JP2019006278A - ランフラットタイヤ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量化によって燃費性能を高めることができるランフラットタイヤを提供する。【解決手段】ランフラットタイヤ１は、 一対のビード部４間をトロイド状に跨ってのびるカーカスプライ６Ａからなるカーカス６と、サイドウォール領域においてカーカス６の内側に配された断面略三日月状のサイド補強ゴム層９とを備える。カーカスプライ６Ａには、素線径が０．２５〜０．３０mmである１〜４本のフィラメント６１を含むスチールコード６０が配列され、スチールコード６０の外径Ｄは、０．６２mm以上である。【選択図】図１

Description

本発明は、パンク状態においても走行可能なランフラットタイヤ及びその製造方法に関する。

従来、サイドウォール部においてカーカスの内側に断面略三日月状のサイド補強ゴム層が配されたランフラットタイヤが知られている。

例えば、特許文献１では、カーカスプライをスチールコードによって構成することにより、コードの発熱を抑制し、ランフラット走行時の耐久性能を高めたランフラットタイヤが開示されている。

特許第４７２０１２１号公報

上記サイド補強ゴム層は、ランフラットタイヤの重量増を招き、燃費性能を悪化させる。特許文献１に示されたランフラットタイヤにあっても、軽量化による燃費性能の向上が期待されている。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、軽量化によって燃費性能を高めることができるランフラットタイヤを提供することを主たる目的としている。

本発明は、ランフラットタイヤであって、 一対のビード部間をトロイド状に跨ってのびるカーカスプライからなるカーカスと、サイドウォール領域において前記カーカスの内側に配された断面略三日月状のサイド補強ゴム層を備え、前記カーカスプライには、素線径が０．２５〜０．３０mmである１〜４本のフィラメントを含むスチールコードが配列され、前記スチールコードの外径Ｄは、０．６２mm以上である。

本発明の前記ランフラットタイヤにおいて、前記スチールコードは、一本あたりの曲げ剛性が１５ｇｆ・cm以下であることが望ましい。

本発明の前記ランフラットタイヤにおいて、前記スチールコードは、一本あたりの圧縮剛性が１００Ｎ／mm以上であることが望ましい。

本発明の前記ランフラットタイヤにおいて、前記スチールコードのフィラメントは、波状に型付けされていることが望ましい。

本発明の前記ランフラットタイヤにおいて、前記スチールコードは、コード内のゴム浸透率が６０％以上であることが望ましい。

本発明の前記ランフラットタイヤにおいて、前記スチールコードは、５０Ｎ負荷時の初期伸度が０．５％以下であることが望ましい。

本発明の前記ランフラットタイヤにおいて、前記サイド補強ゴム層の最大厚さＴは、８．０mm以下であることが望ましい。

本発明の前記ランフラットタイヤにおいて、前記外径Ｄに対する前記最大厚さＴの比Ｔ／Ｄは、１２．９以下であることが望ましい。

本発明のランフラットタイヤの製造方法は、前記ランフラットタイヤの製造方法であって、剛性中子の外表面に、未加硫の前記サイド補強ゴム層及び前記カーカスプライを含むタイヤ構成部材を順次貼り付けることにより生タイヤを形成する生タイヤ形成工程と、前記生タイヤを、前記剛性中子ごと加硫金型内に投入して加硫成形する加硫工程とを含む。

本発明のランフラットタイヤでは、カーカスプライには、素線径が０．２５〜０．３０mmである１〜４本のフィラメントを含むスチールコードが配列され、スチールコードの外径Ｄは、０．６２mm以上である。このようなスチールコードは、サイドウォール部の縦剛性を飛躍的に高め、ランフラット走行時でのサイドウォール部の撓みを大幅に抑制する。これにより、ランフラット走行時の耐久性能を低下させることなく、サイド補強ゴム層の厚さを減じることが可能となり、サイドウォール部の軽量化を図り、容易に燃費性能を高めることが可能となる。

本実施形態のランフラットタイヤの正規状態における回転軸を含むタイヤ子午線断面図である。 図１のランフラットタイヤのカーカースプライに配列されているスチールコードの断面図である。 図２のスチールコードの曲げ剛性の測定方法を説明する図である。 撚り合わせ前のフィラメントを示す側面図である。 図１のランフラットタイヤの製造方法の工程を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１には、本実施形態のランフラットタイヤ１の正規状態における回転軸を含むタイヤ子午線断面図が示されている。

