JP2009119976A - ランフラットタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】大幅な質量増加を伴うことなく耐久性を向上させる。
【解決手段】カーカス６とトレッド補強コード層７と断面略三日月状のサイド補強ゴム層１１とを具えるランフラットタイヤ１であって、サイド補強ゴム層１１は、ジエン系ゴム成分１００質量部に対して、平均アスペクト比が３〜８０でかつ平均粒子径が２〜８０μｍである薄片状グラファイトを５〜１２０質量部含有するゴム組成物からなる。カーカス６は、タイヤ赤道に対して４５〜９０°の角度で配列したカーカスコードをトッピングゴムで被覆したカーカスプライ６Ａからなるとともに、前記カーカスコードに、下式（１）で示される撚り係数Ｔが０．５〜０．７であるアラミド繊維を用いたことを特徴とする。
Ｔ＝Ｎ×√｛（０．１２５×Ｄ／２）／ρ｝×１０^−３ …（１）
ただし、Ｎは上撚り数（回／１０cm）、Ｄはコードのトータル表示デシテックス（繊度）、ρはコード材料の比重である。
【選択図】図１

Description

本発明は、パンク時でも一定の速度で継続した走行が可能なランフラットタイヤに関し、詳しくは大幅な質量増加を伴うことなく耐久性を向上しうるランフラットタイヤに関する。

パンク等によりタイヤ内の空気が抜けた状態においても比較的長距離を比較的高速で走行しうるランフラットタイヤが知られている。このようなランフラットタイヤは、サイドウォール部のカーカス内側に、断面略三日月状のサイド補強ゴム層が設けられており、パンク時にはこのサイド補強ゴム層が荷重を支持しタイヤの縦撓みを制限する（例えば特許文献１など参照）。また、この種々のランフラットタイヤでは、荷重支持能力をより高めるために、カーカスプライの枚数の増加や、サイド補強ゴム層のゴムボリュームの増加が行われている。しかしながら、このような改善は、タイヤ質量の大幅な増加を招きやすいばかりか、ランフラット走行時のタイヤ温度、とりわけサイド補強ゴム層の発熱を加速させやすく、ひいてはランフラット耐久性の低下を招くおそれがある。

特開平２０００−３５１３０７号公報

本発明は、サイド補強ゴム層に、平均アスペクト比及び平均粒子径が限定された薄片状グラファイトを含有するゴム組成物を用いるとともに、高弾性であるアラミド繊維コードをカーカスコードに使用することを基本として、タイヤ質量の大幅な増加なしにランフラット走行時における操縦安定性と耐久性とを向上しうるランフラットタイヤを提供することを主たる目的としている。

本発明のうち請求項１記載の発明は、トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスと、トレッド部の内方かつ前記カーカスの半径方向外側に配されるトレッド補強コード層と、前記サイドウォール部のカーカス内側に配された断面略三日月状のサイド補強ゴム層とを具えるランフラットタイヤであって、前記サイド補強ゴム層は、ジエン系ゴム成分１００質量部に対して、平均アスペクト比が３〜８０でかつ平均粒子径が２〜８０μｍである薄片状グラファイトを５〜１２０質量部含有するゴム組成物からなり、前記カーカスは、タイヤ周方向に対して４５〜９０°の角度で配列したカーカスコードをトッピングゴムで被覆したカーカスプライからなるとともに、前記カーカスコードに、下式（１）で示される撚り係数Ｔが０．５〜０．７であるアラミド繊維を用いたことを特徴とする。
Ｔ＝Ｎ×√｛（０．１２５×Ｄ／２）／ρ｝×１０^-3 …（１）
ただし、Ｎは上撚り数（回／１０cm）、Ｄはコードのトータル表示デシテックス（繊度）、ρはコード材料の比重である。

また請求項２記載の発明は、前記ゴム組成物は、ジエン系ゴム成分中に、ブタジエンゴムを２０〜８０質量％含有する請求項１記載のランフラットタイヤである。

また請求項３記載の発明は、前記ブタジエンゴムは、シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエン結晶を含有する請求項２記載のランフラットタイヤである。

また請求項４記載の発明は、前記ゴム組成物は、破断強度が１０ＭＰａ以上であり、損失弾性率Ｅ”および複素弾性率Ｅ*が下式（２）を満たす請求項１乃至３のいずれかに記載のランフラットタイヤである。
Ｅ”／（Ｅ*）²≦７．０×１０^-9 Ｐａ^-1 …（２）

また請求項５記載の発明は、前記カーカスコードは、前記撚り係数Ｔが０．６〜０．７の範囲であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のランフラットタイヤである。

また請求項５記載の発明は、前記カーカスプライの前記トッピングゴムは、複素弾性率Ｅ*が５〜１３ＭＰａの範囲としたことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の空気入りタイヤである。

また請求項６記載の発明は、正規リムに装着されかつ正規内圧を充填した正規内圧状態におけるタイヤ軸心を含むタイヤ子午断面において、前記タイヤ外面のプロファイルは、前記タイヤ外面とタイヤ赤道面Ｃとの交点であるタイヤ赤道点ＣＰから接地端側に向かって曲率半径が漸減する複数の円弧からなる曲面によって形成されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のランフラットタイヤである。

また請求項８記載の発明は、前記タイヤ外面のプロファイルは、タイヤ赤道面Ｃからタイヤ最大断面巾ＳＷの４５％の距離ＳＰを隔てるタイヤ外面上の点をＰとするとき、タイヤ外面の曲率半径ＲＣが、タイヤ赤道点ＣＰから前記点Ｐに至るまでの間で徐々に減少するとともに、前記タイヤ赤道面Ｃから前記タイヤ最大断面巾ＳＷの半巾（ＳＷ／２）の６０％、７５％、９０％及び１００％の距離Ｘ60、Ｘ75、Ｘ90及びＸ100 を夫々隔てるタイヤ外面上の各点と、タイヤ赤道点ＣＰとの間の各半径方向距離をそれぞれＹ60、Ｙ75、Ｙ90及びＹ100 とし、かつタイヤ断面高さをＳＨとするとき、
０．０５＜ Ｙ60 ／ＳＨ ≦０．１
０．１＜ Ｙ75 ／ＳＨ ≦０．２
０．２＜ Ｙ90 ／ＳＨ ≦０．４
０．４＜ Ｙ100 ／ＳＨ ≦０．７
の関係を満足することを特徴とする請求項７記載のランフラットタイヤである。

