JP5732817B2 - 空気入りランフラットタイヤ - Google Patents

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Description

本発明は、空気入りランフラットタイヤに関し、更に詳しくは、ランフラット耐久性を維持しながらタイヤ重量の低減を可能にすると共に、通常走行時における乗心地性を向上するようにした空気入りランフラットタイヤに関する。
一般に、サイドウォール部の内面側に断面三日月状の補強ゴム層を配置したランフラットタイヤは、この補強ゴム層の厚さを厚くしたり、より硬度の高いゴムを補強ゴム層に使用したりすることで、ランフラット時における耐久性を確保している。しかし、このようにしてランフラット耐久性を向上したタイヤでは、重量の増加により転がり抵抗が増加したり、サイド剛性の増加により通常走行時において乗心地性が悪化するという問題がある。
従来、通常走行時の乗心地性を改善しながら、ランフラット耐久性を向上させるための対策として、補強ゴム層の材料に特殊なゴムを使用したり、補強ゴム層の材料に短繊維を配合するようにした提案がある(例えば、特許文献1参照)。しかし、いずれの提案にあっても、通常走行時の乗心地性の向上やタイヤ重量の低減の効果は不充分であり、未だ改善の余地があった。
特開2005−343372号公報
本発明の目的は、上述する問題点を解決するもので、ランフラット耐久性を維持しながらタイヤ重量の低減を可能にすると共に、通常走行時における乗心地性を向上するようにした空気入りランフラット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ランフラットタイヤは、左右一対のビード部間にカーカス層を装架し、トレッド部における前記カーカス層の外周側にベルト層を配置すると共に、サイドウォール部における前記カーカス層のタイヤ幅方向内側に断面三日月状の内側補強ゴム層を配置した空気入りランフラットタイヤにおいて、タイヤ子午線方向断面におけるトレッド表面をラジアスが異なる2種類以上の円弧で形成し、タイヤ赤道面がトレッド表面と交わる点をT0とし、前記点T0からタイヤ総幅SWの40%の位置においてタイヤ赤道面に平行に引いた直線がトレッド表面と交わる点をT1とし、前記点T0からタイヤ総幅SWの25%の位置においてタイヤ赤道面に平行に引いた直線がトレッド表面と交わる点をT2としたとき、前記点T0と前記点T1とを結んだ直線がタイヤ幅方向に対して成す角度θ1がタイヤ総幅SWとタイヤ断面高さSHに対して(SH/SW×6+3)°≦θ1≦(SH/SW×6+8)°の関係を満たし、且つ前記点T0と前記点T2とを結んだ直線がタイヤ幅方向に対して成す角度θ2が0°≦θ2≦3°の範囲であるようにすると共に、前記サイドウォール部における前記カーカス層のタイヤ幅方向外側に前記ビードフィラー及び前記内側補強ゴム層にオーバーラップするように外側補強ゴム層を設け、前記ビードフィラーの外周端のビードヒールからの高さH1をタイヤ断面高さSHの15〜35%にし、前記外側補強ゴム層の外周端のビードヒールからの高さH2をタイヤ断面高さSHの30〜50%にし、前記内側補強ゴム層の最大厚み位置のビードヒールからの高さH3をタイヤ断面高さSHの35〜55%にする一方で、前記ビードフィラーを形成するゴムの60℃における動的弾性率E1、前記外側補強ゴム層を形成するゴムの60℃における動的弾性率E2、及び前記内側補強ゴム層を形成するゴムの60℃における動的弾性率E3がE1>E2>E3の関係を満たすようにしたことを特徴とする。
本発明者は、サイドウォール部におけるカーカス層のタイヤ幅方向内側に断面三日月状の内側補強ゴム層を配置した空気入りランフラットタイヤについて鋭意研究した結果、内側補強ゴム層を薄くした場合、カーカス層がタイヤ幅方向外側へ最も膨らんだ位置(タイヤ最大幅位置)を屈曲点としてランフラット走行時にサイドウォール部が大きく撓み、その結果として、内側補強ゴム層の破壊が進行することを知見した。
