JP2005324698A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 ランフラット走行時の耐久性を高めるとともに、通常走行時における転がり抵抗を低減しうる。
【解決手段】 カーカス６よりタイヤ内腔側のトレッド内腔側域Ｙｔ又はサイド内腔側域Ｙｓに、タイヤ軸回りで周回しかつ補強コード１２をタイヤ周方向に対して±１０°以内の角度で並列したコードプライからなるアンダレイ１１を設ける。前記補強コード１２は、アンダレイ１１が一周する間に少なくとも１以上の途切れ部Ｃを有する非連続コード１３からなる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ランフラットタイヤとして好適であり、ランフラット走行時の耐久性を高めるとともに、非ランフラットの通常走行時における転がり抵抗を低減しうる空気入りタイヤに関する。

パンク等によりタイヤ内の空気が抜けた場合にも、比較的長距離を走行しうるランフラットタイヤとして、サイドウォール部にパンク時の負荷荷重を支承するサイド補強ゴム層を設けたサイド補強型のものが知られている。しかしこの種のタイヤでは、図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ランフラット走行時に、トレッド部ａの中央部分がタイヤ半径方向内側に湾曲して接地面から浮き上がる所謂バックリング変形が起こりやすい。そしてこれが原因して、ショルダー部Ｓｈにおいて歪みや接地圧の上昇を招くため、タイヤ損傷を比較的早期に発生させるという問題がある。

そこで特許文献１には、トレッド部の内方かつカーカスの外側に、硬質のトレッド補強ゴム層を設け、トレッド曲げ剛性を高めてバックリング変形を抑えることによりランフラット走行時の耐久性を向上させることが提案されている。

特開２００２−１２００４号公報

しかし、このようなトレッド補強ゴム層では、バックリング抑制効果を充分に得るために、そのゴム厚さを３〜１０ｍｍと厚く設定することが必要となるなど、タイヤ重量の著しい増加を招く。又通常走行時における転がり抵抗にも不利となる。

そこで本発明者が研究した結果、
（１）バックリング変形時には、タイヤ内腔側では引張り力が、タイヤ外面側では圧縮力が作用するため、曲げのニュートラルラインからより遠く離れる位置、即ちカーカスのタイヤ内腔側位置に、前記引張り力に対する抗力の高いコードプライからなるアンダレイを配することがバックリング抑制により効果的であること：
（２）ランフラット走行時には、図８（Ｂ）に示す如く、接地長さＪが通常走行時の２倍程度にまで増大するため、バックリング変形時にタイヤ内腔側に作用するタイヤ周方向の引張り力は、タイヤ軸方向の引張り力よりも大であり、従って、前記アンダレイにおいてその補強コードをタイヤ周方向に配列し、タイヤ周方向の引張り力に対する抗力を重点的に高めることが、バックリング抑制により有利であること：
（３）このようなコードプライのアンダレイは、薄いため重量増加を低く抑えることができ、しかも通常走行においても、トレッド部の曲げ変形を軽減しうるため、トレッドゴムの圧縮歪みを低減しうるなどタイヤの転がり抵抗を減じうること：
を究明し得た。

しかし、このような周方向配列のアンダレイを、カーカスのタイヤ内腔側に配した場合には、生タイヤ形成工程において、カーカスをアンダレイとともにトロイド状に膨張（シェーピング）させることを困難とするなど解決すべき新たな問題も発生する。

そこで本発明は、カーカスのタイヤ内腔側に、補強コードを周方向配列させたアンダレイを設け、かつ前記補強コードを、このアンダレイがタイヤ周方向に一周する間に１以上の途切れ部を有する非連続コードで形成することを基本として、重量増加を最低限に抑えながら、バックリング変形を効果的に抑制でき、耐久性を向上しうるとともに、通常走行における転がり抵抗の低減にも役立ち、しかもタイヤの製造を容易に行いうる空気入りタイヤを提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスと、前記トレッド部の内方かつ前記カーカスの半径方向外側に配したベルト層とを有する空気入りタイヤであって、
前記トレッド部での前記カーカスのタイヤ内腔側のトレッド内腔側域、又は前記サイドウォール部での前記カーカスのタイヤ内向側のサイド内腔側域に、タイヤ軸回りで周回しかつ補強コードをタイヤ周方向に対して±１０°以内の角度で並列したコードプライからなるアンダレイを設けるとともに、
前記補強コードは、アンダレイが一周する間に少なくとも１以上の途切れ部を有する非連続コードからなることを特徴としている。

