JP7415405B2

JP7415405B2 - タイヤ・リム組立体

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Publication number: JP7415405B2
Application number: JP2019180272A
Authority: JP
Inventors: 浩二林; 憲二植田; 雅弥伊東; 允紀寺嶋; 真大立田; 亮大場; 将弘永瀬; 淳也玉井; 昌智中村
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2019-09-30
Filing date: 2019-09-30
Publication date: 2024-01-17
Anticipated expiration: 2039-09-30
Also published as: JP2021054296A

Description

本発明は、タイヤ・リム組立体に関する。

下記特許文献１には、リムに装着された空気入りタイヤが記載されている。前記リムに装着された空気入りタイヤは、表側サイド形状がリムフランジ近傍でタイヤ最大幅に等しく、サイド部表面がトレッド部までタイヤ幅の減少する曲線又は直線で形成されている。

特開昭６３－２４７１０４号公報

特許文献１の空気入りタイヤでは、タイヤの空気抵抗を低減して燃費を良くする（燃費性能を向上）ことについて、改善の余地があった。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、空気抵抗を低減することができるタイヤ・リム組立体を提供することを主たる目的としている。

本発明発明は、一対のフランジを有するリムと、前記リムに装着された空気入りタイヤとを含むタイヤ・リム組立体であって、前記空気入りタイヤは、一対のビード部と、前記一対のビード部間に架け渡されたカーカスと、前記一対のビード部の少なくとも一方に設けられたリムガードとを含み、前記タイヤ・リム組立体に正規内圧が充填された無負荷の正規状態におけるタイヤ子午線断面において、前記リムガードは、サイドウォール基準外表面から、前記フランジを覆うようにタイヤ軸方向の外側に突出しており、前記リムガードのタイヤ軸方向の外端と、前記リムガードのタイヤ半径方向の外端とを繋ぐリムガード直線のタイヤ半径方向に対する角度θが４０度以下であり、前記フランジのタイヤ軸方向の外端と前記リムガードのタイヤ軸方向の外端との間のタイヤ軸方向の距離ａは、１０mm以下である、タイヤ・リム組立体である。

本発明に係るタイヤ・リム組立体は、前記角度θが３５度以下である、のが望ましい。

本発明に係るタイヤ・リム組立体は、前記リムガードが、前記リムガード直線に一致するリムガード表面を有する、のが望ましい。

本発明に係るタイヤ・リム組立体は、前記リムガードが、前記リムガード直線からタイヤ半径方向の内側に凹円弧状のリムガード表面を有する、のが望ましい。

本発明に係るタイヤ・リム組立体は、前記凹円弧状のリムガード表面の曲率半径が１００～３００mmである、のが望ましい。

本発明に係るタイヤ・リム組立体は、前記距離ａが、５mm以下である、のが望ましい。

本発明に係るタイヤ・リム組立体は、前記距離ａが、１～２mmである、のが望ましい。

本発明に係るタイヤ・リム組立体は、前記カーカスが、前記一対のビード部のそれぞれに埋設されたビードコア間を延びる本体部と、前記本体部に連なり前記ビードコアの回りをタイヤ軸方向の内側から外側へ折り返されている折返し部とを含み、前記折返し部のタイヤ半径方向の外端は、前記リムガードのタイヤ軸方向の外端よりもタイヤ半径方向の外側に位置する、のが望ましい。

本発明に係るタイヤ・リム組立体は、前記折返し部のタイヤ半径方向の外端が、前記リムガードのタイヤ半径方向の外端よりもタイヤ半径方向の内側に位置する、のが望ましい。

本発明に係るタイヤ・リム組立体は、前記ビードコアのタイヤ半径方向の外側にエーペックスゴムが配され、前記エーペックスゴムのタイヤ半径方向の外端が、前記リムガードのタイヤ軸方向の外端よりもタイヤ半径方向の外側に位置する、のが望ましい。

本発明に係るタイヤ・リム組立体は、前記リムガードのタイヤ軸方向の外端位置における前記カーカスのタイヤ軸方向の外側のゴムゲージが、前記リムガードのタイヤ半径方向の外端位置における前記カーカスのタイヤ軸方向の外側のゴムゲージの３倍以下である、のが望ましい。

