JP5251709B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

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１７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、タイヤ外側面にタイヤ径方向に延びる多数の突部を互いにタイヤ周方向に間隔をおいて設け、各突部を０．５ｍｍ以上４ｍｍ以下の高さに形成するとともに、その高さが最大となる部分がタイヤ総幅が最大となる部分よりもタイヤ径方向外側に位置するように形成し、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突部を含まない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、突部を含まない前記総幅に対する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、タイヤ外側面に設けられた多数の突部によって車両走行時におけるタイヤ周囲の空気の流れが促進される。その際、タイヤ径方向内側よりもタイヤ径方向外側の方が相対的に回転速度が速くなるが、突部の高さが最大となる部分がタイヤ総幅の最大となる部分よりもタイヤ径方向外側に位置しているため、突部による空気の整流効果が高まる。

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、走行時にタイヤ周囲の空気の流れを促進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。

本発明の第１の実施形態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 空気入りタイヤの要部断面図 図４のＡ−Ａ線矢視方向における突部の断面図 本発明の第２の実施形態を示す空気入りタイヤの要部断面図 本発明の第３の実施形態を示す空気入りタイヤの部分側面図 突部の変形例を示す断面図 本発明の第４の実施形態を示す空気入りタイヤの部分正面断面図 空気入りタイヤの部分側面図 本発明の第５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６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、本発明の第１の実施形態について、図１乃至図６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、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、タイヤ径方向に均一な幅で延びる多数の突部１１が設けられ、突部１１は互いにタイヤ周方向に等間隔で配置されている。各突部１１は、図６に示すようにタイヤ径方向に直交する断面が四角形状をなすように形成され、タイヤ表面に直交する高さＸが０．５ｍｍ以上４ｍｍ以下になるように形成されている。この場合、突部１１は、その高さＸが長手方向両端部よりも長手方向中央部が高くなるように形成され、その高さが最大となる部分Ｑ1 は突部１１を含まないタイヤ総幅ＳＷの最大となる部分Ｑ2 よりもタイヤ径方向外側に位置している。尚、突部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突部は含まない。

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及び突部１１を含まない総幅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、突部１１を含まない前記総幅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。

本実施形態の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突部１１によって車両走行時におけるタイヤ周囲の空気の流れが促進される。その際、タイヤ径方向内側よりもタイヤ径方向外側の方が相対的に回転速度が速くなるが、突部１１の高さが最大となる部分Ｑ1 がタイヤ総幅ＳＷの最大となる部分Ｑ2 よりもタイヤ径方向外側に位置しているため、突部１１による空気の整流効果が高まる。

このように、本実施形態の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径方向に延びる多数の突部１１を互いにタイヤ周方向に間隔をおいて設け、各突部１１の高さＸが最大となる部分Ｑ1 がタイヤ総幅ＳＷが最大となる部分Ｑ2 よりもタイヤ径方向外側に位置するようにしたので、車両走行時におけるタイヤ周囲の空気の流れを各突部１１によって促進することができ、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、各突部１１を０．５ｍｍ以上４ｍｍ以下の高さＸに形成したので、高さ寸法が小さすぎて空気の整流効果が不十分になることがなく、高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。

尚、前記実施形態では、突部１１を長手方向中央部の高さＸが最大となるようにしたものを示したが、図７の第２の実施形態に示す突部１２のように、タイヤ径方向外側端部の高さＸが最大となるようにしてもよい。

また、前記第１の実施形態では、各突部１１をタイヤ径方向に均一な幅で延びるように形成したものを示したが、図８の第３の実施形態に示す突部１３のように、タイヤ径方向内側になるほど幅Ｙが広くなるように形成してもよい。即ち、タイヤ側面では、タイヤ径方向外側（バットレス部４側）のゴムの厚さがタイヤ径方向内側（ビード部３側）よりも薄いため、加硫成型時にバットレス部４側のゴムが各突部１１の金型側に流れる量が多いと、バットレス部４側のゴムの厚さが薄くなって撓みが大きくなるが、各突部１１のタイヤ径方向外側の幅Ｙを小さくすることにより、加硫成形時にバットレス部４側のゴムが各突部１１側に流れる量を少なくすることができ、バットレス部４側のゴムの厚さが薄くなることを抑制することができる。

更に、前記第１の実施形態では、各突部１１をタイヤ径方向に直交する断面が四角形状をなすように形成したものを示したが、図９(a) の変形例に示す突部１４のように山形（三角形状）をなすように形成するようにしてもよい。これにより、四角形状のものに比べて突部１４の体積を小さくすることができるので、その分だけゴムの使用量を低減することができ、軽量化による低燃費性の向上を図ることができる。この場合、図９(b) の他の変形例に示す突部１５のように山形の二辺が内側に向かって凹状をなすように形成すれば、突部１５の体積をより小さくすることができる。

