JP7415131B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、主としてトラック・バス用タイヤとして好適な空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、内圧変化に伴うタイヤの変形を抑制し、ビード部近傍における局所的な変形を抑制して転がり抵抗の低減を可能にした空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤ（特に、トラック・バス用タイヤ）のカーカスライン形状は、タイヤをリム組みし、正規内圧の１０％の内圧を充填したときにおける形状が、主としてタイヤ平衡形状理論から求められた形状（平衡カーカスライン）に近似したものであることが好ましいとされている（例えば、特許文献１を参照）。平衡カーカスラインとは、タイヤに正規内圧を充填したとき、カーカス層の張力が、その内圧とカーカス層がベルト層と重なる区域に発生する反力以外には実質的に何らの力を受けない場合に、これらの力と釣り合って形成されるカーカス層の自然平衡形状のことである。正規内圧の１０％の内圧を充填したときにおける形状が平衡カーカスラインに近似していると、内圧変化に伴ってタイヤに余計な変形が発生することを抑制できるので、転がり抵抗の低減にも効果が見込まれる。

しかしながら、ビード部近傍においては、ビードフィラー等のタイヤ構成部材が配置されるため、前述の平衡カーカスラインを維持しにくいという問題がある。カーカスライン形状が、平衡カーカスラインから逸脱した形状であると、内圧変化に伴うタイヤの変形を抑制することができず、例えば、ビード部近傍（特に、カーカスライン形状が平衡カーカスラインから外れる部分）で局所的な変形が増大してしまい、転がり抵抗が悪化する虞がある。

特許第２６１４４６１号公報

本発明の目的は、内圧変化に伴うタイヤの変形を抑制し、ビード部近傍における局所的な変形を抑制して転がり抵抗の低減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、前記トレッド部における前記カーカス層の外周側に配置された複数層のベルト層を有する空気入りタイヤにおいて、タイヤ子午線断面において、正規内圧の１０％を付与した際に前記トレッド部を除く領域で前記カーカス層が形成するカーカスラインが、前記トレッド部側に位置する曲線Ｓと前記ビード部側に位置する曲線Ｔとで構成され、前記曲線Ｓは、曲率半径が異なる複数の円弧を連結して構成されて全体としてタイヤ幅方向外側に向かって凸となるように湾曲しており、前記曲線Ｔはタイヤ幅方向内側に向かって凸となるように湾曲しており、前記曲線Ｓ上の任意の点Ｐ_i における前記曲線Ｓの曲率半径Ｒ_i と、前記点Ｐ_i から前記ビード部側に前記カーカスラインに沿って５ｍｍ離間した隣接点Ｐ_i+1 における前記曲線Ｓの曲率半径Ｒ_i+1 とが、｜Ｒ_i+1 －Ｒ_i ｜／｜（Ｒ_i+1 ＋Ｒ_i ）／２｜≦０．２５の関係を満たし、前記曲線Ｓと前記曲線Ｔとが連結する点Ｑにおいて、点Ｑから前記トレッド部側に前記曲線Ｓに沿って５ｍｍ離間した隣接点Ｐ_S と前記点Ｑとを結んだ線分の傾きθ_S と、点Ｑから前記ビード部側に前記曲線Ｔに沿って５ｍｍ離間した隣接点Ｐ_T と前記点Ｑとを結んだ線分の傾きθ_T との差の絶対値｜θ_S －θ_T ｜が、｜θ_S －θ_T ｜≦８°の関係を満たし、前記曲線Ｔのタイヤ径方向内側端から前記カーカス層の最大外径位置までの径方向高さＨαと、前記曲線Ｔのタイヤ径方向内側端からタイヤ最大幅位置までの径方向高さＨβとの比Ｈβ／ＨαがＨβ／Ｈα≧０．５８の関係を満たすことを特徴とする。

本発明においては、上述の構造を有することで、カーカスラインの大半の部分を、実質的にタイヤ平衡形状理論から求められた形状（平衡カーカスライン）にすることができ、内圧変化があっても変形を抑制することができ、ビード部近傍における局所的な変形を抑制して転がり抵抗を低減することができる。具体的には、上述の｜Ｒ_i+1 －Ｒ_i ｜／｜（Ｒ_i+1 ＋Ｒ_i ）／２｜≦０．２５の関係を満たすことで、点Ｐ_i の位置でカーカスライン（曲線Ｓ）を構成する円弧と隣接点Ｐ_i+1 の位置でカーカスライン（曲線Ｓ）を構成する円弧とで曲率半径の差が微細になり、曲線Ｓが全体として平衡カーカスラインに近似した滑らかな曲線となる。また、上述のＨβ／Ｈα≧０．５８の関係を満たすことで、タイヤ最大幅位置がタイヤ径方向外側に寄る傾向になり、タイヤ幅方向内側に向かって凸となるように湾曲した曲線Ｔと滑らかに接続しやすくなり、平衡カーカスラインを達成しやすくなる。また、これによりバットレス部の厚みを抑制することもできるので、転がり抵抗を低減する効果も得ることができる。更に、上述の｜θ_S －θ_T ｜≦８°の関係を満たすことで、タイヤ幅方向外側に向かって凸となるように湾曲した曲線Ｓとタイヤ幅方向内側に向かって凸となるように湾曲した曲線Ｔとは滑らかに接続することになる。このような各部の湾曲形状や連結形状によって構成されたカーカスラインの全体的な形状は、ベルト層やビードフィラーやビードコアに接しない部分（曲線Ｓ）において平衡カーカスラインに近似しながら、タイヤ幅方向内側に向かって凸となるように湾曲した曲線Ｔと滑らかに接続するため、内圧変化があっても変形を抑制することができ、転がり抵抗を低減することができる。

