JP2015127150A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤ側壁に毛状繊維からなる複数の植毛帯をタイヤ周方向に間隔をおいて形成し、空気入りタイヤが回転する際に植毛帯によりタイヤ側壁の近傍に乱流を発生させて空気抵抗を低減し、空気入りタイヤの転がり抵抗を低減して乗り心地を悪化させることなく燃費性能を改善することを可能にした空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】タイヤ側壁１０に植毛された毛状繊維１１からなる複数の植毛帯１２をタイヤ周方向に間隔をおいて形成し、各植毛帯１２をタイヤ径方向に延在するように配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤ側壁の構造に基づいて車両の燃費を低減するようにした空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、乗り心地を悪化させることなく燃費性能を改善することを可能にした空気入りタイヤに関する。

近年、空気入りタイヤにおいては、車両の燃費を改善するために、転がり抵抗を低減することが求められている。一般に、タイヤの空気抵抗は空気の流速の２乗に比例して増加するが、その空気抵抗が増加するとタイヤの転がり抵抗が増加することになる。

これに対して、タイヤ側壁にゴム成形体からなる複数の突起（フィン）を形成し、タイヤ回転時に突起によりタイヤ側壁の近傍に乱流を発生させて空気抵抗を低減し、その結果として、タイヤの転がり抵抗を低減すること（例えば、特許文献１参照）が提案されている。このようにタイヤ側壁に複数の突起を形成することにより、その乱流発生効果に基づいて空気抵抗を低減することができる。

しかしながら、タイヤ側壁にゴム成形体からなる複数の突起を形成した場合、これら突起の容積を確保するために、タイヤサイドウォール部のゴムボリュームが増加し、そのバネ特性が変化するので、乗り心地等のタイヤ性能が悪化するという不都合がある。また、タイヤサイドウォール部のゴムボリュームが増加すると転がり抵抗が増大し、このことが空気抵抗の低減効果を相殺するので、燃費性能の改善効果が必ずしも十分に得られない。

特開２０１３−７１６３４号公報

本発明の目的は、乗り心地を悪化させることなく燃費性能を改善することを可能にした空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤは、タイヤ側壁に植毛された毛状繊維からなる複数の植毛帯をタイヤ周方向に間隔をおいて形成し、各植毛帯をタイヤ径方向に延在するように配置したことを特徴とするものである。

本発明では、タイヤ側壁に毛状繊維からなる複数の植毛帯をタイヤ周方向に間隔をおいて形成し、各植毛帯をタイヤ径方向に延在するように配置したことにより、空気入りタイヤが回転する際に植毛帯によりタイヤ側壁の近傍に乱流を発生させて空気抵抗を低減し、空気入りタイヤの転がり抵抗を低減することができる。しかも、タイヤ側壁にゴム成形体からなる複数の突起を形成した場合とは異なって、毛状繊維からなる植毛帯はタイヤサイドウォール部のゴムボリュームを増加させず、そのバネ特性を変化させるものではないので、空気入りタイヤの乗り心地を悪化させることはない。また、タイヤ側壁に毛状繊維からなる植毛帯を形成した場合、タイヤサイドウォール部のゴムボリュームを増加させないので、それに起因する転がり抵抗の増大を招くこともない。従って、本発明によれば、空気入りタイヤにおいて、乗り心地を悪化させることなく燃費性能を改善することが可能になる。

本発明において、各植毛帯が直線状に延在する構造、各植毛帯が湾曲部を有する構造、又は、各植毛帯が少なくとも１つの屈曲点を有する構造を採用することができる。いずれの場合も、タイヤ径方向に延在する植毛帯に基づいてタイヤ側壁の近傍に乱流を効果的に発生させることができる。

各植毛帯のタイヤ径方向の長さＬはタイヤ断面高さＳＨに対して０．１≦Ｌ／ＳＨ≦０．９の関係を満足することが好ましい。各植毛帯のタイヤ径方向の長さＬを適正化することにより、乱流を効果的に発生させることができる。

