JPS582845B2 - 転り抵抗の低い抗すべり性、乗用車用ラジアルタイヤ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、乗用車用ラジアルタイヤ、とくに転り抵抗
の低い抗すべり性、乗用車用ラジアルタイヤに関するも
のである。

乗用車用タイヤは、一般にその駆動、制動両性能、とく
に湿濡条件下の路面上における耐スキツド性能、云い換
えると抗すべり性にすぐれることが第一義的に重要であ
る。

一方で最近のように省資源、省エネルギー化を目指す社
会的要請のもと、ガソリン消費の少い自動車の開発研究
は、エンジンの改良以外にも、タイヤに由来した動力損
失の軽減の面で、いわゆる低燃費タイヤの検討が急がれ
ている。

ところでタイヤの転り抵抗を小さくすれば自動車のガソ
リン消費の節約に寄与し得ることは一般に既知であり、
こ＼にタイヤの転り抵抗を左右する要因は、トレッド部
ゴムの質、すなわち種類、物性である。

この点例えば特開昭５２−６９１０１号、同１１８７０
５号および同１５３５０３号各公報などに見られるよう
に、エネルギーロスのできる限り小さいゴムをトレッド
部に用いることが開示されている。

しかしかような試みはその殆どが、タイヤの上記した重
要要求性能である駆動、制動両性能なかでも濡れた路面
での耐スキツド性などに関しなお検討不充分なま〜に看
過されていて、わずかに上掲の特開昭５２−６９１０１
号公報では、トレッドパターンについてこの点の配慮が
なされてはいるものの、実用面ではやはり不満足な成果
しか得られず、こ５にタイヤの第一義的な抗すベリ性を
良好に維持させるためにはエネルギーロスの大きいトレ
ッドゴムの使用が不可欠なのである。

発明者らは、上記した従来技術上の問題点の解決に関し
、主に発熱回避の手段としてオフ・ザ・ロード用タイヤ
（ＯＲタイヤ）ないしはトラック・バスなどの重荷重用
タイヤ（ＴＢタイヤ）の分野で賞用されて来たトレッド
部のキャップ／ベース構造すなわちトレッド・ベース・
ゴム層上へのトレッド・キャップ・ゴム層の積層構造の
発展的な活用に注目した。

こ５に従来の乗用車用タイヤでは、そのトレッド部に刻
まれる溝の深さがせいぜい１０ｍｍ程度しかなく、つま
りトレッド部ゴム層が上記のような重車両用タイヤに比
しはるかに薄く、そのため常法に従うグリーン・ケース
からの成形加硫工程でタイヤ各部のゴム流動を伴う変形
により、トレッド・ベース・ゴムがトレッド部の表層露
出を生じて折角トレッド・キャップ・ゴムを使用したに
も拘らず、抗すへり性の維持確保が害されてしまうこと
の危惧が大きく、上記のキャップ／ベース構造の採用は
、むしろ不可能視され、従来顧られることもなかったの
である。

しかるに発明者らは、ラジアルタイヤの著犬にわたる製
造実験を踏まえた実績、検討の結果その成形過程におけ
るトレッド部の変形が比較的少く、きくにトレッド・キ
ャップ・ゴムのタイヤ子午断面内に占める断面積Ｓｃと
、トレッド部全断面積Ｓとの断面比を考慮することによ
り、上記キャップ／ベース構造が、乗用車用ラジアルタ
イヤに有利に導入し得ることが見出されたのである。

こ５に上記断面比Ｓｃ／ＳＸ１００（％）の値を５０％
以上にすることが、トレッド・ベース・ゴムおよびトレ
ッド・キャップ・ゴムの各レジリエンスを、それぞれ６
５％以上、６０％以下にすることと共に不可欠である。

この発明は、左右一対の環状ビート束の一方から他方に
わたる間にトロイド状をなしてのび、該ビート束にそれ
ぞれ固着したラジアル配列コードのプライよりなるカー
カスをそなえ、このカーカスのクラウン部外側に配置さ
れるトレッド部が、トレッド・ベース・ゴムとトレッド
・キャップ・ゴムとの二重積層構造を有し、かつこのト
レッド・ベース・ゴム中でカーカスを取囲むベルト層の
埋設によって強化され、しかも上記両トレッド・ゴムの
レジリエンスがトレッド・ベース・ゴムは６５％以上、
トレッド・キャップ・ゴムは６５％以下で、該トレッド
・キャップ・ゴムのタイヤ子午断面内における断面積Ｓ
ｃの、トレッド部全断面積Ｓに対する断面比が５０％以
上であるものとした転り抵抗の低い抗すべり性、乗用車
用ラジアルタイヤである。

