(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
扁平率が４５以下であり、カーカスのカーカス本体に連続するビード部がタイヤ内側から外側に折り返して巻回され、その巻き上げ部の端部がタイヤ最大幅位置付近まで到達し、サイド部の形状として、正規リムにリム組し、２０ｋＰａの空気圧を充填したときに、最大幅位置のカーカスラインを表わす円弧径が、カーカスラインを構成する全ての円弧径の中で最小となるサイド部を備えたことを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記最大幅位置のカーカスラインを表わす円弧径が、ベルト端部からの垂線とカーカスラインとの交点と、最大幅位置を通りリム径ラインに平行な直線とカーカスラインとの交点と、ビードコアの上端を通りリム径ラインに平行な直線とカーカスラインとの交点の３点を結ぶ円弧径に対して、その比率が１０〜５０％の範囲に設定されたことを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プライ間のセパレーションに起因する耐久性の問題を解決し得る空気入りタイヤに関するものである。
【０００２】
【従来技術】
偏平率の小さい空気入りタイヤでは、カーカス層の本体カーカスと巻き上げプライとの間にセパレーション現象が起こり、耐久性に問題を生じることになる。
【０００３】
その対策として、
ｉ）本体カーカスと巻き上げ部との間に接着ゴム層を介在させる、
ii)プライトッピングゴムの厚みを増加させる、
iii)巻き上げプライ位置を変更する、
ことにより、プライ間に生じるせん断歪の低減を図ることが考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記性能向上のための改良を行う場合、接着ゴム層を介在させたり、トッピングゴムの増量を行うと、タイヤ全体の重量増大に繋がる。
【０００５】
また、巻き上げプライの位置変更を行おうとすると、偏平率が低くなるにつれて各部材ステップが小さくなるため、その変更が容易ではない。すなわち、一般に部材端は他の部材との剛性差により部材端近傍に応力集中が生じる。従って、偏平率が低くなるにつれて各部材ステップが小さくなり、応力集中箇所が隣接し故障が生じやすくなる。そのため、偏平率が低くなるにつれて巻き上げプライの位置変更は容易ではない。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑み、重量増加を伴うことなく耐久性を向上させ得る空気入りタイヤの提供を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明者らは、歪エネルギー等の耐久性指標に着目し、それを低減させるため、ＦＥＭ（有限要素法）解析による最適化手法を用いることにより、サイド部の接着ゴム層における歪エネルギー等が低減できる最適解のタイヤ断面形状を求め、これをカーカスラインの形状に置き換えてタイヤ断面形状を定義した。
【０００８】
これによれば、正規リムにリム組し、微小空気圧を充填したときに、サイド部の最大幅位置のカーカスライン形状を表わす円弧径が、カーカスラインを構成する全ての円弧径の中で最小となるサイド部形状が、タイヤ重量を増加することがなく耐久性能を向上させ得ることを見出した。
【０００９】
すなわち、本発明は、最大幅位置のカーカスラインを表わす円弧径が、カーカスラインを構成する全ての円弧径の中で最小となるサイド形状を有する空気入りタイヤを特徴とするものである。
【００１０】
具体的には、正規リムにリム組し、微小空気圧を充填したときに、最大幅位置のカーカスラインを表わす円弧径が、カーカスラインにおけるベルト端部相当のカーカス位置、最大幅位置相当のカーカス位置、ビードコア位置相当のカーカス位置の３点を結ぶ円弧径に対して、その比率が１０〜５０％内にあるサイド形状である。
【００１１】
本発明者らの実験によると、１０％よりも円弧径が小さい場合には製造工程不良が生じやすくなり、また、５０％を超えて円弧径が大きい場合には、耐久性能向上の効果が小さいことが判明した。
【００１２】
また、本発明に係るタイヤ断面形状は、タイヤの偏平率に関わりなく適用可能であるが、巻き上げプライ位置の変更が容易に行えない、偏平率が４５以下のタイヤにおいて適用するのが好適である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る空気入りタイヤの一実施形態を示し、正規リムにリム組みして微小空気圧（２０ｋＰａの内圧）を充填したときの偏平率の小さいタイヤにおけるタイヤ幅方向断面図を示している。タイヤ断面形状は左右対称であるので、右半分のみを示す。図２は同じくその要部拡大断面図である。
【００１４】
