JP2023146035A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】ビード部の耐久性を良好に維持しながらタイヤの軽量化を可能にした空気入りタイヤを提供する。【解決手段】少なくとも一方のサイドウォール部２のタイヤ外表面にタイヤ周方向に連続した凹部２０を設け、子午線断面においてサイドウォール部２およびビード部３の外輪郭に接するように引いた直線を接線Ｌ１とし、接線Ｌ１とサイドウォール部２の外輪郭とが接する点を接点Ｐ１とし、カーカス層４の巻き上げ端を通りカーカス層４の本体部４ａと垂直に交わる直線を垂線Ｌ２とし、接点Ｐ１を通りカーカス層４の本体部４ａと垂直に交わる直線を垂線Ｌ３としたとき、サイドウォール部２およびビード部３の外輪郭と接線Ｌ１とで囲まれた領域の面積Ａと、サイドウォール部２およびビード部３の外輪郭と本体部４ａと垂線Ｌ２と垂線Ｌ３とで囲まれた領域の面積Ｓと、垂線Ｌ２に沿って測定されるビードフィラー６の厚みＧ１とが、０．１０×（Ｇ１－１７）≦Ａ／（Ｓ＋Ａ）≦０．０５×（Ｇ１－１０）の関係を満たすようにする。【選択図】図２

Description

本発明は、タイヤの軽量化のためにビード部近傍に凹部を備えた空気入りタイヤに関する。

近年、車両の輸送効率向上の観点から、実積載量を増加させるために、タイヤの軽量化が求められている。タイヤの軽量化の手法の１つとして、ビード部近傍に凹部を設けてビード部のゴム量を低減することが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。しかしながら、このような凹部を設けた場合、ゴム量の減少に伴う歪みの増加によって、ビード部の耐久性が低下するという問題があった。そのため、タイヤの軽量化のためにビード部近傍に凹部を備えた空気入りタイヤであっても、ビード部（特にカーカス端付近）の歪を抑制して、ビード部の耐久性の良好に維持する対策が求められている。

特許５３９０３９２号公報

本発明の目的は、ビード部の耐久性を良好に維持しながらタイヤの軽量化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、該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、前記ビード部の各々に配置されたビードコアと、前記ビードコアのタイヤ径方向外側に配置されたビードフィラーと、前記一対のビード部間に装架された少なくとも１層のカーカス層とを有する空気入りタイヤにおいて、前記カーカス層は、各ビード部に配置された前記ビードコアおよび前記ビードフィラーの廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げられて前記一対のビード部間に位置する本体部と、前記ビードコアおよび前記ビードフィラーのタイヤ幅方向外側に巻き上げられた巻き上げ部とからなり、非リム組み状態で一対の前記ビード部間の幅を規定リム幅に設定したとき、少なくとも一方の前記サイドウォール部の前記カーカス層の巻き上げ端よりもタイヤ径方向外側かつタイヤ最大幅位置よりもタイヤ径方向内側のタイヤ外表面にタイヤ周方向に連続した凹部を備え、子午線断面における前記凹部の輪郭線は曲率半径の異なる複数の円弧で構成され、子午線断面において前記サイドウォール部および前記ビード部の外輪郭に接するように引いた直線を接線Ｌ１とし、前記接線Ｌ１と前記サイドウォール部の外輪郭とが接する点を接点Ｐ１とし、前記カーカス層の巻き上げ端を通り前記本体部と垂直に交わる直線を垂線Ｌ２とし、前記接点Ｐ１を通り前記本体部と垂直に交わる直線を垂線Ｌ３としたとき、前記サイドウォール部および前記ビード部の外輪郭と前記接線Ｌ１とで囲まれた領域の面積Ａ〔単位：ｍｍ²〕と、前記サイドウォール部および前記ビード部の外輪郭と前記本体部と前記垂線Ｌ２と前記垂線Ｌ３とで囲まれた領域の面積Ｓ〔単位：ｍｍ²〕と、前記垂線Ｌ２に沿って測定される前記ビードフィラーの厚みＧ１〔単位：ｍｍ〕とが、０．１０×（Ｇ１－１７）≦Ａ／（Ｓ＋Ａ）≦０．０５×（Ｇ１－１０）の関係を満たすことを特徴とする。

本発明においては、上述のように少なくとも一方のビード部近傍にタイヤ周方向に連続した凹部を設けているので、ビード部近傍のゴム量を抑制しタイヤ重量を軽減することができる。その一方で、前述の凹部をサイドウォール部におけるカーカス層の巻き上げ端よりもタイヤ径方向外側かつタイヤ最大幅位置よりもタイヤ径方向内側に配置し、凹部の面積（面積Ａ）と、カーカス端よりも径方向外側のゴム量（面積Ｓ）と、ビードフィラーの厚みＧ１とを上述の関係に設定しているので、凹部を設けることによって生じるカーカス端付近の歪みを分散することができ、ビード部の耐久性を良好に確保することができる。

本発明においては、前記接線Ｌ１と前記ビード部の外輪郭とが接する点を接点Ｐ２としたとき、前記接点Ｐ２からタイヤ径方向外側に前記サイドウォール部および前記ビード部の外輪郭に沿って１０ｍｍ離間した点Ｐ３と前記接点Ｐ２とを結ぶ直線Ｌ４よりも前記接点Ｐ２および前記点Ｐ３との間に位置する前記サイドウォール部および前記ビード部の外輪郭がタイヤ幅方向外側に位置することが好ましい。これにより凹部の形状（外輪郭）が良好になり、カーカス端付近のゴム量を確保することができ、ビード部の耐久性を向上するには有利になる。

