JP5041869B2 - 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補強ゴム層を備えていて、第２ビードによりリム外れを抑制するようにしたダブルビードタイプのランフラットタイヤに関する。

サイドウォール部に補強ゴム層を備えたランフラットタイヤによれば、パンク等に起因してタイヤ内部の空気圧が低下した場合に、補強ゴム層がタイヤを支持して完全に偏平化することを防ぎ、ランフラット走行が可能になる。ところが、タイヤ内部の空気圧が低下した状態では、ビード部のリムフランジへの押圧が弱まって嵌合力が低下しているため、ビード部がビードシートから内側に脱落してリム外れが起こり易くなるという問題があった。そこで、第２ビードによりリム外れを抑制するようにしたダブルビードタイプのランフラットタイヤが提案されている（下記特許文献１参照）。

従来のダブルビードタイプのランフラットタイヤは、図３に示すように、ビード部２１のタイヤ幅方向外側に環状膨出部３０を備え、そこに第２ビードとしてのビード２８が配設されており、ランフラット走行時には、この環状膨出部３０がリムフランジ８ａに当接することでビード部２１の内側への変位を規制し、リム外れを防止する。環状膨出部３０は、リムフランジ８ａの外周側湾曲面に沿って対向する内周側面２４と、サイドウォール部２２の外周壁２２ａからタイヤ径方向内側に向かってタイヤ幅方向外側に張り出した外周側面２５とを備え、それらの間にビード２８が断面正方形状又は断面真円形状をなして配されていた。

しかしながら、本発明者が研究したところ、従来のダブルビードタイプのランフラットタイヤには、耐リム外れ性の点において未だ改善の余地があることが判明した。図４、５は、そのことを説明するためのグラフである。これらのグラフでは、車両旋回に相当する横力が負荷されたランフラット走行状態において、環状膨出部に配されたビードが、接地後方側においてタイヤ幅方向外側（図４縦軸の数値が大となる側）に大きく変位しており、それに伴ってリムとの嵌合圧が低下して耐リム外れ性が悪化することが分かる。

ここで、図４は、従来のダブルビードタイプのランフラットタイヤにおいて、車両旋回に相当する横力が負荷されたランフラット走行状態における周方向位置と第２ビードの横変位量との関係を示すグラフであり、図５は、そのときの周方向位置と嵌合圧との関係を示すグラフである。各グラフの横軸の周方向位置は、０°（３６０°）が非接地の頂上位置を、１８０°が接地中心位置を、０〜１８０°が踏み込み側となる接地前方側を、１８０〜３６０°が蹴り出し側となる接地後方側を示している。

また、従来のダブルビードタイプのランフラットタイヤには、リム組み性の点において大きな問題があった。すなわち、タイヤのリム組みでは、リムドロップにビード部を一旦落とし込んだ後、タイヤの内部に空気を充填し、その内圧によりビード部を外側に押し上げてハンプを乗り越えさせる必要があるが、ダブルビードタイプのランフラットタイヤでは、図６に示すように、ビード２８を有する環状膨出部３０をも押し上げてリムフランジ８ａを乗り越えさせる必要があるため、前述した内圧（ハンプ乗り越え圧）を過度に高くせざるを得ず、リム組み作業が非常に困難で煩雑であった。
特開昭５２−１２１２０４号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ダブルビードタイプのランフラットタイヤでありながら、耐リム外れ性とリム組み性とを高い次元で両立す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。

本発明者は、上記目的を達成すべく、ビード部がハンプを乗り越えさせる際のメカニズムについて鋭意研究を重ねたところ、従来のダブルビードタイプのランフラットタイヤでは、タイヤをリム組みする際に、図６の点線枠Ａで示した第２ビードの上部の部位に大きな圧縮応力が作用し、そのためにハンプ乗り越え圧が高くなることを見出し、その一方で、この部位のゴムボリュームを低減すると、耐リム外れ性が悪化してしまうことにも注目した。本発明は、かかる事柄に着目してなされたものであり、下記の如き構成により上記目的を達成することができるものである。

