WO2013014950A1 - 乗用車用空気入りラジアルタイヤ及びその使用方法 - Google Patents

乗用車用空気入りラジアルタイヤ及びその使用方法 Download PDF

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浩幸 松本
勲 桑山
潤 渡邉
進吾 日浦
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株式会社ブリヂストン
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    • Y02T10/86—Optimisation of rolling resistance, e.g. weight reduction 

Definitions

  • the present invention relates to a pneumatic radial tire for passenger cars and a method for using the same.
  • the wide flat tire as described above has a wide tread surface as shown by arrows in FIG. It is difficult to discharge, and drainage is not good. Further, since the contact length L of the wide flat tire is shortened, as shown in FIG. 1A, the tread surface is lifted by a water film entering from the stepping surface, the actual contact area is reduced, and the grip is lost. There is a problem that a planing phenomenon is likely to occur and wet performance is deteriorated.
  • a main groove having a large groove cross section and extending in the tread circumferential direction has to be disposed on the tread surface.
  • the main groove having a deep groove depth it is necessary to increase the tread accordingly, which causes a problem that the weight of the tire is increased and the running performance is deteriorated.
  • the negative rate increases and the ground contact area decreases, so grip strength, that is, steering stability, braking performance on dry road surfaces, wear resistance, and noise performance This also causes a problem of lowering.
  • an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and both an air resistance value (Cd value) and a tire rolling resistance value (RR value) are low, and low fuel consumption and vehicle space are achieved. It is an object of the present invention to provide a pneumatic tire for a passenger car and a method of using the same that are capable of ensuring the above-mentioned performance and are excellent in driving performance on a dry road surface and driving performance on a wet road surface.
  • the width and the diameter of the tire are reduced, that is, the cross-sectional width SW and the outer diameter OD of the tire are regulated under an appropriate ratio. We found that it was extremely effective.
  • the inventors can achieve both the driving performance on the dry road surface and the driving performance on the wet road surface by appropriately defining the groove volume in the tire having the narrow width and the large diameter as described above. I got new knowledge of what I can do.
  • the summary structure is as follows.
  • a pneumatic radial tire for passenger cars When the cross-sectional width SW of the tire is less than 165 (mm), the ratio SW / OD of the cross-sectional width SW of the tire to the outer diameter OD is 0.26 or less, When the tire cross-sectional width SW is 165 (mm) or more, the tire cross-sectional width SW and the outer diameter OD are expressed by a relational expression: OD ⁇ 2.135 ⁇ SW + 282.3
  • the cross-sectional width SW and the outer diameter OD of the tire are expressed by a relational expression: OD ⁇ ⁇ 0.0187 ⁇ SW 2 + 9.15 ⁇ SW-380
  • the filling Among the belt layers, having a maximum width in the tire width direction, from the both ends in the width direction of the maximum width belt layer in the tire width direction, and from the outermost reinforcing member in the tire radial direction at the center position in the tire width direction
  • the volume of rubber on the outer side in the tire radial direction is V1
  • a pneumatic radial tire for passenger cars wherein the ratio V2 / V1 is 20% or less.
  • an air resistance value (Cd value) and a tire rolling resistance value (RR value) can be made compatible, low fuel consumption and securing of vehicle space can be realized, and driving performance on a dry road surface and It is possible to provide a pneumatic radial tire for a passenger car having excellent running performance on a wet road surface.
  • (A) It is a figure for demonstrating the wet performance of a wide radial tire.
  • (B) It is a figure for demonstrating the wet performance of a radial tire of a narrow width. It is a figure which shows the cross-sectional width SW and outer diameter OD of a tire.
  • (A) It is a figure which shows the vehicle equipped with the tire which expanded the diameter of this invention and narrowed.
  • (B) It is a figure which shows the vehicle equipped with the conventional tire.
  • (A) (b) It is a figure which shows the relationship between SW and OD in a test tire and a conventional tire. It is a figure which shows the relationship between the rolling resistance value of each tire, and an air resistance value.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view in the tire width direction for explaining a ratio ⁇ g / ⁇ t. It is a figure for demonstrating (a), (b) ratio V2 / V1.
  • the process which led to the pneumatic radial tire for passenger cars (hereinafter also referred to as a tire) of the present invention will be described.
  • the inventors have made it possible to secure a vehicle space by making the tire cross-sectional width SW (see FIG. 2) of the radial tire narrower than before, and in particular, in the vicinity of the tire mounting inner side of the tire. It paid attention to the installation space being secured (see FIG. 3).
  • the tire cross-sectional width SW is narrowed, an area when the tire is viewed from the front (hereinafter referred to as a front projection area) is reduced, which has an effect of reducing the air resistance value (Cd value) of the vehicle.
  • the deformation of the ground contact portion becomes large, there is a problem that the rolling resistance value (RR value) of the tire becomes large at the same air pressure.
  • the inventors have found that the above-mentioned problems can be solved by the properties unique to the radial tire. That is, since the radial tire is smaller in tread deformation than the bias tire, increasing the outer diameter OD (see FIG. 2) of the radial tire is less affected by the roughness of the road surface. It was noted that the rolling resistance value (RR value) can be reduced in the case of the same air pressure. Further, by increasing the diameter, it is possible to improve the load capacity of the tire. Further, as shown in FIG. 3, the diameter of the radial tire increases to increase the wheel axle and expand the space under the floor. It was also found that a space for a vehicle trunk or the like and an installation space for driving parts can be secured.
  • both the narrowing of the tire and the increase of the diameter have an effect of securing the vehicle space, but the rolling resistance value (RR value) is in a trade-off relationship. Further, the air resistance value (Cd value) of the vehicle can be reduced by narrowing the tire.
  • the inventors have made these characteristics suitable for conventional radial tires by optimizing the balance between the tire cross-sectional width and the tire outer diameter with respect to the air resistance value (Cd value) and the rolling resistance value (RR value). We studied earnestly to improve it.