本発明においては、ベルト端部を通るカーカスラインの法線とカーカスラインとの交点を点Ａとし、タイヤ最大幅位置におけるカーカスライン上の点を点βとしたとき、点Ａと点βを結ぶ線分の長さＬと、点Ａから点βまでのカーカスラインに沿った長さＫとが（Ｋ／Ｌ）³ ＜１．２５の関係を満たすことが好ましい。このような構造にすることで、主溝近傍における接地長を抑制することができ、粘弾性特性に起因する接地圧分布のピーク位置が偏心することを抑制でき、転がり抵抗の更なる低減を図ることができる。

本発明においては、曲線Ｓと曲線Ｔとが連結する点Ｑにおける曲線Ｓの曲率半径Ｒ_Q と、ベルト端部を通るカーカスラインの法線とカーカスラインとの交点Ａにおける曲線Ｓの曲率半径Ｒ_A との比Ｒ_Q ／Ｒ_A が、Ｒ_Q ／Ｒ_A ≧２．３の関係を満たすことが好ましい。このような関係に設定することで、点Ｑにおける曲線Ｓの曲率半径Ｒ_Q が交点Ａにおける曲線Ｓの曲率半径Ｒ_A に対して十分に大きくなり、カーカスライン（曲線Ｓ）の形状が良好になり、ビード部近傍における局所的な変形を抑制して転がり抵抗を低減するには有利になる。

本発明においては、曲線Ｔのペリフェリ長さＵが、Ｕ≦３０ｍｍの関係を満たすことが好ましい。これにより、カーカスラインのうち、タイヤ幅方向内側に向かって凸となるように湾曲した曲線Ｔで構成される部分を少なくすることができるので、ビード部近傍における局所的な変形を抑制して転がり抵抗を低減するには有利になる。

本発明においては、ビード部に子午線断面形状が六角形であるビードコアを備え、ビードコアの６つの頂点のうち最内径側の頂点を第一頂点とし、残りの頂点を第一頂点から反時計回りに第二乃至第六頂点とし、第一頂点と第二頂点とがなす辺に含まれるビードワイヤの周回部分の本数をＮ₁₂、第二頂点と第三頂点とがなす辺に含まれるビードワイヤの周回部分の本数をＮ₂₃、第三頂点と第四頂点とがなす辺に含まれるビードワイヤの周回部分の本数をＮ₃₄、第四頂点と第五頂点とがなす辺に含まれるビードワイヤの周回部分の本数をＮ₄₅、第五頂点と第六頂点とがなす辺に含まれるビードワイヤの周回部分の本数をＮ₅₆、第六頂点と第一頂点とがなす辺に含まれるビードワイヤの周回部分の本数をＮ₆₁としたとき、これら本数が４≦（Ｎ₁₂－Ｎ₄₅）＋（Ｎ₃₄－Ｎ₆₁）＋（Ｎ₅₆－Ｎ₂₃）≦１０の関係を満たすことが好ましい。これにより、ビードコアの形状によってビード等の浮き上がり変形を抑制することも可能になり、ビード部近傍における局所的な変形を抑制して、ビード部における発熱を抑制することができるので、転がり抵抗を低減するには有利になる。

本発明において、「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。「正規荷重」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荷重であり、ＪＡＴＭＡであれば最大負荷能力、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“ＬＯＡＤ ＣＡＰＡＣＩＴＹ”であるが、タイヤが乗用車用である場合には前記荷重の８８％に相当する荷重とする。

本発明の実施形態からなる空気入りタイヤの子午線断面図である。 本発明の実施例からなる空気入りタイヤのビードコアを拡大して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カーカスラインの形状を模式的に示す説明図である。 図３の点Ｑの近傍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。

