JPS6350202B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は空気入りタイヤに関し、さらに詳しく
は、ラジアルタイヤのプライステアを顕著に減少
させて直進走行安定性を改善すると共に、操縦安
定性を損なうことなく軽量化をはかつて転動抵抗
及び乗心地を改善し、さらに、高速耐久性を改善
した乗用車用空気入りタイヤに関するものであ
る。

従来の乗用車用ラジアルタイヤは、一般にトレ
ツド部のカーカスコード層上に少なくとも２層で
構成されるベルト補強層をタイヤの円周方向にほ
ぼ平行に介在させている構成を有しており、この
ベルト補強層の補強コードはそれぞれタイヤ周方
向に対し15゜〜30゜を有し互いに交差しており、ま
たカーカスコード層は１層又は２層からなり、各
層ともその端部がビードワイヤの囲りに巻き上げ
られており、さらに各層のコードはタイヤ周方向
に対し略90゜をなすような構成となつている。こ
の種のラジアルタイヤはバイアスタイヤに比較し
て、上記ベルト補強層の効果により制動性能，低
燃費性，耐摩耗性などに優れているが、その反
面、また上記ベルト補強層に起因して直進走行安
定性が劣るという問題がある。即ち、ラジアルタ
イヤが回転進行するとき、スリツプ角が零でも進
行方向に対し左右いずれかの方向のラテラルフオ
ースが発生する現象があり、このラテラルフオー
スにより操縦者の意図する方向と異なつた方向へ
車両が進行するということがあるのである。

一般に、スリツプ角が零でのラテラルフオース
は、二つの異なるメカニズムで発生する力の成分
からなつており、その一つはコニシテイ（CT）
と呼ばれ、もう一つはプライステア（PS）と呼
ばれてタイヤのユニフオミテイ特性の一部として
分類されている。一方、自動車用タイヤのユニフ
オミテイ試験方法（JASO C607）に従うと、タ
イヤが１回転するときのラテラルフオースの平均
値をLFDとしたとき、タイヤの表側で測定した
LFD_Wとタイヤを入れ替えて裏側にして測定した
LFD_Sと、上述したコニシテイCT、プライステア
PSとは定義から次式で表わされる関係になつて
いる。

LFD_W＝PS＋CT ……(1) LFD_S＝PS−CT ……(2) (1)，(2)式からPS，CTを求めると次のようにな
る。

CT＝LFD_W−LFD_S／２ ……(3) PS＝LFD_W＋LFD_S／２ ……(4) 上記(1)，(2)，(3)，(4)の各関係を図にすると第１
図にように表わすことができる。

ところで、上述したコニシテイ，プライステア
のうち、コニシテイはタイヤの周方向中心に関し
てタイヤ形状が幾何学的に非対称であること、即
ち円錐台のようになつたタイヤが転動するときに
発生する力として考えられている。この原因は主
としてタイヤのトレツドに挿入されているベルト
補強層の位置に影響されるためであるので、これ
は製造上の改善によつて減少させることが可能で
ある。これに対し、プライステアはベルト補強層
の構造に起因する固有の力であつて、このベルト
補強層の構造自体を変更しない限り大きく軽減さ
せることは実質上困難とされていた。

いま、ベルト補強層をとり出して考えると、第
２図Ａに示すようにベルト補強層５０ｕ，５０ｄ
の２層積層板５０として表わすことができる。こ
の２層積層板５０に対しタイヤ周方向EE′に引張
力を作用させると、２層積層板５０はその張力の
作用する２次元の平面内のみでなく、３次元的に
面外にも変形を行ない、第２図Ｂに示すようなね
じれ変形を生じてしまうことがよく知られてい
る。上述したプライステアはこのようなベルト補
強層のねじれ変形により発生するものである。

従来、このプライステアはベルト補強層に対し
て、新たなベルト補強層を追加することにより軽
減されることが種々検討されていたが、このよう
に新たなベルト補強層を追加することはラジアル
タイヤの低燃費性などの特性を損なうこともな
り、あまり好ましいものとはいえなかつた。

