JP6050568B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、転がり抵抗が低く、耐偏摩耗性能に優れるとともに軽量化を達成した空気入りタイヤに関するものである。

近年、より環境負荷の小さい製品の開発がさかんに行われている。これは、地球温暖化をはじめとする環境問題に対応するためであり、タイヤについても例外ではない。このタイヤに関し、前記環境問題に対応するためには、自動車の低燃費化に寄与する性能の確保が大切になる。これを達成する一つの手段として、タイヤの転がり抵抗の低減、タイヤの軽量化などが挙げられ、従来、様々な技術開発が行われている。
以下に、タイヤの転がり抵抗低減に関する、従来の改良方法の例を紹介する。

まず、タイヤの転がり抵抗は、トレッド部のゴム内にて多く発生することが知られている。直接的な改良方法として、このトレッド部に使用されるゴムを損失正接が小さいものに変更することが有効である。しかしながら、この方法では、タイヤの、例えば耐摩耗性能をはじめとする他の性能が犠牲になることも知られている。一方、転がり抵抗の発生源であるゴムを減らすために、トレッド厚みを薄くする方法も容易に考えられるが、この場合はタイヤの摩耗寿命を確保できないことが問題になる。

特許文献１では、タイヤの断面形状を工夫して転がり抵抗を低減することが提案されている。この提案によって、転がり抵抗の低減が確かに図られるが、他性能、とりわけ優れた耐摩耗性能との両立を考えた場合、より詳細なタイヤ設計が求められる。
さらに、特許文献２では、より詳細なタイヤ形状の設計により、転がり抵抗の低減と耐摩耗性能の向上が図られているが、さらに軽量化も達成する場合には、より詳細なタイヤ設計が求められる。

特開２００６−３２７５０２号公報 特開２００９−１６６８１９号公報

そこで、本発明の目的は、転がり抵抗が低く、耐偏摩耗性能に優れるとともに軽量化を達成した空気入りタイヤを提供するための、タイヤ形状の詳細について提案することにある。

発明者らは、タイヤの形状を詳細に規制することによって、所期した性能の改良が可能であること、タイヤの骨格となる補強部材の形状がタイヤ性能に大きく影響するため、補強部材を個別に規制することが有効であるとの知見を得た。すなわち、タイヤ幅方向断面内のせん断変形を、特に幅方向外側のトレッド内において抑制すると、この変形によるエネルギーロスの結果である転がり抵抗の低減と、この変形の結果生じるせん断力とすべりにて記述されることが多い摩耗とを同時に改良できることを見出した。
さらに本発明では、補強部材の形状を規定した上、この補強部材の形状と組み合わせたときに最適なタイヤ外表面の形状を研究し、従来は薄くできなかったトレッド厚さを減らしても、耐摩耗性能を確保できるとの知見を得た。これにより、転がり抵抗の低減、耐偏摩耗性能の向上、および軽量化の３性能を同時に満足できることを見出し、本発明を完成するに到った。

本発明の要旨は、以下のとおりである。
（１）１対のビード部間にトロイダル状に跨る少なくとも１層のカーカスを骨格として、該カーカスのクラウン部の径方向外側に少なくとも１層のベルト層とトレッドを配置した空気入りタイヤであって、
該タイヤを適用リムに装着した状態のタイヤ幅方向断面において、
トレッド接地幅ＴＷの９０％以上の幅を持つベルト層のなかで径方向最内側にあるベルト層である最内側層の幅ＢＷに対する、当該最内側層の幅方向中心部と幅方向端部との径差ＢＤの比ＢＤ／ＢＷが０．０１以上０．０４以下であり、
トレッド接地幅ＴＷに対する、トレッド踏面の幅方向中心部とトレッド端部との径差ＴＤの比をＴＤ／ＴＷとした場合、ＢＤ／ＢＷ＜ＴＤ／ＴＷである、
ことを特徴とする空気入りタイヤ。

（２）トレッド中央部におけるトレッドゲージＴＧｃに対する、トレッド端部におけるトレッドゲージＴＧｈの比ＴＧｈ／ＴＧｃが０．５以上０．９以下であり、
トレッド中央部におけるトレッドゲージＴＧｃに対する、前記最内側層の幅方向端部におけるトレッドゲージＴＧｅの比ＴＧｅ／ＴＧｃが０．２以上０．６以下である、
ことを特徴とする上記（１）に記載の空気入りタイヤ。

（３）前記カーカスの径方向最外側とビードトゥとの間のタイヤ径方向の距離ＣＳＨに対する、前記カーカスの最大幅位置にタイヤの回転軸と平行に引いた線分とビードトゥにタイヤの回転軸と平行に引いた線分との最短距離ＣＳＷｈの比ＣＳＷｈ／ＣＳＨが０．６以上０．９以下であることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の空気入りタイヤ。

（４）前記タイヤの断面高さＳＨに対する、タイヤの最大幅位置にタイヤの回転軸と平行に引いた線分とビードトゥにタイヤの回転軸と平行に引いた線分との最短距離ＳＷｈの比ＳＷｈ／ＳＨが０．５以上０．８以下であることを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

（５）前記カーカスの最大幅ＣＳＷに対する、前記最内側層の幅ＢＷの比ＢＷ／ＣＳＷが０．８以上０．９４以下であることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

（６）前記カーカスにおける、前記最内側層の幅方向中心部に対応する位置からビードコア直下までの経路長ＣＳＰに対する、前記最内側層の幅方向端部に対応する位置から前記カーカスの最大幅位置までの経路長ＣＳＬの比ＣＳＬ／ＣＳＰが０．１以上０．２５以下であることを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

