WO2019107202A1 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

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、嵌合圧と耐リム外れ性を良好にした空気入りタイヤを提供する。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の外郭形状としたとき、外郭形状がタイヤ径方向外側に単一の頂点５１を有するようにし、この頂点５１を挟む２辺が成す内角θ１を鋭角にし、外郭形状の底辺５２をタイヤ幅方向に対して２°～９°の範囲で傾斜させ、カーカス層４を各ビード部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し、ビードコア５のタイヤ径方向外側端の位置からカーカス層４の折り返し部４Ｂを本体部４Ａに接触させながら各サイドウォール部２側に向かって延在させる。

Description

空気入りタイヤ

　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、タイヤ重量を軽減しながら、優れた耐リム外れ性と低い嵌合圧とをバランスよく両立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。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してタイヤ重量を軽減することが提案されている。

　一方で、ランフラットタイヤでは、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ため、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、この回転力に起因するリム外れが誘発され易い傾向がある。また、リム外れに関して、耐リム外れ性を高めることは嵌合圧の増大に繋がり易く、リム組み性の低下を招く虞がある。上述の引用文献１のタイヤでは、ある程度の耐リム外れ性は得られるものの、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については充分に防止することはできなかった。また、嵌合圧についても充分に低減していなかった。以上のことから、ランフラットタイヤにおいて、優れた耐リム外れ性と低い嵌合圧とをバランスよく両立しながらタイヤ重量を軽減するための更なる対策が求められている。

日本国特開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、タイヤ重量を軽減しながら、優れた耐リム外れ性と低い嵌合圧とをバランスよく両立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を有し、この頂点を挟む２辺が成す内角が鋭角であり、且つ、前記外郭形状はタイヤ径方向内側にタイヤ幅方向に対して傾斜して延在する底辺を有し、前記底辺がタイヤ幅方向に対して成す角度が２°～９°であり、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。また、ビードフィラーが存在しないことで剛性が適度に抑制されて、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防止することができる。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、外郭形状の底辺が適度に傾斜していることで嵌合圧を低減してリム組み性を良好にすることができる。

　本発明では、外郭形状の底辺に接するカーカス層の部分よりもタイヤ径方向内側に位置するゴム層をコア下マテリアルとしたとき、外郭形状の頂点から底辺に下した垂線Ｌ２上で測定されるコア下マテリアルのリム組み前の厚さＨと前記垂線Ｌ２上で測定されるコア下マテリアルのリム組み後の厚さＨ′とから下記（１）式で算出されるコア下マテリアル圧縮率Ｃｍが１０％～６０％であることが好ましい。このようにコア下マテリアル圧縮率Ｃｍを適度な範囲に設定することで、優れた耐リム外れ性を発揮しながら嵌合圧を低減するには有利なる。
　　　　Ｃｍ＝（Ｈ－Ｈ′）／Ｈ×１００　　　　　　　　　（１）

　本発明では、ビード部におけるビードトウとビードヒールとの間の部位をビードベース部としたとき、子午線断面におけるビードベース部の輪郭線が屈曲して２種類のテーパー角を有することが好ましい。これにより、リムに当接するビードベース部の形状が良好になるため、優れた耐リム外れ性を発揮しながら嵌合圧を低減するには有利なる。

　本発明では、外郭形状の頂点から底辺に下した垂線Ｌ２とビードコアのタイヤ径方向内側に位置するカーカス層の外表面との交点Ｐ２からビードベース部の輪郭線の屈曲点までのタイヤ径方向に沿った長さαと、交点Ｐ２から前記ビードトウまでのタイヤ径方向に沿った長さβとが、０．３≦α／β≦０．８の関係を満たすことが好ましい。これにより、ビード部を構成する各要素の位置関係が良好になり、優れた耐リム外れ性を発揮しながら嵌合圧を低減するには有利なる。

　本発明では、外郭形状の底辺の両端に位置する角部のうち少なくとも一方の内角が９０°以上であることが好ましい。これにより、加硫時にビードワイヤの配列が乱れることを防止して加硫後のビードコア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。

