JP4457388B2 - ランフラットタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、サイドウォール部に配された補強ゴム層を備える、いわゆるサイド補強タイプのランフラットタイヤに関する。

従来、サイドウォール部に補強ゴム層が配されたサイド補強タイプのランフラットタイヤが知られている。かかるランフラットタイヤによれば、パンク等の障害によりタイヤ内部の空気圧が低下した際、補強ゴム層がタイヤを支持して偏平化を抑制することによりランフラット走行が可能となる。但し、タイヤ内部の空気圧が低下した状態（ランフラット状態）では、ビード部のリムへの押圧が弱まっているため、リムとの嵌合力が低下し、ビード部がリムから外れ易くなるという問題があった。

これに対して、下記特許文献１、２には、リムベース外周側に配される第１ビードと、ビード部のタイヤ幅方向外側に膨出する環状膨出部に配される第２ビードとを備えた、いわゆるダブルビードタイプのランフラットタイヤが開示されている。かかるランフラットタイヤによれば、ランフラット走行時において、第２ビードにより補強された環状膨出部がリムフランジの外周側湾曲面に押圧されるため、リムとの嵌合力が高められ、耐リム外れ性を向上することができる。

そして、従来のダブルビードタイプのランフラットタイヤでは、車両内側にも第２ビードが存在することになるが、車両内側の第２ビードはビード外れに対する効果が小さく、そればかりか、左右対称のダブルビード構造を採用することによって、タイヤ質量の増加、転がり抵抗の増加、乗り心地の低下を招いていた。

一方、仮に、車両外側にダブルビード構造を採用し、車両内側にはダブルビード構造を採用しない場合、ランフラット時に両側のサイド部のたわみ量の差が極端に大きくなる。このため、踏面の接地圧分布の非対称性が極めて大きくなり、偏摩耗や操縦安定性の低下の問題が生じるので、現在まで、ダブルビード構造を車両外側のみに採用した例は存在しなかった。

なお、下記特許文献３には、トレッドの赤道線より車両外側の溝面積が車両内側の溝面積より小さく（ボイド比率が小さく）、車両外側のゴム硬度が車両内側のゴム硬度より大きい空気入りタイヤが開示されているが、ダブルビード構造を車両外側のみに採用する技術に関して、その解決手段を示唆するものではない。
特開昭５１−１１６５０７号公報 特開昭５３−１３８１０６号公報 特開２００３−３２６９１７号公報

そこで、本発明の目的は、ビード外れ性能と耐偏摩耗性能とを維持しながら、タイヤ質量の軽減、転がり抵抗の低下、及び乗り心地の向上を図ることができるランフラットタイヤを提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。

即ち、本発明のランフラットタイヤは、環状の第１ビードを有する一対のビード部と、前記ビード部から各々タイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部と、前記サイドウォール部に配された補強ゴム層と、前記サイドウォール部の各々の外周側端同士をショルダ部を介して連ねるトレッド部と、を備えるランフラットタイヤにおいて、車両外側に配される前記ビード部のタイヤ幅方向外側に設けられ、規定リム装着時にリムフランジの外周側湾曲面に対向する内周側面を有する環状膨出部と、その環状膨出部に配された環状の第２ビードとを備えると共に、車両外側に配される補強ゴム層はゴム硬度６０〜８２°で、車両内側に配される補強ゴム層はゴム硬度６５〜９０°であり、車両内側に配される補強ゴム層は車両外側よりゴム硬度が同等かそれ以上で、かつ最大厚みが０．５ｍｍ以上大きいことを特徴とする。ここで、ゴム硬度は、ＪＩＳＫ６２５３のデュロメータ硬さ試験（Ａタイプ）による硬さを指す。

本発明によると、ランフラット走行状態において最もビード外れの原因となり易い、車両旋回時の車両外側に生じる横力に対して、車両外側に採用したダブルビード構造によって、効果的にビード外れを防止することができる。また、ダブルビード構造では、効果的にビード外れを防止できるため、両側のたわみ量のバランスを取る際に、車両外側の補強ゴム層に対して車両内側の補強ゴム層より、ゴム硬度を小さくまたは厚みを薄くすることができる。これによって、タイヤ質量の軽減、通常走行時の転がり抵抗の低下、及び通常走行時の乗り心地の向上を図ることができる。その際、ゴム硬度と最大厚みの関係を上記のように調整することによって、両側のたわみ量のバランスを取ることができるため、ランフラット走行時の耐偏摩耗性能を維持することができる。

