JP4057281B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、サイドウォール部に、その折れ曲がりを容易とする外凸の折れ曲がり部を設けることにより転がり抵抗を改善した空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術、及び発明が解決しようとする課題】
タイヤの転がり抵抗は、粘弾性体であるゴムとタイヤコードとからなるタイヤが、たわみながら回転することによる抵抗であり、エネルギーロスを発生せしめ燃費性能を悪化させる。
【０００３】
タイヤは、その部位によって様々な損失係数（tan δ）のゴムを用いており、またその体積も相違し、かつ発生する歪みも部位によって相違する。そして、これら各ゴムの損失係数、体積、歪みの兼ね合いで、タイヤの転がり抵抗が生じ、それぞれが大きければ、相乗効果で転がり抵抗への寄与が大きくなる。
【０００４】
ここで、各部位別に転がり抵抗の寄与を解析した結果によると、従来のタイヤにおいては、トレッド部の寄与率は５０％、サイドウォール部の寄与率は１８％であることが判明している。
【０００５】
このようにトレッド部は、タイヤ内で最も体積が大きく、又ウエットグリップ性との兼ね合い上損失係数の高いゴムが使われ易いため、転がり抵抗への寄与が非常に高くなっている。
【０００６】
そこで、この転がり抵抗を低減させるために、従来、トレッド巾を狭くしたり、トレッドゲージ厚さを減じたり、さらには溝容積の増加などによってトレッドゴムの体積を低下させたり、又トレッドゴムに損失係数の低いものを使用することなどが行われているが、何れも操縦安定性の低下につながりやすく、特に損失係数の低いゴムを使用した場合には、ウエットグリップ性を損ねるという問題がある。
【０００７】
このように、トレッド部において、その体積やゴム物性を変化させて転がり抵抗を低減させることは、他性能への影響が大きすぎる。
【０００８】
そこで、本発明者は、トレッド部の歪みに着目し、この歪みを寄与の小さいサイドウォール部に振り替えることを提案した。即ち、荷重によるたわみを、損失係数の低いゴムが使用できるサイドウォール部に集中させることにより、トレッド部の歪みを逆に小さくすることができ、その結果、タイヤ全体の転がり抵抗を減少しうることを見い出し得た。
【０００９】
即ち本発明は、サイドウォール部に低発熱性ゴムを用いるとともに、このサイドウォール部に、その折れ曲がりを容易とするための外凸の折曲がり部を設けることを基本として、トレッド部の歪みをサイドウォール部に振り替えることができ、転がり抵抗をトータル的に減少しうる空気入りタイヤの提供を目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願請求項１の空気入りタイヤの発明は、接地域を有するトレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアで折り返すカーカスと、トレッド部の内方かつ前記カーカスの外側に配されるベルト層とを具え、
前記サイドウォール部をなすサイドウォールゴムを、その損失係数（tan δｓ）が前記トレッド部をなすトレッドゴムの損失係数（tan δｔ）よりも小さい低発熱性ゴムを用いて形成するとともに、
正規リムにリム組みしかつ１０ｋＰａの内圧を付加した基準低内圧状態におけるタイヤの子午断面において、
タイヤ軸方向線がサイドウォール部においてタイヤ外表面と交わる点間の長さＷが最大値Ｗｂとなる最大巾点Ｂから半径方向内方のサイドウォール下方領域は、外表面が外に向かって凸の略円弧状及び／又は略直線状の輪郭線を用いて形成され、
しかもこのサイドウォール下方領域は、前記低発熱性ゴムからなる範囲において、前記輪郭線が、前記サイドウォール部の折れ曲がりを容易とするための外凸の折曲がり部を形成する突出域を具え、
かつ前記カーカスは、各突出域の位置に、前記折曲がり部に準じて屈曲する外凸の屈曲部を有することを特徴としている。
【００１１】
又請求項２の発明では、前記サイドウォール下方領域の突出域は、前記最大巾点Ｂを通る最大巾タイヤ軸方向線Ｍ上に中心を有し、かつ前記リムのリムシートとリムフランジ内面との延長線が交わるリムヒール点を半径方向に通るリム巾線Ｌがビード部側においてタイヤの外表面と交わる下の外面点Ｃと、前記最大巾点Ｂとを通る基準円弧Ｊよりもタイヤ外側に突出するとともに、