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の本体部と折り返し部とにより挟み込まれている。

ビードコア５の断面形状は特に限定されないが、図１，２に示すように、タイヤ径方向外側に辺を備えた多角形状（例えば、図示の六角形状）であるとよい。詳述すると、ビードコア５は、図２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とよい。そして、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共通接線（図中の破線）がタイヤ径方向外側に辺を備えた多角形状（例えば、図示の六角形状）を形成しているとよい。このような形状を有していれば、ビードコア５の構造は、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。

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必ず含まれる。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。以降の説明において「ベルト端部」とは、交差ベルト対の中で最も幅が狭いベルト層７のタイヤ幅方向外側の端部を指す。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。

本発明は、カーカス層４が形成するカーカスラインの形状に関するものであるので、前述の構成部材からなる一般的な空気入りタイヤに適用することができ、その基本構造は上述のものに限定されない。尚、本発明において、カーカスラインとは、タイヤ子午線断面において、カーカス層４の外表面（タイヤ外周側の表面）が形成する輪郭線である。複数のカーカス層４が設けられる場合は、最内層側のカーカス層の外表面が形成する輪郭線をカーカスラインとする。

本発明においては、正規内圧の１０％を付与した際にトレッド部１を除く領域でカーカス層４が形成するカーカスラインが、図３に示すように、トレッド部１側に位置する曲線Ｓと、ビード部３側に位置する曲線Ｔとで構成され、これら曲線Ｓと曲線Ｔとは点Ｑにおいて接続している。図３では、カーカス層４の一部と２層のベルト層７とビードコア５を抽出している。図３のカーカス層４は、ビードコア５の外側に折り返された部分は省略している。トレッド部１を除く領域とは、厳密には、ベルト端部（前述の交差ベルト対の中で最も幅が狭いベルト層７のタイヤ幅方向外側の端部）を通るカーカスラインの法線（図中の破線）とカーカスラインとの交点Ａと、ビードコア５のタイヤ径方向外側の辺の延長線（図中の破線）とカーカスラインとの交点（コア離反点Ｂ）との間の領域である。つまり、曲線Ｓとは、正規内圧の１０％を付与した際にカーカス層４が形成するカーカスラインにおける交点Ａから点Ｑまでの部分であり、曲線Ｔとは、正規内圧の１０％を付与した際にカーカス層４が形成するカーカスラインにおける交点Ｑからコア離反点Ｂまでの部分である。

上述のように定義された曲線Ｓは、曲率半径が異なる複数の円弧を接続して構成されており、全体としてタイヤ幅方向外側に向かって凸となるように湾曲している。上述のように定義された曲線Ｔは、全体としてタイヤ幅方向内側に向かって凸となるように湾曲しており、曲線Ｓと同様に、曲率半径が異なる複数の円弧を連結して構成してもよい。曲線Ｓと曲線Ｔとは湾曲する向き（凸となる向き）が逆であるため、点Ｑは、曲線Ｓと曲線Ｔとの間で湾曲する向きが逆転する点であるということもできる。

本発明では、曲線Ｓについて、曲線Ｓ上の任意の点Ｐ_i における曲線Ｓの曲率半径をＲ_i とする。また、この点Ｐ_i からビード部３側にカーカスラインに沿って（５×ｎ）ｍｍ離間した点をＰ_i+n とし、このＰ_i+n における曲線Ｓの曲率半径をＲ_i+n とする（ｎは１以上の整数である）。言い換えると、曲線Ｓ上の任意の点Ｐ_i を基準として点Ｑ側（ビード部３側）に向かってカーカスラインに沿って５ｍｍ間隔で点を打ったとき、点Ｐ_i からｎ番目（ｎは１以上の整数）の点をＰ_i+n とし、その点Ｐ_i+n における曲線Ｓの曲率半径をＲ_i+n とする。例えばｎ＝２の場合、つまり、点Ｐ_i から点Ｑ側（ビード部３側）にカーカスラインに沿って５×２＝１０ｍｍ離間した点（点Ｐ_i から５ｍｍ間隔の点の２番目の点）は点Ｐ_i+2 であり、この点Ｐ_i+2 における曲線Ｓの曲率半径はＲ_i+2 である。

