JP4502333B2 - ランフラットタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、サイドウォール部に補強ゴム層が配されたセルフサポートタイプのランフラットタイヤに関する。

かかるランフラットタイヤでは、パンク等により内圧が低下した状態（ランフラット状態）にあるタイヤを補強ゴム層が支持することで偏平化を抑制し、例えば最寄りのサービス施設まで到達しうるように、ある程度の距離を安全に走行することができる。但し、ランフラット状態での走行（ランフラット走行）時においては、ビード部のリムへの押圧が弱まってタイヤの嵌合力が低下していることから、ビード部がリムから外れ易くなるという問題があった。

このビード外れの問題に対して、下記特許文献１では、環状の第１ビードを有する一対のビード部と、ビード部からタイヤ幅方向外側に膨出すると共に環状の第２ビードを有する環状膨出部とを備えた、所謂ダブルビード構造のランフラットタイヤが提案されている。この構造によれば、ランフラット走行時にビード部がリムから外れようとすると、第２ビードにより補強された環状膨出部がリムフランジに当接し、ビード部の内側への変位を規制してビード外れを防止することができるが、リム組み性が悪化するという問題があった。

また、ビード外れとは別の問題として、ロードノイズと呼ばれる騒音が車室内に発生することが知られている。このロードノイズは、比較的荒れた路面を走行したときにタイヤが路面凹凸により加振され、その振動がリム、車軸、車体といった経路で伝播して、最終的に車室内で騒音となるものであり、近年の自動車の高級化に伴って低減することが要求されている。

ロードノイズのうち２００〜４００Ｈｚの周波数域のものは、高周波ロードノイズと呼ばれる。この高周波ロードノイズを発生するタイヤ振動は、一対のビード部を両端として定在波を作り、ラジアル方向に振動モードを形成することが知られている。一般に、この振動モードは、タイヤ最大幅部を節としてバットレス部及びサイド下部を腹とする断面２次モードが関係すると考えられており（例えば、下記特許文献２、３参照）、加えてショルダー部を節としてセンター部（クラウン部）が振動の腹になることも知られている。

この高周波ロードノイズの対策としては、下記特許文献４、５記載のようにタイヤ振動の腹となる部分のゴム厚を増加したり、その部分に密度の大きい部材を配置したりして振幅を抑制する方法が知られているが、いずれの方法を採用してもタイヤ重量の大幅な増加が避けられないという問題が残る。
特開昭５１−１１６５０７号公報 特開２００１−１３０２２３号公報 特開２００２−２０５５１５号公報 特開平９−１０９６２１号公報 特開平９−１１８１１１号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、リム組み性を悪化させずにランフラット走行時のビード外れを防止し、しかも十分なロードノイズ低減効果を得ることができるランフラットタイヤを提供することにある。

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究したところ、通常はタイヤ幅方向両側に略対称的に形成される振動モードを、非対称化することによって振幅を抑制することができ、ロードノイズの低減に有効であることを見出した。本発明は、かかる振動モードの非対称化に着目してなされたものであり、下記の如き構成により上記目的を達成することができるものである。

即ち、本発明のランフラットタイヤは、環状の第１ビードを有する一対のビード部と、前記ビード部から各々タイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部と、前記サイドウォール部に配された補強ゴム層と、前記サイドウォール部の各々の外周側端同士をショルダー部を介して連ねるトレッド部とを備えるランフラットタイヤにおいて、車両外側に配される前記ビード部からタイヤ幅方向外側に膨出すると共に、環状の第２ビードを有する環状膨出部を備え、車両内側に配される前記第１ビードの内周からタイヤ最大径点までの断面高さＨｉと、車両外側に配される前記第２ビードの内周からタイヤ最大径点までの断面高さＨｏとが、Ｈｉ−Ｈｏ＞１５ｍｍの関係を満たすものである。

このタイヤは、ダブルビード構造を車両外側にのみ採用したものであり、ランフラット走行時において最もビード外れの原因となり易い、旋回走行時の車両外側に生じる横力に対して効果的にビード外れを防止することができるものである。また、ダブルビード構造を車両外側にのみ採用したことにより、車両内側に配された第１ビードと車両外側に配された第２ビードとを両端とするタイヤ振動が発生し、それらの断面高さが上記関係（Ｈｉ−Ｈｏ＞１５ｍｍ）を満たすことで、リム組み性と耐ビード外れ性の両立が図れ、構造の非対称によりロードノイズを低減することができる。