また、昨今の省資源・省エネルギーに対する要
求はますます苛酷になつてきており、特に車両の
燃費に直接影響を与えるタイヤの転動抵抗軽減に
対する欲求は極めて強いものがある。この問題を
解決するためにヒステリシスロスの小さいゴムを
トレツドに用いたり、タイヤ幅に比べてトレツド
幅を極端に小さくしたり、タイヤの重量を軽減す
る等の試みがなされたがそのいずれもが操縦安定
性が低下するという問題点を有していた。

また一方高速道路網の発展に伴なつて車輛の高
性能化，高馬力化は著しく、この結果タイヤに対
する高性能化に対する要求も極めて強くなつてき
ている。従つて、特に乗用車スチールラジアルタ
イヤでは、スチールベルト補強層の上に何らかの
形で補強層を追加することが不可避であり、この
結果、タイヤ重量が増加し、タイヤの転動抵抗が
増加してしまうと云う問題がある。

本発明は上述の各問題を解消するため、検討の
結果導かれたものである。

従つて本発明の目的は、新たに別のベルト補強
層を追加することなくカーカスコード層における
コードの配列とベルト補強層のコード配列を組み
合せて工夫することにより、プライステアを軽減
して直進走行安定性を改善する一方、操縦安定性
を損なうことなく軽量化を図つて転動抵抗を軽減
し、乗心地を向上させ、さらに高速耐久性を向上
させ得る優れた空気入りタイヤを提供することに
ある。

すなわち本発明は、トレツド部のカーカスコー
ド層上にタイヤ周方向に対する角度が15゜〜30゜で
互いに交差する２層のベルト補強層を積層配置し
た空気入りタイヤにおいて、前記カーカスコード
層を上下２層に積層し、下側のカーカスコード層
を、その両端を左右一対のビードワイヤの囲りに
巻き上げると共に、ベルト補強層に隣接する上側
のカーカスコード層を、ベルト補強層端末から前
記上側のカーカスコード層端末までの上側のカー
カスコード層の沿面距離ｘが、前記ベルト補強層
端末から前記ビードワイヤの上端部までの前記下
側のカーカスコード層の沿面距離ｌに対してｘ／
ｌ＝0.2〜0.6となるように左右一対のサイドウオ
ール部間に配置し、さらにこの各カーカスコード
層を構成する補強コードのタイヤ周方向に対する
角度を、前記上側カーカスコード層に隣接したベ
ルト補強層の補強コードのタイヤ周方向に対する
角度が鋭角である側から測定した時に、前記上側
のカーカスコード層の補強コードの角度α₂と前記
下側のカーカスコード層の補強コードの角度α₁と
の平均値すなわち１／２（α₁＋α₂）が95゜〜120゜で
あ り、かつ差（α₂−α₁）が10゜〜60゜であるように配
列したことを特徴とする空気入りタイヤをその要
旨とするものである。

以下本発明を実施例により図面を参照して詳細
に説明する。

第３図Ａは本発明の実施例からなる空気入りタ
イヤを示す半断面斜視説明図、第３図Ｂは同上子
午断面説明図、第４図は同上空気入りタイヤにお
けるベルト補強層とカーカスコード層とを展開平
面視説明図、第５図は他の実施例からなる空気入
りタイヤにおけるベルト補強層とカーカスコード
層とを示す展開平面視説明図である。

図において１はトレツド部、２はこのトレツド
部１の両側にそれぞれ延長するように設けられて
いる左右一対のサイドウオール部であり、また３
は上述した左右一対のサイドウオール部２にそれ
ぞれ連接した左右一対のビード部である。

さらにタイヤ内周面に沿つて積層配置されたカ
ーカスコード層４は、本実施例において図示のよ
うに、上側カーカスコード層４ｕと下側カーカス
コード層４ｄの上下２層から構成されている。そ
して下側カーカスコード層４ｄは、その両端が、
前記ビード部３に配置されたビードワイヤ３１の
囲りに巻き上げられており、上側カーカスコード
層４ｕはその端末がそれぞれ前記左右一対のサイ
ドウオール部２に位置するよう配置されている。

