JP2012232684A - 空気入りタイヤ - Google Patents

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Abstract

【課題】サイピングの形状及び配設位置を限定することで、転がり抵抗を低減させる。
【解決手段】少なくとも一方のサイドウォール部3の外面3Sに、サイピング9がタイヤ周方向に隔設された空気入りタイヤ1である。正規リムにリム組みしかつ正規内圧を充填した無負荷の正規状態において、前記サイピング9は、ビードベースラインBLからタイヤ断面高さHの70〜90%の領域であるバットレス領域に設けられ、かつ、タイヤ放射方向に対して40〜50度の角度θで傾いてのびるとともに、サイプ幅W1が0.5〜1.0mm、しかも、タイヤ周方向で隣接するサイピング9は、少なくとも一部がタイヤ周方向で互いに重複する重複部chを有する。
【選択図】図1

Description

本発明は、転がり抵抗を低減させた空気入りタイヤに関する。
近年、車両の燃費を向上させるために、空気入りタイヤの転がり抵抗を低減させることが望まれている。転がり抵抗の低減する方法として、サイドウォール部の外面に比較的溝の広い溝を設けて、タイヤの転動によるサイドウォール部のゴム歪を抑制して、ヒステリシスロスを小さくする方法が、例えば下記特許文献1に開示されている。なお、ヒステリシスロスは、ゴムの温度が上昇すると小さくなり、逆にゴムの温度が低下すると大きくなる傾向がある。
しかしながら、上述のような溝の設けられた空気入りタイヤは、サイドウォール部の外面付近の空気層がタイヤの転動で撹拌され、該サイドウォール部のゴムが冷却されるため、ヒステリシスロスの低減効果が小さいという問題があった。
特開2010−115973号公報
本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、サイドウォール部のバットレス領域に0.5〜1.0mmの幅を有する特定形状のサイピングを設けることを基本として、タイヤ走行時のサイドウォール部のゴムの過度の冷却を防ぎ、効果的にヒステリシスロスを減じて転がり抵抗を低減しうる空気入りタイヤを提供することを主たる目的としている。
本発明のうち請求項1記載の発明は、少なくとも一方のサイドウォール部の外面に、サイピングがタイヤ周方向に隔設された空気入りタイヤであって、正規リムにリム組みしかつ正規内圧を充填した無負荷の正規状態において、前記サイピングは、ビードベースラインからタイヤ断面高さの70〜90%の領域であるバットレス領域に設けられ、かつ、タイヤ放射方向に対して30〜60度の角度で傾いてのびるとともに、サイプ幅が0.5〜1.0mm、しかも、タイヤ周方向で隣接するサイピングは、少なくとも一部がタイヤ周方向で互いに重複する重複部を有することを特徴とする。
また請求項2記載の発明は、前記サイピングは、そのタイヤ半径方向の外端とタイヤ半径方向の内端との間のタイヤ半径方向長さが、タイヤ断面高さの10〜20%である請求項1記載の空気入りタイヤである。
また請求項3記載の発明は、前記バットレス領域は、前記サイピングを除き、溝や他のサイピングが設けられない請求項1又は2に記載の空気入りタイヤである。
また請求項4記載の発明は、前記サイピングは、タイヤ周方向に対し一方側に傾斜してのびる第1サイプと、タイヤ周方向に対して前記第1サイプと逆向きに傾斜してのびる第2サイプとを含む請求項1乃至3のいずれかに記載の空気入りタイヤである。
また請求項5記載の発明は、前記サイピングは、そのタイヤ半径方向の内端及び/又は外端に、前記サイプ幅の2〜3倍の内径を有して凹む孔部が設けられる請求項1乃至4のいずれかに記載の空気入りタイヤである。
また請求項6記載の発明は、前記第1サイプ及び第2サイプは、タイヤ周方向に同じピッチで隔設され、かつタイヤ放射方向に対して同じ角度で傾いてのびるとともに、タイヤ半径方向長さが同一である請求項1乃至5のいずれかに記載の空気入りタイヤである。