ここで、断面高さとは、タイヤ子午線断面におけるタイヤ径方向の高さであり、タイヤを規定リムに装着して規定内圧を充填した無負荷の状態で測定したものとする。なお、規定リムとは、タイヤサイズに対応してＪＡＴＭＡで決められた標準となるリムを指す。また、規定内圧とは、タイヤが乗用車用である場合には１８０ｋＰａである。

上記において、前記トレッド部に配されたベルト層のタイヤ赤道付近の外周側に、ベルト最大幅の５〜１５％の幅で、タイヤ周方向に対して実質的に０°の角度で延在する補強材が配されているものが好ましい。この構成によれば、タイヤ振動の腹となるショルダー部からセンター部の振幅を低減することができ、上記したロードノイズ低減効果を好適に高めることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は、規定リム装着時における本発明のランフラットタイヤの一例を示すタイヤ子午線断面図である。このランフラットタイヤは、図１に示すように、一対のビード部１と、ビード部１から各々タイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部２と、サイドウォール部２の各々の外周側端同士をショルダー部３を介して連ねるトレッド部４とを備える。

ビード部１には、例えばスチールワイヤからなるビードワイヤの集束体がタイヤ周方向に環状をなすビード１ａ（前記第１ビードに相当する。）と、ビードフィラー１５とが配設されている。このビード１ａによりカーカス層５の端部を巻き返して係止することで、ビード部１間がカーカス層５で補強され、タイヤがリム８上に強固に嵌着される。そして、正常内圧時には、ビード部１が、リム８のリムベース８ｂのタイヤ外周側に配されるとともに、タイヤの内圧によりリムフランジ８ａに押圧される。

カーカス層５の内周には、空気圧保持のためのインナーライナー層６が配される。また、カーカス層５の外周には、たが効果による補強を行うためのベルト層７が配され、その外周にはトレッドゴム１３が配される。カーカス層５及びベルト層７は、それぞれ所定角度で配列されたコード材により構成され、該コード材としては、ポリエステル、レーヨン、ナイロン、アラミド等の有機繊維やスチール等が好ましく使用される。

サイドウォール部２のカーカス層５の内周側には、タイヤ子午線断面が略三日月形をなす補強ゴム層９ａ、９ｂが配されている。これにより、パンク等が生じた場合であっても、ランフラット状態にあるタイヤを支持して偏平化を抑制することができ、ランフラット走行が可能となる。両側の補強ゴム層９ａ、９ｂは互いに構造が異なっているが、これについては後述する。

上述したゴム層等の原料ゴムとしては、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）等が挙げられ、これらは１種単独で又は２種以上混合して使用される。また、これらのゴムはカーボンブラックやシリカ等の充填材で補強されると共に、加硫剤、加硫促進剤、可塑剤、老化防止剤等が適宜配合される。

図１は、車両外側を右側に、車両内側を左側に記載しており、本発明ではダブルビード構造が車両外側にのみ採用されている。即ち、車両外側に配されるビード部１からタイヤ幅方向外側に膨出すると共に、環状のビード１ｂ（前記第２ビードに相当する。）を有する環状膨出部１０を備える。

環状膨出部１０は、リムフランジ８ａの外周側湾曲面に対向する内周側面１１を有している。この内周側面１１は、リムフランジ８ａの外周側湾曲面から徐々に離間するものでも構わないが、本実施形態では外周側湾曲面に当接している。また、その先端側には、リムフランジ８ａの先端を抱持する縮径部が形成され、ビード１ｂは縮径部のタイヤ外周側に配されている。環状膨出部１０は、ビード１ｂが配された部分を略頂部としてサイドウォール部２になだらかに連なっている。

環状膨出部１０の形状は、本実施形態で示すものに限られず、例えばタイヤ子午線断面が半円形や台形等をなすものでもよい。また、環状膨出部１０を主として構成するゴムの硬度は、後述するように補強ゴム層９ａのゴム硬度を小さくしたことを考慮した上で、更にビード外れ抗力とリムずれ性能を維持して乗り心地を改善する上で６５〜７８°が好ましい。なお、本明細書において、ゴム硬度とは、ＪＩＳＫ６２５３のデュロメータ硬さ試験（Ａタイプ）による硬さを指す。