（７）少なくとも１層のカーカスプライの折り返し部の先端と、ビードトゥにタイヤの回転軸と平行に引いた線分との最短距離ＣＳＥｈが、前記最短距離ＳＷｈよりも大きいことを特徴とする上記（４）に記載の空気入りタイヤ。
（８）前記最内側層の幅方向端部におけるトレッドゲージＴＧｅと、トレッド端部におけるトレッドゲージＴＧｈとが、ＴＧｅ≦ＴＧｈの関係を満たす、上記（１）〜（７）のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
（９）前記比ＣＳＷｈ／ＣＳＨが０．６５以上０．８以下である、上記（３）に記載の空気入りタイヤ。
（１０）前記ＳＷｈ／ＳＨが０．６以上０．７５以下である、上記（４）に記載の空気入りタイヤ。
（１１）前記ＢＷ／ＣＳＷが０．８４以上０．９３以下である、上記（５）に記載の空気入りタイヤ。
（１２）前記トレッド接地幅ＴＷと、前記ＢＷとが、ＴＷ≦ＢＷの関係を満たす、上記（１）〜（１１）のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
（１３）前記トレッド接地幅ＴＷと、前記ＢＷとが、１．１≦ＢＷ／ＴＷ≦１．６の関係を満たす、上記（１２）に記載の空気入りタイヤ。
（１４）前記ＣＳＬ／ＣＳＰが０．１２以上０．１８以下である、上記（６）に記載の空気入りタイヤ。
（１５）少なくとも１層のカーカスプライの折り返し部の先端と、ビードトゥにタイヤの回転軸と平行に引いた線分との最短距離ＣＳＥｈと、前記最短距離ＳＷｈとが、ＣＳＥｈ／ＳＷｈが１．０の関係を満たす、上記（４）に記載の空気入りタイヤ。
（１６）前記ＣＳＥｈと前記ＳＷｈとの比ＣＳＥｈ／ＳＷｈが、１．０２以上２．０以下である、上記（７）に記載の空気入りタイヤ。
（１７）前記ＣＳＥｈ／ＳＷｈが、１．０２以上１．２４以下である上記（１６）に記載の空気入りタイヤ。

本発明の空気入りタイヤの幅方向断面を示す図である。 （ａ）は従来の空気入りタイヤの荷重負荷前後の挙動を示す図であり、（ｂ）は本発明の空気入りタイヤの荷重負荷前後の挙動を示す図である。 トレッドゲージの測定方法を説明するための図である。 （ａ）（ｂ）は、曲げの中立軸を変更した際の引張り歪を説明するための図である。 （ａ）〜（ｅ）は、本発明の空気入りタイヤのベルト構造の形態が異なる例を示す図である。 比ＢＤ／ＢＷに対する転がり抵抗性能および摩耗性能を示すグラフである。 比ＴＧｈ／ＴＧｃに対する転がり抵抗性能および摩耗性能を示すグラフである。 比ＴＧｅ／ＴＧｃに対する転がり抵抗性能および摩耗性能を示すグラフである。 比ＣＳＷｈ／ＣＳＨに対する転がり抵抗性能および摩耗性能を示すグラフである。 比ＳＷｈ／ＳＨに対する転がり抵抗性能および摩耗性能を示すグラフである。 比ＢＷ／ＣＳＷに対する転がり抵抗性能および摩耗性能を示すグラフである。 比ＣＳＬ／ＣＳＰに対する転がり抵抗性能および摩耗性能を示すグラフである。

以下に、図面を参照しながら本発明の空気入りタイヤを詳細に説明する。
図１に、本発明の空気入りタイヤ（以下、タイヤとも称する）について、その幅方向断面を示す。本発明のタイヤ１０は、１対のビードコア１を埋設するビード部間にトロイダル状に跨るとともに、ビードコア１の周りにタイヤ幅方向内側から外側に折り返してなる少なくとも１層、図示例では１層のカーカスプライからなるカーカス２を骨格として、該カーカス２のクラウン部の径方向外側に、少なくとも１層、図示例ではタイヤの赤道面ＣＬに対して傾斜した向きに延びるコードの多数本をゴムで被覆した、２層の傾斜ベルト層３ａ、３ｂと、タイヤの赤道面ＣＬに沿って延びるコードの多数本をゴムで被覆した、１層の周方向ベルト層４とからなるベルトを配置し、このベルトの径方向外側にトレッド６を配置してなる。

このようなタイヤ１０は、適用リム７に装着されて使用に供される。ここで、タイヤ１０を適用リム７に装着した状態のタイヤ幅方向断面において、傾斜ベルト層３ａ、３ｂおよび周方向ベルト層４のうちの最内側層３ａの幅ＢＷに対する、当該最内側層３ａの幅方向中心部（タイヤ赤道面ＣＬ）と幅方向端部３ａＥとの径差ＢＤの比ＢＤ／ＢＷが０．０１以上０．０４以下である。
なお、当該最内側層３ａのタイヤ径方向の径差は、幅方向中心部（タイヤ赤道面ＣＬ）から幅方向端部３ａＥにかけて漸減するのがよい。
また、トレッド接地幅ＴＷに対する、トレッド踏面の幅方向中心部（タイヤ赤道面ＣＬ）とトレッド端部ＴＥとの径差ＴＤの比をＴＤ／ＴＷとした場合、ＢＤ／ＢＷ＜ＴＤ／ＴＷである。
トレッド面のタイヤ径方向の径差はトレッド踏面の幅方向中心部（タイヤ赤道面ＣＬ）からトレッド端部ＴＥにかけて漸減するのがよい。

タイヤ１０を適用リム７に装着した状態とは、タイヤ１０をＪＡＴＭＡに規定の標準リムに装着した状態で、内圧を付加せずに若しくは、３０ｋＰａ程度までの極低内圧を付加した状態を意味する。
また、トレッド接地幅ＴＷとは、タイヤ１０をＪＡＴＭＡに規定の標準リムに装着した状態で、規定の内圧かつ規定の８０％の荷重で路面（スチール路面のような平滑な路面）に押し付けた際に、トレッド踏面が路面に接地するトレッドの幅を意味する。
なお、使用地又は製造地においてＴＲＡ規格、ＥＴＲＴＯ規格が適用される場合は各々の規格に従う。
また、径差ＢＤ、ＴＤは、タイヤ赤道面ＣＬと平行に測定するものとする。

