JPH0123323B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は転がり抵抗を低減したタイヤに関す
るものである。

タイヤの転がり抵抗は自動車の燃料消費に直接
影響を与えるため近年にわかに注目されるに至つ
ている。

タイヤの転がり抵抗を低減することを目的とし
て従来とられた方策は、転がり抵抗の主要原因が
タイヤ回転中の撓みあるいは変形によるゴムの内
部損失であるところから、走行時に生じる変形が
大きく且つゴム使用量もとくに多いトレツドに、
エネルギー損失の少いゴムを使用したり、また使
用リムのフランジ高さを低くすることによつてタ
イヤをリム組したときタイヤサイドウオールの変
形領域を拡大することにより柔軟性をもたせ、そ
の分高内圧を適用することによつて、タイヤゴム
自体の荷重負担をより軽減させたりすることがか
つて提案された。

しかしながら前者については、ゴムのエネルー
損失特性と、摩擦係数はほぼ正の相関関係にある
ため、エネルギー損失の少いゴムをトレツドに使
用すると、タイヤの耐スキツド特性、とりわけ耐
ウエツトスキツド性が共に低下して安全性の面で
問題となる。また後者の場合は、リムフランジ部
分の特殊な形状になるリムを必要とする不都合が
あるばかりか充填内圧が高いことにもとずく振動
の減衰下良によつて、乗心地を損う傾向があつ
た。

発明者らの研究によると、トレツドなどのゴム
実質における内部損失もさることながら、タイヤ
のトレツドにその接地の度に生じる、タイヤの赤
道を中心としたベルトの繰返し曲げ変形による内
部損失が、タイヤの転がり抵抗に与える影響は多
大であり、そして上記内部損失を、トレツド形状
と対比したベルトの形状につき特定の関係をもた
せることにより著るしく低減することができて、
それがタイヤの転がり抵抗低減の面で効果が高い
ことをつきとめた。

この発明は中央部に位置するクラウンの両端よ
り延びるサイドウオールがトロイダルに連なり、
このサイドウオールの半径方向内側端を強化した
ビードの一方から上記クラウンを通つてビードの
他方にわたる間をカーカスで補強し、上記クラウ
ンの路面係合部を占めるトレツドとカーカスとの
間にタイヤの赤道面に対し10゜〜25゜の小角度で配
列したコード層の複数を互にコードが交差する向
きに重ね合せたベルトをトレツド一ぱいに配置
し、且つトレツドとベルトがそれら横断面上でタ
イヤの正規内圧の充てん下に、外向きに凸な曲線
の輪郭形状を有するタイヤにおいて、トレツドの
断面輪郭を定めるクラウンＲのタイヤ半径に対す
る比が0.5〜4.0の範囲にあり、赤道面上における
トレツドの表面及びベルトの厚み中心をそれぞれ
点Ａ及びＢとし、他方トレツドの接地側端を通り
赤道面と平行な面ｅ―ｅ上におけるトレツドの表
面及びベルトの厚み中心をそれぞれ点ＣおよびＤ
として、上記点Ｂを通るタイヤ回転軸と平行な線
に対する上記点Ｄの最短距離ｋが、上記点Ａを通
るタイヤ回転軸と平行な線に対する上記点Ｃの最
短距離ｌに対し、0.2≦ｋ／ｌ≦0.8の相対形状を
なすベルト配置になることを特徴とする転がり抵
抗を低減した空気入りタイヤである。

この発明の具体的な展開の説明に先立ち従来の
タイヤにおけるトレツドとベルトとが形状の面で
どうなつていたかを、第１図により顧ることにす
る。

第１図は従来タイヤの左側半分につき内圧充て
んを仮想して示す横断面図で、タイヤ１は中央部
に位置するクラウン２の両側端よりサイドウオー
ル３が半径方向内向きにのびてトロイダルに連な
る。このサイドウオール３の半径方向内側端を強
化したビード４の一方からクラウン２を通つてビ
ード４の他方にわたる間をカーカス５で補強し、
クラウン２の路面係合部を占めるトレツド６とカ
ーカス５間にベルト７をトレツド２の幅一ぱいに
配置して補強した構造に成る。

図において点Ｃはトレツド接地側端を示し、通
常のつまり正規内圧、正規荷重下の直進時の走行
中に、トレツド６が路面と接地して路面係合域を
限界する側端である。なおこの点Ｃからシヨルダ
ー溝８の溝縁に至るバツトレス区分はタイヤが曲
線走行を行うときなどタイヤに横力が作用したと
きに接地する補助トレツド９として働くが、以下
の説明においてトレツドとは点Ｃを通るタイヤの
赤道面ｏ―ｏと平行な一対の面ｅ―ｅ（面の一方
は図示省略）の区間をとくに指すものとする。

従来タイヤの場合、トレツドゲージ（トレツド
ゴムの肉厚）を全体に均一か、あるいは赤道面ｏ
―ｏ位置より面ｅ―ｅに向つてやや漸増させるか
していた関係上、トレツド６の断面輪郭１０と平
行にベルト７を配置するか、該輪郭１０の曲率よ
りもベルト７はより強いむくらみのまる味をもつ
て配置されていた。ここにトレツド６の断面輪郭
１０はいわゆるクラウンＲで定まるがこのクラウ
ンＲはタイヤ半径に対する比で通常0.5〜4.0の範
囲とされる。

