JP2011161948A - タイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤの寿命の低下を抑制しつつ、タイヤの転がり抵抗を大幅に低減することにより、燃費性能に優れたタイヤを提供することを可能とする。
【解決手段】最大幅対比トレッド幅を広く、また最大幅高さを高く設定し、さらにはベルト補強層をポリエステル化し、ビードフィラー高さを低く設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤの転がり抵抗を大幅に低減することにより、燃費性能に優れたタイヤに関する。

自動車などの車両に装着されるタイヤについては、より環境負荷の小さい製品の開発が活発に行われている。このようなタイヤにおいて、環境問題に対応するためには、自動車の低燃費化に寄与する性能の確保が大切になる。自動車の低燃費化を達成する一つの手段として、タイヤの転がり抵抗を減らすことが挙げられ、従来、様々な技術改良が行われている。以下に、従来の改良方法をいくつか紹介する。

まず、タイヤの転がり抵抗は、トレッド部にて多く発生することが知られている。直接的な改良方法として、このトレッド部に使用されるゴムの損失正接（ｔａｎδ）を小さいものに変更することが有効である。

しかし、この方法では、タイヤの、耐摩耗性能やウェット性能をはじめとする他の性能が犠牲になることも知られている。

一方、トレッド部において、ゴムの厚みを薄くすることにより、ゴム体積を低減させる方法も考えられるが、この場合は、タイヤの寿命が問題になる。

また、特許文献１には、タイヤの寿命の低下を抑制しつつ、タイヤの転がり抵抗を低減させるタイヤが記載されている。

具体的には、トレッド部およびサイドウォール部におけるそれぞれの構造を特定することに加え、特に、路面と接するトレッド接地面のトレッド幅方向両端部に隣接する区域でのゴムの厚みを薄くすることにより、その部分を変形しやすくし、歪エネルギーを緩和させ、タイヤの転動中におけるトレッド部領域への、トレッド幅方向の大きな曲げ変形の発生を抑制し、タイヤの転がり抵抗を低減させることができるタイヤが記載されている。

特開平５−２４６２０８号公報

しかしながら、近年の環境問題への関心の高まりから、更なる転がり抵抗の低減を実現できるタイヤが求められている。

そこで、本発明は、タイヤの寿命の低下を抑制しつつ、タイヤの転がり抵抗を大幅に低減することにより、燃費性能に優れたタイヤの提供を目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。まず、本発明の特徴は、少なくともビードフィラー（ビードフィラー１１）を含むビード部（ビード部１０）を有し、タイヤ径方向内側からタイヤ径方向外側に向けて、少なくともベルト層（ベルト層２０）及びトレッド部（トレッド部３０）が配置されたタイヤ（空気入りラジアルタイヤ１）であって、トレッド接地面のトレッド幅方向の幅であるトレッド接地幅（トレッド接地幅ＴＷ）は、タイヤのトレッド幅方向の最大幅を有するタイヤ最大幅部（最大幅部２）の幅（最大幅ＳＷ）に対して、０．８３〜０．９０の範囲で形成されており、タイヤ最大幅部は、ビード部の下端からトレッド接地面までのタイヤ径方向の直線距離であるタイヤ高さ（タイヤ高さＳＨ）に対して、０．５５〜０．７０の範囲の高さに位置するように形成されており、ビードフィラーは、タイヤ高さに対して、０．１０〜０．２０の範囲の高さ（ビードフィラー高さＢＦＨ）まで形成されており、ベルト層は、スチールベルト層(スチールベルト層２１,２２)と、ポリエステル補強層（ポリエステル補強層２３,２４）とから形成されており、サイドウォール部（サイドウォール部４０）において、タイヤ高さに対して、０．７５〜０．８０の範囲の高さに、タイヤ周方向に延在する周方向溝（周方向溝３）が形成されており、トレッド幅方向断面において、タイヤ赤道線（タイヤ赤道線ＣＬ）と直行し、トレッド接地面のタイヤ径方向外側端部に引かれた仮想直線を第１仮想線（第１仮想線Ｌ１）とし、タイヤ赤道線と平行し、トレッド接地面のトレッド幅方向端部であるトレッド接地端（トレッド接地端ＴＥ）から、トレッド接地幅の５％の幅（幅ＴＷｂ）分、トレッド幅方向内側の位置に引かれた仮想直線を第２仮想線（第２仮想線Ｌ２）とし、第１仮想線と第２仮想線との交点を第１仮想点（第１点Ｐ１）とし、第２仮想線とトレッド接地面との交点を第２仮想点（第２点Ｐ２）とし、第１仮想点と第２仮想点とを結んだ直線距離をδ（直線距離δ）とし、トレッド接地幅の９０％の幅をＴＷａ（幅ＴＷａ）とした場合、δ／（ＴＷａ／２）≦０．０８となるように構成されており、タイヤ赤道線とトレッド接地面との交点を第３仮想点（第３点Ｐ３）とし、タイヤ赤道線とタイヤ径方向最も外側に配置される最外ベルト層との交点を第４仮想点（第４点Ｐ４）とし、第３仮想点と第４仮想点との直線距離をＧａ１（直線距離Ｇａ１）とし、第２仮想点の位置におけるトレッド接地面と直行し、第２仮想点からタイヤ径方向内側に引かれた仮想直線を第３仮想線（第３仮想線Ｌ３）とし、第３仮想線と、最外ベルト層との交点を第５仮想点（第５点Ｐ５）とし、第２仮想点と第５仮想点との直線距離をＧａ２（直線距離Ｇａ２）とした場合、Ｇａ１はＧａ２に対して１．１倍以上の長さを有しており、ベルト層のトレッド幅方向の幅であるベルト幅（ベルト幅ＢＷ）は、トレッド接地幅の１．０５倍以上の長さを有していることを特徴とする。