この発明はその実施に次のどさく具体化することが一層
のぞましい。

上記タイヤにつきトレッド部のネガティブ率を４５％以
下とすること、また上記の何れかのタイヤにつきベルト
層の平担度を１５％以下とすること。

こＮにトレッド部につきネガティブ率は、トレッド部全
表面積Ａに対するトレッド溝の開口面積Ａｇの比Ａｇ／
ＡＸＩＯＯ（％）で、またベルト層の平担度は、ベルト
層の中央における厚み中心を通るタイヤの回転軸と平行
な直線にベルト層の端部における厚み中心から下ろした
垂線の足で示されるベルト層の落込み代δと、両中心間
の隔りで示される有効ベルト半幅ｌとの比δ／ｌＸ１０
０（％）でそれぞれあらわすものとする。

こ〜に上記の落込みδは、ベルト層２が通常２枚のゴム
引きコード織物の積層を一組みと考える場合について上
記のように定めるのを原則とするが、その最も普通に採
用される第３図ａのような両側についての切離し構造の
スチールコード層を主体として取扱い、その補足として
用いられる有機繊維コード層からなる追加層の如きは除
外して取扱うが、コード層の両側に折返しが施される第
３図のｃ＝ｆのようないわゆるフォールド構造について
は、その折返しをもつ、単一枚の層について上記の一組
みと考えて取扱うものとし、何れの場合も落ち込み代δ
および有効ベルト半幅ｌは、タイヤに使用空気圧を充て
んした後、少くとも一夜放置し、形状が安定したところ
で、タイヤの最外殼形状を石こう等で型取りし、タイヤ
周上数ケ所測定し、その後、それぞれ同一位置における
タイヤ断面方向のカットサンプルを採取し、トレッド表
面とベルト層との距離を測定してベルト層の配置関係を
求め、この配置関係と、先に求めたタイヤの最外殼形状
から、空気圧充てん時のベルト層の配置図を作成し、こ
の配置図から平均値として求めることができる。

この発明のタイヤは、第１図に示したようにトレッド部
１がキャップ／ベース構造であり、トレッド・キャップ
１ａにはレジリエンスが６０％以下、トレッド・ベース
１ｂにはレジリエンスが６５％以上のゴムをそれぞれ使
用するものであり、若しトレッド・キャップ・ゴム１ａ
のレジリエンス６０％をこえると、駆動制動性能が悪化
するためこの発明の目的に適わず、またトレッド・ベー
ス・ゴム１ｂがレジリエンス６５％未満ではとエネルギ
ーロスが大きくなり転り抵抗を大きくするのでやはり不
適合となる。

一方、キャップ／ベース構造ではタイヤの加硫成形工程
に伴われる変形の際に、トレッド・ベース・ゴム１ｂが
トレッド部１の表層に露出することのないのはもちろん
、さらにタイヤの使用期間の末期になっても、なお露出
を生じ難く、これによって駆動、制動性能を良好に保持
するために、トレッド全断面積Ｓに対するトレッド・キ
ャップ断面積Ｓｃの比が５０％以上であることが不可欠
である。

この発明において転り抵抗の一層な低減に寄与すべく、
内圧充てん下におけるベルト層の平担度につき、第１図
のようにベルト層２の中央における厚み中心３を通るタ
イヤの回転軸と平行な直線ｌに、ベルト層３の端部厚み
中心４から下した垂線の足で示されるベルト落ち込み代
δと、両中心３，４間の隔りで示される有効ベルト半幅
（ｌ）との比であらわした値で１５％以下とすることが
有効である。

これはタイヤが転勤時に繰返し変形を受けるためのエネ
ルギーロスにつき、特にラジアルタイヤの場合には、ト
レッド部の変形がその接地部において幅方向と、とくに
長大化する弦方向にわたって平面形状への強制を生じる
ように起るために発生する歪に基いて大きいエネルギー
ロスを生ずるのである。

