JP5621604B2 - Pneumatic tire - Google Patents
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Description
本発明は、転がり抵抗を低減できる空気入りタイヤに関する。 The present invention relates to a pneumatic tire that can reduce rolling resistance.
空気入りタイヤの転がり抵抗を低減することは、自動車の燃費を改善するために有用である。タイヤの転がり抵抗を低減するため、例えばシリカ配合のゴムをトレッドに適用する等の技術がある。 Reducing the rolling resistance of a pneumatic tire is useful for improving the fuel efficiency of an automobile. In order to reduce the rolling resistance of a tire, for example, there is a technique of applying a rubber compounded with silica to a tread.
非特許文献１に記載されている空気入りタイヤの転がり抵抗を低減する手法は、材料に改良を加えるものであるが、空気入りタイヤの構造を変更することによって転がり抵抗を低減できる可能性もある。本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、空気入りタイヤの転がり抵抗を低減する構造を提供することを目的とする。 Although the technique for reducing the rolling resistance of a pneumatic tire described in Non-Patent Document 1 is to improve the material, there is a possibility that the rolling resistance can be reduced by changing the structure of the pneumatic tire. . This invention is made | formed in view of the above, Comprising: It aims at providing the structure which reduces the rolling resistance of a pneumatic tire.
上述した課題を解決するための手段は、円筒形状の環状構造体と、前記環状構造体の外側に、前記環状構造体の周方向に向かって設けられてトレッド部となるゴム層と、ゴムで被覆された繊維を有し、前記環状構造体と前記ゴム層とを含む円筒形状の構造体の中心軸と平行な方向における両側に設けられるカーカス部と、を含み、前記構造体の子午断面において、前記ゴム層の外側と、前記環状構造体の外側とが同様の形状であり、かつ前記中心軸と平行な方向における前記環状構造体の両側の領域は、それ以外の領域よりも剛性が高いことを特徴とする空気入りタイヤである。 Means for solving the above-described problems include a cylindrical annular structure, a rubber layer provided on the outer side of the annular structure toward the circumferential direction of the annular structure and serving as a tread portion, and rubber. A carcass portion provided on both sides in a direction parallel to a central axis of a cylindrical structure including the annular structure and the rubber layer, and a meridional section of the structure The outer side of the rubber layer has the same shape as the outer side of the annular structure, and the regions on both sides of the annular structure in the direction parallel to the central axis are higher in rigidity than the other regions. This is a pneumatic tire.
上述した手段において、前記環状構造体は、前記両側の領域に、環状の補強構造体を有することが好ましい。 In the above-mentioned means, it is preferable that the annular structure has an annular reinforcing structure in the regions on both sides.
上述した手段において、前記環状構造体及び前記補強構造体は、弾性率が７０ＧＰａ以上２５０ＧＰａ以下であることが好ましい。 In the above-described means, the annular structure and the reinforcing structure preferably have an elastic modulus of 70 GPa or more and 250 GPa or less.
上述した手段において、前記環状構造体及び前記補強構造体は、厚みが０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましい。 In the above-described means, it is preferable that the annular structure and the reinforcing structure have a thickness of 0.1 mm to 2 mm.
上述した手段において、請求項２から４のいずれか１項に記載の空気入りタイヤの子午断面において、前記補強構造体の断面２次モーメントは、０．００４ｍｍ４以上２０ｍｍ４以下であることが好ましい。 In the above-described means, in the meridional section of the pneumatic tire according to any one of claims 2 to 4, it is preferable that a cross-sectional secondary moment of the reinforcing structure is 0.004 mm 4 or more and 20 mm 4 or less. .
上述した手段において、前記環状構造体及び前記補強構造体は、金属であることが好ましい。 In the above-described means, it is preferable that the annular structure and the reinforcing structure are metal.
上述した手段において、前記ゴム層の外側と、前記環状構造体の外側とは、前記中心軸と平行であることが好ましい。 In the above-mentioned means, it is preferable that the outer side of the rubber layer and the outer side of the annular structure are parallel to the central axis.
上述した手段において、前記環状構造体は、前記カーカス部よりも前記構造体の径方向内側に配置されることが好ましい。 In the above-described means, it is preferable that the annular structure is disposed radially inward of the structure with respect to the carcass portion.
上述した手段において、前記中心軸と平行な方向における前記環状構造体の寸法は、前記中心軸と平行な方向における前記ゴム層の寸法の５０％以上１２０％以下であることが好ましい。 In the above-described means, the dimension of the annular structure in the direction parallel to the central axis is preferably 50% or more and 120% or less of the dimension of the rubber layer in the direction parallel to the central axis.
上述した手段において、前記環状構造体の外側と、前記ゴム層の外側との距離は、３ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることが好ましい。 In the above-described means, the distance between the outside of the annular structure and the outside of the rubber layer is preferably 3 mm or more and 20 mm or less.
本発明は、空気入りタイヤの転がり抵抗を低減する構造を提供できる。 The present invention can provide a structure that reduces the rolling resistance of a pneumatic tire.
以下、本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, modes (embodiments) for carrying out the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited by the contents described in the following embodiments. The constituent elements described below include those that can be easily assumed by those skilled in the art and those that are substantially the same. Furthermore, the constituent elements described below can be appropriately combined.
空気入りタイヤ（以下、必要に応じてタイヤという）の転がり抵抗を低減するため、タイヤの偏心変形を極限まで高めると、タイヤと路面との接地面積が小さくなり接地圧が増加する。その結果、トレッド部の変形による粘弾性エネルギ損失が大きくなり、転がり抵抗が増加する。本発明者らは、この点に注目し、タイヤと路面との接地面積を確保し、かつ偏心変形を維持することによって、転がり抵抗を低減し、かつ操安性を向上させることを試みた。偏心変形とは、タイヤのトレッドリング（クラウン領域のこと）が円形を保ったまま垂直に変位する一次モードの変形である。タイヤと路面との接地面積を確保し、かつ偏心変形を維持するため、本実施形態に係るタイヤは、例えば、金属の薄板で製造される円筒形状の環状構造体の外側に、前記環状構造体の周方向に向かってゴム層を設け、このゴム層をトレッド部とする構造を採用する。 In order to reduce the rolling resistance of a pneumatic tire (hereinafter referred to as a tire if necessary), if the eccentric deformation of the tire is increased to the limit, the contact area between the tire and the road surface is reduced and the contact pressure is increased. As a result, the viscoelastic energy loss due to the deformation of the tread portion increases, and the rolling resistance increases. The present inventors paid attention to this point, and tried to reduce rolling resistance and improve operability by ensuring a contact area between the tire and the road surface and maintaining eccentric deformation. Eccentric deformation is a deformation in a primary mode in which a tire tread ring (crown region) is displaced vertically while maintaining a circular shape. In order to secure a contact area between the tire and the road surface and maintain eccentric deformation, the tire according to the present embodiment is, for example, outside the cylindrical annular structure manufactured by a thin metal plate. A structure in which a rubber layer is provided in the circumferential direction and the rubber layer is used as a tread portion is employed.
図１は、本実施形態に係るタイヤの斜視図である。図２−１から図２−３は、本実施形態に係るタイヤの分解図である。図３は、本実施形態に係るタイヤの子午断面図である。図４は、本実施形態に係るタイヤが有するカーカス部の拡大図である。図１に示すように、タイヤ１は、環状の構造体である。前記環状の構造体の中心を通る軸がタイヤ１の中心軸（Ｙ軸）となる。タイヤ１は、使用時において、内部に空気が充填される。 FIG. 1 is a perspective view of a tire according to the present embodiment. FIGS. 2-1 to 2-3 are exploded views of the tire according to the present embodiment. FIG. 3 is a meridional sectional view of the tire according to the present embodiment. FIG. 4 is an enlarged view of a carcass portion included in the tire according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the tire 1 is an annular structure. An axis passing through the center of the annular structure is a central axis (Y axis) of the tire 1. The tire 1 is filled with air when in use.
タイヤ１は、中心軸（Ｙ軸）を回転軸として回転する。Ｙ軸は、タイヤ１の中心軸かつ回転軸である。タイヤ１の中心軸（回転軸）であるＹ軸に直交し、かつタイヤ１が接地する路面と平行な軸をＸ軸、Ｙ軸とＸ軸とに直交する軸をＺ軸とする。Ｙ軸と平行な方向がタイヤ１の幅方向である。Ｙ軸を通り、かつＹ軸に直交する方向がタイヤ１の径方向である。また、Ｙ軸を中心とする周方向が空気入りタイヤ１の周方向（図１の矢印ＣＲで示す方向）である。 The tire 1 rotates about a central axis (Y axis) as a rotation axis. The Y axis is a central axis and a rotation axis of the tire 1. An axis that is orthogonal to the Y axis that is the central axis (rotation axis) of the tire 1 and that is parallel to the road surface on which the tire 1 contacts is X axis, and an axis that is orthogonal to the Y axis and X axis is the Z axis. The direction parallel to the Y axis is the width direction of the tire 1. A direction passing through the Y axis and perpendicular to the Y axis is the radial direction of the tire 1. Further, the circumferential direction around the Y axis is the circumferential direction of the pneumatic tire 1 (the direction indicated by the arrow CR in FIG. 1).
