JP4422524B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、タイヤの内圧が低下したパンク状態でも、ある程度の速度でかつ十分な距離を安全に走行しうる空気入りタイヤに関する。

近年、パンク等によりタイヤの内圧が低下した場合でも、例えば約８０km/H程度の速度で数百キロメートルを安全に走行しうるタイヤ組立体が提案されている。代表的な技術は、例えば下記の特許文献１ないし３に示されている。

特開平１０−６７２１号公報 特表平８−５０４３８９号公報 特開２００１−３５４００２号公報

図７には、上記公報に示されるタイヤ組立体の一例を示す。該組立体は、タイヤａと、該タイヤａをリム組みするリムｂと、タイヤａとリムｂとが囲むタイヤ内腔ｉ内でリムｂに装着されかつタイヤａの内圧が低下したときにトレッド部ｄの内面と当接して荷重を支持する環状のサポートリングｅとを含んでいる。

前記リムｂは、タイヤａの一方のビード部である第１のビード部ｆ１と、他方のビード部である第２のビード部ｆ２とが装着される第１、第２のシートｂ１、ｂ２とを有し、それらの間には、サポートリング取付面ｇと、ビード部ｆ２を落とし込み可能なウエル部ｊとが設けられる。

前記サポートリング取付面ｇは、中央溝の両側に設けられた第１、第２のサポートリング取付面ｇ１、ｇ２から形成されている。各サポートリング取付面ｇ１、ｇ２の外径Ｄｇ１又はＤｇ２は、第１のシートｂ１のフランジ径Ｄｂ１より大きい。また第２のサポートリング取付面ｇ２の第２のシートｂ２側の端部には、サポートリングｅの軸方向の移動を阻止するための突起物ｈが設けられている。さらに、リムｂは、第２のシートｂ２側に、フランジとの間で第２のビード部ｆ２を狭持しうるハンプｋを持っている。

前記サポートリングｅは、例えば各種のゴム、エラストマーといった弾性体で構成される。サポートリングｅの内周面ｅ１は、リムｂの前記サポートリング取付面ｇ１、ｇ２にしまり嵌めにて装着される。

図８に示すように、釘踏み等によりタイヤａの内圧が低下した場合、トレッド部ｄの内面ｄ１がサポートリングｅに当接し、タイヤの縦撓み量が規制できる。サポートリングの硬さ、高さ等を最適化することにより、タイヤａに作用する荷重は、サポートリングｅとリムｂとによって好適に支持できる。

また第１のビード部ｆ１は、サポートリングｅとリムフランジとで軸方向両側から狭持され、また第２のビード部ｆ２は、リムフランジをハンプｋとの間で狭持される。これにより、８０km／Ｈ程度の速度でリム外れを生じることなく継続した走行が可能となる。このようなタイヤ組立体は、パンクしてもスタンド、修理工場等までの継続した走行を可能とし、路肩でのタイヤ修理を不要とする。またスペアタイヤを排除できるため、車両の居室ないしトランクルームの拡大に役立つ。

上記の構造を有するタイヤ組立体は、サイドウォール部の外面間の幅Ｗが、トレッド部側からビード部側に向かって漸増するものとして形成されている。しかも、これに加えてビード部の厚さがタイヤ半径方向内方ほど大きい。これは、パンク時にビード部とリムとの係合をより強固とするのに役立つ反面、サイドウォールからビード部にかけての領域において、タイヤ半径方向外方と内方との剛性差を非常に大きいものとする。特に、サイドウォールは、カーカスと柔軟なサイドウォールゴムとで実質的に形成されているため、荷重負荷時には、サイドウォール部の外方にひずみが集中しやすく、かつ、撓み量が局部的に大きくなる。このため、パンク時はもとよりシビアな旋回走行時には、サイドウォール部の外方が路面と接触して摩耗するなど操縦安定性に劣る傾向がある。

