JP5803360B2 - インホイールモータ用タイヤ・ホイール組み立て体およびそれに用いるインホイールモータ用の乗用車用空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、インホイールモータ用タイヤ・ホイール組み立て体と、それに用いるインホイールモータ用の乗用車用空気入りタイヤに関する。

ダイレクトドライブ方式の電気自動車では、タイヤの半径方向内側に装着位置内側に開放状のモータ収容空間を確保し、このモータ収容空間にインホイールモータを収容し、インホイールモータによりタイヤを直接回転駆動する。
この場合、モータ収容空間を確保するため、大外径、大内径のタイヤを使用することが考えられる。
一方、電気自動車では、バッテリーの容積が大きく、このバッテリーにより車室内の居住空間が既に制限を受けているため、タイヤの収容スペースが車室内の居住空間をさらに狭めていくことは避けたい。
従来、車両装着内側よりも車両装着外側のビード部内径を大きくしたタイヤが提案されているが、このタイヤでは、タイヤの半径方向内側で装着位置内側に開放状のモータ収容空間を大きく確保することができない。
その結果、車室内の居住空間を大きく確保し、また、モータ収容空間を確保するため、タイヤを低扁平タイヤとしなければならない。

特開２００１−８８５０２

しかしながら、低扁平タイヤとしたのでは、電気自動車の乗り心地性、操縦安定性が悪化する。
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、ホイール内側の収容空間の容積を確保しつつ、乗り心地性、操縦安定性を向上できるインホイールモータ用タイヤ・ホイール組み立て体およびそれに用いるインホイールモータ用の乗用車用空気入りタイヤを提供することにある。

前記目的を達成するため本発明は、インホイールモータ用の乗用車用空気入りタイヤと、前記インホイールモータ用の乗用車用空気入りタイヤが組み付けられるホイールとを備え、ホイールの内側にインホイールモータが配設されるインホイールモータ用タイヤ・ホイール組み立て体であって、前記インホイールモータ用の乗用車用空気入りタイヤは、ビードコアおよびビードフィラーを有する一対のビード部と、トレッド部を通って前記一対のビード部間に架け渡され前記ビードコアおよびビードフィラーの箇所で端部が折り返されたカーカスとを備え、車両装着内側に位置する前記ビード部は、車両装着外側に位置する前記ビード部よりも内径が大きく形成され、前記ホイールは、タイヤが装着されるリムと、前記インホイールモータに連結可能なディスクとを含んで構成され、車両装着内側に位置する前記ビード部が嵌合される前記リムの箇所は、車両装着外側に位置する前記ビード部が嵌合される前記リムの箇所よりも大きな内径で形成され、前記ディスクは前記リムの車両装着外側に位置し、前記ディスクよりも車両装着内側で前記リムの径方向内側に前記インホイールモータが収容される前記リムの車両装着内側に開放状の収容空間が形成され、車両装着内側のタイヤ断面高さをＨin、車両装着外側のタイヤ断面高さをＨout、車両装着内側のビードフィラー高さをＦin、車両装着外側のビードフィラー高さをＦoutとし、Ｋを係数としたとき下記の式１を満たすことを特徴とする。
Ｋ・Ｈout／Ｈin＝Ｆout／Ｆin ただしＫは１.０≦Ｋ≦４.０……（式１）
また、本発明は、ビードコアおよびビードフィラーを有する一対のビード部と、トレッド部を通って前記一対のビード部間に架け渡され前記ビードコアおよびビードフィラーの箇所で端部が折り返されたカーカスとが設けられその内側にインホイールモータが配置されるインホイールモータ用の乗用車用空気入りタイヤであって、車両装着内側に位置する前記ビード部は、車両装着外側に位置する前記ビード部よりも内径が大きく形成され、車両装着内側のタイヤ断面高さをＨin、車両装着外側のタイヤ断面高さをＨout、車両装着内側のビードフィラー高さをＦin、車両装着外側のビードフィラー高さをＦoutとし、Ｋを係数としたとき下記の式１を満たすことを特徴とする。
Ｋ・Ｈout／Ｈin＝Ｆout／Ｆin ただしＫは１.０≦Ｋ≦４.０……（式１）

