(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状の構造体である環状構造体と、
前記環状構造体の径方向外側に、前記環状構造体の周方向に向かって設けられてトレッド部となるゴム層と、
ゴムで被覆された繊維を有し、前記環状構造体と前記ゴム層とを含む円筒形状の構造体の中心軸と平行な方向における両側に少なくとも設けられるカーカス部と、
金属の環状の構造体であり、幅方向における前記環状構造体の両側の領域に設けられる補強構造体と、を含み、
前記環状構造体の子午断面における形状は、少なくとも一つ以上の曲率を有し、
前記環状構造体及び前記補強構造体は、厚みが０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下であることを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記環状構造体の子午断面において、前記環状構造体の外径が最も大きい部分と外径が最も小さい部分との差は０．１ｍｍ以上２０ｍｍ以下である請求項１に記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
前記環状構造体の子午断面の形状は、少なくとも一つ以上の凸形状又は凹形状を有し、かつ、前記環状構造体の赤道面に対して対称である請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤの子午断面において、前記トレッド部の外側形状は、少なくとも一部に平坦部を有する空気入りタイヤ。
【請求項５】
前記カーカス部の一部は、前記環状構造体の径方向外側に配置される請求項１から４のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
【請求項６】
前記環状構造体及び前記補強構造体は、弾性率が７０ＧＰａ以上２５０ＧＰａ以下である請求項１から５のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
【請求項７】
前記環状構造体は、金属である請求項１から６のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、転がり抵抗を低減できる空気入りタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
空気入りタイヤの転がり抵抗を低減することは、自動車の燃費を改善するために有用である。タイヤの転がり抵抗を低減するため、例えばシリカ配合のゴムをトレッドに適用する等の技術がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】土井昭政、「タイヤにおける最近の技術動向」、日本ゴム協会誌、１９９８年９月  Ｖｏｌ．７１、ｐ．５８８−５９４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されている空気入りタイヤの転がり抵抗を低減する手法は、材料に改良を加えるものであるが、空気入りタイヤの構造を変更することによって転がり抵抗を低減できる可能性もある。本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、空気入りタイヤの転がり抵抗を低減する構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決するための手段は、円筒形状の構造体である環状構造体と、前記環状構造体の径方向外側に、前記環状構造体の周方向に向かって設けられてトレッド部となるゴム層と、ゴムで被覆された繊維を有し、前記環状構造体と前記ゴム層とを含む円筒形状の構造体の中心軸と平行な方向における両側に少なくとも設けられるカーカス部と、を含み、前記環状構造体の子午断面における形状は、少なくとも一つ以上の曲率を有することを特徴とする空気入りタイヤである。
【０００６】
上述した手段において、前記環状構造体の子午断面において、前記環状構造体の外径が最も大きい部分と外径が最も小さい部分との差は０．１ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることが好ましい。
【０００７】
上述した手段において、前記環状構造体の子午断面の形状は、少なくとも一つ以上の凸形状又は凹形状を有し、かつ、前記環状構造体の赤道面に対して対称であることが好ましい。
