JP4563779B2

JP4563779B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP4563779B2
Application number: JP2004330754A
Authority: JP
Inventors: 征史小出
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2004-11-15
Filing date: 2004-11-15
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2024-11-15
Also published as: JP2006137378A

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、転がり抵抗の増加、及び、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。

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上記変形を抑える構造を鋭意検討し、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、前記ベルト層の少なくとも一方の幅方向端近くにタイヤ周方向に沿って配置された周方向補強材と、前記周方向補強材の少なくとも２箇所に連結され、張力によって前記周方向補強材を支える所定本数の結合補強材と、を有することを特徴とする。

結合補強材を設ける本数（上記の所定本数）は、ランフラット走行が可能となるように、結合補強材の形状、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、ランフラット走行時に周方向補強材を変形させる向きの荷重が作用する時、結合補強材に張力が発生して周方向補強材に効力が生じる。すなわち、結合補強材によって周方向補強材の変形を抑えることができるので、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。

結合補強材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。

また、結合補強材は、１本の連続したものであってもよい（すなわち上記所定本数が１本であってもよい）。これにより、結合補強材の切断端部の数が著しく低減し、補強材の耐久性を大幅に向上させることができる。更に、結合補強材を製造する際、一連の動作で一本の長い結合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。

また、結合補強材は、分割して周方向補強材に結合されたものであってもよい。これにより、少ない結合補強材により最適な配置が可能となる。

結合補強材を周方向補強材に結合させる際、ランフラット走行する上で充分な結合力が得られていれば良く、結合形態は特に限定しない。例えば接着剤を用いて結合させてもよいし、強固に結んでもよい。また、巻き付けて結合してもよい。

なお、請求項１に記載のように周方向補強材及び結合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、かつ、重量の低減によるころがり抵抗の低減を図ることができると共に、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、前記結合補強材の引っ張り剛性（ヤング率）が６８６０Ｎ／ｍｍ²（７００ｋｇｆ／ｍｍ²）以上であることを特徴とする。

これにより、結合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。

請求項３に記載の発明は、前記周方向補強材がリング状であることを特徴とする。これにより、空気入りタイヤのリング剛性を上げ易い。

請求項４に記載の発明は、前記結合補強材がタイヤ一周以上にわたって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。

請求項５に記載の発明は、前記周方向補強材と前記結合補強材とを連結していてタイヤ周方向に隣り合う２箇所の結合点と、タイヤ中心軸と、によって形成される中心角が、１０〜１７０°の範囲内であることを特徴とする。

上記中心角が１０°未満であると大きな張力を発生させ難い。また、空気入りタイヤはリムに装着されるので、この中心角を１８０°近くまで上げることは事実上困難である。

請求項５に記載の発明により、大きな張力を発生させ易いので、空気入りタイヤのリング剛性を更に上げ易くすることができる。

請求項６に記載の発明は、前記周方向補強材がサイドウォール部に更に配置され、前記結合補強材が、前記サイドウォール部に設けられた前記周方向補強材に更に連結されていることを特徴とする。

これにより、リング剛性を更に上げた空気入りタイヤにすることができる。

なお、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を上記の周方向補強材として設けてもよい。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。

これにより、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。

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３に示すように、本実施形態に係る空気入りタイヤ１０は、一対のビードコア１１から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、ベルト層１６のタイヤ幅方向両端近くにタイヤ周方向に沿ってそれぞれ配置されたリング状の周方向補強材１８Ａ、１８Ｂを有する。この周方向補強材１８Ａ、１８Ｂの構成は、ビードコア１１のような構成である。

更に、空気入りタイヤ１０のタイヤ幅方向一方側には、多数本で構成される結合補強材２０Ａが配置されている。この結合補強材２０Ａはタイヤ一周にわたって配置されている。結合補強材２０Ａを配置する際には、周方向補強材１８Ａの周方向位置が互いに異なる２箇所に、結合補強材２０Ａの両端をそれぞれ周方向補強材１８Ａに連結していく。

