JP7533045B2 - タイヤ - Google Patents

Description

本発明は、タイヤに関する。

近年、タイヤひいては車両の燃費性能を向上させる手段として、転がり抵抗の低減に加えて、走行中のタイヤの空気抵抗の低減にも注目されている。そして、空気抵抗を低減するために、バットレス部に、トレッド部と段差を有することなく連なる乱流防止領域が形成されたタイヤが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第４２９５４５５号公報

ところで、バットレス部の形状は、タイヤの乗り心地性能に影響を及ぼすことが知られている。しかしながら、上記特許文献１に開示されたタイヤでは、乗り心地性能に関し十分な配慮がなされておらず、改良の余地が残されていた。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、乗り心地性能を犠牲にすることなく空気抵抗を低減できるタイヤを提供することを主たる目的としている。

本発明は、トレッド部と、前記トレッド部の両端からバットレス領域及び最大幅位置を経てビード部に至るサイドウォール部とを含むタイヤであって、前記バットレス領域には、タイヤ周方向に延びる凸部と、タイヤ周方向に延びる凹部とが形成されており、前記凸部は、前記バットレス領域の基準輪郭面から、タイヤ半径方向の外側へ０．１～０．３mmの突出高さを有し、前記凹部は、前記基準輪郭面から、タイヤ半径方向の内側へ０．１～０．３mmの凹み深さを有する。

本発明に係る前記タイヤにおいて、前記凸部は、タイヤ周方向に連続する、ことが望ましい。

本発明に係る前記タイヤにおいて、前記凹部は、タイヤ周方向に連続する、ことが望ましい。

本発明に係る前記タイヤにおいて、前記凸部は、タイヤ周方向に連続する出隅コーナー部を有する、ことが望ましい。

本発明に係る前記タイヤにおいて、前記出隅コーナー部には、前記トレッド部を成形するためのトレッドモールドと、前記サイドウォール部を成形するためのサイドモールドとの合わせ目による割線が形成されている、ことが望ましい。

本発明に係る前記タイヤにおいて、前記凸部は、タイヤ周方向に連続する出隅コーナー部を複数有し、前記割線は、前記複数の出隅コーナー部のうち、タイヤ半径方向の最も外側に位置するものに形成されている、ことが望ましい。

本発明に係る前記タイヤにおいて、前記凸部は、第１凸部と、前記第１凸部のタイヤ半径方向内側に配された第２凸部とを含み、前記凹部は、前記第１凸部と前記第２凸部との間に設けられている、ことが望ましい。

本発明に係る前記タイヤにおいて、前記トレッド部から前記サイドウォール部を経て前記ビード部に至るカーカスと、前記カーカスの外側に配されたサイドウォールゴムとを有し、前記バットレス領域での前記サイドウォールゴムの厚さは、２．５mm以下である、ことが望ましい。

本発明に係る前記タイヤにおいて、前記バットレス領域での前記サイドウォールゴムの厚さは、前記最大幅位置での前記サイドウォールゴムの厚さの４０％以下である、ことが望ましい。

本発明の前記タイヤは、前記バットレス領域に、タイヤ周方向に延びる前記凸部と前記凹部とが形成されている。前記凸部は、前記バットレス領域の前記基準輪郭面から、タイヤ半径方向の外側へ０．１～０．３mmの前記突出高さを有し、前記凹部は、前記基準輪郭面から、タイヤ半径方向の内側へ０．１～０．３mmの前記凹み深さを有する。このような前記凸部及び前記凹部によって、走行中の前記タイヤの空気抵抗が減少し、燃費性能が向上する。また、前記凹部は、荷重の負荷により前記タイヤに撓みが生じた際の屈曲点となり、前記サイドウォール部の柔軟性を担保する。これにより、前記タイヤの縦ばね定数が減少し、乗り心地性能が向上する。