本発明のタイヤ・リム組立体は、上記の構成を具えることにより、走行時の空気抵抗を低減して燃費性能を向上することができる。

本発明のタイヤ・リム組立体の断面図である。図１のビード部及びサイドウォール部の拡大図である。車両に装着されたタイヤ・リム組立体の概略断面図である。図３の車両の正面図である。図１のビード部及びサイドウォール部の拡大図である。他の実勢形態のビード部の拡断面図である。

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、本実施形態のタイヤ・リム組立体（以下、単に「組立体」ということがある。）Ｔの正規状態におけるタイヤ回転軸（図示省略）を含むタイヤ子午線断面図である。図１に示されるように、本実施形態の組立体Ｔは、リムＲと、リムＲに装着された空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」という場合がある）１とを含んで構成される。図１には、例えば、乗用車用のタイヤ１が示されている。但し、本発明は、自動二輪車用や重荷重用等のタイヤ１にも適用され得る。

本実施形態のリムＲは、タイヤ１のビード部４の底面を受ける一対のベースＲａと、ベースＲａのタイヤ軸方向外端に連なってタイヤ半径方向外側にのびる一対のフランジＲｂとを含んでいる。フランジＲｂは、例えば、ビード部４の外表面を支持している。リムＲは、本実施形態では、JATMA、TRA、ETRTO等の規格が規定する正規リムＲ１が採用されている。

前記「正規状態」は、タイヤ１が正規リムＲ１にリム組みされ、かつ、正規内圧が充填され、しかも無負荷の状態である。本明細書では特に断りがない限り、組立体Ｔの各部の寸法は、正規状態で測定された値である。

前記「正規内圧」は、タイヤ１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" である。

タイヤ１は、例えば、路面と接地する踏面２ａを有するトレッド部２と、トレッド部２の両端からタイヤ半径方向の内側に延びるサイドウォール部３と、サイドウォール部３に連なってビードコア５が埋設されたビード部４とを含んでいる。

本実施形態のタイヤ１は、ビード部４間に架け渡されるカーカス６と、このカーカス６のタイヤ半径方向外側、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。また、タイヤ１は、ビードコア５のタイヤ半径方向外側に配された硬質ゴムからなるエーペックスゴム８と、サイドウォール部３の外表面３ａを形成するサイドウォールゴム３Ｇとを含んでいる。ビードコア５、ベルト層７、エーペックスゴム８及びサイドウォールゴム３Ｇは、公知の態様が適宜採用される。

カーカス６は、本実施形態では、１枚のカーカスプライ６Ａで形成されている。カーカスプライ６Ａは、例えば、タイヤ赤道Ｃに対して７５～９０°の角度で傾けて配列されたカーカスコードをゴム材料（図示省略）で被覆して形成されている。

カーカスプライ６Ａは、例えば、本体部６ａと折返し部６ｂとを含んでいる。本体部６ａは、例えば、各ビードコア５間をトロイド状に延びている。折返し部６ｂは、例えば、本体部６ａに連なりかつビードコア５の回りをタイヤ軸方向の内側から外側へ折り返されている。

図２は、図１のビード部４及びサイドウォール部３の拡大図である。図２に示されるように、本実施形態のタイヤ１は、サイドウォール基準外表面ＪからフランジＲｂを覆うようにタイヤ軸方向の外側に突出するリムガード１０をさらに含んでいる。リムガード１０は、ビード部４の少なくとも一方、本実施形態では、両方のビード部４に設けられている。また、本実施形態のリムガード１０は、タイヤ周方向に連続している。

本明細書では、サイドウォール基準外表面Ｊは、カーカスプライ６Ａの外輪郭線６ｓをタイヤ軸方向に沿って基準点Ｐ上に移動させることで形成される。基準点Ｐは、ビードコア５のタイヤ半径方向の内端５ｉ位置でのタイヤ１の外表面１ａ上の点である。外輪郭線６ｓは、折返し部６ｂの外表面１２が採用され、折返し部６ｂが設けられない領域（折返し部６ｂよりもタイヤ半径方向の外側の領域）では、本体部６ａの外表面１３が採用される。