  • the inventors pay attention to the relationship between the tire cross-sectional width SW and the outer diameter OD of the tire, attach tires of various tire sizes including those outside the standard to the vehicle, and the air resistance value (Cd value) and rolling.
  • a test for measuring a resistance value (RR value) was conducted, and a condition that the SW and OD of a tire having both characteristics higher than those of a conventional radial tire were derived.
  • RR value resistance value
  • a tire having a tire size of 195 / 65R15 which is used in the most general-purpose vehicles and is suitable for comparison of tire performance, was prepared as a reference tire 1 as a tire serving as an evaluation standard.
  • tires of various tire sizes were prepared and assembled into rims, and the following tests were performed. Table 1 and FIG. 4 show the specifications of each tire.
  • the specifications of the tire not shown in Table 1 such as the internal structure of the tire are the same as those of a general tire, and each tire has a carcass made of a ply of a radial arrangement code straddling a toroidal shape between a pair of bead portions. And tread.
  • tire sizes tire sizes outside these standards are included, without being bound by conventional standards such as JATMA (Japanese tire standards), TRA (American tire standards), ETRTO (European tire standards), etc. And studied extensively.
  • ⁇ Air resistance value> In the laboratory, the above-mentioned tires were mounted on a vehicle with a displacement of 1500 cc as the internal pressure shown in Table 2, and the floor balance under the wheels was used for the aerodynamic force when blowing at a speed corresponding to 100 km / h. It was evaluated using an index with a reference tire as 100. The smaller the value, the smaller the air resistance.
  • ⁇ Rolling resistance value> Each tire is mounted on the rim as the internal pressure shown in Table 2 to form a tire / rim assembly, the maximum load specified for each vehicle on which the tire is mounted is loaded, and the drum rotation speed is 100 km / h.
  • the rolling resistance was measured at Here, the “maximum load defined for each vehicle on which a tire is mounted” means a load applied to the tire with the highest load among the four wheels when the maximum number of passengers is assumed.
  • the evaluation results are indicated by an index with the reference tire as 100. It means that rolling resistance is so small that this index value is small.
  • the evaluation results are shown in Table 2, FIG. 4 and FIG. In FIG. 4, tires that exhibit the effect of reducing rolling resistance and the effect of reducing air resistance are indicated by white marks, and tires that do not have sufficient effects are indicated by black marks.
  • 4A shows a tire having an effect of reducing both the rolling resistance value (RR value) of the tire and the air resistance value (Cd value) of the vehicle, and a tire that does not have these effects sufficiently.
  • FIG. 4 (b) and FIG. 5 when the tire internal pressure is 250 kPa or more, the tire cross-sectional width SW and the outer diameter OD are the relational expressions, OD ⁇ ⁇ 0.0187 ⁇
  • a radial tire having a tire size satisfying SW 2 + 9.15 ⁇ SW-380 (hereinafter also referred to as “relational formula 2”) is compared with a reference tire 1 having a tire size of 195 / 65R15, which is a conventional tire.
  • the air resistance value (Cd value) and rolling resistance value (RR value) of the vehicle are compatible.
  • 4B shows a tire having an effect of reducing both the rolling resistance value (RR value) of the tire and the air resistance value (Cd value) of the vehicle, and a tire that does not have these effects sufficiently.
  • RR value rolling resistance value
  • Cd value air resistance value
  • FIGS. 6A to 6D are development views showing tread patterns of a tire according to one embodiment of the present invention.
  • the tire of the present invention in the tire of the present invention, at least one groove 2 is formed in the tread surface 1.
  • the tire of the present invention includes one or more (two layers in the illustrated example) belt layers 4a and 4b and a tread 5 in order on the outer side in the radial direction of the carcass. Yes. Further, as indicated by hatching in FIG.
  • the belt layer has the maximum width in the tire width direction, is located on the inner side in the tire width direction from both ends in the width direction of the maximum width belt layer 4b, and the tire
  • the volume of rubber at the outer side in the tire radial direction from the outermost reinforcing member 4a in the tire radial direction at the center position in the width direction (tire equatorial plane CL) is defined as V1.
  • FIG. 7B in the case where the belt reinforcing layer 6 partially disposed in the outer portion in the tread width direction is provided on the outer side in the radial direction of the belt, the hatched line in FIG.
  • the volume of the rubber that is inside in the width direction from the maximum width belt layer 4b and that is outside in the tire radial direction from the belt layer 4a that is the outermost reinforcing member in the tire radial direction at the center position in the tire width direction is V1.
  • the total volume of all the grooves 2 formed on the tread surface 1 is V2.
  • the reinforcing member is a belt or a belt protective layer.
  • the tread surface is the maximum specified for each vehicle on which the tire is mounted and the tire is mounted on the applicable rim, filled with the highest air pressure specified for each vehicle on which the tire is mounted, and placed vertically on a flat plate.
  • “applied rim” is an industrial standard that is effective in the area where tires are produced and used. In Japan, JATMA (Japan Automobile Tire Association) YEAR BOOK is used. In Europe, ETRTO (European Tire Rim Technical Organization) is used. STANDARD MANUAL, in the United States, refers to a rim defined in TRA (THE TIRE and RIM ASSOCATION INC.) YEAR BOOK, etc.
  • Maximum air pressure is based on the applicable rim and air pressure-load capacity correspondence table corresponding to the size of the radial ply tire defined in the above JATMAYEAR BOOK (Japan Automobile Tire Association Standard) and the like.
  • the “weight corresponding to the maximum load” is the maximum load (maximum load capacity) of a single wheel in the application size described in the predetermined industrial standard.
  • the tire cross-sectional width SW and the outer diameter OD satisfy the relational expressions (1) and / or (2), and the ratio V2 / V1 is 20% or less. It is essential.
  • the operation effect of the present invention will be described.
  • SW and OD satisfy the above relational expressions (1) and / or (2), and the width of the stepping surface is narrow.
  • the water tends to be discharged to both sides of the tire in the width direction. For this reason, even if the groove volume is reduced to the above range, the drainage performance can be ensured and the actual contact area can be secured, so that the wet braking performance is improved.
