JP4521220B2

JP4521220B2 - 空気入りタイヤ

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Publication number: JP4521220B2
Application number: JP2004146123A
Authority: JP
Inventors: 征史小出
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2004-05-17
Filing date: 2004-05-17
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2024-05-17
Also published as: JP2005324726A

Description

本発明は、内圧が低下した状態における一定距離の安全走行（ランフラット走行）を可能にした空気入りタイヤに関する。

パンク等の緊急走行時にランフラット走行が可能となるように、従来から種々の工夫が提案されている。

ランフラット走行可能とする構造としては、大きく分類すると２つに分けられる。１つは、図９に示すように、空気入りタイヤ８０のベルト層８６の幅方向両端部にゴム補強層８２を設け、トレッド部を支持するタイプ（以下、ゴム補強タイプという）であり（特許文献１参照）、もう１つは、図１０に示すように、空気入りタイヤ９０内に中子９２を設けるタイプ（以下、中子タイプという）である（特許文献２参照）。
特開平６−１９１２４３号公報特開２００３−３２６９２５号公報

しかし、前者のようなゴム補強タイプでは、補強のためのゴムによる重量増加することや、転がり抵抗の増加や振動性能の悪化が生じ易いという問題がある。

また、後者のような中子タイプでは、中子という別の部品が必要になり、これに伴うタイヤリム組立体（空気入りタイヤとリムとを組立てたたもの）の重量増加という問題が生じている。更に、中子を設ける場合には特殊なリムを必要とする場合があり、コスト高となる難点もある。

本発明は、上記事実を考慮して、タイヤ性能を低下させることなく重量を抑えた低コストの空気入りタイヤを提供することを課題とする。

本発明者は、内圧低下の緊急時にランフラット走行可能とするだけでなく、上記の問題をも解決できる構成を鋭意検討した。

内圧低下時若しくは内圧が０である時、通常の空気入りタイヤは、受ける荷重によって潰れてしまい、走行不能となる。ゴム補強タイプや中子タイプでは、何れもこの荷重を支えるために工夫されたタイプである。

本発明者は、この荷重を受けたときにおける空気入りタイヤのベルト層の変形に着目した。内圧低下時若しくは内圧が０である時、ベルト層の張力が低下する分だけベルト層のリング剛性（リング状態を維持する剛性）が低下するために、空気入りタイヤが大きく変形してしまう。言い換えると、ベルト層のリング剛性が維持されていれば、空気入りタイヤが大きく変形することはない。

そこで、本発明者は、空気入りタイヤの重量をさほど増大させなくてもベルト層のリング剛性を維持できる構成を鋭意検討し、実験を重ね、本発明を完成するに至った。

請求項１に記載の発明は、トロイド状に延びるカーカスと、前記カーカスのクラウン部の外側に設けられたベルト層と、を有する空気入りタイヤにおいて、前記ベルト層の幅方向一方側端部であってタイヤ周方向位置が互いに異なる２箇所で結合されて直線状に張られることにより前記幅方向一方側端部を張力によって支える所定本数の補強材が配置されたことを特徴とする。

補強材を設ける本数は、ランフラット走行が可能となるように、補強材の形状、強度等を考慮して決定する。

請求項１に記載の発明のように補強材を設けることにより、荷重によってベルト層のリング形状が変形する力が作用する時、補強材に張力が発生する。すなわち、補強材によって空気入りタイヤのリング剛性を上げることができる。従って、タイヤ性能を低下させることなく重量を抑えた低コストの空気入りタイヤを実現させることができる。

補強材の引っ張り剛性（ヤング率）は６８６０Ｎ／ｍｍ²（７００ｋｇｆ／ｍｍ²）以上であることが好ましい。これにより、補強材に生じる上記張力を充分に大きくすることができる。