上記において、前記トレッド部に形成されたトレッドパターンは、タイヤ赤道線を境界として車両外側のボイド比率が車両内側のボイド比率と同等以下であることが好ましい。ここで、ボイド比率とは、トレッド幅内において、各領域の溝面積を全面積で除して百分率として値を指す。車両外側のボイド比率が車両内側のボイド比率と同等以下であると、内圧低下状態においてトレッドセンター部がバックリングを起こし、ショルダー部の接地圧が上昇した場合においても車両旋回時にボイド比率の小さい車両外側のパターンせん断剛性がより大きくなるため、コーナリングパワーが増加するので、タイヤのスリップ角を減少させることができ、タイヤにかかるビード外れ方向のモーメントがより小さくなるため、より効果的にビード外れを防止することができる。

また、前記トレッド部は、少なくともキャップゴムがトレッド幅の４０〜６０％の位置に硬度の異なるゴムの境界線を有し、その境界線の車両外側のゴム硬度が車両内側のゴム硬度と同等以上であることが好ましい。ここで、トレッド幅とは、タイヤ断面において、トレッドパターンの踏面の曲率半径でショルダ側へ延長した仮想線と、両側のバットレスの曲率半径でショルダ側へ延長した２本の仮想線とが交わる両側のショルダー点の幅を指す。この場合でも、車両外側のゴム硬度が車両内側のゴム硬度と同等以上であるため、内圧低下状態においてトレッドセンター部がバックリングを起こし、ショルダー部の接地圧が上昇した場合においても車両旋回時にボイド比率の小さい車両外側のパターンせん断剛性がより大きくなるため、コーナリングパワーが増加するので、タイヤのスリップ角を減少させることができ、タイヤにかかるビード外れ方向のモーメントがより小さくなるため、より効果的にビード外れを防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、規定リム装着時における本発明のランフラットタイヤの一例を示すタイヤ子午線断面図である。図２は、図１に示すランフラットタイヤのトレッドパターンの一例を示す展開図である。

本発明のランフラットタイヤは、図１に示すように、一対のビード部１と、ビード部１から各々タイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部２と、サイドウォール部２の各々の外周側端同士をショルダ部３を介して連ねるトレッド部４とを備える。

ビード部１には、例えばスチールワイヤからなるビードワイヤの集束体がタイヤ周方向に環状をなすビード１ａ（前記第１ビードに相当する。）と、ビードフィラー１５とが配設されている。このビード１ａによりカーカス層５の端部を巻き返して係止することで、ビード部１間がカーカス層５で補強された状態で、タイヤがリム８上に強固に嵌着される。そして、正常内圧時には、ビード部１が、リム８のリムベース８ｂのタイヤ外周側に配されるとともに、タイヤ内部の空気圧によりリムフランジ８ａに押付けられる。

カーカス層５の内周側には、空気圧保持のためのインナーライナー層６が配される。また、カーカス層５の外周側には、たが効果による補強を行うためのベルト層７が配されるとともに、ベルト層７の外周表面には、トレッドゴムによりトレッドパターンが形成される。カーカス層５やベルト層７の構成材料としては、スチールや、ポリエステル、レーヨン、ナイロン、アラミド等の有機繊維等が使用される。これらの材料は、いずれもゴムとの接着性を高めるべく、通常、表面処理や接着処理等がなされている。

サイドウォール部２のカーカス層５内側には、タイヤ子午線断面が略三日月状をなす補強ゴム層９が配される。これにより、タイヤ内部の空気圧が低下した際、タイヤの偏平化が抑制され、ランフラット走行が可能となる。

上述したゴム層等の原料ゴムとしては、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）等が挙げられ、これらは１種単独で又は２種以上混合して使用される。また、これらのゴムはカーボンブラックやシリカ等の充填材で補強されると共に、加硫剤、加硫促進剤、可塑剤、老化防止剤等が適宜配合される。

本発明では、図１に示すように、タイヤ装着時の車両外側のみにダブルビード構造が採用されている。つまり、車両外側に配されるビード部１のタイヤ幅方向外側に設けられ、規定リム装着時にリムフランジ８ａの外周側湾曲面に対向する内周側面１１を有する環状膨出部１０と、その環状膨出部１０に配された環状の第２ビード１ｂとを備える。

本実施形態では、環状膨出部１０の内周側面１１がリムフランジ８ａの外周側湾曲面に当接しており、リムフランジ８ａの先端を抱持する縮径部が存在し、その縮径部のタイヤ外周側に第２ビード１ｂが設けられている。環状膨出部１０は、第２ビード１ｂが設けられ部分を略頂部として、サイドウォール部２になだらかに連なっている。また、環状膨出部１０は、本実施形態で示す形状のものに限られず、例えばタイヤ子午線断面が半円状や台形状等をなすものなどでもよい。