【０００８】
上述した手段において、請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤの子午断面において、前記トレッド部の外側形状は、少なくとも一部に平坦部を有することが好ましい。
【０００９】
上述した手段において、前記カーカス部の一部は、前記環状構造体の径方向外側に配置されることが好ましい。
【００１０】
上述した手段において、前記環状構造体及び前記補強構造体は、弾性率が７０ＧＰａ以上２５０ＧＰａ以下であることが好ましい。
【００１１】
上述した手段において、前記環状構造体及び前記補強構造体は、厚みが０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１２】
上述した手段において、前記環状構造体及び前記補強構造体は、金属であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、空気入りタイヤの転がり抵抗を低減する構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本実施形態に係るタイヤ子午断面図である。
【図２】図２は、本実施形態に係るタイヤが有する環状構造体の斜視図である。
【図３】図３は、本実施形態に係るが有するカーカス部の拡大図である。
【図４】図４は、環状構造体の子午断面図である。
【図５】図５は、環状構造体の変形例を示す子午断面図である。
【図６】図６は、本実施形態に係るタイヤの子午断面の一部を示す図である。
【図７】図７は、補強構造体を有する環状構造体を示す子午断面図である。
【図８−１】図８−１は、本実施形態の変形例に係るタイヤの子午断面を示す図である。
【図８−２】図８−２は、本実施形態の変形例に係るタイヤの子午断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００１６】
空気入りタイヤ（以下、必要に応じてタイヤという）の転がり抵抗を低減するため、タイヤの偏心変形を極限まで高めると、タイヤと路面との接地面積が小さくなり接地圧が増加する。その結果、トレッド部の変形による粘弾性エネルギ損失が大きくなり、転がり抵抗が増加する。本発明者らは、この点に注目し、タイヤと路面との接地面積を確保し、かつ偏心変形を維持することによって、転がり抵抗を低減し、かつ操安性を向上させることを試みた。偏心変形とは、タイヤのトレッドリング（クラウン領域のこと）が円形を保ったまま垂直に変位する一次モードの変形である。タイヤと路面との接地面積を確保し、かつ偏心変形を維持するため、本実施形態に係るタイヤは、例えば、金属の薄板で製造される円筒形状の環状構造体の外側に、前記環状構造体の周方向に向かってゴム層を設け、このゴム層をトレッド部とする構造を採用する。
【００１７】
図１は、本実施形態に係るタイヤ子午断面図である。図２は、本実施形態に係るタイヤが有する環状構造体の斜視図である。図３は、本実施形態に係るが有するカーカス部の拡大図である。タイヤ１は、環状の構造体であり、図１に示すような子午断面を有する。前記環状の構造体の中心を通る軸がタイヤ１の中心軸（Ｙ軸）となる。タイヤ１は、使用時において、内部に空気が充填される。
【００１８】
タイヤ１は、中心軸（Ｙ軸）を回転軸として回転する。Ｙ軸は、タイヤ１の中心軸かつ回転軸である。タイヤ１の中心軸（回転軸）であるＹ軸に直交し、かつタイヤ１が接地する路面と平行な軸をＸ軸、Ｙ軸とＸ軸とに直交する軸をＺ軸とする。Ｙ軸と平行な方向がタイヤ１の幅方向である。Ｙ軸を通り、かつＹ軸に直交する方向がタイヤ１の径方向である。また、Ｙ軸を中心とする周方向が空気入りタイヤ１の周方向（図１の矢印ＣＲで示す方向）である。
【００１９】
図１に示すように、タイヤ１は、環状構造体１０と、ゴム層１１と、カーカス部１２と、補強構造体１５とを含む。図２に示すように、環状構造体１０は、円筒形状の構造体である。ゴム層１１は、環状構造体１０の外側１０ｓｏに、環状構造体１０の周方向に向かって設けられることで、タイヤ１のトレッド部となる。カーカス部１２は、図３に示すように、ゴム１２Ｒで被覆された繊維１２Ｆを有する。
【００２０】
