JP2012162230A - ランフラットタイヤ - Google Patents

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Abstract

【課題】 ランフラット走行時における耐久性と通常走行時における乗心地性とを両立させるようにしたランフラットタイヤを提供する。
【解決手段】 サイド補強型のランフラットタイヤ1において、サイドウォール部9におけるカーカス層5を中心にした内外ゴム厚の比(Ga/Gb、Gc/Ga)を特定すると共に、サイドウォール部9の外壁面側にタイヤ径方向に延びるサイドフィラーSFを埋設したうえで、サイドフィラーSFのモジュラスMs/サイド補強層11のモジュラスM、リムクッションRCのモジュラスMc/サイドフィラーSFのモジュラスMs、ビードフィラー4の断面積Df/サイドフィラーSFの断面積Ds、サイドフィラーSFの断面積Ds/サイド補強層11の断面積D,サイド補強層11のゴム硬さ、ベルトカバー層8の材料、をそれぞれ特定した。
【選択図】 図2

Description

本発明はランフラットタイヤに関し、さらに詳しくは、ランフラット走行時における耐久性と通常走行時における乗心地性とを両立させるようにしたランフラットタイヤに関する。
一般に、サイドウォール部の内面側に断面三日月状のサイド補強層を配置したランフラットタイヤでは、ランフラット走行時における耐久性を確保するために、サイド補強層の厚さを厚くしたり、硬度の高いゴムを使用する方法が採られている。しかし、このような対策だけでは良好なランフラット耐久性を確保するには限界があると共に、サイド剛性の増加に伴い通常走行時における乗心地性が大幅に悪化するという問題があった。
特に、タイヤ断面高さがある程度大きくなると、ランフラット走行時における故障形態は、ビード部の近傍におけるリムクッション付近での破壊が主体となるため、この故障を防ぐと同時に、良好な乗心地性を確保するための対策が強く求められてきた。
この対策として、従来、カーカス層の巻上げ部のタイヤ軸方向外側におけるリムラインの近傍に緩衝ゴム層を配置して、この緩衝ゴム層が、サイドウォール部が座屈したときに、リムフランジによる突き上げに対して、カーカス巻上げ端部とリムフランジとの間において緩衝作用を発揮し、その部分での断裂を防止するようにしたり(例えば、特許文献1参照)、カーカス層の巻上げ端末をリムフランジ上端部に接触する領域から遠ざけるようにして、カーカス層の巻上げ端末の近傍における応力集中に伴う亀裂の発生や成長を抑制するようにした(例えば、特許文献2参照)提案がある。
しかし、いずれの提案にあっても、ランフラット耐久性の向上効果には限界があると同時に、通常走行時における乗心地性の向上効果の改善には直接繋がらないため、ランフラット耐久性と乗心地性とを両立させるための対策としては、未だ満足し得るものではなかった。
特開平7−304312号公報 特開2009−61866号公報
本発明の目的は、上述する問題点を解消するもので、ランフラット走行時における耐久性と通常走行時における乗心地性とを両立させるようにしたランフラットタイヤを提供することにある。
上記目的を達成する本発明のランフラットタイヤは、左右一対のビード部に埋設されたビードコアの周囲を該ビードコアの外周側に配置されたビードフィラーを包み込んでタイヤ内側から外側に向けて折り返した少なくとも一層のカーカス層を備え、トレッド部の外周側に複数のベルト層を配置し、該ベルト層の外周側にベルトカバー層を配置すると共に、サイドウォール部における前記カーカス層とインナーライナー層との間に断面三日月状のサイド補強層を配置したランフラットタイヤにおいて、前記ビード部の外壁面におけるリムラインの法線上における前記カーカス層と前記サイドウォール部の外壁面との間のゴム厚をGaとし、前記カーカス層の法線上における該カーカス層と前記サイドウォール部の外壁面との間の最大ゴム厚をGbとしたときの、GaとGbとの関係が0.65Gb<Ga<0.85Gbであり、前記リムラインの法線上における前記カーカス層とタイヤ内壁面との間のゴム厚をGcとしたときの、GcとGaとの関係が0.85Ga<Gc<1.00Gaであると共に、前記サイドウォール部の外壁面側にタイヤ径方向に延び、かつ前記カーカス層とサイドウォール部の外壁面との間のゴム厚が最大になる位置において最も厚肉になりタイヤ径方向の上下に向けて徐々に薄肉になるサイドフィラーを埋設し、
