JP3020184B2 - 乗用車用空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２層のベルト層をスチ
ールコードから構成したトレッド・ベルト構造を有する
タイヤの軽量化を図りながら操縦安定性を向上するよう
にした乗用車用空気入りラジアルタイヤに関する。

【０００２】

【従来の技術】最近の地球規模で拡大しつつある環境汚
染問題から車両の一層の低燃費化が強く要望されるよう
になり、その一環としてタイヤの軽量化も大きな技術課
題としてクローズアップされてきている。従来、トレッ
ド補強用の２層のベルト層をスチールコードから構成し
た乗用車用空気入りラジアルタイヤは、スチールコード
の高強度，高弾性率が他の繊維コードに較べて非常に優
れているため、高い操縦安定性を発揮することが知られ
ている。しかし、スチールコードは比重が大きいために
タイヤ重量を増大させ、燃費を低下させてしまうという
欠点があり、上述した技術課題に対応し難いという問題
を有している。

【０００３】従来、スチールコードベルト層を設けた空
気入りラジアルタイヤでは、そのベルト層の５０ｍｍ巾
当たりのスチールワイヤ総断面積は、操縦安定性確保の
ため、最低９．５ｍｍ² 以上は必要とされていた。この
ような空気入りラジアルタイヤにおいて軽量化を図るに
は、ベルト層のスチールコードのワイヤ量を減らせばよ
いが、それによってベルト層の曲げ剛性が低下するた
め、コーナリングパワーが低減し、その優れた操縦安定
性が損なわれる。したがって、スチールコードベルト構
造のタイヤの優れた操縦安定性を維持乃至向上しながら
軽量化することは殆ど不可能であるとされていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、２層のスチ
ールコードベルト層を有するタイヤの軽量化を図りなが
ら、従来タイヤと同等以上の操縦安定性を発揮できるよ
うにする乗用車用空気入りラジアルタイヤを提供するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、トレッド面に少なくともタイヤ周方向に延
びる複数本の溝を設け、トレッド内部に２層のスチール
コードからなるベルト層を設けた空気入りラジアルタイ
ヤにおいて、前記ベルト層の５０ｍｍ巾当たりのスチー
ルワイヤ総断面積αを５≦α≦９ｍｍ² の範囲にし、か
つ前記溝の溝深さｄを６．０≦ｄ≦８．０ｍｍの範囲に
すると共に、溝底から最外側のベルト層までの溝下ゴム
厚さｔを１．０≦ｔ≦２．０ｍｍの範囲にしたことを特
徴とするものである。

【０００６】本発明において溝深さ（ｄ）とは、図２に
示すようにトレッド面に垂直方向に最深の溝底まで測定
した距離をいい、溝下ゴム厚さ（ｔ）とは、最深の溝底
から外側のベルト層（４ｕ）のコード表面までの距離を
いい、ベルト層がベルトカバー層に覆われているか否か
に関わりなく、外側ベルト層までの距離として定義され
る。

【０００７】また、５０ｍｍ巾当たりのスチールワイヤ
総断面積α（ｍｍ² ）とは、タイヤをベルト層のコード
方向に対して直交する方向に切断したときのベルト層切
断面に表れるスチールコードの５０ｍｍ巾当たりの打ち
込み数（エンド数）をＥとし、コード１本当たりの素線
数をｎ、素線直径をａ（ｍｍ）とするとき、次式で示さ
れる値をいう。

【０００８】α（ｍｍ² ）＝ｎ×（π／４）ａ² ×Ｅ 本発明は、上記のようにスチールコードベルト層の５０
ｍｍ巾当たりのスチールワイヤ総断面積αを、従来タイ
ヤの最低水準である９．５ｍｍ² よりも小さい５≦α≦
９ｍｍ² の範囲にし、しかも溝深さｄ及び溝下ゴム厚さ
ｔを従来タイヤに比べて小さく設定したこととが相まっ
て２層のベルト層ともスチールコードから構成したにも
かかわらず、従来タイヤに比べて軽量化すると共にコー
ナリングパワーを同等以上にすることが可能になる。

