JP5115516B2

JP5115516B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP5115516B2
Application number: JP2009110427A
Authority: JP
Inventors: 弘行小島; 浩鴇崎
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2009-04-30
Filing date: 2009-04-30
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2029-04-30
Also published as: US20110036475A1; JP2010260377A

Description

本発明は、例えば乗用車、トラック、バス等に用いられる空気入りタイヤに関するものである。

近年、自動車の高性能化に伴い、タイヤに対しても様々な性能が要求される一方、省資源化や排気ガスの低減を図るため、低燃費性に優れたタイヤの開発が望まれている。低燃費化を図るためにはタイヤの転がり抵抗を小さくすることが重要であるが、転がり抵抗はゴムの材質や剛性等に依存するため、転がり抵抗の改善には限界があった。また、図１０に示すように車両の速度（タイヤの回転速度）が速くなると転がり抵抗も大きくなるが、これに加えてタイヤの空気抵抗も増大し、燃費を悪化させる要因となっている。

そこで、空気抵抗の低減を図るために、トレッド端部からサイドウォール部に至るバットレス部に、溝、模様、文字等の凹凸部を有しない乱流防止領域を設け、バットレス部の乱流を防止することにより、タイヤ表面の空気抵抗を低減するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００３−１２７６１５号公報

しかしながら、バットレス部の乱流を防止するようにした場合、タイヤ周囲の空気の流れが層流となるため、車両走行時のタイヤの後方が低圧となり、タイヤを後方へ引き戻そうとする力が働くことになる。このため、タイヤ表面の空気抵抗を低減させたとしても、タイヤの後方に低圧部が生ずるため、高速走行時における空気抵抗の低減効果を十分に得られないという問題点があった。

本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高速走行時の空気抵抗を効果的に低減することのできる空気入りタイヤを提供することにある。

本発明の空気入りタイヤは、前記目的を達成するために、標準リムに装着して正規内圧を付与した状態での外径及び総幅が規格寸法の下限値に対して０ｍｍ以上６ｍｍ以下の範囲になるように形成するとともに、前記総幅に対する６０％荷量時のトレッド接地幅が６０％以上７５％以下になるように形成し、タイヤ径方向内側端部からタイヤ断面高さの３５％以内の範囲を除くタイヤ外面の所定領域に、タイヤ周方向及びタイヤ径方向に亘って多数の凹部を設け、各凹部をタイヤ径方向外側に位置するほど大きくなるように形成している。

また、本発明の空気入りタイヤは、前記目的を達成するために、標準リムに装着して正規内圧を付与した状態での外径及び総幅が規格寸法の下限値に対して０ｍｍ以上６ｍｍ以下の範囲になるように形成するとともに、前記総幅に対する６０％荷量時のトレッド接地幅が６０％以上７５％以下になるように形成し、タイヤ径方向内側端部からタイヤ断面高さの３５％以内の範囲を除くタイヤ外面の所定領域に、タイヤ周方向及びタイヤ径方向に亘って多数の凹部を設け、各凹部をタイヤ径方向外側に位置するほど深さ寸法が小さくなるように形成している。

これにより、外径及び総幅が規格寸法の下限値に対して０ｍｍ以上６ｍｍ以下の範囲になるように形成されることから、規格寸法の範囲内の最小寸法または最小寸法に近い外径及び総幅の寸法に形成され、この範囲よりも大きい外径及び総幅を有するタイヤよりも前方投影面積が小さくなる。また、正規内圧を付与して標準リムに装着した状態での総幅に対するトレッド接地幅が６０％以上７５％以下になるように形成されることから、この範囲よりも大きいトレッド接地幅を有するタイヤに比べ、前方投影面積が小さくなる。更に、タイヤ外面に設けられた多数の凹部によって車両走行時のタイヤの周囲に乱流が生ずることから、タイヤ後方に生ずる低圧部（空気密度の薄い領域）が凹部を有しないタイヤよりも少なくなり、その分だけ低圧部による抗力（後方へ引き戻そうとする力）が小さくなるとともに、大きな剥離現象の発生が抑制される。また、各凹部は、タイヤ径方向外側に位置するほど大きく、またはタイヤ径方向外側に位置するほど深さ寸法が小さくなるように形成されていることから、タイヤ径方向内側よりも相対的に回転速度が速くなるタイヤ径方向外側に大きい凹部または深さ寸法の小さい凹部が配置されることにより、乱流発生効果を高めることができるとともに、大きな剥離現象を抑制することができる。

