WO2018235570A1 - ランフラットタイヤ - Google Patents

Abstract

ランフラットタイヤは、一対のビードコアと、一対のビードコアに跨り、端部がビードコアに係止されたカーカスと、タイヤサイド部に設けられ、カーカスの内面に沿ってタイヤ径方向に延びるサイド補強ゴムと、カーカスのタイヤ径方向外側に設けられ、コードを樹脂で被覆して形成されたベルト層と、ベルト層のタイヤ径方向外側に設けられたトレッドと、を備える。

Description

ランフラットタイヤ

　本開示は、ランフラットタイヤに関する。

　特開２０１３－９５３６９号公報には、タイヤサイド部をサイド補強ゴムで補強し、ランフラット走行時（すなわち空気圧が低下した異常走行時）の耐久性を確保したサイド補強型のランフラットタイヤが開示されている。

　上述した特開２０１３－９５３６９号公報に示されるように、ランフラットタイヤはサイド補強ゴムを備えているため、ランフラット走行時のタイヤサイド部のバックリングが抑制されるが、トレッドのバックリングを抑制することは難しい。

　本開示は上記事実を考慮して、サイド補強ゴムを備えたランフラットタイヤにおいて、ランフラット走行時のトレッドのバックリングを抑制することを目的とする。

　第１の態様に係るランフラットタイヤは、一対のビードコアと、前記一対のビードコアに跨り、端部が前記ビードコアに係止されたカーカスと、タイヤサイド部に設けられ、前記カーカスの内面に沿ってタイヤ径方向に延びるサイド補強ゴムと、前記カーカスのタイヤ径方向外側に設けられ、コードを樹脂で被覆して形成されたベルト層と、前記ベルト層のタイヤ径方向外側に設けられたトレッドと、を備える。

　第１の態様に係るランフラットタイヤによると、ベルト層が、コードを樹脂で被覆して形成されている。これにより、コードをゴムで被覆する場合と比較して、ベルト層の面外曲げ剛性が高くなる。すなわち、ベルト層が、タイヤ周方向及びタイヤ幅方向に沿った環状面から、この環状面の外側へ変形しにくくなる。これによりベルト層のタイヤ径方向外側に設けられたトレッドが面外に変形することが抑制されるため、ランフラット走行時のトレッドのバックリングが抑制される。

　また、コードをゴムで被覆する場合と比較して、ベルト層の面内（すなわちタイヤ周方向及びタイヤ幅方向に沿った環状面内）せん断剛性が高くなる。このため、例えば旋回走行時などにおいて、トレッドに対してタイヤ幅方向に作用するせん断力に対して、トレッドが変形しにくくなる。これにより交錯ベルト層を省略できるため、タイヤの重量が軽くなり内圧走行時の操縦安定性が高くなる。

　第２の態様に係るランフラットタイヤは、前記ビードコアからタイヤ径方向外側へ前記カーカスの外面に沿って延びる樹脂製のビードフィラーを備えている。

　第２の態様に係るランフラットタイヤによると、ビードフィラーを樹脂で形成することにより、ビードフィラーをゴムで形成する場合と比較して、ビードフィラーのねじり剛性が高くなる。これによりビードフィラーがタイヤサイド部の変形を押さえ込む力が大きくなるため、サイド補強ゴムの厚みを小さくできる。

　サイド補強ゴムの厚みが小さくなると、タイヤ径方向の力に対するタイヤサイド部の曲げ剛性が低くなるため、内圧走行時のタイヤの縦バネを低減できる。また、タイヤ補強ゴムの体積が小さくなりタイヤサイド部の発熱量が小さくなるため、転がり抵抗を低減できる。さらに、タイヤの重量が軽くなるため、内圧走行時の操縦安定性が高くなる。