なお前記「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ＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば "Design Rim" 、或いはＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim"を意味する。また前記「正規内圧」とは、前記規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "INFLATION PRESSURE" を意味するが、乗用車用タイヤの場合には１８０ｋＰａとする。

また、前記損失弾性率Ｅ”及び複素弾性率（Ｅ*）はＪＩＳ−Ｋ６３９４の規定に準じて、次に示される条件で粘弾性スペクトロメータを用いて測定した値である。
初期歪み：１０％
振幅：±１％
周波数：１０Ｈｚ
変形モード：引張
測定温度：７０°Ｃ

本発明のランフラットタイヤでは、サイド補強ゴム層が、ジエン系ゴム成分および所定の薄片状グラファイトを所定量含有するゴム組成物からなるため、その破壊強度及び低発熱性を向上させることができる。即ち、上記薄片状グラファイトは、ゴム成分中に分散し、そのゴム硬度を高めるとともに、破壊強度を向上させる。さらに、薄片状グラファイトはゴムに比してエネルギーロスも小さいので、サイド補強ゴム層の低発熱化に役立つ。従って、このようなゴム組成物は従来よりも少ないボリュームでランフラット走行時に要求される荷重支持能力を発揮できるので、ランフラットタイヤの質量増加を防止できる。

また、本発明のランフラットタイヤは、耐熱性に特に優れるアラミド繊維コードがカーカスコードとして用いられる。従って、ランフラット走行時の温度上昇によるカーカスコード損傷を抑制できる。また、アラミド繊維コードは高弾性であり荷重支持能力を高めることができるため、カーカスプライ枚数の低減（軽量化）を図りながら、ランフラット走行時のタイヤの縦撓み量を軽減でき、前述の耐熱性の向上と相乗作用によりランフラット耐久性を高めうる。またランフラット走行時の操縦安定性も向上でき、ランフラット走行における高速化、長距離化を達成しうる。

以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。図１は、本発明のランフラットタイヤ１の正規内圧状態におけるタイヤ子午断面図である。

図１において、本実施形態のランフラットタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、トレッド部２の内方かつ前記カーカス６の半径方向外側に配されるトレッド補強コード層７とを具えるチューブレスタイプの乗用車用タイヤ１Ａとして構成される。

前記カーカス６は、タイヤ赤道に対して４５〜９０°の角度で配列されるカーカスコードをトッピングゴムにより被覆した１枚以上のカーカスプライから形成される。本実施形態のカーカス６は、カーカスコードがタイヤ赤道に対して８０〜９０°の角度で配列された１枚のカーカスプライ６Ａから構成されている。前記カーカスプライ６Ａは、前記ビードコア５、５間を跨るトロイド状の本体部６ａと、前記ビードコア５の周りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返された一対の折返し部６ｂとを具える。

前記本体部６ａと折返し部６ｂとの間には、例えばゴム硬度が６５〜９８度の硬質のゴムからなり、前記ビードコア５から半径方向外側に先細状にのびるビード補強用のビードエーペックスゴム８が配される。本明細書においては、「ゴム硬度」は、温度２３℃で測定したデュロメータータイプＡによる硬さを意味する。このビードエーペックスゴム８のビードベースラインＢＬからのタイヤ半径方向の高さｈａは、特に限定はされないが、小さすぎるとランフラット耐久性が不十分となり、逆に大きすぎるとタイヤ質量の過度の増加や乗り心地の悪化を招く恐れがある。このような観点より、ビードエーペックスゴム８の前記高さｈａは、タイヤ断面高さＳＨの１０〜６０％、より好ましくは２０〜５０％が望ましい。

本実施形態では、前記カーカス６の折返し部６ｂが、前記ビードエーペックスゴム８を半径方向外側に超えて巻き上がり、その外端部６ｂｅが、本体部６ａと前記トレッド補強コード層７との間に挟まれて終端するいわゆる超ハイターンアップの折り返し構造を具える。これにより、１枚のカーカスプライ６Ａを用いて、サイドウォール部３を効果的に補強しうる。また前記折返し部６ｂの外端部６ｂｅが、ランフラット走行時に大きく撓むサイドウォール部３から離れるため、該外端部６ｂｅを起点とした損傷を好適に抑制しうる。前記折返し部６ｂとトレッド補強コード層７との重なり部のタイヤ軸方向巾ＥＷは、５mm以上、さらには１０mm以上が好ましく、その上限は、軽量化の観点から４０mm以下、さらには３０mm以下が好ましい。なお前記カーカス６が複数枚のカーカスプライから形成される場合には、少なくとも１枚のカーカスプライがこの態様をなすのが好ましい。

前記トレッド補強コード層７は、本実施形態では、前記カーカス６に重置されるベルト９と、そのさらに外側に重ねられたバンド１０とから構成される。前記ベルト９は、タイヤ周方向に対して例えば１０〜４５°の角度で配列したベルトコードをトッピングゴムにて被覆した２枚以上、本実施形態では２枚のベルトプライ９Ａ、９Ｂから形成される。各ベルトコードは、プライ間相互で交差することによりベルト剛性を高め、トレッド部２の略全巾をタガ効果を有して強固に補強する。