本発明によれば、前方投影面積を小さくすることができるとともに、走行時にタイヤを後方へ引き戻そうとする抗力を小さくすることができるので、高速走行時の空気抵抗を効果的に低減することができ、低燃費性の向上に極めて有利である。この場合、乱流発生効果を高めることができるとともに、大きな剥離現象を抑制することができるので、空気抵抗の低減に極めて有利である。

本発明の前提技術を示す空気入りタイヤの部分正面断面図接地状態を示す空気入りタイヤの部分正面断面図空気入りタイヤの正面断面図空気入りタイヤの部分側面図本発明の第１の実施形態を示す空気入りタイヤの部分側面図本発明の第２の実施形態を示す空気入りタイヤの部分正面断面図凹部の変形例を示す側面断面図タイヤ周囲の空気の流れを示す概略図試験結果を示す図速度と転がり抵抗及び空気抵抗との相関関係を示す図

以下、本発明の前提技術について、図１乃至図４を参照して説明する。同図に示す空気入りタイヤは、タイヤ外周面側に形成されるトレッド部１と、タイヤ幅方向両側に形成される一対のサイドウォール部２と、タイヤ幅方向両側に形成される一対のビード部３と、トレッド部１とサイドウォール部２との間に形成されるバットレス部４とから構成されている。

この空気入りタイヤは、タイヤ内面側に配置されるインナーライナ５と、インナーライナ５の外側に配置されるカーカス部材６と、タイヤ幅方向両側に配置される一対のビード部材７と、カーカス部材６の外側に配置されるベルト８と、タイヤ外周面側に配置されるトレッド部材９と、タイヤ両側面側に配置される一対のサイドウォール部材１０とから形成されている。

インナーライナ５は、主体とする気体透過性の低いシート状のゴムからなり、カーカス部材６の内周面側に配置される。

カーカス部材６は複数本の補強コード６ａをシート状のゴムで被覆してなり、両端側をビード部材を巻き込むようにタイヤ幅方向内側から外側に向けてサイドウォール部２側に折り返されている。

ビード部材７は、金属線等のワイヤを束ねてなるビードコア７ａと、断面略三角形状のゴムからなるビードフィラー７ｂとからなり、ビードフィラー７ｂはビードコア７ａの外周側に配置される。

ベルト８はスチールや高強度繊維等からなるベルトコードをシート状のゴムで被覆してなり、カーカス部材６の外周面側に配置される。

トレッド部材９は押出成形によって形成されたゴムからなり、カーカス部材６の幅方向中央側及びベルト８の外周面側を覆うように配置され、その外周面にはトレッドパターンの溝１ａが加硫成型時に形成される。

サイドウォール部材１０は押出成形によって形成されたゴムからなり、カーカス部材６のタイヤ幅方向両側を覆うように配置される。

前記空気入りタイヤの外側面には、タイヤ径方向内側端部からタイヤ断面高さＨの３５％以内の第１の領域Ａ1 を除く所定の第２の領域Ａ2 （例えば、タイヤ径方向内側端部からタイヤ断面高さＨの３５％以上８５％以下の範囲）に、タイヤ周方向及びタイヤ径方向に亘って多数の凹部１１が設けられている。尚、タイヤ断面高さとは、ＪＡＴＭＡ規格、ＥＴＲＴＯ規格またはＴＲＡ規格に規定される正規内圧をタイヤに充填し、同規格に規定される正規荷重を負荷とした状態におけるタイヤ断面高さをいう。各凹部１１は直径が０．５ｍｍ以上８ｍｍ以下、最大深さが０．３ｍｍ以上２ｍｍ以下の円形の球面状に形成され、互いに同一の大きさに形成されて等間隔で配置されている。この場合、各凹部１１は、その総面積（タイヤ表面における全ての凹部１１の面積）が第２の領域Ａ2 に対して１０％以上８０％以下、好ましくは２５％以上６５％以下になるように形成されている。尚、凹部１１は、タイヤ側面に表示される文字、記号または標章からなる凹部は含まない。

