JP2020026158A - ランフラットタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】通常走行時の乗り心地性能を高めうるランフラットタイヤの提供。【解決手段】カーカス６と、断面三日月状のサイド補強ゴム９とを具えたランフラットタイヤ１である。トレッド部２は、タイヤ赤道Ｃを中心としてトレッド幅ＴＷの８０％の幅を有する主領域２Ａを有している。主領域２Ａのタイヤ厚さｔａは、サイドウォール部３の最大タイヤ厚さｔｘよりも小さい。【選択図】図１

Description

本発明は、通常走行時の乗り心地性能を高めうるランフラットタイヤに関する。

従来、サイドウォール部に断面三日月状をなす厚肉補強ゴムストリップが設けられたランフラットタイヤが知られている（下記特許文献１参照）。この種のランフラットタイヤでは、厚肉補強ゴムストリップによってサイドウォール部の曲げ剛性が高められるので、パンク時でもサイドウォール部によって車両総重量を支持でき、その結果、縦撓みが抑えられ、ひいてはある程度の速度で数十キロ程度の継続走行が可能となる。

特許第３９７１８３１号

一方、前記ランフラットタイヤは、サイドウォール部が高い曲げ剛性を具えるので、高圧空気が充填された通常走行時での乗り心地が悪化しやすいという問題があった。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、通常走行時の乗り心地性能を高めう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、トレッド部から両側のサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至るカーカスと、前記サイドウォール部の前記カーカスのタイヤ軸方向内側に配された断面三日月状のサイド補強ゴムとを具えたランフラットタイヤであって、前記トレッド部は、タイヤ赤道を中心としてトレッド幅の８０％の幅を有する主領域を有し、前記主領域のタイヤ厚さは、前記サイドウォール部の最大タイヤ厚さよりも小さい。

本発明に係るランフラットタイヤは、前記主領域のタイヤ厚さが、前記サイドウォール部の最大タイヤ厚さの９５％以下であるのが望ましい。

本発明に係るランフラットタイヤは、前記主領域のタイヤ厚さが、前記サイドウォール部の最大タイヤ厚さの８５％以下であるのが望ましい。

本発明に係るランフラットタイヤは、前記主領域のタイヤ厚さが、前記サイドウォール部の最大タイヤ厚さの７５％以下であるのが望ましい。

本発明に係るランフラットタイヤは、前記サイドウォール部の最小タイヤ厚さが、前記サイドウォール部の最大タイヤ厚さの６０％以上であるのが望ましい。

本発明に係るランフラットタイヤは、前記主領域のタイヤ厚さが、前記サイドウォール部の最小タイヤ厚さの７０％〜１２５％であるのが望ましい。

本発明に係るランフラットタイヤは、前記主領域のタイヤ厚さが、前記サイドウォール部の最小タイヤ厚さの８０％〜１１５％であるのが望ましい。

本発明に係るランフラットタイヤは、前記主領域のタイヤ厚さが、前記サイドウォール部の最小タイヤ厚さの８５％〜１０５％であるのが望ましい。

発明者らは、直進走行時、タイヤ赤道を中心としてトレッド幅の８０％の領域であるトレッド部の主領域には大きな接地圧が作用するので、この主領域のタイヤ厚さが、乗り心地性能に大きな影響を与えることを突き止めた。本発明では、前記主領域のタイヤ厚さがサイドウォール部の最大タイヤ厚さよりも小さく形成されているので、通常走行時、トレッド部には、適度な縦撓みが生じる。したがって、本発明のランフラットタイヤは、通常走行時の乗り心地性能を高めることができる。

本発明のランフラットタイヤの一実施形態を示すタイヤ子午線断面図である。

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は、本発明の一実施形態を示すランフラットタイヤ（以下、単に「タイヤ」という場合がある。）１の正規状態におけるタイヤ回転軸（図示省略）を含むタイヤ子午線断面図である。本実施形態では、好ましい態様として、乗用車用のタイヤ１が示される。但し、本発明は、例えば、トラック・バス等の重荷重用のタイヤ１として採用されても良い。