図１に示すように、カーカス部１２は、環状構造体１０の径方向内側を通って、両方のビード部１３間を連結している。すなわち、カーカス部１２は、両方のビード部１３、１３間で連続している。なお、後述するように、カーカス部１２は、環状構造体１０の幅方向における両側に設けられるとともに、両方のビード部１３、１３間で連続していなくてもよい。このように、カーカス部１２は、図３に示すように、少なくとも環状構造体１０とゴム層１１とを含む円筒形状の構造体２の中心軸（Ｙ軸）と平行な方向（すなわち幅方向）における両側に設けられていればよい。
【００２１】
環状構造体１０は、本実施形態においては金属材料で作られる。環状構造体１０に用いることができる金属材料としては、炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム合金等があるが、これらに限定されるものではない。例えば、ＣＦＲＰ（Carbone Fiber Reinforced Plastics）やＧＦＲＰ（Glass Fiber Reinforced Plastics）等の繊維強化プラスチックを環状構造体１０に用いることもできる。
【００２２】
環状構造体１０の弾性率は、７０ＧＰａ以上２５０ＧＰａ以下とすることが好ましい。また、環状構造体１０の厚みｔｍは、０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下とすることが好ましい。環状構造体１０の厚みｔｍは、環状構造体１０の材料によって適切な大きさに設定されることが好ましい。環状構造体１０の弾性率の単位と厚みｔの単位とをそれぞれＧＰａ、ｍｍとした場合、弾性率と厚みｔｍとの積で規定される剛性パラメータは、７以上５００以下とすることが好ましい。
【００２３】
剛性パラメータを上記の範囲とすることにより、環状構造体１０は、面内剛性が大きくなる。このため、タイヤ１に空気を充填したとき及びタイヤ１が路面に接地したときにおいては、環状構造体１０によってトレッド部となるゴム層１１の設置部における局所的な変形が抑制される。その結果、タイヤ１は、前記変形にともなう粘弾性エネルギの損失が抑制される。また、剛性パラメータを上記の範囲とすることにより、環状構造体１０は、径方向における剛性は小さくなる。このため、タイヤ１は、従来の空気入りタイヤと同様に、路面との接地部でトレッド部が柔軟に変形する。このような機能により、タイヤ１は、接地部における局所的な歪み及び応力の集中を回避しながら偏心変形するので、接地部における歪みを分散させることができる。その結果、タイヤ１は、接地部におけるゴム層１１の局所的な変形が抑制されるので、接地面積が確保され、転がり抵抗が低減される。
【００２４】
さらに、タイヤ１は、環状構造体１０の面内剛性が大きいこと及びゴム層１１の接地面積を確保できる結果、周方向における接地長さを確保できることから、舵角が入力されたときに発生する横力が大きくなる。その結果、タイヤ１は、大きなコーナーリングパワーを得ることができる。また、環状構造体１０を金属で製造した場合、タイヤ１の内部に充填された空気は環状構造体１０をほとんど透過しない。その結果、タイヤ１の空気圧の管理が容易になるという利点もある。このため、長期にわたり、タイヤ１に空気を充填しないような使用態様に対しても、タイヤ１の空気圧低下を抑制できる。
【００２５】
環状構造体１０の中心軸（Ｙ軸）と平行な方向、すなわち幅方向における環状構造体１０の寸法（環状構造体幅）Ｗｍは、図１に示す中心軸（Ｙ軸）と平行な方向におけるタイヤ１の総幅（ＪＡＴＭＡ規定リム幅のホイールに組んで３００ｋＰａの空気を充填した状態）Ｗの５０％（Ｗ×０．５）以上９５％（Ｗ×０．９５）以下とすることが好ましい。ＷｍがＷ×０．５よりも小さい場合、環状構造体１０の子午断面内における剛性が不足する結果、タイヤ幅に対して偏心変形を維持する領域が減少する。その結果、転がり抵抗を低減させる効果及びコーナーリングパワーも減少してしまうおそれがある。また、ＷｍがＷ×０．９５を超えると、接地時においてトレッド部が環状構造体１０を中心軸（Ｙ軸）方向に座屈変形させ、環状構造体１０の変形を招くおそれがある。Ｗ×０．５≦Ｗｍ≦Ｗ×０．９５とすることで、転がり抵抗を低減させつつコーナーリングパワーを維持し、さらに、環状構造体１０の変形も抑制できる。
【００２６】
環状構造体１０の外側１０ｓｏとゴム層１１の内側１１ｓｉとは互いに接触している。本実施形態において、環状構造体１０とゴム層１１とは、例えば接着剤によって固定されている。このような構造により、環状構造体１０とゴム層１１との間で相互に力を伝達できる。環状構造体１０とゴム層１１とを固定する手段は、接着剤に限定されるものではない。