　第３の態様に係るランフラットタイヤは、前記ベルト層は、前記コードがタイヤ周方向に沿って螺旋状に巻回されて形成されている。

　第３の態様に係るランフラットタイヤによると、コードを螺旋状に巻回して形成することにより、複数のコードを並べて形成する場合と比較して、ベルト層のリング剛性が高くなる。これによりトレッドが面外に変形することがさらに抑制されるため、ランフラット走行時のトレッドのバックリング抑制効果を高めることができる。

　本開示によれば、サイド補強ゴムを備えたランフラットタイヤにおいて、ランフラット走行時のトレッドのバックリングを抑制することができる。

本開示の実施形態に係るランフラットタイヤを、リムに組み付けた状態でタイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿って切断した切断面の片側を示す半断面図である。 本開示の実施形態に係るランフラットタイヤにおけるビードコアを示す部分拡大断面図である。 本開示の実施形態に係るランフラットタイヤにおけるコード層を示す斜視図である。 本開示の実施形態に係るランフラットタイヤにおいて、複数本のビードワイヤを被覆樹脂で被覆したワイヤ束でビードコアを形成した変形例を示す部分拡大断面図である。 本開示の実施形態に係るランフラットタイヤにおいて、複数本の補強コードを被覆樹脂で被覆した、断面が略平行四辺形状の樹脂被覆コードを用いてベルト層を形成した変形例を示す半断面図である。 本開示の実施形態に係るランフラットタイヤにおいて、ビードフィラーをゴムで形成した変形例を示す半断面図である。

　図１には、本実施形態のランフラットタイヤ（以下、「タイヤ１０」と称する。）のタイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿って切断した切断面（すなわちタイヤ周方向に沿った方向から見た断面）の片側が示されている。なお、図中矢印Ｗ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ている。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。

　また、本実施形態では、タイヤ径方向に沿ってタイヤ１０の回転軸に近い側を「タイヤ径方向内側」、タイヤ径方向に沿ってタイヤ１０の回転軸から遠い側を「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赤道面ＣＬに近い側を「タイヤ幅方向内側」、タイヤ幅方向に沿ってタイヤ赤道面ＣＬから遠い側を「タイヤ幅方向外側」と記載する。

（タイヤ）
　図１は、標準リムであるリム３０に組み付けて標準空気圧を充填したときのタイヤ１０を示している。なお、ここでいう「標準リム」とは、ＪＡＴＭＡ（日本自動車タイヤ協会）のＹｅａｒ　Ｂｏｏｋ２０１７年版規定のリムを指す。また、上記標準空気圧とは、ＪＡＴＭＡ（日本自動車タイヤ協会）のＹｅａｒ　Ｂｏｏｋ２０１７年版の最大負荷能力に対応する空気圧である。

　図１に示されるように、タイヤ１０は、一対のビード部１２と、ビード部１２に埋設されたビードコア２６に跨り端部がビードコア２６に係止されたカーカス１４と、ビード部１２に埋設されビードコア２６からタイヤ径方向外側へカーカス１４の外面に沿って伸びるビードフィラー２８と、タイヤサイド部２２に設けられカーカス１４の内面に沿ってタイヤ径方向に延びるサイド補強ゴム２４と、カーカス１４のタイヤ径方向外側に設けられたベルト層４０と、ベルト層４０のタイヤ径方向外側に設けられたトレッド２０と、を備えている。なお、図１では、片側のビード部１２のみが図示されている。

　ベルト層４０のタイヤ径方向外側には、タイヤ１０の外周部を構成するトレッド２０が設けられている。タイヤサイド部２２は、ビード部１２側のサイドウォール下部２２Ａと、トレッド２０側のサイドウォール上部２２Ｂとで構成され、ビード部１２とトレッド２０とを連結している。

（ビード部）
　一対のビード部１２には、ワイヤ束であるビードコア２６がそれぞれ埋設されている。これらのビードコア２６には、カーカス１４が跨っている。ビードコア２６は、断面が円形や多角形状など、さまざまな構造を採用することができる。また、多角形としては例えば六角形を採用することができるが、本実施形態においては四角形とされている。