本発明では、特に、ｎ＝１の場合の点Ｐ_i+n を隣接点Ｐ_i+1 と呼ぶ。この隣接点Ｐ_i+1 とは、点Ｐ_i から前記ビード部３側に前記カーカスラインに沿って５ｍｍ（５×１ｍｍ）離間した点（点Ｐ_i から５ｍｍ間隔の点の１番目の点）であり、この隣接点Ｐ_i+1 における曲線Ｓの曲率半径はＲ_i+1 である。このとき、本発明では、任意の点Ｐ_i における曲率半径Ｒ_i と隣接点Ｐ_i+1 における曲率半径Ｒ_i+1 とが｜Ｒ_i+1 －Ｒ_i ｜／｜（Ｒ_i+1 ＋Ｒ_i ）／２｜≦０．２５の関係を満たしている。このように曲率半径を設定することで、曲線Ｓにおいては、カーカスラインを構成する複数の円弧の曲率が実質的に連続的に滑らかに変化し、実質的に平衡カーカスラインを構築することができる。そのため、内圧変化に伴う変形を抑制して、特にビード部３の近傍における局所的な変形を抑制することができるので、転がり抵抗を低減することができる。このとき、曲率半径Ｒ_i と曲率半径Ｒ_i+1 とが｜Ｒ_i+1 －Ｒ_i ｜／｜（Ｒ_i+1 ＋Ｒ_i ）／２｜＞０．２５の関係であると、点Ｐ_i の位置で曲線Ｓを構成する円弧と隣接点Ｐ_i+1 の位置で曲線Ｓを構成する円弧とが滑らかに接続せず、平衡カーカスラインからの乖離が大きくなり、内圧変化に伴う変形を抑制する効果が十分に見込めなくなる。

上述のように、曲線Ｓと曲線Ｔとは点Ｑを介して連結している。このとき、図４に拡大して示すように、点Ｑから点Ａ側（トレッド部１側）に曲線Ｓに沿って５ｍｍ離間した点をＰ_S とし、この点Ｐ_S と点Ｑとを結んだ線分の傾き（タイヤ幅方向に対する角度）をθ_S とする。同様に、点Ｑから点Ｂ側（ビード部３側）に曲線Ｔに沿って５ｍｍ離間した点をＰ_T とし、この点Ｐ_T と点Ｑとを結んだ線分の傾き（タイヤ幅方向に対する角度）をθ_T とする。このとき、傾きθ_S ，θ_T の差の絶対値｜θ_S －θ_T ｜は、｜θ_S －θ_T ｜≦８°、好ましくは｜θ_S －θ_T ｜≦５°の関係を満たすとよい。このように点Ｑ近傍の構造を規定することで、凸となる方向が逆になる曲線Ｓと曲線Ｔとが滑らかに接続することになる。即ち、曲線Ｓが平衡カーカスラインを形成していてもタイヤ幅方向内側に凸となる曲線Ｔと滑らかに接続することが可能になる。その結果、ビード部３の近傍における局所的な変形を抑制して、ビード部３における発熱を抑制することができるので、転がり抵抗を低減することができる。このとき、傾きθ_S ，θ_T の差の絶対値｜θ_S －θ_T ｜が８°を超えると、曲線Ｓと曲線Ｔとが滑らかに接続せず、非連続になるため、点Ｑ近傍において局所的に大きな変形が生じやすくなり、転がり抵抗を低減する効果が見込めなくなる。

更に、曲線Ｔのタイヤ径方向内側端（即ち、コア離反点Ｂ）の位置を基準として、このコア離反点Ｂの位置からカーカス層４の最大外径位置までのタイヤ径方向に沿った距離を径方向高さＨαとし、コア離反点Ｂの位置からタイヤ最大幅位置までのタイヤ径方向に沿った距離を径方向高さＨβとすると、本発明では、これら径方向高さの比Ｈβ／ＨαがＨβ／Ｈα≧０．５８の関係を満たしている。このような関係を満たすことで、タイヤ最大幅位置がタイヤ径方向外側に寄る傾向になり、タイヤ幅方向内側に向かって凸となるように湾曲した曲線Ｔと滑らかに接続しやすくなり、平衡カーカスラインを達成しやすくなる。また、タイヤ最大幅位置がタイヤ径方向外側に寄ることで、ベルト層７の端部近傍からタイヤ最大幅位置にかけてのカーカス層４の湾曲形状が良好になり、それによってバットレス部の厚みを抑制することもできるので、転がり抵抗を効果的に低減することができる。このとき、比Ｈβ／ＨαがＨβ／Ｈα＜０．５８の関係であると、タイヤ最大幅位置がタイヤ径方向内側に寄る傾向になり、曲線Ｓと曲線Ｔとを滑らかに接続することが難しくなり、良好なカーカスラインが得られず、転がり抵抗を低減する効果が十分に見込めなくなる。また、バットレス部の厚みを抑制することもできなくなるため、この点からも、転がり抵抗を十分に低減することができなくなる。

本発明では、上述の条件（｜Ｒ_i+1 －Ｒ_i ｜／｜（Ｒ_i+1 ＋Ｒ_i ）／２｜≦０．２５、｜θ_S －θ_T ｜≦８°、Ｈβ／Ｈα≧０．５８）を組み合わせてカーカスラインを構成しているので、これらの協働によって得られる各部の湾曲形状や連結形状に基づいて、ベルト層７やビードフィラー６やビードコア５に接しない部分（曲線Ｓ）において平衡カーカスラインに近似しながら、タイヤ幅方向内側に向かって凸となるように湾曲した曲線Ｔと滑らかに接続する良好な湾曲形状を得ることができる。これにより、内圧変化があっても余計な変形が発生することを抑制することができ、ビード部３の近傍における局所的な変形を抑制することができるので、転がり抵抗を低減することができる。

