EV化によって乗用車のタイヤがどのように変わるかを第4回で報告しました。その後更に国会図書館の資料からEV化とタイヤに関する文献を探しました。文献の中で新しい概念を紹介するものが少なく、結果としてブリヂストンのオロジックに関するものになってしまいました。
オロジックに関する資料としてはブリヂストンの
①次世代エコタイヤ技術゛ologic゛開発：桑山勲、松本浩幸、平郡久司、自動車技術会シンポジウム要旨集、11-16、2014年2月21日開催
②次世代低燃費タイヤ技術゛ologic゛：松本浩幸、Journal of the Japan Institute of Energy, 95，346 (2016)
③EV化に伴うタイヤ技術開発動向（低騒音化と省電費化)：北原篤、桑山勲、浜谷悟司、工業材料、2020（1）,34
を紹介します。
また、オロジックと同じ考えの中島幸雄教授の文献（➃タイヤ力学 第五回タイヤの将来像、日本ゴム協会誌、93(9)、305 (2020)）からも引用しました。
4. 全体のまとめ
第４回にも記載した各種車輪と転がり抵抗の係数を図に示します。内圧の高く大径で幅の狭い自転車タイヤの転がり抵抗は自動車タイヤと比較して非常に低くなっています。
オロジックの概念は中島教授のダウンサイジングタイヤと同じです。（引用文献④）
この原理によりタイヤの幅を狭くして径を大きくし、空気圧を高く設定することで転がり抵抗は低くなります。しかし、ウェットスキッドレジスタンスなどタイヤにとって重要な性能は分かりません。ブリヂストンの文献ではこれらの点についても検討していました。
大径のタイヤは空気圧を高くすることでＲＲＣの低下効果が大きい。大径の幅の広いのと狭いのではほぼ同じ割合でＲＲＣは低下しています。
一方ＣＰ（コーナリングパワー）については幅の狭いタイヤは高圧になっても接地長を維持することでＣＰの低下を抑えていますが幅広タイヤはＣＰの低下が大きくなっています。
以上の結果、大径・幅狭いタイヤはＲＲＣが低くＣＰの低下が少なく、性能として優れています。
大径の幅広タイヤと通常のタイヤのタイヤ径とタイヤ幅のバランスはほぼ市販のタイヤと同じになっています。
空気圧を変えた評価で大径のタイヤはＲＲＣが低くなり低燃費性能に優れていることが分かりました。また、ＣＰは大径の幅の狭いタイヤが安定して高いことが分かり、大径の幅狭いタイヤが優れていることが確認されました。
大径・狭幅タイヤの縦バネは高く(257N/mm@320kPa) 一般的使用域からは１～２割高い。
濡れた路面を想定し、タイヤの排水性能とコーナリングハイドロプレーン性能を通常のタイヤと比較しています。その結果幅の狭いタイヤの溝面積率は低く通常のタイヤより高い排水性能を持っていました。また、コーナリングハイドロプレーン性能も通常のタイヤ以上の性能を持っていました。但し、実験に使用したタイヤのトレッドパターンやゴムの組成についての記載はなくトレッドパターンやゴム組成が変われば結果は変わると思われます。
2種類の乗用車を使用して空気抵抗値と燃費を測定しています。
予想外に空気抵抗値（Ｃｄ）では幅広タイヤと比較して約５％低下していました。空気抵抗については引用文献③で車高が高くなり車体後方の空気の流れがスムースになり抵抗が少なくなったと説明しています。
図：車高が高くなり空気の流れは変化した。
引用文献③より
実際に車を走らせてタイヤのＲＲＣと燃費の比較を実施しています。試験タイヤを使用した結果を表とグラフに示します。幅の狭い大径タイヤのＲＲＣは約20×10-4低くなり、燃費性能は約１０％向上しています。
・タイヤ幅/径/空気圧を変えたタイヤをシミュレーションして狭い幅/大径/高空気圧のタイヤは転がり抵抗（ＲＲＣ）が低く、ＣＰ（コーナリングパワー）が大きく安定性に優れていました。