前記バンド１０は、タイヤ赤道に対して５°以下の角度で螺旋状に巻回されるバンドコードをトッピングゴムにて被覆した１枚以上のバンドプライからなり、前記ベルト９を拘束し、操縦安定性、高速耐久性等を向上させる。前記バンドプライとしては、ベルト９のタイヤ軸方向外端部のみを被覆する左右一対のエッジバンドプライ、及びベルト９の略全巾を覆うフルバンドプライがあり、これらを単独で又は組み合わせて使用される。本実施形態では、バンド１０が１枚のフルバンドプライからなるものを例示している。なお前記トレッド補強コード層７としては、ベルト９のみで形成することも、またバンド１０のみで形成することもできる。

また前記サイドウォール部３には、ランフラット機能を確保するためのサイド補強ゴム層１１が配される。このサイド補強ゴム層１１は、最大厚さを有する中央部分１１ａから、タイヤ半径方向内端１１ｉ及び外端１１ｏに向かってそれぞれ厚さを徐々に減じてのびる断面略三日月状をなす。前記内端１１ｉは、ビードエーペックスゴム８の外端よりもタイヤ半径方向内側に位置し、前記外端１１ｏは、トレッド補強コード層７の外端７ｅよりもタイヤ軸方向内側に位置する。このとき、サイド補強ゴム層１１とビードエーペックスゴム８とのタイヤ半径方向の重なり巾Ｗｉを５〜５０mm、かつサイド補強ゴム層１１とトレッド補強コード層７とのタイヤ軸方向の重なり巾Ｗｏを０〜５０mmとするのが好ましい。これらにより、前記外端１１ｏ及び内端１１ｉでの剛性段差の発生を抑えることができる。

前記サイド補強ゴム層１１は、本実施形態では、カーカス６の本体部６ａの内側（タイヤ内腔側）に配される。そのため、サイドウォール部３の曲げ変形時には、サイド補強ゴム層１１には主として圧縮応力が、またコード材を有するカーカスプライ６Ａには主として引張応力が作用する。ゴムは圧縮に強く、かつコード材は引張に強いため、上記のようなサイド補強ゴム層１１の配設構造は、サイドウォール部３の曲げ剛性を効率良く高め、ランフラット走行時のタイヤの縦撓みを効果的に低減しうる。

前記サイド補強ゴム層１１のゴム硬度は、好ましくは６０度以上、さらに好ましくは６５度以上が望ましい。前記ゴム硬度が６０度未満であると、ランフラット走行時の圧縮歪が大きくなって、ランフラット性能が不十分となる。逆にゴム硬度が高すぎても、タイヤの縦バネ定数が過度に上昇して乗り心地性を低下させる。このような観点より、前記サイド補強ゴム層１１のゴム硬度の上限は、好ましくは９０度以下、さらに好ましくは８０度以下が望ましい。またサイド補強ゴム層１１の最大厚さｔは、タイヤサイズや、タイヤのカテゴリ等によって適宜設定されるが、乗用車用タイヤの場合５〜２０mmが好適である。

本発明では、サイド補強ゴム層１１は、ジエン系ゴム成分１００質量部に対して、平均アスペクト比が３〜８０でかつ平均粒子径が２〜８０μｍである薄片状グラファイトを５〜１２０質量部含有するゴム組成物で構成される。このようなゴム組成物は、その破壊強度及び低発熱性を向上させることができる。即ち、上記薄片状グラファイトは、ゴム成分中に分散し、そのゴム硬度を高めるとともに破壊強度を向上させる。さらに、薄片状グラファイトはゴムに比してエネルギーロスも小さいので、サイド補強ゴム層の低発熱化に役立つ。従って、このようなゴム組成物は従来よりも少ないボリュームでランフラット走行時に要求される荷重支持能力を発揮できるので、ランフラットタイヤの質量増加を防止できる。

前記ジエン系ゴム成分としては、たとえば、天然ゴム（ＮＲ）、エポキシ化天然ゴム（ＥＮＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、スチレンイソプレンブタジエンゴム（ＳＩＢＲ）、スチレンイソプレンゴム、イソプレンブタジエンゴムなどを挙げることができ、これらは単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、低発熱性に優れるという理由から、ＮＲ及び／又はＢＲが好ましい。

また、十分なゴム強度を確保するために、前記ジエン系ゴム成分のＮＲの含有率は、好ましくは２０質量％以上、より好ましくは４０質量％以上が望ましい。他方、サイド補強ゴム層１１の低発熱性を確保するためには、前記ＮＲの含有率は、好ましくは８０質量％以下、より好ましくは７０質量％以下が望ましい。

また、サイド補強ゴム層１１として十分な硬度のゴムを得るために、シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエン結晶を含有するＢＲ（以下、単に「ＳＰＢ含有ＢＲ」という。）を含有することが望ましい。ＳＰＢ含有ＢＲとしては、特に制限されるわけではないが、宇部興産（株）製のＶＣＲ４１２やＶＣＲ６１７などが好適である。

また、サイド補強ゴム層１１の低発熱性を向上させるために、ジエン系ゴム成分中のＢＲの含有率は、好ましくは２０質量％以上、より好ましくは３０質量％以上が望ましい。他方、十分なゴム強度を確保するためには、ＢＲの含有率は、好ましくは８０質量％以下、より好ましくは６０質量％以下が望ましい。

本明細書において、「グラファイト」とは、六角板状の結晶構造を有する層状の黒鉛であり、カーボンブラックは含まない。また、図２（ａ）、（ｂ）に拡大して示されるように、薄片状グラファイトＧは、フレーク状又は円盤状などの偏平形状を意味する概念であり、具体的には、以下の平均アスペクト比および平均粒子径を満たすものをいう。

