タイヤ

タイヤの構造としくみ/タイヤの覚えておきたい各名称と種類

タイヤ 構造としくみ

車の安全に欠かせない部品の中で、タイヤがあります。路面と接地し雨の日や雪の日、又は凍結路、悪路など様々な環境の中で耐えて安全な走行を可能にしてくれます。今回は、様々な環境の下で安全を確保してくれているタイヤの内部構造を詳しくご紹介していきます。

普段、何気にタイヤ交換をしていて、ホイールのことかタイヤの溝くらいしか気にかけていない人は多いと思います。タイヤは悪路や天候に影響を受け、高速走行(高速回転)に耐える耐久性を維持しています。そんな耐久性に優れたタイヤを見てみましょう!

 

タイヤのしくみ

 

自動車のタイヤはゴム製になっており空気が入ることで自動車の荷重をささえつつ、エンジンからの動力で転がり車を駆動させています。

タイヤの役割とは?

タイヤの役目は?路面における衝撃を吸収、受け止めながらステアリングホイールの操作やアクセル、ブレーキなどを路面にドライバーの動作を意のままに伝えることが求められる。

摩擦力とは

そして、自動車はエンジンからの運動エネルギー(回転運動)をタイヤに伝え摩擦力が発生する。摩擦力(グリップ力)は、タイヤと接地面との間に発生しその力が駆動力となり、自動車を進ませることができる。

駆動力とは

タイヤが回転することで、後ろに押す力が摩擦力になる。摩擦力によって逆の力、反対の力が作用することで駆動力が発生し自動車を進ませる(前進)ことができる。

※タイヤと路面の接地面で押す力と反対の力が生まれ、この双方の力が等しい反力で駆動力が発生、それによってタイヤが回転し自動車は動きます。

ざっくり言うとこんな感じですね。なんか難しいです~(笑)。

路面とタイヤの摩擦力の関係

タイヤと路面の接地面が大きいほど(面積が大きい)摩擦力が大きくなる。これによってグリップが良くなります。例えば、レーシングカーなどに使われているスリックタイヤは表面がツルツルで溝がなく接地面の面積が大きくグリップが良くなりますね。

スリックタイヤは雨や水で濡れた接地面は膜ができます。この膜によってグリップが低下し滑りやすく危険になりますよ!一般の自動車には、スリックタイヤで走行とはいかないので溝(トレッドパターン)が入っています。

トレッドパターン(タイヤの溝)

トレッドパターンは、先ほど説明でタイヤの溝のパターンを指します。この溝によって濡れた路面の水や雨を溝に沿って流しだします。接地面との水による膜を防ぎ接地面のグリップを高め安全に走行できます。

 

トレッドパターンの種類
リブ型 ラグ型 リブラグ型 ブロック型
リブ型 ラグ型 リブラグ型 ブロック型
外側の円周に沿った溝になっており、横滑りに強く水はけがよい。

乗用車、小型トラック、バスなどの用途

外側の円周から側面に向かって溝になっていて、悪路に適し乗用車は不向き。

小型トラック、農耕車、建設用車両

現在では、広く使用され悪路にも走行ができる。リブ、ラグを合わせたもの。

乗用車、小型トラック、建設用車両

悪路、氷雪路(泥道)などに適している。一般的に乗用車に用いられている。

乗用車(スタッドレスタイヤなど)

※トレッドは、路面とタイヤの隙間に水の膜を作らせない役目をしている。

トレッド画像

ハイドロプレーニング現象

教習所でも聞いたことがあると思いますが、路面とタイヤの間に水が入ることでグリップ力(摩擦力)の低下でタイヤが滑ってしまいとても危険な状態になります。これがハイドロプレーニング現象と言い摩耗したタイヤもこの現象になりやすく危険で、交換が必要になります。

スリップサイン

スリップサインは、摩耗限度が来た時、トレッド部分に側面からの直角ラインが浮き出してきます。サイン部分はショルダーに▲が刻印されているので、確認しましょう!

溝の深さが残り1.6mm以下は、車検が通らないので注意しタイヤの交換を行いましょう!