　本発明では、子午線断面においてビードワイヤの複数の周回部分のうちタイヤ軸方向最内側に位置する周回部分のタイヤ軸方向内側に接してタイヤ径方向に伸びる直線Ｌ３とカーカス層の外表面との交点をＰ４、直線Ｌ３とビードベース部の輪郭線との交点をＰ５としたとき、これら交点Ｐ４，Ｐ５間の距離Ｔが３．１ｍｍ以上４．０ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、ビード部を構成する各要素の位置関係が良好になり、優れた耐リム外れ性を発揮しながら嵌合圧を低減するには有利なる。

　本発明では、子午線断面において、ビードトウからタイヤ径方向外側に向かって２０ｍｍ離間してタイヤ径方向に平行に延在する直線Ｌ１とサイドウォール部の外表面の輪郭線との交点Ｐ１を通り前記カーカス層に対して垂直な補助線Ａ１と、ビードコアの重心を通って外郭形状の底辺の傾斜方向に沿って延長する補助線Ａ２とを引いたとき、補助線Ａ１上におけるタイヤ断面幅Ｔ１と補助線Ａ２上におけるタイヤ断面幅Ｔ２とが、０．７≦Ｔ１／Ｔ２≦１．５の関係を満たすことが好ましい。これにより、リムフランジが当接する部位の近傍の剛性を適度に抑えることができ、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でき、耐リム外れ性を高めるには有利になる。

　本発明では、カーカス層を１層のみ備えることが好ましい。これにより、カーカス層の使用量を抑えることができ、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。

図１は、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２は、図１のビード部近傍を拡大して示す説明図である。 図３は、図２のビードコアを拡大して示す説明図である。 図４は、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。 図５は、図１のビード部近傍を拡大して示す説明図である。 図６は、図１のビード部近傍を拡大して示す説明図である。 図７は、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、本発明では、後述のビード部３の構造によって耐リム外れ性等の基本性能を確保することができるので、カーカス層４を複数層設けることでこれら基本性能を得る必要はなく、カーカス層４の層数を低減することができる。特に、図示のようにカーカス層４を１層のみ設けることが好ましい。

　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５１を有すると共に、タイヤ径方向内側にこの頂点５１と対向するように底辺５２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５１を挟む２辺が成す内角θ１が必ず鋭角であり、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）。また、本発明では、底辺５２がタイヤ幅方向に対して傾斜して延在しており、ビードコア５が全体として傾斜したような構造となっている。より具体的には、底辺５２はタイヤ幅方向内側から外側に向かってタイヤ幅方向に対してタイヤ径方向外側へ傾斜している。このとき、底辺５２がタイヤ幅方向に対して成す角度θ２は２°～９°に設定される。

　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５１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５２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。また、ビードフィラーが存在しないことで剛性が適度に抑制されて、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防止することができる。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５１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、外郭形状の底辺５２が適度に傾斜していることで嵌合圧を低減してリム組み性を良好にすることができる。

　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。底辺５２の角度θ２が２°未満であると嵌合圧を充分に低減することができない。底辺５２の角度θ２が９°を超えると耐リム外れ性を向上することができない。

　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＋４＋３＋２＋１構造を有し、図４（ｃ）はタイヤ径方向最内側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５２の両端に位置する角部の内角θ３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）および図４（ｃ）の構造が好ましい。このように内角θ３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θ３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θ３が９０°未満であると外郭形状の底辺５２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）および図４（ｂ）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）および図４（ｃ）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１．８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。

　尚、上述のように閉鎖領域内に実質的にビードコア５のみが存在する場合、タイヤサイズや所望する性能によっては、サイドウォール部２におけるカーカス層４（本体部４Ａおよび折り返し部４Ｂ）のタイヤ幅方向外側にフィラー層（不図示）を設けてもよい。このフィラー層とは従来の空気入りタイヤにおいてカーカス層４の本体部４Ａと折り返し部４Ｂとの間に設けられるビードフィラーとは異なり、前述のサイド補強層８と共働してサイドウォール部２の剛性を確保するものである。このフィラー層は従来のビードフィラー層に替えて設けられる部材に過ぎないので、フィラー層を設けても従来のビードフィラー層を備えたタイヤよりタイヤ重量が増大することにはならない。尚、タイヤ重量をより効果的に軽減するには、フィラー層の構造等をサイド補強層８と関連付けるとよく、例えば、サイド補強層８の断面積Ｓ１および硬度Ｈ１に対してフィラー層の断面積Ｓ２および硬度Ｈ２が０．１５≦（Ｓ２×Ｈ２）／（Ｓ１×Ｈ１）≦０．６０の関係を満たすとよい。これによりフィラー層９の使用量を抑制してタイヤ重量への影響を抑えながら、フィラー層９による補強効果を適度に得ることが可能になる。