前記「正規状態」とは、タイヤ１が正規リム（以下、単に「リム」という場合がある。）Ｒにリム組みされ、かつ、正規内圧が充填され、しかも無負荷の状態である。以下、特に言及されない場合、タイヤ１の各部の寸法等は、正規状態で測定された値である。

「正規リムＲ」とは、タイヤ１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るリムＲ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」とは、タイヤ１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 LIMITSAT VARIOUSCOLD INFLATION PRESSURES"に記載の最大値、ETRTOであれば "INFLATION PRESSURE" である。

図１に示されるように、本実施形態のタイヤ１は、カーカス６、ベルト層７及びサイド補強ゴム９を含んで具えている。

カーカス６は、トロイド状に延びる少なくとも１枚、本実施形態では１枚のカーカスプライ６Ａによって構成されている。カーカスプライ６Ａは、例えば、タイヤ赤道Ｃ方向に対して例えば７５〜９０°の角度で配列されたカーカスコード（図示省略）をトッピングゴムで被覆して形成されている。なお、カーカス６は、例えば、２枚のカーカスプライで構成されても良い。

本実施形態のカーカスプライ６Ａは、トレッド部２からサイドウォール部３を経てビード部４のビードコア５に至る本体部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とからなる。本実施形態の折返し部６ｂは、ベルト層７と本体部６ａとの間に挟まれて終端するように高い位置まで巻上げられている。これにより、少ないプライ枚数でカーカス６の剛性が効果的に高められ、ひいては操縦安定性やランフラット走行性能が向上する。

本体部６ａと折返し部６ｂとの間には、本実施形態では、ビードエーペックス８が配される。本実施形態のビードエーペックス８は、ビードコア５の外面からタイヤ半径方向外側に先細状でのびている。ビードエーペックス８は、例えば、複素弾性率Ｅ*が５〜２０MPaであるのが望ましい。また、ビードエーペックス８は、例えば、損失正接tanδが、０．０５〜０．１１であるのが望ましい。これにより、ビード部４の曲げ剛性が高く確保され、走行時の安定性能と乗り心地性能とがバランス良く維持される。なお、ビードエーペックス８は、このような態様に限定されるものではなく、例えば、複素弾性率の異なる２層のエーペックス部（図示省略）で構成される態様でも良い。

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の内部に配された少なくとも２枚、本実施形態ではタイヤ半径方向内、外２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂによって構成されている。各ベルトプライ７Ａ、７Ｂは、タイヤ赤道Ｃに対して１５〜４０°の角度で傾けられた例えばスチール、アラミド又はレーヨン等からなる高弾性の補強コードを有している。なお、ベルト層７のタイヤ半径方向外側には、ベルト層７のリフティングを抑えるためのバンド層（図示省略）が配されても良い。

本実施形態のサイド補強ゴム９は、サイドウォール部３のカーカス６のタイヤ軸方向内側に配されている。サイド補強ゴム９は、本実施形態では、タイヤ半径方向の中央部分からタイヤ半径方向の内端９ｉ、及び、タイヤ半径方向の外端９ｅに向かって厚さが漸減した断面三日月状に形成されている。このようなサイド補強ゴム９は、サイドウォール部３の曲げ剛性を高めることができるので、パンク時の縦撓みが制限され、ランフラット走行性能が確保される。

本実施形態のサイド補強ゴム９は、その複素弾性率Ｅ*が、好ましくは１１〜２１MPaである。サイド補強ゴム９の複素弾性率Ｅ*が１１MPa未満であると、ランフラット走行時のサイド補強ゴム９の曲げ剛性を十分に維持できないおそれがある。逆に、サイド補強ゴム９の複素弾性率Ｅ*が２１MPaを超えると、タイヤ１の縦撓みが過度に大きくなるおそれがある。このような観点より、サイド補強ゴム９の複素弾性率Ｅ*は、より好ましくは１４MPa以上であり、また、より好ましくは１８MPa以下である。