「正規状態」とは、タイヤが正規リムにリム組みされ、かつ、正規内圧が充填された無負荷の状態である。以下、特に言及しない場合、タイヤの各部の寸法等は、この正規状態で測定された値である。

「正規リム」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ているリムであり、例えばＪＡＴＭＡであれば "標準リム" 、ＴＲＡであれば"Design Rim" 、ＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim" である。

「正規内圧」は、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各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" である。

本実施形態のランフラットタイヤ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、ベルト層７と、サイド補強ゴム層９とを含む。

カーカス６は、少なくとも１枚のカーカスプライ６Ａを有し、一対のビード部４間をトロイド状に跨がってのびる本体部６ａと、ビードコア５の周りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返された折返し部６ｂとを含む。

カーカスプライ６Ａは、カーカスコードをトッピングゴムで被覆したコードプライであって、本実施形態では前記カーカスコードがタイヤ赤道Ｃに対して例えば７５゜〜９０゜の角度で傾けて配されている。カーカスコードには、スチールコード６０（後述する図２参照）が採用されている。

ベルト層７は、カーカス６のタイヤ半径方向外側かつトレッド部２の内部に配されている。ベルト層７は、本例ではスチールからなるベルトコードをタイヤ赤道Ｃに対して例えば１０〜３５゜程度で傾けて配列されたタイヤ半径方向内、外のベルトプライ７Ａ、７Ｂから構成される。ベルトプライ７Ａ、７Ｂは、上記ベルトコードが互いに交差するように重ね合わされ、カーカス６を強くタガ締めしトレッド部２の剛性を高める。なお、内側のベルトプライ７Ａは、外側のベルトプライ７Ｂよりも幅が広いため、ベルト層７の外端７ｅを定める。また、ベルトコードは、スチール材料以外にも、アラミド、レーヨン等の高弾性の有機繊維材料を必要に応じて用いることができる。

ビードコア５は、一対のビード部４に配されている。ビードコア５は、例えば、特開２０１４−４０１５０号公報に示されるように、カーカスプライ６Ａのタイヤ軸方向の内側に配された内側コアと、外側に配された外側コアによって構成されていてもよい。

ビードコア５のタイヤ半径方向の外側には、ビードエイペックスゴム８が設けられている。ビードエイペックスゴム８は、カーカスプライ６Ａの本体部６ａと折返し部６ｂとの間に配され、かつビードコア５のタイヤ半径方向の外面に接続された底面からタイヤ半径方向の外端に向かって先細状にのびる。

サイド補強ゴム層９は、サイドウォール部３においてカーカス６の内側に配され、断面略三日月状に形成されている。サイド補強ゴム層９は、トレッド部２のショルダー部からサイドウォール部３をへてビード部４まで配されている。サイド補強ゴム層９は、カーカス６と共にパンク時の荷重を支え、タイヤの撓みを抑制する。

本実施形態において、ベルト層７のタイヤ半径方向の外側には、バンド層１０が配されていてもよい。該バンド層１０は、有機繊維コードをタイヤ周方向に対して例えば１０度以下となるように小さい角度で配列した少なくとも１枚のバンドプライで構成される。バンドプライには、バンドコード又はリボン状の帯状プライを螺旋状に巻き付けることにより形成されたジョイントレスバンドやプライをスプライスしたもののいずれでも良い。

なお、カーカス６及びサイド補強ゴム層９の内側、すなわちタイヤ内腔面には、空気不透過性のゴムからなるインナーライナー層１１が形成されている。サイド補強ゴム層９がタイヤの撓みを抑制することにより、インナーライナー層１１の摩擦による損傷が抑制され、ランフラット走行が可能となる。

既に述べたように、カーカスプライ６Ａには、スチールコード６０が配列されている。

図２は、スチールコード６０を輪切りした断面を示している。スチールコード６０は、１〜４本のフィラメント６１を含んでいる。

各フィラメント６１の素線径ｄは、０．２５〜０．３０mmが望ましい。素線径ｄが０．２５mm未満の場合、スチールコード６０の曲げ剛性が不足し、ランフラット走行時の耐久性能に影響を及ぼすおそれがある。素線径ｄが０．３０mm以上の場合、フィラメント６１が屈曲疲労により破断するおそれがある。