　上述のように、サイド補強層８を備えた空気入りタイヤでは、リムフランジが当接する部位の近傍が高剛性になった場合に、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リム外れが誘発される虞がある。そのため、リムフランジが当接する部位の近傍の構造を最適化することが耐リム外れ性を高めるには有効である。即ち、子午線断面において、図２に示すように、ビードトウからタイヤ径方向外側に向かって２０ｍｍ離間してタイヤ径方向に平行に延在する直線Ｌ１とサイドウォール部２の外表面の輪郭線との交点Ｐ１を通り前記カーカス層４に対して垂直な補助線Ａ１と、ビードコア５の重心を通って外郭形状の底辺５２の傾斜方向に沿って延長する補助線Ａ２とを引いたとき、補助線Ａ１上におけるタイヤ断面幅Ｔ１と補助線Ａ２上におけるタイヤ断面幅Ｔ２とが、好ましくは０．７≦Ｔ１／Ｔ２≦１．５、より好ましくは０．８≦Ｔ１／Ｔ２≦１．０の関係を満たすとよい。これにより、リムフランジが当接する部位の近傍の剛性を適度に抑えることができ、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でき、耐リム外れ性を高めるには有利になる。このときＴ１／Ｔ２が１．５を超えるとリムフランジが当接する部位の近傍の剛性が高まり、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効果が充分に得られなくなる。Ｔ１／Ｔ２が０．７未満であると充分なランフラット耐久性を維持することが難しくなる。

　ビード部３において、ビードトウとビードヒールとの間の部位をビードベース部とすると、図２に示すように、子午線断面におけるビードベース部の輪郭線は屈曲して２種類のテーパー角を有することが好ましい。ビードトウ側のタイヤ幅方向に対するテーパー角をθ４、ビードヒール側のタイヤ幅方向に対するテーパー角をθ５とすると、これらテーパー角はθ４＞θ５の関係を満たすとよい。これらテーパー角は特に限定されないが、θ４を例えば１５°～２５°、θ５を例えば５°～１０°にすることができる。このような構造にすることで、リムに当接するビードベース部の形状が良好になるため、嵌合圧を低減してリム組み性を良好にしながら、耐リム外れ性を向上するには有利になる。

　このとき、図５に示すように、外郭形状の頂点５１から底辺５２に下した垂線Ｌ２とビードコア５のタイヤ径方向内側に位置するカーカス層４の外表面との交点Ｐ２からビードベース部の輪郭線の屈曲点Ｐ３までのタイヤ径方向に沿った長さをα、交点Ｐ２からビードトウまでのタイヤ径方向に沿った長さをβとすると、これら長さα，βが、好ましくは０．３≦α／β≦０．８、より好ましくは０．４５≦α／β≦０．６５の関係を満たすとよい。これにより、ビード部３を構成する各要素の位置関係が良好になり、嵌合圧を低減してリム組み性を良好にしながら、耐リム外れ性を向上するには有利になる。α／βが０．３未満であるとリム締め付け力が増加し、α／βが０．８を超えると嵌合圧が高くなる。