また、前記空気入りタイヤは、ＪＡＴＭＡ規格、ＥＴＲＴＯ規格またはＴＲＡ規格に規定される標準リムに装着して正規内圧を付与した状態での外径Ｄ及び総幅ＳＷが規格寸法の下限値に対して０ｍｍ以上６ｍｍ以下の範囲になるように形成されている。ここで、規格寸法とは、ＪＡＴＭＡ規格、ＥＴＲＴＯ規格またはＴＲＡ規格に規定される外径及び総幅の寸法をいう。但し、ＪＡＴＭＡ規格では総幅の下限値が規定されていないため、ＥＴＲＴＯ規格に規定された下限値を総幅の下限値とする。

更に、前記空気入りタイヤは、前記総幅ＳＷに対する６０％荷量時のトレッド接地幅ＴＷが６０％以上７５％以下になるように形成されている。

前記空気入りタイヤにおいては、外径Ｄ及び総幅ＳＷが規格寸法の下限値に対して０ｍｍ以上６ｍｍ以下の範囲になるように形成されることから、規格寸法の範囲内の最小寸法または最小寸法に近い外径Ｄ及び総幅ＳＷの寸法に形成され、この範囲よりも大きい外径及び総幅を有するタイヤよりも前方投影面積が小さくなる。また、総幅ＳＷに対するトレッド接地幅ＴＷが６０％以上７５％以下になるように形成されることから、この範囲よりも大きいトレッド接地幅を有するタイヤＴ′（図２の一点鎖線）に比べ、前方投影面積が小さくなる。更に、タイヤ外側面に設けられた多数の凹部１１によって車両走行時のタイヤの周囲に乱流が生じ、図８(a)(b)に示すように凹部１１を有するタイヤＴ1 の後方に生ずる低圧部Ｐ（空気密度の薄い領域）が凹部１１を有しないタイヤＴ2 よりも少なくなり、その分だけ低圧部Ｐによる抗力（後方へ引き戻そうとする力）が小さくなる。

このように、前記空気入りタイヤによれば、外径Ｄ及び総幅ＳＷを規格寸法の下限値に対して０ｍｍ以上６ｍｍ以下の範囲になるように形成するとともに、総幅ＳＷに対するトレッド接地幅ＴＷが６０％以上７５％以下になるように形成したので、前方投影面積を小さくすることができ、高速走行時の空気抵抗を効果的に低減することができる。特に、タイヤの接地面側は車両の前面に覆われていない部分であるため、総幅ＳＷに対するトレッド接地幅ＴＷを小さくすることにより、図２に示すように接地面側の前方投影面積を小さくすることができ、空気抵抗の低減に極めて有利である。

また、タイヤ外側面にタイヤ周方向及びタイヤ径方向に亘って多数の凹部１１を設けることにより、各凹部１１によってタイヤ周囲の空気に乱流を発生させるようにしたので、後方へ引き戻そうとする抗力を小さくすることができ、高速走行時のタイヤの空気抵抗をより効果的に低減することができる。この場合、各凹部１１は、タイヤ径方向内側端部からタイヤ断面高さの３５％以内の第１の領域Ａ1 を除く第２の領域Ａ2 に設けられているので、タイヤ径方向内側よりも相対的に回転速度が速くなるタイヤ径方向外側に各凹部１１を配置することができ、各凹部１１による乱流発生効果をより高めることができるとともに、大きな剥離現象を抑制することができる。