  • the groove volume is small to the above range and the rigidity of the land portion is high, cornering power and wear resistance can be ensured.
  • the groove volume can be reduced, the volume of the tread rubber can be reduced accordingly, and thereby the weight of the tire can be reduced and the rolling resistance value can be reduced. Therefore, according to the present invention, it is possible to achieve low fuel consumption and secure vehicle space, and to achieve both driving performance on a dry road surface and driving performance on a wet road surface.
  • the negative rate of the tread surface 1 (the ratio of the groove area to the area of the tread surface) is preferably 20% or less.
  • the rigidity of the land portion can be increased to improve cornering power and wear resistance.
  • the volume of the tread rubber can be reduced by reducing the groove area, the weight of the tire can be reduced, and the rolling resistance value can be reduced.
  • the negative rate is preferably 10% or more.
  • the groove depth of the groove 2 is ⁇ g, and the outermost reinforcing member in the tire radial direction from the tread surface 1 (in the illustrated example, the outermost belt layer 4a out of the two belt layers 4a and 4b).
  • the thickness of the tread rubber 5 is ⁇ t
  • ⁇ g / ⁇ t 0.85 It is preferable to satisfy. This is because, by setting the ratio ⁇ g / ⁇ t to 0.85 or less, it is possible to further secure the rigidity of the land portion and improve the running performance on the dry road surface.
  • the thickness ⁇ t of the tread rubber 5 is preferably 8 mm or less. This is because the tire can be reduced in weight and the rolling resistance value can be further reduced. On the other hand, the thickness ⁇ t of the tread rubber is preferably 5 mm or more in order to ensure the groove height for ensuring the wet performance even after a certain degree of wear progress.
  • an internal pressure of 250 kPa or more it is preferable to use. This is because, by setting the high internal pressure, the belt tension increases and the contact pressure increases, thereby improving the hydroplaning property. Moreover, it is preferable to use it as an internal pressure of 350 kPa or less.
  • the tire of the present invention preferably has an air volume of 15000 cm 3 or more. This is because it is necessary to maintain the minimum load capacity of the tire.
  • tires according to Invention Examples 1 to 3 were manufactured as trials, and tires according to Conventional Examples 1 and 2 were prepared. Each tire was subjected to the following tests for evaluating tire performance.
  • ⁇ Wet braking performance> The vehicle equipped with each tire was run on a wet road surface at an initial speed of 40 km / h, and the stop distance (mm) at the time of full braking was evaluated as an index.
  • the tire according to Conventional Example 1 is represented by an index of 100, and the larger the value, the better the performance.
