JP6954060B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、サイドウォール部にサイド補強層を備えた空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、ビード部の構造を改善して、タイヤ重量の軽減しながら耐リム外れ性を良好にした空気入りタイヤに関する。

一般的に、空気入りタイヤのビード部には、ビードコアとビードフィラーが埋設される。更に、パンクが発生しても一定距離を安全に走行可能にした空気入りタイヤ（所謂ランフラットタイヤ）では、パンク時に車両の負荷荷重を支えるためのサイド補強層（横断面形状が三日月状の硬質ゴムからなる層）がサイドウォール部に設けられる。このようなタイヤでは、サイド補強層のタイヤ径方向内側端部がビード部近傍まで到達する場合があり、ビード部近傍が肉厚になってタイヤ重量が増大し易い傾向がある。また、サイド補強層が存在することでリムフランジが当接する部位の近傍が高剛性になると、ランフラット走行時に、リムフランジが当接する部位を支点としてビード部がタイヤ内側方向に向かって回転する力が生じてしまい、リム外れが誘発され易い傾向がある。

一方で、近年、タイヤ重量の軽減が強く求められており、上記のようなランフラットタイヤにおいても軽量化が検討されている。例えば、特許文献１では、断面三日月状のサイド補強層を備えた空気入りタイヤにおいて、ビードコアの形状を工夫することで、ビードフィラーを排除することが提案されている。しかしながら、このようなタイヤでは、タイヤ重量を軽減できたとしても、上述の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は考慮されておらず、このようなリム外れを充分に防止することはできなかった。そのため、タイヤ重量の軽減しながら、耐リム外れ性を良好にするための更なる対策が求められている。

特開２００２‐３０１９１５号公報

本発明の目的は、サイドウォール部にサイド補強層を備えた空気入りタイヤにおいて、ビード部の構造を改善して、タイヤ重量の軽減しながら耐リム外れ性を良好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、各ビード部に設けられたビードコアと、前記一対のビード部間に装架されたカーカス層と、前記サイドウォール部における前記カーカス層のタイヤ幅方向内側に設けられた断面三日月状のサイド補強層とを有する空気入りタイヤにおいて、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、前記カーカス層は、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て前記ビードコアのタイヤ径方向外側端の位置から前記本体部に接触しながら各サイドウォール部側に向かって延在する折り返し部とからなり、前記頂点Ｑを通りタイヤ幅方向に延びる直線Ｌ１と、前記頂点Ｑを通りタイヤ径方向に延びる直線Ｌ２とを引き、前記直線Ｌ１の延長線上に位置するタイヤ幅方向外側のタイヤ外表面の部分のプロファイルを構成する円弧をＲとしたとき、前記円弧Ｒの中心Ｏは前記タイヤ外表面よりもタイヤ幅方向外側に存在し、前記円弧Ｒの中心Ｏと前記直線Ｌ１とのタイヤ径方向の距離が前記円弧Ｒの半径ｒの２０％以内であり、前記円弧Ｒの中心Ｏと前記直線Ｌ２とのタイヤ幅方向の距離が前記円弧Ｒの半径ｒに対して２ｒ±０．４ｒの範囲内であ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カーカスが屈曲しながら折り返されるので、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るので、従来のビードフィラーを有するタイヤよりもタイヤ重量を軽減することができる。このとき、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、カーカス層が急激に屈曲することを回避することもできる。更に、カーカス層の折り返し部が本体部に接触しているので、折り返し部の終端における応力集中に起因する故障を防止することができる。これに加えて、ビードコアとタイヤ外表面のプロファイルとの関係を上記のように設定しているので、ビードコア近傍におけるタイヤの断面形状が良好になり、特にリムフランジが当接する部位が適度にくびれた形状になるため、当該部位の剛性を適度な範囲に抑制することができ、耐リム外れ性を改善することができる。