　また、図６に示すように、子午線断面においてビードワイヤ５Ａの複数の周回部分のうちタイヤ軸方向最内側に位置する周回部分のタイヤ軸方向内側に接してタイヤ径方向に伸びる直線Ｌ３とカーカス層４の外表面との交点をＰ４、直線Ｌ３とビードベース部の輪郭線との交点をＰ５としたとき、これら交点Ｐ４，Ｐ５間の距離Ｔが好ましくは３．１ｍｍ以上４．０ｍｍ以下であるとよい。これにより、ビード部３を構成する各要素の位置関係が良好になり、嵌合圧を低減してリム組み性を良好にしながら、耐リム外れ性を向上するには有利になる。特に、距離Ｔが３．１ｍｍ以上であることで規格値から外れた公差範囲内でずれたリムにビード部３が嵌合された場合であっても、リムの締め付け力の適正値からのずれを抑制することができる。距離Ｔが上述の範囲から外れると、ビード部３を構成する各要素の位置関係を最適化することができず、嵌合圧を低減してリム組み性を良好にする効果と耐リム外れ性を向上する効果とをバランスよく両立することが難しくなる。

　各ビード部３において、ビードコア５の外郭形状の底辺５２に接するカーカス層４の部分よりもタイヤ径方向内側に位置するゴム層をコア下マテリアルとしたとき、外郭形状の頂点５１から底辺５２に下した垂線Ｌ２上で測定されるコア下マテリアルのリム組み前の厚さＨと外郭形状の頂点から底辺に下した垂線Ｌ２上で測定されるコア下マテリアルのリム組み後の厚さＨ′とから下記（１）式で算出されるコア下マテリアル圧縮率Ｃｍが、好ましくは１０％～６０％、より好ましくは１５％～５０％、更に好ましくは２０％～４５％であるとよい。このようにコア下マテリアル圧縮率Ｃｍを適度な範囲に設定することで、嵌合圧を低減してリム組み性を良好にしながら、耐リム外れ性を向上するには有利なる。このときコア下マテリアル圧縮率Ｃｍが１０％未満であると締め付け力が不充分になり、コア下マテリアル圧縮率Ｃｍが６０％を超えると嵌合圧が高くなる。
　　　　Ｃｍ＝（Ｈ－Ｈ′）／Ｈ×１００　　　　　　　　　（１）

　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、嵌合圧と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を挟む２辺が成す内角θ１、ビードコアの外郭形状の底辺がタイヤ幅方向に対して成す角度θ２、コア下マテリアル圧縮率Ｃｍ、ビードベース部の輪郭線のテーパー角を種類、外郭形状の頂点から底辺に下した垂線とビードコアのタイヤ径方向内側に位置するカーカス層の外表面との交点Ｐ２からビードベース部の輪郭線の屈曲点までのタイヤ径方向に沿った長さαと交点Ｐ２からビードトウまでのタイヤ径方向に沿った長さβとの比α／β、ビードコアの外郭形状の底辺の両端に位置する角部の内角θ３、タイヤ軸方向最内側に位置するビードワイヤの周回部分のタイヤ軸方向内側に接してタイヤ径方向に伸びる直線Ｌとカーカス層の外表面との交点Ｐ１と直線Ｌとビードベース部の輪郭線との交点Ｐ２との間の距離Ｔ、ビードトウからタイヤ径方向外側に向かって２０ｍｍ離間してタイヤ径方向に平行に延在する直線とサイドウォール部の外表面の輪郭線との交点を通りカーカス層に対して垂直な補助線Ａ１状に置けるタイヤ断面幅Ｔ１とビードコアの重心を通って外郭形状の底辺の傾斜方向に沿って延長する補助線Ａ２状に置けるタイヤ断面幅Ｔ２との比Ｔ１／Ｔ２、カーカス枚数を表１～３のように設定して、従来例１、比較例１～４、実施例１～２２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７（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７（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７（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。また「θ３」の欄には、ビードワイヤの外郭形状のタイヤ径方向内側の辺の両端に位置する各角部の内角θ３を併記した。

　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、嵌合圧、耐リム外れ性を評価し、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。

　　　嵌合圧
　各試験タイヤをリムサイズ１６×７．０Ｊのリムに組み付け、空気圧２３０ｋＰａを充填するにあたって、このタイヤのビード部がリムのハンプを乗り越えるときの圧力（嵌合圧）を測定した。嵌合圧の測定はタイヤ毎に１０回ずつ行い、その平均値を求めた。評価結果は、従来例１を１００とする指数にて示した。この指数値が小さいほど嵌合圧が低いことを意味する。

