JP3645277B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は自動車を、これに装着したタイヤがパンク状態の下で相当の距離を走行可能ならしめるように、サイドウォール部全域にわたりカーカスの内面に沿う断面が三日月状のゴムストックよりなるゴム補強層を有するいわゆるランフラット空気入りタイヤに関し、特にタイヤのトレッド部の適切な強化を図ることによりパンク状態下において従来のランフラットタイヤに比し一層の長距離を障害の進展のうれいなく安全に走行できるランフラット耐久性に優れる空気入りタイヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車に装着した空気入りタイヤが走行中に何らかの原因、多くの場合釘や金属片などの異物がタイヤに突き刺さることにより内圧が低下したりまたはゼロの状態となった際（以降パンクと記す）、そこからドライバが車両を望む場所、例えばタイヤを交換できるサービスステーションまでの比較的短距離をそれ以上のタイヤの障害や操舵の不具合などの不利なしに安全に運行が継続できるように、種々の方策が講じられてきた。
【０００３】
これらの方策のなかで最も簡便でしかも実効ある対策として、サイドウォール部のほぼ全域にわたるカーカスの内面にゴム補強層を裏張りし、正常な内圧時には主としてその内圧により、従としてこのゴム補強層により分担支持していたタイヤ負荷を、パンク時に主にこのゴム補強層に肩代り支持させることを意図したいわゆるランフラットタイヤが一般的である。
【０００４】
これはパンク状態での走行下で、上記ゴム補強層を備えていない一般タイヤのサイドウォール部は車輪荷重の負担に耐えられず二つ折れの状態まで圧し潰され、特に空気入りラジアルタイヤの場合は短時間でサイドウォール部が致命的な故障に至るところ、ランフラットタイヤではゴム補強層が、サイドウォール部がかなりに撓むことは避け得ないものの短時間内の致命的故障は生じないだけの輪重の支持機能を備えるような形状および材質を採ることにより、空気入りラジアルタイヤであってもサイドウォール部の構成部材に著しい故障は発生せずに、また運転上さほど大きな支障なしに走行を継続することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述のランフラット性能は高性能タイヤに適用するのが通例であり、この点で走行距離の殆ど全てにわたって発揮されるべき各種のタイヤ性能、例えば操縦安定性、振動乗り心地性などは最高水準を保持するのが大前提であり、よって万が一に備えるランフラット性能の付与のためタイヤ性能に及ぼすマイナスの寄与は最小限度に抑える必要があった。
【０００６】
そのためゴム補強層の断面形状および材質の選定に際し、ある程度限られた厚さおよび硬さの範囲内での決定、採用が余儀なくされ、したがってパンク状態で所定距離の安全走行が可能とはいうものの、その走行可能距離にはおのずと限度が生じるのは止むを得ない。
【０００７】
ところがランフラット走行に関して構造上不利なラジアルカーカスの空気入りタイヤが主流を占める昨今、パンク時における安全走行距離の一層の延長要求が著しく高まる傾向に対し上述したランフラットタイヤではもはやこの要求に応えられない問題が現れ、この改善が強く望まれるようになった。
【０００８】
そこで上述のカーカス内面に沿うゴム補強層の形状および材質は従来の慣例によるタイヤの最高水準を保持し得る範囲内での選定に従うものとして、パンク状態下でタイヤの故障なしに安全性を十分に保持した上で走行可能距離を大幅に延長できる、ランフラット耐久性に優れる空気入りタイヤを提供するのがこの発明の目的である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
従来のランフラット空気入りラジアルタイヤのパンク状態下における変形挙動を綿密に考究したところ、サイドウォール部における撓曲変形の度合はトレッド部の曲げ変形に対する抵抗力と直接的に密接な関係をもっていることを見出し、下記する発明の構成をとることによりランフラット耐久性に優れる空気入りタイヤを完成させるに至った。
