JP4788438B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、ランフラット走行性能を有する空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、ランフラット耐久性を維持しつつ通常走行時の乗り心地を改善するようにした空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤにおいて、サイドウォール部に断面三日月形状の補強ゴム層を埋設し、その補強ゴム層の剛性に基づいてランフラット走行を可能にしたものがある。このようなサイド補強型のランフラットタイヤは、ホイールに装着された中子等の支持体に頼らずにタイヤ構造に基づいてランフラット走行を達成するという利点があるものの、サイドウォール部の剛性が一般のタイヤに比べて高いため通常走行時の乗り心地が悪くなるという欠点がある。

これに対して、通常走行時の乗り心地を改善するために、補強ゴム層において硬度が比較的低いゴムと硬度が比較的高いゴムとをタイヤ径方向に交互に積み重ねた構造、或いは、補強ゴム層に対してタイヤ周方向に連続して延びる少なくとも１本の溝を設けた構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、上記構造では、乗り心地の改善効果が見込まれるものの、ランフラット耐久性が低下するという問題がある。つまり、補強ゴム層において低硬度ゴムと高硬度ゴムとを交互に積み重ねた場合、ランフラット走行時に高硬度ゴムと低硬度ゴムとの境界等に亀裂が発生すると、その亀裂がタイヤ周方向に成長し、補強ゴム層の破壊を促進することになる。一方、補強ゴム層に対して環状溝を設けた場合においても、ランフラット走行時に環状溝の溝底等に亀裂が発生すると、その亀裂がタイヤ周方向に成長し、補強ゴム層の破壊を促進することになる。
特開平２００３−１１８３２４号公報

本発明の目的は、ランフラット耐久性を維持しつつ通常走行時の乗り心地を改善するようにした空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤは、サイドウォール部に断面三日月形状の補強ゴム層を備えた空気入りタイヤにおいて、前記補強ゴム層の厚さ方向の少なくとも一部に、硬度が相対的に高いゴムから構成される海部分と該海部分中にタイヤ径方向及びタイヤ周方向に断続するように点在して硬度が相対的に低いゴムから構成される複数の島部分とを含む複合層を設けたことを特徴とするものである。

本発明では、サイドウォール部に配置された断面三日月形状の補強ゴム層の厚さ方向の少なくとも一部に、硬度が相対的に高いゴムから構成される海部分と硬度が相対的に低いゴムから構成される複数の島部分とを含む複合層を設けているので、通常走行時には、サイドウォール部に伝わる応力を島部分の緩衝作用に基づいて緩和し、乗り心地を改善することができる。一方、ランフラット走行時には、断面三日月形状の補強ゴム層に生じる圧縮応力を島部分の緩衝作用に基づいて緩和することができる。しかも、海部分の中にタイヤ周方向に不連続な島部分を配置しているので、硬度が相対的に高いゴムからなる海部分に亀裂が発生した場合や硬度が相対的に低いゴムからなる島部分と硬度が相対的に高いゴムからなる海部分との界面に亀裂が発生した場合、その亀裂がタイヤ周方向に成長するのを抑制し、良好なランフラット耐久性を維持することができる。

本発明において、海部分の２０℃でのJIS-A 硬度を６５〜９８の範囲に設定し、島部分の２０℃でのJIS-A 硬度を４５以上で海部分のJIS-A 硬度よりも５〜５５低く設定することが好ましい。これにより、ランフラット耐久性を維持しながら乗り心地を効果的に改善することができる。

複合層のタイヤ子午線断面に占める島部分の比率は１０％〜５０％の範囲に設定することが好ましい。これにより、ランフラット耐久性を維持しながら乗り心地を効果的に改善することができる。なお、複合層のタイヤ子午線断面に占める島部分の比率はタイヤ周方向に変動するため、以下の測定方法にて特定されるものとする。即ち、タイヤ周上の任意の１２ヶ所にて断面サンプルを採取し、各断面サンプルにおける複合層の面積と複数の島部分の総面積を測定する。そして、複合層の面積に対する島部分の総面積の比率の平均値を求め、これを複合層のタイヤ子午線断面に占める島部分の比率とする。

補強ゴム層には複合層に沿って延在して硬度が相対的に低いゴムから構成される補助層を設け、複合層の体積を補強ゴム層の２０％以上にしても良い。補助層の２０℃でのJIS-A 硬度は４５以上で海部分のJIS-A 硬度よりも５〜５５低く設定すると良い。この場合も、ランフラット耐久性を維持しながら乗り心地を改善する効果を得ることができる。

