JP4900067B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤに関し、特に、扁平率が低いタイヤに適用して好適な空気入りタイヤに関するものである。

従来の空気入りタイヤは、トレッド部とショルダー部とサイドウォール部とビード部からなり、トレッド部にタイヤの骨格を形成するカーカス層が配置され、このカーカスの外側にベルト層が配置されると共にその外側にベルト補強層が配置されている。また、ビード部にて、ビードワイヤが巻き付けられてリング形状をなすビードコアが形成され、このビードコアの外周側にビードフィラーが配設されると共に、ビードコアの周囲にカーカスの端部がタイヤ内側から外側に折り返して装架されている（例えば、特許文献１、２、３参照）。

特開平１０−２５０３２１号公報 特開平１０−２８７１０６号公報 特開平１１−２４５６３４号公報

ところで、このような空気入りタイヤでは、例えば、この空気入りタイヤを装着した車両が高速走行することで当該空気入りタイヤが発熱した状態でこの車両が停車し、空気入りタイヤの特定の領域が長期間にわたって路面に接しているような場合などに、いわゆるフラットスポットが発生することがある。すなわち、タイヤが高速走行等により高温となった状態で所定時間停止すると、このタイヤの温度が低下する際に、タイヤが路面に接地する領域（接地面）は、車両の重量などの垂直荷重の影響によって変形し、このタイヤを構成するゴムや有機繊維が変形してタイヤに残留歪が発生する。フラットスポットは、この残留歪によって形成される平坦部である。このフラットスポットが発生すると、走行が開始されてもしばらくの間この変形が維持されるため、タイヤの周方向に対して形状の不均一が生ずることになるので、走行時に振動が発生して操縦安定性が低下してしまうおそれがある。

そこで本発明は、操縦安定性を維持しつつ耐フラットスポット性を向上させることができる空気入りタイヤを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明による空気入りタイヤは、一対のビードコアのタイヤ径方向外周側にビードフィラーを介して該ビードコア周りにタイヤ幅方向内方から外方に巻き返されて架け渡されるカーカス層と、前記カーカス層のタイヤ径方向外周側に設けられるベルト層と、前記ベルト層のタイヤ径方向外周側に設けられるトレッド面とを有し、前記トレッド面が、少なくともタイヤ幅方向の中央に位置する中央部円弧と、タイヤ幅方向最外方に位置するショルダー側円弧とを含む複数の異なる曲率半径の円弧で形成された空気入りタイヤにおいて、正規リムに組込んで正規内圧の５％を内圧充填した状態でタイヤ子午線方向の断面視にて、前記ベルト層のタイヤ幅方向最外方位置からタイヤ径方向外周側へタイヤ径方向と平行に仮想される仮想線と前記トレッド面のプロファイルとの交点を基準点とし、赤道面と前記トレッド面のプロファイルとの交点をセンタークラウンとし、前記基準点と前記センタークラウンとを結んだ線とタイヤ幅方向に平行な線とがなす角度をθとし、前記中央部円弧の曲率半径をＲｃとし、前記ショルダー側円弧の曲率半径をＲｓとし、赤道面から前記ショルダー側円弧のタイヤ幅方向内方端部位置までの円弧長である基準展開幅をＬとし、タイヤ幅方向の前記トレッド面の円弧長であるトレッド展開幅をＴＤＷとした場合に、前記トレッド面は、１°＜θ＜４．５°、５＜Ｒｃ／Ｒｓ＜１０及び０．４＜Ｌ／（ＴＤＷ／２）＜０．７を満たすように形成され、前記ビードフィラーは、圧縮永久歪率が３０％以下の材料からなることを特徴とする。

請求項２に係る発明による空気入りタイヤは、前記ビードフィラーは、温度２０度で測定した貯蔵弾性率に対する温度１００度で測定した貯蔵弾性率の保持率が６０％以上であるゴム組成物からなることを特徴とする。

請求項３に係る発明による空気入りタイヤは、有機繊維コードからなりタイヤ径方向に対して前記ベルト層と前記トレッド面との間に設けられるベルト補強層を備え、前記ベルト補強層の前記有機繊維コードは、７０重量％以上９０重量％以下を、ガラス転移温度が１００度以上の有機繊維により構成されることを特徴とする。

請求項４に係る発明による空気入りタイヤは、タイヤ子午線方向の断面における前記ビードフィラーのフィラー断面積をＳｂとし、前記ベルト層におけるタイヤ径方向最内層のタイヤ幅方向最外方位置を通りタイヤ幅方向に平行な線よりタイヤ径方向内周側のサイド部断面積をＳｔとした場合に、前記ビードフィラーは、０．０２＜Ｓｂ／Ｓｔ＜０．１５を満たすように形成されることを特徴とする。

請求項５に係る発明による空気入りタイヤは、スチールコード又はガラス転移温度が１００度以上の有機繊維コードからなり前記ビードコアを覆うように設けられるビード部補強層を備えることを特徴とする。

請求項６に係る発明による空気入りタイヤは、扁平率が５０％以下であることを特徴とする。

請求項１に係る発明による空気入りタイヤによれば、角度θ、中央部円弧の曲率半径をＲｃ、ショルダー側円弧の曲率半径をＲｓ、基準展開幅Ｌのプロファイル変量因子を、[１°＜θ＜４．５°]、 [５＜Ｒｃ／Ｒｓ＜１０]、[０．４＜Ｌ／（ＴＤＷ／２）＜０．７]を満たすように設定することで、トレッド面のタイヤ幅方向に沿ったプロファイルの曲率を直線に近づけることができると共に、ビードフィラーを圧縮永久歪率が３０％以下の材料で構成することで、トレッド面のプロファイル（輪郭）形状と、ビードフィラーの材料とが相互に適正な組み合わせとなるように設定することができるので、空気入りタイヤにおける局所的な変形を抑制することができると共に、ビードコア周りの剛性を高くしつつビードフィラーにおける永続的な残留歪（永久歪）の蓄積を抑制することができるので、操縦安定性と耐フラットスポット性とをバランスよく両立することができる。この結果、操縦安定性を維持しつつ耐フラットスポット性を向上させることができる。

