フラッシュバック フライデー: タイヤの進化

Jan 11, 2024

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タイヤとは何ですか？ これは、車軸からホイールを介して車両の荷重を地面に伝達し、車両の走行面にトラクションを提供するために、ホイールのリムを囲むリング状のコンポーネントです。

タイヤの歴史を理解するには、ホイールの進化を振り返る必要があります。 人類の偉大な発明の 1 つである車輪の歴史は、新石器時代 – 紀元前 3500 年 – または青銅器時代以前に遡ります。 最初の車輪は木製でした。 車輪は最初は農作業を手伝うために使用されたと思われますが、すぐにさまざまな目的に使用され、人類の進歩の鍵となりました。

しかし、ホイールの欠点の 1 つは、磨耗であり、今もそうあり続けています。 中央の車軸を中心とした車輪の回転は、重い物を運ぶのに役立ち、人間がこれまで以上に速く移動できるようになりました。 しかし、車輪は木製であろうと、その後金属製であろうと、時間の経過とともに徐々に磨耗し、均一に磨耗しませんでした。 欠けや不均一な摩耗によりホイールは円形ではなくなり、完全に壊れていないものを交換するという時間と費用のかかる作業が発生します。

損傷を吸収し、時間の経過とともに摩耗し、新品のホイールよりもはるかに手頃なコストで簡単に交換できる消耗層が必要とされていました。 まさにタイヤの役割です。

「タイヤ」の語源は何ですか？ 1300 年代に遡ると、タイヤ付きホイールはドレスされたホイールであるという考えから、「タイヤ」という言葉は「服装」の短縮形でした。

最初は革、次に金属

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初期のタイヤは革のバンドで、次に鉄 (後にスチール) で、カートやワゴンに使用される木製の車輪に取り付けられました。 熟練したホイール大工は、鍛造でタイヤを加熱してタイヤを膨張させ、ホイールの上に置き、それを濡らすと金属が収縮して元のサイズに戻り、ホイールにしっかりとフィットします。

1820 年代にイギリスで蒸気機関車が発明された後、電車と鉄道網が出現し、金属製の電車の車輪に鋼製の「タイヤ」が取り付けられるようになりました。 米国では、金属タイヤは電車だけでなく、西部開拓に貢献した農場貨車、駅馬車、コネストガ貨車にも使用されていました。 金属タイヤは長持ちし、安価でしたが、非常に不快で、特に信頼性もありませんでした。

加硫

1839 年、アメリカの発明家で起業家のチャールズ グッドイヤーが加硫プロセスの発見者として認められました。 1845 年に数週間以内に、英国の発明家トーマス ハンコックとチャールズ グッドイヤーはゴムの加硫に関する特許を取得しました。 ローマの火の神にちなんで名付けられた加硫とは、「硫黄を添加することで天然ゴムまたは関連ポリマーをより耐久性のある材料に変換する化学プロセスです。加硫された材料は粘着性が少なく、優れた機械的特性を備えています。」 加硫処理により、粘着性のある生ゴムは、タイヤに最適な素材となる、しっかりとした柔軟な素材に変わります。

加硫処理によりゴムの防水性と防寒性が向上し、同時にゴムの弾力性も維持されます。 加硫を発明したというグッドイヤーの主張は異議を唱えられましたが、彼は法廷で勝訴し、今日では加硫ゴムの唯一の発明者として記憶されています。

しかし、チャールズ・グッドイヤーの物語は悲しいものです。 彼はゴムをより有用なものにすることに生涯を捧げましたが、その仕事すべてから利益を得ることは決してありませんでした。 チャールズ・グッドイヤーは死後破産しましたが、彼の名前を冠した会社グッドイヤー・タイヤ・アンド・ラバー・カンパニーが1898年にオハイオ州アクロンに設立されました。

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ソリッドゴムタイヤ

加硫法の発見後すぐに、ゴムがタイヤの材料として選ばれるようになりました。 これらのタイヤは強く、衝撃を吸収し、切り傷や摩耗に耐性がありました。 木製や金属製のタイヤに比べて大幅に改善されましたが、ソリッドゴム製のタイヤは非常に重く、滑らかな乗り心地を提供しませんでした。

初期のゴムタイヤはソリッド (空​​気圧ではない) でした。 空気入りタイヤは、自動車、自転車、オートバイ、バス、トラック、重機、航空機など、さまざまな種類の車両に使用されています。 これらのタイヤは、タイヤが表面の凹凸の上を転がるときの衝撃を吸収する柔軟なクッションも提供します。 タイヤは、表面を過度に変形させない支持圧力を提供することにより、車両の重量と転がる表面の支持強度とが一致するように設計された設置面積を提供します。