ビード１ｂは、その中心位置がリムフランジ８ａの最外径点よりタイヤ外周側且つタイヤ幅方向外側に位置するように配されている。ビード１ｂを構成するビードワイヤは、ビード１ａと同じスチールワイヤの集束体からなるものに限られず、例えば、有機繊維の集束体からなるものや、繊維強化ゴムを素材としたゴムビードなどであってもよい。

本実施形態では、車両内側に配されるビード部１のタイヤ幅方向外側に、リムフランジ８ａを保護するリムプロテクタ１２が設けられているが、このようなリムプロテクタ１２を設けずに、リムフランジ８ａとの離間位置からサイドウォール部２になだらかに連なる形状とすることも可能である。

本発明では、車両内側に配されるビード１ａの内周からタイヤ最大径点Ｐまでの断面高さＨｉと、車両外側に配されるビード１ｂの内周からタイヤ最大径点Ｐまでの断面高さＨｏとが、Ｈｉ−Ｈｏ＞１５ｍｍの関係を満たすように設定されており、これによってロードノイズの低減と耐ビード外れ性能の向上の両立が可能となる。

即ち、ダブルビード構造を車両外側にのみ採用したことで、車両内側に配されたビード１ａと車両外側に配されたビード１ｂとを両端とするタイヤ振動が発生し、それらの断面高さＨｉ、ＨｏがＨｉ−Ｈｏ＞１５ｍｍを満たすことから、タイヤ振動の両端の断面高さを互いに適度に異ならせることができる。その結果、タイヤ赤道ＣＬに対して非対称の振動モードを形成することができ、振幅を抑えてロードノイズを低減することができる。なお、（Ｈｉ−Ｈｏ）は、ビード外れ抗力を維持しつつ、上記のロードノイズ低減効果を適切に得るために、２０ｍｍ以下であることが好ましい。

既述のように、本発明は、ダブルビード構造を車両外側にのみ採用するものであるため、ランフラット状態における両側のサイドウォール部２のたわみ量の差が大きくなる傾向にあり、それに起因して、トレッド面の接地圧分布の非対称性が大きくなり、偏摩耗の発生や操縦安定性の低下等の問題が生じるおそれがある。そこで、本実施形態では、車両外側の補強ゴム層９ａに対して、車両内側の補強ゴム層９ｂのゴム硬度を大きくすることで、また補強ゴム層９ａの厚みを薄くすることで、両側のたわみ量のバランスを取っている。

具体的には、補強ゴム層９ａのゴム硬度を６０〜８２°とし、補強ゴム層９ｂのゴム硬度を６５〜９０°とし、補強ゴム層９ｂのゴム硬度を補強ゴム層９ａと同等かそれ以上にして、且つ最大厚みを０．５ｍｍ以上大きくしている。補強ゴム層９ａ、９ｂのゴム硬度及び最大厚みの関係を、このように調整することによって両側のたわみ量のバランスを適切に取ることができる。上述した非対称性を有する振動モードは、このようなバランス調整を行っても問題なく形成される。

車両外側に配される補強ゴム層９ａのゴム硬度は、上述のように６０〜８２°であり、好ましくは６５〜７８°である。これが６０°未満であると、ランフラット走行時の耐久性等が不十分となり、また８２°を超えると、車両内側のたわみ量とのバランスを取ることが難しくなり、トレッド面に偏摩耗が生じたり乗り心地が悪化したりする傾向にある。

一方、車両内側に配される補強ゴム層９ｂのゴム硬度は、上述のように６５〜９０°であり、好ましくはゴム硬度７０〜８５°である。これが６５°未満であると、車両外側のたわみ量とのバランスを取ることが難しく、トレッド面に偏摩耗が生じ易くなり、また９０°を超えると乗り心地が悪化する傾向にある。補強ゴム層９ｂは、６５〜９０°の範囲内において、補強ゴム層９ａよりもゴム硬度が同等かそれ以上であり、補強ゴム層９ａよりもゴム硬度が５°以上大きいことが好ましい。

