JP3020184B2 - 乗用車用空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

乗用車用空気入りラジアルタイヤ

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JP3020184B2
JP3020184B2 JP3166987A JP16698791A JP3020184B2 JP 3020184 B2 JP3020184 B2 JP 3020184B2 JP 3166987 A JP3166987 A JP 3166987A JP 16698791 A JP16698791 A JP 16698791A JP 3020184 B2 JP3020184 B2 JP 3020184B2
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belt
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、2層のベルト層をスチ
ールコードから構成したトレッド・ベルト構造を有する
タイヤ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。従来、トレッ
ド補強用の2層のベルト層をスチールコードから構成し
た乗用車用空気入りラジアルタイヤは、スチールコード
の高強度,高弾性率が他の繊維コードに較べて非常に優
れているため、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いという問題
を有している。
【0003】従来、スチールコードベルト層を設けた空
気入りラジアルタイヤでは、そのベルト層の50mm巾
当たりのスチールワイヤ総断面積は、操縦安定性確保の
ため、最低9.5mm2 以上は必要とされていた。この
ような空気入りラジアルタイヤにおいて軽量化を図るに
は、ベルト層のスチールコードのワイヤ量を減らせばよ
いが、それによってベルト層の曲げ剛性が低下するた
め、コーナリングパワーが低減し、その優れた操縦安定
性が損なわれる。したがって、スチールコードベルト構
造のタイヤの優れた操縦安定性を維持乃至向上しながら
軽量化することは殆ど不可能であるとされていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、2層のスチ
ールコードベルト層を有するタイヤの軽量化を図りなが
ら、従来タイヤと同等以上の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。
【0005】
【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層のスチール
コードからなる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≦α≦9mm2 の範囲にし、か
つ前記溝の溝深さdを6.0≦d≦8.0mm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tを1.0≦t≦2.0mmの範囲にしたことを特
徴とするものである。
【0006】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
した距離をいい、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覆われているか否か
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。
【0007】また、50mm巾当たりのスチールワイヤ
総断面積α(mm2 )とは、タイヤをベルト層のコード
方向に対して直交する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(エンド数)をEとし、コード1本当たりの素線
数をn、素線直径をa(mm)とするとき、次式で示さ
れる値をいう。
【0008】α(mm2 )=n×(π/4)a2 ×E 本発明は、上記のようにスチールコードベルト層の50
mm巾当たりのスチールワイヤ総断面積αを、従来タイ
ヤの最低水準である9.5mm2 よりも小さい5≦α≦
9mm2 の範囲にし、しかも溝深さd及び溝下ゴム厚さ
tを従来タイヤに比べて小さく設定したこととが相まっ
て2層のベルト層ともスチールコードから構成したにも
かかわらず、従来タイヤに比べて軽量化すると共にコー
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層の外側ベルト層4uと内側ベル
ト層4dはいずれもスチールコードから構成され、50
mm巾当たりのスチールワイヤ総断面積αを5〜9mm
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≦d≦8.0mm
の範囲に設定され、また溝下ゴム厚さtが1.0≦t≦
2.0mm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d及び溝下ゴム厚さt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dや溝下ゴム厚さt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。
すなわち、2層のスチールコードベルト層のスチールコ
ード量を低減しても、それに伴う操縦安定性の低下を、
トレッド面に設けた溝深さdや溝下厚さtを小さくする
ことによって補うことができることを見出した。
【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,9mm,10m
m,11mm,12mm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結果である。
【0012】トレッド構造:図1 リム:13×5J タイヤサイズ:165SR13 ベルト構造:ベルト層数:2枚 コード構造:スチールコード1×2(0.3mm) エンド数:49本/50mm コード角度:21° ベルト層巾:内側/外側=125mm/115mm スチールワイヤ総断面積α:6.9mm2 溝下ゴム厚さt:3.0mm コーナリングパワーCPは、ドラム試験において荷重3
