JP2019202579A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】ビード部の構造を改善してタイヤ重量を軽減しながら、カーカス層の端部への応力集中に起因する故障を防止し、且つ、サイドウォール部におけるピンチカットの発生を抑制することを可能にした空気入りタイヤを提供する。【解決手段】一対のビード部３のそれぞれに外形側楔形状のビードコア５とフィラー層６とゴム補強層７とを設け、一対のビード部３間に第一カーカス層４１を装架し、第一カーカス層４１を、トレッド部１から各サイドウォール部２を経て各ビード部３に至る本体部４１Ａと、各ビード部３においてビードコア５の周縁に沿って屈曲しながら折り返された折り返し部４１Ｂとで構成し、折り返し部４１Ｂをビードコア５とフィラー層６との間を通して本体部４１Ａとフィラー層６との間の位置で終端させ、ゴム補強層７を、フィラー層６のタイヤ径方向外端と重複するように第一カーカス層４１およびフィラー層６のタイヤ幅方向外側に沿ってタイヤ径方向に延在させる。【選択図】図２

Description

本発明は、ビード部の構造を改善してタイヤ重量の軽減を図った空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、カーカス層の端部への応力集中に起因する故障を防止し、且つ、サイドウォール部におけるピンチカットの発生を抑制することを可能にした空気入りタイヤに関する。

一般的な空気入りタイヤのビード部には、ビードコアとそのタイヤ径方向外側にビードフィラーが設けられて、これらビードコアおよびビードフィラーの周囲にカーカス層が折り返されている。このような構造の従来のタイヤにおいて、カーカス層の折り返された端部がビードフィラーの近傍に配置されると、タイヤがリム組された際に、カーカス層の端部がリムフランジの近傍に位置することになり、カーカス層の端部に応力が集中して故障が発生する虞れがあった。

一方で、近年、タイヤ重量の軽減が強く求められており、ビードコアの形状を工夫して、ビードフィラーを使用しないタイヤが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。このようなタイヤでは、従来のビードフィラーを有さずに特定の形状のビードコアが用いられているため、ビード部からサイドウォール部に亘る領域を薄肉化することができ、タイヤ重量の軽減を図ることができる。また、カーカス層の端部は、トレッド部からサイドウォール部を経てビード部に至るカーカス層の本体部に沿った位置に配置されるので、従来のタイヤに比べれば応力集中による故障も防止することができると推測される。

しかしながら、この構造であっても、カーカス層の端部はビード部やサイドウォール部の外表面の近傍に配置されるため、応力集中による故障を必ずしも充分に防止することはできなかった。また、サイドウォール部の薄肉化に伴って、耐ピンチカット性も充分に確保することが難しくなるという問題があった。そのため、ビード部の構造（ビードコアの形状）によってタイヤ重量の軽減を図るにあたって、カーカス層の端部への応力集中に起因する故障や、サイドウォール部におけるピンチカットの発生を抑制するための更なる対策が求められている。

特開２０１５‐０２０７４１号公報

本発明の目的は、ビード部の構造を改善してタイヤ重量を軽減しながら、カーカス層の端部への応力集中に起因する故障を防止し、且つ、サイドウォール部におけるピンチカットの発生を抑制することを可能にした空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、前記トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備えた空気入りタイヤにおいて、前記一対のビード部のそれぞれに設けられたビードコアと、前記ビードコアよりもタイヤ径方向外側に配置されたフィラー層と、前記フィラー層よりもタイヤ幅方向外側に配置されたゴム補強層と、前記一対のビード部間に装架された第一カーカス層とを備え、前記ビードコアは、タイヤ周方向に巻回された少なくとも１本のビードワイヤからなり、子午線断面において前記ビードワイヤの複数の周回部分がタイヤ幅方向に並ぶ少なくとも１つの列とタイヤ径方向に重なる複数の層を形成しており、子午線断面における前記ビードワイヤの複数の周回部分の共通接線によって形成された多角形を前記ビードコアの外郭形状としたとき、前記外郭形状はタイヤ径方向外側に単一の頂点Ｑを有し、この頂点Ｑを挟む２辺が成す内角θ１が鋭角であり、且つ、前記外郭形状はタイヤ径方向内側に前記頂点Ｑに対向する位置でタイヤ幅方向に延在する底辺を有しており、前記第一カーカス層は、前記トレッド部から各サイドウォール部を経て各ビード部に至る本体部と、各ビード部において前記ビードコアの周縁に沿って屈曲しながら折り返された折り返し部とを有し、前記折り返し部は前記ビードコアと前記フィラー層との間を通って前記本体部と前記フィラー層との間の位置で終端し、前記ゴム補強層は、前記フィラー層のタイヤ径方向外端と重複するように前記第一カーカス層および前記フィラー層のタイヤ幅方向外側に沿ってタイヤ径方向に延在していることを特徴とする。

