JPS6223802A - ハイパフオ−マンスタイヤ - 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） この発明は空気入りタイヤに関し、さらに詳しくは、ト
レッド周方向の２つの深みぞでなる縦主溝によりトレッ
ドを中央部とショルダー部とに区画し、両ショルダー部
にはリブ又はブロックのトレッドパターンを具えた空気
入りタイヤの改良に関する。

（発明の目的） 空気入りタイヤ、とりわけライトトラックからトラック
・バス等を使途とするタイヤにおいて、摩耗寿命を低下
させることなく、高速耐久性を向上させることを主眼と
し、併せて乗心地及び操縦安定性についても改良効果を
有する高速耐久性及び摩耗寿命に優れたタイヤパターン
の提供を目的とする。

（従来技術とその問題点） タイヤの高速耐久性はタイヤの構造、形状および使用材
料により主とし影響をうける。まず、構造面では、バイ
アスタイヤは斜めに裁断した繊維コードよりなる“すだ
れ織布”をそのコードの角度がタイヤの赤道面に対して
４０°〜２５６の角度で交互に張り合わせて成型したカ
ーカス構造であり、たとえばトラック・バス用タイヤで
は、数枚のすだれ織布が重ねられているのに対し、ラジ
アルタイヤでは、スチールコードの場合、１枚のカーカ
スプライをラジアル方向に配置して、その両端を一対の
ビードコアーの廻りに巻き上げて構成し、カーカス層と
トレッドゴムとの間にスチールコードよりなるプライを
３〜４枚、コードのタイヤ赤道面に対する角度を１５°
〜７０°の範囲で互いにプライ間のコードが交差するよ
うに構成して、強固なタガ効果を発揮している。

このため、ラジアルタイヤのトレッド面の剛性が高＜　
＋−レッドゴムの動きが少ないためゴムの耐摩耗性が良
い、同様理由により、発熱、コロガリ抵抗もすぐれてい
る。

これに対し、バイアスタイヤば前ｊホのごとく繊維コー
ドよりなる複数枚のプライを重ね合わせてカーカス層を
構成すると共にカーカス層とトレッドゴムの間に更に複
数のプライを交差するように組み合わせて構成したブレ
ーカ一層が配置されている。

このためカーカス層がラジアルタイヤに比較して厚く又
スチールコードに比較して剛性の低い繊維コードを使用
しているためタイヤの転勤に伴う接地面のゴムの動きが
大きい、さらにカーカス、ブレーカ一層は荷重によりコ
ードの角度の変化を伴いながらたわむ、いわゆるパンタ
グラフ運動によりタイヤの発熱は上昇しやすく、ゴムの
動きも大きいために摩耗も早くなり、コロガリ抵抗も高
くなる。これらの特性値の差をまとめると、第１表に示
す通りである。

第１表より、ラジアル構造は良路高速走行において真価
を発揮する構造であることが良く理解できる。次にタイ
ヤの形状についてであるが、一般にタイヤの形状は偏平
率により表現され、いわゆるタイヤ断面高さのタイヤ断
面中に対する比率であられされる。

そして偏平化の利点は、偏平化によりタイヤｌＪが広が
り、横方向に剛性が大きくなるからコーナリングパワー
が増加する（第１０図ａ）。従って車の操縦安定性が向
上すると共にタイヤの断面箱たわみ量が減少するのでサ
イドウオールの屈曲によるエネルギーロスが小さくなり
、温度上昇、コロガリ抵抗が減少する。従って高速耐久
性、低燃費性が向上する（第１０図ｂ）。

次に、使用材料面から高速耐久性を念頭に検討してみる
と、タイヤ特性に大きく影響をおよぼずものは、トレッ
ドのゴム質とカーカスのコード材料である。トレッドの
ゴム質としては、発熱性のみならず耐摩耗性、耐カット
性等の性能とのバランスをとる必要から使用材料は自ら
限界があるが、ポリブタジェンや天然ゴムはＳＢＲより
も低発熱性ゴムであり補強性充填剤としてのカーボンブ
ランクは粒子径の大きいもの程低発熱である、そしてカ
ーボンブラックの充填量が多くなると発熱性は高くなる
ことが知られている。カーカスのコード材料の耐熱性は
、レーヨンよりもナイロン、ナイロンよりもポリエステ
ル、ポリエステルよりもスチールの方が優れている。コ
ードとゴムの接着性、耐疲労性についてはナイロンがす
ぐれている。

