JP6324740B2 - ランフラットタイヤ - Google Patents

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Description

本発明は、サイド補強型のランフラットタイヤに関する。
パンクなどで内圧が低下した状態でも一定距離を安全に走行可能にするランフラットタイヤとして、タイヤサイド部をサイド補強ゴム(タイヤ補強層)で補強したサイド補強型のランフラットタイヤが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2012−116212号公報
ところで、サイド補強型のランフラットタイヤでは、内圧が低下した状態での走行時(ランフラット走行時)に、車両が旋回するなどしてSA(スリップアングル)が入力されると、タイヤサイド部がタイヤ内側に折れ曲がる現象(バックリング)が発生することがある。また、タイヤ断面高さ(セクションハイト)が高いランフラットタイヤでは特にバックリングが発生しやすく、このバックリングによって、サイド補強ゴムに引張力が作用する。
本発明は、タイヤ断面高さ(セクションハイト)が高いランフラットタイヤにおいて、タイヤサイド部のバックリング発生時に、サイド補強層へ作用する引張力を抑制することを課題とする。
本発明の請求項1に係るランフラットタイヤは、タイヤ断面高さが115mm以上のランフラットタイヤにおいて、一対のビード部間に跨るカーカスと、前記ビード部とトレッド部とを連結し、前記カーカスの幅が最大となるカーカス最大幅位置がタイヤ断面高さの40%の位置よりタイヤ径方向外側に位置するタイヤサイド部と、前記カーカスのタイヤ幅方向内側に設けられると共に、タイヤ断面高さの40%の位置における厚さが、前記カーカス最大幅位置における厚さの58%以下の厚さとされたサイド補強層と、を有する。
本発明の請求項1に係るランフラットタイヤによれば、ビード部とトレッド部を連結するタイヤサイド部は、カーカス最大幅位置がタイヤ断面高さの40%の位置よりタイヤ径方向外側に位置するように設けられている。また、一対のビード部間を跨るカーカスのタイヤ幅方向内側には、サイド補強層が設けられている。ここで、ランフラット走行時にバックリングが発生した場合、サイド補強層に引張力が作用するが、この引張力は、タイヤ断面高さの40%の位置で大きくなりやすい。このため、この位置におけるサイド補強層の厚さを薄くすることで、サイド補強層に過大な引張力が作用するのを抑制することができる。特に、タイヤ断面高さの40%の位置におけるサイド補強層の厚さをカーカス最大幅位置におけるサイド補強層の厚さの58%以下の厚さとすれば、サイド補強層に作用する引張力を大幅に減少させることができる。
本発明の請求項2に係るランフラットタイヤは、請求項1に係るランフラットタイヤであって、タイヤ断面高さの40%の位置における前記サイド補強層の厚さが、タイヤ断面高さの40%の位置におけるタイヤサイド部全体の厚さの40%以下である。
本発明の請求項2に係るランフラットタイヤによれば、タイヤ断面高さの40%の位置において、サイド補強層の厚さをタイヤサイド部全体の厚さの40%以下とすることで、バックリング発生時にサイド補強層に作用する引張力を減少させることができる。
本発明の請求項3に係るランフラットタイヤは、請求項1又は請求項2に係るランフラットタイヤであって、タイヤ断面高さの40%の位置における前記タイヤサイド部全体の厚さは、前記カーカス最大幅位置における前記タイヤサイド部全体の厚さの90%〜110%である。
