WO2000059741A1

WO2000059741A1 - Pneumatic tire

Info

Publication number: WO2000059741A1
Application number: PCT/JP2000/002134
Authority: WO
Inventors: Chieko Aoki
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries, Ltd.
Priority date: 1999-04-02
Filing date: 2000-03-31
Publication date: 2000-10-12
Also published as: EP1108567A1; US6651714B2; EP1108567A4; DE60032103D1; EP1108567B1; US20030051789A1; DE60032103T2; US6457503B1

Description

明細書空気入りタイヤ技術分野

この発明は、タイヤ重量の増加を抑えつつランフラット性能を向上しうる空気入りタイヤに関する。背景技術

近年、車両の安全装備の充実には目を見張るものがある。例えば A B S、エアバッグシステム、衝撃吸収ボディなどの装備は、低価格車にまでも標準で装着される傾向があり、今や安全性は自動車産業の分野にあっては最重要課題となっている。タイヤにおいてもこのような安全性は例外ではなく、走る、曲がる、止まる、といった基本性能はもとより、パンクした後の走行能力についての開発も望まれている。すなわち、走行中にタイヤがパンクしても、最寄りのガソリンスタンドゃ修理工場まで自走することができ、高速道路や真夜中、悪天候下等での道路脇でのタイヤ交換作業をせずにすむようなタイヤの要求が高まっている。発明者らは、パンク後のタイヤの損傷プロセスを検討したところ、概ね次のようなものであることが分かった。先ずパンクして空気が漏れる出ると、タイヤの縦撓みが大きくなり、特にタイヤ內腔面の一部に応力が集中し、歪の大きい部分が発熱する。このような発熱は、ゴム剥離、摩耗を早期に発生させ、タイヤの骨格をなす力一カスをむき出しにし、カーカスと路面ないしカーカス同士が擦れ合うことにより破断に至り、致命的損傷を受けて走行が不能となる。

このような対策としては、通常では耐久性を向上するためにタイヤ全体の剛性向上が行われている。具体的には、例えばタイヤの骨格をなす力一カスのプライ数を増したり、ゴムの厚さを増すなどである。また、これらの方法は、ほぼ経験的に具現化されているため、タイヤ重量の大幅な増加をもたらせていた。

本発明は、このような実状に鑑み案出なされたもので、タイヤの応力解析モデルを考えて、そこからタイヤ重量の増加を最小限としつつタイヤに作用する最大応力を低減しうる最適な断面形状へと改善することを基本として、パンク後の継続走行性能であるランフラット性能を向上しうる空気入りタイヤを提供することを目的としている。発明の開示

本発明のうち第 1の発明は、トレッド部からサイドウオール部を経てビード部のビードコアに至るカーカスを具えた空気入りタイヤであって、タイヤを正規リムにリム組みしかつ正規内圧を充填ししかも無負荷である正規状態のタイヤ子午線断面において、前記正規リムのリム巾位置を通るタイヤ半径方向線 Yが、タイャの厚さの中間を通るタイヤ中間線とトレッド部側で交わる第 1の点 A、前記タィャ半径方向線 Yが前記タイヤ中間線とビード部側で交わる第 2の点 B、これらの第 1の点 Aと第 2の点 Bとの中間を通るタイヤ軸方向線 X上かつタイヤ内腔側に中心 O aを有し、かつ前記第 1の点 Aで前記タイヤ中間線に接する第 1の円弧の曲率半径 R _a、前記タイヤ軸方向線 X上かつタイヤ内腔側に中心 O bを有し、かつ前記第 2の点 Bで前記タイヤ中間線に接する第 2の円弧の曲率半径 R b、前記タイヤ軸方向線 Xと、前記中心 O a と第 1の点 Aとを結ぶ直線 O a— Aとがなす角度 * a、前記タイヤ軸方向線 Xと、前記中心 O b と第 2の点 Bとを結ぶ直線〇 b— Bとがなす角度 φ b、及び前記正規状態でのタイヤの外径 Dにおいて、下記式（ 1 ) 〜（4) を充足することを特徴としている。

R a /D≤ 0. 0 8 ··· ( 1 )

R b /D≤ 0. 0 8 ··· ( 2 )

0く φ &≤ 5 0° … （ 3)

0ぐ 0 b≤ 5 O° … （4)

また前記第 1の発明の空気入りタイヤは、上記（ 1 ) 〜（4) 式を充足しかつ下記式（ 5) により定義されるタイヤ定数 Tが、 1. 6 X 1 0— ³以下であることが望ましい。

T = { (R a /D) / Z } X { 1 -cos ( a / 2 ) }

+ { (R b /D) / Z } X { 1 -cos ( φ b / 2 ) } … （ 5 ) ただし、 Z = h ² ノ 6 h =タイヤ軸方向線 X上でのサイドウオール部の厚さこのとき、前記タイヤ軸方向線 X上でのサイドウォール部の厚さ hが、タイヤの外径 Dの 0. 0 0 8〜 0 . 0 2 2倍であることが好ましい。

また第 1の発明の空気入りタイヤは、上記（ 1 ) 〜（4 ) 式を充足しかつ下記式（6 ) により定義されるタイヤ曲率定数 Vが、 1 0 X 1 0— ³以下であることが望ましい。