以上の概要からも分かるように、タイヤの高速耐久性を
向上させるための研究は相当進歩して、実際面でもバイ
アスよりもラジアルタイヤへ、ノーマルタイヤよりも偏
平タイヤへ、レーヨンよりはポリエステル、ナイロンへ
、ナイロンよりはスチールコードへと大きく切り換えら
れて来て、高速耐久性はそれ相当に向上したタイヤが生
産されるようになったが、最近のように高速道路が整備
拡張されるに伴い、連続で高速走行する機会が増加し、
その上に経済的な面から摩耗寿命の長いタイヤが同時に
要求されるようになって来た。しかし、従来のタイヤ設
計技術では、高速性能を満足させるために摩耗寿命を犠
牲にし、逆に摩耗寿命を満足させるために高速耐久性を
犠牲にせざるをえないといった二律背反的な設計技術し
かないのが実情であった。

たとえば、高速耐久性を向上させるためには、タイヤの
発熱を下げる必要からトレッドゲージはうすくすること
になる。従って必然的に摩耗寿命は短くなる。しかし、
いつまでもこのようなアンバランスなタイヤ性能にユー
ザーは満足しておれなく、高速耐久性に優れると共に摩
耗寿命の長いバランスのとれたタイヤに対する要求が最
近とみに高くなって来ているのが実情である。すなわち
、縦主溝の深さが深く、トレッドゲージの厚いタイヤの
高速耐久性を向上させる必要がある。

（問題を解決するための手段） 畝上のごとく、従来技術ではタイヤの高速耐久性と耐摩
耗性を同時にバランスよく向上させることはできなかっ
たが、発明者らは種々の実験により、耐摩耗性の優位な
タイヤの発熱を低下させるためのパターン要因について
種々検討を加えた結果、従来技術の畝上の課題を以下の
手段により解決できることを見出した。すなわち、少な
くとも２つのジグザグ線又は波状線よりなる円周上の最
も深いみぞでなる縦主溝により、タイヤ赤道面を中心と
してトレッド巾の約３０〜６５％の巾を限定したトレッ
ドクラウン部とその両側にトレッドショルダー部を区画
し、上記クラウン部には１つ以上の中央リプ又は各種形
状のブロックよりなる中央ブロック列を、また上記両シ
ョルダー部には外側リプ又は外側ブロック列を、それぞ
れ配列してなるタイヤトレンドにおいて、前記両ショル
ダー部のリプ又はブロックにはタイヤ軸方向に巾の狭い
切り込みを複数個数設けて、パターンの周方向剛性指数
を３０〜７０とすると共に切り込みみぞ容積指数を２．
５〜１５とすると共に前記ショルダー部の切り込みの深
さ、巾はタイヤ軸方向内側より外側の方が浅く、又狭く
したことを特徴とするタイヤパターンを有する空気入り
タイヤである。

一般に、タイヤの走行により発生する温度は特殊な場合
を除きタイヤの前記両ショルダー部で最も高くなること
が知られている。そこで発明者はショルダー部の温度上
昇について、要因として、ショルダー部の切り込み表面
積比、形状係数（負荷断面積／フリー表面積）、パター
ン横剛性、パターン周剛性、切り込みみぞ容積、ショル
ダーゲージ、トレンドラジアスの７項目を選定し、その
要因と温度上昇についての相関関係を重回帰分析により
求めたところ、′パターン周剛性”と、“切り込みみぞ
容積”の寄与が大きいことが判明した。

第５図にショルダー部パターンの周剛性と温度の関係を
グラフで示しているが周剛性が低い程ショルダー部の温
度が低くなっている。又第６図に切り込みみぞ容積と温
度の関係を示しているが、切り込みみぞ容積の大きいほ
ど温度は低くなるが、本発明にもとづ〈実施例は切り込
みみぞ容積は従来品と同等でも温度は２０℃近く低下し
ていることが理解できる。さらにパターンの横剛性と周
剛性について比較したところ、第７図に示すように周剛
性よりも横剛性の低い険４のパターンは、第８図に示す
ように温度は１１１°Ｃであり決して低い温度ではない
。ちなみにパターンＮｏ、　４の１ピツチ当たりの周剛
性は４．４．　Ｏ、横剛性は２５，２であった。このこ
とよりショルダー部の温度を下げるためには周剛性を下
げなげればならないことが判明した。