本発明の請求項3に係るランフラットタイヤによれば、タイヤ断面高さの40%の位置におけるタイヤサイド部全体の厚さをカーカス最大幅位置におけるタイヤサイド部全体の厚さの90%〜110%とすることで、タイヤ断面高さが115mm以上のランフラットタイヤであっても、ランフラット耐久性(ランフラット走行時の耐久性)を確保できる。また、タイヤ断面高さの40%の位置におけるタイヤサイド部全体の厚さをカーカス最大幅位置におけるタイヤサイド部全体の厚さの110%より厚くすれば、ランフラットタイヤの重量が過剰に増加するため、上記範囲に設定することにより、ランフラットタイヤの重量が過剰に増加するのを抑制できる。
本発明は、上記の構成としたので、タイヤ断面高さ(セクションハイト)が高いランフラットタイヤにおいて、タイヤサイド部のバックリング発生時に、サイド補強層へ作用する引張力を抑制することができる。
本発明の実施の形態に係るランフラットタイヤをタイヤ軸方向に沿って切断した切断面の片側を示すタイヤ半断面図である。 走行状態の図1に示すランフラットタイヤをタイヤ軸方向から見たタイヤ側面図である。 タイヤサイド部がバックリングした状態の図1に示すランフラットタイヤをタイヤ軸方向に沿って切断した断面を示すタイヤ断面図である。 車両の旋回内側のリム外れ指標と旋回外側のリム外れ指標との関係を示すグラフである。
(ランフラットタイヤ10の構成)
以下、図を参照しながら本発明の実施形態に係るランフラットタイヤ10(以下、「タイヤ10」と称す。)について説明する。なお、図中矢印Xはタイヤ10の幅方向(タイヤ幅方向)を示し、矢印Rはタイヤ10の径方向(タイヤ径方向)を示す。ここでいうタイヤ幅方向とは、タイヤ10の回転軸と平行な方向を指し、タイヤ軸方向ともいう。また、タイヤ径方向とは、タイヤ10の回転軸と直交する方向をいう。また、符号CLはタイヤ10の赤道面(タイヤ赤道面)を示している。さらに、本実施の形態では、タイヤ径方向に沿ってタイヤ10の回転軸側を「タイヤ径方向内側」、タイヤ径方向に沿ってタイヤ10の回転軸とは反対側を「タイヤ径方向外側」と記載する。一方、タイヤ幅方向に沿ってタイヤ10の赤道面CL側を「タイヤ幅方向内側」、タイヤ幅方向に沿ってタイヤ10の赤道面CLとは反対側を「タイヤ幅方向外側」と記載する。
図1は、標準リム30(図1では、二点鎖線で示している。)に装着して標準空気圧を充填したときのタイヤ10のタイヤ軸方向に沿った断面の片側を示したものである。ここでいう標準リムとは、JATMA(日本自動車タイヤ協会)のYear Book2013年度版規定のリムである。また、上記標準空気圧とは、JATMA(日本自動車タイヤ協会)のYear Book2013年度版の最大負荷能力に対応する空気圧である。なお、日本以外では、荷重とは下記規格に記載されている適用サイズにおける単輪の最大荷重(最大負荷能力)のことであり、内圧とは下記規格に記載されている単輪の最大荷重(最大負荷能力)に対応する空気圧のことであり、リムとは下記規格に記載されている適用サイズにおける標準リム(または、”Approved Rim”、”Recommended Rim”)のことである。規格は、タイヤが生産又は使用される地域に有効な産業規格によって決められている。例えば、アメリカ合衆国では、”The Tire and Rim Association Inc.のYear Book ”で、欧州では”The European Tire and Rim Technical OrganizationのStandards Manual”で、日本では日本自動車タイヤ協会の“JATMA Year Book”にて規定されている。
なお、本実施の形態のタイヤ10は、タイヤ断面高さSH(セクションハイト)が115mm以上で、偏平率が55以上のタイヤであるが、本発明はこの構成に限定されず、偏平率は55未満であってもよい。ここでいう「タイヤ断面高さ」とは、JATMA(日本自動車タイヤ協会)のYear Book2013年度版で定義されるように、タイヤ外径とリム径との差の1/2の長さを指す。