図において、１は空気入りタイヤ、２はカーカス、３はビードコア、４はビードフィラー、５はトレッド、６はサイドウオール、７はリムストリップ、９はインナライナー、１０はビードチェーファ、１１はフリッパー、１２は接着ゴム層、１３はベルト層、１４はベルト補強層である。また、図１において、ＲＬはリム径ライン、Ｄｍａｘはタイヤ最大幅位置ラインを示す。
【００１５】
本実施形態における空気入りタイヤ１は、空気圧を満たしたタイヤをリムに固定する役目を果たす左右一対のビード部と、タイヤが路面と接するトレッド部と、トレッド部とビード部との間のサイド部とから断面略円弧形状に形成されてなる。
【００１６】
空気入りタイヤ１の主要な構成要素は、左右一対のビード部を構成するビードコア３と、トレッド部から両サイド部を経て両ビード部に延び、ビードコア３にタイヤの内側から外側に巻上げられビード部に係留して大きな内圧を保持する略円弧形状のカーカス２と、トレッド部においてカーカス２の半径方向外側に配置され、使用中のタイヤの寸法成長を抑えるベルト層１３と、ベルト層１３の半径方向外側に配置され路面に接触して直接力を伝達するゴム層からなるトレッド５と、サイド部においてカーカス２のタイヤ軸方向外側に配置され走行中、外傷を受けやすいサイド部を保護するゴム層からなるサイドウオール６とが挙げられる。
【００１７】
カーカス２は、少なくとも１プライのカーカスプライから構成される。カーカスプライは、熱収縮性有機繊維、例えばナイロン、ポリエステル等の繊維を複数本撚り合わせた構造のコードを簾織りし、これをゴムコーティングして形成されたもので、コード方向がラジアル方向になっている。カーカス２のタイヤ内側にはタイヤ内圧をチューブに代わって保持するためのインナライナー９がビード部まで張付けられている。
【００１８】
ビード部では、複数本の金属芯線をゴムで被覆してなるビードコア３と、ビードコア３からサイドウオール側に延びる硬質ゴムからなる断面略三角形のビードフィラー４とが設けられており、これらの周囲にフリッパ−１１が巻回され、フリッパー１１の外側にカーカス２のカーカス本体２ａに連続するビード部２ｂがタイヤ内側から外側に折り返して巻回され、その巻き上げ部２ｃの端部がタイヤ最大幅位置Ｄｍａｘ付近まで到達している。
【００１９】
さらに、ビード部では、カーカス２の折り返し部（ビード部２ｂ）の外側がチェーファー１０によって覆われ、ビード部を補強するようになっている。チェーファー１０のタイヤ軸方向内側はインナライナー９で覆われ、またタイヤ軸方向外側には断面略逆三角形のゴムからなるリムストリップ７が接合している。
【００２０】
サイド部においては、タイヤ内側のカーカス本体２ａとタイヤ外側の巻き上げ部２ｃとの間に接着ゴム層１２が介在されており、この接着ゴム層１２は、ベルト層１３の幅方向端部よりもタイヤ赤道側まで至っている。接着ゴム層１２のタイヤ軸方向外側にはリムストリップ７に連続してトレッドゴム５のタイヤ幅方向端部までサイドウオール６が配置されている。
【００２１】
トレッド部においては、カーカス２の半径方向外側に２層のベルト層１３が配置され、さらにその半径方向外側に２層のベルト補強層１４が配置され、その外側にトレッドゴム５が配置されている。
【００２２】
ベルト層１３は、２枚のベルトプライから構成され、各ベルトプライは、タイヤ周方向に対して傾斜した多数本のコードが埋設されると共にこれらが隣接するベルトプライにおいて互いに交差した態様となっている。ベルト補強層１４は、実質上タイヤ周方向に平行に配列されたナイロンコード等をゴム引きしてリボン状にしたものである。
【００２３】
上記タイヤ１の断面形状は、サイド部において、タイヤ軸方向外側に凸形形状をなし、正規リム（図示略）にリム組し、微小空気圧（本実施形態では２０ｋＰａ）を充填したときに、最大幅位置のカーカスライン（カーカスの厚さ方向中心を通るライン）を表わす円弧径Ｒ１が、カーカスラインを構成する全ての円弧径Ｒ２の中で最小となるように設定されている。
【００２４】
ここで、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」、ＥＴＲＴＯであれば「Measuring  Rim」となる。
【００２５】
上記円弧径の具体的態様としては、図２に示すように、最大幅位置のカーカスラインを表わす円弧径Ｒ１が、ベルト端部相当のカーカス位置Ａ、最大幅位置相当のカーカス位置Ｂ、ビードコア位置相当のカーカス位置Ｃの３点を結ぶ円弧径Ｒ２に対して、その比率が１０〜５０％内の円弧径に設定されている。さらに、好ましい円弧径比は１０〜３０％であるが、より好ましくは１０〜２０％である。
【００２６】