・タイヤを試作して実車テストを実施しました。通常の１７５／６５Ｒ１５空気圧２２０ｋＰａと１５５／５５Ｒ１９空気圧３２０ｋＰａタイヤを比較してガソリン消費量が約１０％下がることを確認しました。ＲＲＣとしては約３０％低下しました。
この著者は「大径・狭幅と高内圧の相乗効果により超低ＲＲＣ性を代表とする環境性能と安全・運動性能を高次元で両立する技術を開発した」とまとめています。
タイヤは歴史的に幅広に進化して来ましたがologicでタイヤ径、幅と空気圧の見直しがされ、新しいタイヤのトレンドになる素晴らしい発明だと思います。
この文献には記載されていませんがタイヤのトレッドパターン、ゴム組成やタイヤ構造なども次の文献に記載されているように改良されています。
（引用文献②：松本浩幸、Journal of the Japan Institute of Energy, 95，346(2016)）
著者は「タイヤサイズを「狭幅・大径」とする新概念の低燃費タイヤ技術ologicは、自動車の「省エネルギー化」「ＣＯ２排出量削減」に直結するタイヤの転がり抵抗係数(Rolling Resistance Coefficient 以下ＲＲＣ) を大幅に低減する。同時に、走行中の空気抵抗も低減して自動車の環境性能向上に大きく貢献する。一方で、ＲＲＣ低減と背反する雨天時のウェットブレーキ性能や旋回グリップ性能も向上して、従来の低燃費タイヤと一線を画す「圧倒的な環境性能」と「安全・安心性能」を高次元で両立する。」と述べています。
大径化し空気圧を高くすることで曲率効果と張力効果でタイヤの変形が小さくなります。そのためにタイヤの変形による発熱が小さくなりＲＲＣは小さくなります。
それぞれの効果は図に示されたように空気圧の効果がＲＲＣ指数として１４ポイント、サイズの効果が１０ポイントとなっています。そして、構造・材料最適化により６ポイント下げて、ＲＲＣを既存の低燃費タイヤ対比約３０％低減したと述べています。ＲＲＣの低下は空気圧を高くすることが一番効果あるようです。
「排水性」向上効果(実接地領域拡大効果)に加えて、タイヤトレッド部の「接地変形」を抑制することで接地面の偏りを低減して「接地性」を向上し、実接地領域でタイヤを路面に有効にグリップさせ、更に、狭幅・大径・高内圧タイヤに特有の接地特性に適合する専用の高剛性トレッドパターンや専用コンパウンドなどの接地性向上技術を組み合わせることにより、実接地領域でのグリップを向上して、ウェットブレーキ性能を約８%向上したと記載しています。
トレッドパターンや専用コンパウンドを使用することで狭幅・大径・高内圧タイヤを最適化していますがその具体的な内容についての記載はありませんでした。
引用文献①と同じ内容ですがＲＲＣに寄与する空気圧/タイヤ幅/配合の効果の寄与率やトレッドパターンや配合について説明があります。
「①狭幅・大径の新規サイズ055/70R19.175/60R19.他)を選定。更に、実走行状態を模擬したタイヤ踏面挙動解析技術の適用により、② RRCを低減すると共にグリップ・耐摩耗性能を向上するタイヤ断面形状と専用トレッドパターン、③軽量化とRRC低減を実現する専用構造、④ゴム材料を分子レベルで設計する当社独自の材料技術「ナノプロ・テックTM」の適用によりＲＲＣ低減とグリップ向上を両立する専用トレッドゴム、を新たに開発。EV用に最適化したこれらの技術を搭載した。
従来のタイヤと一線を画する外観も含めて、クルマ・タイヤに対する概念を大きく変え、街の風景を、社会を変革していくことが期待される。」と述べＥＶ時代に適したタイヤと紹介しています。
「図7に転がり抵抗係数(Roling Resistance Coefficient:RRC)を構成する歪エネルギーロスの近似式とその成分およびタイヤをトレッド、ベルト、ケース部に分けた質量とRRCの寄与率と歪エネルギーロス密度分布を示す。
図7よりＲＲＣ低減には