図３は、組立体Ｔが装着された車両Ｓを平面に沿って切断した断面図である。図４は、組立体Ｔが装着された車両Ｓの左半分の正面図である。図３及び図４に示されるように、組立体Ｔの車両外側では、ビード部４付近は、車両Ｓよりも外側に露出している場合がある。このため、リムガード１０のタイヤ軸方向の外端１０ａとリムガード１０のタイヤ半径方向の外端１０ｅとを繋ぐリムガード直線１１のタイヤ半径方向に対する角度θは、４０度以下とされる。これにより、車両Ｓが走行するとき、リムガード直線１１の表面からリムＲ側へ流れる空気ｈの空気抵抗を小さくすることができる。なお、符号Ｆは、車両Ｓの進行方向を示す。また、リムガード１０のタイヤ軸方向の外端１０ａがリムガード１０上に複数個所形成される場合、最もタイヤ半径方向の外側に配される外端が採用される。さらに、カーカスプライ６Ａの外輪郭線６ｓがタイヤ１の外表面１ａと繋がらない場合、リムガード１０の前記外端１０ｅは、外輪郭線６ｓと外表面１ａとが最も接近する位置が採用される。

図２に示されるように、フランジＲｂのタイヤ軸方向の外端Ｒｅとリムガード１０のタイヤ軸方向の外端１０ａとの間のタイヤ軸方向の距離ａが、１０mm以下とされている。これにより、リムガード直線１１の表面を通過した空気がリムＲ側へ流れるときの抵抗が小さくなる。このように、本実施形態の組立体Ｔは、角度θと距離ａとが協働することで、リムガード１０の表面を流れる空気の抵抗を小さくすることができる。

上述のような作用を効果的に発揮させるために角度θは、３５度以下が望ましく、３０度以下がさらに望ましい。角度θが過度に小さくなると、リムガード１０の表面を流れる空気の境界層の剥離が生じやすくなり、かえって空気抵抗が大きくなるおそれがある。また、角度θが過度に小さい場合、リムガード１０のタイヤ半径方向の外端１０ｅをタイヤ半径方向の外側に相対的に位置させると、リムガード１０の容積が大きくなり、転がり抵抗が悪化するおそれがある。このため、角度θは、５度以上が望ましく、１０度以上が望ましい。

距離ａは、５mm以下が望ましい。これにより、フランジＲｂとリムガード１０との間への空気の剥離が一層抑制される。また、空気抵抗を低減しつつ、フランジＲｂを保護するために、距離ａは、１～２mmがさらに望ましい。

フランジＲｂとリムガード１０との間のタイヤ半径方向の最大離間距離Ａは、２．０mm以下であるのが望ましく、１．５mm以下がさらに望ましい。これにより、フランジＲｂとリムガード１０との間への空気の流れが一層抑制される。最大離間距離Ａが過度に小さい場合、走行時、リムガード１０とフランジＲｂとが密に接触して、リムガード１０が損傷し、これにより空気抵抗が大きくなるおそれがある。このため、最大離間距離Ａは、１．０mm以上が望ましい。

図５は、サイドウォール部３及びビード部４の断面図である。図５に示されるように、リムガード１０は、本実施形態では、タイヤ１の外表面１ａを形成するリムガード表面１０ｓが、外側面１４と、外側面１４のタイヤ半径方向の内側に配される内側面１５とを含んで形成されている。

外側面１４は、例えば、リムガード１０のタイヤ半径方向の外端１０ａとリムガード１０のタイヤ軸方向の外端１０ｅとを繋いで形成され、タイヤ半径方向の内側に向かってタイヤ軸方向の外側に傾斜している。本実施形態の外側面１４は、リムガード直線１１からタイヤ半径方向の内側に凹円弧形状で形成されている。このような外側面１４は、車両走行時、外側面１４側からリムＲ側へ流れる空気ｈとリムＲとの接触を抑制して、リムＲの表面の空気の剥離を防ぐので、空気抵抗の低減効果を高めて燃費性能を向上する。

外側面１４の曲率半径ｒは、１００～３００mmであるのが望ましい。曲率半径ｒが１００mm未満の場合、外側面１４に大きな応力集中が生じ、リムガード１０が損傷するおそれがある。曲率半径ｒが３００mmを超える場合、車両走行時、外側面１４側からリムＲ側へ流れる空気ｈとリムＲとの接触を効果的に抑制できないおそれがある。曲率半径ｒは、リムガード１０のタイヤ半径方向の外端１０ａからリムガード１０のタイヤ軸方向の外端１０ｅまでの間の平均値である。