【０００９】図１及び図２は、本発明の構成を有する乗
用車用空気入りラジアルタイヤを例示するものである。
図において、１はトレッド部、２はナイロンコードやポ
リエステルコード等の有機繊維コードからなるカーカス
層である。カーカス層２は左右一対のビードコア５の廻
りにタイヤ内側から外側に折り返され巻き上げられてい
る。このカーカス層２のタイヤ周方向ＥＥ’に対するコ
ード角は実質的に９０°になっている。カーカス層２の
トレッド部１の外側には、内側ベルト層４ｄと外側ベル
ト層４ｕの２層のベルト層がタイヤ１周にわたって配置
されている。これら２層の外側ベルト層４ｕと内側ベル
ト層４ｄはいずれもスチールコードから構成され、５０
ｍｍ巾当たりのスチールワイヤ総断面積αを５〜９ｍｍ
² の範囲にしている。これら内側ベルト層４ｄと外側ベ
ルト層４ｕのタイヤ周方向ＥＥ’に対するコード角度は
５〜４０°であると共に互いに交差している。

【００１０】トレッド部１の表面には、タイヤ周方向Ｅ
Ｅ’に延びる主溝６とこれに交差する副溝７とが設けら
れている。主溝６の溝深さｄは６．０≦ｄ≦８．０ｍｍ
の範囲に設定され、また溝下ゴム厚さｔが１．０≦ｔ≦
２．０ｍｍの範囲に設定されている。本発明者らは、上
述した発明をするに当たり、タイヤの軽量化という技術
課題を前提に、ラジアルタイヤのコーナリングパワーを
左右する要因を多面的に探索した。その結果、後述する
実験例で詳細を示すように、トレッド面に主としてタイ
ヤ周方向に設けた溝の溝深さｄ及び溝下ゴム厚さｔがコ
ーナリングパワーを決める大きな要素になり、しかもこ
れら溝の溝深さｄや溝下ゴム厚さｔが小さいほどコーナ
リングパワーを大きくするということを知見した。この
場合のタイヤ周方向の溝としては、ストレート溝である
か、ジグザグ溝であるかは関係なく、またタイヤ巾方向
に副溝を有するか否かにも関係するものではなかった。
すなわち、２層のスチールコードベルト層のスチールコ
ード量を低減しても、それに伴う操縦安定性の低下を、
トレッド面に設けた溝深さｄや溝下厚さｔを小さくする
ことによって補うことができることを見出した。

【００１１】以下、実験例を参照しながら本発明の詳細
について説明する。図３は、溝深さｄとコーナリングパ
ワーＣＰとの関係についての実験例の結果を示すもので
ある。この実験はタイヤ構造を次のように共通にし、溝
深さｄだけを６ｍｍ，７ｍｍ，８ｍｍ，９ｍｍ，１０ｍ
ｍ，１１ｍｍ，１２ｍｍのそれぞれに異ならせた７種類
のラジアルタイヤについて行った結果である。

【００１２】トレッド構造：図１ リム：１３×５Ｊ タイヤサイズ：１６５ＳＲ１３ ベルト構造：ベルト層数：２枚 コード構造：スチールコード１×２（０．３ｍｍ） エンド数：４９本／５０ｍｍ コード角度：２１° ベルト層巾：内側／外側＝１２５ｍｍ／１１５ｍｍ スチールワイヤ総断面積α：６．９ｍｍ² 溝下ゴム厚さｔ：３．０ｍｍ コーナリングパワーＣＰは、ドラム試験において荷重３
００ｋｇｆ、速度１０ｋｍ／ｈｒで走行させるとき、ス
リップ角右１°時の横力とスリップ角左１°時の横力と
をそれぞれ測定し、その両測定値の平均値（絶対値の平
均値）を溝深さ６．０ｍｍのタイヤの測定値を１００と
するときの指数で示した。