本発明によれば、最大幅対比トレッド幅を広く、また最大幅高さを高く設定し、さらにはベルト補強層をポリエステル化し、ビードフィラー高さを低く設定することにより、トレッド部の歪みエネルギーを低減させ、転がり抵抗を大幅に低減し、かつ、磨耗ライフ維持を達成できる。

本発明によれば、タイヤの寿命の低下を抑制しつつ、タイヤの転がり抵抗を大幅に低減することにより、燃費性能に優れたタイヤを提供できる。

図１は、本実施形態に係る空気入りラジアルタイヤ１のトレッド幅方向断面図である。 図２は、従来の空気入りタイヤ１００の形状と本実施形態における空気入りラジアルタイヤ１の形状とを表すトレッド幅方向の図である。

次に、本発明に係る空気入りタイヤの実施形態について、図面を参照しながら説明する。具体的には、（１）空気入りラジアルタイヤの構成、（２）作用・効果、（３）比較評価、（４）その他の実施形態について説明する。

なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。

したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

（１）空気入りラジアルタイヤの構成
まず、本実施形態に係る空気入りラジアルタイヤの構成について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る空気入りラジアルタイヤ１のトレッド幅方向断面図である。

図１に示すように、空気入りラジアルタイヤ１は、一対のビード部１０と、ベルト層２０と、トレッド部３０と、サイドウォール部４０と、カーカス層５０とを備える。

ビード部１０は、リム（不図示）と接する部位である。ビード部１０は、 ビード部１０を補強するゴムなどからなるビードフィラー１１と、リング状のワイヤーなどからなるビードコア１２とを有する。ビードフィラー１１は、タイヤ高さＳＨに対して、０．１０〜０．２０の範囲のビードフィラー高さＢＦＨまで形成されている。

ベルト層２０は、トレッド部３０のタイヤ径方向内側に配設され、トレッド部３０を補強する。ベルト層２０は、スチールベルト層２１,２２と、ポリエステル補強層２３,２４とを有する。スチールベルト層２１,２２は、カーカス層５０のタイヤ径方向内側に配設される。スチールベルト層２１,２２は、２層になっており、タイヤ径方向外側のスチールベルト層２２は、タイヤ径方向内側のスチールベルト層２１よりもトレッド幅方向に対する幅が狭い。ポリエステル補強層２３,２４は、スチールベルト層２２のタイヤ径方向外側に配設される。ポリエステル補強層２３,２４は、２層になっている。タイヤ径方向外側のポリエステル補強層２４は、トレッド幅方向端部に分割されて配設される。タイヤ径方向内側のポリエステル補強層２３は、スチールベルト層２１,２２よりもトレッド幅方向に対する幅が広い。ベルト幅ＢＷは、ベルト層２０のトレッド幅方向の幅であり、トレッド接地幅ＴＷの１．０５倍以上の長さを有している。

