JP2007176275A - ランフラットタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 ランフラット走行時においても安定した車両挙動を確保することを可能としたランフラットタイヤを提供する。
【解決手段】 タイヤ内に中子を配置するか、図示するようにタイヤのサイドウォール部を補強ゴム２１等によって補強することによって空気圧低下時にも通常走行を可能としたランフラットタイヤにおいて、車両装着時のイニシャルトー角をＳＡ、イニシャルキャンバー角をＣＡ、通常空気圧時のコーナリングパワーをＣｐ、キャンバスラストをＣｓ、ランフラット走行時のコーナリングパワーをＣｐ０、キャンバスラストをＣｓ０、タイヤ接地幅をＢ、タイヤの車両装着側、露出側それぞれの断面高さをＨ１、Ｈ２とすると、式arctan{（Ｈ２−Ｈ１）／Ｂ}＝（１／Ｃｓ０）×{（Ｃｐ０−Ｃｐ）×ＳＡ＋（Ｃｓ０−Ｃｓ）×ＣＡ}を満たすようにタイヤ形状Ｂ、Ｈ１、Ｈ２を設定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空気圧が低下した状態においても走行を可能としたランフラットタイヤに関する。

タイヤの空気圧が低下した場合でも、その状態で修理工場などへ到達できるよう、ある程度の距離を安全に走行できるようにしたランフラットタイヤが知られている（特許文献１、２参照）。ランフラットタイヤが空気圧低下時においてもある程度の距離を走行可能といっても、通常空気圧時に比べてそのタイヤ径が小さくなるのは避けられない。そして、通常は、パンク等は、車両に装着されているタイヤのうち一輪のみに発生するものであり、このような場合には、一輪のみのタイヤ径縮小によって車両姿勢に変位が生ずる。

特許文献１に記載されている技術は、サイドウォール補強型のランフラットタイヤにおいて、こうした変位に伴うタイヤへの負荷を考慮してサイドウォールの補強層を設計することにより、ランフラット耐久性を向上させるものである。

また、特許文献２に記載されている技術は、中子式のランフラットタイヤにおいて、中子をタイヤ断面方向で２カ所の凸部でトレッド部に当接する構造とし、各凸部の高さをランフラット走行時においてランフラット走行時に作用する荷重が均等化されるようキャンバ角に対応して設定するものである。
特開平６−２１９１１２号公報 特開２００３−３４１３０９号公報

しかしながら、これらの技術によっても通常空気圧時とランフラット走行時においてはタイヤに作用する力が変化するため、そのバランスが変わることがある。発明者らの知見によれば、ランフラットタイヤにおいては、通常のタイヤと異なり、空気圧低下時にキャンバスラスト力が増大する。この結果、車両に働く力も変化し、車両挙動に影響を及ぼすことになる。これは、制御安定性や操縦性にも影響を及ぼす。

そこで、本発明はランフラット走行時においても安定した車両挙動を確保することを可能としたランフラットタイヤを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明にかかるランフラットタイヤは、タイヤ内に中子を配置するか、タイヤのサイドウォール部を補強することによって空気圧低下時にも通常走行を可能としたランフラットタイヤにおいて、車両装着時のイニシャルトー角をＳＡ、イニシャルキャンバー角をＣＡ、通常空気圧時のコーナリングパワーをＣｐ、キャンバスラストをＣｓ、ランフラット走行時のコーナリングパワーをＣｐ０、キャンバスラストをＣｓ０、タイヤ接地幅をＢ、タイヤの車両装着側、露出側それぞれの断面高さをＨ１、Ｈ２とすると、下記の式
arctan{（Ｈ２−Ｈ１）／Ｂ}＝（１／Ｃｓ０）×{（Ｃｐ０−Ｃｐ）×ＳＡ＋（Ｃｓ０−Ｃｓ）×ＣＡ}
を満たすことを特徴とするものである。