【００１３】一方、図４は溝下ゴム厚さｔとコーナリン
グパワーＣＰとの関係についての実験結果を示すもので
ある。この実験は上記実験で使用したタイヤと同じトレ
ッド構造、タイヤサイズ、ベルト構造にすると共に、溝
深さｄを７．５ｍｍにする点を共通にし、エンド数を４
５本／５０ｍｍ（α＝６．４ｍｍ²）に変更し、かつ溝
下ゴム厚さｔを０．５ｍｍ，１．０ｍｍ，１．５ｍｍ，
２．０ｍｍ，２．５ｍｍ，３．０ｍｍ，３．５ｍｍ，
４．０ｍｍのそれぞれに異ならせた８種類のラジアルタ
イヤについて行った。コーナリングパワーＣＰは上記と
同じ方法で測定し、溝下ゴム厚さｔが１．０ｍｍのタイ
ヤの測定値を１００とするときの指数で示した。

【００１４】先ず、溝深さｄについては、図３から、溝
深さｄが浅いほどコーナリングパワーＣＰが高くなり、
８．０ｍｍ以下でコーナリングパワーＣＰが急激に増大
することがわかる。上述のような傾向は、試験に供した
タイヤサイズのタイヤに限らず、他のサイズのタイヤに
ついても同様の傾向があることが認められる。従来のラ
ジアルタイヤでは、溝深さｄを８〜１１ｍｍとするのが
一般的であるが、本発明では、図３の結果から溝深さｄ
を６．０〜８．０ｍｍとし、好ましくは６．５〜７．５
ｍｍにするのである。下限の６．０ｍｍは、摩耗寿命か
ら決められ、これよりも浅くなってはタイヤとして実用
性に乏しくなる。

【００１５】また、溝下ゴム厚さｔについては、図４か
ら、溝下ゴム厚さｔが薄くなるほどコーナリングパワー
ＣＰが大きくなり、特に２．０ｍｍ以下で急激に増大す
ることがわかる。このような傾向は、他のサイズのタイ
ヤについても同様の傾向が認められる。従来のラジアル
タイヤでは、溝下ゴム厚さｔを２．５〜４ｍｍとするの
が一般的であるが、本発明では、図４の結果から溝下ゴ
ム厚さｔを１．０〜２．０ｍｍとするのである。下限の
１．０ｍｍは、ベルトコードを保護し、その破損故障を
防止するための限界である。

【００１６】本発明は、スチールコードベルト層のワイ
ヤ量を減らした場合のコーナリングパワーの低下を、前
述した溝深さｄと溝下ゴム厚さｔを薄くすることによっ
て補うが、そのワイヤ量の低減されたスチールコードベ
ルト層の５０ｍｍ巾当たりのスチールワイヤ総断面積α
は、以下に説明する理由から５〜９ｍｍ² の範囲でなけ
ればならない。

【００１７】図５は、上述のように２層共にスチールコ
ードベルト層にしたラジアルタイヤについて、スチール
コードベルト層の５０ｍｍ巾当たりのスチールワイヤ総
断面積αとコーナリングパワーＣＰとの関係についての
実験結果を示したものである。この実験は、前記図３の
実験で使用したタイヤと同じトレッド構造、タイヤサイ
ズ、ベルト構造（ベルト層数，コード構造，コード角
度，ベルト巾）を共通にすると共に、溝深さを７．０ｍ
ｍにし、溝下ゴム厚さを２．０ｍｍにする点を共通に
し、スチールコードベルト層のコード構造とエンド数を
変えることによりスチールワイヤ総断面積αだけを４ｍ
ｍ² ，５．１ｍｍ² ，６．９ｍｍ² ，７．９ｍｍ² 及び
９．６ｍｍ² のそれぞれに異ならせた５種類のラジアル
タイヤについて行った結果である。