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。

本発明では、頂点Ｑを挟む２辺のうちタイヤ幅方向内側の辺の延長線をＬ３とし、円弧Ｒの中心Ｏを通り直線Ｌ１に対して成す角度が６０°となる補助線ａ１と円弧Ｒの中心Ｏを通り直線Ｌ１に対して成す角度が１０°となる補助線ａ２との間の領域Ａにおけるカーカス層の部分の延長線をＬ４としたとき、延長線Ｌ４は延長線Ｌ３よりもタイヤ幅方向外側に傾斜し、延長線Ｌ３と延長線Ｌ４とが成す角度α１が０°〜２０°であることが好ましい。これにより、ビード部近傍におけるタイヤの断面構造が良好になり、特にリムフランジが当接する部位が適度にくびれた形状になるため、当該部位の剛性を適度な範囲に抑制して耐リム外れ性を改善するには有利になる。

本発明では、円弧Ｒの中心Ｏを通り直線Ｌ１に対して成す角度が６０°となる補助線ａ１と円弧Ｒの中心Ｏを通り直線Ｌ１に対して成す角度が１０°となる補助線ａ２との間の領域Ａにおけるカーカス層の部分の延長線をＬ４とし、頂点Ｑを挟む２辺のうちタイヤ幅方向外側の辺の延長線をＬ５としたとき、頂点Ｑを挟む２辺が成す内角θ１と、延長線Ｌ４と延長線Ｌ５とが成す角度α２とが０．３０≦θ１／α２≦１．０の関係を満たすことが好ましい。これにより、ビード部近傍におけるタイヤの断面構造が良好になり、当該部位の剛性を適度な範囲に抑制して耐リム外れ性を改善するには有利になる。

本発明では、ビードコアに接するカーカス層の折り返し部が、円弧Ｒの中心Ｏを通り直線Ｌ１に対して成す角度が６０°となる補助線ａ１と円弧Ｒの中心Ｏを通り直線Ｌ１に対して成す角度が１０°となる補助線ａ２との間の領域Ａ内で終端することが好ましい。これにより、タイヤ径方向の各部位における剛性が適切に調節されるので、耐リム外れ性を改善するには有利になる。また、カーカス層の使用量を抑えることができ、タイヤ質量を低減するには有利になる。

本発明では、サイド補強層のタイヤ幅方向内側の端部が、円弧Ｒの中心Ｏを通り直線Ｌ１に対して成す角度が６０°となる補助線ａ１と円弧Ｒの中心Ｏを通り直線Ｌ１に対して成す角度が１０°となる補助線ａ２との間の領域Ａ内に存在することが好ましい。これにより、タイヤ径方向の各部位における剛性が適切に調節されるので、耐リム外れ性を改善するには有利になる。また、サイド補強層の使用量を抑えることができ、タイヤ質量を低減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。 図１のビード部近傍を拡大して示す説明図である。 図２のビードコア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ビードコアの模式図である。 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、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部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。尚、図１において、ＣＬはタイヤ赤道を示す。

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。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に至る部分を本体部４Ａ、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部分を４Ｂという。尚、図示の例では、２層のカーカス層４が設けられている。以降の説明では、必要に応じて、トレッド部１においてタイヤ径方向内側に配置される層を第一層といい、トレッド部１においてタイヤ径方向外側に配置される層を第二層という。ビード部３においては、第二層がビードコア５に接触して、第一層は第二層を介してビードコア５を囲むことになる。

ビードコア５は、図２，３に拡大して示すように、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。図示の例では、タイヤ径方向最内側から順に３列の周回部分を含む層、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５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「３＋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、図示の例のビードコア５では、ビードコア５Ａが俵積み状に積層されている。尚、「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。

このとき、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。特に、図示の例のビードコア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）。

