JP2010254243A - 空気入りタイヤ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】一対のビード部間にトロイダル状に跨るカーカス2を骨格として、少なくとも1層の傾斜ベルト層3aを配置して成るベルトを有し、該ベルトのタイヤ径方向外側にトレッド5を配置した空気入りタイヤ6であって、該タイヤを適用リムに装着し、内圧を負荷せず、若しくは30kPa程度の極低内圧の状態のタイヤ幅方向断面において、ビードトゥ10にタイヤの回転軸と平行に引いた線分に対して、カーカス2のトレッドセンター部からの距離SH1とカーカス2の最大幅位置からの距離SH2は、0.6SH1≦SH2≦0.9SH1を満たし、リムフランジよりタイヤ径方向外側のサイド部外面にタイヤ幅方向外側に向かって突出するリムガード8を設け、該リムガード8の中心よりタイヤ径方向外側の最外層プライと外表面との距離が、径方向内側の同距離より小さいことを特徴とするタイヤ。
【選択図】図1
Description
タイヤの転がり抵抗の増加は、図9に示すような、荷重負荷時にトレッド踏面の路面への接地時の、トレッドゴムの圧縮変形、せん断変形等が主たる原因となっていると考えられている。そこで、例えば、トレッド部に使用されるトレッドゴムを損失正接(tanδ)が小さい低発熱性のゴムに変更して、トレッドゴムの変形に伴う発熱量の低減を図ることが、転がり抵抗を低下させる上で有効であると知られている。
しかしながら、従来のタイヤは、例えば、内圧を充填したときに、カーカス等に生じる張力が一定となる自然平衡形状に代表される比較的丸い断面形状に設計されることが多く、転がり抵抗の大きな寄与を占めるトレッド部の変形の低減の改良が行われていないことが多かった。
そこで、本発明の目的は、転がり抵抗の低減に有利な変形形状を具えた空気入りタイヤを提供することにある。
(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、タイヤの赤道面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層の傾斜ベルト層を配置して成るベルトを有し、該ベルトのタイヤ径方向外側にトレッドを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、内圧を負荷せず、若しくは30kPa程度の極低内圧の状態のタイヤ幅方向断面において、ビードトゥにタイヤの回転軸と平行に引いた線分に対して、カーカスのトレッドセンター部からの距離SH1とカーカスの最大幅位置からの距離SH2は、0.6SH1≦SH2≦0.9SH1を満たし、
リムフランジよりタイヤ径方向外側のサイド部外面にタイヤ幅方向外側に向かって突出するリムガードを設け、該リムガードの中心よりタイヤ径方向外側の最外層プライと外表面との距離が、径方向内側の同距離より小さいことを特徴とする空気入りタイヤ。
「適用リムに装着した状態」とは、適用リムに組み付けて、内圧を0〜30kPa程度までのバルブコアを取り除いた状態や極低内圧を付加した状態をいうものとする。
「タイヤ最大幅位置」とは、JATMA等に規定された適用リムに、タイヤを組み付けて、JATMA等の規格にタイヤサイズに応じて規定された、無負荷状態での、タイヤ幅方向断面内の最大幅位置をいうものとする。
図1は本発明の空気入りタイヤを適用リムに装着した状態での幅方向断面である。本発明の空気入りタイヤ6は、一対のビードコア1を埋設した一対のビード部間にトロイダル状に跨るカーカス2を骨格として、このカーカス2のクラウン部の径方向外側に、タイヤの赤道面CL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、図示例では2層の傾斜ベルト層3a、3bと、タイヤ赤道面CL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を順に配置して成るベルトを有し、該ベルトの径方向外側にトレッド5を配置してなる。このような空気入りタイヤ6は、適用リム7に装着されて使用に供される。
この規定は、カーカス2の最大幅位置WCMAXがトレッド5に近いことを意味し、サイドウォールのトレッド5に近い領域に曲率半径が小さい部分があることを示す。
転がり抵抗は、前述したように、タイヤトレッド部のゴム中で発生するエネルギーロスが支配的であり、その変形の一つである幅方向断面内のせん断変形を抑えることが、転がり抵抗の低減に有効である。このせん断変形が起こる原因は、接地時に湾曲したベルトが平らに伸ばされる変形である。さらに、通常のラジアルタイヤでは、タイヤセンター対比ショルダーの半径が小さく径差を持っているため、ショルダー付近のベルトはタイヤ周方向に伸ばされる。すると、コードが交差して配置された傾斜ベルト層はパンタグラフ状に変形して周方向に伸びる結果として幅方向に縮むことになるため、上記せん断変形を助長することになる。この変形を、タイヤの形状面から最も簡便に抑制するには、ベルトをなるべく平坦にする必要がある。しかしながら、実際のタイヤ設計では、サイド部の変形に伴った変形成分や、偏摩耗を起こさないための接地形状並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0.6SH1≦SH2≦0.9SH1であることが判明した。
特に、トレッド部の形状から上記のせん断変形を抑制する改良を行った場合、接地面内のせん断力やすべり分布も縮小される方向に変化するため、耐摩耗性能を同時に改良することができることも解明するに到った。
なお、リムガード8の中心Cとは、図2に示すように、リムガード8がタイヤ幅方向外側に向かって最も突出した位置をいうものとする。また、リムガード8の中心Cよりタイヤ径方向外側RGuとは、リムガード8の中心Cからサイド部の外表面の曲率が変化する位置(変曲点)Uまでをいい、リムガード8の中心Cよりタイヤ径方向内側RGlとは、リムガード8の中心Cから、リムフランジ7とサイド部の外表面の離反点Lまでをいうものとする。