本発明では、ビードコアが上述の構造を有するため、外郭形状の頂点側ではビードワイヤの巻き数が減少する一方で、外郭形状の底辺側ではビードワイヤの巻き数が充分に確保されるので、ビードコアとして充分な性能を維持してタイヤの耐久性を確保しながら、ビードワイヤの使用量を低減してタイヤ重量の軽減を図ることができる。また、この形状のビードコアに沿って第一カーカス層が屈曲しながら折り返されるので、第一カーカス層の本体部と折り返し部とで囲まれた閉鎖領域内には実質的にビードコアのみが存在するようになり、ビードコア近傍のゴム量を削減してタイヤ重量を軽減することもできる。更に、第一カーカス層が屈曲しながら折り返されるにあたって、ビードコアが前述の単一の頂点を有する形状であるため、第一カーカス層が急激に屈曲して耐久性等に影響が出ることを回避することもできる。これに加えて、第一カーカス層の折り返し部が本体部とフィラー層に挟まれているので、第一カーカス層の端部への応力集中に起因する故障を防止することができ、例えば荷重耐久性を向上することができる。また、第一カーカス層とフィラー層のタイヤ幅方向外側にゴム補強層を備えているのでピンチカットを防止し、耐ピンチカット性を高めることができる。

本発明では、第一カーカス層の他に、一対のビード部間に装架されたカーカス層を備え、第二カーカス層は、第一カーカス層の外周側に配置されて第一カーカス層に沿ってトレッド部から各サイドウォール部を経て各ビード部に至り、フィラー層およびゴム補強層のタイヤ幅方向外側を通ってビードコアのタイヤ径方向内側に巻き込まれていることが好ましい。このように第二カーカス層を追加することで、サイドウォール部を補強して耐ピンチカット性を高めることができる。また、第二カーカス層によって第一カーカス層とフィラー層とが覆われるので、これによってもピンチカットを防止することができる。

このとき、第一カーカス層および第二カーカス層を構成するカーカスコードがそれぞれタイヤ径方向に対して傾斜して配列されており、トレッド部のタイヤ幅方向中央位置で測定されるカーカスコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度がそれぞれ８０°〜８８°であり、第一カーカス層と第二カーカス層との層間でカーカスコードどうしが交差することが好ましい。このようにカーカスコードを交差させることで、２層のカーカス層によってサイドウォール部を効率的に補強することができ、耐ピンチカット性を向上するには有利になる。

更に、本発明では、第二カーカス層のタイヤ幅方向外側であって少なくともフィラー層のタイヤ径方向外端と重複する位置に、第二カーカス層のタイヤ幅方向外側に沿ってタイヤ径方向に延在するコード補強層を設けることが好ましい。このようなコード補強層を設けることで、フィラー層のタイヤ径方向外端を含む領域を補強することができ、耐ピンチカット性を向上するには有利になる。

このとき、コード補強層全体の長さβ２と、フィラー層のタイヤ径方向外端よりもタイヤ径方向外側に延在するコード補強層の部分の長さβ１とが、０．１５≦β１／β２≦０．７５の関係を満たすことが好ましい。これにより、コード補強層を適切な範囲に適度な量だけ設けることができ、タイヤ重量を軽減しながら耐ピンチカット性を向上するには有利になる。

本発明では、ゴム補強層全体の長さα２と、ゴム補強層のフィラー層と重複する部分の長さα１とが、０．１５≦α１／α２≦１．５の関係を満たすことが好ましい。これにより、ゴム補強層を適切な範囲に適度な量だけ設けることができ、タイヤ重量を軽減しながら耐ピンチカット性を向上するには有利になる。

本発明では、第一カーカス層の本体部と折り返し部とで形成された閉鎖領域の面積に対する閉鎖領域内に存在するゴムの総面積の比率が１５％以下であることが好ましい。これにより、カーカス層の本体部と折り返し部とで形成された閉鎖領域内からビードコアに関するゴム（ビードワイヤを被覆するインシュレーションゴム等）以外のゴムを排除することができ、タイヤ重量を軽減するには有利になる。

本発明では、ビードワイヤの少なくとも一部が俵積み状に積層されていることが好ましい。これにより、ビードワイヤが密に配されてビードワイヤの充填率が高まり、ビードコアの構造が最適化されるので、ビード部の剛性や耐圧性能を良好に確保して走行性能を維持しながら、タイヤ重量を軽減し、これら性能をバランスよく発揮するには有利になる。

本発明において、各種寸法は、タイヤを正規リムにリム組みして、正規内圧を充填した状態で測定する。「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えば、ＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば“Ｄｅｓｉｇｎ Ｒｉｍ”、或いはＥＴＲＴＯであれば“Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｒｉｍ”とする。「正規内圧」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表“ＴＩＲＥ ＲＯＡＤ ＬＩＭＩＴＳ ＡＴ ＶＡＲＩＯＵＳ ＣＯＬＤ ＩＮＦＬＡＴＩＯＮ ＰＲＥＳＳＵＲＥＳ”に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば“ＩＮＦＬＡＴＩＯＮ ＰＲＥＳＳＵＲＥ”であるが、タイヤが乗用車用である場合には１８０ｋＰａとする。