本発明においては、前記接線Ｌ１と前記ビード部の外輪郭とが接する点を接点Ｐ２としたとき、前記接点Ｐ２を通り前記本体部と垂直に交わる直線上で測定される前記ビードフィラーの厚みＧ２〔単位：ｍｍ〕の前記厚みＧ１に対する割合Ｇ２／Ｇ１が０．５５≦Ｇ２／Ｇ１≦０．９０の関係を満たし、前記面積Ｓのうち前記ビードフィラーが占める領域の面積Ｓ１〔単位：ｍｍ²〕の前記面積Ｓに対する割合Ｓ１／Ｓが０．２５≦Ｓ１／Ｓ≦０．５０の関係を満たすことが好ましい。これにより屈曲疲労性や破断特性に優れたビードフィラーの体積を確保することができ、ビード部の耐久性を向上するには有利になる。

本発明においては、前記ビードフィラーが上側ビードフィラーおよび下側ビードフィラーからなる２層構造を有し、前記上側ビードフィラーの破断伸びが４００％以上であることが好ましい。このように破断伸びが高いビードフィラーを用いることで、転動時の繰り返し歪みによるカーカス端付近の破断が抑制され、ビード部の耐久性を向上するには有利になる。

このとき、前記上側ビードフィラーの６０℃における弾性率が４．０ＭＰａ以上８．０ＭＰａ以下であり、前記下側ビードフィラーの６０℃における弾性率が１４．０ＭＰａ以上２０．０ＭＰａ以下であることが好ましい。これによりビードフィラーが２層構造を有する場合の上側ビードフィラーおよび下側ビードフィラーの物性が良好になり、ビード部の耐久性を向上するには有利になる。

更に、前記上側ビードフィラーの面積Ｓ２と前記下側ビードフィラーの面積Ｓ３とが０．３０≦Ｓ３／Ｓ２≦０．８０の関係を満たすことが好ましい。このように上側ビードフィラーおよび下側ビードフィラーをバランスよく設けることでビード部の耐久性を向上するには有利になる。

本発明においては、前記垂線Ｌ２上で測定される前記巻き上げ端とタイヤ外表面との間の距離Ｇ３が７．０ｍｍ以上１４．０ｍｍ以下であり、前記巻き上げ部の延長線上で測定される前記巻き上げ端と前記凹部の外表面との間の距離Ｇ４が１０．０ｍｍ以上４０．０ｍｍ以下であることが好ましい。これによりカーカス端からタイヤ外輪郭までの距離を確保することができ、カーカス端からタイヤ外輪郭までの間の歪みを分散することができ、ビード部の耐久性を向上するには有利になる。

本発明においては、前記巻き上げ端を覆うようにクラック抑制ゴムが配置され、前記クラック抑制ゴムの破断伸びが４００％以上である仕様にすることもできる。このようにクラック抑制ゴムを配置し、そのクラック抑制ゴムの破断伸びを高くすることで、転動時の繰り返し歪みによるカーカス端付近の破断を抑制することができ、ビード部の耐久性を向上するには有利になる。

本発明においては、前記サイドウォール部を構成するサイドゴムの破断伸びが４５０％以上であり、６０℃における弾性率が２．５ＭＰａ以上５．５ＭＰａ以下であることが好ましい。このようにサイドゴムの破断伸びを高くすることで、転動時の繰り返し歪みによるカーカス端付近の破断を抑制することができ、ビード部の耐久性を向上するには有利になる。また、サイドゴムの弾性率を大きくすることで、凹部を設けることで低下したサイド剛性を補填することができ、ビード部の歪みを低減して耐久性を向上するには有利になる。

本発明においては、前記カーカス層の前記巻き上げ部のタイヤ幅方向外側に有機繊維補強層を備え、前記有機繊維補強層のタイヤ径方向外側の端部は前記巻き上げ端よりもタイヤ径方向外側に位置し、前記有機繊維補強層のタイヤ径方向内側の端部は前記ビードコアの中心よりもタイヤ径方向内側に位置し、前記有機繊維補強層のタイヤ径方向外側の端部は前記凹部と６ｍｍ以上離間している仕様にすることもできる。このように有機繊維補強層を設け、その配置を上述のように設定することで、撓みによる変形を抑制することができ、カーカス端付近の歪みを抑制して耐久性を向上するには有利になる。

本発明においては、前記カーカス層の前記本体部および前記巻き上げ部の外面に沿ってスチール補強層が配置され、前記スチール補強層の前記巻き上げ部側の端部が前記巻き上げ端の位置からタイヤ径方向内側に５ｍｍ～２５ｍｍ離間した位置に配置され、前記スチール補強層の前記本体部側の端部が前記巻き上げ端の位置からタイヤ径方向外側に５ｍｍ～２５ｍｍ離間した位置に配置された仕様にすることもできる。このようにスチール補強層を設け、その配置を上述のように設定することで、サイド剛性を向上し、撓みによるビード部の変形を抑制することができ、ビード部の耐久性を向上するには有利になる。

尚、本発明において、「規定リム幅」とは、規定リム（ＪＡＴＭＡに規定される「適用リム」、ＴＲＡに規定される「Ｄｅｓｉｇｎ Ｒｉｍ」、あるいはＥＴＲＴＯに規定される「Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｒｉｍ」）の幅である。本発明において、各部の破断伸びは、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して、室温（２３℃）で測定した値〔単位：％〕である。また、各部の６０℃における弾性率は、ＪＩＳ Ｋ６３９４に準拠し、粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪み１０％、振幅±２％、周波数２０Ｈｚ、６０℃の条件で測定した値〔単位：ＭＰａ〕である。

