乗用車用空気入りラジアルタイヤ
【目的】 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。
【構成】 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６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４ｕ，４ｄ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４ｕ，４ｄ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６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６ｕまでの溝下ゴム厚さｔを１．０≦ｔ≦２．５ｍｍの範囲にする。
【構成】 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６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４ｕ，４ｄ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４ｕ，４ｄ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６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６ｕまでの溝下ゴム厚さｔを１．０≦ｔ≦２．５ｍｍの範囲にする。
【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≦２．５ｍｍ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５０ｍｍ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、５０ｍｍ巾当たりのスチールワイヤ総断面積αを５〜９ｍｍ2 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ＥＥ’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≦２．５ｍｍ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，１０ｍｍ，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３００ｋｇｆ、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４５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６．５〜７．５ｍｍ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２．５ｍｍ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１．０〜２．５ｍｍ、好ましくは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７．０ｍｍ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４ｍｍ2 ，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８０〜１３０％、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、本発明タイヤ４、比較タイヤ１〜６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±２００ｋｇｆ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】
【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】これに対し、本発明タイヤ１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をそれぞれ本発明の規定の上限に近くまで小さくすると、タイヤ重量を比較タイヤ１以上に低減（−４８５ｇ）できる同時に、コーナリングパワーＣＰは僅かながら向上する。また、本発明タイヤ３及び本発明タイヤ４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。さらに、本発明タイヤ２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。
【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
【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≦２．５ｍｍ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５０ｍｍ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、５０ｍｍ巾当たりのスチールワイヤ総断面積αを５〜９ｍｍ2 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ＥＥ’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≦２．５ｍｍ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，１０ｍｍ，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３００ｋｇｆ、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４５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６．５〜７．５ｍｍ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２．５ｍｍ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１．０〜２．５ｍｍ、好ましくは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７．０ｍｍ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４ｍｍ2 ，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８０〜１３０％、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、本発明タイヤ４、比較タイヤ１〜６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±２００ｋｇｆ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】
【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】これに対し、本発明タイヤ１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をそれぞれ本発明の規定の上限に近くまで小さくすると、タイヤ重量を比較タイヤ１以上に低減（−４８５ｇ）できる同時に、コーナリングパワーＣＰは僅かながら向上する。また、本発明タイヤ３及び本発明タイヤ４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。さらに、本発明タイヤ２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。
【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
【特許請求の範囲】
【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≦２．５ｍｍの範囲にした乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
【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≦２．５ｍｍの範囲にした乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開平５−１６６１２
【公開日】平成５年（１９９３）１月２６日
【国際特許分類】
【出願番号】特願平３−１６６９８７
【出願日】平成３年（１９９１）７月８日
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
【公開日】平成５年（１９９３）１月２６日
【国際特許分類】
【出願日】平成３年（１９９１）７月８日
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
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