JP2010247698A - ランフラットタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】ランフラット耐久性能、操縦安定性を悪化させることなく、これまで以上にタイヤ重量の低減を実現したランフラットタイヤを提供する。
【解決手段】クラウン部から両サイド部を経て両ビード部に延びるカーカスプライ４の内面に沿って両サイド部に断面三日月状の補強ゴム層５を有するランフラットタイヤにおいて、車両装着状態時タイヤに付与されるキャンバー角度に対して路面とタイヤ赤道面との角度が９０°以下になる側のサイド部に対してのみ、少なくともベルト８端からサイド最大幅部までの領域を含む部位に、補強コード層１０がカーカスプライ４と隣接して配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、ランフラットタイヤに関し、詳しくは、ランフラット耐久性能、操縦安定性を悪化させることなく、これまで以上にタイヤ重量の低減を図ることができる、タイヤサイド部に断面三日月状の補強ゴム層を有するランフラットタイヤに関する。

パンク時等で応急的なランフラット走行（ＲＦ走行）を可能とするランフラットタイヤでは、このタイヤを装着する車の高性能化に伴い、ドライバーの安全性の確保のために種々の構造のタイヤが提案されている。

このランフラット走行の走行可能距離を延長させるためには、ランフラット走行時にタイヤが受けた負荷に対し、サイドウォール部のタイヤ幅方向外側への膨出変形、及び、ビード部の倒れ込み変形を抑制することによって、タイヤの回転に伴う繰り返し変形を抑制することが一般的である。従来、これらのそれぞれの変形の抑制を目的として、サイドウォール部の内側に断面三日月状の補強ゴム層を配設することが行われている。

このように配設された補強ゴム層が、ランフラット走行時における車体重量の支持に寄与するので、ランフラット走行時におけるサイドウォール部およびカーカスプライへの応力集中を有利に防止することができる。

その結果、サイド補強タイプのランフラットでは、三日月状の補強ゴムを設けることでランフラット走行が可能となるが、この補強ゴムが存在することでタイヤ重量増加が問題となり、特に、タイヤの縦ばね下の重量が増えることで、操縦安性能や車両の足回りの耐久性に悪影響が及ぶことになる。また、近年注目されている転がり抵抗もサイド部の補強ゴムの存在により悪化する傾向になる。従って、少ない重量増加で如何に必要なランフラット耐久性を確保するかが現状のサイド補強タイプのランフラットタイヤの大きな課題であった。この課題の解決のためには補強ゴムを薄くすれば良いことは容易に思いつくことであるが、補強ゴムゲージのランフラット耐久性に対する感度は高く、少し薄くなっただけでランフラット耐久性が大きく損なわれてしまい、これまで効果的な重量低減はできなかった。

かかる問題に対する対策として、例えば、特許文献１ではカーカスの内側で補強ゴム層の外側に（すなわちカーカスと補強ゴム層との間に）高弾性率のコードを有する高弾性率補強層（補強コード層）を設け、これにより、タイヤサイド部の剛性を向上させることが提案されている。

特開２００５−４７４４１号公報（特許請求の範囲等）

しかしながら、今日、タイヤサイド部に断面三日月状の補強ゴム層を有するランフラットタイヤにおいて、これまで以上に軽量化（転がり抵抗の改善）が求められるようになってきており、特許文献１記載のタイヤにおいてもなお十分な解決策とはいえない状況にある。

そこで、本発明の目的は、ランフラット耐久性能、操縦安定性を悪化させることなく、これまで以上にタイヤ重量を低減し得るランフラットタイヤを提供することにある。

本発明者は、ランフラットタイヤのランフラット耐久性のレベルを落とさずに、タイヤ重量の低減と乗り心地性能の向上とを可能にするために、鋭意検討した結果、以下の知見を得るに至った。

先ず、実際の車両にタイヤを装着してランフラット走行する場合、元々のキャンバー角が大きい場合、若しくは一輪抜けたことでキャンバー角変化の影響を受けた場合、比較的大きなキャンバー角が付いた状態で走行している場合が多い。

そこで、本発明者は、タイヤサイド部に断面三日月状の補強ゴム層を有するランフラットタイヤを装着したスポーツ系車両において、リア（駆動輪）の一輪を抜いて簡易キャンバー角計測機でキャンバー角を計測したところ、−２．５°のキャンバー角が付与されており、その状態でランフラット走行を終了した際には、装着内側の補強ゴムは装着外側の補強ゴムより３１℃〜３９℃も温度が高くなっていることが分かった。この結果により、キャンバー角変化の影響が顕著であることによることが確認された。また、補強ゴムの破壊もいずれも装着内側の補強ゴムのみ壊れていて、装着外側の補強ゴムは破壊に至っていなかった。

