JP2007331424A - 安全タイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】荷重支持構造の適正化を図ることにより、軽量化とランフラット走行時の操縦安定性の向上を高いレベルで両立させた安全タイヤを提供する。
【解決手段】タイヤ１は、ビードコア２及びビードフィラー３を埋設した一対のビード部４と、サイドウォール部５と、トレッド部６とで構成される。タイヤ１は、その内部に、トロイド状に延びるプライからなるカーカス７と、カーカス７のクラウン部外周側に位置するベルト層８を具える。カーカス７の外面上に、ベルト層８の幅端部９からバットレス域１０を通りビードフィラー３のタイヤ径方向外端部１１を越えて延びる左右一対の補強層１２を、それらを構成するコードが、タイヤ周方向Ｃを挟んで互いに交差するよう配置する。ビードフィラー３のタイヤ径方向外端部１１とリム径ラインＲＬとの間のタイヤ径方向距離ｈ_１が、リムフランジＲＦの高さｈ_２の２００％以下である。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ビードコア及びビードフィラーを埋設した一対のビード部、該ビード部からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール部、及び両サイドウォール部間にまたがって延びるトレッド部の各部にわたってトロイド状に延びる少なくとも１枚のプライからなるカーカスと、カーカスのクラウン部外周側に位置し、コードをゴム被覆してなる少なくとも１層のベルト層を具える安全タイヤに関するものである。

空気入りタイヤ、例えば乗用車用タイヤにおいては、タイヤ内部にゲージ圧で１５０ｋＰａから２５０ｋＰａ程度の圧力下に気体を封じ込めて、タイヤのカーカスおよびベルト等のタイヤ骨格部に張力を発生させ、この張力によって、タイヤへの入力に対してタイヤの変形並びにその復元を可能としている。すなわち、タイヤの内圧が所定の範囲に保持されることによって、タイヤの骨格に一定の張力を発生させて、荷重支持機能を付与するとともに、剛性を高めて、駆動、制動および旋回性能などの、車両の走行に必要な基本性能を付与している。

ところで、所定の内圧に保持されたタイヤが外傷を受けると、この外傷を介して高圧の気体が外部に漏れ出してタイヤの内圧が大気圧まで減少する、いわゆるパンク状態となるため、タイヤ骨格部に発生させていた張力はほとんど失われ、サイドウォール部は膨出変形し、ビード部は倒れ込み変形する。そして、タイヤに所定の内圧が付与されることによって得られる、荷重支持機能や、駆動、制動および旋回性能も失われる結果、そのタイヤを装着した車両は走行不能に陥るのである。

そこで、パンク状態においても走行を可能とするタイヤ、いわゆる安全タイヤについて多くの提案がなされている。例えば、二重壁構造を有するもの、タイヤ内に空気のう等の荷重支持装置を配設したもの、タイヤとリムとで区画されたタイヤ気室に、熱膨張が可能な樹脂による連続相と独立気泡とからなる中空粒子の多数を配置して、パンク時の中空粒子の体積増加によりタイヤ気室の内圧を回復させるようにしたもの等が知られている。また、比較的車重の軽い乗用車用の安全タイヤとしては、サイドウォール部に断面三日月状の補強ゴム層を配設して、内圧の正常時にはタイヤ荷重を内圧で支持し、一方、ランフラット走行時にはタイヤ荷重を補強ゴム層で肩代わり支持する安全タイヤ、いわゆるサイド補強型安全タイヤが知られている（例えば特許文献１参照）。サイド補強型安全タイヤは、前記の安全タイヤに比べて、比較的構造が簡単で、かつパンクの補修やタイヤの廃棄に際して荷重支持装置や中空粒子のタイヤ内に配置したものを回収する必要がない点で有利である。

しかし、従来のサイド補強型安全タイヤにおいては、ゴムの圧縮剛性のみで空気圧の低下時の荷重支持を行っているため、それに必要となる補強ゴム層が不可避的に大きくなり、これに伴ってタイヤの質量が大幅に増加するという問題があった。こうした質量の増加を抑制するため、例えば特許文献２には、断面三日月状のゴム補強層とゴム−フィラメント繊維複合体を、サイドウォールにおけるカーカス層内面に配置することで、通常走行時及びランフラット走行時の諸性能を損なうことなく、ゴム補強層の使用量を減らし軽量化を達成したタイヤが記載されている。

特開２００５−１６１９６４号公報 特開平１１−１２９７１２号公報

しかし、特許文献２に記載された安全タイヤでも、補強ゴム層を小さくし過ぎると、タイヤのバットレス域近傍に変形が集中する結果、カーカス、ゴム補強層及びゴム−フィラメント繊維複合体への圧縮入力が過大となり、ここが故障発生の起点となる場合があった。また、サイドウォール部の剛性が低下しすぎて、ランフラット走行時の操縦安定性が損なわれるおそれもあった。このように、特許文献２に記載された安全タイヤにおいても、依然としてある程度の大きさの補強ゴム層が必要であり、その軽量化には一定の限界があった。