本発明の実施形態からなる空気入りタイヤの子午線半断面図である。 本発明の別の実施形態からなる空気入りタイヤのビード部を示す断面図である。 本発明の別の実施形態からなるビードコアの模式図である。 本発明の別の実施形態からなるビードコアの模式図である。 本発明の別の実施形態からなる空気入りタイヤのビード部を示す断面図である。 従来例および比較例のビード構造を模式的に示す説明図である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１に示すように、本発明の空気入りタイヤは、トレッド部１と、このトレッド部１の両側に配置された一対のサイドウォール部２と、サイドウォール部２のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部３とを備えている。図１において、符号ＣＬはタイヤ赤道を示す。尚、図１は子午線断面図であるため描写されないが、トレッド部１、サイドウォール部２、ビード部３は、それぞれタイヤ周方向に延在して環状を成しており、これにより空気入りタイヤのトロイダル状の基本構造が構成される。また、子午線断面図における他のタイヤ構成部材についても、特に断りがない限り、タイヤ周方向に延在して環状を成している。

図示の例では、左右一対のビード部３の間に２層のカーカス層（第一カーカス層４１、第二カーカス層４２）が装架されている。第一カーカス層４１は、タイヤ径方向に延びる複数本の補強コード（カーカスコード）を含み、各ビード部３に配置されたビードコア５の廻りに車両内側から外側に折り返されている。以降の説明では、トレッド部１から各サイドウォール部２を経て各ビード部３に至る第一カーカス層４１の部分を本体部４１Ａ、各ビード部３においてビードコア５の廻りに折り返されて各サイドウォール部２側に向かって延在する第一カーカス層４１の部分を４１Ｂという。第二カーカス層４２は、タイヤ径方向に延びる複数本の補強コード（カーカスコード）を含み、第一カーカス層４１の外周側に配置されて第一カーカス層４１に沿ってトレッド部１から各サイドウォール部２を経て各ビード部３に至り、後述のフィラー層６のタイヤ幅方向外側を通ってビードコアのタイヤ径方向内側に巻き込まれている。第二カーカス層４２は、主として耐ピンチカット性を高めるために任意で追加可能な部材であり、本発明では、図３に示すように、第一カーカス層４１のみを設けた構造にすることもできる。図３は、カーカス層が１層のみ（第一カーカス層４１のみ）であること以外は基本的に図２と同じ構造である。

ビードコア５は、タイヤ周方向に巻回された少なくとも１本のビードワイヤ５Ａからなり、ビードワイヤ５Ａの複数の周回部分がタイヤ幅方向に並ぶ少なくとも１つの列とタイヤ径方向に重なる複数の層を形成している。本発明では、子午線断面において上記のようにビードワイヤ５Ａの複数の周回部分が列と層を形成していれば、単一のビードワイヤ５Ａを連続的に巻回した所謂一本巻き構造であっても、複数本のビードワイヤ５Ａを引き揃えた状態で巻回した所謂層巻き構造であってもよい。図１，２の例では、タイヤ径方向最内側から順に４列の周回部分を含む層、３列の周回部分を含む層、２列の周回部分を含む層、１列の周回部分を含む層の計４層が積層された構造を有する。尚、以降の説明では、この構造を「４＋３＋２＋１構造」という。同様に、以降の説明では、ビードワイヤ５Ａの積層構造を、各層に含まれる列の数をタイヤ径方向最内側の層から順に「＋」で繋いだ同様の形式で表現する。

更に、図１，２の例のビードコア５では、ビードワイヤ５Ａが直列積みで積層されている。「直列積み」とは、タイヤ径方向に隣接する周回部分どうしが、周回部分の各層（タイヤ幅方向）に対して垂直に積層された構造である。これに対して、図３に示すように、ビードワイヤ５Ａを俵積み状に積層してビードコア５を形成することもできる。「俵積み」とは、互いに接している３つの周回部分の中心が略正三角形を形成する積み方であり、六方充填配置と呼称されることもある充填率の高い積層構造である。尚、図３の例のビードコア５は、３＋４＋３＋２＋１構造を有している。これら構造を比較すると、俵積みの方が、ビードワイヤ５Ａが密に配されてビードワイヤ５Ａの充填率が高まり、ビードコア５の構造が最適化されるので、ビード部３の剛性や耐圧性能を良好に確保して走行性能を維持しながら、タイヤ重量を軽減し、これら性能をバランスよく発揮するには有利である。

各ビードコア５について、子午線断面におけるビードワイヤ５Ａの複数の周回部分の共通接線によって形成された多角形をビードコア５の外郭形状（図中の破線）とすると、この外郭形状はタイヤ径方向外側に単一の頂点Ｑを有すると共に、タイヤ径方向内側にこの頂点Ｑと対向する位置でタイヤは幅方向に伸びる底辺を有している。例えば、図３の例のビードコア５は、上述の３＋４＋３＋２＋１構造を有するため五角形の外郭形状を有している。本発明では、頂点Ｑを挟む２辺が成す内角θ１が必ず鋭角（好ましくは６０°±２０°）であり、ビードコア５全体としては最大幅となる部位からタイヤ径方向外側に向かって徐々に幅が狭まる先細り形状を有している（以下、この形状を指して「外径側楔形状」という場合がある）。尚、図１，２のビードコア５の外郭形状は、ビードトウ側に直角が配置された直角三角形状である。

