WO2002042094A1

WO2002042094A1 - Pneu de securite

Info

Publication number: WO2002042094A1
Application number: PCT/JP2001/010339
Authority: WO
Inventors: Toru Tsuda; Koya Tagawa; Daisuke Maehara; Tomohisa Nishikawa
Original assignee: Bridgestone Corporation
Priority date: 2000-11-27
Filing date: 2001-11-27
Publication date: 2002-05-30
Also published as: EP1338441A4; EP1338441B1; US20030173011A1; DE60120467T2; JP4107961B2; ES2266311T3; JPWO2002042094A1; EP1338441A1; DE60120467D1

Description

明細書空気入り安全タイヤ技術分野

この発明は、タイヤ圧内が大気圧まで低下してなお、安全な走行を継続することができる空気入り安全タイヤに関するものであり、とくに、製造上の困難等なしにサイド補強ゴム層の厚みの低減を可能とする一方で、タイヤトレツド部内への歪の集中に起因する耐久性の低下を生じるおそれがなく、軽量にして乗心地にすぐれる空気入り安全タイヤを提案するものである。

背景技術

従来のこの種の空気入り安全タイヤとしては、たとえば図 1に幅方向断面図で示すように、トレツド部 1 1 1のそれぞれの側部に、半径方向内方へ延びるサイドウオール部 1 1 2を連続させて設けるとともに、それぞれのサイドウオール部 1 1 2の半径方向内端にビード部 1 1 3を連続させて設け、そして、それぞれのビ一ド部 1 1 3間、ひいては、各ビード部 1 1 3に配設したビードコア 1 1 4間に卜ロイダルに延在してタイヤの骨格構造をなすカーカス 1 1 5を設けるとともに、このカーカス 1 1 5のクラウン部とトレッド部 1 1 1との間にベルト 1 1 6 を配設してトレッド部 1 1 1を補強したところにおいて、主にはサイドウォール部 1 1 2の内面に、断面形状がほぼ三日月状をなすサイド部補強ゴム層 1 1 7を配設したものがある。

なお、ベルト 1 1 6は、必要に応じて、実質的に周方向に延びる化学繊維コードの螺旋巻回構造になるベルト補強層 1 1 8によってその全体を覆われることもある。

この安全タイヤでは、パンクその他によってタイヤ内圧が洩出した場合に、サィド補強ゴム層 1 1 7の作用に基づく、サイドウオール部 1 1 2の撓み剛性により、タイヤの比較的小さな圧潰変形の下で、荷重を支持することができるので、タイヤがパンク等してなお、相当距離を安全に継続走行することができる。

また、従来の他の安全タイヤとしては、特開平 8— 2 4 4 4 2 2号公報に開示されているように、前述したようなサイド補強ゴム層を設けることに加えて、力一カスの外周に、ベルトより半径方向内側に延在する小径のピードリングを嵌め合わせたものがあり、このタイヤは、タイヤのパンク時等には、サイド補強ゴム層と上記ビードリングとで荷重を負担することなる。

しかるに、図 1に示す前者の従来技術にあっては、タイヤのパンク時等における高い耐久性の確保のために、サイド補強ゴム層の厚みを厚くすることが不可避となるため、タイヤの重量増加が余儀なくされるとともに、内圧充填状態のタイャの負荷転動に際する、車両への乗心地が低下するという問題があった。

一方、後者の従来技術では、サイド補強ゴム層とビードリングとの両者が荷重の負担に寄与できることで、サイド補強ゴム層の厚みを上述の場合より低減できる利点はあるものの、タイヤの製造工程で、カーカスの外周側にビードリングを別途配設することによる業工数の増加が不可避となる他、そのビ一ドリングのカーカスの外周への嵌め合わせおよび位置決めセットが難しいという問題があり、また、ビードリングによってタイヤ重量の増加が余儀なくされるという問題があつた。

しかも、製品タイヤの正常時のそれの負荷転動に当っては、ビードリングがトレッド部に、それの幅方向での大きな剛性段差をもたらすことによって、そのビ ―ドリングの周りに歪の集中が生じることになるため、タイヤの負荷転動の繰返しによりトレッド部に早期の損傷が発生して耐久性が低くなる他、高剛性のビードリングの拘束下で、トレツド接地面積、直接的にはトレツド踏面の接地長さが低減されることになつて操縦安定性が低下するという問題があり、また、ビ一ドリングがトレツド部の曲げないしは撓み剛性を高めることに起因して、トレッド部のエンベロープ特性が低下するため、大突起乗り越し時の衝撃振動が大きくなつて乗心地性能が低下し、加えて、トレッド部、ひいては、高剛性のビードリングへの大きな衝撃力等の入力によるそのビードリングの永久変形により、タイヤの真円度が損なわれるという問題もあつた。