なお、請求項１に記載のような補強材を設けることと、従来のようにサイドウォール部をゴム補強層で補強することと、の両者を行った空気入りタイヤとしてもよい。これにより、ゴム補強層の重量を低減させると共に補強材の制約を緩和して、両者の妥協点を図った空気入りタイヤとすることが可能である。

請求項２に記載の発明は、前記補強材は、前記ベルト層の幅方向一方側端部を２箇所で支えるように掛け渡されていると共に、前記ベルト層の幅方向他方側端部に向けてタイヤ赤道面位置にまで延びていることを特徴とする。

このように、請求項２に記載の発明では、ベルト層の幅方向一方側端部を補強材によって２箇所で支えるので、空気入りタイヤのリング剛性を効率的に上げることができる。しかも、補強材が、幅方向他方側端部に向けてタイヤ赤道面位置にまで延びているので、補強材に生じる張力によって、ベルト層の幅方向に対する面外曲げ剛性を上げることができるので、ランフラット走行時における踏面内のバックリングを抑えることが可能になる。

なお、ベルト層の幅方向一方側端部を２箇所で支える補強材部分の少なくとも一部は、バットレス部に位置することになる。バットレス部とは、トレッド端からタイヤ最大幅までを構成する空気入りタイヤ部分をいう。トレッド端とは、空気入りタイヤをＪＡＴＭＡＹＥＡＲＢＯＯＫ（２００２年度版、日本自動車タイヤ協会規格）に規定されている標準リムに装着し、ＪＡＴＭＡＹＥＡＲＢＯＯＫでの適用サイズ・プライレーティングにおける最大負荷能力（内圧−負荷能力対応表の太字荷重）に対応する空気圧（最大空気圧）の１００％を内圧として充填し、最大負荷能力を負荷したときのタイヤ幅方向最外の接地部分を指す。なお、使用地又は製造地においてＴＲＡ規格、ＥＴＲＴＯ規格が適用される場合は各々の規格に従う。

請求項３に記載の発明は、前記タイヤ赤道面位置にまで延びた前記補強材は、更に、前記ベルト層の幅方向他方側端部を支える位置にまで延び、更に、前記幅方向他方側端部を２箇所で支えるように掛け渡されていることを特徴とする。

これにより、ベルト層の幅方向一方側端部と幅方向他方側端部とをそれぞれ少なくとも２箇所で補強材が張力で支え、また、ベルト層の幅方向両端部を同一の補強材で支えることができるので、空気入りタイヤのリング剛性を効率的に上げることができる。

なお、補強材は、タイヤ周方向にジグザグ状に延びる形状にされてもよい。これにより、簡易な形状で軽量化を図った補強材にすることができる。

請求項４に記載の発明は、前記補強材がタイヤ一周以上にわたって連続するように繰り返し設けられたことを特徴とする。

これにより、空気入りタイヤのリング剛性を大幅に上げることができる。また、タイヤ軸方向から見て補強材をリング状に連続させて補強材の切断端部をなくすことにより、補強材の耐久性を大幅に向上させることができる。更に、補強材を製造する際、一連の動作で一本の長い補強材を製造することができるので、作業性が向上し、製造時間が短縮される。

請求項５に記載の発明は、前記補強材は、前記カーカスの外側に配置されていることを特徴とする。

これにより、補強材が張った状態となり易いので、補強材に引っ張り力が作用しても補強材の変形量が小さい。従って、空気入りタイヤのリング剛性を更に向上させることができる。

請求項６に記載の発明は、前記幅方向一方側端部から前記幅方向他方側端部に向けて延びている前記補強材周方向部分は、前記カーカスと前記ベルト層との間に配置されていることを特徴とする。

これにより、補強材周方向部分がカーカスとベルト層との間に挟まれた状態となるので、補強材周方向部分が引き抜け難くなる。従って、空気入りタイヤのリング剛性を更に向上させることができる。