本発明のタイヤの一実施形態の断面図である。 図１のバットレス部の拡大図である。 図１のバットレス部を金型と共に示した拡大図である。 図２のバットレス部をさらに拡大した図である。 図２のバットレス部をさらに拡大した図である。 （ａ）は走行時におけるタイヤ周りの空気流れを模式的に示す部分側面図、（ｂ）は、そのＡ－Ａ線断面図である。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は、本実施形態のタイヤ１の子午断面図である。本実施形態のタイヤ１は、トレッド部２と、トレッド部２の両端からバットレス領域３１及び最大幅位置３２を経てビード部４に至るサイドウォール部３とを含む。

本実施形態のタイヤ１では、ビード部４、４間にはカーカス６が架け渡されると共に、トレッド部２の内部でカーカス６の外側にはベルト層７が配されている。

カーカス６は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して例えば７５゜～９０゜の角度で配列した１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａから構成される。このカーカスプライ６Ａは、ビード部４、４間を跨る本体部６ａの両端に、ビード部４のビードコア５の廻りで内側から外側に折り返して係止される折返し部６ｂを有する。本体部６ａと折返し部６ｂとの間には、ビードコア５からタイヤ半径方向の外側に先細状にのびるビード部補強用のビードエーペックスゴム８が配置される。

ベルト層７は、ベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば１５～４５°の角度で配列した２枚以上、本例では２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂから構成され、各コードがプライ間相互で交差することにより、トレッド部２を高い剛性で補強している。なおこのベルト層７の外側には、高速耐久性や操縦安定性を向上させる目的で、バンドコードを周方向に螺旋巻きしたバンドプライからなるバンド層を設けることができる。

ベルト層７の外側には、トレッドゴム２０が配されている。また、サイドウォール部３において、カーカス６の外側には、サイドウォールゴム３０が配されている。

図２は、タイヤ１のバットレス領域３１を拡大して示している。バットレス領域３１には、サイドウォール部３の外側方向に突出しタイヤ周方向に延びる凸部３３と、サイドウォール部３の内側方向に陥没しタイヤ周方向に延びる凹部３４とが形成されている。凹部３４は、凸部３３に沿って形成されている。

凸部３３の突出高さ及び凹部３４の凹み深さは、後述の通り最適化される。これにより、バットレス領域３１付近での気流の乱れすなわち剥離が抑制される。従って、走行中のタイヤ１の空気抵抗が減少し、燃費性能が向上する。

本実施形態では、曲げ剛性の高い凸部３３に隣接して剛性の低い凹部３４が形成されている。このような凹部３４は、荷重の負荷によりタイヤ１に撓みが生じた際の屈曲点となり、サイドウォール部３の柔軟性を担保する。これにより、タイヤ１の縦ばね定数が減少し、乗り心地性能が向上する。

凸部３３は、タイヤ周方向に連続して形成されている。一方、凹部３４は、タイヤ周方向に連続して形成されている。このような凸部３３及び凹部３４によって、走行中のタイヤ１において連続的に空気抵抗が減少し、かつ、連続的に乗り心地性能が向上する。

図３は、タイヤ１を加硫成形するための金型１０と共に、バットレス領域３１を拡大して示している。

金型１０は、トレッド部２を加硫成形するためのトレッドモールド１１と、サイドウォール部３を加硫成形するためのサイドモールド１２とを含んでいる。トレッドモールド１１は、複数にセグメント１４によって周方向に分割されている。サイドモールド１２はタイヤ軸方向に、セグメント１４はタイヤ半径方向にそれぞれ移動可能である。図３は、サイドモールド１２がタイヤ軸方向の内方に移動し、セグメント１４がタイヤ半径方向の内方に移動して、型閉じされている状態を示している。

トレッドモールド１１とサイドモールド１２とは、バットレス領域３１で当接し型閉めされる。このため、バットレス領域３１のタイヤ成形面には、トレッドモールド１１とサイドモールド１２との合わせ目１５による割線３６がタイヤ周方向に連続して形成されている。割線３６は、加硫成形時に合わせ目１５にはみ出したサイドウォールゴム３０の痕跡である。

凸部３３は、タイヤ周方向に連続する出隅コーナー部３７（後述する図４参照）を有している。本実施形態の金型１０では、出隅コーナー部３７においてトレッドモールド１１とサイドモールド１２とが分割され、型閉めによって接合される。従って、金型１０を用いて加硫成形されたタイヤ１の出隅コーナー部３７には、割線３６が形成される。