そこで、本発明では、サイドウォール部におけるカーカス層のタイヤ幅方向外側に外側補強ゴム層を設け、ビードフィラーの外周端の高さH1をタイヤ断面高さSHの15〜35%にし、外側補強ゴム層の外周端の高さH2をタイヤ断面高さSHの30〜50%にし、内側補強ゴム層の最大厚み位置の高さH3をタイヤ断面高さSHの35〜55%にすることにより、ビード部周りの変形を抑制し、ランフラット走行時におけるサイドウォール部の屈曲点をトレッド部側へ移動させるようにしている。
また、本発明では、タイヤ赤道面がトレッド表面と交わる点T0と点T0からタイヤ総幅SWの40%の位置においてタイヤ赤道面に平行に引いた直線がトレッド表面と交わる点T1とを結んだ直線がタイヤ幅方向に対して成す角度θ1をタイヤ総幅SWとタイヤ断面高さSHに対して(SH/SW×6+3)°≦θ1≦(SH/SW×6+8)°の関係にし、タイヤ赤道面がトレッド表面と交わる点T0と点T0からタイヤ総幅SWの25%の位置においてタイヤ赤道面に平行に引いた直線がトレッド表面と交わる点T2とを結んだ直線がタイヤ幅方向に対して成す角度θ2を0°≦θ2≦3°の範囲にしているが、このこともランフラット走行時におけるサイドウォール部の屈曲点をトレッド部側へ移動させることに貢献する。
このように、本発明によれば、ビードフィラーと外側補強ゴム層と内側補強ゴム層の配置を規定すると共に、トレッドプロファイルを最適化することにより、ランフラット走行時におけるサイドウォール部の屈曲点をトレッド部側へ移動させるので、内側補強ゴム層を従来より薄くした場合であっても内側補強ゴム層の破壊を防止し、ランフラット耐久性を維持することが出来る。従って、ランフラット耐久性を維持しながら、タイヤ重量の低減を可能にし、更には通常走行時における乗心地性を向上することが出来る。
本発明では、ビードフィラーを形成するゴムの60℃における動的弾性率E1、外側補強ゴム層を形成するゴムの60℃における動的弾性率E2、及び内側補強ゴム層を形成するゴムの60℃における動的弾性率E3がE1>E2>E3の関係を満たすようにしているので、ランフラット走行時におけるサイドウォール部の屈曲点がトレッド部側へ移動し易くなり、ランフラット耐久性を向上することが出来る。
更に、ビードフィラーを形成するゴムの60℃における動的弾性率E1が30MPa≦E1≦90MPaであり、外側補強ゴム層を形成するゴムの60℃における動的弾性率E2が10MPa≦E2≦80MPaであり、内側補強ゴム層を形成するゴムの60℃における動的弾性率E3が5MPa≦E3≦20MPaであるようにすることが好ましい。これにより、通常走行時の乗心地性を向上することが出来る。
本発明においては、ビードフィラーを形成するゴム、外側補強ゴム層を形成するゴム、及び内側補強ゴム層を形成するゴムの60℃におけるtanδが0.02〜0.25の範囲であるようにすることが好ましい。これにより、ビードフィラー、外側補強ゴム層及び内側補強ゴム層の発熱を抑えてランフラット耐久性を向上することが出来る。
本発明においては、カーカス層の巻き上げ端をベルト層とカーカス層との間に配置することが好ましい。これにより、ランフラット走行時に故障の起点となる可能性があるカーカス層の巻き上げ端をサイドウォール部から除くことが出来、ランフラット耐久性を向上することが出来る。
本発明においては、ベルト層の外周側にベルトカバー層を配置する場合、このベルトカバー層を特性の異なる2種類の有機繊維からなるコードで形成することが好ましい。これにより、ランフラット走行時のトレッド部のバックルを効果的に抑制し、ランフラット耐久性に加えて操縦安定性及び乗心地性を向上することが出来る。
本発明の実施形態による空気入りタイヤの子午線方向断面図である。
図1は本発明の実施形態からなる空気入りランフラットタイヤを示し、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間にはタイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含む1層のカーカス層4が装架され、そのカーカス層4の端部がビードコア5の周りにタイヤ内側から外側に折り返されている。ビードコア5の外周上には高硬度のゴム組成物からなるビードフィラー6が配置され、そのビードフィラー6がカーカス層4により包み込まれている。