本発明によれば、ホイール内側の収容空間の容積を確保しつつ、乗り心地性、操縦安定性を向上できるインホイールモータ用タイヤ・ホイール組み立て体およびそれに用いるインホイールモータ用の乗用車用空気入りタイヤが得られる。
したがって、乗り心地性、操縦安定性を向上しつつダイレクトドライブ方式の電気自動車の車室内の居住空間を大きく確保することができる。

タイヤ・ホイール組み立て体の断面図である。 ホイールに装着された空気入りタイヤの断面図である。 実施例、比較例の試験結果の説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面にしたがって説明する。
図１、図２に示すように、ダイレクトドライブ方式の電気自動車に組み付けられるインホイールモータ用タイヤ・ホイール組み立て体１０は、空気入りタイヤ１２と、この空気入りタイヤ１２が組み付けられるホイール３２とを含んで構成されている。
空気入りタイヤ１２は、車両装着時におけるタイヤの表裏の装着方向が指定されたタイヤである。
空気入りタイヤ１２はトレッド部１４と、トレッド部１４の両端からタイヤ半径方向内側に延びるサイドウォール部１６と、各サイドウォール部１６のタイヤ半径方向内側の端部に位置するビード部１８とを備えている。
各ビード部１８にはビードコア２０が設けられ、ビードコア２０の半径方向外側にタイヤ径方向外側に先細り状に延びるビードフィラー２２が設けられている。
また、トレッド部１４を通り一対のビード部１８間に架け渡されビードコア２０を介して端部が巻き上げられたカーカス２４が設けられている。より詳細には、カーカス２４は、トレッド部１４を通って両端のビードコア２０に架け渡され、カーカス２４の両端は、ビードコア２０およびビードフィラー２２を挟むように、ビードコア２０で折り返されている。
車両装着内側に位置するビード部１８は、車両装着外側に位置するビード部１８よりも内径が大きく形成され、異径タイヤとなっている。
トレッド部１４には、カーカス２４のタイヤ半径方向外側にベルト層２６が設けられ、トレッド部１４は、ベルト層２６のタイヤ半径方向の最も外側に位置し、接地面を構成するキャップゴム層２８を含んで構成されている。

ホイール３２は、空気入りタイヤ１２が装着されるリム３４と、インホイールモータ５０に連結されるディスク３６とを含んで構成されている。
リム３４は、車両装着内側に位置する内側リムフランジ部３８inおよび内側ビードシート部４０inと、車両装着外側に位置する外側リムフランジ部３８outおよび外側ビードシート部４０outとを備えている。
内側リムフランジ部３８inおよび内側ビードシート部４０inは、外側リムフランジ部３８outおよび外側ビードシート部４０outよりもホイール３２の径方向外側に位置している。すなわち、車両装着内側に位置するビード部１８が嵌合されるリム３４の箇所は、車両装着外側に位置するビード部１８が嵌合されるリム３４の箇所よりも大きな内径で形成されている。
図２に示すように、外側ビードシート部４０outから車両装着内側に向けて底部４２が延在しており、底部４２の車両装着内側の端部からホイール３２の径方向外側に向けて立ち上がり部４４が延在している。
そして、立ち上がり部４４の上部と内側ビードシート部４０inは、ホイール３２の軸方向に沿って延在する円筒状の周壁部４６により連結されている。
空気入りタイヤ１２は、車両装着内側のビード部１８が内側リムフランジ部３８inおよび内側ビードシート部４０inに嵌合され、車両装着外側のビード部１８が外側リムフランジ部３８outおよび外側ビードシート部４０outに嵌合されることでホイール３２に装着されている。

ディスク３６は、ホイール３２の車両装着外側に位置しており、底部４２の内周部に連結されている。
したがって、ホイール３２の内側には、リム３４の径方向内側でディスク３６よりも車両装着内側に、車両装着内側に向けて開放状の円柱状の収容空間Ｓが形成されている。
ディスク３６は、底部４２の径方向内側からホイール３２の径方向に延在するスポーク部５２と、スポーク部５２で支持されたハブ部５４とを有している。
ハブ部５４には、インホイールモータ５０の出力軸５００２が挿通されるハブ孔５４０２と、ハブ孔５４０２の周囲に設けられハブ部５４を出力軸５００２側のハブ部５００４に取り付けるためのボルト挿通孔５４０４が形成されている。
インホイールモータ５０は収容空間Ｓに収容され、出力軸５００２がハブ孔５４０２に挿通され、ボルト挿通孔５４０４に挿通されたボルト５４０６によりハブ部５４、５００４が締結されることで、ホイール３２に連結されている。