また、植毛帯の面積の総和はタイヤ側壁の面積の５％〜８０％であることが好ましい。植毛帯の面積の総和を適正化することにより、乱流を効果的に発生させることができる。

本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す子午線半断面図である。 本発明の空気入りタイヤのサイド側壁に形成された植毛帯を示す斜視図である。 本発明の空気入りタイヤのサイド側壁に形成された植毛帯を示す断面図である。 本発明の空気入りタイヤのサイド側壁に形成された植毛帯の配置形態を示す側面図である。 本発明の空気入りタイヤのサイド側壁に形成された植毛帯の他の配置形態を示す側面図である。 本発明の空気入りタイヤのサイド側壁に形成された植毛帯の更に他の配置形態を示す側面図である。 本発明の空気入りタイヤのサイド側壁に形成された植毛帯の更に他の配置形態を示す側面図である。 本発明の空気入りタイヤのサイド側壁に形成された植毛帯の更に他の配置形態を示す側面図である。 本発明の空気入りタイヤのサイド側壁に形成された植毛帯の更に他の配置形態を示す側面図である。 本発明の空気入りタイヤのサイド側壁に形成された植毛帯の更に他の配置形態を示す側面図である。 本発明の空気入りタイヤのサイド側壁に形成された植毛帯の更に他の配置形態を示す側面図である。 本発明の空気入りタイヤのサイド側壁に形成された植毛帯の更に他の配置形態を示す側面図である。 本発明の空気入りタイヤのサイド側壁に形成された植毛帯の更に他の配置形態を示す側面図である。 本発明の空気入りタイヤのサイド側壁に形成された植毛帯の更に他の配置形態を示す側面図である。 本発明の空気入りタイヤのサイド側壁に形成された植毛帯の更に他の配置形態を示す側面図である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示し、図２及び図３はサイド側壁に形成された植毛帯を示すものである。

図１に示すように、本実施形態の空気入りタイヤは、トレッド部１と、該トレッド部１の両側に配置された一対のサイドウォール部２と、これらサイドウォール部２のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部３とを備えている。一対のビード部３，３間にはカーカス層４が装架されている。このカーカス層４は、各ビード部３に配置されたビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側に巻き上げられている。一方、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には複数層のベルト層６が埋設されている。

上記空気入りタイヤにおいて、図１〜図３に示すように、タイヤ側壁（サイドウォール部２又はビード部３の外表面）１０には、該タイヤ側壁１０に対して植毛された毛状繊維１１からなる植毛帯１２が形成されている。より具体的には、タイヤ側壁１０は平坦な面を形成しており、その平坦な面から突出するように接着層１３を介して毛状繊維１１がタイヤ側壁１０に対して密集状態で植毛されている。

毛状繊維１１としては、ナイロン繊維やポリエステル繊維等の有機繊維からなる短繊維を使用することができる。このような毛状繊維１１は任意の色に着色可能である。例えば、毛状繊維１１を白色、黄色、橙色、赤色、紫色、青色、緑色のようにタイヤが本来有する黒色以外の色に着色することにより、植毛帯１２に装飾効果を付与することができる。

毛状繊維１１の密度は、１００本／ｃｍ²以上であると良い。毛状繊維１１の密度を高くすることで空気抵抗の低減効果を十分に発揮することができる。毛状繊維１１の密度が１００本／ｃｍ²未満であると乱流が生じ難くなるため空気抵抗の低減効果が減少する。毛状繊維１１の長さは、好ましくは０．５ｍｍ以上かつ５．０ｍｍ以下、更に好ましくは３．０ｍｍ以上かつ５．０ｍｍ以下とする。また、毛状繊維１１の直径は、好ましくは１μｍ以上かつ５００μｍ以下、更に好ましくは１００μｍ以上かつ５００μｍとする。

毛状繊維１１の植毛に際しては、毛状繊維１１を植毛すべき部位に事前に接着剤を塗布し、その接着剤からなる接着層１３に対して毛状繊維１１を植毛するようにすれば良い。植毛方法は特に限定されるものではないが、静電気植毛加工やファイバーコーティング等の手法を採用することができる。

図４〜図６はそれぞれ本発明の空気入りタイヤのサイド側壁に形成された植毛帯の配置形態を示すものである。図４〜図６に示すように、タイヤ側壁１０には毛状繊維１１からなる複数の植毛帯１２がタイヤ周方向に間隔をおいて形成され、各植毛帯１２がタイヤ径方向に直線状に延在するように配置されている。図４においては、植毛帯１２がタイヤ径方向に対して平行に配置され、各植毛帯１２は一定幅を有している。図５においては、植毛帯１２がタイヤ径方向に対して平行に配置され、各植毛帯１２はタイヤ径方向外側に向かって徐々に狭くなっている。図６においては、植毛帯１２がタイヤ径方向に対して傾斜するように配置され、各植毛帯１２は一定幅を有している。

上述した空気入りタイヤでは、タイヤ側壁１０に毛状繊維１１からなる複数の植毛帯１２をタイヤ周方向に間隔をおいて形成し、各植毛帯１２をタイヤ径方向に延在するように配置したことにより、空気入りタイヤが回転する際に植毛帯１２によりタイヤ側壁１０の近傍に乱流を発生させて空気抵抗を低減し、空気入りタイヤの転がり抵抗を低減することができる。しかも、従来のようなゴム成形体からなる突起とは異なって、毛状繊維１１からなる植毛帯１２はサイドウォール部２のゴムボリュームを増加させず、そのバネ特性を変化させるものではないので、空気入りタイヤの乗り心地や他のタイヤ性能に悪影響を与えることはない。また、タイヤ側壁１０に毛状繊維１１からなる植毛帯１２を形成した場合、サイドウォール部２のゴムボリュームを増加させないので、それに起因する転がり抵抗の増大を招くこともない。そのため、乗り心地を悪化させることなく燃費性能を改善することが可能になる。