カーカス層４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、カーカス層４はビードコア５の周縁に沿って屈曲する。例えば、図示の例では、ビードコア５が上述の設定を満たす結果、断面形状が略五角形になっているため、その周縁に沿って延在するカーカス層４も略五角形状に屈曲している。更に、カーカス層４の折り返し部４Ｂ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、カーカス層４の本体部４Ａに接触しながらカーカス層４の本体部４Ａ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、カーカス層４の本体部４Ａと折り返し部４Ｂ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。

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６が埋設されている。各ベルト層６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６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６の外周側にはベルト補強層７が設けられている。特に、図示の例では、ベルト層６の全幅を覆うフルカバー層とベルト補強層７の両端部のみをそれぞれ覆うエッジカバー層の２層が設けられている。ベルト補強層７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７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。

サイドウォール部２におけるカーカス層４のタイヤ幅方向内側には断面三日月形状のサイド補強層８が配設されている。このサイド補強層８は、サイドウォール部２を構成する他のゴムよりも硬いゴムで構成される。具体的には、サイド補強層８を構成するゴムは、ＪＩＳ‐Ａ硬度が例えば７０〜８０、１００％伸長時のモジュラスが例えば９．０ＭＰａ〜１０．０ＭＰａである。このような物性のサイド補強層８は、その剛性に基づいてパンク時に荷重を支持してランフラット走行を可能にする。

本発明のビード部３では、ビードコア５が上述の特殊な形状（外径楔形形状）を有し、カーカス層４が屈曲することに伴って、子午線断面におけるタイヤ外表面のリムフランジが当接する部位がくびれたような形状となる。具体的には、図２に示すように、外郭形状の頂点Ｑを通りタイヤ幅方向に延びる直線Ｌ１と、頂点Ｑを通りタイヤ径方向に延びる直線Ｌ２とを引き、直線Ｌ１の延長線上に位置するタイヤ外表面の部分のプロファイルを構成する円弧をＲとしたとき、円弧Ｒの中心Ｏと直線Ｌ１とのタイヤ径方向の距離が円弧Ｒの半径ｒの２０％以内であり、円弧Ｒの中心Ｏと直線Ｌ２とのタイヤ幅方向の距離が円弧Ｒの半径ｒに対して２ｒ±０．４ｒの範囲内である。即ち、直線Ｌ１からタイヤ径方向内側と外側にそれぞれ円弧Ｒの半径ｒの２０％離間した２本の直線と、直線Ｌ２からタイヤ幅方向外側に円弧Ｒの半径の１６０％離間した直線と、直線Ｌ２からタイヤ幅方向外側に円弧Ｒの半径の２４０％離間した直線とで囲まれる領域（図中の斜線部）の中に、直線Ｌ１の延長線上に位置するタイヤ外表面の部分のプロファイルを構成する半径ｒの円弧Ｒの中心Ｏが存在している。

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に沿ってカーカス層４が屈曲しながら折り返されるので、カーカス層４の本体部４Ａと折り返し部４Ｂ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るので、従来のビードフィラーを有するタイヤよりもタイヤ重量を軽減することができる。このとき、カーカス層４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Ｑを有する形状であるため、カーカス層４が急激に屈曲することを回避することもできる。更に、カーカス層４の折り返し部４Ｂが本体部４Ａに接触しているので、折り返し部４Ｂの終端における応力集中に起因する故障を防止することができる。これに加えて、ビードコア５とタイヤ外表面のプロファイルとの関係を上記のように設定しているので、ビードコア５近傍におけるタイヤの断面形状が良好になり、特にリムフランジが当接する部位が適度にくびれた形状になるため、当該部位の剛性を適度な範囲に抑制することができ、耐リム外れ性を改善することができる。

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ビードフィラーを配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。円弧Ｒの中心Ｏと直線Ｌ１，Ｌ２との位置関係が上述の範囲から外れると、ビードコア５近傍におけるタイヤの断面形状が不適切になり、耐リム外れ性を改善する効果が得られない。