　図２に示すように、ビードコア２６は樹脂に被覆された１本のビードワイヤ２６Ａを複数回巻回し、積層して形成される。具体的には、まず、樹脂に被覆されたビードワイヤ２６Ａをタイヤ幅方向に隙間無く巻回して一段目の列を形成する。以後同様にして樹脂に被覆されたビードワイヤ２６Ａを隙間無くタイヤ径方向外側に積み重ね、断面形状が四角形状のビードコア２６を形成する。このとき、タイヤ幅方向及び径方向に互いに隣接するビードワイヤ２６Ａの被覆樹脂同士は互いに接合される。これにより、ビードワイヤ２６Ａが被覆樹脂２６Ｂで被覆されたビードコア２６が形成される。

　図１に示すように、ビード部１２のカーカス１４で囲まれた領域には、ビードコア２６からタイヤ径方向外側へ延びる樹脂製のビードフィラー２８が埋設されている。

（カーカス）
　カーカス１４は、２枚のカーカスプライ１４Ａ、１４Ｂによって構成されたタイヤ骨格部材である。カーカスプライ１４Ａはタイヤ赤道面ＣＬにおいてタイヤ径方向外側に配置されるカーカスプライであり、カーカスプライ１４Ｂはタイヤ径方向内側に配置されるカーカスプライである。カーカスプライ１４Ａ、１４Ｂは、それぞれ複数本のコードを被覆ゴムで被覆して形成されている。

　このようにして形成されたカーカス１４が、一方のビードコア２６から他方のビードコア２６へトロイド状に延びてタイヤの骨格を構成している。また、カーカス１４の端部側は、ビードコア２６に係止されている。具体的には、カーカス１４は、端部側がビードコア２６周りにタイヤ幅方向内側からタイヤ幅方向外側へ折り返されて係止されている。また、カーカス１４の折り返された端部（すなわち端部１４ＡＥ、１４ＢＥ）は、タイヤサイド部２２に配置されている。カーカスプライ１４Ａの端部１４ＡＥは、カーカスプライ１４Ｂの端部１４ＢＥよりもタイヤ径方向内側に配置されている。

　なお、本実施形態では、カーカス１４の端部をタイヤサイド部２２に配置する構成としているが、本開示はこの構成に限定されず、例えばカーカス１４の端部をベルト層４０の径方向内側に配置する構成としてもよい。また、カーカス１４の端部側を折り返さず、複数のビードコア２６で挟み込んだり、ビードコア２６に巻き付けた構造を採用することもできる。本明細書において、カーカス１４の端部をビードコア２６に「係止」するとは、これらのような各種の実施形態を含むものとする。

　なお、本実施形態においてカーカス１４はラジアルカーカスとされている。また、カーカス１４の材質は特に限定されず、レーヨン、ナイロン、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、アラミド、ガラス繊維、カーボン繊維、スチール等が採用できる。なお、軽量化の点からは、有機繊維コードが好ましい。また、カーカスの打ち込み数は２０～６０本/５０ｍｍの範囲とされているが、この範囲に限定されるのもではない。

（ベルト層）
　カーカス１４のタイヤ径方向外側には、ベルト層４０が配設されている。図３に示すように、ベルト層４０は、樹脂被覆コード４２がカーカス１４の外周面にタイヤ周方向に沿って螺旋状に巻かれて形成されたリング状の箍（たが）である。

　樹脂被覆コード４２は、補強コード４２Ｃを被覆樹脂４２Ｓで被覆して構成されており、図１に示すように、断面が略正方形状とされている。樹脂被覆コード４２における被覆樹脂４２Ｓのタイヤ径方向内側面は、カーカス１４の外周面にゴムや接着剤を介して接合されて構成されている。また、樹脂被覆コード４２のタイヤ幅方向に互いに隣接する被覆樹脂４２Ｓ同士は、熱溶着や接着剤などで一体的に接合されている。これにより、被覆樹脂４２Ｓにて被覆された補強コード４２Ｃからなるベルト層４０（すなわち樹脂被覆ベルト層）が形成される。

