JP2012106573A - 空気入りタイヤとリムとの組立体、及びそれを装着した自動二輪車 - Google Patents

Abstract

【課題】グリップ性を維持しながら転がり抵抗性能を向上させた空気入りタイヤとリムとの組立体、及びそれを装着した自動二輪車を提供する。
【解決手段】空気入りタイヤ３とリム２との組立体１は、リム２と、このリム２に装着される空気入りタイヤ３とが囲むタイヤ内腔Ｈ内に、充填気体５を充填するとともに、充填気体５は、大気圧下での温度６０℃における相対湿度が６０％以上の高湿気体とした。これにより、走行中のタイヤ温度を従来よりも高く維持することで、損失正接（tanδ）を実質的に下げることができ、グリップ性を維持、或いはさらに向上しながら転がり抵抗性能を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、グリップ性を維持しながら転がり抵抗性能を向上させた空気入りタイヤとリムとの組立体、及びそれを装着した自動二輪車に関する。

車両の燃費性能に関して、タイヤの転がり抵抗の影響は大きく、その寄与率は１０％程度と考えられている。従って、車両の低燃費化を図るためには、タイヤの転がり抵抗を低減させることが必要である。

そこで従来より、タイヤの転がり抵抗を低減させるために、トレッドゴムに損失正接（tanδ）の小さいゴムを採用することが提案されている（例えば特許文献１など参照）。しかし損失正接（tanδ）が小さいゴムは、その分ヒステリシスロスが減じて転がり摩擦力が小となるため、グリップ性の低下を招くという問題がある。特に近年、自動二輪車用タイヤにおいても転がり抵抗の低減が望まれているが、自動二輪車は周知のように不安定な乗り物であるため、前述のグリップ性の低下は、転倒などの危険を招く恐れがある。そのため自動二輪車用タイヤでは、特に損失正接（tanδ）の小さいゴムの採用が難しく転がり抵抗性能の向上を難しいものとしていた。

特開平０９−１５０６１０号公報

そこで本発明は、タイヤ内腔内への充填気体に高湿気体を用いることを基本として、グリップ性を維持しながら転がり抵抗性能を向上させた空気入りタイヤとリムとの組立体、及びそれを装着した自動二輪車を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本願請求項１の発明は、リムと、このリムに装着される空気入りタイヤとが囲むタイヤ内腔内に、充填気体を充填するとともに、
前記充填気体は、大気圧下での温度６０℃における相対湿度が６０％以上の高湿気体としたことを特徴としている。

又請求項２の発明では、前記充填気体の前記相対湿度が７５％以上であるであることを特徴としている。

又請求項３の発明では、前記充填気体の大気圧下での温度６０℃における絶対湿度は７８ｇ／ｍ^３以上であることを特徴としている。

又請求項４の発明では、前記充填気体は、水蒸気以外の気体成分が窒素ガスであることを特徴としている。

又請求項５の発明は自動二輪車であって、請求項１〜３の何れかに記載の空気入りタイヤとリムとの組立体を装着したことを特徴としている。

本発明は叙上の如く、タイヤ内腔内に充填する充填気体を、大気圧下での温度６０℃における相対湿度が６０％以上の高湿気体としている。

タイヤは、走行によりある程度温度上昇するが、外気による冷却や熱伝導により冷却されるため、走行中のタイヤ温度は、ほぼ一定に保たれている。しかし、充填気体として高湿気体を用いた場合、含有する水蒸気によって充填気体の熱容量が大となるため、蓄熱効果が高くなる。そのため走行中のタイヤ温度を、従来の場合よりも高く維持することができる。

他方、図３に示すように、ゴムの損失正接（tanδ）には温度依存性が有り、温度が高まるにつれ損失正接（tanδ）が減じる傾向にある。従って、本発明の空気入りタイヤとリムとの組立体では、タイヤを構成するゴム全体に対し、走行中のタイヤ温度を従来よりも高く維持することで、損失正接（tanδ）を実質的に下げることができ、タイヤ全体としてエネルギロスを抑える効果は大となる。他方、トレッドゴム自体の損失正接（tanδ）の低下は小であり、又タイヤ温度が高まることで摩擦係数の増加も期待できる。従って、グリップ性を維持、或いはさらに向上しながら転がり抵抗性能を向上させることができる。

