JP2012232684A - 空気入りタイヤ - Google Patents

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。

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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