ここで叙−にのようにパターン剛性を下げると、トレン
ドゴムの耐摩耗性の低下が考えられるが、この点につい
ては、第９図に示すように第１図と第３図のタイヤはパ
ターン剛性は各々１５．６と７．７で１対０．５の比と
なり、一方切り込みゐぞ容積は４．１６ｃイと１４．４
　ｃｄで１対３．５の比となる。第１図のパターンは第
３図に対しパターン剛性の割にはみぞ容積が小さい（第
９図）、すなわぢパターン剛性を下げる場合切り込みみ
ぞ容積が大きくなると耐摩耗性が低下するので第１図の
パターンの如く、ショルダー部の切り込み巾ｔを狭く設
定することにより、発熱を下げると共に耐摩耗性の低下
を抑制することが出来ることを見出したのである。そし
て好適な切り込みＳの巾ｔは０．５〜・５龍より好まし
くは１〜３１１の範囲である。そしてこの切り込み７Ｊ
ぞ容積指数は２．５〜１５の範囲が好適である。１６以
上になるとみぞ容積が大きくなりすぎてゴムの摩耗が早
くなる外に、騒音１石かみ等の点ても好ましくない。一
方２．４以下ではウェットグリップが悪化して安全性の
面で問題となる。一方パターンの周方向剛性指数は３０
〜７０の範囲が好適であり、２９以下ではゴムブロック
が欠けやずくなり、７１以−トでは発熱が高くなるので
問題となる。

ここに“パターン剛性”と′切り込みめぞ容積指数”に
ついてその定義を以下に説明する。

（パターン剛性指数） 前記ショルダー領域で、定格の荷重・内圧における接地
長におけるパターンで、以下に定義する式により決定さ
れる。

Ｋｐ：パターン剛性（ｋｇ／ｍｕ） Ｆ：接地面接線力（ｋｇ） ｙ：パターンの変位（酊） ｈ：パターンのデプス（１１） Ｅニドレッドゴムの引張弾性率（ｋｇ／ｍｕ２）Ｇ：剪
断弾性率（＝Ｅ／３　）　　（ｋｇ／鰭２）■＝ニブロ
ック面二次モーメント　（ｎ４）第１１図のブロックで
ばＩ＝ａｂ１／＋ｚとなる。

Ａニブロック断面積（＋＋ｍ２） 実際のパターンの場合、パターンデプスとショルダー領
域の切り込みみぞ深さｈｌは周なる。また、数個のブロ
ックに分かれているので、以下のように取り扱う。

表面のパターン剛性は ＫＦＳ　＝　Ｋｐｓ＋　　＋　ＫＦＳ２　　・・→−Ｋ
ＰＳ＋＋■式にｈ＝ｈ＋を使用。

ヘース部分のパターン剛性ＫＩ’Ｒは０式にｈ＝ｈｏ−
ｈ＋（第１図）を使用。

全体のパターン剛性　ＫＰＴ 副溝がない場合のパターン剛性Ｋｌ’Ｏば０式に（切り
込みみぞ容積指数） ショルダー領域全体に占める“みぞ容積”の比率 切り込みゐぞ容積指数− ここで枝上のごとくパターンの周間性指数と切り込みみ
ぞ容積指数を規定してもショルダー部におけるブロック
ＢＳのトレッド端寄りの剛性がタイヤ軸方向内側よりも
小さくなるため、トレッド端が早期に摩耗するショルダ
ー摩耗とブロックＢＳの接地前後において摩耗段差が生
じるトウアンドヒール摩耗が生じる。これを防止するた
めにトレッド端部における切り込み溝Ｓの深さくｈｌ）
を第１図Ａ３−Ａ３断面で示すように浅く、深さＳｌを
ｈｌの２０〜５０％程度に浅くすることにより前記ショ
ルダー摩耗は大１１に軽減される。又切り込み溝Ｓの巾
（１）をトレッド端側を狭くして（第１図ｂ）、剛性を
高めることにより、ショルダー摩耗、トウアンドヒール
摩耗を軽減する。