また、車両装着状態では、車両の幅方向外側は空気が後方に向かって一様に流れるが、車両の幅方向内側はタイヤハウス内に配置されるとともに、車軸等の他の部品が周囲に配置されているため、空気の流れが乱れやすくなる。このため、空気の流れが乱れやすい車両の幅方向内側のみでも各突部１１（１２，１３，１４，１５）による空気の流通促進効果及び整流効果を十分に得ることができるので、各突部１１（１２，１３，１４，１５）を車両装着時に車両の幅方向内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、突部１１（１２，１３，１４，１５）の形成に伴う金型のコストを低減することができる。

この場合、車両装着時に車両の幅方向外側になるタイヤ幅方向他方の面側に、図１０及び図１１の第４の実施形態に示すように、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Ｈ高さの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１６を設けるようにしてもよい。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１６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１６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％以下になるように形成されている。尚、凹部１６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。これにより、各凹部１１によって車両走行時のタイヤの周囲に乱流が生じ、図１５(a)(b)に示すように凹部１６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）を凹部１６を有しないタイヤＴ2 よりも少なくすることができるので、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）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。その際、車両の幅方向内側では、各突部１１による空気の流通促進効果が生ずるので、各突部１１と各凹部１６によって空気抵抗の低減効果を相乗的に高めることができる。

この場合、各凹部１６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１６を配置することができ、各凹部１６による乱流発生効果をより高めることができる。

また、各凹部１６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１６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１６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１６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、前記第４の実施形態では、各凹部１６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。

また、前記第４の実施形態では、互いに同じ大きさの凹部１６を設けたものを示したが、図１２の第５の実施形態に示す凹部１７のように、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もよい。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１７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。

更に、前記第４の実施形態では、互いに同じ深さ寸法の凹部１６を設けたものを示したが、図１３の第６の実施形態に示す凹部１８のように、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もよい。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１８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。

尚、前記実施形態では、凹部１１を球面状に形成したものを示したが、図１４(a) に示す凹部１９のように断面四角形状に形成したり、或いは図１４(b) に示す凹部２０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１〜７及び比較例１〜３について、低燃費性の試験を行ったところ、図１６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、実施例１〜７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及び実施例１〜７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、実施例１〜７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には突部を有しないものを用い、比較例２〜３及び実施例１〜２には断面四角形状の突部を有するもの、実施例３には断面三角形状の突部を有するもの、実施例４〜７には山形の二辺が内側に向かって凹状をなす突部を有するものを用いた。この場合、実施例５〜７には、タイヤ径方向内側になるほど突部の幅が広くなるものを用いた。更に、比較例２には突部の最大高さ位置が長手方向両端部にあるものを用い、比較例３には突部の最大高さ位置がタイヤ径方向内側端部にあるもの、実施例１及び実施例３〜７には突部の最大高さ位置が長手方向中央部（タイヤ総幅が最大となる部分よりもタイヤ径方向外側）にあるもの、実施例２には突部の最大高さ位置がタイヤ径方向外側端部にあるものを用いた。また、比較例２には突部の最大高さが４ｍｍよりも大きいものを用い、比較例３及び実施例１〜７には突部の最大高さが４ｍｍ以下のものを用いた。更に、比較例２〜３及び実施例１〜５にはタイヤ幅方向両側面に突部を設けたものを用い、実施例６及び７には車両装着時に車両の幅方向内側になるタイヤ幅方向一方の面側のみに突部を設けたものを用いた。この場合、実施例７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他方の面側に円形状の凹部を有するものを用いた。また、実施例７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。

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２〜３及び実施例１〜７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、実施例１〜７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…突部、１６，１７，１８，１９，２０…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 (11)

1. タイヤ外側面にタイヤ径方向に延びる多数の突部を互いにタイヤ周方向に間隔をおいて設け、
   各突部を０．５ｍｍ以上４ｍｍ以下の高さに形成するとともに、その高さが最大となる部分がタイヤ総幅が最大となる部分よりもタイヤ径方向外側に位置するように形成し、
   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突部を含まない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、
   突部を含まない前記総幅に対する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た
   ことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記各突部をタイヤ径方向に直交する断面が山形をなすように形成した
   ことを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記各突部を山形の二辺が内側に向かって凹状をなすように形成した
   ことを特徴とする請求項２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記各突部をタイヤ径方向内側になるほど幅が広くなるように形成した
   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。
5. 前記各突部を車両装着時に車両の幅方向内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。
6. 車両装着時に車両の幅方向外側になるタイヤ幅方向他方の面側に、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た
   ことを特徴とする請求項５記載の空気入りタイヤ。
7. 前記各凹部をタイヤ径方向内側端部からタイヤ断面高さの３５％以内の範囲を除く所定領域に設けた
   ことを特徴とする請求項６記載の空気入りタイヤ。
8. 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６または７記載の空気入りタイヤ。
9. 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６、７または８記載の空気入りタイヤ。
10. 前記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
    ことを特徴とする請求項６、７、８または９記載の空気入りタイヤ。
11. 前記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
    ことを特徴とする請求項６、７、８、９または１０記載の空気入りタイヤ。

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