図１、図２−１から図２−３及び図３に示すように、タイヤ１は、円筒形状の環状構造体１０と、ゴム層１１と、カーカス部１２と、補強構造体１５とを含む。環状構造体１０は、円筒形状の部材である。ゴム層１１は、環状構造体１０の外側１０ｓｏに、環状構造体１０の周方向に向かって設けられることで、タイヤ１のトレッド部となる。カーカス部１２は、図４に示すように、ゴム１２Ｒで被覆された繊維１２Ｆを有する。そして、カーカス部１２は、図３に示すように、環状構造体１０とゴム層１１とを含む円筒形状の構造体２の中心軸（Ｙ軸）と平行な方向（すなわち幅方向）における両側２Ｓに設けられる。タイヤ１は、構造体２の子午断面において、ゴム層１１の外側１１ｓｏと、環状構造体１０の外側１０ｓｏとが同様の形状である。 As shown in FIGS. 1, 2-1 to 2-3, and 3, the tire 1 includes a cylindrical annular structure 10, a rubber layer 11, a carcass portion 12, and a reinforcing structure 15. . The annular structure 10 is a cylindrical member. The rubber layer 11 becomes a tread portion of the tire 1 by being provided on the outer side 10so of the annular structure 10 toward the circumferential direction of the annular structure 10. As shown in FIG. 4, the carcass portion 12 has fibers 12F covered with rubber 12R. As shown in FIG. 3, the carcass portion 12 includes both sides 2 </ b> S in a direction (that is, a width direction) parallel to the central axis (Y axis) of the cylindrical structure 2 including the annular structure 10 and the rubber layer 11. Provided. In the tire 1, the outer side 11 so of the rubber layer 11 and the outer side 10 so of the annular structure 10 have the same shape in the meridional section of the structure 2.
環状構造体１０は、本実施形態においては金属材料で作られる。環状構造体１０に用いることができる金属材料としては、炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム合金等があるが、これらに限定されるものではない。例えば、ＣＦＲＰ（Carbone Fiber Reinforced Plastics）やＧＦＲＰ（Glass Fiber Reinforced Plastics）等の繊維強化プラスチックを環状構造体１０に用いることもできる。 The annular structure 10 is made of a metal material in this embodiment. Examples of the metal material that can be used for the annular structure 10 include, but are not limited to, carbon steel, stainless steel, and aluminum alloy. For example, fiber reinforced plastics such as CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastics) and GFRP (Glass Fiber Reinforced Plastics) can be used for the annular structure 10.
環状構造体１０の厚みは、後述するように０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下と薄い。このため、タイヤ１へのインフレート時には環状構造体１０の幅方向中央部が膨張しようとして、幅方向における両側にバックリングによる変形が発生することがある。その結果、環状構造体１０及びタイヤ１の形状が歪み、タイヤ１の転動時における振動等の原因となることがある。この現象は、環状構造体１０の厚みが小さい程、顕著になる。一方、環状構造体１０の厚みが０．５ｍｍ以上になると、バックリングによる変形は抑制されるが、環状構造体１０の質量が増加して、タイヤ１のばね下荷重が増加する。 The thickness of the annular structure 10 is as thin as 0.1 mm or more and 2.0 mm or less as will be described later. For this reason, when the tire 1 is inflated, the center portion in the width direction of the annular structure 10 tends to expand, and deformation due to buckling may occur on both sides in the width direction. As a result, the shapes of the annular structure 10 and the tire 1 may be distorted, which may cause vibration when the tire 1 rolls. This phenomenon becomes more prominent as the thickness of the annular structure 10 is smaller. On the other hand, when the thickness of the annular structure 10 is 0.5 mm or more, deformation due to buckling is suppressed, but the mass of the annular structure 10 increases and the unsprung load of the tire 1 increases.
環状構造体１０は、幅方向における両端部の剛性が低いため、前記両端部で上述したバックリングによる変形が発生しやすい。そこで、本実施形態では、補強構造体１５を、環状構造体１０のＹ軸と平行な方向における両側に設ける。補強構造体１５は、環状の構造体であり、幅方向における環状構造体１０の両側の領域に設けられる。補強構造体１５に用いることができる金属材料としては、炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム合金等があるが、これらに限定されるものではない。例えば、ＣＦＲＰ（Carbone Fiber Reinforced Plastics）やＧＦＲＰ（Glass Fiber Reinforced Plastics）等の繊維強化プラスチックを補強構造体１５に用いることもできる。 Since the annular structure 10 has low rigidity at both ends in the width direction, deformation due to the buckling described above tends to occur at both ends. Therefore, in the present embodiment, the reinforcing structures 15 are provided on both sides in the direction parallel to the Y axis of the annular structure 10. The reinforcing structure 15 is an annular structure, and is provided in regions on both sides of the annular structure 10 in the width direction. Examples of the metal material that can be used for the reinforcing structure 15 include, but are not limited to, carbon steel, stainless steel, and aluminum alloy. For example, fiber reinforced plastics such as CFRP (Carbon Fiber Reinforced Plastics) and GFRP (Glass Fiber Reinforced Plastics) can be used for the reinforcing structure 15.
補強構造体１５により、Ｙ軸と平行な方向における環状構造体１０の両側の領域は、それ以外の領域よりも剛性が高くなる。このため、環状構造体１０の両側に発生するバックリングによる変形を抑制しつつ、環状構造体１０の質量増加を最小限に抑えることができる。剛性とは、径方向における剛性である。すなわち、一方の補強構造体１５が設けられる領域（補強領域）と補強構造体１５が設けられない領域（非補強領域）とに、それぞれ径方向に向かって同じ荷重を負荷した場合、補強領域の方が非補強領域よりも変形が少なくなる。 Due to the reinforcing structure 15, the regions on both sides of the annular structure 10 in the direction parallel to the Y axis have higher rigidity than the other regions. For this reason, an increase in mass of the annular structure 10 can be minimized while suppressing deformation due to buckling occurring on both sides of the annular structure 10. The rigidity is the rigidity in the radial direction. That is, when the same load is applied in the radial direction to a region where one reinforcing structure 15 is provided (reinforcing region) and a region where the reinforcing structure 15 is not provided (non-reinforcing region), The deformation is less than in the non-reinforced region.
補強構造体１５と環状構造体１０とは、機械的に結合していることが好ましい。両者の結合においては、補強構造体１５と環状構造体１０とが直接結合していてもよいし、その他の部材（例えば、接着剤又はゴム等）を介して結合していてもよい。両者を機械的に結合させる例としては、例えば、溶接、リベット又はボルトによる締結、接着、焼き嵌め又は冷やし嵌め焼等がある。 The reinforcing structure 15 and the annular structure 10 are preferably mechanically coupled. In the coupling of both, the reinforcing structure 15 and the annular structure 10 may be directly coupled, or may be coupled via another member (for example, an adhesive or rubber). Examples of mechanically coupling the two include welding, fastening with rivets or bolts, adhesion, shrink fitting or cold fitting firing.
環状構造体１０の外側１０ｓｏとゴム層１１の内側１１ｓｉとは互いに接触している。本実施形態において、環状構造体１０とゴム層１１とは、例えば接着剤によって固定されている。このような構造により、環状構造体１０とゴム層１１との間で相互に力を伝達できる。環状構造体１０とゴム層１１とを固定する手段は、接着剤に限定されるものではない。ゴム層１１は、合成ゴムや天然ゴム又はこれらを混合したゴム材料と、当該ゴム材料に補強材として添加される炭素やＳｉＯ２等を含む。ゴム層１１は、図２−１に示すように、無端のベルト状の構造体である。本実施形態において、ゴム層１１の子午断面形状は、図３に示すように長方形である。ゴム層１１の子午断面形状は長方形に限定されるものではないが、ゴム層１１の外側１１ｓｏと内側１１ｓｉ（すなわち、環状構造体１０の外側１０ｓｏ）とが平行（公差、誤差を含む）であることが好ましい。この点については後述する。ゴム層１１は外側１１ｓｏに複数の溝によって形成されるトレッドパターンを有していてもよい。 The outer side 10so of the annular structure 10 and the inner side 11si of the rubber layer 11 are in contact with each other. In the present embodiment, the annular structure 10 and the rubber layer 11 are fixed by, for example, an adhesive. With such a structure, force can be transmitted between the annular structure 10 and the rubber layer 11. The means for fixing the annular structure 10 and the rubber layer 11 is not limited to the adhesive. The rubber layer 11 includes synthetic rubber, natural rubber, or a rubber material in which these are mixed, and carbon, SiO 2, or the like added as a reinforcing material to the rubber material. As shown in FIG. 2A, the rubber layer 11 is an endless belt-like structure. In the present embodiment, the meridional cross-sectional shape of the rubber layer 11 is a rectangle as shown in FIG. The meridional cross-sectional shape of the rubber layer 11 is not limited to a rectangle, but the outer side 11so and the inner side 11si of the rubber layer 11 (that is, the outer side 10so of the annular structure 10) are parallel (including tolerance and error). It is preferable. This point will be described later. The rubber layer 11 may have a tread pattern formed by a plurality of grooves on the outer side 11so.