本発明の空気入りタイヤは、少なくとも一方のサイドウォール部の外面に、サイピングがタイヤ周方向に隔設される。このような空気入りタイヤは、タイヤ転動時のサイドウォール部のゴム歪が抑制されるため、ヒステリシスロスが小さくなり、転がり抵抗が低減する。また、正規リムにリム組みしかつ正規内圧を充填した無負荷の正規状態において、前記サイピングは、ビードベースラインからタイヤ断面高さの70〜90%の領域であるバットレス領域に設けられ、かつ、タイヤ放射方向に対して30〜60度の角度で傾いてのびるとともに、サイプ幅が0.5〜1.0mm、しかも、タイヤ周方向で隣接するサイピングは、少なくとも一部がタイヤ周方向で互いに重複する重複部を有する。このようなサイピングは、タイヤの走行時、サイドウォール部の外面の空気層の撹拌を抑制し、サイドウォール部のゴム温度の低下が過度に進まず、ひいてはヒステリシスロスを小さく維持でき。従って、効果的に転がり抵抗が低減される。
本発明の一実施形態の空気入りタイヤを示す右半分の断面図である。 図1のサイドウォール部の斜視図である。 図1のサイドウォール部の部分拡大図である。 図3のA−A断面図である。 タイヤ周方向に隣接するサイピングの重複部を説明する概略図である。
以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図1は、本実施形態の空気入りタイヤ(以下、単に「タイヤ」ということがある。)1の正規状態の断面図である。本明細書において、「正規状態」とは、タイヤが、正規リム(図示せず)にリム組みされかつ正規内圧が充填されしかも無負荷である状態とし、特に断りがない場合、タイヤ各部の寸法等は、この正規状態で測定された値とする。
ここで、前記「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"となる。また、前記「正規内圧」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空気圧であり、JATMAであれば"最高空気圧"、TRAであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ETRTOであれば "INFLATION PRESSURE" とする。
本実施形態の空気入りタイヤ1は、トレッド部2からサイドウォール部3をへてビード部4のビードコア5に至るカーカス6と、このカーカス6の半径方向外側かつトレッド部2の内部に配されるベルト層7とを具えている。なお、トレッド部2には、適宜排水用の溝8が設けられている。
前記カーカス6は、一対のビードコア5、5間をトロイド状に跨る本体部6aと、この本体部6aの両側に連なりかつ前記ビードコア5の回りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返された折返し部6bとを有する少なくとも1枚、本実施形態では1枚のカーカスプライ6Aからなる。前記カーカスプライ6Aは、カーカスコードがタイヤ赤道C方向に対して例えば75〜90°の角度で傾けられている。前記カーカスコードには、例えば有機繊維コード又はスチールコードが採用される。
前記ベルト層7は、少なくとも2枚、本実施形態では、タイヤ半径方向内、外2枚のベルトプライ7A、7Bから構成される。各ベルトプライ7A、7Bは、タイヤ赤道Cに対して15〜40°の角度で傾けられたスチールコード等の高弾性のベルトコードを有する。各ベルトプライ7A、7Bは、ベルトコードが互いに交差する向きに重ねられている。
図1乃至3に示されるように、本発明の空気入りタイヤ1では、少なくとも一方のサイドウォール部3の外面3Sに、サイピング9がタイヤ周方向に隔設される。本実施形態のサイピング9は、タイヤ軸方向両側のサイドウォール部3にそれぞれ設けられている。