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（タイヤ径方向に隣接する周回部分どうしがタイヤ幅方向に垂直に積層される積み方）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、カーカス層４の本体部４Ａと折り返し部４Ｂ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カーカス層４の本体部４Ａと折り返し部４Ｂ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とカーカス層４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、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、タイヤ構造上、ビードワイヤ５Ａを被覆するインシュレーションゴム等は必ず存在するため、基本的に閉鎖領域のゴム占有率が０．１％未満になることはない。

本発明では、上述のようにビード部３のタイヤ外表面においてリムフランジが当接する部位をくびれさせているが、それにあたって、更に、以下のようにタイヤ構成部材の配置などを調整することが好ましい。

例えば、図２に示すように、頂点Ｑを挟む２辺のうちタイヤ幅方向内側の辺の延長線をＬ３とし、円弧Ｒの中心Ｏを通り直線Ｌ１に対して成す角度が６０°となる補助線ａ１と円弧Ｒの中心Ｏを通り直線Ｌ１に対して成す角度が１０°となる補助線ａ２との間の領域Ａにおけるカーカス層４の部分の延長線をＬ４としたとき、延長線Ｌ４は延長線Ｌ３よりもタイヤ幅方向外側に傾斜し、延長線Ｌ３と延長線Ｌ４とが成す角度α１が０°〜２０°であることが好ましい。言い換えると、カーカス層４をビード部間に装架するにあたって、カーカス層４が領域Ａにおいて直線Ｌ３よりもタイヤ幅方向外側に０°〜２０°傾斜するように、カーカス層４を湾曲させることが好ましい。これにより、ビード部近傍におけるタイヤの断面構造が良好になり、特にリムフランジが当接する部位が更に適切にくびれた形状になるため、当該部位の剛性を適度な範囲に抑制して耐リム外れ性を改善するには有利になる。このとき、角度α１が０°よりも小さい（即ち、延長線Ｌ４が延長線Ｌ３よりもタイヤ幅方向内側に傾斜している）場合や、角度α１が２０°よりも大きい場合には、タイヤ形状が不適切になり、耐リム外れ性を改善する効果が得られない。

更に、図２に示すように、頂点Ｑを挟む２辺のうちタイヤ幅方向外側の辺の延長線をＬ５としたとき、頂点Ｑを挟む２辺が成す内角θ１と、前述の延長線Ｌ４と延長線Ｌ５とが成す角度α２とが０．３０≦θ１／α２≦１．０の関係を満たすことが好ましい。これにより、ビード部近傍におけるタイヤの断面構造が更に良好になり、当該部位の剛性を適度な範囲に抑制して耐リム外れ性を改善するには有利になる。このとき、角度α２が上述の範囲から外れると、ビードコア５の形状と領域Ａにおけるカーカス層４の傾斜とのバランスが不適当になり、耐リム外れ性を改善する効果が充分に得られない。

これに加えて、ビードコア５に接するカーカス層４（図示の例では第二層）の折り返し部４Ｂが上述の領域Ａ内で終端することが好ましい。尚、ビードコア５に直接触れないカーカス層４（図示の例では第一層）の折り返し部４Ｂの端部については、配置は特に限定されない。このようにカーカス層４の端部を配置することで、タイヤ径方向の各部位における剛性が適切に調節されるので、耐リム外れ性を改善するには有利になる。また、カーカス層４の使用量を抑えることができ、タイヤ質量を低減するには有利になる。

同様に、サイド補強８層のタイヤ幅方向内側の端部についても上述の領域Ａ内に配置することが好ましい。このような配置にすることで、タイヤ径方向の各部位における剛性が適切に調節されるので、耐リム外れ性を改善するには有利になる。また、サイド補強層８の使用量を抑えることができ、タイヤ質量を低減するには有利になる。

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、タイヤの耐久性を維持しながらタイヤ重量を軽減し、且つ、耐リム外れ性を改善することができる。