金属タイヤは今でも機関車や鉄道車両で使用されており、ソリッドゴム（または他のポリマー）タイヤは、一部のキャスター、カート、芝刈り機、手押し車など、自動車以外のさまざまな用途で今でも使用されています。

空気入りタイヤ

空気圧式または膨張式ゴム タイヤは、ゴムと密閉空気を使用して振動を軽減し、トラクションを向上させます。 空気入りタイヤは、複数の発明者による数十年にわたる研究の成果で、世界中の何百万台もの自動車に搭載されています。 そしてそれらの発明者は、ダンロップ、グッドイヤー、ミシュランなど、車のタイヤを購入したことのある人なら誰でも認識できる名前を持っています。

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スコットランドの技術者ロバート W. トンプソンは、1847 年に最初の空気充填タイヤを開発し、特許を取得しました。このタイヤは、振動を軽減するためにゴムと密閉された空気を使用していました。 しかし、そのプロセスにはコストがかかりすぎたため、彼のデザインは製品化されることはありませんでした。

しかし、1888 年に、別のスコットランド人、ジョン ボイド ダンロップがアイルランドのベルファストで最初の空気入りタイヤの開発に成功しました。 ダンロップはすでに裕福だった。 彼は国内で獣医業を営んで成功を収めていた。 しかし、息子がソリッドゴムタイヤのせいで自転車の乗り心地が悪いと訴えたため、ダンロップはタイヤの開発を開始した。

しかし、1888 年に取得された彼の特許は自動車用タイヤに関するものではありませんでした。 代わりに、自転車用のタイヤを作成することを目的としていました。空気入りタイヤは大成功を収め、導入から 1 年後にはアイルランドとイギリスの自転車レースでの勝利に貢献しました。 その後数年間にわたり、ダンロップは自転車から初期の乗用車やトラックに至るまで、あらゆる車両用の空気入りタイヤを開発しました。 1890 年から 1920 年にかけて、ゴム製空気入りタイヤはダンロップやトーマス ハンコックなどによって改良されました。

自転車から馬車に飛び移るまでにはさらに7年かかりました。 1895 年、アンドレ ミシュランとその兄弟のエドゥアールは、以前に取り外し可能な自転車タイヤの特許を取得しており、自動車に空気入りタイヤを初めて使用しました。 残念ながら、これらは耐久性が証明されませんでした。 しかし、時間が経つにつれて、彼らの会社は世界有数のタイヤ会社の一つになりました。

ThoughtCo.によると、「1903年、グッドイヤーで働いていたPWリッチフィールドが最初のチューブレスタイヤの特許を取得した」という。 しかし、1954 年のパッカードで使用されるまで商業的に利用されることはありませんでした。 1904 年に、取り付け可能なリムが導入されました。 ドライバーが自分でアパートを修理できるようにした。 1908 年、フランク セイバーリング (タイヤ会社の設立者でもある) は溝付きタイヤを発明しました。 溝により路面のトラクションが劇的に向上しました。 株式会社ソートまた、「1910年にBFグッドリッチ社がゴムにカーボンを添加することで寿命の長いタイヤを発明した」とも報告した。 フィリップ・ストラウスは 1911 年にタイヤと空気入りインナーチューブの組み合わせを発明しました。 空気入りタイヤを自動車でうまく使用できるようになります。 彼の会社、ハードマン タイヤ & ラバー カンパニーがタイヤを販売しました。

バイアスプライとラジアルタイヤ

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1920 年代までに、合成ゴムはドイツのバイエル社の研究所で開発されました。 合成ゴムはタイヤの製造に広く使用され始めました。 その後数十年間、バイアスプライタイヤが広く製造されました。 これらのタイヤには 2 つの別々の部分がありました。膨張したインナーチューブです。 そして外側のタイヤ、つまりケーシング。 内管は加圧され、外筒で保護されていました。 このケーシングはインナーチューブを保護し、タイヤにトラクションを与えました。 外側のケーシングは層で作られており、ケーシングを強化しました。 各層はプライと呼ばれました。 プライは、ゴムに埋め込まれたゴム引きの布コードで作られていました。 これらのバイアスプライタイヤは、一方の内側リムのビードから他方の内側リムのビードまで斜めに走​​る単一プライを備えていました。 コードの方向は層ごとに逆であり、コードが互いに交差するようになります。 バイアスプライタイヤは、その後 50 年間、主なタイプのタイヤでした。

