JPS6061305A - 転り抵抗の低い重荷重用空気入りタイヤ - 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】 （技術分野） 重荷重用空気入りラジアルタイヤに関しその内圧充填時
のカーカスラインの改良に関連して以下。

に述べる技術内容は、この種タイヤの転り抵抗の低減を
とくに有利に実現できるカーカスラインの断面ブラフア
イルの適合に係り、トラック、バス用その池の重荷重用
空気入りタイヤの属している技術分野を占める。

（問題点と従来技術） タイヤの転がり抵抗を低減するためには、タイヤ転勤に
伴う応力、歪サイクルに依って消費されるエネルギーを
低減させることが必要である。この点一般に実用性があ
ると認められてきた、従来のいわゆる重荷重用ラジアル
カーカス構造のタイヤにつき、通常の使用条件の下でタ
イヤの構成部分が消費するエネルギーのタイヤ全体に占
める割合？解析した結果によるとトレッド部で（８７）
、％、バットレスｍ　（２３）％、サイドウオール部、
（２０）％、ビード部（２０）％程度Ｇこ配分されると
して取り扱い得ることが判った。

ここに転がり抵抗への寄与率が最も大きし）のＣまトレ
ッド部であり、従って、こσ）トレッドゴムＱ〕。

内部摩擦を少なくして転がり抵抗を軽減するため該ゴム
につき反発弾性率（Ｒｅ５ｉｌｉｅｎｃｅ　）を上げる
ゴム配合によって対処することが一般である。

しかるに、この場合には転がり抵抗が改良される度合に
応じて不所望にもこの種σ〕タイヤの重要物１゜性の一
つであるウェット性能が悪化する欠点力（伴われる。

従って上記対策はウェット性能の悪化を防ぐ別途手段を
購ぜぬ限り、転がり抵抗の飛躍的改善（ま望まれ得ず、
そしてウェット性能の維持に格別有１゜効な手段も見当
らないので結局のところざしたる実効をあげることはで
きないのであるＯ次善の対策としてトレッドゴムの特性
につしＡで上記したとほぼ同様に、内部摩擦を低減した
コム配合をサイドウオールに適用することも試みられ、
た。しかし実際にはこれにより転がり抵抗の３％又はそ
れに満たない程度の改善しか得ることができない。

この他パターンの溝面積の占める割合を大きくして、転
勤時の微少スリップを抑制し転がり抵抗−を小さくする
手段もとられているが、耐摩耗性の低下を招くのでその
効果に限界があるのはやむを得ない、 （発想の端緒） 従来の考え方から脱却して、カーカスの放射向プロファ
イルを適正に変化させることにより大巾な転がり抵抗の
低減が、ウェット性等の改良も含めて有利に実現され得
ることがわかった０ここにカーカスの放射面プロファイ
ルの適正化ｊ・というのは、いわゆる自然平衡形状を故
意にはずした形状であって、とくにラジアルカーカスタ
イヤに荷重が作用しかつ転動した際に生じるサイドウオ
ールの変形状態について根本的な究明を加えた結果とし
て導かれ、いかなる囲平率のタイヤにも、適用できるも
のである。

一般にサイドウオールの変形番ま、曲げ変Ｅｇと剪断変
形とに分けられる事は周知の事実である力５、この点に
更に詳細な検討を加えた結果、づ゛イトウオール下方域
（ビード部に近Ｉ／）行６分）Ｇまａｈげ変ノ杉の寄与
が大きく、一方すイドウオール上方域（トレッド部に近
い部分）は剪断変う１娑の寄与カτ大きり、Ｎと言う変
形様式の相違を見し）出したことに由来している。

このサイドウオール上方域の剪断変Ｊ［ｔｌこつＱ）で
は曲げ変形に比べて複雑な挙動を示す力量発明者らは鋭
意検討の結果、次の重要な知見を得たσ〕である。

第１にサイドウオール上方域の剪断変形Ｇま、タイヤに
荷重が作用し転動している場合、荷重直下では小さいも
のの接地面へ進入離脱する酊近でＣま著しく増加し、全
体としてエネルギーン肖費にジー′贋に大きな寄与を占
めること 第２に剪断変形は曲げ変形と逆相関関係Ｇこあり、曲げ
変形を増加させると剪断変Ｊ杉カタ減少すると言うこと
である。