前記サイドフィラーを構成するゴムの100%モジュラスMsと前記サイド補強層を構成するゴムの100%モジュラスMとの関係が0.7M≦Ms≦1.0Mとなり、前記ビード部の外壁面側におけるリムクッションを構成するゴムの100%モジュラスMcと前記サイドフィラーを構成するゴムの100%モジュラスMsとの関係が0.7Ms≦Mc≦1.3Msとなり、前記ビードフィラーの断面積Dfと前記サイドフィラーの断面積Dsとの関係がDf≦0.4Dsとなり、前記サイドフィラーの断面積Dsと前記サイド補強層の断面積Dとの関係が0.2D≦Ds≦0.6Dとなるようにしたことを特徴とする。
さらに、上述する構成において、以下(1)及び/又は(2)に記載するように構成することが好ましい。
(1)前記断面三日月状のサイド補強層をタイヤ径方向に連なる内側ゴムと外側ゴムとで構成すると共に、該サイド補強層を構成するゴムのJIS−A硬さを内側ゴムにおいて外側ゴムよりも大きくする。
(2)前記ベルトカバー層を弾性率の異なる低弾性ヤーンと高弾性ヤーンとを撚り合せた複合繊維コードで構成する。
本発明によれば、リムラインの法線上におけるカーカス層とサイドウォール部の外壁面との間のゴム厚Gaと、カーカス層の法線上における前記サイドウォール部の外壁面との間の最大ゴム厚Gbとの関係を、所定の範囲内に設定して、カーカス層の外側におけるタイヤ径方向のゴム厚の変化の割合を規制したので、リムの接触圧に伴う局部的な集中応力が緩和されて、ランフラット走行時にはリムクッション近傍におけるゴムのセパレーション故障を抑制すると同時に、ビード部の上方域におけるゴム厚の確保により、通常走行時には乗心地性を改善することができる。
また、リムラインの法線上におけるカーカス層とタイヤ内壁面との間のゴム厚Gcを大きく確保して、このゴム厚Gcを上述するゴム厚Gaに近づけるように設定したので、カーカス層の本体側と折り返し側との間に働くせん断応力を緩和することが可能になり、これに伴うセパレーション故障が抑制されて、特にランフラット走行時において耐久性が向上すると同時に、リムからの入力による変形が大きい領域におけるゴム厚の確保により、通常走行時における乗心地性を向上させることができる。
さらに、サイドウォール部の外壁面側にタイヤ径方向に延び、かつカーカス層とサイドウォール部の外壁面との間のゴム厚が最大になる位置において最も厚肉になりタイヤ径方向の上下に向けて徐々に薄肉になるサイドフィラーを埋設して、このゴムの100%モジュラスMsをサイド補強層のゴムの100%モジュラスMに対して所定の範囲に設定したので、通常走行時における乗心地性への悪影響を回避しながら、特にランフラット走行時においてカーカス層が受けるせん断応力を抑制することができる。
また、ビード部の外壁面側におけるリムクッションのゴムの100%モジュラスMcをサイドフィラーのゴムの100%モジュラスMsと同等程度の所定の範囲内に設定したので、通常走行時における乗心地性への悪影響を回避しながら、特にランフラット走行時においてカーカス層が受けるせん断応力を一層確実に抑制することができる。
さらに、サイドフィラーの断面積Dsをビードフィラーの断面積Dfに対して所定の範囲内に設定すると共に、サイド補強層の断面積Dに対して所定の範囲内に設定したので、通常走行時における乗心地性とランフラット走行時における耐久性とを高いレベルで両立させることができる。