また、各凹部１１を０．３ｍｍ以上２ｍｍ以下の深さに形成したので、深さ寸法が小さすぎて乱流発生効果が不十分になることがなく、深さ寸法が大きすぎて空気抵抗が増大することもないという利点がある。

更に、各凹部１１を直径が０．５ｍｍ以上８ｍｍ以下の円形状に形成したので、各凹部１１が小さすぎて乱流発生効果が不十分になることがなく、各凹部１１が大きすぎて空気抵抗が増大することもないという利点がある。

尚、前記空気入りタイヤでは、各凹部１１を円形状に形成したものを示したが、楕円形状、多角形状等、他の形状に形成することも可能である。この場合、楕円形状では長軸と短軸の平均を凹部の直径とし、多角形状では外接円の外径を凹部の直径とすることにより、その直径が０．５ｍｍ以上８ｍｍ以下になるように形成する。

図５は本発明の第１の実施形態を示すもので、前記空気入りタイヤのように互いに同じ大きさの凹部１１を設けたものとは異なり、タイヤ径方向外側に位置するほど大きくなるように形成された凹部１２を設けたものである。即ち、タイヤ径方向内側よりも相対的に回転速度が速くなるタイヤ径方向外側に大きい凹部１２を配置する方が乱流発生効果を高めることができるとともに、大きな剥離現象を抑制することができるので、空気抵抗の低減に極めて有利である。

図６は本発明の第２の実施形態を示すもので、前記空気入りタイヤのように互いに同じ深さ寸法の凹部１１を設けたものとは異なり、タイヤ径方向外側に位置するほど深さ寸法が小さくなるように形成された凹部１３を設けたものである。即ち、タイヤ径方向内側よりも相対的に回転速度が速くなるタイヤ径方向外側に深さ寸法の小さい凹部１３を配置する方が乱流発生効果を高めることができるとともに、大きな剥離現象を抑制することができるので、空気抵抗の低減に極めて有利である。

また、車両装着状態で空気抵抗の大きくなる車両の幅方向外側のみでも十分な効果を得ることができるので、各凹部１１（１２，１３）を車両装着時に車両の幅方向外側になるタイヤ幅方向一方の面側のみに設けるようにしてもよい。これにより、凹部１１（１２，１３）の形成に伴う金型のコストを低減することができる。

尚、前記空気入りタイヤでは、凹部１１を球面状に形成したものを示したが、図７(a) に示す凹部１４のように断面四角形状に形成したり、或いは図７(b) に示す凹部１５のように大きさの異なる断面四角形状の凹部を二段階に形成するようにしてもよい。

ここで、本発明の実施例１〜３及び比較例１〜５について、低燃費性の試験を行ったところ、図９に示す結果が得られた。本試験では、比較例１〜３には外径が規格寸法の下限値に対して６ｍｍよりも大きいものを用い、比較例４〜５及び実施例１〜３には外径が規格寸法の下限値に対して６ｍｍ以下のものを用いた。また、比較例１には総幅が規格寸法の下限値に対して６ｍｍよりも大きいものを用い、比較例２〜３及び比較例４〜５及び実施例１〜３には総幅が規格寸法の下限値に対して６ｍｍ以下のものを用いた。更に、比較例１には、６０％荷量時のトレッド接地幅を、正規内圧を付与して標準リムに装着した状態での総幅で除した値（Ｔ／Ｓ比）が０．７よりも大きいものを用い、比較例２及び３にはＴ／Ｓ比が０．６５よりも小さいもの、比較例４〜５及び実施例１〜３にはＴ／Ｓ比が０．６５以上０．７以下のものを用いた。また、比較例１〜２には凹部を有しないものを用い、比較例３〜５及び実施例１〜３には円形状の凹部を有するものを用いた。この場合、比較例３にはタイヤ径方向内側端部からタイヤ断面高さの３５％以内の範囲に凹部を設けたものを用い、比較例４〜５及び実施例１〜３にはタイヤ径方向内側端部からタイヤ断面高さの３５％以内の範囲を除く領域に凹部を設けたものを用いた。更に、比較例３〜５及び実施例１〜２には、タイヤ幅方向両側面に凹部を設けたものを用い、実施例３には車両装着時に車両の幅方向外側になるタイヤ幅方向一方の面側のみに凹部を設けたものを用いた。また、実施例１〜３には各凹部がタイヤ径方向外側に位置するほど深さ寸法が小さくなるものを用い、実施例２〜３には各凹部がタイヤ径方向外側に位置するほど大きくなるものを用いた。