以上の知見に基きサイドウオール上方部は比較的厚さが
薄い部分であり荷重直下付近に集中して生じている曲げ
変形を多少増加させても、エネルギー消費に非常に大き
な寄与を占める剪断変形を減少させることにより、全体
としてエネルギー消費を低減できることが明らかになっ
たのである。

（発明の構成〕 さて、サイドウオール上方域の曲は変形を増加させるた
めにはタイヤを正規リムに組合せ正規内圧を充填した時
に、サイドウオール上方域に対応するカーカスの肩部分
輪郭曲線の曲率を大きくしておくことが必要であり、発
明者らは該曲線の曲率半径Ｒについて種々の検討を加え
た結果として第１図に示した、あとで説明する基準円弧
の半径Ｒ′との比Ｒ／Ｒ’が０．６５〜０．８５より好
ましくは０．７０〜０．８０の範囲において有利に上記
目的に適合することを見い出したのである。

ここで注意すべきことは、第１図に示す円弧ＢＥＯは単
なる基準円弧であって、いわゆる自然平衡形状を基にし
たカーカス放射面プロファイルとは元来別個のものでは
あるけれども、サイドウオール下方域は比較的厚さが薄
い部分であって、それ自体の剛性が低いために自然平衡
形状に基づいたカーカス放射面プロファイルはこの円弧
の一部分ＥＣ・に極めて近似することになる。

すなわち上記の比Ｒ／　Ｒ／に関して０．６５〜０．８
５という値は故意に自然平衡形状をはずしたことの結果
としてしか生じ得ないのであることが注意されなければ
ならな・い。

Ｒ／　Ｒ’が０．８５より大きい値では後の実施例とし
て示すごとく自然平衡形状を故意にはずして、サイド上
方部の剪断変形を減少せしめ、転がり抵抗を改良すると
いう効果が充分に得られないし、またＲ　／　Ｒ／がｏ
、６５に満たないと比戦的厚さの１ｖ−いバットレス部
に曲げ変形が集中してしまい、剪断変形を減少させて得
られる転がり抵抗改良効果は打ち消されてしまうのであ
る。

次にサイドウオール下方域の曲げ変形についてはそれに
よるエネルギー消費を考えてみると一般に次式の様に表
わすことができる。

エネルギー消費＝４−ｇ−ｔ＋Ｊδ・（ΔＣ）・Ｓ・・
・・・（１）ｌ但しＡ：適当な定数 Ｅ：サイドウオール下方域の弾性係数 ΔＣ：曲げ変形に依るサイドウオール下方域の曲率変化 Ｓ：カーカスの最大中地点から測ったサイドウオール下
方域の長さ 従って、Ｅ　、　ｔａｎδ及びＳが同等であるならば、
エネルギー消費は（Δ０）２に比例することが、明らか
である。

そこで実際のタイヤに荷重が作用した場合のサイドウオ
ール下方域の曲率変化を調べた結果、発明者らは次の重
要な知見を得た。

すなわち、第２図に示す如く、タイヤに正規荷重が作用
した場合、サイドウオール下方域が逆Ｒになる変形、つ
まり負荷変形前には外向き凸形の曲率半径Ｒ□であった
のが、変形後外向きに凹形の曲率半径Ｒ２のように反転
する変形が生じると言うことである。

ここで（１）式におけるサイドウオール下方域の曲率変
化（ΔＣ）′は次式で表わすことができる。

ここでもしタイヤを正規リムにとり付け、正規内圧を充
填した時において、サイドウオール下方域がすでに逆Ｒ
を有していたならば、曲率変化（ΔＣ′）２は となって、明らかに上記（２）式による（ΔＣ）　より
も小さくなり、それに比例して（１）式に従うエネルギ
ー消費を少なくできるのである。

このような観点からサイドウオール下方域には、正規内
圧充填下に逆Ｒ形状を与えることが有効であるが、特に
曲げ変形が充填内圧を負担しているカーカスを中心とし
て生じることを考え合せるならば、カーカス自体の曲率
を反転させておくことが最も好ましいわけである。