尚、本発明において、曲率半径は、下記式に基づいて算出するものとする。
Ｒ_i ＝｛１＋（dy/dz）² ｝^3/2 ／（d²y/dz²）
（上記式において、dzはタイヤ径方向の隣接点間距離（点Ｐ_i と点Ｐ_i+1 との間の距離）であり、dyはタイヤ幅方向の隣接点間距離（点Ｐ_i と点Ｐ_i+1 との間の距離）である。）

実際のタイヤにおいては、ＣＴスキャン等で撮影された断面形状に基づいて、カーカスラインを構成する複数の点群データを離散化してカーカスラインの形状や曲率半径を判断する。例えば、カーカスライン上の点Ｐ_i を中心とする半径１０ｍｍの円内に含まれる領域においてカーカスラインを構成する複数の点群データを用いて回帰曲線を作成することができる。このとき、回帰曲線の作成は、３次式で回帰する方法、最小二乗法で回帰する方法、３点を通る円弧で近似する方法のいずれを採用してもよい。隣接点Ｐ_i+1 は、このようにして作成された回帰曲線と、点Ｐ_i を中心とする半径５ｍｍの円との交点として決定することができる。曲線Ｓ、曲線Ｔの区別（曲線Ｓ，Ｔが凸となる向きの判定）は、上記のように求めたカーカスラインの曲率半径の符号によって判別することができる。点Ｑについても、カーカスラインの曲率半径の符号によって判別した曲線Ｓ，Ｔの接続する点として判別することができる。

上述のようにカーカスラインを設定するにあたって、曲率半径Ｒ_i と曲率半径Ｒ_i+2 とがＲ_i+2 ／Ｒ_i ≧１．０の関係を満たし、且つ、交点Ａにおける曲線Ｓの曲率半径Ｒ_A と点Ｑにおける曲線Ｓの曲率半径Ｒ_Q とがＲ_Q ＞Ｒ_A の関係を満たしていることが好ましい。このように曲率半径を設定することで、曲線Ｓにおいてカーカスラインを構成する複数の円弧の曲率が実質的に連続的に滑らかに変化するだけでなく、曲率半径が点Ａからタイヤ径方向内側（点Ｑ側）に向かって増大することになる。これにより、実質的に平衡カーカスラインとなった曲線Ｓを曲線Ｔに滑らかに接続することができる。その結果、内圧変化があっても余計な変形が発生することを抑制することができ、ビード部３の近傍における局所的な変形を抑制することができるので、転がり抵抗を低減するには有利になる。このとき、曲率半径Ｒ_i と曲率半径Ｒ_i+2 とがＲ_i+2 ／Ｒ_i ＜１．０の関係であると、平衡カーカスラインからの乖離が大きくなり、内圧変化に伴う変形を十分に抑制することができない。曲率半径Ｒ_A と曲率半径Ｒ_Q とがＲ_Q ≦Ｒ_A の関係であると、曲線Ｓを曲線Ｔに対して滑らかに接続できなくなるため、ビード部３の近傍における局所的な変形を抑制する効果が限定的になる。

点Ｑにおける曲線Ｓの曲率半径Ｒ_Q と交点Ａにおける曲線Ｓの曲率半径Ｒ_A とは、上述の関係（Ｒ_Q ＞Ｒ_A ）を満たすだけでなく、好ましくは比Ｒ_Q ／Ｒ_A が、Ｒ_Q ／Ｒ_A ≧２．３の関係を満たすとよい。このような関係に設定することで、点Ｑにおける曲線Ｓの曲率半径Ｒ_Q を交点Ａにおける曲線Ｓの曲率半径Ｒ_A に対して十分に大きくすることができ、カーカスライン（曲線Ｓ）の形状が良好になり、内圧変化があっても余計な変形が発生することを抑制することができる。特に、点Ｑの位置をタイヤ幅方向内側寄りに設定して、曲線Ｓを曲線Ｔに滑らかに接続しやすくすることができるので、ビード部３の近傍における局所的な変形を抑制して、転がり抵抗を低減するには有利になる。このとき、比Ｒ_Q ／Ｒ_A が２．３未満であると、カーカスライン（曲線Ｓ）の形状を最適化することができず、転がり抵抗を低減する効果が限定的になる。