従って、実際に車に装着してランフラット走行する場合は、キャンバー角が付与される状態を考慮することで、無駄な補強を実施することなく、タイヤ重量低減が可能となるものと考え、そのためにはキャンバー角が付くことで負荷が増大する（シビアになる）側のサイド部の補強を高め、逆にキャンバー角が付くことで負荷が軽減する（マイルドになる）側のサイド部に対しては積極的に補強を高めないことが効果的であるとの知見を先ず得た。

ところで、駆動輪のエアを抜いてランフラット走行した場合は、遊輪のランフラット走行よりも、駆動力が入ることでランフラット性能が落ちるのが通常である。従って、キャンバー角を考慮する場合、駆動輪のキャンバー角をも考慮する必要がある。また、駆動輪でキャンバー角が付与されると路面とタイヤ赤道面との角度が９０°以下になる側の接地長が長くなり、駆動力もキャンバー角付与側のサイド部が主体となって伝達するため、遊輪よりもシビアな条件となることも考慮する必要がある。

以上のことから、本発明者は、キャンバー角が付くことを前提に左右のサイド部の補強性を非対称にすることで、必要な部位の補強性を高めるべき手段として、以下の３つの方法につき更に鋭意検討した。

（１）左右の補強ゴムのゲージの非対称化（キャンバー角が付く方の補強ゴムを厚くする）
（２）左右の補強ゴムのモジュラスの非対称化（キャンバー角が付く方の補強ゴムを硬くする）
（３）左右のカーカス構造の非対称化（キャンバー角が付く方のプライの枚数を増やす）
これら３つの方法のうち、前記（１）と（２）の方法は、製造時に内側のブラダーで拡張する際にサイド部の周方向の剛性が左右異なることでアンバランスが強く出て、ユニフォミティが悪化しやすく（特にラテラル成分）、あまり有効でないことが分かった。

これに対し、前記（３）のカーカス構造の非対称においては周方向の剛性は左右均等になっているため、ユニフォミティへの悪影響が少なく、効果的であることが分かった。そこで、キャンバー角が付く方のプライの枚数を増やすため、キャンバー角が付く方のサイド部にカーカスと同じ径方向の補強層を適用し、その補強する範囲としては、ランフラット時のサイド屈曲変形部を覆う様に、少なくともベルト端からサイド最大幅部までの領域を含むのが最も効果が高いことを見出した。本発明は、かかる一連の知見に基づき完成するに至ったものである。

即ち、本発明のランフラットタイヤは、クラウン部から両サイド部を経て両ビード部に延びるカーカスプライの内面に沿って両サイド部に断面三日月状の補強ゴム層を有するランフラットタイヤにおいて、
車両装着状態時タイヤに付与されるキャンバー角度に対して路面とタイヤ赤道面との角度が９０°以下になる側のサイド部に対してのみ、少なくともベルト端からサイド最大幅部までの領域を含む部位に、補強コード層が前記カーカスプライと隣接して配置されていることを特徴とするものである。

本発明のランフラットタイヤにおいては、前記補強コード層が前記カーカスプライと同等以上の引張り剛性を有することが好ましい。また、前記補強コード層を構成するコードがポリケトン、レーヨンおよびアラミドからなる群から選択される繊維コードであることが好ましく、特に好ましくはポリケトン繊維コードである。また、前記補強コード層を構成するコードの傾斜角度は、好ましくはタイヤ半径方向に対して±１０°の範囲である。

本発明のランフラットタイヤによれば、ランフラット耐久性能、操縦安定性を悪化させることなく、これまで以上にタイヤ重量の低減が可能となる。

本発明の一例（実施例）のランフラットタイヤの断面図である。 本発明のランフラットタイヤに配置された補強コード層を構成するコードの傾斜角度を示すタイヤ側面部分断面図である。 キャンバー角を示す模式的なタイヤ正面図である。 従来例１のランフラットタイヤの断面図である。 従来例２のランフラットタイヤの断面図である。 比較例１のランフラットタイヤの断面図である。 比較例２のランフラットタイヤの断面図である。

以下、本発明の実施の形態について具体的に説明する。
図１は、本発明のランフラットタイヤの好適例の部分断面図であり、左右一対のビード部１及び一対のサイド部２と、両サイド部２に連なるトレッド部３とを有し、一対のビード部１間にトロイド状に延在して、これら各部１、２、３を補強する一枚以上からなるカーカスプライ４と、サイド部２のカーカスプライ４の内側に配置した一対の断面三日月状の補強ゴム層５とを備える。

本発明においては、かかるランフラットタイヤにおいて、車両装着状態時タイヤに付与されるキャンバー角度ＣＡに対して路面とタイヤ赤道面との角度θ（図３参照）が９０°以下になる側のサイド部に対してのみ、少なくともベルト端からサイド最大幅部までの領域を含む部位に、補強コード層１０がカーカスプライ４と隣接して配置されていることが肝要である。