この発明は、従来技術が抱えるこのような問題点を解決することを課題とするものであり、その目的は、荷重支持構造の適正化を図ることにより、軽量化とランフラット走行時の操縦安定性の向上を高いレベルで両立させた安全タイヤを提供することにある。

前記の目的を達成するため、第１発明は、ビードコア及びビードフィラーを埋設した一対のビード部、該ビード部からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール部、及び両サイドウォール部間にまたがって延びるトレッド部の各部にわたってトロイド状に延びる少なくとも１枚のプライからなるカーカスと、カーカスのクラウン部外周側に位置し、コードをゴム被覆してなる少なくとも１層のベルト層を具える安全タイヤにおいて、タイヤ幅方向断面にて、前記カーカスの外面上に、金属コードをゴム被覆してなり、少なくともベルト層の幅端部からバットレス域を通り前記ビードフィラーのタイヤ径方向外端部を越えてタイヤ径方向内側に延びる左右一対の補強層を、それらを構成するコードがタイヤ周方向を挟んで互いに交差するよう配置し、標準リムに装着し規定の内圧を充填した状態にて、前記ビードフィラーのタイヤ径方向外端部とリム径ラインとの間のタイヤ径方向距離が、標準リムのフランジ高さの２００％以下であることを特徴とする安全タイヤである。

また、第２発明は、ビードコア及びビードフィラーを埋設した一対のビード部、該ビード部からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール部、及び両サイドウォール部間にまたがって延びるトレッド部の各部にわたってトロイド状に延びる少なくとも１枚のプライからなるカーカスと、カーカスのクラウン部外周側に位置し、コードをゴム被覆してなる少なくとも１層のベルト層を具える安全タイヤにおいて、タイヤ幅方向断面にて、前記カーカスの外面上に、金属コードをゴム被覆してなり、少なくともベルト層の幅端部からバットレス域を越えて延びる左右一対の補強層を、それらを構成するコードがタイヤ周方向を挟んで互いに交差するよう配置し、標準リムに装着し規定の内圧を充填した状態にて、前記補強層のタイヤ径方向内側端部が前記ビードフィラーのタイヤ径方向外端部よりもタイヤ径方向外側に位置し、前記補強層のタイヤ径方向内側端部と前記ビードフィラーのタイヤ径方向外端部との間のタイヤ径方向距離が、タイヤ断面高さの２０％以下であることを特徴とする安全タイヤである。

第１発明又は第２発明の構成を採用したタイヤでは、サイドウォール部の広い範囲が変形可能となるので、ランフラット状態での局所的な変形の集中を有効に防止できる。

なお、ここでいう「ベルト層の幅端部」とは、ベルト層が１層の場合にはそのベルト層の、ベルト層が複数層の場合には最も幅広のベルト層の、それぞれ最外端部を表すものとする。また、「標準リム」及び「規定の圧力」とは、空気のうを収納する安全タイヤに対して、ＪＡＴＭＡ、ＴＲＡ、ＥＴＲＴＯ等の、タイヤが製造、販売、又は使用される地域において有効な工業基準、規格等に規定されている適用サイズにおける標準リム（または、"Approved Rim"、"Recommended Rim"）、及びそのタイヤの最大負荷能力に応じた空気圧のことをいうものとし、「リム径ライン」とはリム径を測定する位置をいうものとする。

これら第１発明及び第２発明の安全タイヤにおいては、ビードフィラーは、ヤング率が１４．７ｋＰａ未満のゴムで構成することが好ましい。

また、補強層は、標準リムに装着し規定の内圧を充填した状態にて、それらのタイヤ径方向内側端部がリムラインよりもタイヤ径方向内側に位置すること、それらを構成するコードとタイヤ周方向のなす角が８０°以上９０°未満の範囲内にあることがそれぞれ好ましい。なお、ここでいう「リムライン」とは、標準リムにタイヤを組み付け、最大負荷能力に応じた空気圧を適用した無負荷状態で、リムフランジのタイヤ径方向最外端からタイヤ径方向外方へ３０ｍｍ離隔した部分のことをいうものとする。

さらに、この発明の安全タイヤは、ベルト層のタイヤ径方向外側に位置し、金属コードをゴム被覆してなり、この金属コードがタイヤ周方向を横切って延びる補助ベルト層をさらに具えることが好ましく、補助ベルト層を構成するコードとタイヤ周方向のなす角が４０°以上９０°以下の範囲内にあることがさらに好ましい。

加えて、この発明の安全タイヤは、カーカスと補強層の間に補助ゴム層をさらに具えることが好ましい。

この発明によれば、断面三日月状の補強ゴム層に代えて比較的軽量な金属コードのゴム被覆体用いて、最も屈曲し易いバットレス域の補強を行うとともに、サイドウォール部の、ランフラット状態で変形可能な領域を広げることで、軽量化とランフラット走行時の操縦安定性の向上を高いレベルで両立させた安全タイヤを提供することが可能となる。

