JP3887478B2

JP3887478B2 - 空気入り安全タイヤ

Info

Publication number: JP3887478B2
Application number: JP03622798A
Authority: JP
Inventors: 隆之佐藤
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1998-02-18
Filing date: 1998-02-18
Publication date: 2007-02-28
Anticipated expiration: 2018-02-18
Also published as: JPH11227427A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤサイド部を補強し、良好なランフラット走行を可能ならしめた空気入り安全タイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気入りタイヤでランフラット走行が可能な（すなわち、パンクして、タイヤ内圧が０ｋｇ／ｃｍ²になっても、ある程度の距離を安心して走行が可能な）タイヤ（空気入り安全タイヤという）は、タイヤの空気室内におけるリムの部分に、金属、合成樹脂製の環状中子を取りつけた中子タイプと、タイヤサイドウォールのビード部からショルダー区域にかけて、カーカスの内面に断面が三日月状の比較的硬質ゴムの層を配置して補強したサイド補強タイプが知られている。これら２つのタイプのうち中子タイプは、ランフラット走行に当たって荷重支持能力が高いことから、乗り心地をあまり問題にしない荷物運搬用車両、軍用車両向けとして、またサイド補強タイプは、比較的荷重負担が小さく、乗り心地を重視する乗用車向けとして、夫々それなりに評価を得ている。
【０００３】
現在、開発されている空気入り安全タイヤはサイド補強タイプが多く、このサイド補強タイプは、サイドウォールにおけるカーカス層の内面に断面が三日月状の比較的硬質の補強ゴム層を、その一方の端部がカーカスを隔ててベルト層とオーバーラップし、また他方の端部はゴムフィラーとオーバーラップするように配置して強化されている。走行中にタイヤがパンクして空気が抜けてしまうと、補強ゴム層で強化したサイドウォール固有の剛性によって荷重を支持し、速度は多少落とさなければならないとはいえ、所定の距離ランフラット走行を行うことができる。
【０００４】
このように従来より、様々なサイド補強タイプの安全タイヤが提案されているが、その多くは偏平高性能タイヤ、つまりスポーツカーに装着される偏平率（６０％未満）が低く、軸荷重が比較的低い車輛用であるがランフラット走行耐久性は十分とは言えない。なお、偏平率はリムに装着した状態における｛（タイヤの高さ）／（タイヤの幅）｝×１００で表され、偏平タイヤは偏平率が６０％未満のようなタイヤをいう。
【０００５】
一方、近年の安全性に関する要求の高まりから、偏平率が６０％以上である汎用の乗用車タイヤでも安全タイヤが求められている。
【０００６】
汎用の乗用車用タイヤの場合、荷重負担は比較的小さいといっても、乗用車も大型になると１本当たりの荷重は５００ｋｇｆ前後と大きくなる。このような場合、パンク状態でのサイドウォールの変形がさらに大きくなり、走行時に受ける数倍の動荷重によってサイドウォールは完全に座屈してしまい、これを繰り返しながら走行することとなる。その結果、サイドウォールにおけるビード部は、リムのフランジによってつき上げられ、湾曲したフランジとゴムフィラーに挟まれた外皮ゴムとカーカス折返し部が、熱によって融けたり、断裂してしまい、これによりパンク原因となった部分を修理しても、以後の使用は不可能となる。
【０００７】
また、従来技術ではサイドウォール部の剛性を増すために、主にサイドウォール部のカーカス層の内側に三日月断面形状の補強ゴム層を配置し、更にカーカス層を２〜4 層にして、ランフラット走行時の荷重を支える。しかしながら、従来から乗用車用タイヤに多く用いられるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）コードはランフラット走行時の様々な入力により発熱し易く、高温になるため、耐熱性に優れているといわれるＰＥＴでも高温時のゴムとの接着性が十分でなく、ランフラット走行での故障はＰＥＴ／接着層界面での剥離が主なものであるからランフラット走行時の信頼性に問題があった。
【０００８】
また、高弾性率であるアラミド繊維をカーカス層に用いると、ランフラット走行時のタイヤサイドウォールのたわみを抑え、ランフラット走行の性能が増すが一方、通常の使用時にはタイヤのばねが増加しすぎ、乗り心地性能の悪化が著しくなり、乗用車用のタイヤとしては不適切になってしまう問題がある。