図７〜図９はそれぞれ本発明の空気入りタイヤのサイド側壁に形成された植毛帯の他の配置形態を示すものである。図７〜図９に示すように、タイヤ側壁１０には毛状繊維１１からなる複数の植毛帯１２がタイヤ周方向に間隔をおいて形成され、各植毛帯１２がタイヤ径方向に延在するように配置され、かつ各植毛帯１２が湾曲部を有している。図７においては、各植毛帯１２が三日月形状をなして湾曲し、全ての植毛帯１２の湾曲方向が同一になっている。図８においては、各植毛帯１２が三日月形状をなして湾曲し、全ての植毛帯１２の湾曲方向がタイヤ周方向に沿って交互に反転している。図９においては、各植毛帯１２がタイヤ径方向に対して傾斜して直線部とタイヤ周方向に向かって湾曲した湾曲部とから構成されている。

このように各植毛帯１２が湾曲部を有する場合、各植毛帯１２の長さが直線状の場合よりも長くなり、しかもタイヤ径方向に対して植毛帯１２の延長方向がなす角度が徐々に変化しているので、空気の攪拌効果を高めて空気抵抗を効果的に低減することができる。

図１０〜図１２はそれぞれ本発明の空気入りタイヤのサイド側壁に形成された植毛帯の他の配置形態を示すものである。図１０〜図１２に示すように、タイヤ側壁１０には毛状繊維１１からなる複数の植毛帯１２がタイヤ周方向に間隔をおいて形成され、各植毛帯１２がタイヤ径方向に延在するように配置され、かつ各植毛帯１２が少なくとも１つの屈曲点Ｖを有している。図１０においては、各植毛帯１２が１つの屈曲点Ｖを境にして屈曲し、全ての植毛帯１２の屈曲方向が同一になっている。図１１においては、各植毛帯１２が２つの屈曲点Ｖを境にして屈曲している。図１２においては、各植毛帯１２が１つの屈曲点Ｖを境にして屈曲し、全ての植毛帯１２の屈曲方向が同一になっており、各植毛帯１２の屈曲点Ｖはタイヤ径方向の中央位置よりも外側に配置されている。植毛帯１２の屈曲角度θは１０°≦θ≦１７０°の範囲に設定すると良い。

このように各植毛帯１２が少なくとも１つの屈曲点Ｖを有する場合、各植毛帯１２の長さが直線状の場合よりも長くなり、しかもタイヤ径方向に対する植毛帯１２の傾斜角度が屈曲点Ｖを境にして変化するので、空気の攪拌効果を高めて空気抵抗を効果的に低減することができる。また、回転方向Ｒが指定された空気入りタイヤにおいては、例えば、図１０及び図１２に示すように、屈曲点Ｖが各植毛帯１２の長手方向の両端よりも回転方向Ｒ側に位置するように植毛帯１２を配置すると良い。この場合、空気の攪拌効果を更に高めて空気抵抗を効果的に低減することができる。

図１３〜図１５はそれぞれ本発明の空気入りタイヤのサイド側壁に形成された植毛帯の他の配置形態を示すものである。図１３〜図１５に示すように、タイヤ側壁１０には毛状繊維１１からなる複数の植毛帯１２がタイヤ周方向に間隔をおいて形成され、各植毛帯１２がタイヤ径方向に延在するように配置され、かつ少なくとも２つの植毛帯１２がタイヤ径方向に並ぶように配置されている。図１３においては、タイヤ径方向内側領域においてタイヤ径方向に沿って直線状に延在する植毛帯１２とタイヤ径方向外側領域においてタイヤ径方向に対して傾斜しながら直線状に延在する植毛帯１２とが組み合わされている。図１４においては、タイヤ径方向内側領域においてタイヤ径方向に沿って直線状に延在する植毛帯１２とタイヤ径方向外側領域において湾曲しながら延在する植毛帯１２とが組み合わされている。図１５においては、タイヤ径方向内側領域においてタイヤ径方向に沿って直線状に延在する植毛帯１２とタイヤ径方向中央領域においてタイヤ径方向に対して傾斜しながら直線状に延在する植毛帯１２とタイヤ径方向外側領域において湾曲しながら延在する植毛帯１２とが組み合わされている。このように植毛帯１２をタイヤ径方向に沿って断続的に配置することも可能である。