上述のように径方向高さの比Ｈβ／ＨαをＨβ／Ｈα≧０．５８の関係にしただけでは、却ってベルト層７が内圧を分担する割合が増す可能性があり、接地長の増加を招いて、転がり抵抗に影響を及ぼす虞がある。そのため、タイヤ最大幅位置におけるカーカスライン上の点（コア離反点Ｂからの径方向高さがＨβである曲線Ｓ上の点）を点βとしたとき、前述の交点Ａと点βを結ぶ線分の長さＬと、点Ａから点βまでのカーカスライン（曲線Ｓ）に沿った長さＫとが（Ｋ／Ｌ）³ ＜１．２５の関係を満たすようにすることが好ましい。このような構造にすることで、ベルト層７の端部近傍からタイヤ最大幅位置にかけてのカーカス層４の湾曲形状が良好になり、接地長（特に、主溝近傍における接地長）の増加を抑制することができ、粘弾性特性に起因する接地圧分布のピーク位置の偏心を抑制して転がり抵抗の更なる低減を図ることができる。このとき、長さＫ，Ｌが（Ｋ／Ｌ）³ ≧１．２５の関係であると、カーカスラインの湾曲形状が良好にならず、転がり抵抗の更なる低減は見込めなくなる。

曲線Ｔは、ビード部３に配置される構成部材（ビードコア５、ビードフィラー６等）によって、必然的に、タイヤ幅方向内側に向かって凸となるように湾曲し、平衡カーカスラインからは逸脱する領域である。即ち、カーカスラインの全体を平衡カーカスラインに近似させることを意図すると、曲線Ｔで構成される部分は少ないほうが好ましいことになる。そこで、曲線Ｔのペリフェリ長さＵが、Ｕ≦３０ｍｍの関係を満たすようにすることが好ましい。これにより、曲線Ｔ（カーカスラインのうち、タイヤ幅方向内側に向かって凸となるように湾曲した部分）を少なくすることができるので、ビード部３の近傍における局所的な変形を抑制して、転がり抵抗を低減するには有利になる。このとき、曲線Ｔのペリフェリ長さＵが３０ｍｍを超えると、タイヤ幅方向内側に向かって凸となって平衡カーカスラインからは逸脱する領域が多くなり、ビード部３の近傍における局所的な変形を抑制する効果が限定的になる。

ビードコア５は、上述のように断面多角形状を有することが好ましいが、特に、図２に示すように、断面六角形状であることが好ましい。このように断面六角形状のビードコア５を設ける場合、ビードコア５の６つの頂点のうち最もタイヤ内径側に位置する頂点を第一頂点Ｖ１とし、残りの頂点を第一頂点から反時計回りに第二乃至第六頂点Ｖ２～Ｖ６とする。第二乃至第六頂点Ｖ２～Ｖ６の位置は、ビードコア５を構成するビードワイヤ５Ａの周回部分のタイヤ幅方向の配列状態やタイヤ径方向の積層状態によって決定するが、図示のように、第二頂点Ｖ２は第一頂点の次にタイヤ内径側に位置し、第三頂点Ｖ３は最もタイヤ幅方向外側に位置し、第四頂点Ｖ４は最もタイヤ外径側に位置し、第五頂点Ｖ５は第四頂点の次にタイヤ外径側に位置し、第六頂点Ｖ６は最もタイヤ幅方向内側に位置しているとよい。

また、断面六角形状のビードコア５においては、第一頂点Ｖ１と第二頂点Ｖ２とがなす辺Ｌ₁₂に含まれるビードワイヤ５Ａの周回部分の本数をＮ₁₂、第二頂点Ｖ２と第三頂点Ｖ３とがなす辺Ｌ₂₃に含まれるビードワイヤ５Ａの周回部分の本数をＮ₂₃、第三頂点Ｖ３と第四頂点Ｖ４とがなす辺Ｌ₃₄に含まれるビードワイヤ５Ａの周回部分の本数をＮ₃₄、第四頂点Ｖ４と第五頂点Ｖ５とがなす辺Ｌ₄₅に含まれるビードワイヤ５Ａの周回部分の本数をＮ₄₅、第五頂点Ｖ５と第六頂点Ｖ６とがなす辺Ｌ₅₆に含まれるビードワイヤ５Ａの周回部分の本数をＮ₅₆、第六頂点Ｖ６と第一頂点Ｖ１とがなす辺Ｌ₆₁に含まれるビードワイヤ５Ａの周回部分の本数をＮ₆₁としたとき、これら本数が４≦（Ｎ₁₂－Ｎ₄₅）＋（Ｎ₃₄－Ｎ₆₁）＋（Ｎ₅₆－Ｎ₂₃）≦１０の関係を満たすことが好ましい。例えば、図示の例では、Ｎ₁₂が６本、Ｎ₂₃が３本、Ｎ₃₄が６本、Ｎ₄₅が４本、Ｎ₅₆が５本、Ｎ₆₁が４本であるので、（Ｎ₁₂－Ｎ₄₅）＋（Ｎ₃₄－Ｎ₆₁）＋（Ｎ₅₆－Ｎ₂₃）＝（６－４）＋（６－４）＋（５－３）＝６という関係になっている。このような構造にすることで、ビードコア５の重心位置をビードトウ側に寄せることができ、ビードトウの浮き上がり変形を抑制することが可能になる。その結果、カーカス層４の形状（カーカスライン）だけでなくビードコア５の形状によってもビード部３の近傍における局所的な変形を抑制することが可能になる。即ち、ビード部３における発熱を抑制して、転がり抵抗の更なる低減を図ることができる。このとき、上述の本数の関係を満たさないと、ビードコア５の重心位置をビードトウ側に寄せることができず、ビード部３の近傍における局所的な変形を十分に抑制できず、転がり抵抗の更なる低減は見込めなくなる。