第一カーカス層４１は、上記のようにビードコア５の廻りに折り返されるものであるが、本発明のビードコア５は上述のように特殊な形状（外径側楔形状）を有するため、第一カーカス層４１はビードコア５の周縁に沿って屈曲する。例えば、図１の例では、ビードコア５が上述の設定を満たす結果、断面形状が略直角三角形状になっているため、その周縁に沿って延在する第一カーカス層４１も略直角三角形状に屈曲している。更に、第一カーカス層４１の折り返し部４１Ｂのビードコア５のタイヤ径方向外側端よりもタイヤ径方向外側の部分は、第一カーカス層４１の本体部４１Ａに接触しながら第一カーカス層４１の本体部４１Ａに沿って各サイドウォール部２側に向かって延在している。その結果、第一カーカス層４１の本体部４１Ａと折り返し部４１Ｂとによって、ビードコア５を囲む閉鎖領域が形成されている。

本発明のビード部３では、ビードコア５よりもタイヤ径方向外側であって第一カーカス層４１のタイヤ幅方向外側にフィラー層６が設けられる。本発明では、上述のビードコア５の形状によってタイヤ重量の軽量化が達成できるので、フィラー層６を有していても、一般的な形状のビードコアを備えた従来の空気入りタイヤよりはタイヤ重量を軽減できる。また、フィラー層６は、従来のビードフィラーと異なり、ビードコア５と共にカーカス層の本体部と折り返し部との間に挟まれることでビード部３の剛性を高めるものではなく、主としてビードコア５の周縁に沿って折り返された第一カーカス層の４１の折り返し部の端部を覆って、応力集中を抑制するための層である。そのため、従来のビードフィラーよりも使用量を抑えることもでき、それによって更なるタイヤ重量の軽減を図ることも可能である。フィラー層６は、第一カーカス層４１のタイヤ幅方向外側に配置されるので、第一カーカス層４１の折り返し部４１Ｂはビードコア５とフィラー層６との間を通って本体部４１Ａとフィラー層６との間の位置で終端することになる。また、第二カーカス層４２は、上述のように第一カーカス層４１に沿ってトレッド部１から各サイドウォール部２を経て各ビード部３に至り、このフィラー層６のタイヤ幅方向外側を通り、フィラー層６の耐幅方向外側の外縁に沿って延在して、ビードコア５のタイヤ径方向内側に巻き込まれている。

フィラー層６のタイヤ幅方向外側には、少なくともフィラー層６のタイヤ径方向外端と重複する位置に、フィラー層６や第一カーカス層４１に沿ってタイヤ径方向に延在するゴム補強層７が設けられる。尚、第二カーカス層４２を有する場合は、フィラー層６のタイヤ幅方向外側であって更に第二カーカス層４２のタイヤ幅方向外側に、フィラー層６や第一カーカス層４１に隣接する第二カーカス層４２に沿うようにゴム補強層７が設けられる。尚、ゴム補強層７とは、後述のコード補強層８（ゴム中にコードが埋設された補強層）と異なり、ゴムのみで構成された補強層である。ゴム補強層７を構成するゴムは、フィラー層６を構成するゴムの硬度と同程度とよい。具体的には、フィラー層６を構成するゴムの硬度、ゴム補強層７を構成するゴムの硬度は例えば６５〜１００であるとよい。

トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には複数層（図示の例では２層）のベルト層９が埋設されている。各ベルト層９は、タイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含む。この補強コードは層間で補強コードどうしが互いに交差するように配列されている。これらベルト層９において、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば１０°〜４０°の範囲に設定されている。更に、ベルト層９の外周側にはベルト補強層１０が設けられている。特に、図示の例では、ベルト層９の全幅を覆う所謂フルカバー層が設けられている。ベルト補強層１０は、タイヤ周方向に配向する有機繊維コードを含む。ベルト補強層１０において、有機繊維コードはタイヤ周方向に対する角度が例えば０°〜５°に設定されている。

本発明では、ビードコア５が上述のように特殊な形状（外径側楔形状）を有するため、外郭形状の頂点Ｑ側ではビードワイヤ５Ａの巻き数が減少する一方で、外郭形状の底辺側ではビードワイヤの巻き数が充分に確保されるので、ビードコア５として充分な性能を維持してタイヤの耐久性を確保しながら、ビードワイヤ５Ａの使用量を低減してタイヤ重量の軽減を図ることができる。また、この形状のビードコア５に沿って第一カーカス層４１が屈曲しながら折り返されるので、第一カーカス層４１の本体部４１Ａと折り返し部４１Ｂとで囲まれた閉鎖領域内には実質的にビードコア５のみが存在するようになり、ビードコア５近傍のゴム量を削減してタイヤ重量を軽減することもできる。更に、第一カーカス層４１が屈曲しながら折り返されるにあたって、ビードコア５が前述の単一の頂点を有する形状であるため、第一カーカス層４１が急激に屈曲して耐久性等に影響が出ることを回避することもできる。これに加えて、第一カーカス層４１の折り返し部４１Ｂは本体部４１Ａとフィラー層６に挟まれているので、第一カーカス層４１の端部への応力集中に起因する故障を防止することができる。また、第一カーカス層４１とフィラー層６のタイヤ幅方向外側にゴム補強層７を備えているので、ピンチカットを防止し、耐ピンチカット性を高めることができる。