【００１８】これら各タイヤのコーナリングパワーＣＰ
は、上記図３と同じ方法で測定し、下記構成の従来タイ
ヤの測定値を１００とするときの指数で示した。 従来タイヤの構成 トレッド構造：図１ タイヤサイズ：１６５ＳＲ１３ ベルト構造：ベルト層数：２枚 コード構造：１×５（０．２５）のスチールコード エンド数：３９本／５０ｍｍ コード角度：２１° ベルト層巾：内側／外側＝１２５ｍｍ／１１５ｍｍ スチールワイヤ総断面積α＝９．６ｍｍ² 溝深さ： ９．０ｍｍ 溝下ゴム厚さ：３．０ｍｍ また、図６は、図５の実験に使用したのと同じタイヤに
ついて、スチールコードベルト層の５０ｍｍ巾当たりの
スチールワイヤ総断面積αとタイヤ重量との関係につい
ての実験結果を示したものである。このタイヤ重量は、
２層のベルト層ともスチールコードから構成した上記従
来タイヤの重量を１００とするときの指数で示した。こ
の指数値が小さい程軽量化されている。

【００１９】図５から明らかなように、コーナリングパ
ワーＣＰは、前述した溝深さｄと溝下ゴム厚さｔの条件
を満足すると共にスチールコードベルト層のスチールワ
イヤ総断面積αをα≧５ｍｍ² にすれば、従来タイヤと
同等以上にすることができること判る。また、タイヤ重
量については、図６から明らかなようにスチールワイヤ
総断面積αが１１．０ｍｍ² を越えると従来タイヤより
も重量が増大する。

【００２０】上述した図５、図６の結果から、従来タイ
ヤよりも軽量で、かつコーナリングパワーを同等以上に
できるようにするためには、溝深さｄと溝下ゴム厚さｔ
の条件を前述のように満足させた上でスチールワイヤ総
断面積αを５〜９ｍｍ² の範囲にする必要があり、望ま
しくは６．５〜８．０ｍｍ² の範囲にするのがよい。本
発明において、ベルト層に使用するスチールコードは、
５０ｍｍ巾当たりのスチールワイヤ総断面積αが上記数
値範囲を満足するものであれば特に限定されるものでは
なく、例えば、素線径０．１５〜０．３５ｍｍのスチー
ルワイヤからなるコード構造１×２のもの、素線径０．
１５〜０．３５ｍｍのスチールワイヤからなるコード構
造２＋２のもの等がある。しかし、本発明の目的を達成
する上では、望ましくはハイテンションワイヤからなる
１×２のコード構造を有するものを使用することが望ま
しい。これらのスチールコードは、その打ち込み本数
（エンド数）を調整し、本発明に規定するスチールワイ
ヤ総断面積αを満足するようにする。

【００２１】また、本発明に使用するスチールコード
は、１００％伸長時モジュラス（以下１００％モジュラ
スという）Ｍr が３５ｋｇ／ｃｍ² ＜Ｍr ≦５５ｋｇ／
ｃｍ² の範囲のコートゴムにより被覆したものを使用す
ることが望ましい。より好ましくは４０ｋｇ／ｃｍ² ≦
Ｍr ≦５０ｋｇ／ｃｍ² の範囲のものがよい。このコー
トゴムの１００％モジュラスＭr を３５ｋｇ／ｃｍ² よ
り大きくすることによりスチールコードとのモジュラス
の差を小さくし、ベルト層端部におけるセパレーしョン
を抑制することができる。また、５５ｋｇ／ｃｍ² 以下
にすることによりスチールコードを折れ難くすることが
できる。

【００２２】さらに、図２に示すように、外側ベルト層
４ｕを構成するスチールコードの最内側表面から内側ベ
ルト層４ｄを構成するスチールコードの最外側表面まで
の距離、即ちベルト間ゲージＡを０．４ｍｍ＜Ａ＜０．
９ｍｍになるようにすることが望ましい。より好ましく
は０．５ｍｍ≦Ａ≦０．８ｍｍの範囲にするのがよい。
このＡを０．４ｍｍより大きくすることにより単位体積
当たりの層間剪断歪みを小さくし、セパレーションの発
生を防止し、耐久性を向上することができる。また、こ
のＡを０．９ｍｍより小さくすることによりベルト層全
体の剛性の低下を防止し、溝深さｄと溝下厚さｔを小さ
くしたことによるコーナリングパワーの向上効果をより
一層高めることができる。