又請求項２の発明では、前記非連続コードは、その周方向のコード長さＬを、前記アンダレイの一周長さＬ０の２５％以上であることを特徴としている。

又請求項３の発明では、前記アンダレイは、トレッド内腔側域において、タイヤ赤道面を中心として配されるとともに、このアンダレイのアンダレイに沿う巾Ｗ１を、トレッド接地巾ＴＷの２０〜１００％の範囲としたことを特徴としている。

又請求項４の発明では、前記アンダレイは、タイヤ軸方向に隣り合う補強コードの途切れ部を、タイヤ周方向に位置ズレさせたことを特徴としている。

又請求項５の発明では、前記補強コードの途切れ部のタイヤ周方向距離Ｋは、３００ｍｍ以下としたことを特徴としている。

ここで、前記「アンダレイの一周長さＬ０」は、アンダレイの巾中心線上で測定した値を意味する。又前記「トレッド接地巾ＴＷ」は、正規リムにリム組しかつ正規内圧を充填した正規内圧状態のタイヤに正規荷重を付加して平面に接地させたときのトレッド接地端間のタイヤ軸方向の巾を意味する。なお前記「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"を意味する。また前記「正規内圧」とは、前記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 LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "INFLATION PRESSURE" を意味するが、乗用車用タイヤの場合には１８０ｋＰａとする。又前記「正規荷重」とは、前記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 LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "LOAD CAPACITY"に０．８８を乗じた荷重を意味する。

本発明は叙上の如く構成しているため、重量増加を最低限に抑えながら、バックリング変形を効果的に抑制でき、耐久性を向上しうるとともに、通常走行における転がり抵抗の低減にも役立ち、しかもタイヤの製造を容易に行いうる。

以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。図１は、本発明の空気入りタイヤがサイド補強型のランフラットタイヤである場合を示す断面図である。

図１において、空気入りタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、トレッド部２の内方かつ前記カーカス６の半径方向外側に配されるベルト層７とを具えるとともに、前記サイドウォール部３には、本例では空気抜けの際の荷重支持機能を受け持つサイド補強ゴム層１０を配設している。

前記ベルト層７は、スチールコード等の高強力のベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば１０〜３５゜程度で配列した２枚以上、本例では２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂからなり、各ベルトコードがプライ間相互で交差することにより、ベルト剛性を高めトレッド部２の略全巾をタガ効果を有して強固に補強している。

次に、前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して例えば７０〜９０°の角度で配列した１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａからなり、カーカスコードとして、ナイロン、ポリエステル、レーヨン、芳香族ポリアミドなどの有機繊維コードが好適に使用される。

このカーカスプライ６Ａは、前記ビードコア５、５間に跨るトロイド状の本体部６ａの両側に、前記ビードコア５の廻りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返される折返し部６ｂを一連に具えるとともに、該本体部６ａと折返し部６ｂとの間には、前記ビードコア５からタイヤ半径方向外側に先細状にのびるビード補強用のビードエーペックスゴム８が配される。

本例では、カーカスプライ６Ａは、前記折返し部６ｂがサイドウォール部３を通った後、前記ベルト層７のタイヤ軸方向外端部７Ｅとは半径方向内外で重なって終端する所謂超ハイターンアップ構造をなす。これにより、ビード部４からサイドウォール部３にかけての曲げ剛性を高めうる。なお前記折返し部６ｂとベルト層７とのタイヤ軸方向の重なり巾Ｗｊが過小であると前記効果が発揮されず、逆に過大であると不必要な重量増加を招き燃費性に不利となる。従って、前記重なり巾Ｗｊは５〜２５ｍｍの範囲であるのが好ましい。

又前記サイド補強ゴム層１０は、本例では、カーカス６とインナーライナゴム９との間に配する場合を例示しているが、インナーライナゴム９よりも内側、或いは前記カーカスプライ６Ａの本体部６ａと折返し部６ｂとの間に配しても良く、又カーカス６が複数枚のカーカスプライからなる場合には、このカーカスプライの間に配することもできる。

前記サイド補強ゴム層１０は、図２の如く、最大厚さＴａを有する中央部分から、タイヤ半径方向内外に向かって厚さを漸減させた断面略三日月状をなす。又サイド補強ゴム層１０では、その半径方向外端は、ベルト層７とタイヤ半径方向内外に重なり部ＫＵを有して終端するとともに、その半径方向内端は、ビードエーペックスゴム８とタイヤ軸方向内外に重なり部ＫＬを有して終端する。このとき、サイド補強ゴム層１０の内外端での剛性段差を緩和し、かつ補強をバランス良く行うために、前記重なり部ＫＵのタイヤ軸方向の重なり巾ＷＵを５〜４０ｍｍの範囲、又重なり部ＫＬの重なり巾ＷＬを５〜６０ｍｍの範囲とするのが好ましい。