【０００９】
一方、近年では、車輛の低燃費化にともなって、タイヤの重量軽減が強く要請され、タイヤ重量軽減のためにタイヤサイドウォールの薄肉化が益々指向される。さらに、タイヤの内圧が０ｋｇ／ｃｍ²であるランフラット走行が可能であると同時に内圧充填時の通常走行での性能も当然要求される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、内圧充填時の通常走行性能、特に乗り心地性を高レベルで維持しながら、軽量化を実現し、従来の補強ゴム層を有する安全タイヤに比べ、ランフラット走行性能が大幅に改善された、空気入り安全タイヤを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決すべく特にタイヤサイドウォール部とタイヤのランフラット走行性能との関係について鋭意検討した結果、カーカス層に特定の繊維コードを用いる等の下記手段によって、前記目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち（１）本発明の空気入り安全タイヤは円筒状クラウン部の両端から径方向内側に向かって、先端部にビードリングを埋設したサイドウォールが連なり、これらサイドウォールの一方からクラウン部を通り他方のサイドウォールに至る間を繊維コードラジアルプライの少なくとも1 枚からなり、その両端部をビードリングの回りに軸方向外側に巻上げて固定したカーカス層、またこのカーカス層のクラウン部外周囲上に複数の非伸長性ベルト層、およびトレッド部を順次配置して夫々補強すると共に、上記サイドウォールのカーカス層内周面に、断面が三日月状の補強ゴム層を備えた空気入り安全タイヤであって、サイドウォール部のカーカス層に、アラミド繊維とナイロン繊維の各下撚りを撚り合わせたアラミド／ナイロンハイブリッド繊維コードを使用し、前記ハイブリッド繊維コードの上撚りは式Ｒ＝Ｎ×（０．１２５×Ｄ／ρ） ^１／２ ×１０ ^−３（但し、Ｎ：コードの撚り数（回／１０ｃｍ）、Ｄ：コードの総デシテックス数、ρ：コードの密度）で定義される撚り係数が０．７０〜０．８５であることを特徴とする。
（２）前（１）項において、前記ベルト層の外周側に、さらに少なくとも１枚よりなるベルト補強層がトレッド部全体に配置されることが好ましい。
（３）前（１）項において、前記ハイブリッド繊維コードの断面積に対し、アラミド繊維の割合が４５〜７０％であることが好ましい。
【００１３】
空気入り安全タイヤの空気が抜けたときはサイドウォールが折れ曲がり、擦れ等により、タイヤが故障し、走行不能となる。そこで、本発明ではカーカス層にアラミド／ナイロンのハイブリッド糸（繊維コード）を用いると、低張力下での弾性率が低いため、通常使用での乗り心地の悪化を抑え、また、パンク状態のようにタイヤのカーカス層に大きな入力が加わる場合には、アラミド／ナイロンのハイブリッド糸は張力が増大し、アラミド繊維部分がピーンと張り、弾性率が高くなるため、タイヤのたわみを抑制し、ランフラット耐久性を向上することができる。かかる新知見に基づいて、通常使用時の乗り心地及びランフラット耐久性に優れた空気入り安全タイヤを得るに至った。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明においては、カーカス層に、アラミド繊維とナイロン繊維の各下撚りを撚り合わせた、いわゆるアラミド／ナイロンハイブリッド繊維コードを用いる。サイドウォールが折れ曲がりにくくなるように、折れ曲がる内側には圧縮変形に強い補強ゴム層を配し、歪みが大きくなると弾性率の高くなるアラミド／ナイロンハイブリッド繊維コードをカーカス層に用いることによって、更に折れ曲がるのを抑制することができ、ランフラット走行時のタイヤのたわみを減らすことができ、タイヤのランフラット耐久性を向上させることができる。
【００１５】
また、通常使用時ではカーカス層は大きな歪みを受けないため、このように張力の低いときは弾性率の低いアラミド／ナイロンハイブリッド繊維コードをカーカス層に用いたタイヤは乗用車タイヤに適した硬さのばねを持ち、良好な乗り心地性能を達成できる。
【００１６】
このハイブリッド繊維コードの上撚りは、式Ｒ＝Ｎ×（０．１２５×Ｄ／ρ）^1/2×１０^-3（但し、Ｎ：コードの撚り数（回／１０ｃｍ）、Ｄ：コードの総ｄＴＥＸ数、ρ：コードの密度）で定義される撚り数が０．７０〜０．８５であることが好ましい。
【００１７】
この範囲の撚り係数を用いることによって、通常走行のような張力が低い時には弾性率が低く、ランフラット走行のような張力が高くなった時には弾性率が高くなるようにすることができる。撚り係数が０．７０未満では張力が低い時にも弾性率が高くなってしまい、タイヤカーカス層に用いた時に乗り心地性が悪化してしまう。また、撚り係数が０．８５を越えると張力が高くなった時でも弾性率が低いため、やはり、タイヤカーカス層のたわみが大きくなり、結果としてランフラット耐久性を低下させてしまう。