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、ビードフィラーの有無、ビードコアの外郭形状の頂点Ｑを通りタイヤ幅方向に延びる直線Ｌ１と直線Ｌ１の延長線上に位置するタイヤ外表面の部分のプロファイルを構成する円弧Ｒの中心Ｏとのタイヤ径方向の距離、ビードコアの外郭形状の頂点Ｑを通りタイヤ径方向に延びる直線Ｌ２と中心Ｏとのタイヤ幅方向の距離、頂点Ｑを挟む２辺のうちタイヤ幅方向内側の辺の延長線Ｌ３と領域Ａにおけるカーカス層の部分の延長線Ｌ４とが成す角度α１、頂点Ｑを挟む２辺が成す内角θ１と領域Ａにおけるカーカス層の部分の延長線Ｌ４と頂点Ｑを挟む２辺のうちタイヤ幅方向外側の辺の延長線Ｌ５とが成す角度α２との比θ１／α２、カーカス層の端部位置、サイド補強層の端部位置、カーカス枚数を表１〜４のように設定して、従来例１、比較例１〜６、実施例１〜２６の３３種類の空気入りタイヤを作製した。

表１〜４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５（ａ）に示すように直列積みに積層された５＋５＋５構造を有する。比較例１のビードコアは図５（ｂ）に示すように直列積みに積層された５＋５＋４＋３＋２＋１構造を有する。比較例２のビードコアは図５（ｃ）に示すように俵積み状に積層された８＋７＋６＋４＋２構造を有する。

表１〜４の「直線Ｌ１と中心Ｏとの距離」および「直線Ｌ２と中心Ｏとの距離」については、円弧Ｒの半径ｒに対する割合（％）で示した。また、「直線Ｌ１と中心Ｏとの距離」についてはタイヤ径方向内側を負の数値、タイヤ径方向外側を正の数値で示した。「α１」について、延長線Ｌ４が延長線Ｌ３よりもタイヤ幅方向内側に傾斜する場合は角度を負の値で示した。「カーカス層の端部位置」および「サイド補強層の端部位置」については、各端部が領域Ａ内に存在する場合を「Ａ内」、各端部が領域Ａよりもタイヤ径方向内側に存在する場合を「Ａ外（内側）」、各端部が領域Ａよりもタイヤ径方向外側に存在する場合を「Ａ外（外側）」と示した。

尚、従来例１および比較例２は、ビードコアの形状が大幅に異なり、頂点Ｑを有さないが、参考のために、これら例については、ビードコアの外郭形状の頂面のタイヤ幅方向中心を頂点と見做して直線Ｌ１、Ｌ２を引き、「直線Ｌ１と中心Ｏとの距離」および「直線Ｌ２と中心Ｏとの距離」に相当する距離を求め、表中に記載した。また、延長線Ｌ３は「頂面」を挟む２辺のうちタイヤ幅方向内側の辺の延長線、延長線Ｌ４は「頂面」を挟む２辺のうちタイヤ幅方向外側の辺の延長線で代用して、「α１」や「θ１／α２」に相当する値を示した。

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、耐リム外れ性を評価し、その結果を表１〜４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。

耐リム外れ性
各試験タイヤをリムサイズ１６×７．０Ｊのホイールに組み付けて、排気量２．０Ｌの試験車両に装着し、時速３５．５ｋｍ／ｈで平坦なアスファルト路面上を直進走行で進入させた後、旋回半径６ｍ、旋回角１８０度として右方向に急旋回させて停車試験（Ｊターン試験）を繰り返し実施した。このとき、空気圧を１５０ｋＰａから１０ｋＰａずつ徐々に減少させて、エア漏れが生じた空気圧を測定し、耐リム外れ性の評価とした。評価結果は、測定値の逆数を用い、従来例１の値を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど耐リム外れ性が良好であることを意味する。