請求項７に記載の発明は、幅方向両端側のサイドウォール部に、引っ張り剛性がビードコアとほぼ同じであるリング状の支持部材がそれぞれ設けられ、前記補強材が各サイドウォール部で前記支持部材に連結されていることを特徴とする。

引っ張り剛性がビードコアとほぼ同じであるとは、引っ張り剛性がビードコアに対して９０％〜１１０％の範囲内となっていることをいう。

請求項７に記載の発明により、ランフラット走行中においてリムに対するビード部の移動を充分に抑えることができるので、ランフラット走行中に空気入りタイヤがリムから外れることを確実に防止できる。
請求項８に記載の発明は、トロイド状に延びるカーカスと、前記カーカスのクラウン部の外側に設けられたベルト層と、を有する空気入りタイヤにおいて、前記ベルト層の幅方向一方側端部を少なくとも２箇所で張力によって支える所定本数の補強材が配置され、幅方向両端側のサイドウォール部に、引っ張り剛性がビードコアとほぼ同じであるリング状の支持部材がそれぞれ設けられ、前記補強材が各サイドウォール部で前記支持部材に連結されていることを特徴とする。

本発明は上記構成としたので、タイヤ性能を低下させることなく重量を抑えた低コストの空気入りタイヤを実現させることができる。

以下、実施形態を挙げ、本発明の実施の形態について説明する。なお、第２実施形態以下では、既に説明した構成要素と同様のものには同じ符号を付してその説明を省略する。

［第１実施形態］
まず、第１実施形態について説明する。図１、図２に示すように、本実施形態に係る空気入りタイヤ１０は、トロイド状に延びるカーカス１２と、カーカス１２のクラウン部１４の外側に設けられたベルト層１６と、を有する。

また、空気入りタイヤ１０には、タイヤ周方向位置が互いに異なる２箇所でベルト層１６の幅方向一方側端部１８Ｐを張力によって支える所定本数の補強材２２が配置されている。本実施形態では、補強材２２はベルト層１６の幅方向一方側端部１８Ｐの２箇所の結合点２４Ａ、２４Ｂで結合されており、また、補強材２２はバットレス部１１に位置している。なお、図１、図２では、補強材２２がベルト層１６を支える原理を説明するために、補強材２２を１本のみ描いている。

空気入りタイヤ１０は、同様に、タイヤ周方向位置が互いに異なる２箇所でベルト層１６の幅方向他方側端部１８Ｑを張力によって支える所定本数の補強材（図示せず）を有する。これらの補強材を設ける本数は、ランフラット走行が可能となるように、補強材２２の形状、強度等を考慮して決定する。

また、図３に示すように、ベルト層１６の結合点２４Ａ、２４Ｂの円弧角度θ、すなわち、結合点２４Ａとタイヤ中心軸Ｃとを結ぶ線分と、結合点２４Ｂとタイヤ中心軸Ｃとを結ぶ線分とのなす角度θは、１０°〜１７０°の範囲内であることが好ましい。角度θが１０°未満であると大きな張力を発生させ難いからであり、また、空気入りタイヤ１０はリム（図示せず）に装着されるので、この角度θを１８０°近くまで上げることは事実上困難だからである。

補強材２２の引っ張り剛性（ヤング率）は６８６０Ｎ／ｍｍ²（７００ｋｇｆ／ｍｍ²）以上であることが好ましい。これにより、補強材２２に生じる上記張力を充分に大きくすることができる。

本実施形態では、ランフラット走行時に受ける荷重によってベルト層１６にリング形状を変形させる力が作用すると、補強材２２に張力が発生する。これにより、補強材２２によって空気入りタイヤ１０のリング剛性を上げることができる。しかも、ベルト層１６の幅方向一方側端部１８Ｐを補強材２２が２箇所で支えるので、空気入りタイヤ１０のリング剛性を効率的に上げることができる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。図４に示すように、本実施形態に係る空気入りタイヤ３０は、第１実施形態に比べ、補強材２２の端部がベルト層１６（図１参照）の幅方向に沿ってタイヤ赤道面ＣＬを越えて延びている１本の補強材３２を有する。