本発明の空気入りタイヤとリムとの組立体の一実施例を示す断面図である。 空気入りタイヤとリムとの組立体を装着した自動二輪車の一例を示す側面図である。 ゴムの損失正接（tanδ）の温度依存性を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。図１において、本実施形態の空気入りタイヤとリムとの組立体１（単に組立体１という場合がある）は、リム２と、このリム２に装着される空気入りタイヤ３とが囲むタイヤ内腔Ｈ内に、高湿気体からなる充填気体５を充填している。

前記リム２は、タイヤ３を嵌着する環状のリム本体２Ａと、このリム本体２Ａを支持しかつ車軸に固定するディスク部２Ｂとを具える周知構造をなし、従来的な種々のリムが好適に採用できる。本例では前記リム２として、正規リムを採用した場合を例示している。なお「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めているリムであり、ＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば "Design Rim" 、ＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim"を意味する。

次に、空気入りタイヤ３は、前記リム本体２Ａに着座する一対のビード部３ａと、各ビード部３ａから半径方向外側にのびるサイドウォール部３ｂと、その半径方向外端間を継ぐトレッド部３ｃとを有する周知構造をなす。本例では、前記空気入りタイヤ３が、チューブレスの自動二輪車用タイヤであって、前記トレッド部３ｃの外面（トレッド面）がタイヤ赤道Ｃｏからトレッド端Ｔｅまで凸円弧状に湾曲してのび、かつ前記トレッド端Ｔｅ、Ｔｅ間のタイヤ軸方向距離であるトレッド巾Ｔｗがタイヤ最大巾をなすことにより、大きなバンク角での旋回走行を可能としている。

なお空気入りタイヤ３の内部には、従来のタイヤと同様、前記ビード部３ａ、３ａ間を跨りかつタイヤの骨格をなすトロイド状のカーカス６と、このカーカス６の半径方向外側かつトレッド部３ｃの内部に配されるトレッド補強層７とを含むコード補強層によって補強され、必要なタイヤ強度、タイヤ剛性等が付与される。

そして本発明では、前記リム２と空気入りタイヤ３とが囲むタイヤ内腔Ｈ内に充填気体５が充填される。

この充填気体５には、大気圧下での温度６０℃における相対湿度を６０％以上とした高湿気体が用いられる。本例では、充填気体５として、水蒸気以外の気体成分に空気が用いられた、言い換えると、空気中に水蒸気を高濃度で含有させた高湿気体が使用される。

このような充填気体５は、以下の方法でタイヤ内腔Ｈ内に充填することができる。即ち、例えば大気圧下かつ４８．７℃〜６０℃の温度Ｔ０下において水蒸気を飽和させた相対湿度１００％の湿り空気を形成するとともに、この湿り空気を露結させないように前記温度Ｔ０以上に加温しながら、コンプレッサに供給しかつタイヤ充填内圧（通常２００〜３００ｋＰａ）まで加圧して、前記タイヤ内腔Ｈ内に充填するのである。

例えば、大気圧下での温度６０℃における相対湿度が６０％の充填気体５を、タイヤ内腔Ｈ内に前記タイヤ充填内圧にて充填する場合には、大気圧下かつ４８．７℃の温度Ｔ０下において相対湿度１００％となる湿り空気を形成する。このような相対湿度１００％の湿り空気は、市販の湿度発生装置、湿度供給装置などを用いて直接得ることができる。或いは、さらに高温高湿の湿り空気をボイラーなどで予め形成し、これを前記温度Ｔ０（４８．７℃）まで露結させながら冷却することにより相対湿度１００％の前記湿り空気を得ることができる。

この温度４８．７℃における相対湿度１００％の湿り空気は、飽和水蒸気量が７８．０ｇ／ｍ^３であって、温度６０℃における飽和水蒸気量１３０．０ｇ／ｍ^３の６０％（≒７８．０／１３０．０）、即ち、温度６０℃における相対湿度が６０％の湿り空気になりうる。そして、この大気圧下かつ温度４８．７℃下における相対湿度１００％の湿り空気を、コンプレッサにてタイヤ充填内圧まで加圧して、前記タイヤ内腔Ｈ内に充填するのである。

なお相対湿度１００％の湿り空気を用いる理由は、水蒸気量を温度と露結とによってコントロールしうるため、充填気体５の絶対湿度を高精度で管理、制御することができるからである。なお、市販の湿度発生装置、湿度供給装置などを用い、大気圧下での温度６０℃における相対湿度を６０％以上とした湿り空気を直接形成し、これをコンプレッサにてタイヤ充填内圧まで加圧して、前記タイヤ内腔Ｈ内に充填することもできる。