図４は、バットレス領域３１をさらに拡大して示している。凸部３３は、バットレス領域３１の基準輪郭面３５から、タイヤ半径方向の外側へ０．１～０．３mmの突出高さＨを有する。「バットレス領域３１の基準輪郭面３５」とは、凸部３３や凹部３４が設けられていない場合の、バットレス領域３１の滑らかな表面輪郭面であり、凸部３３及び凹部３４が設けられている箇所では、トレッド部２の側の輪郭面と、最大幅位置３２の側の輪郭面との間を滑らかにつなぐ仮想輪郭面である。「滑らか」とは、サイドウォールゴム３０の厚さ（又はカーカス６からの距離）が一定となるように描かれた仮想輪郭面を意味する。

凸部３３の突出高さＨが０．１mm以上であることにより、トレッドモールド１１とサイドモールド１２との合わせ目１５からのサイドウォールゴム３０のはみ出しが抑制される。一方、凸部３３の突出高さＨが０．３mm以下であることにより、バットレス領域３１付近での気流の乱れが抑制され、走行中のタイヤ１の空気抵抗が抑制される。

凹部３４は、基準輪郭面３５から、タイヤ半径方向の内側へ０．１～０．３mmの凹み深さＤを有する。

凹部３４の凹み深さＤが０．１mm以上であることにより、凹部３４において良好な屈曲が得られ、乗り心地性能が向上する。一方、凹部３４の凹み深さＤが０．３mm以下であることにより、上記突出高さＨの凸部３３と相俟って、バットレス領域３１付近での気流の乱れが抑制され、走行中のタイヤ１の空気抵抗が抑制される。

タイヤ１では、バットレス領域３１に複数（本実施形態では２個）の凸部３３が設けられている。すなわち、バットレス領域３１には、第１凸部３３ａと、第１凸部３３ａのタイヤ半径方向内側に配された第２凸部３３ｂとが形成されている。

第１凸部３３ａの突出高さＨと第２凸部３３ｂの突出高さＨは、同一であってもよく、異なっていてもよい。また、各凸部の突出高さＨと凹部３４の凹み深さＤとは、同一であってもよく、異なっていてもよい。

本実施形態のタイヤ１では、第１凸部３３ａは、タイヤ半径方向の外側及び内側に出隅コーナー部を有している。同様に、第２凸部３３ｂは、タイヤ半径方向の外側及び内側に出隅コーナー部を有している。

トレッドモールド１１とサイドモールド１２との合わせ目１５は、複数の出隅コーナー部のうち、タイヤ半径方向の最も外側に位置する出隅コーナー部３７に形成されている（図３ではタイヤ半径方向の最も外側に位置する出隅コーナー部のみに符号を付している）。従って、割線３６は、タイヤ半径方向の最も外側に位置する出隅コーナー部３７に形成されている。上記合わせ目１５の配置によって、トレッドモールド１１が容易に製造可能となる。なお、上記合わせ目１５は、タイヤ半径方向の最も外側に位置する出隅コーナー部３７に配される形態に限られず、他の出隅コーナー部に配されていてもよい。

本実施形態の凹部３４は、第１凸部３３ａと第２凸部３３ｂとの間に設けられている。このような配置により、バットレス領域３１での剛性分布の強弱が顕著となり、凹部３４が容易に屈曲の起点となり得る。これにより、容易に良好な乗り心地性能が得られることとなる。

バットレス領域３１でのサイドウォールゴム３０の厚さＧ１は、２．５mm以下が望ましい。上記厚さＧ１が２．５mm以下であることにより、凹部３４が屈曲の起点となりやすく、良好な乗り心地性能が得られる。

上記厚さＧ１は、１．５mm以上が望ましい。上記厚さＧ１が１．５mm以上であることにより、サイドウォール部３の横剛性が十分に確保され、良好な操縦安定性能が得られる。

凹部３４は、サイドウォール部３の最薄領域を形成する。バットレス領域３１でのサイドウォールゴム３０の厚さＧ１は、最大幅位置３２でのサイドウォールゴム３０の厚さＧ２の４０％以下が望ましい。上記厚さＧ１が上記厚さＧ２の４０％以下であることにより、凹部３４が屈曲の起点となりやすく、良好な乗り心地性能が得られる。