この補強材３２は、タイヤ赤道面ＣＬを越えた後、更に、ベルト層１６の幅方向他方側端部１８Ｑにまで延び、結合点３４Ｃで幅方向他方側端部１８Ｑに結合され、更に、クランク状となる方向に延びて結合点３４Ｄで幅方向他方側端部１８Ｑに結合されている。そして、結合点２４Ｄからベルト層１６の幅方向一方側端部１８Ｐに向けて再び延び、幅方向一方側端部１８Ｐの結合点３４Ｅで結合されている。

補強材３２は、このような形状の部位がタイヤ一周にわたって周期的に連続して設けられており、タイヤ軸方向から見てリング状に連続している。

本実施形態では、ベルト層１６の幅方向一方側端部１８Ｐと幅方向他方側端部１８Ｑとを補強材３２が張力で支え、また、ベルト層１６の幅方向両端部を同一の補強材３２で支えることができるので、リング剛性を効率的に上げた空気入りタイヤ３０とすることができる。

また、補強材３２が、タイヤ赤道面ＣＬを越えて、幅方向一方側端部１８Ｐと幅方向他方側端部とを結ぶように結合されているので、補強材３２に生じる張力によって、ベルト層１６の面外曲げ剛性を上げることができる。従って、ランフラット走行時における踏面内のバックリングを抑えることができる。

更に、補強材３２はタイヤ軸方向から見てリング状に連続しているので、空気入りタイヤ３０のリング剛性を大幅に上げることができる。しかも、タイヤ軸方向から見て補強材３２をリング状に連続させて補強材３２の切断端部をなくしており、補強材３２の耐久性が大幅に向上している。その上、補強材３２を製造する際、一連の動作で一本の長い補強材３２を製造することができるので、作業性が向上し、製造時間が短縮される。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明する。図５、図６に示すように、本実施形態に係る空気入りタイヤ６０は補強材６２を有する。なお、図５及び後述の図７では、簡明のため、補強材のタイヤ外側部分の描画を省略している。

補強材６２は、ベルト層６６の幅方向一方側端部６８Ｐ及び幅方向他方側端部６８Ｑを充分に支えることができるように、第１実施形態で説明した補強材２２がタイヤ両側面側でタイヤ周方向に多数本にわたって配置されてなるものであり、しかも、タイヤ赤道面ＣＬを越えて掛け渡されている。

補強材６２は、カーカス６４の外側に配置されており、張った状態になっている。更に、補強材６２を構成する部位のうちタイヤ周方向に沿った補強材周方向部６２Ｃは、カーカス６４とベルト層６６との間に挟まれるように配置されており、補強材６２がカーカス６４とベルト層６６との間から抜け難くなっている。また、補強材６２は高弾性有機繊維材であるアラミド繊維で構成されている。

補強材６２は、ベルト層６６の幅方向一方側端部６８Ｐ及び幅方向他方側端部６８Ｑを支えるように設けられており、補強材６２のタイヤ幅方向両端側６３Ｐ、６３Ｑは、サイドウォール部１３Ｐ、１３Ｑのタイヤ最大幅部１５Ｐ、１５Ｑにそれぞれ位置している。

以上説明したように、本実施形態では、高弾性有機繊維材で構成されるの補強材６２を設けている。また、補強材６２がカーカス６４のタイヤ外側に配置されているので、補強材６２が張った状態となり易い。従って、補強材６２に引っ張り力が作用しても補強材６２の変形量が小さい。更に、補強材周方向部６２Ｃはカーカス６４とベルト層６６との間に配置されている。これにより、リング剛性を著しく効率的に高めた空気入りタイヤ６０にすることができる。