【００１０】
すなわちこの発明は、一対のビード部およびサイドウォール部と、その両サイドウォール部に連なるトレッド部とからなり、これら各部をビード部に埋設したビードコア相互間にわたって補強する少なくとも１プライのラジアルカーカスと、そのカーカスのクラウン部外周にてトレッド部を強化する、少なくとも２層のコード交差層からなるベルトおよびその外周に沿って巻回した有機繊維コードよりなるキャップとを備えるほか、サイドウォール部の全域にわたりカーカスの内面に沿う断面が三日月状のゴムストックよりなりタイヤの負荷を分担支持するゴム補強層を有する空気入りタイヤにおいて、
上記ベルトとキャップとの間に、高圧縮弾性率を有する有機繊維コードをタイヤ赤道面に対し実質上直交する方向に多数配列してトレッドの幅方向に作用する外力に抵抗する少なくとも１層のタイエレメントを配置してなることを特徴とする。
【００１１】
以下この発明を図１に基づいて一層具体的に説明する。
図１は空気入りタイヤの断面をタイヤ赤道面Ｅより左半につき示し、１はカーカス、２はビードコア、３はベルト、４はキャップ、５はトレッド部、６はサイドウォール部、７がビード部であり、８がゴム補強層、９がタイエレメントである。なお１０はインナーライナ、１１はレイヤを示す。
【００１２】
カーカス１はタイヤ赤道面Ｅにほぼ直交する多数のコード配列になる少なくとも１プライ（図示の例では２プライ）のラジアルプライからなり、一対のビード部７（図は一方のみ示す）の内部に埋設した一対のビードコア２相互間にわたってビード部７、サイドウォール部６およびそれに連なるトレッド部５を補強する。
【００１３】
ベルト３は少なくとも２層のコード交差層からなり、図示の例はそれを３−１、３−２の２層で示すものとしてそれら各層における多数のコードがタイヤ赤道面Ｅを挟んで互いに異なる向きの配列になり各層間で小さな交角を形成するものとする。
【００１４】
キャップ４はベルト３の外周に沿って巻回した有機繊維コードのゴム引き層からなり、高速走行中におけるベルト３のタイヤ半径方向の成長抑制層の役に供するものとしてその幅はベルト３のそれより広幅とするものであり、ベルト３との協働でトレッド部５の強化に与り、高性能空気入りタイヤの走行性能を一段と高める役を果たす。
【００１５】
ゴム補強層８はこの種のランフラットタイヤの慣例に従い、カーカス１のプライゴムおよびサイドウォール部６のゴムに比しより高い硬度を有するゴムとするのが好ましく、常態の内圧下において従たるタイヤ負荷の分担支持部材として機能するが、専らその目的とするところはパンク時において、サイドウォール部６域におけるサイドゴムとカーカスプライとでは到底無理な負荷支持を十分とはいえないまでも可能とするため設けるもので、この意味でステーの役を担うものであり、よってゴム補強層８はサイドウォール部６の全域、より具体的にはビードコア２のタイヤ半径方向外側近傍からトレッド部５の側端部に至る領域のカーカス１の内面に沿って断面が中央部分で最も厚い先細りとなる三日月状のゴムストックとする。
【００１６】
さらにベルト３、より詳しくは例えば図１に示すようにコード交差層のうち外側のコード層３−２とキャップ４との間に、高圧縮弾性率を有する有機繊維コードをタイヤ赤道面Ｅに対し実質上直交する方向に多数配列してトレッドの幅方向に作用する外力に抵抗する少なくとも一層のタイエレメント９を配置する。ここに実質上とは製品の目標に対し生産上の不可避的な変動を加味するとの意である。
【００１７】
タイエレメント９はその多数のコードがベルト３における、コード交差層３−１および３−２それぞれの層のコードが形成する多数の縦長の（タイヤ赤道面Ｅに沿う向きに長い）菱形メンバを横切ってのび、これらメンバと薄く強固なゴムを介して結節部を形成し、それ故トレッド部５の幅方向に作用する外力に抵抗する要素部材であり、この幅はベルト３の最小幅に対し少なくとも５０％とするのが好ましい。
【００１８】