また、前記サイピング9は、ビードベースラインBLからタイヤ断面高さHの70%以上かつ90%以下のバットレス領域Brに設けられる。発明者らの種々の実験により、このバットレス領域Brは、サイドウォール部3においてタイヤの転動に伴うゴムの変形が最も大きく表れる領域であることが判明している。従って、このようなバットレス領域Brに前記サイピング9を設けることにより、該サイピング9の開閉によってタイヤ転動時のサイドウォール部3のゴムの歪が抑えられるため、ヒステリシスロスが小さくなる。従って、本発明の空気入りタイヤ1は、転がり抵抗が低減する。なお、前記サイピング9が、ビードベースラインBLからタイヤ断面高さHの70%未満の位置に設けられてもゴム歪抑制効果が向上せず、むしろサイドウォール部3の剛性が低下して乗り心地等が悪化する。また、サイピング9が、ビードベースラインBLからタイヤ断面高さHの90%を超える領域に設けられると、トレッド部2の剛性が低下して、耐偏摩耗性能や旋回性能が悪化する。このような観点より、サイピング9は、バットレス領域Brの中でも、より好ましくは、ビードベースラインBLからタイヤ断面高さHの73%以上、また、より好ましくは87%以下の領域に設けられるのが望ましい。
また、本発明では、サイピング9のタイヤ放射方向に対する角度θ、及びサイプ幅W1を規定の値に設定している。これにより、本発明の空気入りタイヤ1では、転がり抵抗がさらに効果的に低減される。
先ず、サイピング9のタイヤ放射方向に対する角度θは、30〜60度で形成される必要がある。即ち、前記角度θが30度未満になると、タイヤ半径方向に作用するゴム歪を抑制し難くなる。逆に、角度θが60度を超えると、タイヤ周方向に作用するゴム歪を抑制し難くなる。このような観点より、前記角度θは、より好ましくは40度以上、また、より好ましくは50度以下が望ましい。なお、本明細書において、「タイヤ放射方向に対する角度θ」とは、前記バットレス領域Brのタイヤ半径方向の中間点の位置で測定する角度とする。
また、サイプ幅W1は、0.5〜1.0mmに規定される必要がある。即ち、前記サイプ幅W1が0.5mm未満になると、ゴム歪の抑制効果が小さくなる。逆に、サイプ幅W1が1.0mmよりも大きくなると、空気層の撹拌が促進され、ゴム温度が低下する他、サイドウォール部3の剛性が小さくなる。このような観点より、サイプ幅W1は、より好ましくは0.6mm以上、また、より好ましくは0.8mm以下が望ましい。
また、図4に示されるように、サイピング9の深さd1は、特に限定されるものではないが、大きくなると前記空気層の撹拌が促進されるおそれがある。逆に、前記サイピング9の深さd1が小さくなると、サイドウォール部3のゴム歪を抑制する効果が発揮されないおそれがある。このような観点より、前記深さd1は、好ましくは1.0mm以上、より好ましくは2.0mm以上が望ましく、また好ましくは4.0mm以下、より好ましくは3.0mm以下が望ましい。
本明細書では、タイヤ周方向に隣接するサイピング9a、9bとは、タイヤ周方向に対して、いずれか一方側の同一方向に傾斜するサイピング9をいうものとする。
タイヤ周方向で隣接するサイピング9a、9bは、少なくともこれら両サイピング9a、9bの一部がタイヤ周方向で互いに重複する重複部chを有する必要がある。前記「タイヤ周方向で互いに重複する重複部」とは、本明細書において、図5に示されるように、隣り合うサイピング9a、9bをタイヤ周方向に対して投影したときの重なり合う部分をいう。例えば、タイヤ周方向で隣り合うサイピング9a、9bにおいて前記重複部chが設けられないと、ゴム歪を効果的に抑制できない。しかしながら、重複部chが大きくなる(即ち、サイピング9の本数が大きくなる)と、空気層の撹拌が促進され、ゴムの温度が低下するおそれがある。このような観点より、タイヤ周方向で隣り合うサイピング9a、9bのタイヤ周方向で互いに重複する重複率は、好ましくは25%以上、より好ましくは40%以上が望ましく、また好ましくは75%以下、より好ましくは60%以下が望ましい。なお、前記重複率は、前記サイピング9のタイヤ半径方向長さL1と、重複部chのタイヤ半径方向の長さL1aとの比L1a/L1で表される。
また、前記サイピング9は、そのタイヤ半径方向の外端9oとタイヤ半径方向の内端9iとの間のタイヤ半径方向長さL1が、タイヤ断面高さHの10〜20%であるのが望ましい。即ち、サイピング9のタイヤ半径方向長さL1が小さくなると、サイドウォール部3のゴム歪が良くされ難くなる傾向があり、逆に大きくなると、サイドウォール部3の外面3S付近の空気層の撹拌が促進され、ゴム温度が低下するおそれがある。このような観点より、前記タイヤ半径方向長さL1は、より好ましくは12%以上が望ましく、また、より好ましくは18%以下が望ましい。
