JP2010247705A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】耐偏摩耗性能に優れかつ転がり抵抗の少ない空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】適用リム７に装着した状態のタイヤ幅方向断面において、ベルトがタイヤ幅方向にフラット形状であり、タイヤ最大幅位置の高さＳＷｈが、タイヤの断面高さＳＨの半分以上であり、カーカス２の径方向最外側端とビードコア１のタイヤ径方向最外側端との間のタイヤ径方向距離ＣＳＨを２等分してタイヤの回転軸と平行に延びる線と前記カーカスとの交点Ｉ_１から、最も幅の狭い傾斜ベルト層３ａの幅方向端部からタイヤの回転軸と直角に引いた線分とカーカス２との交点Ｉ_２までの、カーカスの経路長ＣＳＲ_１は、前記交点Ｉ_１から、両ビードコア１のタイヤ径方向最外側端を結ぶ線分とカーカス２との交点Ｉ_３までの、カーカスの経路長ＣＳＲ_２よりも長いこと、を特徴とした空気入りタイヤ６。
【選択図】図１

Description

本発明は、転がり抵抗の低い空気入りタイヤに関する。

近年、地球環境問題への懸念から省エネルギー化の需要が高まりつつあり、特に、自動車の低燃費化に関する研究が盛んである。自動車の低燃費化を図る手段の一つとして、走行時の主なエネルギー損失であるタイヤの転がり抵抗の低減を挙げることができる。
以下に、この転がり抵抗の低減を図る従来の改良方法をいくつか紹介する。

タイヤの転がり抵抗の原因としては、トレッド部のゴム内にて発生するエネルギーロスが支配的であることが知られている。直接的な改良方法として、このトレッド部に使用されるゴムを損失正接が小さいものに変更することが有効である。しかしながら、この方法では、タイヤの、例えば耐摩耗性能をはじめとする他の性能が犠牲になることも知られている。

一方、転がり抵抗を増すエネルギーロスの発生源であるゴムを減らすために、トレッド厚さを薄くする方法も容易に考えられるが、この場合はタイヤの摩耗寿命を確保できないことが問題になる。さらには、特許文献１では、タイヤの断面形状を工夫して転がり抵抗を低減することが提案されている。この提案によって、転がり抵抗の低減が確かに図られるが、他性能、とりわけ優れた耐摩耗性能との両立を考えた場合、より詳細の設計が求められている。

特開２００６−３２７５０２号公報

そこで、本発明の目的は、転がり抵抗の少ないタイヤを提供するための、タイヤ形状の詳細について提案することにある。

発明者らは、タイヤの転がり抵抗の主な原因となっていたエネルギーロスの低減を図り、鋭意検討していたところ、荷重負荷前後におけるトレッド部の変形がなるべく小さくなるように、タイヤの形状を設計することが効果的であることを知見し、本発明を完成するに到った。

従い、本発明の要旨構成は、次のとおりである。
（１）一対のビード部間にトロイダル状に跨るカーカスを骨格として、該カーカスのクラウン部の径方向外側に、少なくとも１層の傾斜ベルト層を有するベルトおよびトレッドを順に配置した空気入りタイヤであって、
該タイヤを適用リムに装着した状態のタイヤ幅方向断面において、
［１］前記ベルトが、タイヤ幅方向にフラット形状であり、
［２］タイヤの断面高さＳＨに対する、タイヤの最大幅位置にタイヤの回転軸と平行に引いた線分とビードトゥにタイヤの回転軸と平行に引いた線分との最短距離ＳＷｈの比ＳＷｈ／ＳＨが０．５以上であり、
［３］前記タイヤ幅方向断面における前記カーカスの曲率は、最も幅の狭い傾斜ベルト層の幅方向端部からタイヤの回転軸と直角に引いた線分とカーカスとの交点Ｉ_２から、タイヤの最大幅位置にタイヤの回転軸と平行に引いた線分と前記カーカスとの交点Ｉ_４までの経路上で最大となり、
［４］カーカスの径方向最外側端とビードコアのタイヤ径方向最外側端との間のタイヤ径方向距離ＣＳＨを２等分してタイヤの回転軸と平行に延びる線と前記カーカスとの交点Ｉ_１から、前記交点Ｉ_２までの、カーカスの経路長ＣＳＲ_１は、前記交点Ｉ_１から、両ビードコアのタイヤ径方向最外側端を結ぶ線分とカーカスとの交点Ｉ_３までの、カーカスの経路長ＣＳＲ_２よりも長いこと、
を特徴とした空気入りタイヤ。