カーカス部１２は、タイヤ１に空気を充填した際に、環状構造体１０とともに圧力容器としての役目を果たす強度メンバーである。カーカス部１２及び環状構造体１０は、内部に充填された空気の内圧によってタイヤ１に作用する荷重を支え、走行中にタイヤ１が受ける動的荷重に耐える。本実施形態において、タイヤ１のカーカス部１２は、内側にインナーライナー１４を有する。インナーライナー１４によって、タイヤ１の内部に充填された空気の漏洩を抑制する。両方のカーカス部１２は、径方向内側に、それぞれビード部１３を有する。ビード部１３は、タイヤ１が取り付けられるホイールのリムと嵌合する。なお、カーカス部１２は、ホイールのリムと機械的に結合していてもよい。 The carcass portion 12 is a strength member that serves as a pressure vessel together with the annular structure 10 when the tire 1 is filled with air. The carcass portion 12 and the annular structure 10 support the load acting on the tire 1 by the internal pressure of the air filled therein, and withstand the dynamic load that the tire 1 receives during traveling. In the present embodiment, the carcass portion 12 of the tire 1 has an inner liner 14 on the inner side. The inner liner 14 suppresses leakage of air filled in the tire 1. Both carcass portions 12 each have a bead portion 13 on the radially inner side. The bead portion 13 is fitted to a wheel rim to which the tire 1 is attached. The carcass portion 12 may be mechanically coupled to the wheel rim.
図５は、環状構造体とゴム層との子午断面図である。環状構造体１０の弾性率は、７０ＧＰａ以上２５０ＧＰａ以下とすることが好ましい。また、環状構造体１０の厚みｔｍは、０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下とすることが好ましい。環状構造体１０の厚みｔｍは、環状構造体１０の材料によって適切な大きさに設定されることが好ましい。環状構造体１０の弾性率と厚みｔｍとの積（剛性パラメータという）は、１０以上５００以下とすることが好ましい。 FIG. 5 is a meridional sectional view of the annular structure and the rubber layer. The elastic modulus of the annular structure 10 is preferably 70 GPa or more and 250 GPa or less. In addition, the thickness tm of the annular structure 10 is preferably 0.1 mm or more and 2.0 mm or less. The thickness tm of the annular structure 10 is preferably set to an appropriate size depending on the material of the annular structure 10. The product (referred to as a stiffness parameter) of the elastic modulus and thickness tm of the annular structure 10 is preferably 10 or more and 500 or less.
剛性パラメータを上記の範囲とすることにより、環状構造体１０は、面内剛性が大きくなる。このため、タイヤ１に空気を充填したとき及びタイヤ１が路面に接地したときにおいては、環状構造体１０によってトレッド部となるゴム層１１の設置部における局所的な変形が抑制される。その結果、タイヤ１は、前記変形にともなう粘弾性エネルギの損失が抑制される。また、剛性パラメータを上記の範囲とすることにより、環状構造体１０は、径方向における剛性は小さくなる。このため、タイヤ１は、従来の空気入りタイヤと同様に、路面との接地部でトレッド部が柔軟に変形する。このような機能により、タイヤ１は、接地部における局所的な歪み及び応力の集中を回避しながら偏心変形するので、接地部における歪みを分散させることができる。その結果、タイヤ１は、接地部におけるゴム層１１の局所的な変形が抑制されるので、接地面積が確保され、転がり抵抗が低減される。 By setting the stiffness parameter in the above range, the in-plane stiffness of the annular structure 10 is increased. For this reason, when the tire 1 is filled with air and when the tire 1 contacts the road surface, the annular structure 10 suppresses local deformation in the installation portion of the rubber layer 11 that becomes the tread portion. As a result, the tire 1 is suppressed from loss of viscoelastic energy due to the deformation. Moreover, the rigidity in the radial direction of the annular structure 10 is reduced by setting the rigidity parameter within the above range. For this reason, the tread portion of the tire 1 is flexibly deformed at the contact portion with the road surface, similarly to the conventional pneumatic tire. With such a function, the tire 1 is eccentrically deformed while avoiding local strain and stress concentration in the ground contact portion, so that the strain in the ground contact portion can be dispersed. As a result, in the tire 1, local deformation of the rubber layer 11 in the ground contact portion is suppressed, so that a ground contact area is ensured and rolling resistance is reduced.
さらに、タイヤ１は、環状構造体１０の面内剛性が大きいこと及びゴム層１１の接地面積を確保できる結果、周方向における接地長さを確保できることから、舵角が入力されたときに発生する横力が大きくなる。その結果、タイヤ１は、大きなコーナーリングパワーを得ることができる。また、環状構造体１０を金属で製造した場合、タイヤ１の内部に充填された空気は環状構造体１０をほとんど透過しない。その結果、タイヤ１の空気圧の管理が容易になるという利点もある。このため、長期にわたり、タイヤ１に空気を充填しないような使用態様に対しても、タイヤ１の空気圧低下を抑制できる。 Furthermore, the tire 1 is generated when the steering angle is input because the in-plane rigidity of the annular structure 10 is large and the contact area of the rubber layer 11 can be ensured, so that the contact length in the circumferential direction can be ensured. Lateral force increases. As a result, the tire 1 can obtain a large cornering power. Further, when the annular structure 10 is made of metal, the air filled in the tire 1 hardly penetrates the annular structure 10. As a result, there is an advantage that the air pressure of the tire 1 can be easily managed. For this reason, it is possible to suppress a decrease in the air pressure of the tire 1 even for a usage mode in which the tire 1 is not filled with air over a long period of time.
補強構造体１５は、弾性率が７０ＧＰａ以上２５０ＧＰａ以下であることが好ましい。このようにすることで、バックリングによる変形を効果的に抑制できるとともに、タイヤ１の転がり抵抗を低減でき、さらに及び操安性を向上させることができる。なお、環状構造体１０の弾性率と補強構造体１５の弾性率とは異なっていてもよい。また、補強構造体１５は、厚みｔｈが０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましい。このようにすることで、バックリングによる変形を効果的に抑制できるとともに、タイヤ１の転がり抵抗を低減でき、さらに及び操安性を向上させることができる。なお、環状構造体１０の厚みｔｍと補強構造体１５の厚みｔｈとは異なっていてもよい。 The reinforcing structure 15 preferably has an elastic modulus of 70 GPa or more and 250 GPa or less. By doing in this way, the deformation | transformation by buckling can be suppressed effectively, the rolling resistance of the tire 1 can be reduced, and also maneuverability can be improved. The elastic modulus of the annular structure 10 and the elastic modulus of the reinforcing structure 15 may be different. The reinforcing structure 15 preferably has a thickness th of 0.1 mm or more and 2 mm or less. By doing in this way, the deformation | transformation by buckling can be suppressed effectively, the rolling resistance of the tire 1 can be reduced, and also maneuverability can be improved. The thickness tm of the annular structure 10 and the thickness th of the reinforcing structure 15 may be different.
タイヤ１の子午断面において、補強構造体１５の断面２次モーメントは、０．００４ｍｍ４以上２０ｍｍ４以下であることが好ましい。このようにすれば、環状構造体１０をより効果的に補強して、バックリングによる変形をより効果的に抑制することができる。図５に示す例において、補強構造体１５の子午断面における形状は長方形である。この場合、断面２次モーメントＩは、式（１）で求めることができる。補強構造体１５の子午断面における形状は長方形である場合、Ｉ＝０．００４ｍｍ４は、Ｗｈ＝５０ｍｍ、ｔｈ＝０．１ｍｍに対応し、Ｉ＝２０ｍｍ４は、Ｗｈ＝３０ｍｍ、ｔｈ＝２ｍｍに対応する。Ｗｈは、補強構造体１５の幅方向における寸法である。
Ｉ＝Ｗｈ×ｔｈ３／１２・・・（１）
In the meridional section of the tire 1, the secondary moment of the section of the reinforcing structure 15 is preferably 0.004 mm 4 or more and 20 mm 4 or less. If it does in this way, the annular structure 10 can be reinforced more effectively and the deformation | transformation by buckling can be suppressed more effectively. In the example shown in FIG. 5, the shape in the meridional section of the reinforcing structure 15 is a rectangle. In this case, the cross-sectional secondary moment I can be obtained by Expression (1). When the shape in the meridional section of the reinforcing structure 15 is a rectangle, I = 0.004 mm 4 corresponds to Wh = 50 mm and th = 0.1 mm, and I = 20 mm 4 corresponds to Wh = 30 mm and th = 2 mm. Correspond. Wh is a dimension in the width direction of the reinforcing structure 15.