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、その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を備える空気入りタイヤにおいて、リムフランジの外周側湾曲面に沿って対向する内周側面と、前記内周側面のタイヤ径方向外側に配され、前記サイドウォール部の外周壁にくびれ部を介して連なる外周側面と、前記内周側面と前記外周側面との間に配され、ビードワイヤをらせん状に且つ多段に連続して巻き重ねて形成された環状の第２ビードとを有しており、少なくとも一方の前記ビード部よりタイヤ幅方向外側に突出形成された環状突起と、前記環状突起の内周側面に沿って配設された補強材とを備え、前記第２ビードが、タイヤ子午線断面にてタイヤ幅方向に長い偏平形状をなして拡幅形成されているとともにリムフランジの外周側湾曲面に沿って湾曲しているものである。

上記構成によれば、リムフランジの外周側湾曲面に沿って対向する内周側面と、その内周側面のタイヤ径方向外側に配され、サイドウォール部の外周壁にくびれ部を介して連なる外周側面とを備えた環状突起に第２ビードを配してあることから、タイヤのリム組み時に大きな圧縮応力が作用しがちであった部位のゴムボリュームが低減されたものとなり、ハンプ乗り越え圧が過度に高くなることを抑制して、優れたリム組み性を発揮することができる。但し、かかる構成によって耐リム外れ性の悪化が懸念されることから、本発明では、その環状突起に配される第２ビードを拡幅形成しつつ、リムフランジの外周側湾曲面に沿って湾曲させている。これにより、第２ビードのタイヤ幅方向に対する断面二次モーメントを増大させて、ランフラット走行時の車両旋回状態における第２ビードの横変位を抑制し、リムとの嵌合圧を全周で確保するとともに、環状突起によるリムフランジとの係合効果を向上して、耐リム外れ性を効果的に高めることができる。更に、かかる第２ビードでは径方向の曲げ剛性が低下するとともに、第２ビード周りのゴムボリュームを低減できるため、環状突起がリムフランジを乗り越え易く、このこともリム組み性の向上に寄与しうる。その結果、本発明では、ダブルビードタイプのランフラットタイヤでありながら、耐リム外れ性とリム組み性とを高い次元で両立することができる。

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、本発明に係るランフラットタイヤの一例を示すタイヤ子午線半断面図である。図２は、図１のビード部１周辺を示す要部断面図である。

本発明のランフラットタイヤは、図１に示すように、一対の環状のビード部１と、ビード部１から各々タイヤ径方向外側へ延びるサイドウォール部２と、サイドウォール部２の外側端同士を連ねるトレッド部３とを備える。ビード部１には、ビードワイヤの収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、硬質ゴムからなるビードフィラー１２とが配されている。タイヤ内部の空気圧が正常であれば、ビードシート８ｂに載置・装着されたビード部１がリムフランジ８ａに押圧され、タイヤがリム８に嵌合される。

カーカス層４は、タイヤ赤道線Ｃに対して略９０°の角度でコードを配列したプライからなり、一対のビード部１の間に配されて、その端部がビード１ａ及びビードフィラー１２を挟み込むように巻き上げられている。カーカス層４の内周側には、空気圧保持のためのインナーライナー層５が配されている。また、カーカス層４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６およびベルト補強層７が配されている。

サイドウォール部２のカーカス層４の内周側には、断面三日月状をなす補強ゴム層９が配されており、タイヤ内部の空気圧が低下した際には、補強ゴム層９がタイヤを支持して撓み変形を抑制し、それによってランフラット走行が可能となる。補強ゴム層９は、ゴム硬度（ＪＩＳＫ６２５３のタイプＡデュロメータ硬さ試験に準じて測定したゴム硬度）が、例えば６５〜９０゜のゴム層により構成される。補強ゴム層９としては、従来のランフラットタイヤに用いられる補強ゴム層を特に制限なく適用でき、物性の異なる複数のゴム層から構成されていてもよい。