ここで前記サイド補強ゴム層１０では、そのゴム硬度（デュロメータＡ硬さ）を６０〜８０°の範囲、かつ前記最大厚さＴａを５〜３０ｍｍの範囲とするのが好ましく、前記ゴム硬度が６０°未満、及び最大厚さＴａが５ｍｍ未満では、
空気抜けの際の荷重支持能力が不足傾向となり、ランフラット走行時における操縦安定性及び耐久性を確保することが難しくなる。他方、ゴム硬度が８０°より大、及び最大厚さＴａが３０ｍｍより大では、タイヤの縦バネ定数が過大となり、通常走行時における乗り心地を著しく悪化させる傾向となる。

なおサイド補強型では、前記サイド補強ゴム層１０を複数層に分割し、各層をカーカスプライ６Ａの本体部６ａの内側、本体部６ａと折返し部６ｂとの間、及び本体部６ａ、６ａ間（カーカスプライが複数枚の場合）などに分散配置することもできる。

そして本実施形態では、このようなサイド補強型のタイヤにおけるバックリング変形を抑えて耐久性を向上させるために、トレッド内腔側域Ｙｔ、又はサイド内腔側域Ｙｓに、タイヤ軸回りで周回する、即ちタイヤ周方向にのびるアンダレイ１１を形成している。なお前記「トレッド内腔側域Ｙｔ」とは、前記トレッド部２におけるカーカス６よりもタイヤ内腔側の領域を意味し、又「サイド内腔側域Ｙｓ」とは、前記サイドウォール部３におけるカーカス６よりもタイヤ内腔側の領域を意味する。

前記アンダレイ１１は、図３、４に示すように、補強コード１２をタイヤ周方向に対して±１０°以内の角度で並列したコードプライからなり、本例では、前記トレッド内腔側域Ｙｔのみに配設した場合を例示している。前記補強コード１２としては、ナイロン、ポリエステル、レーヨン、芳香族ポリアミド等からなる正量繊度が１００〜５００ｔｅｘの細い有機繊維コード、特にレーヨンコードが好適に採用しうる。又プライ巾５ｃｍ当たりの補強コード１２の打ち込み数としては、３０〜６０本／５ｃｍが好ましい。

このような周方向配列のコードプライからなるアンダレイ１１は、タイヤ周方向の引張り力に対して強い抗力を発揮でき、バックリング変形を効果的に抑制しうる。

それは、バックリング変形時、タイヤ内腔側では引張り力が、又タイヤ外面側では圧縮力が作用するため、曲げのニュートラルラインからより遠く離れる位置、即ちカーカス６よりもタイヤ内腔側に、引張り力に対する抗力の高いコードプライからなるアンダレイ１１を配することがバックリング抑制に効果的であるからである。しかもランフラット走行時、図８（Ｂ）に示す如く、接地長さＪが通常走行時の２倍程度にまで増大するため、バックリング変形時にタイヤ内腔側に作用するタイヤ周方向の引張り力は、タイヤ軸方向の引張り力よりも大となる。従って、前記アンダレイ１１において前記補強コード１２をタイヤ周方向に±１０°以下の角度で配列し、タイヤ周方向の引張り力に対する抗力を重点的に高めることが、バックリング抑制に特に有効となるからである。又アンダレイ１１は、通常走行においては、トレッド部２の曲げ変形をある程度抑えるため、トレッドゴムの圧縮歪みを軽減でき、転がり抵抗の低減にも効果が期待できる。

なおバックリング抑制効果をより高く発揮させるためには、このようなアンダレイ１１を少なくとも前記トレッド内腔側域Ｙｔにおいて、タイヤ赤道面Ｃｏを中心として配することが好ましい。このとき、アンダレイ１１のアンダレイ１１に沿う巾Ｗ１は、トレッド接地巾ＴＷの２０〜１００％、さらには２５〜１００％の範囲であるのが望ましい。