I = Wh × th 3/12 ··· (1)
環状構造体１０の外側１０ｓｏと、ゴム層１１の外側１１ｓｏとの距離ｔｒ（ゴム層１１の厚み）は、３ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることが好ましい。距離ｔｒをこのような範囲とすることで、乗り心地を確保しつつ、コーナーリング時におけるゴム層１１の過度な変形を抑制できる。環状構造体１０の中心軸（Ｙ軸）と平行な方向、すなわち幅方向における環状構造体１０の寸法（環状構造体幅）Ｗｍは、中心軸（Ｙ軸）と平行な方向におけるゴム層１１の寸法（ゴム層幅）Ｗｒの５０％（Ｗｒ×０．５）以上１２０％（Ｗｒ×１．２）以下とすることが好ましい。ＷｍがＷｒ×０．５よりも小さい場合、環状構造体１０の面内剛性が不足する結果、タイヤ幅に対して偏心変形を維持する領域が減少する。その結果、転がり抵抗を低減させる効果及びコーナーリングパワーも減少してしまうおそれがある。また、ＷｍがＷｒ×１．２を超えると、接地時においてトレッドが環状構造体１０を中心軸（Ｙ軸）方向に座屈変形させ、環状構造体１０の変形を招くおそれがある。Ｗｒ×０．５≦Ｗｍ≦Ｗｒ×１．２とすることで、転がり抵抗を低減させつつコーナーリングパワーを維持し、さらに、環状構造体１０の変形も抑制できる。 The distance tr (the thickness of the rubber layer 11) between the outer side 10so of the annular structure 10 and the outer side 11so of the rubber layer 11 is preferably 3 mm or more and 20 mm or less. By setting the distance tr in such a range, excessive deformation of the rubber layer 11 at the time of cornering can be suppressed while ensuring riding comfort. The dimension (annular structure width) Wm of the annular structure 10 in the direction parallel to the central axis (Y-axis) of the annular structure 10, that is, the width direction, is Wm of the rubber layer 11 in the direction parallel to the central axis (Y-axis). The size (rubber layer width) Wr is preferably 50% (Wr × 0.5) or more and 120% (Wr × 1.2) or less. When Wm is smaller than Wr × 0.5, the in-plane rigidity of the annular structure 10 is insufficient, and as a result, the region for maintaining the eccentric deformation with respect to the tire width decreases. As a result, the effect of reducing the rolling resistance and the cornering power may be reduced. If Wm exceeds Wr × 1.2, the tread may buckle and deform the annular structure 10 in the central axis (Y-axis) direction at the time of ground contact, and the annular structure 10 may be deformed. By setting Wr × 0.5 ≦ Wm ≦ Wr × 1.2, it is possible to maintain cornering power while reducing rolling resistance, and to suppress deformation of the annular structure 10.
図６から図９は、本実施形態に係る補強構造体の変形例を示す子午断面図である。図６に示すように、補強構造体１５ａは、環状構造体１０の径方向外側に配置されてもよい。このようにすることで、補強構造体１５ａによって環状構造体１０の径方向外側への変形を抑制することができる。また、図７に示すように、補強構造体１５ｂは、径方向において環状構造体１０と同じ位置に配置される。すなわち、補強構造体１５ｂは、環状構造体１０の幅方向における両端面にそれぞれ取り付けられる。この場合、環状構造体１０の弾性率よりも補強構造体１５の弾性率を高くすることにより、幅方向における環状構造体１０の両側の領域は、それ以外の領域よりも剛性を高くすることができる。 6 to 9 are meridional sectional views showing modifications of the reinforcing structure according to this embodiment. As shown in FIG. 6, the reinforcing structure 15 a may be disposed on the radially outer side of the annular structure 10. By doing in this way, the deformation | transformation to the radial direction outer side of the cyclic structure 10 can be suppressed with the reinforcement structure 15a. As shown in FIG. 7, the reinforcing structure 15b is disposed at the same position as the annular structure 10 in the radial direction. That is, the reinforcing structure 15b is attached to both end surfaces in the width direction of the annular structure 10 respectively. In this case, by making the elastic modulus of the reinforcing structure 15 higher than the elastic modulus of the annular structure 10, the regions on both sides of the annular structure 10 in the width direction may have higher rigidity than the other regions. it can.
図８に示す補強構造体１５ｃは、図７に示す補強構造体１５ｂと同様に、環状構造体１０の幅方向における両端面にそれぞれ取り付けられる。補強構造体１５ｃは、幅方向外側に向かうにしたがって厚みが大きくしてある。補強構造体１５は、環状構造体１０の径方向内側に取り付けてもよいし、径方向外側に取り付けてもよい。図９は、環状構造体１０ｄの幅方向両端部を幅方向内側かつ径方向内側に折り曲げて、折り曲げられた部分を補強構造体１５ｄとしたものである。環状構造体１０ｄは、折り曲がり部１６で補強構造体１５ｄと連結している。また、環状構造体１０ｄと、折り曲がり部１６と、補強構造体１５ｄとは一体構造である。このようにすることで、幅方向における環状構造体１０の両側の領域は、それ以外の領域よりも剛性を高くすることができる。折り曲がり部１６は複数であってもよい。また、環状構造体１０ｄの幅方向両端部を幅方向内側かつ径方向外側に折り曲げてもよい。 Reinforcing structures 15c shown in FIG. 8 are respectively attached to both end faces in the width direction of the annular structure 10, similarly to the reinforcing structures 15b shown in FIG. The reinforcing structure 15c increases in thickness toward the outer side in the width direction. The reinforcing structure 15 may be attached to the radially inner side of the annular structure 10 or may be attached to the radially outer side. In FIG. 9, both ends in the width direction of the annular structure 10d are bent inward in the width direction and radially inward, and the bent portion is used as the reinforcing structure 15d. The annular structure 10 d is connected to the reinforcing structure 15 d by a bent portion 16. Further, the annular structure 10d, the bent portion 16, and the reinforcing structure 15d are integrated. By doing in this way, the area | region of the both sides of the cyclic structure 10 in the width direction can make rigidity higher than the area | region other than that. A plurality of the bent portions 16 may be provided. Further, both ends in the width direction of the annular structure 10d may be bent inward in the width direction and outward in the radial direction.
図１０−１、図１０−２は、子午断面におけるゴム層及び環状構造体の形状を示す図である。図１０−１に示すタイヤ（空気入りタイヤ）１０１は、子午断面において、ゴム層１１１の外側１１１ｓｏが幅方向中心部において径方向外側に突出しているのに対し、環状構造体１１０の外側１１０ｓｏは幅方向に向かって平坦である。図１０−２に示すタイヤ（空気入りタイヤ）１０１ａは、子午断面において、ゴム層１１１ａの外側１１１ｓｏａが幅方向に向かって平坦であるのに対し、環状構造体１１０ａの外側１１０ｓｏａは幅方向中心部において径方向外側に突出している。このように、タイヤ１０１及びタイヤ１０１ａは、子午断面において、ゴム層１１１、１１１ａの外側１１１ｓｏ、１１１ｓｏａと、環状構造体１１０、１１０ａの外側１１０ｓｏ、１１０ｓｏａとは形状が異なっている。このような構造である場合は、ゴム層１１１、１１１ａの外側１１１ｓｏ、１１１ｓｏａと、環状構造体１１０、１１０ａの外側１１０ｓｏ、１１０ｓｏａとの距離が幅方向において異なるので、幅方向において剛性の分布が発生する。その結果、タイヤ１０１、１０１ａは、トレッド部となるゴム層１１１、１１１ａと、環状構造体１１０、１１０ａとの変形状態が異なり、これに起因して、接地部には局所的な歪み及び応力の集中が発生する。そして、タイヤ１０１、１０１ａは、接地部においてゴム層１１１、１１１ａが局所的に変形するおそれがある。この局所的な変形により、ゴム層１１１、１１１ａの粘弾性損失エネルギが増加して、転がり抵抗の増加を招くおそれがある。 10A and 10B are diagrams illustrating the shapes of the rubber layer and the annular structure in the meridional section. In the tire (pneumatic tire) 101 shown in FIG. 10A, in the meridional section, the outer side 111so of the rubber layer 111 protrudes radially outward at the center in the width direction, whereas the outer side 110so of the annular structure 110 is It is flat in the width direction. In the tire (pneumatic tire) 101a shown in FIG. 10B, in the meridional section, the outer side 111soa of the rubber layer 111a is flat in the width direction, whereas the outer side 110soa of the annular structure 110a is the center in the width direction. Projecting radially outward. Thus, the tire 101 and the tire 101a are different in shape from the outer side 111so, 111soa of the rubber layers 111, 111a and the outer side 110so, 110soa of the annular structures 110, 110a in the meridional section. In the case of such a structure, since the distance between the outer side 111so, 111soa of the rubber layers 111, 111a and the outer side 110so, 110soa of the annular structure 110, 110a is different in the width direction, a distribution of rigidity occurs in the width direction. To do. As a result, the tires 101 and 101a have different deformation states between the rubber layers 111 and 111a serving as the tread portions and the annular structures 110 and 110a. Concentration occurs. And as for the tires 101 and 101a, there exists a possibility that the rubber layers 111 and 111a may deform | transform locally in a grounding part. Due to this local deformation, the viscoelastic loss energy of the rubber layers 111 and 111a increases, which may increase the rolling resistance.