サイドウォール部の内面側にサイド補強層を配置した形態からなるランフラットタイヤの構造を示す断面図である。 本発明の実施形態によるランフラットタイヤにおけるサイドウォール部の構造を示す断面図である。 本発明の他の実施形態によるランフラットタイヤにおけるサイドウォール部の構造を示す断面図である。
以下、本発明の構成につき添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
図1はサイドウォール部の内面側にサイド補強層を配置した形態からなるランフラットタイヤの構造を示す断面図である。
図1において、ランフラットタイヤ1は、左右一対のビード部2、2に埋設されたビードコア3、3の周囲をビードコア3、3の外周側に配置されたビードフィラー4、4を包み込んでタイヤ内側から外側に向けて折り返した少なくとも一層のカーカス層5を備え、トレッド部6の外周側に複数のベルト層7を配置し、ベルト層7の外周側にベルトカバー層8を配置すると共に、サイドウォール部9、9におけるカーカス層5とインナーライナー層10との間に断面三日月状のサイド補強層11を配置している。
そして、本発明では、図2に示すように、ビード部2の外壁面におけるリムライン13の法線X上におけるカーカス層5とサイドウォール部9の外壁面との間のゴム厚をGaと
し、カーカス層5の法線上におけるカーカス層5とサイドウォール部9の外壁面との間の最大ゴム厚をGbとしたとき、GaとGbとの関係が0.65Gb<Ga<0.85Gb、好ましくは0.70Gb<Ga<0.80Gbとなるようにしている。なお、図2において、Yはカーカス層5とサイドウォール部9の外壁面との間のゴム厚が最大となる位置におけるカーカス層5の法線を示している。
このように、リムライン13の法線X上におけるゴム厚Gaと、カーカス層5の法線上
における最大ゴム厚Gbとの関係を設定して、ビード部2の上方域のカーカス層5の外側におけるタイヤ径方向のゴム厚の変化の割合を規制するようにしたので、リムの接触圧に伴う局部的な集中応力が緩和されることになり、ランフラット走行時にはリムクッション近傍におけるゴムのセパレーション故障が抑制されて、ランフラット耐久性を向上させることができると同時に、ビード部2の上方域におけるゴム厚の確保により、通常走行時には乗心地性を改善することができる。
ここで、リムライン13の法線X上におけるゴム厚Gaをカーカス層5の法線上におけ
る最大ゴム厚Gbの0.85倍以上に設定すると、カーカスラインの形状に無理が生じたり、ゴムの容積が全体として必要以上に大きくなるため、耐久性を阻害する要因になる。なお、上述するリムライン13とは、タイヤとリムとの嵌合状況が外部から判断できるように、ビード部2の外壁面に設けられたタイヤ周方向に延在する細い線をいう。
さらに、本発明では、リムライン13の法線X上におけるカーカス層5とタイヤ内壁面
との間のゴム厚をGcとしたとき、このゴム厚Gcと上述するゴム厚Gaとの関係を0.85Ga<Gc<1.00Ga、好ましくは0.90Ga<Gc<0.95Gaとなるようにしている。
このように、リムライン13の法線X上におけるカーカス層5とタイヤ内壁面との間の
ゴム厚Gcを大きく確保して、このゴム厚Gcを上述するゴム厚Gaに近づけるように設定したので、カーカス層5の本体側と折り返し側との間に働くせん断応力を緩和することが可能になり、これに伴いカーカス層5の本体側と折り返し側との間でのセパレーション故障が抑制されて、特にランフラット走行時において耐久性が向上すると同時に、リムからの入力に伴う変形が大きい領域におけるゴム厚の確保により、通常走行時における乗心地性を向上させることができる。
さらに、本発明では、サイドウォール部9の外壁面側にタイヤ径方向に延び、かつカーカス層5とサイドウォール部9の外壁面との間のゴム厚が最大になる位置において最も厚肉になりタイヤ径方向の上下に向けて徐々に薄肉になるやや弾性率の高いサイドフィラーSFを埋設している。そして、サイドフィラーSFを構成するゴムの100%モジュラスMsをサイド補強層11を構成するゴムの100%モジュラスMの0.7〜1.0倍になるように調整している。