00kgf、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6.0mm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dを7.5mmにする点を共通にし、エンド数を4
5本/50mm(α=6.4mm2)に変更し、かつ溝
下ゴム厚さtを0.5mm,1.0mm,1.5mm,
2.0mm,2.5mm,3.0mm,3.5mm,
4.0mm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。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1.0mm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dについては、図3から、溝
深さdが浅いほどコーナリングパワーCPが高くなり、
8.0mm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d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d
を6.0〜8.0mmとし、好ましくは6.5〜7.5
mm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t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
CPが大きくなり、特に2.0mm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t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tを1.0〜2.0mmとするのである。下限の
1.0mm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】本発明は、スチールコードベルト層のワイ
ヤ量を減ら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を薄くすることによっ
て補うが、そのワイヤ量の低減されたスチールコードベ
ルト層の50mm巾当たりのスチールワイヤ総断面積α
は、以下に説明する理由から5〜9mm2 の範囲でなけ
ればならない。
【0017】図5は、上述のように2層共にスチールコ
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、前記図3の
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(ベルト層数,コード構造,コード角
度,ベルト巾)を共通にすると共に、溝深さを7.0m
mにし、溝下ゴム厚さを2.0mmにする点を共通に
し、スチールコードベルト層のコード構造とエンド数を
変えることによりスチールワイヤ総断面積αだけを4m
2 ,5.1mm2 ,6.9mm2 ,7.9mm2 及び
9.6mm2 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。
【0018】これら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、下記構成の従来タイ
ヤの測定値を100とするときの指数で示した。 従来タイヤの構成 トレッド構造:図1 タイヤサイズ:165SR13 ベルト構造:ベルト層数:2枚 コード構造:1×5(0.25)のスチールコード エンド数:39本/50mm コード角度:21° ベルト層巾:内側/外側=125mm/115mm スチールワイヤ総断面積α=9.6mm2 溝深さ: 9.0mm 溝下ゴム厚さ:3.0mm 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50mm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。こ
の指数値が小さい程軽量化されている。
【0019】図5から明らかなように、コーナリングパ
ワーCPは、前述した溝深さdと溝下ゴム厚さtの条件
を満足する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、従来タイヤと
同等以上にすることができること判る。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11.0mm2 を越えると従来タイヤより
も重量が増大する。
【0020】上述した図5、図6の結果から、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5〜9mm2 の範囲にする必要があり、望ま
しくは6.5〜8.0mm2 の範囲にするのがよい。本
発明において、ベルト層に使用するスチールコードは、
50mm巾当たりのスチールワイヤ総断面積αが上記数
値範囲を満足するものであれば特に限定されるものでは
なく、例えば、素線径0.15〜0.35mmのスチー
ルワイヤからなるコード構造1×2のもの、素線径0.
15〜0.35mmのスチールワイヤからなるコード構
造2+2のもの等がある。しかし、本発明の目的を達成
する上では、望ましくはハイテンションワイヤからなる
1×2のコード構造を有するものを使用することが望ま
しい。これらのスチールコードは、その打ち込み本数
(エンド数)を調整し、本発明に規定するスチールワイ
ヤ総断面積αを満足するようにする。
【0021】また、本発明に使用するスチールコード
は、100%伸長時モジュラス(以下100%モジュラ
スという)Mr が35kg/cm2 <Mr ≦55kg/
cm2 の範囲のコートゴムにより被覆したものを使用す
ることが望ましい。より好ましくは40kg/cm2
Mr ≦50kg/cm2 の範囲のものがよい。このコー
トゴムの100%モジュラスMr を35kg/cm2
り大きくすることによりスチールコードとのモジュラス
の差を小さくし、ベルト層端部におけるセパレーしョン
を抑制することができる。また、55kg/cm2 以下
にすることによりスチールコードを折れ難くすることが
できる。
【0022】さらに、図2に示すように、外側ベルト層
4uを構成するスチールコードの最内側表面から内側ベ
ルト層4dを構成するスチールコードの最外側表面まで