　　　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、空気圧を０ｋＰａにした状態で、排気量２．０Ｌの試験車両に装着し、速度２０ｋｍ／ｈで５ｋｍの慣らし走行をした後、所定の侵入速度で曲率半径２５ｍの旋回路に侵入して、この旋回路の１／３周の位置で停止することを２回連続で行う試験（Ｊターン試験）を繰り返し実施した。このＪターン試験を繰り返し実施するにあたって、侵入速度を２ｋｍ／ｈずつ増加させて、試験タイヤのビード部がリム（リムのハンプ）から外れたときの旋回加速度を測定し、耐リム外れ性の評価とした。評価結果は旋回加速度の測定値を用い、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。尚、指数値が「９６」以上であれば、従来レベルと同等またはそれ以上の良好な耐リム外れ性を発揮したことを意味する。

　表１から明らかなように、実施例１～２２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、嵌合圧および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、嵌合圧を低減する効果が得られなかった。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、また嵌合圧が増大した。比較例３はθ２が小さ過ぎるため嵌合圧を充分に低減できなかった。比較例４はθ２が大き過ぎるため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 (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、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を有し、この頂点を挟む２辺が成す内角が鋭角であり、且つ、前記外郭形状はタイヤ径方向内側にタイヤ幅方向に対して傾斜して延在する底辺を有し、前記底辺がタイヤ幅方向に対して成す角度が２°～９°であり、
   　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ることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 　前記外郭形状の底辺に接する前記カーカス層の部分よりもタイヤ径方向内側に位置するゴム層をコア下マテリアルとしたとき、前記外郭形状の頂点から底辺に下した垂線Ｌ２上で測定される前記コア下マテリアルのリム組み前の厚さＨと前記垂線Ｌ２上で測定される前記コア下マテリアルのリム組み後の厚さＨ′とから下記（１）式で算出されるコア下マテリアル圧縮率Ｃｍが１０％～６０％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。
   　　　　Ｃｍ＝（Ｈ－Ｈ′）／Ｈ×１００　　　　　　　　　（１）
3. 　前記ビード部におけるビードトウとビードヒールとの間の部位をビードベース部としたとき、子午線断面における前記ビードベース部の輪郭線が屈曲して２種類のテーパー角を有す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. 　前記外郭形状の頂点から底辺に下した垂線Ｌ２と前記ビードコアのタイヤ径方向内側に位置する前記カーカス層の外表面との交点Ｐ２から前記ビードベース部の輪郭線の屈曲点までのタイヤ径方向に沿った長さαと、前記交点Ｐ２から前記ビードトウまでのタイヤ径方向に沿った長さβとが、０．３≦α／β≦０．８の関係を満たすことを特徴とする請求項３に記載の空気入りタイヤ。
5. 　前記外郭形状の底辺の両端に位置する角部のうち少なくとも一方の内角が９０°以上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. 　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のうちタイヤ軸方向最内側に位置する周回部分のタイヤ軸方向内側に接してタイヤ径方向に伸びる直線Ｌ３と前記カーカス層の外表面との交点をＰ４、前記直線Ｌ３とビードベース部の輪郭線との交点をＰ５としたとき、これら交点Ｐ４，Ｐ５間の距離Ｔが３．１ｍｍ以上４．０ｍｍ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. 　子午線断面において、ビードトウからタイヤ径方向外側に向かって２０ｍｍ離間してタイヤ径方向に平行に延在する直線Ｌ１と前記サイドウォール部の外表面の輪郭線との交点Ｐ１を通り前記カーカス層に対して垂直な補助線Ａ１と、前記ビードコアの重心を通って前記外郭形状の底辺の傾斜方向に沿って延長する補助線Ａ２とを引いたとき、前記補助線Ａ１上におけるタイヤ断面幅Ｔ１と前記補助線Ａ２上におけるタイヤ断面幅Ｔ２とが、０．７≦Ｔ１／Ｔ２≦１．５の関係を満たす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. 　前記カーカス層を１層のみ備えた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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