上記観点から、タイヤ１は、図４に示す構造体２の子午断面において、ゴム層１１の外側１１ｓｏと、環状構造体１０の外側１０ｓｏとは同様の形状であることが好ましい。このような構造により、タイヤ１の接地時や転動時においては、トレッド部となるゴム層１１と、環状構造体１０とは略同様に変形する。その結果、タイヤ１は、ゴム層１１の変形が少なくなるので、粘弾性エネルギの損失はより小さくなり、転がり抵抗もより小さくなる。 From the above viewpoint, in the meridional section of the structure 2 shown in FIG. 4, the tire 1 preferably has the same shape as the outer side 11so of the rubber layer 11 and the outer side 10so of the annular structure 10. With such a structure, when the tire 1 is grounded or rolled, the rubber layer 11 serving as the tread portion and the annular structure 10 are deformed in substantially the same manner. As a result, the tire 1 is less deformed by the rubber layer 11, so that the loss of viscoelastic energy is smaller and the rolling resistance is also smaller.
ゴム層１１の外側１１ｓｏと、環状構造体１０の外側１０ｓｏとが、タイヤ１の径方向外側に向かって突出したり、径方向内側に向かって突出したりすると、タイヤ１の接地部における圧力分布が不均一となる。その結果、接地部には局所的な歪み及び応力の集中が発生し、接地部においてゴム層１１が局所的に変形するおそれがある。本実施形態において、タイヤ１は、図３に示すように、ゴム層１１の外側１１ｓｏと、環状構造体１０の外側１０ｓｏとは、ゴム層１１及び環状構造体１０（すなわち、構造体２）の中心軸（Ｙ軸）と平行であることが好ましい。このような構造により、タイヤ１の接地部を略平坦にすることができる。そして、タイヤ１は、接地部における圧力分布が均一になるので、接地部の局所的な歪み及び応力の集中が抑制され、接地部におけるゴム層１１の局所的な変形が抑制される。その結果、タイヤ１は、粘弾性エネルギの損失が小さくなるので、転がり抵抗も小さくなる。また、タイヤ１は、接地部におけるゴム層１１の局所的な変形が抑制されるので、接地面積を確保でき、同時に周方向の接地長さを確保できる。このため、タイヤ１は、コーナーリングパワーも確保できる。 If the outer side 11so of the rubber layer 11 and the outer side 10so of the annular structure 10 protrude toward the radially outer side of the tire 1 or protrude toward the inner side in the radial direction, the pressure distribution in the ground contact portion of the tire 1 is not good. It becomes uniform. As a result, local strain and stress concentration occur in the grounding portion, and the rubber layer 11 may be locally deformed in the grounding portion. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, in the tire 1, the outer side 11 so of the rubber layer 11 and the outer side 10 so of the annular structure 10 are the rubber layer 11 and the annular structure 10 (that is, the structure 2). It is preferable to be parallel to the central axis (Y axis). With such a structure, the ground contact portion of the tire 1 can be made substantially flat. Since the tire 1 has a uniform pressure distribution in the contact portion, local distortion and stress concentration in the contact portion are suppressed, and local deformation of the rubber layer 11 in the contact portion is suppressed. As a result, since the loss of viscoelastic energy is reduced, the rolling resistance of the tire 1 is also reduced. Moreover, since the tire 1 suppresses local deformation of the rubber layer 11 in the ground contact portion, it is possible to secure a ground contact area and at the same time secure a circumferential contact length. For this reason, the tire 1 can also ensure cornering power.
本実施形態においては、上述したように、子午断面におけるゴム層１１の形状は長方形であるが、ゴム層１１の外側１１ｓｏと、環状構造体１０の外側１０ｓｏとは、これらの中心軸（Ｙ軸）と平行であれば、長方形に限定されない。例えば、子午断面におけるゴム層１１の形状は、台形や平行四辺形であってもよい。子午断面におけるゴム層１１の形状が台形である場合、台形の上底と下底とのいずれがゴム層１１の外側１１ｓｏであってもよい。 In the present embodiment, as described above, the shape of the rubber layer 11 in the meridional section is rectangular, but the outer side 11so of the rubber layer 11 and the outer side 10so of the annular structure 10 have their central axes (Y-axis). ) Is not limited to a rectangle. For example, the shape of the rubber layer 11 in the meridional section may be a trapezoid or a parallelogram. When the shape of the rubber layer 11 in the meridional section is a trapezoid, either the upper base or the lower base of the trapezoid may be the outer side 11so of the rubber layer 11.
図１１−１から図１１−３は、本実施形態の変形例に係るタイヤの子午断面を示す図である。これらの変形例は、環状構造体１０等に対するカーカス部１２の取り付け方式が上述した実施形態と異なる他は、上述した実施形態と同様である。図１１−１に示すタイヤ１ａは、カーカス部１２ａの一端部が、環状構造体１０の外側１０ｓｏに取り付けられ、かつ環状構造体１０とゴム層１１とに挟まれる。補強構造体１５は、環状構造体１０の径方向内側に設けられる。 FIGS. 11A to 11C are diagrams illustrating meridional sections of tires according to modifications of the present embodiment. These modified examples are the same as those in the above-described embodiment except that the attachment method of the carcass portion 12 to the annular structure 10 or the like is different from that in the above-described embodiment. In the tire 1 a shown in FIG. 11A, one end of the carcass portion 12 a is attached to the outside 10 so of the annular structure 10 and is sandwiched between the annular structure 10 and the rubber layer 11. The reinforcing structure 15 is provided inside the annular structure 10 in the radial direction.
図１１−２に示すタイヤ１ｂは、カーカス部１２ｂが環状構造体１０の外側１０ｓｏにおいて、幅方向における一端部から他端部に向かって掛け渡され、かつ環状構造体１０とゴム層１１とによって両者の幅方向全領域で挟まれる。補強構造体１５は、環状構造体１０の径方向内側に設けられる。図１１−３に示すタイヤ１ｃは、環状構造体１０の内側１０ｓｉにおいて、カーカス部１２ｃが幅方向における一端部から他端部に向かって掛け渡され、かつ環状構造体１０の内側１０ｓｉに固定される。補強構造体１５ａは、環状構造体１０の径方向外側に設けられる。タイヤ１ｃは、カーカス部１２ｃが環状構造体１０の内側１０ｓｉに固定されるため、補強構造体１５ａとカーカス部１２ｃとの干渉を回避する必要があるからである。 In the tire 1b shown in FIG. 11B, the carcass portion 12b is stretched from one end portion to the other end portion in the width direction on the outer side 10so of the annular structure 10 and is formed by the annular structure 10 and the rubber layer 11. It is sandwiched by the entire area in the width direction of both. The reinforcing structure 15 is provided inside the annular structure 10 in the radial direction. The tire 1c shown in FIG. 11C has a carcass portion 12c spanning from one end portion to the other end portion in the width direction on the inner side 10si of the annular structure 10, and is fixed to the inner side 10si of the annular structure 10. The The reinforcing structure 15 a is provided on the radially outer side of the annular structure 10. This is because the tire 1c needs to avoid interference between the reinforcing structure 15a and the carcass portion 12c because the carcass portion 12c is fixed to the inner side 10si of the annular structure 10.