請求項２に係る発明による空気入りタイヤによれば、ビードフィラーを貯蔵弾性率の温度依存性が低いゴム組成物により構成することで、ビードフィラーにおける温度変化に伴った変形量が小さくなるので、永続的な残留歪（永久歪）の蓄積が抑制され、熱冷却の間にセットされる永久歪も結果的に低減することができ、よって、フラットスポットの発生率をさらに低くすることができる。

請求項３に係る発明による空気入りタイヤによれば、ガラス転移温度が１００度未満の有機繊維の量が多すぎて、ベルト補強層に永続的な残留歪（永久歪）が蓄積されやすくなることを抑制することができ、耐フラットスポット性が悪化することを防止することができると共に、ガラス転移温度が１００度以上の高剛性の有機繊維の量が多すぎて引張力に対して延びにくくなることが防止され、タイヤ成形時に空気入りタイヤが所定の形状にならないことを防止することができ、また荷重変形に対する耐久性が悪化することを防止することができる。

請求項４に係る発明による空気入りタイヤによれば、サイド部断面積に対するフィラー断面積が大きすぎて、ビードフィラーの変形が大きくなってしまうことを防止することができ、これにより、空気入りタイヤの熱冷却の間にセットされる永久歪を低減することができ、フラットスポットの発生をより確実に抑制することができると共に、サイド部断面積に対するフィラー断面積が小さすぎてビードフィラー近傍における剛性が低下することを抑制することができ、これにより、操縦安定性の低下を防止することができる。

請求項５に係る発明による空気入りタイヤによれば、ビード部補強層がビードコアを覆うように設けられることから、ビードフィラーの大きさを比較的小さくしてもビードフィラー近傍の剛性をより高く確保することができるので、操縦安定性能を向上することができる。そして、ビード部補強層自体をスチールコード又はガラス転移温度が１００度以上の有機繊維コードにより構成することで、このビード部補強層に永続的な残留歪（永久歪）が蓄積されることも抑制することができるので、このビード部補強層におけるフラットスポットの発生も抑制することができる。

請求項６に係る発明による空気入りタイヤによれば、本発明をタイヤ幅方向の長さが比較的長い扁平率５０％以下の空気入りタイヤに適用することで、より顕著に操縦安定性を維持した耐フラットスポット性の向上効果を奏することができるという利点がある。

以下に、本発明に係る空気入りタイヤの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

（実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係る空気入りタイヤの赤道面を含む子午部分断面図、図２は、本発明の実施形態に係る空気入りタイヤのビード部を示す子午部分断面図である。

この空気入りタイヤ１は、図１に示すように、赤道面５０を中心としてほぼ対称になるように構成される。ここで、赤道面５０とは、回転軸に直交すると共に、空気入りタイヤ１の幅の中心を通る平面である。以下の説明では、この空気入りタイヤ１は、赤道面５０を中心としてほぼ対称になるように構成されることから、図１には赤道面５０を中心として一方側のみを図示し、特に断りのない限り、当該一方側のみを説明し、他方側の説明はできるだけ省略する。

なお、以下の説明において、タイヤ幅方向とは、空気入りタイヤの回転軸と平行な方向をいい、タイヤ径方向とは、前記回転軸と直交する方向をいい、タイヤ周方向（図１参照）とは、前記回転軸を回転の中心となる軸として回転する方向をいう。また、タイヤ幅方向内方とはタイヤ幅方向において赤道面５０に向かう方向、タイヤ幅方向外方とは、タイヤ幅方向において赤道面５０から離間する方向をいう。

この空気入りタイヤ１は、図１に示すように、トレッド面５を有するトレッド部６と、その両側に連続する左右のショルダー部７と、サイドウォール部８と、ビード部９から構成されている。さらに、この空気入りタイヤ１は、カーカス層１０と、ベルト層１１と、ベルト補強層１２と、インナーライナ１３と、ビードコア１４とを備える。

この空気入りタイヤ１は、タイヤ径方向の最も外周側となる部分にトレッド部６が設けられている。また、トレッド部６は、キャップトレッド４を有している。このキャップトレッド４は、トレッド部６におけるタイヤ径方向外方に位置し、空気入りタイヤ１の外部に対して露出している。このようにキャップトレッド４の外部に露出している部分、つまり、キャップトレッド４の表面は、トレッド面５として形成されている。

トレッド面５は、トレッド溝５ａと、このトレッド溝５ａによって区画される陸部５ｂが設けられている。トレッド溝５ａは、タイヤ周方向に連続して形成される主溝とタイヤ幅方向に延在する複数のラグ溝（不図示）を有する。トレッド面５は、トレッド溝５ａと陸部５ｂとによりトレッドパターンが形成される。

カーカス層１０は、ゴムで被覆されたカーカスコードにより形成されたカーカスプライ１０ａからなり、タイヤの骨格を形成するものである。このカーカスプライ１０ａは、赤道面５０を中心としてトレッド部６の両側から左右のショルダー部７及びサイドウォール部８を介してビード部９まで延設されている。また、カーカスプライ１０ａのカーカスコードは、タイヤ周方向に対して略９０度の角度をもって配列されている。そして、このカーカスプライ１０ａは、この空気入りタイヤ１に空気を充填した際に圧力容器としての役目を果たす強度メンバーであり、その内圧によって荷重を支え、走行中の動的荷重に耐える構造を持っている。

ここで、このカーカス層１０にて、カーカスプライ１０ａのカーカスコードは、例えば、ポリエステル繊維、レーヨン繊維、高弾性繊維の繊維コードなどを用いるとよい。ポリエステル繊維は、単量体相互の結合部分が主としてエステル結合（−ＣＯ・Ｏ−）による長鎖状合成高分子からなる繊維であり、例えば、ポリエチレンテレフタレート繊維、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート繊維）を用いればよい。レーヨン繊維は、例えば、強力ビスコースレーヨンが好ましいが、これに限定されるものではない。高弾性繊維は、例えば、ナイロンよりも高弾性率を有する繊維であり、アラミド、芳香族ポリアミド等の繊維を用いればよい。

