JP2016074281A - ランフラットタイヤ - Google Patents

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Abstract

【課題】低燃費性とランフラット耐久性を両立したランフラットタイヤを提供する。
【解決手段】サイドウォール部3にサイド補強ゴム5を備えたタイヤ1を、リムに組み、内圧を250kPa以上とした際に、前記タイヤの断面幅SWが165(mm)未満の場合は、断面幅SWと外径ODとの比SW/ODは、0.26以下であり、前記タイヤの断面幅SWが165(mm)以上の場合は、断面幅SW及び外径ODは、関係式、OD≧2.135×SW+282.3(mm)を満たし、ビード部4にビードコア4aとビードフィラ7を有し、基準状態の際のタイヤ幅方向断面における、前記サイド補強ゴムのタイヤ径方向最大長さをH1とし、前記ビードフィラのタイヤ径方向最外側点と前記ビードコアのタイヤ径方向最外側点とを結んだ線分の長さをH2とするとき、1.8≦H1/H2≦3.5を満たすランフラットタイヤ。
【選択図】図1

Description

本発明は、ランフラットタイヤに関するものである。
従来、特許文献1に記載のように、タイヤを狭幅化・大径化することにより燃費性を向上させる技術が提案されており、例えば、電気自動車用のタイヤとしての用途に有効な技術として期待されている。
国際公開2012/176476号パンフレット
上記のような技術においては、ランフラット走行性能をもたせることも希求されている。しかしながら、サイドウォール部に断面三日月状のサイド補強ゴムを有するランフラットタイヤは、該補強ゴムによる重量増等により、低燃費性が損なわれることが考えられ、上記のような狭幅・大径のタイヤにおいて、低燃費性とランフラット耐久性とを両立させることが望まれていた。
そこで、本発明は、燃費性を向上させつつも、ランフラット耐久性を確保したランフラットタイヤを提供することを目的とする。
本発明の要旨構成は、以下の通りである。
本発明のランフラットタイヤは、トレッド部と、該トレッド部の両側に連なる一対のサイドウォール部と、各サイドウォール部に連なるビード部と、前記サイドウォール部に配設される断面三日月状のサイド補強ゴムと、一対の前記ビード部間でトロイダル状に跨る、ラジアル配列コードのプライからなるカーカスと、を備え、前記タイヤをリムに組み込み、内圧を250kPa以上とした際に、前記タイヤの断面幅SWが165(mm)未満である場合は、前記タイヤの断面幅SWと外径ODとの比SW/ODは、0.26以下であり、前記タイヤの断面幅SWが165(mm)以上である場合は、前記タイヤの断面幅SW及び外径ODは、関係式、OD≧2.135×SW+282.3(mm)を満たし、前記ビード部にビードコアを有し、前記ビードコアのタイヤ径方向外側にビードフィラをさらに有し、前記タイヤをリムに組み込み、所定の内圧を充填し、無負荷とした、基準状態の際のタイヤ幅方向断面における、前記サイド補強ゴムのタイヤ径方向最大長さをH1とし、前記ビードフィラのタイヤ径方向最外側点と前記ビードコアのタイヤ径方向最外側点とを結んだ線分の長さをH2とするとき、1.8≦H1/H2≦3.5を満たすことを特徴とするものである。
本発明のランフラットタイヤによれば、燃費性を向上させつつも、ランフラット耐久性を確保することができる。
ここで、「リム」とは、タイヤが生産され、使用される地域に有効な産業規格であって、日本ではJATMA(日本自動車タイヤ協会)のJATMA YEAR BOOK、欧州ではETRTO(The European Tyre and Rim Technical Orgasization)のSTANDARDS MANUAL、米国ではTRA(The Tire and Rim Association,Inc.)のYEAR BOOK等に記載されているまたは将来的に記載される、適用サイズにおける標準リム(ETRTOのSTANDARDS MANUALではMeasuring Rim、TRAのYEAR BOOKではDesign Rim)を指す(即ち、上記の「リム」には、現行サイズに加えて将来的に上記産業規格に含まれ得るサイズも含む。「将来的に記載されるサイズ」の例としては、ETRTO 2013年度版において「FUTURE DEVELOPMENTS」として記載されているサイズを挙げることができる。)が、上記産業規格に記載のないサイズの場合は、タイヤのビード幅に対応した幅のリムをいう。