  • ⁇ Abrasion resistance> The amount of wear was calculated from the remaining groove measurement after traveling 100,000 km. The index evaluation was performed with the value of the tire according to Conventional Example 1 being 100.
  • ⁇ Tire weight> The tire weight was measured.
  • the weight of the tire according to Conventional Example 1 was set to 100, and index evaluation was performed. The smaller the value, the lighter the tire weight.
  • ⁇ Rolling resistance value> Each tire was mounted on a rim to form a tire / rim assembly, the maximum load specified for each vehicle on which the tire was mounted was applied, and the rolling resistance was measured under a drum rotation speed of 100 km / h.
  • the evaluation results are shown as an index with the tire according to Conventional Example 1 having a general negative rate as 100. It means that rolling resistance is so small that this index value is small.
  • the specifications and evaluation results of each tire are shown in Table 4 below. The specifications not shown in Table 4 such as the internal structure of the tire are the same as those of a general tire.
  • the invention examples 4 and 5 in which the ratio ⁇ g / ⁇ t is optimized by comparing the invention example 1 with the invention examples 4 and 5, the tire weight is light, and the rolling resistance is further increased. It can be seen that it has been reduced. In addition, in the conventional example 2, since it is a thin rubber gauge, the tire weight is reduced, but other performances are reduced.
  • the test tire 17 was subjected to a test for evaluating the tire performance by changing the internal pressure.
  • the specifications and evaluation results of each tire are shown in Table 5 below.
  • the specifications not shown in Table 5 such as the internal structure of the tire are the same as those of a general tire.
  • Table 5 it shows with an index

Abstract

　一対のビード部間でトロイダル状に跨るラジアル配列コードのプライからなるカーカスを有し、該カーカスの径方向外側に、１層以上のベルト層からなるベルトと、トレッドとを順に備えた、乗用車用空気入りラジアルタイヤであって、タイヤの断面幅ＳＷが１６５（ｍｍ）未満である場合は、タイヤの断面幅ＳＷと外径ＯＤとの比ＳＷ／ＯＤは、０．２６以下であり、タイヤの断面幅ＳＷが１６５（ｍｍ）以上である場合は、タイヤの断面幅ＳＷおよび外径ＯＤは、関係式、ＯＤ≧２．１３５×ＳＷ＋２８２．３を満たし、ベルト層のうち、タイヤ幅方向に最大幅を有する、最大幅ベルト層の幅方向両端部よりタイヤ幅方向内側にあり、且つ、タイヤ幅方向中央位置における、タイヤ径方向最外側の補強部材よりタイヤ径方向外側にあるゴムの体積をＶ１とし、トレッドの踏面に形成した溝の合計体積をＶ２とするとき、比Ｖ２／Ｖ１は、２０％以下であることを特徴とする、乗用車用空気入りラジアルタイヤ。

Description

乗用車用空気入りラジアルタイヤ及びその使用方法
　本発明は、乗用車用空気入りラジアルタイヤ及びその使用方法に関するものである。
　西暦１９６０年頃までの車両は、車両の重量が軽く、車両に要求される巡航速度も遅かったため、タイヤへの負担が軽く、タイヤの断面幅が狭いバイアスタイヤが用いられていた。しかし、近年の車両の高出力化や高速道路網の発達に伴い、高速走行時の操縦安定性や耐磨耗性の向上が求められるようになってきており、幅広、偏平のラジアル構造のタイヤが主流となりつつある（特許文献１など）。
　しかし、タイヤの幅広化は、車両スペースを圧迫し、居住性を低下させる。また、近年、環境問題への関心の高まりにより低燃費性への要求が厳しくなってきている状況にあるが、タイヤを幅広化すると空気抵抗が増大するため、燃費が悪くなるという問題がある。
　また、特に、将来に向けて実用化されている電気自動車は、タイヤ車軸回りにタイヤを回転させるトルクを制御するためのモーターなどの駆動部品を収容するスペースの確保が必要となることから、タイヤ回りのスペース確保の重要性も高まりつつある。
　さらに、上記のような幅広偏平タイヤは、雨天走行時において、図１（ａ）にて水の流線を矢印で模式的に示すように、踏み込み面の幅が広いため水がタイヤの両側方に排出されづらく、排水性が良くない。また、幅広偏平タイヤは、接地長Ｌも短くなるため、図１（ａ）に示すように、踏み込み面から侵入した水膜により踏面が浮き上がり、実接地面積が減少してグリップを失う、いわゆるハイドロプレーニング現象を発生しやすく、ウェット性能が低下するという問題がある。