本発明の実施形態からなる空気入りタイヤの一例を示す子午線断面図である。 本発明の実施形態からなる空気入りタイヤのビード部を拡大して示す説明図である。 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拡大して示す説明図である。

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。以下、図１を用いた説明は基本的に図示の子午線断面形状に基づくが、各タイヤ構成部材はいずれもタイヤ周方向に延在して環状を成すものである。尚、図示の子午線断面図は、非リム組み状態で一対のビード部３間の幅を規定リム幅に設定した状態を示し、以降の説明は、この状態における構造である。

左右一対のビード部３間にはカーカス層４が装架されている。このカーカス層４は、タイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含み、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。また、ビードコア５の外周上にはビードフィラー６が配置され、このビードフィラー６がカーカス層４の本体部４ａと折り返し部４ｂとにより挟み込まれている。

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１では４層）のベルト層７が埋設されている。各ベルト層７は所定の方向に配向された複数本の補強コード（スチールコード）を含む。複数のベルト層７の中には交差ベルト対が含まれる。交差ベルト対とは、タイヤ周方向に対する補強コードの傾斜角度が１０°～４０°の範囲に設定され、且つ、層間で補強コードの傾斜方向が逆転することで補強コードどうしが互いに交差するように構成された少なくとも２層のベルト層の組み合わせである。交差ベルト対の他には、タイヤ周方向に対する補強コードの傾斜角度が４０°～７０°の範囲に設定された高角度ベルト層や、最外層に配置されて他のベルト層の８５％以下の幅を有する保護ベルト層や、タイヤ周方向に対する補強コードの角度が０°～５°の範囲に設定された周方向補強層などを任意で設けることもできる。例えば、図１では、最外層に１層の保護ベルト層が配置され、且つ、最内層に１層の高角度ベルト層が配置されており、他の２層が交差ベルト対である。更に、ベルト層７の外周側にはベルト補強層（不図示）を設けることもできる。ベルト補強層は、例えばタイヤ周方向に配向する有機繊維コードで構成することができる。ベルト補強層８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。

トレッド部１において、上述のタイヤ構成部材（カーカス層４、ベルト層７、ベルトカバー層）の外周側にはトレッドゴム層１１が配置される。サイドウォール部２におけるカーカス層４の外周側（タイヤ幅方向外側）にはサイドゴム層１２が配置される。ビード部３におけるカーカス層４の外周側（タイヤ幅方向外側）にはリムクッションゴム層１３が配置される。

本発明のタイヤにおいては、少なくとも一方のサイドウォール部２およびビード部３の外表面にタイヤ周方向に連続した凹部２０が設けられる。この凹部２０は、カーカス層４の巻き上げ端よりもタイヤ径方向外側かつタイヤ最大幅位置Ｐよりもタイヤ径方向内側に配置される。言い換えると、後述の接点Ｐ１がタイヤ最大幅位置Ｐよりもタイヤ径方向内側に位置し、後述の接点Ｐ２がカーカス層４の巻き上げ端よりもタイヤ径方向外側に位置する。このような凹部２０を設けることで、ビード部３近傍のゴム量を抑制しタイヤ重量を軽減することができる。

子午線断面における凹部２０の輪郭線は曲率半径の異なる複数の円弧で構成され、滑らかに湾曲している。例えば、凹部２０の輪郭線は、タイヤ幅方向外側に凸の円弧およびタイヤ幅方向内側に凸の円弧の組み合わせで形成することができる。特に、凹部２０の輪郭線を構成する複数の円弧のうち、タイヤ径方向最内側の円弧とタイヤ径方向最外側の円弧は、タイヤ幅方向外側に凸であることが好ましい。

図２に示すように、子午線断面においてサイドウォール部２およびビード部３の外輪郭に接するように引いた直線を接線Ｌ１とし、接線Ｌ１とサイドウォール部２の外輪郭とが接する点を接点Ｐ１とし、カーカス層４の巻き上げ端を通り本体部４ａと垂直に交わる直線を垂線Ｌ２とし、接点Ｐ１を通り本体部４ａと垂直に交わる直線を垂線Ｌ３としたとき、サイドウォール部２およびビード部３の外輪郭と接線Ｌ１とで囲まれた領域（図中の斜線部）の面積Ａ〔単位：ｍｍ²〕と、サイドウォール部２およびビード部３の外輪郭と本体部４ａと垂線Ｌ２と垂線Ｌ３とで囲まれた領域（図の斜線部）の面積Ｓ〔単位：ｍｍ²〕と、垂線Ｌ２に沿って測定されるビードフィラー６の厚みＧ１〔単位：ｍｍ〕とは、０．１０×（Ｇ１－１７）≦Ａ／（Ｓ＋Ａ）≦０．０５×（Ｇ１－１０）の関係を満たしている。

このような構造にすることで、タイヤの軽量化のためにビード部近傍に凹部２０を設けた場合に悪化することが懸念されるビード部３の耐久性の良好に維持することができる。即ち、凹部２０が、サイドウォール部２におけるカーカス層４の巻き上げ端よりもタイヤ径方向外側かつタイヤ最大幅位置Ｐよりもタイヤ径方向内側に配置され、凹部２０の面積（面積Ａ）と、カーカス端よりも径方向外側のゴム量（面積Ｓ）と、ビードフィラー６の厚みＧ１とが上述の関係に設定されているので、ビードフィラー６の厚みＧ１を凹部２０の面積の割合に応じて厚くすることができ、凹部２０を設けることによって生じるカーカス端付近の歪みを分散し、ビード部３の耐久性を良好に確保することができる。