ところで、タイヤの正常時の負荷転動時間は、タイヤのパンク等の故障の発生時の負荷転動時間に比してはるかに長いので、これらの問題はいずれも重大であつた。

そこでこの発明は、タイヤ内圧が大気圧まで低下してなお、安全な走行を継続できるとする、安全タイヤの本質的な機能を、サイド補強ゴム層の厚みを低減させてなお十分に発揮させることができ、しかも、タイヤの正常時の負荷転動に際し、すぐれた耐久性、操縦安定性および乗心地を実現するとともに、タイヤの真円度を損ねることもない、製造が容易で、特別の作業工数を必要としない空気入り安全タイヤを提供する。

発明の開示

この発明に係る空気入り安全タイヤは、トレッド部と、トレッド部のそれぞれの側部から半径方向内方へ延びるサイドウオール部と、各サイドウオール部の半径方向内端に連続させて設けたビード部とを具えるとともに、一対のビード部間にトロイダルに延在し、多くは、ビード部に配設したビードコアの周りに側部部分を折返されるカーカスと、このカーカスのクラウン部とトレッド部との間に配設したベルトとを具えるものであって、主としてサイドウォール部に、タイヤ幅方向の断面形状がほぼ三日月状をなすサイド補強ゴム層を設けるとともに、前記ベルトに、半径方向内方に凸となって周方向に連続する少なくとも一条の環状窪みを設けたものである。

このタイヤでは、パンク等に起因するそこからの内圧の洩出によるタイヤの圧潰変形に対し、ベルトに設けた環状窪みが補強リブの如くに機能して荷重の支持に有効に寄与することから、サイド補強ゴム層の厚みを低減させてなお、安全夕ィャの本質的な機能を十分に発揮させることができる。従ってここでは、タイヤの軽量化を有効に実現することができる。

またこのタイヤの、前記環状窪みは、たとえば、内周面に環状突条を設けた加硫金型による加硫成形工程で形成することができ、その環状窪みのための、タイャ成型工程での特別な作業が不要であるので、タイヤの製造上の問題点をことごとく取り除くことができる。

ところで、この安全タイヤの、ベルトに設けた環状窪みは、とくにはそれ自体が変形の自由度を有することにより、その環状窪みが、トレッド部の幅方向での幾分の剛性増加をもたらすことはあっても、正常時のタイヤの負荷転動に際し、環状窪みは、その近傍への歪の集中を自身の変形をもつて有効に緩和することができるので、走行耐久性が損なわれるおそれなく、また、その環状窪みは、これも環状窪みそれ自体の変形により、トレッド踏面の接地長さを、高剛性のビードリングほどに大きく拘束しないので、十分大きな接地面積を常に確実に確保してすぐれた操縦安定性をもたらすことができる。

そして、ベルト環状窪みの、窪み開口部が拡開する方向の変形は、タイヤの突起乗り越しに際する、トレツド部の曲げないしは撓み変形の自由度を高めることにもなるので、サイド補強ゴムの厚みを十分に確保してなお、タイヤの振動乗心地性能を有効に向上させることもでき、さらには、大きな衝撃外力等の入力に対するそのベルト環状窪みの変形に基づいて、タイヤの真円度の低下を十分に防止することもできる。

なおここで、一条以上の環状窪みを、ベルトの幅方向の中心線に対して対称に設けた場合には、タイヤのパンク等に起因する圧潰変形時の変形バランスをとつて、局部的な大きな変形の発生を有効に防止することができる。

また、環状窪みを、ベルト幅方向の中央域に設けた場合には、上述したところに加え、後述する周方向溝との関連の下で、排水性能を有利に向上させることができる。

この一方で、サイド補強ゴム層の、カーカスラインに立てた法線上で測った最大厚みを 2〜12 mmの範囲とした場合には、タイヤの十分なる軽量化の下で、とくにはタイヤの正常時の、転がり抵抗等の低減、乗心地性能の一層の向上等を実現することができる。