図1に示すように、本実施の形態に係るランフラットタイヤ10は、一対のビード部12(図1では、片側のビード部12のみ図示)と、ビード部12間に跨るカーカス22と、ビード部12とトレッド部16とを連結するタイヤサイド部14と、サイド補強層としてのサイド補強ゴム26と、を備えている。
一対のビード部12には、ビードコア18がそれぞれ埋設されており、一対のビードコア18には、カーカス22が跨っている。このカーカス22の端部側はビードコア18に係止されている。なお、本実施形態では、一例として、カーカス22の端部側がビードコア18周りにタイヤ内側から外側へ折り返されて係止されており、折返し部分22Bの端部22Cがカーカス本体部22Aに接している。また、カーカス22は、一方のビードコア18から他方のビードコア18へトロイダル状に延びてタイヤの骨格を構成している。なお、本実施形態では、カーカス22の一端部及び他端部をビードコア18周りに折り返して係止しているが、これに限らず、例えば、ビード部12に複数のビードコア片を配置して、この複数のビードコア片でカーカス22を挟み込んだ構成としてもよい。
カーカス本体部22Aのタイヤ径方向外側には、ベルト層24A、キャップ層24B及びレイヤー層24Cがそれぞれ配設されている。キャップ層24Bは、ベルト層24A全体を覆い、レイヤー層24Cはベルト層24Aの端部近傍を覆っている。なお、カーカス22、ベルト層24A、キャップ層24B及びレイヤー層24Cには、従来公知のランフラットタイヤで用いる各部材の構造を用いることができる。
ビード部12には、ビードコア18からタイヤ径方向外側へカーカス22の外面22Oに沿って延びるビードフィラー20が埋設されている。本実施の形態では、ビードフィラー20は、カーカス本体部22Aと折返し部分22Bとで囲まれた領域に配置されている。なお、カーカス22の外面22Oは、カーカス本体部22Aにおいてはタイヤ外側の面であり、折返し部分22Bにおいてはタイヤ内側の面である。また、本実施の形態では、ビードフィラー20のタイヤ径方向外側の端部20Aがタイヤサイド部14に入り込んでいる。また、ビードフィラー20は、タイヤ径方向外側に向けて厚みが減少している。
図1に示すように、ビードフィラー20の高さBHは、タイヤ断面高さSHの30〜50%の範囲内に設定されており、本実施形態では、一例として、42%に設定されている。ビードフィラー20の高さBHがタイヤ断面高さSHの50%より高い場合は、タイヤサイド部14が硬くなって乗り心地が悪くなり、ビードフィラー20の高さBHがタイヤ断面高さSHの30%より低い場合は、ランフラット耐久性が低下する。なお、ここでいう「ビードフィラーの高さBH」とは、タイヤ10を標準リム30に組み付けて内圧を標準空気圧とした状態におけるビードシートの延長線とビードベースの延長線との交点からビードフィラー20の端部20Aまでのタイヤ径方向に沿って計測した長さを指している。
また、最も好ましいのは、ビードフィラー20の高さBHがタイヤ断面高さSHの30〜50%の範囲内に設定され、且つ、ビードフィラー20の端部20Aがカーカス22の最大幅位置Pよりもタイヤ径方向内側にあることである。ここでいう「カーカス22の最大幅位置P」とは、タイヤ10のタイヤ軸方向に沿ってカーカス22間の距離が最も広くなる位置を指しており、この最大幅位置Pは、タイヤ断面高さSHの40%の位置Qよりタイヤ径方向外側に位置している。
タイヤサイド部14には、カーカス22のタイヤ軸方向内側にタイヤサイド部14を補強するサイド補強ゴム26が配設されている。このサイド補強ゴム26は、カーカス22の内面22Iに沿ってタイヤ径方向に延びている。また、サイド補強ゴム26は、ビードコア18側及びトレッド部16側に向かうにつれて厚さが減少する形状、例えば、略三日月形状とされている。