ここで、前記ベルトが、タイヤ幅方向に「フラット形状」であるとは、幅方向断面において、前記ベルトが、タイヤの回転軸と略平行の形状であること、具体的には、前記ベルトを構成する傾斜ベルト層のうち最も幅の狭い傾斜ベルト層の幅ＢＷに対する、当該傾斜ベルト層の幅方向中心部と幅方向端部との径差ＢＤの比ＢＤ／ＢＷが０．０１以上０．０７以下であることを意味し、より好ましくは比ＢＤ／ＢＷは、０．０１以上０．０４以下である。尚、前記タイヤを適用リムに装着した状態とは、日本自動車タイヤ協会規格（ＪＡＴＭＡ）に規定の標準リムまたはその他の適用リムに組み込んだ状態にて、内圧を付加せずに若しくは、３０ｋＰａ程度までの極低内圧を付加した状態を意味する。

（２）前記カーカスは、ビードコアにてタイヤの幅方向内側から外側へと巻き返して延びる折り返し部を有し、該折り返し部の端末とビードトゥにタイヤの回転軸と平行に引いた線分との最短距離ＣＳＥｈが、前記タイヤの最大幅位置にタイヤの回転軸と平行に引いた線分とビードトゥにタイヤの回転軸と平行に引いた線分との最短距離ＳＷｈ以下であることを特徴とした、前記（１）に記載の空気入りタイヤ。

（３）前記折り返し部の端末とビードトゥにタイヤの回転軸と平行に引いた線分との最短距離ＣＳＥｈが、前記タイヤの最大幅位置にタイヤの回転軸と平行に引いた線分とビードトゥにタイヤの回転軸と平行に引いた線分との最短距離ＳＷｈの０．５倍以下であることを特徴とした、前記（２）に記載の空気入りタイヤ。

（４）前記カーカスの曲率が最大となる部分の曲率半径は、２５ｍｍ以下であることを特徴とした、前記（１）〜（３）のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

本発明によれば、転がり抵抗の少ないタイヤを提供することができる。

本発明に従うタイヤの幅方向断面図である。 従来タイヤの荷重負荷前後の挙動を示す図である。 本発明に従うタイヤの荷重負荷前後の挙動を示す図である。 従来タイヤの幅方向断面図である。 比ＢＤ／ＢＷが転がり抵抗に与える影響を示す図である。 比ＳＷｈ／ＳＨが転がり抵抗に与える影響を示す図である。 比ＣＳＲ_１／ＣＳＲ_２が転がり抵抗に与える影響を示す図である。 比ＣＳＥｈ／ＳＷｈが転がり抵抗に与える影響を示す図である。 曲率半径Ｒが転がり抵抗に与える影響を示す図である。

以下、図面を参照にして本発明を詳細に説明する。
図１に、本発明に従うタイヤについて、その幅方向断面を示す。同図において、符号１は一対のビードコアであり、これらビードコア１間にトロイダル状に跨る、コードのラジアル配列プライからなるカーカス２を骨格として、該カーカス２のクラウン部の径方向外側に、タイヤの赤道面０に対して傾斜した向きに延びるコードの多数本をゴムで被覆した、少なくとも１層、図示例で２層の傾斜ベルト層３ａおよび３ｂを配置し、これらのベルトの径方向外側に、タイヤの赤道面０に沿って延びるコードの多数本をゴムで被覆した、少なくとも１層、図示例で１層の周方向ベルト層４を配置し、これらベルトの径方向外側にトレッド５を配置してなる。なお、傾斜ベルト層は１層でも構わないが、その際には、少なくとも１層の周方向ベルト層との組み合わせにてベルトを構成することが好ましい。

かようなタイヤ６は、適用リム７に装着されて使用に供される。ここで、該タイヤ６を適用リム７に装着した状態のタイヤ幅方向断面において、図１に示すように、
［１］前記ベルトが、タイヤ幅方向にフラット形状であり、
［２］タイヤの断面高さＳＨに対する、タイヤの最大幅位置にタイヤの回転軸と平行に引いた線分とビードトゥ１０にタイヤの回転軸と平行に引いた線分との最短距離ＳＷｈの比ＳＷｈ／ＳＨが０．５以上であり、
［３］前記タイヤ幅方向断面における前記カーカスの曲率は、最も幅の狭い傾斜ベルト層の幅方向端部からタイヤの回転軸と直角に引いた線分とカーカスとの交点Ｉ_２から、タイヤの最大幅位置にタイヤの回転軸と平行に引いた線分と前記カーカスとの交点Ｉ_４までの経路上で最大となり、
［４］カーカスの径方向最外側端とビードコアのタイヤ径方向最外側端との間のタイヤ径方向距離ＣＳＨを２等分してタイヤの回転軸と平行に延びる線と前記カーカスとの交点Ｉ_１から、前記交点Ｉ_２までの、カーカスの経路長ＣＳＲ_１は、前記交点Ｉ_１から、両ビードコアのタイヤ径方向最外側端を結ぶ線分とカーカスとの交点Ｉ_３までの、カーカスの経路長ＣＳＲ_２よりも長いことが肝要である。
尚、ここでいう傾斜ベルト層とは、カーカスの最大幅ＣＳＷの０．６倍以上の幅を有するものである。