V = (R a /D) X { 1 -cos ( φ a / 2 ) }

+ (R b /D) X { 1 -cos ( b / 2 ) } … （6 ) また本発明の第 2の発明は、トレッド部からサイドウオール部を経てビード部のビ一ドコアに至るカーカスを具えた空気入りタイヤであって、タイヤを正規リムにリム組みしかつ正規内圧を充填ししかも無負荷である正規状態のタイヤ子午線断面において、前記正規リムのリム巾位置を通るタイヤ半径方向線 Yが、タイャの厚さの中間を通るタイヤ中間線とトレッド部側で交わる第 1の点 A、前記タィャ半径方向線 Yが前記タイヤ中間線とビ一ド部側で交わる第 2の点 B、これらの第 1の点 Aと第 2の点 Bとの中間を通るタイヤ軸方向線 X上かつタイヤ内腔側に中心 O aを有し、かつ前記第 1の点 Aで前記タイヤ中間線に接する第 1の円弧の曲率半径 R a、前記タイヤ軸方向線 X上かつタイヤ内腔側に中心 O bを有し、かつ前記第 2の点 Bで前記タイヤ中間線に接する第 2の円弧の曲率半径 R b、及び前記第 1の点 Aから前記第 2の点までのタイヤ半径方向の距離 Hにおいて、下記式（9 ) で定義される単位周方向長さ当たりのタイヤ断面定数】が 0 . 8以下であることを特徴としている。

h²

ただし、 Z = L であり、 hは、タイヤ軸方向線 X上でのサイドウォール部の厚 6

さである。

またこの第 2の発明の空気入りタイヤは、前記タイヤ軸方向線 X上でのサイドウォール部の厚さ hが、前記正規状態でのタイヤの外径 Dの 0 . 0 1〜 0 . 0 2 2倍であることや、下記式（ 1 0 ) により定義されるタイヤの円弧係数 Cが、 5 . 0以下であることが望ましレ、。

H¹ H

C = Ra- l-Jl- + Rb- l-Jl- ( 1 0)

\6Ra² 16R ,

またこの第 2の発明の空気入りタイヤは、前記タイヤ半径方向の距離 Hは、前記正規状態でのタイヤの外径 Dの 0. 08 5倍以下とすることが望ましい。図面の簡単な説明

図 1は本発明の実施の一形態を示す空気入りタイヤの断面図、

図 2はその輪郭を示す右半分断面図、

図 3はタイヤ定数 Tとランフラット性能との関係を示すグラフ、

図 4はタイヤ重量とサイドウオール部の厚さとの関係を示すグラフ、図 5はタイヤの曲率定数 Vとランフラット性能との関係を示すグラフ、図 6 (A) は曲がり梁を例示する概念図、

図 6 (B) はその Z— Z断面図、

図 7はタイヤ断面定数 J とランフラット性能との関係を示すグラフ、図 8はタイヤの円弧係数 Cとランフラット性能との関係を示すグラフ、図 9はタイヤ断面定数 J とタイヤの円弧係数 Cとの関係を示すグラフ、図 1 0は長柱の座屈モデルを例示する線図、

図 1 1は比（HZD) とランフラット性能との関係を示すグラフである。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。

図 1には本実施形態の空気入りタイヤ 1のタイヤ軸を含むタイヤ子午線断面を示し、トレッド部 2からサイドゥォ一ル部 3を経てビ一ド部 4のビードコア 5に至るカーカス 6と、このカーカス 6のタイヤ半径方向外側に配されるベルト層 7 とを具え、かつタイヤ内腔面 iにインナーライナゴムを具えたチューブレスタイプの乗用車用ラジアルタイヤ（20 5/5 5 R 1 5) を例示している。なお図 1 には、このタイヤを正規リム Jにリム組みしかつ正規内圧（1 80 k P a) を充填した無負荷である正規状態でのタイヤとリムとの組立体として示されており、タイヤの断面幅 SWは 2 2 3. Omtn、タイヤ断面高さ THは 1 1 2. Ommである。本明細書において前記「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えば J ATMAであれば標準リム、 T RAであれば "Design Rim" 、或いは E T R T Oであれば "Measuring Rim" とする。また、前記「正規内圧」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、 J A TMAであれば最高空気圧、 TR Aであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、 ET RTOであれば "INFLATION PRESSURE" とするが、タイヤが乗用車用である場合には一律に 1 8 0 k P a とする。

前記力一カス 6は、カーカスコードをタイヤ赤道 Cに対して 7 5° 〜 9 0° の角度で配列したラジアル構造の 1枚以上、本例では 1枚の力一カスプライ 6 Aから構成されている。前記カーカスコードは、本例ではナイロン、レ一ヨン若しくはポリエステル等の有機繊維コードが採用される。また前記カーカスプライ 6 A は、トレッド部 2からサイドウォール部 3を経てビ一ド部 4のビードコア 5に至る本体部 6 a と、この本体部 6 aからのびて前記ビードコア 5の廻りで折り返される折返し部 6 b とを有するものを例示しており、この本体部 6 a と折返し部 6 b との間には、前記ビ一ドコア 5からタイヤ半径方向外側にのびかつ硬質ゴムからなるビ一ドエーぺックス 1 0が配されてビード部 4を補強している。なお本例では、ビード部 4にリムフランジ J Fのタイヤ半径方向外側を覆うように突出したリムプロテクタ 4 aを具えたタイヤが例示されている。