　そこで、従来、特に広幅偏平のラジアルタイヤにおいては、大きな溝断面を有する、トレッド周方向に延びる主溝をトレッド踏面に配設する必要があった。
　しかし、溝深さの深い主溝を設ける場合には、その分トレッドを厚くする必要があるため、タイヤの重量増を招き、走行性能が悪化するという問題が生じる。また、溝幅の広い主溝を設ける場合には、ネガティブ率が増大して接地面積が減少するため、グリップ力、すなわち操縦安定性やドライ路面での制動性、さらに耐磨耗性や騒音性能も低下してしまうという問題が生じる。
　また、広幅偏平のラジアルタイヤにおいては、転がり抵抗を小さくして低燃費化を図るために、ヒシテリシスロスの小さいトレッドゴムを用いることが有効であることが知られている。しかし、ヒステリシスロスの小さいゴムを用いると、ウェット路面でのグリップ性能が低下するという問題が生じる。
特開平７－４０７０６号公報
　以上のように、タイヤの低燃費性、居住性（車両スペース）と、ウェット性能と、ドライ性能とを両立させるのは一般的に困難であり、これらの性能を両立させるための抜本的な技術が希求されていた。
　それゆえ、本発明は、上記の問題を解決することを課題とするものであり、空気抵抗値（Ｃｄ値）とタイヤの転がり抵抗値（ＲＲ値）とが共に低く、低燃費性と車両スペースの確保とを実現でき、且つ、ドライ路面での走行性能及びウェット路面での走行性能に優れた、乗用車用空気入りタイヤ及びその使用方法を提供することを目的とする。
　発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討を重ねた。
　その結果、まず、ラジアルタイヤの燃費性及び居住性を向上させるためには、タイヤの狭幅化及び大径化、すなわち、タイヤの断面幅ＳＷと外径ＯＤとを適切な比の下に規制することが極めて有効であることを見出した。
　さらに、発明者らは、上記のような狭幅、大径化したタイヤにおいて、溝体積を適切に規定することより、ドライ路面での走行性能とウェット路面での走行性能までも両立させることができることの新規知見を得た。
　本発明は、上記の知見に基づいてなされたものであり、その要旨構成は、以下の通りである。
　（１）一対のビード部間でトロイダル状に跨るラジアル配列コードのプライからなるカーカスを有し、該カーカスの径方向外側に、１層以上のベルト層からなるベルトと、トレッドとを順に備えた、乗用車用空気入りラジアルタイヤであって、
　前記タイヤの断面幅ＳＷが１６５（ｍｍ）未満である場合は、前記タイヤの断面幅ＳＷと外径ＯＤとの比ＳＷ／ＯＤは、０．２６以下であり、
　前記タイヤの断面幅ＳＷが１６５（ｍｍ）以上である場合は、前記タイヤの断面幅ＳＷおよび外径ＯＤは、関係式、
ＯＤ≧２．１３５×ＳＷ＋２８２．３
を満たし、
　前記ベルト層のうち、タイヤ幅方向に最大幅を有する、最大幅ベルト層の幅方向両端部よりタイヤ幅方向内側にあり、且つ、タイヤ幅方向中央位置における、タイヤ径方向最外側の補強部材よりタイヤ径方向外側にあるゴムの体積をＶ１とし、
　前記トレッドの踏面に形成した溝の合計体積をＶ２とするとき、
　比Ｖ２／Ｖ１は、２０％以下であることを特徴とする、乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
　（２）一対のビード部間でトロイダル状に跨るラジアル配列コードのプライからなるカーカスを有し、該カーカスの径方向外側に、１層以上のベルト層からなるベルトと、トレッドとを順に備えた、乗用車用空気入りラジアルタイヤであって、
　前記タイヤの断面幅ＳＷおよび外径ＯＤは、関係式、
ＯＤ≧－０．０１８７×ＳＷ２＋９．１５×ＳＷ－３８０
を満たし、
　前記ベルト層のうち、タイヤ幅方向に最大幅を有する、最大幅ベルト層の幅方向両端部よりタイヤ幅方向内側にあり、且つ、タイヤ幅方向中央位置における、タイヤ径方向最外側の補強部材よりタイヤ径方向外側にあるゴムの体積をＶ１とし、
　前記トレッドの踏面に形成した溝の合計体積をＶ２とするとき、
　比Ｖ２／Ｖ１は、２０％以下であることを特徴とする、乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
　（３）前記トレッド踏面のネガティブ率が２０％以下である、上記（１）又は（２）に記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
　（４）タイヤ赤道面における、前記溝の溝深さをδｇとし、タイヤ赤道面における、前記トレッド踏面からタイヤ径方向最外側補強部材までのトレッドゴムの厚さをδｔとするとき、
δｇ／δｔ≦０．８５
を満たす、上記（１）～（３）のいずれかに記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
　（５）前記比ＳＷ／ＯＤは、０．２４以下である、上記（１）～（４）のいずれかに記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
　（６）上記（１）～（５）のいずれかに記載のタイヤを、内圧を２５０ｋＰａ以上として使用することを特徴とする、乗用車用空気入りラジアルタイヤの使用方法。
　本発明によれば、空気抵抗値（Ｃｄ値）とタイヤの転がり抵抗値（ＲＲ値）とを両立させ、低燃費性と車両スペースの確保とを実現でき、且つ、ドライ路面での走行性能及びウェット路面での走行性能に優れた、乗用車用空気入りラジアルタイヤを提供することができる。
（ａ）広幅のラジアルタイヤのウェット性能について説明するための図である。（ｂ）狭幅のラジアルタイヤのウェット性能について説明するための図である。 タイヤの断面幅ＳＷと外径ＯＤを示す図である。 （ａ）本発明の大径化、狭幅化したタイヤを装着した車両を示す図である。（ｂ）従来のタイヤを装着した車両を示す図である。 （ａ）、（ｂ）供試タイヤおよび従来タイヤにおける、ＳＷとＯＤとの関係を示す図である。 各タイヤの転がり抵抗値と空気抵抗値との関係を示す図である。 （ａ）～（ｄ）本発明の一実施形態にかかるタイヤのトレッドパターンの一部を示す展開図である。 比δｇ／δｔについて説明するためのタイヤ幅方向概略断面図である。 （ａ）、（ｂ）比Ｖ２／Ｖ１について説明するための図である。
　以下、本発明の乗用車用空気入りラジアルタイヤ（以下、タイヤとも称する）を導くに至った過程について説明する。
　まず、発明者らは、ラジアルタイヤのタイヤ断面幅ＳＷ（図２参照）を従前に比し狭くすることによって、車両スペースの確保が可能であること、特にタイヤの車両装着内側近傍に駆動部品の設置スペースが確保されることに着目した（図３参照）。
　さらに、タイヤ断面幅ＳＷを狭くすると、タイヤを前方から見た面積（以下、前方投影面積と称する）が減少するため、車両の空気抵抗値（Ｃｄ値）が低減されるという効果がある。
