JPH045107A - 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、乗用車用空気入りラジアルタイヤ（以下、ラ
ジアルタイヤという）に係わり、さらに詳しくは、乾燥
路における操縦安定性（以下、ドライ性能という）、耐
摩耗性およびウェット性能を向上したラジアルタイヤに
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、前記内圧とヘ
ルド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！１
４こは、タイヤ最大幅になるサイドウオール部の高さを
高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
た場合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、ショルダー側端部に行くにつれて急激に低減
し、見掛けの剛性が低下していた。このため、旋回走行
時の操縦安定性を向上させることはできなかった。また
、旋回走行時のサイドフォースによってトレッド部の溝
幅が縮小するため、ウェット性能の低下は避けられなか
った。

一方、−ｇにウェット性能を向上しようとする場合には
、溝面積比率を大きくするのが普通であった。しかし、
溝面積比率を増加すると、トレッド面の実接地面積が減
少してドライ性能が低下し、耐摩耗性も低下してしまう
欠点を避けることができなかった。

〔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共
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）式で表わされるトレンド
部でのカーカス層の内圧分担率ｇ（いの分布形状指数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
、かつトレンド部に設けたヘルド層のコートゴムの５０
χ伸張時のモジュラスを２５〜３５Ｋｇ／ｃｍ２にした
ことによって、旋回時にトレッド部に発生する局部的な
ハックリングおよび溝変形を抑えることができ、このた
め、ウェット性能を大幅に向上させることが可能となっ
た。

Ｖｏ≦ｙ≦ｙＡでは ｙ８≦ｙ≦ｙ、では ただし、トレン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＾：　トレンド部センターでのカーカスラインのｙ座
標 ｙＤ：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、 ｙＢ：カーカスラインのビード位置でのｙ座標、かつ η：　トレン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、本発明タイヤにおいて、５０χ伸張時に゛おける
モジヱラス（以下、５０χモジユラスと略す）とは、Ｊ
ＩＳ　Ｋ　６３０１に規定されている測定方法に準じて
測定した値をいう。

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Ｉ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
ンド部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０°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、　Ｂ５ｈｍ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
Ｇｉｒｌｅｌｒｅｉｆｅｎｓ”に説明されている。

Ｆ、　Ｂδｈｍ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Ｐ−ｇ（いとなり、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））　＋　ＣＰ　（１−ｇ（ｙ
））　）　−（４）で表わされる。

ｇ　（ｙ）はトレンド部センターからサイド（ショルダ
ー）側に向かってのベルト層の内圧分担率の関数であり
、前述の（３）式で表わされる。

また、トレンド部におけるヘルド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）式と
（２）式で表わされる曲率半径ｒ１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
、トレンド部センター〇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　はトレンドセンター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、ｙｃはカーカスライン最大幅位置Ｗｍａｘで
のｙ座標およびＶＢはカーカスラインのビード位置での
ｙ座標である。ηはトレンド部センター〇におけるカー
カス層の内圧分担率となる。

したがって、（１）式と（２）式に基づいた平衡カーカ
スラインは、（３）式の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（いとしては、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。このα＝２の二次関数を用
いて得られる従来タイヤのカーカスライン形状の場合は
、ショルダ一部におけるヘルド張力が大幅に低下する。

これに対し、（３）式における分布形状指数αを４以上
の高次関数とすることによって得られる本発明タイヤの
カーカスライン形状の場合は、式（３）と式（４）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
よりもヘルド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少なくするこ
とができる。

第３図は、前記（１）式と（２）式から算出した曲率半
径ｒ１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。

このようなカーカスライン形状をとることにより、ンゴ
ルダ一部のヘルドコード張力を高めることができること
に加えて、ヘルド層を被覆するコートゴムの５０χモジ
ユラスを大きくすることにより、ショルダ一部の耐摩耗
性及びウェット性能をさらに向上することができる。

つまり、繊維補強ゴム（ＦＲＲ）の座屈特性には、コー
トゴムのモジュラスが大きく影響するので、カーカスラ
イン形状によるコート張力の増大に加えてコートゴムの
モジュラスを大きくすると、ＦＲＲとしての座屈荷重は
大幅に増大する。したがって、ベルト部に大きな圧縮力
が働く旋回時に起こるトレンド部の局部的なハックリン
グ現象を抑制することができ、これによって、旋回走行
時のドライ性能を向上し、ショルダ一部の耐摩耗性を向
上することができると共に、ショルダ一部の溝幅の縮小
変動を抑制するからウェット性能を大きく向上すること
ができる。