先ず、薄片状グラファイトＧの厚さｂに対する長径ａの比（ａ／ｂ）である平均アスペクト比は３以上に限定されるが、好ましくは５以上、より好ましくは１０以上である。薄片状グラファイトの平均アスペクト比が３未満では、サイド補強ゴム層１１に十分なゴム硬度を与えることができない。また、薄片状グラファイトの平均アスペクト比は、８０以下に限定されるが、好ましくは５０以下、より好ましくは３０以下が望ましい。前記平均アスペクト比が８０を超えると、薄片状グラファイトＧがゴム中で分散し難くなり、ひいてはサイド補強ゴム層１１の破壊強度の向上効果が低下する。なお、前記平均アスペクト比は、薄片状グラファイトＧを電子顕微鏡で観察し、任意の５０個について長径ａおよび厚さｂをそれぞれ測定し、それらの平均長径ａ’および平均厚さｂ’から比（ａ’／ｂ’）として求められる。

また、薄片状グラファイトＧの平均粒子径は、２μｍ以上に限定されるが、好ましくは５μｍ以上、より好ましくは１０μｍ以上が望ましい。薄片状グラファイトＧの平均粒子径が２μｍ未満では、サイド補強ゴム層１１に十分なゴム硬度を得ることができない。他方、薄片状グラファイトＧの平均粒子径は８０μｍ以下に限定されるが、好ましくは５０μｍ以下が望ましい。平均粒子径が８０μｍを超える場合、薄片状グラファイトＧが破壊の起点となりやすく、ひいてはサイド補強ゴム層１１の耐屈曲疲労性が低下する。なお、薄片状グラファイトの平均粒子径は、前記平均長径（ａ’）を意味する。

また、薄片状グラファイトＧの含有量は、ジエン系ゴム成分１００質量部に対して５質量部以上に限定されるが、好ましくは１０質量部以上、より好ましくは１５質量部以上が望ましい。薄片状グラファイトＧの含有量が５質量部未満では、サイド補強ゴム層の硬度及び破壊強度を十分に高めることができず、ひいてはランフラット走行時の耐久性を向上できない。他方、薄片状グラファイトＧの含有量は１２０質量部以下に限定されるが、好ましくは８０質量部以下、より好ましくは６０質量部以下が望ましい。薄片状グラファイトＧの含有量が１２０質量部をこえると、薄片状グラファイトＧがゴムへ分散し難くなり、発熱しやすくなるため採用できない。

このように、本発明で用いられるゴム組成物は、ジエン系ゴム成分および所定の薄片状グラファイトＧを所定量含有することにより、サイド補強ゴム層１１の小型化を可能とし、軽量化を図りつつランフラット耐久性の向上に寄与することができる。

なお、前記ゴム組成物は、さらに、カーボンブラックを含有することが好ましい。ここで、カーボンブラックのチッ素吸着比表面積（Ｎ₂ＳＡ）は、十分な補強性および耐久性を確保するために、好ましくは３０ｍ²／ｇ以上、より好ましくは３５ｍ²／ｇ以上が望ましい。他方、カーボンブラックのＮ₂ＳＡが大きくなると、発熱しやすくなるため、好ましくは１００ｍ²／ｇ以下、より好ましくは８０ｍ²／ｇ以下、さらに好ましくは６０ｍ²／ｇ以下が望ましい。

また、カーボンブラックのジブチルフタレート吸油量（ＤＢＰ）は、十分な補強性を得るために、好ましくは５０ｍｌ／１００ｇ以上、より好ましくは８０ｍｌ／１００ｇ以上が望ましい。他方、カーボンブラックのＤＢＰが大きくなると、破断時伸びなどの耐疲労特性が悪化するおそれがあるので、好ましくは３００ｍｌ／１００ｇ以下、より好ましくは２００ｍｌ／１００ｇ以下が望ましい。

前記カーボンブラックの含有量は、十分なゴム強度を得るために、ジエン系ゴム成分１００質量部に対して好ましくは１０質量部以上、より好ましくは２０質量部以上、さらに好ましくは３０質量部以上が望ましい。他方、カーボンブラックの含有量が大きくなると、混練り時の粘度が上昇して加工性が悪化するおそれがあるので、好ましくは１００質量部以下、より好ましくは７０質量部以下、さらに好ましくは６０質量部以下が望ましい。

また、前記ゴム組成物は、硫黄または硫黄化合物を含有することが好ましい。硫黄または硫黄化合物としては、硫黄の表面析出を抑えるという理由から不溶性硫黄が好ましい。この不溶性硫黄の平均分子量は、低温でも分解が起こりにくく表面析出しにくい点から、好ましくは１００００以上、より好ましくは１０００００以上が望ましい。また、不溶性硫黄の平均分子量は、ゴム中における分散性を向上させるために、好ましくは５０００００以下、より好ましくは３０００００以下が望ましい。

また、サイド補強ゴム層１１に十分な硬度を与えかつ破壊強度を向上させるために、硫黄または硫黄化合物の含有量は、ジエン系ゴム成分１００質量部に対して３質量部以上配合されることが望ましく、とりわけ４質量部以上が望ましい。他方、硫黄または硫黄化合物の含有量が大きくなると、ブルーミングの発生又は加工性の低下が生じるおそれがあるので、好ましくは２０質量部以下、より好ましくは１５質量部以下が望ましい。

また、前記ゴム組成物には、加硫促進剤を含有することが好ましい。加硫促進剤としては、Ｎ−ｔｅｒｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（ＴＢＢＳ）、Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（ＣＢＳ）、Ｎ，Ｎ’−ジシクロヘキシル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド（ＤＺ）、メルカプトベンゾチアゾール（ＭＢＴ）、ジベンゾチアゾリルジスルフィド（ＭＢＴＳ）、ジフェニルグアニジン（ＤＰＧ）などが挙げられるが、遅延系加硫促進剤として製造過程において焼けが起こりにくく、加硫特性に優れ、加硫後のゴムの物性においても外力による変形に対して低発熱性に優れ、ランフラットタイヤの耐久性向上に対する効果も大きいという理由から、ＴＢＢＳ、ＣＢＳ、ＤＺなどのスルフェンアミド系加硫促進剤が望ましい。