この突出域は、前記下の外面点Ｃからのび前記基準円弧Ｊを外に越える下の輪郭線と、前記最大巾点Ｂからのび前記基準円弧Ｊを外に越える上の輪郭線ととにより折曲がり部を形成することを特徴としている。
【００１２】
又請求項３の発明では、前記サイドウォール部は、前記折曲がり部でのタイヤ全厚さＴ１と、前記最大巾点Ｂでのタイヤ全厚さＴ２との差Ｔ１−Ｔ２を、５．０mm以下とすることを特徴としている。
【００１３】
又請求項４の発明では、前記基準低圧状態の前記最大巾点Ｂから、２００ｋＰＡの内圧を付加した基準状態において、タイヤ軸方向線がサイドウォール部においてタイヤ外表面と交わる点間の長さＷが最大値Ｗｂｐとなる最大巾点Ｂｐまでのタイヤ片側でのタイヤ軸方向の移動量Ｄは、以下の式を充足することを特徴としている。
４≦（Ｄ／Ｖ）×１００
Ｖ＝｛（Ｙ−Ｘ）／Ｗｂｐ｝×（Ｗｂｐ−Ｗｒ）
Ｙ：基準状態でのタイヤ外径
Ｘ：リムヒール点での直径（リム径）
Ｗｂｐ：基準状態でのタイヤ最大巾
Ｗｒ：リムヒール点間の距離（リム巾）
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。
図１は、本発明の空気入りタイヤが、正規リムＮにリム組みされかつ１０ｋＰａの内圧が付加された基準低内圧状態の子午断面を示している。なお前記「正規リムＮ」とは、タイヤが基づいている規格によって定まるリムであって、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。
【００１５】
図１において、空気入りタイヤ１は、接地域を有するトレッド部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、トレッド部２の内方かつ前記カーカス６の外側に配されるベルト層７とを具える。
【００１６】
前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して７０〜９０度の角度で配列した、少なくとも１枚、本例では１枚のカーカスプライ６Ａから形成される。カーカスプライ６Ａは、ビードコア５、５間を跨るプライ本体部６ａの両端に、前記ビードコア５の廻りを折返されるプライ折返し部６ｂを具え、該プライ折返し部６ｂとプライ本体部６ａとの間には、ビードコア５からタイヤ半径方向外側に向かって先細状にのびるビードエーペックスゴム８が配される。
【００１７】
なお本例では、前記プライ折返し部６ｂが、ビードエーペックスゴム８を越えてタイヤの最大巾点Ｂの高さ位置近傍まで延在する場合を例示しており、これによってビード部４を補強しかつタイヤ横剛性を高めている。なお前記「最大巾点Ｂ」とは、タイヤ軸方向線がサイドウォール部３においてタイヤ外表面と交わる点間の長さＷが最大値Ｗｂとなる点を意味する。
【００１８】
又前記ベルト層７は、ベルトコードをタイヤ周方向に対して１０〜３５度の角度で配列する少なくとも２枚、本例では２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂから形成される。該ベルトプライ７Ａ、７Ｂは、各コードがプライ間相互で交差する所謂クロス構造をなし、これによってトレッド部２を高い剛性を有して補強する。
【００１９】
なおベルト層７の外側に、高速耐久性、高速操縦安定性などを高める目的で、バンド層９を配することができる。このバンド層９は、バンドコードをタイヤ周方向とほぼ並行に配列したバンドプライからなり、少なくともベルト層７のタイヤ軸方向外端部分を被覆しその動きを拘束する。
【００２０】
次に、本実施形態のタイヤ１は、前記サイドウォール部３をなすサイドウォールゴム３Ｇを、その損失係数（tan δｓ）が前記トレッド部２をなすトレッドゴム２Ｇの損失係数（tan δｔ）よりも小さい低発熱性ゴム１０を用いて形成している。
【００２１】
ここで、「サイドウォール部３」は、トレッド部２の外端であるトレッド端ＴＵから、ビード部４が正規リムＮから離反する離反点ＴＬに至る領域として定義する。又前記「トレッド端ＴＵ」は、スクエアショルダの場合、サイドウォール部３の外表面とトレッド部２の外表面がエッジ状に交わる点であり、本例の如くラウンドショルダ等の場合には、サイドウォール部３の外表面とトレッド部２の外表面との各延長線が交わる点から下した半径方向線の、外表面との交点を意味する。