サイドウォール部2におけるカーカス層4のタイヤ幅方向内側には高硬度のゴム組成物からなる断面三日月状の内側補強ゴム層7が配置されている。この内側補強ゴム層7はタイヤ径方向の中央部が最も厚くビード部側及びトレッド部側に向かって徐々に薄くなっている。サイドウォール部2におけるカーカス層4のタイヤ幅方向外側には高硬度のゴム組成物からなる外側補強ゴム層8が配置されている。この外側補強ゴム層8はビードフィラー6及び内側補強ゴム層7にオーバーラップするように設けられている。
トレッド部1におけるカーカス層4の外周側には複数層のベルト層9が埋設されている。これらベルト層9はタイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、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。ベルト層9の外周側には、補強コードをタイヤ周方向に巻回してなるベルトカバー層10が配置されている。
本発明は、このような空気入りランフラットタイヤにおいて、内側補強ゴム層7の厚みを薄くすることでタイヤ重量を低減し、かつ乗心地性を向上するようにしたとき、内側補強ゴム層7が薄いことによってランフラット走行時にサイドウォール部2が大きく撓み、屈曲点がタイヤ最大幅位置に集中し、内側補強ゴム層7が大きく変形して内側補強ゴム層7が破壊することを防止するために、タイヤ子午線方向断面形状を下記のように設定している。
本発明において、タイヤ子午線方向断面におけるトレッド表面をラジアスが異なる2種類以上の円弧で形成する。図1に示す実施形態は、トレッド表面を異なるラジアスR1,R2を有する2種類の円弧で形成している。2種類の円弧でトレッド表面を形成する場合、ラジアスR1,R2はR1>R2の関係になるようにすると良い。2種類の円弧は、そのラジアスが切り替わる点において同一の接線を有するように滑らかに連続していると良い。このように少なくとも2種類の円弧でトレッド表面を形成することにより、後述する角度θ1,θ2を適切な値に設定する。
図1に示すように、タイヤ子午線方向断面において、タイヤ赤道面Eがトレッド表面と交わる点をT0とし、点T0からタイヤ総幅SWの40%の位置においてタイヤ赤道面Eに平行に引いた直線がトレッド表面と交わる点をT1とする。このとき、点T0と点T1とを結んだ直線がタイヤ幅方向に対して成す角度θ1がタイヤ総幅SWとタイヤ断面高さSHに対して(SH/SW×6+3)°≦θ1≦(SH/SW×6+8)°の関係を満たすようにする。即ち、角度θ1は偏平率により規定されることになり、具体的には、偏平率25%(SH/SW=0.25)で角度θ1を4.5〜9.5°、偏平率30%(SH/SW=0.30)で角度θ1を4.8〜9.8°、偏平率35%(SH/SW=0.35)で角度θ1を5.1〜10.1°、偏平率40%(SH/SW=0.40)で角度θ1を5.4〜10.4°、偏平率45%(SH/SW=0.45)で角度θ1を5.7〜10.7°、偏平率50%(SH/SW=0.50)で角度θ1を6.0〜11.0°、偏平率55%(SH/SW=0.55)で角度θ1を6.3〜11.3°の範囲にする。これら角度θ1はいずれも従来のタイヤに比べて大きくなっている。こうすることで、ランフラット走行時のベルトバックルを抑制しランフラット耐久性を向上することが出来る。角度θ1が(SH/SW×6+3)°より小さいとランフラット走行時のベルトバックルを抑制することが出来ずランフラット耐久性が低下する。角度θ1が(SH/SW×6+8)°より大きいとランフラット耐久性の大幅な向上が見込めず、また偏摩耗が発生し易くなる。