このように補強コード層１０を所定の片側のサイド部にのみ配置することにより、ランフラット耐久性能、操縦安定性、転がり抵抗を悪化させることなく、これまで以上にタイヤ重量の低減を図ることが可能となる。

かかる補強コード層１０の配置箇所に関しては、ランフラットタイヤではランフラット走行時にサイド部２は曲げ変形をしているが、曲げの外側に配置されているカーカスプライ４の引張り剛性と曲げの内側に配置されている補強ゴム５の圧縮剛性が組み合わされてランフラット走行に必要な曲げ剛性を発現していることを考慮すると、カーカスプライ４に「隣接して」配置するのが最も効果的に必要な剛性を確保することができることになる。

補強コード層１０をカーカスプライ４の内側に隣接させる場合と、外側に隣接させる場合とでは剛性差は微小であり、無視し得る範囲内であるため、いずれに配置してもよい。

補強コード層１０としては、所期の効果を得る上で、前記カーカスプライと同等以上の引張り剛性を有することが好ましく、高温で熱収縮性を有するポリケトン繊維コードを使用することが最も好適である。ランフラット走行では通常１００℃以上の高温になるが、ポリケトン繊維コードを適用するとその熱収縮によりつぶれの進行を遅らせることが可能となる。ポリケトンほどではないが、レーヨンまたはアラミド繊維コードでも良好な効果を得ることができる。

本発明においては、補強コード層１０を構成するコード１１は、図２に示すように、タイヤ半径方向（タイヤ中心Ｃへの方向）に対して傾斜して配列されており、タイヤ半径方向（タイヤ中心Ｃへの方向）に対するコード１１の傾斜角度αは、±１０°の範囲であることが好ましい。かかる範囲内とすることにより、補強コード層１０の配設による縦バネ上昇への寄与を抑えることができ、乗り心地性能を損なうことがない。

また、図示例のタイヤにおいては、ビード部１内に夫々埋設したリング状のビードコア６のタイヤ半径方向外側にビードフィラー７が配置されており、更に、カーカスプライ４のトレッド部のタイヤ半径方向外側には２枚のベルト層からなるベルト８が配置されている。さらに、このベルト８のタイヤ半径方向外側でベルト８の全体を覆うようにベルト補強層９Ａが配置され、更に、該ベルト補強層９Ａの両端部のみを覆うように一対のベルト補強層９Ｂが配置されている（所謂１キャップ＋１レイヤー）。ここで、ベルト層は、通常、タイヤ赤道面に対して傾斜して延びるコードのゴム引き層、好ましくは、スチールコードのゴム引き層からなり、２枚のベルト層は、該ベルト層を構成するコードが互いに赤道面を挟んで交差するように積層されてベルト８を構成する。また、ベルト補強層９Ａ，９Ｂは、通常、タイヤ周方向に対し実質的に平行に配列したコードのゴム引き層からなる。

なお、図示例のカーカスプライ４は、平行に配列された複数の補強コードをコーティングゴムで被覆してなるカーカスプライ１枚から構成され、また、該カーカスプライ４は、前記ビード部１内に夫々埋設した一対のビードコア６間にトロイド状に延在する本体部と、各ビードコア６の周りでタイヤ幅方向の内側から外側に向けて半径方向外方に巻上げた折り返し部とからなるが、本発明の空気入りタイヤにおいて、カーカスプライ４のプライ数及び構造は、これに限られるものではない。

カーカスプライの補強コードとしては、レーヨンやナイロン、ポリエステル、ポリケトンなど種々のものを好適に使用することができる。更に、図示例のベルト８は、２枚のベルト層からなるが、本発明の空気入りタイヤにおいては、ベルト８を構成するベルト層の枚数はこれに限られるものではない。更に、本発明の空気入りタイヤにおいては、ベルト補強層９Ａ，９Ｂの配設も必須ではなく、別の構造のベルト補強層を配設することもできる。

以下、本発明を実施例に基づき説明する。
（実施例、従来例１，２、比較例１，２）
供試タイヤとして、以下の共通の構成を有するタイヤを夫々試作した。
タイヤサイズ：２２５／４５ Ｒ１７
断面三日月形補強ゴム層の配置箇所：カーカスプライとインナーライナーとの間
ベルト層：２層のスチール交錯ベルト層で、タイヤ軸方向に対し夫々±６２°で傾斜
ベルト補強層：１キャップ＋１レイヤー
カーカスプライ：レーヨン繊維コード