次に、図面を参照しつつこの発明の実施の形態を説明する。図１は、第１発明に従う代表的な安全タイヤ（以下、単に「タイヤ」という。）の幅方向断面であり、標準リムＲに装着した状態で示す。また、図２は、第２発明に従う代表的なタイヤの幅方向断面であり、図１と同様に、標準リムＲに装着した状態で示す。

図１及び２タイヤ１は、ビードコア２及びビードフィラー３を埋設した一対のビード部４（図には一方のビード部のみを示す。）と、このビード部４からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール部５（図には一方のサイドウォール部のみを示す）と、両サイドウォール部間にまたがって延びるトレッド部６とで構成される。また、タイヤ１は、その内部に、ビード部４、サイドウォール部５及びトレッド部６の各部にわたってトロイド状に延びる少なくとも１枚のプライ（図１及び２では１枚のプライ）からなるカーカス７と、カーカス７のクラウン部外周側に位置し、コードをゴム被覆してなる少なくとも１層（図１及び２では２層）のベルト層８を具える。

そして、図１に示す第１発明のタイヤの構成上の主な特徴は、タイヤ幅方向断面にて、カーカス７の外面上に、金属コードをゴム被覆してなり、少なくともベルト層８の幅端部９からバットレス域１０を通りビードフィラー３のタイヤ径方向外端部１１を越えてタイヤ径方向内側に延びる左右一対の補強層１２を、それらを構成するコードが、図３に示すように、タイヤ周方向Ｃを挟んで互いに交差するよう配置すること、タイヤ１を標準リムＲに装着し規定の内圧を充填した状態にて、ビードフィラー３のタイヤ径方向外端部１１とリム径ラインＲＬとの間のタイヤ径方向距離ｈ_１が、リムフランジＲＦの高さｈ_２の２００％以下であることにある。

また、図２に示す第２発明のタイヤの構成上の主な特徴は、タイヤ幅方向断面にて、カーカス７の外面上に、金属コードをゴム被覆してなり、少なくともベルト層８の幅端部９からバットレス域１０を越えて延びる左右一対の補強層１２を、それらを構成するコードが、図３に示すように、タイヤ周方向Ｃを挟んで互いに交差するよう配置すること、タイヤ１を標準リムＲに装着し規定の内圧を充填した状態にて、補強層１２のタイヤ径方向内側端部１４がビードフィラー３のタイヤ径方向外端部１１よりもタイヤ径方向外側に位置し、補強層１２のタイヤ径方向内側端部１４とビードフィラー３のタイヤ径方向外端部１１との間のタイヤ径方向距離ｄが、タイヤ断面高さＳＨの２０％以下であることにある。

以下、この発明が上記構成を採用するに至った経緯を作用とともに説明する。
発明者らは、通常のラジアルタイヤがパンクした際に、どのようにしてタイヤの破壊が進行するかについて検討を行ったところ、ベルト層の幅端部からの亀裂の進展と、バットレス域が大きく屈曲変形することによるケース破壊とが大きな要因であるとの知見を得た。ベルト層の幅端部からの亀裂は、ベルト層を配設している部分と配設していない部分との剛性段差が大きいために生じており、特にベルト層を構成するコードがスチールコードであり、コード切断端が露出している場合に顕著に生じる。また、バットレス域は、ベルト層、ビードフィラー等の補強部材が配設されていない上、ケース厚さが薄いため、構造剛性が他の部分に比べて大幅に小さく屈曲しやすい。そこで、発明者らは、少なくともベルト層８の幅端部９からバットレス域１０を越える範囲に、好ましくは図１及び２に示したようにベルト層８の幅端部９とオーバーラップさせた状態で補強層１２を配設することで、ベルト層８の幅端部９での剛性段差を解消し、かつバットレス域１０の構造剛性を向上させれば、上述したようなタイヤ破壊を防止できるとの着想を得た。

しかし、単に上記範囲に補強層を配設したのみでは、ベルト層の幅端部からの亀裂の発生は抑制できても、必ずしもタイヤ破壊を有効に防止できなかった。発明者らはこうしたタイヤ破壊についてさらに検討を重ね、左右の補強層を構成するコードがタイヤ周方向に対して同方向に傾斜している場合にタイヤ破壊が発生していることを突き止めた。この理由につき、図１１を参照しつつさらに説明する。図１１では、左右のいずれの補強層を構成するコードもタイヤ周方向に対して同方向に傾斜している、すなわちタイヤ周方向をｙ軸、タイヤ幅方向をｘ軸とした座標平面の第２象限及び第４象限にコードが延びている。このようなコード構成を有するタイヤが図１１の下側から順に接地する場合、左半域では、補強層のコードがトレッド部側に位置する端部から先に荷重を受け、この荷重を負担していわば梁として作用するため、タイヤの変形が小さく、反対に右半域では、補強層のコードがビード部側に位置する端部から先に荷重を受けるため、荷重を負担することがなく、左半域に比べるとタイヤの変形が大きい。このため、左半域から右半域に向かう横力が発生する結果、ますます右半域のバットレス域の変形が大きくなってタイヤの破壊が助長される。そこで、発明者らは、左右の補強層を、図３に示すように、それらを構成するコードがタイヤ周方向に対して互いに逆向きとなるよう、すなわちタイヤ周方向を挟んで互いに交差するよう配置し、タイヤの左右両半域の変形を同じ程度に維持することで、上記のバットレス域の剛性段差の解消及び構造剛性の向上に加え、かかる横力の発生も防止することを想到した。これによって、従来の断面三日月状の補強ゴムを用いる場合に比べて、構造の簡略化と大幅な軽量化が図れる。