以上に詳細に記述した規定［１］〜［４］は、変形によって多くのエネルギーロスを生じる部分の変形を抑制し、変形によるエネルギーロスの少ない部分を優先的に変形させることによって転がり抵抗を低減せしめるものである。

即ち、従来のタイヤは、自然平衡形状に代表される比較的丸い断面形状を有することが多かった。これは、本来圧力容器として設計される空気入りタイヤという意味では理にかなっているものの、タイヤへの荷重負荷によってトレッド部やビード部が大きく変形してしまい、この変形がエネルギーロスを生じさせていた。

図２は、従来の一般的なタイヤの内圧充填前の無負荷状態を実線にておよび、内圧充填後に荷重を負荷した状態を点線にて示す。図２にからもわかるように、従来のタイヤは、荷重負荷に伴ってタイヤのショルダー部９が斜め下方に向かって大きく拡がることにより、湾曲していたトレッド部５が、平らに引き伸ばされて接地することがわかる。また、タイヤサイド部において荷重時に屈曲する範囲が広く、ビード部１１まで変形している。

一方、本発明によるタイヤでは、接地によるトレッド部５およびビード部１１の変形量が少ない。図３は、図２の場合と同じ条件における、本発明によるタイヤの荷重負荷前後の変形を示す。図３によると、本発明によるタイヤは、荷重負荷時にショルダー部９が大きく屈曲しているものの、タイヤ幅方向への大きな拡がりは見られない。そのため、トレッド部５およびビード部１１の形状は、荷重負荷前後でほとんど変形していないことがわかる。即ち、変形によるエネルギーロスの少ないショルダー部９を優先的に屈曲させることにより、変形によるエネルギーロスの多いトレッド部５およびビード部１１の屈曲を緩和し、全体としてのエネルギーロスを抑えていると言える。

以下に、本発明によるタイヤが満たす各規定［１］〜［４］について詳細に説明する。尚、図４は従来タイヤの幅方向断面図であり、図５は比ＢＤ／ＢＷが転がり抵抗に与える影響を示す図であり、図６は比ＳＷｈ／ＳＨが転がり抵抗に与える影響を示す図であり、図７は、比ＣＳＲ_１／ＣＳＲ_２が転がり抵抗に与える影響を示す図であり、図８は比ＣＳＥｈ／ＳＷｈが転がり抵抗に与える影響を示す図であり、また、図９は曲率半径Ｒが転がり抵抗に与える影響を示す図である。

まず、前記ベルトをタイヤ幅方向にフラット形状とする上記規定［１］は、傾斜ベルト層３について、その幅方向における径差が少ないことを意味し、具体的には、前記ベルトを構成する傾斜ベルト層３のうち最も幅の狭い傾斜ベルト層３ａの幅ＢＷに対する、当該傾斜ベルト層３ａの幅方向中心部と幅方向端部との径差ＢＤの比ＢＤ／ＢＷが、０．０１以上０．０７以下であることを意味する。かように、ベルトをフラット形状とすることにより、荷重負荷前後におけるタイヤトレッド部５の変形を小さくすることができ、転がり抵抗の低減に効果的である。尚、上記「径差ＢＤ」とは、幅方向中心部および幅方向短部の両位置からタイヤの回転軸に引いたそれぞれの線分の差分値を言う。

また、実際のタイヤ設計では、サイド部の変形に伴った変形部分や、偏摩耗を起こさないための接地形状ならびに接地圧分布を考慮しなければいけないことから、完全に平坦にすることなく適正な範囲に設定することが肝要である。この適正な範囲について鋭意究明したところ、上記した比ＢＤ／ＢＷが０．０１以上であることが判明した。

以上の知見を得るに到った実験結果について、以下に詳しく説明する。
即ち、サイズ１９５／６５ Ｒ１５のラジアルタイヤを用いて、上記した比ＢＤ／ＢＷを種々に変化させた条件の下、転がり抵抗の試験を行った。尚、タイヤの基本構造は同じであり、カーカスプライが１枚、傾斜ベルト層はタイヤの赤道面に対して２４°の傾斜角度で配置したコードを層間で相互に交差させた２層からなり、その上にナイロンの周方向補強層を具える。