車両内側に配される補強ゴム層９ｂは、車両外側に配される補強ゴム層９ａに対して最大厚みが４％以上大きく、５〜１３％だけ最大厚みが大きいことが好ましい。即ち、補強ゴム層９ａの最大厚みを１００とした場合には、補強ゴム層９ｂの最大厚みは１０４以上が好ましく、１０５〜１１３であることがより好ましいものとなる。

補強ゴム層９ａ、９ｂは、単一のゴム層からなるものに限られず、ゴム硬度等の物性の異なる複数のゴム層から構成されるものでもよい。その場合、例えば、補強ゴム層９ａが２つのゴム層から構成される場合には、｛（ｈａ’×ｔａ’）＋（ｈａ”×ｔａ”）｝／（ｔａ’＋ｔａ”）の式より算出される値が、上記した補強ゴム層９ａのゴム硬度の範囲内であればよい。ここで、ｔａ’、ｈａ’は、補強ゴム層９ａを構成するゴム層の一方の最大厚み、ゴム硬度であり、ｔａ”、ｈａ”は、他方の最大厚み、ゴム硬度である。図例では、補強ゴム層９ａが単一のゴム層で形成され、補強ゴム層９ｂがカーカス層５の１層を介在させた２層のゴム層で形成されている。本実施形態ではカーカス層５が２層で構成され、サイドウォール部２に位置する各々のカーカス層５の内周側に補強ゴム層９ｂが配されている。

本実施形態では、補強層１６を環状膨出部１０の内周側面１１に略沿って配設しており、これによってリムフランジ８ａとの当接による摩滅の抑制を図っている。補強層１６としては、スチールコードや、レーヨン、ナイロン、ポリエステル、アラミド等の有機繊維から構成されるチェーファが例示される。

［他の実施形態］
（１）本発明では、ベルト層７のタイヤ赤道ＣＬ付近の外周側に、ベルト最大幅Ｗの５〜１５％、好ましくは１０〜１５％の幅で、タイヤ周方向に対して実質的に０°の角度で延在する補強材（不図示）を配することが好ましい。この構成によれば、タイヤ振動の腹となるセンター部の振幅を低減することができ、ロードノイズ低減効果を好適に高めることができる。この補強材の構成材料としては、上述したカーカス層５やベルト層７の構成材料が好ましく使用できる。なお、本発明によるロードノイズ低減効果は、既述の非対称性を有する振動モードによるものが主であり、該補強材の配設によってタイヤ重量が過度に増加することはない。

（２）本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。したがって、例えば、車両内側に配される補強ゴム層を単一のゴム層で形成したり、カーカス層を１層で構成したりしても構わない。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。実施例等の評価項目としては耐ビード外れ性とロードノイズレベルを採用し、下記のようにして評価を行った。

（１）耐ビード外れ性
テストタイヤを実車（国産３０００ｃｃクラスＦＲ車）の左側前方に装着し、直進から半径２０ｍの円形コースを右回りに旋回する、所謂Ｊターン走行を行った。このとき、テストタイヤの内圧を０ｋＰａとし、ビード外れが発生したときの走行速度により耐ビード外れ性を評価した。走行速度は、２５ｋｍ／ｈからスタートし、５ｋｍ／ｈ増分する方式でビード外れが発生するまで走行を行った。比較例１を１００として指数評価し、数値が大きいほどビード外れが発生したときの走行速度が大きい、即ち耐ビード外れ性に優れていることを示す。

（２）ロードノイズレベル
テストタイヤを実車（国産２０００ｃｃクラスＦＦ車）に装着してフロントとリア共に空気圧２００ｋＰａとし、運転席の耳元にマイクを取り付けて６０ｋｍ／ｈの定速走行で、２００〜４００Ｈｚのロードノイズレベルを測定した。比較例１を１００として測定値を指数化し、数値が小さいほどロードノイズレベルが小さいことを示す。

（３）リム組み性
リム組み性の指標としてハンプ圧を評価した。比較例１を１００として指数評価し、数値が大きいほどリム組み性が悪いことを示す。

実施例１、２
図１に示すタイヤ構造を有し、表１に示すようなＨｉ−Ｈｏで、サイズが２４５／４０Ｒ１８のテストタイヤを作製した。なお、両側のサイドウォール部のたわみ量のバランスを取るため、車両外側の補強ゴム層のゴム硬度を７６°、車両内側の補強ゴム層のゴム硬度を７８°とした。また、車両外側に配される補強ゴム層の最大厚みを車両内側よりも小さくし、それらの差を車両外側に配される補強ゴム層の最大厚みの１０％とした。