図１１−１、図１１−２に示すタイヤ１ａ、１ｂのように、カーカス部１２ａ、１２ｂを環状構造体１０とゴム層１１とで挟むようにすると、カーカス部１２は環状構造体１０とゴム層１１とに確実に固定され、高い強度を確保できるので好ましい。特に、図１１−２に示すタイヤ１ｂのように、環状構造体１０の外側１０ｓｏにおいて幅方向全領域にわたりカーカス部１２ｂが覆うようにすれば、カーカス部１２ｂがタイヤ１ｂの幅方向において分断されないので、カーカス部１２ｂと環状構造体１０との接合部に作用する力を抑制できる。その結果、タイヤ１ｂは、前記接合部に不具合が発生するおそれを低減できるので、タイヤ１ｂをより強固な構造物とすることができるとともに、タイヤ１ｂの耐久性低下を抑制できる。 When the carcass portions 12a and 12b are sandwiched between the annular structure 10 and the rubber layer 11 as in the tires 1a and 1b shown in FIGS. 11A and 11B, the carcass portion 12 is made of the annular structure 10 and the rubber. It is preferable because it is securely fixed to the layer 11 and high strength can be secured. In particular, if the carcass portion 12b covers the entire region in the width direction on the outer side 10so of the annular structure 10 as in the tire 1b shown in FIG. 11B, the carcass portion 12b is not divided in the width direction of the tire 1b. Moreover, the force which acts on the junction part of the carcass part 12b and the annular structure 10 can be suppressed. As a result, since the tire 1b can reduce the possibility that a failure occurs in the joint portion, the tire 1b can be made to have a stronger structure, and a decrease in the durability of the tire 1b can be suppressed.
図１１−３に示すタイヤ１ｃは、カーカス部１２ｃが環状構造体１０の内側１０ｓｉに固定される点は、図３に示すタイヤ１と同様であるが、環状構造体１０の内側１０ｓｉの幅方向全域で固定される点が異なる。このような構造により、タイヤ１は、カーカス部１２ｃがタイヤ１ｃの幅方向において分断されない。図３に示すタイヤ１は、カーカス部１２と環状構造体１０との接合部に内圧が作用するが、図１１−３に示すタイヤ１ｃは、内圧をカーカス部１２ｃ全体で受けることになり、カーカス部１２ｃと環状構造体１０との接合部に内圧は作用しない。このように、図１１−３に示すタイヤ１ｃは、幅方向においてカーカス部１２ｃが分断されないので、カーカス部１２ｃと環状構造体１０との接合部に作用する力を抑制できる。その結果、タイヤ１ｃは、前記接合部に不具合が発生するおそれを低減できるので、タイヤ１ｃの耐久性低下を抑制できる。 The tire 1c shown in FIG. 11C is the same as the tire 1 shown in FIG. 3 in that the carcass portion 12c is fixed to the inner side 10si of the annular structure 10, but the width direction of the inner side 10si of the annular structure 10 is shown. Different points are fixed throughout. With such a structure, in the tire 1, the carcass portion 12c is not divided in the width direction of the tire 1c. In the tire 1 shown in FIG. 3, internal pressure acts on the joint portion between the carcass portion 12 and the annular structure 10, but the tire 1 c shown in FIG. 11C receives the internal pressure in the entire carcass portion 12 c, The internal pressure does not act on the joint between the portion 12 c and the annular structure 10. Thus, since the carcass part 12c is not divided in the width direction in the tire 1c shown in FIG. 11C, the force acting on the joint part between the carcass part 12c and the annular structure 10 can be suppressed. As a result, since the tire 1c can reduce the possibility that a failure occurs in the joint portion, a decrease in the durability of the tire 1c can be suppressed.
図１２は、本実施形態の他の変形例に係るタイヤの子午断面を示す図である。図１２に示すように、タイヤ１ｄは、環状構造体１０が、ゴム層１１内に埋設されている。このようにすることで、環状構造体１０とゴム層１１とがより確実に固定される。タイヤ１ｄのカーカス部１２は、環状構造体１０の径方向内側を通って、両方のビード部１３間を連結している。すなわち、カーカス部１２は、両方のビード部１３、１３間で連続している。なお、カーカス部１２は、環状構造体１０の幅方向における両側に設けられて、両方のビード部１３、１３間で連続していなくてもよい。本変形例において、タイヤ１ｄは、ゴム層１１が両方のカーカス部１２、１２の表面を覆っている。タイヤ１ｄは、両方のカーカス部１２の内側にインナーライナー１４を有する。 FIG. 12 is a diagram showing a meridional section of a tire according to another modification of the present embodiment. As shown in FIG. 12, the tire 1 d has an annular structure 10 embedded in the rubber layer 11. By doing in this way, the annular structure 10 and the rubber layer 11 are more reliably fixed. The carcass portion 12 of the tire 1 d passes through the inner side in the radial direction of the annular structure 10 and connects both the bead portions 13. That is, the carcass part 12 is continuous between both bead parts 13 and 13. The carcass portion 12 may be provided on both sides in the width direction of the annular structure 10 and may not be continuous between both bead portions 13 and 13. In the present modified example, in the tire 1d, the rubber layer 11 covers the surfaces of both the carcass portions 12 and 12. The tire 1d has an inner liner 14 inside both the carcass portions 12.
タイヤ１ｄは、ゴム層１１に溝を有さないが、溝を有していてもよい。ゴム層１１が溝を有する場合、ゴム層１１の外側（タイヤ１のトレッド面）と、環状構造体１０の外側とが、トレッド面に形成された溝の部分を除いて同様の形状であり、平行（公差、誤差を含む）であることがより好ましい。このような構造により、タイヤ１ｄの接地時や転動時においては、トレッド部となるゴム層１１と、環状構造体１０とは略同様に変形する。その結果、タイヤ１ｄは、ゴム層１１の変形が少なくなるので、粘弾性エネルギの損失はより小さくなり、転がり抵抗もより小さくなる。 The tire 1d does not have a groove in the rubber layer 11, but may have a groove. When the rubber layer 11 has a groove, the outer side of the rubber layer 11 (tread surface of the tire 1) and the outer side of the annular structure 10 have the same shape except for the groove portion formed on the tread surface. More preferably, they are parallel (including tolerance and error). With such a structure, the rubber layer 11 serving as the tread portion and the annular structure 10 are deformed in substantially the same manner when the tire 1d is grounded or rolled. As a result, since the deformation of the rubber layer 11 is less in the tire 1d, the loss of viscoelastic energy is smaller and the rolling resistance is also smaller.
（評価例）
本実施形態に係るタイヤ１を基にして、コンピュータで解析可能な数値解析モデルを作成し、コンピュータを用いて有限要素法で解析した。数値解析モデルの元となったタイヤ１は、図３に示す子午断面形状を有している。タイヤ１の各部の寸法は、図３に示すタイヤ幅Ｗが１９０ｍｍ、カーカス高さ（ビード部１３のヒール部１３ｈから環状構造体１０の内側１０ｓｉまでの径方向における距離）Ｈが４０ｍｍである。環状構造体１０は、ばね鋼であり、厚みｔｍ（図５参照）は０．４ｍｍである。ゴム層１１は、環状構造体１０の外側１０ｓｏに接着して固定した。ゴム層１１の厚みｔｒ（図５参照）は８ｍｍである。タイヤ１の直径は、２２５／５０Ｒ１８の空気入りタイヤの直径相当の大きさである。一対のカーカス部１２は、環状構造体１０の内側１０ｓｉの幅方向における両端部にそれぞれ結合した。図３、図５に示す補強構造体１５は、Ｗｈ＝３０ｍｍ、ｔｈ＝０．４ｍｍで、断面２次モーメントＩ＝０．１６ｍｍ４である。
(Evaluation example)
A numerical analysis model that can be analyzed by a computer is created based on the tire 1 according to the present embodiment, and is analyzed by a finite element method using a computer. The tire 1 from which the numerical analysis model is based has a meridional cross-sectional shape shown in FIG. The dimensions of each part of the tire 1 are such that the tire width W shown in FIG. 3 is 190 mm, and the carcass height (the distance in the radial direction from the heel portion 13 h of the bead portion 13 to the inner side 10 si of the annular structure 10) H is 40 mm. The annular structure 10 is spring steel, and the thickness tm (see FIG. 5) is 0.4 mm. The rubber layer 11 was adhered and fixed to the outer side 10 so of the annular structure 10. The rubber layer 11 has a thickness tr (see FIG. 5) of 8 mm. The diameter of the tire 1 is equivalent to the diameter of a pneumatic tire of 225 / 50R18. The pair of carcass portions 12 were respectively coupled to both end portions in the width direction of the inner side 10si of the annular structure 10. The reinforcing structure 15 shown in FIGS. 3 and 5 has Wh = 30 mm, th = 0.4 mm, and a cross-sectional secondary moment I = 0.16 mm 4 .