上述の構造において、内角θ１が鈍角であると、カーカス層４をビードコア５の廻りに適切に折り返すためには、ビードコア５のタイヤ径方向外側に従来のビードフィラーやそれに類するゴム部材を追加配置する必要が生じるため、タイヤ重量を効果的に低減することが難しくなる。第一カーカス層４１（本体部４１Ａおよび折り返し部４１Ｂ）、ビードコア５、フィラー層６、ゴム補強層７の配置が上述の位置関係を満たさないと、ビード部３の構造を良好にすることができず、カーカス層の端部への応力集中を充分に防止することができず、また、耐ピンチカット性を充分に高めることができない。

ゴム補強層７は少なくともフィラー層６のタイヤ径方向外端と重複する位置に設ければよいが、ゴム補強層７全体の長さα２と、ゴム補強層７のフィラー層６と重複する部分の長さα１とが、０．１５≦α１／α２≦１．５の関係を満たすことが好ましい。尚、長さα１，α２は、それぞれタイヤ径方向に沿った長さである。このように長さα１，α２を設定することで、ゴム補強層７を適切な範囲に適度な量だけ設けることができ、タイヤ重量を軽減しながら耐ピンチカット性を向上するには有利になる。これら長さの関係が０．１５＞α１／α２であると、ゴム補強層７とフィラー層６とが充分に重複せず、適切な範囲を充分に被覆できないため、ゴム補強層７によって耐ピンチカット性を向上する効果が限定的になる。これら長さの関係がα１／α２＞１．５であると、ゴム補強層７がフィラー層６のタイヤ径方向外端を超えて延在する部分が少なくなり、適切な範囲を充分に被覆できないため、ゴム補強層７によって耐ピンチカット性を向上する効果が限定的になる。

各ビードコア５は、図３に示すように、ビードコア５の最大幅をＷ０、タイヤ径方向最内側の層の幅をＷ１、タイヤ径方向最外側の層の幅をＷ２とすると、これら幅がＷ１＞Ｗ２かつＷ２≦０．５×Ｗ０の関係を満たしているとよい。また、ビードコア５を構成する複数の層のうち最大幅Ｗ０となる層がビードコア５のタイヤ径方向中心位置よりもタイヤ径方向内側に位置しているとよい。尚、幅Ｗ０〜Ｗ２はいずれも、図示のように、各層のタイヤ幅方向両外側の周回部分のタイヤ幅方向外側端間のタイヤ幅方向に沿った長さである。幅Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２が上述の関係を満たさないとビードコア５の形状が不適当になりビード部３の形状を安定させることができない。特に、Ｗ１≦Ｗ２やＷ２＞０．５×Ｗ０という関係であると、ビードコア５の上端の幅が大きくなるため、リムフランジが当接する部位の近傍の剛性が高まってリムフランジが当接する部位を支点とした回転力に起因するリム外れを抑制することが難しくなり耐リム外れ性が低下する。

ビードコア５の具体的な形状は、上述の関係を満たしていれば、特に限定されない。例えば、図４に示す形状を採用することができる。図４の例は、いずれも上述の関係を満たすので、本発明の「外径楔形状」に該当するものである。詳述すると、図４（ａ）は俵積みの５＋４＋３＋２＋１構造を有し、図４（ｂ）は俵積みの４＋５＋４＋３＋２＋１構造を有し、図４（ｃ）は俵積みの３＋４＋４＋３＋２＋１構造を有し、図４（ｄ）はタイヤ径方向最内側から２番目の層とそのタイヤ径方向内側に隣接する層とが俵積みではなく直列積みになった３＋４＋４＋３＋２＋１構造を有する。

このような様々な形状のビードコア５のなかでも、外郭形状の底辺の両端に位置する角部の内角θ２が好ましくは９０°以上、より好ましくは１００°以上１５０°以下であるとよい。即ち、図４の例の中では、図４（ｂ）〜（ｄ）の構造が好ましい。このように内角θ２を設定することで、加硫時にビードワイヤ５Ａの配列が乱れることを防止して加硫後のビードコア５の形状を良好にすることができ、優れた剛性を確保しながらタイヤ重量を軽減するには有利になる。内角θ２が９０°未満であるとビードワイヤ５Ａの巻き数を充分に減少することができずタイヤ重量の軽減効果が低下する。また、内角θ２が９０°未満であると外郭形状の底辺の両端に位置するビードワイヤ５Ａが加硫時のゴム流れの影響を受け易くなり、加硫後のビードコア５の形状を良好に維持することが難しくなる。

図４に示したいずれの構造も、少なくとも一部が俵積み状に積層されているため、全体が直列積みで積層された構造のビードワイヤよりも、ビードワイヤ５Ａを密に配してビードワイヤ５Ａの充填率を高めることができる。その結果、ビード部３の剛性や耐圧性能を良好に確保して走行性能を維持しながら、タイヤ重量を軽減し、これら性能をバランスよく発揮することができる。ビードワイヤ５Ａの充填率に着目すると、図４（ａ）〜（ｃ）のようにすべてのビードワイヤ５Ａが俵積み状に積層されることが好ましい。