表１〜４から明らかなように、実施例１〜２６はいずれも、従来例１に対して、タイヤ質量を低減しながら、耐リム外れ性を良好にし、これら性能をバランスよく両立した。一方、比較例１は、ビードコアの形状が不適切であるため、耐リム外れ性が悪化した。比較例２は、ビードコアの形状が不適切であるため、タイヤ質量が悪化した。比較例３〜６は直線Ｌ１，Ｌ２と中心Ｏとの距離が本発明の範囲から外れるため、タイヤ外表面のプロファイルが不適切になり、耐リム外れ性を向上することができなかった。

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
５ ビードコア
６ ベルト層
７ ベルト補強層
８ サイド補強層
ＣＬ タイヤ赤道

Claims (6)

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、各ビード部に設けられたビードコアと、前記一対のビード部間に装架されたカーカス層と、前記サイドウォール部における前記カーカス層のタイヤ幅方向内側に設けられた断面三日月状のサイド補強層とを有する空気入りタイヤにおいて、
   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、
   前記カーカス層は、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て前記ビードコアのタイヤ径方向外側端の位置から前記本体部に接触しながら各サイドウォール部側に向かって延在する折り返し部とからなり、
   前記頂点Ｑを通りタイヤ幅方向に延びる直線Ｌ１と、前記頂点Ｑを通りタイヤ径方向に延びる直線Ｌ２とを引き、前記直線Ｌ１の延長線上に位置するタイヤ幅方向外側のタイヤ外表面の部分のプロファイルを構成する円弧をＲとしたとき、前記円弧Ｒの中心Ｏは前記タイヤ外表面よりもタイヤ幅方向外側に存在し、前記円弧Ｒの中心Ｏと前記直線Ｌ１とのタイヤ径方向の距離が前記円弧Ｒの半径ｒの２０％以内であり、前記円弧Ｒの中心Ｏと前記直線Ｌ２とのタイヤ幅方向の距離が前記円弧Ｒの半径ｒに対して２ｒ±０．４ｒの範囲内であることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 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に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記頂点Ｑを挟む２辺のうちタイヤ幅方向内側の辺の延長線をＬ３とし、前記円弧Ｒの中心Ｏを通り前記直線Ｌ１に対して成す角度が６０°となる補助線ａ１と前記円弧Ｒの中心Ｏを通り前記直線Ｌ１に対して成す角度が１０°となる補助線ａ２との間の領域Ａにおける前記カーカス層の部分の延長線をＬ４としたとき、
   前記延長線Ｌ４は前記延長線Ｌ３よりもタイヤ幅方向外側に傾斜し、前記延長線Ｌ３と前記延長線Ｌ４とが成す角度α１が０°〜２０°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. 前記円弧Ｒの中心Ｏを通り前記直線Ｌ１に対して成す角度が６０°となる補助線ａ１と前記円弧Ｒの中心Ｏを通り前記直線Ｌ１に対して成す角度が１０°となる補助線ａ２との間の領域Ａにおける前記カーカス層の部分の延長線をＬ４とし、前記頂点Ｑを挟む２辺のうちタイヤ幅方向外側の辺の延長線をＬ５としたとき、
   前記頂点Ｑを挟む２辺が成す内角θ１と、前記延長線Ｌ４と前記延長線Ｌ５とが成す角度α２とが０．３０≦θ１／α２≦１．０の関係を満たす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. 前記ビードコアに接する前記カーカス層の折り返し部が、前記円弧Ｒの中心Ｏを通り前記直線Ｌ１に対して成す角度が６０°となる補助線ａ１と前記円弧Ｒの中心Ｏを通り前記直線Ｌ１に対して成す角度が１０°となる補助線ａ２との間の領域Ａ内で終端す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. 前記サイド補強層のタイヤ幅方向内側の端部が、前記円弧Ｒの中心Ｏを通り前記直線Ｌ１に対して成す角度が６０°となる補助線ａ１と前記円弧Ｒの中心Ｏを通り前記直線Ｌ１に対して成す角度が１０°となる補助線ａ２との間の領域Ａ内に存在す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。

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