このようにサイドウォール部9の外壁面にタイヤ径方向に対して肉厚を変化させたサイドフィラーSFを埋設したことにより、通常走行時における乗心地性への悪影響を回避しながら、特にランフラット走行時においてカーカス層5が受けるせん断応力を効率よく抑制することができる。ここで、サイドフィラーSFのゴムのモジュラスMsがサイド補強層11のゴムのモジュラスMの0.7倍未満になるとカーカス層5が受けるせん断応力が大きくなり過ぎて、耐久性が低下することになり、1.0倍超になると縦ばね定数が増加してしまい、乗心地性が低下することになる。
なお、本発明において、上述する100%モジュラスとは、23℃において、JIS K6251に準拠して測定したときの100%伸長時の引張応力である。以下において同じ。
さらに、本発明では、ビード部2の外壁面側におけるリムクッションRCを構成するゴムの100%モジュラスMcをサイドフィラーSFを構成するゴムの100%モジュラスMsの0.7〜1.3倍になるように調整している。
このように、リムクッションRCのゴムの100%モジュラスMcをサイドフィラーのゴムの100%モジュラスMsと同等程度の所定の範囲内に設定したので、通常走行時における乗心地性への悪影響を回避しながら、特にランフラット走行時においてカーカス層が受けるせん断応力を一層確実に抑制することができる。ここで、リムクッションRCのゴムのモジュラスMcがサイドフィラーSFのゴムのモジュラスMsの0.7倍未満になると、カーカス層5が受けるせん断応力が大きくなり過ぎて、耐久性が低下することになり、1.3倍超になると縦ばね定数の増加に伴い乗心地性が低下することになる。
さらに、本発明では、ビードフィラー4の断面積DfをサイドフィラーSFの断面積Dsの0.4倍以下にすると共に、サイドフィラーSFの断面積Dsをサイド補強層11の断面積Dの0.2〜0.6倍となるように調整している。
これにより、通常走行時における乗心地性とランフラット走行時における耐久性とを高いレベルで両立させることができる。ここで、ビードフィラー4の断面積DfとサイドフィラーSFの断面積Dsとの関係、及びサイドフィラーSFの断面積Dsとサイド補強層11の断面積Dとの関係が上述する範囲を逸脱すると、タイヤ全体としての応力バランスが崩れて耐久性が低下する要因になると同時に、縦ばね定数の増加に伴い乗心地性が低下する要因になる。
本発明において、カーカス層5の巻上げ端末5aの位置は、特に限定されるものではないが、好ましくは、図2に示すように、カーカス層5の巻上げ端末5aの位置をカーカス層5とサイドウォール部9の外壁面との間のゴム厚が最大となる位置の近傍に配置するとよい。これにより、カーカス層5の巻上げ端末5aからのセパレーション故障が抑制されて、特にランフラット走行時において耐久性を向上させることができる。
また、ビードフィラー4の外周端4aの位置についても、特に限定されるものではないが、好ましくは、図2に示すように、ビード部2の外壁面におけるリムライン13の法線Xよりもタイヤ径方向の内側に位置させるとよい。これにより、ランフラット走行時にお
いてリムの接触圧による大きな応力を受け易い領域からビードフィラー4の外周端4aを遠ざけることにより、ビードフィラー4の外周端4aに働くせん断応力を抑制することができ、この近傍におけるゴムのセパレーションを抑制してランフラット耐久性を向上させることができる。
図3は、本発明の他の実施形態によるランフラットタイヤ1におけるサイドウォール部9の構造を示す断面図で、本実施例では、クラウン部における剛性を強化するために、カーカス層5の外周側にトレッド部6の幅方向に跨り、かつビードフィラー4のタイヤ内壁面側に端末12aを有する第二カーカス層12を配置している。