また、補強ゴム層に複数層の複合層を設け、これら複合層を島部分の位置が互いにずれるように積層しても良い。この場合、補強ゴム層における亀裂の発生を効果的に防止することができる。

島部分のタイヤ周方向の長さとタイヤ径方向の長さとの比は２：８〜８：２とすることが好ましい。島部分のタイヤ周方向の長さを大きくすることで乗り心地が向上し、島部分のタイヤ径方向の長さを大きくすることでランフラット耐久性を向上することができる。そのため、上記長さ比に基づいて乗り心地とランフラット耐久性とのバランスを任意に調整することができる。

また、複合層の島部分の配置に基づいて該複合層にタイヤ径方向に対して一方向に傾斜しつつ海部分の連続体からなる第１の柱状構造体とタイヤ径方向に対して他方向に傾斜しつつ海部分の連続体からなる第２の柱状構造体とを形成し、第１の柱状構造体を第２の柱状構造体よりも厚くしても良い。この場合、補強ゴム層の剛性に異方性を持たせることができ、第１の柱状構造体及び第２の柱状構造体の傾斜方向に基づいてタイヤの制動力や駆動力を任意に調整することができる。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示すものである。図１において、１はトレッド部、２はサイドウォール部、３はビード部である。左右一対のビード部３，３間には２層のカーカス層４が装架され、これらカーカス層４の端部がビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されている。トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には、２層のベルト層６がタイヤ全周にわたって配置されている。これらベルト層６は、タイヤ周方向に対して傾斜する補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。更に、ベルト層６の外周側にはベルトカバー層７が配置されている。ベルトカバー層７はタイヤ周方向に配向する補強コードを含み、その補強コードをタイヤ周方向に連続的に巻回したものである。

上記空気入りタイヤにおいて、サイドウォール部２には断面三日月形状の補強ゴム層１０が埋設されている。図１において、補強ゴム層１０は２層のカーカス層４のタイヤ幅方向内側に配置されているが、この補強ゴム層１０はカーカス層４のタイヤ幅方向内側、層間及びタイヤ幅方向外側のいずれかの位置又は組み合わせた位置に配置することが可能である。

補強ゴム層１０の厚さ方向の中央部には、海島構造を有する複合層１１が設けられている。複合層１１は補強ゴム層１０の厚さ方向の少なくとも一部を構成するものであれば良いが、場合によっては補強ゴム層１０の全部を構成しても良い。この複合層１１は、硬度が相対的に高いゴムから構成される海部分１１ａと、該海部分１１ａ中に点在して硬度が相対的に低いゴムから構成される複数の島部分１１ｂとを含んでいる。つまり、図２に示すように、島部分１１ｂは、タイヤ径方向に不連続であり、かつタイヤ周方向にも不連続である。

このようにサイドウォール部２に配置された断面三日月形状の補強ゴム層１０の厚さ方向の少なくとも一部に、高硬度ゴムからなる海部分１１ａと低硬度ゴムからなる複数の島部分１１ｂとを含む複合層１１を設けることにより、通常走行時には、サイドウォール部２に伝わる応力を島部分１１ｂの緩衝作用に基づいて緩和し、乗り心地を改善することができる。一方、ランフラット走行時には、断面三日月形状の補強ゴム層１０に生じる圧縮応力を島部分１１ｂの緩衝作用に基づいて緩和することができる。しかも、海部分１１ａの中にタイヤ周方向に不連続な島部分１１ｂを配置しているので、高硬度ゴムからなる海部分１１ａに亀裂が発生した場合や低硬度ゴムからなる島部分１１ｂと高硬度ゴムからなる海部分１１ａとの界面に亀裂が発生した場合、その亀裂がタイヤ周方向に成長するのを抑制し、良好なランフラット耐久性を発揮することが可能になる。