前記ベルト層 7は、コードをタイヤ赤道に対して例えば 1 5〜 4 0° の小角度で傾けて配列した少なくとも 2枚、本例では内、外 2枚のベルトプライ 7 A、 7 Bを前記コ一ドが互いに交差する向きに重ね合わせて構成している。前記ベルトコードは、本例ではスチールコードを採用しているが、ァラミド、レ一ヨン等の高弾性の有機繊維コードも必要に応じて用いうる。なおベルト層 7のタイヤ半径方向外側には、タイヤ赤道 Cに対して 5° 以下の角度で傾けて配列したバンド層などを設けても良い。また本実施形態では、サイドウォール部 3の内面に、断面略三日月状をなすゴム補強層を設けてはいないが、これを加えてサイドウオール部 3を適宜補強することや、サイドウォール部 3に配されるゴムの硬さ、弾性率などをランフラット性能の向上のために適宜設定しうる。

図 2には、この空気入りタイヤ 1の正規状態のタイヤ軸を含むタイヤ子午線断面（右半分）の輪郭線を示している。また図中には、このタイヤの厚さの中間を通るタイヤ中間線 C Lがー点鎖線で示されている。ここで、「タイヤの中間線」は、タイヤ外表面の模様や、ビ一ド部 4に設けられる前記リムプロテクタ 4 a等の突起等は含まず、従って本例では前記リムプロテクタ 4 aを除いたビ一ド部 4の輪郭線（点線で示す）を基準に特定される。

図 2において、正規リム Jのリム巾位置（リムフランジ J Fの内面位置）を通るタイヤ半径方向線 Yが、タイヤ中間線 C Lとトレッド部 2側で交わる第 1の点を A、またこのタイヤ半径方向線 Yがビ一ド部 4側で前記タイヤ中間線 C Lと交わる第 2の点を Bとする。また、これらの第 1 の点 Aと第 2の点 Bとの中間を通るタイヤ軸方向線 X上かつタイヤ内腔側に中心 O aを有し、かつ第 1の点 Aでタィャ中間線 C Lに接する第 1の円弧 C aの曲率半径を R a、またタイヤ軸方向線 X上かつタイヤ内腔側に中心◦ bを有し、かつ第 2の点 Bでタイヤ中間線 C Lに接する第 2の円弧 C bの曲率半径を R b とする。前記各円弧 C a 、 C bの中心 O a、 O bは、例えば前記第 1の点 A、第 2の点 Bを通るタイヤ中間線 C Lの接線を引き、前記各点 A、 Bから引いたこの接線と直角な垂線が前記タイヤ軸方向線 Xと交わる点としてそれぞれ定めることができる。なお前記タイヤ中間線 C Lとタイヤ軸方向線 Xとの交点 Pは、本例では、該タイヤ軸方向線 X上において前記円弧 C a 、 C bよりも、タイヤ軸方向の外側にあるものが例示されている。さらに、前記タイヤ軸方向線 Xと、前記中心 O a と第 1の点 Aとを結ぶ直線 O a — A とがなす角度を φ a ( deg )、前記タイヤ軸方向線 Xと、前記中心 O b と第 2の点 Bとを結ぶ直線 O b— Bとがなす角度を φ b ( deg ) とする。また正規状態でのタイヤの外径を Dとするとき、第 1の発明の空気入りタイヤ 1は、下記式（ 1 ) 〜（4 ) を充足することを特徴の一つとしている。なお R a 、 Dは同一単位とする。

R a / Ό≤ 0 . 0 8 ■· · ( 1 )

R b / Ό≤ 0 . 0 8 · · · ( 2 ) 0 < a ≤ 5 0 ° ··■ ( 3 )

O < 0 b ≤ 5 O ° … （4 )

発明者らは、図 6に示すような曲がり梁 1 2の応力解析をタイヤに応用することを試みた。先ず、図 6 (A) に示すような曲率半径 Rの曲がり梁 1 2に、圧縮荷重 Wが作用した場合、断面 Z— Zでの梁の最大応力 σ mは、近似的に式（ 7 ) で表される。

σ m =WR · { 1 -cos ( / 2 ) } / Z ' ■■■ ( 7 )

ただし、 τ' = b h ² Z6である。また図 6 (A) の Z — Z断面である図 6 ( B ) に示すように、 hは断面 Z — Zでの梁の厚さであり、 bはその巾である。

この式（ 7 ) から、梁の厚さ hを大とすることなく最大応力 σ mを低減するためには、曲がり梁の曲率半径 Rとその中心角 ψを小さくすることが良いことが分かる。これをタイヤに応用すれば、曲がり梁の曲率半径 Rと中心角 φは、それぞれタイヤのサイドウオール部 3の曲率半径とその中心角に相当する。したがって、タイヤのサイドウオール部 3の曲率半径を小さくかつ中心角を小（断面高さを小）に規制することにより、例えばタイヤのゴム厚さなどを増大することなしに最大応力を減少させることが可能となり、ひいては耐久性が向上してパンク後の継続走行距離を増大させることができる。なお前記第 1の円弧 C aの曲率半径 R a と、第 2の円弧 C bの曲率半径 R b とは同一であっても良く、また異なるものであつても良い。同様に、 φ a、 φ bについても同一であっても良く、また異なるものであっても良い。