【００２２】
又サイドウォールゴム３Ｇは、前記サイドウォール部３において、カーカス６の外側に配されるゴムであり、このうち前記サイドウォール部３の外表面の７０％以上の範囲を前記低発熱性ゴム１０で形成している。なお本例では、リムずれ防止用の硬質のクリンチゴム１１とトレッドゴム２Ｇとの間を、前記低発熱性ゴム１０で形成している。
【００２３】
この低発熱性ゴム１０の損失係数（tan δｓ）は、トレッドゴム２Ｇの損失係数（tan δｔ）よりも少なくとも小であることが、本発明の転がり抵抗低減効果のために必要であり、特にその差（tan δｔ−tan δｓ）を、０．０１以上とするのが好ましく、さらには前記損失係数（tan δｓ）の値を、０．０１〜０．２０とするのも望ましい。前記差（tan δｔ−tan δｓ）が０．０１未満、或いは、tan δｓが０．２０を越えると、転がり抵抗低減効果が十分に発揮されなくなる。又tan δｓが０．０１未満のとき、ゴムの加工性に不具合の恐れがあるため好ましくない。
【００２４】
なおトレッドゴム２Ｇを、所謂キャップゴム層とベースゴム層との二層構造等とすることもでき、係る場合には、このゴム層のうち、低い側の損失係数をtan δｔとして考える。なお損失係数は、岩本製作所（株）製の粘弾性スペクトロメーターを用い、温度７０℃、周波数１０Ｈｚ、動歪±２％の条件で測定した値である。
【００２５】
次に、本実施形態のタイヤ１では、前記基準低内圧状態におけるタイヤの子午断面において、前記最大巾点Ｂから半径方向内方のサイドウォール下方領域３Ｌが、外表面が外に向かって凸の略円弧状及び／又は略直線状の輪郭線Ｋを用いて形成される。
【００２６】
そして、このサイドウォール下方領域３Ｌでは、前記低発熱性ゴム１０からなる範囲において、前記輪郭線Ｋが、前記サイドウォール部３の折れ曲がりを容易とするための外凸の折曲がり部２１を形成する突出域２０を具えることに大きな特徴を有している。このとき、前記カーカス６も、前記折曲がり部２１に準じて、サイドウォール下方領域３Ｌにおいて屈曲している。即ち、図１に示す、特に折曲がり部２１の半径方向上方で隣合う他の領域との折曲がり状態の差異が明瞭となるように、前記カーカスは、各突出域の位置に、前記折曲がり部に準じて屈曲する外凸の屈曲部を有することとなる。即ち「各突出域の位置に、前記折曲がり部に準じて屈曲する外凸の屈曲部を有する」とは、正規リムにリム組みしかつ１０ｋＰａの内圧を付加した基準低内圧状態におけるタイヤの子午断面における前記折曲がり部２１において、それに連なるカーカス６の他の領域とは、異なる曲がり形状をなし、かつ外凸に屈曲する前記屈曲部６Ｐを形成していることをいう。
【００２７】
本例では、特に、前記突出域２０が、図２に示すように、前記最大巾点Ｂを通る最大巾タイヤ軸方向線Ｍ上に中心を有し、かつ下の外面点Ｃと、前記最大巾点Ｂとを通る基準円弧Ｊよりもタイヤ外側に突出している場合を例示する。なお、前記「下の外面点Ｃ」とは、前記リムＮのリムシートとリムフランジ内面との延長線が交わる点を、リムヒール点ＮＰとしたとき、このリムヒール点ＮＰを半径方向に通るリム巾線Ｌが、ビード部４側においてタイヤの外表面と交わる点を意味する。なおリム巾線Ｌは、本例では、前記トレッド端ＴＵよりもタイヤ軸方向外側に位置する。
【００２８】
そしてまた、前記折曲がり部２１は、前記下の外面点Ｃからのび前記基準円弧Ｊを外に越える下の輪郭線ＫＬと、前記最大巾点Ｂからのび前記基準円弧Ｊを外に越える上の輪郭線ＫＵとが屈曲状に交わる位置に形成される。
【００２９】
ここで、前記上、下の輪郭線ＫＵ、ＫＬは、曲率半径を、前記基準円弧Ｊの曲率半径Ｒ０の２．０倍以上とした大きな円弧線、及び／又は曲率半径を実質的に無限大とした略直線を用いて形成される。本例では、上、下の輪郭線ＫＵ、ＫＬを、曲率半径が約３．５×Ｒ０、もしくはそれ以上の直線に近い大きな円弧で形成し、タイヤ輪郭形状を矩形状に近づけた好ましい場合を例示している。
【００３０】
又前記折曲がり部２１は、前記上、下の輪郭線ＫＵ、ＫＬをエッジ状に交差させて形成しうる他、本例の如く、小円弧２１Ａで滑らかに連結してもよい。このとき、前記小円弧２１Ａの曲率半径は、好ましくは、前記基準円弧Ｊの曲率半径Ｒ０の、０．５倍以下、さらには０．４５倍以下とするのが好ましい。