ベルト層１１は、タイヤ周方向に貼り付けられ、カーカス層１０を補強するための層である。このベルト層１１は、カーカス層１０のタイヤ径方向外周側に配置される。このベルト層１１は、タイヤ径方向内方から順に、ゴムで被覆されたベルトコードにより形成された１番ベルト１１ａ、２番ベルト１１ｂを有する。また、１番ベルト１１ａと２番ベルト１１ｂとは、各々のベルトコードが互いに交差するように形成され、いわゆるクロスプライベルトとなって形成されている。そして、このベルト層１１は、カーカス層１０を締め付けてトレッド剛性を高めると共に、衝撃を緩和してトレッドに生じた外傷がカーカス層１０に及ぶのを防止する。

ここで、このベルト層１１にて、１番ベルト１１ａ、２番ベルト１１ｂのベルトコードは、例えば、高弾性繊維コード又はスチールコードなどを用いるとよい。高弾性繊維は、例えば、ナイロンよりも高弾性率を有する繊維であり、アラミド、芳香族ポリアミド等の繊維を用いればよい。スチールコードは、例えば、素線径０．１ｍｍから０．４ｍｍのスチールフィラメントを１本乃至複数本を撚り合わせたものを用いればよい。

ベルト補強層１２は、ベルト層１１をさらに補強するための層である。ベルト補強層１２は、トレッド部６の表面であるトレッド面５とベルト層１１との間に設けられる。すなわち、このベルト補強層１２は、トレッド面５のタイヤ径方向内周側で、かつ、ベルト層１１のタイヤ径方向外周側に配置される。このベルト補強層１２は、タイヤ径方向内方から順に、ゴムで被覆された補強ベルトコードにより形成された１番補強ベルト１２ａ、２番補強ベルト１２ｂを有する。このベルト補強層１２のタイヤ径方向外周側に、上述のトレッド部６のキャップトレッド４、トレッド面５が形成されている。また、１番補強ベルト１２ａと２番補強ベルト１２ｂは、各々の補強ベルトコードがタイヤ周方向に配されている。そして、このベルト補強層１２は、ベルト層１１を補強することで、タイヤ転動時における振動の発生を抑制して中域周波数のロードノイズを低減すると共に、ベルト層１１の端部のせり上がり等を抑制してタイヤの高速耐久性、高速安定性を向上させる。なお、１番補強ベルト１２ａ、２番補強ベルト１２ｂの補強ベルトコードについては、後述で詳細に説明する。

ビードコア１４は、ビード部９にて、空気入りタイヤ１の内圧によって発生するカーカス層１０のコード張力を支えるものである。左右一対のビードコア１４は、複数のビードワイヤを有し、このビードワイヤは、高剛性材としてのスチールワイヤにより構成される。一対のビードコア１４は、このビードワイヤを連続して巻き付けてリング形状をなすことで形成されている。このビードコア１４は、空気入りタイヤ１をホイールのリム（不図示）に固定させる役割を果たし、また、カーカス層１０、ベルト層１１、ベルト補強層１２などと共に空気入りタイヤ１の強度部材として機能する。

そして、上述のカーカス層１０は、カーカスプライ１０ａがビードコア１４の周囲に空気入りタイヤ１の赤道面５０側から外方に折り返され、このカーカス層１０とビードコア１４との空間にビードフィラー１５が充填されることで、ビード部９が構成される。さらに具体的には、カーカスプライ１０ａは、カーカス本体部１０ｂと、折返し部１０ｃとを有する。カーカス本体部１０ｂは、左右一対のビードコア１４間に延設される。折返し部１０ｃは、左右一対のビードコア１４に対応して左右一対設けられ、カーカス本体部１０ｂの両端部から各ビードコア１４周りに巻き返されてタイヤ径方向外方に延設される。カーカス本体部１０ｂと折返し部１０ｃとは一体に形成されている。

つまり、カーカスプライ１０ａは、赤道面５０に対して対称的に一対のビードコア１４間に架け渡され、トレッド部６からサイドウォール部８を介してビード部９まで延設され、さらにビードフィラー１５を介してビードコア１４を赤道面５０側から外方へ包み込むように巻き上げられる。ビードフィラー１５は、ビードコア１４のタイヤ径方向外周側にて、ビードコア１４、カーカス本体部１０ｂ、折返し部１０ｃにより区画される空間に充填されることで、カーカス層１０のカーカスプライ１０ａをビードコア１４に固定すると共に、この部分の形状を整え、ビード部９全体の剛性を高める。また、このカーカス層１０の内側には、インナーライナ１３がカーカス層１０に沿って形成されている。

上記のように構成される空気入りタイヤ１を車両に装着して走行すると、トレッド面５が路面（図示省略）に接触しながら当該空気入りタイヤ１は回転する。このとき、空気入りタイヤ１では、トレッド面５には大きな荷重が作用する。ここで、本実施形態の空気入りタイヤ１は、扁平率が５０％以下の空気入りタイヤ１として構成されている。この扁平率とは、図１に示すように、タイヤ幅Ｗに対するタイヤ高さＳＨを比率で表したものである。空気入りタイヤ１は、扁平率が低くなると、空気入りタイヤ１を横から見たときの厚さが薄くなり、トレッド面５の幅が広くなり、これに応じてベルト層１１、ベルト補強層１２の幅も広くなる。これにより、トレッド曲げ剛性が大きくなるので、コーナリングフォースが向上し、操縦安定性を向上することができる。

なお、ここで、タイヤ高さＳＨは、ビード部９のタイヤ径方向内周側端部（すなわち、リムベース位置）から赤道面５０とトレッド面５との交点であるセンタークラウンＣＬまでのタイヤ径方向に沿ったタイヤ断面高さである。タイヤ幅Ｗは、タイヤ幅方向の両端に位置して対向するサイドウォール部８のうちタイヤ幅方向の最も外方に位置する部分同士のタイヤ幅方向における幅、つまり、一対のサイドウォール部８のうちタイヤ幅方向において最も赤道面５０から離れている部分同士のタイヤ幅方向における距離である。