このように、カーカス層5の外周面に沿って端末12aがビードコア3の外周面3aに至らない第二カーカス層12を配置したことにより、カーカス層5に加わる張力に伴うせん断歪みから開放された第二カーカス層12がクラウン部の剛性を強化するので、通常走行時においては良好な操縦安定性及び乗心地性を発揮すると共に、ランフラット走行時においてはトレッド部6のバックルの発生を抑制して、良好な操縦安定性及び乗心地性を確保しながら、ランフラット耐久性を一層向上させることができる。
本発明において、さらに好ましくは、上述するサイド補強層11を、図3に示すように、タイヤ径方向に連なる内側ゴム11aと外側ゴム11bとで構成すると共に、これらのゴムのJIS−A硬さを内側ゴム11aにおいて外側ゴム11bよりも大きくするとよい。これにより、トレッド部6側の柔軟なゴムの配置により、ショルダー部近傍のゴムの撓みにより、リムから受ける応力が低減されて、通常走行時における乗心地性をさらに向上させることができる。
本発明において、さらに好ましくは、ベルトカバー層8を弾性率の異なる低弾性ヤーンと高弾性ヤーンとを撚り合せた複合繊維コードで構成するとよい。このように、ベルトカバー層8として低弾性繊維コードと高弾性繊維コードとを撚り合せた複合繊維コードを使用することにより、高熱に伴なって歪みの回復性が得難くなる低弾性繊維コードの欠点と、圧縮疲労性や接着性にやや難点のある高弾性繊維コードの欠点とを相互に補完させることが可能になる。
そして、この複合繊維コードの種類や物性を適宜選定することによって、クラウン部における剛性を確保して、通常走行時においては良好な操縦安定性及び乗心地性を発揮すると共に、ランフラット走行時においてはトレッド部6のバックルの発生を抑制してランフラット耐久性を向上させるようにすることができる。
上述するように、本発明のランフラットタイヤは、サイドウォール部におけるカーカス層を中心にした内外ゴムの厚さの関係を特定すると共に、サイドウォール部の外壁面側にタイヤ径方向に延びるサイドフィラーを埋設したうえで、サイドフィラーのモジュラスとサイド補強層のモジュラスとの関係、リムクッションのモジュラスとサイドフィラーのモジュラスとの関係、ビードフィラーの断面積とサイドフィラーの断面積との関係、サイドフィラーの断面積とサイド補強層の断面積との関係を特定することによって、ランフラット耐久性及び乗心地性を高いレベルで両立させるようにしたもので、近年の高性能車両に装着するランフラットタイヤとして幅広く適用することができる。
<従来例、実施例1〜4、比較例1、2>
タイヤサイズを245/45R17、左右のサイドウォール部の基本構造を図2としたうえで、サイドウォール部9におけるゴム厚の比(Ga/Gb、Gc/Ga)、サイドフィラーの100%モジュラスMs/サイド補強層の100%モジュラスM、リムクッションの100%モジュラスMc/サイドフィラーの100%モジュラスMs、ビードフィラーの断面積Df/サイドフィラーの断面積Ds、サイドフィラーの断面積Ds/サイド補強層の断面積D,サイド補強層のJIS−Aゴム硬さ、ベルトカバー層の材料、をそれぞれ表1のように異ならせて、従来タイヤ(従来例)、本発明タイヤ(実施例1〜4)及び比較タイヤ(比較例1、2)を作製した。
なお、表1では、各部材の100%モジュラスを単にモジュラスと表示した。また、各タイヤにおいて、カーカス層5にはレーヨン繊維コード、ベルト層7にはスチールコード、ビードフィラー4にはJIS−A硬さ80のゴムを使用した。
これら7種類のタイヤをそれぞれ排気量1800ccのFF車の前後輪に装着して、以下の試験方法により、ランフラット耐久性及び乗心地性の評価を行った。
〔ランフラット耐久性〕
