1.タイヤと燃費の関係性

 自動車が走行する際のエネルギー収支を下図に示します。自動車エンジンは燃料(ガソリンや軽油など)が持つ化学エネルギーを燃焼させることで熱・力のエネルギーに変えます。熱エネルギーは冷却水や排気ガスで失われ(熱損失)、また車両自身の機械損失(動力伝達ロス、タイヤの変形や摩擦によるロスも含む)も最後は熱になって大気中に放散します。車両の走行エネルギーも、減速や停止時のブレーキにより熱に変わり失われます。(ただしハイブリッド車や電気自動車は、減速時に走行エネルギーの一部を電気に変えてバッテリーに蓄え、その後の走行に再利用します)

 すなわちガソリン車やディーゼル車は、燃料のもつ化学エネルギーを利用して、かなりの重量(積載物含む)のある車を目的地まで移動させることが可能になります。

 タイヤが燃費に関係してくるのは、タイヤ回転に伴う繰り返し変形や路面との摩擦、タイヤ自身が受ける空気抵抗によって損失が発生し、結果的に燃料の化学エネルギーが消費されるためです。このタイヤ損失のうち、約90%がタイヤ変形によるものといわれています。
低燃費タイヤといわれるのは、この変形に伴うロス等が少ないタイヤのことです。結果的にころがり抵抗が低減することで、燃費向上が期待されます。

(1) 軸重を支えるため、路面に接触している部位が上図のように変形する。

(2) タイヤの回転により、その変形部位が周期的に入れ替わる。

(3) 右図に示すヒステリシス性により、タイヤにエネルギーロスが発生

(4) ロスは熱としてタイヤに蓄積された後、最後は大気や路面に放散する。

(5)タイヤの温度は、蓄熱量と放熱量が均衡するまで上昇する。

(6) タイヤのロスはエンジン出力で補填されるので、燃費に影響する。

タイヤ変形ロスの発生メカニズム

 自動車タイヤは粘弾性としての性質を持つゴム部材で作られています。タイヤは路面との間で車の重量を支えているとともに、車を前進させる推進力を路面に与えます。その際には、タイヤが路面と接触する部位とその周囲で右図のような変形が生じます。

 下の2枚の図はタイヤの変形断面を模式的に示したものです。この図は、変形の様子を強調して表示したものです。変形部位は、タイヤの回転とともに変わり、路面に設置している周辺部位の変形が最も大きく、回転によりその部位が路面から離れると、変形が元に戻ろうとします。つまりタイヤの各部位は、回転とともに繰り返し変形することになります。ゴムは変形する時と戻る時に発熱するので、それがタイヤ変形損失となって、ころがり抵抗の主たる原因になります。

タイヤの変形損失とは


K.タイヤの低燃費性とその評価方法
  タイヤの低燃費性とその評価方法のページでは、以下の内容を各々のページで解説しています。
   (下記の各ページの青色で示すページ番号をクリックすると、直接そのページに飛ぶことができます

  P.1 :
 1.タイヤと燃費の関係性
         ・タイヤの変形損失とは
        ・タイヤ変形ロスの発生メカニズム
  P.2 :  2.低燃費タイヤの評価方法について
  P.3 :  3.タイヤと燃費の関連性を基礎としたエコタイヤの新しい評価法
  P.4 :  4.先進多機能タイヤ試験装置を用いた解析方法および解析結果の例
         ・モード走行時のタイヤ損失率の評価
         ・モード走行時のタイヤ損失率の評価と燃費影響度の推計手法
  P.5 :  5.タイヤ損失特性を比較評価するためのその他の方法
  P.6 :  6.タイヤ空気圧と燃費の関係

公益財団法人日本自動車輸送技術協会は、自動車の安全確保、環境保全に役立つ各種の試験、調査、研究を行うことで社会に貢献しています。

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技術解説

技術解説ー自動車用タイヤの低燃費性とその評価方法について1
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