このような本発明タイヤにおいて、コートゴムの５０χ
モジユラスを２５Ｋｇ／ｃｍ２以上にすることによりヘ
ルド層の座屈荷重を充分に大きくすることができ、また
、５０χモジユラスを３５Ｋｇ／ｃｍ２以下にすること
によりベルト層の破断特性の大幅な低下を抑制すること
ができる。上記コートゴムの５０χモジユラスとして、
さらに好ましくは２７〜３３Ｋｇ／ｃｍ”の範囲にする
のがよい。

本発明に使用する上述のコートゴムとしては、例えば天
然ゴム単独または天然ゴムと剛性ポリイソプレンゴムと
の混合物等のゴム成分１００重量部に対し、所定量のカ
ーボンブラック、有機酸コバルト、加硫促進剤、イオウ
等の各種ゴム薬品を適宜配合したゴム組成物である。

また、このゴム組成物の５０χモジユラスは、たとえば
メラミン誘導体を配合することによって容易に望ましい
範囲のものを得ることができる。

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、（２）弐および（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。

この成型用モールドを使用し、目的とする構造を有する
グリーンタイヤを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３種類のラジアルタイヤを作製した。

本玉」じ−仁竹工 ベルト層、カーカス層、カーカスライン形状及び半径方
向外側のベルト層の幅（ベルト幅）が次の条件を有する
。

ベルト層：　１　ｘ　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、コートゴムとし
て、第１表に示すゴム組成物Ａを使用したもの カーカス層：１０００Ｄ／２のポリエステル繊維コード
を５０ｍｍ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（いの分
布形状指数αを４として、前述した（３）式および（１
）式と（２）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 第１表 第１表中、Ｉ）はＮ、　Ｎ’−ジシクロへキシルヘンジ
チアゾールスルフェンアミド ２′は１０重量％コバルト元素含有 ３ゝは“スミカノール５０７　” ４ゝは“スミカノール６１０”である。

従】シシ進忠に一 カーカスライン形状、ヘルド層のコートゴム及びヘルド
幅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ベルト内圧
分担率ｇ　（ｙ）の分布形状指数αを２として、前述し
た（３）式および（１）式と（２）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 ベルト層のコートゴム：第１表に示すゴム組成物Ｂ 従１し１土よ」−： カーカスライン形状を次の通り変更した以外は、本発明
タイヤと同し構造を有する。

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
ヤ半径方向弁°側部分のカーカスライン形状が、ヘルド
内圧分担率ｇ　（ｙ）の分布形状指数αを２として、前
述した（３）式および（１）弐と（２）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を有する。

対ル久不土： ベルト層のコートゴムを第１表に示すゴム組成物Ｂに変
更した以外は、本発明タイヤと同し構造を有する。

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１００ｍの回旋回路の周上に長さ１０ｍ、深さ５
Ｈの水面を設け、この回旋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。

コーナリングパワー： 試作タイヤを、１５Ｘ５１／２ＪＪのリムに組み、１．
９’　Ｋｇ／ｃｍ２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５０
５　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、結
果を第２表に示した。

上記の測定結果は、いずれも従来タイヤ■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。

第２表 来タイヤＩ、ＩＩおよび対比タイヤに比べてコーナリン
グパワーが大きくドライ性能に優れ、また、ウェット性
能が著しく向上している。

〔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を、
（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（いの分布形状指数αを４以上として計算した
前記（１）弐と（２）式により表わ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、トレッド部に設
けたベルト層のコートゴムの５０χモジユラスを２５〜
３５Ｋｇ／ｃｍ”にすることによって、ベルト層の座屈
荷重を充分に太き（することができる。したがって、コ
ーナリング時のドライ性能（操縦安定性）や耐摩耗性が
向上し、しかもショルダ一部の溝幅の縮小が少ないので
、ウェット性能が大幅に向上する。

【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である。 ｌ・・・トレンド部、２・・・サイドウオール部、４・
・・カーカス層、７・・・ベルト層、Ｃ・・・トレッド
部センター、ｗｂ・・・有効ベルト幅端部位置、Ｗｍａ
×・・・カーカスライン最大幅位置。 ♀ 第１図

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、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
   トレッド部に設けたベルト層のコートゴムの５０％伸張
   時のモジュラスを２５〜３５Ｋｇ／ｃｍ＾２にした乗用
   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＿Ｄでは ▲数式、化学式、表等があります▼………（２） ｇ（ｙ）＝１−η／（ｙ＿Ｄ−ｙ＿Ａ）（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。