タイヤサイズが２７５／７０Ｒ２２．５であり、図１に例示する基本構造を有し、正規内圧の１０％を付与した際にトレッド部を除く領域でカーカス層が形成するカーカスライン（曲線Ｓおよび曲線Ｔ）について、ベルト端部（前述の交差ベルト対の中で最も幅が狭いベルト層のタイヤ幅方向外側の端部）を通るカーカスラインの法線とカーカスラインとの交点Ａにおける曲線Ｓの曲率半径Ｒ_A と、曲線Ｓと曲線Ｔとが連結する点Ｑにおける曲線Ｓの曲率半径Ｒ_Q と、点Ｑからトレッド部側に曲線Ｓに沿って５ｍｍ離間した隣接点Ｐ_S と点Ｑとを結んだ線分の傾きθ_S と、点Ｑからビード部側に曲線Ｔに沿って５ｍｍ離間した隣接点Ｐ_T と点Ｑとを結んだ線分の傾きθ_T と、曲線Ｔのペリフェリ長さＵと、曲線Ｓ上の任意の点Ｐ_i における曲線Ｓの曲率半径Ｒ_i と、点Ｐ_i からビード部側にカーカスラインに沿って５ｍｍ離間した隣接点Ｐ_i+1 における曲線Ｓの曲率半径Ｒ_i+1 とが｜Ｒ_i+1 －Ｒ_i ｜／｜（Ｒ_i+1 ＋Ｒ_i ）／２｜≦０．２５の関係を満たすか否かと、コア離反点Ｂの位置からカーカス層４のタイヤ径方向最外径位置までの径方向高さＨαとタイヤ最大幅位置までの径方向高さＨβとの比Ｈβ／Ｈαと、上述の傾きθ_S と傾きθ_T との差の絶対値｜θ_S －θ_T ｜と、タイヤ最大幅位置におけるカーカスライン上の点βと交点Ａとを結ぶ線分の長さＬと、点Ａから点βまでのカーカスライン（曲線Ｓ）に沿った長さＫとの比率（Ｋ／Ｌ）³ と、上述の曲率半径Ｒ_Q と曲率半径Ｒ_A との比Ｒ_Q ／Ｒ_A と、ペリフェリ長さＵが３０ｍｍ未満であるか否かと、ビードコアの第一頂点と第二頂点とがなす辺に含まれるビードワイヤの周回部分の本数Ｎ₁₂、第二頂点と第三頂点とがなす辺に含まれるビードワイヤの周回部分の本数Ｎ₂₃、第三頂点と第四頂点とがなす辺に含まれるビードワイヤの周回部分の本数Ｎ₃₄、第四頂点と第五頂点とがなす辺に含まれるビードワイヤの周回部分の本数Ｎ₄₅、第五頂点と第六頂点とがなす辺に含まれるビードワイヤの周回部分の本数Ｎ₅₆、第六頂点と第一頂点とがなす辺に含まれるビードワイヤの周回部分の本数Ｎ₆₁から算出される（Ｎ₁₂－Ｎ₄₅）＋（Ｎ₃₄－Ｎ₆₁）＋（Ｎ₅₆－Ｎ₂₃）の値とを、それぞれ表１のように設定した従来例１、比較例１～３、実施例１～９の１３種類の空気入りタイヤを作製した。

表１において、「｜Ｒ_i+1 －Ｒ_i ｜／｜（Ｒ_i+1 ＋Ｒ_i ）／２｜≦０．２５」の欄、「Ｕ＜３０ｍｍ」の欄については、各項目の関係を満たす場合は「〇」、満たさない場合は「×」を表示した。

これら空気入りタイヤについて、下記の評価方法により、低転がり性能を評価し、その結果を表１に併せて示した。

低転がり性能
各試験タイヤをＪＡＴＭＡ規定リムに組み付けて、規定空気圧、規定荷重の０．８５倍、速度６０ｋｍ／ｈの条件で、スチールドラム式転がり抵抗試験機を用いて、ＩＳＯ ２８５８０に準拠して、転がり抵抗を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用いて、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転がり抵抗が小さく、低転がり性能に優れることを意味する。尚、指数値が「１５０」以下では、転がり抵抗の低減効果が小さく、低転がり性能を改善する有意な効果は得られなった。