本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、サイドウォール部の外面間の幅Ｗが、トレッド部側からビード部側に向かって厚さが漸増するこの種のタイヤにおいて、特定範囲のサイド領域内に、前記カーカスの外側に沿ってのびる長さが３０mm以上の補強フィラーを設けることを基本として、サイドウォール部の剛性を均一化し歪を小として操縦安定性の向上に役立つ空気入りタイヤを提供することを目的としている。

本発明のうち請求項１記載の発明は、トレッド部から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、前記トレッド部の内方かつ前記カーカスのタイヤ半径方向外側に配されたベルト層と、前記ビードコアからタイヤ半径方向外側にのびる硬質ゴムからなるビードエーペックスとを具え、前記サイドウォール部の外面間の幅が、トレッド部側からビード部側に向かって漸増するとともに、内圧が低下したときにトレッド部の内面をリムに設けたサポートリングで支持させるようにした空気入りタイヤであって、前記ベルト層のタイヤ軸方向の外端から該ベルト層の内面に沿ってタイヤ軸方向内側に３０mmを隔てた外端位置と、前記ビードエーペックスのタイヤ半径方向の外端からカーカスに沿ってタイヤ半径方向内側に１５mmを隔てた内端位置との間であるサイド領域内に、前記カーカスの外側に沿ってのびる長さが３０mm以上の補強フィラーを設けたことを特徴とする空気入りタイヤである。

また請求項２記載の発明は、前記補強フィラーは、ＪＩＳ硬さが７５〜９５゜かつ厚さが０．５〜２．０mmのゴムシート体から形成されることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤである。

また請求項３記載の発明は、前記補強フィラーは、有機繊維コード又はスチールコードをトッピングゴムで被覆したした補強プライからなることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤである。

また請求項４記載の発明は、前記補強フィラーは、その長さが３０〜１２０mmであり、かつ、該補強フィラーのタイヤ半径方向の外端が前記ベルト層と前記カーカスとの間に位置することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の空気入りタイヤである。

本発明の空気入りタイヤは、ベルト層のタイヤ軸方向の外端から該ベルト層の内面に沿ってタイヤ軸方向内側に３０mmを隔てた外端位置と、前記ビードエーペックスのタイヤ半径方向の外端からカーカスに沿ってタイヤ半径方向内側に１５mmを隔てた内端位置との間であるサイド領域内に、前記カーカスの外側に沿ってのびる長さが３０mm以上の補強フィラーが設けられる。これにより、サイド部の剛性が均一化し、操縦安定性を向上しうる。サイド領域の内端位置は、ビードエーペックスから１５mm内側に規制されているため、ビード部の剛性が過度に高めるを防止できる。従って、乗り心地の悪化を防止しうる。

以下、本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
図１には、本実施形態の空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」という。）２をリム３にリム組みしたタイヤ組立体１の断面図を例示している。タイヤ組立体１は、タイヤ２と、該タイヤ２をリム組みするリム３と、前記タイヤ２と前記リム３とが囲むタイヤ内腔ｉ内で前記リム３に装着された環状のサポートリング４とから構成されている。

また図１は、タイヤ組立体１に正規内圧が充填されかつ無負荷である正規状態におけるタイヤ軸を含むタイヤ子午線断面が示されている。ここで「正規内圧」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系ないしこれに準じたメーカ推奨値（以下、「規格等」という。）において、各規格等がタイヤ毎に定めている空気圧であり、例えば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" とする。

タイヤ２は、路面と接地するトレッド部２ａと、その両端部からタイヤ半径方向内方にのびる一対のサイドウォール部２ｂ、２ｂと、該サイドウォール部２ｂの半径方向の内方端に形成されリム３に着座しうるビード部２ｄ、２ｄとを有するトロイド状をなす。前記正規状態では、タイヤ組立体１は、サイドウォール部２ｂ、２ｂの外面間の幅Ｗが、トレッド部２ａ側からビード部２ｄ側に向かって漸増しており、標準的な空気入りタイヤとは全く逆になっている。また本実施形態のタイヤ２は、その内腔面に空気を透過し難いインナーライナーゴムが設けられたチューブレスタイプである。