また、「所定の内圧」とは、上記JATMA等に記載されている、適用サイズ・プライレーティングにおける単輪の最大負荷能力に対応する空気圧(最高空気圧)とした状態を指し、上記産業規格に記載のないサイズの場合は、「所定の内圧」は、タイヤを装着する車両毎に規定される最大負荷能力に対応する空気圧(最高空気圧)をいうものとする。さらに、後述の「最大負荷荷重」とは、上記最大負荷能力に対応する荷重をいうものとする。
なお、「ビードフィラのタイヤ径方向最外側点」及び「ビードコアのタイヤ径方向最外側点」のいずれか又は双方が複数存在する場合には、上記H2が最大になるように線分を結ぶものとする。
本発明によれば、燃費性を向上させつつも、ランフラット耐久性を確保したランフラットタイヤを提供することができる。
本発明の一実施形態にかかるランフラットタイヤのタイヤ幅方向断面図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に例示説明する。
図1は、本発明の一実施形態にかかるランフラットタイヤ(以下、単にタイヤとも称する)のタイヤ幅方向断面図である。図1は、タイヤをリムに装着し、所定の内圧を充填し、無負荷とした、基準状態の際のタイヤのタイヤ幅方向断面を示している。図1では、タイヤ赤道面CLを境界とするタイヤ幅方向一方の半部のみを示しているが、タイヤ幅方向他方の半部についても同様の構造である。
ここで、このタイヤ1は、タイヤ1をリムに組み込み、内圧を250kPa以上とした際に、タイヤの断面幅SWが165(mm)未満である場合は、タイヤの断面幅SW(mm)と外径OD(mm)との比SW/ODは、0.26以下であり、タイヤの断面幅SWが165(mm)以上である場合は、タイヤの断面幅SW(mm)及び外径OD(mm)は、関係式、OD≧2.135×SW+282.3(mm)を満たすものである。
本発明のランフラットタイヤは、特には限定しないが、例えば、タイヤサイズが145/60R19、145/60R18、145/60R17、155/70R19、155/55R19、155/55R18、165/60R19、165/55R18、175/60R19、175/55R18、175/55R20、175/60R18、185/60R20、185/55R20、185/60R19、185/55R19、195/50R20、195/55R20、205/50R21等のものとすることができる。
図1に示すように、このタイヤ1は、トレッド部2と、該トレッド部2の両側(図示の範囲では片側)に連なる一対の(図示の範囲では片側の)サイドウォール部3と、各(図示の範囲では片側の)サイドウォール部3に連なるビード部4と、サイドウォール部3に配設される断面三日月状のサイド補強ゴム5と、一対の(図示の範囲では片側の)ビード部4間でトロイダル状に跨る、ラジアル配列コードのプライからなるカーカス6と、を備えている。
図1に示すように、ビード部4は、ビードコア4aを有している。本発明では、ビードコア4aは、断面円形状、断面多角形状など様々な形状のものとすることができる。
また、本実施形態では、ビードコア4aのタイヤ径方向外側には、断面略三角形状のビードフィラ7が配置されている。
なお、ビード部4には、補強ゴム層、補強コード層等の補強部材をさらに設けることができる。これらの補強部材は、ビード部4における様々な位置に設けることができ、例えば、補強部材をビードフィラ7のタイヤ幅方向外側及び/又は内側に設けることができる。
また、本実施形態では、カーカス6は、一対のビードコア4aに係止されるカーカス本体部6aと、該カーカス本体部6aから延びて、ビードコア4aの周りをタイヤ幅方向内側から外側に折り返されてなるカーカス折り返し部6bと、を有している。