タイエレメント９に用いるコードは高い引張弾性率を示すかまたは高い圧縮弾性率を示す性状の、例えば前者につきアラミド繊維の撚りコード、後者に対しナイロンのモノフィラメントコードが適合する。
【００１９】
なお図１に示す１１はレイヤであり、それはトレッド幅方向に区分されたある領域の幅毎にベルト３またはキャップ４の外周に沿って有機繊維コードを巻回した幅狭のコード層であり、図示の例ではベルト３およびキャップ４の両側端部を掩い、キャップ４とともに高速での高性能発揮に寄与する。
【００２０】
また図２にてタイヤ左半断面図を図１と同様に示すように、２層のタイエレメント９−１および９−２を備え、タイエレメント９−１は図１の例と同様な配置とするが、タイエレメント９−２は内側の交差コード層３−１とカーカス１との間に介設しベルト３を挟み込む配列とする。ここで、ベルト３とキャップ４との間に配設するタイエレメント９−１は、高圧縮弾性率を有する有機繊維コード、例えばナイロンのモノフィラメントを用いることが必要であるが、一方、内側の交差コード層３−１とカーカス１との間に配設するタイエレメント９−２は、高引張弾性率を有する有機繊維コード、例えばアラミド繊維の撚りコードを用いることが好ましい。
【００２１】
【作用】
図３に上述のゴム補強層８を備えたランフラット空気入りタイヤのパンク時における負荷（輪重）直下における変形のありさまをタイヤ外側輪郭につき、従来のランフラットタイヤを破線Ａ、この発明のタイヤを実線Ｂにて模式により示した。Ｐａ、Ｐｂはそれぞれ破線Ａ、実線Ｂのビード部７におけるリムのフランジ上の着力点を示し、Ｓは路面をあらわす。
【００２２】
ゴム補強層８を備えていない通常のタイヤはパンク時には、図示していないが負荷支持機能に欠けるためサイドウォール部はほぼ二つ折れ状に変形するが、従来のランフラットタイヤではサイドウォール部の中央域で相当な厚みを有するゴム補強層８の大きな曲げ抵抗性、それは特にゴム８の内面側に生じる圧縮に対しゴム固有の大きな圧縮モジュラスがもたらすものであるが、この抵抗性により破線Ａで示すようなサイドウォール部６の撓みにより負荷を支持する機能を有する。
【００２３】
ところがこの負荷支持機能のゆえに輪重Ｆの分力成分Ｆ′が図の矢印の向きに作用しこの力Ｆ′がゴム補強層８を伝わってトレッド部５の両端に外力を及ぼす。このときトレッド部５は内圧がゼロの下でベルト３およびキャップ４のテンションが失われているのでトレッド部５の両側からの外力と対抗し得ない。それ故トレッド部５は弧Ｌで示すようにタイヤの内方に向かって大きく反曲することになる。その結果サイドウォール部６はさらに大きく撓みそのトレッド部５寄りの部分が路面Ｓと接触し滑り転動するのでゴムの摩滅が急速に進み、比較的早期にカーカス１に損傷が生じる懸念がある。
【００２４】
上述のトレッド部５の弧Ｌで示した大きな反曲はとくにトレッド部５の中央域にてその動負荷半径を減じることに相当し、これはベルト３のコード交差層３−１、３−２におけるコードのタイヤ赤道面Ｅに対する傾斜角度の増加を伴い、これはとりもなおさずこれらの交差コードが形成する縦長の菱形が拡幅すると同時に縦の長さを減じる、いわゆるパンタグラフ挙動を行うことに外ならない。
【００２５】
そこでタイヤ赤道面Ｅに対し実質上直交する多数のコード配列になるタイエレメント９（９−１）をベルト３のコード交差層３−２とキャップ４との間に配置して多数のコードが上記菱形を横切ってのびるとともに菱形をなすコードとの間で多数の結節部を形成することにより、菱形コードの拡幅変形挙動すなわちパンタグラフ挙動を有効に抑制し、この抑制がトレッド部５の反曲の度合を顕著に低減する効果をもたらすものであり、そのありさまを図３のｌに示す。
【００２６】
その結果トレッド部５の反曲部の弧の長さが従来のＬからｌまで減少し、その分図３に示すように点Ｐａとの対比においてｈの高さの点Ｐｂまでビード部７が押し上げられ、サイドウォール部６の路面Ｓとの接触部分は従来のランフラットタイヤに比し大幅に減少すると同時にカーカス１までのゴム厚さが厚い部分が接触することになるので、ランフラット耐久性は顕著に向上する。