　しかしながら、接地部分の変形が大きくなるため、同じ空気圧の場合、タイヤの転がり抵抗値（ＲＲ値）が大きくなるという問題がある。
　一方で、発明者らは、ラジアルタイヤ特有の性質により、上記の問題点を解決しうることを見出した。すなわち、ラジアルタイヤはバイアスタイヤに比し、トレッドの変形が小さいため、ラジアルタイヤの外径ＯＤ（図２参照）を従前に比し大きくすることによって、路面の粗さの影響を受けにくくし、同じ空気圧の場合に、転がり抵抗値（ＲＲ値）を低減させることができることに着目した。また、大径化することで、タイヤの負荷能力を向上させることもでき、さらに、図３に示すように、ラジアルタイヤの大径化によって車輪軸が高くなり、床下のスペースが拡大されるため、車両のトランク等のスペースや、駆動部品の設置スペースが確保できることができることも見出した。
　ここで、上記のように、タイヤの狭幅化と大径化は、共に車両スペース確保の効果があるものの、転がり抵抗値（ＲＲ値）に関しては、トレードオフの関係にある。また、タイヤの狭幅化によって車両の空気抵抗値（Ｃｄ値）の低減を図ることができる。
　そこで、発明者らは、空気抵抗値（Ｃｄ値）と転がり抵抗値（ＲＲ値）について、タイヤ断面幅とタイヤ外径とのバランスの適切化を図ることによって、これらの特性を従来のラジアルタイヤより向上させるべく鋭意検討した。
　発明者らは、タイヤ断面幅ＳＷとタイヤの外径ＯＤとの関係に着目し、規格外のものを含む様々なタイヤサイズのタイヤを車両に装着させて、空気抵抗値（Ｃｄ値）と転がり抵抗値（ＲＲ値）を計測する試験を行い、これらの特性が共に従来のラジアルタイヤより上回るタイヤのＳＷとＯＤとが満たす条件を導出した。
　以下、ＳＷとＯＤとの最適な関係を導出するに至った実験結果について、詳しく説明する。
　発明者らは、以上の知見を元に、タイヤの大径化及び狭幅化により、車両の空気抵抗値の低減と転がり抵抗値の低減とを両立することのできる具体的な条件を究明した。
　まず、評価基準となるタイヤとして、最も汎用的な車両で使用され、タイヤ性能の比較に適している、タイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５のタイヤを基準タイヤ１として用意した。この基準タイヤ１のインチアップとなるタイヤサイズ２２５／４５Ｒ１７のタイヤを基準タイヤ２として用意した。
　また、様々なタイヤサイズのタイヤ（供試タイヤ１～５２）を用意し、リムに組み込み、以下の試験を行った。
　表１、及び図４に各タイヤの諸元を示す。タイヤの内部構造等、表１に示さないタイヤの諸元については、一般的なタイヤと同様であり、各タイヤは、一対のビード部間でトロイダル状に跨るラジアル配列コードのプライからなるカーカスと、トレッドとを備える。
　なお、タイヤサイズに関しては、ＪＡＴＭＡ（日本のタイヤ規格）、ＴＲＡ（アメリカのタイヤ規格）、ＥＴＲＴＯ（欧州のタイヤ規格）等の従来の規格に捉われずに、これらの規格外のタイヤサイズも含めて、幅広く検討した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
＜空気抵抗値＞
　実験室にて、上記各タイヤを、表２に記載する内圧として、排気量１５００ｃｃの車両に装着し、１００ｋｍ／ｈに相当する速度で送風したときの空気力を車輪下にある床置き天秤を用いて測定し、基準タイヤを１００とする指数によって評価した。数値が小さいほど空気抵抗は小さい。
＜転がり抵抗値＞
　上記各タイヤを、表２に記載する内圧として、リムに装着して、タイヤ・リム組立体とし、タイヤを装着する車両毎に規定される最大荷重を負荷し、ドラム回転速度１００ｋｍ／ｈの条件にて転がり抵抗を測定した。
　ここで、「タイヤを装着する車両毎に規定される最大負荷」とは、最大乗員数を想定した時に、４輪の中で最も荷重のかかるタイヤへの負荷荷重を意味する。
　評価結果は、基準タイヤを１００とする指数にて示した。この指数値が小さいほど転がり抵抗が小さいことを意味する。
　以下、評価結果を表２、図４及び図５に示す。図４には、転がり抵抗の低減の効果、及び空気抵抗の低減の効果が見られるタイヤを白色の印で、これらの効果が十分でないタイヤを黒色の印で示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　表２、図４及び図５に示す試験結果から、タイヤの断面幅ＳＷが１６５ｍｍ未満である場合は、ＳＷ／ＯＤは、０．２６以下であり、ＳＷが１６５ｍｍ以上である場合は、ＳＷおよび外径ＯＤは、関係式、ＯＤ≧２．１３５×ＳＷ＋２８２．３を満たす（以下、「関係式１を満たす」ともいう。）、タイヤサイズのラジアルタイヤは、従来のタイヤであるタイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５の基準タイヤ１と比較して、車両の空気抵抗値（Ｃｄ値）と転がり抵抗値（ＲＲ値）とが両立されるとの知見を得た。
　図４（ａ）には、タイヤの転がり抵抗値（ＲＲ値）及び車両の空気抵抗値（Ｃｄ値）とを共に低減するという効果を有するタイヤと、これらの効果を十分に有しないタイヤとを分ける境界（一次式による境界線）を示す；ＳＷ＜１６５ｍｍの範囲では、ＯＤ＝（１／０．２６）×ＳＷを示す直線、ＳＷ≧１６５ｍｍの範囲では、ＯＤ＝２．１３５×ＳＷ＋２８２．３を示す直線。
　また、表２、図４（ｂ）及び図５に示す試験結果から、タイヤ内圧を２５０ｋＰａ以上とした際に、タイヤの断面幅ＳＷおよび外径ＯＤは、関係式、ＯＤ≧－０．０１８７×ＳＷ２＋９．１５×ＳＷ－３８０を満たす（以下、「関係式２を満たす」ともいう。）、タイヤサイズのラジアルタイヤは、従来のタイヤであるタイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５の基準タイヤ１と比較して、車両の空気抵抗値（Ｃｄ値）と転がり抵抗値（ＲＲ値）とが両立されるとの知見を得た。
　図４（ｂ）には、タイヤの転がり抵抗値（ＲＲ値）及び車両の空気抵抗値（Ｃｄ値）とを共に低減するという効果を有するタイヤと、これらの効果を十分に有しないタイヤとを分ける境界（二次式による境界線）を示す；ＯＤ＝－０．０１８７×ＳＷ２＋９．１５×ＳＷ－３８０を示す曲線。
　また、発明者らは、表２、図４及び図５に示すように、ＳＷ／ＯＤ≦０．２４を満たす供試タイヤ１～７及び１７において、これらの効果が得られやすいことを見出した。
　次に、特に、供試タイヤ１～１８について、車両の燃費性や居住性を評価するため、以下の試験を行った。
<実燃費>
　ＪＯＣ８モード走行による試験を行った。評価結果は、基準タイヤの評価結果を１００とした指数で表し、指数が大きい方が、燃費が良いことを表している。
<居住性>
　１．７ｍ幅車両にタイヤを装着した際のリアトランク幅を計測した。評価結果は、基準タイヤの評価結果を１００とした指数で表し、指数が大きい方が、居住性が良いことを表している。