また、ビードコア５の形状に関して、ビードコア５全体の形状の安定性を高めるには、ビードコア５全体の形状をビードコア５のタイヤ幅方向中心に対して線対称にすることが好ましい。この観点からは、図４（ａ），（ｂ），（ｄ）のような形状が好ましい。

これら様々なビードコア５の形状は、上述の様々な観点に基づいて、空気入りタイヤ全体の構造や重視する特性等を考慮して適宜選択することができる。

ビードワイヤ５Ａ自体の構造については特に限定されないが、タイヤ重量の軽減と耐リム外れ性の向上を両立すること鑑みると、平均直径を好ましくは０．８ｍｍ〜１．８ｍｍ、より好ましくは１．０ｍｍ〜１．６ｍｍ、更に好ましくは１．１ｍｍ〜１．５ｍｍにするとよい。また、ビードワイヤ５Ａの総断面積（各ビードコア５の子午線断面に含まれるビードワイヤ５Ａの周回部分の断面積の総和）を好ましくは１０ｍｍ² 〜５０ｍｍ² 、より好ましくは１５ｍｍ² 〜４８ｍｍ² 、更に好ましくは２０ｍｍ² 〜４５ｍｍ² にするとよい。ビードワイヤ５Ａの平均直径が０．８ｍｍよりも小さいと耐リム外れ性を向上する効果が限定的になり、ビードワイヤ５Ａの平均直径が１．８ｍｍよりも大きいとタイヤ重量を軽減する効果が限定的になる。ビードワイヤ５Ａの総断面積が１０ｍｍ² よりも小さいと耐リム外れ性を向上する効果が限定的になり、ビードワイヤ５Ａの総断面積が５０ｍｍ² よりも大きいとタイヤ重量を軽減する効果が限定的になる。

上述のように、本発明では、第一カーカス層４１の本体部４１Ａと折り返し部４１Ｂとによって形成された閉鎖領域には、実質的にビードコア５のみが存在しており、従来の空気入りタイヤで用いられるようなビードフィラーまたはそれに類するタイヤ構成部材（ビードコア５のタイヤ径方向外側に配置されて第一カーカス層４１の本体部４１Ａと折り返し部４１Ｂとによって包み込まれてビード部３からサイドウォール部２にかけての剛性を高める部材）は配置されない。即ち、ビードワイヤ５Ａを被覆するインシュレーションゴムや、ビードコア５と第一カーカス層４１との間に形成される僅かな隙間を埋めるゴムは存在しても、従来の空気入りタイヤのような大きな体積を有するビードフィラーは用いられない。このような実質的なビードフィラーレス構造によって、フィラー層６を有していてもタイヤ重量を効果的に軽減することができる。このとき、子午線断面における閉鎖領域の面積Ａに対する閉鎖領域内に存在するゴムの総面積ａの比率（ａ／Ａ×１００％）を閉鎖領域のゴム占有率とすると、このゴム占有率が好ましくは１５％以下、より好ましくは０．１％〜１５％であることが好ましい。閉鎖領域のゴム占有率が１５％よりも大きいと、実質的に従来の空気入りタイヤのビードフィラーが存在する場合と同等になり、タイヤ重量の軽減効果を更に高めることは難しくなる。尚、ビードコア５に関して通常用いられるゴム（ビードワイヤ５Ａを被覆するインシュレーションゴム等）を考慮すると、閉鎖領域のゴム占有率は基本的に０．１％未満になることはない。

本発明では、上述のように少なくとも第一カーカス層４１を有していればよいが、好ましくは第一カーカス層４１および第二カーカス層４２の２層を設けるとよい。このように２層のカーカス層（第一カーカス層４１および第二カーカス層４２）を設ける場合、これらカーカス層を構成するカーカスコードをタイヤ径方向に対して傾斜して配列し、第一カーカス層４１と第二カーカス層４２との層間でカーカスコードどうしを交差させることが好ましい。具体的には、トレッド部のタイヤ幅方向中央位置で測定されるカーカスコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度をそれぞれ好ましくは８０°〜８８°にするとよい。このようにカーカスコードを傾斜させることで、第一カーカス層４１と第二カーカス層４２の交差構造によってサイドウォール部２を効率的に補強することができ、耐ピンチカット性を向上するには有利になる。カーカスコードの傾斜角度が８０°未満であると、カーカスコードがタイヤ径方向に対して極度に傾斜するためタイヤの基本構造を維持することが難しくなる。カーカスコードの傾斜角度が８８°を超えると、カーカスコードをタイヤ径方向に対して傾斜させない場合と実質的な差がなくなるため、カーカス層を交差させることによる効果が得られなくなる。

第一カーカス層４１の折り返し部４１Ｂは、上述のように本体部４１Ａとフィラー層６との間の位置で終端する。言い換えると、第一カーカス層４１の折り返し部４１Ｂの端部は、フィラー層６のタイヤ径方向外端よりもタイヤ径方向内側に位置する。その際、フィラー層６のタイヤ径方向外端から折り返し部４１Ｂの端部までのタイヤ径方向に沿った長さｈが、フィラー層６のタイヤ径方向に沿った長さＨの好ましくは２５％〜５０％であるとよい。これにより、折り返し部４１Ｂの終端位置を最適化することができ、折り返し部４１Ｂの端部における応力集中を抑制し、且つ、耐ピンチカット性を向上することができる。