内側面１５は、例えば、リムガード１０のタイヤ軸方向の外端１０ａと基準点Ｐとを繋いで形成され、タイヤ半径方向の内側に向かってタイヤ軸方向の内側に傾斜している。内側面１５は、本実施形態では、リムガード１０のタイヤ軸方向の外端１０ａからタイヤ半径方向の内側に延びる小傾斜部１６と、小傾斜部１６に連なってタイヤ半径方向の内側に延びる大傾斜部１７と、大傾斜部１７に連なる接触部１８とを含んでいる。小傾斜部１６は、例えば、直線状に延びてフランジＲｂよりもタイヤ軸方向の外側で終端する内端１６ｉを有している。大傾斜部１７は、例えば、タイヤ半径方向の外側に向かって凹の円弧状に延びて小傾斜部１６よりもタイヤ軸方向に対して大きな角度で傾斜している。大傾斜部１７は、リムＲと離間している。接触部１８は、例えば、リムＲと接触し、かつ、大傾斜部１７と滑らかに連なって、タイヤ軸方向の内側に向かって凹の円弧状に延びている。

このように本実施形態のリムガード表面１０ｓは、基準点Ｐと内端１６ｉとリムガード１０のタイヤ軸方向の外端１０ａとリムガード１０のタイヤ半径方向の外端１０ｅとを頂点とする略台形状に形成されている。なお、リムガード１０のリムガード表面１０ｓは、このような態様に限定されるものではなく、基準点Ｐとリムガード１０のタイヤ軸方向の外端１０ａとリムガード１０のタイヤ半径方向の外端１０ｅとを頂点とする略三角形状であっても良い。

リムガード１０のタイヤ軸方向の外端１０ａは、折返し部６ｂのタイヤ半径方向の外端６ｅよりもタイヤ半径方向の内側に位置するのが望ましい。これにより、リムガード１０の剛性が高く維持されるので、荷重によるリムガード１０の変形が抑制され、空気抵抗の低減効果が高く維持される。

リムガード１０のタイヤ軸方向の外端１０ａは、エーペックスゴム８のタイヤ半径方向の外端８ｅよりもタイヤ半径方向の内側に位置するのが望ましい。これにより、上述のリムガード１０の剛性維持効果が高く発揮されて、空気抵抗の低減効果が発揮される。

リムガード１０のタイヤ半径方向の外端１０ｅのタイヤ半径方向の外側では、サイドウォールゴム３Ｇのゴムゲージが相対的に小さい。これにより、例えば、折返し部６ｂのタイヤ半径方向の外端６ｅがリムガード１０の外端１０ｅよりもタイヤ半径方向の外側に位置する場合、リムガード１０の前記外端１０ｅのタイヤ半径方向の外側では、タイヤ半径方向で大きな剛性変化が生じる。このため、この部分では、荷重によるサイドウォール部３の変形が大きくなり空気抵抗が大きくなる。このような観点より、リムガード１０のタイヤ半径方向の外端１０ｅを、折返し部６ｂのタイヤ半径方向の外端６ｅよりもタイヤ半径方向の外側に位置することが望ましい。同様に、リムガード１０のタイヤ半径方向の外端１０ｅを、エーペックスゴム８のタイヤ半径方向の外端８ｅよりもタイヤ半径方向の外側に位置することが望ましい。

折返し部６ｂのタイヤ半径方向の外端６ｅは、本実施形態では、リムガード１０のタイヤ軸方向の外端１０ａとリムガード１０のタイヤ半径方向の外端１０ｅとの間のタイヤ半径方向の中間位置よりもタイヤ半径方向の外側に位置している。エーペックスゴム８のタイヤ半径方向の外端８ｅは、本実施形態では、リムガード１０のタイヤ軸方向の外端１０ａとリムガード１０のタイヤ半径方向の外端１０ｅとの間のタイヤ半径方向の中間位置よりもタイヤ半径方向の外側に位置している。

リムガード１０のタイヤ軸方向の外端１０ａ位置におけるカーカス６のタイヤ軸方向の外側のゴムゲージｗ１は、リムガード１０のタイヤ半径方向の外端１０ｅ位置におけるカーカス６のタイヤ軸方向の外側のゴムゲージｗ２の３倍以下であるのが望ましい。これにより、空気抵抗の低減効果がさらに発揮される。ゴムゲージｗ１及びｗ２は、本実施形態では、サイドウォールゴム３Ｇのタイヤ軸方向の長さである。