 

タイヤの構造

 

タイヤを見ると黒いゴムの輪っかに見えますが、ゴム以外のスチールや合成繊維などの素材も使い何層もの構造によって作られています。このように何層も重ねて作られていることで、耐久性や強度、乗り心地(快適性)、静音性が保たれています。

タイヤの構造として、外部の構造と内部の構造に分けられています。

 

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タイヤフッド

タイヤの外部の構造

氷雪路や雨、泥と言った悪路にたいして直接接触し劣化を伴う環境に接している箇所にあたります。タイヤの表面ですね。

サイドウォール

サイドウォールは、タイヤ表面の側面にあたるところです。走行中のタイヤには路面からの衝撃があります。衝撃を吸収させる働きを持たせています。

このことからサイドウォールには、伸縮性のあるゴムを用いています。又、硬いゴムが使われているとしたら衝撃によってホイールから分離し外れ危険な状態になります!

ショルダー

トレッドとサイドウォールとの間にあり、タイヤの側面から見ると接地面との角になる斜めのところの箇所でトレッドとサイドウォールをつなげています。

ショルダーの役割は?トレッド(後に出てきます)は、走行時に路面との摩擦によって熱が発生します。この熱を外に放熱する働きを持たせています。

熱がこもるとタイヤ内部の空気が熱せられ膨張しタイヤが破裂や変形したりと危険な状態になります。

トレッド

タイヤの円周部分で溝があり、この溝にはいくつものパターンがありますね。

この溝によって水はけをよくし、水の膜で引き起こすハイドロプレーニング現象(タイヤが浮いてしまい、滑ってしまう)を抑えることができます。

※摩耗や速度によっては滑る

路面に直接触れるところなので、厚いゴムで覆われています。

タイヤの内部の構造

タイヤの内部構造は、タイヤの空気圧の減圧を防いだり、タイヤの骨格となる形状維持を目的として構成されています。

インナーライナー

タイヤ内部の一番内側に位置している箇所になります。インナーライナーは、タイヤの空気圧の減圧、漏れを防ぐ役割をしています。

現在の乗用車のタイヤは、チューブレスタイヤが使われていますが、チューブを入れたタイヤもありました。最近では見ないですね。

インナーライナーはチューブレスタイヤでありますが、チューブのような働きをしていますね。

カーカスコード

コードを織り、カーカスを構成し衝撃や空気圧に耐える耐久性と強度が必要とされるタイヤの骨格になる部位になります。

カーカス構造の種類(コードの織り方)

  • ラジアルタイヤ

ラジアルタイヤのラジアルとは「放射状の、星形の」という意味で、コードの織り方がタイヤの外側の側面から円周側(トレッド側)、タイヤの内側に向かって直角に巻くように並べられています。

  • バイアスタイヤ(クロスプライタイヤ)

パイアスタイヤのバイアスは「斜めに裁断」という意味になります。カーカスコードと共に斜めに並べられています。

メリットは、乗り心地が良くなるのですがデメリットもあり、それは、耐摩耗性が弱くラジアルタイヤから比べると劣ります。

ブレーカー

トレッドとカーカスの中間の位置に配置されています。

カーカスを斜めに配置しているバイアスタイヤは、ねじれを防ぐために複数のコードを重ねています。それをブレーカーで締め付けることで剛性を高めています。

ベルト

カーカスコードの締め付けをベルトで行っています。それによってタイヤの変形をなくし剛性を高めます。

ビートワイヤー

ビートワイヤーの形状は、ワイヤーを束ね合わせゴムで覆ったリングの形状の部材になります。タイヤに空気が入るとカーカスコードを引っ張る力が加わりビートワイヤーのワイヤー(鋼のワイヤー)が、リムに密着、固定することで空気の漏れを防ぐ働きをしてくれます。

バイアスタイヤは、ほぼなくなりラジアルタイヤが一般的になってきています。又、チューブ入りタイヤも無くなりチューブレスタイヤが主流となっていますね。


 

タイヤ交換の動画です!

ご視聴、よろしくお願いします!

どんな工具を使うのか?使い方は?を解説していますよ!ご興味のある方は、是非見てくださいね!

 

まとめ

 

今回のタイヤの構造について、ご紹介してきました。

タイヤは、路面と触れるもっとも安全面に重要な箇所になりますね。タイヤは、ただ単にゴムだけで作られているように思いますが、耐久性や強度、耐熱といった性能を兼ね備えられた作りになっていました。

この、性能のおかげで私たちは、安全に自動車を走行させることができるのですね。

運転者の意のままに自動車を操縦できるように様々な要素が盛り込まれていましたね。今後タイヤ交換後のお手入れや保管方法も配慮していきたいものですね。

では、今回はここまで、また次回に!