トレッド部３０は、ベルト層２０よりもタイヤ径方向外側に配設され、路面と接する部位である。トレッド部３０には、複数の溝によりトレッドパターン（不図示）が形成される。トレッド接地幅ＴＷは、トレッド接地面のトレッド幅方向の幅であり、空気入りラジアルタイヤ１の最大幅部２の最大幅ＳＷに対して、０．８３〜０．９０の範囲で形成されている。

サイドウォール部４０は、カーカス層５０のトレッド幅方向外側に位置する領域を示す。サイドウォール部４０において、タイヤ高さＳＨに対して、０．７５〜０．８０の範囲の高さに、タイヤ周方向に延在する周方向溝３が形成されている。

カーカス層５０は、空気入りラジアルタイヤ１の骨格を形成する。カーカス層５０は、一方のビード部１０から他方のビード部１０に渡って設けられ、ビードコア１２で折り返す。

最大幅部２は、空気入りラジアルタイヤ１のトレッド幅方向の最大幅を有する。最大幅部２は、ビード部１０の下端からトレッド接地面までのタイヤ径方向の直線距離であるタイヤ高さＳＨに対して、０．５５〜０．７０の範囲の高さである最大幅高さＳＷＨに位置するように形成されている。

第１仮想線Ｌ１は、トレッド幅方向断面において、タイヤ赤道線ＣＬと直行し、トレッド接地面のタイヤ径方向外側端部に引かれた仮想直線である。トレッド接地端ＴＥは、タイヤ赤道線ＣＬと平行し、トレッド接地面のトレッド幅方向端部である。第２仮想線Ｌ２は、トレッド接地端ＴＥから、トレッド接地幅ＴＷの５％の幅ＴＷｂ分、トレッド幅方向内側の位置に引かれた仮想直線である。第１点Ｐ１は、第１仮想線Ｌ１と第２仮想線Ｌ２との交点である。第２点Ｐ２は、第２仮想線Ｌ２とトレッド接地面との交点である。直線距離δは、第１点Ｐ１と第２点Ｐ２とを結んだ直線距離である。

幅ＴＷａはトレッド接地幅ＴＷの９０％の幅であり、δ／（ＴＷａ／２）≦０．０８となるように構成されている。δ／（ＴＷａ／２）はタイヤが回転し、幅ＴＷａの端の位置に対する点が非接地状態から接地状態に変化したときの移動量を規定している。なお、式中でトレッド接地幅ＴＷではなく、幅ＴＷａを使用するのは、トレッド接地幅ＴＷ端部のタイヤ径方向内側にベルト層２０が存在せず、直線距離Ｇａ２を規定できない状態を回避するためである。

第３点Ｐ３は、タイヤ赤道線ＣＬとトレッド接地面との交点である。第４点Ｐ４は、タイヤ赤道線ＣＬとポリエステル補強層２３との交点である。直線距離Ｇａ１は、第３点Ｐ３と第４点Ｐ４との直線距離である。第３仮想線Ｌ３は、第２点Ｐ２の位置におけるトレッド接地面と直行し、第２点Ｐ２からタイヤ径方向内側に引かれた仮想直線である。第５点Ｐ５は、第３仮想線Ｌ３と、ポリエステル補強層２３との交点である。直線距離Ｇａ２は、第２点Ｐ２と第５点Ｐ５との直線距離であり、直線距離Ｇａ１は距離Ｇａ２に対して１．１倍以上の長さを有している。

（２）作用・効果
０．８３≦ＴＷ／ＳＷ≦０．９０とすると、転がり抵抗が減少し、磨耗ライフが良化する。従って、燃費性能を向上させることができる。なお、磨耗ライフとは、新品時及び実車１万ｋｍ走行後の主溝深さを測定し、完全に磨耗したときの寿命を推定し指標化したものである。