本実施の形態の空気入りタイヤ１２は、図２に示すように、車両装着内側のタイヤ断面高さをＨin、車両装着外側のタイヤ断面高さをＨout、車両装着内側のビードフィラー２２高さをＦin、車両装着外側のビードフィラー２２高さをＦoutとし、Ｋを係数としたとき下記の式１を満たしている。
Ｋ・Ｈout／Ｈin＝Ｆout／Ｆin ただしＫは１.０≦Ｋ≦４.０……（式１）
これは係数Ｋが１よりも小さい場合には、車両装着外側のタイヤ剛性が車両装着内側のタイヤ剛性に対して低くなり過ぎ、乗り心地性および操縦安定性を向上する上で不利となるためである。
また、係数Ｋが４よりも大きい場合には、車両装着外側のタイヤ剛性が車両装着内側のタイヤ剛性に対して高くなり過ぎ、乗り心地性および操縦安定性を向上する上で不利となるためである。
したがって式１を満たすことにより、ホイール内側の収容空間Ｓの容積を確保しつつ、乗り心地性、操縦安定性を向上できる。
したがって、本実施の形態によれば、乗り心地性、操縦安定性を向上しつつダイレクトドライブ方式の電気自動車の車室内の居住空間を大きく確保することができる。

ここで車両装着内側のタイヤ断面高さＨin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した状態における車両装着内側のビードベースラインＢＬinからトレッド部１４のタイヤ半径方向外側の位置までの寸法であり、車両装着内側においてタイヤ外径とリム３４径との差の１／２に相当している。
また、車両装着外側のタイヤ断面高さＨoutとは、上記と同様に正規荷重を負荷した状態における車両装着外側のビードベースラインＢＬoutからトレッド部１４のタイヤ半径方向外側の位置までの寸法であり、車両装着外側においてタイヤ外径とリム３４径との差の１／２に相当している。

また、車両装着内側のビードフィラー２２高さＦinとは、上記と同様に正規荷重を負荷した状態における車両装着内側のビードベースラインＢＬinから車両装着内側のビードフィラー２２のタイヤ半径方向外側の位置までの寸法である。
また、車両装着外側のビードフィラー２２高さＦoutとは、上記と同様に正規荷重を負荷した状態における車両装外側のビードベースラインＢＬinから車両装着外側のビードフィラー２２のタイヤ半径方向外側の位置までの寸法である。

また、車両装着内側に位置するビード部１８の内径は、車両装着外側に位置するビード部１８の内径よりも２インチ以上大きな寸法で形成されていることが好ましい。乗り心地性の大きな向上効果を得る上で有利となるためである。

また、車両装着外側のビードフィラー２２高さＦoutを、車両装着内側のビードフィラー２２高さＦinで割ったビードフィラー２２の高さの比率Ｆhは、１.５≦Ｆh≦５.０を満たすことが好ましい。
このようにすることで、車両装着内側および車両装着外側における剛性差を減少させ、乗り心地性および操縦安定性を向上し、偏摩耗を抑制する上で有利となるためである。

また、キャップトレッドゴム層を構成するゴムの硬度Ｈｓは、タイヤの幅方向に均一としてもよいが、車両装着内側が車両装着外側よりも低く、その硬度差を５以上１５以下の範囲内とすると、車両装着内側および車両装着外側における剛性差を減少させ、乗り心地性および操縦安定性を向上し、偏摩耗を抑制する上で有利となる。なお、ここで硬度Ｈｓは、ＪＩＳ−Ｋ６２５３に基づきデュロメータータイプＡにより２０℃の環境下で測定したデュロメーターＡ硬さである。
この場合には、例えば、キャップトレッドゴム層のうち、タイヤ赤道面よりも車両装着内側に位置する部分のゴムの硬度Ｈｓを、タイヤ赤道面よりも車両装着外側に位置する部分のゴムの硬度Ｈｓに比べて５以上１５以下の範囲内で低くすればよい。