【００２７】
ゴム層１１は、合成ゴムや天然ゴム又はこれらを混合したゴム材料と、当該ゴム材料に補強材として添加される炭素やＳｉＯ２等を含む。また、環状構造体１０は、ゴム層１１の径方向外側には露出しないことが好ましい。このようにすれば、環状構造体１０とゴム層１１とをより確実に固定できる。さらに、環状構造体１０は、ゴム層１１内に埋設されていてもよい。このようにしても、環状構造体１０とゴム層１１とをより確実に固定できる。
【００２８】
ゴム層１１は、無端のベルト状の構造体である。図１に示すように、本実施形態において、ゴム層１１は、外側１１ｓｏに複数の溝（主溝）Ｓを有している。ゴム層１１は、溝Ｓの他にもラグ溝を有していてもよい。本実施形態において、ゴム層１１の子午断面形状は限定されるものではないが、構造体２の子午断面において、ゴム層１１の外側１１ｓｏ（タイヤ１のトレッド面）は、少なくとも一部に平坦部を有する（公差、誤差を含む）ことがより好ましい。
【００２９】
カーカス部１２は、タイヤ１に空気を充填した際に、環状構造体１０とともに圧力容器としての役目を果たす強度メンバーである。カーカス部１２及び環状構造体１０は、内部に充填された空気の内圧によってタイヤ１に作用する荷重を支え、走行中にタイヤ１が受ける動的荷重に耐える。本実施形態において、タイヤ１のカーカス部１２は、内側にインナーライナー１４を有する。インナーライナー１４によって、タイヤ１の内部に充填された空気の漏洩を抑制する。両方のカーカス部１２は、径方向内側に、それぞれビード部１３を有する。ビード部１３は、タイヤ１が取り付けられるホイールのリムと嵌合する。なお、カーカス部１２は、ホイールのリムと機械的に結合していてもよい。
【００３０】
図１に示すように、タイヤ１は、環状構造体１０の外側１０ｓｏにおいて、幅方向における一端部から他端部に向かってカーカス部１２が掛け渡され、かつ環状構造体１０とゴム層１１とによって両者の幅方向全領域でカーカス部１２が挟まれる。このように、カーカス１２を環状構造体１０の径方向外側に配置することで、環状構造体１０のタイヤ幅方向端部におけるゴム層１１の変形を緩和できるので、タイヤ１の耐久性が向上する。
【００３１】
また、カーカス部１２を環状構造体１０とゴム層１１とで挟むようにすると、カーカス部１２は環状構造体１０とゴム層１１とに確実に固定され、高い強度を確保できるので好ましい。さらに、環状構造体１０の外側１０ｓｏにおいて幅方向全領域にわたりカーカス部１２が覆うようにすることによって、カーカス部１２がタイヤ１の幅方向において分断されないので、カーカス部１２と環状構造体１０との接合部に作用する力を抑制できる。その結果、タイヤ１は、前記接合部に不具合が発生するおそれが低減されるので、耐久性低下を抑制できる。
【００３２】
図４は、環状構造体の子午断面図である。図５は、環状構造体の変形例を示す子午断面図である。図４に示すように、環状構造体１０の子午断面における形状は、少なくとも一つ以上の曲率を有する。すなわち、環状構造体１０は、少なくとも１つの円弧を含む。環状構造体１０は、幅方向中央に向かうにしたがって直径が大きくなっている。すなわち、環状構造体１０は、径方向外側に突出する凸部を有する。また、図４の二点鎖線出示す環状構造体１０’は、幅方向中央に向かうにしたがって直径が小さくなっている。すなわち、環状構造体１０’は、径方向内側に凹む凹部を有する。さらに、図５に示す環状構造体１０ａは、径方向外側に突出する２つの円弧１０Ｔ、１０Ｔと、径方向内側に凹む１つの円弧１０Ｕとを有する。
【００３３】
このように、本実施形態において、環状構造体１０等は、子午断面における形状が、少なくとも１つの円弧を含んで入ればよい。環状構造体１０等の子午断面の形状は少なくとも１つの円弧を有するので、環状構造体１０等の剛性が増加し、その結果、コーナーリングパワーが増加する。また、同じコーナーリングパワーであれば、環状構造体１０等の厚みを小さくできるので、材料節減及び質量低減が実現できる。環状構造体１０等の質量が低減されることにより、タイヤ１の質量も低減されるので、タイヤ１が装着される車両においては、ばね下質量を低減させることができる。
【００３４】