０．５５≦ＳＷＨ／ＳＨ≦０．７０とすると、転がり抵抗が減少し、磨耗ライフが良化する。従って、燃費性能を向上させることができる。

０．１０≦ＢＦＨ／ＳＨ≦０．２０とすると、転がり抵抗が減少する。従って、燃費性能を向上させることができる。

ベルト補強層としてポリエステル補強層２３,２４を使用すると、転がり抵抗が減少する。従って、燃費性能を向上させることができる。

周方向溝３を有することにより、転がり抵抗が減少する。従って、燃費性能を向上させることができる。

δ／（ＴＷａ／２）≦０．０８かつＧａ１／Ｇａ２≧１．１０とすると、タイヤ断面内せん断歪み及び転がり抵抗が減少する。従って、燃費性能を向上させることができる。

δ／（ＴＷａ／２）≧０．０８の場合はタイヤが非接地状態から接地状態に変化した時に、ベルト端近傍の動きが大きくなるため、タイヤ断面内せん断歪み及び転がり抵抗が増加する。

δ／（ＴＷａ／２）≦０．０８かつＧａ１／Ｇａ２≦１．１０の場合は、ベルト層２０の端部が端に向かうに従いタイヤ径方向内側にフラットではなく下がった状態になり、結果として、タイヤ断面内せん断歪み及び転がり抵抗が増加する。また、Ｇａ２が大きくなることにより、ベルト層２０の端部近傍のゴムの体積が増加し、転がり抵抗が増加する。

ＢＷ≧１．０５＊ＴＷの場合は、ベルト層２０のリング剛性が高くなり、サイドウォール部４０の偏芯変形がしやすくなるため、転がり抵抗が減少する。従って、燃費性能を向上させることができる。

ＢＷ≦１．０５＊ＴＷの場合は、タイヤ断面内せん断歪み及び転がり抵抗が増加する。

（３）比較評価
次に、本発明の効果を更に明確にするために、以下の比較例及び実施例に係る空気入りタイヤを用いて行った比較評価について説明する。具体的には、（３−１）各空気入りタイヤの構成、（３−２）評価結果について説明する。なお、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。

（３−１）各空気入りタイヤの構成
各空気入りタイヤの構成は、表１の比較例の構成と実施例１〜４の構成となる。なお、比較例が従来の空気入りタイヤ１００であり、各実施例が空気入りラジアルタイヤ１である。

（３−２）評価結果
次に、各空気入りタイヤの転がり抵抗、磨耗ライフの評価結果について、表１を参照しながら説明する。

（３−２−１）転がり抵抗
各空気入りラジアルタイヤの荷重を７．１３ｋＮとしたときのドラム試験機によるタイヤ単体転がり抵抗測定を実施し、速度８０ｋｍ／ｈ時の値を指数化する。比較例の指数を１００とし、実施例の指数が小さいほど転がり抵抗が良化する。結果として、表１に示すように、各実施例は、比較例と比べ、転がり抵抗が良化している。

なお、図２は、空気入りラジアルタイヤ１の形状を実線で表し、一方、従来の空気入りタイヤ１００の形状を点線で表している。空気入りラジアルタイヤ１のＳＷ／ＴＷが、従来の空気入りタイヤ１００のＳＷ／ＴＷ０より大きく、表１より、空気入りラジアルタイヤ１は転がり抵抗の指数が従来の空気入りタイヤ１００より小さいため、転がり抵抗が良化していることがわかる。

（３−２−２）磨耗ライフ
各空気入りラジアルタイヤを車両に装着し、新品時及び実車１万ｋｍ走行後の主溝深さを測定する。完全に磨耗したときの寿命を推定し、指標化する。比較例の指数を１００とし、実施例の指数が大きいほど磨耗ライフが良化する。結果として、表１に示すように、各実施例は、比較例と比べ、磨耗ライフが良化している。

なお、図２の空気入りラジアルタイヤ１のＳＷＨ／ＳＨが、従来の空気入りタイヤ１００のＳＷＨ０／ＳＨより大きく、表１より、空気入りラジアルタイヤ１は磨耗ライフの指数が従来の空気入りタイヤ１００より大きいため、従来の空気入りタイヤ１００より転がり抵抗が良化していることがわかる。

（４）その他の実施形態
上述したように、本発明の実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、本発明の実施形態は、次のように変更することができる。具体的には、実施形態では、空気入りラジアルタイヤ１の構成については、実施形態で説明したものに限定されるものではなく、スチールベルト層２１,２２が２層ではなく１層でもよい。