なおここでは、ＢＤ、ＢＷについて、最内側層の寸法を規定しているが、この最内側層は、トレッド接地幅ＴＷの９０％以上の幅を持つベルト層のなかで径方向最内側にあるものを示す。すなわち、トレッド接地幅ＴＷの９０％未満の狭い幅のベルト層が径方向最内側に配置されていたとしても、それは、本発明で規定する最内側層ではないとする。また、使用上の観点および、後述するトレッドゲージの規定により、ＴＷ≦ＢＷであることが好ましく、さらに、１．１≦ＢＷ／ＴＷ≦１．６であることが好ましい。

比ＢＤ／ＢＷが０．０１以上０．０４以下であるという規定は、傾斜ベルト層３ａについて、その幅方向における径差が少ないことを意味する。つまり、ベルトがフラットに近い状態であることを示す。
転がり抵抗は、上述したように、トレッド部のゴム中で発生するエネルギーロスが支配的であり、その変形の一つである幅方向断面内のせん断変形を抑えることが、転がり抵抗の低減に有効である。このせん断変形は、図２（ａ）にサイズ１９５／６５ Ｒ１５の通常の断面形状を有するラジアルタイヤ（比ＢＤ／ＢＷ＝０．０５０）の内圧充填前の無負荷状態を実線にて示すとともに、２１０ｋＰａの内圧充填後に４．４１ｋＮの荷重を負荷した状態を破線にて示すように、荷重負荷の前後における変形（矢印参照）によって、接地部分において湾曲していたベルトが平らに伸ばされる変形に起因している。さらに、図２（ａ）に示すように、通常のラジアルタイヤでは、トレッド中央部対比ショルダー部の半径が小さく径差を持っているため、ショルダー部付近のベルトはタイヤ周方向に伸ばされる。すると、コードが交差して配置された傾斜ベルト層はパンタグラフ状に変形して周方向に伸びる結果として幅方向に縮むことになるため、上記せん断変形を助長することになり、結果としてトレッドゴムのヒステリシスロスを増加することになる。

この変形を、タイヤの形状面から最も簡便に抑制するには、ベルトをなるべく平坦にする必要がある。すなわち、ベルトを平坦（比ＢＤ／ＢＷ＝０．０２６）にした、図２（ａ）のタイヤと同サイズのタイヤについて、図２（ａ）の場合と同じ条件における、荷重を負荷する前後における変形を、図２（ｂ）に示すように、比ＢＤ／ＢＷを０．０４以下にすると、荷重負荷の前後における変形（矢印参照）を極めて小さく抑えることができる。従って、比ＢＤ／ＢＷを０．０４以下にすることによって、トレッドゴムのヒステリシスロスは減少することになって、低い転がり抵抗のタイヤが得られるのである。

なお、実際のタイヤ設計では、サイド部の変形に伴った変形成分や、偏摩耗を起こさないための接地形状および接地圧分布を考慮しなければいけないことから、ベルトを完全に平坦にすることなく適正な範囲に設定することが肝要である。この適正な範囲について鋭意究明したところ、上記した比ＢＤ／ＢＷが０．０１以上であることが判明した。本構成を用いると、トレッドゴムのせん断変形が抑制されるため、接地面内のせん断力やすべり分布も縮小される方向に変化し、耐偏摩耗性能を同時に改良することができるという利点も持つ。

また、比ＢＤ／ＢＷと比ＴＤ／ＴＷとの関係が、ＢＤ／ＢＷ＜ＴＤ／ＴＷであるという規定は、ベルトがフラットな形状であるのに対し、タイヤ外表面のクラウン部形状がベルトよりも落ち率が大きく、丸い形状になっていることを示す。
ベルト形状同様、タイヤ外表面の形状においても、適正な接地形状および接地圧分布を得るために、完全に平坦にすることなく、適正なベルトの形状との関係に設定することが肝要である。ベルト形状よりも、タイヤ外表面がフラットになっている場合、タイヤセンター部が路面から浮き上がり、タイヤセンター部よりもトレッド端部ＴＥで接地長が長くなる。すると、転がり抵抗が悪化する上に、このトレッド端部ＴＥを含む領域であるショルダー部での接地圧が高くなって耐偏摩耗性能が大幅に悪化することが分った。そこで、ＢＤ／ＢＷ＜ＴＤ／ＴＷとすることにより、転がり抵抗性能および耐偏摩耗性能を向上させることが可能となる。

さらに、ＢＤ／ＢＷ＜ＴＤ／ＴＷであるという規定は、トレッド端部ＴＥにおけるトレッドゲージＴＧｈがトレッド中央部におけるトレッドゲージＴＧｃよりも小さいことを意味する。
一般的に、摩耗量が大きいショルダー部側のトレッドゲージを薄くすることは、摩耗寿命が確保できず、耐摩耗性能を低下させることになる。しかし、本発明のようにベルトがフラットな形状である場合、ショルダー部のトレッドゲージが薄い方が、上述したショルダー部の接地長増加、接地圧の増加を抑制することになり、結果として、優れた耐摩耗性が得られる。また、ショルダー部のトレッドゲージを薄くすると、変形するゴムの量を低減できるため、さらなる転がり抵抗の低減が達成できる上、タイヤの軽量化を達成できるという効果も得られる。

本発明者は、トレッドゲージについての適正範囲を鋭意検討し、後述する実施例によりトレッド中央部におけるトレッドゲージＴＧｃに対する、トレッド端部ＴＥにおけるトレッドゲージＴＧｈの比ＴＧｈ／ＴＧｃが０．５以上０．９以下であり、トレッド中央部におけるトレッドゲージＴＧｃに対する、最内側層３ａの幅方向端部３ａＥにおけるトレッドゲージＴＧｅの比ＴＧｅ／ＴＧｃが０．２以上０．６以下であることが好ましいことを知見した。
また、ＴＧｅ≦ＴＧｈであることが好ましい。
また、比ＴＤ／ＴＷが０．０５以上であることが好ましく、０．０５以上０．１５以下であることがさらに好ましい。なぜなら、本発明のようにＢＤ／ＢＷが最大で０．０４であるようなフラットなベルトラインのタイヤにおいて、ＴＤ／ＴＷが０．１５を超える場合、一般的なサイズのタイヤでは、ショルダー部のトレッドゲージが無くなることを意味するためである。
また、トレッドゲージは、トレッド中央部からショルダー部に向かって漸減することが好ましい。