環状構造体１０等の子午断面において、環状構造体１０等の外径が最も大きい部分と外径が最も小さい部分との差は０．１ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることが好ましい。すなわち、環状構造体１０等の外径が最も大きい部分の半径をＲｍａｘ、環状構造体１０、１０’の外径が最も小さい部分の半径をＲｍｉｎとすると、前記差はＲｍａｘ−Ｒｍｉｎとなる。このようにすることで、環状構造体１０、１０’の剛性（径方向における変形のしにくさを表す尺度）を適切な大きさにすることができるので、タイヤの性能（操縦安定性、乗り心地、耐衝撃性等）を確保することができる。
【００３５】
図４、図５に示すように、環状構造体１０等の子午断面の形状は、少なくとも一つ以上の凸形状（径方向外側に突出する円弧）又は凹形状（径方向内側に凹む円弧）を有し、かつ、環状構造体１０等の赤道面ＣＰに対して対称であることが好ましい。このようにすることで、環状構造体１０等の補強バランスを幅方向（Ｙ軸と平行な方向）の両側で同様にすることができる。その結果、環状構造体１０等及びタイヤ１の耐久性を向上させることができる。なお、環状構造体１０等の子午断面における形状は、赤道面ＣＰに対して対称でなくてもよい。環状構造体１０等の子午断面における形状を、赤道面ＣＰに対して非対称にすることで、タイヤ１の幅方向における特性を変更することができる。例えば、タイヤ１の装着する位置に左右の指定がある場合等に、タイヤ１の幅方向における特性を変化させて、より高い性能を追求することができる。
【００３６】
図６は、本実施形態に係るタイヤの子午断面の一部を示す図である。タイヤ１の子午断面において、トレッド部となるゴム層１１の外側１１ｓｏの形状（外側形状、トレッドプロファイル）は、少なくとも一部に平坦部ＦＰを有することが好ましい。環状構造体１０を有するタイヤ１は、トレッド部の剛性（面内剛性）が大きいため接地域と非接地域とにおけるトレッドプロファイルの変化が少ない。このため、タイヤ１のトレッドプロファイルを、タイヤ１の子午断面において路面と同様の平坦な形状とすることにより、タイヤ１の接地面を確保することができる。平坦部ＦＰは、少なくとも環状構造体１０が配置されている領域に配置されることが好ましい。また、平坦部ＦＰは、環状構造体１０の幅方向外側端部１０ｔ、１０ｔからタイヤ１の幅方向外側に向かってそれぞれ３ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲（図６のＷｓで示す範囲）まで設けられることがより好ましい。
【００３７】
図７は、補強構造体を有する環状構造体を示す子午断面図である。環状構造体１０の厚みは、０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下と薄い。このため、タイヤ１へのインフレート時には環状構造体１０の幅方向中央部が膨張しようとして、幅方向における両側にバックリングによる変形が発生することがある。その結果、環状構造体１０及びタイヤ１の形状が歪み、タイヤ１の転動時における振動等の原因となることがある。この現象は、環状構造体１０の厚みが小さい程、顕著になる。一方、環状構造体１０の厚みが０．５ｍｍ以上になると、バックリングによる変形は抑制されるが、環状構造体１０の質量が増加して、タイヤ１のばね下質量が増加する。
【００３８】
環状構造体１０の幅方向における両端部の剛性をより向上させることにより、前記両端部で発生する、上述したバックリングによる変形を抑制することができる。このため、本実施形態では、補強構造体１５を、環状構造体１０のＹ軸と平行な方向における両側に設けることが好ましい。補強構造体１５は、環状の構造体であり、幅方向における環状構造体１０の両側の領域に設けられる。補強構造体１５に用いることができる金属材料としては、炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム合金等があるが、これらに限定されるものではない。例えば、ＣＦＲＰ（Carbone Fiber Reinforced Plastics）やＧＦＲＰ（Glass Fiber Reinforced Plastics）等の繊維強化プラスチックを補強構造体１５に用いることもできる。
【００３９】