そして、発明者らは、タイヤのサイドウオール部 3の輪郭形状を種々変化させ、上述の曲率半径 R a、 R b、中心角 ^ a、 φ bを異ならせたタイヤを相当数試作して、パンク後の継続走行距離を調べたところ、タイヤサイズ等に拘わらず、上述の式（ 1 ) 〜（4 ) を充足するようにタイヤの形状を限定することがランフラット走行時の耐久性の向上などに特に好ましいことが判明した。従来の一般的な空気入りタイヤでは、 R a ZD (又は R b ZD ) は、概ね 0. 0 8よりも大に設定されており、本発明では、これらの比 R a ZD (又は R b ZD ) の値を従来よりも小に設定している。

ここで前記比（R a /Ώ) 又は（R b /D) 、 0 . 0 8を超えると、サイドウォール部 3に作用する最大応力の低減が図れず、空気入りタイヤ 1の耐久性の向上が十分に期待できない。同様に角度 a、 Φ 13が、 50° を超えても、サイドウオール部 3に作用する最大応力の低減が図れず、耐久性の向上が十分に期待できない。他方、前記比（R a/D) 又は（R bZD) が小さすぎると、乗り心地が悪化する傾向がある。好ましくは、前記比（R aZD) 又は（R bZD) は、 0〜0. 0 7 5、より好ましくは 0. 0 1〜0. 0 7、さらに好ましくは 0. 0 3〜 0. 0 6 5とするのが望ましい。また、前記角度 Φ a又は φ bは 0〜45 ° 、より好ましくは 1 0〜40° 、さらに好ましくは 20〜3 5° とするのが望ましい。

また前述の式（7) を、タイヤに適用すると式（8) のように表すことができる。

σ m = WR a · { 1— cos (φ a/2)} / Z

+ WR b · { 1 -cos (Φ b/ 2 )} /Z ··· ( 8 )

この式（8) は、ある荷重 Wについての最大応力を示すものであるが、この式 (8) を荷重 Wで除し、かつタイヤサイズの影響を無くすためにタイヤの外径 D で除したものを本明細書では単位周方向当たりの「タイヤ定数 T」というパラメ一夕で表し、これを下記式（5) により定義する。そして、このタイヤ定数 Τを、 1. 6 X 1 0—³以下に設定することが好ましいことが分かった。

T= {(R a/D) /Z } X ( 1一 cos (φ a / 2 ))

+ {(R b/D) /Z } X ( 1一 cos ( b/2 )) … （5) ただし、 Z = h²ノ 6、 hはタイヤ軸方向線 X上でのサイドウォール部の厚さ、 R a、 R b、 D、 hの単位は（關）である。

図 3には、このタイヤ定数 Tを種々変化させたタイヤを試作し、各タイヤについてランフラット性能を調べた結果をグラフにて示している。ランフラット性能は、タイヤサイズ 2 1 5 / 45 Z R 1 7及び 20 5 Z 5 5 R 1 5の 2種類について内圧 0 k P aでリム組みしかつ国産乗用車のフロント右側に装着するとともに、テストコ一スを走行してこのパンクタイヤが走行不能に陥るまでの継続走行距離を調べ指数化したものである。またテストコースは、直線部と旋回部とを含んでおり、直線部の走行速度を 50 kmZH、旋回部の走行速度を 40 km/Hとして同一条件で行った。また前記タイヤ軸方向線 X上でのサイドウオール部の厚さ hは 1 3 mmに統一してテストを行った。図 3から明らかなように、タイヤ定数 T の増加とともにランフラット性能は低下する傾向がある。しかしながら、タイヤ定数 Tを 1 . 6 X 1 0—³以下、より好ましくは 1 . 0 X 1 0—³以下、さらに好ましくは 0. 6 X 1 0— ³以下に設定することにより、ランフラット性能がほぼ満足される高い次元で維持されることが分かる。なおタイヤ定数 Tの下限は、例えば 0. 4 X 1 0— ³とすることが望ましい。

また図 4には、前記タイヤ軸方向線 X上でのサイドウオール部 3の厚さ hと、タイヤ 1本当たりのタイヤ重量（指数）との関係を示している。このサイドゥォ —ル部の厚さ hが小さすぎると絶対的なサイドウオール部 3の剛性が低下する傾向があるため、この厚さ hは、上記サイズでは、好ましくは 5mm以上、さらに好ましくは 8tnm以上に設定するのが望ましい。また、このサイドウオール部 3の厚さ hが大きすぎると、タイヤ重量の著しい増加を招く傾向があるため、例えば 1 3ram以下とするのが望ましい。このような具体的な厚さは、前記タイヤの外径 D との比で表した場合、比（ hZD) を 0. 0 0 8〜 0. 0 2 2程度に設定するのが好ましい。

また、本実施形態では、前述の式（8 ) に Zを乗じてサイドウォール部の厚さ hの要素を除去し、サイドウオール部 3の断面形状の影響について調べるべくタィャの曲率定数 Vというパラメータで表し、これを下記式（ 6 ) により定義する。そして、このタイヤの曲率定数 Vを、 1 0 X 1 0— ³以下に設定することが好ましいことが分かった。