　試験結果を以下の表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　表３に示すように、上記関係式（１）及び／又は（２）を満たさない供試タイヤ（図４参照）では、それぞれ、燃費性、居住性の少なくとも一方が、基準タイヤ１より低下した供試タイヤがあったのに対し、上記関係式（１）及び／又は（２）を満たす供試タイヤ１～７、１２及び１７（図４参照）は、いずれも基準タイヤ１より燃費性、居住性が共に優れていることがわかる。
　発明者らは、斯くの如くして、空気入りラジアルタイヤにおいて、タイヤの断面幅ＳＷおよび外径ＯＤについて、上記関係式（１）及び／又は（２）を満たすことで、車両の居住性を向上させつつ、車両の空気抵抗値及びタイヤの転がり抵抗値を共に低減し、更に、車両の居住性を向上させつつ、燃費性を向上させることができることを見出したものである。
　次に、上記ＳＷとＯＤとが上記関係式（１）及び／又は（２）を満たす空気入りラジアルタイヤのタイヤ構造について説明する。
　図６（ａ）～（ｄ）は、それぞれ、本発明の一実施形態にかかるタイヤのトレッドパターンを示す展開図である。
　図６（ａ）～（ｄ）に示すように、本発明のタイヤは、トレッド踏面１に少なくとも１本の溝２が形成されている。
　また、図７（ａ）に示すように、本発明のタイヤはカーカスの径方向外側に１層以上の（図示例では２層）のベルト層４ａ、４ｂと、トレッド５と、を順に備えている。
　また、図７（ａ）にて斜線で示すように、ベルト層のうち、タイヤ幅方向に最大幅を有する、最大幅ベルト層４ｂの幅方向両端部よりタイヤ幅方向内側にあり、且つ、タイヤ幅方向中央位置（タイヤ赤道面ＣＬ）における、タイヤ径方向最外側の補強部材４ａよりタイヤ径方向外側にあるゴムの体積をＶ１とする。
　なお、例えば、図７（ｂ）に示すように、ベルトの径方向外側にトレッド幅方向外側部分に部分的に配置したベルト補強層６を有する場合については、図７（ｂ）にて斜線で示すように、最大幅ベルト層４ｂより幅方向内側にあり、且つ、タイヤ幅方向中央位置におけるタイヤ径方向の最外側補強部材であるベルト層４ａよりタイヤ径方向外側にあるゴムの体積がＶ１である。
　また、トレッド踏面１に形成した全ての溝２の合計体積（各々の溝の体積の和）をＶ２とする。
　なお、補強部材とは、ベルト又はベルト保護層である。
　また、トレッド踏面とは、タイヤを適用リムに装着するとともに、タイヤを装着する車両毎に規定される最高空気圧を充填して平板上に垂直に置き、タイヤを装着する車両毎に規定される最大負荷に相当する重量を負荷したときに平板と接触することになるトレッドゴムの表面領域をいうものとする。
　ここで、「適用リム」とは、タイヤが生産され、使用される地域に有効な産業規格であって、日本ではＪＡＴＭＡ（日本自動車タイヤ協会）ＹＥＡＲ　ＢＯＯＫ、欧州ではＥＴＲＴＯ（Ｅｕｒｏｐｅａｎ　Ｔｙｒｅａｎｄ　Ｒｉｍ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｏｒｇａｎｉｓａｔｉｏｎ）ＳＴＡＮＤＡＲＤ　ＭＡＮＵＡＬ、米国ではＴＲＡ（ＴＨＥ　ＴＩＲＥ　ａｎｄ　ＲＩＭ　ＡＳＳＯＣＩＡＴＩＯＮ　ＩＮＣ．）ＹＥＡＲ　ＢＯＯＫ等に規定されたリムをいうものとする。また、「最高空気圧」とは、上記のＪＡＴＭＡＹＥＡＲ ＢＯＯＫ（日本自動車タイヤ協会規格）等に定められたラジアルプライタイヤのサイズに対応する適用リム及び空気圧－負荷能力対応表に基づくものである。また、「最大負荷に相当する重量」とは、上記所定の産業規格に記載されている適用サイズにおける単輪の最大荷重（最大負荷能力）のことである。
　このとき、本発明にあっては、タイヤの断面幅ＳＷと外径ＯＤとが上記関係式（１）及び／又は（２）を満たし、且つ上記比Ｖ２／Ｖ１が２０％以下であることが肝要である。
　以下、本発明の作用効果について説明する。
　本発明によれば、まず、ＳＷとＯＤとが上記関係式（１）及び／又は（２）を満たし、踏み込み面の幅が狭いため、ウェット路面においては、図１（ｂ）に矢印で水の流線を模式的に示すように、水がタイヤの幅方向両側方に排出されやすい。このため、溝体積を上記の範囲まで小さくしても、排水性を確保することができ、実接地面積を確保することができるため、ウェット制動性が向上する。
　一方、ドライ路面での走行に関しては、溝体積が上記の範囲まで小さく、陸部の剛性が高いため、コーナリングパワーや耐磨耗性を確保することができる。
　さらに、上述の通り、溝体積を小さくすることができるため、その分トレッドゴムの体積を減少させることもでき、これにより、タイヤの軽量化を図って、転がり抵抗値を低減することができる。
　従って、本発明によれば、低燃費性と車両スペースの確保とを実現でき、且つドライ路面での走行性能と、ウェット路面での走行性能とを両立させることができる。
　また、トレッド踏面１のネガティブ率（トレッド踏面の面積に対する、溝面積の割合）は２０％以下であることが好ましい。
　上述の通り、ＳＷとＯＤとが上記関係式（１）及び／又は（２）を満たす本発明のタイヤは、排水性が高いため、ネガティブ率を上記の範囲としても十分に排水性を確保することができる一方で、陸部の剛性を高めて、コーナリングパワーや耐磨耗性を向上させることができるからである。
　さらに、溝面積を小さくする分、トレッドゴムの体積を減らして、タイヤの軽量化を図り、転がり抵抗値の低減を図ることができる。
　一方で、排水性をより一層確保するためには、ネガティブ率は、１０％以上であることが好ましい。
　さらに、図８に示すように、溝２の溝深さをδｇとし、トレッド踏面１からタイヤ径方向最外側補強部材（図示例では２層のベルト層４ａ、４ｂのうち、最外側ベルト層４ａ）までのトレッドゴム５の厚さをδｔとするとき、
δｇ／δｔ≦０．８５
を満たすことが好ましい。
　上記比δｇ／δｔを０．８５以下とすることで、陸部の剛性をより一層確保して、ドライ路面での走行性能を向上させることができるからである。
　また、排水に必要な溝部の体積と耐磨耗性確保とのバランスを考慮して、
δｇ／δｔ≧０．６５
を満たすことが好ましい。
　さらに、具体的には、上記トレッドゴム５の厚さδｔは、８ｍｍ以下であることが好ましい。タイヤを軽量化して、転がり抵抗値をさらに低減することができるからである。
　一方で、ある程度の磨耗進展後もウェット性能を確保するための溝高さを確保するため、上記トレッドゴムの厚さδｔは、５ｍｍ以上であることが好ましい。
　加えて、本発明のタイヤにあっては、内圧を２５０ｋＰａ以上として使用することが好ましい。
　なぜなら、高内圧とすることにより、ベルト張力が増大し、接地圧が増大することと相まって、ハイドロプレーニング性が向上するからである。
　また、内圧を３５０ｋＰａ以下として使用することが好ましい。
　なお、本発明のタイヤは、エアボリュームが１５０００ｃｍ３以上のものであることが好ましい。タイヤの最低限の負荷能力を保持するために必要だからである。