ビード部１のタイヤ幅方向外側には、リムフランジ８ａの外周側湾曲面に沿って対向する内周側面１１と、その内周側面１１のタイヤ径方向外側に配された外周側面１４とを有する環状突起１０が形成されている。環状膨出部１０は、両側のビード部１にそれぞれ形成されていることが好ましいが、少なくとも一方のビード部１に形成されていればよく、例えばリム外れの発生が顕著な車両装着時外側にのみ形成するものでも構わない。

環状突起１０は、リムフランジ８ａよりもタイヤ幅方向外側に突出しつつ、リムフランジ８ａの外周側湾曲面に沿って断面腕状に延びており、その外周側面１４は、サイドウォール部２の外周壁２ａにくびれ部１８を介して連なるとともに、タイヤ径方向内側に向かってタイヤ幅方向外側に緩やかに傾斜している。外周壁２ａは、サイドウォール部２の最大幅位置からタイヤ径方向内側に向かって湾曲しながらタイヤ幅方向内側に傾斜しており、くびれ部１８では大きくえぐれるように湾曲している。

本実施形態では、補強材としてのスチールチェーハー１６が環状突起１０の内周側面１１に沿って配設されている。これにより、リムフランジ８ａとの接触による内周側面１１の摩滅を抑制するとともに、耐リム外れ性の向上にも寄与することができる。なお、スチールチェーハー１６に代えて、レーヨンやナイロン、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ハーを採用しても構わない。

環状突起１０の内周側面１１と外周側面１４との間には、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。）が配されている。本実施形態のビード１ｂは、その中心位置がリムフランジ８ａの最外径点よりもタイヤ径方向外側で且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は、ビード１ａと同様に鋼線等のビードワイヤの収束体からなるものに限られず、例えばアラミド等の有機繊維の収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等の一体ものでも構わない。

図２の点線ＤＬは、図３、６に示した従来のダブルビードタイプのランフラットタイヤが備える環状膨出部３０の輪郭を示している。このように、図１、２に示すタイヤでは、前述した形状の環状突起１０にビード１ｂを配してあるため、タイヤのリム組み時に大きな圧縮応力が作用しがちであった部位（図６の点線枠Ａで示した部位）のゴムボリュームが低減されたものとなり、ハンプ乗り越え圧が過度に高くなることを抑制して、優れたリム組み性を発揮することができる。

本発明では、上記部位のゴムボリュームを低減したことにより耐リム外れ性の悪化が懸念されることから、ビード１ｂを拡幅形成するとともにリムフランジ８ａの外周側湾曲面に沿って湾曲させている。これにより、ビード１ｂのタイヤ幅方向に対する断面二次モーメントを増大させて、ランフラット走行時の車両旋回状態におけるビード１ｂの横変位を抑制し、リム８との嵌合圧を全周で確保するとともに、環状突起１０によるリムフランジ８ａとの係合効果を向上して耐リム外れ性を高めることができる。そのうえ、ビード１ｂの径方向の曲げ剛性が低下することから、環状突起１０がリムフランジ８ａを乗り越え易くなり、リム組み性の向上に寄与しうる。