なお、ゴム組成物には、上記以外にも、各種の配合剤、例えばステアリン酸、酸化亜鉛、各種老化防止剤、ワックス及び／又はオイルなどを必要に応じて適宜配合することができる。また、前記ゴム組成物は、薄片状グラファイトＧを含有してはいるが、ゴム製造についての常法に従って製造できる。すなわち、バンバリーミキサー、ニーダー、オープンロールなどで前記ゴム成分、薄片状グラファイト、充填剤、必要に応じてその他の配合剤を混練りし、所定の断面形状に押し出して生タイヤに組み入れられ、その後加硫することにより、サイド補強ゴム層１１を形成しうる。

そして、このようなゴム組成物からなるサイド補強ゴム層１１は、高い破断強度ＴＢを発揮し、ランフラット走行時でも優れた耐久性を示す。とりわけ、サイド補強ゴム層１１には、前記破断強度ＴＢが好ましくは１０ＭＰａ以上、より好ましくは１２ＭＰａ以上、さらに好ましくは１４ＭＰａ以上の前記ゴム組成物が用いられる。なお、ＴＢの上限値はとくに設定しないが、通常３０ＭＰａ以下が好ましい。

また、サイド補強ゴム層１１を構成する前記ゴム組成物は、温度７０℃における損失弾性率（Ｅ”）および複素弾性率（Ｅ＊）は、下式（２）を満たすことが好ましい。
Ｅ”／（Ｅ*）²≦７．０×１０^-9 Ｐａ^-1 …（２）

Ｅ”／（Ｅ*）²は、ロスコンプライアンスとも呼ばれるが、この値を７．０×１０^-9 Ｐａ^-1以下に限定することにより、ランフラット走行時にサイド補強ゴム層１１に繰り返し圧縮応力が作用した場合であっても、その発熱量は僅少になり、ひいてはゴムの熱劣化を長期に亘って抑制できる。とりわけ、前記ロスコンプライアンスは、６．０×１０^-9 Ｐａ^-1以下が望ましい。なお、ロスコンプライアンスの下限値はとくに設定しないが、通常１．０×１０^-9 Ｐａ^-1以上が好ましい。

次に、本実施形態のビード部４には、リムプロテクトリブ１２が凸設される場合が例示される。このリムプロテクトリブ１２は、図３に示されるように、リムフランジＪＦを覆うように基準輪郭線ｊから突出してタイヤ周方向に連続してのびるリブ体であり、前記リムフランジＪＦの先端を越えてタイヤ軸方向外側に最も突出する突出面部１２ｃと、この突出面部１２ｃからビード外側面に滑らかに連なる半径方向内側の斜面部１２ｉと、前記突出面部１２ｃからタイヤ最大巾点Ｍ近傍位置で前記基準輪郭線ｊに滑らかに連なる半径方向外側の斜面部１２ｏとで囲まれる断面台形状をなす。なお前記内側の斜面部１２ｉは、リムフランジＪＦの円弧部よりも大きい曲率半径ｒで形成された凹円弧面で形成され、通常走行時においては、縁石等からリムフランジＪＦを保護する。またランフラット走行時には、内側の斜面部１２ｉがリムフランジＪＦの円弧部に寄りかかって接触するため、ビード変形量を軽減でき、ランフラット時の操縦安定性及びランフラット耐久性の向上に役立つ。

また、本発明では、ランフラット走行時の操縦安定性及び耐久性を向上するために、前記カーカスコードにアラミド繊維が採用される。

前記アラミド繊維は、高弾性繊維として知られ、ランフラットタイヤ１のカーカスコードに使用することにより、タイヤの荷重支持能力を高めることができる。従って、例えばカーカスプライ枚数の低減、カーカスコードの細径化、及び／またはコード配列密度（コードエンド数）の低下などによるタイヤの軽量化を図りながら、ランフラット時のタイヤ変形を低減できる。しかも、アラミド繊維は、１００〜１５０℃の高温下においても弾性率の低下が、他の有機繊維コード材料に比べて小さく、耐熱性に優れるという特性を有する。従って、ランフラット走行時のタイヤ温度上昇によっても、カーカスコードが強度低下して損傷を招いたり、また弾性率の低下によるタイヤ変形量の増加や、それに伴うさらなるタイヤ温度上昇を招くことを防止できる。その結果、ランフラット耐久性を向上できる。さらにタイヤ温度上昇によっても、高弾性率を維持してタイヤ剛性を高めうるため、ランフラット時の操縦安定性を向上することもできる。これによりランフラット走行における高速化、長距離化が達成される。

他方、アラミド繊維は、弾性率が高いゆえに耐疲労性に劣る傾向がある。そのため本実施形態では、カーカスコード２０に、図４に略示するように、下撚りしたアラミド繊維のフィラメント束２１（即ちストランド２１）の２本を、さらに上撚りにて互いに撚り合わせた２本撚り構造が採用されるとともに、このときの撚り合わせを、従来よりも高い撚り係数Ｔで行っている。

ここで、前記「撚り係数Ｔ」は、コードの上撚り数をＮ（単位：回／１０cm）、コード１本のトータル表示デシテックス（トータル繊度）をＤ（単位：dtex）、コード材料の比重をρとしたとき、次式（１）で示される。
Ｔ＝Ｎ×√｛（０．１２５×Ｄ／２）／ρ｝×１０^-3 …（１）

そして、この撚り係数Ｔを０．５〜０．７の範囲まで高めることにより、アラミド繊維コードの欠点である耐疲労性を改善することができ、従来のレーヨンコードの場合に比して、ランフラット耐久性を大幅に向上することが可能となる。なお前記カーカスコード２０の撚り係数Ｔが０．５を下回ると、耐疲労性の向上効果が少なく、ランフラット耐久性を十分に高めることができない。逆に、撚り係数Ｔが０．７を上回ると、コードの撚り加工が難しくなり生産性に不利となる。特に撚り係数Ｔの下限は０．６以上が好ましく、これによりコードの耐疲労性がさらに改善され、ランフラット耐久性をより向上しうる。