ここで、転がり抵抗試験は、供試タイヤを標準リムに装着し内圧を２１０ｋＰａに調整したのち、直径１．７ｍの鉄板表面を持つドラム試験機（速度：８０ｋｍ／ｈ）を用いて、車軸の転がり抵抗力を求める。この測定結果は、例えば図４に幅方向断面を示すような従来タイヤ１（比ＢＤ／ＢＷ：０．０４超０．０７以下）での転がり抵抗力を１００として指数化した。この数値が小さいほど、転がり抵抗が小さいことを示している。評価としては、誤差を除きなおかつ市場優位性の観点から５％以上の差異を有意差とみなす。特に、１０％以上の転がり抵抗が見られる場合は大きな効果であると言える。

表１に示す従来例タイヤ１は、図４に幅方向断面を示すタイヤと同一形状のタイヤである。また、表１に示す比較例タイヤ１〜４は、上記従来例タイヤ１につき、そのベルト落ち率、即ち、上記した比ＢＤ／ＢＷを種々に変化させたタイヤである。表１を基に、これらのタイヤの評価結果比較を図５に示すように、比較例タイヤ１〜４の転がり抵抗は、いずれも従来例タイヤ１の転がり抵抗よりも小さく、優れていると言える。但し、転がり抵抗は、比ＢＤ／ＢＷを０．０２６とした比較例タイヤ３において最小となり、比ＢＤ／ＢＷを０．０２６未満とすると、増加する傾向が確認できる。また、比ＢＤ／ＢＷを０．０１未満とした比較例タイヤ４の転がり抵抗は、比較例タイヤ２および３の転がり抵抗よりも大きく、従来例タイヤ１の転がり抵抗とほぼ同等の結果を呈した。これは、上述したように、ベルトを完全に平坦にすると、接地時にサイド部の変形による影響を受けて接地圧が均等ではなくなることに起因する。従って、比ＢＤ／ＢＷを０．０１未満とすることは妥当ではない。

以上より、比ＢＤ／ＢＷが０．０１以上０．０７以下の範囲において、転がり抵抗につき、従来タイヤ１に対する有意差が認められた。さらに望ましくは。０．０１以上０．０４以下である。

また、ベルトをフラットとすることにより、必然的にタイヤの接地部もフラットに近い状態となる。このため、副次的な効果として、接地面内に働くせん断力の分布を均一とすることができ、タイヤの耐摩耗性能を向上させることが可能である。物理挙動としては径差せん断力に起因する摩耗を大幅に削減することができる。

ＳＨに対するＳＷｈの比ＳＷｈ／ＳＨを０．５以上とする［２］の規定は、タイヤが、サイド部の中間より路面に近い部分、即ちショルダー部９付近で最大の幅を持つことを意味する。通常、この形状によれば、タイヤは、ショルダー部９付近において局所的に曲がった領域を持つことになり、タイヤ径方向荷重に対する曲げ剛性はこの部分で小さくなる。これにより、荷重時のタイヤの屈曲をショルダー部９付近に集中させることができる。さて、タイヤの転がり抵抗を引き起こすゴムのエネルギーロスの支配的要因として、トレッド部５の屈曲がある。これに対し、トレッド部５の両サイド付近の剛性を意図的に低下させ、このように積極的に屈曲させることにより、トレッド部５に生じるせん断変形を緩和することができる。そのため、エネルギーロスが減少することとなり、転がり抵抗の低減が可能である。尚、上記において「タイヤの断面高さＳＨ」とは、タイヤが最大径となる位置から、ビードトゥ１０にタイヤの回転軸と平行に引いた線分までの、タイヤ径方向距離を言う。

ここで、タイヤ最大幅位置高さＳＷｈをタイヤの断面高さＳＨの半分以上としたのは、カーカス２の折り返しを有することがあるビード部１１側では、変形時にエネルギーロスが生じるため、積極的に屈曲させる効果が小さいためである。

以上の知見を得るに到った実験結果について、以下に詳しく説明する。
即ち、サイズ１９５／６５ Ｒ１５のラジアルタイヤを用いて、上記した比ＳＷｈ／ＳＨを種々に変化させた条件の下、転がり抵抗の試験を行った。尚、比ＢＤ／ＢＷは０．０２６と同じにした。その他のタイヤ構成条件や評価手法は、比ＢＤ／ＢＷの実験と同様である。

表１に示す比較例タイヤ５〜８は、上記比較例タイヤ３につき、上記した比ＳＷｈ／ＳＨを種々に変化させたタイヤである。表１を基にこれらのタイヤの評価結果を比較したものを図６に示す。まず、比較例タイヤ３と比較例タイヤ５とを比べると、転がり抵抗につき、比較例タイヤ５の方が著しく優れていることがわかる。即ち、比ＳＷｈ／ＳＨを０．５以上とすることにより転がり抵抗を大幅に減少させることが可能である。また、比ＳＷｈ／ＳＨを増大させていくに伴って転がり抵抗が低下する様子を確認することができ、この傾向は、少なくとも、比ＳＷｈ／ＳＨを０．６５４とするまで確認することができた。