この歪をできるだけ少くするためにはトレッド部１の表
面形状が幅方向にできるだけフラツドに近いことが必要
であり、とくにラジアルタイヤでは剛性の大きなベルト
層２の変形がベルト層２およびその近傍のゴムに歪を発
生させるから、ベルト層２のタイヤ断面内での曲率半径
を大きめにすることが必要だからである。

第２図に転り抵抗に及ぼすベルト層２の平担度δ／１（
％）の寄与を示し、こゝにδ／ｌの値がｌ５％以下で転
り抵抗の低減が有利に達成される。

因みに第３図に種々なベルト構造を図解し、これが通常
の切離しベルト構造（第３図ａ）、また切離しベルト構
造であるがベルト層２の外側を有機繊維コード層５で補
強したキャップベルト構造（第３図ｂ）そして各種のホ
ールドベルト構造（第３図ｃ＝ｆ）の場合におけるベル
ト層２のセンタ一部Ｃにおける厚み中心３または３′と
ベルト層２の端部Ｃにおける厚み中心４または４′と共
にδ，δ′とｌを示した。

上記の様なベルト層２の構造は具体的には次の様にして
得られる。

すなわち前述した様に、タイヤは成型後、モールド内で
加硫されることによつて始めてタイヤとしての形状が得
られるが、モールド内で加硫された形状（モールド内形
状）と使用内圧を充填したときの形状とは一般に異なる
。

そこで内圧充填時におけるタイヤ形状を設計目標に近づ
けるためにＦ−Ｂｏｈｍ（ＡＴＺ，６９，１９６７，２
５５−２６１）や赤坂（中大理工紀要，１２，１９６９
，５５−７０）らにより研究されたラジアル構造におけ
る自然平衡状理論を用いてモールド設計を行なうのであ
り、この理論に従ってラジアルタイヤにおけるカーカス
ラインの自然平衡形状は第１図を参照して次式のように
与えられる。

ρ≦ρＧ ここで式中ｒ：カーカス６のタイヤ断面における曲率半
径 ρ０：形状の軸線Ｏ−Ｏから形状の頂点までの垂直距離 ρｍ：形状の軸線０−０から形状の最大幅Ｗまでの垂直
距離 ρ：形状の軸線Ｏ−Ｏから形状の任意の位置までの垂直
距離 ρＧ：形状の軸線Ｏ−０からベルト層と形状の接合位置
Ｂｅまでの垂直距離 ｋ：ベルト層のカーカスに対する応力負担率（１＞ｋ＞
ｏ） 上式から得られるカーカスラインは無数にあるが、その
うちからタイヤサイズ、ベルト層の落ち込み代δなどの
設計目標に合致したカーカスラインを選択してこれをカ
ー力スライン形状とし、その上にベルト層、トレッドゴ
ム、サイドウオールゴム、ビードフイラーゴム等を目標
とする寸度で上乗せしタイヤ最外殼の形状を求め、これ
をモールド形状とすることによって内圧充填時のタイヤ
形状は、モールド形状からほぼ均一に変化し、設計目標
とする形状に近い形状が得られる。

また、ベルト層２やビード部７の構造によって変化の仕
方は異なるが、それらの剛性に見合ったモールド形状の
修正を行うことにより、目標とする内圧充てん時の形状
が得られる。

一例として第１図に示したタイヤサイズ １８５／７０−１３の場合、ρＱ＝２８４．５ｍｍ，ρ
Ｇ＝２８１．．７ｍｍ、ｐｍ＝２３６．１ｍｍ、ｋ＝０
．９４５であり、このときＡ＝５４ｍｍ、δ＝６．Ｏｍ
ｍ、従つてδ／ｌＸＩＯＯ（％）＝１１％であった。

またこの発明においては、トレッド全表面積に対するト
レッド溝面積の比で示されるネガティブ率が４５％以下
であれば好ましい。

ネガティブ率が４５％をこえると、タイヤの加硫成型時
の変形によってトレッドベースゴム１６が表層に露出す
る危険がある。

次に実施例により本発明を更に詳しく説明する。

実施例 燃り構造ＩＸ５Ｘ０．２５のスチールコードによる第３
図ａに示した切り離しベルト層２を有する１６５−１３
、１８５／７０−１３の各サイズのタイヤを作製した（
カーカス６は１５００ｄ／２のポリエステルコード層１
枚とした）。