またタイヤ２は、トレッド部２ａからサイドウォール部２ｂを経てビード部２ｄのビードコア２ｅに至るカーカス２ｆと、該カーカス２ｆのタイヤ半径方向外側かつトレッド部２ａの内部に配置された例えばスチールコードよりなるベルト層２ｇとが設けられている。

前記カーカス２ｆは、図２に拡大して示されるように、ビードコア２ｅ、２ｅ間をトロイド状に跨る本体部２ｆ１と、その両側に連なりかつビードコア２ｅのタイヤ半径方向の内方を通ってタイヤ半径方向に外側に折り返された後にループ状に折り曲げられ再びビードコア２ｅの内方を通って本体部２ｆ１に沿って終端する折返し部２ｆ２とを有する１枚のカーカスプライ２ｆｐで形成されたものが例示される。但し、プライ数は２枚以上としても良い。

このようなカーカスプライ２ｆｐは、本体部２ｆ１に引張力が作用すると、ループ状の折返し部２ｆ２で包囲された断面滴状の楔ゴム２ｈが、ビードコア２ｅとリム３の第１ないし第２のシート３ａ又は３ｂとの間に強く引き込まれ、いわゆる楔作用が生じ得る。これにより、ビード部２ｄは、リム３に強く固定されタイヤ２のリム外れが効果的に防止される。かかる構成の詳細は、例えば特表平９−５０９１２２号公報などに記載されている。このようなカーカスプライ２ｆを形成するために、ビード部２ｄは、タイヤ半径方向内方に向かってその厚さが漸増することとなる。

またタイヤ２には、図２に示すように、前記ビードコア２ｅからタイヤ半径方向外側にのびる硬質ゴムからなるビードエーペックス２ｉが設けられている。このようなビードエーペックス２ｉは、ビード部２ｄの曲げ剛性を高め、旋回走行時ないしパンク時等において、ビード部２ｄの姿勢を安定化して、リム外れを防止するのに役立つ。このような機能を確保するために、該ビードエーペックス２ｉは、タイヤ半径方向外側に向かって先細状にのびており、その高さはリム径（リム径が左右のシートで異なる場合には小さい方のリム径とする。）を通るタイヤ軸方向線であるビードベースラインＢＬからの高さが、タイヤ断面高さ（前記ビードベースラインからタイヤ最外点までのタイヤ半径方向の高さ）の２０〜５５％、好ましくは３５〜５０％とするのが望ましい。またビードエーペックス２ｉは硬質ゴムからなるが、ＪＩＳ硬さ（ＪＩＳ−Ｋ６２５３に基づくデュロメータータイプＡによる硬さ）で５０〜９０゜、より好ましくは６０〜８０゜のゴム組成物が好適である。

前記リム３は、タイヤ２の各ビード部２ｄ、２ｄが装着される第１、第２のシート３ａ、３ｂを有する。また、それらの間にはサポートリング４を装着するためのサポートリング取付面３ｇと、タイヤの装着時にビード部２ｄが落とし込まれる小径のウエル部３ｄとが設けられる。

前記第１のシート３ａ、第２のシート３ｂは、タイヤ軸を含むタイヤ子午線断面において、従来の一般的なリムのシートとは反対方向に傾斜したものが示される。即ち、各シート３ａ、３ｂは、軸方向外側に向かって外径が漸減する向きに傾斜している。また、第１のシート３ａの最小外径は、第２のシート３ｂの最小外径よりも小で形成される。つまり、左右非対称である。なおタイヤ２の各ビード部２ｄ、２ｄも、この第１のシート３ａ、第２のシート３ｂに合致するようにビード内径を違えて設計されているのは言うまでもない。