また、一般のタイヤでは、ビードフィラーを高くしたり、硬いゴムで構成したりすることで、ビード部及びサイドウォール部の剛性を上げ、タイヤの変形を抑制することが行われるが、このような構成をそのままサイド補強型安全タイヤに流用すると、ランフラット走行中にバットレス域の故障が起きやすい。これは、ビードフィラーによってサイドウォール部の変形が抑制されるため、タイヤの内圧が低下した場合に変形できる領域が少なくなり、局所的に、特には図１２に示すように、構造剛性が他の部分に比べて低いバットレス域に変形が集中するからである。そこで発明者らは、サイドウォール部５の変形可能な領域を広げること、具体的にはビードフィラー３のタイヤ径方向外端部１１とリム径ラインＲＬとの間のタイヤ径方向距離ｈ_１を、リムフランジＲＦの高さｈ_２の２００％以下と、サイドウォール部５全体の高さに対して比較的低くすることで、局所的な変形の集中を回避できることを見出し、第１発明を完成した。このようなタイヤでは、図４に示すように、サイドウォール部５の全体が変形するため、故障の発生が低減される。

距離ｈ_１は、正常内圧状態におけるビード部４を補強する効果を損なわない範囲で小さくすることができ、より好ましい範囲は高さｈ_２の１００％未満である。タイヤ１の、リムフランジＲＦと当接する部分はリムフランジＲＦにより変形が抑制されるが、これよりタイヤ径方向外側にある部分は変形が可能である。したがって、距離ｈ_１を高さｈ_２の１００％未満とする、すなわちビードフィラー３の高さをリムフランジＲＦの高さよりも低くすることで、サイドウォール部５の変形可能な領域を最大にすることができ、局所的な変形の集中を有効に回避できる。

また発明者らは、補強層１２によりバットレス域１０の構造剛性を向上させつつ、サイドウォール部５に構造剛性が低く変形しやすい部分を設けること、具体的には補強層１２のタイヤ径方向内側端部１４をビードフィラー３のタイヤ径方向外端部１１よりもタイヤ径方向外側に位置させて、補強層１２とビードフィラー３をオーバーラップさせないことで、これら補強層１２のタイヤ径方向内側端部１４とビードフィラー３のタイヤ径方向外端部１１を変形しやすくすることで、バットレス域への局所的な変形の集中を回避できるとの着想を得た。しかし、第１発明のように補強層１２とビードフィラー３とがオーバーラップしていれば補強層１２のタイヤ径方向内側端部１４での剛性段差は問題とならないものの、オーバーラップしていない場合には、補強層１２のタイヤ径方向内側端部１４に変形が集中し、ここから亀裂が発生したり、カーカスプライが切れたりするおそれがある。そこで発明者らは、補強層１２のタイヤ径方向内側端部１４の配設位置の適正範囲についてさらに研究を重ね、補強層１２のタイヤ径方向内側端部１４とビードフィラー３のタイヤ径方向外端部１１との間のタイヤ径方向距離ｄをタイヤ断面高さＳＨの２０％以下とすれば、補強層１２のタイヤ径方向内側端部１４への変形の集中を防止でき、亀裂やカーカスプライの切断を防止できることを見出し、第２発明を完成した。第２発明においても、第１発明と同様にサイドウォール部５の変形可能な領域を広げることが好ましく、具体的にはビードフィラー３のタイヤ径方向外端部１１とリム径ラインＲＬとの間のタイヤ径方向距離ｈ_１を、リムフランジＲＦの高さｈ_２の２００％以下と、サイドウォール部５全体の高さに対して比較的低くすることが、局所的な変形の集中を回避できることから好ましい。

また、ビードフィラー３を構成するゴムを柔らかくしても、サイドウォール部５が変形しやすくなる。具体的にはヤング率が１４．７ｋＰａ未満のゴムを用いれば、ランフラット状態になった際に、サイドウォール部５全体が変形することができ、局所的な変形の集中が有効に回避できるので、好ましい。ビードフィラー３を構成するゴムのヤング率は、正常内圧状態におけるビード部４を補強する効果を損なわない範囲で適宜に小さくすることができる。