本実施形態では、４本のフィラメント６１が、撚り合わせられることにより、スチールコード６０を構成している。

スチールコード６０は、１×ｎ（ｎは１〜４の整数：本実施形態では１×４）の撚り構造を有している。このような撚り構造のスチールコード６０は、引張剛性が高く、ランフラット走行時のサイドウォール部３の補強効果を高め、耐久性能の向上に寄与する。また、正規状態でのランフラットタイヤ１の横剛性を高め、通常走行時の操縦安定性能の向上に寄与する。

スチールコード６０の撚り構造は、ｍ×ｎ（ｍ、ｎは１〜３の整数）であってもよい。このような撚り構造のスチールコード６０は、柔軟性に富み、通常走行時の乗り心地性能の向上に寄与する。

スチールコード６０の外径Ｄは、０．６２mm以上である。このようなスチールコード６０は、サイドウォール部３の縦剛性を飛躍的に高め、ランフラット走行時でのサイドウォール部３の撓みを大幅に抑制する。これにより、ランフラット走行時の耐久性能を低下させることなく、サイド補強ゴム層９の厚さを減じることが可能となり、サイドウォール部３の軽量化を図り、容易に燃費性能を高めることが可能となる。

なお、スチールコード６０の外径Ｄとは、図２に示されるように、各フィラメント６１に外接する円６２の最大径である。

スチールコード６０の一本あたりの曲げ剛性は、１５ｇｆ・cm以下が望ましい。このようなスチールコード６０は、柔軟性に富み、通常走行時の乗り心地性能の向上に寄与する。

スチールコード６０の「曲げ剛性」は、スチールコード６０を、その撚りが解けないように１４５mmの長さで溶断して試験片Ａをうるとともに、例えば米国テーバ社製の剛性度試験器（Model 150-D）等を用いて測定するものとする。

図３は、スチールコード６０の曲げ剛性を測定する要領を模式的に示す図である。スチールコード６０の曲げ剛性は、試験片Ａの一端を固定すると共にこの固定端から１００mmの長さでのびる試験片Ａの他端Ａ１に力Ｆを負荷し、該試験片Ａの他端Ａ１での開き角度が１５゜になったときの抗力（曲げ硬さ）を測定することにより得られる。

スチールコード６０一本あたりの圧縮剛性は、１００Ｎ／mm以上が望ましい。このようなスチールコード６０は、圧縮弾性率が高く、ランフラット走行時でのサイドウォール部３の撓みをより一層抑制する。これにより、ランフラット走行時の耐久性能を低下させることなく、サイド補強ゴム層９の厚さをより一層減じることが可能となり、サイドウォール部３の軽量化を図り、容易に燃費性能を高めることが可能となる。

本願におけるスチールコード６０の「圧縮剛性」は、以下の要領に従い測定された値である。すなわち、直径２５mm、高さ２５mmの円柱ゴム（１６５℃で１８分間加硫）の中央に、長さ２５mmの１本のスチールコード６０を高さ方向に埋設したコード入りサンプル、及びベルトコードを埋設していないコード無しサンプルを製造し、圧縮試験機を用いて各サンプルを速度２mm／分で高さ方向に１mm圧縮するときに要する圧縮力を測定した。そして、コード入りサンプルの圧縮力からコード無しサンプルの圧縮力を減じた値が、スチールコード６０の圧縮剛性である。

図４は、撚り合わせ前のフィラメント６１を示している。スチールコード６０の各フィラメント６１は、撚り合わせ前の状態で予め波状に型付けされているのが望ましい。フィラメント６１の波形状を変更することにより、スチールコード６０の一本あたりの曲げ剛性、圧縮剛性、初期伸度等のコード特性が容易に調整されうる。

スチールコード６０のコード内のゴム浸透率は、６０％以上が望ましい。このようなスチールコード６０は、衝撃吸収性能に優れ、サイドウォール部３の耐カット性能を高めうる。

スチールコード６０の５０Ｎ負荷時の初期伸度は、０．５％以下が望ましい。このようなスチールコード６０は、衝撃吸収性能に優れ、サイドウォール部３の耐カット性能を高めうる。