これは、タイヤの最大幅の位置を接地面付近まで近づけたため、ショルダー部９付近の曲率が大きくなり、荷重時の屈曲が、この部分に優先的に集中するようになったためである。これにより、トレッド部５の荷重による屈曲が緩和され、転がり抵抗を低減させることができた。以上の結果より、比ＳＷｈ／ＳＨが０．５以上の範囲において、転がり抵抗につき、従来タイヤに対する有意差が認められた。

前記タイヤ幅方向断面におけるカーカス２の曲率を、前記交点Ｉ_２から前記交点Ｉ_４までの経路上で最大とする［３］の規定は、前記タイヤ最大幅ＳＷの測定位置よりもタイヤ径方向外側の位置で、カーカス２が大きく屈曲することを意味する。即ち、タイヤ最大幅位置の高さＳＷｈに対する、カーカス２の曲率が最大となる部分の高さＣＲｈの比ＣＲｈ／ＳＷｈは、１以上となる。尚、前記「カーカス２の曲率が最大となる部分の高さＣＲｈ」とは、カーカス２の曲率が最大となる部分から、ビードトゥ１０を通りタイヤ回転軸と平行な直線までの最短距離を言う。タイヤの骨格となるカーカス２の曲率を大きくすると、タイヤの曲げ剛性が低下し、上述のように、荷重時の屈曲がその部分に集中することとなる。従い、カーカス２の曲率が最大となる位置を路面近くとすることにより、［２］の規定による効果と同様にトレッド部の荷重による屈曲を緩和することができ、転がり抵抗が低減される。

尚、前記「カーカス２の曲率」とは、両ビードコア１のタイヤ径方向最外側端を結ぶ線分よりも、タイヤ径方向外側において測定できるカーカス２の曲率のことを言う。即ち、例えば、前記カーカス２が、ビードコア１にてタイヤの幅方向内側から外側へと巻き返して延びる折り返し部２ａを有する場合、前記「カーカス２の曲率」は、該折り返し部２ａにおいて測定される曲率を含まない。

以上の知見を得るに到った実験結果について、以下に詳しく説明する。
即ち、サイズ１９５／６５ Ｒ１５のラジアルタイヤを用いて、上記した比ＣＲｈ／ＳＷｈを種々に変化させた条件の下、転がり抵抗の試験を行った。尚、比ＢＤ／ＢＷは０．０２６および比ＳＷｈ／ＳＨは０．６５４と同じにした。その他のタイヤ構成条件や評価手法は、比ＢＤ／ＢＷの実験と同様である。

比較例タイヤ９は、上記比較例タイヤ８につき、上記した比ＣＲｈ／ＳＷｈを変化させたタイヤである。表１を基に、比較例タイヤ９を比較例タイヤ８と比較すると、比較例タイヤ９の方が、転がり抵抗につき優れていることがわかる。尚、比ＣＲｈ／ＳＷｈを大きくするほど転がり抵抗を減少させることができるが、カーカスの内面曲率には製造上の限界があり、これにより比ＣＲｈ／ＳＷｈの値は制限される。かかる制限を鑑みると、前記高さＣＲｈの測定位置は、前記交点Ｉ_４から前記交点Ｉ_２に到る経路上の中間付近に位置することが好ましい。そのため、比ＣＲｈ／ＳＷｈの好適な数値は、１．１５〜１．２５である。

これは、タイヤのトレッド部５付近の曲率を大きくしたことにより、その部分の曲げ剛性が低下し、上記と同様にトレッド部５の荷重による変形が緩和されたためである。以上の結果より、比ＳＷｈ／ＳＨが０．５以上の範囲において、転がり抵抗につき、従来タイヤに対する有意差が認められた。

また、接地面付近でタイヤの幅が最大となるようにし、かつベルトをなるべくフラットとするためには、その間、即ちＩ_２からＩ_４まで間の経路の曲率を大きくすることが求められる。従って、前記タイヤ幅方向断面におけるカーカスの曲率を、前記交点Ｉ_２から前記交点Ｉ_４までの経路上で最大となるものとする［３］の規定を満たすことにより、上記［１］および［２］の規定との両立が容易となる。

カーカス２の前記経路長ＣＳＲ_１を、前記経路長ＣＳＲ_２より長いものとする規定［４］を満たすことにより、カーカスの前記交点Ｉ_１よりもタイヤ径方向内側部分、以下、下部カーカス２ｄは、タイヤ径方向に立ち上がった状態となる。このとき、前記タイヤ幅方向断面において、ビードフィット点８からタイヤサイド部外周面におけるタイヤ最大幅ＳＷの測定位置に向かって引いた直線がタイヤ回転軸に対して成す角α、以下、ビード背面角αは大きくなる。尚、前記ビードフィット点８とは、ビードコア１の中心からタイヤ径方向外側に引いた直線とビード部外周面との交点を言う。