また、サイド補強ゴム９は、その損失正接tanδが、好ましくは０．０３〜０．０５である。サイド補強ゴム９の損失正接tanδが０．０３未満の場合、そのエネルギーロスが小さくなるため衝撃吸収能力が低下し、ひいては乗り心地性能が悪化するおそれがある。サイド補強ゴム９の損失正接tanδが０．０５を超える場合、その発熱が大きくなり、ランフラット走行性能が悪化するおそれがある。サイド補強ゴム９の損失正接tanδは、より好ましくは０．０３５以上であり、また、より好ましくは０．０４５以下である。

本明細書において、「複素弾性率Ｅ*」及び「損失正接tanδ」は、JIS-K6394の規定に準じて、次に示される条件で、株式会社岩本製作所製の「粘弾性スペクトロメータ」を用いて測定した値である。
初期歪み：１０％
振幅：±１％
周波数：１０Hz
変形モード：引張り
測定温度：７０℃

サイド補強ゴム９に用いられるゴムポリマーとしては、例えば、ジエン系ゴム、より具体的には天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、クロロプレンゴム又はアクリロニトリルブタジエンゴムの１種又は２種以上がブレンドされて用いられる。

本明細書では、サイドウォール部３は、正規状態のタイヤ１において、接地端Ｔｅと、リムＲとタイヤ１とが最もタイヤ半径方向外側で接触するリム離間点Ｐとの間の領域として定義される。サイドウォール部３には、適宜、文字、模様などの標章、及び、リムＲを保護しうるリムプロテクタ（図示省略）が設けられていても良い。また、トレッド部２は、両側の接地端Ｔｅ、Ｔｅの間の領域として定義される。トレッド部２には、適宜、排水用の溝などが設けられても良い。ビード部４は、リム離間点Ｐよりもタイヤ半径方向内側の領域として定義される。

タイヤ１のトレッド部２は、タイヤ赤道Ｃを中心としてトレッド幅ＴＷの８０％の幅を有する主領域２Ａと、主領域２Ａのタイヤ軸方向両側に配された一対のサイド領域２Ｂとを含んでいる。主領域２Ａは、直進走行時、大きな接地圧が作用する領域である。サイド領域２Ｂは、主領域２Ａに比して相対的に小さい接地圧の作用する領域である。主領域２Ａの縦撓みが、乗り心地性能に大きく寄与することが突き止められた。

前記「トレッド幅ＴＷ」は、前記正規状態のタイヤ１に正規荷重を負荷してキャンバー角を０度で平面に接地させたときの最もタイヤ軸方外側の接地位置である接地端Ｔｅ、Ｔｅ間のタイヤ軸方向の距離である。

「正規荷重」とは、タイヤ１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荷重であり、例えば、JATMAであれば"最大負荷能力"、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 "LOAD CAPACITY" である。

タイヤ１は、さらに、トレッドゴム２Ｇとサイドウォールゴム３Ｇとクリンチゴム４Ｇとインナーライナ１０とを含んでいる。

トレッドゴム２Ｇは、本実施形態では、ベルト層７のタイヤ半径方向外側に配され、路面と接する踏面２ａを形成している。トレッドゴム２Ｇは、本実施形態では、接地端Ｔｅよりもタイヤ軸方向外側に延びてカーカス最大幅位置Ｍよりもタイヤ半径方向外側で終端している。カーカス最大幅位置Ｍは、正規状態のタイヤ１において、カーカス６の本体部６ａがタイヤ軸方向外側へ最も突出する位置である。

トレッドゴム２Ｇの複素弾性率Ｅ*は、例えば、３〜７MPaであるのが望ましい。トレッドゴム２Ｇの損失正接tanδは、例えば、０．１０〜０．１５であるのが望ましい。このようなトレッドゴム２Ｇは、乗り心地性能を高める。なお、トレッドゴム２Ｇは、例えば、複素弾性率Ｅ*の異なる２層のゴム部材で構成されても良い。

サイドウォールゴム３Ｇは、本実施形態では、トレッドゴム２Ｇに連なり、カーカス６のタイヤ軸方向外側をタイヤ半径方向内外に延びて、サイドウォール部３の外面を形成している。