比較対象として、従来構造の空気入りタイヤ及び剛体板タイヤについて、コンピュータで解析可能な数値解析モデルを作成し、コンピュータを用いて有限要素法で接地解析及び転動解析を実行した。従来構造の空気入りタイヤは、サイズが２２５／５０Ｒ１８である。剛体板タイヤは、円板の外周部にゴム層を設けたものであり、図１、図３に示すタイヤ１が有する環状構造体１０の剛性を極めて高くしたものに相当する。剛体板タイヤは、幅が１９０ｍｍであり、直径は２２５／５０Ｒ１８の空気入りタイヤの直径相当の大きさである。剛体板タイヤは、偏心変形を極限まで高めたものである。 As a comparison object, a numerical analysis model that can be analyzed by a computer was created for a pneumatic tire and a rigid plate tire having a conventional structure, and a ground contact analysis and a rolling analysis were executed by a finite element method using the computer. The conventional pneumatic tire has a size of 225 / 50R18. The rigid plate tire has a rubber layer provided on the outer peripheral portion of a circular plate, and corresponds to a structure in which the rigidity of the annular structure 10 included in the tire 1 shown in FIGS. 1 and 3 is extremely high. The rigid plate tire has a width of 190 mm and a diameter corresponding to the diameter of a pneumatic tire of 225 / 50R18. The rigid plate tire has increased eccentric deformation to the limit.
タイヤ１と従来構造の空気入りタイヤと剛体板タイヤとを評価するための特性値は、縦剛性Ｋｔ及び横剛性Ｋｙ及びコーナーリングパワーＣＰ及び転がり抵抗ＲＲである。縦剛性は、評価対象（タイヤ１及び従来構造の空気入りタイヤ及び剛体板タイヤの数値解析モデル）に対して路面と直交する方向に荷重を与えた場合における、前記荷重の作用方向における変位に対する、前記荷重の変化率（ｋＮ／ｍ）である。本評価例においては、評価対象に内圧として２３０ｋＰａを評価対象へ負荷した状態で、路面と直交する方向における基準荷重（４ｋＮ）を評価対象に与え、かつ前記基準荷重を中心として±０．５ｋＮの範囲で評価対象に与える荷重を変化させた際の前記変化率を縦剛性とした。 The characteristic values for evaluating the tire 1, the pneumatic tire having a conventional structure, and the rigid plate tire are the longitudinal rigidity Kt, the lateral rigidity Ky, the cornering power CP, and the rolling resistance RR. The longitudinal rigidity is relative to the displacement in the direction of action of the load when a load is applied in a direction orthogonal to the road surface with respect to the evaluation object (the tire 1 and the numerical analysis model of the pneumatic tire and the rigid plate tire of the conventional structure). The rate of change of the load (kN / m). In this evaluation example, a reference load (4 kPa) in a direction perpendicular to the road surface is given to the evaluation object in a state where 230 kPa is applied to the evaluation object as an internal pressure, and ± 0.5 kPa around the reference load. The rate of change when the load applied to the evaluation target was changed in the range was defined as the longitudinal rigidity.
横剛性は、評価対象に対して路面と直交する方向に荷重を与えながら、評価対象の幅方向（横方向）へ評価対象を動かした場合において、横方向における変位（横方向変位）に対する、横方向に与えた力（横力）の変化率（ｋＮ／ｍ）である。本評価例においては、評価対象に内圧として２３０ｋＰａを評価対象へ負荷し、かつ路面と直交する方向における基準荷重（４ｋＮ）を評価対象に与えた状態で、横力を所定の範囲で変化させることによって得られた、前記横方向変位に対する前記横力の変化率を横剛性とした。コーナーリングパワーは、評価対象を定常転動させた状態において評価対象に舵角を１度与えたときに、横方向に発生する力の大きさである。転がり抵抗（転動抵抗）は、特許第３９６９８２１に記載された方法によって求めた。この方法は、まず静的接地解析結果において、タイヤモデルが一回転する場合に相当する周方向のひずみと応力の履歴を求め、その履歴のフーリエ変換結果である振幅と材料の損失正接を用いてタイヤモデルの各所の損失エネルギを求める。これをタイヤモデル全体で総和することによりタイヤモデル全体での損失エネルギを求め、この全損失エネルギをタイヤモデルの周長で除算することにより転がり抵抗を算出する方法である。 The lateral rigidity is the lateral stiffness against the displacement in the lateral direction (lateral displacement) when the evaluation object is moved in the width direction (lateral direction) of the evaluation object while applying a load to the evaluation object in the direction perpendicular to the road surface. It is the rate of change (kN / m) of the force (lateral force) applied in the direction. In this evaluation example, 230 kPa is applied as an internal pressure to the evaluation object, and the lateral force is changed within a predetermined range in a state where a reference load (4 kPa) in a direction orthogonal to the road surface is applied to the evaluation object. The change rate of the lateral force with respect to the lateral displacement obtained as described above was defined as lateral stiffness. The cornering power is a magnitude of a force generated in the lateral direction when a steering angle is given to the evaluation object once in a state where the evaluation object is in a steady rolling state. The rolling resistance (rolling resistance) was determined by the method described in Japanese Patent No. 3969821. This method first obtains a history of circumferential strain and stress corresponding to the case where the tire model makes one revolution in the static ground analysis result, and uses the Fourier transform result of the history and the loss tangent of the material. Find the energy loss at each part of the tire model. This is a method of calculating the rolling resistance by obtaining the loss energy of the entire tire model by summing up the entire tire model and dividing the total loss energy by the circumference of the tire model.
図１３は、評価結果を示す図である。図１３において、特性値である縦剛性Ｋｔ及び横剛性Ｋｙ及びコーナーリングパワーＣＰ及び転がり抵抗ＲＲは、従来構造の空気入りタイヤの特性値を１００として、タイヤ１及び剛体板タイヤの結果を表してある。コーナーリングパワーＣＰは数値が大きい方がよく、転がり抵抗ＲＲは数値が低い方がよい。縦剛性Ｋｔ及び横剛性Ｋｙが過度に高いことは好ましくない。 FIG. 13 shows the evaluation results. In FIG. 13, the longitudinal stiffness Kt, lateral stiffness Ky, cornering power CP, and rolling resistance RR, which are characteristic values, represent the results of the tire 1 and the rigid plate tire with the characteristic value of the pneumatic tire having the conventional structure as 100. . The cornering power CP should have a large value, and the rolling resistance RR should have a low value. It is not preferable that the longitudinal rigidity Kt and the lateral rigidity Ky are excessively high.
図１３の結果から分かるように、タイヤ１（図１３のＣ）は、従来構造の空気入りタイヤと比較して、コーナーリングパワーＣＰが増加し、転がり抵抗ＲＲは大幅に低下する。より具体的には、タイヤ１のコーナーリングパワーＣＰは、従来構造の空気入りタイヤ（図１３のＡ）の１８０％弱まで増加する。また、タイヤ１の転がり抵抗ＲＲは、従来構造の空気入りタイヤの３０％程度まで低下する。この結果から、タイヤ１は、従来構造の空気入りタイヤと比較して、燃費は向上し、かつ旋回性能も高くなると考えられる。また、タイヤ１は、縦剛性Ｋｔは従来構造の空気入りタイヤと同程度なので、従来の空気入りタイヤと同程度の乗り心地を確保できると考えられる。 As can be seen from the results of FIG. 13, in the tire 1 (C in FIG. 13), the cornering power CP is increased and the rolling resistance RR is significantly reduced as compared with the pneumatic tire having the conventional structure. More specifically, the cornering power CP of the tire 1 increases to a little less than 180% of a pneumatic tire having a conventional structure (A in FIG. 13). Further, the rolling resistance RR of the tire 1 is reduced to about 30% of that of a pneumatic tire having a conventional structure. From this result, it is considered that the tire 1 has improved fuel efficiency and higher turning performance than a pneumatic tire having a conventional structure. Further, since the tire 1 has a longitudinal rigidity Kt that is approximately the same as that of a pneumatic tire having a conventional structure, it can be considered that a riding comfort comparable to that of a conventional pneumatic tire can be secured.