（実施例） 以上の知見に基づく、本発明の一実施例を図面に基づき
説明する。

トレンド１は縦方向にのびる深みぞの縦主溝Ｇｌ。

Ｇ２によりタイヤ赤道面Ｃを中心として、トレンド巾Ｔ
Ｗの３０〜６５％の横巾を限定したクラウン部ＣＲとそ
の両側にショルダー部Ｓ　Ｈを区画し、クラウン部には
さらに前記縦主溝Ｇｌ、Ｇ２よりも溝巾の狭い縦細溝ｇ
ｌ、ｇ２が配置され、縦主溝相互間及び縦主溝と縦細溝
は各々副溝ｍ、ｎによって連結され、クラウン部ＣＲに
は略斜方形のブロックＢよりなるブロック列Ｂｌ、Ｂ２
．Ｂ３が形成される。縦主溝Ｇｌ、Ｇ２の外側ショルダ
ーブロックＳＨには周方向に等ピッチＰ＝１５ｍｍで切
り込みＳの巾ｔを２１１で配設する、切り込みＳの深さ
ｈｌは１３ｍｍで、タイヤ赤道面に対して３０°の傾斜
角αで配設している。縦主溝Ｇｌ、Ｇ２のみぞ深さり。

は深みぞタイプを採用する。例えば、１０．０ＯＲ２０
では１６．６〜２０．６ｍの範囲の値とする。この実施
例では１８．００重ｌとした。溝巾ＧＷは１４　、５　
＊ｘで、みぞＧの断面形状ばＡ２−Ａ２断面で示すＵ字
型とする。縦細溝ｇの溝深さは１８１ｎで、１１は９、
５　ｍ　、副ａｍの巾は５１璽、深さは１１ｆｉ、副溝
ｎの巾は２酊、深さは９龍に設定している。

第１図に示す実施例１はショルダー部のパターン周剛性
指数は６４、切り込みみぞ容積指数は１０゜５となる。

実施例２は第１図−ａに示す如く切り込みＳの深さをト
レッド端部で浅く、Ｓ　ｌ　＝　５　＊＊＊とした例で
あり、実施例３は第１図−ｂに示すように切り込みＳの
巾をトレッド端部で狭くした例を示す。

これに対する従来設計による比較例１．２を試作した。

各供試タイヤの諸元は第４表に示す。

上記供試タイヤのサイズは１０．０ＯＲ２０１４ＰＲ，
であり、パターン以外のタイヤ構造１紺成は全て同一の
仕様である。これら３種類のタイヤのテスト結果は以下
の通りである。

（高速耐久性） 前記供試タイヤについて下記の試験方法にて高速耐久試
験を行い、その結果を第５表に示した。

第５表　高速耐久性能比較 高速耐久テストは次の条件で 荷重：３７８０ｋｇ 初内圧ニア、２５　　ｋｇ／ｃＪ リ　　　　ム　：　　７．ｓｏｖ ドラム走行試験機にてステップスピード方式の速度にお
いて走行させ、発熱により破壊した時の速度レベルとそ
の速度における走行時間の長短により評価する。本発明
の実施例タイヤは１３０ｋｍ／ｈの速度をクリヤーでき
ているが耐摩耗性を重視した比較例１は一段低い１１０
０ｋ／ｈの速度しかクリヤーできていない。又摩耗を犠
牲にした比較例２は周剛性が低いため発熱が低く１３０
ｋｍ／ｈをクリヤーしている。これは、斜上のごとく本
発明品はショルダー領域に“切り込み”を配置してパタ
ーン剛性を低く下げたことに起因してショルダー部の発
熱が低下し、高い耐久性が得られたものである。

（耐摩耗性及び耐偏摩耗性） 次にトレッドの耐摩耗性については、実車テストによる
比較テストにより５万ｋｍ走行後の代講を測定して、１
１０００ｋ走行当たりのトレッドの摩耗量を比較した。