　なお本実施形態では、樹脂被覆コード４２は、１本の補強コード４２Ｃを被覆樹脂４２Ｓで被覆して構成しているが、複数本の補強コード４２Ｃを被覆樹脂４２Ｓで被覆して構成してもよい。

　本実施形態のビードコア２６における被覆樹脂２６Ｂ、ビードフィラー２８及びベルト層４０における被覆樹脂４２Ｓに用いられる樹脂材料は、熱可塑性エラストマーとされている。但し本開示の実施形態はこれに限らず、例えば樹脂材料として、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び（メタ）アクリル系樹脂、ＥＶＡ樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂等の汎用樹脂のほか、エンジニアリングプラスチック（スーパーエンジニアリングプラスチックを含む）等を用いることができる。なお、ここでの樹脂材料には、加硫ゴムは含まれない。

　熱可塑性樹脂（熱可塑性エラストマーを含む）とは、温度上昇と共に材料が軟化、流動し、冷却すると比較的硬く強度のある状態になる高分子化合物をいう。本明細書では、このうち、温度上昇と共に材料が軟化、流動し、冷却すると比較的硬く強度のある状態になり、かつ、ゴム状弾性を有する高分子化合物を熱可塑性エラストマーとし、温度上昇と共に材料が軟化、流動し、冷却すると比較的硬く強度のある状態になり、かつ、ゴム状弾性を有しない高分子化合物をエラストマーでない熱可塑性樹脂として、区別する。

　熱可塑性樹脂（熱可塑性エラストマーを含む）としては、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＯ）、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＳ）、ポリアミド系熱可塑性エラストマー（ＴＰＡ）、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＵ）、ポリエステル系熱可塑性エラストマー（ＴＰＣ）、及び、動的架橋型熱可塑性エラストマー（ＴＰＶ）、ならびに、ポリオレフィン系熱可塑性樹脂、ポリスチレン系熱可塑性樹脂、ポリアミド系熱可塑性樹脂、及び、ポリエステル系熱可塑性樹脂等が挙げられる。

　熱硬化性樹脂とは、温度上昇と共に３次元的網目構造を形成し、硬化する高分子化合物をいい、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂等が挙げられる。

　また、本実施形態のビードコア２６におけるビードワイヤ２６Ａ、ベルト層４０における補強コード４２Ｃは、スチールコードとされている。このスチールコードは、スチールを主成分とし、炭素、マンガン、ケイ素、リン、硫黄、銅、クロムなど種々の微量含有物を含むことができる。

　なお、本開示の実施形態はこれに限らず、ビードコア２６におけるビードワイヤ２６Ａ、ベルト層４０における補強コード４２Ｃとしては、スチールコードに代えて、モノフィラメントコードや、複数のフィラメントを撚り合せたコードを用いることができる。撚り構造も種々の設計が採用可能であり、断面構造、撚りピッチ、撚り方向、隣接するフィラメント同士の距離も様々なものが使用できる。更には異なる材質のフィラメントを縒り合せたコードを採用することもで、断面構造としても特に限定されず、単撚り、層撚り、複撚りなど様々な撚り構造を取ることができる。

（トレッド）
　ベルト層４０のタイヤ径方向外側には、トレッド２０が設けられている。トレッド２０は、走行中に路面に接地する部位であり、トレッド２０の踏面には、タイヤ周方向に延びる周方向溝５０が複数本形成されている。周方向溝５０の形状や本数は、タイヤ１０に要求される排水性や操縦安定性等の性能に応じて適宜設定される。

（サイド補強ゴム）
　タイヤサイド部２２は、タイヤ径方向に延びてビード部１２とトレッド２０とをつなぎ、ランフラット走行時にタイヤ１０に作用する荷重を負担できるように構成されている。このタイヤサイド部２２においてカーカス１４のタイヤ幅方向内側には、タイヤサイド部２２を補強するサイド補強ゴム２４が設けられている。サイド補強ゴム２４は、パンクなどでタイヤ１０の内圧が減少した場合に、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。