【００３１】
このように、サイドウォール下方領域３Ｌに、折曲がり部２１を有する突出域２０を設けているため、この折曲がり部２１を起点としてサイドウォール部３が屈曲変形しやすくなる。即ち、荷重によるたわみを、低発熱性ゴム１０を用いたサイドウォール部３に集中させうるとともに、トレッド部２のたわみを減じることができる。その結果、タイヤ全体の転がり抵抗を低減することが可能となる。しかも、前記突出域２０は、基準円弧Ｊよりもタイヤ外側に突出するため、タイヤの空気容積を大きくでき、負荷荷重によるたわみ全体の低減を図ることもできる。
【００３２】
又このものは、トレッドゴム２Ｇの体積を減じたり、そのゴム特性を変えずにすむため、操縦安定性、耐摩耗性、ウエットグリップ性等を維持させることも可能となる。
【００３３】
ここで、サイドウォール部３の変形をさらに容易とするために、前記折曲がり部２１が前記基準円弧Ｊから最も突出する突出点２１Ｐの位置を、できるだけタイヤ半径方向の内側かつタイヤ軸方向の外側に位置させることが好ましい。特に、図４（Ｂ）に示すように、前記突出点２１Ｐを、前記下の外面点Ｃを通る前記基準円弧Ｊの接線Ｓよりもタイヤ外側に位置させるのがよい。
【００３４】
又同じ目的で、前記折曲がり部２１におけるタイヤ全厚さＴ１と、前記最大巾点Ｂでのタイヤ全厚さＴ２との差Ｔ１−Ｔ２を、５．０mm以下に減じることも好ましい。５．０mmより大では、変形が起こりにくくなる。従って、より好ましくは３．０mm以下、さらには２．０mm以下が良い。なお差Ｔ１−Ｔ２が、０．５mm未満では、路肩などとホイールがタイヤを挟み込むことでおきる損傷を十分に抑制できなくなる恐れがある。
【００３５】
又ビードエーペックスゴム８の影響をできるだけ減じ、折曲がり部２１での変形をしやすくさせるために、前記ビードエーペックスゴム８を、前記突出点２１Ｐの高さ位置よりもタイヤ半径方向内側で終端させることが好ましい。
【００３６】
又本発明者の研究の結果、インフレートの前後でタイヤ最大巾の変化が大きいタイヤは、荷重の負荷によってもサイドウォール部が変形しやすく、前記折曲がり部２１との相乗効果によって、サイドウォール部に一層たわみを集中せしめ、転がり抵抗の向上効果がさらに期待できることが判明した。
【００３７】
即ち、図３に示すように、前記基準低圧状態の前記最大巾点Ｂから、２００ｋＰＡの内圧を付加した基準状態における最大巾点Ｂｐまでのタイヤ片側でのタイヤ軸方向の移動量Ｄが、以下の式▲１▼を充足するとき、前記折曲がり部２１との相乗効果によって、さらに大きな転がり抵抗の向上効果が発揮できる。なお「最大巾点Ｂｐ」とは、基準状態において、タイヤ軸方向線がサイドウォール部３においてタイヤ外表面と交わる点間の長さＷが最大値Ｗｂｐとなる点である。
４≦（Ｄ／Ｖ）×１００ −−−▲１▼
【００３８】
又、式▲１▼の”Ｖ”は、前記移動量Ｄを規格化し、タイヤサイズに応じた値に補正するためのサイズファクターで有り、次式▲２▼によって設定される。
Ｖ＝｛（Ｙ−Ｘ）／Ｗｂｐ｝×（Ｗｂｐ−Ｗｒ）
Ｙ：基準状態でのタイヤ外径
Ｘ：リムヒール点での直径（リム径）
Ｗｂｐ：基準状態でのタイヤ最大巾
Ｗｒ：リムヒール点間の距離（リム巾）
【００３９】
前記値（Ｄ／Ｖ）×１００が、４．０以上のとき、転がり抵抗の向上効果が高くなり、４．０未満のとき向上効果が低くなる。
【００４０】
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。
【００４１】
【実施例】
図１に示す構造をなしかつタイヤサイズが１９５／６５Ｒ１５の乗用車用ラジアルタイヤを表１の仕様に基づき試作するとともに、該試供タイヤの転がり抵抗を測定し、比較した。
【００４２】
（１）転がり抵抗：
試供タイヤを、リム（１５×５．５ＪＪ）、内圧（２００ｋＰａ）を充填して、転がり抵抗試験機のドラム上で荷重（４．５ｋＮ）、速度（８０ｋｍ／ｈ）で走行させた時の転がり抵抗を測定し、比較例１（従来タイヤ）を１００とした時の指数で表示した。指数は小さい方が良好である。
【００４３】
【表１】

【００４４】
表の如く実施例のものは、転がり抵抗が改善されているのが確認できる。
【００４５】
【発明の効果】