なおこの場合、最大厚みが 2mm未満では、サイド補強ゴム層の荷重支持能力が小さくなりすぎるおそれがあり、 12mmを越えると、軽量化等の実効に乏しくなる。

このようなタイヤにおいて、トレッド部に、環状窪みと対応して位置する周方向主溝を設けた場合には、排水性能を有利に向上させることができ、この排水性能は、周方向溝のトータル溝幅をトレッド踏面幅の 10%以上とした場合により一層向上する。

また好ましくは、タイヤを、 JATMA YEAR BOOK, ETRTO STANDARD MANUAL, TRA (THE T I RE and R IM ASSOC IAT ION INC. ) YEAR B〇〇K等で規格が定められた規格リムにリム組みするとともに、 50 kP aの内圧の充填姿勢、いいかえれば、リム上のタイヤが意図しない局部的な変形を生じない程度の内圧の充填姿勢での、ベルトの環状窪み部分の内周面半径を、ベルトの最大内周面半径より 5 mm以上小さくする。

これによれば、タイヤのパンク時等に、環状窪みにそれ本来の荷重支持機能等をより十分に発揮させて、ベルト円周での半径方向の余剰変形を一層有効に阻止することができる。

より好ましくは、ベルトの外周側に、実質的に周方向に延在する化学繊維コードの螺旋巻回構造になるベルト補強層を配設し、このベルト補強層をもって、とぐに環状窪みを十分に拘束することで、環状窪みの機能を長期間にわたって確実に担保することができる。また、そのベルト補強層をもって、ベルトを、それのほぼ全体にわたって覆うことで、高速耐久性および操縦安定性等を高めることもできる。ところで、トレッド部の、トレッドセン夕から踏面半幅の 3 0〜7 0 %の範囲内には周方向溝を配設しないことが、タイヤのパンク時等における、トレッド幅方向断面内でのバックリング、すなわち、トレッド部の幅方向中央部分の、踏面からの浮き上がり現象を防いで十分な接地面積を確保する上で好適であるが、夕ィャの正常時の排水性能が周方向主溝のみにては不足する場合には、その範囲内には溝幅が 0 . 5〜5 mm、より好ましくは 3 mm以下の周方向副溝を設けることが好ましい。

すなわち、タイヤのパンク時等に、サイド補強ゴムの作用下でサイドウォール部の撓み変形量が増加し、これに伴って、トレッド部が幅方向の中央部側に向く圧縮力を受けてその中央部分が路面から浮き上がる、パックリング傾向が生じた場合に、トレッドセン夕からトレッド半幅の 3 0〜7 0 %の範囲に、比較的広幅の周方向副溝が存在すると、その周方向副溝を境としたトレツド部の急激な折れ曲がりを伴うバックリングが発生し易く、その折れ曲がり部それ自体がトレツド部の疲労破壊の核となり易いことに加え、この急激な折れ曲がりの発生に起因するトレツド側部域の大きな浮き上がりによってトレッドショルダ部の接地面積が極く小さくなるおそれが高いのに対し、その範囲内に、 0 . 5〜 5 mm程度の細幅の周方向副溝を設けたときは、トレッド部に作用する圧縮力によって副溝の溝壁が相互に接触して、そこにトレツド部の浮き上がりに対する抗力が生じるので、バックリングの発生それ自他体が有効に抑制されることになり、たとえそのバックリングが発生しても、トレッド踏面の、路面からの浮き上がり勾配が小さくなることからより大きな接地面積を確保できる利点がある。

図面な簡単な説明

図 1は、従来タイヤを示す幅方向断面図である。

図 2は、この発明の実施の形態を示す幅方向断面図である。

図 3は、この発明の他の実施の形態を示す幅方向断面図である。

図 4は、この発明のさらに他の実施の形態を示す幅方向断面図である。図 5は、トレツド部幅方向でのバックリングの発生例を示す横断面図である。図 6は、実施例タイヤおよび比較例タイヤを示す略線横断面図である。

発明を実施するための最良の形態

この発明に係るタイヤの実施形態を、それを規格リムに組付けるとともに、そこに 5 0 k P aの内圧を充填した姿勢の下での横断面図で示す図 2において、 1 はトレツド部を、 2は、トレツド部 1のそれぞれの側部に連続して半径方向内方に延びる一対のサイドウォール部を、そして 3は、各サイドウォール部 2の内周側に連続するビード部をそれぞれ示す。