第１図のようにトレツド６が中凸に外側へ膨出
した形状を呈してトレツド６の断面輪郭１０と平
行にベルト７を配置したタイヤの場合、直進走行
中に接地反力を受けると、トレツド６の全域が路
面と一致する平坦な位置へ移行する。換言すれば
荷重によるタイヤの変形によつて赤道面上におけ
るトレツド表面位置の点Ａを通るタイヤ回転軸と
の平行線Ｇ―Ｇがあたかも点Ｃを通る位置に移動
し、その際トレツド６に生じる変位は点Ｃと線Ｇ
―Ｇ間の最短距離ｌで与えられる。またこの場合
ベルト７についてどうかというと、点Ｃに対応す
る面ｅ―ｅ上のベルト７の厚み中心の点Ｄに対し
て、赤道面ｏ―ｏ上におけるベルト７の厚み中心
の点Ｂを通るタイヤ回転軸に対する平行線Ｉ―Ｉ
があたかも合致するまで移動してベルト７も平坦
となるが、点Ｄと線Ｉ―Ｉ間の最短距離で表わさ
れる変位ｋは、点Ｃ位置での変位ｌと等しいと考
えられる。なおここに点Ｄはベルト７を構成する
たとえばコード層７₁を両側縁でクラウンセンタ
に向けて折返し、あるいはさらにこれによつてコ
ード層７₂を包みこむようないわゆるフオールド
構造や、その他この折返しに類するような補助的
なコードがベルト７に含まれる場合、それを除外
した、いわば主幹ベルトの肉厚中心と定義する。
さて第２図は185／65SR14サイズの乗用車用タイ
ヤにつき、上記距離ｌに対する距離ｋの比ｋ／ｌ
の値を種々に変えたタイヤを試作してその比の値
とタイヤの転がり抵抗の関係を示したグラフであ
る。

このタイヤの具体構造としては、1500d／２ポ
リエステルコードのラジアル配列になるゴム引き
プライの２枚を重ね合せたカーカス５を用い、ま
たベルト７としては撚り構造１×５×0.25になる
スチールコードをタイヤの赤道面に対し18.5゜の
角をもつて傾斜配列したゴム引き層の２枚を層間
で互にコードが交差するように重ね合せたもので
ある。

転がり抵抗の測定に当つて、タイヤ内圧及び荷
重を夫々1.7Kg/cm²及び385Kgとし直径1.7mの表面
平滑なスチール製ドラム上で測定した。

第２図に示すグラフは便宜上常用速度として50
Km／ｈ時の転がり抵抗測定値を逆数にしてｋ／ｌ
＝0.5におけるタイヤの成績値を指数100で表わし
たもので、従つて縦軸に示す転がり抵抗の指数は
大きい程優れていることを意味する。

第３図ａ，ｂ，ｃは第２図のグラフに対応して
ｋ／ｌの値によつてベルト７が如何なる動きをす
るかを吟味したありさまを模式に示す断面図であ
る。

第３―ａ図の場合、ベルト７は内圧充てん負荷
時、あるいは走行時に荷重変形の影響を受けない
位置での形状を示し、タイヤが荷重変形を受ける
と（特に荷重直下）トレツド端相当位置における
ベルト７の厚み中心の点Ｄは、点D′に移行しこ
のときベルト７は破線で示す７′のように変形す
ると考えられる。タイヤの赤道面と平行な面ｅ―
ｅ上における点Ｄ〜D′の距離は、トレツド端Ｃ
の移行距離ｌ（第１図）と等しいが、第３―ａ図
の例は、赤道面上のベルトの厚み中心の点Ｂを通
る回転軸との平行線Ｉ―Ｉと点Ｄとの最短距離即
ち面ｅ―ｅ上における両者間の距離k₁は、距離ｌ
対比で線Ｉ―Ｉと点D′間の距離よりも小さく第
２図の曲線上でｋ／ｌが0.5以下の場合に相当す
る。

次に第３―ｂ図はk2／ｌが0.5のときのベルト
７の状況を示し、この場合ベルト７はタイヤ走行
時に線Ｉ―Ｉを中心に対称な変形を生じることが
わかる。

また第３図―ｃ図は第３―ａ図とは逆の区域で
変形するようにベルト７を設けたときの状況を示
す図で、従来タイヤのベルトの配置（第１図）は
この例に相当する。タイヤの転がり抵抗は第２図
に示すようにｋ／ｌ＝0.5を中心にその両側へ距
るほど増加傾向を呈して、ｋ／ｌ＝0.2〜0.8の範
囲が良好であることを示し、また0.35〜0.65の範
囲において一層良好であることを示している。な
おｋ／ｌ＝１である従来品（第１図）は最悪であ
ることも同時に示されている。