　本実施形態では、サイド補強ゴム２４を１種類のゴム材で形成しているが、本開示の実施形態はこれに限らず、複数のゴム材で形成してもよい。また、このサイド補強ゴム２４は、ゴム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。更に、ランフラット走行時の耐久力を高めるため、サイド補強ゴム２４を構成するゴム材として、硬さが７０～８５のゴム材を含んでもよい。ここでいうゴムの硬さとは、ＪＩＳ　Ｋ６２５３(タイプＡデュロメータ)で規定される硬さを指す。更に、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材を含んでもよい。

　サイド補強ゴム２４は、カーカス１４の内面に沿ってビード部１２側からトレッド２０側へタイヤ径方向に延びている。また、サイド補強ゴム２４は、中央部分からビード部１２側及びトレッド２０側に向かうにつれて厚みが減少する形状、例えば、略三日月形状とされている。なお、ここでいうサイド補強ゴム２４の厚みとは、カーカス１４の法線に沿った長さを指す。

　サイド補強ゴム２４のビード部１２側の下端部２４Ｂは、カーカス１４を挟んでビードフィラー２８とタイヤ幅方向から見て重なっている。また、サイド補強ゴム２４のトレッド２０側の上端部２４Ａは、ベルト層４０とタイヤ径方向から見て重なっている。具体的には、サイド補強ゴム２４の上端部２４Ａは、カーカス１４を挟んでベルト層４０と重なっている。換言すれば、サイド補強ゴム２４の上端部２４Ａは、ベルト層４０のタイヤ幅方向端部４０Ｅよりもタイヤ幅方向内側に位置している。

（作用・効果）
　本実施形態に係るタイヤ１０では、ベルト層４０が、補強コード４２Ｃを被覆樹脂４２Ｓで被覆して形成されている。これにより、補強コード４２Ｃをゴムで被覆する場合と比較して、ベルト層４０の面外曲げ剛性が高くなる。すなわち、ベルト層４０が、タイヤ周方向及びタイヤ幅方向に沿った環状面から、この環状面の外側（例えば図３に矢印Ｃ１、Ｃ２で示した方向）へ変形しにくくなる。これによりトレッド２０が面外に変形することが抑制されるため、ランフラット走行時のトレッド２０のバックリングが抑制される。

　さらに、ベルト層４０の面外曲げ剛性が高くなることにより、タイヤサイド部２２がタイヤ幅方向内側へ倒れ込むことを抑制できるため、サイド補強ゴム２４の厚みを小さくできる。これにより、縦バネ低減効果、転がり抵抗低減効果及び操縦安定性向上効果を高めることができる。

　また、補強コード４２Ｃをゴムで被覆する場合と比較して、ベルト層４０の面内（タイヤ周方向及びタイヤ幅方向に沿った環状面内）せん断剛性が高くなる。このため、例えば旋回走行時などにおいて、トレッド２０に対してタイヤ幅方向に作用するせん断力Ｔ（図３参照）に対して、トレッド２０が変形しにくくなる。これにより交錯ベルト層を省略できるため、タイヤの重量が軽くなり内圧走行時の操縦安定性が高くなる。

　また、本実施形態に係るタイヤ１０では、樹脂被覆コード４２（及び補強コード４２Ｃ）を螺旋状に巻回して形成することにより、複数のコードを並べて形成する場合と比較して、ベルト層４０のリング剛性が高くなる。これによりトレッド２０が面外に変形することがさらに抑制されるため、ランフラット走行時のトレッド２０のバックリング抑制効果を高めることができる。

　また、本実施形態に係るタイヤ１０では、ビードフィラー２８が樹脂製とされている。これにより、ビードフィラー２８をゴムで形成する場合と比較して、ビードフィラー２８の剛性が高くなる。これによりビードフィラー２８が埋設されたビード部１２がタイヤサイド部２２の変形を押さえ込む力が大きくなるため、サイド補強ゴム２４の厚みを小さくできる。