なお、図１で結合補強材２０Ａが２列に描かれ、図３で結合補強材２０Ａが周方向補強材１８Ａの紙面表側及び紙面裏側に描かれているのは、周方向補強材１８Ａのタイヤ内側の円弧を結ぶ結合補強材とタイヤ外側を結ぶ結合補強材とで結合補強材２０Ａが構成されるためである。図２で１列に描かれるように、周方向補強材１８Ａの片面側にのみ配置した結合補強材２０Ａとすることも可能である。

同様に、空気入りタイヤ１０のタイヤ幅方向他方側にも、周方向補強材１８Ｂに連結された、多数本で構成される結合補強材２０Ｂが配置されている。

これらの結合補強材２０Ａ、２０Ｂは何れもバットレス部２１に位置している。また、結合補強材２０Ａ、２０Ｂの巻き付け位置のピッチは、ランフラット走行が可能となるように、結合補強材２０Ａ、２０Ｂの形状、強度等を考慮して決定する。ここで、周方向補強材１８Ａ及び結合補強材２０Ａを用いて上記ピッチを説明すると、周方向補強材１８Ａと結合補強材２０Ａとを連結していてタイヤ周方向に隣り合う結合点２４Ａ１、結合点２４Ａ２間の距離が、このピッチである。

また、図３に示すように、この結合点２４Ａ１、２４Ａ２とタイヤ中心軸Ｃとによって形成される中心角θ、すなわち、結合点２４Ａ１とタイヤ中心軸Ｃとを結ぶ線分と、結合点２４Ａ２とタイヤ中心軸Ｃとを結ぶ線分とのなす中心角θは、１０°〜１７０°の範囲内であることが好ましい。中心角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、この中心角θを１８０°近くまで上げることは事実上困難だからである。

結合補強材２０Ａ、２０Ｂ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、結合補強材２０Ａ、２０Ｂ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、周方向補強材１８Ａ、１８Ｂにリング形状を変形させる力が作用し、この結果、結合補強材２０Ａ、２０Ｂに張力が発生する。従って、結合補強材２０Ａ、２０Ｂによって周方向補強材１８Ａ、１８Ｂのリング剛性を上げることができるので、空気入りタイヤ１０のリング剛性を上げることができる。また、周方向補強材１８Ａ、１８Ｂ、結合補強材２０Ａ、２０Ｂの重量は小さい。

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１０とすることができる。

なお、本実施形態では、タイヤ幅方向両側に、多数本で構成される結合補強材２０Ａ、２０Ｂをそれぞれ配置した例で説明したが、結合補強材２０Ａ、２０Ｂをそれぞれ１本の連続するもので構成してもよい。この場合、結合補強材２０Ａを周方向補強材１８Ａに巻き付けながら、タイヤ一周以上にわたって配置する。結合補強材２０Ｂについても同様である。これにより、結合補強材２０Ａ、２０Ｂの切断端部を２ヶ所にすることができ、結合補強材２０Ａ、２０Ｂの耐久性が大幅に向上する。その上、結合補強材２０Ａ、２０Ｂを製造する際、一連の動作で一本の長い結合補強材２０Ａ、２０Ｂ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４０は、第１実施形態に比べ、周方向補強材４８Ａ、４８Ｂがタイヤ幅方向両側のサイドウォール部５８Ａ、５８Ｂにそれぞれ更に配置されている。そして、結合補強材２０Ａと同様の結合補強材５０Ａが、周方向補強材１８Ａ、４８Ａに巻き付けられながら配置されている。また、結合補強材２０Ｂと同様の結合補強材５０Ｂが、周方向補強材１８Ｂ、４８Ｂに巻き付けられながら配置されている。

これにより、荷重によって、周方向補強材１８Ａ、１８Ｂのみならず周方向補強材４８Ａ、４８Ｂが変形する力が作用しても、結合補強材５０Ａ、５０Ｂにそれぞれ張力が発生する。すなわち、リング剛性を更に上げた空気入りタイヤ４０とすることができる。

＜実験例１＞
本発明者は、第１実施形態に係る空気入りタイヤ１０の一例（以下、実施例１の空気入りタイヤという）、第２実施形態に係る空気入りタイヤ４０の一例（以下、実施例２の空気入りタイヤという）、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（以下、従来例の空気入りタイヤという）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、タイヤサイズは全て１９５／６５Ｒ１５とした。