上記空気入りタイヤにおいて、海部分１１ａの２０℃でのJIS-A 硬度は６５〜９８の範囲に設定し、島部分１１ｂの２０℃でのJIS-A 硬度は４５以上で海部分１１ａのJIS-A 硬度よりも５〜５５低く設定すると良い。海部分１１ａのJIS-A 硬度が６５未満であると、或いは、島部分１１ｂのJIS-A 硬度が４５未満であると、ランフラット耐久性が低下する。また、海部分１１ａのJIS-A 硬度と島部分１１ｂのJIS-A 硬度との差が５未満であると乗り心地の改善効果が低下し、逆に５５を超えると海部分１１ａと島部分１１ｂとの界面での剥離を生じ易くなる。海部分１１ａのJIS-A 硬度の最も好ましい範囲は７５〜９５であり、海部分１１ａのJIS-A 硬度と島部分１１ｂのJIS-A 硬度との差の最も好ましい範囲は１０〜２０である。

複合層１１のタイヤ子午線断面に占める島部分１１ｂの比率は１０％〜５０％の範囲に設定すると良い。この比率が１０％未満であると乗り心地の改善効果が低下し、逆に５０％を超えるとランフラット耐久性が低下する。上記比率の最も好ましい範囲は２０％〜４０％である。

補強ゴム層１０には、複合層１１に沿って延在して硬度が相対的に低いゴムから構成される補助層１２が設けられている。図１において、補助層１２は複合層１１の両側に配置されているが、補助層１２は複合層１１のタイヤ幅方向内側、タイヤ幅方向外側又は両側に配置することが可能である。ここで、複合層１１の体積は補強ゴム層１０の２０％以上にすると良い。複合層１１の体積比率を大きくすることでランフラット耐久性を向上し、複合層１１の体積比率を小さくすることで乗り心地を向上することができる。特に、複合層１１の体積比率を４０％〜７０％の範囲にした場合、良好なランフラット耐久性を維持しつつ乗り心地を向上することができる。

補助層１２の２０℃でのJIS-A 硬度は４５以上で複合層１１の海部分１１ａのJIS-A 硬度よりも５〜５５低く設定すると良い。補助層１２のJIS-A 硬度が４５未満であるとランフラット耐久性が低下する。また、補助層１２のJIS-A 硬度と複合層１１の海部分１１ａのJIS-A 硬度との差が５未満であると乗り心地の改善効果が低下し、逆に５５を超えると補助層１２と複合層１１の海部分１１ａとの界面での剥離を生じ易くなる。なお、複合層１１の両側に補助層１２を配置する場合、タイヤ幅方向外側に配置される補助層１２のJIS-A 硬度をタイヤ幅方向内側に配置される補助層１２のJIS-A 硬度よりも５〜１５高く設定することで圧縮応力を効果的に緩和し、乗り心地の改善効果が高くなる。

図３及び図４は本発明の他の実施形態からなる空気入りタイヤを示すものである。これら実施形態は図１の実施形態とは補強ゴム層の構造だけが異なるものであるので、図１と同一物には同一符号を付してその部分の詳細な説明は省略する。

図３において、補強ゴム層１０には２層の複合層１１が含まれている。これら複合層１１は島部分１１ｂの位置が互いにずれるように積層されている。このように島部分１１ｂの位置をずらして複数層の複合層１１を積層した場合、補強ゴム層１０における亀裂の発生を効果的に防止し、ランフラット耐久性を更に高めることができる。

一方、図４においては、補強ゴム層１０には２層の複合層１１と１層の補助層１２が含まれている。これら複合層１１は島部分１１ｂの位置が互いにずれるように補助層１２を挟んで積層されている。この場合も、補強ゴム層１０における亀裂の発生を効果的に防止し、ランフラット耐久性を更に高めることができる。

図５〜図７はそれぞれ断面三日月形状の補強ゴム層に含まれる複合層の変形例を示すものであり、その横方向がタイヤ周方向Ｃであり、その縦方向がタイヤ径方向Ｒである。図５〜図７において、島部分１１ｂのタイヤ周方向の長さＡとタイヤ径方向の長さＢとの比は２：８〜８：２とすると良い。島部分１１ｂのタイヤ周方向の長さＡを大きくすることで乗り心地が向上し、島部分１１ｂのタイヤ径方向の長さＢを大きくすることでランフラット耐久性を向上することができる。そのため、長さＡと長さＢとの比に基づいて乗り心地とランフラット耐久性とのバランスを任意に調整することができる。