一方で、本発明では、カーカス6は、折り返し構造のものには限定されず、例えば、ビードコア4aを分割した複数のものとし、カーカス6を分割された複数のビードコア部材で挟み込む構成とすることもできる。
本発明では、カーカスラインは、様々な形状とすることができ、例えばカーカス最大幅位置をビード部4側に近づけてもよく、あるいは、トレッド部2側に近づけても良い。
また、カーカスのコードの打ち込み数は、特には限定しないが、例えば、20〜60本/50mmとすることができる。
さらに、本実施形態では、カーカス6のカーカス折り返し部6bの折り返し端6cは、ビードフィラ7のタイヤ径方向外側端よりタイヤ径方向内側に位置しているが、ビードフィラ7のタイヤ径方向外側端やタイヤ最大幅位置よりタイヤ径方向外側に位置させることもできる。
また、カーカス6が複数のカーカスプライから構成される場合に、プライ間で折り返し端部6cの位置を異ならせることもできる。
そして、本実施形態では、カーカス6は、ビードコア4a間を完全に連続して延びているが、本発明では、カーカス6は、上記の例に限定されず、例えば、ビードコア4aからトレッド部2のタイヤ幅方向外側領域まで延び、タイヤ幅方向中央領域が中抜きされた、一対の分割カーカスとすることもできる。
ここで、図1に示すように、このタイヤ1は、カーカス6のクラウン部のタイヤ径方向外側に、図示例で2層のベルト層からなるベルト8と、該ベルト8のタイヤ径方向外側に配置された、図示例で1層の補強ベルト層9とをさらに有している。
ここで、図示例で、ベルト8は、層間でベルトコードが互いに交差する傾斜ベルトである。ベルトコードは、特には限定しないが、例えば、スチールコードや有機繊維コード等を用いることができる。また、各ベルト層のベルトコードは、タイヤ周方向に対して、20〜75°の角度で延びるものとすることができる。
また、ベルト補強層9は、略タイヤ周方向にらせん状に巻回されてなるスパイラルコードとすることができ、高剛性コード(JIS L1017 8.5 a) (2002)にて試験を行い、JIS L1017 8.8(2002)に準拠して求めたヤング率が50MPa以上のコード)又は低剛性コード(同じくヤング率が50MPa未満のコード)、ハイエロンゲーションコード、高熱収縮率コード(170℃における50g荷重下での熱収縮率が1%以上のコード)等を用いることができる。さらに、ベルト補強層9のコードは、モノフィラメントコードや複数のフィラメントを拠り合わせコード、さらには、異なる材質のフィラメントを拠り合わせたコードを用いることができる。
ベルト補強層9のコードの打ち込み数は、特には限定しないが、例えば、20〜60/50mmとすることができる。
また、ベルト補強層9のコードは、タイヤ幅方向に、剛性、材質、層数、打ち込み数等を変化させて分布をもたせることもでき、例えば、タイヤ幅方向端部のみにおいて層数を増加させることができ、あるいは、タイヤ幅方向中央部のみにおいて層数を増加させることもできる。
また、ベルト補強層9は、ベルト8よりタイヤ幅方向の幅を広くすることも狭くすることもできる。
さらに、本実施形態では、ベルト補強層9は、ベルト8のタイヤ径方向外側に配置しているが、本発明では、ベルト補強層9は、ベルト8のタイヤ径方向内側に配置してもよい。
ここでまた、本発明においては、トレッド部2は、1層のゴム層で構成することができ、あるいは、異なる複数のゴム層をタイヤ径方向に積層して構成することもできる。異なる複数のゴム層を用いる場合、層間で、損失正接、モジュラス、硬度、ガラス転移温度、材質等を異ならせることができる。また、複数のゴム層の厚さは、トレッド幅方向に変化してもよく、また周方向溝の溝底のみを、その周辺と異なる種類のゴム層とすることもできる。
また、本発明においては、トレッド部2は、異なる複数のゴム層をタイヤ幅方向に配置して構成することもでき、この場合、層間で、損失正接、モジュラス、硬度、ガラス転移温度、材質等を異ならせることができる。また、複数のゴム層のタイヤ幅方向の幅の比率は、トレッド径方向に変化してもよく、あるいは、周方向溝の溝底のみ、トレッド端近傍のみ、タイヤ幅方向最外側陸部のみ、タイヤ幅方向中央の陸部のみといった、一部の領域のみを、その周辺と異なる種類のゴム層とすることもできる。
