツドラジアスR_Tの測定法は以下の
ようにして行なつた。すなわち、JIS設計常用空気圧を封入したタイ
ヤのトレツ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線（この直線はタ
イヤ回転軸に平行となる。）に対して、トレツド
展開幅の左右両端（第１図P₁，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
δ₁、δ₂の平均値 δ＝δ₁＋δ₂／２とする。またクラウンセンター上で前記接線に垂
直な直線（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、P₂よりこの直線に
垂線を引き垂線の長さl₁、l₂の平均値ｌ＝l₁＋l₂／２とする。この時、タイヤの平均トレツドラジアス
R_Tは次のように表わされる。 R_T＝l²＋δ²／2δ このようにして測定されるトレツドラジアス
R_Tにおいて表１のNo.1〜３はトレツドラジアス
R_Tが248mm、No.4〜６は300mm、No.7、８は360
mm、No.9は380mm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195／70HR14については、
内圧Ｐ＝1.2Kg／cm²でキヤンバー角−6゜に固定し、
スリツプ角を−5゜〜5゜、負荷荷重を100〜700Kg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つた。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つた室内ドラム耐久
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
要因であるトレツドラジアスR_Tと溝下ゲージｄ
を取つて試験結果を示してある。図中〇印は本試
験条件で試験を行なつた結果ベルトコードに損傷
がなかつたもの、同じく〓印はベルトコードに損
傷が微在したもの、●印はベルトコード損傷有り
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ツドラジア
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３mmのタイヤNo.3、６、
８の内でトレツ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つくる。同じく、トレツド
ラジアス一定、たとえばR_T＝248mmのタイヤ
No.1、２、３において溝下ゲージが厚くなると
コード損傷がなくなる傾向にある。同じくトレツ
ドラジアスR_T＝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／t.R_T／Ｒ＝
0.35）を境にして、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ツド部
の耐久性を改善するために行なつた対策の内で、
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ツド部、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
難になつて来ている。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R_Bと先に述べたトレツドラジア
スR_T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R_Bの測定法はトレ
ツドラジアスR_T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二層の中点および
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R_Bと定義する。こ
のトレツドラジアスとベルトラジアスの比R_T／
R_B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195／70HR14サイ
ズで、内圧Ｐ＝2.1Kg／cm²、荷重524Kgで予備走行
として速度Ｖ＝81Km／hrで２時間走行させその後
Ｖ＝121Km／hrより30分毎に８Km／hrずつ速度を
アツプして、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図にラジアス比R_T／R_Bに対する走
行距離をプロツトしてある。先の試験条件（）
ではNo.9のタイヤはコード損傷なし（〇）であ
つたが、本試験条件（）では走行距離がNo.6
のタイヤより劣つている。さらにNo.5のタイヤ
とNo.9のタイヤは溝下ゲージが同じであるが高
速耐久性はNo.5の方がよい。これらのことから
トレツドラジアスR_TとベルトラジアスR_B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1040Km以上に
するためにはR_T／R_Bを1.13〜1.20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とトレツドラジアス
R_Tをそれぞれ溝深さｔ、タイヤ最大半径Ｒで除
したものの積、すなわち、トレツド部形状係数
ｄ／t.R_T／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ツドラジアス
R_TとベルトラジアスR_Bの比R_T／R_Bを1.13〜1.20
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つた。

【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Ａ，
Ｂ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図はトレツ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（R_T／Ｒ）
と溝形状比の関係を示すグラフ、第７図はラジア
ス比（R_T／R_B）と走行距離の関係を示すグラフ
である。１……トレツドゴム、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……トレツドラジアス、Ｒ……タイヤ最
大半径、R_B……ベルトラジアス。

Claims

【特許請求の範囲】１２枚のベルト層を有するトレツド部に溝を刻
設したラジアルタイヤにおいて、前記溝の深さｔ
と溝下ゲージｄとの比ｄ／ｔと、トレツドラジア
スR_Tとタイヤ最大半径Ｒとの比R_T／Ｒとの積、（ｄ／ｔ）×（R_T／Ｒ）を0.35以上とし、かつ該トレツドラジアスR_Tとベ
ルトラジアスR_Bとの比R_T／R_Bを1.13〜1.20の範囲
内にしたことを特徴とする乗用車用ラジアルタイ
ヤ。