叙上の如く本発明は、サイドウォール部に低発熱性ゴムを用いるとともに、このサイドウォール部に、その折れ曲がりを容易とするための外凸の折曲がり部を設けているため、トレッド部の歪みを低発熱性ゴムのサイドウォール部に振り替えることができ、転がり抵抗をトータル的に減少しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の空気入りタイヤの一実施例を示す断面図である。
【図２】サイドウォール下方領域の輪郭形状を説明する線図である。
【図３】基準低内圧状態と基準状態との間の最大巾点の移動量を説明する線図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）は、表１で用いた実施例２、３のタイヤの断面図である。
【図５】表１で用いた比較例１のタイヤの断面図である。
【符号の説明】
２ トレッド部
２Ｇ トレッドゴム
３ サイドウォール部
３Ｇ サイドウォールゴム
３Ｌ サイドウォール下方領域
４ ビード部
５ ビードコア
６ カーカス
７ ベルト層
１０ 低発熱性ゴム
２０ 突出域
２１ 折曲がり部
Ｋ 輪郭線
ＫＵ 上の輪郭線
ＫＬ 下の輪郭線
Ｎ 正規リム
ＮＰ リムヒール点

Claims (4)

1. 接地域を有するトレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアで折り返すカーカスと、トレッド部の内方かつ前記カーカスの外側に配されるベルト層とを具え、
   前記サイドウォール部をなすサイドウォールゴムを、その損失係数（tan δｓ）が前記トレッド部をなすトレッドゴムの損失係数（tan δｔ）よりも小さい低発熱性ゴムを用いて形成するとともに、
   正規リムにリム組みしかつ１０ｋＰａの内圧を付加した基準低内圧状態におけるタイヤの子午断面において、
   タイヤ軸方向線がサイドウォール部においてタイヤ外表面と交わる点間の長さＷが最大値Ｗｂとなる最大巾点Ｂから半径方向内方のサイドウォール下方領域は、外表面が外に向かって凸の略円弧状及び／又は略直線状の輪郭線を用いて形成され、
   しかもこのサイドウォール下方領域は、前記低発熱性ゴムからなる範囲において、前記輪郭線が、前記サイドウォール部の折れ曲がりを容易とするための外凸の折曲がり部を形成する突出域を具え、
   かつ前記カーカスは、各突出域の位置に、前記折曲がり部に準じて屈曲する外凸の屈曲部を有することを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記サイドウォール下方領域の突出域は、前記最大巾点Ｂを通る最大巾タイヤ軸方向線Ｍ上に中心を有し、かつ前記リムのリムシートとリムフランジ内面との延長線が交わるリムヒール点を半径方向に通るリム巾線Ｌがビード部側においてタイヤの外表面と交わる下の外面点Ｃと、前記最大巾点Ｂとを通る基準円弧Ｊよりもタイヤ外側に突出するとともに、
   この突出域は、前記下の外面点Ｃからのび前記基準円弧Ｊを外に越える下の輪郭線と、前記最大巾点Ｂからのび前記基準円弧Ｊを外に越える上の輪郭線ととにより折曲がり部を形成することを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記サイドウォール部は、前記折曲がり部でのタイヤ全厚さＴ１と、前記最大巾点Ｂでのタイヤ全厚さＴ２との差Ｔ１−Ｔ２を、５．０mm以下とす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。
4. 前記基準低圧状態の前記最大巾点Ｂから、２００ｋＰａの内圧を付加した基準状態において、タイヤ軸方向線がサイドウォール部においてタイヤ外表面と交わる点間の長さＷが最大値Ｗｂｐとなる最大巾点Ｂｐまでのタイヤ片側でのタイヤ軸方向の移動量Ｄは、以下の式を充足す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。
   ４≦（Ｄ／Ｖ）×１００
   Ｖ＝｛（Ｙ−Ｘ）／Ｗｂｐ｝×（Ｗｂｐ−Ｗｒ）
   Ｙ：基準状態でのタイヤ外径
   Ｘ：リムヒール点での直径（リム径）
   Ｗｂｐ：基準状態でのタイヤ最大巾
   Ｗｒ：リムヒール点間の距離（リム巾）

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