このような充填気体５は、水蒸気が高濃度で含有しているため熱容量が大となり、蓄熱効果が高くなる。そのため走行中のタイヤ温度を、従来のタイヤ温度よりも高く維持することができる。その結果、タイヤ３を構成するゴム全体の損失正接（tanδ）を実質的に下げることができ、タイヤ全体としてエネルギロスを抑える効果は大となる。他方、トレッドゴム自体の損失正接（tanδ）の低下は小であり、又タイヤ温度が高まることで摩擦係数の増加も期待できる。従って、グリップ性を維持、或いはさらに向上しながら転がり抵抗性能を向上させることができる。

なお前記転がり抵抗性能の向上のために、前記充填気体の、大気圧下での温度６０℃における相対湿度を７０％以上、さらには７５％以上とするのが好ましい。なお相対湿度の上限は１００％である。

又前記充填気体５として、本例では、空気に水蒸気を含有させた、即ち水蒸気以外の気体成分が空気（質量比にて酸素約２０％、窒素約８０％）である場合を例示した。しかし、前記水蒸気以外の気体成分を窒素ガス（質量比にて窒素１００％）とすることも好ましい。
反応性の低い窒素、ヘリウムなどの不活性ガスを用いることにより、部材の劣化を抑制することができるからである。

又このような組立体１は、前述の如くグリップ性を維持しうるため、図２に示すように自動二輪車１０に装着した場合には、グリップ性の低下に起因する転倒などの発生を抑制するができ、前記組立体１の作用効果を最も有効に発揮させることができる。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

本発明の効果を確認するため、自動二輪車用のタイヤ（タイヤサイズ１２０／７０ＺＲ１７）をリム（ＭＴ３．５０×１７）にリム組みした前輪用のタイヤとリムの組立体、及びタイヤ（タイヤサイズ１８０／５５ＺＲ１７）をリム（ＭＴ５．５０×１７）にリム組みした後輪用のタイヤとリムの組立体を、国産の自動二輪車（１３００ｃｃ）に装着し、操縦安定性及びグリップ性について実車テストした。又合わせて後輪タイヤの転がり抵抗性能についてもドラムテストした。

上記テストは、後輪用の組立体のみ表１の仕様の充填気体を使用し、前輪用の組立体には、従来例と同様、大気中の空気（大気圧下での温度６０℃における相対湿度２４．２％）を使用している。なお充填内圧は、前輪用の組立体では２５０ｋｐａ、後輪用の組立体では２９０ｋｐａとしている。

（１）操縦安定性、及びグリップ性：
前記車輌を用い、サーキットコースにて走行テストを行い、その時の操縦安定性（高速安定性、旋回性、過渡特性）、及び後輪タイヤのグリップ性（グリップ限界の高さ）についてドライバーの官能評価により、従来例を３点とした５点法で評価した。指数の大きい方が良好である。

（２）転がり抵抗性能：
転がり抵抗試験機を用い、下記の条件での転がり抵抗を測定した。評価は、従来例を１００とする指数で評価した。指数が小さいほど転がり抵抗が小さく良好である。
荷重：１．８ｋＮ
速度：８０ｋｍ／ｈ

表に示すように、実施例の組立体は、グリップ性を維持、或いはさらに向上させながら転がり抵抗性能を向上させうるのが確認できる。

１ 組立体
２ リム
３ タイヤ
５ 充填気体

Claims (5)

1. リムと、このリムに装着される空気入りタイヤとが囲むタイヤ内腔内に、充填気体を充填するとともに、
   前記充填気体は、大気圧下での温度６０℃における相対湿度が６０％以上の高湿気体としたことを特徴とする空気入りタイヤとリムとの組立体。
2. 前記充填気体の前記相対湿度が７５％以上であることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤとリムとの組立体。
3. 前記充填気体の大気圧下での温度６０℃における絶対湿度は７８ｇ／ｍ^３以上であることを特徴とする請求項１又は２記載の空気入りタイヤとリムとの組立体。
4. 前記充填気体は、水蒸気以外の気体成分が窒素ガスであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の空気入りタイヤとリムとの組立体。
5. 請求項１〜３の何れかに記載の空気入りタイヤとリムとの組立体を装着したことを特徴とする自動二輪車。

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