第４図は、この発明によるタイヤの左半分断面
図でｋ／ｌ＝0.5となる第３―ｂ図のベルト形状
を実際のタイヤとして具備する例を示したもので
ある。ここにトレツド６の断面輪郭１０を定める
クラウンＲのタイヤ半径に対する比は、0.5〜4.0
とすることが必要でなかでも0.6〜3.0の範囲にと
ることがのぞましい。

この例ではベルト７が金属コードを赤道面に対
し10゜〜25゜の範囲の傾斜配列とした２枚のコード
層７―１及び７―２をこれらのコードが層間で互
いに交差させて重ね合せてなる場合を示すがこの
図示の例の他、とくにコード層７―１として広め
のコード層を用いるかあるいはさらに広いものの
両端部でコード層７―２の両側端を包んで折りた
たんだり、また反対にコード層７―２に広めのも
のを用いてその両側端をトレツド１０の方で折り
返したり、さらにはコード層７―１と７―２に金
属コード層に対する芳香族ポリアミド繊維コード
層の組合せで用いとくにコード層７―１または７
―２の一方に後者を用いる場合も上述したところ
に準じる折りたたみ、または折り返したりするな
どを含め、その他公知のベルト積層構造の何れを
もこの発明に適用することができる。

またベルト７の幅については端部が面ｅ―ｅを
越えて、シヨルダー溝８の近傍迄拡大することも
勿論可能であり、ここに特筆すべきは乗用車用タ
イヤのように断面最大幅に対するタイヤ高さＨ／
Ｗが小さいタイヤではベルトの幅を広めに用いら
れるため、ベルト層の変形によるロスの転がり抵
抗に占める割合が大きく、そのため特にこの発明
をＨ／Ｗ＝0.3〜0.8の扁平タイヤに適用するのは
効果的である。

なおカーカス５はラジアル配列になる繊維コー
ド層の１枚（第４図の例）または２枚以上の他公
知の構造が考えられる。

以上のべたようにしてこの発明によれば、単に
適切なベルト配置によつて、その変形挙動に由来
する内部エネルギ損失を巧妙に回避して、空気入
りタイヤの転り抵抗を有利に軽減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来タイプのラジアルタイヤの断面
図、第２図はベルト配列に対する転り抵抗の依存
関係を示すグラフ、第３図ａ，ｂ，ｃはベルトの
タイヤ接地域で生じる曲げ変形の挙動説明図であ
り、第４図はこの発明によるラジアルタイヤの断
面図である。 １…タイヤ、２…クラウン、３…サイドウオー
ル、４…ビード、５…カーカス、６…トレツド、
７…ベルト、１０…トレツド断面輪郭。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 中央部に位置するクラウンの両端より延びる
   サイドウオールがトロイダルに連なり、このサイ
   ドウオールの半径方向内側端を強化したビードの
   一方から上記クラウンを通つてビードの他方にわ
   たる間をカーカスで補強し、上記クラウンの路面
   係合部を占めるトレツドとカーカスとの間にタイ
   ヤの赤道面に対し10゜〜25゜の小角度で配列したコ
   ード層の複数を互いにコードが交差する向きに重
   ね合わせたベルトをトレツド一ぱいに配置し、且
   つトレツドとベルトがそれら横断面上で外向きに
   凸な曲線の輪郭形状を有するタイヤにおいて、ト
   レツドの断面輪郭を定めるクラウンＲのタイヤ半
   径に対する比が0.5〜4.0の範囲にあり、赤道面上
   におけるトレツドの表面及びベルトの厚み中心を
   それぞれ点Ａ及びＢとし、他方トレツドの接地側
   端を通り赤道面と平行な面ｅ―ｅ上におけるトレ
   ツドの表面及びベルトの厚み中心をそれぞれ点Ｃ
   およびＤとして、上記点Ｂを通るタイヤ回転軸と
   平行な線に対する上記点Ｄの最短距離ｋが、上記
   点Ａを通るタイヤ回転軸と平行な線に対する上記
   点Ｃの最短距離ｌに対し、0.2≦ｋ／ｌ≦0.8の相
   対形状をなすベルト配置になることを特徴とする
   転がり抵抗を低減した空気入りタイヤ。 ２ カーカスが繊維コードのラジアル配列になる
   ゴム引き層の少なくとも１枚である特許請求の範
   囲第１項に記載のタイヤ。 ３ ベルトがタイヤの赤道面に対し金属コードを
   傾斜配列したゴム引き層の１枚を含むものである
   特許請求の範囲第１項または第２項記載のタイ
   ヤ。 ４ ベルトが金属コードゴム引き層の２枚からな
   るものである特許請求の範囲第３項に記載のタイ
   ヤ。 ５ ベルトが金属コードゴム引き層のほかに両側
   端をタイヤの赤道面に向けて折畳んだ芳香族ポリ
   アミド繊維コードゴム引き層を含むものである特
   許請求の範囲第３項に記載のタイヤ。 ６ 距離ｌに対する距離ｋの比が0.35≦ｋ／ｌ≦
   0.65の範囲である特許請求の範囲第１項、第２
   項、第３項、第４項および第５項の何れか一項に
   記載のタイヤ。