【００２７】
さらにタイエレメント９−２をコード交差層３−１とカーカス１との間に付加配置すれば上記効果は一層増す。
【００２８】
上述したように従来のランフラットタイヤではゴム補強層８の負荷支持機能を十分に発揮し得なかったところ、タイエレメント９（９−１、９−２）をあらたに設けることによってゴム補強層８の機能を十分に引き出すことが可能となったのである。
【００２９】
【実施例】
乗用車用高性能空気入りラジアルタイヤのサイズがＰ２７５／４０ＺＲ１７であり、その構成は図１および図２に準じる。
カーカス１は２プライのレーヨンコードになり、ベルト３はスチールコードの交差角度が６０°の２層からなる。キャップ４はナイロンコードの１層、レイヤ１１はナイロンコードの１層を対にして用いた。ゴム補強層８はＪＩＳ硬度８４度で最大厚さが７ｍｍのゴムストックとした。
【００３０】
上記を共通の構成とし、タイエレメント９につき実施例１はアラミド繊維コードの１層、実施例２はナイロンのモノフィラメントコードの１層とし、実施例３および４はタイエレメント９−１、９−２の２層を用い、実施例３は９−１、９−２をともにアラミド繊維コード層とし、実施例４では９−１をナイロンのモノフィラメントコード層、９−２をアラミド繊維コード層とした。なおモノフィラメントコードはＤＵＰＯＮ社のＨＹＴＥＮを用いた。またタイエレメント９、９−１、９−２の幅はベルト３の最小コード交差層の幅の９８％に設定した。
【００３１】
実施例１〜４までのタイヤと、タイエレメントを備えず他はすべて実施例に合わせた従来例のタイヤとを供試タイヤとし、下記の実車テストを実施した。
テスト車両の前輪右に各供試タイヤを装着し、バルブコアを抜きパンク状態として速度９０ｋｍ／ｈで、タイヤに著しい損傷が発生するまでサーキットを走行させた。
【００３２】
評価は損傷発生までに走行した距離を従来例を１００とする指数にてあらわし、その結果実施例１は２００、実施例２が４００、実施例３では２３０、実施例４で４６０の値が得られた。
【００３３】
この評価結果からタイエレメントの効果は著大であること、なかでもトレッド部５の反曲の際圧縮応力が作用するベルト３の外側に耐圧縮抵抗性に優れるナイロンモノフィラメントコードのタイエレメントを配置した実施例２と、これに加え引張応力が作用するカーカス１側に引張強度に優れるアラミド繊維コードのタイエレメント９−２を配置した実施例４とが特に優れた結果を示した。
【００３４】
【発明の効果】
この発明によればタイヤ性能を最高の水準に保持してなおかつランフラット耐久性が格段に優れる空気入りタイヤを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の空気入りタイヤの左半断面を示す。
【図２】この発明の他の例における空気入りタイヤの左半断面を示す。
【図３】パンク時の挙動を説明する略線図である。
【符号の説明】
１ カーカス
３ ベルト
４ キャップ
５、トレッド部
６ サイドウォール部
７ ビード部
８ ゴム補強層
９ タイエレメント

Claims (1)

1. 一対のビード部およびサイドウォール部と、その両サイドウォール部に連なるトレッド部とからなり、これら各部をビード部に埋設したビードコア相互間にわたって補強する少なくとも１プライのラジアルカーカスと、そのカーカスのクラウン部外周にてトレッド部を強化する、少なくとも２層のコード交差層からなるベルトおよびその外周に沿って巻回した有機繊維コードよりなるキャップとを備えるほか、サイドウォール部の全域にわたりカーカスの内面に沿う断面が三日月状のゴムストックよりなりタイヤの負荷を分担支持するゴム補強層を有する空気入りタイヤにおいて、
   上記ベルトとキャップとの間に、高圧縮弾性率を有する有機繊維コードをタイヤ赤道面に対し実質上直交する方向に多数配列してトレッドの幅方向に作用する外力に抵抗する少なくとも１層のタイエレメントを配置してなることを特徴とする空気入りタイヤ。

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