JP5781610B2 - 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
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Description
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。
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。
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。
(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%以下であり、
前記タイヤのエアボリュームが、15000cm3以上であり、
前記トレッドの踏面のネガティブ率が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。
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%以下であり、
前記タイヤのエアボリュームが、15000cm3以上であり、
前記トレッドの踏面のネガティブ率が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。
δg/δt≦0.85
を満たす、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。
(5)トレッドゴムの厚さが5mm以上8mm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)前記トレッドの踏面のネガティブ率は、10%以上である、上記(1)〜(5)のいずれかに記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
(7)前記トレッドの踏面に、タイヤ周方向に延びる周方向溝を有する、上記(1)〜(6)のいずれかに記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
(8)前記タイヤのタイヤサイズは、105/50R16、115/50R17、125/55R20、125/65R19、135/45R21、135/55R20、135/60R17、135/65R19、145/45R21、145/55R20、145/60R16、145/65R19、155/45R18、155/45R21、155/55R19、155/55R21、155/60R17、155/65R13、155/65R18、155/70R17、165/45R22、165/55R18、165/55R19、165/55R20、165/55R21、165/65R19、165/70R18、175/45R23、175/55R19、175/55R22、175/60R18、185/45R22、185/50R20、185/60R20、195/55R20、195/60R19、205/55R20、205/60R18、215/50R21のいずれかである、上記(1)、あるいは、上記(1)に従属する上記(3)、又は(5)〜(7)のいずれか1つに記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
(9)前記タイヤのタイヤサイズは、105/50R16、115/50R17、125/55R20、125/65R19、135/45R21、135/55R20、135/60R17、135/65R19、145/45R21、145/55R20、145/60R16、145/65R19、155/45R18、155/45R21、155/55R19、155/55R21、155/60R17、155/65R13、155/65R18、155/70R17、165/45R22、165/55R18、165/55R19、165/55R20、165/55R21、165/65R19、165/70R18、175/45R23、175/55R19、175/55R22、175/60R18、185/45R22、185/50R20、185/60R20、195/55R20、195/60R19、195/65R17、205/55R20、205/60R18、215/50R21のいずれかである、上記(2)、あるいは、上記(2)に従属する上記(3)、又は(5)〜(7)のいずれか1つに記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。
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。
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。
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。
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(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。
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。
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。
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。
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。
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。
以下、本発明の作用効果について説明する。
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。
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。
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。
δg/δt≧0.65
を満たすことが好ましい。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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 (10)
- 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%以下であり、
前記タイヤのエアボリュームが、15000cm3以上であり、
前記トレッドの踏面のネガティブ率が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。 - 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%以下であり、
前記タイヤのエアボリュームが、15000cm3以上であり、
前記トレッドの踏面のネガティブ率が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。 - 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又は2に記載の乗用車用空気入りラジアルタイヤ。 - 前記比SW/ODは、0.24以下である、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。
- トレッドゴムの厚さが5mm以上8mm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。
- 前記トレッドの踏面のネガティブ率は、10%以上である、請求項1〜5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。
- 前記トレッドの踏面に、タイヤ周方向に延びる周方向溝を有する、請求項1〜6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。
- 前記タイヤのタイヤサイズは、105/50R16、115/50R17、125/55R20、125/65R19、135/45R21、135/55R20、135/60R17、135/65R19、145/45R21、145/55R20、145/60R16、145/65R19、155/45R18、155/45R21、155/55R19、155/55R21、155/60R17、155/65R13、155/65R18、155/70R17、165/45R22、165/55R18、165/55R19、165/55R20、165/55R21、165/65R19、165/70R18、175/45R23、175/55R19、175/55R22、175/60R18、185/45R22、185/50R20、185/60R20、195/55R20、195/60R19、205/55R20、205/60R18、215/50R21のいずれかである、請求項1、あるいは、請求項1に従属する請求項3、又は請求項5〜7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。
- 前記タイヤのタイヤサイズは、105/50R16、115/50R17、125/55R20、125/65R19、135/45R21、135/55R20、135/60R17、135/65R19、145/45R21、145/55R20、145/60R16、145/65R19、155/45R18、155/45R21、155/55R19、155/55R21、155/60R17、155/65R13、155/65R18、155/70R17、165/45R22、165/55R18、165/55R19、165/55R20、165/55R21、165/65R19、165/70R18、175/45R23、175/55R19、175/55R22、175/60R18、185/45R22、185/50R20、185/60R20、195/55R20、195/60R19、195/65R17、205/55R20、205/60R18、215/50R21のいずれかである、請求項2、あるいは、請求項2に従属する請求項3、又は請求項5〜7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。
- 請求項1〜9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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