なお図において３２はビードフイラーであつ
て、前記ビードワイヤ３１のトレツド部側に図示
のように配置されている。

またトレツド部における上述したカーカスコー
ド層４上にはスチールコードからなるベルト補強
層５が介在するように設けられ、このベルト補強
層５は上側のベルト補強層５ｕと下側のベルト補
強層５ｄとの２層積層構造に構成されている。

そしてこの上下２層のベルト補強層５ｕ，５ｄ
はそれぞれ補強コードのタイヤ周方向EE′に対す
る角度が15゜〜30゜となつており、上側と下側のベ
ルト補強層５ｕ，５ｄの補強コードは互いに交差
するような関係に配置されている。このベルト補
強層５における補強コードの構成は、従来のラジ
アルタイヤに用いられている構成と同じである。

カーカスコード層４を構成するコードのタイヤ
周方向に対する角度はプライステアを軽減させる
ために重要な構成になつており、次のような条件
を満たすようにして配置される必要がある。

即ち、カーカスコード層４の上側および下側の
カーカスコード層４ｕ，４ｄとも、そのコードの
タイヤ周方向に対する角度は、いずれもベルト補
強層のうちカーカスコード層４に接する側に位置
している下側のベルト補強層５ｄの補強コードが
タイヤ周方向に対して鋭角になつている側から測
定するものとし、下側のカーカスコード層４ｄの
補強コードの角度α₁と上側のカーカスコード層４
ｕの補強コードの角度α₂との平均値β＝１／２（α₁ ＋α₂）が95゜〜120゜の範囲内となるようにし、し
かも両角度の差（α₂−α₁）が10゜〜60゜の範囲内と
なるようにすることが必要である。角度α₁，α₂
は、カーカスコード層４と接する側にある下側の
ベルト補強層５ｄの補強コードがタイヤ周方向
EE′に対し鋭角である側から測定するため、第５
図の例にように、下側のベルト補強層５ｄの補強
コードが左下りとなるように配置されている場合
には、タイヤ周方向EE′に対し時計方向に測定し
なければならない。

上述した角度α₁，α₂の関係から明らかであるよ
うに、上側のカーカスコード層４ｕの補強コード
の角度α₂は下側のカーカスコード層４ｄの補強コ
ードの角度α₁よりも必ず大きくなるように配置さ
れ、しかも互いに交差する関係に置かれている。
上述した角度α₁，α₂の平均値βが95゜よりも小さ
いときは、プライステアが従来のラジアルタイヤ
の水準から改善されることはなく、また120゜より
大きくなるとプライステアは一層改善されるもの
の、荷重耐久性が従来のラジアルタイヤより劣つ
てくるため好ましくない。また、たとえ角度α₁，
α₂の平均値βが95゜〜120゜の範囲内にある場合で
あつても、その差（α₂−α₁）が10゜〜60゜の範囲に
あることが必要であり、差（α₂−α₁）が10゜より
も小さくなると、プライステアの従来ラジアルタ
イヤに比較しての改善はみられなくなる。また、
差（α₂−α₁）が60゜よりも大きい場合にはプライ
ステアは改善されるが荷重耐久性に劣るようにな
るので好ましくない。

またタイヤの成形、加硫工程を容易にするには
平均値β＝１／２（α₁＋α₂）は上記範囲内で110゜以 下とするのがさらに好ましい。そして高速耐久性
及び乗心地を向上させるためには、差（α₂−α₁）
を上記範囲内でそれぞれ20゜以上40゜以下とするの
が好ましい。