また、実施例１の空気入りタイヤでは、周方向補強材１８Ａ、１８Ｂとしてスチールコードを束ねたものを用いた。結合補強材２０Ａ、２０Ｂとしては、高弾性有機繊維材であるアラミド繊維で構成されるものを用いた。そして、実施例１の空気入りタイヤを製造する際、周方向補強材１８Ａに結合補強材２０Ａを巻き付けたもの（図３参照）、及び、周方向補強材１８Ｂに結合補強材２０Ｂを巻き付けたもの、をそれぞれ製造し、これをトレッドショルダ部２６からサイドウォール部２８までのタイヤ幅方向両側のバットレス部２１にそれぞれ配置した。

実施例２の空気入りタイヤでは、周方向補強材４８Ａ、４８Ｂとしてスチールコードを束ねたものを用いた。結合補強材５０Ａ、５０Ｂとしては、高弾性有機繊維材であるアラミド繊維で構成されるものを用いた。そして、実施例２の空気入りタイヤを製造する際、周方向補強材１８Ａ、４８Ａに結合補強材５０Ａを巻き付けたもの、及び、周方向補強材１８Ｂ、４８Ｂに結合補強材５０Ｂを巻き付けたもの、をそれぞれ製造し、これをトレッドショルダ部からサイドウォール部までのタイヤ幅方向両側のバットレス部５１にそれぞれ配置した。

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、従来例の空気入りタイヤの撓み量を基準値である１．００として、実施例１，２の空気入りタイヤ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、実施例１の空気入りタイヤでは、従来例の空気入りタイヤに比べて撓み量が大幅に低減し、実施例２の空気入りタイヤでは、撓み量が更に減少した。

＜実験例２＞
また、本発明者は、上記の実施例１の空気入りタイヤ、実施例２の空気入りタイヤ、及び、従来例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、従来例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、実施例１，２の空気入りタイヤ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、実施例１の空気入りタイヤでは、従来例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、実施例２の空気入りタイヤでは、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タイヤ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、周方向補強材及び結合補強材が設けられていることを示す正面断面図である（簡明のため、周方向補強材及び結合補強材のタイヤ幅方向外側のゴム材を省略して描いている）。第１実施形態に係る空気入りタイヤで、周方向補強材に結合補強材が巻き付けられていることを示す正面図である。第２実施形態に係る空気入りタイヤの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
１２カーカス
１４クラウン部
１６ベルト層
１８Ａ周方向補強材
１８Ｂ周方向補強材
２０Ａ結合補強材
２０Ｂ結合補強材
２４Ａ１結合点
２４Ａ２結合点
２８サイドウォール部
４０空気入りタイヤ
４８Ａ周方向補強材
４８Ｂ周方向補強材
５０Ａ結合補強材
５０Ｂ結合補強材
５８Ａサイドウォール部
５８Ｂサイドウォール部
Ｃタイヤ中心軸
θ 中心角

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、
前記ベルト層の少なくとも一方の幅方向端近くにタイヤ周方向に沿って配置された周方向補強材と、
前記周方向補強材の少なくとも２箇所に連結され、張力によって前記周方向補強材を支える所定本数の結合補強材と、
を有することを特徴とする空気入りタイヤ。
前記結合補強材の引っ張り剛性が６８６０Ｎ／ｍｍ²以上であることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記周方向補強材がリング状であることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
前記結合補強材がタイヤ一周以上にわたって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。
前記周方向補強材と前記結合補強材とを連結していてタイヤ周方向に隣り合う２箇所の結合点と、タイヤ中心軸と、によって形成される中心角が、１０〜１７０°の範囲内であることを特徴とする請求項４に記載の空気入りタイヤ。
前記周方向補強材がサイドウォール部に更に配置され、
前記結合補強材が、前記サイドウォール部に設けられた前記周方向補強材に更に連結されていることを特徴とする請求項１〜５のうち何れか１項に記載の空気入りタイヤ。