の距離、即ちベルト間ゲージAを0.4mm<A<0.
9mmになるようにすることが望ましい。より好ましく
は0.5mm≦A≦0.8mmの範囲にするのがよい。
このAを0.4mmより大きくすることにより単位体積
当たりの層間剪断歪みを小さくし、セパレーションの発
生を防止し、耐久性を向上することができる。また、こ
のAを0.9mmより小さくすることによりベルト層全
体の剛性の低下を防止し、溝深さdと溝下厚さtを小さ
くしたことによるコーナリングパワーの向上効果をより
一層高めることができる。
【0023】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8
0〜130%、好ましくは90〜110%にするのがよ
い。
【0024】
【実施例】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、50mm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、比較タイヤ1〜7を製作した。
【0025】タイヤサイズ:165SR13 ベルト構造:図1 ベルト層数:2枚 ベルト層巾:内側/外側=120mm/115mm コード角度:内側/外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。
【0026】これら10種類のタイヤ及び前述した従来
タイヤについて、前述した図3と同じ方法によるコーナ
リングパワーCP及び下記のワイヤ折れを評価し、これ
ら評価結果をタイヤ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。 ワイヤ折れ:室内ドラム試験機に、空気圧1.4kgf
/cm2 ,使用リム13×5Jを共通にする各タイヤを
取り付け、スリップ角±4°,荷重300±200kg
fの条件で、20km/hrの速度で40時間走行した
後のベルトコード折れの状況を調べ、次の基準によりワ
イヤ折れを評価した。ベルト折れ本数が3本以下の場合
を○、3本を越えるときを×とした。
【0027】
【表1】
【0028】 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、従来タイヤとはスチールワイヤ総断面積αを
小さくした点だけが相違する比較タイヤ1は、タイヤ重
量を225g低減できるもののコーナリングパワーCP
が10%も低減している。この比較タイヤ1において溝
深さdのみを浅くした比較タイヤ2並びに比較タイヤ1
において溝下厚さtのみを薄くした比較タイヤ3は、そ
れぞれタイヤ重量がさらに低減するもののコーナリング
パワーCPは従来タイヤの水準に達していない。
【0029】また、比較タイヤ4のように、溝深さdを
浅くし、溝下ゴム厚さtを薄くすると共に、スチールワ
イヤ総断面積αを小さくし過ぎると(4.8mm2 )、
タイヤ重量は大きく低減する(−1210g)ものの、
コーナリングパワーCPが低下し、しかもワイヤ折れが
発生する。この比較タイヤ4ほどではないが、同様に溝
深さdを浅くし、溝下ゴム厚さtを薄くすると共に、ス
チールワイヤ総断面積αを逆に大きくした比較タイヤ5
は、従来タイヤよりもコーナリングパワーCPは向上す
るが同様にワイヤ折れが発生する。さらに比較タイヤ6
のように、溝深さdとスチールワイヤ総断面積αをそれ
ぞれ適正に小さくしても、溝下厚さtを薄くし過ぎる
と、コーナリングパワーCPは向上するものの、ワイヤ
折れを生じる。
【0030】また、比較タイヤ7のように、スチールワ
イヤ総断面積αを小さくすると共に溝深さdと溝下ゴム
厚さtをそれぞれ小さくすると、タイヤ重量を比較タイ
ヤ1以上に低減(−485g)できる、コーナリング
パワーCPの向上は僅かである。これに対して、本発明
タイヤのように、溝深さd、溝下ゴム厚さt及びスチ
ールワイヤ総断面積αを、それぞれ本発明の規定の最適
値にするときはタイヤ重量の低減効果(−1165g)
に優れると同時に、コーナリングパワーCPも明確に向
上する。また、本発明タイヤ2及び本発明タイヤ3のよ
うに、溝深さdと溝下ゴム厚さtをそれぞれ比較タイヤ
5と同じ値とし、スチールワイヤ総断面積αを本発明の
規定の上限近くにすると、比較タイヤ5以上に軽量化で
きる上にワイヤ折れも発生しない。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、上記のように2層のベ
ルト層をスチールコードから構成したトレッド・ベルト
構造を有する空気入りラジアルタイヤにおいて、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を従来タイヤよりも小さい5〜9mm2 の範
囲にした場合に、トレッド部の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によるコーナ
リングパワーの増大作用により、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及びベ
ルト層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 4d 内側ベルト層 6 主溝 d 溝の溝深さ t 溝下ゴム厚さ
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60C 9/08 - 9/20 B60C 11/04

Claims (1)

    (57)【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層のスチー
    ルコードからなる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≦α≦9mm2 の範囲にし、
    かつ前記溝の溝深さdを6.0≦d≦8.0mm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tを1.0≦t≦2.0mmの範囲にした乗用車
    用空気入りラジアルタイヤ。
JP3166987A 1991-07-08 1991-07-08 乗用車用空気入りラジアルタイヤ Expired - Lifetime JP3020184B2 (ja)

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