下部カーカス２ｄが立ち上がった状態となる、即ち、前記ビード背面角αがより９０°に近づくことにより、この部分では、タイヤ径方向の荷重に対する剛性が大きくなり、変形がしにくくなる。一方、カーカス２の前記交点Ｉ_１よりもタイヤ径方向外側部分、以下、上部カーカス２ｕは、たわんだ形状となり、タイヤ径方向の荷重に対する剛性が低下する。そのため、荷重時におけるタイヤ変形を、前記上部カーカス２ｕ付近に集中させることが可能である。

さて、転がり抵抗の原因となるエネルギーロスは、主にタイヤトレッド部５の変形によるものが支配的であることを述べたが、これは、トレッド部５が、スチール製の周方向ベルト層４や傾斜ベルト層３等、伸び率の異なる材料を含んでおり、剛性が高いことに起因する。従い、硬質ゴムを含み、カーカス２が折り返す等して、通常、剛性が高いビード部１１においても、前記と同様、屈曲に際して大きなエネルギーロスが生じる。上記した［４］の規定では、上部カーカス２ｕをたわませて剛性を低下させるとともに、下部カーカス２ｄを立ち上がらせて剛性を向上させることにより、優先的に上部カーカス２ｕを屈曲させ、ビード部１１に位置する下部カーカス２ｄの屈曲の抑制を図る。これにより、タイヤの負荷転動によるエネルギーロスを抑え、転がり抵抗を低減させることができる。

以上の知見を得るに到った実験結果について、以下に詳細に説明する。
即ち、サイズ１９５／６５ Ｒ１５のラジアルタイヤを用いて、上記した比ＣＳＲ_１／ＣＳＲ_２を種々に変化させた条件の下、転がり抵抗の試験を行った。尚、比ＢＤ／ＢＷは０．０２６、比ＳＷｈ／ＳＨは０．６５４および比ＣＲｈ／ＳＷｈは１．２０と同じにした。その他のタイヤ構成条件や評価手法は、比ＢＤ／ＢＷの実験と同様である。

発明例タイヤ１〜３は、上記比較例タイヤ９につき、比ＣＳＲ_１／ＣＳＲ_２を種々に変化させたタイヤである。表１を基にこれらのタイヤの評価結果を比較したものを図７に示す。図７によれば、比ＣＳＲ_１／ＣＳＲ_２が１．０以上となる前後において、即ち、比較例タイヤ９ないし発明例タイヤ１にかけて、転がり抵抗の大幅な低下が確認できる。また、ここからさらに比ＣＳＲ_１／ＣＳＲ_２を増大させると、さらに、転がり抵抗を減少させることができる。尚、比ＣＳＲ_１／ＣＳＲ_２の値が大きいほど転がり抵抗を減少させることができるが、これには製造上の限界がある。そのため、前記制限を鑑みた上での比ＣＳＲ_１／ＣＳＲ_２の最適値は、１．２３である。

これは、タイヤショルダー部９の曲げ剛性を小さくして荷重時に優先的に屈曲するようにしたことにより、ビード部１１およびトレッド部５の荷重による変形が緩和されたためである。以上より、比ＣＳＲ_１／ＣＳＲ_２が１．０以上の範囲において、転がり抵抗につき、従来タイヤに対する有意差が認められた。また、比ＣＳＲ_１／ＣＳＲ_２の値を大きくするほど、転がり抵抗が減少していくことが確認された。

以上に、本発明のタイヤが満たす各規定［１］〜［４］について説明した。ここで、本発明のタイヤにおいては、図１に示すように、前記カーカス２は、ビードコア１にてタイヤの幅方向内側から外側へ巻き返して延びる折り返し部２ａを有し、該折り返し部２ａの端末とビードトゥにタイヤの回転軸と平行に引いた線分との最短距離ＣＳＥｈが、タイヤの最大幅位置にタイヤの回転軸と平行に引いた線分とビードトゥにタイヤの回転軸と平行に引いた線分との最短距離ＳＷｈ以下であることが好適であり、より好ましくは０．５倍以下である。

タイヤがカーカスの折り返し部２ａを有する場合、ビード部１１はカーカス２を２重に備えるため、屈曲によるエネルギーロスが大きくなる。このビード部１１におけるエネルギーロスは、転がり抵抗の要因のひとつである。そこで、この折り返し部２ａを短くすることにより、タイヤサイド部において、エネルギーロスの生じにくい屈曲範囲を拡大することが可能である。また、折り返し端部の高さＣＳＥｈを、ＳＷｈの半分以下とするとさらに好適である。即ち、通常、タイヤの荷重時には、このＳＷｈの半分付近の部分において大きく屈曲するが、ＣＳＥｈをＳＷｈ／２以下とすることによって、該部分の屈曲によるエネルギーロスを軽減することができるので、効果的である。