このカーカスの曲率を反転させる程度について種々検討
を加えた結果として、第１図に示す力一カスラインＦＢ
と、円弧ＢＥとの最大距離であるｆの値をもって考える
ことができ、その適正な範囲としてはｆが＼３〜３１１
１ｍ＼好ましくは４〜７關であることが見い出された。

さきにも述べたように、円弧ＢＥＯは単、なる基準円弧
であって、いわゆる自然平衡形状を基にしたカーカス放
射面プロファイルとは別個のものである。特にサイドウ
オール下方域は、カーカスがビードコアーの回りに半径
方向外方へ向って巻き上げられ、その巻き上げ部間にス
テイフナ−を満してビード部が固められているために、
比較的大きい剛性を有する部分であり、自然平衡形状に
基づいたカーカス放射面プロファイルは一般に円弧ＢＥ
の内側に存在しているのが通例である。

しかしながら、この発明で示すｆがへ３〜８門※と言う
値は故意に自責平衡形状をはずし、サイドウオール下方
域のカーカスの曲率を反転させることによってのみとり
得る値であって、従来の自然平衡形状とは完全に区別で
きる値である。

ここでｆが％　８　ｘｓ’へに満たない値であると、上
記（１）式〜（３）式で示した原理でエネルギー消費を
少なくする効果が充分に発揮できないし、またｆが〜８
朋〜を越えると、内圧充填時のサイドウオール下方域の
カーカスの張力が高くなりすぎ耐久性上悪影響を及ぼす
ばかりか、カーカスがタイヤ内側に入り込むのに伴って
タイヤ外面も比較的内側に位置するようになりリムとの
かん舎外が悪化するなどの欠点が生じてしまうのである
。

この発明のタイヤが自然平衡放射面プロファイルを故意
にはずしたタイヤであることはタイヤ内圧の充填中にお
けるカーカス放射面プロファイルの変化を見ること°に
より外観からも容易に識別される。すなわち、タイヤを
リム上に取り付は正規内圧の５％に内圧を充填した時か
ら正規内圧まで充填した時の変形がいわゆる自然平衡放
射面プロファイルの場合には第４図に（］１１００Ｒ２
０１サイズの例を示す様にサイドウオール部全体で実質
上均一にせり出し変形が生じるのに対し、この発明によ
るカーカス放射面プロファイルの場合には第５図に示す
様に最大中位置より下方域のせり出し変形量が最も大き
く最大中位置より上方域では着筆せり出し変形が生じる
ものの実質的に変形しないのである。第４図、第５図で
実線及び破線は、せり出し変形前後におけるタイヤ外面
形状をそれぞれ石こうにより型どりして示した。

この内圧充填による変形の相異が、カーカスの張力分布
に影響を及ぼすのはいうまでもないＯこの発明に依るタ
イヤの場合はせり出し変形量の大きいビード耶付近でカ
ーカス張力が高くなって見かけの剛性も大きい反面サイ
ドウオール上方部からバットレス部にかけては、せり出
し変形量が小さいために比較的カーカスの張力が低く、
見かけの剛性も小さいと言う特徴を有している。そして
、この特徴こそが以下に述べる様に転がり抵抗の改善に
加えて操縦安定性、つ１エツト性にも影響を及ぼすので
ある。

先ず、タイヤにスリップ角が付加された場合について考
えて見る。この時タイヤには、横方向の力が作用しそれ
による横方向の変形が生じるが、この発明のタイヤの場
合には、ビード＆Ｓ　ｆ＝’ｆ近のカーカス張力が高く
、見かけの剛性が大さｌ／ＡためＧこ横方向の変−形に
対する剛性も大きくなり、高Ｉ７λコーナリングパワー
と特にスリップ角が大きし１場合に良好な安定性が発揮
される。

この様な改良は路面が乾いている状態、すなわちドライ
路面、及び路面が濡れている状態すなわちウェット路面
においても発揮され、例えば同一距離のウェット路面上
を同一軌跡のスラローム走行するのに要する走行時間の
相異として明確に把握できるのである。