サイドウォールゴム３Ｇの複素弾性率Ｅ*は、サイド補強ゴム９の複素弾性率Ｅ*よりも小さいことが望ましい。これにより、サイド補強ゴム９がランフラット走行時のサイドウォール部３の撓みを抑制しつつ、サイドウォール部３が大きく撓んだときでも、サイドウォールゴム３Ｇがカーカス６から剥離し難くなり、ランフラット耐久性が向上しうる。サイドウォールゴム３Ｇの複素弾性率Ｅ*は、例えば、１〜１０MPaであるのが望ましい。

サイドウォールゴム３Ｇの損失正接tanδは、サイド補強ゴム９の損失正接tanδよりも大きいことが好ましい。サイドウォールゴム３Ｇは外気に接触しているため、効率良く、走行による熱を外気に放出し、ランフラット走行性能を高く維持しつつ、乗り心地性能を向上しうる。サイドウォールゴム３Ｇの損失正接tanδは、例えば、０．０６〜０．１４が望ましい。

クリンチゴム４Ｇは、本実施形態では、サイドウォールゴム３Ｇに連なり、かつ、カーカス６の折返し部６ｂのタイヤ軸方向外側に配されている。クリンチゴム４Ｇは、例えば、サイドウォール部３とビード部４との外面を構成している。クリンチゴム４Ｇは、タイヤ１がリムＲにリム組されたときに、リムＲと接触する。

クリンチゴム４Ｇの複素弾性率Ｅ*は、リムＲとの接触による損傷を防止するため、例えば、３〜２０MPaであるのが望ましい。また、クリンチゴム４Ｇの損失正接tanδは、例えば、０．０５〜０．１１程度が望ましい。

インナーライナ１０は、本実施形態では、タイヤ１の内腔面１ｂを形成するように、ビード部４、４間を跨ってトロイド状に配されている。インナーライナ１０は、例えば、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム及び／又は臭素化ブチルゴム等のようなゴム材から構成され、空気不透過性を有している。

インナーライナ１０の亀裂の発生を抑制して、ランフラット走行性能を高めるために、インナーライナ１０の複素弾性率は、例えば、２〜５MPaであるのが望ましい。インナーライナ１０の損失正接tanδは、例えば、０．１０〜０．１５であるのが望ましい。

主領域２Ａのタイヤ厚さｔａは、サイドウォール部３の最大タイヤ厚さｔｘよりも小さく形成されている。これにより、通常走行時、タイヤ１には、トレッド部２に起因して適度な縦撓みが生じるので、乗り心地性能が向上する。本明細書では、各タイヤ厚さは、タイヤ子午線断面において、タイヤ１の内腔面１ｂの法線方向におけるタイヤ１の外面１ａと内腔面１ｂとの間の距離である。各タイヤ厚さは、外面１ａや内腔面１ｂに、例えば、溝やセレーションなどの内向きに凹む凹部が配される場合は、その凹部を埋めて得られる滑らかな仮想面で測定される距離である。主領域２Ａの全範囲でのタイヤ厚さｔａが、サイドウォール部３の最大タイヤ厚さｔｘよりも小さく形成されているのが望ましい。

最大タイヤ厚さｔｘは、本実施形態では、カーカス最大幅位置Ｍよりもタイヤ半径方向内側に位置して、ビードエーペックス８、サイドウォールゴム３Ｇ、サイド補強ゴム９及びインナーライナ１０が形成された領域にある。なお、最大タイヤ厚さｔｘが形成される領域は、このような態様に限定されるものではなく、例えば、ビードエーペックス８、サイドウォールゴム３Ｇ、サイド補強ゴム９及びインナーライナ１０のうちのいくつかが形成された領域でも良い。また、最大タイヤ厚さｔｘが形成される領域は、これらに加えて他のゴム部材が形成された領域でも良い。