また、ポリエステル補強層２３,２４を、スチールベルト層２１,２２より径方向内側に配置してもよい。

このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

１…空気入りラジアルタイヤ、２…最大幅部、３…周方向溝、１０…ビード部、１１…ビードフィラー、１２…ビードコア、２０…ベルト層、２１…スチールベルト層、２２…スチールベルト層、２３…ポリエステル補強層、２４…ポリエステル補強層、３０…トレッド部、４０…サイドウォール部、５０…カーカス層、ＣＬ…タイヤ赤道線、ＳＨ…タイヤ高さ、ＢＷ…ベルト幅、ＴＷ…トレッド接地幅、ＳＷ…最大幅、ＳＷＨ…最大幅高さ、ＢＦＨ…ビードフィラー高さ、ＴＥ…トレッド接地端、Ｇａ１…直線距離、Ｇａ２…直線距離、ＴＷａ…幅、ＴＷｂ…幅、Ｌ１…第１仮想線、Ｌ２…第２仮想線、Ｌ３…第３仮想線、Ｐ１…第１点、Ｐ２…第２点、Ｐ３…第３点、Ｐ４…第４点、Ｐ５…第５点、δ…直線距離、１００…従来の空気入りラジアルタイヤ、ＴＷ０…従来の空気入りラジアルタイヤのトレッド接地幅、ＳＷＨ０…従来の空気入りラジアルタイヤの最大幅高さ

Claims (1)

1. 少なくともビードフィラーを含むビード部を有し、タイヤ径方向内側からタイヤ径方向外側に向けて、少なくともベルト層及びトレッド部が配置されたタイヤであって、
   トレッド接地面のトレッド幅方向の幅であるトレッド接地幅は、タイヤのトレッド幅方向の最大幅を有するタイヤ最大幅部の幅に対して、０．８３〜０．９０の範囲で形成されており、
   前記タイヤ最大幅部は、前記ビード部の下端からトレッド接地面までのタイヤ径方向の直線距離であるタイヤ高さに対して、０．５５〜０．７０の範囲の高さに位置するように形成されており、
   前記ビードフィラーは、前記タイヤ高さに対して、０．１０〜０．２０の範囲の高さまで形成されており、
   前記ベルト層は、スチールベルトと、ポリエステル補強層とから形成されており、
   前記サイドウォール部において、前記タイヤ高さに対して、０．７５〜０．８０の範囲の高さに、タイヤ周方向に延在する周方向溝が形成されており、
   トレッド幅方向断面において、
   タイヤ赤道線と直行し、前記トレッド接地面のタイヤ径方向外側端部に引かれた仮想直線を第１仮想線とし、
   前記タイヤ赤道線と平行し、前記トレッド接地面のトレッド幅方向端部であるトレッド接地端から、トレッド接地幅の５％の幅分、トレッド幅方向内側の位置に引かれた仮想直線を第２仮想線とし、
   前記第１仮想線と前記第２仮想線との交点を第１仮想点とし、
   前記第２仮想線と前記トレッド接地面との交点を第２仮想点とし、
   前記第１仮想点と前記第２仮想点との直線距離をδとし、
   前記トレッド接地幅の９０％の幅をＴＷａとした場合、δ／（ＴＷａ／２）≦０．０８となるように構成されており、
   前記タイヤ赤道線と前記トレッド接地面との交点を第３仮想点とし、
   前記タイヤ赤道線とタイヤ径方向最も外側に配置される最外ベルト層との交点を第４仮想点とし、
   前記第３仮想点と前記第４仮想点との直線距離をＧａ１とし、
   前記第２仮想点の位置におけるトレッド接地面と直行し、前記第２仮想点からタイヤ径方向内側に引かれた仮想直線を第３仮想線とし、
   前記第３仮想線と、前記最外ベルト層との交点を第５仮想点とし、
   前記第２仮想点と前記第５仮想点との直線距離をＧａ２とした場合、Ｇａ１はＧａ２に対して１．１倍以上の長さを有しており、
   前記ベルト層のトレッド幅方向の幅であるベルト幅は、前記トレッド接地幅の１．０５倍以上の長さを有していることを特徴とするタイヤ。

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