【００２３】また、２層のベルト層はタイヤ周方向に対
するコード角度が５〜４０度、好ましくは１５〜３０度
になるようにし、かつベルトコードが互いに交差するよ
うに積層し、タイヤ子午線方向の巾をタイヤ接地巾の８
０〜１３０％、好ましくは９０〜１１０％にするのがよ
い。

【００２４】

【実施例】タイヤサイズとベルト構造を下記のように
し、また、トレッドゴムを表２のゴム組成、トレッドパ
ターンを下記のようにする点を共通にする以外は、溝の
溝深さｄ、溝下ゴム厚さｔ、内外ベルト層のコードの種
類と構造、５０ｍｍ巾当たりのエンド数、スチールコー
ドベルト層のスチールワイヤ総断面積αを、それぞれ表
１に示す値に変更した本発明タイヤ１、本発明タイヤ
２、本発明タイヤ３、比較タイヤ１〜７を製作した。

【００２５】タイヤサイズ：１６５ＳＲ１３ ベルト構造：図１ ベルト層数：２枚 ベルト層巾：内側／外側＝１２０ｍｍ／１１５ｍｍ コード角度：内側／外側ともタイヤ周方向に対し２１° トレッドパターン：タイヤ周方向に沿ってトレッド接地
面内に４本の巾６ｍｍのストレート主溝を設け、ほぼ巾
が互いに均等な５本のリブを形成する。巾４ｍｍ，スト
レート主溝と同じ溝深さの複数本の副溝をラジアル方向
に約２６ｍｍの間隔で形成して前記リブを分割して短形
ブロックにし、この矩形ブロック７２個をタイヤ周上に
５列に配列させたブロックパターンを形成した。

【００２６】これら１０種類のタイヤ及び前述した従来
タイヤについて、前述した図３と同じ方法によるコーナ
リングパワーＣＰ及び下記のワイヤ折れを評価し、これ
ら評価結果をタイヤ１本当たりの重量の比較と共に表１
に示した。コーナリングパワーＣＰの評価値は従来タイ
ヤの測定値を１００とするときの指数により表示し、タ
イヤ１本当たりの重量の比較は従来タイヤを基準として
表示した。 ワイヤ折れ：室内ドラム試験機に、空気圧１．４ｋｇｆ
／ｃｍ² ，使用リム１３×５Ｊを共通にする各タイヤを
取り付け、スリップ角±４°，荷重３００±２００ｋｇ
ｆの条件で、２０ｋｍ／ｈｒの速度で４０時間走行した
後のベルトコード折れの状況を調べ、次の基準によりワ
イヤ折れを評価した。ベルト折れ本数が３本以下の場合
を○、３本を越えるときを×とした。

【００２７】

【表１】

【００２８】 表２中、 ¹⁾：日本ゼオン株式会社製スチレン・ブタジ
エン共重合体ゴム “Ｎｉｐｏｌ １７１２”²⁾ ：大内新興化学株式会社製“ノクラック６Ｃ”³⁾ ：大内新興化学株式会社製“サンノック”⁴⁾ ：サンシン化学工業株式会社製“サンセラー２３２−
ＭＣ” 表１から、従来タイヤとはスチールワイヤ総断面積αを
小さくした点だけが相違する比較タイヤ１は、タイヤ重
量を２２５ｇ低減できるもののコーナリングパワーＣＰ
が１０％も低減している。この比較タイヤ１において溝
深さｄのみを浅くした比較タイヤ２並びに比較タイヤ１
において溝下厚さｔのみを薄くした比較タイヤ３は、そ
れぞれタイヤ重量がさらに低減するもののコーナリング
パワーＣＰは従来タイヤの水準に達していない。