面積Ａ、面積Ｓ、およびビードフィラー６の厚みＧ１が０．１０×（Ｇ１－１７）＞Ａ／（Ｓ＋Ａ）の関係であると、歪みを分散するゴムが不足して、ビード部３の耐久性を向上する効果が十分に見込めなくなる。面積Ａ、面積Ｓ、およびビードフィラー６の厚みＧ１がＡ／（Ｓ＋Ａ）＞０．０５×（Ｇ１－１０）の関係であると、凹部２０の面積を十分に確保することができず、タイヤ重量を軽減する効果が十分に見込めなくなる。面積Ａ、面積Ｓ、およびビードフィラー６の厚みＧ１は、好ましくは０．１０×（Ｇ１－１６）≦Ａ／（Ｓ＋Ａ）≦０．０５×（Ｇ１－１２）の関係を満たしているとよい。尚、比Ａ／（Ｓ＋Ａ）の値は特に限定されないが、好ましくは０．０５～０．２５であるとよい。

図３に示すように、接線Ｌ１とビード部３の外輪郭とが接する点を接点Ｐ２としたとき、この接点Ｐ２からタイヤ径方向外側にサイドウォール部２およびビード部３の外輪郭に沿って１０ｍｍ離間した点Ｐ３と接点Ｐ２とを結ぶ直線Ｌ４よりも、接点Ｐ２および点Ｐ３との間に位置するサイドウォール部２およびビード部３の外輪郭がタイヤ幅方向外側に位置することが好ましい。これにより点Ｐ３と接点Ｐ２との間の外輪郭がタイヤ幅方向外側に凸になり、凹部２０の形状（外輪郭）が良好になるので、カーカス端付近のゴム量を確保することができ、ビード部３の耐久性を向上するには有利になる。

更に、図３に示すように、接点Ｐ２からタイヤ径方向外側にサイドウォール部２およびビード部３の外輪郭に沿って１５ｍｍ離間した点Ｐ４と接点Ｐ２とを結ぶ直線Ｌ５よりも、接点Ｐ２および点Ｐ４との間に位置するサイドウォール部２およびビード部３の外輪郭がタイヤ幅方向外側に位置することが好ましい。これにより点Ｐ４と接点Ｐ２との間の外輪郭についてもタイヤ幅方向外側に凸になり、凹部２０の形状（外輪郭）が良好になるので、カーカス端付近のゴム量を確保することができ、ビード部３の耐久性を向上するには有利になる。

図２に示すように、接線Ｌ１とビード部３の外輪郭とが接する点を接点Ｐ２とし、接点Ｐ２を通り本体部４ａと垂直に交わる直線上で測定されるビードフィラー６の厚みをＧ２〔単位：ｍｍ〕としたとき、厚みＧ２の厚みＧ１に対する割合Ｇ２／Ｇ１は好ましくは０．５５≦Ｇ２／Ｇ１≦０．９０の関係を満たし、より好ましくは０．６０≦Ｇ２／Ｇ１≦０．８５の関係を満たすとよい。これにより屈曲疲労性や破断特性に優れたビードフィラー６の体積を確保することができ、ビード部３の耐久性を向上するには有利になる。Ｇ２／Ｇ１が０．５５未満であると、ゴム量が不足してカーカス端付近の歪みを十分に抑制することができず、耐久性を向上する効果が十分に見込めなくなる。Ｇ２／Ｇ１が０．９０を超えるとサイド部のゴム量が不足して、オゾンクラック等の故障が生じやすくなる虞がある。

前述の面積Ｓのうちビードフィラー６が占める領域の面積をＳ１〔単位：ｍｍ²〕としたとき、面積Ｓ１の面積Ｓに対する割合Ｓ１／Ｓは、好ましくは０．２５≦Ｓ１／Ｓ≦０．５０の関係を満たし、より好ましくは０．３０≦Ｓ１／Ｓ≦０．４５の関係を満たすとよい。これにより屈曲疲労性や破断特性に優れたビードフィラー６の体積を確保することができ、ビード部３の耐久性を向上するには有利になる。Ｓ１／Ｓが０．２５未満であると、ゴム量が不足してカーカス端付近の歪みを十分に抑制することができず、耐久性を向上する効果が十分に見込めなくなる。Ｓ１／Ｓが０．５０を超えるとサイド部のゴム量が不足して、オゾンクラック等の故障が生じやすくなる虞がある。

図２に示すように、ビード部３のタイヤ径方向最内側の点（ビードトウの先端）からカーカス端までのタイヤ径方向に沿った距離をＨ１とし、ビード部３のタイヤ径方向最内側の点（ビードトウの先端）から接点Ｐまでのタイヤ径方向に沿った距離をＨ２としたとき、これらの比Ｈ２／Ｈ１は、好ましくは１．１以上１．５以下であるとよい。これにより、ビード部３における各部の形状がより良好になるので、ビード部３の耐久性を向上するには有利になる。

本発明においては、ビードフィラー６は上側ビードフィラー６ａおよび下側ビードフィラー６ｂからなる２層構造を有することが好ましい。このような２層構造のビードフィラー６を用いる場合、上側ビードフィラー６ａの破断伸びは好ましくは４００％以上、より好ましくは４５０％以上であるとよい。このように破断伸びが高いビードフィラー６を用いることで、転動時の繰り返し歪みによるカーカス端付近の破断が抑制され、ビード部の耐久性を向上するには有利になる。上側ビードフィラー６ａの破断伸びが４００％未満であると、繰り返し歪みによりカーカス周辺部のゴムが容易に破断しやすくなり、ビード部３の耐久性を十分に向上することが難しくなる。尚、上側ビードフィラー６ａの破断伸びの上限は特に限定されないが、例えば８００％以下にするとよい。また、下側ビードフィラー６ｂの破断伸びの範囲は特に限定されないが、例えば５０％～２５０％にするとよい。