（実施例１）
車両装着内側が２１５／３５Ｒ１９に相当し、車両装着外側が２１５／４０Ｒ１８に相当する１インチ違いの異形タイヤを、車両装着内側の内側リムフランジ部３８inおよび内側ビードシート部４０inが１９×７１／２ＪＪのリム３４に相当し、車両装着外側の外側リムフランジ部３８outおよび外側ビードシート部４０outが１８×７１／２ＪＪのリム３４に相当し、図１、図２に示す構造のホイール３２に組み込み、タイヤ・ホイール組み立て体１０とし、ホイール３２内側の収容空間Ｓの大きさを評価した。
（実施例２〜８）
車両装着内側が２１５／３５Ｒ１９に相当し、車両装着外側が２１５／４５Ｒ１７に相当する２インチ違いの異形タイヤを、車両装着内側の内側リムフランジ部３８inおよび内側ビードシート部４０inが１９×７１／２ＪＪのリム３４に相当し、車両装着外側の外側リムフランジ部３８outおよび外側ビードシート部４０outが１７×７１／２ＪＪのリム３４に相当し、図１、図２に示す構造のホイール３２に組み込み、タイヤ・ホイール組み立て体１０とし、ホイール３２内側の収容空間Ｓの大きさを評価した。
実施例１〜８のタイヤ・ホイール組み立て体１０を排気量２４００ｃｃの４輪駆動方式の車両の４輪に装着し、空気圧２２０ｋＰａとして時速５０ｋｍの一定の速度で８０００ｋｍ走行し、乗り心地性、操縦安定性、偏摩耗について評価した。

（比較例１）
２１５／３５Ｒ１９のタイヤを、１９×７１／２ＪＪのリム３４に組み込み、タイヤ・ホイール組み立て体１０とし、ホイール３２内側の収容空間Ｓの大きさを評価した。そして、空気圧２２０ｋＰａとし、排気量２４００ｃｃの４輪駆動方式の車両の４輪に装着し、時速５０ｋｍの一定の速度で８０００ｋｍ走行し、乗り心地性、操縦安定性、偏摩耗について評価した。
（比較例２）
２１５／４５Ｒ１７のタイヤを、１７×７１／２ＪＪのリム３４に組み込み、タイヤ・ホイール組み立て体１０とし、ホイール３２内側の収容空間Ｓの大きさを評価した。そして、空気圧２２０ｋＰａとし、排気量２４００ｃｃの４輪駆動方式の車両の４輪に装着し、時速５０ｋｍの一定の速度で８０００ｋｍ走行し、乗り心地性、操縦安定性、偏摩耗について評価した。

［収容空間Ｓ］
収容空間Ｓを計測し、比較例１を基準（１００）とする指数値で示し、この数値が大きいほど収容空間Ｓの容積が大きいことを示す。
［乗り心地性］
テスターの官能評価であり、比較例１を基準（１００）とする指数値で示し、この数値が大きいほど乗り心地性が良いことを示す。
［操縦安定性］
テスターの官能評価であり、比較例１を基準（１００）とする指数値で示し、この数値が大きいほど操縦安定性が良いことを示す。
［偏摩耗］
偏摩耗を目視により観察し、比較例１を基準（１００）とする指数値で示し、この数値が大きいほど偏摩耗が少ないことを示す。

図３から明らかなように、実施例１〜８によれば１９インチホイール３２と同等の収容空間Ｓを確保でき、乗り心地性および操縦安定性を向上し、偏摩耗を抑制する上で有利となる。
また、実施例１と実施例３〜８とを比べて明らかなように、車両装着内側に位置するビード部１８の内径と、車両装着外側に位置するビード部１８との内径差が２インチよりも大きい場合には、乗り心地性および操縦安定性を向上する上で有利となる。
また、実施例２と実施例３〜８とを比べて明らかなように、フィラー高さ比Ｆh（ビードフィラー２２の高さの比率Ｆh）が１.５よりも大きい場合には、乗り心地性および操縦安定性を向上する上で有利となる。
また、実施例６〜８から明らかなように、キャップトレッドゴム層を構成するゴムとしてタイヤ赤道面を境として２種類設け、タイヤ赤道面よりも車両装着内側に位置する部分のゴムの硬度Ｈｓを、タイヤ赤道面よりも車両装着外側に位置する部分のゴムの硬度Ｈｓよりも低くすると、乗り心地性および操縦安定性を向上し、偏摩耗を抑制する上で有利となる。また、実施例７から明らかなように、その時の硬度差を１０とした場合、乗り心地性および操縦安定性を向上し、偏摩耗を抑制する上で最も有利となる。

