JP4686239B2 - 空気入りランフラットタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、空気入りランフラットタイヤに関する。より詳しくは、本発明は、膨張した状態での快適性を改善すると同時に、低膨張運転において十分な能力を維持するように構成された空気入り自己支持ランフラットタイヤに関する。

この数年、空気入り自己支持ランフラットタイヤが商品化されている。自己支持ランフラットタイヤは、タイヤが低膨張状態の間に動作し続けることを可能とするために、タイヤキャビティの内側にもタイヤの外側にも、いかなる部品も必要としないタイヤである。このようなタイヤには、サイドウォールを硬くし、低膨張運転の間にタイヤ荷重を支持するサイドウォール内インサートが設けられている。

しかしながら、サイドウォールの硬さを増大させることは、正常運転中および低膨張運転中のどちらにも、快適性を低減させることがある。タイヤが道路の凹凸の上を移動するとき、振動が硬いサイドウォールインサートを介して乗り物に伝わり、乗り心地を悪くする。ランフラット特性を維持しつつ快適性を最大にするためにサイドウォールインサートの、ショアＡ硬さや他の硬さ特性を最適化する試みがなされてきた。しかしながら、これはなお、二つのタイヤ特性を同時に満たすことができない。

本発明は、乗り心地特性のためにタイヤの構造が最適化された空気入り自己支持ランフラットタイヤに関する。本発明のタイヤ構造は、道路のいかなる凹凸も、乗り物のサスペンションシステム、したがって車体へ、タイヤによって増幅されるのを低減する作用をする。このことは、タイヤのより良い乗り心地性能をもたらす。

増幅の低減は、カーカス補強プライの半径方向外側に配置された圧縮性のゴム層を追加することによって達成される。圧縮性は、ゴムマトリクス中に仕組まれた空隙率によってもたらされる。

本発明に従って、空気入りランフラットタイヤが開示されている。タイヤは、少なくとも一つのカーカス補強プライと、少なくとも一対のサイドウォール楔形インサートと、ベルト補強構造と、を有する。ベルト補強構造は、少なくとも一対のクロスコードベルト補強プライから形成されている。カーカス補強プライの半径方向外側に、多孔質エラストマ層が位置している。

本発明の種々の実施態様において、多孔質エラストマ層は、カーカス補強プライに直接隣接するか、クロスコードベルト補強プライの間か、クロスコードベルト補強プライの半径方向外側か、タイヤに存在するゼロ度オーバーレイプライの半径方向内側または外側に位置している。

この開示された本発明の一態様では、多孔質エラストマ層は、多孔質エラストマ層の全容積の２０％から８０％、好ましくは４０％から７０％の空隙率を有する。多孔質層のエラストマベースは、隣接する層に使用されているエラストマベースと同じであってもよく、これは、多孔質層を、タイヤの隣接するプライ層へ接着するのを助ける。多孔質層の空隙率は、エラストマの混合中にエラストマに発泡剤を添加することによって達成される。発泡剤は、タイヤ全体の硬化中、またはグリーンタイヤの製造の際に多孔質層を付加する前にその層の部分的な加硫中に生じる、エラストマの加硫中に活性化される。

本発明の他の態様では、多孔質エラストマ層は、最小幅のクロスコードベルト補強プライの軸方向幅W_SBの２０％以上の最小軸方向幅W_Cを有する。多孔質エラストマ層は、最小幅のクロスコードベルト補強プライの軸方向幅W_SBの６０％以上の最小軸方向幅W_Cを有することが好ましい。多孔質エラストマ層は、最大幅のクロスコードベルト補強プライの軸方向幅W_Bの１１５％以下の最大軸方向幅W_Cを有する。多孔質エラストマ層は、最大幅のクロスコードベルト補強プライの軸方向幅W_Bの１００％以下の最大軸方向幅W_Cを有することが好ましい。

本発明の他の態様では、多孔質エラストマ層は、隣接するカーカス補強プライまたは隣接するクロスコードベルト補強プライの半径方向厚さT_B、T_Pの５０％以上の半径方向厚さT_Cを有する。多孔質エラストマ層は、隣接するカーカス補強プライまたは隣接するクロスコードベルト補強プライの半径方向厚さT_B、T_Pの３倍以下の最大半径方向厚さT_Cを有することが好ましい。