上記のように２層構造のビードフィラー６を用いる場合、上側ビードフィラー６ａの６０℃における弾性率は、好ましくは４．０ＭＰａ以上８．０ＭＰａ以下、より好ましくは４．５ＭＰａ～７．５ＭＰａであるとよい。また、下側ビードフィラー６ｂの６０℃における弾性率は、好ましくは１４．０ＭＰａ以上２０．０ＭＰａ以下、より好ましくは１５．０ＭＰａ以上１９．０ＭＰａ以下であるとよい。これによりビードフィラー６が２層構造を有する場合の上側ビードフィラー６ａおよび下側ビードフィラー６ｂの物性が良好になり、ビード部の耐久性を向上するには有利になる。上側ビードフィラー６ａおよび下側ビードフィラー６ｂの６０℃における弾性率が上述の範囲よりも低い場合、荷重負荷時のビード部３の変形が大きくなり、カーカス端の歪みも増大するため、耐久性を向上する効果が十分に見込めなくなる。上側ビードフィラー６ａおよび下側ビードフィラー６ｂの６０℃における弾性率が上述の範囲よりも高い場合、ビードフィラー６の破断伸びを良好にすることができず、耐久性を向上する効果が十分に見込めなくなる。

上記のように２層構造のビードフィラー６を用いる場合、上側ビードフィラー６ａの面積Ｓ２と下側ビードフィラー６ｂの面積Ｓ３とは、好ましくは０．３０≦Ｓ３／Ｓ２≦０．８０の関係を満たし、より好ましくは０．４０≦Ｓ３／Ｓ２≦０．７０の関係を満たすとよい。このように上側ビードフィラー４ａおよび下側ビードフィラー４ｂをバランスよく設けることでビード部３の耐久性を向上するには有利になる。即ち、上側ビードフィラー４ａの破断伸びが大きい場合には、上側ビードフィラー４ａの面積が大きいことで、カーカス端付近の歪みを分散することができ、ビード部３の耐久性を向上することができる。一方、下側ビードフィラー４ｂの弾性率が高い場合には、荷重負荷時のビード部３全体の変形が抑制されて、ビード部３の耐久性を向上することができる。上述のように面積を設定することで、上側ビードフィラー４ａおよび下側ビードフィラー４ｂの面積のバランスが良好になり、上述の効果を効果的に引き出すことができ、総合的にビード部３の耐久性を高めることができる。

図３に示すように、垂線Ｌ２上で測定される巻き上げ端とタイヤ外表面との間の距離をＧ３とし、巻き上げ部４ｂの延長線上で測定される巻き上げ端と凹部２０の外表面との間の距離をＧ４としたとき、距離Ｇ３は好ましくは７．０ｍｍ以上１４．０ｍｍ以下、より好ましくは８．０ｍｍ以上１３．０ｍｍ以下であり、距離Ｇ４は好ましくは１０．０ｍｍ以上４０．０ｍｍ以下、より好ましくは１５．０ｍｍ以上３７．０ｍｍ以下であるとよい。これによりカーカス端からタイヤ外輪郭までの距離を十分に確保することができ、カーカス端からタイヤ外輪郭までの間の歪みを分散することができ、ビード部３の耐久性を向上するには有利になる。距離Ｇ３およびＧ４がそれぞれ上述の範囲よりも小さい場合、ゴム量を十分に確保できず、カーカス端の歪みを十分に分散できず、耐久性を向上する効果が十分に見込めなくなる。距離Ｇ３およびＧ４がそれぞれ上述の範囲よりも大きい場合、タイヤ重量を軽減する効果が十分に見込めなくなる。

本発明においては、サイドゴム層１２を構成するゴムの破断伸びは、好ましくは４５０％以上、より好ましくは５００％以上であるとよい。また、サイドゴム層１２を構成するゴムの６０℃における弾性率は、好ましくは２．５ＭＰａ以上５．５ＭＰａ以下、より好ましくは３．５ＭＰａ以上５．０ＭＰａ以下であるとよい。このようにサイドゴムの破断伸びを高くすることで、転動時の繰り返し歪みによるカーカス端付近の破断を抑制することができ、ビード部の耐久性を向上するには有利になる。また、サイドゴムの弾性率を大きくすることで、凹部を設けることで低下したサイド剛性を補填することができ、ビード部の歪みを低減して耐久性を向上するには有利になる。サイドゴム層１２を構成するゴムの破断伸びが４５０％未満であると、転動時の繰り返し歪みによりカーカス周辺部のゴムが容易に破断しやすくなり、ビード部３の耐久性を十分に向上することが難しくなる。尚、サイドゴム層１２の破断伸びの上限は特に限定されないが、例えば８００％以下にするとよい。サイドゴム層１２を構成するゴムの６０℃における弾性率が２．５ＭＰａ未満であるとサイド剛性を十分に確保することができず、５．５ＭＰａを超えるとサイドゴム層１２の破断伸びを良好に保つことができず、耐久性を向上する効果が十分に見込めなくなる。