上述した空気入りタイヤにおいて、各植毛帯１２のタイヤ径方向の長さＬはタイヤ断面高さＳＨに対して０．１≦Ｌ／ＳＨ≦０．９の関係を満足することが好ましい（図４、図７、図１０参照）。各植毛帯１２のタイヤ径方向の長さＬを適正化することにより、乱流を効果的に発生させて空気抵抗を低減することができる。植毛帯１２の長さＬが短過ぎると空気抵抗の低減効果が低下する。特に、各植毛帯１２のタイヤ径方向の長さＬは０．３≦Ｌ／ＳＨ≦０．７の関係を満足するのが良い。

また、植毛帯１２の面積の総和はタイヤ側壁の面積の５％〜８０％であることが好ましい。なお、タイヤ側壁の面積とは、トレッド部１に形成されるトレッドパターンの外縁とビード部３に形成されるリムチェックラインとで挟まれる領域の面積である。植毛帯１２の面積の総和をタイヤ側壁の面積に対して適正化することにより、乱流を効果的に発生させて空気抵抗を低減することができる。この比率が上記範囲から外れると空気抵抗の低減効果が低下する。

タイヤサイズが１８５／６５Ｒ１５である空気入りタイヤにおいて、タイヤ側壁に植毛された毛状繊維からなる複数の植毛帯をタイヤ周方向に間隔をおいて形成し、各植毛帯をタイヤ径方向に延在するように配置すると共に、各植毛帯のタイヤ径方向の長さＬとタイヤ断面高さＳＨとの比Ｌ／ＳＨ、及び、タイヤ側壁の面積に占める植毛帯の面積の割合（％）を表１のように設定した実施例１〜７のタイヤを製作した。

実施例１，４〜７において、各植毛帯は直線状（図４）とした。実施例２において、各植毛帯は湾曲形状（図７）とした。実施例３において、各植毛帯は屈曲形状（図１０）とした。毛状繊維としては、ナイロン短繊維を使用した。また、毛状繊維の密度は１００本／ｃｍ²とし、毛状繊維の長さは３ｍｍとし、毛状繊維の直径は３００μｍとした。

また、タイヤ側壁にゴム突起をタイヤ周方向に間隔をおいて形成し、各ゴム突起をタイヤ径方向に直線状に延在するように配置したこと以外は実施例１と同様の構造を有する比較例１のタイヤを用意した。

これら試験タイヤについて、下記の評価方法により、燃費性能及び乗り心地を評価し、その結果を表１に併せて示した。

燃費性能：
各試験タイヤをリムサイズ１５×５ 1/2ＪＪのホイールに組み付け、排気量１５００ｃｃでモーターアシスト駆動機構を備えた前輪駆動車に装着し、空気圧２３０ｋＰａの条件にて、全長２ｋｍのテストコースを時速１００ｋｍ／ｈにて５０周走行した際の燃料消費率を測定した。但し、燃料消費率とはガソリン１リットル当たりの走行距離である。評価結果は、比較例１の燃料消費率を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど燃費性能が優れていることを意味する。

乗り心地：
各試験タイヤをリムサイズ１５×５ 1/2ＪＪのホイールに組み付け、排気量１５００ｃｃでモーターアシスト駆動機構を備えた前輪駆動車に装着し、空気圧２３０ｋＰａの条件にて、テストドライバーによるテストコースでの官能評価を実施した。評価結果は、比較例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど乗り心地が良好であることを意味する。

表１から判るように、実施例１〜７のタイヤは、比較例１との対比において、ゴム突起が毛状繊維からなる植毛帯に置き換えられているため乗り心地が良好であった。また、実施例１〜７のタイヤは、植毛帯の採用により軽量化を図りながら乱流発生効果を得ているため、比較例１よりも燃費性能が優れていた。

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
１０ タイヤ側壁
１１ 毛状繊維
１２ 植毛帯
１３ 接着層

Claims (6)

1. タイヤ側壁に植毛された毛状繊維からなる複数の植毛帯をタイヤ周方向に間隔をおいて形成し、各植毛帯をタイヤ径方向に延在するように配置したことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記各植毛帯が直線状に延在することを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記各植毛帯が湾曲部を有することを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記各植毛帯が少なくとも１つの屈曲点を有することを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記各植毛帯のタイヤ径方向の長さＬがタイヤ断面高さＳＨに対して０．１≦Ｌ／ＳＨ≦０．９の関係を満足することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
6. 前記植毛帯の面積の総和が前記タイヤ側壁の面積の５％〜８０％であることを特徴とする請求項５に記載の空気入りタイヤ。

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