ところで、このような空気入りタイヤ１では、例えば、この空気入りタイヤ１を装着した車両が高速走行することで当該空気入りタイヤ１が発熱した状態でこの車両が停車し、空気入りタイヤ１の特定の領域が長期間にわたって路面に接しているような場合などに、いわゆるフラットスポットが発生するおそれがある。すなわち、空気入りタイヤ１が高速走行等により高温となった状態で所定時間停止すると、このタイヤの温度が低下する際に、空気入りタイヤ１が路面に接地する領域（接地面）は、車両の重量などの垂直荷重の影響によって変形し、この空気入りタイヤ１を構成するゴムや繊維コードが変形してタイヤに残留歪が発生するおそれがある。フラットスポットは、この残留歪によって形成される平坦部であり、このフラットスポットが発生すると、走行が開始されてもしばらくの間この変形が維持されるため、空気入りタイヤ１の周方向に対して形状の不均一が生ずることになるので、走行時に振動が発生して操縦安定性が低下してしまうおそれがある。

そこで、本実施形態の空気入りタイヤ１では、図１に示すように、トレッド面５のプロファイル（輪郭）形状と、ビードフィラー１５の材料とを適正に設定することで、操縦安定性を維持しつつ耐フラットスポット性の向上を図っている。

なお、以下の説明では、特に断りのない限り、各部の位置関係は、タイヤ子午線方向の断面視にて、空気入りタイヤ１を正規リムに組込んで正規荷重に対応した正規内圧の５％を充填した状態で定義されるものとして説明する。なお、ここでいう正規リムとは、ＪＡＴＭＡに規定される「適用リム」、ＴＲＡに規定される「Design Rim」、あるいはＥＴＲＴＯに規定される「Measuring Rim」をいう。また、正規内圧とは、ＪＡＴＭＡに規定される「最高空気圧」、ＴＲＡに規定される「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」の最大値、あるいはＥＴＲＴＯに規定される「INFLATION PRESSURES」をいう。また、正規荷重とは、ＪＡＴＭＡに規定される「最大負荷能力」、ＴＲＡに規定される「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」の最大値、あるいはＥＴＲＴＯに規定される「LOAD CAPACITY」をいう。

この空気入りタイヤ１のトレッド面５は、複数の異なる曲率半径の円弧で形成されている。具体的には、トレッド面５は、少なくともタイヤ幅方向の中央に位置する中央部円弧２１と、タイヤ幅方向最外方に位置するショルダー側円弧２２とを含む複数の異なる曲率半径の円弧により形成される。つまり、トレッド面５を形成する複数の円弧のうち、中央部円弧２１は、トレッド面５におけるタイヤ幅方向の中央に位置しており、赤道面５０を含み、赤道面５０を中心として赤道面５０のタイヤ幅方向の両側に形成されている。その形状は、タイヤ径方向外方に凸で、赤道面５０付近のタイヤ径方向における径が最も大きくなる円弧となっている。

また、ショルダー側円弧２２は、中央部円弧２１のタイヤ幅方向外方に位置しており、このショルダー側円弧２２は、タイヤ径方向外方に凸となっている。また、このショルダー側円弧２２のさらにタイヤ幅方向外方には、ショルダー部７を形成する円弧としてショルダー部円弧２３が位置している。このショルダー部円弧２３は、前記ショルダー部７を形成し、タイヤ径方向外方に凸となる円弧となっている。つまり、タイヤ幅方向における中央部に位置する中央部円弧２１のタイヤ幅方向車両外側、あるいは両側２箇所にショルダー側円弧２２が位置し、ショルダー側円弧２２のタイヤ幅方向外方側の車両外側、あるいは両側にショルダー部円弧２３が位置している。また、中央部円弧２１とショルダー側円弧２２、及びショルダー側円弧２２とショルダー部円弧２３とは、それぞれ接続されて連続的に形成されている。

本実施形態の空気入りタイヤ１は、このように位置している中央部円弧２１の曲率半径（ラジアス）Ｒｃと、ショルダー側円弧２２の曲率半径Ｒｓとは、異なる値に設定されている。そして、この空気入りタイヤ１は、複数の異なる曲率半径の円弧で形成されるトレッド面５のプロファイルを以下のようにして設定し、トレッド面５の曲率を直線に近づけてそのプロファイルを最適化している。

まず、ベルト層１１の１番ベルト１１ａのタイヤ幅方向最外方位置Ａからタイヤ径方向外周側へタイヤ径方向と平行に仮想される仮想線Ｂを設定する。そして、この仮想線Ｂとトレッド面５のプロファイル（輪郭）との交点を基準点Ｐとし、この基準点ＰとセンタークラウンＣＬとを結んだ線をショルダー片落線Ｃとする。そして、このショルダー片落線Ｃとタイヤ幅方向に平行な平行線Ｅとがなす角度をθとする。角度θは、ショルダー片落線Ｃと平行線Ｅとがなす鋭角側の角度である。さらに、中央部円弧２１の曲率半径をＲｃ、ショルダー側円弧２２の曲率半径をＲｓとすると共に、赤道面５０からショルダー側円弧２２のタイヤ幅方向内方端部位置Ｄ（中央部円弧２１とショルダー側円弧２２とが連続する位置）までの円弧長である基準展開幅をＬ、タイヤ幅方向のトレッド面５の円弧長であるトレッド展開幅をＴＤＷする。

なお、上記角度θは、トレッド部６の両端部に連続するショルダー部７のセンタークラウンＣＬに対する落ち込み量に相当する。また、トレッド展開幅ＴＤＷは、曲率半径Ｒｃの中央部円弧２１におけるタイヤ幅方向の円弧長をＬｃ、曲率半径Ｒｓのショルダー側円弧２２におけるタイヤ幅方向の円弧長をＬｓとすると、ＴＤＷ＝（Ｌｃ＋Ｌｓ）×２に相当する。そして、本実施形態では、トレッド面５において中央部円弧２１とショルダー側円弧２２との間には異なる曲率半径の円弧は設定されていないので、曲率半径Ｒｃの中央部円弧２１におけるタイヤ幅方向の円弧長Ｌｃが基準展開幅Ｌに相当することになる。なお、トレッド面５において中央部円弧２１とショルダー側円弧２２との間に異なる曲率半径の円弧が設定されている場合、基準展開幅Ｌは、赤道面５０からショルダー側円弧２２のタイヤ幅方向内方端部位置Ｄまでの間にある円弧の円弧長の和となる。言い換えれば、Ｌ＝ＴＤＷ／２−Ｌｓとなる。