【００１８】
本発明ではこのハイブリッド繊維コードの断面積に対し、アラミド繊維の割合は４５〜７０％であることが好ましい。このアラミド繊維の割合がこの範囲であれば、本発明の空気入り安全タイヤに適したカーカスプライコードの弾性率を達成することができる。アラミド繊維の割合が４５％未満ではランフラット走行時にカーカスプライコードが大きな歪みを受けた際に弾性率が足りず、ランフラット耐久性が向上しない。また７０％を越えるとタイヤの通常使用時の剛性が高くなりすぎるため、乗り心地性能が悪化してしまう。
【００１９】
本発明に用いられる、カーカス層内周面の三日月断面形状の補強ゴム層は空気入り安全タイヤの空気が抜けた時のサイドウォールのたわみを抑えるため、サイドウォール内側の圧縮変形を抑制する機能（例えば高硬度）を有する必要がある。この機能を発現するために用いられる補強ゴム層のゴム成分としては、例えば天然ゴム（ＮＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）を挙げることができ、中でも効果の点から天然ゴム、ブタジエンゴムが好ましい。
【００２０】
本発明の空気入り安全タイヤでは前記ベルト層の外周側に、さらに少なくとも１枚よりなるベルト補強層がトレッド部全体に配置されることがタイヤの耐久性の点で好ましい。このベルト補強層はタイヤ周方向に実質上平行になるように螺旋状にエンドレスにまきつけられることにより形成される。
【００２１】
【実施例】
以下に本発明の空気入り安全タイヤを図面、実施例及び比較例を用いて説明する。
【００２２】
この空気入り安全タイヤの概略断面図の例を図１に示す。
本発明の空気入り安全タイヤ１０は円筒状クラウン部の両端から径方向内側に向かって、先端部にビードフィラー１４、ビードリング１２を埋設したサイドウォール１６が連なり、これらサイドウォール１６の一方からクラウン部を通り他方のサイドウォールに至る間を繊維コードラジアルプライの３枚からなり、それらの端部をビードリング１２の回りに軸方向外側に巻上げて固定したカーカス層１８、またこのカーカス層１８のクラウン部外周囲上に複数の非伸長性ベルト層２０、図示しないが必要に応じてベルト層の外周側に少なくとも１枚よりなるベルト補強層（キャップレイヤー層）をトレッド部全体に、およびトレッド部２２を順次配置して夫々補強すると共に、上記サイドウォール１６のカーカス層１８内周面に、荷重を分担支持する断面が三日月状の補強ゴム層２４（例えば最大厚み７ｍｍ、硬度８０°）を備え、さらにサイドウォール１６のカーカス層１８に、アラミド繊維とナイロン繊維の各下撚りを撚り合わせたアラミド／ナイロンハイブリッド繊維が用いられている。
【００２３】
実施例、比較例に用いられる各種の評価方法は次の通りである。
・硬度はＪＩＳＡで表され、ＪＩＳＫ６３０１−１９９４に従って測定される。
【００２４】
・ランフラット耐久性は２５００ｃｃクラスの国産乗用車の右前輪にのみ空気圧を０ｋｇ／ｃｍ²にしたタイヤを装着し、時速２０ｋｍの一定速度で走行させ、ドライバーがタイヤの故障による異常振動の発生（耐久限界）を検地し、故障発生に至る走行距離より算出し、コントロール（比較例１）を１００とした指数で表した。数値が大きい程、ランフラット耐久性は良好である。
【００２５】
・乗り心地性は２５００ｃｃクラスの国産乗用車にそれぞれのタイヤを装着し、ドライバーがフィーリング試験を行い、評価した。＋の数値の大きい方が乗り心地性が良い。
（実施例１〜４）（比較例１）
用いられる空気入り安全タイヤはサイズが２０５／５５Ｒ１５のチューブレス構造であり、カーカスプライ（ボディプライ）層として、１６７０ｄＴＥＸの繊維を用い、打ち込み数が５０本／５ｃｍの層を３枚用い、三日月状の補強ゴム層として、表１に従う配合で加硫後の硬度が８０°、最大厚みが７ｍｍであるゴムを用い、ベルト層として、１×５構造で、その線径が０．２５ｍｍであるスチールコードを打込み数が４０本／５ｃｍ、スチールコード角度がタイヤ周方向に対し２０°としたスチールベルト層を２枚切り離し構造で用い、さらにベルト補強層として、１４００ｄＴＥＸの２本撚りのナイロンコードを打込み数が４０本／５ｃｍ、ナイロンコード角度がタイヤ周方向に対して０°であるキャップレイヤー構造で用いた。
【００２６】
さらに、この空気入り安定タイヤのカーカスプライコードの諸要素を表２に従って、タイヤを作成し、得られたタイヤのランフラット耐久性及び乗り心地性を測定した。結果を表２に示す。
【００２７】
なお、全ての試験タイヤの内圧充填時耐久性は問題のないレベルであった。
【００２８】
【表１】