ここで、タイヤを成形する際には、一般に、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、第１フォーマ２０上でインナーライナゴム９、カーカスプライ６Ａを巻回して円筒状のタイヤ巻回体２１を形成した後、このタイヤ巻回体２１の軸心方向両外端部に、ビードコア５（通常ビードエーペックスゴム８が予め接合されている）をセットし、しかる後、このビードコア５の廻りでタイヤ巻回体２１の前記外端部を折り返してビードコア付き巻回体２１Ａを作成する。次に、図５（Ｃ）の如く、前記ビードコア付き巻回体２１Ａを第２フォーマ２２に移載し、接近移動するビードコア５、５間で前記巻回体２１Ａをトロイド状に膨張（シェーピング）させることにより、ベルト層７及びトレッドゴム等からなりかつ前記巻回体２１Ａの半径方向側で待機するトレッドリング２３と、膨張したトロイド状の巻回体２１Ａとを一体に接合し、加硫用の生タイヤを形成している。なおシングル成形方法では、これらが一つのフォーマ上で行われる。

このとき、補強コードを周方向配列させたアンダレイをカーカス６のタイヤ内腔側に配した場合には、巻回体２１Ａがトロイド状に膨張できずに生タイヤの形成を困難にするという問題が生じる。

そこで本実施形態では、前記アンダレイ１１において、その補強コード１２を、図４に展開して示す如く、アンダレイ１１が一周する間に少なくとも１以上の途切れ部Ｃを有する非連続コード１３で形成している。従って、補強コード１２は、前記途切れ部Ｃによって容易に伸張しうるため、シェーピングの際のアンダレイ１１の膨張を可能とし、タイヤ成形を従来と同様に行わすことが可能となる。

ここで、前記非連続コード１３では、その周方向のコード長さＬを、前記アンダレイ１１の一周長さＬ０の２５％以上とすることが好ましい。これは、前記バックリング抑制効果を充分に発揮させるためには、非連続コード１３がランフラット走行時の接地長さＪよりも長いことが望ましいからであり、前記一周長さＬ０の２５％未満となると、アンダレイ１１が伸びやすくなって、バックリング変形時に作用するタイヤ周方向の引張り力への対抗機能が低下するからである。

又バックリング抑制のためには、前記途切れ部Ｃの周方向距離Ｋが３００ｍｍ以下と短いことも好ましく、そのために前記途切れ部Ｃを一周当たり２箇所以上、さらには３箇所以上形成し、タイヤ成形時に生じるアンダレイ１１の伸びを分散させるのがよい。なおシェーピングをより容易にかつ均一に行うためにも、前記途切れ部Ｃを多く形成するのが好ましい。

このとき、各補強コード１２の途切れ部Ｃは、アンダレイ１１全体に亘ってできるだけ均一に分散していることが好ましい。そのためには、前記アンダレイ１１を周方向の４つの区分域Ｘに仮想的に等区分したとき、各区分域Ｘにおける途切れ部Ｃの形成数の総和Ｍのうちで、最も途切れ部Ｃの形成数が多い区分域Ｘにおける総和Ｍｍａｘと、最も途切れ部Ｃの形成数が少ない区分域Ｘにおける総和Ｍｍｉｎとの比Ｍｍａｘ／Ｍｍｉｎを１．０〜１．５の範囲に設定するのが好ましい。なお区分位置を変化させても、比Ｍｍａｘ／Ｍｍｉｎは前記範囲内に含まれる。

このようなアンダレイ１１の形成方法としては、先ず、図６に示すように、平行に引き揃えた複数本の補強コード１２をトッピングゴムで被覆した巾狭の帯状体３０を作成する。なお各補強コード１２は、被覆前或いは被覆後において長さＬ１（≒Ｌ）の短い非連続コード１３に切断される。そしてこの帯状体３０を、第１フォーマ２０上で螺旋状に巻回することで、シェーピング前の円筒状のアンダレイ１１Ａをカーカスに先駆けて形成する。このとき、切断長さＬ１を調整することにより、タイヤ軸方向に隣り合う帯状体３０、３０間において、途切れ部Ｃとなる補強コード１２の切断位置Ｑを周方向に位置ズレさせることができ、途切れ部Ｃの均一な分散を図りうる。

なおより均一な分散を図るためには、図４の如く、タイヤ軸方向に隣り合う補強コード１２の途切れ部Ｃを、タイヤ周方向に位置ズレさせるのが好ましい。このとき、隣り合う途切れ部Ｃの一部が重なっても良い。このような態様は、前記帯状体３０内の補強コード１２の本数を１本とする、或いは、帯状体３０内の複数本の補強コード１２において、各補強コード１２の切断位置を予めずらしておくことで達成できる。