比較例１（従来品）
図１に示すタイヤ構造においてダブルビード構造を持たない、サイズが２４５／４０Ｒ１８のテストタイヤを作製した。なお、両側の補強ゴム層をいずれもゴム硬度７７°の単層のゴム層で構成した。また、両側の補強ゴム層を同じ最大厚みに設定し、いずれも実施例における両側の補強ゴム層の最大厚みの中間になる厚みにした。

比較例２、３
Ｈｉ−Ｈｏが表１に示すような値である点を除いて、実施例１と同じであるテストタイヤを作製し、それぞれ比較例２、３とした。各例の評価結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例１、２では、優れた耐ビード外れ性を発揮しながらロードノイズを低減できており、しかもハンプ圧が従来品と同等でリム組み性の悪化を防止できている。これに対して、ダブルビード構造を持たない比較例１では耐ビード外れ性が低く、ロードノイズ低減効果も得られていない。また、単にダブルビード構造を車両外側にのみ採用した比較例２、３においても、十分なロードノイズ低減効果が得られているが、リム組み性に関してハンプ圧が大きく不利となる。

図２は、（ａ）実施例１及び（ｂ）比較例１に係るテストタイヤの振動モード図であり、タイヤが振動する前の初期形状を破線ＢＬで示し、タイヤの振動モードを実線ＳＬで示している。かかる振動モード図は、実験的に求めた伝達関数の振幅と位相から作成することができる。伝達関数は、特開２００４−８２８５８号公報に詳しく開示されているとおり、タイヤのトレッド部に周波数２００〜４００Ｈｚの範囲内で振動を入力したときの、複数の測定点（図中の円形マークが相当する。）での応答から求められる。

まず、（ｂ）比較例１では、一対のビード部に配された第１ビードを両端とし、タイヤ赤道に対して略対称な振動モードが形成されていることが分かる。この振動モードは、タイヤ最大幅部を節とし、バットレス部及びサイド下部を腹とする断面２次モードであり、振動の節と腹が車両外側と車両内側とで略同位置になっている。

これに対して（ａ）実施例１では、車両内側のビード部に配された第１ビードと車両外側の環状膨出部に配された第２ビードとを両端とし、タイヤ赤道に対して非対称な振動モードが形成されていることが分かる。これは、ダブルビード構造を車両外側にのみ採用したことによるものであり、振動モードに非対称性を持たせて振幅を抑制することができている。

本発明のランフラットタイヤの一例を示すタイヤ子午線断面図 （ａ）実施例１及び（ｂ）比較例１に係るテストタイヤの振動モード図

符号の説明

１ ビード部
１ａ 第１ビード
１ｂ 第２ビード
２ サイドウォール部
３ ショルダー部
４ トレッド部
８ リム
８ａ リムフランジ
９ａ 補強ゴム層（車両外側）
９ｂ 補強ゴム層（車両内側）
１０ 環状膨出部
ＣＬ タイヤ赤道
Ｐ タイヤ最大径点
Ｗ ベルト最大幅

Claims (2)

1. 環状の第１ビードを有する一対のビード部と、前記ビード部から各々タイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部と、前記サイドウォール部に配された補強ゴム層と、前記サイドウォール部の各々の外周側端同士をショルダー部を介して連ねるトレッド部とを備えるランフラットタイヤにおいて、
   車両外側に配される前記ビード部からタイヤ幅方向外側に膨出すると共に、環状の第２ビードを有する環状膨出部を備え、
   車両内側に配される前記第１ビードの内周からタイヤ最大径点までの断面高さＨｉと、車両外側に配される前記第２ビードの内周からタイヤ最大径点までの断面高さＨｏとが、Ｈｉ−Ｈｏ＞１５ｍｍの関係を満たすことを特徴とするランフラットタイヤ。
2. 前記トレッド部に配されたベルト層のタイヤ赤道付近の外周側に、ベルト最大幅の５〜１５％の幅で、タイヤ周方向に対して実質的に０°の角度で延在する補強材が配されている請求項１記載のランフラットタイヤ。

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