サイド補強ゴム26は、トレッド部16側の端部26Aがカーカス22(カーカス本体部22A)を挟んでトレッド部16と重なり、ビードコア18側の端部26Bがカーカス22を挟んでビードフィラー20と重なっている。このサイド補強ゴム26は、硬質のゴムで形成され、タイヤ10の内圧がパンクなどで減少した場合に車両及び乗員の重量を支えた状態で所定の距離を走行させるための補強ゴムである。
ここで、タイヤ断面高さ(セクションハイト)SHの40%の位置Qにおけるサイド補強ゴム26の厚さGBは、カーカス最大幅位置Pにおけるサイド補強ゴム26の厚さGAの65%以下の厚さとされている。なお、ここでいう「サイド補強ゴムの厚さ」とは、タイヤ10を標準リム30に組み付けて内圧を標準空気圧とした状態において、サイド補強ゴム26の内面から垂直にカーカス22へ引いた直線の長さを指している。
サイド補強ゴム26の厚さGBは、タイヤ断面高さSHの40%の位置Qにおけるタイヤサイド部14全体の厚さSBの40%以下の厚さとされている。また、タイヤ断面高さSHの40%の位置Qにおけるタイヤサイド部14全体の厚さSBは、カーカス最大幅位置Pにおけるタイヤサイド部14全体の厚さSAの90%〜110%の厚さに設定されている。なお、ここでいうタイヤサイド部14全体の厚さSBは、サイド補強ゴム26の内面から垂直にタイヤサイド部14の外周面まで引いた直線の長さを指している。
なお、本実施形態では、ゴムを主成分とするサイド補強ゴムを配設しているが、これに限らず、他の材料で形成してもよく、例えば、熱可塑性樹脂等を主成分として形成してもよい。また、サイド補強ゴム26を1種類のゴム部材で形成しているが、これに限らず、複数のゴム部材で形成してもよい。また、サイド補強ゴム26は、ゴム部材が主成分であれば、他にフィラー、短繊維、樹脂等の材料を含んでもよい。さらに、サイド補強ゴム26及びカーカス22よりタイヤ幅方向外側を構成するゴム部材の一例として、例えば、デュロメータ硬さ試験機を用いて20℃で測定したJIS硬度が70〜85で、粘弾性スペクトロメータ(例えば、東洋精機製作所製スペクトロメータ)を用いて周波数20Hz、初期歪み10%、動歪み±2%、温度60℃の条件で測定した損失係数tanδが0.10以下の物性を有するゴム部材を含んでもよい。
サイド補強ゴム26の内面には、一方のビード部12から他方のビード部12に亘って図示しないインナーライナーが配設されている。本実施形態では、一例として、ブチルゴムを主成分とするインナーライナーを配設しているが、これに限らず、他のゴム部材や、樹脂を主成分としてもよい。なお、本実施形態では、インナーライナーとカーカス22との間に1層のサイド補強ゴム26を挟んでいるが、これに限らず、例えば、インナーライナーとカーカス22との間に別途カーカスを配設し、サイド補強ゴム26を分断してもよい。
ここで、ビードコア18の下端部とサイド補強ゴム26の下端部とのタイヤ径方向の距離は、ビードフィラー20の高さの50〜80%とするのが好ましく、本実施形態では、一例として、65%で設定している。80%より高いと、ランフラット走行性が低下し、50%より低いと、乗り心地が悪化する。
なお、本実施形態では、タイヤ断面高さSHが高いタイヤ10を対象としているため、リムガード(リムプロテクション)を設けていないが、これに限らず、リムガードを設けてもよい。
(作用及び効果)
次に、本実施の形態のタイヤ10の作用及び効果について説明する。図2に示すように、ランフラット走行時には、タイヤ10の接地部分が大きく撓んだ状態となり、この状態で、例えば、コーナリングによってSA(スリップアングル)が入力されると、撓みがタイヤ10の進行方向前側へ伝播し、踏込側部分Fが大きく撓んだ状態となる(なお、図2の矢印は、タイヤ回転方向を示したものである)。この結果、車両の旋回内側に位置するタイヤサイド部14がタイヤ10の内側に折れ曲がって、バックリング現象が発生することがある。