上記厚さＧ１は、上記厚さＧ２の２５％以上が望ましい。上記厚さＧ１は、上記厚さＧ２の２５％以上であることにより、サイドウォール部３の横剛性が十分に確保され、良好な操縦安定性能が得られる。

図１に示されるように、凸部３３のタイヤ１の赤道点からのタイヤ半径方向の距離ｈ１は、タイヤ断面高さＨ０の２０～２６％が望ましい。上記距離ｈ１が上記高さＨ０の２０％以上であることにより、サイドウォール部３での空気抵抗が抑制される。上記距離ｈ１が上記高さＨ０の２６％以下であることにより、トレッドモールド１１が容易に製造可能となる。

折返し部６ｂのビードベースラインからの巻き上げ高さｈ２は、１７～１１５mmが望ましい。巻き上げ高さｈ２が１７mm以上であることにより、サイドウォール部３の横剛性が十分に確保され、良好な操縦安定性能が得られる。巻き上げ高さｈ２が１１５mm以下であることにより、良好な乗り心地性能が得られる。

図５に示されるように、凸部３３の幅Ｗ１は、３～５mmが望ましい。上記幅Ｗ１が３mm以上であることにより、凸部３３の周辺で微小な乱流が発生し、タイヤ１全体としての空気抵抗が減少する。上記幅Ｗ１が５mm以下であることにより、凹部３４が屈曲点となり易くなり、乗り心地性能が向上する。

凹部３４の幅Ｗ２は、３～５mmが望ましい。上記幅Ｗ２が３mm以上であることにより、凹部３４の周辺で微小な乱流が発生し、タイヤ１全体としての空気抵抗が減少する。上記幅Ｗ２が５mm以下であることにより、凹部３４が屈曲点となり易くなり、乗り心地性能が向上する。

図６（ａ）、（ｂ）に、走行時におけるタイヤ周りの空気流れが模式的に示される。走行時、進行方向Ｆの前方側からトレッド面２ａに当たる空気は、タイヤ軸方向の両側に分岐し、サイドウォール部３の表面３Ｓに沿って後方側に流れる気流ｂを形成する。このとき、サイドウォール部３の表面３Ｓに凸部３３、凹部３４が配される場合、空気が凸部３３、凹部３４に巻き込まれ、表面３Ｓからの剥離を抑制する効果が生まれる。剥離が抑制された空気は、トレッド端を通ってトレッド面２ａ側に回り込み、タイヤ背面部ｃの圧力を高めて、圧力抵抗を減じるなど空気抵抗を低減させうる。

ここで、サイドウォール部３では、タイヤ半径方向外側ほど回転速度が速いため、空気が剥離しやすくなるが、タイヤ１では、タイヤ半径方向外側に位置するバットレス領域３１に凸部３３、凹部３４が配されることにより、空気の剥離を遅らせ、剥離位置を後方側へ移動させうる。そのため、空気をトレッド面２ａ側に回り込ませる効果が高まり、タイヤ背面部ｃの圧力を高めて、空気抵抗をより効果的に低減させることが可能になる。

以上、本発明のタイヤ１が詳細に説明されたが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施される。

図１の基本構造を有するサイズ：１９５／６５Ｒ１５の空気入りタイヤが、表１の仕様に基づき試作された。試作されたタイヤを用いて、バリ発生量、空気抵抗、縦ばね定数及び乗り心地性能が評価された。各評価方法は、以下の通りである。

＜バリ発生量＞
バットレス領域に生じたトレッドモールドとサイドウォールモールドとの隙間にはみ出したゴムの突出量が目視によって確認された。数値が小さい程、発生したバリが小さく外観が良好であることを示す。

＜空気抵抗＞
サイズ：１５×６．０Ｊのリムに組み込まれ、内圧：２３０ｋPaが充填された各タイヤをドラム試験機上で走行速度１００km/h相当の回転数で回転させ、かつ、タイヤの正面に前記走行速度相当の風が送出された。また、このときのタイヤに作用する空気抵抗が測定された。空気抵抗は、タイヤに作用する抵抗から転がり抵抗を差し引いた値で算出された。結果は、比較例２を１００とする指数であり、数値が小さい程、空気抵抗が小さく、燃費性能に優れていることを示す。