バイアスプライタイヤは、アンティークカーやコレクターカー、また特定のタイプのオフロードトラクタータイヤの本格的な装備として今でも使用されています。

ラジアルタイヤ

第二次世界大戦後、フランスのタイヤメーカーであるミシュランは、それ以前のバイアスプライタイヤをはるかに上回る性能を備えたラジアルタイヤを開発しました。 ラジアルタイヤの使用はヨーロッパとアジア全体に急速に広がりましたが（優れたハンドリングと燃費の数値を誇っていました）、米国では時代遅れのバイアスプライタイヤ構造が残りました。 コンシューマー・レポート誌がラジアルタイヤにトップ2位を与えたのは1968年のことだった。 同誌は長寿命、安全性の向上、ハンドリングを挙げ、長期的には頻繁に交換する必要があるバイアスプライタイヤよりもラジアルタイヤでの走行コストがはるかに低いと指摘した。 フォード モーター カンパニーは 1970 年代初頭にラジアル タイヤを採用しました。 現在、ラジアルタイヤはほぼ 100% の市場シェアを誇っています。

スチールベルト付きラジアルタイヤのプライコードはホイールリムから 90 度の角度で放射状に伸びており、ケーシングはタイヤの外周を周回するスチールファブリックのベルトによって強化されています。 ラジアルタイヤのプライコードはナイロン、レーヨン、ポリエステルで作られています。 ラジアルタイヤの利点には、トレッド寿命が長く、ステアリングが良く、転がり抵抗が少ないため、燃費が向上します。 ただし、ラジアルは乗り心地が硬く、製造コストが約 2 倍かかります。

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その他の改善点と変更点

ランフラット タイヤは、ドライバーが一定の走行速度を維持し、空気圧の大幅な低下によって引き起こされる事故を回避できるように、1970 年代後半から 1980 年代前半に開発されました。 ランフラット タイヤを使用すると、タイヤがパンクしても、時速 50 マイルで最大 50 マイルまで走行し続けることができます。

その後、環境に優しいタイヤやウルトラ ハイ パフォーマンス (UHP) タイヤなど、数種類のタイヤが設計されました。 UHP タイヤの直径は 16 インチを超えており、優れたコーナリング、ブレーキング、ドライバビリティを実現します。

2007 年以降、米国のすべての車両にはタイヤ空気圧監視システム (TPMS) の装備が義務付けられています。 1990年代にファイアストンタイヤの大規模なリコールがあった後、議会はタイヤの空気圧不足をドライバーに警告するために乗用車にTPMSを使用することを義務付けた。

現在、タイヤ会社は、再利用またはリサイクルできる単一材料から作られた非空気圧タイヤの開発に取り組んでいます。 これらのエアレス タイヤは、多くの人が未来のタイヤであると信じています。

おそらく過去 100 年間で最も大きな変化の 1 つは、米国のタイヤ産業の衰退でしょう。 特に過去 30 年にわたり、米国のタイヤ産業は市場シェアを失い、米国最大手のタイヤメーカーの多くが日本や欧州のメーカーに買収されました。

トラックのタイヤ

自動車が最初に登場して以来改良されてきたのと同じように、トラックも改良されました。 初期のトラックは、今日のトラックよりもはるかに小さく、はるかに軽い荷物を運びました。 しかし、トラックのサイズと積載重量が増大するとともに、特殊化（ドライバン、冷凍車など）が進むにつれて、耐久性の高いタイヤを開発する必要がありました。

大型トラックやバス用のタイヤは、さまざまなサイズとプロファイルで作られています。 今日のトラックのタイヤは駆動輪に 4,000 ～ 5,500 ポンドの荷重を伝えます。 これらのタイヤは通常、駆動軸にタンデムに取り付けられます。

トラック用タイヤには、「ロープロファイル」、最も重量のある車両用の「ワイドベース」、デュアルマウントタイヤの組み合わせと同じ総接地圧を持つ「スーパーシングル」タイヤなど、さまざまなプロファイルがあります。

オフロード タイヤは、建設車両、農業および林業機械、および柔らかい地形で使用されるその他の用途に使用するために製造されています。 柔らかい地形用に設計されたタイヤは深くて広いトレッドを備えており、ゆるい土、泥、砂、砂利でもトラクションを発揮します。 オフロード タイヤは、工業用地、港湾、空港の硬化した表面を移動する機械用にも製造されています。

リトレッド

1900 年代初頭に初めて車両に空気入りタイヤが装備されたとき、最も困難な問題の 1 つは、タイヤを切断、パンク、貫通、パンクに耐えさせることでした。 初期の空気入りタイヤは、たとえ優れた状態のタイヤであっても、摩耗するまでに平均約 1,000 マイルしか走行しませんでした。 しかし、道路は未舗装であり、あらゆる種類の危険があったため、ほとんどのタイヤは1,000マイルも持ちませんでした。 その結果、人々はタイヤの寿命を延ばす方法を研究し始めました。 それがタイヤのリトレッドの実践につながりました。

謝辞

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2023年6月21～22日 • オハイオ州クリーブランド • 対面イベント

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