　本発明の効果を確かめるため、発明例１～３にかかるタイヤを試作し、従来例１、２にかかるタイヤを用意した。
　各タイヤについて、タイヤ性能を評価する、以下の試験を行った。
＜ウェット制動性＞
　上記各タイヤを装着した車両につき、ウェット路面を、初速４０ｋｍ／ｈで走行し、フルブレーキ時の停止距離（ｍｍ）を指数評価した。
　評価において従来例１にかかるタイヤを１００とした指数で表し、数値が大きい方が、性能が優れていることを示す。
＜コーナリングパワー＞
　フラットベルト式コーナリング試験機を用いて測定を行った。
　コーナリングパワーは、従来例１にかかるタイヤにおけるコーナリングパワーを１００として指数で評価した。当該指数が大きいほどコーナリングパワーが大きく好ましい。
＜耐磨耗性＞
　１０万キロ走行後の残溝測定から磨耗量を算出した。従来例１にかかるタイヤの評価の値を１００として、指数評価をした。数値が小さいほど耐磨耗性に優れていることを示す。
＜タイヤ重量＞
　タイヤ重量を計測した。従来例１にかかるタイヤの重量を１００とし、指数評価した。数値が小さい方がタイヤ重量が軽いことを示す。
＜転がり抵抗値＞
　上記各タイヤをリムに装着して、タイヤ・リム組立体とし、タイヤを装着する車両毎に規定される最大荷重を負荷し、ドラム回転速度１００ｋｍ／ｈの条件にて転がり抵抗を測定した。
　評価結果は、一般的なネガティブ率を有する、従来例１にかかるタイヤを１００とする指数にて示した。この指数値が小さいほど転がり抵抗が小さいことを意味する。
　各タイヤの諸元及び評価結果を以下の表４に示す。なお、タイヤの内部構造等、表４に示さない諸元については、一般的なタイヤと同様である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
　表４に示すように、発明例１、２、３、４、５と従来例１、２との比較により、ＳＷとＯＤとが上記関係式（１）及び／又は（２）を満たし、且つ比Ｖ２／Ｖ１を適切化した発明例１、２、３、４、５は、それぞれ、従来例１、２よりウェット制動性、コーナリングパワー、耐磨耗性に優れ、タイヤ重量が軽量であり、転がり抵抗値が低減されていることがわかる。そして、発明例１、２、３、４、５は、ネガティブ率も適切化されているため、それぞれ、従来例１、２よりウェット制動性、コーナリングパワー、耐磨耗性に優れ、タイヤ重量が軽量であり、転がり抵抗値が顕著に低減されていることがわかる。
　また、表４に示すように、発明例１と発明例４、５との比較により、上記比δｇ／δｔを好適化した発明例４、５は、タイヤ重量が軽量であり、転がり抵抗がさらに低減されていることがわかる。
　なお、従来例２では薄いゴムゲージであるため、タイヤ重量が軽量化しているが、他の性能は低下している。
　次に、タイヤを高内圧化して使用することの効果を見るため、上記供試タイヤ１７について内圧を変えて、タイヤ性能を評価する試験を行った。
　各タイヤの諸元及び評価結果を以下の表５に示す。なお、タイヤの内部構造等、表５に示さない諸元については、一般的なタイヤと同様である。また、表５において、内圧を２５０ｋＰａとしたときの評価結果を１００としたときの指数で示し、数値が大きい方が優れていることを示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　表５に示すように、タイヤの内圧を好適化した使用方法によれば、転がり抵抗値が低減され、ウェット制動性も向上することがわかる。
１　トレッド踏面
２　溝
３　陸部
４ａ、４ｂ　ベルト層
５　トレッドゴム
６　ベルト補強層

Claims (6)

  1. 　一対のビード部間でトロイダル状に跨るラジアル配列コードのプライからなるカーカスを有し、該カーカスの径方向外側に、１層以上のベルト層からなるベルトと、トレッドとを順に備えた、乗用車用空気入りラジアルタイヤであって、
    　前記タイヤの断面幅ＳＷが１６５（ｍｍ）未満である場合は、前記タイヤの断面幅ＳＷと外径ＯＤとの比ＳＷ／ＯＤは、０．２６以下であり、
    　前記タイヤの断面幅ＳＷが１６５（ｍｍ）以上である場合は、前記タイヤの断面幅ＳＷおよび外径ＯＤは、関係式、
    ＯＤ≧２．１３５×ＳＷ＋２８２．３
    を満たし、
    　前記ベルト層のうち、タイヤ幅方向に最大幅を有する、最大幅ベルト層の幅方向両端部よりタイヤ幅方向内側にあり、且つ、タイヤ幅方向中央位置における、タイヤ径方向最外側の補強部材よりタイヤ径方向外側にあるゴムの体積をＶ１とし、
    　前記トレッドの踏面に形成した溝の合計体積をＶ２とするとき、
    　比Ｖ２／Ｖ１は、２０％以下であることを特徴とする、乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
  2. 　一対のビード部間でトロイダル状に跨るラジアル配列コードのプライからなるカーカスを有し、該カーカスの径方向外側に、１層以上のベルト層からなるベルトと、トレッドとを順に備えた、乗用車用空気入りラジアルタイヤであって、
    　前記タイヤの断面幅ＳＷおよび外径ＯＤは、関係式、
    ＯＤ≧－０．０１８７×ＳＷ２＋９．１５×ＳＷ－３８０
    を満たし、
    　前記ベルト層のうち、タイヤ幅方向に最大幅を有する、最大幅ベルト層の幅方向両端部よりタイヤ幅方向内側にあり、且つ、タイヤ幅方向中央位置における、タイヤ径方向最外側の補強部材よりタイヤ径方向外側にあるゴムの体積をＶ１とし、
    　前記トレッドの踏面に形成した溝の合計体積をＶ２とするとき、
    　比Ｖ２／Ｖ１は、２０％以下であることを特徴とする、乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
  3. 　前記トレッド踏面のネガティブ率が２０％以下である、請求項１又は２に記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
  4. 　タイヤ赤道面における、前記溝の溝深さをδｇとし、タイヤ赤道面における、前記トレッド踏面からタイヤ径方向最外側補強部材までのトレッドゴムの厚さをδｔとするとき、
    δｇ／δｔ≦０．８５
    を満たす、請求項１～３のいずれか一項に記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
  5. 　前記比ＳＷ／ＯＤは、０．２４以下である、請求項１～４のいずれか一項に記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
  6. 　請求項１～５のいずれか一項に記載のタイヤを、内圧を２５０ｋＰａ以上として使用することを特徴とする、乗用車用空気入りラジアルタイヤの使用方法。
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