また、点T0からタイヤ総幅SWの25%の位置においてタイヤ赤道面Eに平行に引いた直線がトレッド表面と交わる点をT2とし、点T0と点T2とを結んだ直線がタイヤ幅方向に対して成す角度θ2を0°≦θ2≦3°の範囲になるようにする。上述のように角度θ1を従来のタイヤに比べて大きく設定することで、トレッドセンター部に偏摩耗が発生し易くなるが、このように角度θ2を規定することで、トレッドセンター部の偏摩耗を抑制しながらランフラット耐久性を向上することが出来る。
ビードフィラー6の外周端6aのビードヒール3aからの高さH1をタイヤ断面高さSHの15〜35%にする。こうすることで、ランフラット耐久性を維持したまま通常走行時の乗心地性を向上することが出来る。高さH1がタイヤ断面高さSHの15%より小さいとビード部3の剛性が不足しランフラット耐久性が低下する。高さH1がタイヤ断面高さSHの35%より大きいと通常走行時の乗心地性が低下する。
外側補強ゴム層8の外周端8aのビードヒール3aからの高さH2をタイヤ断面高さSHの30〜50%にする。こうすることで、ランフラット耐久性を維持したまま通常走行時の乗心地性を向上することが出来る。高さH2がタイヤ断面高さSHの30%より小さいとサイドウォール部2及びビード部3の剛性が不足しランフラット耐久性が低下する。高さH2がタイヤ断面高さSHの50%より大きいと通常走行時の乗心地性が低下する。
内側補強ゴム層7の最大厚み位置7aのビードヒール3aからの高さH3をタイヤ断面高さSHの35〜55%にする。こうすることで、ランフラット耐久性を向上することが出来る。高さH3がタイヤ断面高さSHの35%より小さいとサイドウォール部2の剛性が不足しランフラット耐久性が不足する。高さH3がタイヤ断面高さSHの55%より大きいと通常走行時の乗心地性が低下する。
尚、本発明において、タイヤ寸法は、その空気入りタイヤが基づく規格(JATMA、ETRTO又はTRA等)により規定されるタイヤ寸法の測定方法に準拠して測定されるものである。
本発明では、ビードフィラー6を形成するゴムの60℃における動的弾性率E1、外側補強ゴム層8を形成するゴムの60℃における動的弾性率E2、及び内側補強ゴム層7を形成するゴムの60℃における動的弾性率E3がE1>E2>E3の関係を満たす。このような関係にすることで、サイドウォール部2においてタイヤ内周側の方がタイヤ外周側よりも高剛性になり、屈曲点をタイヤ外周側にすることが出来、ランフラット耐久性を向上することが出来る。動的弾性率E1、E2及びE3の大小関係が上記の関係以外になり、例えばサイドウォール部においてタイヤ外周側やタイヤ径方向中央付近が最も高剛性になると、ランフラット耐久性を充分向上することが出来ない。
特に、上述の動的弾性率E1、E2及びE3の大小関係において、ビードフィラー6を形成するゴムの60℃における動的弾性率E1を30MPa≦E1≦90MPaにすることが好ましく、更に好ましくは50MPa≦E1≦90MPaにすると良い。こうすることで、ランフラット耐久性を更に向上することが出来る。動的弾性率E1が30MPaよりランフラット耐久性を向上する効果が充分得られない。動的弾性率E1が90MPaより大きいと通常走行時の乗心地性が低下する。
また、外側補強ゴム層8を形成するゴムの60℃における動的弾性率E2は10MPa≦E2≦80MPaにすることが好ましく、更に好ましくは30MPa≦E2≦80MPaにすると良い。こうすることで、ランフラット耐久性を更に向上することが出来る。動的弾性率E2が10MPaより小さいとランフラット耐久を向上する効果が充分得られない。動的弾性率E2が80MPaより大きいと通常走行時の乗心地性が低下する。
また、内側補強ゴム層7を形成するゴムの60℃における動的弾性率E3は5MPa≦E3≦20MPaにすることが好ましく、更に好ましくは5MPa≦E3≦15MPaにすると良い。こうすることで、通常走行時の乗心地性を更に向上することが出来る。動的弾性率E3が5MPaより小さいとランフラット耐久性を向上する効果が充分得られない。動的弾性率E3が20MPaより大きいと通常走行時の乗心地性が低下する。
尚、本発明において、動的弾性率E1、E2及びE3は、東洋精機製作所製の粘弾性スペクトロメータを用いて、静的歪み10%、動的歪み±2%、周波数20Hzで測定されるものとする。