環状膨出部１０を主に構成するゴムの硬度は、車両外側の補強ゴム層９ａのゴム硬度を小さくしたことを考慮しつつビード外れ抗力とリムずれ性能を維持して乗り心地を改善する上で６６〜７６°が好ましい。

環状膨出部１０には、ビードワイヤがタイヤ周方向に環状をなすビード１ｂ（前記第２ビードに相当する。）が配される。本実施形態のビード１ｂは、リム装着時に、その中心位置がリムフランジ８ａの最外径点よりタイヤ外周側かつタイヤ幅方向外側に位置するように配されている。ビード１ｂを構成するビードワイヤは、ビード１ａと同じスチールワイヤの集束体からなるものに限られず、例えば、有機繊維の集束体からなるものや、繊維強化ゴムを素材としたゴムビードなどであってもよい。

一方、本実施形態では、車両内側に配されるビード部１のタイヤ幅方向外側に、規定リム装着時にリムフランジ８ａを保護するリムプロテクタ１２が設けられているが、リムプロテクタ１２を設けずに、リムフランジ８ａとの離間位置からサイドウォール部２になだらかに連なる形状とすることも可能である。

本発明では、車両外側に配される補強ゴム層９ａはゴム硬度６０〜８２°であり、好ましくはゴム硬度６５〜７８°である。ゴム硬度６０°未満では、ランフラット耐久性や、ビード外れ性能が不十分となり、ゴム硬度８２°を超えると、ランフラット時に車両内側の撓み量とのバランスが取れず、偏摩耗が生じ易くなり、また、乗り心地の向上を図ることができない。

また、車両内側に配される補強ゴム層９ｂはゴム硬度６５〜９０°であり、好ましくはゴム硬度７０〜８５°である。ゴム硬度６５°未満では、ランフラット時に車両内側の撓み量とのバランスが取れず、偏摩耗が生じ易くなり、ゴム硬度９０°を超えると、乗り心地の低下を招きやすくなる。

上記のゴム硬度の範囲内において、車両内側に配される補強ゴム層９ｂは車両外側に配される補強ゴム層９ａよりゴム硬度が同等かそれ以上で、好ましくは補強ゴム層９ｂは補強ゴム層９ａよりゴム硬度が５°以上大きい場合である。

車両内側に配される補強ゴム層９ｂは車両外側に配される補強ゴム層９ａより、最大厚みが０．５ｍｍ以上大きく、好ましくは０．８〜１．５ｍｍだけ最大厚みが大きい。具体的には、例えば車両外側に配される補強ゴム層９ａの最大厚みが９〜１２ｍｍであり、車両内側に配される補強ゴム層９ｂの最大厚みが９．８〜１３．５ｍｍである。

また、補強ゴム層９ａ，９ｂは、単一のゴム層からなるものに限られず、硬さ等の物性の異なる複数のゴム層から構成されるものでもよい。その場合、各層のゴム硬度の平均値が上記の範囲内であればよい。

図示した例では、車両外側に配される補強ゴム層９ａは単一のゴム層で形成され、車両内側に配される補強ゴム層９ｂは２層のゴム層で形成されており、両層の間にカーカス層５が介在している。この例では、カーカス層５が２層で構成され、サイドウォール部２に位置する各々のカーカス層５の内側に補強ゴム層９ｂが各々配されている。なお、車両外側では、サイドウォール部２に位置する２層のカーカス層５の内側に補強ゴム層９ａが配されている。

本発明では、補強層１６を環状膨出部１０の内周面に略沿って配設してもよく、これによって環状膨出部１０の内周面を補強して摩滅を抑制することができる。補強層１６としては、スチールコードや、レーヨン、ナイロン、ポリエステル、アラミド等の有機繊維から構成されるチェーファが例示される。

本発明におけるトレッド部４は、例えば図２に示すようなトレッドパターンを有している。本発明では、トレッド部４に形成されたトレッドパターンが、タイヤ赤道線ＣＬを境界として車両外側の領域Ａ１のボイド比率が車両内側の領域Ａ２のボイド比率と同等以下であることが好ましい。より好ましくは車両外側の領域Ａ１のボイド比率が車両内側の領域Ａ２のボイド比率の７５〜９３％の場合である。この値が小さすぎると、車両内側の偏摩耗が大きくなる傾向がある。

具体的には、車両外側の領域Ａ１のボイド比率が２５〜３５％、車両内側の領域Ａ２のボイド比率が３０〜４０％が好ましい。図示した例では、４本の周方向溝と、５種類の斜め溝とが形成されているが、本発明ではこれらの太さや形成密度によって、ボイド比率を調整することができる。