補強構造体１５により、Ｙ軸と平行な方向における環状構造体１０の両側の領域は、それ以外の領域よりも剛性が高くなる。このため、環状構造体１０の両側に発生するバックリングによる変形を抑制しつつ、環状構造体１０の質量増加を最小限に抑えることができる。剛性とは、径方向における剛性である。すなわち、一方の補強構造体１５が設けられる領域（補強領域）と補強構造体１５が設けられない領域（非補強領域）とに、それぞれ径方向に向かって同じ荷重を負荷した場合、補強領域の方が非補強領域よりも変形が少なくなる。
【００４０】
補強構造体１５と環状構造体１０とは、機械的に結合していることが好ましい。両者の結合においては、補強構造体１５と環状構造体１０とが直接結合していてもよいし、その他の部材（例えば、接着剤又はゴム等）を介して結合していてもよい。両者を機械的に結合させる例としては、例えば、溶接、リベット又はボルトによる締結、接着、焼き嵌め又は冷やし嵌め焼等がある。
【００４１】
補強構造体１５は、弾性率が７０ＧＰａ以上２５０ＧＰａ以下であることが好ましい。このようにすることで、バックリングによる変形を効果的に抑制できるとともに、タイヤ１の転がり抵抗を低減でき、さらに及び操安性を向上させることができる。なお、環状構造体１０の弾性率と補強構造体１５の弾性率とは異なっていてもよい。また、補強構造体１５は、厚みｔｈが０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましい。このようにすることで、バックリングによる変形を効果的に抑制できるとともに、タイヤ１の転がり抵抗を低減でき、さらに及び操安性を向上させることができる。なお、環状構造体１０の厚みｔｍと補強構造体１５の厚みｔｈとは異なっていてもよい。
【００４２】
タイヤの子午断面１において、補強構造体１５の断面２次モーメントは、０．００４ｍｍ４以上２０ｍｍ４以下であることが好ましい。このようにすれば、環状構造体１０をより効果的に補強して、バックリングによる変形をより効果的に抑制することができる。図５に示す例において、補強構造体１５の子午断面における形状は長方形である。この場合、断面２次モーメントＩは、式（１）で求めることができる。補強構造体１５の子午断面における形状は長方形である場合、Ｉ＝０．００４ｍｍ４は、Ｗｈ＝５０ｍｍ、ｔｈ＝０．１ｍｍに対応し、Ｉ＝２０ｍｍ４は、Ｗｈ＝３０ｍｍ、ｔｈ＝２ｍｍに対応する。Ｗｈは、補強構造体１５の幅方向における寸法である。
Ｉ＝Ｗｈ×ｔｈ３／１２・・・（１）
【００４３】
図８−１、図８−２は、本実施形態の変形例に係るタイヤの子午断面を示す図である。これらの変形例は、環状構造体１０に対するカーカス部１２の取り付け方式が上述した実施形態と異なる他は、上述した実施形態と同様である。図８−１に示すタイヤ１ａは、カーカス部１２ａの一端部が、環状構造体１０の外側１０ｓｏに取り付けられ、かつ環状構造体１０とゴム層１１とに挟まれる。補強構造体１５は、環状構造体１０の径方向内側に設けられる。このカーカス部１２ａは、タイヤ１ａの幅方向において分断されている。このようにすることで、カーカス部１２ａが少なくなるため、タイヤ１ａの質量を低減できる。
【００４４】
図８−２に示すタイヤ１ｂは、カーカス部１２ｂが環状構造体１０の内側１０ｓｉの幅方向全域で固定される。このような構造により、タイヤ１ｂは、カーカス部１２ｂがタイヤ１ｂの幅方向において分断されない。このため、タイヤ１ｂは、内圧をカーカス部１２ｂ全体で受けることになり、カーカス部１２ｂと環状構造体１０との接合部に内圧は作用しない。このように、図８−２に示すタイヤ１ｂは、幅方向においてカーカス部１２ｂが分断されないので、カーカス部１２ｂと環状構造体１０との接合部に作用する力を抑制できる。その結果、タイヤ１ｂは、前記接合部に不具合が発生するおそれを低減できるので、タイヤ１ｂの耐久性低下を抑制できる。
【００４５】
（評価）
本実施形態に係るタイヤ１の性能を評価した。具体的には、本実施形態に係るタイヤ１を基にして、コンピュータで解析可能な数値解析モデルを作成し、コンピュータを用いて有限要素法で解析し、性能を評価した。数値解析モデルの元となったタイヤ１は、図１に示す子午断面形状を有している。評価に供したタイヤ１は、サイズが２２５／５０Ｒ１８である。環状構造体１０は、厚みｔｍ（図１参照）は０．２ｍｍ、幅Ｗｍは１５０ｍｍである。環状構造体１０は、径方向外側にカーカス部１２を配置し、両者をゴム層１１に埋め込んだ。カーカス部１２の両端部には、ビード部１３が設けられる。