なおカーカスコード２０では、アラミド繊維の重要な特性である高弾性を活かして優れた補強効果を発揮させるために、２本撚り構造が採用されている。そのとき、下撚り数と、上撚り数とが等しい所謂バランス撚りが好ましいが、撚り数の比（下撚り数／上撚り数）が０．２〜２．０の範囲内、好ましくは０．５〜１．５の範囲内で、下撚り数と上撚り数とを相違させても良い。

また前記トータル表示デシテックスＤ（繊度）は、特に限定されるものではないが、ランフラットタイヤの場合、１５００〜５０００dtexの範囲が好ましい。またカーカスプライ６Ａにおけるコードエンド数ｎ（本／５ｃｍ）と前記トータル表示デシテックスＤとの積は、７００００〜１５００００の範囲が好ましく、７００００未満では、アラミド繊維コードとはいえ、ランフラット耐久性や操縦安定性が不十分となり、逆に１５００００を越えると、カーカス剛性が過大となって乗り心地性を損ねるとともに、質量やコストの不必要な増加を招く。このような観点から前記積Ｄ×ｎの下限は１０００００以上がさらに好ましく、上限は１２００００以下がさらに好ましい。

また耐疲労性に原因するカーカスコード２０の損傷は、タイヤ変形時に圧縮歪みを受ける部位、即ち図３に示すように、折返し部６ｂのうちのビード側部分６ｂ１にて発生しやすい。しかしながら、本実施形態では、前述の如くビード部４にリムプロテクトリブ１２を凸設しているいため、ランフラット走行時におけるビード変形が軽減され、カーカスコード２０に圧縮歪みが作用しにくくなる。その結果、アラミド繊維を採用した場合のカーカスコード２０の疲労損傷をさらに抑えることができ、ランフラット耐久性の一層の向上が図れる。言い換えると、アラミド繊維のカーカスコード２０を用いたタイヤでは、リムプロテクトリブ１２を用いることが、コードの疲労損傷抑制の観点から好ましい。

さらに、本実施形態では、前記カーカスプライ６Ａのトッピングゴムとして、複素弾性率Ｅ*が、５〜１３ＭＰａの範囲と、従来のカーカストッピングゴムに比して高弾性のゴムを採用している。なお従来のカーカストッピングゴムの複素弾性率Ｅ*は３．８ＭＰａ程度である。このように高弾性のゴムをトッピングゴムに採用することで、タイヤ変形時、カーカスコード２０に掛かる歪みを低減でき、ランフラット耐久性のさらなる向上を達成しうる。なお複素弾性率Ｅ*が５ＭＰａを下回ると前記効果が期待できず、逆に１３ＭＰａを上回ると、ゴムが硬くなり過ぎ、乗り心地性が一気に悪化してしまう。このような観点から、複素弾性率Ｅ*の下限値は、５．５ＭＰａ以上、さらには６ＭＰａ以上が好ましく、また上限値は１１ＭＰａ以下、さらに９ＭＰａ以下が好ましい。

次に、図５に示されるように、前記正規内圧状態のタイヤ子午断面において、タイヤ外面２Ａのプロファイルは、曲率半径が異なる複数の円弧からなる曲面によって形成されている。特に、ランフラットタイヤ１の場合、前記タイヤ外面２Ａとタイヤ赤道面Ｃとの交点であるタイヤ赤道点ＣＰから、接地端側に向かって曲率半径Ｒが漸減する複数の円弧からなる曲面によって、前記プロファイルを形成する好ましい。これにより、前記サイド補強ゴム層１１のゴムボリュームを最小限に抑え、タイヤの軽量化、及び乗り心地性の向上を図ることができる。

詳しく説明すると、タイヤ赤道面Ｃから前記タイヤ最大断面巾ＳＷの４５％の距離ＳＰを隔てるタイヤ外面２Ａ上の点をＰとするとき、タイヤ外面２Ａの曲率半径ＲＣは、前記タイヤ赤道点ＣＰから前記点Ｐに至るまでの間で徐々に減少するように設定される。なお前記「タイヤ最大断面巾ＳＷ」とは、タイヤ外面２Ａの基準輪郭線ｊにおける最大巾であり、この基準輪郭線ｊは、タイヤ外面２Ａに局部的に形成される例えば文字、図形、記号等を示す装飾用、情報用等の微細なリブや溝、リム外れ防止用のリムプロテクトリブ１２、カット傷防止用のサイドプロテクトリブなどの局部的凹凸部を除外した滑らかな輪郭線を意味する。

また前記タイヤ赤道面Ｃからタイヤ最大断面巾ＳＷの半巾（ＳＷ／２）の６０％、７５％、９０％及び１００％の距離Ｘ60、Ｘ75、Ｘ90及びＸ100 を夫々隔てる各タイヤ外面２Ａ上の点をＰ60、Ｐ75、Ｐ90及びＰ100 とする。またこの各タイヤ外面２Ａ上の点Ｐ60、Ｐ75、Ｐ90及びＰ100 と、前記タイヤ赤道点ＣＰとの間の半径方向の距離をＹ60、Ｙ75、Ｙ90及びＹ100 とする。

そして、前記正規内圧状態においてビードベースラインＢＬから前記タイヤ赤道点ＣＰまでの半径方向高さであるタイヤ断面高さをＳＨとするとき、前記半径方向距離Ｙ60、Ｙ75、Ｙ90及びＹ100 は、それぞれ以下の関係を満足することを特徴としている。
０．０５＜ Ｙ60 ／ＳＨ ≦０．１
０．１＜ Ｙ75 ／ＳＨ ≦０．２
０．２＜ Ｙ90 ／ＳＨ ≦０．４
０．４＜ Ｙ100 ／ＳＨ ≦０．７
ここで、ＲＹ60＝Ｙ60／ＳＨ
ＲＹ75＝Ｙ75／ＳＨ
ＲＹ90＝Ｙ90／ＳＨ
ＲＹ100 ＝Ｙ100 ／ＳＨ
として前記関係を満足する範囲ＲＹｉを図６に例示する。図５及び図６のように、前記関係を満足するプロファイルは、トレッドが非常に丸くなるため、フットプリントが、接地巾が小かつ接地長さを大とした縦長楕円形状となり、騒音性能とハイドロプレーニング性能とを向上しうる。なお前記ＲＹ60、ＲＹ75、ＲＹ90及びＲＹ100 の値が、各下限値を下回ると、トレッド部２を中心としてタイヤ外面２Ａが平坦化するため、従来タイヤとのプロファイルの差が少なくなる。逆に各上限値を上回ると、トレッド部２を中心としてタイヤ外面２Ａが著しく凸状をなすため、接地巾が過小となり、通常走行において必要な走行性能を確保することができなくなる。