図６は、他の実施形態のビード部４の拡大図である。本実施形態の構成要素と同じ構成要素には同じ符号が付されてその説明が省略される。図６に示されるように、この実施形態のビード部４のリムガード１０は、その外側面１４が、リムガード直線１１に一致している。換言すると、外側面１４は、直線状に形成されている。このような外側面１４は、空気抵抗を低減するとともに、リムガード１０の剛性を高めてその損傷を抑制し、空気抵抗の低減効果を長期間保持する。

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され得る。

図１の基本構造を有するサイズ２２５／４０Ｒ１８の乗用車用の空気入りタイヤが、表１の仕様に基づき試作された。そして、各テストタイヤの燃費性能についてテストが行われた。テスト方法は、以下の通りである。

＜燃費性能＞
各テストタイヤが、下記の条件で、排気量２０００ccの乗用車の全輪に装着された。そして、テストドライバーが上記テスト車両を走行させ、燃費（燃料１Ｌ当たりの走行距離）が計測された。結果は、比較例１を１００とする指数で表され、数値が大きいほど空気抵抗が小さく良好である。
走行距離：５０００km
リム：１８×６．０J
内圧：２２０kPa

テストの結果、実施例のテストタイヤは、比較例のテストタイヤに比して燃費性能が向上していることが理解される。

１空気入りタイヤ
１０リムガード
１０ａタイヤ軸方向の外端
１０ｅタイヤ半径方向の外端
１１リムガード直線
Ｒリム
Ｒｂフランジ
Ｒｅフランジの外端

Claims

一対のフランジを有するリムと、前記リムに装着された空気入りタイヤとを含むタイヤ・リム組立体であって、
前記空気入りタイヤは、一対のビード部と、前記一対のビード部間に架け渡されたカーカスと、前記一対のビード部の少なくとも一方に設けられたリムガードとを含み、
前記タイヤ・リム組立体に正規内圧が充填された無負荷の正規状態におけるタイヤ子午線断面において、
前記リムガードは、サイドウォール基準外表面から、前記フランジを覆うようにタイヤ軸方向の外側に突出しており、
前記リムガードのタイヤ軸方向の外端と、前記リムガードのタイヤ半径方向の外端とを繋ぐリムガード直線のタイヤ半径方向に対する角度θが４０度以下であり、
前記フランジのタイヤ軸方向の外端と前記リムガードのタイヤ軸方向の外端との間のタイヤ軸方向の距離ａは、１０mm以下であり、
前記リムガードは、前記リムガード直線からタイヤ半径方向の内側に凹円弧状のリムガード表面を有し、
前記凹円弧状のリムガード表面の曲率半径は、１００～３００mmであり、
前記リムガードのタイヤ軸方向の外端位置における前記カーカスのタイヤ軸方向の外側のゴムゲージは、前記リムガードのタイヤ半径方向の外端位置における前記カーカスのタイヤ軸方向の外側のゴムゲージの３倍以下である、
タイヤ・リム組立体。
前記角度θは３５度以下である、請求項１に記載のタイヤ・リム組立体。
前記距離ａは、５mm以下である、請求項１又は２に記載のタイヤ・リム組立体。
前記距離ａは、１～２mmである、請求項３に記載のタイヤ・リム組立体。
前記カーカスは、前記一対のビード部のそれぞれに埋設されたビードコア間を延びる本体部と、前記本体部に連なり前記ビードコアの回りをタイヤ軸方向の内側から外側へ折り返されている折返し部とを含み、
前記折返し部のタイヤ半径方向の外端は、前記リムガードのタイヤ軸方向の外端よりもタイヤ半径方向の外側に位置する、請求項１ないし４のいずれかに記載のタイヤ・リム組立体。
前記折返し部のタイヤ半径方向の外端は、前記リムガードのタイヤ半径方向の外端よりもタイヤ半径方向の内側に位置する、請求項５に記載のタイヤ・リム組立体。
前記ビードコアのタイヤ半径方向の外側にエーペックスゴムが配され、
前記エーペックスゴムのタイヤ半径方向の外端は、前記リムガードのタイヤ軸方向の外端よりもタイヤ半径方向の外側に位置する、請求項５又は６に記載のタイヤ・リム組立体。