前記サポートリング取付面３ｇの最大外径Ｄｇは、第１のシート３ａの軸方向端を区画するフランジの外端径Ｄａより大で形成される。これにより、サポートリング４は、第１のシート３ａから容易にリム組できる。またサポートリング取付面３ｇの一端部には、該サポートリング４の軸方向の移動を阻止するための円周方向にのびる突起物３ｆが設けられている。

本実施形態のサポートリング４は、全体として環状をなし、トレッド部２ａの内面と当接しうる外周面４ａを有しかつ半径方向外側に位置する外のリング体５と、リム３のサポートリング取付面３ｇに装着される内周面４ｂを有しかつ半径方向内側に位置する内のリング体６と、外のリング体５と内のリング体６との間を半径方向で継ぎかつ周方向にのびる支持壁部７ａ、７ｂとを一体に有するものが例示される。サポートリング４の断面形状、高さ、幅などは、タイヤサイズ、リムサイズなどに応じて適宜選択することができる。またサポートリング４は、ゴム、エラストマーなどの各種の弾性体により形成される。

このようなタイヤ組立体１は、図８に示したように、タイヤ２の内圧が低下した場合、トレッド部２ａの内面がサポートリング４に当接し、タイヤの縦撓み量が規制でき、継続して一定速度で相当長い距離を走行できる。

本実施形態のタイヤ２は、図２に示すように、サイド領域Ｓ内に、前記カーカスプライ２ｆｐの外側に沿ってのびる長さＬが３０mm以上の補強フィラー９が設けられる。ここで、サイド領域Ｓは、ベルト層２ｇのタイヤ軸方向の外端２ｇｅから該ベルト層２ｇの内面に沿ってタイヤ軸方向内側に３０mmを隔てた外端位置Ｐ１と、ビードエーペックス２ｉのタイヤ半径方向の外端２ｉｅからカーカスプライ２ｆに沿ってタイヤ半径方向内側に１５mmを隔てた内端位置Ｐ２との間の領域とする。

発明者らは、この種のタイヤについて、サイド剛性の均一化について種々の実験を試みたところ、シビアな旋回走行時においては、上記のサイド領域Ｓにおいて剛性の不足が生じていることが判明した。そこで、かかるサイド領域Ｓに、３０mm以上の長さＬを有する補強フィラー９を設けることによって、サイド領域とりわけバットレス部等の剛性を均一化しかつ高めることができ、歪を小として、操縦安定性や耐久性を向上させることができる。なお、前記外端位置Ｐ１がベルト層２ｇのタイヤ軸方向の外端２ｇｅから該ベルト層２ｇの内面に沿ってタイヤ軸方向内側に３０mmを隔てる位置としたのは、これよりもタイヤ赤道Ｃ側を補強しても、サイド領域の補強効果が得られないためであり、また内端点Ｐ２を、ビードエーペックス２ｉのタイヤ半径方向の外端２ｉｅからカーカスプライ２ｆに沿ってタイヤ半径方向内側に１５mmを隔てた位置としたのは、これよりもタイヤ半径方向内方を補強しても、サイド領域の剛性均一化には役立たず、かつ、乗り心地の過度の悪化を招くおそれがあるためである。

補強フィラー９の長さＬは少なくとも３０mm以上とすることが必要である。この長さＬは、形状に沿って測定されるいわゆるパス長さであり、３０mm未満であるとサイド領域Ｓの十分な補強効果が得られない。特に好ましくは４０mm以上、さらに好ましくは６０mm以上とするのが望ましい。補強フィラー９の長さＬの上限は、前記サイド領域Ｓからはみ出さない長さとするが、該長さＬが１２０mmを超える場合には１２０mm以下に規制するのが望ましい。前記長さＬが１２０mmを超えると、タイヤ重量の過度の増加を招き、運動性能や乗心地性能ないし燃費性能の悪化を招くため好ましくない。