なおタイヤでは、予めタイヤサイズを定めることにより、ＪＡＴＭＡ、ＥＴＲＴＯなどのタイヤの規格から、タイヤ偏平率、タイヤ最大断面巾、タイヤ最大高さなどを概ね定め得るため、前記ＲＹ60、ＲＹ75、ＲＹ90及びＲＹ100 の範囲を容易に算出できる。従って、前記タイヤ外面２Ａは、前記各位置におけるＲＹ60、ＲＹ75、ＲＹ90及びＲＹ100 の範囲を満たすように、かつ曲率半径ＲＣが徐々に減少するように、前記タイヤ赤道点ＣＰから前記点Ｐまで滑らかな曲線で描くことにより適宜定めうる。

また前記タイヤは、図７に示されるように、前記正規内圧状態のタイヤに正規荷重の８０％の荷重を負荷した状態において、前記タイヤ外面２Ａが接地するタイヤ軸方向最外端間のタイヤ軸方向距離である接地巾ＣＷを、前記タイヤ最大断面巾ＳＷの５０％〜６５％の範囲とするのが好ましい。これは、前記接地巾ＣＷが、前記タイヤ最大断面巾ＳＷの５０％未満の場合、通常走行において轍でふらつきやすくなるなどワンダリング性能が低下し、かつ接地圧の不均一化により偏摩耗しやすくなるからである。なお前記接地巾ＣＷが、タイヤ最大断面巾ＳＷの６５％を超える場合には、接地巾が過大となって前述の通過騒音とハイドロプレーニング性能との両立が難しくなる。

このようなプロファイルでは、サイドウォール部の領域が短いという特徴を有するため、ランフラットタイヤに採用することにより、サイド補強ゴム層１１のゴムボリュームを低減でき、ランフラットタイヤにおける質量低下と乗り心地性の向上とを達成しうる。しかし、ゴムボリューウムが大なトレッド部２での変形量が通常プロファイルのタイヤに比して大きくなる。そのため耐熱性を高めたアラミド繊維のカーカスコードは、このプロファイルのタイヤにとってもより有利となりうる。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

図１に示す構造をなすタイヤサイズ２４５／４０Ｒ１８のランフラットタイヤが表１の仕様で試作され、それらについて各種の性能がテストされた。サイド補強ゴム層については、表１に示す配合１ないし３とした。

また、サイド補強ゴム層の製造方法は、次の通りである。先ず、表１に示す配合処方に従い、（株）神戸製鋼所製のバンバリーミキサーを用いて、硫黄および加硫促進剤以外の薬品を１５０℃で４分間混練りし、混練り物を得た。次に、オープンロールを用いて、得られた混練り物に硫黄および加硫促進剤を添加し、８０℃の条件下で３分間混練りし、未加硫ゴム組成物を押出し成形された。そして、このゴム組成物を含む各種タイヤ部材を常法に従って貼り合わせて生タイヤを成型し、これを加硫することにより、ランフラットタイヤが製造された。

また、表１中の配合の詳細は、次の通りである。
天然ゴム（ＮＲ）：ＲＳＳ＃３
ブタジエンゴム（ＢＲ）：宇部興産（株）製のＶＣＲ４１２（ＳＰＢの平均粒子径：２５０ｎｍ、ＳＰＢの含有率：１２質量％）
カーボンブラック（ＦＥＦ）：三菱化学（株）製のダイヤブラックＥ（Ｎ2ＳＡ：４１ｍ²／ｇ、ＤＢＰ吸油量：１１５ｍｌ／１００ｇ）
薄片状グラファイト：（株）中越黒鉛工業所製のＢＦ−１８Ａ（アスペクト比：４０、平均粒子径：１８μｍ）
ステアリン酸：日本油脂（株）製の椿
酸化亜鉛：三井金属鉱業（株）製の酸化亜鉛２種
老化防止剤：住友化学（株）製のアンチゲン６Ｃ（Ｎ−（１，３−ジメチルブチル）−Ｎ’−フェニル−ｐ−フェニレンジアミン）
不溶性硫黄：四国化成工業（株）製のミュークロンＯＴ
加硫促進剤：大内新興化学工業（株）製のノクセラーＮＳ（Ｎ−ｔ−ブチル−２−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド）

さらに、各タイヤは、表１に記載のパラメータ以外は同一の仕様とした。共通仕様は次の通りである。
カーカス：プライ枚数１、コード角度９０°（対タイヤ赤道）
ベルト層：ベルトプライ枚数２、コード角度±２４°（対タイヤ赤道）
サイド補強ゴム層：最大厚さ１０．０ｍｍ又は８．０ｍｍ
レーヨン繊維コードの比重：１．５１
アラミド繊維コードの比重：１．４４

またトレッドプロファイルは、各タイヤとも、ＲＹ６０＝０．０５〜０．１、ＲＹ７５＝０．１〜０．２、ＲＹ９０＝０．２〜０．４、ＲＹ１００＝０．４〜０．７の範囲で実質的に同じプロファイルのものを使用している。
テスト方法は、次の通りである。