カーカス2の張力について検討すると、カーカス2のトレッドセンター部高さSH1と最大幅位置WCMAXの高さSH2との関係を0.6SH1≦SH2≦0.9SH1にしたことで、最外側傾斜ベルト層3bの幅方向端部3bEとタイヤ最大幅位置WMAXとの間の領域である、いわゆるバットレス部におけるカーカス2の曲率半径が最小となる部分を作り、この部分のカーカス2の張力を下げることができる。
空気入りタイヤに内圧を充填した場合にカーカス2にかかる張力は、タイヤ半径(ケースラインの半径)R、内圧Pを用いて、R×Pで求めることができる(自動車用タイヤの基礎と実際 山海堂)。
また、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、傾斜ベルト層3a、3bのうち最外側傾斜ベルト層3bの幅BWに対する、当該最外側傾斜ベルト層3bの幅方向中心部(タイヤ赤道面CL)と幅方向端部3bEとの径差BDの比BD/BWが0.01以上0.04以下とすると、最外側傾斜ベルト層3bの幅方向端部3bEとタイヤの最大幅位置WMAXとの間にカーカス2の曲率半径が小さい部分を広くすることができる。
なお、カーカス2の曲率半径とは、タイヤの内側に中心をもつ、カーカス2の厚み中心線の半径をいうものとする。
サイド部のカーカス2の張力を低下させることで、張力による剛性を下げて、曲率半径が最小となる部分で荷重時に大きく変形させて、その結果、トレッド部付近のゴムに発生する変形を減少させ、これにより歪エネルギー損失を低減させることができる。
ここで、サイド部は曲げ変形を受ける梁として見ることができる。タイヤ周方向に見て単位長さあたりの曲げ剛性は、部材の弾性率Eおよび断面2次モーメントIを用いて、E×Iで求められる。Iは断面形状により決まる値で、長方形断面の場合、図4に示すように、I=bh3/12になる。これをタイヤのサイド部に当てはめると、bが周方向長さ、lがサイド部のラジアル方向長さ、hが厚さに相当する。周方向の単位長さを考えているのでb=lとすると、曲げ剛性は厚さの3乗に比例し、厚さを薄くすることで曲げ剛性を非常に効果的に低減できる。
リムガードを持つタイヤでは、縁石等に当たったときにリムを保護するリムガードの機能を発揮するためにはリムとリムガード中心との間での最外層プライと外表面との距離を大きくする必要がある。そこで本発明者は、この機能を維持したまま転がり抵抗をより低減するための方途を鋭意検討し、リムガード中心より径方向外側の最外層プライと外表面との距離を小さくし、この部分の曲げ剛性を下げ、荷重時に大きく変形させ、トレッド部変形を小さくできることを発見した。
各供試タイヤは、タイヤ径方向内側から1層のカーカス2とタイヤ赤道面CLに対して26°の傾斜角度で配置したスチールコードを層間で相互に交差させた傾斜ベルト層3a、3bと、タイヤ赤道面CLに沿った向きに延びるナイロンコードによるキャップ4aとレイヤ4bとを具える。
発明例タイヤ2は、図5に示すような、タイヤ周方向に不連続の長方形の溝8aを有する点以外、発明例タイヤ1と同様である。
発明例タイヤ3は、図6に示すような、タイヤ周方向に連続している溝8b(深さ3mm、幅10mm)を有する点以外、発明例タイヤ1と同様である。
従来例タイヤ1は、図7に示すような、クラウン部が丸い断面形状を有している。
従来例タイヤ2は、図8に示すような、クラウン部がフラットな断面形状を有している。リムガード8の中心Cよりタイヤ径方向外側RGuの最外層プライと外表面との距離が、径方向内側RGlの同距離より大きい点以外、発明例タイヤ1と同様である。
2 カーカス
3a 傾斜ベルト層
3b 傾斜ベルト層(最外側傾斜ベルト層)
4 周方向ベルト層
5 トレッド
6 空気入りタイヤ
7 適用リム
8 リムガード
8a、8b 溝
9 ショルダーブロック
10 ビードトゥ
CL タイヤ赤道面
Claims (4)
- 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、タイヤの赤道面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層の傾斜ベルト層を配置して成るベルトを有し、該ベルトのタイヤ径方向外側にトレッドを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、内圧を負荷せず、若しくは30kPa程度の極低内圧の状態のタイヤ幅方向断面において、ビードトゥにタイヤの回転軸と平行に引いた線分に対して、カーカスのトレッドセンター部からの距離SH1とカーカスの最大幅位置からの距離SH2は、0.6SH1≦SH2≦0.9SH1を満たし、
リムフランジよりタイヤ径方向外側のサイド部外面にタイヤ幅方向外側に向かって突出するリムガードを設け、該リムガードの中心よりタイヤ径方向外側の最外層プライと外表面との距離が、径方向内側の同距離より小さいことを特徴とする空気入りタイヤ。 - 前記リムガードの中心よりタイヤ径方向外側に溝を設けてなることを特徴とする請求項1に記載の空気入りタイヤ。
- 前記溝が、タイヤ周方向に連続して延びることを特徴とする請求項1または2に記載の空気入りタイヤ。
- 前記傾斜ベルト層の最外側傾斜ベルト層の幅BWに対する、当該最外側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0.04以下であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
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