さてこの発明では第８１図（ａ＋に示すタイヤの実質上
の半径面内に配列したブライコードのゴム被覆になるプ
ライをビードコア１のまわりに硬軟ステイフナ−２’　
、　、２”ｉＥ−挾んで巻返してタイヤの半径方向外方
へのばした少なくともＩＮのカーカス８とこのカーカス
８の周囲を取巻いてタイヤの中央１詔線に対し比較的小
さい角度で互いに交差配列したスチールコードのゴム被
覆になる少なくとも２層のブレーカ４とを相互に協同作
動するボディ補強としてそなえ、カーカス３の両側にサ
イドウオ−ル５のゴムそしてベルトΦの外周にトレッド
Ｎｌ５６のゴムを各々配置するが、このタイヤを正規リ
ム７上にとり付け・正規内圧を充填した時に、リム径ラ
イン（１）からの距離（ｈｌがタイヤ断面高さく５）Ｉ
ｌの１５％の点を通りタイヤ回転軸線と平行に引いた直
線とカーカス８が交わる点をＢ、Ｂ点から半径方向へ立
てた垂線とカーカスが交わる点をＯ％線分Ｂｅの中点を
り、Ｄ点を通りタイヤ回転軸線に平行に引いた直線とカ
ーカスのｌａ大大巾点記通りタイヤ回転軸線に対し垂直
な直線との交点をＥ、カーカスの最大中点であるＦ点か
らタイヤ回転軸線と平行にタイヤ内側に引いた直線と線
分ＢＯとの交点ＥＧ、Ｗ分Ｇｏの中点ＥＨ。

Ｆ点を通りタイヤ回転軸線に平行に引いた直線とカーカ
ス３との交点２１、点Ｆ、Ｉ、Ｇをｊ…る円の半径をＲ
１点Ｂ、Ｅ、Ｏを通る円の半径をＲ／カーカス３の１　
ｇｌｉ分ＦＢと円弧ＢＥとの間で円弧の法線方向に見た
最大距離ｆと各々定めて、とくにＲ／　Ｒ’かへ０．６
５〜０．８５＼の範囲にあり、かっｆがへ３〜８朋斗の
範１ノーＵにある放射ｌｆ＋１プロファイルのカーカス
ヲ有するものとする。

第８・図（ａ）ではタイヤの左半分について図示し、こ
れについて説明したが赤道面０−０に関してタイヤは左
右対称であり、右半分の図示は省略した。

ここにカーカスはスチールコード１層が好まし。

いが、有機繊維（ナイロン６もしくは６６、ポリエステ
ル、アラミドなど）コードの２層υ上を使用しても良い
。又ステイフナ−は硬軟組合せ構造でありそのボリュー
ム比は硬：軟＝１：（１，Ｕ〜２．０）好ましくは（ｌ
。３〜１．７）が良い。又ショア１１、Ａ硬さは硬ステ
イフナ−８０−９５°、軟ステイフナ−５０〜７５°で
ある。組合せ時の両者のショアＡ硬どの差は２０〜３０
°であることが好ましい。

実施例 タイヤサイズＦ１００ＵＲＺＯ カーカス　；スチールコードをタイヤ赤道に対し９０゜
に配列した１プライ。

（コードの撚り構造 １ｘ８＋９＋１５’ｘＯ，１７５＋１１５＋＋　１ブレ
ーカ−ニスチールコードをタイヤ赤道に対し６７°−１
８°−１８°−１８°のコード角で配列した４層。２層
と３層４間を交差 （コード撚り構造 １　ｘ　８　ｘ　Ｑ、２０＋ａｍ　＋６ｘ０．８８ｍｍ
）ステイアす一二硬スティフナーｖｏｔ：ｆ、ステイフ
ナ−ＶＯｌ＝４　０　：　６　０ この横殴を共通するがカーカスラインの放射面プロファ
イルが次の表１のように互いに異なる４種の供試タイヤ
をそれぞれサイズ７００ＴＸ２０の標準リムにリム組み
し、　内圧７．２５　ｋｇ　／　ｃｍ２を充てんし、以
下に示す試験を行った。