車両の左右輪の一方がパンクしてランフラット走行を行っている場合の左右輪に作用する力のバランスを考えると、一方のタイヤにおけるキャンバスラストの増大の影響を補正する必要がある。本発明においては、このキャンバスラストの増大に対して、タイヤの左右の高さを調整することにより、実質的なキャンバ角を調整して、タイヤに作用する横方向の力を左右で均一化したものである。

本発明によれば、一方のタイヤがランフラット走行状態である場合でも、左右の車輪に作用する横方向の力が均一化されるため、直進安定性が向上する。このため、制御安定性や操縦性も向上し、ランフラット走行時においても運転者が操縦時に感じる違和感を軽減できる。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明にかかるランフラットタイヤの構成を示す断面図である。このランフラットタイヤはいわゆるサイドウォール補強型のランフラットタイヤであり、ホイールのリム１に取り付けられている。図中実線は、ランフラット走行時の状態を示しており、破線は通常走行時の状態を示している。

このランフラットタイヤは、図では簡略化のため省略しているが、リム１側に、鋼線等からなるビードワイヤが埋設されており、このビードワイヤにより、リム１に固定されている。また、タイヤ内には、同じく図示を省略するが、外側に折り返して両脇でビードワイヤを挟み込む形で繊維を編んで作られたカーカスが配置されている。また、タイヤの内周部には、タイヤ内の空気の漏洩を防止するための薄いゴム層であるインナーライナーが形成されている（図示省略）。

タイヤ外周を形成するゴム部２０のうち地面に接地するトレッド部２２におけるカーカス５との間には、鋼線を編んで作られたベルト層（図示省略）が延在し、ショルダ部には、繊維補強層が延在している。そして、ショルダ部のゴム部２０内側（実際には、カーカスとインナーライナーの間になる）には、補強ゴム層２１が配置されている。タイヤ空気圧が低下した際には、この補強ゴム層２１で車両荷重を受けてタイヤの変形を抑制することで、タイヤが車両荷重で完全に潰れるのを防ぎ、その走行性能を維持する。

本発明にかかるランフラットタイヤの構成を説明する前に、このランフラットタイヤを装着した車両においてタイヤに作用する力を説明する。図２、図３は、車両の前輪に作用する力を説明する図であり、図２が上面から見た図、図３が背面（車両後方側）から見た図である。図２、図３に示されるように、前輪ＦＬ、ＦＲは、車両に垂直に取り付けられているのではなく、車両の前方に向かって内向きで、かつ、上方に向かっては外向きに開く角度で取り付けられている。車両直進時に車両の前後方向（進行方向）とタイヤのなす角度をスリップ角ＳＡ、鉛直軸とタイヤのなす角度をキャンバ角ＣＡと称する。

スリップ角ＳＡによってタイヤにはコーナリングパワーＣｐが作用する。図２に示されるようにＳＡが内向きの時には、このコーナリングパワーＣｐは、車両方向、つまり内向きに作用する。ＳＡが逆向きの場合には、コーナリングパワーＣｐは外向きに作用する。一方、キャンバ角ＣＡによってタイヤにはキャンバスラストＣｓが作用する。図３に示されるようにＣＡが外向きの場合には、このキャンバスラストＣｓは、車両とは反対の方向、つまり外向きに作用する。ＣＡが逆向きの場合には、キャンバスラストＣｓは内向きに作用する。

図４は、ランフラットタイヤにおけるコーナリングパワーＣｐの正規化値（輪荷重Ｗで割ることで正規化した値）の空気圧による変化を示したグラフであり、図５は、キャンバスラストＣｓの正規化値の空気圧による変化を示したグラフである。図から明らかなように、ランフラットタイヤの特性として、ランフラット走行時には、通常走行時に比較してコーナリングパワーＣｐは低下するのに対し、キャンバスラストＣｓは増大するという傾向が見られる。両者がともに低下するラジアルタイヤとは異なる傾向であるため、ラジアルタイヤ装着車にランフラットタイヤを装着した場合、タイヤ横力の変化によって直進安定性を含む運動性能が低下する可能性がある。