また、前記トレッド部４は、少なくともキャップゴムがトレッド幅Ｗの４０〜６０％の位置Ａ３に硬度の異なるゴムの境界線ＴＢを有し、その境界線ＴＢの車両外側のゴム硬度が車両内側のゴム硬度と同等以上であることが好ましい。より好ましくは、境界線ＴＢの車両外側のゴム硬度が車両内側のゴム硬度の１０５〜１１７％の場合である。この値が大きすぎると、車両内側の偏摩耗が大きくなる傾向がある。

具体的には、境界線ＴＢの車両外側のゴム硬度が６２〜７０°、車両内側のゴム硬度が５７〜６５°が好ましい。なお、耐久性の観点から、硬度の異なるゴムの境界線ＴＢは、溝底に配置するのが好ましい。

［他の実施形態］
（１）前述の実施形態では、車両内側に配される補強ゴム層が２層のゴム層で形成されている例を示したが、車両内側に配される補強ゴム層を１層のゴム層で形成してもよい。その場合、車両内側においても、サイドウォール部に位置する２層のカーカス層の内側に補強ゴム層が配される。

（２）前述の実施形態では、カーカス層を２層で構成する例を示したが、本発明では、カーカス層を１層で構成してもよい。

（３）前述の実施形態では、図２に示すように４本の周方向溝と５種類の斜め溝とが形成されたトレッドパターンを有する例を示したが、本発明では、トレッドパターンは特に限定されず、前述したボイド比率が重要である。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。なお、実施例等における評価項目は下記のようにして測定を行った。

（１）コーナリングパワー
所謂フラットベルト式コーナリング試験機において内圧０ｋＰａ、荷重は評価車両全軸重量の５０％相当で測定をおこなった。コーナリングパワーは、比較例１におけるコーナリングパワーを１００として指数で評価した。当該指数が大きいほどコーナリングパワーが大きく好ましい。

（２）ビード外れ性
テストタイヤを、実車（国産３０００ｃｃクラスＦＲ車）の左側前方に装着し、直進から半径２０ｍの円形コースを右回りに旋回する、いわゆるＪターン走行を行った。各テストタイヤは、内圧０ｋＰａのランフラット状態とし、リム外れが発生したときの走行速度（横Ｇに比例）により耐ビード外れ性を評価した。走行速度は、２５ｋｍ／ｈからスタートし、５ｋｍ／ｈ増分する方式でリム外れが発生するまで走行を行った。比較例１を１００として指数評価し、数値が大きいほどリム外れが発生したときの走行速度が大きい、即ち耐ビード外れ性に優れていることを示す。

（３）質量
製品タイヤ重量によって評価した。比較例１を１００として指数評価し、数値が大きいほどタイヤ重量が大きいことを示す。

（４）転がり抵抗
試作タイヤをサイズ１８×８−ＪＪのリムに組み付けた後、内圧２３０ｋＰａを充填し、一軸式転がり抵抗試験機において測定した。転がり抵抗性能は、比較例１における転がり抵抗を１００として指数で評価した。当該指数が小さいほど転がり抵抗が小さくて好ましい。

（５）偏摩耗
実車（国産３０００ｃｃクラスＦＲ車）に当該タイヤを装着し、一般路を１２０００ｋｍ走行。走行後のセンター主溝、ショルダー主溝の摩耗量の比で比較した。（ショルダー主溝摩耗量／センター主溝摩耗量）比が１．０に近いほど均一摩耗であることを示す。

（６）操縦安定性
実車（国産３０００ｃｃクラスＦＲ車）による官能評価にて比較した。操縦安定性は、比較例１における操縦安定性を１００として指数で評価した。当該指数が大きいほど操縦安定性が高く好ましい。

（７）乗り心地
実車（国産３０００ｃｃクラスＦＲ車）による官能評価にて比較した。乗り心地は、比較例１における乗り心地を１００として指数で評価した。当該指数が大きいほど乗り心地が良く好ましい。

実施例１〜５
図１に示す構造を有し、表１に示すような、車両外側の補強ゴム層のゴム硬度、車両内側の補強ゴム層のゴム硬度、両側の補強ゴム層の最大厚みの差、車両外側のボイド比率／車両内側のボイド比率、車両外側のゴム硬度／車両内側のゴム硬度で、サイズが２４５／４０Ｒ１８のテストタイヤを作製した。その際、実施例５におけるトレッドのゴムの境界は、車両外側からトレッド幅の５０％の位置とした。その評価結果を表１に併せて示す。