本発明の他の態様では、タイヤトレッドは、トレッドキャップ層と、トレッドベース層とからなっている。このようなタイヤでは、トレッドキャップ層とトレッドベース層とは、従来どおり異なるエラストマから形成され、各層はタイヤトレッドに固有の特性をもたらす。このようなトレッド構造が本発明に用いられる場合、多孔質エラストマ層はトレッドベース層の半径方向内側に設けられる。多孔質エラストマ層がどのトレッド層に直接隣接する場合でも、多孔質エラストマ層は、トレッド層とも、タイヤ内に位置しているどのトレッドベース層とも、別個の異なる層である。

（定義）
以下の定義は、開示された発明のために規定されている。

「環状の」は、環のように形成されていることである。

「半径方向の」および「半径方向に」は、ここではタイヤの回転軸線に並行な線または方向を意味する。

「ビード」は、プライコードで巻かれ、デザインリムに適合するように形作られた環状の引張部材を有するタイヤの部分を意味し、フリッパ、チッパ、エイペックス、トウガードおよびチェーファーのような他の補強部材を有することもあれば、有していなくてもよい。

「ベルト構造」は、織られても織られなくてもよいが、トレッドの下方にあり、ビードに固定されず、タイヤの赤道面に関して１７°から２７°の範囲の左と右の双方のコード角を持つ、平行コードの少なくとも２つの環状の層すなわちプライを意味する。

「カーカス」は、ベルト構造、トレッド、アンダートレッド、およびプライの上のサイドウォールラバーを除くが、ビードを含むタイヤ構造を意味する。

「周方向」は、環状のタイヤの表面の周囲に沿って延びている、タイヤの中心線（ＣＬ）に平行で、かつ軸線方向に垂直なラインまたは方向を意味する。

「荒さ（harshness）」は、道路の、小さいが連続する凹凸を通り越すときにタイヤによって伝えられるたくさんの障害である。

「ばね率」は、所定の圧力での荷重たわみ曲線の傾きで表現された、タイヤの硬さである。

以下の記載は、本発明を実施する、現在考えられる最良の形態である。この記述は、本発明の一般的原理を説明するためのものであり、限定する意味に解釈すべきではない。本発明の範囲は、添付した特許請求の範囲によって最適に定められる。図面に表された参照符号は、本明細書で参照されている参照符号と同じである。本出願のために、図面に表された種々の実施形態の各々は、同一の部品に同じ参照符号を用いている。構造には位置や数を変化させた同じ構成要素を基本的に用い、それによって、本発明の思想を実施できる他の構成を生じさせている。

図１は、本発明による自己支持ランフラットタイヤ１０の断面図を示している。限定されないが、図示したタイヤ１０は中間のアスペクト比を有している。タイヤ１０は、カーカス補強プライ１２と、非通気性のインナーライナー１４と、一対のビード１６と、一対のビードフィラーエイペックス１８と、一対のサイドウォール楔形インサート２０とを有するカーカス構造を持っている。各サイドウォール楔形インサート２０は、カーカス補強プライ１２とインナーライナー１４との間に位置している。１つおよび複数のカーカス補強プライのための種々の構成において、複数の補強プライが、複数のサイドウォール楔形インサートと同様にカーカス補強プライとして用いられてよいことは、当業者にとって明らかであろう。

カーカス構造の半径方向外側にはベルト構造が位置している。ベルト構造は、少なくとも２つのクロスコード補強プライ２２、２４を有している。クロスコード補強プライ２２、２４は、それらのコードを隣接するプライのコードに対して反対向きに傾いて、タイヤ中心線CLに対して１８°から３５°の角度で傾いている。図１には示していないが、クロスコード補強プライ２２、２４の半径方向外側にオーバーレイプライが位置していてもよい。オーバーレイプライは、タイヤ中心線CLに対しておよそ０°傾いたコードを有し、図３に示すように、全てのクロスコード補強プライ２２、２４を完全に覆うように、最も幅が広いクロスコード補強プライ２２または２４よりも大きな軸方向幅を有している。

ベルト構造の半径方向外側にはトレッド２５がある。トレッド２５は、図示しないが、横方向および周方向の一群の溝からなるトレッドパターンをもつ。トレッド２５は、従来どおり単一のエラストマで形成されるが、複数のエラストマで構成したり、キャップ／ベース構造で半径方向に配置され、または軸方向に配置されて区画トレッドを作り出す、異なるエラストマで構成したりしてもよい。