空気入りタイヤ１の各部を上記のように規定した場合に、トレッド面５は、角度θが[１°＜θ＜４．５°]の範囲に設定され、曲率半径Ｒｃと前記曲率半径Ｒｓとの関係を下記の式（１１）で求め、式（１１）よって求められたＦ１が、[５＜Ｆ１＜１０] の範囲に設定され、基準展開幅Ｌとトレッド展開幅ＴＤＷとの関係を下記の式（１２）で求め、式（１２）よって求められたＦ２が、[０．４＜Ｆ２＜０．７] の範囲に設定されるように形成される。

Ｆ１＝Ｒｃ／Ｒｓ・・・（１１）
Ｆ２＝Ｌ／（ＴＤＷ／２）・・・（１２）

この空気入りタイヤ１は、角度θ、中央部円弧２１の曲率半径をＲｃ、ショルダー側円弧２２の曲率半径をＲｓ、基準展開幅Ｌ（言い換えれば、円弧長Ｌｃ、円弧長Ｌｓ、トレッド展開幅ＴＤＷ）のプロファイル変量因子が上記のように設定されることで、トレッド面５のタイヤ幅方向に沿ったプロファイルの曲率が直線に近づくことから、操縦安定性と耐フラットスポット性の両立に対して最適化することできる。

すなわち、角度θを[１°＜θ＜４．５°]の範囲に設定されることにより、角度θが４．５°よりも小さいので、トレッド面５にて、トレッド部６からサイドウォール部８にかけてのショルダー部７付近での角度変化を小さくする、すなわち、トレッド部６の両端部に連続するショルダー部７のセンタークラウンＣＬに対する落ち込み量を少なくすることができ、トレッド面５の曲率を平坦に近づけることができる。一方、角度θが１°よりも大きいので、この角度θが小さすぎて空気入りタイヤ１としての適正な形状が崩れてしまうことを防止することができる。さらに、曲率半径Ｒｃと曲率半径Ｒｓとの関係式（１１）によって求められたＦ１を、[５＜Ｆ１＝Ｒｃ／Ｒｓ＜１０] の範囲に設定し、基準展開幅Ｌとトレッド展開幅ＴＤＷとの関係を式（１２）によって求められたＦ２を、[０．４＜Ｆ２＝Ｌ／（ＴＤＷ／２）＜０．７] の範囲に設定することにより、トレッド面５のプロファイルをより平坦な形状に近付けることができ、トレッド面５における接地圧の均一化を図ることができる。これにより、トレッド面５やショルダー部７、ビード部９における局所的な変形、特に、トレッド面５が表面に形成されたキャップトレッド４のタイヤ径方向内周側に隣接して配置されるベルト補強層１２や荷重が作用した際に耐フラットスポット性に対して影響が大きいビードフィラー１５の局所的な変形が抑制される。これにより、空気入りタイヤ１の熱冷却の間にセットされる永久歪を低減することができ、フラットスポットの発生を抑制することができる。

そしてさらに、本実施形態の空気入りタイヤ１のビードフィラー１５は、圧縮永久歪率Ｃｓが３０％以下の材料からなる。ここで、圧縮永久歪とは、ゴム材料の加熱圧縮による永久歪のことをいい、この値が小さいほど長時間圧縮したときに復元する力が高いことを示す。この圧縮永久歪は、ＪＩＳ Ｋ６２６２ の規格に準拠された試験により評価することができ、すなわち、円柱状の試験片に厚さｔ０の２５％に相当する圧縮歪みを与えた状態で、高温（例えば、７０℃）に一定時間（例えば、２２時間）保持した後、試験片を取り出し３０分後の厚さｔ１を測定することで得ることができる。そして、圧縮永久歪率Ｃｓは、[Ｃｓ＝（ｔ０−ｔ１）／ｔ０×１００]で算出することができる。

これにより、ビードフィラー１５を圧縮永久歪率Ｃｓが３０％以下の材料により構成することで、ビードコア１４周りの剛性を高く維持して操縦安定性を確保しつつ、このビードフィラー１５が荷重により変形してもビードフィラー１５における永続的な残留歪（永久歪）の蓄積が抑制される。そして、空気入りタイヤ１の停止時における熱冷却の間にセットされる永久歪も結果的に低減することができ、よって、フラットスポットの発生が抑制される。この結果、トレッド面５のプロファイル（輪郭）形状と、ビードフィラー１５の材料とを相互に適正に設定することで、空気入りタイヤ１における局所的な変形を抑制することができると共に、ビードコア１４周りの剛性を高くしつつビードフィラー１５における永続的な残留歪（永久歪）の蓄積を抑制することができるので、操縦安定性と耐フラットスポット性とをバランスよく両立することができる。この結果、操縦安定性を維持しつつ耐フラットスポット性を向上させることができる。

ここで、本実施形態の空気入りタイヤ１では、圧縮永久歪率Ｃｓが３０％以下の材料により構成されるビードフィラー１５は、温度２０度で測定した貯蔵弾性率Ｅ_２０に対する温度１００度で測定した貯蔵弾性率Ｅ_１００の保持率が６０％以上であるゴム組成物からなることが好ましい。ここで、貯蔵弾性率は、ゴムの特性を示すパラメータであり、歪によって蓄えられたエネルギーの尺度である。ここでは、貯蔵弾性率Ｅ_２０及び貯蔵弾性率Ｅ_１００は、（株）東洋精機製作所製、粘弾性スペクトロメーターを用いて、静的歪１％、動的歪０．５％、周波数２０Ｈｚで測定した値にて、Ｅ_１００／Ｅ_２０×１００≧６０％を満たすゴム組成物をビードフィラー１５として用いる。ビードフィラー１５は、例えば、天然ゴム（ＮＲ）／ブタジエン重合物（ＢＲ）系のゴム組成物のＢＲ量を増加させたり、樹脂分や可塑剤の配合を低減したりすることで得ることができる。