【００４６】
比較対象として、従来構造の空気入りタイヤについて、コンピュータで解析可能な数値解析モデルを作成し、コンピュータを用いて有限要素法で接地解析及び転動解析を実行した。従来構造の空気入りタイヤは、サイズが２２５／５０Ｒ１８である。本評価においては、内圧として２３０ｋＰａを評価対象（タイヤ１及び従来構造の空気入りタイヤ）へ負荷した。この状態で、前記評価対象に４．５ｋＮの接地荷重を負荷して、１０ｋｍ／ｈの転動速度で転動させた。
【００４７】
タイヤ１と従来構造の空気入りタイヤとを評価するための特性値は、転がり抵抗及びコーナーリングパワーである。コーナーリングパワーＣＰは、評価対象を定常転動させた状態において評価対象に舵角を１度与えたときに、横方向に発生する力の大きさである。転がり抵抗（転動抵抗）は、特許第３９６９８２１に記載された方法によって求めた。この方法は、まず静的接地解析結果において、タイヤモデルが一回転する場合に相当する周方向のひずみと応力の履歴を求め、その履歴のフーリエ変換結果である振幅と材料の損失正接を用いてタイヤモデルの各所の損失エネルギを求める。これをタイヤモデル全体で総和することによりタイヤモデル全体での損失エネルギを求め、この全損失エネルギをタイヤモデルの周長で除算することにより転がり抵抗を算出する方法である。コーナーリングパワーは、定常輸送解析を用いて求めた。
【００４８】
結果を表１に示す。従来例が従来構造の空気入りタイヤの評価結果であり、実施例が本実施形態に係るタイヤ１の評価結果である。評価結果は、従来例を１００としたときの指数で表示してある。表１の結果から分かるように、本実施形態に係るタイヤ１は、従来例と比較して、転がり抵抗は低く、コーナーリングパワーは大きいことが分かる。なお、タイヤ１は、環状構造体１０の幅方向両端にバックリングによる変形は発生しなかった。
【００４９】
【表１】
0005747541.tif 000002
【００５０】
以上、本実施形態に係る空気入りタイヤは、性率の単位と厚みの単位とをそれぞれＧＰａ、ｍｍとした場合、弾性率と厚みとの積で規定される剛性パラメータが７以上５００以下の環状構造体と、環状構造体の外側に配置されるゴム層とを有する。このような構造により、本実施形態に係るタイヤは、接地部におけるゴム層の局所的な歪み及び応力の集中を回避しながら偏心変形するので、接地部における歪みを分散させることができる。その結果、本実施形態に係るタイヤは、接地部におけるゴム層の局所的な変形が抑制されるので、接地部においては歪及び応力集中が分散されて、転がり抵抗が低減する。このように、本実施形態は、空気入りタイヤの転がり抵抗を低減する構造を提供できる。
【００５１】
また、本実施形態に係る空気入りタイヤは、環状構造体の子午断面の形状が少なくとも１つの円弧を有するので、環状構造体の剛性が増加する。その結果、本実施形態に係る空気入りタイヤは、コーナーリングパワーが増加する。また、同じコーナーリングパワーであれば、環状構造体の厚みを小さくできるので、本実施形態に係る空気入りタイヤは、材料節減及び質量低減が実現される。
【００５２】
また、上述した構造により、本実施形態に係る空気入りタイヤは、板状の部材を円筒状に成型して環状構造体とし、空気が充填される空間を環状構造体が囲むようになっている。このため、本実施形態に係る空気入りタイヤは、踏面（ゴム層の外側）から空気が充填される空間に対する異物の侵入は、環状構造体によって阻止される。このため、本実施形態に係る空気入りタイヤは、パンクしにくいという利点もある。さらに、補強構造体により、環状構造体の両端部におけるバックリングによる変形も抑制される。
【符号の説明】
【００５３】
１  空気入りタイヤ（タイヤ）
２  構造体
２Ｓ  両側
１０、１０ａ  環状構造体
１０ｓｏ  外側
１０ｓｉ  内側
１１  ゴム層
１１ｓｏ  外側
１１ｓｉ  内側
１２  カーカス部
１２Ｆ  繊維
１２Ｒ  ゴム
１３  ビード部
１４  インナーライナー
１５  補強構造体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８−１】
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【図８−２】
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