尚、本試験では、タイヤサイズ１８５／６５Ｒ１５のものを用いたが、このサイズの場合、ＪＡＴＭＡ規格では、外径の規格寸法は６１４ｍｍ〜６２８ｍｍ、総幅の規格寸法（下限値にはＥＴＲＴＯ規格を適用）は１８２ｍｍ〜１９７ｍｍ、ＥＴＲＴＯ規格では、外径の規格寸法は６１４ｍｍ〜６２８ｍｍ、総幅の規格寸法は１８２ｍｍ〜１９６ｍｍ、ＴＲＡ規格では、外径の規格寸法は６１４ｍｍ〜６２８ｍｍ、総幅の規格寸法は１８２ｍｍ〜１９４ｍｍである。

この試験では、空気圧２３０ｋＰａのタイヤを排気量１５００ｃｃ（モーターアシスト駆動付）の小型乗用車（前輪駆動）に装着し、全長２ｋｍのテストコースを速度１００ｋｍ／ｈで１０周走行した際の燃費を測定して指数化し、比較例１を１００として比較例２〜５及び実施例１〜３を評価した。この場合、指数の値が大きいほど優位性があるとした。試験の結果、比較例４〜５及び実施例１〜３は比較例１〜３よりも低燃費性に優れるという結果が得られた。

１…トレッド部、２…サイドウォール部、３…ビード部、４…バットレス部、１１，１２，１３，１４，１５…凹部、Ａ1 …第１の領域、Ａ2 …第２の領域、Ｄ…外径、Ｈ…タイヤ断面高さ、ＳＷ…総幅、ＴＷ…トレッド接地幅、Ｗ…総幅。

Claims

標準リムに装着して正規内圧を付与した状態での外径及び総幅が規格寸法の下限値に対して０ｍｍ以上６ｍｍ以下の範囲になるように形成するとともに、
前記総幅に対する６０％荷量時のトレッド接地幅が６０％以上７５％以下になるように形成し、
タイヤ径方向内側端部からタイヤ断面高さの３５％以内の範囲を除くタイヤ外面の所定領域に、タイヤ周方向及びタイヤ径方向に亘って多数の凹部を設け、
各凹部をタイヤ径方向外側に位置するほど大きくなるように形成した
ことを特徴とする空気入りタイヤ。
標準リムに装着して正規内圧を付与した状態での外径及び総幅が規格寸法の下限値に対して０ｍｍ以上６ｍｍ以下の範囲になるように形成するとともに、
前記総幅に対する６０％荷量時のトレッド接地幅が６０％以上７５％以下になるように形成し、
タイヤ径方向内側端部からタイヤ断面高さの３５％以内の範囲を除くタイヤ外面の所定領域に、タイヤ周方向及びタイヤ径方向に亘って多数の凹部を設け、
各凹部をタイヤ径方向外側に位置するほど深さ寸法が小さくなるように形成した
ことを特徴とする空気入りタイヤ。
前記各凹部を０．３ｍｍ以上２ｍｍ以下の深さに形成した
ことを特徴とする請求項１または２記載の空気入りタイヤ。
前記各凹部を０．５ｍｍ以上８ｍｍ以下の直径に形成した
ことを特徴とする請求項１、２または３記載の空気入りタイヤ。
前記各凹部を車両装着時に車両の幅方向外側になるタイヤ幅方向一方の面側のみに設けた
ことを特徴とする請求項１、２、３または４記載の空気入りタイヤ