本実施形態の最大タイヤ厚さｔｘでは、サイドウォールゴム３Ｇの厚さｔ１、ビードエーペックス８の厚さｔ２、及び、サイド補強ゴム９の厚さｔ３とする場合、以下の式（１）を充足することが望ましい。
ｔ３＞ｔ１＞ｔ２…（１）

主領域２Ａのタイヤ厚さｔａは、前記最大タイヤ厚さｔｘの９５％以下が望ましく、８５％以下がさらに望ましく、７５％以下が一層望ましい。主領域２Ａのタイヤ厚さｔａが前記最大タイヤ厚さｔｘよりも過度に小さい場合、トレッド部２の耐久性能が悪化するおそれがある。このため、主領域２Ａのタイヤ厚さｔａは、前記最大タイヤ厚さｔｘの５０％以上が望ましく、５５％以上がさらに望ましい。

タイヤ１の直進走行時、接地端Ｔｅから主領域２Ａのタイヤ軸方向の外端２ｅ近傍において、相対的に小さな接地圧が生じる。このため、乗り心地性能を高めるためには、とりわけ、主領域２Ａの中では、外端２ｅの位置でのタイヤ厚さｔａを最も小さくするのが望ましい。前記作用を効果的に発揮させるために、主領域２Ａのタイヤ厚さｔａは、主領域２Ａの外端２ｅからタイヤ赤道Ｃに向かって大きくなるのが望ましく、外端２ｅからタイヤ赤道Ｃまで漸増するのがさらに望ましい。

サイドウォール部３の最小タイヤ厚さｔｎが小さくなると、タイヤ１の縦撓みを大きくして、乗り心地性能高める。他方、最小タイヤ厚さｔｎが過度に小さくなると、ランフラット走行性能を低減させる。このため、前記タイヤ厚さｔａと前記最小タイヤ厚さｔｎとの差を小さくすることで、乗り心地性能とランフラット走行性能とをバランス良く高めることができる。発明者らの種々の実験により、前記タイヤ厚さｔａと前記最小タイヤ厚さｔｎとの比を以下のように規定することが好ましいことが突き止められた。前記タイヤ厚さｔａは、前記最小タイヤ厚さｔｎの７０％以上が望ましく、８０％以上がさらに望ましく、８５％以上が一層望ましい。また、前記タイヤ厚さｔａは、前記最小タイヤ厚さｔｎの１２５％以下が望ましく、１１５％以下がさらに望ましく、１０５％以下が一層望ましい。

前記最小タイヤ厚さｔｎは、本実施形態では、カーカス最大幅位置Ｍよりもタイヤ半径方向外側の領域であって、サイドウォールゴム３Ｇ、サイド補強ゴム９及びインナーライナ１０が配される。最小タイヤ厚さｔｎでのサイドウォールゴム３Ｇのゴム厚さｔ４、サイド補強ゴム９のゴム厚さｔ５は、下記式（２）の通りであるのが望ましい。なお、最小タイヤ厚さｔｎとなる領域は、このような態様に限定されるものではなく、例えば、サイドウォールゴム３Ｇ、サイド補強ゴム９及びインナーライナ１０のうちのいくつかで形成された領域でも良い。また、前記領域は、さらに他のゴム部材を含んで形成された領域でも良い。
ｔ５＞ｔ４…（２）

最小タイヤ厚さｔｎと最大タイヤ厚さｔｘとの差が大きくなると、リム組み時、最小タイヤ厚さｔｎの部分が変形し易くなり、タイヤ周方向でタイヤ軸方向の凹凸が生じるおそれがある。また、このようなタイヤ１は、最小タイヤ厚さｔｎの位置で大きく歪み、ランフラット走行性能が維持されないおそれがある。このため、最小タイヤ厚さｔｎは、最大タイヤ厚さｔｘの６０％以上が望ましく、６５％以上がさらに望ましく、７０％以上が一層望ましい。最小タイヤ厚さｔｎが大きくなり過ぎると、曲げ剛性が過度に大きくなり、通常走行時の乗り心地性能が悪化するおそれがある。このため、最小タイヤ厚さｔｎは、最大タイヤ厚さｔｘの９０％以下が望ましく、８５％以下がさらに望ましく、８０％以下が一層望ましい。