以上の知見を得るに到った実験結果について、以下に詳細に説明する。
即ち、サイズ１９５／６５ Ｒ１５のラジアルタイヤを用いて、上記した比ＣＳＥｈ／ＳＷｈを種々に変化させた条件の下、転がり抵抗の試験を行った。尚、比ＢＤ／ＢＷは０．０２６、比ＳＷｈ／ＳＨは０．６５４、比ＣＲｈ／ＳＷｈは１．２０および比ＣＳＲ_１／ＣＳＲ_２は１．２３と同じにした。その他のタイヤ構成条件や評価手法は、比ＢＤ／ＢＷの実験と同様である。

発明例タイヤ４〜８は、上記発明例タイヤ３につき、比ＣＳＥｈ／ＳＷｈを種々に変化させたタイヤである。表１を基に上記発明例タイヤ４〜８の評価結果を比較したものを図８に示す。図８によれば、比ＣＳＥｈ／ＳＷｈを１．０から減少させていくことに伴い、転がり抵抗も漸減していくことがわかる。また、比ＣＳＥｈ／ＳＷｈが０．５以下となる付近において、特に大幅な転がり抵抗の減少を確認することができる。

これは、屈曲時のエネルギーロスの要因となる折り返し部２ａを短くしたことにより、タイヤサイド部において、エネルギーロスの生じにくい屈曲範囲を、拡大することができたためである。比ＣＳＥｈ／ＳＷｈが０．５以下となる付近で特に顕著な効果が見られたのは、従来のタイヤでは、荷重時に、タイヤ最大幅位置の高さＳＷｈの中間部分において特に大きく屈曲していたためである。これに対し、カーカスの折り返し部２ａを短くし、この中間部分に至らないようにしたことにより、タイヤサイド部におけるエネルギーロスを低減させることができ、転がり抵抗が低減したと考えられる。

以上の結果より、本発明において、比ＣＳＥｈ／ＳＷｈは、１．０以下であることが好ましく、さらに好ましくは、比ＣＳＥｈ／ＳＷｈは０．５以下である。

また、本発明においては、前記カーカス２の曲率が最大となる部分の曲率半径Ｒは、２５ｍｍ以下であることが好ましい。これは、カーカス２の曲率が最大となる部分、即ち、トレッド部５付近のカーカス２の曲率を大きくすることにより、その部分のタイヤサイド部の曲げ剛性を低下させることができ、トレッド部５の屈曲を緩和することができるためである。

以上の知見を得るに到った実験結果について、以下に詳細に説明する。
即ち、サイズ１９５／６５ Ｒ１５のラジアルタイヤを用いて、上記した曲率半径Ｒを種々に変化させた条件の下、転がり抵抗の試験を行った。尚、比ＢＤ／ＢＷは０．０２６、比ＳＷｈ／ＳＨは０．６５４、比ＣＲｈ／ＳＷｈは１．２０、比ＣＳＲ_１／ＣＳＲ_２は１．２３および比ＣＳＥｈ／ＳＷｈは０．２５と同じにした。その他のタイヤ構成条件や評価手法は、比ＢＤ／ＢＷの実験と同様である。

発明例タイヤ９〜１２は、上記発明例タイヤ８につき、前記カーカス２の曲率が最大となる部分の曲率半径Ｒを種々に変化させたタイヤである。表１を基にこれらのタイヤの評価結果を比較したものを図９に示す。図９によれば、前記曲率半径を４０より小さくしていくことに伴い、タイヤの転がり抵抗が漸減していくことがわかる。特に、前記曲率半径を３０ｍｍ以下、さらには、２５ｍｍ以下としたときに大幅な改良効果が確認できる。

即ち、上記の性能評価試験においては、タイヤのトレッド部５付近のカーカス２の曲率を大きくしたことにより、転がり抵抗を低減できたと言える。尚、前記曲率を大きくすれば、それだけ転がり抵抗の低減効果を得ることができることは、図示例からも明らかであるが、製造上の問題により、前記曲率半径Ｒを２０ｍｍ未満とすることは不可能であった。そのため、製造上の観点も踏まえた上での前記曲率半径Ｒの適切な範囲は、２５ｍｍ以下である。以上の結果より、本発明においては、前記曲率半径Ｒを２５ｍｍ以下にすることが好ましい。