ところで、タイヤ断面高さSHが115mm以上のタイヤの場合、旋回内側に位置するタイヤにバックリング現象が発生しやすいことが確認されている。図4に示すグラフは、タイヤ幅を215mmにしてタイヤ断面高さSHを変更したランフラットタイヤを用いて、タイヤ断面高さSHに対するリム外れ指標を調べたものである。ここでいうリム外れは、バックリングを経て生じるため、リム外れ指標の数値が大きいほど、バックリングが発生しにくいことを示している。この図4によれば、タイヤ断面高さSHが高くなるほど、旋回内側のリム外れ指標の数値が小さくなっており、タイヤ断面高さSHが115mm以上のタイヤでは、旋回外側よりもバックリングが発生し易くなっているのが分かる。
図3に示すように、タイヤサイド部14にバックリングが発生した場合、サイド補強ゴム26の内面26Cに引張力又は圧縮力が作用する。この引張力は、タイヤ断面高さSHが40%の位置Qの近傍に矢印E及びE’方向に生じるため、タイヤ断面高さSHが40%の位置Qで引張力が大きくなりやすいが、この位置Qにおけるサイド補強ゴム26の厚さGBをカーカス最大幅位置Pにおけるサイド補強ゴム26の厚さGAの65%以下の厚さとしていることから、サイド補強ゴム26に作用する引張力を大幅に減少させることができる。これにより、サイド補強ゴム26の耐久性を向上することができる。すなわち、ランフラット耐久性を向上できる。また、サイド補強ゴム26の破損も抑制することができる。
一方、サイド補強ゴム26の厚みを薄くし過ぎると、ランフラット耐久性の確保のためにビードフィラー20を厚くする必要があり、タイヤサイド部14が硬くなって乗り心地が悪化する。このため、タイヤ断面高さSHが40%の位置Qにおけるサイド補強ゴム26の厚さGBをカーカス最大幅位置Pにおけるサイド補強ゴム26の厚さGAの10%以上の厚さで形成するのが好ましい。
また、タイヤ断面高さSHの40%の位置Qにおけるサイド補強ゴム26の厚さGBを、タイヤサイド部14全体の厚さSBの40%以下としている。このように、タイヤサイド部14のサイド補強部以外の部分が厚いことで、バックリングの屈曲が緩和され、バックリング発生時にサイド補強ゴム26に引張力が作用するのを抑制することができる。
さらに、タイヤ10では、タイヤ断面高さSHの40%の位置Qにおけるタイヤサイド部14全体の厚さSBをカーカス最大幅位置Pにおけるタイヤサイド部14全体の厚さSAの90%〜110%の厚さに設定している。これにより、ランフラット耐久性を確保しつつ、タイヤ10の重量が過剰に増加するのを抑制することができる。
なお、本実施形態では、図1に示すように、サイド補強ゴム26を1種類のゴムで構成しているが、本発明はこの構成に限定されず、サイド補強ゴム26を複数種類のゴムで構成してもよい。例えば、サイド補強ゴム26をタイヤ径方向に異なる複種類のゴムを重ねた構成としてもよく、サイド補強ゴム26をタイヤ軸方向に異なる複数種類のゴムを重ねた構成としてもよい。なお、サイド補強ゴム26をタイヤ径方向に異なる複種類のゴムを重ねた構成とした場合であっても、タイヤ断面高さSHの40%の位置Qにおけるサイド補強ゴム26の厚さをカーカス最大幅位置Pにおけるサイド補強ゴム26の厚さの65%以下の厚さに設定すれば、本発明の効果を得ることができる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
(試験例)
本発明の効果を確かめるために、本発明に含まれるランフラットタイヤ(以下、単にタイヤと記載する。)を8種類(以下の実施例1〜8)、本発明に含まれない比較例のタイヤを5種類(以下の比較例1〜5)用意して以下の評価を行った。