図８は断面三日月形状の補強ゴム層に含まれる複合層の更なる変形例を示すものであり、その横方向がタイヤ周方向Ｃであり、その縦方向がタイヤ径方向Ｒである。図８に示すように、複合層１１の島部分１１ｂの配置に基づいて、該複合層１１には、タイヤ径方向Ｒに対して一方向に傾斜しつつ海部分１１ａの連続体からなる第１の柱状構造体Ｘと、タイヤ径方向Ｒに対して他方向に傾斜しつつ海部分１１ａの連続体からなる第２の柱状構造体Ｙとが形成されている。これら柱状構造体Ｘ，Ｙは軟らかい島部分１１ｂを含んでいない高剛性部分である。ここで、第１の柱状構造体Ｘは第２の柱状構造体Ｙよりも厚くなっている。つまり、第１の柱状構造体Ｘの長手方向への入力に対する抗力は、第２の柱状構造体Ｙの長手方向への入力に対する抗力よりも大きくなっている。

上記のように複合層１１の剛性に異方性を持たせた場合、第１の柱状構造体Ｘ及び第２の柱状構造体Ｙの傾斜方向に基づいてタイヤの制動力や駆動力を任意に調整することができる。例えば、回転方向が指定されたタイヤであれば、制動時に有効な剛性と駆動時に有効な剛性とを互いに異ならせることができる。また、非対称トレッドパターンを有するタイヤであれば、車両内側の剛性と車両外側の剛性とを互いに異ならせることにより、乗り心地、制動力及び駆動力を任意に調整することができる。

上述した空気入りタイヤの製造方法は特に限定されるものではないが、複合層を含む補強ゴム層の成形方法としては、例えば、図９に示す成形方法を行うことができる。即ち、図９に示すように、硬度が相対的に高いゴムからなるゴムシート２１に複数個の貫通穴２１ｂを形成し、該ゴムシート２１の片面側又は両面側に硬度が相対的に低いゴムシート２２を積層し、その積層体２３をタイヤ成形時に断面三日月形状の補強ゴム層の材料として使用する。つまり、サイドウォール部に相当する位置に積層体２３を配置した未加硫タイヤを成形し、その未加硫タイヤを金型内で加硫する。これにより、加硫時にゴムシート２１の貫通穴２１ａにゴムシート２２の一部が流入し、その結果として、ゴムシート２１が複合層の海部分となり、貫通穴２１ａに流入したゴムシート２２の一部が複合層の島部分となり、ゴムシート２２の残部が補助層となる。なお、ゴムシート２１には隣り合う貫通穴２１ａ，２１ａの相互間や貫通穴２１ａとゴムシート２１の外縁との間に連通する脱気用の溝２１ｂを設けても良い。そのような溝２１ｂを設けた場合、タイヤ成形時に貫通穴２１ａ内に閉じ込められる空気を効率良く取り除くことが可能になる。

タイヤサイズ２４５／４０ＺＲ１８の空気入りタイヤにおいて、サイドウォール部に埋設する断面三日月形状の補強ゴム層の構成だけを異ならせた従来例及び実施例のタイヤをそれぞれ作製した。

従来例のタイヤは、断面三日月形状の補強ゴム層を単一材料から構成し、その材料として２０℃でのJIS-A 硬度が９５となるゴム組成物を用いたものである。一方、実施例のタイヤは、断面三日月形状の補強ゴム層に２０℃でのJIS-A 硬度が９５となるゴム組成物から構成される海部分と２０℃でのJIS-A 硬度が８５となるゴム組成物から構成される複数の島部分とを含む複合層を設けたものである。複合層のタイヤ子午線断面に占める島部分の比率は３０％とした。個々の島部分は、タイヤ周方向の長さＡを１８ｍｍとし、タイヤ径方向の長さＢを３ｍｍとし、タイヤ側面視形状を概ね長円とした（図５参照）。また、補強ゴム層において、５列の島部分をタイヤ径方向に１０ｍｍ間隔で配置し、各列の島部分をタイヤ周方向に１０ｍｍ間隔で配置し、かつ島部分のタイヤ周方向の位置を１列毎の互い違いにした。

これら試験タイヤについて、以下の試験方法により、通常走行時の乗り心地、ランフラット走行時の乗り心地、ランフラット走行時の耐久性をそれぞれ評価し、その結果を表１に示した。