例えば、ランフラットタイヤ装着車において、右前輪がパンクした場合、正常空気圧である左前輪の直進時のコーナリングパワーは、（１）式により、空気圧０である右前輪の直進時のコーナリングパワーは、（２）式によりそれぞれ表すことができる。

ここで、Ｆｚが接地荷重、Ｃｐ／Ｗ、Ｃｓ／Ｗは、正規化したコーナリングパワー、キャンバスラストであり、添字０を付した場合は、ランフラット走行時のそれらを示している。また、ＣＡ_０は、後述するランフラットタイヤ自体の空気圧変化によるキャンバ角変化量を表している。

（１）式と（２）式が等しければ、タイヤに働く横力が一致し、直進安定性を確保することができる。したがって、（１）式＝（２）式とすると、下記の式が成立する。

本発明にかかるランフラットタイヤは、空気圧変化により、（３）式を満たすキャンバ角変化を達成できるように構成されている。具体的には、ランフラット走行時（０空気圧時）のタイヤ断面高さのうち車両装着側の断面高さをＨ１、反対側（露出側）の断面高さをＨ２、トラッド幅をＢとすると、このランフラットタイヤのランフラット走行時のタイヤ自体によるキャンバ角ＣＡ０は、下記の（４）式で表せる。

（３）式と（４）式の右辺が等しくなるようランフラットタイヤの形状、すなわち、Ｈ２、Ｈ１、Ｂを設定すれば直進安定性を確保することができる。具体的には、

となるよう、ランフラット走行時の左右の断面高さを設定すればよい。ランフラット走行時にこのような形状となるよう設定しておくことで、ランフラット走行時と通常走行時のタイヤに作用する横力を一致させることができるので、横力の変化を抑制し、車両の直進安定性を確保することができる。したがって、車両挙動の安定性が向上する。

以上の説明では、サイドウォール補強型のランフラットタイヤについて説明してきたが、中子式のランフラットタイヤについてもランフラット走行時のタイヤ形状が上述した条件を満たすように中子の形状や剛性を設定することで同様の効果を達成することができる。

本発明にかかるランフラットタイヤの構成を示す断面図である。 車両の前輪に作用する力を上面から見て説明する図である。 車両の前輪に作用する力を背面（車両後方側）から見て説明する図である。 ランフラットタイヤにおけるコーナリングパワーＣｐの正規化値の空気圧による変化を示すグラフである。 ランフラットタイヤにおけるキャンバスラストＣｓの正規化値の空気圧による変化を示したグラフである。

符号の説明

１…リム、２０…ゴム部、２１…補強ゴム、２２…トレッド部、Ｂ…タイヤ接地幅、ＣＡ…キャンバ角、Ｃｐ…コーナリングパワー、Ｃｓ…キャンバスラスト、ＦＬ、ＦＲ…前輪、Ｈ１、Ｈ２…タイヤ断面高さ、ＳＡ…スリップ角、Ｗ…輪荷重。

Claims (1)

1. タイヤ内に中子を配置するか、タイヤのサイドウォール部を補強することによって空気圧低下時にも通常走行を可能としたランフラットタイヤにおいて、
   車両装着時のイニシャルトー角をＳＡ、イニシャルキャンバー角をＣＡ、通常空気圧時のコーナリングパワーをＣｐ、キャンバスラストをＣｓ、ランフラット走行時のコーナリングパワーをＣｐ０、キャンバスラストをＣｓ０、タイヤ接地幅をＢ、タイヤの車両装着側、露出側それぞれの断面高さをＨ１、Ｈ２とすると、下記の式
   arctan{（Ｈ２−Ｈ１）／Ｂ}＝（１／Ｃｓ０）×{（Ｃｐ０−Ｃｐ）×ＳＡ＋（Ｃｓ０−Ｃｓ）×ＣＡ}
   を満たすことを特徴とするランフラットタイヤ。

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