また、本発明では、上記基準状態における、タイヤ幅方向断面にて、タイヤ赤道面CLにおけるトレッド表面上の点(当該部分が溝である場合は、トレッドの仮想外輪郭線上の点)を通りタイヤ幅方向に平行な直線をm1とし、トレッド端TEを通りタイヤ幅方向に平行な直線をm2として、直線m1と直線m2とのタイヤ径方向の距離を落ち高LCRとし、トレッド幅をTWとするとき、比LCR/TWが0.06以下であることが好ましく、0.02以上0.05以下であることがさらに好ましい。タイヤの耐久性及び耐摩耗性を向上させることができるからである。
なお、「トレッド端」とは、タイヤをリムに装着し、上記所定の内圧を充填し、最大負荷荷重を負荷した際に路面と接することとなる部分のタイヤ幅方向最外側端をいうものとする。
さらに、本発明では、サイドウォール部3の厚さを薄くすることが好ましい。具体的には、上記基準状態において、ビードフィラ7のタイヤ幅方向断面積S1を、ビードコア4aのタイヤ幅方向断面積S2の1〜4倍とすることが好ましい。S1をS2の4倍以下とすることにより、乗り心地性を確保することができ、一方で、S1をS2の1倍以上とすることにより、操縦安定性を確保することができるからである。
また、本発明のタイヤは、サイド補強ゴム5の損失正接tanδは、0.05〜0.15とすることが好ましい。損失正接tanδを0.05以上とすることにより、減衰性を向上させることができ、一方、損失正接tanδを0.15以下とすることにより、サイド補強ゴム5における発熱を抑制することができるからである。さらに、本発明のタイヤは、サイド補強ゴム5の50%伸張モジュラスは、1.5〜6.0MPaとすることが好ましい。サイド補強ゴム5の50%伸張モジュラスを1.5MPa以上とすることにより、操縦安定性をより一層確保することができ、一方で、サイド補強ゴム5の50%伸張モジュラスを6.0MPa以下とすることにより、快適性及び乗り心地性をより一層確保することができるからである。なお、上記の損失正接tanδ及び50%伸張モジュラスは、厚さ2mm、幅5mm、長さ20mmの試験片に対して、初期歪み1%、動的歪み振動数50Hz、温度60℃の条件で測定した値をいうものとする。
また、サイド補強ゴム5は、図1に示すように、カーカス6のタイヤ幅方向内側に配置することが好ましい。
さて、本実施形態のランフラットタイヤ1は、サイド補強ゴム5のタイヤ径方向最大高さをH1とし、ビードフィラ7のタイヤ径方向最外側点とビードコア4aのタイヤ径方向最外側点とを結んだ線分の長さをH2とするとき、1.8≦H1/H2≦3.5を満たしている。
以下、本実施形態のランフラットタイヤの作用効果について説明する。
本発明者らは、上記の燃費性を向上させつつも、ランフラット耐久性を確保するという課題を解決すべく鋭意検討を重ねた。その結果、上記のような、断面幅SWと外径ODとの関係式を満たす、狭幅・大径のタイヤにおいては、トレッド部に発生するバックリングが低減される傾向にあり、従って、サイドウォール部の剛性をさほど必要としないことを見出した。
そして、本発明者らは、サイドウォール部の内部構造を簡素化することにより、燃費性を向上させつつも、ランフラット耐久性を確保し得るという新規知見を得て、本発明を完成させるに至った。
まず、本実施形態のランフラットタイヤは、断面幅SW及び外径ODが上記の関係式を満たす、狭幅・大径のタイヤであるため、空気抵抗値及び転がり抵抗値を低減して、燃費性を向上させることができる。
そして、比H1/H2が上記の関係式を満たすようにすることにより、上記の燃費性の向上効果を保ちつつも、ランフラット耐久性を確保することができる。