本発明では、上述の構造によってタイヤ重量を充分に軽減しているので、上述の構造による軽量化の効果を相殺せずにタイヤ重量の軽減効果を維持できる範囲であれば、ピンチカットを防止するための補強部材を追加することもできる。

例えば、図５の例のように、第二カーカス層４２のタイヤ幅方向外側であって少なくともフィラー層６のタイヤ径方向外端と重複する位置に、第二カーカス層４２に沿ってタイヤ径方向に延在するコード補強層８を設けることもできる。このようなコード補強層８を設けることで、フィラー層６のタイヤ径方向外端を含む領域を補強することができ、耐ピンチカット性を向上するには有利になる。尚、コード補強層８は、上述のようにゴム中にコードが埋設された補強層であるが、コード補強層８を構成するコードとしては、例えばナイロン、スチール、ケブラーを用いることができる。

このようにコード補強層８を設ける場合、コード補強層８全体の長さβ２と、フィラー層６のタイヤ径方向外端よりもタイヤ径方向外側に延在するコード補強層１０の部分の長さβ１とが、０．１５≦β１／β２≦０．７５の関係を満たすことが好ましい。尚、長さβ１，β２は、それぞれタイヤ径方向に沿った長さである。このように長さβ１，β２を設定することで、コード補強層８を適切な範囲に適度な量だけ設けることができ、タイヤ重量を軽減しながら耐ピンチカット性を向上するには有利になる。これら長さの関係が０．１５＞β１／β２であると、コード補強層８がフィラー層６のタイヤ径方向外端を超えて延在する部分が少なくなり、適切な範囲を充分に被覆できないため、コード補強層８によって耐ピンチカット性を向上する効果が限定的になる。これら長さの関係がβ１／β２＞０．７５であると、コード補強層８とフィラー層６とが充分に重複せず、適切な範囲を充分に被覆できないため、コード補強層８によって耐ピンチカット性を向上する効果が限定的になる。

上述の各部の構造は適宜組み合わせて採用することができる。いずれにしても、上述の構造を有する空気入りタイヤでは、ビード部３の構造が改善されるので、カーカス層の端部への応力集中に起因する故障や、サイドウォール部２におけるピンチカットの発生を効果的に抑制しながらタイヤ重量を軽減することができる。

タイヤサイズが２０５／５５Ｒ１６であり、図１に示す基本構造を有し、ビードコアの構造、カーカス層の枚数、カーカス層を構成するカーカスコードのタイヤ周方向に対する角度、ビードフィラーの有無、フィラー層の有無、ゴム補強層の有無、ゴム補強層のフィラー層と重複する部分の長さα１とゴム補強層全体の長さα２との比α１／α２、コード補強層の有無、フィラー層のタイヤ径方向外端よりもタイヤ径方向外側に延在するコード補強層の部分の長さβ１とコード補強層全体の長さβ２との比β１／β２、第一カーカス層の本体部と折り返し部とで形成された閉鎖領域の面積に対する閉鎖領域内に存在するゴムの総面積の比率（ゴム占有率）を表１〜３のように設定して、従来例１、比較例１〜２、実施例１〜２４の２７種類の空気入りタイヤを作製した。

表１〜３の「ビードコア構造」の欄については、対応する図面の番号を示した。尚、従来例１は、従来の一般的なビードコアを用いた例であり、ビードコアは図６に示すように直列積みに積層された５＋５＋５＋５構造を有する。表１〜３の「カーカス角度」の欄について、２層のカーカス層（第一カーカス層および第二カーカス層）を有する実施例１〜２６では各層の数値を併記した。尚、カーカスコードがタイヤ幅方向に対して傾斜しており、カーカス角度が９０°以外である実施例１７〜２４では、いずれも層間でカーカスコードが交差している。

これら空気入りタイヤについて、下記の評価方法により、タイヤ質量、荷重耐久性、耐ピンチカット性を評価し、その結果を表１〜３に併せて示した。

タイヤ質量
各試験タイヤについて５本の質量を測定し、その平均値を求めた。評価結果は、従来例１の値を１００とする指数にて示した。この指数値が小さいほどタイヤ質量が小さいことを意味する。

荷重耐久性
各試験タイヤをリムサイズ１６×６．５のホイールに組み付けて、空気圧３００ｋＰａを充填して、ＪＩＳ Ｄ４２３０の耐久性能試験に準拠して、室内ドラム試験機（ドラム径：１７０７ｍｍ）を用いて、周辺温度３８±３℃、走行速度８１ｋｍ／ｈの条件で、負荷荷重をＪＡＴＭＡ規定の最大荷重の８５％から４時間毎に１５％ずつ増加させて、タイヤが破壊するまでの走行距離を測定した。尚、負荷荷重がＪＡＴＭＡ規定の最大荷重の２８０％に達した場合は、それを最終荷重として故障するまで走行させた。評価結果は、従来例１の測定値を１００とする指数で示した。この指数値が大きいほど荷重耐久性が優れていることを意味する。