本発明において、ビードフィラー6を形成するゴム、外側補強ゴム層8を形成するゴム、及び内側補強ゴム層7を形成するゴムの60℃におけるtanδは、いずれも0.02〜0.25の範囲であることが好ましく、更に好ましくは0.02〜0.20の範囲にすると良い。こうすることで、ランフラット耐久性を更に向上することが出来る。tanδが0.02より小さいと実用上製造が困難になる。tanδが0.25より大きいとランフラット耐久性が低下する。
尚、本発明において、tanδは、東洋精機製作所製の粘弾性スペクトロメータを用いて、初期歪10%、振幅2%、周波数20Hzで測定されるものとする。
本発明において、カーカス層4の巻き上げ端4aをベルト層9とカーカス層4との間に配置することが好ましい。カーカス層4の巻き上げ端4aがサイドウォール部2にある場合、ランフラット走行時に巻き上げ端4aを起点として故障が発生する可能性があるため、カーカス層4を延長して巻き上げ端4aをサイドウォール部2ではなくトレッド部1のベルト層9とカーカス層4との間に配置することでランフラット耐久性を更に向上することが出来る。
本発明において、ベルトカバー層10は必ずしも設ける必要はないが、ベルトカバー層10を設ける場合は、ベルトカバー層10を特性の異なる2種類の有機繊維からなるコードで形成することが好ましい。具体的には、相対的に高伸縮かつ低弾性の有機繊維と相対的に低伸縮かつ高弾性の有機繊維とからなるコードでベルトカバー層10を形成すると良い。こうすることで、通常走行時には主として高伸縮かつ低弾性の有機繊維の特性を発揮するベルトカバー層10を構成する一方で、ランフラット走行時には低伸縮かつ高弾性の有機繊維の特性に基づいてトレッド部のバックルを効果的に抑制することが出来、ランフラット耐久性に加えて操縦安定性及び乗心地性を向上することが出来る。このような高伸縮かつ低弾性の有機繊維としては、ナイロンやポリエステル等を挙げることが出来、低伸縮かつ高弾性の有機繊維としては、アラミドやポリオレフィンケトン等を挙げることが出来る。
タイヤサイズを255/40RF19で共通にし、タイヤ断面形状とビードフィラー、内側補強ゴム層及び外側補強ゴム層の仕様を表1のようにした従来例、比較例1〜3、参考例1、実施例1〜の9種類のタイヤを作成した。
従来例は外側補強ゴム層を有さない例である。比較例1は角度θ1及び角度θ2が本発明の範囲から外れる例である。比較例2はビードフィラーの高さH1と外側補強ゴム層の高さH2が本発明の範囲から外れる例である。比較例3は内側補強ゴム層の最大厚み位置の高さH3が本発明の範囲から外れる例である。
実施例1〜はいずれもタイヤ断面形状を本発明の規定の範囲内にした例であり、ビードフィラー、外側補強ゴム層、及び内側補強ゴム層の60℃における動的弾性率、tanδ、カーカス層の巻き上げ端の位置、ベルトカバー層の材質を異ならせている。
尚、比較例1〜3、参考例1、及び実施例1〜は、いずれも内側補強ゴム層として従来例の内側補強ゴム層より最大厚さが3mm薄いものを使用している。
これら9種類のタイヤについて、下記の評価方法により、タイヤ重量、ランフラット耐久性、乗心地性を評価し、その結果を表1に併せて示した。
タイヤ重量
試験タイヤの重量を測定した。従来例を100とする指数にて示した。この指数値が小さいほどタイヤ重量が小さく優れていることを意味する。
ランフラット耐久性
試験タイヤをリムサイズ19×9Jのホイールに組み付けて2.5Lクラスの乗用車に装着し、4名乗車相当の荷重を負荷し、バルブコアを除去した状態で、80km/hでタイヤが故障するまで走行し、タイヤが故障するまでの走行距離を測定した。尚、タイヤの故障は振動により判断した。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走行距離が長くランフラット耐久性が優れていることを意味する。
乗心地性