すなわち、比H1/H2が1.8未満だと、ランフラット走行を可能とするサイド補強ゴム5の体積に比して、ビードフィラ7の体積が相対的に大きくなって燃費性が損なわれてしまい、一方で、比H1/H2が3.5超だとサイド補強ゴム5の体積がビードフィラの体積に比して相対的に大きくなって燃費性が損なわれてしまう。本実施形態のランフラットタイヤでは、比H1/H2が1.8以上3.5以下であることから、燃費性を向上させつつも、ランフラット耐久性を確保することができる。
同様の理由により、比H1/H2は、2以上3以下とすることがより好ましい。
なお、断面幅SW及び外径ODが上記の関係式を満たさない従来サイズのタイヤでは、ランフラット耐久性の確保のためにビードフィラを大きくして、比H1/H2を小さい値に設定することが良く行われる。一方で、本実施形態のタイヤにおいては、上述したようにトレッド部のバックリングが比較的小さいため、ビードフィラ7の体積を小さくして、比H1/H2を従来サイズのタイヤにおいて設定される値よりも大きい1.8以上としても十分なランフラット耐久性を維持しつつ、燃費性能をさらに向上させることができる。
また、H1はタイヤ断面高さSHに対する比H1/SHが45%〜65%の範囲にあることが好ましい。比H1/SHが65%より大きいと燃費性能が悪化傾向となり、一方で、比H1/SHが45%より小さいとランフラット耐久性が減少傾向となるためである。同様の理由のより、比H1/SHは、50%〜60%の範囲とすることが好ましい。
また、本発明のランフラットタイヤでは、関係式、
10(mm)≦(SW/OD)×H1≦20(mm)
を満たすことが好ましい。
(SW/OD)×H1を10(mm)以上とすることにより、サイド補強ゴム5の体積を確保して、ランフラット耐久性をさらに確保することができ、一方で、(SW/OD)×H1を20(mm)以下とすることにより、サイド補強ゴム5の重量を低減して、燃費性をさらに向上させることができるからである。
また、本発明のランフラットタイヤは、サイド補強ゴム5の、カーカス6に垂直な方向に測る最大厚さは、6mm以下であることが好ましい。燃費性をさらに確保することができるからである。
また、本発明のランフラットタイヤでは、サイド補強ゴム5の、タイヤ径方向外側の端部をタイヤ幅方向の幅が最大である最大幅ベルト層の端部よりもタイヤ幅方向内側に位置させるのが好ましい。より具体的には、サイド補強ゴム5と最大幅ベルト層のタイヤ幅方向の重複幅が、最大幅ベルト層の幅の10%以内であることが好ましい。
さらに、本発明のランフラットタイヤでは、上記基準状態でのタイヤ幅方向断面において、カーカス折り返し部6bの折り返し端6cが、タイヤ最大幅位置よりタイヤ径方向内側に位置することが好ましい。燃費性をさらに確保することができるからである。同様の理由により、上記基準状態の際のタイヤ幅方向断面において、カーカス折り返し部6bの折り返し端6cの、カーカス6のタイヤ径方向最内側位置からのタイヤ径方向高さは、30mm以下であることが好ましい。
なお、本発明においては、ネガティブ率(トレッド踏面全体の面積に対する溝面積の割合)は、25%以下とすることが好ましい。また、車両装着方向が指定される場合においては、タイヤ赤道面CLを境界とする車両装着内側と外側とで異なるネガティブ率とすることができる。例えば、車両装着内側のネガティブ率を車両装着外側のネガティブ率より大きくすることができる。
また、本発明のタイヤは、トレッド踏面に、タイヤ幅方向中央領域からトレッド端TEまでタイヤ幅方向に延びる幅方向溝を設けることができる。この場合には、トレッド踏面にタイヤ周方向に延びる周方向溝を有しない構成とすることができる。
さらに、本発明のタイヤは、複数の周方向溝及びトレッド端TEにより、複数のリブ状陸部が区画された構成とすることができる。ここで、「リブ状陸部」とは、タイヤ幅方向に延びる溝により分断されることなく、タイヤ周方向に延びた陸部をいい、「リブ状陸部」には、該リブ状陸部内で終端する幅方向溝を有するものや、サイプにより分断されているものを含むものとする。
上記の場合、複数のリブ状陸部のうち、タイヤ幅方向最外側の周方向溝とトレッド端TEとにより区画されるタイヤ幅方向最外側陸部について、例えば、車両装着方向が指定される場合、車両装着外側のタイヤ幅方向最外側陸部のタイヤ幅方向の幅を車両装着内側のタイヤ幅方向最外側陸部のタイヤ幅方向の幅より大きくすることが、操縦安定性を向上させる観点で好ましい。