V = (R a /D) X { 1 -cos ( a / 2 ) }

+ (R b /D) X { 1 -cos ( φ b / 2 ) } … ( 6 ) 図 5には、このタイヤの曲率定数 Vを種々変化させてランフラット性能を調べた結果を示している。ランフラット性能は、上記のテストと同一の内容で行われている。図 5から明らかなように、タイヤの曲率定数 Vの増加とともにランフラット性能は低下する傾向がある。しかしながら、この曲率定数 Vを 1 0. 0 X 1 0 以下、より好ましくは 9. 0 X 1 0— ³以下、さらに好ましくは 8. 0 X 1 0—³ 以下に設定することにより、ランフラット性能を満足できる範囲の高い次元に維持しうる。なお前記曲率定数 Vの下限は、例えば 6 . 0 X 1 0— ³ とするのが望ましレ、。表 1 には、前記各値 R a 、 R b、 φ Ά、 φ b、 h、 Τ、 Vの一例を示している。

タイヤサイズ 215Z45R 17 タイヤ A タイヤ B タイヤ C タイヤ D タイヤ E タイヤ F

48 48 45 45 48 48

R b (mm) 48 48 45 45 48 48

Ra/D 0.08 0.08 0.075 0.075 0.08 0.08

Rb/D 0.08 0.08 0.075 0.075 0.08 0.08

Φ a (deg) 50 50 50 50 45 45

Φ b (deg) 50 50 50 50 45 45

A - B間の繊 (ram) 73.54 73.54 68.944 68.944 67.882 67.882

D (ram) 600 600 600 600 600 600 hZD (XIO"³) 21.67 12.50 21.67 1 .17 21.67 11.33 タイヤ^ T (XIO"³) 0.5322 1.5990 0.4990 1.5823 0.4324 1.5804 タイヤの曲率^ V (XIO"³) 14.991 14.991 14.054 14.054 12.179 12.1 9

表 1において、サイドウオール部 3の厚さ hを違えたタイヤ A、 B、タイヤ C、 D、タイヤ E、 Fをそれぞれ比較すると、 hが大きくなることによりタイヤ定数 Tが小さくなり、図 3からランフラット性能が向上することが分かる。またサイドウオール部 3の厚さ hを共通とする例えばタイヤ A、 Cとを比較すると、 R a 及び R bが小さいほど、タイヤ定数 Tを減じることができる。さらに、サイドウオール部 3の厚さ hを共通とする例えばタイヤ A、 Eを比較すると、 φ a φ b が小さいほどタイャ定数 Tを減じることができる。次に第 2の発明の実施形態の一例について説明する。

この実施形態においても、タイヤの内部構造などは前記図 1に示した第 1の発明の実施形態と同様のものが適用されるため詳細な説明は省略する。そして第 2 の発明の空気入りタイヤ 1 ' においても前記同様、図 2に示す如く、正規リム J のリム巾位置（リムフランジ J Fの内面位置）を通るタイヤ半径方向線 Yが、夕ィャ中間線 C Lとトレツド部 2側で交わる第 1の点を A、またこのタイヤ半径方向線 Yがビ一ド部 4側で前記タイヤ中間線 C Lと交わる第 2の点を Bとする。また、これらの第 1の点 Aと第 2の点 Bとの中間を通るタイヤ軸方向線 X上かつ夕ィャ内腔側に中心 0 aを有し、かつ第 1の点 Aでタイヤ中間線 C Lに接する第 1 の円弧 C aの曲率半径を R a、またタイヤ軸方向線 X上かつタイヤ内腔側に中心 O bを有し、かつ第 2の点 Bでタイヤ中間線 C Lに接する第 2の円弧 C bの曲率半径を R bとする。さらに、第 1の点 Aから前記第 2の点 Bまでのタイヤ半径方向の距離を Hとする。このとき、第 2の発明の空気入りタイヤ 1 'は、下記式（9 ) で定義される単位周方向長さ当たりのタイヤ断面定数 Jが 0 . 8以下に設定される。

( 9 )

ただし、 Z であり、 hは、タイヤ軸方向線 X上でのサイドウォール部の厚

6

さである。また R a、 R b、 H、 hの単位は（mm) である。ここで、前記図 6に示したような曲がり梁 1 2の応力解析モデルを考える。先ず図 6 (A) に示すような曲率半径 Rの曲がり梁 1 2に、圧縮荷重 Wが作用した場合、断面 Z— Zでの最大応力 σ mは前記式（ 7) の通りである。

σ m=WR · { 1 -cos (φ/ 2)} /Ζ' ··■ ( 7 )

また、荷重 W、 Wの作用点間の距離を H' とすると、この H' は、下記式（ 1 1 ) で表すことができる。

H ' = 2 R · sin ( φ / 2 ) ■·· ( 1 1 )