本発明の一実施形態によれば、クッション層２６が、カーカス補強プライ１２とベルト構造との間に位置している。クッション層２６は、多孔質エラストマ部品として作られているので、道路からの振動や衝撃を吸収し減衰させるクッション材料の圧縮性を利用する、衝撃吸収用のクッションとして働く。クッション層２６は、隣接するエラストマに適合するように選択された従来のエラストマベースから形成されている。ベースエラストマは、隣接するベルト補強プライ２２、２４またはカーカス補強プライ１２の補強コードを被覆するベースエラストマと同じであることが好ましい。エラストマには、硬化後の空隙率が２０％から８０％になる、すなわちクッション層２６の全容積の２０％から８０％がエラストマの気泡、すなわち空隙になるのに十分な量の、発泡剤が含有されている。エラストマの空隙率は４０％から７０％の範囲であることが好ましい。

望ましいクッション作用を達成するために、クッション層２６は、最も幅が狭いベルト補強プライの軸方向幅W_SBの２０％以上、好ましくは６０％以上の軸方向幅W_Cをもつ。クッション層２６は、最大でベルト構造の軸方向幅W_Bの１１５％に等しい軸方向幅W_Cを持ち、好ましい最大の軸方向幅W_Cはベルト構造の軸方向幅W_Bの１００％に等しい。軸方向幅W_Bは、最も幅が広いクロスコード補強プライ２２または２４の幅に等しい。

クッション層２６の半径方向厚さT_Cは，図２に示すように、隣接するクロスコードベルト補強層の半径方向厚さT_B、または隣接するカーカスプライ１２の半径方向厚さT_Pの５０％以上である。クッション層２６は、隣接するクロスコードベルトプライ２２または２４、またはカーカスプライ１２の半径方向厚さT_BまたはT_Pの３倍以下の半径方向厚さT_Cを持つ。

図３は、本発明の他の実施形態を示している。クッション層２６は、クロスコードベルト補強プライ２２、２４の間に位置している。図示した実施形態では、クッション層２６は、最も幅が狭いベルト補強プライ２４の軸方向幅W_SBに等しい軸方向幅W_Cと、隣接するベルトプライ２２または２４の何れかの半径方向厚さのおよそ２倍の半径方向厚さT_Cと、を持つ。また図示されているように、最も外側のクロスコードベルト補強プライの半径方向外側にオーバーレイプライ２８がある。クッション層２６が一対のクロスコードベルトプライ２２、２４の間に位置している本実施形態のクッション層２６は、図１および図２のタイヤについて上述したのと同様の、好ましい軸方向幅W_Cの範囲および半径方向厚さT_Cの範囲を持っている。

クッション層２６の効果の原理を試験するために、クッション層が存在するかしないか、およびクッション層の位置を除いて同じサイズおよび構成の３つのタイヤを製造した。タイヤサイズは、各タイヤサイドウォールに複数のカーカス補強プライと複数のサイドウォールインサートとを持つ２２５／４５Ｒ１７であった。各タイヤのベルト構造は、２つのクロスコード補強プライと１つのオーバーレイプライを含んでいた。第１のタイヤはクッション層を持たず、対照タイヤとする。

第２のタイヤであるタイヤＡは、図３に示したのと同様の、隣接するクロスコードベルト補強プライの間に位置したクッション層を有していた。第３のタイヤであるタイヤＢは、図１に示したのと同様の、半径方向最も内側のベルト補強プライと半径方向最も外側のカーカス補強プライとの間に位置したクッション層を有していた。

タイヤＡおよびタイヤＢに対するクッション層の追加によって、タイヤ重量がそれぞれ６．５％および７．７％増加した。

タイヤに対して多くの試験を行い、その結果を表２および以下に示す。

本発明のタイヤに対して、対照タイヤと比較されたタイヤのランフラット性能を比較するためにランフラット試験を行った。実験室ランフラット試験は、３８℃で行い、タイヤの空気を抜き、タイヤの基準負荷耐能力の５５％に等しい初期負荷をタイヤにかけ、毎時８８キロで走行させることを含む。１７６ｋｍのウオームアップ期間の後、タイヤ負荷をタイヤのランフラット性能が測定されるまで、８８ｋｍ毎に５％ずつ増加させた。この実験室ランフラット試験は、クッション層を持つタイヤが、対照／従来型ランフラットタイヤに匹敵するランフラット距離を達成する能力があったことを示している。表２に示された数字は正規化された距離であり、対照タイヤの距離は１００で正規化されている。

操舵性、コーナリング性能、快適性、および回転ノイズは、全て主観的な試験である。対照タイヤは、全ての主観的カテゴリーで１００の値を持ち、タイヤＡおよびＢは対照タイヤと比較して判断した。タイヤＡは、全ての主観的領域において対照タイヤよりも高く評価された。タイヤＢは、快適性に匹敵する性能で操舵性の改善を示し、コーナリング性能および回転ノイズは対照標準タイヤと同レベルではなかったが、結果は、満足すべき範囲にある。