次に、アンダレイ１１としては、図７に示すように、前記トレッド内腔側域Ｙｔを越えてサイド内腔側域Ｙｓにまで延在させることもできる。係る場合には、トレッド部２からバットレス部Ｂｓにかけての曲げ変形が抑えられる結果、転がり抵抗の低減効果をより高く発揮することができる。なお転がり抵抗の低減のためには、前記アンダレイ１１のアンダレイ１１に沿った巾Ｗ１を、前記トレッド接地巾ＴＷの１３０〜１７０％とするのが好ましい。

本発明のタイヤでは、前記サイド補強ゴム層１０を排除した、非ランフラットタイヤとすることもできる。係る場合には、ランフラット走行時の耐久性よりも、転がり抵抗の低減効果がより大きく発揮されることとなる。そのために、非ランフラットタイヤにおいては、アンダレイ１１の前記巾Ｗ１をトレッド接地巾ＴＷの１３０〜１７０％とし、前記トレッド内腔側域Ｙｔからサイド内腔側域Ｙｓにかけて形成するのが好ましい。なお転がり抵抗の低減のためには、サイド内腔側域Ｙｓのみにアンダレイ１１を形成することもでき、係る場合には、サイド内腔側域Ｙｓのうち、タイヤ最大巾位置よりも半径方向外側の上方領域を含んで形成するのが好ましい。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

図１の基本構造をなしかつ表１の仕様のタイヤ（タイヤサイズ２１５／４５Ｒ１７）を試作し、ランフラット走行距離、転がり抵抗性能を評価した。表１に記載以外は、実質的に同仕様である。

（１）ランフラット走行距離：
供試タイヤを、バルブコアを取り去ったリム（１７×７．５Ｊ）にリム組した内圧０の状態で、ドラム試験機上を速度（８０ｋｍ／ｈ）、縦荷重（正規荷重の７０％）の条件にて走行させ、タイヤが破壊するまでの走行距離を測定し、比較例１を１００とする指数により評価した。数値が大きいほど良好である。

（２）転がり抵抗性能：
転がり抵抗試験機を用い、各試供タイヤをリム（１７×７．５Ｊ）、内圧（２００ｋＰａ、縦荷重（正規荷重）にて、速度（８０ｋｍ／ｈ）で転がり抵抗を測定し、比較例１を１００とする指数により評価した。数値が小さいほど良好である。

表の如く実施例のタイヤは、ランフラット走行時の耐久性を高めうるとともに、通常走行時における転がり抵抗を低減しうるのが確認できる。

本発明の空気入りタイヤの一実施例を示す断面図である。 サイドウォール部を拡大して示す断面図である。 トレッド部を拡大して示す断面図である。 アンダレイを平面に展開して示す概念図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は生タイヤの成形方法を説明する線図である。 アンダレイの形成方法を説明する線図である。 アンダレイの他の例を説明するタイヤの断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、バックリング変形を説明する線図である。

符号の説明

２ トレッド部
３ サイドウォール部
４ ビード部
５ ビードコア
６ カーカス
７ ベルト層
１１ アンダレイ
１２ 補強コード
１３ 非連続コード
Ｃ 途切れ部
Ｙｔ トレッド内腔側域
Ｙｓ サイド内腔側域

Claims (5)

1. トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスと、前記トレッド部の内方かつ前記カーカスの半径方向外側に配したベルト層とを有する空気入りタイヤであって、
   前記トレッド部での前記カーカスのタイヤ内腔側のトレッド内腔側域、又は前記サイドウォール部での前記カーカスのタイヤ内向側のサイド内腔側域に、タイヤ軸回りで周回しかつ補強コードをタイヤ周方向に対して±１０°以内の角度で並列したコードプライからなるアンダレイを設けるとともに、
   前記補強コードは、アンダレイが一周する間に少なくとも１以上の途切れ部を有する非連続コードからなることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記非連続コードは、その周方向のコード長さＬを、前記アンダレイの一周長さＬ０の２５％以上であることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記アンダレイは、トレッド内腔側域において、タイヤ赤道面を中心として配されるとともに、このアンダレイのアンダレイに沿う巾Ｗ１を、トレッド接地巾ＴＷの２０〜１００％の範囲としたことを特徴とする空気入りタイヤ。
4. 前記アンダレイは、タイヤ軸方向に隣り合う補強コードの途切れ部を、タイヤ周方向に位置ズレさせたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の空気入りタイヤ。
5. 前記補強コードの途切れ部のタイヤ周方向距離Ｋは、３００ｍｍ以下としたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の空気入りタイヤ。

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