この式（ 1 1 ) を用いて式（ 7) を H'、 Rの式へと整理すると、断面 Ζ— Ζでの最大応力 σ πιは、式（ 1 2) で表すことができる。

この式（ 1 2) を図 2に示したようなタイヤに適用する場合、前記最大応力 σ mは、タイヤ軸方向線 Xの内側及び、外側の各最大応力 a m b、 a m aの和として求めうる。そして、曲がり梁の曲率半径 Rは、それぞれ前記タイヤの曲率半径 R a、 R bに近似的に適用できる。また曲がり梁の H' は、タイヤのサイドゥォール部 3の第 1の点 Aと第 2の点 Bとの間のタイヤ半径方向の距離 Hの 1/2 として適用しうる。よって、式（ 1 2) は、空気入りタイヤについて擬似的に下記式 ( 1 3) のようにして応用することが可能である。ただし、 Zは、単位周方向長さのサイドウオール部の断面係数「h² 6」であり、 hは、タイヤ軸方向線 X 上でのサイドウオール部の厚さである。

この式（ 1 3 ) は、ある荷重 Wについての空気入りタイヤのサイドウォール部 3の Z— Z断面に作用する最大応力 σ mを近似的に示すものであるが、これを荷重 Wで除したものを本明細書では単位周方向長さ当たりのタイヤ断面定数 J というパラメ一夕で表し、上記式（9 ) により定義する。そして、発明者らは、タイャのサイドウォール部 3の輪郭形状を種々変化させ、上述の曲率半径 R a 、 R b や前記タイヤ半径方向の距離 Hを異ならせたタイャを相当数試作してパンク後の継続走行距離を調べたところ、タイヤサイズ等に拘わらず、上述の式（9 ) で定義されるタイヤ断面定数 Jを 0 . 8以下に規制することがタイヤのランフラット走行時の耐久性の向上などに特に好ましいことを知見した。

図 7には、このタイヤ断面定数 Jを種々変化させたタイヤを試作し、各タイヤについてランフラット性能を調べた結果をグラフにて示している。ランフラット性能は、前記第 1の発明のときと同じ条件に基づいて測定したものである。図 7 から明らかなように、タイヤ断面定数 Jの増加とともにランフラット性能は低下する傾向がある。しかしながら、タイヤ断面定数 Jを◦ . 8以下、好ましくは 0 . 7以下、さらに好ましくは 0 . 5以下、より好ましくは 0 . 1 〜 0 . 5とすることにより、ランフラット性能が満足しうる高い次元に維持されることが分かる。従来の一般的な乗用車用空気入りタイヤの場合、このタイヤ断面定数 Jは、概ね 0 . 8よりも大、特に 1 . 0以上に設定されているものが多い。このように本発明では、このタイヤ断面定数 Jを従来に比して低減しうるよう前記曲率半径 R a、 R b及び距離 Hを設定することを基本として、例えばサイドウオール部 3の厚さを増大することなしにサイドウオール部 3に作用する最大応力を従来に比して低減しうることが可能になる。これにより、タイヤの耐久性を向上でき、パンク後の継続走行距離を増大しうる。

ここで前記タイヤ断面定数 Jが、 0 . 8を超えると、従来タイヤと同程度になつてサイドウオール部 3に作用する最大応力の低減が図れず、空気入りタイヤの耐久性の向上が十分に期待できないものである。

また、本実施形態では、前述の式（9 ) に「Z」を乗じてタイヤの前記サイドウォール部 3の厚さ hの要素を除去したタイヤの円弧係数 C (上記式（ 1 0 ) により定義される。）というパラメ一夕を用い、サイドウオール部 3の断面形状の影響について調べた。そして、このタイヤの円弧係数 Cを、 5 . 0以下に設定することが好ましいことを知見した（Ra、 Rb、 Hの単位は mmである）。 C ( 1 0 )

図 8には、このタイヤの円弧係数 Cを種々変化させてランフラット性能を調べた結果を示している。ランフラット性能は、上記のテストと同一の内容で行われている。図 8から明らかなように、タイヤの円弧係数 Cの増加とともにランフラット性能は低下する傾向がある。しかしながら、この円弧係数 Cを 5. 0以下、より好ましくは 4. 0以下、さらに好ましくは 2. 5〜4. 0に設定することにより、ランフラット性能を許容しうる高い次元に維持しうることが分かった。また図 9には、縦軸にこの円弧係数 Cを、横軸に前記タイヤ断面定数 J をとり、このグラフ上に各供試タイヤのランフラット性能（指数）と前記タイヤ軸方向線 X上でのサイドウォール部の厚さ hとをプロットしたものを示している。図 9において、 J ≤ 0. 8 と、 C≤ 5. 0をともに満たすタイヤは、非常に良好なランフラット性能を示していることが分かる。

また、式（ 1 3)、式（ 9 ) 及び式（ 1 0 ) から、。 m=W ' J = C ' WZ Zとの関係が成り立つため、タイヤ断面定数 J と円弧係数 Cと Zとの間には下記式（ 1 4 ) が成立する。

J = C/Z ··· ( 1 4 )

この式（ 1 4 ) は、サイドウォール部の前記厚さ hが一定の場合、タイヤ断面定数 J と円弧係数 Cとが線形の関係となることを示している。また、 J = 0. 8 と Z = h² / 6を上記式（ 1 4 ) に代入するとサイドウオール部の厚さ h = 6. 1 3 (匪）が得られる。従って、サイドウォール部の厚さ hは、上記タイヤサイズにおいて、 6. 1 3mm以上であることが望ましいものである。