第６表に示す通り本発明によるタイヤは斜上の低発熱性
とより均一な接地圧分布とす（れたグリ・７プ性の寄与
で優れた耐摩耗性を示している。

第６表　実車摩耗テスト結果 ＊　指数の大きい方が優れている。この比はトレッド寿
命の比と考えて良い。

＊１指数の小さい方が偏摩耗の少ないことを示す。

（ウェットグリツブ性能） 次にウェットグリップ性能について比較した値を第７表
に示す。

第７表　ウェットグリップ性能 １つ ウェットグリップ性能は、速度８０ｋｍ／ｈにおける車
の制動距離を湿潤アスファルト道路上で、実車試験によ
り確認したものであり、比較例の制動距離を１００とし
て実施例の値を指数で表示している。この場合も指数が
大きい程性能は優れていることを示し、実施例タイヤは
車の安全性につながる重要な性能の１つであるウェット
グリップ性能においても有利な制動力を発揮するもので
ある。

（発明の効果） 斜上の如く、本発明に基づ（タイヤは、タイヤで最も発
熱の高く上昇するショルダー部に巾の狭い切り込みを複
数個数配置して、パターン剛性を低下させることにより
発熱を低く抑えたため、“深みぞ”パターンにも拘わら
ずすくれた高速耐久性が得られると共に“深みぞ”であ
るため長い摩耗寿命を有する。又、ショルダー部の切り
込みによりワンダーリング性能とウェットグリップ性能
も向上するためのり心地、操縦安定性にも優れ更に、実
施例２．３により実証されたように前記切り込みに工夫
を加えることにより耐偏摩耗性が向上することが判明し
、正に文字どおりバランスのとれたバイパフォーマンス
タイヤを提供するものである。

４、ＩＭ華な図面の説明 第１図は本発明に基づくショルダー部切り込みを有する
トレッドパターンの展開図、第１図ａ。

ｂは本発明に基づく他の切り込みを有するトレンドパタ
ーンの展開図、第２図は従来技術によるショルダー部横
溝を有するトレンドパターンの展開図、第３図は本発明
の開開性指数を満足するが、みぞ容積指数が特許請求の
範囲外のパターンの展開図、第４図は本発明に基づ〈実
施例（第１図）と比較例（第２図、第３図）及びその他
の従来タイヤのショルダー部ゴムゲージと発熱の関係を
示すグラフ、第５図はパターン周剛性とショルダー部温
度の関係を示すグラフ、第６図はみぞ容積と温度の関係
を示すグラフ、第７図は周剛性と横剛性の関係を示すグ
ラフ、第８図は横剛性とショルダー部温度の関係を示す
グラフ、第９図はパターン剛性とみぞ容積の関係を示す
グラフ、第１０図ａはタイヤの偏平率とコーナリングパ
ワーの関係を示すグラフ、第１０図すは偏平率とコロガ
リ抵抗の関係を示すグラフである。

第１１図はパターン剛性指数のブロック断面二次モーメ
ント説明資料用ブロック図を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも２つのジグザグ線又は波状線よりなる
   円周上の最も深い溝でなる縦主溝によりタイヤ赤道面を
   中心としてトレッド巾の約３０〜６５％の巾を限定した
   トレッドクラウン部とその両側にトレッドショルダー部
   を区画し、上記クラウン部には１つ以上の中央リブ又は
   各種形状のブロックよりなる中央ブロック列を、又上記
   両ショルダー部には外側リブ又は外側ブロック列を、そ
   れぞれ配列してなるタイヤトレッドにおいて、前記両シ
   ョルダー部のリブ又はブロックにはタイヤ軸方向に巾の
   狭い切り込みを複数個数設けて、パターンの周方向剛性
   指数を３０〜７０とすると共に、切り込みみぞ容積指数
   を２．５〜１５としたことを特徴とするタイヤパターン
   を有する空気入りタイヤ。
2. （２）前記ショルダー部の巾の狭い切り込みの溝深さは
   タイヤ軸方向内側より外側の方が浅くなっていることを
   特徴とする特許請求範囲第１項記載の空気入タイヤ。
3. （３）前記ショルダー部の巾の狭い切り込みの溝巾はタ
   イヤ軸方向内側より外側の方が狭くなっていることを特
   徴とする特許請求範囲第１項記載の空気入タイヤ。