ここで、ベルト端部相当のカーカス位置Ａとは、図２に示すように、ベルト端部１３ａからの垂線とカーカスラインとの交点、最大幅位置相当のカーカス位置Ｂとは、最大幅位置を通りリム径ラインＲＬに平行な直線とカーカスラインとの交点、ビードコア位置相当のカーカス位置Ｃとは、ビードコア３の上端を通りリム径ラインＲＬに平行な直線とカーカスラインとの交点である。
【００２７】
これらの３点を指定したのは、指定の３点を結ぶ円弧が従来のタイヤサイド部の形状と概ね近似しており、従来のタイヤ断面形状と本発明に係るタイヤ断面形状とを対比して、両者の差異を明確に表わすために好適と考えたからである。
【００２８】
図２は２０５／４０ＺＲ１７のタイヤの断面形状を示すが、この例では、最大幅位置のカーカスラインを表わす円弧径Ｒ１が、半径３．５ｍｍであるのに対し、上記指定の３点Ａ，Ｂ，Ｃを結ぶ円弧径Ｒ２が略２４ｍｍに設定されたタイヤを示している（円弧径比１４％）。
【００２９】
このようなタイヤ形状は、ＦＥＭ（有限要素法）解析による最適化手法を用いることにより、サイドウオールの接着ゴム層の歪エネルギー等が低減できる最適解のタイヤ断面形状である。図示しないが、ＦＥＭ解析によると、最適解として、タイヤ内側に一部凸形状となるタイヤ形状も存在したが、このようなタイヤ一部凸形状となるタイヤ形状では加硫成形が容易に行えない欠点がある。加硫成形の容易性も考慮すれば、タイヤ内側に突出することなく、タイヤ外側にのみ凸形となるタイヤ形状が好適である。
【００３０】
【実施例】
本発明者らは、本発明に係るタイヤの断面形状について下記の条件で耐久性試験を行った。テストタイヤは、従来品（円弧径比８８％）、実施例１（１０％）、実施例２（１４％）、実施例３（３０％）、実施例４（４５％）、比較品（６０％）とし、いずれも２０５／４０ＺＲ１７のタイヤを用いた。なお、１０％よりも円弧径が小さい場合には製造工程不良が生じやすくなるため、テスト評価は行わなかった。
【００３１】
テスト項目は表１に示す室内耐久性能試験である。室内耐久性能試験は、ＪＩＳ  Ｄ４２３０に定められた試験条件の下、試験段階３以降について早期故障を促すため、段階的に負荷を増していくSTEP  LOAD延長条件で実施した。
【００３２】
【表１】
0004244118.tif 000002
【００３３】
そのときの耐久性能評価結果を表２に示す。表中、「重量」とはタイヤ重量であり、従来品を１００としたときの指数値で示す。また、表中「耐久力」は、タイヤ故障が発生するまでの走行距離を従来品を１００としたときの指数評価で表したものである。
【００３４】
【表２】
0004244118.tif 000003
【００３５】
表２に示すように、実施例１〜４のいずれもタイヤ重量及び耐久力が従来品に対して１１０〜１３０と向上しているのが判る。円弧径比４５％（実施例４）で耐久力が１１０であり、円弧径比３０％（実施例３）で耐久力が１１５、円弧径比１４％（実施例２）で耐久力が１３０と最高であり、円弧径比１０％（実施例１）で耐久力がやや下がって１２０となる。また、円弧径比が６０％の比較品の場合、従来品に比べてタイヤ重量が軽減されているが、耐久力については従来品と同等であった。従って、円弧径比がほぼ５０％を超える場合には、耐久性能向上の効果が小さいことが判明した。
【００３６】
このことから、タイヤ重量を増加することなく、耐久性能を向上させる円弧径比は１０〜５０％、好ましくは１０〜３０％、より好ましくは１０〜２０％といえる。
【００３７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り、本発明によると、サイドウオールの最大幅位置のカーカスライン形状を表わす円弧径が、カーカスラインを構成する全ての円弧径の中で最小となるサイド形状、特に、最大幅位置のカーカスラインを表わす円弧径を、カーカスラインにおけるベルト端部相当のカーカス位置、最大幅位置相当のカーカス位置、ビードコア位置相当のカーカス位置の３点を結ぶ円弧径に対して、その比率を１０〜５０％内に設定したので、タイヤ重量を増加することがなく耐久性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空気入りタイヤの一実施形態である微小空気圧を充填したときのタイヤ幅方向断面図（右半分）である。
【図２】同じくその要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１    空気入りタイヤ
２    カーカス
３    ビードコア
４    ビードフィラー
５    トレッド
６    サイドウオール
７    リムストリップ
９    インナライナー
１０    ビードチェーファ
１１    フリッパー
１２    接着ゴム層
１３    ベルト層
１４    ベルト補強層
ＲＬ    リム径ライン
Ｄｍａｘ  タイヤ最大幅位置ライン
【図１】
0004244118.tif 000004
【図２】
0004244118.tif 000005