前記図 4には、前記タイヤ軸方向線 X上でのサイドウオール部 3の厚さ hと、タイヤ 1本当たりのタイヤ重量（指数）との関係を示したが、第 2の発明においてもタイヤ重量の著しい増加を防止、具体的には重量増加 1 1 0 %以下とするには例えばサイドウオール部 3の厚さ hを 1 3 tmn以下とするのが望ましい。従って. 本実施形態においても、前記サイドウォール部 3の厚さ hは、 6. 1 3〜 1 3瞧とするのが好ましいものである。このような具体的な厚さは、前記タイヤの外径 Dとの比で表した場合、比（hZD) を 0. 0 1〜 0. 0 2 2程度に設定される。また、図 1 0には、軸方向の荷重を受ける長柱のモデルを示している。この長柱の座屈荷重 P kは、オイラー（Euler ) の理論式から下記式（ 1 5) で表すことができる。

P k = η π ² · Ε · A/ ( L k) ( 1 5)

ここで、 η ：柱の端末条件

Ε ：材料の縦弾性係数

Α ：柱の断面積

L ：柱の長さ

k ：断面二次半径

である。

この式（ 1 5) から、座屈荷重 P kを減じるためには、柱の長さ Lが短いほど座屈し難いことが分かる。これをタイヤのサイドウオール部に応用し前記第 1の点 Aと第 2の点 Bとの間のタイヤ半径方向の距離 Hを小にすることにより、例えばサイドウオール部の厚さ hを増加させることなくサイドウオール部 3に作用する最大応力を低減しうる。

図 1 1には、この距離 Hを種々変化させてランフラット性能を調べた結果を示している。なお横軸には、タイヤサイズの影響をなくすため、正規状態でのタイャの外径 Dで前記距離 Hを除した比（HZD) をとつている。またランフラット性能は、上記のテストと同一の内容で行われており、サイドウォール部の厚さ h は、 1 3mmに統一した。図 1 1からは、タイヤの前記距離 Hの増加とともにランフラット性能は低下する傾向があることが分かる。しかしながら、この比（HZ D) を 0. 8 5以下、より好ましくは 0. 8以下に設定することにより、ランフラット性能を高く維持できることが分かる。

以上説明したように、本発明の空気入りタイヤは、正規状態におけるサイドウオール部の輪郭形状一定範囲に規制することを基本として、サイドウォール部に作用する最大応力を従来に比して減じることができ、例えばタイヤ重量の増加等を抑えつつランフラット性能を向上することが可能となる。具体例 1 (第 1の発明）タイヤサイズが 2 1 5Z4 5 R 1 6でありかつ表 2に示す空気入りタィャを試作するとともに（実施例 1〜4)、ランフラット性能、タイヤ重量、転がり抵抗などを測定した。なお比較のため、本発明外のタイヤについても試作してテストを行った。比較例 1〜 2は上記と同サイズ、比較例 3と従来例とはタイヤサイズを 2 0 5Z 5 5 R 1 5とした。

テス卜の内容は上述のランフラット性能（従来例を 1 0 0とする指数表示で数値が大きいほど良好）の他、タイヤ重量と転がり抵抗とを測定した。タイヤ重量については、タイヤ 1本当たりの重量を測定し、従来例を 1 00とする指数でこれを表示し数値が小さいほど良好である。また転がり抵抗は、供試タイヤを正規リムに装着しかつ 1 80 k P aの内圧を加えるとともに、該タイヤをドラム径が 1 70 7. 6 mmのドラム式タイヤ転がり抵抗試験機を用いてタイヤ 1本当たり 2 7 5 kgの荷重のもとで該タイヤを 8 Okm/Hの速度で走行させ、そのころがり抵抗値を測定した。評価は従来例を 1 00とする指数で表示するとともに、数値が小さいほど転がり抵抗が少ないことを示している。

テストの結果などを表 2に示す。

讓例 2 «例 3 1：圆 1 t瞧 2 1：瞧 3 m

Ra/D 0.063 0.057 0.071 0.060 0.053 0.058 0.080 0.082

Rb/D 0.063 0.058 0.058 0.057 0.060 0.065 0.105 0.091

Φ a (deg) 38 46 33 40 54.5 50.5 46 48.5

Φ b (deg) 40 46 42 43 48 45 33 44

D (mm) (JATMA 600 600 600 600 600 600 607 607

00 h (ram) 9.5 8 10 9 6 4 14 6 タイヤ ¾¾T (XIO— ³) 0.48 0.86 0.41 0.56 1.85 3.95 0.33 2.31 タイヤの曲率^ v (xio-³) 1.2 Ί 9.14 6.79 7.56 11.11 10.52 10.67 13.87 ランフラット 208 146 264 153 122 100 298 100 タイヤ窜暈（指数） 94 94 , 92 92 85 77 120 100 転がり抵抗 97 97 96 99 95 87 108 100 h/D (XIO"³) 15.83 13.33 16.67 15.00 10.00 6.667 23.06 9.885