また、図2及び図3に示されるように、本実施形態のサイピング9は、タイヤ周方向に対し一方側に傾斜(図3において、右上から左下に向かって傾斜)してのびる第1サイプ10と、タイヤ放射方向に対して前記第1サイプ10と逆向きに傾斜(同図3において、左上から右下に向かって傾斜)してのびる第2サイプ11とを含んで構成される。これにより、本実施形態の空気入りタイヤ1は、タイヤの回転方向に関係なく、タイヤ周方向に作用するゴム歪を効果的に抑制できる。
また、本実施形態の第1サイプ10及び第2サイプ11は、タイヤ周方向に同じピッチP1で隔設され、かつタイヤ放射方向に対して同じ角度θ(θ1、θ2)で傾いてのびるとともに、タイヤ半径方向長さL1が同一に形成されている。このような空気入りタイヤ1は、サイドウォール部3のゴム歪やゴムの温度がタイヤ周方向に亘って均一化されるため、転がり抵抗をさらに効果的に低減できる。なお、前記「同じピッチP1」とは、各ピッチP1が全く同じ場合は勿論、ピッチP1が各ピッチの平均である平均ピッチP1aの±15%以下である場合を含む。
また、サイピング9のタイヤ半径方向の内端9i及び/又は外端9o(本実施形態では、内端9i及び外端9o)に、サイドウォール部3の外面3Sからタイヤ軸方向の内方に凹む孔部12が設けられる。このような孔部12は、タイヤの転動に伴うサイピング9の開閉による前記端部9i、9oへの応力集中を緩和して、クラック等の発生を抑制するのに役立つ。このような観点より、孔部12の内径Dは、好ましくは、サイプ幅W1の2倍以上、より好ましくは2.3倍以上が望ましい。しかしながら、前記孔部12の内径Dが大きくなり過ぎると、空気層の撹拌が促進され、サイドウォール部3のゴム温度が低下する傾向がある。このような観点より、前記孔部12の内径Dは、好ましくは、サイプ幅W1の3倍以下が望ましく、また好ましくは2.7倍以下が望ましい。
このような孔部12は、前述の応力集中を緩和する観点より、タイヤ側面視において、好ましくは真円状に形成されるのが望ましい。
また、ゴムの温度低下を抑制する効果と応力集中を緩和させる効果とをバランス良く発揮させる観点より、前記孔部12の深さd2と前記サイピング9の深さd1の比d2/d1は、好ましくは90%以上、より好ましくは95%以上が望ましく、また好ましくは110%以下、より好ましくは105%以下が望ましい。
また、前記バットレス領域Brは、前記サイピング9(第1サイプ10及び第2サイプ11)を除き、溝や他のサイピングが設けられないのが望ましい。即ち、該バットレス領域Brに溝やほかのサイピングが設けられると、タイヤの転動による空気層の撹拌が促進され、サイドウォール部のゴム温度が低下するため、転がり抵抗を小さくできないおそれがあるためである。本実施形態のバットレス領域Brには、溝や他のサイピングが設けられない。
また、本実施形態では、前記トレッド部2に、接地端Teのタイヤ軸方向内側から外側にのびるショルダー横溝14が設けられる。このようなショルダー横溝14は、トレッド部2のゴムボリュームを低減するため、ゴム歪を小さくする。従って、ショルダー横溝14を設けたことにより、本実施形態の空気入りタイヤ1は、転がり抵抗が低減する。また、本実施形態のショルダー横溝14は、前記バットレス領域Brに達することなく終端する。このようなショルダー横溝14は、サイドウォール部3付近の空気層の過度の撹拌を抑制する。このような観点より、ショルダー横溝14のタイヤ軸方向の外端14eとサイピング9のタイヤ半径方向の外端9oとのタイヤ半径方向の距離L2は、好ましくは3mm以上、より好ましくは5mm以上が望ましく、また、好ましくは15mm以下、より好ましくは12mm以下が望ましい。