＜サイド補強ゴム層の破断強度＞
ランフラットタイヤのサイド補強ゴム層から厚さ２mmの試験片を切り出し、ＪＩＳ Ｋ ６２５１「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム―引張特性の求め方」に準じ、３号ダンベルを用いて引張り試験を実施し、各配合の破断強度（ＴＢ）がそれぞれ測定された。数値が大きいほど良好である。

＜ロスコンプライアンス＞
前記試験片を用いて、ＪＩＳ−Ｋ６３９４に準じ（株）岩本製作所製の粘弾性スペクトロメータを用いて周波数１０Ｈｚ、初期歪１０％、動歪１％の条件下で、７０℃における複素弾性率Ｅ*および損失弾性率Ｅ”を測定し、Ｅ”／（Ｅ＊）²を算出した。Ｅ”／（Ｅ＊）²の値が小さいほど低発熱性に優れることを示す。

＜タイヤ質量＞
１本当たりの質量であり、比較例１を１００とする指数により評価した。数値が大きいほど軽量である。

＜ランフラット耐久性＞
各供試タイヤをバルブコアを取り去ったリム（１８×８．５Ｊ）にリム組し、デフレート状態でドラム試験機上を速度（８０ｋｍ／ｈ）、縦荷重（４．１４ｋＮ）の条件にて走行させ、タイヤが破壊するまでの走行距離を測定し、比較例１を１００とする指数により評価した。数値が大きいほど良好である。
テストの結果を表１及び表２に示す。

テストの結果、実施例のランフラットタイヤは、比較例に比べて、タイヤ質量の増加を伴うことなくランフラット耐久性を向上していることが確認できた。

本発明のランフラットタイヤの一実施形態を示す断面図である。 （ａ）、（ｂ）は薄片状グラファイトの例を示す拡大斜視図である。 ビード部を拡大して示す断面図である。 カーカスコードを説明する側面図である。 タイヤ外面のプロファイルを示す線図である。 タイヤ外面の各位置におけるＲＹｉの範囲を示す線図である。 そのトレッド部を拡大して示す断面図である。

符号の説明

１ ランフラットタイヤ
２ トレッド部
３ サイドウォール部
４ ビード部
５ ビードコア
６ カーカス
６Ａ カーカスプライ
７ トレッド補強コード層
１１ サイド補強ゴム層
２０ カーカスコード
２１ フィラメント束

Claims (8)

1. トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスと、トレッド部の内方かつ前記カーカスの半径方向外側に配されるトレッド補強コード層と、前記サイドウォール部のカーカス内側に配された断面略三日月状のサイド補強ゴム層とを具えるランフラットタイヤであって、
   前記サイド補強ゴム層は、ジエン系ゴム成分１００質量部に対して、平均アスペクト比が３〜８０でかつ平均粒子径が２〜８０μｍである薄片状グラファイトを５〜１２０質量部含有するゴム組成物からなり、
   前記カーカスは、タイヤ赤道に対して４５〜９０°の角度で配列したカーカスコードをトッピングゴムで被覆したカーカスプライからなるとともに、前記カーカスコードに、下式（１）で示される撚り係数Ｔが０．５〜０．７であるアラミド繊維を用いたことを特徴とするランフラットタイヤ。
   Ｔ＝Ｎ×√｛（０．１２５×Ｄ／２）／ρ｝×１０^-3 …（１）
   ただし、Ｎは上撚り数（回／１０cm）、Ｄはコードのトータル表示デシテックス（繊度）、ρはコード材料の比重である。
2. 前記ゴム組成物は、ジエン系ゴム成分中に、ブタジエンゴムを２０〜８０質量％含有する請求項１記載のランフラットタイヤ。
3. 前記ブタジエンゴムは、シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエン結晶を含有する請求項２記載のランフラットタイヤ。
4. 前記ゴム組成物は、破断強度が１０ＭＰａ以上であり、損失弾性率Ｅ”および複素弾性率Ｅ*が下式（２）を満たす請求項１乃至３のいずれかに記載のランフラットタイヤ。
   Ｅ”／（Ｅ*）²≦７．０×１０^-9 Ｐａ^-1 …（２）
5. 前記カーカスコードは、前記撚り係数Ｔが０．６〜０．７であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のランフラットタイヤ。
6. 前記カーカスプライの前記トッピングゴムは、複素弾性率Ｅ*が５〜１３ＭＰａの範囲としたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
7. 正規リムに装着されかつ正規内圧を充填した正規内圧状態におけるタイヤ軸心を含むタイヤ子午断面において、
   前記タイヤ外面のプロファイルは、前記タイヤ外面とタイヤ赤道面Ｃとの交点であるタイヤ赤道点ＣＰから接地端側に向かって曲率半径が漸減する複数の円弧からなる曲面によって形成されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のランフラットタイヤ。
8. 前記タイヤ外面のプロファイルは、タイヤ赤道面Ｃからタイヤ最大断面巾ＳＷの４５％の距離ＳＰを隔てるタイヤ外面上の点をＰとするとき、
   タイヤ外面の曲率半径ＲＣが、タイヤ赤道点ＣＰから前記点Ｐに至るまでの間で徐々に減少するとともに、
   前記タイヤ赤道面Ｃから前記タイヤ最大断面巾ＳＷの半巾（ＳＷ／２）の６０％、７５％、９０％及び１００％の距離Ｘ60、Ｘ75、Ｘ90及びＸ100 を夫々隔てるタイヤ外面上の各点と、タイヤ赤道点ＣＰとの間の各半径方向距離をそれぞれＹ60、Ｙ75、Ｙ90及びＹ100 とし、かつタイヤ断面高さをＳＨとするとき、
   ０．０５＜ Ｙ60 ／ＳＨ ≦０．１
   ０．１＜ Ｙ75 ／ＳＨ ≦０．２
   ０．２＜ Ｙ90 ／ＳＨ ≦０．４
   ０．４＜ Ｙ100 ／ＳＨ ≦０．７
   の関係を満足することを特徴とする請求項７記載のランフラットタイヤ。