さらに、ランフラット走行時には、変形が最大となるバットレス域１０に次いで、タイヤ１の最大幅位置１３（タイヤの断面幅を測定する位置をいうものとし、タイヤの外側面上に模様、文字又はリムガード部等がある場合には、これらを除いたタイヤの断面幅を測定する位置）に故障が発生しやすい。この理由は以下の通りである。走行中のタイヤ車輪には、リムＲを介してビード部４に伝わる駆動力と、トレッド部６と路面との摩擦により発生し、タイヤ車輪の駆動力とは反対方向に作用する抵抗力が働く。この結果、リムＲに固定されたビード部４と路面に接触するトレッド部６との間に回転の角速度の差が生じ、サイドウォール部５にねじり変形が発生する。サイド補強型ランフラットタイヤでは、ランフラット走行時には、プライコードに十分な張力が加わっておらず、補強されたサイドウォール部５の固有の剛性のみでタイヤ荷重を支持しているため、通常のタイヤと比較して、サイドウォール部５のねじり変形が大きく、このねじり変形はタイヤ最大幅位置１３で最大となる。そこで、補強層１２を、ベルト層８の幅端部９からタイヤ最大幅位置１３を越える範囲に配設し、これによってサイドウォール部５の剛性を一層高めてタイヤ最大幅位置１３でのねじり変形を抑制することが、ランフラット耐久性向上の観点から好ましい。この場合には、プライコードに十分な張力が加わっていないことから、補強層１２のタイヤ径方向内側端部１４が自由端となり、故障発生の核となるおそれがある。そこで、この内側端部１４を、屈曲変形の少ないリムラインよりもタイヤ径方向内側に配置し、タイヤ径方向内側端部１４を実質的に固定することがさらに好ましい。

また、タイヤ１の外側面上であって、かつタイヤを装着した標準リムＲのフランジＲＦよりもタイヤ幅方向外側に突出するリムガード部１５を設けてもよい。かかるリムガード部１５を設けると、ビード部４の曲げ剛性が格段に高められ、ランフラット走行時のサイドウォール部５の撓みや変形量が効果的に抑制されて、タイヤ故障が生じにくくなる。この場合には、リムガード部１５を設けた範囲の屈曲変形が少ないことから、補強層１２のタイヤ径方向内側端部１４を、リムガード部１５のタイヤ径方向外端部１６を通りタイヤ内面に直交する直線Ｎよりもタイヤ径方向内側とすれば、補強層１１のタイヤ径方向内側端部１４を実質的に固定することができ、ここからの故障の発生を抑制できる。

特にタイヤに加わる荷重が大きい場合には、タイヤの負荷転動に際して、左右の補強層１２を構成するコードが、トレッド部６側に位置する端部から先に荷重を受けるように補強層１２を配置する、すなわち、タイヤ回転方向から見て両補強層を構成するコードがハの字状をなすように補強層１２を配設することが好ましい。このような配置とすれば、上述したように、補強層１２が梁として作用するため、タイヤの変形を一層抑制することができ、ランフラット耐久性の向上に一層寄与するからである。

また、補強層１２を構成する金属コードをタイヤ周方向Ｃに近づけて配置する、すなわち補強層１２を構成する金属コードとタイヤ周方向Ｃのなす角αが小さくなるように配置すると、補強層１２のせん断剛性が向上するので、バットレス域１０のたわみ変形の発生を抑制し、コードが受ける荷重を低減する効果がある。しかし、角αが小さくなるほど、バットレス域１０がたわんだ際に補強層１２がそれを構成するコードをねじる向きに変形するので、コードが切断されるおそれが増す。そして、前者と後者を比較すると、後者の影響が非常に大きい。こうした知見に基づいて、発明者らは補強層１２を構成する金属コードとタイヤ周方向Ｃのなす角αの適正範囲を鋭意検討し、角αを大きくすることが有利であることを見出した。具体的には、角αを８０°以上９０°未満の範囲内とすれば、コードの切断を懸念することなく、バットレス域１０のたわみ変形の発生を抑制することができ、ランフラット耐久性の向上に有利であることを見出した。より好ましい角αの範囲は８５°以上９０°未満である。金属コードの構成は特に限定されないが、ランフラット走行中に大きな曲げ入力があった場合にも、変形歪を小さくしてランフラット耐久性を向上させる観点からは、比較的直径の小さいフィラメントを用いることが好ましく、特には直径が０．３ｍｍ以下の細フィラメントを用いることが好ましい。

さらに、空気圧が低下した際には、トレッド部６が路面に対して凹状に変形する、いわゆるバックリング変形を起こすことが知られている。バックリング変形が大きい場合にも、バットレス域１０の屈曲量が大きくなることから、ベルト層８の層数を増やしたり、有機繊維コード等からなるキャップ層１７をベルト層８の外周側に配置したりして、トレッド部６の剛性を補強し、バックリング変形を抑制することが、ランフラット耐久性を維持する観点から、好ましい。特に、圧縮剛性の高い金属コードをゴム被覆してなり、この金属コードがタイヤ周方向Ｃとなす角βが４０°以上９０°以下の範囲内にある補助ベルト層１８を、ベルト層８のタイヤ径方向外側に配置することが有利である。より好ましい角βの範囲は８０°以上９０°以下であり、最もバックリング変形を抑制する効果が高いのは角βが９０°の場合である。