耐ピンチカット性
各試験タイヤをリムサイズ１６×６．５のホイールに組み付けて、空気圧２００ｋＰａを充填し、排気量２．０Ｌの試験車両に装着し、速度１０ｋｍ／ｈ〜高さ１１０ｍｍの縁石に対して３０°の角度で進入させて、この縁石を乗り越したときのタイヤサイドウォール部の損傷の程度（損傷の長さおよび深さ）を評価した。評価結果は、測定値の逆数を用い、従来例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど、損傷の長さおよび深さが小さく、耐ピンチカット性が良好であることを意味する。

表１〜３から明らかなように、実施例１〜２４はいずれも、従来例１に対して、タイヤ質量を軽量に維持しながら、荷重耐久性および耐ピンチカット性を向上した。尚、実施例２〜２４は、タイヤ重量が従来例と同等になっているが、実施例２〜２４と同様に２層のカーカス層を備えた比較例１と比較すれば充分にタイヤ重量を軽減できている。比較例１は、２層のカーカス層を有するが、ビードコアが従来の５＋５＋５＋５構造であるため、荷重耐久性および耐ピンチカット性を向上できても、タイヤ質量が大幅に増加した。比較例２は、ゴム補強層を備えないため、耐ピンチカット性が悪化した。

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
４１ 第一カーカス層
４１Ａ 本体部
４１Ｂ 折り返し部
４２ 第二カーカス層
５ ビードコア
６ フィラー層
７ ゴム補強層
８ コード補強層
９ ベルト層
１０ ベルト補強層
ＣＬ タイヤ赤道

Claims (8)

1. タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、前記トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備えた空気入りタイヤにおいて、
   前記一対のビード部のそれぞれに設けられたビードコアと、前記ビードコアよりもタイヤ径方向外側に配置されたフィラー層と、前記フィラー層よりもタイヤ幅方向外側に配置されたゴム補強層と、前記一対のビード部間に装架された第一カーカス層とを備え、
   前記ビードコアは、タイヤ周方向に巻回された少なくとも１本のビードワイヤからなり、子午線断面において前記ビードワイヤの複数の周回部分がタイヤ幅方向に並ぶ少なくとも１つの列とタイヤ径方向に重なる複数の層を形成しており、子午線断面における前記ビードワイヤの複数の周回部分の共通接線によって形成された多角形を前記ビードコアの外郭形状としたとき、前記外郭形状はタイヤ径方向外側に単一の頂点Ｑを有し、この頂点Ｑを挟む２辺が成す内角θ１が鋭角であり、且つ、前記外郭形状はタイヤ径方向内側に前記頂点Ｑに対向する位置でタイヤ幅方向に延在する底辺を有しており、
   前記第一カーカス層は、前記トレッド部から各サイドウォール部を経て各ビード部に至る本体部と、各ビード部において前記ビードコアの周縁に沿って屈曲しながら折り返された折り返し部とを有し、前記折り返し部は前記ビードコアと前記フィラー層との間を通って前記本体部と前記フィラー層との間の位置で終端し、
   前記ゴム補強層は、前記フィラー層のタイヤ径方向外端と重複するように前記第一カーカス層および前記フィラー層のタイヤ幅方向外側に沿ってタイヤ径方向に延在していることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記第一カーカス層の他に、前記一対のビード部間に装架された第二カーカス層を備え、前記第二カーカス層は、前記第一カーカス層の外周側に配置されて前記第一カーカス層に沿って前記トレッド部から各サイドウォール部を経て各ビード部に至り、前記フィラー層および前記ゴム補強層のタイヤ幅方向外側を通って前記ビードコアのタイヤ径方向内側に巻き込まれていることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記第一カーカス層および前記第二カーカス層を構成するカーカスコードがそれぞれタイヤ径方向に対して傾斜して配列されており、前記トレッド部のタイヤ幅方向中央位置で測定される前記カーカスコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度がそれぞれ８０°〜８８°であり、前記第一カーカス層と前記第二カーカス層との層間で前記カーカスコードどうしが交差することを特徴とする請求項２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記第二カーカス層のタイヤ幅方向外側であって少なくとも前記フィラー層のタイヤ径方向外端と重複する位置に、前記第二カーカス層のタイヤ幅方向外側に沿ってタイヤ径方向に延在するコード補強層を設けたことを特徴とする請求項２または３に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記コード補強層全体の長さβ２と、前記フィラー層のタイヤ径方向外端よりもタイヤ径方向外側に延在する前記コード補強層の部分の長さβ１とが、０．１５≦β１／β２≦０．７５の関係を満たすことを特徴とする請求項４に記載の空気入りタイヤ。
6. 前記ゴム補強層全体の長さα２と、前記ゴム補強層の前記フィラー層と重複する部分の長さα１とが、０．１５≦α１／α２≦１．５の関係を満たすことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
7. 前記第一カーカス層の前記本体部と前記折り返し部とで形成された閉鎖領域の面積に対する前記閉鎖領域内に存在するゴムの総面積の比率が１５％以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
8. 前記ビードワイヤの少なくとも一部が俵積み状に積層されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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