ここでは、二枚のカーカスプライ 4 a， 4 bからなるカーカス 4を、ビード部 3に配設したビードコア 5間にトロイダルに延在させるとともに、それぞれの力 —カスプライ 4 a , 4 bの側部部分をともにビ一ドコア 5の周りに巻上げて係止し、また、カーカス 4のクラウン部とトレッド部 1との間に、二層のベルト層からなり、それらの層間でベルト層コード、たとえばスチールコードが相互に交差して延びるベルト 6を配設する。

そしてこの図に示すところでは、このようなベルト 6の幅方向の中央部分に、半径方向内方に凸となって周方向に連続する一条の環状窪み 7を設ける。なお、かかる環状窪み Ίは、たとえば図 3に示すように、ベルト 6の幅方向中心線に対して、いいかえれば、タイヤの赤道線に対して対称に複数条形成し得ることはもちろんであるが、一条および複数条のいずれにあっても、環状窪み 7を、ベルト幅方向の中央域に形成した場合には、後述する周方向主溝の形成態様との関連において、すぐれた排水性能を確保する上で好ましい。

またここでは、サイドウォール部 2に、断面形状がほぼ三日月状をなすサイド補強ゴム層 8を配設する。このサイド補強ゴム層 8は、図示のように、インナゴム層より内側に配置することの他、インナゴム層の外側または、一枚もしくは二枚のカーカスプライの外側に隣接させて配置することもできる。

ところで、このようなサイド補強ゴム層 8の最大厚みは 2〜1 2 mmの範囲とすることが好ましい。

ここで、トレツド部 1には、環状窪み 7に対応して位置して周方向に連続する周方向主溝 9を設ける。これによれば、上述したように、周方向主溝 9の存在によって排水性能を向上させることができ、また、その周方向主溝 9を環状窪み 7 に対応させて位置させることで、十分大きな溝幅および溝深さを容易に確保することができる。ここにおいて、排水性能の観点からは、一条もしくは複数条の周方向主溝 9のトータル溝幅 wをトレツド踏面幅 Wの 1 0 %以上とすることが好ましい。

さらに好ましくは、図示のように、タイヤを規定リム Rにリム組みするとともに、そこに 5 O k P aの内圧を充填した姿勢の下で、ベルトの環状窪み部分の内周面半径 R。を、ベルト 6の最大内周面半径より 5 mm以上小さくして、環状窪み 7の補強機能を一層高め、また好ましくは、ベルト 6の外周側に、実質的に周方向に延びる化学繊維コードの螺旋巻回構造になるベルト補強層 1 0を、少なくとも環状窪み 7を覆って配設することで、その環状窪み 7の、確実なる機能の発揮を可能とし、併せて、高速走行時の耐久性の向上を実現する。

ところで、図 2に示すような一条の周方向主溝 9だけでは所期した排水性能を確保できない場合には、図 4に示すように、トレッド半部のほぼ中央域、いいかえれば、トレッドセン夕から、踏面半幅 WZ 2の 3 0〜7 0 %の範囲内に、 0. 5〜 5 mmの半幅をもって、周方向に直線状またはジグザグ状に延びる一条もしくは複数条、図では一条の周方向副溝 1 1を設け、これによつてトレッド部 1のネガティブ率を高めることが好ましい。

ここで、周方向副溝 1 1の溝幅を 0 . 5〜 5 mmの範囲とするのは、先に述べたように、タイヤのパンクその他によるタイヤ内圧の消失時に、トレッド部 1の幅方向中央部分が路面から浮き上がるバックリング現象を抑制して、トレツド幅方向でのより大きな接地面積を確保するためである。

