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タイヤの黒い色の由来について

「タイヤの色」と言えば、「黒」と答える人がほとんどではないでしょうか。他の色は思い浮かばないくらいです。では、なぜ黒いのか、と聞かれて答えられる人は少ないでしょう。昔ならいざしらず、これだけ工業製品の色がカラフルになっている中、タイヤが頑固に黒いのにはきちんとした理由があります。
 タイヤ1本は100種類以上の原材料で出来ています。もちろん、その中で一番多いのはゴムです。しかし、ゴムだけではタイヤとしての耐久性は低く、消しゴムのようにもろいのです。そこで、この問題を解決するためにタイヤに入っているのが「カーボンブラック」なのです。名前が示す通り、炭素でできている、黒い物質です。実は「スス」も広い意味ではこれに含まれますが、通常はススのような副産物ではなく、工業的に製造されたものを指します。
 塗料やコピー機のトナーなどの原料となるものもありますが、タイヤに使われるものは「ハードカーボン」と呼ばれるものです。これを混ぜることにより、ゴムとゴムの間の結合を強くしてタイヤの耐久性・耐摩耗性を飛躍的に向上させます。タイヤの約4分の1がこれによって占められているといいますから、ゴムについで重要な原料です。という訳で、タイヤが黒いのは当分変わらないでしょう。

タイヤの素材について

一般に、タイヤは「ゴムを型に流し込んで作る物」と考えられています。これは間違いではありませんが、チョコレートを作るように何もかもゴムだけでできている訳ではありません。実際には様々なパーツを組み合わせて作る、高度な物です。

例えば、タイヤの「骨」として全体の形を整えているのは、「カーカス」というパーツです。ポリエステルやナイロンの太い糸に強力なゴムをしみこませて作った強力ワイヤー製の布で、タイヤ全体を抱きかかえるようになっていています。タイヤに衝撃・荷重・空気圧に耐える力を持たせるパーツです。

このパーツの並べ方によって、タイヤの構造が大きく変わります。1つは「ラジアル構造」です。ワイヤーが虎の縞模様の様に真っ直ぐ並ぶよう配置します。タイヤを横から見るとワイヤーが放射状に広がっていることから、「ラディエーション(放射)」の名で呼ばれています。この構造は車にとって長持ち、安全、効率が良いと3つの優れた特徴が揃っていますので、数多くの乗用車用タイヤに用いられています。

もう1つは「バイアス構造」です。ラジアルとは違いワイヤーを左右斜めに傾けて重なるように並べていきます。斜めに並べることから「バイアス(斜め)」の名で呼ばれています。こちらの構造はタイヤ全体が衝撃を吸収するため、乗り心地が良いという長所があります。空気入りタイヤが発明された当初はこれが主流でした。現在はトラックやバス等のタイヤに利用されています。

タイヤは単純な物に見えて、内部には様々なパーツが使われている、複雑なものです。その構造を知ることで、タイヤがどのようにして何百キロも、何トンもある車を支えているのか知ることができます。

タイヤの仕組みと役割とは

タイヤの役割を簡単に言うと、ホイールにかぶせてサスペンションに取り付けることで、車を走らせるようにすることです。その際に路面からのショックを和らげたり、グリップを効かせて止まったり、曲がったりできるようになっています。

しかし、その構造や仕組みを知ると、多くの優れた技術が一本、一本の中に投入されていることがわかってきます。たとえば、多大な荷重がかかるわけですが、バーストすることなく、しっかり支えることができるようになっています。しかも、高速で回転してもびくともしない構造になっています。

また、高速で回転するために発熱しますが、その熱によって溶けることもなくしっかり受け止めて、外に逃がすことができるようになっています。さらに外部からの衝撃を受け止めて、簡単にバーストしない頑強さも持ち合わせていたり、空気が漏れないようにしっかり防いだりする役割もあります。

基本的な構造は、トレッド部、ショルダー部、サイドウォール部、ビード部からなります。この内、トレッド部が目に見える外側の部分で、骨組みであるカーカスを保護し、摩耗や外傷を防ぎます。また表面にはトレッドパタンが刻み込まれています。このパターンの違いによってグリップ力や静粛性、燃費、排水性などの性能が大きく変化します。

ベルトについて

自動車のエンジンにはタイミング、ファン、オルタネーター、エアコン、パワステアリングの各部分に5種類のベルトがあり、それぞれ大切な役割を担っています。タイミング部分には自動車のエンジン部品の呼び名で、カムシャフトを駆動するコグドを指します。一時はタイムングチェーンに変わる存在でしたが、チェーンの改良によって新型のエンジンに使用されることが少なくなっています。ファン部分にはラジエーターの冷却ファンを回すためのもので、走行中に必要な伝記を発電するオイルネーターにも駆動を伝えていて、同じ部分にパワーステアリングポンプに駆動を使えるものとエアコンのコンプレッサーを駆動させるためのものと何本もの物が取り付けられています。オルタネーター部分にはローラーチェーンや歯付きのものなど、同じ巻きかけ伝動装置の一つで、動力の伝達に摩擦力を使うドライブの1つで、断面の外側が広く内周側が狭いので、台形を逆向きにしたV字の形状をしています。エアコン部分にはエアコンのコンプレッサーを回すためのものです。パワーステアリング部分にはぱわすてを作動させるために、エンジンの回転をオイルポンプに伝えると言う役割を担っています。

サイドウォールについて

タイヤのサイドウォールとは、ちょうどタイヤを真横から見たときの、路面に接していない横面にあたる部分になります。走行中、最も屈曲する部分ですが、それによって路面からの衝撃を緩和吸収する役目があります。また、遠心力に耐える役割や、タイヤの骨格を形成するコード層のカーカスを保護する役目を持っています。