① ゴム変形(応力と歪)の抑制
②材料ロス特性(損失正弦、tanδ)小化
③ ゴム体積の低減が効果的
であることがわかる。」と記載されています。
式について説明はありません。
「転がり抵抗、グリップ、耐摩耗をさらに改良するために「三次元ナノ階層構造」制御技術の開発を行ってきた。ゴム相のナノスケールでの共連続構造が導き出された。
低ロスポリマー相にはイソプレンゴムを採用し、高耐摩耗連続相にはスチレンブタジエンゴムを主鎖骨格とし、その末端官能基にはシリカとの相互作用が最も強く、シリカを最も細かく分散させることのできる部位を付与したものを採用し検討を進めた。それらのブレンドプロセスの最適化、フィラー分散状態の最適化、網目構造の最適化により、エネルギーロスを４４%減、耐摩耗を２６%向上させるゴム構造を作りこむことに成功している。」と書かれていることからイソプレン系のポリマーと変性ＳＳＢＲとの組み合わせでシリカをフィラーとするゴム組成分が使用されているようです。
・大径ダウンサイジングタイヤ
ologicタイヤは高空気圧/狭い幅/大径にすることでＲＲＣと安全性能（耐スリップ性能）を改善しました。タイヤは歴史的に幅が広くなり続けてきましたが幅を狭くすることで低燃費性能の大幅改良に成功しました。ologicは今までにない画期的なタイヤです。
・ＥＶ化と大径ダウンサイジングタイヤ
しかし、自転車タイヤのように幅の狭い/大径/高空気圧に至らなかったのはＥＶ化しても、車体の重量がエンジン車より約１．２倍と重くなるために荷重を支えるためタイヤ幅をさらに狭くできなかったためと思われます。タイヤの幅は自動車の荷重とスピードにより決まるようです。
・期待されるゴム
エネルギー効率を考えると高空気圧化は必然の傾向であり、そのためにはガス透過防止性能の優れたゴム（樹脂）が必要なり、ウェットスキッドと低燃費性能の優れたトレッド用ゴムが必要とされるでしょう。そのためには変性ＳＳＢＲのような低燃費性とウェットスキッド性能の優れたゴムが必要とされます。
・ＣＯ２削減とＥＶ化
世界的にＥＶ化によりＣＯ２削減を狙っていますが、現状では車体を製造するためのＣＯ２量はバッテリー製造のＣＯ２が加わるためＥＶ車製造にはガソリン車の２倍近くＣＯ２を排出します。
（引用文献：EVsmartブログ、https://blog.evsmart.net/electric-vehicles/ev-global-life-cycle-co2-emissions-less-than-ice/）
そのためにエネルギー源も石油から電力にシフトするだけで環境に対する負荷低減も期待された程ではなさそうです。
・自動車の改良
現状の自動車ままではタイヤの改良も限界があります。車体重量の軽量化、サスペンションとのマッチングなど今後の自動車の改良が期待されます。自動車の重量が増えると運動エネルギーも増加して地球の温度上昇に影響します。軽量化は温暖化防止に必要な技術です。
・期待される自動車
期待される自動車としてはエネルギーを他に頼らない軽量のソーラーカーではないでしょうか。発電所を通さず自動車で発電してそのまま使用します。2022年発売予定のオランダのSQUADに期待しています。1886年のベンツのように自動車の車体重量を大幅に下げれば、より効率の良い自転車のタイヤのような、より幅の狭い/大径/高空気圧タイヤが使用可能になるでしょう。
図は文献④より引用しました。
今回取り上げたologicタイヤの文献や講演は何回か公開されています。今回、既に古い文献に書かれた内容については新しい文献の紹介では省略しました。また、執筆者の理解できないところも省略しました。そのためこの論文には元著者の意図が充分反映されていないところもあると思われます。読者には元の文献を読まれることを勧めます。
なお、本稿は執筆者の個人的見解であり、筆者の所属する組織等の見解ではありません。