なお、補強材６２に代えて、ベルト層６６の幅方向一方側端部６８Ｐ及び幅方向他方側端部６８Ｑをそれぞれ支えるように、ベルト層６６の最大幅付近を通る軌道に沿って２つの補強材を設けてもよい。この場合、各補強材の幅方向端部を何れもタイヤ赤道面付近にすることにより、ベルト層６６の面外曲げ剛性を上げることができ、ランフラット走行時における踏面内のバックリングを抑えることが可能になる。

［第４実施形態］
次に、第４実施形態について説明する。図７、図８に示すように、本実施形態に係る空気入りタイヤ７０は、第３実施形態で説明した空気入りタイヤ６０に比べ、引っ張り剛性がビードコア７９Ｐ、７９Ｑと同じであるリング状の支持部材７２Ｐ、７２Ｑがサイドウォール部１３Ｐ、１３Ｑのタイヤ最大幅部１５Ｐ、１５Ｑにそれぞれ設けられている。そして、補強材６２のタイヤ幅方向両端側６３Ｐ、６３Ｑは支持部材７２Ｐ、７２Ｑにそれぞれ連結されている。

支持部材７２Ｐ、７２Ｑの太さはタイヤ走行に支障がない程度に抑えられている。また、本実施形態では、支持部材７２Ｐ、７２Ｑの材質はビードコア７９Ｐ、７９Ｑと同じにされている。

本実施形態により、ランフラット走行中に、空気入りタイヤ７０のビード部７８Ｐ、７８Ｑがリムに対して移動することを充分に抑えることができる。従って、ランフラット走行中に空気入りタイヤ７０がリムから外れることを確実に防止できる。

＜実験例１＞
本発明者は、第３実施形態に係る空気入りタイヤ６０、第４実施形態に係る空気入りタイヤ７０、及び、ランフラット走行用でない従来の通常の空気入りタイヤを用い、ランフラット走行時におけるタイヤ撓み量を比較する実験を行った。

本実験では、何れの空気入りタイヤであっても、内圧を０ｋＰａ、荷重を５．０ｋＮとして撓み量を測定した。そして、従来の空気入りタイヤの撓み量を基準値である１．００として、空気入りタイヤ６０、７０の撓み量がどれだけ減少したかを相対評価した。評価結果を表１に示す。表１における評価では、数値が小さいほど撓み量が小さいこと、すなわちランフラット走行における走行性能が良好であることを意味する。

表１から判るように、補強材６２を設けた空気入りタイヤ６０では、従来の空気入りタイヤに比べて撓み量が大幅に低減し、支持部材７２Ｐ、７２Ｑを設けた空気入りタイヤ７０では、撓み量が更に減少した。

＜実験例２＞
また、本発明者は、第３実施形態に係る空気入りタイヤ６０、第４実施形態に係る空気入りタイヤ７０、及び、ランフラット走行用でない従来の通常の空気入りタイヤを用い、リムからの外れ難さを比較する実験を行った。

本実験では、何れの空気入りタイヤであっても、内圧を０ｋＰａ、荷重を５．０ｋＮとし、タイヤを接地状態にして完全すべり状態になるまでタイヤ横方向（タイヤ軸方向）に引っ張り、そのときのタイヤ横方向の変位を測定した。そして、従来の空気入りタイヤにおけるリムからの外れ難さを基準値である１．００として、空気入りタイヤ６０、７０におけるリムからの外れ難さを相対評価した。評価結果を表２に示す。表２における評価では、実験例１と同様、数値が小さいほどリムから外れ難いことを示す。

表２から判るように、補強材６２を設けた空気入りタイヤ６０では、従来の空気入りタイヤに比べてリムが大幅に外れ難くなっており、支持部材７２Ｐ、７２Ｑを設けた空気入りタイヤ７０では、更に外れ難くなっていた。

以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲が上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。