トレッドゲージとは、タイヤ１０を適用リム７に装着した状態のタイヤ幅方向断面において、カーカス２の法線上で測定され、ベルトのうち最外側の周方向ベルト層４の補強部材の外側からトレッド踏面までのトレッドゴムの厚みを示す。最内層３ａが配置されている箇所で、かつカーカス２の法線と最内層３ａの法線の向きが大きく異なる場合は、トレッドゲージを、最内層３ａの法線上で測定するものとする。
すなわち、図３を用いて説明すると、トレッド中央部におけるトレッドゲージＴＧｃは、タイヤ赤道面ＣＬ上で測定され、周方向ベルト層４のコードｃの外側からトレッド踏面までのトレッドゴムの厚みである。トレッド端部ＴＥにおけるトレッドゲージＴＧｈは、トレッド端部ＴＥを通るカーカス２の法線Ｌ１上で測定され、周方向ベルト層４のコードｃの外側からトレッド踏面までのトレッドゴムの厚みである。最内側層３ａの幅方向端部３ａＥにおけるトレッドゲージＴＧｅは、幅方向端部３ａＥを通るカーカス２の法線Ｌ２上で測定され、周方向ベルト層４のコードｃの外側からトレッド踏面までのトレッドゴムの厚みである。
なお、図３に示す例において周方向ベルト層４がない場合、トレッドゲージＴＧｃ、ＴＧｈは、傾斜ベルト層３ｂのコードの外側からトレッド踏面までのトレッドゴムの厚みであり、トレッドゲージＴＧｅは、傾斜ベルト層３ａのコードの外側からトレッド踏面までのトレッドゴムの厚みである。すなわち、トレッドゲージは、最外に配置されたベルト層外側からトレッド踏面までの距離である。なお、タイヤ赤道面ＣＬに周方向溝が配置されたパターンを持つタイヤの場合、溝が無いトレッド部でタイヤ赤道面ＣＬに最も近い箇所でのトレッドゲージを、ＴＧｃとして定義する。

トレッドゴムが、キャップ／ベース構造の場合、トレッドゲージとは、キャップゴムとベースゴムとを足し合わせたトレッドゴムの厚みを示す。
また、ショルダー部にタイヤ幅方向に延在するラグ溝が形成されている場合、ラグ溝深さは従来と同一にして、トレッドゴムの摩耗量を同一に保ち、ラグ溝底から、最外側のベルト層の補強部材までのトレッドゴムの厚みを薄くすることが好ましい。この設定により、耐摩耗性能の大幅な向上が可能となるからである。

また、カーカス２の径方向最外側とビードトゥ８との間のタイヤ径方向の距離ＣＳＨに対する、カーカス２の最大幅位置Ｗcmaxにタイヤの回転軸と平行に引いた線分とビードトゥ８にタイヤの回転軸と平行に引いた線分との最短距離ＣＳＷｈの比ＣＳＷｈ／ＣＳＨが０．６以上０．９以下であることが好ましく、０．６５以上０．８以下であることがさらに好ましい。

この規定によれば、特に、路面に近い位置でタイヤサイド部のカーカスラインが局所的に曲がった領域を持ち、曲げ剛性はこの部分で小さくなる。すると、ベルト端よりも幅方向外側である、この屈曲部周辺が荷重時に大きく変形するため、トレッド部における変形は少なくなる。つまり、上記断面内のせん断変形をトレッドにおいて減らすことができる。荷重時の変形を効果的に減ずるための寸法を各種試行したところ、比ＣＳＷｈ／ＣＳＨが０．６以上０．９以下であることが判明した。

タイヤの断面高さＳＨに対する、タイヤの最大幅位置Ｗmaxにタイヤの回転軸と平行に引いた線分とビードトゥ８にタイヤの回転軸と平行に引いた線分との最短距離ＳＷｈ（以下、最大幅高さとも称する）の比ＳＷｈ／ＳＨが０．５以上０．８以下であることが好ましく、０．６以上０．７５以下であることがさらに好ましい。

本来サイド部の形状については骨格であるカーカスラインで規定することが重要である。しかし、ゴム内部にてエネルギーロスが発生して転がり抵抗に寄与するという現象においては、サイド部も例外ではない。つまり、サイド部もカーカスラインに追従して従来のタイヤとは異なる形状を取ることが効率よい改良につながるといえる。これは、例えばサイドゴムを薄くすることなどを意味し、自明ながらサイドゴムをなくすことができたとすれば、この寸法はカーカスラインの最大幅と同じ位置を示す。実際には、縁石への接触時にカーカスを保護する役割などからサイドゴムに所定の厚さを与える必要があるため、このときのサイド部の最大幅位置をタイヤ断面高さ対比でみたところ、上記の比の範囲にあることが分かった。また、タイヤ設計においては、加硫金型の設計も大切なポイントであるため、外表面寸法として定義することはタイヤ設計としても必要である。

カーカス２の最大幅ＣＳＷに対する、最内側層３ａの幅ＢＷの比ＢＷ／ＣＳＷが０．８以上０．９４以下であることが好ましく、０．８４以上０．９３以下であることがさらに好ましい。

本発明のタイヤはベルトがフラットな形状になる。このとき、当然ながら接地形状も幅方向に広がる傾向となり、それに見合った補強層の構成が必要になる。特に、偏摩耗を防ぐ意味合いから、タイヤと路面が接地する接地幅は、複数の補強層が存在する幅以下であることが望ましい。このため、本発明に従うタイヤ形状を採用した場合のベルト幅は通常よりも広く設定する必要があり、その幅は上記に規定に従うとよいことが分かった。一方、上記断面内のせん断変形に関して述べたとおり、接地面外に余分なベルトがあればそれは転がり抵抗に対して悪化方向に作用する。このため、偏摩耗のために規制する下限値と、転がり抵抗のために規制する上限値の両方が重要である。