これらタイヤについて、各々転がり抵抗、耐ウエットス
キツド性およびトレッドベースゴムの配置状態を評価し
結果を第１表に示した。

評価方法は次の通りである。

転がり抵抗；径１７０７．６ｍｍ，幅３５Ｑｍｍのスチ
ール製ドラム上において、３８５ｋｇの荷重を内圧１．
７ｋｇ／ｃｍ２のタイヤに掛け、ドラムをモーク駆動に
より回転させ、速度８０ｋｍ／ｈにて３０分間慣らし走
行を行なった後、速度を２００ｋｇ／ｈまで上昇させた
。

次いでモータ駆動クラッチを切って惰行させ、ドラム減
速度と時間変化を基にして速度５０ｋｍ／ｈにおけるタ
イヤとドラムの転がり抵抗を算出した。

この値から予め算出しておいたドラム抵抗を差し引いて
正味のタイヤの転がり抵抗を求めた。

耐ウエットスサツド性；濡れたアスファルト路面におい
て実車により速度４０ｋｍ／ｈ，７０ｋｍ／ｈおよび１
００ｋｍ／ｈの各速度から急制動を与え、完全に停止す
るまでの走行距離を、タイヤＮｏ．１を１００とする指
数で求め、次いで３０ｍ間隔にパイロンを設定した同様
のアスファルト路面において、速度７０〜８０ｋｍ／ｈ
で一定区間を通過するに要する時間とフィーリングによ
って評価し、同じくタイヤＮｏ．１を１００とする指数
を求め、これら指数を平均して評価した。

値が大きい程良好。

トレッドベースゴムの配置状態；タイヤを解剖して、ト
レッドベースゴムの配置状態を観察した。

尚、この際に使用したトレッドキャップゴム１ａおよび
トレッドベースゴム１ｂとしてレジリエンスが各々５４
％、７４％のゴムの配合内容を第２表と第３表に例示す
るが、配合するプロセスオイル添加量、カーボンブラッ
ク添加量と種類、硫黄添加量等を勘案することによって
所定のレジリエンスに調整することができる。

レジリエンスの測定は８ｍｍ×８ｍｍＸ４±Ｑ．Ｉｍｍ
のゴムサンプルをタイヤから切り出し、ハンマ重量６０
ｇ、常温にて東洋精機製作所ＢＳ規格Ｎｏ．９０３レジ
リエンステスタを使用した。

第１表からこの発明のラジアルタイヤは転がり抵抗が改
善されるとともに耐ウエットスキツド性も良好であるこ
とは明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示すタイヤ断面図、第２図
はベルト層の平担度と、転がり抵抗との関係グラフ、第
３図ａ−ｆはベルト層の積層要領の変形を示した模式図
である。 １・・・・・・トレッド部、１ａ・・・・・・トレッド
キャップゴム、１ｂ・・・・・・トレッドベースゴム、
２・・・・・・ベルト層、３，４・・・・・・ベルト層
の中央および端部における厚み中心、６・・・・・・カ
ーカス、７・・・・・・ビート部、７′・・・・・・環
状ビート束。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 左右一対の環状ビード束の一方から他方にわたる間
   にトロイド状をなしてのび、該ビード束にそれぞれ固着
   したラジアル配列コードのプライよりなるカーカスをそ
   なえ、このカーカスのクラウン部外側に配置されるトレ
   ッド部がトレッド・ベース・ゴムとトレッド・キャップ
   ・ゴムとの二重積層構造を有し、かつこのトレッド・ベ
   ース・ゴム中でカーカスを取囲むベルト層の埋設によっ
   て強化され、しかも上記両トレッド・ゴムのレジリエン
   スがトレッド・ベース・ゴムは６５％以上、トレッド・
   キャップ・ゴムは６０％以下で、該トレッド・キャップ
   ・ゴムのタイヤ子午断面内における断面積Ｓｃの、トレ
   ッド部全断面積Ｓに対する断面比が５０％以上であるこ
   とを特徴とする、転り抵抗の低い抗すベリ性、乗用車用
   ラジアルタイヤ。 ２ 特許請求の範囲第１項記載のタイヤにおいて、トレ
   ッド部のネガティブ率が４５％以下であるタイヤ。 ３ 特許請求の範囲第１項または第２項記載のタイヤに
   おいてベルト層の平担度が１５％以下であるタイヤ。