第１実施形態に係る空気入りタイヤの幅方向断面図である。第１実施形態に係る空気入りタイヤで、補強材がベルト層を支える原理を説明する斜視図である。図２に示した空気入りタイヤの側面図である。第２実施形態に係る空気入りタイヤに補強材が設けられていることを示す斜視図である。第３実施形態に係る空気入りタイヤに補強材が設けられていることを示す斜視図である。なお、簡明のため、補強材のタイヤ外側部分の描画を省略している。第３実施形態に係る空気入りタイヤに補強材が設けられていることを示すタイヤ幅方向断面図である。第４実施形態に係る空気入りタイヤに補強材が設けられていることを示す斜視図である。なお、簡明のため、補強材のタイヤ外側部分の描画を省略している。第４実施形態に係る空気入りタイヤに補強材が設けられていることを示すタイヤ幅方向断面図である。従来のランフラット走行用の空気入りタイヤを示すタイヤ幅方向断面図である。従来のランフラット走行用の空気入りタイヤを示すタイヤ幅方向断面図である。

符号の説明

１０空気入りタイヤ
１１バットレス部
１２カーカス
１３Ｐ、Ｑサイドウォール部
１４クラウン部
１６ベルト層
１８Ｐ幅方向一方側端部
１８Ｑ幅方向他方側端部
２２補強材
３０空気入りタイヤ
３２補強材
４２補強材
５０空気入りタイヤ
５２補強材
５３補強材
６０空気入りタイヤ
６２補強材
６２Ｃ補強材周方向部（補強材周方向部分）
６４カーカス
６６ベルト層
６８Ｐ幅方向一方側端部
６８Ｑ幅方向他方側端部
７０空気入りタイヤ
７２Ｐ、Ｑ支持部材
７９Ｐ、Ｑビードコア

Claims

トロイド状に延びるカーカスと、前記カーカスのクラウン部の外側に設けられたベルト層と、を有する空気入りタイヤにおいて、
前記ベルト層の幅方向一方側端部であってタイヤ周方向位置が互いに異なる２箇所で結合されて直線状に張られることにより前記幅方向一方側端部を張力によって支える所定本数の補強材が配置されたことを特徴とする空気入りタイヤ。
前記補強材は、前記ベルト層の幅方向他方側端部に向けてタイヤ赤道面位置にまで延びていることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記タイヤ赤道面位置にまで延びた前記補強材は、更に、前記ベルト層の幅方向他方側端部を支える位置にまで延び、更に、前記幅方向他方側端部を２箇所で支えるように掛け渡されていることを特徴とする請求項２に記載の空気入りタイヤ。
前記補強材がタイヤ一周以上にわたって連続するように繰り返し設けられたことを特徴とする請求項３に記載の空気入りタイヤ。
前記補強材は、前記カーカスの外側に配置されていることを特徴とする請求項２〜４のうち何れか１項に記載の空気入りタイヤ。
前記幅方向一方側端部から前記幅方向他方側端部に向けて延びている前記補強材周方向部分は、前記カーカスと前記ベルト層との間に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の空気入りタイヤ。
幅方向両端側のサイドウォール部に、引っ張り剛性がビードコアとほぼ同じであるリング状の支持部材がそれぞれ設けられ、前記補強材が各サイドウォール部で前記支持部材に連結されていることを特徴とする請求項１〜６のうち何れか１項に記載の空気入りタイヤ。
トロイド状に延びるカーカスと、前記カーカスのクラウン部の外側に設けられたベルト層と、を有する空気入りタイヤにおいて、
前記ベルト層の幅方向一方側端部を少なくとも２箇所で張力によって支える所定本数の補強材が配置され、
幅方向両端側のサイドウォール部に、引っ張り剛性がビードコアとほぼ同じであるリング状の支持部材がそれぞれ設けられ、前記補強材が各サイドウォール部で前記支持部材に連結されていることを特徴とする請求項１〜６のうち何れか１項に記載の空気入りタイヤ。