はじめに、評価に用いた実施例1〜3のタイヤ及び比較例1、2のタイヤについて説明する。なお、評価に用いたタイヤのサイズはいずれも215/60R17である。実施例1〜3のタイヤは、いずれも前述の本実施の形態のタイヤ10の構造と同じ構造を採用しており、サイド補強ゴムの厚さがそれぞれ異なるタイヤである。また、比較例1、2のタイヤは、実施例1〜3のタイヤと同じ構造とされているが、タイヤ断面高さSHの40%の位置におけるサイド補強ゴムの厚さが本発明に含まれないタイヤである。実施例1〜3及び比較例1、2の各種数値に関しては、表1に示す通りである。
上述した実施離1〜3のタイヤ及び比較例1、2のタイヤを用いて、サイド補強ゴムの割れ性について評価を行った。評価は、有限要素法を用いたシミュレーションによって、サイド補強ゴムの内面の面内主歪最大値を算出し、比較例1の面内主歪最大値を基準値(100)として指数で表したものである。以下の表1は、GB/GAを変化させたものである。また、表2は、GB/SBを変化させたものである。さらに、表3は、SB/SAを変化させたものである。
表1に示すように、カーカス最大幅位置におけるサイド補強ゴムの厚さGAに対するタイヤ断面高さSHの40%の位置におけるサイド補強ゴムの厚さGBの割合(GB/GA)を66%とした比較例2に対して、GB/GAを65%とした実施例1では、サイド補強ゴムの割れ性が大幅に改善されているのが分かる。また、GB/GAを実施例1より小さくした実施例2及び実施例3では、さらにサイド補強ゴムの割れ性が改善されているのが分かる。
また、表2に示すように、実施例4、5のタイヤでは、タイヤ断面高さの40%の位置において、サイド補強ゴムの厚さGBをタイヤサイド部全体の厚さSBの40%以下としているので、GB/SBを40%より大きくした比較例3と比べて、サイド補強ゴムの割れ性が改善されているのが分かる。
さらに、表3に示すように、実施例6〜8では、タイヤ断面高さの40%の位置におけるタイヤサイド部全体の厚さSBをカーカス最大幅位置におけるタイヤサイド部全体の厚さSAの90〜110%の範囲に設定しているので、SB/SAが88%の比較例4及び、SB/SAが113%の比較例5と比べて、ランフラット耐久性を確保しつつ、ランフラットタイヤの重量が過剰に増加するのを抑制できる。
10:ランフラットタイヤ、12:ビード部、14:タイヤサイド部、16:トレッド部、18:ビードコア、20:ビードフィラー、20A:端部、22:カーカス、22A:本体部、22B:折返し部、22C:端部、22O:内面、22I:外面、26:サイド補強ゴム(サイド補強層)、26A:端部、26B:端部、CL:タイヤ赤道面

Claims (3)

  1. タイヤ断面高さが115mm以上のランフラットタイヤにおいて、
    一対のビード部間に跨るカーカスと、
    前記ビード部とトレッド部とを連結し、前記カーカスの幅が最大となるカーカス最大幅位置がタイヤ断面高さの40%の位置よりタイヤ径方向外側に位置するタイヤサイド部と、
    前記カーカスのタイヤ幅方向内側に設けられると共に、タイヤ断面高さの40%の位置における厚さが、前記カーカス最大幅位置における厚さの58%以下の厚さとされたサイド補強層と、
    を有するランフラットタイヤ。
  2. タイヤ断面高さの40%の位置における前記サイド補強層の厚さが、タイヤ断面高さの40%の位置におけるタイヤサイド部全体の厚さの40%以下である請求項1に記載のランフラットタイヤ。
  3. タイヤ断面高さの40%の位置における前記タイヤサイド部全体の厚さは、前記カーカス最大幅位置における前記タイヤサイド部全体の厚さの90%〜110%である請求項1又は2に記載のランフラットタイヤ。
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