補強層１２及び補助ベルト層１８を構成するコードを金属コードとするのは、これらの層は、タイヤ内圧低下時に梁の役割を果たしてタイヤの変形を抑制する作用をすることから、耐圧縮性が要求されるからである。好ましい金属コードは、コスト及び耐フレッティング性の観点から、スチールコードである。

また、図示は省略するが、トレッド部にタイヤ周方向に沿って延びる周溝を配設したタイヤでは、周溝を中心として局部的な変形が生じ、トレッド部６全体が大きくバックリングすることが知られている。かかるバックリングを抑制するためには、補助ベルト層１８の幅端部を周溝のタイヤ幅方向外側に配置する、すなわち、補助ベルト層１８を、タイヤ赤道面から、周溝の直下を通り、さらにタイヤ幅方向外側まで延ばして配設することが好ましい。これによって、周溝を配設した部分の剛性を補強することができ、周溝を中心としたトレッド部６の局部的な変形、ひいてはバックリングを有効に抑制することができる。

バックリングが発生する際には、補助ベルト層１８にはタイヤ幅方向に圧縮力が作用する。したがって、バックリングをより一層有効に抑制するためには、補助ベルト層１８のタイヤ幅方向圧縮力を高めることが好ましい。具体的には、補助ベルト層１８を構成するコードとタイヤ周方向のなす角βを比較的大きくすることが好ましく、４０°以上９０°以下とすることがより好ましく、６０°以上９０°以下とすることがさらに好ましく、９０°とすることが最も好ましい。あるいは、補助ベルト層１８を構成するコードに、直径の比較的太いフィラメント、好ましくは直径が０．６ｍｍ以上であるフィラメントを用いれば、同量の材料を用いても直径の比較的太いフィラメントと比べて高い圧縮剛性を得ることができるので、質量の増加を抑制しつつバックリングを有効に抑制できる。無論、直径の比較的太いフィラメントを用いたコードを、タイヤ周方向とのなす角が比較的大きくなるよう配置すれば、補助ベルト層のタイヤ幅方向の圧縮剛性が一層向上することは言うまでもない。

ベルト層８の幅端部での剛性段差を低減する観点からは、ベルト層８と補強層１２が３ｍｍ以上オーバーラップして配設されていることが好ましく、５ｍｍ以上オーバーラップして配設されていることがさらに好ましい。しかし、オーバーラップ量が２０ｍｍを超えると、剛性段差を低減する効果にはほとんど変化はないが、補強層１２が大きくなることによりタイヤ１の質量が増加することから、オーバーラップ量を２０ｍｍ以下とすることが好ましい。

さらに、図５に示すように、カーカス７と補強層１２の間に補助ゴム層１９を具えてもよい。かかる構成を採用すると、一般にゴムは圧縮に強いので、補助ゴム層１９も荷重を負荷し、補強層１２に加わる荷重が軽減される。したがって、補強層１２の金属コードの寿命が延びる上、補強層１２のコードの打ち込み本数を減らすことができ、補強層１２を軽量化することができる。また、このように補助ゴム層１９を配設すると、それを配設しない場合に比べて、補強層１２を、よりタイヤ外表面側に配置することができる。タイヤが屈曲変形した場合に、タイヤの外表面側では引張力が作用するが、金属コードは耐引張性に優れているので、これを外表面側に配置することで一層有効にタイヤ１のバットレス域１０の変形を抑制できる。特に、補助ゴム層１９を配設した領域において、補強層１２の少なくとも一部がタイヤ１の厚み中心線ＴＣよりも外表面側に位置すると、変形を抑制する効果が大きくなる。

なお、上述したところは、この発明の実施形態の一部を示したにすぎず、この発明の趣旨を逸脱しない限り、これらの構成を相互に組み合わせたり、種々の変更を加えたりすることができる。例えば、図１では、補強層１２のビード部側の端部をカーカス７の本体部と折返し部の間に挟んだ態様を示したが、図６に示すように、補強層１２がカーカス７の外面を覆うような配置としてもよい。また、図７〜９に示すように、タイヤ１の特に屈曲変形を生じやすい部分の補強層１２の内面又は外面に、補助補強層２０を配設することもできる。かかる補助補強層２０により、タイヤ１の屈曲変形がより一層有効に抑制されるからである。なお、補助補強層２０は、補強層１２と同様の構成とすることが好ましい。また、補強層１２を構成する金属コードとタイヤ周方向Ｃとのなす角βは、図２に示すように左右各半域で同じとしてもよいが、図９に示すように、左右各半域で異ならせてもよい。