【００２９】また、比較タイヤ４のように、溝深さｄを
浅くし、溝下ゴム厚さｔを薄くすると共に、スチールワ
イヤ総断面積αを小さくし過ぎると（４．８ｍｍ² ）、
タイヤ重量は大きく低減する（−１２１０ｇ）ものの、
コーナリングパワーＣＰが低下し、しかもワイヤ折れが
発生する。この比較タイヤ４ほどではないが、同様に溝
深さｄを浅くし、溝下ゴム厚さｔを薄くすると共に、ス
チールワイヤ総断面積αを逆に大きくした比較タイヤ５
は、従来タイヤよりもコーナリングパワーＣＰは向上す
るが同様にワイヤ折れが発生する。さらに比較タイヤ６
のように、溝深さｄとスチールワイヤ総断面積αをそれ
ぞれ適正に小さくしても、溝下厚さｔを薄くし過ぎる
と、コーナリングパワーＣＰは向上するものの、ワイヤ
折れを生じる。

【００３０】また、比較タイヤ７のように、スチールワ
イヤ総断面積αを小さくすると共に溝深さｄと溝下ゴム
厚さｔをそれぞれ小さくすると、タイヤ重量を比較タイ
ヤ１以上に低減（−４８５ｇ）できるが、コーナリング
パワーＣＰの向上は僅かである。これに対して、本発明
タイヤ１のように、溝深さｄ、溝下ゴム厚さｔ及びスチ
ールワイヤ総断面積αを、それぞれ本発明の規定の最適
値にするときはタイヤ重量の低減効果（−１１６５ｇ）
に優れると同時に、コーナリングパワーＣＰも明確に向
上する。また、本発明タイヤ２及び本発明タイヤ３のよ
うに、溝深さｄと溝下ゴム厚さｔをそれぞれ比較タイヤ
５と同じ値とし、スチールワイヤ総断面積αを本発明の
規定の上限近くにすると、比較タイヤ５以上に軽量化で
きる上にワイヤ折れも発生しない。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、上記のように２層のベ
ルト層をスチールコードから構成したトレッド・ベルト
構造を有する空気入りラジアルタイヤにおいて、スチー
ルコードベルト層の５０ｍｍ巾当たりのスチールワイヤ
総断面積αを従来タイヤよりも小さい５〜９ｍｍ² の範
囲にした場合に、トレッド部の溝深さ及び溝下ゴム厚さ
を従来タイヤに比べて小さく設定したことによるコーナ
リングパワーの増大作用により、従来タイヤに比べて軽
量化しながらコーナリングパワーを同等以上にすること
を可能にし、操縦安定性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明タイヤの実施例からなる乗用車用ラジア
ルタイヤを一部切り欠いて示す要部斜視図である。

【図２】本発明タイヤのトレッド部に設けた主溝及びベ
ルト層部分の拡大断面図である。

【図３】溝の溝深さｄとコーナリングパワーＣＰとの関
係を示すグラフである。

【図４】溝下ゴム厚さｔとコーナリングパワーＣＰとの
関係を示すグラフである。

【図５】スチールワイヤ総断面積αとコーナリングパワ
ーＣＰとの関係を示すグラフである。

【図６】スチールワイヤ総断面積αとタイヤ重量との関
係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ トレッド部 ４ｕ 外側ベルト
層 ４ｄ 内側ベルト層 ６ 主溝 ｄ 溝の溝深さ ｔ 溝下ゴム厚さ

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60C 9/08 - 9/20 B60C 11/04

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トレッド面に少なくともタイヤ周方向に
   延びる複数本の溝を設け、トレッド内部に２層のスチー
   ルコードからなるベルト層を設けた空気入りラジアルタ
   イヤにおいて、前記ベルト層の５０ｍｍ巾当たりのスチ
   ールワイヤ総断面積αを５≦α≦９ｍｍ² の範囲にし、
   かつ前記溝の溝深さｄを６．０≦ｄ≦８．０ｍｍの範囲
   にすると共に、溝底から最外側のベルト層までの溝下ゴ
   ム厚さｔを１．０≦ｔ≦２．０ｍｍの範囲にした乗用車
   用空気入りラジアルタイヤ。