例えば、走行時に空気入りタイヤ１の温度上昇に伴って、ビードフィラー１５の温度も上昇する（例えば、１００℃）ことから、このビードフィラー１５がやわらかくなって変形する。その後、空気入りタイヤ１が停止し冷却されビードフィラー１５が固まったとき（例えば、２０℃）に、この高温時と低温時との貯蔵弾性率の差が大きいと、ビードフィラー１５の歪量が大きくなって変形量が大きくなってしまうおそれがあるが、本実施例のように、ビードフィラー１５として、Ｅ_１００／Ｅ_２０×１００≧６０％を満たすゴム組成物、言い換えれば、貯蔵弾性率の温度依存性が低いゴム組成物を用いることで、高温から低温への温度変化（例えば、１００→２０℃）に伴った変形量が小さくなり、初期変形が小さくなるので、ビードフィラー１５における永続的な残留歪（永久歪）の蓄積が抑制される。そして、空気入りタイヤ１の停止時における熱冷却の間にセットされる永久歪も結果的に低減することができ、よって、フラットスポットの発生率をさらに低くすることができる。

また、ベルト補強層１２にて、１番補強ベルト１２ａ、２番補強ベルト１２ｂの補強ベルトコードは、７０重量％以上９０重量％以下を、ガラス転移温度Ｔ_ｇが１００度以上の有機繊維コードにより構成することが好ましい。つまり、１番補強ベルト１２ａ、２番補強ベルト１２ｂの補強ベルトコードは、７０重量％以上９０重量％以下が、１００度以上のガラス転移温度Ｔ_ｇを有する有機繊維コードからなる。ここで、ガラス転移温度Ｔ_ｇは、例えば、高分子物質を加熱した場合にガラス状の硬い状態からゴム状に変わる現象、すなわち、ガラス転移がおこる温度であり、通常、高分子はこのガラス転移温度Ｔ_ｇ以下の温度で適正な性能を発揮しうる。ガラス転移温度Ｔ_ｇが１００度以上の有機繊維としては、例えば、レーヨン繊維、アラミド繊維、ポリパラフェニレンベンズビスオキサゾール繊維などを用いることができる。ここでは、例えば、１６７０[ｄｔｅｘ（繊度；１０００ｍ当りの糸の重量を表す単位）] のアラミド繊維２本と、１４００[ｄｔｅｘ] の６６ナイロン繊維１本とを撚り合わせた複合コード（１６７０／２ Ａｒａｍｉｄ １４００ ６６Ｎｙｌｏｎ）や１６７０ｄｔｅｘのアラミド繊維２本と９４０ｄｔｅｘのナイロン繊維１本とを撚り合わせた複合コード（１６７０／２ Ａｒａｍｉｄ ９４０ Ｎｙｌｏｎ）をつくり、この複合撚りコードにより１番補強ベルト１２ａ、２番補強ベルト１２ｂの補強ベルトコードを構成するとよい。

すなわち、１番補強ベルト１２ａ、２番補強ベルト１２ｂの補強ベルトコードの７０重量％以上を、ガラス転移温度Ｔ_ｇが１００度以上の有機繊維コードにより構成するので、例えば、ガラス転移温度Ｔ_ｇが１００度未満の有機繊維（例えば、通常のナイロン繊維）の量が多すぎて、ベルト補強層１２に永続的な残留歪（永久歪）が蓄積されやすくなることを抑制することができ、耐フラットスポット性が悪化することを防止することができる。一方、補強ベルトコードの９０重量％以下を、ガラス転移温度Ｔ_ｇが１００度以上の有機繊維コードにより構成するので、例えば、ガラス転移温度Ｔ_ｇが１００度未満の有機繊維の量が少なすぎて、言い換えれば、ガラス転移温度Ｔ_ｇが１００度以上の高剛性の有機繊維の量が多すぎて引張力に対して延びにくくなることが防止され、タイヤ成形時に空気入りタイヤが所定の形状にならないことを防止することができ、また荷重変形に対する耐久性が悪化することを防止することができる。

また、本実施形態の空気入りタイヤ１では、タイヤ子午線方向の断面におけるビードフィラー１５のフィラー断面積をＳｂとし、ベルト層１１におけるタイヤ径方向最内層の１番ベルト１１ａのタイヤ幅方向最外方位置Ａを通りタイヤ幅方向に平行な平行線Ｆよりタイヤ径方向内周側のサイド部断面積をＳｔとした場合に、フィラー断面積Ｓｂとサイド部断面積Ｓｔとの関係を下記の式（１３）で求め、式（１３）よって求められたＦ３が、[０．０２＜Ｆ３＜０．１５] の範囲に設定されるように各ビードフィラー１５を設けるとよい。

Ｆ３＝Ｓｂ／Ｓｔ・・・（１３）

フィラー断面積Ｓｂとサイド部断面積Ｓｔとの関係式（１３）によって求められたＦ３を[０．０２＜Ｆ３＝Ｓｂ／Ｓｔ＜０．１５] の範囲に設定することにより、フィラー断面積Ｓｂがサイド部断面積Ｓｔの１５％よりも小さい面積に設定されるので、サイド部断面積Ｓｔに対するフィラー断面積Ｓｂが大きすぎて、ビードフィラー１５の変形が大きくなってしまうことを防止することができ、これにより、空気入りタイヤ１の熱冷却の間にセットされる永久歪を低減することができ、フラットスポットの発生をより確実に抑制することができる。一方、フィラー断面積Ｓｂがサイド部断面積Ｓｔの５％よりも大きい面積に設定されるので、サイド部断面積Ｓｔに対するフィラー断面積Ｓｂが小さすぎてビード部９における剛性が低下することを抑制することができ、これにより、操縦安定性の低下を防止することができる。

そして、上記のようにフィラー断面積Ｓｂとサイド部断面積Ｓｔとの関係式（１３）によって求められたＦ３を[０．０２＜Ｆ３＝Ｓｂ／Ｓｔ＜０．１５] の範囲に設定した場合、空気入りタイヤ１は、図２に示すように、さらに、優れた熱安定性を有し変形しにくいスチールコード又はガラス転移温度Ｔ_ｇが１００度以上の有機繊維コードからなり、ビード部９にて、ビードコア１４を覆うように設けられるビード部補強層１６を備えることがより好ましい。本図に示すビード部補強層１６は、空気入りタイヤ１におけるビード部９（リム接触部）の表面を覆う、いわゆるチェーファーとして設けるものとして図示しているが、これに限らず、カーカス層１０のカーカス本体部１０ｂと折返し部１０ｃとの外側にこのカーカスプライ１０ａに接してビードコア１４を覆うように設けてもよいし、カーカス本体部１０ｂと折返し部１０ｃとの内側にビードコア１４、ビードフィラー１５を巻き込むように包み込んだ、いわゆるフリッパーとして設けるようにしてもよい。