また、本発明のタイヤでは、タイヤ内面に、空洞共鳴音を低減するための多孔質部材を配置することができる。また、同様の理由により、タイヤ内面に静電植毛加工を施すことができる。
さらに、本発明のタイヤでは、タイヤ内面にタイヤの内圧を保持するためのインナーライナーを配置することが好ましく、インナーライナーは、ブチルゴムを主体としたゴム層の他、樹脂を主成分とするフィルム層によって形成することができる。
また、本発明のタイヤでは、タイヤ内面に、パンク時の空気の漏れを防止するためのシーラント部材を配置することができる。
なお、本発明のタイヤの内圧としては、250kPa以上であることが好ましく、280kPa以上であることがより好ましく、300kPa以上であることがさらに好ましい。
また、本発明のタイヤは、公道での使用が可能な負荷に対応するため、エアボリュームが15000cm3以上であることが好ましい。
本発明の効果を確かめるため、発明例1〜3及び比較例1〜3にかかるタイヤを試作して、タイヤの燃費性とランフラット耐久性を評価する試験を行った。各タイヤの諸元は、以下の表1に示している。
<燃費性>
JC08モード走行による試験を行った。評価結果は、比較例1にかかるタイヤの評価結果を100とした指数で表し、指数が大きい方が、燃費が良いことを表している。
<ランフラット耐久性>
ドラム試験機にてLI(Load Index)に応じた最大負荷荷重の65%となる荷重を加え速度80km/hで走行させ、2時間160kmを完走条件としてタイヤが故障して走行できなくなるまでの距離を計測した。比較例1のタイヤについてのランフラット耐久性を100として、指数評価した結果を表1に示す。数値が大きいほど、そのタイヤのランフラット耐久性が良好であることを示す。
これらの評価結果をタイヤの諸元とともに、以下の表1に示している。
Figure 2016074281
表1に示すように、発明例1〜3にかかるタイヤは、いずれも比較例1〜3にかかるタイヤと比較して、燃費性とランフラット耐久性とを両立することができたことがわかる。
1 ランフラットタイヤ
2 トレッド部
3 サイドウォール部
4 ビード部
4a ビードコア
5 サイド補強ゴム
6 カーカス
6a カーカス本体部
6b カーカス折り返し部
6c 折り返し端
7 ビードフィラ
8 ベルト
9 ベルト補強層
CL タイヤ赤道面
TE トレッド端

Claims (1)

  1. トレッド部と、該トレッド部の両側に連なる一対のサイドウォール部と、各サイドウォール部に連なるビード部と、前記サイドウォール部に配設される断面三日月状のサイド補強ゴムと、一対の前記ビード部間でトロイダル状に跨る、ラジアル配列コードのプライからなるカーカスと、を備えた、ランフラットタイヤであって、
    前記タイヤをリムに組み込み、内圧を250kPa以上とした際に、
    前記タイヤの断面幅SWが165(mm)未満である場合は、前記タイヤの断面幅SWと外径ODとの比SW/ODは、0.26以下であり、
    前記タイヤの断面幅SWが165(mm)以上である場合は、前記タイヤの断面幅SW及び外径ODは、関係式、
    OD≧2.135×SW+282.3(mm)
    を満たし、
    前記ビード部にビードコアを有し、前記ビードコアのタイヤ径方向外側にビードフィラをさらに有し、
    前記タイヤをリムに組み込み、所定の内圧を充填し、無負荷とした、基準状態の際のタイヤ幅方向断面における、前記サイド補強ゴムのタイヤ径方向最大長さをH1とし、前記ビードフィラのタイヤ径方向最外側点と前記ビードコアのタイヤ径方向最外側点とを結んだ線分の長さをH2とするとき、
    1.8≦H1/H2≦3.5
    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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