＜縦ばね定数＞
上記各タイヤが、上記リムに組み込まれ、内圧：２３０ｋPa、荷重：４．８２ｋＮの条件で平面に接地され、タイヤの縦たわみ量が測定された。そして、前記荷重４．８２ｋＮを縦たわみ量で除すことにより、近似的に縦バネ定数を得た。結果は、比較例２を１００とする指数で表示した。数値が小さいほど縦ばねが小さく乗り心地に有利であることを示す。

＜乗り心地性能＞
上記各タイヤが、上記リムに組み込まれ、内圧：２３０ｋPaが充填され、国産ＦＦ車の全輪に装着され、テストコースを走行し、ドライバーの官能により、ゴツゴツ感、突き上げ及びダンピングを総合評価し、比較例２を６．０とする評点で表示した。数値が大きいほど良好である。

テストの結果が表１に示される。

表１から明らかなように、実施例のタイヤは、比較例に比べてバリ発生量が顕著に少なく、乗り心地性能を犠牲にすることなく空気抵抗を低減できることが確認できた。

１ タイヤ
２ トレッド部
３ サイドウォール部
４ ビード部
６ カーカス
１１ トレッドモールド
１２ サイドモールド
１５ 合わせ目
３０ サイドウォールゴム
３１ バットレス領域
３２ 最大幅位置
３３ 凸部
３３ａ 第１凸部
３３ｂ 第２凸部
３４ 凹部
３５ 基準輪郭面
３６ 割線
３７ 出隅コーナー部
Ｄ 凹み深さ
Ｇ１ 厚さ
Ｇ２ 厚さ
Ｈ 突出高さ

Claims (9)

1. トレッド部と、前記トレッド部の両端からバットレス領域及び最大幅位置を経てビード部に至るサイドウォール部とを含むタイヤであって、
   前記バットレス領域には、タイヤ周方向に延びる凸部と、タイヤ周方向に延びる凹部とが形成されており、
   前記凸部は、前記バットレス領域の基準輪郭面から、タイヤ半径方向の外側へ０．１～０．３mmの突出高さを有し、
   前記凹部は、前記基準輪郭面から、タイヤ半径方向の内側へ０．１～０．３mmの凹み深さを有し、
   前記凸部の幅は、３～５mmであり、
   前記凹部の幅は、３～５mmである、
   タイヤ。
2. 前記凸部は、タイヤ周方向に連続する、請求項１記載のタイヤ。
3. 前記凹部は、タイヤ周方向に連続する、請求項１又は２に記載のタイヤ。
4. 前記凸部は、タイヤ周方向に連続する出隅コーナー部を有する、請求項２記載のタイヤ。
5. 前記出隅コーナー部には、前記トレッド部を成形するためのトレッドモールドと、前記サイドウォール部を成形するためのサイドモールドとの合わせ目による割線が形成されている、請求項４記載のタイヤ。
6. 前記凸部は、タイヤ周方向に連続する出隅コーナー部を複数有し、
   前記割線は、前記複数の出隅コーナー部のうち、タイヤ半径方向の最も外側に位置するものに形成されている、請求項５記載のタイヤ。
7. 前記凸部は、第１凸部と、前記第１凸部のタイヤ半径方向内側に配された第２凸部とを含み、
   前記凹部は、前記第１凸部と前記第２凸部との間に設けられている、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のタイヤ。
8. 前記トレッド部から前記サイドウォール部を経て前記ビード部に至るカーカスと、前記カーカスの外側に配されたサイドウォールゴムとを有し、
   前記バットレス領域での前記サイドウォールゴムの厚さは、１．５～２．５mmである、請求項１ないし７のいずれか１項に記載のタイヤ。
9. 前記バットレス領域での前記サイドウォールゴムの厚さは、前記最大幅位置での前記サイドウォールゴムの厚さの２５％～４０％である、請求項８記載のタイヤ。

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