補強フィラー９は、例えば特定の硬さを有するゴムシート体又は補強プライから形成することができる。

補強フィラー９を形成するゴムシート体としては、好ましくはＪＩＳ硬さが７５〜９５゜かつ加硫成形後の厚さが０．５〜２．０mmであるものが望ましい。前記ＪＩＳ硬さが７５゜未満又は厚さが０．５mm未満であると、サイド領域Ｓの補強効果が十分に得られないため、高速旋回走行などシビアな走行を行った場合に、サイド領域Ｓの外方部分の撓み量が局部的に大きくなり、自動車の挙動が不安定となったり、サイド領域Ｓを接地させて摩耗させるなどの問題があり、逆にＪＩＳ硬さが９５゜を超える場合又は厚さが２．０mmを超える場合、補強フィラー９と周囲ゴムとの剛性差が著しく大となってゴム界面でクラックなどが生じやすくなる。ちなみに、サイド領域Ｓに配されるサイドウォールゴムのＪＩＳ硬さは４０〜７０゜のものが使用される。

また補強フィラー９に用いる補強プライとしては、有機繊維コード又はスチールコードをトッピングゴムで被覆したものを用いることができる。有機繊維コードとしては、ポリエステル、ナイロン、レーヨン、アラミド等、種々のものが採用できるが、特に好ましくは引張強度が１０００（ＭＰａ）以上のものが望ましい。また、補強プライのコード角度は、好ましくは、タイヤ周方向に対して４５〜９０゜、より好ましくは７０〜９０゜とするのが望ましい。前記コード角度が４５゜未満になると、適切な縦バネ、横バネの向上が得られ難い。

また補強フィラー９の配設位置は、前記サイド領域Ｓの中であれば特に限定はされないが、好ましくは本実施形態のように、補強フィラー９のタイヤ半径方向の外端９ａがベルト層２ｇとカーカスプライ２ｆｐとの間に位置し、かつ、全体として６０mm以上の長さＬを有することが特に望ましい。なお補強フィラー９の内端９ｂは、ビードエーペックス２ｉの外端２ｉｅよりもタイヤ半径方向外方で終端させることが望ましい。これにより、補強フィラー９は、ひずみが特に集中しやすいバットレス部を主体的に補強することができるから、高速旋回時などでも、タイヤの縦撓み量をバットレス部に集中させることが無く、自動車の走行時の挙動を安定化するのに効果がある。

サイズ２２５−６８０Ｒ４６０Ａのタイヤと、ホイール幅２２５mmのリム及びポリウレタンからなるサポートリングを使用してタイヤ組立体を図３〜６及び表１の仕様に基づき試作した。リム、サポートリングはいずれも同一であるが、タイヤについては、以下のように補強フィラーを違えている。

（比較例１）
補強フィラーなし。
（比較例２）
アラミドコードをゴム被覆した補強プライからなる補強フィラーを使用しているが、その長さＬが２５mmのもの。
（比較例３）
ゴムシート体からなる補強フィラーを使用しているが、その長さＬが２５mmのもの。（実施例１、７）
アラミドコードをゴム被覆した補強プライからなる補強フィラーを使用し、長さはそれぞれ６０mm、１００mm、３０mmとした。
（実施例２、４）
スチールコードをゴム被覆した補強プライからなる補強フィラーを使用し、長さはそれぞれ６０mm、３０mmとした。
（実施例３、６、８）
ゴムシート体からなる補強フィラーを使用し、長さはそれぞれ６０mm、３０mm、１３０mmとした。

なおアラミドコードは引張強度１６００ｋＰａ、スチールコードは同２７００ＭＰａのコード材料を用い、ゴムシート体には、ＪＩＳ硬さ８５゜のものを採用した。サイドウォールゴムのＪＩＳ硬さは５８°である。また各タイヤ組立体を用いて次の要領で各種の試験を行い性能を評価した。