本発明では、図３に示すように、カーカス層４の巻き上げ端を覆うようにクラック抑制ゴム層１４を配置することもできる。クラック抑制ゴム層１４は、サイドゴム層１２およびリムクッションゴム層１３の両方に接するように配置するとよい。また、後述のスチール補強層２１を設ける場合は、カーカス層４の巻き上げ端だけでなくスチール補強層２１の端部も覆うように配置するとよい。同様に、後述の有機繊維補強層２２を設ける場合は、カーカス層４の巻き上げ端だけでなく有機繊維補強層２２の端部も覆うように配置するとよい。このようなクラック抑制ゴム層１４を設ける場合、その破断伸びを好ましくは４００％以上、より好ましくは４５０以上に設定するとよい。このようにクラック抑制ゴム層１４の破断伸びを高くすることで、転動時の繰り返し歪みによるカーカス端付近の破断を抑制することができ、ビード部の耐久性を向上するには有利になる。クラック抑制ゴム層１４の破断伸びが４００％未満であると、転動時の繰り返し歪みによりカーカス周辺部のゴムが容易に破断しやすくなり、ビード部３の耐久性を十分に向上することが難しくなる。尚、クラック抑制ゴム層１４の破断伸びの上限は特に限定されないが、例えば８００％以下にするとよい。

本発明では、図２に示すように、カーカス層４の本体部４ａおよび巻き上げ部４ｂの外面に沿ってスチール補強層２１を配置することもできる。スチール補強層２１を設ける場合、その巻き上げ部４ｂ側の端部は、巻き上げ端の位置からタイヤ径方向内側に離間させると良く、スチール補強層２１の巻き上げ部４ｂ側の端部と巻き上げ端とのタイヤ径方向に沿った離間距離は好ましくは５ｍｍ～２５ｍｍ、より好ましくは７ｍｍ～２０ｍｍにするとよい。また、本体部４ａ側の端部は、巻き上げ端の位置からタイヤ径方向外側に離間させると良く、スチール補強層２１の本体部４ａ側の端部と巻き上げ端とのタイヤ径方向に沿った離間距離は好ましくは５ｍｍ～２５ｍｍ、より好ましくは７ｍｍ～２０ｍｍにするとよい。このようにスチール補強層２１を設け、その配置を上述のように設定することで、サイド剛性を向上し、撓みによるビード部の変形を抑制することができ、ビード部の耐久性を向上するには有利になる。

本発明では、図２に示すように、カーカス層４の巻き上げ部４ｂのタイヤ幅方向外側に有機繊維補強層２２を配置することもできる。尚、上述のスチール補強層２１を設ける場合は、有機繊維補強層２２は図示のようにスチール補強層２１の外周側（タイヤ幅方向外側）に設けると良い。有機繊維補強層２２を設ける場合、そのタイヤ径方向外側の端部は巻き上げ端よりもタイヤ径方向外側に位置し、タイヤ径方向内側の端部はビードコア５の中心よりもタイヤ径方向内側に位置するとよい。また、有機繊維補強層２２のタイヤ径方向外側の端部は凹部と６ｍｍ以上離間しているとよい。このように有機繊維補強層２２を設け、その配置を上述のように設定することで、撓みによる変形を抑制することができ、カーカス端付近の歪みを抑制して耐久性を向上するには有利になる。

以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。

タイヤサイズが１１Ｒ２２．５、図１に示す基本構造を有し、ビード部近傍の構造を表１～３のように設定した従来例１、比較例１、実施例１～３３の３５種類の空気入りタイヤを作製した。

表１～４の「凹部の有無」について、図１に示されるようにサイドウォール部のカーカス層の巻き上げ端よりもタイヤ径方向外側かつタイヤ最大幅位置よりもタイヤ径方向内側のタイヤ外表面にタイヤ周方向に連続した凹部を有する場合を「有」、このような凹部を有さない場合を「無」と表示した。尚、一方のサイドウォール部のみに凹部を設けた場合は「有（片側）」と表示した（一方のサイドウォール部のみに凹部を設けた場合、他の項目については凹部を有する側の数値等を記載した）。

表１～４の「Ｇ１」は、カーカス層の巻き上げ端を通り、カーカス層の本体部と垂直に交わる直線（垂線Ｌ２）に沿って測定されるビードフィラーの厚みＧ１〔単位：ｍｍ〕である。表１～４の「Ａ／（Ｓ＋Ａ）」は、サイドウォール部およびビード部の外輪郭と接線Ｌ１（サイドウォール部およびビード部の外輪郭に接するように引いた直線）とで囲まれた領域の面積Ａ〔単位：ｍｍ²〕と、サイドウォール部およびビード部の外輪郭と本体部と前述の垂線Ｌ２と垂線Ｌ３（前述の接線Ｌ１とサイドウォール部の外輪郭とが接する点（接点Ｐ１）を通りカーカス層の本体部と垂直に交わる直線）とで囲まれた領域の面積Ｓ〔単位：ｍｍ²〕とから算出した面積比である。

表１～４の「直線Ｌ４に対する外輪郭形状」の欄は、前述の接線Ｌ１とビード部の外輪郭とが接する点を接点Ｐ２とし、接点Ｐ２からタイヤ径方向外側にサイドウォール部およびビード部の外輪郭に沿って１０ｍｍ離間した点Ｐ３と接点Ｐ２とを結ぶ直線Ｌ４を引いたとき、この直線Ｌ４に対する外輪郭の湾曲形状（直線Ｌ４に対して凸となる向き）を示した。直線Ｌ４よりも接点Ｐ２および点Ｐ３との間に位置するサイドウォール部およびビード部の外輪郭がタイヤ幅方向外側に位置する場合を「外」、それ以外の場合を「内」と示した。