一方、剛体板タイヤ（図１３のＢ）は、従来構造の空気入りタイヤ及びタイヤ１と比較して、縦剛性Ｋｔが過度に高くなるので、乗り心地が悪化すると考えられる。また、剛体板タイヤは、縦剛性Ｋｔが過度に高いため、接地部の局所的な変形を招き接地面積及び周方向における接地長さが小さくなる。その結果、剛体板タイヤは、転がり抵抗ＲＲの増加及びコーナーリングパワーＣＰの低下が発生すると考えられる。タイヤ１は、剛体板タイヤと比較して縦剛性Ｋｔが小さいため、偏心変形自体は大きくなるが、偏心変形は維持されると考えられる。このため、タイヤ１は、接地面積を確保しつつ、偏心変形を維持できる。その結果、タイヤ１は、接地部の局所的な変形を抑制して接地面積及び周方向における接地長さを確保できるので、転がり抵抗ＲＲの低減及びコーナーリングパワーＣＰの向上を実現できると考えられる。なお、タイヤ１は、環状構造体１０の幅方向両端にバックリングによる変形は発生しなかった。 On the other hand, the rigid plate tire (B in FIG. 13) is considered to deteriorate the ride comfort because the longitudinal rigidity Kt becomes excessively high as compared with the pneumatic tire and the tire 1 having the conventional structure. Further, since the rigid plate tire has an excessively high longitudinal rigidity Kt, the ground contact portion is locally deformed and the contact area and the contact length in the circumferential direction are reduced. As a result, it is considered that the rigid plate tire has an increase in rolling resistance RR and a decrease in cornering power CP. Since the tire 1 has a smaller longitudinal rigidity Kt than the rigid plate tire, the eccentric deformation itself is increased, but it is considered that the eccentric deformation is maintained. For this reason, the tire 1 can maintain the eccentric deformation while securing the contact area. As a result, the tire 1 can suppress the local deformation of the grounding portion and can secure the grounding area and the grounding length in the circumferential direction, so that it is considered that the rolling resistance RR can be reduced and the cornering power CP can be improved. In the tire 1, deformation due to buckling did not occur at both ends in the width direction of the annular structure 10.
図１４−１、図１４−２、図１４−３は、本評価における評価対象の接地面形状を示す平面図である。図１４−１のＡは従来の空気入りタイヤの結果を示し、図１４−２のＢは剛体板タイヤの結果を示し、図１４−３のＣは、図４に示すタイヤ１（本実施形態）の結果を示す。濃淡のばらつきが小さい方が、接地圧のばらつきが小さいことを示す。図１４−２に示すように、剛体板タイヤは、従来の空気入りタイヤと比較して接地部ＲＣの接地面積が小さく、結果として接地圧が高くなってしまう。これに対して、タイヤ１は、接地部ＲＣの接地面積が剛体板タイヤよりも広く、従来の空気入りタイヤと同等である。また、タイヤ１の接地部ＲＣは、周方向における接地長さが従来の空気入りタイヤと同程度確保できており、接地圧は従来の空気入りタイヤと比較して、より均一になる。 FIGS. 14A, 14B, and 14C are plan views showing the shape of the ground plane to be evaluated in this evaluation. 14A shows the result of the conventional pneumatic tire, FIG. 14B shows the result of the rigid plate tire, and FIG. 14C shows the tire 1 (this embodiment) shown in FIG. ) Result. A smaller shading variation indicates a smaller ground pressure variation. As shown in FIG. 14-2, the rigid plate tire has a smaller ground contact area of the ground contact portion RC than a conventional pneumatic tire, resulting in a higher ground pressure. On the other hand, the tire 1 has a contact area of the contact portion RC larger than that of the rigid plate tire, and is equivalent to a conventional pneumatic tire. Further, the ground contact portion RC of the tire 1 has a ground contact length in the circumferential direction that is approximately the same as that of a conventional pneumatic tire, and the contact pressure is more uniform than that of a conventional pneumatic tire.
以上、本実施形態に係る空気入りタイヤは、弾性率と厚みとの積で規定される剛性パラメータが１０以上５００以下の環状構造体と、環状構造体の外側に配置されるゴム層とを有する。このような構造により、本実施形態に係るタイヤは、接地部におけるゴム層の局所的な歪み及び応力の集中を回避しながら偏心変形するので、接地部における歪みを分散させることができる。その結果、本実施形態に係るタイヤは、接地部におけるゴム層の局所的な変形が抑制されるので、接地部においては歪及び応力集中が分散されて、転がり抵抗が低減する。このように、本実施形態は、空気入りタイヤの転がり抵抗を低減する構造を提供できる。 As described above, the pneumatic tire according to the present embodiment includes the annular structure having a stiffness parameter defined by the product of the elastic modulus and the thickness of 10 or more and 500 or less, and the rubber layer disposed outside the annular structure. . With such a structure, the tire according to the present embodiment is eccentrically deformed while avoiding local strain and stress concentration of the rubber layer in the ground contact portion, so that the strain in the ground contact portion can be dispersed. As a result, in the tire according to the present embodiment, local deformation of the rubber layer in the ground contact portion is suppressed, so that strain and stress concentration are dispersed in the ground contact portion, and rolling resistance is reduced. Thus, this embodiment can provide the structure which reduces the rolling resistance of a pneumatic tire.
また、上述した構造により、本実施形態に係る空気入りタイヤは、ゴム層が摩耗した場合には、ゴム層を環状構造体から取り外し、新しいゴム層を環状構造体に取り付ければよいので、リトレッドも容易である。そして、本実施形態に係る空気入りタイヤは、不具合が発生しない限り、カーカス部及び環状構造体を複数回使用できるので、廃棄部品が少なくなり、環境負荷を低減できる。さらに、本実施形態に係る空気入りタイヤは、板状の部材を円筒状に成型して環状構造体とし、空気が充填される空間を環状構造体が囲むようになっている。このため、本実施形態に係る空気入りタイヤは、踏面（ゴム層の外側）から空気が充填される空間に対する異物の侵入は、環状構造体によって阻止される。このため、本実施形態に係る空気入りタイヤは、パンクしにくいという利点もある。さらに、補強構造体により、環状構造体の両端部におけるバックリングによる変形も抑制される。 Further, with the structure described above, the pneumatic tire according to the present embodiment can be configured such that when the rubber layer is worn, the rubber layer may be removed from the annular structure and a new rubber layer may be attached to the annular structure. Easy. And since the pneumatic tire which concerns on this embodiment can use a carcass part and a cyclic | annular structure in multiple times unless a malfunction generate | occur | produces, there are few waste parts and it can reduce environmental impact. Further, in the pneumatic tire according to the present embodiment, a plate-like member is molded into a cylindrical shape to form an annular structure, and the annular structure surrounds a space filled with air. For this reason, in the pneumatic tire according to the present embodiment, intrusion of foreign matter from the tread surface (outside of the rubber layer) into the space filled with air is prevented by the annular structure. For this reason, the pneumatic tire which concerns on this embodiment also has the advantage that it is hard to puncture. Furthermore, the reinforcement structure also suppresses deformation due to buckling at both ends of the annular structure.
以上のように、本発明に係る空気入りタイヤは、転がり抵抗を低減することに有用である。 As described above, the pneumatic tire according to the present invention is useful for reducing rolling resistance.
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１０１、１０１ａ 空気入りタイヤ（タイヤ）
２ 構造体
２Ｓ 両側
１０、１０ｄ、１１０、１１０ａ 環状構造体
１０ｓｏ、１１０ｓｏ、１１０ｓｏａ 外側
１０ｓｉ 内側
１１、１１１、１１１ａ ゴム層
１１ｓｏ、１１１ｓｏ、１１１ｓｏａ 外側
１１ｓｉ 内側
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ カーカス部
１２Ｆ 繊維
１２Ｒ ゴム
１３ ビード部
１３ｈ ヒール部
１４ インナーライナー
１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ 補強構造体
1, 1a, 1b, 1c, 101, 101a Pneumatic tire (tire)
2 structure 2S both sides 10, 10d, 110, 110a annular structure 10so, 110so, 110soa outside 10si inside 11, 111, 111a rubber layer 11so, 111so, 111soa outside 11si inside 12, 12a, 12b, 12c carcass part 12F fiber 12R Rubber 13 Bead portion 13h Heel portion 14 Inner liner 15, 15a, 15b, 15c, 15d Reinforcing structure
Claims (10)
前記環状構造体の外側に、前記環状構造体の周方向に向かって設けられてトレッド部となるゴム層と、
ゴムで被覆された繊維を有し、前記環状構造体と前記ゴム層とを含む円筒形状の構造体の中心軸と平行な方向における両側に設けられるカーカス部と、
を含み、前記構造体の子午断面において、前記ゴム層の外側と、前記環状構造体の外側とが同様の形状であり、かつ前記中心軸と平行な方向における前記環状構造体の両側の領域は、それ以外の領域よりも剛性が高いことを特徴とする空気入りタイヤ。 A cylindrical annular structure;
A rubber layer provided on the outer side of the annular structure toward the circumferential direction of the annular structure and serving as a tread portion;
Carcass portions provided on both sides in a direction parallel to a central axis of a cylindrical structure including a fiber covered with rubber and including the annular structure and the rubber layer;
In the meridional section of the structure, the outer side of the rubber layer and the outer side of the annular structure have the same shape, and regions on both sides of the annular structure in a direction parallel to the central axis are A pneumatic tire characterized by having higher rigidity than other regions.
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