また、タイヤの種類によって、厚みや柔らかさが違います。厚みがあり、柔らかく作ってある方が緩和吸収力があるので、乗り心地はソフトになります。逆に薄くて固い作りのものは乗り心地は悪くなりますが、スポーティな走りに向いています。そのためにタイヤの性能や性格を知ったうえで、自分の車に最も適しているタイプを選ぶことが大切になります。

さらに、いろいろな文字が刻み込まれていますが、これは重要なので覚えておくと良いでしょう。まず、175/65/14という具合に、タイヤのサイズが書かれてあります。左から幅の長さ、扁平率、高さ(インチ)になっています。また、製造年月日が記載されています。製造年と第何週目に製造されたかがわかります。さらに製造国やメーカー名が書かれてあります。タイヤを交換したりする際には、これらの情報を元にすると良いでしょう。

ショルダーについて

ショルダーとは、タイヤの肩の部分で、トレッドの両端に位置しています。タイヤの骨格であるカーカスを保護する役割、道路との摩擦で生じる熱を発散する役割を持っています。タイヤには溝がありますが、この部分の溝がなくなると操舵性能が著しく低下するという危険性を備えています。摩耗していないかの確認は特に注意しましょう。

更に形状によってラウンドとスクエアという2種類に分けられます。その名前も由来していて、ラウンドの場合は柔らかな曲線を描き、スクエアでは角ばっているのです。ほかにも違いがあります。ラウンドは一般道を走行するクルマのタイヤに多く採用されていて操縦安定性に優れ、滑らかなコーナーリングを行う事ができます。対してスクエアはハイスペックタイヤやスノータイヤ等に使用されています。接地面が広く、路面に食い込ませてグリップを得る作用をします。それだけではなく、同じ車で、内輪と外輪でラウンドとスクエアを使い分けることも可能です。

タイヤは他にも、ブレーカーコード、カーカスコード、ホイールリム、トレッド、サイドウォール、ビードに分かれています。更にゴム層やベルト、カーカス、ビードワイヤーなどによって成り立っています。

トレッドについて

普通の道路を走っている車のタイヤは、必ず溝が切られています。この溝のことをトレッドと呼び、この溝の形状・パターンをトレッドパターンと呼んでいます。
サーキットを走るレーシングカーのタイヤにはスリックタイヤという溝がまったく切られていないものもありますが、このタイヤを公道に持ってきて走ると非常に運転しにくい(というより明らかに危険)です。
なぜトレッドパターンが必要かというと、まず排水性の問題があります。道路が雨で濡れている状態だと、道路とタイヤの間に水が入り込みます。そうすると、ちょうど水の膜ができてしまって、タイヤが路面をグリップしなくなってしまいます。この水を排水するために、溝が必要になるのです。
また、道路は舗装路だけでなく未舗装の道や積雪・圧雪の場合もあります。このときも、溝のパターンを変更して、より路面をグリップするように、タイヤを変えなければならない場合もあります。特に、スタットレスタイヤの場合は、夏タイヤよりも細かい溝がたくさんついていますが、これは凍った路面をよりしっかりグリップするためにこのような溝になっているのです。
このように、非常に重要な役目を持っていますので、溝が減ってしまったタイヤを使い続けるのは非常に危険といえます。

カーカスについて

自動車のタイヤは、高速回転や熱、衝撃や変形に耐えなければなりません。
ただ単に強靭なだけではなく、しなやかさも同時に必要なタイヤは、
ワイヤー、繊維、ゴムなどが複雑に組み合わさって出来ています。

その中でもカーカス(プライ)は全体の形を決定するタイヤの骨組みにあたります。
その構造は本体となるゴムに繊維(コード)の層を何枚も重ねて、
外からの荷重や内側の空気圧に対しての強度を保っています。

この層の数のことをプライといい、そのコードの方向によってラジアル(放射状)とバイアス(斜め)があります。
ラジアルタイヤの場合、コードがタイヤ断面方向のみの力しか支えられません。
そのため、接地面であるトレッド部にベルト(補強)を設けて周方向の力を支える構造となっています。

対してバイアスタイヤの場合、コードがトレッド中心線に対して斜めに配置されています。
コードの層が1枚ではねじれてしまうため、複数枚を重ねて構成されているのが特徴です。

更に共通してビードと呼ばれる部分がホイールとの固定部分であり、この部分もリング状の補強構造をしています。
このようにタイヤは複数のワイヤーや繊維などで互いを補強しあう構造となっています。

タイヤの構造とは

タイヤの構造は基本的に4つの部分から成り立っています。まず一番外側の部分がトレッド部です。直接路面と接触する部分で、様々な形の溝であるトレッドパターンが刻まれています。このトレッドパターンがあるおかげで雨の日も水を排水することができ、滑りを防止することができます。またトレッドパターンによって、燃費や静粛性、グリップ力などが違ってきます。

二つ目はショルダー部です。トレッド部は激しく回転しながら路面と接触するために高い熱を持つようになります。その熱をうまく外に逃がしてあげる部分がこのショルダー部になります。

三つ目はサイドウォール部です。路面に接触していない横の部分にあたりますが、厚みは扁平率によって変わってきます。このサイドウォール部がたわみ、屈曲することで路面からの衝撃を緩和吸収したり、遠心力に耐える役割を担っています。したがって、サイドウォール部の厚みが薄くなればなるほど乗り心地は固くなってきます。

そして最後にビート部です。ホイールと組み合わされる部分で、リム部にしっかりと固定する役割があります。このような4つの基本的構造を持ちながら、さらに内部には骨組みになるカーカスやコーナリング性能を向上させるスタビライザーなど様々な役割を持つ部品が組み込まれています。