さらに本発明においては、ベルト補強層５に隣
接する上側のカーカスコード層４ｕはベルト補強
層５の端末５ａから上側のカーカスコード層４ｕ
の端末４uaまでの子午断面における上側のカー
カスコード層４ｕの沿面距離ｘが前記ベルト補強
層端末５ａからビードワイヤ３１の上端部までの
下側のカーカスコード層４ｄの子午断面における
沿面距離ｌに対してｘ／ｌ＝0.2〜0.6とすること
が必要である。ｘ／ｌが0.2未満であると高速耐
久性，操縦安定性が向上せず、カーカスコード層
４の角度差（α₂−α₁）の下限付近でのプライステ
アが大幅に改善されないので好ましくなく、ｘ／
ｌが0.6を超える転動抵抗が従来タイヤに比らべ
大幅に改善されないので好ましくない。そしてさ
らに、シヨルダー部（サイドウオール部上部）に
耐カツト性を向上させるには上記範囲内でｘ／ｌ
≧0.3とすることが、乗心地性を良好にするため
には上記範囲内でｘ／ｌ≦0.5とすることがそれ
ぞれより好ましい。

なお、前記沿面距離ｘは、２層のベルト補強層
のうち幅の広いベルト補強層の端末からカーカス
コード層へ下ろした垂線から上側のカーカスコー
ド層端末までの上側のカーカスコード層の子午断
面における沿面距離であり、沿面距離ｌは前記垂
線からビードワイヤ上端部よりカーカスコード層
に下ろした垂線までの下側のカーカスコード層の
子午断面における沿面距離である。

かくして上側及び下側の各カーカスコード層の
補強コードが交角すなわち（α₂−α₁）を持ち、上
側のカーカスコード層がｘ／ｌ＝0.2〜0.6の位置
にてサイドウオール部まで配置されているので、
カーカスコード層の剛性が増加し、操縦安定性の
低下を招くことなく、特にカーカスコード層を２
層ともビードワイヤの囲りに巻き上げた場合と比
較して大幅な軽量化が可能となり、この結果乗心
地上を向上できると共に転動抵抗を軽減すること
ができる。

さらにカーカスコード層が高速走行時のトレツ
ド部端部側のせり上り現象を強力に抑制するた
め、高速耐久性が著しく向上することになる。

なお、上述した実施例では、ベルト補強層５は
スチールコードからなる２層積層のものについて
説明したが、一層がスチールコードのベルト補強
層であり、他の一層が商品名“ケブラー”と称さ
れているアラミツドコードのベルト補強層にする
ものとか、あるいは２層ともテキスタイルコード
のベルト補強層とするものなど、従来一般に適用
されているものが使用できる。当然ベルト補強層
の端部を内側へ折曲げるようなものであつてもよ
い。また、従来必要により上記２層のほかに付加
的に他のテキスタイルコードのベルト補強層を加
えていたようなものでも適用が可能である。

以下に、具体的に実験例によりさらに詳細を説
明する。

実験例 第３図Ａ，Ｂに示すようなカーカス構造体およ
び第４図に示すベルト補強層との組み合せ構造体
を有し、上側および下側のカーカスコード層のコ
ードの角度差（α₂−α₁）を30゜の一定にし、角度
の平均値β＝１／２（α₁＋α₂）種々変化させた種々 のラジアルタイヤを製作した。ベルト補強層の上
下各層における補強コードのタイヤ周方向に対す
る角度は、それぞれ20゜であり互いに交差してい
る。なおｘ／ｌの値はいづれのタイヤも0.4とし
た。タイヤサイズは195／70HR14、リム５１／２― JJ×14である。これらのラジアルタイヤについ
て、自動車用タイヤのユニフオミテイ試験方法
JASO C607に基づいてプライステアを測定した
結果を第６図に示す。

第６図において、本発明の実施例タイヤについ
ては〇印で示す。また図中星印☆でプロツトした
ものは、α₁＝α₂＝90゜とした従来のラジアルタイ
ヤによるものである。この図から明らかなように
カーカスコード層のコードの角度平均値βが95゜
以上のものは、従来のラジアルタイヤに比べてプ
ライステアが小さくなつていることがわかる。即
ち、走行直進安定性が改善されていることがわか
る。逆に、平均コード角βが90゜未満では、従来
のラジアルタイヤに比べてプライステアが大きく
なつて来る。この事は、ベルト補強層の積層方法
とカーカス層の積層方法とを本発明に示すように
適切に行うことにより従来タイヤに追加補強層を
加えることなくプライステアを軽減させることが
出来ることを示している。