比較例１
車両外側と車両内側の両方をダブルビード構造とし、表１に示すような、車両外側の補強ゴム層のゴム硬度、車両内側の補強ゴム層のゴム硬度、両側の補強ゴム層の最大厚みの差、車両外側のボイド比率／車両内側のボイド比率、車両外側のゴム硬度／車両内側のゴム硬度で、サイズが２４５／４０Ｒ１８のテストタイヤを作製した。その評価結果を表１に併せて示す。

比較例２
比較例１において、車両外側のみをダブルビード構造とすること以外は、全く同様にしてテストタイヤを作製した。その評価結果を表１に併せて示す。

比較例３
比較例１において、車両外側のみをダブルビード構造とし、表１に示すような、車両外側の補強ゴム層のゴム硬度、車両内側の補強ゴム層のゴム硬度、両側の補強ゴム層の最大厚みの差とすること以外は、全く同様にしてテストタイヤを作製した。その評価結果を表１に併せて示す。

比較例４
図１に示す構造を有し、表１に示すような、車両外側の補強ゴム層のゴム硬度、車両内側の補強ゴム層のゴム硬度、両側の補強ゴム層の最大厚みの差、車両外側のボイド比率／車両内側のボイド比率、車両外側のゴム硬度／車両内側のゴム硬度で、サイズが２４５／４０Ｒ１８のテストタイヤを作製した。その際、比較例４におけるトレッドのゴムの境界は、車両外側からトレッド幅の５０％の位置とした。その評価結果を表１に併せて示す。

表１の結果に示すように、各実施例のランフラットタイヤでは、ビード外れ性能と耐偏摩耗性能とを維持しながら、タイヤ質量の軽減、転がり抵抗の低下、及び乗り心地の向上を図ることができる。特に、車両外側のボイド比率を小さくした実施例４では、コーナリングパワーが増加して、操縦安定性とビード外れ性が改善されている。更に、車両外側のトレッドゴムの硬度を大きくした実施例５では、コーナリングパワーがより増加して、操縦安定性とビード外れ性がより改善されている。

これに対して、単に、車両外側のみをダブルビード構造にした比較例２では、コーナリングパワーが低下して、操縦安定性とビード外れ性が悪化し、乗り心地も悪化し、各性能の低下代が顕著であった。なお、補強ゴム層の硬度の差が大きすぎる比較例３では、偏摩耗が生じると共に、操縦安定性と乗り心地が悪化し、ボイド比率とトレッドゴムの硬度の差が大きすぎる比較例４では、顕著な偏摩耗が生じた。

本発明のランフラットタイヤの一例を示すタイヤ子午線断面図 図１に示すランフラットタイヤのトレッドパターンの一例を示す展開図

符号の説明

１ ビード部
１ａ 第１ビード
１ｂ 第２ビード
２ サイドウォール部
３ ショルダ部
４ トレッド部
８ リム
９ａ 補強ゴム層（車両外側）
９ｂ 補強ゴム層（車両内側）
１０ 環状膨出部
１１ 内周側面
ＣＬ タイヤ赤道線
Ａ１ 車両外側の領域
Ａ２ 車両内側の領域
Ａ３ トレッド幅の４０〜６０％の位置
Ｗ トレッド幅
ＴＢ 硬度の異なるゴムの境界線

Claims (3)

1. 環状の第１ビードを有する一対のビード部と、前記ビード部から各々タイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部と、前記サイドウォール部に配された補強ゴム層と、前記サイドウォール部の各々の外周側端同士をショルダ部を介して連ねるトレッド部と、を備えるランフラットタイヤにおいて、
   車両外側に配される前記ビード部のタイヤ幅方向外側に設けられ、規定リム装着時にリムフランジの外周側湾曲面に対向する内周側面を有する環状膨出部と、その環状膨出部に配された環状の第２ビードとを備えると共に、
   車両外側に配される補強ゴム層はゴム硬度６０〜８２°で、車両内側に配される補強ゴム層はゴム硬度６５〜９０°であり、車両内側に配される補強ゴム層は車両外側よりゴム硬度が同等かそれ以上で、かつ最大厚みが０．５ｍｍ以上大きいことを特徴とするランフラットタイヤ。
2. 前記トレッド部に形成されたトレッドパターンは、タイヤ赤道線を境界として車両外側のボイド比率が車両内側のボイド比率と同等以下である請求項１記載のランフラットタイヤ。
3. 前記トレッド部は、少なくともキャップゴムがトレッド幅の４０〜６０％の位置に硬度の異なるゴムの境界線を有し、その境界線の車両外側のゴム硬度が車両内側のゴム硬度と同等以上である請求項１記載のランフラットタイヤ。
   

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