【００２９】
【表２】

【００３０】
上記のように、本発明の空気入り安定タイヤは内圧充填時の耐久性、乗り心地性を高度に維持しながら、ランフラット耐久性に優れていることがわかる。
【００３１】
カーカスプライコードとしてＰＥＴ繊維コードを用いた場合（比較例１）には乗り心地性、耐久性が悪化する。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の空気入り安全タイヤはカーカスプライコードにアラミド／ナイロンハイブリッド繊維コードを適した撚り係数及びハイブリッド繊維ゴードの断面積に対するアラミドの割合を用いることによって、内圧充填時の耐久性及び乗り心地が高度に維持され、ランフラット耐久性が改善されるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の例示の空気入り安全タイヤの概略断面図である。
【符号】
１０空気入り安全タイヤ
１２ビードリング
１４ビードフィラー
１６サイドウォール
１８カーカス層
２０ベルト層
２２トレッド部
２４補強ゴム層

Claims

円筒状クラウン部の両端から径方向内側に向かって、先端部にビードリングを埋設したサイドウォールが連なり、これらサイドウォールの一方からクラウン部を通り他方のサイドウォールに至る間を繊維コードラジアルプライの少なくとも1 枚からなり、その両端部をビードリングの回りに軸方向外側に巻上げて固定したカーカス層、またこのカーカス層のクラウン部外周囲上に複数の非伸長性ベルト層、およびトレッド部を順次配置して夫々補強すると共に、上記サイドウォールのカーカス層内周面に、荷重を分担支持する、断面が三日月状の補強ゴム層を備えた空気入り安全タイヤであって、
サイドウォール部のカーカス層に、アラミド繊維とナイロン繊維の各下撚りを撚り合わせたアラミド／ナイロンハイブリッド繊維コードを使用し、前記ハイブリッド繊維コードの上撚りは式Ｒ＝Ｎ×（０．１２５×Ｄ／ρ） ^１／２ ×１０ ^−３（但し、Ｎ：コードの撚り数（回／１０ｃｍ）、Ｄ：コードの総デシテックス数、ρ：コードの密度）で定義される撚り係数が０．７０〜０．８５であることを特徴とする空気入り安全タイヤ。
前記ベルト層の外周側に、さらに少なくとも１枚よりなるベルト補強層がトレッド部全体に配置されることを特徴とする請求項１記載の空気入り安全タイヤ。
前記ハイブリッド繊維コードの断面積に対し、アラミド繊維の割合が４５〜７０％であることを特徴とする請求項１記載の空気入り安全タイヤ。