　サイド補強ゴム２４の厚みが小さくなると、タイヤサイド部２２のタイヤ径方向の力に対する曲げ剛性が低くなるため、内圧走行時のタイヤ１０の縦バネを低減できる。また、サイド補強ゴム２４の体積が小さくなりタイヤサイド部２２の発熱量が小さくなるため、転がり抵抗を低減できる。さらに、タイヤ１０の重量が軽くなるため、内圧走行時の操縦安定性が高くなる。

　また、本実施形態に係るタイヤ１０では、ビードコア２６が、ビードワイヤ２６Ａを被覆樹脂２６Ｂで被覆して形成されている。これにより、ビードワイヤ２６Ａをゴムで被覆する場合と比較して、ビードコア２６のねじり剛性が高くなる。これによりビード部１２がリム３０から外れにくくなるため、ランフラット耐久性を向上させることができる。

　なお、本実施形態においてビードコア２６は、被覆樹脂２６Ｂに被覆された１本のビードワイヤ２６Ａを巻回し、積層して形成されるものとしたが、本開示の実施形態はこれに限らない。例えば図４に示すビードコア６０のように、複数本のビードワイヤ６０Ａを被覆樹脂６０Ｂで被覆したワイヤ束を巻回させて積層して形成してもよい。

　この場合、積層時の界面を熱溶着で融着させる。１つのワイヤ束に含まれるビードワイヤ６０Ａの数は３本に限定されるものではなく、２本でも４本以上でもよい。また、ワイヤ束を積層させる各層におけるワイヤ束の数は、図４に示されるように１束でもよいし、タイヤ幅方向に複数隣接させて２束以上としてもよい。

　なお、本実施形態においては、ビードワイヤ２６Ａを被覆樹脂２６Ｂで被覆してビードコア２６を形成したが、本開示の実施形態はこれに限らない。例えば被覆樹脂２６Ｂに代えて被覆ゴムを用いてもよい。

　また、本実施形態においては、ビードフィラー２８を樹脂製としたが、本開示の実施形態はこれに限らない。例えば図６に示すビードフィラー８０のように、ゴムで形成してもよい。

　被覆樹脂２６Ｂに代えて被覆ゴムを用い、又は、ビードフィラー２８をゴムで形成しても、ベルト層４０が、補強コード４２Ｃを被覆樹脂４２Ｓで被覆して形成されていることにより、ランフラット走行時のトレッド２０のバックリングを抑制することができる。

　また、本実施形態においてベルト層４０は、１本の補強コード４２Ｃを被覆樹脂４２Ｓで被覆して形成された略正方形状の樹脂被覆コード４２を、カーカス１４の外周面に巻いて形成したが、本開示の実施形態はこれに限らない。

　例えば図５に示すベルト層７０のように、複数本の補強コード７２Ｃを被覆樹脂４２Ｓで被覆して形成された、断面が略平行四辺形状の樹脂被覆コード７２を、カーカス１４の外周面に巻いて形成してもよい。

　２０１７年６月１９日に出願された日本国特許出願２０１７－１１９８０８号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。本明細書に記載されたすべての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

Claims (3)

1. 　一対のビードコアと、
   　前記一対のビードコアに跨り、端部が前記ビードコアに係止されたカーカスと、
   　タイヤサイド部に設けられ、前記カーカスの内面に沿ってタイヤ径方向に延びるサイド補強ゴムと、
   　前記カーカスのタイヤ径方向外側に設けられ、コードを樹脂で被覆して形成されたベルト層と、
   　前記ベルト層のタイヤ径方向外側に設けられたトレッドと、
   　を備えるランフラットタイヤ。
2. 　前記ビードコアからタイヤ径方向外側へ前記カーカスの外面に沿って延びる樹脂製のビードフィラーを備えた、請求項１に記載のランフラットタイヤ。
3. 　前記ベルト層は、前記コードがタイヤ周方向に沿って螺旋状に巻回されて形成されている、請求項１または請求項２に記載のランフラットタイヤ。

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