サイズ１９５／６５ Ｒ１５のラジアルタイヤを、表１に示す仕様の下に作成し、転がり抵抗の試験を行った。尚、タイヤの基本構造は同じであり、カーカスプライが１枚、傾斜ベルト層はタイヤの赤道面に対して２４°の傾斜角度で配置したコードを層間で相互に交差させた２層からなり、その上にナイロンの周方向補強層を備える。

その評価結果を表１に示すように、本発明に従う発明例は、転がり抵抗において、従来例に対する有意差が認められた。

本発明に従うタイヤは自動車産業界において広く使用することができ、これにより、自動車の環境負荷を大幅に削減することができる。また、今日の地球環境問題に対して自動車産業が荷担する影響の多大さを鑑みれば、本発明が環境問題の解決に大きく寄与すると言える。

ＳＷ タイヤの最大幅
ＣＳＷ カーカスの最大幅
ＢＷ ベルト幅
ＢＤ ベルトのタイヤ幅方向端部および中心部の径差
ＳＨ タイヤの断面高さ
ＣＳＨ カーカスの高さ
Ｒ カーカスの曲率が最大となる部分の曲率半径
ＣＲｈ カーカスの曲率が最大となる部分の高さ
ＣＳＥｈ 折り返し部端の高さ
ＳＷｈ タイヤの最大幅測定位置の高さ
Ｉ_１ 交点１（ＣＳＨ／２）
Ｉ_２ 交点２（ベルト端の下）
Ｉ_３ 交点３（ビードコアの上）
Ｉ_４ 交点４（タイヤの最大幅測定点の高さ）
ＣＳＲ_１ 上部カーカスの経路長
ＣＳＲ_２ 下部カーカスの経路長
０ タイヤの赤道面
１ ビードコア
２ カーカス
２ｓ ショルダー部カーカス
２ｕ 上部カーカス
２ｄ 下部カーカス
２ａ 折り返し部
３ 傾斜ベルト層
３ａ 傾斜ベルト層（最も幅が狭い）
３ｂ 傾斜ベルト層
４ 周方向ベルト層
５ トレッド部
６ 空気入りタイヤ
７ 標準リム
８ ビードフィット点
９ ショルダー部
１０ ビードトゥ
１１ ビード部
α ビード背面角

Claims (4)

1. 一対のビード部間にトロイダル状に跨るカーカスを骨格として、該カーカスのクラウン部の径方向外側に、少なくとも１層の傾斜ベルト層を有するベルトおよびトレッドを順に配置した空気入りタイヤであって、
   該タイヤを適用リムに装着した状態のタイヤ幅方向断面において、
   前記ベルトが、タイヤ幅方向にフラット形状であり、
   タイヤの断面高さＳＨに対する、タイヤの最大幅位置にタイヤの回転軸と平行に引いた線分とビードトゥにタイヤの回転軸と平行に引いた線分との最短距離ＳＷｈの比ＳＷｈ／ＳＨが０．５以上であり、
   前記タイヤ幅方向断面における前記カーカスの曲率は、最も幅の狭い傾斜ベルト層の幅方向端部からタイヤの回転軸と直角に引いた線分とカーカスとの交点Ｉ_２から、タイヤの最大幅位置にタイヤの回転軸と平行に引いた線分と前記カーカスとの交点Ｉ_４までの経路上で最大となり、
   カーカスの径方向最外側端とビードコアのタイヤ径方向最外側端との間のタイヤ径方向距離ＣＳＨを２等分してタイヤの回転軸と平行に延びる線と前記カーカスとの交点Ｉ_１から、前記交点Ｉ_２までの、カーカスの経路長ＣＳＲ_１は、前記交点Ｉ_１から、両ビードコアのタイヤ径方向最外側端を結ぶ線分とカーカスとの交点Ｉ_３までの、カーカスの経路長ＣＳＲ_２よりも長いこと、
   を特徴とした空気入りタイヤ。
2. 前記カーカスは、ビードコアにてタイヤの幅方向内側から外側へと巻き返して延びる折り返し部を有し、該折り返し部の端末とビードトゥにタイヤの回転軸と平行に引いた線分との最短距離ＣＳＥｈが、前記タイヤの最大幅位置にタイヤの回転軸と平行に引いた線分とビードトゥにタイヤの回転軸と平行に引いた線分との最短距離ＳＷｈ以下であることを特徴とした、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記折り返し部の端末とビードトゥにタイヤの回転軸と平行に引いた線分との最短距離ＣＳＥｈが、前記タイヤの最大幅位置にタイヤの回転軸と平行に引いた線分とビードトゥにタイヤの回転軸と平行に引いた線分との最短距離ＳＷｈの０．５倍以下であることを特徴とした、請求項２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記カーカスの曲率が最大となる部分の曲率半径は、２５ｍｍ以下であることを特徴とした、請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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