実験例 次に他の実験として、第３図Ａ，Ｂに示すよう
なカーカス構造体および第４図に示すベルト補強
層との組み合せ構造体を有し、上側および下側の
カーカスコード層のコード角度平均値βを100゜に
一定にして、補強コードの角度差（α₂−α₁）を
種々変化させた種々のラジアルタイヤを製作し
た。またベルト補強層のコード角は実験例の場
合と同じである。

タイヤサイズおよび使用リムも実験例と同じ
である。これらのタイヤについて同じくプライス
テアを実験例と同じ測定方法で測定して結果を
第７図に示す。

第７図において●印はｘ／ｌの値を0.6とした
タイヤ、〇印はｘ／ｌの値を0.4としたタイヤ、
△印はｘ／ｌの値を0.2としたタイヤの実験結果
を示す。また、図中星印☆でプロツトしたものは
α₁＝α₂＝90゜とした従来のラジアルタイヤによる
ものである。

図により明らかなように、カーカスコードのコ
ード角度差（α₂−α₁）が10゜以上のものは従来の
ラジアルタイヤに比較してプライステアが小さく
なり、走行直進安定性が改善されることがわか
る。逆にコード角度差が（α₂−α₁）＜０では従来
のラジアルタイヤに比べてプライステアが大きく
なつて来る。

実験例 次に他の実験として、第３図Ａ，Ｂに示すよう
なカーカス構造体および第４図に示すベルト補強
層との組み合せ構造体を有し、上側および下側の
カーカスコード層のコード角度平均値βを100゜を
一定にして、角度差（α₂−α₁）を30゜とし、さら
に、ベルト補強層の補強コードのタイヤ周方向に
対する角度は、それぞれ20゜であり互いに交差し
ており、ｘ／ｌの値を種々変化させた（本実験に
おいてはｘの値を変化させた）種々のラジアルタ
イヤを製作した。タイヤサイズは195／70HR14、
空気圧1.9Kg／cm²、荷重520Kg、リム５１／２―JJ× 14である。

これらのラジアルタイヤについて転動抵抗を測
定した結果を第８図に示す。

図から明らかなように、ｘ／ｌの値が0.6以下
の範囲内にあるタイヤは、従来タイヤと比較して
転動抵抗を低減できることがわかる。

実験例 次に他の実験として、第３図Ａ，Ｂに示すよう
なカーカス構造体および第４図に示すベルト補強
層との組み合せ構造体を有し、上側および下側の
カーカスコード層のコード角度平均値βを100゜を
一定にして、補強コードの角度差（α₂−α₁）を
30゜とし、さらに、ベルト補強層の上下各層の補
強コードのタイヤ周方向に対する角度は、それぞ
れ20゜であり互いに交差しており、ｘ／ｌの値を
種々変化させた（本実験においてはｘの値を変化
させた）種々のラジアルタイヤを製作した。

タイヤサイズは195／70HR14、空気圧2.1Kg／
cm²、リム５１／２―JJ×14である。

これらのラジアルタイヤについて高速室内耐久
テストにより高速耐久性を測定した結果を第９図
に示す。

なお本高速室内耐久テストに用いられたドラム
の径は1707ｍ／ｍ、荷重は550Kgである。また走
行条件はFMVSS109に準拠した。ただし走行速
度は、初速度を81Km／hrとし、タイヤが破壊する
まで30分毎に８Km／hrずつ速度を増加した。

図から明らかなように、ｘ／ｌの値が0.2以上
の範囲内にあるタイヤは高速耐久性が良好であ
り、特にｘ／ｌの値が0.2以上になると急激に高
速耐久性が向上することがわかる。