いいかえれば、タイヤ内圧の消失によって、図 5 に誇張して示すようなバックリングがたとえ発生するとしても、溝幅が 0 . 5 ~ 5 mmの狭幅の周方向副溝 1 1の存在下では、図 5 ( a) に示すように、その溝 1 1は、トレッド部 1の中央部側に向く圧縮力の作用によって実質的に閉止されることになり、これによつて発生されるバックリング抗カにより、トレッド部 1の、路面からの浮き上がり量および、トレツド側部域の路面に対する傾き角ひがともに小さく抑制されるため、トレツドショルダ部分に比較的大きな接地面積を確保することができるのに対し、周方向副溝の溝幅を 5 mmを超える広幅としたときは、トレッド部に発生する同様の圧縮力によってそのトレッド部が、図 5 (b) に示すように、その広幅副溝の位置にて卜レツド部の折れ曲がり変形が生じることになり、この結果として、トレツド側部域の路面に対する傾き角 βが大きくなつて、トレッドショルダ部分での接地面積が小さくなる他、タイヤの負荷転動によるその折れ曲がり変形部分の早期の疲労が余儀なくされるという、操縦安定性および耐久性の上での不利が顕在化するおそれが高レ ¾。

実施例

実施例 1

図 2に示す構造を有し、サイド補強ゴム層の最大厚みが 5 mmである、サイズが 2 4 5ノ 4 0 Z R 1 7の実施例タイヤ 1にっき、ランフラット耐久性、重量、乗心地、耐八ィドロプレーニング性および耐摩耗性を測定したところ表 1に示す通りとなった。

なお表中の従来タイヤ 1および 2のそれぞれは、図 1に示す構造を有し、サイド補強ゴム層の最大厚みがそれぞれ 1 0 mmおよび 5 mmの同サイズのタイヤとした。

また、表中の評価はその従来タイヤ 1の測定値をコントロールとして示す。ところで、ここにおけるランフラット耐久性は、対象タイヤを 8 . 5 J X 1 7のリムにリム組みし、そこに内圧を供給してリムにフィットさせた後に、ノルブコアを取り除いてタイヤ内圧を大気圧とした状態で、乗用車の右後輪に適用し (他の三輪は車両指定の空気圧）、二名乗車に相当する荷重を負荷して、 8 0 k m/hの車速で、試験タイヤのサイド補強ゴム層が破壊故障するまでの走行距離を、その故障による異音の発生、異常震動の発生を感知するまで測定することにより求めた。

また乗心地は、車両指定の空気圧の充填状態での、良路および悪路を走行時の乗心地を、実車試験の評価ドライパーによって、 1 0点満点で 0 . 5点きざみに採点することにより求め、耐ハイドロプレーニング性は、水深 6 mm、半径 1 0 0 mの試験路を、 5 0 kmZhから 5 k m/hずつ増速した場合の横向き加速度の大きさにより求めた。

そして耐摩耗性は、試験タイヤを装着して 2 0 0 0 0 km実車走行した後の、トレツドゴムの摩耗量を測定することにより求めた。，

表 1によれば、実施例タイヤ 1は、いずれの性能についても従来タイヤよりすぐれたものとなることが明らかである。

実施例 2

実施例タイヤ 1と同サイズ、同構造の実施例タイヤ 2、 3および、とくに周方向主溝構造を図 6 ( a ) に示すように変更した同サイズの実施例タイヤ 4のそれぞれにっき、ランフラット耐久性、重量、乗心地およびウエット性能を求めたところ表 2に示す通りとなつた。

ここで、表中の従来タイヤ 3は図 1に示す構造を有するものとし、比較タイヤ

Claims

は、図 6 (b) に示すように、カーカスのクラウン域の中央部にビードリングを配設し、このビードリングの両側部にベルトを配設した構造を有するものとした。また、ここでのランフラット耐久性および乗心地は先の場合と同様にして求め、ウエット性能は、水深 3 mmのアスファルト路面上で、車速 5 0 km/hからの制動（フルブレーキ）時における停止距離を測定することにより求め、従来例を 1 0 0とし、その距離の比を逆数として評価した。

なお、表中の性能指数値は重量を除いて大きいほど優れた結果を示すものとした。

表 2

上記表によれば、実施例タイヤ 2〜4はいずれも、タイヤ重量を十分小さく抑えるとともに、乗心地を低下させることなしに、すぐれたランフラット耐久性を発揮し得ることが明らかである。

産業上の利用可能性

以上に述べたところから明らかなように、この発明に係る空気入り安全タイヤは、特別の作業工数を必要とすることなく容易に、しかも重量の増加なしに製造することができ、タイヤ内圧の流失下での負荷転動に当たっての十分な走行耐久性を発揮させることがてきる他、タイヤの正常時の負荷転動に際して、すぐれた耐久性、操縦安定性および乗心地を実現することができ、しかも、タイヤの真円度が損なわれるおそれもない。