サイド領域２Ｂのタイヤ厚さｔｂは、特に限定されるものではないが、例えば、サイド領域２Ｂのタイヤ軸方向の内端２ｉからタイヤ軸方向の外端（接地端Ｔｅ）に向かって漸減するのが望ましい。

以上本発明の実施形態につい説明したが、本発明は、上記の具体的な実施形態に限定されるものではなく種々の態様に変形して実施しうるのは言うまでもない。

図１の基本構造及び表１に示す仕様に基づいたサイズ２２５／４５ＲＦ１８のランフラットタイヤが試作され、これらについて、下記の性能がテストされた。主な共通仕様は次の通りである。
各ゴムは、その複素弾性率Ｅ*及び損失正接tanδが、上述の好ましい範囲の値で成形されている。最小タイヤ厚さ及び最大タイヤ厚さの位置は、各実施例及び各比較例とも同じである。

＜ランフラット走行性能＞
各供試タイヤを正規リムにリム組し、バルブコアを取り除いて、内圧を０kPaの状態としてドラム試験機上を速度８０km/hで走行させ、タイヤが破壊するまでの走行距離が測定された。結果は比較例１の値を１００とする指数により表示しており、数値が大きいほど良好である。

＜乗り心地性能＞
静的試験機を用い、各試供タイヤの縦バネ定数を測定した。縦バネ定数は、下記条件における縦荷重／縦撓み量の比である。結果は、比較例１の値を１００とする指数で表している。数値が小さいほど、乗り心地性能が優れている。
内圧：２４０kPa
荷重：正規荷重×８０％

＜ユニフォミティ＞
各試供タイヤをリム組みして、そのサイドウォール部のタイヤ半径方向の高さを一定とする位置でのタイヤ周上の複数点における凹凸（タイヤ軸方向の突出高さの差）が測定された。なお、標章やデザイン等の凹凸は除外される。結果は、実数で表され、数値の小さい方が、良好である。
テスト結果が表１に示される。

テストの結果、実施例のタイヤは、比較例のタイヤに比して乗り心地性能に優れることが確認できた。

１ ランフラットタイヤ
２ トレッド部
２Ａ 主領域
３ サイドウォール部
６ カーカス
９ サイド補強ゴム
Ｃ タイヤ赤道

Claims (8)

1. トレッド部から両側のサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至るカーカスと、前記サイドウォール部の前記カーカスのタイヤ軸方向内側に配された断面三日月状のサイド補強ゴムとを具えたランフラットタイヤであって、
   前記トレッド部は、タイヤ赤道を中心としてトレッド幅の８０％の幅を有する主領域を有し、
   前記主領域のタイヤ厚さは、前記サイドウォール部の最大タイヤ厚さよりも小さい、
   ランフラットタイヤ。
2. 前記主領域のタイヤ厚さは、前記サイドウォール部の最大タイヤ厚さの９５％以下である、請求項１記載のランフラットタイヤ。
3. 前記主領域のタイヤ厚さは、前記サイドウォール部の最大タイヤ厚さの８５％以下である、請求項１記載のランフラットタイヤ。
4. 前記主領域のタイヤ厚さは、前記サイドウォール部の最大タイヤ厚さの７５％以下である、請求項１記載のランフラットタイヤ。
5. 前記サイドウォール部の最小タイヤ厚さは、前記サイドウォール部の最大タイヤ厚さの６０％以上である、請求項１ないし４のいずれかに記載のランフラットタイヤ。
6. 前記主領域のタイヤ厚さは、前記サイドウォール部の最小タイヤ厚さの７０％〜１２５％である、請求項５記載のランフラットタイヤ。
7. 前記主領域のタイヤ厚さは、前記サイドウォール部の最小タイヤ厚さの８０％〜１１５％である、請求項５記載のランフラットタイヤ。
8. 前記主領域のタイヤ厚さは、前記サイドウォール部の最小タイヤ厚さの８５％〜１０５％である、請求項５記載のランフラットタイヤ。

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