カーカス２における、最内側層３ａの幅方向中心部に対応する位置からビードコア１の直下までの経路長ＣＳＰに対する、最内側層３ａの幅方向端部３ａＥに対応する位置からカーカス２の最大幅位置Ｗcmaxまでの経路長ＣＳＬの比ＣＳＬ／ＣＳＰが０．１以上０．２５以下であることが好ましく、０．１２以上０．１８以下であることがさらに好ましい。

これは、上述したカーカス２が局所的に屈曲する部分のカーカス長さを規定している。すなわち、カーカスラインの最大幅位置Ｗcmaxとベルト下の点をつなぐ滑らかな曲線のとり方において、その領域のカーカス長さを適正化することによって、所望の局所変形を起こさせることができる。この領域のカーカス長さが短いということは、その短さで半径方向から概略幅方向へ向きを変えることを意味するため、局所的に屈曲しているという形状特性を補強することができる。
なお、ビードコア１の直下までの経路長ＣＳＰは、カーカス２の実質的な経路長であり、挟み込みタイプのビードコアでは、図１のようにビードコア１をまわりこむことなく、挟み込まれた経路を長さとする。

少なくとも１層のカーカスプライの折り返し部の先端２Ｅと、ビードトゥ８にタイヤの回転軸と平行に引いた線分との最短距離ＣＳＥｈ（以下、折り返し高さとも称する）が、最大幅高さＳＷｈよりも大きいことが好ましい。
ベルトがフラットに近いタイヤでは荷重時にタイヤがたわむ際、ベルトを含むクラウン部のたわみが少なく、サイド部にたわみによる曲げが集中しやすい。これにより、サイド表層部にひび割れが生ずるというタイヤ外観上の問題が生じる場合がある。
サイド表層部のひび割れを抑制するためには、すなわち、サイド表層部の歪を抑制するためには、サイド部のたわみを抑制するようにサイド部の曲げ剛性を高めることが考えられる。しかし、たわみによる曲げをこのサイド部に集中させたのは、上述したように、トレッド部における変形を減らしてトレッド部のエネルギーロスを減らすためであるので、サイド部のたわみは大きいままで、サイド表面歪を低減することが必要である。本発明では、サイド部のたわみが大きいままで、サイド表面歪を低減する方途を各種試行したところ、カーカスプライのビード部からの折り返し高さＣＳＥｈを最大幅高さＳＷｈよりも高くすることによって、サイド表層部の歪を抑制できることを確認した。サイド部の曲げが集中するタイヤの最大幅位置Ｗmaxにおいて、カーカスプライの本体部にカーカスプライの折り返し部を重ねて２重にすることにより、この部分での曲げの中立軸を表層側に移動させている。その結果、表層の歪を抑制することができる。

すなわち、図４を用いて説明すると、曲げの中立軸に対し内側は圧縮応力、外側は引張応力が作用する。ゴムは、圧縮応力に対する剛性は高いが、引張応力に対する剛性は低い。それゆえ、図４（ａ）のように、曲げの中立軸からサイド表面までの距離ｄが大きいと、曲げの中立軸の外側に働く引張り歪が大きくなるので、この部分にひび割れが発生しやすい。そこで、図４（ｂ）のように、曲げの中立軸からサイド表面までの距離ｄを小さくすると、曲げの中立軸の外側に働く引張り歪が小さくなるので、この部分にひび割れが発生しにくくなる。
本発明では、カーカスプライのビード部からの折り返し高さＣＳＥｈを最大幅高さＳＷｈよりも高くすることによって、サイド部の曲げが集中するタイヤの最大幅位置Ｗmaxにおいて、カーカスプライを２重にして、曲げの中立軸を表層側に移動させ、サイド部の表層の歪を抑制することができる。なお、カーカスプライの折り返し高さＣＳＥｈを変更するだけであるため、タイヤ全体のたわみには大きな影響を及ぼさない。
このように、カーカスプライの折り返し高さＣＳＥｈを規定することにより、上述した転がり抵抗性能および耐偏摩耗性能を損なうことなく、ベルトラインがフラットなタイヤにしばしば見られるタイヤのサイド部の外観の耐久性を向上することができる。

比ＣＳＥｈ／ＳＷｈは１．０より大きいことが好ましいが、１．０２以上２．０以下であることがより好ましく、１．０２以上１．２４以下であることがさらに好ましい。比ＣＳＥｈ／ＳＷｈが１．０のとき、すなわち、カーカスプライの折り返し部先端が最大幅位置Ｗmaxにある場合、曲げの中心に折り返し部の先端が位置することとなり、この折り返し部の先端が起点となってひび割れが発生するおそれがある。よって、比ＣＳＥｈ／ＳＷｈは１より大きいことが好ましい。比ＣＳＥｈ／ＳＷｈの好適範囲の下限を１．０２としたのは、折り返し高さＣＳＥｈは製造によりわずかにばらつくためであり、折り返し高さＣＳＥｈが、必ず最大幅高さＳＷｈを超えるようにするためである。
一方、比ＣＳＥｈ／ＳＷｈの好適範囲の上限を２．０としたのは、折り返し高さＣＳＥｈを、最大幅高さＳＷｈを超えてさらに高くしても表面歪を抑制する効果は向上しないためである。さらに、多くのタイヤの場合、この比が２．０を超えるとカーカスプライの折り返し部の先端がベルト端を超える位置関係（エンベロープ構造）になるためである。また、過剰に折り返し部を大きくすると、たわみにも影響を及ぼし、縦バネ増加による乗り心地悪化を引き起こすおそれもある。また、後述する実施例により、比ＣＳＥｈ／ＳＷｈが１．２４のとき、本発明の効果が十分に得られることが確認されている。