従来例１では、プライ構造が、図４に示すように、各ビードコア６の周りでタイヤ幅方向の内側から外側に向けて半径方向外方に巻上げた折り返し部が高いカーカスプライ４Ｈと低いカーカスプライ４Ｌとからなる既知の構造である（２Ｐ Ｈ／Ｌ）。

従来例２では、プライ構造が、図５に示すように、各ビードコア６の周りでタイヤ幅方向の内側から外側に向けて半径方向外方に巻上げた折り返し部が高い１枚のカーカスプライ４Ｈからなる既知の構造である（１Ｐ Ｈ）。

実施例では、プライ構造が、図１に示すように、各ビードコアの周りでタイヤ幅方向の内側から外側に向けて半径方向外方に巻上げた折り返し部が高い１枚のカーカスプライからなり（１Ｐ Ｈ）、かつ、車両装着状態時タイヤに付与されるキャンバー角度に対して路面とタイヤ赤道面との角度が９０°以下になる側（ＣＡ内側）のサイド部に対してのみ、ベルト端からサイド最大幅部までの領域を含む部位に、幅９０ｍｍの補強コード層がカーカスプライと隣接して配置されている。この補強コード層は、レーヨン繊維コードよりも引張り剛性の高いポリケトン繊維コードを使用した結果、カーカスプライよりも高い引張り剛性を有する。なお、コードの撚り構造、打込み数および被覆ゴムはカーカスプライと同様である。また、補強コード層を構成するコードの傾斜角度は、タイヤ半径方向に対して±１０°の範囲とした。

比較例１では、図６に示すように、実施例と同様の補強コード層をサイド部の両側（ＣＡ内側とＣＡ外側）に配置した以外は、すべて実施例と同様である。

比較例２では、図７に示すように、実施例と同様の補強コード層を実施例とは逆の側（ＣＡ外側）のサイド部にのみ配置した以外は、すべて実施例と同様である。

評価は、ＢＭＷ３シリーズの車両の右リアに供試タイヤを装着した。ＪＡＴＭＡで定める正規荷重で速度８０ｋｍ／ｈの条件の下、テストコースにてランフラット走行し、乗り心地性、ランフラット耐久性能についてそれぞれ評価した。乗り心地性については、通常使用時のことを想定し、通常内圧時の縦ばね値で評価した。ランフラット耐久性能についてはランフラット耐久距離で評価した。また、タイヤ重量についても評価した。

かかる評価は、従来例１のタイヤにおける評価指数を１００とし、相対評価となる評価指数を算出した。評価結果を下記の表１に併せて示す。表１の評価結果では、ランフラット（ＲＦ）耐久距離については評価指数が大きいほど性能が高く、他の性能については評価指数が低いほど性能が高いことを示す。

表１に示す評価結果より、実施例のタイヤは従来例１のタイヤに比べランフラット耐久性を維持しつつ、乗心地性能が向上し、その一方でタイヤ重量の低減を図ることができることが分かる。また、実施例のタイヤは、従来例２のタイヤに比べタイヤ重量は若干増加するものの、乗心地性能の悪化を抑制しつつ、ランフラット耐久性の大幅な増加を実現することができることが分かる。さらに、実施例のタイヤと比較例１および２のタイヤとの比較より、補強コード層はＣＡ内側のサイド部に対してのみ配置することがランフラット耐久性の維持、乗心地性能の向上およびタイヤ重量の低減を実現する上で重要であることが分かる。

１ ビード部
２ サイド部
３ トレッド部
４ カーカスプライ
５ 補強ゴム層
６ ビードコア
７ ビードフィラー
８ ベルト
９Ａ，９Ｂ ベルト補強層
１０ 補強コード層
１１ コード

Claims (5)

1. クラウン部から両サイド部を経て両ビード部に延びるカーカスプライの内面に沿って両サイド部に断面三日月状の補強ゴム層を有するランフラットタイヤにおいて、
   車両装着状態時タイヤに付与されるキャンバー角度に対して路面とタイヤ赤道面との角度が９０°以下になる側のサイド部に対してのみ、少なくともベルト端からサイド最大幅部までの領域を含む部位に、補強コード層が前記カーカスプライと隣接して配置されていることを特徴とするランフラットタイヤ。
2. 前記補強コード層が前記カーカスプライと同等以上の引張り剛性を有する請求項１記載のランフラットタイヤ。
3. 前記補強コード層を構成するコードがポリケトン、レーヨンおよびアラミドからなる群から選択される繊維コードである請求項１または２記載のランフラットタイヤ。
4. 前記補強コード層を構成するコードがポリケトン繊維コードである請求項３記載のランフラットタイヤ。
5. 前記補強コード層を構成するコードの傾斜角度がタイヤ半径方向に対して±１０°の範囲である請求項１〜４のうちいずれか一項記載のランフラットタイヤ。

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