各タイヤをリム(サイズ:17×8.0J)に組み込み、空気圧を230kPaとして、4輪のうち駆動輪右側(1本)のバルブコアを除去して、アスファルト路面からなるテストコースを平均速度80km/hにて走行させ、ドライバーがタイヤの故障による振動を感じるまで走行を続け、その平均走行距離を以って、ランフラット耐久性の評価とした。そして、この評価を熟練された3名のテストドライバーにより行い、その結果を平均して従来タイヤを100とする指数により表1に併記した。数値が大きいほどランフラット耐久性が優れていることを示す。
〔乗心地性〕
各タイヤをリム(サイズ:17×8.0J)に組み込み、空気圧を230kPaとして、乾燥したアスファルト路面からなるテストコースを平均速度80km/hにて走行させ、熟練された3名のテストドライバーによる官能評価を行った。この評価結果を従来タイヤを3とする5点法により集計し、その平均値を表1に併記した。数値が大きいほど乗心地性が優れていることを示す。
Figure 2012162230
表1より、本発明タイヤは、従来タイヤ及び比較タイヤに比して、ランフラット耐久性及び乗心地性がバランス良く向上していることがわかる。
1 ランフラットタイヤ
2 ビード部
3 ビードコア
4 ビードフィラー
5 カーカス層
6 トレッド部
7 ベルト層
8 ベルトカバー層
9 サイドウォール部
10 インナーライナー層
11 サイド補強層
12 第二カーカス層
13 リムライン
SF サイドフィラー
RC リムクッション
Ga、Gb、Gc ゴム厚
X、Y 法線

Claims (3)

  1. 左右一対のビード部に埋設されたビードコアの周囲を該ビードコアの外周側に配置されたビードフィラーを包み込んでタイヤ内側から外側に向けて折り返した少なくとも一層のカーカス層を備え、トレッド部の外周側に複数のベルト層を配置し、該ベルト層の外周側にベルトカバー層を配置すると共に、サイドウォール部における前記カーカス層とインナーライナー層との間に断面三日月状のサイド補強層を配置したランフラットタイヤにおいて、
    前記ビード部の外壁面におけるリムラインの法線上における前記カーカス層と前記サイドウォール部の外壁面との間のゴム厚をGaとし、前記カーカス層の法線上における該カーカス層と前記サイドウォール部の外壁面との間の最大ゴム厚をGbとしたときの、GaとGbとの関係が0.65Gb<Ga<0.85Gbであり、前記リムラインの法線上における前記カーカス層とタイヤ内壁面との間のゴム厚をGcとしたときの、GcとGaとの関係が0.85Ga<Gc<1.00Gaであると共に、
    前記サイドウォール部の外壁面側にタイヤ径方向に延び、かつ前記カーカス層とサイドウォール部の外壁面との間のゴム厚が最大になる位置において最も厚肉になりタイヤ径方向の上下に向けて徐々に薄肉になるサイドフィラーを埋設し、
    前記サイドフィラーを構成するゴムの100%モジュラスMsと前記サイド補強層を構成するゴムの100%モジュラスMとの関係が0.7M≦Ms≦1.0Mとなり、前記ビード部の外壁面側におけるリムクッションを構成するゴムの100%モジュラスMcと前記サイドフィラーを構成するゴムの100%モジュラスMsとの関係が0.7Ms≦Mc≦1.3Msとなり、前記ビードフィラーの断面積Dfと前記サイドフィラーの断面積Dsとの関係がDf≦0.4Dsとなり、前記サイドフィラーの断面積Dsと前記サイド補強層の断面積Dとの関係が0.2D≦Ds≦0.6Dとなるようにしたことを特徴とするランフラットタイヤ。
  2. 前記断面三日月状のサイド補強層をタイヤ径方向に連なる内側ゴムと外側ゴムとで構成すると共に、該サイド補強層を構成するゴムのJIS−A硬さを内側ゴムにおいて外側ゴムよりも大きくした請求項1に記載のランフラットタイヤ。
  3. 前記ベルトカバー層を弾性率の異なる低弾性ヤーンと高弾性ヤーンとを撚り合せた複合繊維コードで構成した請求項1又は2に記載のランフラットタイヤ。
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