表１から明らかなように、実施例１～９はいずれも、低転がり性能を改善した。これに対して、比較例１，２は、比Ｈβ／Ｈαが小さいため、転がり抵抗を十分に低減することができなかった。比較例３は、曲線Ｓの曲率半径が｜Ｒ_i+1 －Ｒ_i ｜／｜（Ｒ_i+1 ＋Ｒ_i ）／２｜≦０．２５の関係を満たさないため、転がり抵抗を十分に低減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 ビードフィラー
７ ベルト層
ＣＬ タイヤ赤道

Claims (5)

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、前記トレッド部における前記カーカス層の外周側に配置された複数層のベルト層を有する空気入りタイヤにおいて、
   タイヤ子午線断面において、正規内圧の１０％を付与した際に前記トレッド部を除く領域で前記カーカス層が形成するカーカスラインが、前記トレッド部側に位置する曲線Ｓと前記ビード部側に位置する曲線Ｔとで構成され、前記曲線Ｓは、曲率半径が異なる複数の円弧を連結して構成されて全体としてタイヤ幅方向外側に向かって凸となるように湾曲しており、前記曲線Ｔはタイヤ幅方向内側に向かって凸となるように湾曲しており、
   前記曲線Ｓ上の任意の点Ｐ_i における前記曲線Ｓの曲率半径Ｒ_i と、前記点Ｐ_i から前記ビード部側に前記カーカスラインに沿って５ｍｍ離間した隣接点Ｐ_i+1 における前記曲線Ｓの曲率半径Ｒ_i+1 とが、｜Ｒ_i+1 －Ｒ_i ｜／｜（Ｒ_i+1 ＋Ｒ_i ）／２｜≦０．２５の関係を満たし、
   前記曲線Ｓと前記曲線Ｔとが連結する点Ｑにおいて、点Ｑから前記トレッド部側に前記曲線Ｓに沿って５ｍｍ離間した隣接点Ｐ_S と前記点Ｑとを結んだ線分の傾きθ_S と、点Ｑから前記ビード部側に前記曲線Ｔに沿って５ｍｍ離間した隣接点Ｐ_T と前記点Ｑとを結んだ線分の傾きθ_T との差の絶対値｜θ_S －θ_T ｜が、｜θ_S －θ_T ｜≦８°の関係を満たし、
   前記曲線Ｔのタイヤ径方向内側端から前記カーカス層の最大外径位置までの径方向高さＨαと、前記曲線Ｔのタイヤ径方向内側端からタイヤ最大幅位置までの径方向高さＨβとの比Ｈβ／ＨαがＨβ／Ｈα≧０．５８の関係を満たすことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. ベルト端部を通る前記カーカスラインの法線と前記カーカスラインとの交点を点Ａとし、前記タイヤ最大幅位置におけるカーカスライン上の点を点βとしたとき、
   前記点Ａと前記点βを結ぶ線分の長さＬと、前記点Ａから前記点βまでのカーカスラインに沿った長さＫとが（Ｋ／Ｌ）³ ＜１．２５の関係を満たすことを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記曲線Ｓと前記曲線Ｔとが連結する点Ｑにおける前記曲線Ｓの曲率半径Ｒ_Q と、ベルト端部を通る前記カーカスラインの法線と前記カーカスラインとの交点Ａにおける前記曲線Ｓの曲率半径Ｒ_A との比Ｒ_Q ／Ｒ_A が、Ｒ_Q ／Ｒ_A ≧２．３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. 前記曲線Ｔのペリフェリ長さＵが、Ｕ≦３０ｍｍ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. 前記ビード部に子午線断面形状が六角形であるビードコアを備え、前記ビードコアの６つの頂点のうち最内径側の頂点を第一頂点とし、残りの頂点を第一頂点から反時計回りに第二乃至第六頂点とし、第一頂点と第二頂点とがなす辺に含まれるビードワイヤの周回部分の本数をＮ₁₂、第二頂点と第三頂点とがなす辺に含まれるビードワイヤの周回部分の本数をＮ₂₃、第三頂点と第四頂点とがなす辺に含まれるビードワイヤの周回部分の本数をＮ₃₄、第四頂点と第五頂点とがなす辺に含まれるビードワイヤの周回部分の本数をＮ₄₅、第五頂点と第六頂点とがなす辺に含まれるビードワイヤの周回部分の本数をＮ₅₆、第六頂点と第一頂点とがなす辺に含まれるビードワイヤの周回部分の本数をＮ₆₁としたとき、これら本数が４≦（Ｎ₁₂－Ｎ₄₅）＋（Ｎ₃₄－Ｎ₆₁）＋（Ｎ₅₆－Ｎ₂₃）≦１０の関係を満たす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。

Images