本発明は上述のように、トレツド部のカーカス
コード層上にタイヤ周方向に対する角度が15゜〜
30゜で互いに交差する２層のベルト補強層を積層
配置した空気入りタイヤにおいて、前記カーカス
コード層を上下２層に積層し、下側のカーカスコ
ード層を、その両端を左右一対のビードワイヤの
囲りに巻き上げると共に、ベルト補強層に隣接す
る上側のカーカスコード層を、ベルト補強層端末
から前記上側のカーカスコード層端末までの上側
のカーカスコード層の沿面距離ｘが、前記ベルト
補強層端末から前記ビードワイヤの上端部までの
前記下側のカーカスコード層の沿面距離ｌに対し
てｘ／ｌ＝0.2〜0.6となるように左右一対のサイ
ドウオール部間に配置し、さらにこの各カーカス
コード層を構成する補強コードのタイヤ周方向に
対する角度を、前記上側カーカスコード層に隣接
したベルト補強層の補強コードのタイヤ周方向に
対する角度が鋭角である側から測定した時に、前
記上側のカーカスコード層の補強コードの角度α₂
と前記下側のカーカスコード層の補強コードの角
度α₁との平均値すなわち１／２（α₁＋α₂）が95゜〜 120゜であり、かつ差（α₂−α₁）が10゜〜60゜である
ように配列したから、タイヤのプライステアを軽
減することができて、直進走行安定性を大幅に改
善することができる一方、操縦安定性を損なうこ
となく大幅な軽量化を図ることができ、転動抵抗
を大幅に軽減できるので、燃料消費性能を向上で
きると共に乗心地を向上することができ、さらに
高速耐久性を向上せしめることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はラジアルタイヤの走行距離とラテラル
フオースとの関係図、第２図Ａ，Ｂはベルト補強
層の変形の状況を示すモデル図、第３図Ａは本発
明の実施例からなる空気入りタイヤを示す半断面
斜視説明図、第３図Ｂは同上子午断面説明図、第
４図は同上空気入りタイヤにおけるベルト補強層
とカーカスコード層とを示す展開平面視説明図、
第５図は他の実施例からなる空気入りタイヤにお
けるベルト補強層とカーカスコード層とを示す展
開平面説明図、第６図はプライステアと角度平均
値βとの関係図、第７図はプライステアと角度差
（α₂−α₁）との関係図、第８図は転動抵抗とｘ／
ｌとの関係図、第９図は高速耐久性とｘ／ｌとの
関係図である。 １……トレツド部、３１ａ……ビードワイヤの
上端部、４……カーカスコード層、４ｕ……上側
のカーカスコード層、４ｄ……下側のカーカスコ
ード層、４ua……カーカスコード層の端末、５
……ベルト補強層、５ａ……ベルト補強層の端
末、５ｕ……上側のベルト補強層、５ｄ……下側
のベルト補強層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ トレツド部のカーカスコード層上にタイヤ周
   方向に対する角度が15゜〜30゜で互いに交差する２
   層のベルト補強層を積層配置した空気入りタイヤ
   において、前記カーカスコード層を上下２層に積
   層し、下側のカーカスコード層を、その両端を左
   右一対のビードワイヤの囲りに巻き上げると共
   に、ベルト補強層に隣接する上側のカーカスコー
   ド層を、ベルト補強層端末から前記上側のカーカ
   スコード層端末までの上側のカーカスコード層の
   沿面距離ｘが、前記ベルト補強層端末から前記ビ
   ードワイヤの上端部までの前記下側のカーカスコ
   ード層の沿面距離ｌに対してｘ／ｌ＝0.2〜0.6と
   なるように左右一対のサイドウオール部間に配置
   し、さらにこの各カーカスコード層を構成する補
   強コードのタイヤ周方向に対する角度を、前記上
   側カーカスコード層に隣接したベルト補強層の補
   強コードのタイヤ周方向に対する角度が鋭角であ
   る側から測定した時に、前記上側のカーカスコー
   ド層の補強コードの角度（α₂）と前記下側のカー
   カスコード層の補強コードの角度（α₁）との平均
   値すなわち１／２（α₁＋α₂）が95゜〜120゜であり、
   か つ差（α₂−α₁）が10゜〜60゜であるように配列した
   ことを特徴とする空気入りタイヤ。