本願におけるスチールコード６０の「初期伸度」は、以下の要領に従い測定された値である。すなわち、スチールコード６０の試験片（Ｎ＝１０本）が、引張試験機にて、チャック間距離２５０mmでセットされ、５０mm／分の速度で伸張された。そして、荷重が５０Ｎのときの試験片の伸び率が測定され、その平均値がスチールコード６０の初期伸度である。

本実施形態では、上記スチールコード６０を用いてカーカスプライ６Ａを構成することにより、ランフラット走行時の耐久性能を従来のランフラットタイヤと同等以上に維持したうえで、サイド補強ゴム層９の最大厚さＴを８．０mm以下とすることが可能となる。これにより、サイドウォール部３の軽量化が図られ、ランフラットタイヤ１の燃費性能が向上する。

また、スチールコード６０の外径Ｄに対するサイド補強ゴム層９の最大厚さＴの比Ｔ／Ｄは、１２．９以下が望ましい。このようなスチールコード６０及びサイド補強ゴム層９の構成により、ランフラット走行時の耐久性能を十分に確保したうえで、燃費性能の向上を図ることができる。

図５は、図１のランフラットタイヤの製造方法の工程を示すフローチャートである。ランフラットタイヤの製造方法は、未加硫の生タイヤを形成する生タイヤ形成工程Ｓ１と、生タイヤを加硫成形する加硫工程Ｓ２とを含む。

生タイヤ形成工程Ｓ１では、外表面にタイヤ形成面を有する剛性中子が用いられる。本実施形態の剛性中子には、公知の剛性中子が適用されうる。剛性中子のタイヤ形成面上に未加硫のタイヤ構成部材が順次貼り付けられることにより生タイヤが形成される。

剛性中子に貼り付けられる未加硫のタイヤ構成部材には、インナーライナー層１１及びサイド補強ゴム層９を形成するための帯状ゴムと、カーカスプライ６Ａと、ビードコアと、ビードビードエイペックスゴム及びサイドウォールゴムを形成するための帯状ゴムと、ベルトプライ７Ａ、７Ｂと、バンド層１０を形成するためのバンドプライと、トレッドゴムを形成するための帯状ゴム等が含まれる。

本ランフラットタイヤ１において、カーカスプライ６Ａに適用されるスチールコード６０は、従来のランフラットタイヤにおけるレーヨン等の有機繊維コードと比較すると引張剛性が高い。そのため、内圧によって生タイヤ基体をトロイド状に膨出（シェーピング）させる工法では、スチールコード６０が内側のゴム（すなわち、インナーライナー層１１及びサイド補強ゴム層９を形成する帯状ゴム）に食い込み、インナーライナー層１１及びサイド補強ゴム層９の厚さを維持することが困難であった。

本実施形態では、未加硫のタイヤ構成部材の貼り付けに剛性中子が用いられることにより、生タイヤ形成工程Ｓ１でスチールコード６０が内側のゴムに食い込むことが抑制される。その結果、インナーライナー層１１及びサイド補強ゴム層９の厚さを容易に維持することが可能となる。

加硫工程Ｓ２では、生タイヤが剛性中子ごと加硫金型内に投入され、加硫成形がなされる。本製造方法によれば、加硫工程Ｓ２でも、生タイヤがブラダー等によって膨張されない。従って、生タイヤ形成工程Ｓ１から加硫工程Ｓ２にわたって、インナーライナー層１１及びサイド補強ゴム層９を形成する帯状ゴムの寸法が安定する。その結果、カーカスプライ６Ａにスチールコード６０が適用されることによる該スチールコード６０の内側のゴムへの食い込みが抑制され、インナーライナー層１１及びサイド補強ゴム層９の厚さを容易に維持することが可能となる。

以上、本発明のランフラットタイヤ及びその製造方法が詳細に説明されたが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施される。

図１の基本構造を有するサイズ２４５／４５Ｒ１８のランフラットタイヤが、表１の仕様に基づき試作され、各試供タイヤの燃費性能及びランフラット耐久性能がテストされた。各試供タイヤの主な共通仕様やテスト方法は、以下の通りである。
カーカスプライの枚数：１枚
ベルトプライのコード：スチール

＜燃費性能＞
ＥＣＥ１１７規格に準拠する転がり抵抗試験機を用い、試験用タイヤを、リム（１８× ＪＪ）、内圧（１８０ｋＰａ）、荷重（５．１７ｋＮ）、速度（８０ｋｍ／ｈ）で走行させたときの転がり抵抗が測定された。結果は、実施例１を１００とする指数で表示され、数値が大きいほど良好である。