ビード１ｂは、タイヤ子午線断面にてタイヤ幅方向に長い偏平形状をなし、そのタイヤ子午線断面での幅方向断面二次モーメントをＩｗ、径方向断面二次モーメントをＩｚとするとき、４９ｍｍ^４≦Ｉｗ≦５２４ｍｍ^４、７ｍｍ^４≦Ｉｚ≦２９ｍｍ^４、及び、３．９≦Ｉｗ／Ｉｚ≦１８．２の関係を満たすことが好ましい。これにより、ビード１ｂのタイヤ幅方向に対する断面二次モーメントを適切に増大させて横変位を抑制でき、またビード１ｂの径方向の曲げ剛性を適切に低下させることができる。なお、上記の断面二次モーメントは、ビード１ｂを湾曲させることなく単に拡幅形成した場合の値とする。幅方向断面二次モーメントＩｗは、ビード１ｂのタイヤ幅方向へのたわみに関するものであり、タイヤ径方向に延びる中立軸に関する断面二次モーメントとして計算される。一方、径方向断面二次モーメントＩｚは、タイヤ幅方向に延びる中立軸に関する断面二次モーメントとして計算される。

ビード１ｂは、その断面がタイヤ幅方向外側に向かってタイヤ径方向内側に緩やかに湾曲するよう、タイヤ幅方向外側部分の内径がタイヤ幅方向内側部分の内径よりも小さいことが好ましく、それによりビード１ｂを有する環状突起１０のリムフランジ８ａとの係合効果を良好に向上できる。両者の内径の半径差に相当するタイヤ径方向距離Ｇは、例えば０〜２ｍｍである。ビード１ｂの内周面の曲率半径としては８〜３１ｍｍ、ビード部１の外壁面からビード１ｂの外側面までのタイヤ軸方向距離Ｌとしては１３〜２１．５ｍｍであるものが例示される。更に、ビード１ａの内径Ｒ１とビード１ｂの内径Ｒ２とは、それらの半径差（Ｒ２−Ｒ１）／２が１５〜１９ｍｍであるものが例示される。

このようなビード１ｂは、例えば、１本のビードワイヤをらせん状に且つ多段に連続して巻き重ねる際に、その列数と段数（積層数）とを調整することで拡幅形成でき、ビードワイヤがタイヤ幅方向に６列並んでなる段を２段で積層したものが例示される。また、外周面を円弧状の湾曲面にて膨出形成した円板を準備し、その円板の外周面に上記ビードワイヤを巻き重ねることで、距離Ｇを適切に調整しながら図例のような湾曲したビード１ｂを作製することができる。

突出部１３は、環状突起１０の内周側面１１からタイヤ幅方向外側に連なり、タイヤ径方向内側に突き出るようにして形成されており、リムフランジ８ａに係合してビード部１の内側への変位を規制すべく、リムフランジ８ａの外径よりも小さい内径を有している。本発明では、既述のように耐リム外れ性を向上しうることから、ビード１ｂ周りのゴムボリュームを低減できる。また、ビード１ｂが上述のように湾曲することにより、突出部１３の突出量を確保したまま突出部１３のゴムボリュームを低減できるため、リム組み性を向上できる。突出部１３の内周側面１１からの突出量δは、耐リム外れ性を確保する観点から０．５ｍｍを超えることが好ましく、０．７〜１．７ｍｍであることがより好ましい。上記した各部の寸法は、タイヤ子午線断面でのカットサンプルを用いて計測される。

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。

［タイヤ質量］
各テストタイヤについて、それぞれの質量を算出し、比較例１を１００として指数評価した。

［耐リム外れ性］
テストタイヤを実車の左側前方となるリム（リムサイズ１８×８−ＪＪ）に装着し、空気圧０ｋＰａのランフラット状態にして、直進から半径２０ｍの円形コースを右回りに旋回するＪターン走行を行った。走行速度は、２５ｋｍ／ｈからスタートし、リム外れが発生するまで速度を上昇させ、リム外れが発生したときの走行速度を調べた。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するときの走行速度が大きく、耐リム外れ性に優れていることを示す。

［リム組み性］
テストタイヤをリム（リムサイズ１８×８−ＪＪ）に装着するにあたり、両側のビード部がハンプを乗り越えてビードシートに装着されたときの空気圧を計測し、ハンプ乗り越え圧とした。比較例１を１００として指数評価し、数値が小さいほどハンプ乗り越え圧が小さく、リム組み性に優れていることを示す。