本発明は、上述した実施形態に限定されることはなく、様々な変形が可能である。例えば、カーカス２を２層のカーカスプライから構成することもできるし、カーカス２がビードコア１を巻き返さずに、ビードコアに挟み込まれる構成とすることもできるし、カーカス２をエンベロープ構造とすることもできる。また、左右非対称クラウン形状、左右非対称ベルト形状／構造を有するタイヤも本発明に含まれる。なお、非対称の場合のＢＤ、ＴＤは、左右のＢＤ、ＴＤの平均値を用いるものとする。

以下、本発明の空気入りタイヤにおける、ベルト構造のその他の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図５（ａ）に示すように、ベルトとして、トレッド接地幅ＴＷの９０％以上の幅を持つ１層の周方向ベルト層４のみを設けてもよい。
図５（ｂ）に示すように、トレッド接地幅ＴＷの９０％以上の幅を持つ１層の周方向ベルト層４およびその径方向外側に１層の傾斜ベルト層３ａを設けた、いわゆるデルタ構造を採用することもできる。
図５（ｃ）に示すように、デルタ構造の形態が異なる例として、トレッド接地幅ＴＷの９０％以上の幅を持つ１層の傾斜ベルト層３ａの径方向外側に１層の周方向ベルト層４を設けてもよい。
図５（ｄ）に示すように、トレッド接地幅ＴＷの９０％以上の幅を持つ周方向ベルト層４に対して、幅方向に異なるコード材料を用いてもよい。すなわち、周方向ベルト層４を、トレッドショルダー部分ではスチールコードをゴム被覆してなる周方向ベルト層４ａと、トレッドセンター部分ではナイロンなどの有機繊維のコードをゴム被覆してなる周方向ベルト層４ｂと、から構成することもできる。
図５（ｅ）に示すように、周方向ベルト層４が、左側周方向ベルト層４ｌと右側周方向ベルト層４ｒとからなり、タイヤ赤道面ＣＬ付近が途切れていてもよい。ただし、左側周方向ベルト層４ｌの幅ＢＷｌと右側周方向ベルト層４ｒの幅ＢＷｒとを足し合わせた幅ＢＷ（ＢＷ＝ＢＷｌ＋ＢＷｒ）がトレッド接地幅ＴＷの９０％以上である必要がある。この場合、周方向ベルト層４が本発明で規定する「最内側層」に該当する。なお、この形態におけるＢＤは、４ｌおよび４ｒのタイヤ中央側端から、幅方向端部までの各落ち高さの平均値として規定する。

以下、本発明の実施例について説明するが、本発明はこれだけに限定されるものではない。
サイズ１９５／６５Ｒ１５の従来例タイヤ、比較例タイヤおよび発明例タイヤを、表１および表２に示す仕様の下に試作し、実施例１（表１）として、転がり抵抗性能、耐摩耗性能および重量測定を行い、実施例２（表２）として、転がり抵抗性能、耐摩耗性能および重量測定に加えて、縦バネを計測する試験、およびサイド部のひび割れ発生の耐久性能試験を行った。
各試作タイヤはいずれも、同一の基本構造を有し、カーカスプライが１層、傾斜ベルト層はタイヤ赤道面ＣＬに対して２４°の傾斜角度で配置したコードを層間で相互に交差させた２層からなり、その上にナイロンの周方向ベルト層を備える。また、タイヤ最大幅位置Ｗmaxのタイヤ内表面からタイヤ外表面までの厚さはほぼ同じである。

（転がり抵抗試験）
各試作タイヤを標準リムに装着し、内圧を２１０ｋＰａに調整した後、直径１．７ｍの鉄板表面を持つドラム試験機（速度：８０ｋｍ／ｈ）を用いて、車軸の転がり抵抗力を求めた。この転がり抵抗の測定はＩＳＯ１８１６４に準拠し、スムースドラム、フォース式にて実施したものである。表１および表２に示す測定結果は、従来例タイヤの転がり抵抗を１００として指数化し、値が小さいほど転がり抵抗性能が良好であることを示している。評価としては、誤差を除きなおかつ市場優位性の観点から４％以上の差異を有意差とみなす。特に、１０％以上の転がり抵抗が見られる場合は大きな効果であるといえる。

（耐摩耗性試験）
各試作タイヤを標準リムに装着し、内圧を２１０ｋＰａに調整した後、転がり抵抗試験と同一の荷重条件下で、直径１．７ｍの表面にセーフティウォークを有する室内ドラム試験機（速度：８０ｋｍ／ｈ）を用いて実施した。入力はフリーローリング１０分、そして制動方向に０．１Ｇを１０分、を交互に繰り返す。この条件にて、１２００ｋｍ走行後の摩耗重量（摩耗したゴムの量）を測定した。表１および表２に示す測定結果は、従来例タイヤの摩耗重量を１００として指数化しており、値が小さいほど摩耗性能が良好であることを示している。１．５％以上の差異を有意差とみなし、さらに、１０％以上の違いがある場合は顕著な差があるといえる。
なお、この試験法では摩耗した重量を比較するため、耐摩耗試験の意味合いが強い。しかし偏摩耗性能が悪いタイヤでは早期に摩耗が進むため、本試験でも検出が可能である。つまり、この見方は耐偏摩耗および耐摩耗の両面からの見方を行うことができるものである。

（重量測定）
各試作タイヤを、リムに装着する前のタイヤ単体の重量を計測した。表１および表２に示す測定結果は、従来例タイヤの重量を１００として指数化しており、値が小さいほど重量が小さいことを示している。

（縦バネ性能）
転がり抵抗試験の際に、たわみ量を測定し、「荷重／たわみ量」で算出したバネを指数化した。値が大きいほどたわみにくいことを示している。すなわち、値が小さい程たわみやすく乗り心地がよいことを意味する。たわみ量の測定は、無負荷時のタイヤ軸高さ−荷重負荷時の軸高さによって求める。