＜ランフラット耐久性能＞
各供試用タイヤについてＥＣＥ３０規格に準拠するランフラット耐久試験が実施された。結果は、実施例１を１００とする指数で表示されている。数値が大きい程、良好である。

表１から明らかなように、実施例のランフラットタイヤは、比較例に比べて同等のランフラット耐久性能を維持しつつ、燃費性能が有意に向上していることが確認できた。

図１の基本構造と上記共通仕様を有するサイズ２４５／４５Ｒ１８のランフラットタイヤが、表２の仕様に基づき試作され、各試供タイヤの乗り心地性能がテストされた。テスト方法は、以下の通りである。
＜乗り心地性能＞
各試供用タイヤが、リム：１８×８Ｊ、内圧：２３０kPaの条件で、欧州セダン車の全輪に装着された。テストドライバーは、この車両を乾燥アスファルト路面のテストコースを１名乗車で走行させ、そのときのバネ上の動き、当たりの硬さ、剛性感等に関する乗り心地性能がテストドライバーの官能により評価された。結果は、実施例５を１００とする評点で表示されている。数値が大きい程、良好である。

図１の基本構造と上記共通仕様を有するサイズ２４５／４５Ｒ１８のランフラットタイヤが、表３の仕様に基づき試作され、各試供タイヤの燃費性能及びランフラット耐久性能がテストされた。テスト方法は、上記と同様であり、実施例８を１００とする評点で表示されている。

図１の基本構造と上記共通仕様を有するサイズ２４５／４５Ｒ１８のランフラットタイヤが、表４、５の仕様に基づき試作され、各試供タイヤの耐カット性能がテストされた。テスト方法は、以下の通りである。
＜耐カット性能＞
欧州セダン車に装着され、実走テスト走行後のタイヤのサイドウォール両側部分に発生したカット数が目視により、計数された。結果は、実施例１１、１４を１００とする指数で表され、数値が小さいほど、カット数が少なく、良好である。

１ ：ランフラットタイヤ
２ ：トレッド部
４ ：ビード部
６ ：カーカス
９ ：サイド補強ゴム層
６０ ：スチールコード
６１ ：フィラメント

Claims (9)

1. ランフラットタイヤであって、
   一対のビード部間をトロイド状に跨ってのびるカーカスプライからなるカーカスと、サイドウォール領域において前記カーカスの内側に配された断面略三日月状のサイド補強ゴム層を備え、
   前記カーカスプライには、素線径が０．２５〜０．３０mmである１〜４本のフィラメントを含むスチールコードが配列され、
   前記スチールコードの外径Ｄは、０．６２mm以上である、
   ランフラットタイヤ。
2. 前記スチールコードは、一本あたりの曲げ剛性が１５ｇｆ・cm以下である請求項１記載のランフラットタイヤ。
3. 前記スチールコードは、一本あたりの圧縮剛性が１００Ｎ／mm以上である請求項１又は２に記載のランフラットタイヤ。
4. 前記スチールコードのフィラメントは、波状に型付けされている請求項１乃至３のいずれかに記載のランフラットタイヤ。
5. 前記スチールコードは、コード内のゴム浸透率が６０％以上である請求項１乃至４のいずれかに記載のランフラットタイヤ。
6. 前記スチールコードは、５０Ｎ負荷時の初期伸度が０．５％以下である請求項１乃至５のいずれかに記載のランフラットタイヤ。
7. 前記サイド補強ゴム層の最大厚さＴは、８．０mm以下である請求項１乃至６のいずれかに記載のランフラットタイヤ。
8. 前記外径Ｄに対する前記最大厚さＴの比Ｔ／Ｄは、１２．９以下である請求項７記載のランフラットタイヤ。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載のランフラットタイヤの製造方法であって、
   剛性中子の外表面に、未加硫の前記サイド補強ゴム層及び前記カーカスプライを含むタイヤ構成部材を順次貼り付けることにより生タイヤを形成する生タイヤ形成工程と、
   前記生タイヤを、前記剛性中子ごと加硫金型内に投入して加硫成形する加硫工程とを含む、
   ランフラットタイヤの製造方法。

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