固定軸に取り付けたときの、本発明のタイヤおよび対照タイヤの固有振動数を測定した。垂直（それぞれ接線の）方向は、接地面に垂直なベクトルに（それぞれ移動方向を示す、接地面に平行なベクトルに）合わせられる。数値を以下の表３に示す。

当業者にとって明らかなように、共振周波数が低い値へ変化することは、低いレベルの力がタイヤによって、共振が位置している周波数範囲で車体の中へ伝わることを示している。これらの結果は、提案した構造がフィルター作用を有することを明らかにしている。

タイヤを、ランフラット動作中のトレッド中心のリフト量を測定するために試験され、その結果を表４に示す。タイヤには、０．０ｂａｒの膨張圧力で４００ｋｇの負荷をかけた。リフトオフ量および残存部高さを測定した。

本発明のタイヤは、ランフラット動作中、リフトオフ量が減少し、ランフラット動作中、大きい断面高さを保持した。クッション層２６は、タイヤを減衰させつつ、ランフラット動作中のトレッド構造を維持するようにも働く。

図４は、本発明の他の実施形態を示している。クッション層２６は、両方のクロスコード補強プライ２２，２４の半径方向外側に位置している。クッション層２６は、最も幅が小さいクロスコード補強プライ２４の幅W_SBよりも小さい幅W_Cを有している。クッション層２６の半径方向厚さT_Cは、隣接しているクロスコード補強プライ２４の半径方向厚さT_Bの２倍よりも大きい。

図５の実施形態では、クッション層２６は、オーバーレイプライ２８の半径方向外側に位置している。クッション層２６は、クロスコード補強プライ２２の幅W_Bに等しい幅W_Cと、最も隣接しているクロスコード補強プライ２４の半径方向厚さT_Bにおおよそ等しい半径方向厚さT_Cと、を有している。本実施形態では、トレッド２５は、半径方向に隣接している複数のゴム層、トレッドキャップ３２、およびトレッドベース３０から形成されている。クッション層２６は、トレッドベース３０とは別個で異なるものであり、トレッドベース３０に直接隣接している。

クッション層２６の位置にかかわらず、幅W_Cは、最小幅のベルト補強プライの軸方向幅W_SBの２０％以上の最小軸方向幅W_Cと、ベルト構造の軸方向幅W_Bの１１５％である最大軸方向幅をもつ。好ましい軸方向幅W_Cの範囲は、最も幅が小さいクロスコードベルト補強プライの軸方向幅W_SBの６０％から、ベルト構造の軸方向幅W_Bの１００％までである。クッション層２６の半径方向厚さT_Cは、最も隣接しているカーカスプライまたはベルト補強プライの５０％から３００％までの範囲にある。

自己支持ランフラットタイヤに多孔質層を用いる本発明は、ランフラットタイヤの快適性能を改善するとともに、動作中のトレッド寿命が短くなるのも改善する。本発明のタイヤは、従来のランフラットタイヤに匹敵するランフラットタイヤ性能を示す。

本発明による自己支持ランフラットタイヤの断面図である。 図１のタイヤのベルト構造の断面図である。 本発明の他の実施形態を示す図である。 本発明の他の実施形態を示す図である。 本発明の他の実施形態を示す図である。

符号の説明

１０ タイヤ
１２ カーカス補強プライ
１４ インナーライナー
１６ ビード
１８ ビードフィラーエイペックス
２０ サイドウォール楔形インサート
２２、２４ クロスコード補強プライ
２５ トレッド
２６ クッション層
２８ オーバーレイプライ
３０ トレッドベース
３２ トレッドキャップ

Claims (1)

1. 少なくとも一つのカーカス補強プライと、少なくとも一対のサイドウォール楔形インサートと、ベルト補強構造と、を有し、前記ベルト補強構造は、少なくとも一対のクロスコードベルト補強プライを有する、空気入りランフラットタイヤにおいて、
   前記少なくとも一つのカーカス補強プライと前記ベルト補強構造との間に位置する多孔質エラストマ層を有し、
   前記多孔質エラストマ層は、隣接するクロスコードベルト補強プライの半径方向厚さ（ＴＢ）、または隣接するカーカス補強プライの半径方向厚さ（ＴＰ）の５０％以上かつ３倍以下の半径方向厚さ（ＴＣ）を有することを特徴とする空気入りランフラットタイヤ。

Images