具体例 2 (第 2の発明）

タイヤサイズが 2 1 5Z4 5 R 1 6でありかつ表 3に示す空気入りタィャを試作するとともに（実施例 5〜8)、ランフラット性能、タイヤ重量、転がり抵抗などを測定した。なお比較のため、本発明外のタイヤについても試作してテストを行った。比較例 4〜 5は上記と同サイズ、比較例 6と従来例 2とはタイヤサイズを 20 5/55 R 1 5とした。テス卜の内容は具体例 1 と同じである。テストの結果などを表 3に示す。上記のテストの結果より、実施例の各タイヤは、タイヤ重量の大幅な増加を伴わずしてランフラット性能を向上していることが確認できる。

o

Claims

請求の範囲

1. トレッド部からサイドウオール部を経てビ一ド部のビ一ドコアに至る力一力スを具えた空気入りタイヤであって、

タイヤを正規リムにリム組みしかつ正規内圧を充填ししかも無負荷である正規状態のタイヤ子午線断面において、

前記正規リムのリム巾位置を通るタイヤ半径方向線 Yが、タイヤの厚さの中間を通るタイヤ中間線とトレッド部側で交わる第 1の点 A、

前記タイヤ半径方向線 Yが前記タイヤ中間線とビード部側で交わる第 2の点 B、これらの第 1 の点 Aと第 2の点 Bとの中間を通るタイヤ軸方向線 X上かつタイャ内腔側に中心 O a を有し、かつ前記第 1の点 Aで前記タイヤ中間線に接する第 1の円弧の曲率半径 R a、

前記タイヤ軸方向線 X上かつタイヤ内腔側に中心〇 bを有し、かつ前記第 2の点 Bで前記タイヤ中間線に接する第 2の円弧の曲率半径 R b、

前記タイヤ軸方向線 Xと、前記中心〇 a と第 1の点 Aとを結ぶ直線 O a — Aとがなす角度 Φ a 、

前記タイヤ軸方向線 Xと、前記中心 O b と第 2の点 Bとを結ぶ直線 O b — Bとがなす角度 Φ b、

及び前記正規状態でのタイヤの外径 Dにおいて、

下記式（ 1 ) 〜（4 ) を充足することを特徴とする空気入りタイヤ。

R a /D≤ 0 . 0 8 ··· ( 1 )

R b ZD≤ 0. 0 8 ■■■ ( 2 )

0 < <i> a 5 0 ° … （ 3 )

0 < <i) b ≤ 5 0 ° … （4 )

2. 下記式（ 5 ) により定義されるタイヤ定数 Τが、 1 . 6 X 1 0— ³以下であることを特徴とする請求項 1記載の空気入りタイヤ。

Τ = { (R a /Ό) / Z } X { 1 -cos ( φ a / 2 ) }

+ { (R b /D) / Z } X { 1 -cos ( φ b / 2 ) } ··· ( 5 ) ただし、 Z = h² Z6

h =タイャ軸方向線 X上でのサイドウオール部の厚さ

3. 前記タイヤ軸方向線 X上でのサイドウォール部の厚さ hが、タイヤの外径 D の 0. 0 0 8〜 0. 0 2 2倍である請求項 2記載の空気入りタイヤ。

4. 下記式（ 6 ) により定義されるタイヤ曲率定数 Vが、 1 0 X 1 0— ³以下であることを特徴とする請求項 1乃至 3のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

V= (R a /D) X { 1 -cos ( a / 2 ) }

+ (R b /D) X { 1 -cos ( φ b / 2 ) } ··· ( 6 )

5. トレッド部からサイドウオール部を経てビ一ド部のビードコアに至る力一力スを具えた空気入りタイヤであって、

前記正規リムのリム巾位置を通るタイヤ半径方向線 Yが、タイヤの厚さの中間を通るタイヤ中間線とトレッド部側で交わる第 1 の点 A、

前記タイヤ半径方向線 Yが前記タイヤ中間線とビ一ド部側で交わる第 2の点 B , これらの第 1の点 Aと第 2の点 Bとの中間を通るタイャ軸方向線 X上かつタイャ内腔側に中心 O a を有し、かつ前記第 1の点 Aで前記タイヤ中間線に接する第

1の円弧の曲率半径 R a、

前記タイヤ軸方向線 X上かつタイヤ内腔側に中心 O bを有し、かつ前記第 2の点 Bで前記タイヤ中間線に接する第 2の円弧の曲率半径 R b、

及び前記第 1 の点 Aから前記第 2の点までのタイヤ半径方向の距離 Hにおいて. 下記式（ 9 ) で定義される単位周方向長さ当たりのタイヤ断面定数 Jが 0. 8以下であることを特徴とする空気入りタイヤ。

h²

ただし、 Z二であり、 hは、タイヤ軸方向線 X上でのサイドウォール部の厚

6

さである。

6. 前記タイヤ軸方向線 X上でのサイドウォール部の厚さ hが、前記正規状態でのタイヤの外径 Dの 0. 0 1〜0. 0 2 2倍である請求項 5記載の空気入りタイャ。

7. 下記式（ 1 0 ) により定義されるタイヤの円弧係数 Cが、 5. 0以下であることを特徴とする請求項 5又は 6記載の空気入りタイヤ。

H²

C=Ra- 1-Jl- + Rb- 1 - Jl. ( 1 0 )

l6Ra² \6Rb²

8. 前記タイヤ半径方向の距離 Hは、前記正規状態でのタイヤの外径 Dの 0. 0 8 5倍以下である請求項 5乃至 7のいずれかに記載の空気入りタイヤ。