比較例１〜５及び実施例
図３、６に示すタイヤ構造のテストタイヤを設定し、比較例１〜３とした。また、図１、２に示すタイヤ構造のテストタイヤを設定し、比較例４、５及び実施例とした。但し、比較例４、５では第２ビードを断面矩形状とし、実施例では第２ビードを図２に示すような拡幅にて湾曲させた形状にした。なお、各例では、一律にタイヤサイズを２４５／４０ＺＲ１８（片側ダブルビード構造）、（Ｒ２−Ｒ１）／２＝１７．４ｍｍ、Ｌ＝１９．３ｍｍとしており、実施例では、第２ビードの内周面の曲率半径を１３ｍｍ、距離Ｇを１ｍｍとした。

比較例１、２では、タイヤをリム組みする際に第２ビードの上部の部位に大きな圧縮応力が作用することから、リム組み性については改善されていない。比較例３では、突出部の突出量を低減したことで比較例２よりもリム組み性が改善されているものの、そのために耐リム外れ性が悪化している。比較例４では、第２ビードの上部の部位のゴムボリュームを低減したことで、比較例３よりも更にリム組み性が改善されているものの、リムフランジとの係合効果が低下するために耐リム外れ性が大きく悪化している。比較例５では、比較例４よりも第２ビードを更に拡幅にしたことで耐リム外れ性が幾分か向上しているものの、突出部の上部近傍にスチールチェーハーや第２ビードが配されるためにリムフランジに接触したときの圧縮応力が大きく、リム組み性が悪化している。これに対して、実施例では、前述した環状突起に上記の如き第２ビードを配することによって、突出部のゴムボリュームが比較例５よりも少なくなるために圧縮応力が小さくなり、耐リム外れ性とリム組み性とを高い次元で両立することができ、そのうえタイヤの軽量化にも寄与している。

本発明に係るランフラットタイヤの一例を示す半断面図 ランフラットタイヤのビード部周辺を示す要部断面図 ダブルビードタイプのランフラットタイヤの従来例を示す半断面図 従来タイヤにおける周方向位置と第２ビードの横変位量との関係を示すグラフ 従来タイヤにおける周方向位置と嵌合圧との関係を示すグラフ 図３に示すランフラットタイヤのビード部周辺を示す要部断面図

符号の説明

１ ビード部
１ａ ビード（第１ビード）
１ｂ ビード（第２ビード）
２ サイドウォール部
８ リム
８ａ リムフランジ
８ｂ ビードシート
９ 補強ゴム層
１０ 環状突起
１１ 内周側面
１３ 突出部
１４ 外周側面
１８ くびれ部

Claims (2)

1. 環状の第１ビードを有する一対のビード部と、その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を備える空気入りタイヤにおいて、
   リムフランジの外周側湾曲面に沿って対向する内周側面と、前記内周側面のタイヤ径方向外側に配され、前記サイドウォール部の外周壁にくびれ部を介して連なる外周側面と、前記内周側面と前記外周側面との間に配され、ビードワイヤをらせん状に且つ多段に連続して巻き重ねて形成された環状の第２ビードとを有しており、少なくとも一方の前記ビード部よりタイヤ幅方向外側に突出形成された環状突起と、
   前記環状突起の内周側面に沿って配設された補強材とを備え、
   前記第２ビードが、タイヤ子午線断面にてタイヤ幅方向に長い偏平形状をなして拡幅形成されているとともにリムフランジの外周側湾曲面に沿って湾曲していることを特徴とするランフラットタイヤ。
2. 前記第２ビードの断面がタイヤ幅方向外側に向かってタイヤ径方向内側に緩やかに湾曲し、そのタイヤ幅方向外側部分の内径がタイヤ幅方向内側部分の内径よりも小さい請求項１に記載のランフラットタイヤ。
   

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