（サイド部のひび割れ発生の耐久試験）
各試作タイヤを標準リムに装着し、内圧を２１０ｋＰａに調整した後、正規荷重の２．５倍の荷重条件（サイド部のひび割れ発生を促進する条件）下で、直径１．７ｍの鉄板表面を持つドラム試験機（速度：８０．０ｋｍ／ｈ）を用いて、サイド部にひび割れが発生するまでの走行距離を測定した。測定結果は指数化し、値が大きいほどひび割れが発生しにくいことを示している。

図６は、横軸に比ＢＤ／ＢＷ、縦軸に転がり抵抗性能および摩耗性能として、表１の結果をグラフとして示す。
図６および表１より、ＢＤ／ＢＷが０．０１以上０．０４以下であり、かつ、ＢＤ／ＢＷ＜ＴＤ／ＴＷの場合に、転がり抵抗性能は９６以下であり、摩耗性能は９８．５以下であるため、従来例タイヤに対して両性能が向上していることが分かる。
さらに、図６の実線（請求項１の要件を満足する場合）と、破線（請求項２の要件を満足する場合）とを比較すると、破線の場合に転がり抵抗性能および摩耗性能が向上していることが分かる。すなわち、ＴＧｈ／ＴＧｃおよびＴＧｅ／ＴＧｃを適正範囲に設定することにより、転がり抵抗性能および摩耗性能がさらに向上することが分かる。

図７は、横軸に比ＴＧｈ／ＴＧｃ、縦軸に転がり抵抗性能および摩耗性能として、表１の結果をグラフとして示し、図８は、横軸に比ＴＧｅ／ＴＧｃ、縦軸に転がり抵抗性能および摩耗性能として、表１の結果をグラフとして示す。
図７および表１より、ＴＧｈ／ＴＧｃが０．５以上０．９以下である場合に、転がり抵抗性能は９５以下であり、摩耗性能は９８．５以下であるため、従来例タイヤに対して両性能が向上していることが分かる。さらに、ＴＧｈ／ＴＧｃが０．６以上０．８８以下である場合に、転がり抵抗性能は９１以下であり、摩耗性能は９６以下であるため、両性能がさらに向上していることが分かる。
図８および表１より、ＴＧｅ／ＴＧｃが０．２以上０．６以下である場合に、転がり抵抗性能は９５以下であり、摩耗性能は９８．５以下であるため、従来例タイヤに対して両性能が向上していることが分かる。さらに、ＴＧｅ／ＴＧｃが０．３以上０．５８以下である場合に、転がり抵抗性能は９１以下であり、摩耗性能は９６以下であるため、両性能がさらに向上していることが分かる。

さらに、表１より、ＢＤ／ＢＷ＜ＴＤ／ＴＷの場合に、タイヤ重量を低減できることが分かる。具体的には、比較例タイヤ２はＢＤ／ＢＷ＝０．０３９であり、本発明の規定の範囲内にあるが、ＴＤ／ＴＷ＜ＢＤ／ＢＷの関係であり、本発明の規定から逸脱している。そのため、転がり抵抗性能および摩耗性能ともに従来例タイヤ対比で改良されているが、タイヤ重量が１０２と増加している。一方、本発明の規定のトレッドゲージ分布（ＢＤ／ＢＷ＜ＴＤ／ＴＷ）をもつ発明例タイヤは、いずれも、タイヤ重量が従来例対比で低減している上に、転がり抵抗性能および摩耗性能ともに比較例タイヤ２対比で同等以上に改良していることが分かる。
ショルダー部のトレッドゲージを薄くすると、耐摩耗性能を悪化させるため、従来はショルダー部のトレッドゲージを薄くする設定はできなかった。しかし、本発明によるベルトラインの規定と、ショルダー部のゲージを薄くすることを組み合わせることにより、耐摩耗性を確保しつつ、トレッドゲージを薄くすることによるさらなる転がり抵抗の低減と軽量化の効果を、併せて得られることが分った。

図９は、横軸に比ＣＳＷｈ／ＣＳＨ、縦軸に転がり抵抗性能および摩耗性能として、表１の結果をグラフとして示す。
図９および表１（発明例７、１１〜１５）より、ＣＳＷｈ／ＣＳＨが０．６以上０．９以下の場合に、転がり抵抗性能は８６以下であり、摩耗性能は９０以下であるため、従来例タイヤに対して両性能が向上していることが分かる。さらに、ＣＳＷｈ／ＣＳＨが０．７以上０．８以下である場合に、転がり抵抗性能は８０以下であり、摩耗性能は８５以下であるため、両性能がさらに向上していることが分かる。

図１０は、横軸に比ＳＷｈ／ＳＨ、縦軸に転がり抵抗性能および摩耗性能として、表１の結果をグラフとして示す。
図１０および表１（発明例７、１１〜１５）より、ＳＷｈ／ＳＨが０．５以上０．８以下の場合に、転がり抵抗性能は８６以下であり、摩耗性能は９０以下であるため、従来例タイヤに対して両性能が向上していることが分かる。さらに、ＣＳＷｈ／ＣＳＨが０．６以上０．７５以下である場合に、転がり抵抗性能は８１以下であり、摩耗性能は８７以下であるため、両性能がさらに向上していることが分かる。

図１１は、横軸に比ＢＷ／ＣＳＷ、縦軸に転がり抵抗性能および摩耗性能として、表１の結果をグラフとして示す。
図１１および表１（発明例１３、１６〜２０）より、ＢＷ／ＣＳＷが０．８以上０．９４以下の場合に、転がり抵抗性能は７７以下であり、摩耗性能は８１以下であるため、従来例タイヤに対して両性能が向上していることが分かる。さらに、ＢＷ／ＣＳＷが０．８４以上０．９３以下である場合に、転がり抵抗性能は７３以下であり、摩耗性能は７９以下であるため、両性能がさらに向上していることが分かる。

図１２は、横軸に比ＣＳＬ／ＣＳＰ、縦軸に転がり抵抗性能および摩耗性能として、表１の結果をグラフとして示す。
図１２および表１（発明例１７、２１〜２５）より、ＣＳＬ／ＣＳＰが０．１以上０．２５以下の場合に、転がり抵抗性能は７８以下であり、摩耗性能は８２以下であるため、従来例タイヤに対して両性能が向上していることが分かる。さらに、ＣＳＬ／ＣＳＰが０．１２以上０．２４以下である場合に、転がり抵抗性能は７５以下であり、摩耗性能は８１以下であるため、両性能がさらに向上していることが分かる。