１０……インホイールモータ用タイヤ・ホイール組み立て体、１２……空気入りタイヤ、３２……ホイール、１４……トレッド部、１６……サイドウォール部、１８……ビード部、２０……ビードコア、２２……ビードフィラー、２４……カーカス、２６……ベルト層、２８……キャップゴム層、３２……ホイール、３４……リム、３６……ディスク、５０……インホイールモータ。

Claims (5)

1. インホイールモータ用の乗用車用空気入りタイヤと、前記インホイールモータ用の乗用車用空気入りタイヤが組み付けられるホイールとを備え、ホイールの内側にインホイールモータが配設されるインホイールモータ用タイヤ・ホイール組み立て体であって、
   前記インホイールモータ用の乗用車用空気入りタイヤは、ビードコアおよびビードフィラーを有する一対のビード部と、トレッド部を通って前記一対のビード部間に架け渡され前記ビードコアおよびビードフィラーの箇所で端部が折り返されたカーカスとを備え、
   車両装着内側に位置する前記ビード部は、車両装着外側に位置する前記ビード部よりも内径が大きく形成され、
   前記ホイールは、タイヤが装着されるリムと、前記インホイールモータに連結可能なディスクとを含んで構成され、
   車両装着内側に位置する前記ビード部が嵌合される前記リムの箇所は、車両装着外側に位置する前記ビード部が嵌合される前記リムの箇所よりも大きな内径で形成され、
   前記ディスクは前記リムの車両装着外側に位置し、前記ディスクよりも車両装着内側で前記リムの径方向内側に前記インホイールモータが収容される前記リムの車両装着内側に開放状の収容空間が形成され、
   車両装着内側のタイヤ断面高さをＨin、車両装着外側のタイヤ断面高さをＨout、車両装着内側のビードフィラー高さをＦin、車両装着外側のビードフィラー高さをＦoutとし、Ｋを係数としたとき下記の式１を満たす、
   Ｋ・Ｈout／Ｈin＝Ｆout／Ｆin ただしＫは１.０≦Ｋ≦４.０……（式１）
   ことを特徴とするインホイールモータ用タイヤ・ホイール組み立て体。
2. ビードコアおよびビードフィラーを有する一対のビード部と、トレッド部を通って前記一対のビード部間に架け渡され前記ビードコアおよびビードフィラーの箇所で端部が折り返されたカーカスとが設けられその内側にインホイールモータが配置されるインホイールモータ用の乗用車用空気入りタイヤであって、
   車両装着内側に位置する前記ビード部は、車両装着外側に位置する前記ビード部よりも内径が大きく形成され、
   車両装着内側のタイヤ断面高さをＨin、車両装着外側のタイヤ断面高さをＨout、車両装着内側のビードフィラー高さをＦin、車両装着外側のビードフィラー高さをＦoutとし、Ｋを係数としたとき下記の式１を満たす、
   Ｋ・Ｈout／Ｈin＝Ｆout／Ｆin ただしＫは１.０≦Ｋ≦４.０……（式１）
   ことを特徴とするインホイールモータ用の乗用車用空気入りタイヤ。
3. 車両装着内側に位置する前記ビード部の内径は、車両装着外側に位置する前記ビード部の内径よりも２インチ以上大きな寸法で形成されている、
   ことを特徴とする請求項２記載のインホイールモータ用の乗用車用空気入りタイヤ。
4. 車両装着外側のビードフィラー高さＦoutを、車両装着内側のビードフィラー高さＦinで割ったビードフィラーの高さの比率Ｆhは下記の式２を満たす、
   １.５≦Ｆh≦５.０……（式２）
   ことを特徴とする請求項２または３記載のインホイールモータ用の乗用車用空気入りタイヤ。
5. 前記トレッド部のタイヤ半径方向の最も外側に位置する箇所に、キャップトレッドゴム層が位置しており、
   前記キャップトレッドゴム層を構成するゴムの硬度Ｈｓは、車両装着内側が車両装着外側よりも低く、その硬度差は，５以上１５以下の範囲内である、
   ことを特徴とする請求項２乃至４に何れか１項記載のインホイールモータ用の乗用車用空気入りタイヤ。

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