次に、この発明に従うタイヤを試作し性能評価を行ったので、以下に説明する。

実施例１〜１１のタイヤは、タイヤサイズが２０５／５５Ｒ１６の乗用車用ラジアルタイヤであり、スチールコードをゴム被覆してなる補強層を有し、表１に示す諸元を有する。補強層を構成するコードとタイヤ周方向のなす角は、左右各半域で同じであり、実施例１〜７及び１１では８５°、実施例８では８０°、実施例９では７５°、実施例１０では７０°である。また、実施例１、２、４〜６及び８〜１０のタイヤは図１に示すような構造を有しており、実施例３のタイヤは補助ベルト層を有していないことを除いて図１と同様の構造を有しており、実施例７のタイヤは図５に示すような構造を有しており、実施例１１のタイヤは図２に示すような構造を有している。さらに、実施例１、２及び４〜１１のタイヤは、補助ベルト層を構成するコードがスチールコードである。また、実施例７のタイヤは、補助ゴム層を有しており、その配設領域において、補強層の一部がタイヤの厚み中心線よりも外表面側に位置している。

比較のため、タイヤサイズが実施例１〜１１のタイヤと同じであり、断面三日月状の補強ゴム層を有する従来例１のタイヤ、タイヤサイズが実施例１〜１１のタイヤと同じであり、補強構造を有していない従来例２のタイヤ、タイヤサイズが実施例１〜１１のタイヤと同じであり、図１に示すような構造を有するものの、補強層を構成するコードが有機繊維コードであり、このコードとタイヤ周方向のなす角が８５°である比較例１のタイヤ、タイヤサイズが実施例１〜１１のタイヤと同じであり、補強層を構成するコードがスチールコードであり、このコードとタイヤ周方向のなす角が８５°であるものの、補強層がビードフィラーとオーバーラップを形成していない比較例２のタイヤについても併せて試作した。

前記各供試タイヤの質量を測定した。その測定結果を表１に示す。また、前記各供試タイヤを、サイズ７Ｊ×１６のリムに装着してタイヤ車輪とし、テスト車両に取り付け、３．９２ｋＮのタイヤ負荷荷重を加え、内圧を０ｋＰａ（相対圧）とした状態で８０ｋｍ／ｈの速度でテストコースを走行し、タイヤが破壊するまでの走行時間を測定し、この走行時間によりランフラット耐久性を評価した。その評価結果を表１に示す。

また、前記各供試タイヤをサイズ７Ｊ×１６のリムに装着してタイヤ車輪とし、内圧を２３０ｋＰａ（相対圧）とした。そして、３．９２ｋＮのタイヤ負荷荷重を加え、タイヤリム中心を前後方向及び横方向に１ｍｍ移動させたときの力を測定し、これらの値からそれぞれ前後剛性及び横剛性を評価した。その評価結果を表１に示す。

なお、表１中のビードフィラーの高さとは標準リムのリムフランジ高さを１００％としたときの指数比である。また、質量の評価結果は、従来例１のタイヤの質量を１００としたときの指数比で示してあり、数値が小さいほど軽量である。ランフラット耐久性の評価結果は、走行時間が６０分以上のものをＡ、４５分以上６０分未満のものをＢ、３０分以上４５分未満のものをＣ、１５分以上３０分未満のものをＤ、１５分未満のものをＥとして示しており、Ａが最も優れており、Ｅが最も劣っている。前後剛性及び横剛性は、従来例２のタイヤの各剛性を１００としたときの指数比で示してあり、数値が大きいほど剛性が高い。

表１に示す結果から、従来例１のタイヤに比べると、実施例１〜１１のタイヤは、ランフラット耐久性、前後剛性及び横剛性は若干劣るものの、十分に実用範囲内としながら、大幅な軽量化が図れていることが分かる。また、従来例２及び比較例１のタイヤは、極めて軽量ではあるが、ランフラット走行が不可能であり、これらのタイヤに比べると、実施例１〜１１のタイヤは、質量は若干大きいものの、安全タイヤとしては十分に軽量でありながら、ランフラット耐久性、前後剛性及び横剛性が大幅に優れている。また、比較例２のタイヤと比べると、実施例１〜１１のタイヤは、質量及びランフラット耐久性は同等に維持しながら、前後剛性及び横剛性が向上しており、操縦安定性に優れているといえる。
したがって、実施例１〜１１のタイヤは、従来例１及び２のタイヤ、並びに比較例１及び２のタイヤに比べて、総合的な性能に優れていることが分かる。

この発明により、荷重支持構造の適正化を図ることにより、軽量化とランフラット走行時の操縦安定性の向上を高いレベルで両立させた安全タイヤを提供することが可能となった。