試験タイヤをリムサイズ19×9Jのホイールに組み付けて2.5Lクラスの乗用車に装着し、空気圧250kPaとして、テストコースにおいて乗心地性を5点法により官能評価した。評価結果は、従来例を基準点3として示した。この数値が大きいほど乗心地性が優れていることを意味する。
この表1から判るように、実施例1〜はいずれも従来例との対比において、ランフラット耐久性を維持或いは改善しながら、タイヤ重量を低減し、乗心地性を向上し、これらの性能を高度に両立した。一方、比較例1〜3はランフラット耐久性、タイヤ重量、乗心地性の改善効果が不充分であった。
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 ビードフィラー
7 内側補強ゴム層
8 外側補強ゴム層
9 ベルト層
10 ベルトカバー層
E タイヤ赤道面
SW タイヤ総幅
SH タイヤ断面高さ

Claims (5)

  1. 左右一対のビード部間にカーカス層を装架し、トレッド部における前記カーカス層の外周側にベルト層を配置すると共に、サイドウォール部における前記カーカス層のタイヤ幅方向内側に断面三日月状の内側補強ゴム層を配置した空気入りランフラットタイヤにおいて、
    タイヤ子午線方向断面におけるトレッド表面をラジアスが異なる2種類以上の円弧で形成し、タイヤ赤道面がトレッド表面と交わる点をT0とし、前記点T0からタイヤ総幅SWの40%の位置においてタイヤ赤道面に平行に引いた直線がトレッド表面と交わる点をT1とし、前記点T0からタイヤ総幅SWの25%の位置においてタイヤ赤道面に平行に引いた直線がトレッド表面と交わる点をT2としたとき、前記点T0と前記点T1とを結んだ直線がタイヤ幅方向に対して成す角度θ1がタイヤ総幅SWとタイヤ断面高さSHに対して(SH/SW×6+3)°≦θ1≦(SH/SW×6+8)°の関係を満たし、且つ前記点T0と前記点T2とを結んだ直線がタイヤ幅方向に対して成す角度θ2が0°≦θ2≦3°の範囲であるようにすると共に、前記サイドウォール部における前記カーカス層のタイヤ幅方向外側に前記ビードフィラー及び前記内側補強ゴム層にオーバーラップするように外側補強ゴム層を設け、前記ビードフィラーの外周端のビードヒールからの高さH1をタイヤ断面高さSHの15〜35%にし、前記外側補強ゴム層の外周端のビードヒールからの高さH2をタイヤ断面高さSHの30〜50%にし、前記内側補強ゴム層の最大厚み位置のビードヒールからの高さH3をタイヤ断面高さSHの35〜55%にする一方で、前記ビードフィラーを形成するゴムの60℃における動的弾性率E1、前記外側補強ゴム層を形成するゴムの60℃における動的弾性率E2、及び前記内側補強ゴム層を形成するゴムの60℃における動的弾性率E3がE1>E2>E3の関係を満たすようにしたことを特徴とする空気入りランフラットタイヤ。
  2. 前記ビードフィラーを形成するゴムの60℃における動的弾性率E1が30MPa≦E1≦90MPaであり、前記外側補強ゴム層を形成するゴムの60℃における動的弾性率E2が10MPa≦E2≦80MPaであり、前記内側補強ゴム層を形成するゴムの60℃における動的弾性率E3が5MPa≦E3≦20MPaであることを特徴とする請求項に記載の空気入りランフラットタイヤ。
  3. 前記ビードフィラーを形成するゴム、前記外側補強ゴム層を形成するゴム、及び前記内側補強ゴム層を形成するゴムの60℃におけるtanδが0.02〜0.25の範囲であることを特徴とする請求項1又は2に記載の空気入りランフラットタイヤ。
  4. 前記カーカス層の巻き上げ端を前記ベルト層と前記カーカス層との間に配置したことを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の空気入りランフラットタイヤ。
  5. 前記ベルト層の外周側にベルトカバー層を配置し、該ベルトカバー層を特性の異なる2種類の有機繊維からなるコードで形成したことを特徴とする請求項1〜のいずれかに記載の空気入りランフラットタイヤ。
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