表２より、比ＣＳＥｈ／ＳＷｈが大きいほど、サイド割れに対する耐久性能が向上していることが分かる。ただし、発明例タイヤ２７と発明例タイヤ２８とを比較すると、比ＣＳＥｈ／ＳＷｈが１．２４から１．３５に上昇しても、サイド割れに対する耐久性能が１しか向上していないこと、および、縦バネ性能も２．６と大きく増加していることから、比ＣＳＥｈ／ＳＷｈが１．２４以下で十分に本発明の効果が得られるといえる。
一方、比ＣＳＥｈ／ＳＷｈが１．０以下となる発明例タイヤ２９および発明例タイヤ３０ではサイド割れに対する耐久性能が確実に低下する傾向となっている。
以上の結果から、比ＣＳＥｈ／ＳＷｈが１．０を超える設定により、サイド部のひび割れに対する耐久性能を向上できることを確認できた。

１ ビードコア
２ カーカス
２ カーカスプライ
３ａ 傾斜ベルト層（最内側層）
３ｂ 傾斜ベルト層
４ 周方向ベルト層
６ トレッド
７ リム
８ ビードトゥ
１０ 空気入りタイヤ
ＴＥ トレッド端部
ＣＬ タイヤ赤道面

Claims (17)

1. １対のビード部間にトロイダル状に跨る少なくとも１層のカーカスを骨格として、該カーカスのクラウン部の径方向外側に少なくとも１層のベルト層とトレッドを配置した空気入りタイヤであって、
   該タイヤを適用リムに装着した状態のタイヤ幅方向断面において、
   トレッド接地幅ＴＷの９０％以上の幅を持つベルト層のなかで径方向最内側にあるベルト層である最内側層の幅ＢＷに対する、当該最内側層の幅方向中心部と幅方向端部との径差ＢＤの比ＢＤ／ＢＷが０．０１以上０．０４以下であり、
   トレッド接地幅ＴＷに対する、トレッド踏面の幅方向中心部とトレッド端部との径差ＴＤの比をＴＤ／ＴＷとした場合、ＢＤ／ＢＷ＜ＴＤ／ＴＷである、
   ことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. トレッド中央部におけるトレッドゲージＴＧｃに対する、トレッド端部におけるトレッドゲージＴＧｈの比ＴＧｈ／ＴＧｃが０．５以上０．９以下であり、
   トレッド中央部におけるトレッドゲージＴＧｃに対する、前記最内側層の幅方向端部におけるトレッドゲージＴＧｅの比ＴＧｅ／ＴＧｃが０．２以上０．６以下である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記カーカスの径方向最外側とビードトゥとの間のタイヤ径方向の距離ＣＳＨに対する、前記カーカスの最大幅位置にタイヤの回転軸と平行に引いた線分とビードトゥにタイヤの回転軸と平行に引いた線分との最短距離ＣＳＷｈの比ＣＳＷｈ／ＣＳＨが０．６以上０．９以下である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. 前記タイヤの断面高さＳＨに対する、タイヤの最大幅位置にタイヤの回転軸と平行に引いた線分とビードトゥにタイヤの回転軸と平行に引いた線分との最短距離ＳＷｈの比ＳＷｈ／ＳＨが０．５以上０．８以下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. 前記カーカスの最大幅ＣＳＷに対する、前記最内側層の幅ＢＷの比ＢＷ／ＣＳＷが０．８以上０．９４以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
6. 前記カーカスにおける、前記最内側層の幅方向中心部に対応する位置からビードコア直下までの経路長ＣＳＰに対する、前記最内側層の幅方向端部に対応する位置から前記カーカスの最大幅位置までの経路長ＣＳＬの比ＣＳＬ／ＣＳＰが０．１以上０．２５以下である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. 少なくとも１層のカーカスプライの折り返し部の先端と、ビードトゥにタイヤの回転軸と平行に引いた線分との最短距離ＣＳＥｈが、前記最短距離ＳＷｈよりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の空気入りタイヤ。
8. 前記最内側層の幅方向端部におけるトレッドゲージＴＧｅと、トレッド端部におけるトレッドゲージＴＧｈとが、ＴＧｅ≦ＴＧｈの関係を満たす、請求項１〜７のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
9. 前記比ＣＳＷｈ／ＣＳＨが０．６５以上０．８以下である、請求項３に記載の空気入りタイヤ。
10. 前記ＳＷｈ／ＳＨが０．６以上０．７５以下である、請求項４に記載の空気入りタイヤ。
11. 前記ＢＷ／ＣＳＷが０．８４以上０．９３以下である、請求項５に記載の空気入りタイヤ。
12. 前記トレッド接地幅ＴＷと、前記ＢＷとが、ＴＷ≦ＢＷの関係を満たす、請求項１〜１１のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
13. 前記トレッド接地幅ＴＷと、前記ＢＷとが、１．１≦ＢＷ／ＴＷ≦１．６の関係を満たす、請求項１２に記載の空気入りタイヤ。
14. 前記ＣＳＬ／ＣＳＰが０．１２以上０．１８以下である、請求項６に記載の空気入りタイヤ。
15. 少なくとも１層のカーカスプライの折り返し部の先端と、ビードトゥにタイヤの回転軸と平行に引いた線分との最短距離ＣＳＥｈと、前記最短距離ＳＷｈとが、ＣＳＥｈ／ＳＷｈが１．０の関係を満たす、請求項４に記載の空気入りタイヤ。
16. 前記ＣＳＥｈと前記ＳＷｈとの比ＣＳＥｈ／ＳＷｈが、１．０２以上２．０以下である、請求項７に記載の空気入りタイヤ。
17. 前記ＣＳＥｈ／ＳＷｈが、１．０２以上１．２４以下である請求項１６に記載の空気入りタイヤ。

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