＜コーナリングパワー＞
室内試験器を用いて測定したコーナリングフォースからコーナリングパワーを求め、比較例１を１００とした指数によって比較した。数値が大きいほどコーナリングパワーが大きいことを意味する。なおコーナリングパワーは、次式で示すように、スリップ角＋１゜の時のコーナリングフォース値ＣＦ（＋１゜）から、スリップ角−１゜の時のコーナリングフォース値ＣＦ（−１゜）を引いた値を２で割って得たスリップ角１゜当たりのコーナリングフォースとして求めている。
｛ＣＦ（＋１゜）−ＣＦ（−１゜）｝／２
なおＣＦ（＋１゜）、ＣＦ（−１゜）は、夫々プラスマイナスの符号を考慮している。

＜ハンドル応答性＞
国産３０００ｃｃ級ＦＦ車に、内圧２００ｋＰａのタイヤ組立体を４輪装着し、タイヤテストコースのドライアスファルト路面上にてテスト走行を行い、ハンドルを舵取りした際の車両の応答性をドライバーの官能評価により比較例１を３とする５点法で評価した。点数は、１０名のドライバーの評価点の平均値であり、数値が大きいほど良好である。

＜ニュートラル付近手応え＞
上記テスト走行時において、微小舵角時のハンドルから運転者に伝わる力をドライバーの官能評価により比較例１を３とする５点法で評価した（ｎ＝１０の平均値）。

＜レーンチェンジ時性能＞
上記テスト走行において、レーンチェンジ時の車両の動きのスムーズさをドライバーの官能評価により比較例１を３とする５点法で評価した（ｎ＝１０の平均値）。
テストの結果などを表１に示す。

テストの結果、実施例のタイヤでは、比較例に比べると操縦安定性を向上していることが確認できる。補強フィラーの長さが３０mm未満の比較例２ないし３では、十分に操縦安定の向上が図れていないことが分かる。

本発明の実施形態を示すタイヤ組立体の断面図である。 その右半分拡大断面図である。 本発明の他の実施形態を示す空気入りタイヤの断面図である。 本発明の他の実施形態を示す空気入りタイヤの断面図である。 本発明の他の実施形態を示す空気入りタイヤの断面図である。 本発明の他の実施形態を示す空気入りタイヤの断面図である。 従来の空気入りタイヤの断面図である。 そのパンク状態の断面図である。

符号の説明

１ タイヤ組立体
２ 空気入りタイヤ
２ａ トレッド部
２ｂ サイドウォール部
２ｄ ビード部
２ｅ ビードコア
２ｆ カーカスプライ
２ｇ ベルト層
２ｉ ビードエーペックス
３ リム
４ サポートリング
９ 補強フィラー
Ｓ サイド領域

Claims (4)

1. トレッド部から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、前記トレッド部の内方かつ前記カーカスのタイヤ半径方向外側に配されたベルト層と、前記ビードコアからタイヤ半径方向外側にのびる硬質ゴムからなるビードエーペックスとを具え、
   前記サイドウォール部の外面間の幅が、トレッド部側からビード部側に向かって漸増するとともに、内圧が低下したときにトレッド部の内面をリムに設けたサポートリングで支持させるようにした空気入りタイヤであって、
   前記ベルト層のタイヤ軸方向の外端から該ベルト層の内面に沿ってタイヤ軸方向内側に３０mmを隔てた外端位置と、
   前記ビードエーペックスのタイヤ半径方向の外端からカーカスに沿ってタイヤ半径方向内側に１５mmを隔てた内端位置との間であるサイド領域内に、前記カーカスの外側に沿ってのびる長さが３０mm以上の補強フィラーを設けたことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記補強フィラーは、ＪＩＳ硬さが７５〜９５゜かつ厚さが０．５〜２．０mmのゴムシート体から形成されることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記補強フィラーは、有機繊維コード又はスチールコードをトッピングゴムで被覆したした補強プライからなることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
4. 前記補強フィラーは、その長さが３０〜１２０mmであり、かつ、該補強フィラーのタイヤ半径方向の外端が前記ベルト層と前記カーカスとの間に位置することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

Images