なお、接地端Teとは、前記正規状態の空気入りタイヤ1に正規荷重を負荷して平面に接地させたときのトレッド部2の最もタイヤ軸方向外側の両端部として規定される。前記「正規荷重」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荷重であり、JATMAであれば"最大負荷能力"、TRAであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ETRTOであれば "LOAD CAPACITY"とする。
以上、本発明の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得る。例えば、サイピングのタイヤ半径方向長さL1が、タイヤ周方向に隣り合うサイピング9a、9bで異なる態様のものでも良い。
図1の基本構造及び図2に示されるサイドウォール部の形状を有し、かつ表1の仕様のサイピングを有する空気入りタイヤ(サイズ:175/65R15)が製造され、それらの性能がテストされた。なお、共通仕様は以下の通りである。
トレッド幅:148mm
サイピングの幅W1:0.5mm
サイピングのタイヤ放射方向角度θ:45度
孔部:各サイピングのタイヤ半径方向の内端及び外端に、真円状に設けられる。
孔部の深さd2:3.0mm
テスト方法は、次の通りである。
<ころがり抵抗>
転がり抵抗試験機により、上記空気入りタイヤにリムを取付け、下記の条件での直径1.7mのドラムを走行させたときの転がり抵抗が測定された。結果は、比較例1を100とする指数で表示されており、数値が小さいほど良好である。
リムサイズ:14×5JJ
内圧:230kPa
荷重:3.92kN
走行速度:80km/h
テストの結果を表1に示す。
Figure 2012232684
Figure 2012232684
テストの結果、実施例のタイヤは、比較例に比べて転がり抵抗が低減していることが確認できる。また、サイピングの幅及びタイヤ放射方向の角度を規定の範囲で変化させて実験したが、本テストと同様の傾向が示された。
1 空気入りタイヤ
3 サイドウォール部
3S サイドウォール部の外面
9 サイピング
BL ビードベースライン
ch 重複部
H タイヤ断面高さ
W1 サイプ幅
θ 角度

Claims (6)

  1. 少なくとも一方のサイドウォール部の外面に、サイピングがタイヤ周方向に隔設された空気入りタイヤであって、
    正規リムにリム組みしかつ正規内圧を充填した無負荷の正規状態において、
    前記サイピングは、ビードベースラインからタイヤ断面高さの70〜90%の領域であるバットレス領域に設けられ、かつ、タイヤ放射方向に対して30〜60度の角度で傾いてのびるとともに、サイプ幅が0.5〜1.0mm、しかも、
    タイヤ周方向で隣接するサイピングは、少なくとも一部がタイヤ周方向で互いに重複する重複部を有することを特徴とする空気入りタイヤ。
  2. 前記サイピングは、そのタイヤ半径方向の外端とタイヤ半径方向の内端との間のタイヤ半径方向長さが、タイヤ断面高さの10〜20%である請求項1記載の空気入りタイヤ。
  3. 前記バットレス領域は、前記サイピングを除き、溝や他のサイピングが設けられない請求項1又は2に記載の空気入りタイヤ。
  4. 前記サイピングは、タイヤ周方向に対し一方側に傾斜してのびる第1サイプと、タイヤ周方向に対して前記第1サイプと逆向きに傾斜してのびる第2サイプとを含む請求項1乃至3のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
  5. 前記サイピングは、そのタイヤ半径方向の内端及び/又は外端に、前記サイプ幅の2〜3倍の内径を有して凹む孔部が設けられる請求項1乃至4のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
  6. 前記第1サイプ及び第2サイプは、タイヤ周方向に同じピッチで隔設され、かつタイヤ放射方向に対して同じ角度で傾いてのびるとともに、タイヤ半径方向長さが同一である請求項4又は5に記載の空気入りタイヤ。
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