通常走行時の乗り心地：
試験タイヤをリムサイズ１８×８ＪＪのホイールに組付けて車両に装着し、全タイヤの空気圧を２３０ｋＰａとし、荷重条件を最大負荷能力の８８％とした。そして、通常走行時の乗り心地についてテストドライバーによる官能評価を行った。評価結果は、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど通常走行時の乗り心地が優れていることを意味する。

ランフラット走行時の乗り心地：
試験タイヤをリムサイズ１８×８ＪＪのホイールに組付けて車両に装着し、右前輪のタイヤの空気圧０ｋＰａとし、他の車輪のタイヤの空気圧を２３０ｋＰａとし、荷重条件を最大負荷能力の８８％とした。そして、速度９０ｋｍ／ｈでのランフラット走行時の乗り心地についてテストドライバーによる官能評価を行った。評価結果は、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほどランフラット走行時の乗り心地が優れていることを意味する。

ランフラット走行時の耐久性：
試験タイヤをリムサイズ１８×８ＪＪのホイールに組付けて車両に装着し、右前輪のタイヤの空気圧０ｋＰａとし、他の車輪のタイヤの空気圧を２３０ｋＰａとし、荷重条件を最大負荷能力の８８％とした。そして、速度９０ｋｍ／ｈにて走行し、故障が発生するまでの走行距離を測定した。評価結果は、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほどランフラット走行時の耐久性が優れていることを意味する。

この表１に示すように、実施例のタイヤは、従来例との対比において、通常走行時の乗り心地、ランフラット走行時の乗り心地、ランフラット走行時の耐久性の全てが改善されていた。

本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す子午線半断面図である。 図１の空気入りタイヤにおける断面三日月形状の補強ゴム層に含まれる複合層を抽出して示す斜視断面図である。 本発明の他の実施形態からなる空気入りタイヤを示す子午線半断面図である。 本発明の他の実施形態からなる空気入りタイヤを示す子午線半断面図である。 断面三日月形状の補強ゴム層に含まれる複合層の変形例を示す平面図である。 断面三日月形状の補強ゴム層に含まれる複合層の変形例を示す平面図である。 断面三日月形状の補強ゴム層に含まれる複合層の変形例を示す平面図である。 断面三日月形状の補強ゴム層に含まれる複合層の変形例を示す平面図である。 断面三日月形状の補強ゴム層の成形方法を示す斜視図である。

符号の説明

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
４ カーカス層
５ ビードコア
６ ベルト層
７ ベルトカバー層
１０ 補強ゴム層
１１ 複合層
１１ａ 海部分
１１ｂ 島部分
１２ 補助層
Ｘ，Ｙ 柱状構造体

Claims (8)

1. サイドウォール部に断面三日月形状の補強ゴム層を備えた空気入りタイヤにおいて、前記補強ゴム層の厚さ方向の少なくとも一部に、硬度が相対的に高いゴムから構成される海部分と該海部分中にタイヤ径方向及びタイヤ周方向に断続するように点在して硬度が相対的に低いゴムから構成される複数の島部分とを含む複合層を設けた空気入りタイヤ。
2. 前記海部分の２０℃でのJIS-A 硬度を６５〜９８の範囲に設定し、前記島部分の２０℃でのJIS-A 硬度を４５以上で前記海部分のJIS-A 硬度よりも５〜５５低く設定した請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記複合層のタイヤ子午線断面に占める前記島部分の比率を１０％〜５０％の範囲に設定した請求項１又は請求項２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記補強ゴム層に前記複合層に沿って延在して硬度が相対的に低いゴムから構成される補助層を設け、前記複合層の体積を前記補強ゴム層の２０％以上にした請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. 前記補助層の２０℃でのJIS-A 硬度を４５以上で前記海部分のJIS-A 硬度よりも５〜５５低く設定した請求項４に記載の空気入りタイヤ。
6. 前記補強ゴム層に複数層の複合層を設け、これら複合層を島部分の位置が互いにずれるように積層した請求項１〜５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
7. 前記島部分のタイヤ周方向の長さとタイヤ径方向の長さとの比を２：８〜８：２とした請求項１〜６のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
8. 前記複合層の島部分の配置に基づいて該複合層にタイヤ径方向に対して一方向に傾斜しつつ海部分の連続体からなる第１の柱状構造体とタイヤ径方向に対して他方向に傾斜しつつ海部分の連続体からなる第２の柱状構造体とを形成し、第１の柱状構造体を第２の柱状構造体よりも厚くした請求項１〜７のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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