表１～４の「Ｓ１／Ｓ」は、前述の面積Ｓのうちビードフィラーが占める領域の面積Ｓ１〔単位：ｍｍ²〕の面積Ｓに対する割合である。表１～４の「Ｇ２／Ｇ１」は、異なる位置で測定したビードフィラーの厚みＧ１，Ｇ２の比であり、Ｇ１は、カーカス層の巻き上げ端を通り、カーカス層の本体部と垂直に交わる直線（垂線Ｌ２）に沿って測定されるビードフィラーの厚みであり、Ｇ２は、前述の接点Ｐ２を通りカーカス層の本体部と垂直に交わる直線上で測定されるビードフィラーの厚みである。

表１～４の「破断伸び（上側ＢＦ）」は、２層構造のビードフィラーにおける上側ビードフィラーの破断伸びである。表１～４の「破断伸び（ｓｉｄｅ）」は、サイドウォール部を構成するサイドゴムの破断伸びである。いずれも各部を構成するゴムについて、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して、室温（２３℃）で測定した値〔単位：％〕である。

表１～４の「弾性率（上側ＢＦ）」は、２層構造のビードフィラーにおける上側ビードフィラーの６０℃における弾性率であり、「弾性率（下側ＢＦ）」は、２層構造のビードフィラーにおける下側ビードフィラーの６０℃における弾性率である。「弾性率（ｓｉｄｅ）」は、サイドウォール部を構成するサイドゴムの６０℃における弾性率である。「弾性率（ｃｒ）」は、クラック抑制ゴム層を構成するゴムの６０℃における弾性率である。いずれも各部を構成するゴムについて、ＪＩＳ Ｋ６３９４に準拠し、粘弾性スペクトロメーターを用いて、初期歪み１０％、振幅±２％、周波数２０Ｈｚ、６０℃の条件で測定した値〔単位：ＭＰａ〕である。

表１～４の「Ｓ３／Ｓ２」は、上側ビードフィラーの面積Ｓ２と下側ビードフィラーの面積Ｓ３との比である。表１～４の「Ｇ３」は、前述の垂線Ｌ２上で測定される巻き上げ端とタイヤ外表面との間の距離である。表１～４の「Ｇ４」は、巻き上げ部の延長線上で測定される巻き上げ端と凹部の外表面との間の距離である。

表１～４の「有機繊維補強層の有無」の欄について、カーカス層の巻き上げ部のタイヤ幅方向外側に有機繊維補強層を備える場合を「有」、このような有機繊維補強層を備えない場合を「無」と示した。有機繊維補強層を備える場合、この有機繊維補強層のタイヤ径方向外側の端部は巻き上げ端よりもタイヤ径方向外側に位置し、有機繊維補強層のタイヤ径方向内側の端部はビードコアの中心よりもタイヤ径方向内側に位置し、有機繊維補強層のタイヤ径方向外側の端部は凹部と６ｍｍ以上離間している。

表１～４の「スチール補強層の有無」の欄について、カーカス層の本体部および巻き上げ部の外面に沿ってスチール補強層が配置された場合を「有」、このようなスチール補強層が配置されない場合を「無」と表示した。スチール補強層を備える場合、このスチール補強層の巻き上げ部側の端部は巻き上げ端の位置からタイヤ径方向内側に５ｍｍ～２５ｍｍ離間した位置に配置され、スチール補強層の本体部側の端部は巻き上げ端の位置からタイヤ径方向外側に５ｍｍ～２５ｍｍ離間した位置に配置される。

これら試験タイヤについて、下記の評価方法により、タイヤ重量軽減量および耐久性を評価し、その結果を表１～４に併せて示した。

タイヤ重量軽減量
各試験タイヤの重量（ｋｇ）を測定し、凹部を備えない従来例１に対する軽減量（従来例１のタイヤの重量に対する差の絶対値）を算出した。評価結果は、算出した軽減量（ｋｇ）の実数値を示した。この値が大きいほどタイヤ重量を軽減する効果が大きいことを意味する。

耐久性
各試験タイヤを、ＪＡＴＭＡ規定リムに組み付け、ドラム径１７０７ｍｍのドラム試験機に装着し、ＪＡＴＭＡ規定の最大空気圧を充填し、ＪＡＴＭＡ規定の最大荷重を負荷した状態で、走行速度４５ｋｍ／ｈの条件で走行し、ビード部の膨らみやセパレーションを検知した距離を測定した。評価結果は、従来例１を１００とする指数で示し、指数値が大きいほど、ビード部の膨らみやセパレーションを検知するまでの走行距離が長く、ビード部の耐久性に優れることを意味する。尚、指数値が「９０」以上であれば、凹部を備えない従来例１と比較して十分な耐久性が得られたことを意味する。

表１～４から明らかなように、実施例１～３３はいずれも、耐久性を良好に維持しながらタイヤ重量を軽減することができた。これに対して、比較例１は、凹部を設けることでタイヤ重量は軽減できるものの、耐久性が悪化した。

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
４ カーカス層
４ａ 本体部
４ｂ 折り返し部
５ ビードコア
６ ビードフィラー
６ａ 上側ビードフィラー
６ｂ 下側ビードフィラー
７ ベルト層
１１ トレッドゴム層
１２ サイドゴム層
１３ リムクッションゴム層
１４ クラック抑制ゴム層
２０ 凹部
２１ スチール補強層
２２ 有機繊維補強層
Ｐ タイヤ最大幅位置
ＣＬ タイヤ赤道

Claims (11)

1. タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該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、前記ビード部の各々に配置されたビードコアと、前記ビードコアのタイヤ径方向外側に配置されたビードフィラーと、前記一対のビード部間に装架された少なくとも１層のカーカス層とを有する空気入りタイヤにおいて、
   前記カーカス層は、各ビード部に配置された前記ビードコアおよび前記ビードフィラーの廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げられて前記一対のビード部間に位置する本体部と、前記ビードコアおよび前記ビードフィラーのタイヤ幅方向外側に巻き上げられた巻き上げ部とからなり、
   非リム組み状態で一対の前記ビード部間の幅を規定リム幅に設定したとき、
   少なくとも一方の前記サイドウォール部の前記カーカス層の巻き上げ端よりもタイヤ径方向外側かつタイヤ最大幅位置よりもタイヤ径方向内側のタイヤ外表面にタイヤ周方向に連続した凹部を備え、子午線断面における前記凹部の輪郭線は曲率半径の異なる複数の円弧で構成され、
   子午線断面において前記サイドウォール部および前記ビード部の外輪郭に接するように引いた直線を接線Ｌ１とし、前記接線Ｌ１と前記サイドウォール部の外輪郭とが接する点を接点Ｐ１とし、前記カーカス層の巻き上げ端を通り前記本体部と垂直に交わる直線を垂線Ｌ２とし、前記接点Ｐ１を通り前記本体部と垂直に交わる直線を垂線Ｌ３としたとき、
   前記サイドウォール部および前記ビード部の外輪郭と前記接線Ｌ１とで囲まれた領域の面積Ａ〔単位：ｍｍ²〕と、前記サイドウォール部および前記ビード部の外輪郭と前記本体部と前記垂線Ｌ２と前記垂線Ｌ３とで囲まれた領域の面積Ｓ〔単位：ｍｍ²〕と、前記垂線Ｌ２に沿って測定される前記ビードフィラーの厚みＧ１〔単位：ｍｍ〕とが、０．１０×（Ｇ１－１７）≦Ａ／（Ｓ＋Ａ）≦０．０５×（Ｇ１－１０）の関係を満たすことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記接線Ｌ１と前記ビード部の外輪郭とが接する点を接点Ｐ２としたとき、前記接点Ｐ２からタイヤ径方向外側に前記サイドウォール部および前記ビード部の外輪郭に沿って１０ｍｍ離間した点Ｐ３と前記接点Ｐ２とを結ぶ直線Ｌ４よりも前記接点Ｐ２および前記点Ｐ３との間に位置する前記サイドウォール部および前記ビード部の外輪郭がタイヤ幅方向外側に位置す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. 前記接線Ｌ１と前記ビード部の外輪郭とが接する点を接点Ｐ２としたとき、前記接点Ｐ２を通り前記本体部と垂直に交わる直線上で測定される前記ビードフィラーの厚みＧ２〔単位：ｍｍ〕の前記厚みＧ１に対する割合Ｇ２／Ｇ１が０．５５≦Ｇ２／Ｇ１≦０．９０の関係を満たし、前記面積Ｓのうち前記ビードフィラーが占める領域の面積Ｓ１〔単位：ｍｍ²〕の前記面積Ｓに対する割合Ｓ１／Ｓが０．２５≦Ｓ１／Ｓ≦０．５０の関係を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記ビードフィラーが上側ビードフィラーおよび下側ビードフィラーからなる２層構造を有し、前記上側ビードフィラーの破断伸びが４００％以上であることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. 前記上側ビードフィラーの６０℃における弾性率が４．０ＭＰａ以上８．０ＭＰａ以下であり、前記下側ビードフィラーの６０℃における弾性率が１４．０ＭＰａ以上２０．０ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項４に記載の空気入りタイヤ。
6. 前記上側ビードフィラーの面積Ｓ２と前記下側ビードフィラーの面積Ｓ３とが０．３０≦Ｓ３／Ｓ２≦０．８０の関係を満たすことを特徴とする請求項４または５に記載の空気入りタイヤ。
7. 前記垂線Ｌ２上で測定される前記巻き上げ端とタイヤ外表面との間の距離Ｇ３が７．０ｍｍ以上１４．０ｍｍ以下であり、前記巻き上げ部の延長線上で測定される前記巻き上げ端と前記凹部の外表面との間の距離Ｇ４が１０．０ｍｍ以上４０．０ｍｍ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. 前記サイドウォール部を構成するサイドゴムの破断伸びが４５０％以上であり、６０℃における弾性率が２．５ＭＰａ以上５．５ＭＰａ以下であ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。
9. 前記巻き上げ端を覆うようにクラック抑制ゴム層が配置され、前記クラック抑制ゴム層の破断伸びが４００％以上であることを特徴とする請求項１～８のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
10. 前記カーカス層の前記巻き上げ部のタイヤ幅方向外側に有機繊維補強層を備え、前記有機繊維補強層のタイヤ径方向外側の端部は前記巻き上げ端よりもタイヤ径方向外側に位置し、前記有機繊維補強層のタイヤ径方向内側の端部は前記ビードコアの中心よりもタイヤ径方向内側に位置し、前記有機繊維補強層のタイヤ径方向外側の端部は前記凹部と６ｍｍ以上離間していることを特徴とする請求項１～９のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
11. 前記カーカス層の前記本体部および前記巻き上げ部の外面に沿ってスチール補強層が配置され、前記スチール補強層の前記巻き上げ部側の端部が前記巻き上げ端の位置からタイヤ径方向内側に５ｍｍ～２５ｍｍ離間した位置に配置され、前記スチール補強層の前記本体部側の端部が前記巻き上げ端の位置からタイヤ径方向外側に５ｍｍ～２５ｍｍ離間した位置に配置されたことを特徴とする請求項１～１０のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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