このようにビード部補強層１６がビードコア１４を間接的に又は直接的に覆うように設けられることで、フィラー断面積Ｓｂとサイド部断面積Ｓｔとの関係式（１３）によって求められたＦ３を[０．０２＜Ｆ３＝Ｓｂ／Ｓｔ＜０．１５] の範囲に設定しビードフィラー１５の大きさを比較的小さくしてもビード部９の剛性をより高く確保することができるので、操縦安定性能を向上することができる。そして、ビード部補強層１６自体をチールコード又はガラス転移温度Ｔ_ｇが１００度以上の有機繊維コードにより構成することで、このビード部補強層１６に永続的な残留歪（永久歪）が蓄積されることも抑制することができるので、このビード部補強層１６におけるフラットスポットの発生も抑制することができる。

なお、上記で説明した構成を本実施形態のようにタイヤ幅方向の長さが比較的長い扁平率５０％以下の空気入りタイヤに適用することで、より顕著に操縦安定性を維持した耐フラットスポット性の向上効果を奏することができるという利点がある。

図３−１、図３−２は、本発明の実施例に係る空気入りタイヤの性能試験の結果を示す図である。本図を参照して本発明の実施例を説明する。以上で説明した実施形態に係る空気入りタイヤ１を試作し、該空気入りタイヤ１と従来の空気入りタイヤとの性能の評価試験を実施した。性能評価試験は、耐フラットスポット性と操縦安定性に加えＣＡ付高速耐久性の３項目について行なった。この性能試験では、タイヤサイズ２２５／４５ＺＲ１７の空気入りタイヤをＪＡＴＭＡ規定の正規リムに装着して実施した。

各試験項目の評価方法は、耐フラットスポット性については、最初に、タイヤユニフォーミティを、ＪＡＳＯ Ｃ６０７「自動車用タイヤのユニフォーミティ試験方法」に準拠して測定し、時速１５０ｋｍ／ｈで３０分予備走行後に、荷重を負荷した状態で１時間ドラム停止する。その後、再び、タイヤユニフォーミティを測定し、ラジアルフォースバリエーションの予備走行前後の差ΔＲＦＶを評価指標とする。この差ΔＲＦＶが小さいほど、耐フラットスポット性に優れる。ここでは、評価結果は、後述する比較例１の評価結果を１００％とする指数で示し、指数が大きいほど、耐フラットスポット性が優れていることを示している。

操縦安定性については、２００ｋＰａの空気圧を充填した空気入りタイヤ１を車両に装着し、テストコース及びサーキットでテストドライバー５人によって１０点法によりフィーリング評価した。評価結果は、後述する比較例１の評価結果を１００％とする指数で示し、指数が大きいほど、操縦安定性が優れていることを示している。

ＣＡ付高速耐久性については、キャンバー角を−２度とした状態、即ち、ネガティブキャンバーの状態で、ドラム径１７０７ｍｍのドラムでＪＡＴＭＡ高速耐久性試験終了後、荷重５ｋＮ、１０ｋｍ／ｈｒ毎加速して、空気入りタイヤが破損するまで試験を行ない、破損した速度によって評価した。評価結果は、後述する比較例１の評価結果を１００％とする指数で示し、指数が大きいほど、ＣＡ付高速耐久性が優れていることを示している。

本実施例では、図３−１、図３−２に示すように、本発明と比較する比較例として７種類、本発明の実施例として５種類を、上記の方法で試験する。「実施例１」から「実施例５」に示す空気入りタイヤは、角度θ、中央部円弧２１の曲率半径をＲｃ、ショルダー側円弧２２の曲率半径をＲｓ、基準展開幅Ｌのプロファイル変量因子を上記のように設定することでトレッド面５のタイヤ幅方向に沿ったプロファイルの曲率を直線に近づけると共に、ビードフィラー１５を圧縮永久歪率Ｃｓが３０％以下の材料で構成することで、トレッド面５のプロファイル（輪郭）形状と、ビードフィラー１５の材料とが相互に適正な組み合わせとなるように設定している。これに対し、「比較例１」から「比較例７」に示す空気入りタイヤは、角度θ、中央部円弧２１の曲率半径をＲｃ、ショルダー側円弧２２の曲率半径をＲｓ、基準展開幅Ｌのプロファイル変量因子のうちのいずれかが適正な関係からずらされているか、ビードフィラー１５を圧縮永久歪率Ｃｓが３０％より大きい材料で構成している。

また、「実施例２」から「実施例５」に示す空気入りタイヤは、Ｅ_１００／Ｅ_２０×１００≧６０％を満たすゴム組成物（天然ゴム（ＮＲ）／ブタジエン重合物（ＢＲ）系のゴム組成物においてＢＲ量を増加したゴム組成物）をビードフィラー１５として用いている。さらに、「実施例３」から「実施例５」に示す空気入りタイヤは、ベルト補強層１２の補強ベルトコードを１６７０[ｄｔｅｘ] のアラミド繊維２本と、１４００[ｄｔｅｘ] の６６ナイロン繊維１本とを撚り合わせた複合コード（１６７０／２ Ａｒａｍｉｄ １４００ ６６Ｎｙｌｏｎ）により構成し、この補強ベルトコードの７０重量％を、ガラス転移温度Ｔ_ｇ≧１００℃の有機繊維により構成している。

加えて、「実施例４」及び「実施例５」に示す空気入りタイヤは、フィラー断面積Ｓｂとサイド部断面積Ｓｔとの断面積比Ｓｂ／Ｓｔ＝０．１とし、さらに、「実施例５」に示す空気入りタイヤは、ビード部補強層１６をガラス転移温度Ｔ_ｇが１００度以上の有機繊維コードにより構成している。

この図３−１、図３−２から明らかなように、「実施例１」から「実施例５」に示す空気入りタイヤは、角度θ、中央部円弧２１の曲率半径をＲｃ、ショルダー側円弧２２の曲率半径をＲｓ、基準展開幅Ｌのプロファイル変量因子が、[１°＜θ＜４．５°]、 [５＜Ｆ１＝Ｒｃ／Ｒｓ＜１０]、[０．４＜Ｆ２＝Ｌ／（ＴＤＷ／２）＜０．７]を満たすように設定されていると共に、ビードフィラー１５を圧縮永久歪率Ｃｓが３０％以下の材料で構成していることから、「比較例１」から「比較例７」と比べて、いずれも操縦安定性を維持しつつ、耐フラットスポット性を向上させることができている。