第１発明に従う代表的な安全タイヤの幅方向左半断面図であり、標準リムに装着した状態を概略的に示す。 第２発明に従う代表的な安全タイヤの幅方向左半断面図であり、標準リムに装着した状態を概略的に示す。 この発明に従う代表的な安全タイヤのベルト層、補強層及びカーカスのコード配列を示す概略展開図である。 この発明に従う代表的な安全タイヤの内圧低下状態を模式的に示す幅方向断面図である。 この発明に従う他の安全タイヤの幅方向左半断面図であり、標準リムに装着した状態を概略的に示す。 この発明に従う他の安全タイヤの幅方向左半断面図であり、標準リムに装着した状態を概略的に示す。 この発明に従う他の安全タイヤの幅方向左半断面図であり、標準リムに装着した状態を概略的に示す。 この発明に従う他の安全タイヤの幅方向左半断面図であり、標準リムに装着した状態を概略的に示す。 この発明に従う他の安全タイヤの幅方向左半断面図であり、標準リムに装着した状態を概略的に示す。 この発明に従う他の安全タイヤのベルト層、補強層及びカーカスのコード配列を示す展開図である。 従来の安全タイヤのベルト層、補強層及びカーカスのコード配列を示す展開図である。 ビードフィラーの高さはこの発明の範囲外である安全タイヤの内圧低下状態を模式的に示す幅方向断面図である。

符号の説明

１ タイヤ
２ ビードコア
３ ビードフィラー
４ ビード部
５ サイドウォール部
６ トレッド部
７ カーカス
８ ベルト層
９ ベルト層の幅端部
１０ バットレス域
１１ ビードフィラーのタイヤ径方向外端部
１２ 補強層
１３ タイヤ最大幅位置
１４ 補強層のタイヤ径方向内側端部
１５ リムガード部
１６ リムガード部のタイヤ径方向外端部
１７ キャップ層
１８ 補助ベルト層
１９ 補助ゴム層
２０ 補助補強層
Ｒ リム
ＲＦ リムフランジ
ＲＬ リム径ライン
Ｃ タイヤ周方向

Claims (8)

1. ビードコア及びビードフィラーを埋設した一対のビード部、該ビード部からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール部、及び両サイドウォール部間にまたがって延びるトレッド部の各部にわたってトロイド状に延びる少なくとも１枚のプライからなるカーカスと、カーカスのクラウン部外周側に位置し、コードをゴム被覆してなる少なくとも１層のベルト層を具える安全タイヤにおいて、
   タイヤ幅方向断面にて、前記カーカスの外面上に、金属コードをゴム被覆してなり、少なくともベルト層の幅端部からバットレス域を通り前記ビードフィラーのタイヤ径方向外端部を越えてタイヤ径方向内側に延びる左右一対の補強層を、それらを構成するコードがタイヤ周方向を挟んで互いに交差するよう配置し、
   標準リムに装着し規定の内圧を充填した状態にて、前記ビードフィラーのタイヤ径方向外端部とリム径ラインとの間のタイヤ径方向距離が、標準リムのフランジ高さの２００％以下であることを特徴とする安全タイヤ。
2. ビードコア及びビードフィラーを埋設した一対のビード部、該ビード部からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール部、及び両サイドウォール部間にまたがって延びるトレッド部の各部にわたってトロイド状に延びる少なくとも１枚のプライからなるカーカスと、カーカスのクラウン部外周側に位置し、コードをゴム被覆してなる少なくとも１層のベルト層を具える安全タイヤにおいて、
   タイヤ幅方向断面にて、前記カーカスの外面上に、金属コードをゴム被覆してなり、少なくともベルト層の幅端部からバットレス域を越えて延びる左右一対の補強層を、それらを構成するコードがタイヤ周方向を挟んで互いに交差するよう配置し、
   標準リムに装着し規定の内圧を充填した状態にて、前記補強層のタイヤ径方向内側端部が前記ビードフィラーのタイヤ径方向外端部よりもタイヤ径方向外側に位置し、前記補強層のタイヤ径方向内側端部と前記ビードフィラーのタイヤ径方向外端部との間のタイヤ径方向距離が、タイヤ断面高さの２０％以下であることを特徴とする安全タイヤ。
3. 前記ビードフィラーは、ヤング率が１４．７ｋＰａ未満のゴムで構成される、請求項１又は２に記載の安全タイヤ。
4. 標準リムに装着し規定の内圧を充填した状態にて、前記補強層のタイヤ径方向内側端部は、リムラインよりもタイヤ径方向内側に位置する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の安全タイヤ。
5. 前記補強層を構成するコードとタイヤ周方向のなす角が８０°以上９０°未満の範囲内にある、請求項１〜４のいずれか一項に記載の安全タイヤ。
6. 前記ベルト層のタイヤ径方向外側に位置し、金属コードをゴム被覆してなり、該金属コードがタイヤ周方向を横切って延びる補助ベルト層をさらに具える、請求項１〜５のいずれか一項に記載の安全タイヤ。
7. 前記補助ベルト層を構成するコードとタイヤ周方向のなす角が４０°以上９０°以下の範囲内にある、請求項６に記載の安全タイヤ。
8. 前記カーカスと補強層の間に補助ゴム層をさらに具える、請求項１〜７のいずれか一項に記載の安全タイヤ。
   
   

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