表　１ （１）転がり抵抗試験結果 試験方法：直径１７０７　ｍｍのドラムにタイヤを押し
つけ所定速度まで加速し、回 転駆動中に接地面に働く接線方向の 力を測定して算出したものである０ 試験結果 試験荷重はいずれも７．２５　Ｊｒｇ／　ｃｍ　”内圧
充填時における正規荷重に揃えた。、１８゜ （２）操縦性試験結果 （３）ウェット性能試験 コンクリート路面（路面の粗さを表わすスキッドＪｇＳ
Ｎ＝８５１並びにアスファルト路面（同５Ｎ＝５０）上
でウェット性能を比較したところ本発明のタイヤＣは比
較タイヤ人と区別がなかった。

（発明の効果） この発明によれば重荷重用空気入りタイヤの転り抵抗を
、操縦性能や、ウェット性能の悪化を伴うことなく、と
くに有利に低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明によるタイヤの放射面プロファイル
（実線）と基準円弧（破線）の関係の説明図、 第２図は、タイヤに正規荷重が作用した場合の変形挙動
説明図、 第８図（ａｌは、この発明に従かうタイヤの断面図、 第８図（ｂ）は、この発明のカーカス放射面プロファイ
ル及び基準円弧との比較図、 第４１’ｌは、自然平衡プロファイルを有するタイヤの
内圧充填による変形挙動説明図、 第５図は、この発明のカーカス放射面プロファイルを有
するタイヤの内圧充填による変形挙動説明図、 第６図は、この発明の実施例及び比較例のカーカス放射
面プロファイルを示す対比図である。 ■・・・ビードコアー　１′・・・ビード部２′・・・
硬ステイフナ−２′・・軟ステイフナ−８・・・カーカ
ス　４・・・ブレーカ ５・・・サイドウオール部　６・・・クラウン部７・・
・リム Ｒ・・・カーカスラインの肩部輪郭曲線の曲率半径Ｒ′
・・・基準円弧の半径 特許出願人　ブリデストンタイヤ株式会社２．二・ 代理人弁理士　杉　村　暁　秀　、−２′−１７ 第１図 第３図 （ａ） 第３図 （ｂ） 第４図 第５図 第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　実質上ラジアル配列をなすブライコードの少なくと
   もＩＭからなるカーカスと、金属コードの少なくとも２
   層よりなるブレーカ−Ｐ主補強としてそなえ、ビード部
   が硬軟ステイフナ−組合せ構造になる重荷重用空気入り
   タイヤにおいて、 正規リムと組合せて正規内圧を充填したタイヤの装着姿
   勢のＦで、リム径ライン（ｔｌからの距離（ｈ）が、タ
   イヤ断面高ざ（ＳＨＩの１５％の点を通る、タイヤの回
   転軸線に平行な直線とカーカスラインとの交点Ｂ５この
   交点Ｂに発し、上記直線と直交してカーカスラインに至
   る線分の終点Ｏをそれぞれ通り、該線分に対するカーカ
   スラインの最大離隔距離と等しい隔たりをおき該線分を
   弦として仮想した基準円弧の半径Ｒ′に対する上記カー
   カスラインの１配路点Ｃを通る肩部分輪郭曲線の曲率半
   径Ｒの比Ｒ／Ｒ’が、０．６５〜０．８５σ〕範囲にあ
   り、かつ該曲線と滑らかに連って交点Ｂに至る間に単一
   の変曲点を持つカーカスラインの残余域の上記基準円弧
   に対する最大の距離ｆが３〜８朗の範囲にある放射面プ
   ロファイルを有すること を待機とする転り抵抗の低い重荷重用空気入りタイヤ。 ２　カーカスが、スチールコード１層から収る１、ｌ記
   載のタイヤ。 ＆　カーカスが、テキスタイルコード２層以上から成る
   １記載のタイヤ。 表　硬軟ステイフナ−のボリューム比が硬ステイフナー
   ｖａｔ：軟ステイフナ−ｖｏｔで１：Ｉ３１．０〜２．
   ０である、１．２又は３記載のタイヤ。 翫　半径比Ｒ／　Ｒ’が０．７０〜０．８０の範囲でか
   つ最大距離ｆが４〜７ｒｎｔｎである、１〜４の何れか
   １つに記載のタイヤ。