また、「実施例２」から「実施例５」に示す空気入りタイヤは、Ｅ_１００／Ｅ_２０×１００≧６０％を満たすゴム組成物をビードフィラー１５として用いていることから、このビードフィラー１５における温度依存性が少なくなり、これに伴った剛性変化が少なくなっているため、操縦安定性と耐フラットスポット性とを共に向上させることができている。

さらに、「実施例３」から「実施例５」に示す空気入りタイヤは、ベルト補強層１２の補強ベルトコードを１６７０[ｄｔｅｘ] のアラミド繊維２本と、１４００[ｄｔｅｘ] の６６ナイロン繊維１本とを撚り合わせた複合コード（１６７０／２ Ａｒａｍｉｄ １４００ ６６Ｎｙｌｏｎ）により構成し、この補強ベルトコードの７０重量％を、ガラス転移温度Ｔ_ｇ≧１００℃の有機繊維により構成していることから、補強ベルトコードの重量分布が適正に設定されているため、耐フラットスポット性をさらに向上させることができている。

また、「実施例４」及び「実施例５」に示す空気入りタイヤは、フィラー断面積Ｓｂとサイド部断面積Ｓｔとの断面積比Ｓｂ／Ｓｔ＝０．１としていることから、耐フラットスポット性とを共に向上させることができている一方、「実施例５」に示す空気入りタイヤは、ビード部補強層１６をガラス転移温度Ｔ_ｇが１００度以上の有機繊維コードにより構成していることから、ビードフィラー１５の大きさを比較的小さくしてもビード部９の剛性をより高く確保することができるので、操縦安定性能もさらに向上することができる。
また、「実施例１」から「実施例５」に示す空気入りタイヤは、いずれも「比較例１」と比べてＣＡ付高速耐久性をも向上することができている。

以上のように、本発明に係る空気入りタイヤは、操縦安定性を維持しつつ耐フラットスポット性を向上させるものであり、扁平率が５０％以下の空気入りタイヤに適用して有用である。

本発明の実施形態に係る空気入りタイヤの赤道面を含む子午部分断面図である。 本発明の実施形態に係る空気入りタイヤのビード部を示す子午部分断面図である。 本発明の実施例に係る空気入りタイヤの性能試験の結果を示す図である。 本発明の実施例に係る空気入りタイヤの性能試験の結果を示す図である。

符号の説明

１ 空気入りタイヤ
４ キャップトレッド
５ トレッド面
６ トレッド部
７ ショルダー部
８ サイドウォール部
９ ビード部
１０ カーカス層
１１ ベルト層
１２ ベルト補強層
１３ インナーライナ
１４ ビードコア
１５ ビードフィラー
１６ ビード部補強層
２１ 中央部円弧
２２ ショルダー側円弧
２３ ショルダー部円弧
５０ 赤道面

Claims (6)

1. 一対のビードコアのタイヤ径方向外周側にビードフィラーを介して該ビードコア周りにタイヤ幅方向内方から外方に巻き返されて架け渡されるカーカス層と、前記カーカス層のタイヤ径方向外周側に設けられるベルト層と、前記ベルト層のタイヤ径方向外周側に設けられるトレッド面とを有し、前記トレッド面が、少なくともタイヤ幅方向の中央に位置する中央部円弧と、タイヤ幅方向最外方に位置するショルダー側円弧とを含む複数の異なる曲率半径の円弧で形成された空気入りタイヤにおいて、
   正規リムに組込んで正規内圧の５％を内圧充填した状態でタイヤ子午線方向の断面視にて、
   前記ベルト層のタイヤ幅方向最外方位置からタイヤ径方向外周側へタイヤ径方向と平行に仮想される仮想線と前記トレッド面のプロファイルとの交点を基準点とし、赤道面と前記トレッド面のプロファイルとの交点をセンタークラウンとし、前記基準点と前記センタークラウンとを結んだ線とタイヤ幅方向に平行な線とがなす角度をθとし、前記中央部円弧の曲率半径をＲｃとし、前記ショルダー側円弧の曲率半径をＲｓとし、赤道面から前記ショルダー側円弧のタイヤ幅方向内方端部位置までの円弧長である基準展開幅をＬとし、タイヤ幅方向の前記トレッド面の円弧長であるトレッド展開幅をＴＤＷとした場合に、
   前記トレッド面は、１°＜θ＜４．５°、５＜Ｒｃ／Ｒｓ＜１０及び０．４＜Ｌ／（ＴＤＷ／２）＜０．７を満たすように形成され、
   前記ビードフィラーは、圧縮永久歪率が３０％以下の材料からなることを特徴とする、
   空気入りタイヤ。
2. 前記ビードフィラーは、温度２０度で測定した貯蔵弾性率に対する温度１００度で測定した貯蔵弾性率の保持率が６０％以上であるゴム組成物からな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. 有機繊維コードからなりタイヤ径方向に対して前記ベルト層と前記トレッド面との間に設けられるベルト補強層を備え、
   前記ベルト補強層の前記有機繊維コードは、７０重量％以上９０重量％以下を、ガラス転移温度が１００度以上の有機繊維により構成されることを特徴とする、
   請求項１又は請求項２に記載の空気入りタイヤ。
4. タイヤ子午線方向の断面における前記ビードフィラーのフィラー断面積をＳｂとし、前記ベルト層におけるタイヤ径方向最内層のタイヤ幅方向最外方位置を通りタイヤ幅方向に平行な線よりタイヤ径方向内周側のサイド部断面積をＳｔとした場合に、
   前記ビードフィラーは、０．０２＜Ｓｂ／Ｓｔ＜０．１５を満たすように形成されることを特徴とする、
   請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
5. スチールコード又はガラス転移温度が１００度以上の有機繊維コードからなり前記ビードコアを覆うように設けられるビード部補強層を備えることを特徴とする、
   請求項４に記載の空気入りタイヤ。
6. 扁平率が５０％以下であることを特徴とする、
   請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。

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