JP2010083318A - ランフラットタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】重量増加を抑えながらピンチカットの発生を大幅に抑制する。
【解決手段】カーカス６の内側面かつサイドウォール部に配された断面略三日月状のサイド補強ゴム層９を具え、しかもビード部４に、リムフランジＪＦのタイヤ半径方向外側を覆うようにタイヤ軸方向外側に突出してタイヤ周方向にのびるリムプロテクタ１１が設けられる。正規状態の子午線断面において、カーカス６のカーカス最大幅点Ｍが、内圧を零としかつ正規荷重が負荷されたランフラット状態で前記リムプロテクタ１１がリムフランジＪＦと接する最もタイヤ軸方向外側の点であるリム離反点Ｆよりも０．５〜４．０mmタイヤ軸方向内側に位置する。又カーカスコードに、アラミド繊維コードが用いられ、しかもアラミド繊維コードの撚り係数Ｔは０．５〜０．７の範囲である。
撚り係数Ｔ＝Ｎ×√｛（０．１２５×Ｄ／２）／ρ｝×１０^−３ −−−（１）
（Ｎは上撚り数（回／１０cm）、Ｄはトータル表示デシテックス（繊度）、ρはコード材料の比重）
【選択図】図３

Description

本発明は、ピンチカットの発生を抑制してランフラット走行距離を増大したランフラットタイヤに関する。

従来、パンク等によってタイヤの空気が抜けた場合でも、比較的高速度で一定の距離を安全に走行しうるランフラットタイヤが種々提案されている。図９にはこの種のランフラットタイヤａの一例が示される。ランフラットタイヤａは、そのサイドウォール部ｂに断面略三日月状をなすサイド補強ゴム層ｃが配され、またビード部ｄにはリムフランジｊｆを覆うようにタイヤ軸方向外側に突出しかつタイヤ周方向にのびるリムプロテクタｅが設けられている。タイヤの空気が抜けた場合、サイド補強ゴム層ｃで補強されたサイドウォール部ｂが主としてタイヤの荷重を支え、これにより該タイヤの縦撓みが制限される。

一方、ランフラットタイヤの損傷原因の一つにピンチカットが挙げられる。このピンチカットは、概ね次のような過程で生じる。図１０（Ａ）に示されるように、例えばランフラット走行時にタイヤａが路面ｇに形成された突起や凹みｆ等を走行すると、その段差部の角によってサイドウォール部ｂに局部的に大きな撓みが生じる。この撓みによって、ビード部ｄにおいてカーカスコードの破断やカーカスコードとゴムとの剥離が生じる。これらの損傷は走行に伴いタイヤの内部で進行し、最終的には図１０（Ｂ）に示されるようにサイド補強ゴム層ｃをも破断させる。従って、ランフラット走行距離を増大させるためには、このようなピンチカットを長期に亘って抑制することが急務となる。

そこで本出願人は、下記の特許文献１において、ランフラット状態においてリムプロテクタがリムフランジと接する最もタイヤ軸方向外側の点であるリム離反点とカーカス最大幅点との相対位置を規制することにより、重量増加を抑えながらピンチカットの発生を抑制することを提案した。

特開２００５−２４７００７号公報

しかしながら、特許文献１における前記相対位置の規制のみでは、ランフラット走行の距離増大には限界があり、近年のより強い距離増大の要求に対応することが難しく、さらなる改善が望まれている。

本発明は、前記特許文献１の改良に係わり、重量増加を抑えながらピンチカットの発生を大幅に抑制することができ、ランフラット走行の距離増大に大きく貢献しうるランフラットタイヤを提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至るカーカスと、前記カーカスの内側面かつサイドウォール部に配された断面略三日月状をなすサイド補強ゴム層とを具え、かつ前記ビード部に、リムフランジのタイヤ半径方向外側を覆うようにタイヤ軸方向外側に突出してタイヤ周方向にのびるリムプロテクタが設けられたランフラットタイヤであって、
前記カーカスは、タイヤ周方向に対して７５〜９０°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り、
かつ正規リムにリム組みしかつ正規内圧を充填した無負荷である正規状態におけるタイヤ回転軸を含む子午線断面において、
前記カーカスのタイヤ軸方向の最も外側を通るカーカス最大幅点が、内圧を零としかつ正規荷重が負荷されたランフラット状態において前記リムプロテクタがリムフランジと接する最もタイヤ軸方向外側の点であるリム離反点よりも０．５〜４．０mmタイヤ軸方向内側に位置するとともに、
前記カーカスコードに、アラミド繊維コードが用いられ、しかも該アラミド繊維コードは、次式（１）で示す撚り係数Ｔを０．５〜０．７の範囲としたことを特徴としている。
Ｔ＝Ｎ×√｛（０．１２５×Ｄ／２）／ρ｝×１０^−３ −−−（１）
（ただし、Ｎは上撚り数（回／１０cm）、Ｄは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。）

又請求項２の発明では、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している。

又請求項３の発明では、前記カーカスは、前記ビードコア間をトロイド状にのびる本体部と、この本体部に連なり前記ビードコアの周りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返された折返し部とを有するとともに、
前記折返し部の外端は、前記カーカス最大幅点をタイヤ半径方向外側に超えてのびることを特徴としている。

又請求項４の発明では、前記リムプロテクタは、前記リム離反点から前記カーカスの外面までの最短距離で測定されるゴム厚さが４．０〜７．０mmであることを特徴としている。

又請求項５の発明では、前記サイドウォール部は、前記カーカス最大幅点において、サイドウォールゴムの厚さｔｓと、前記サイド補強ゴム層の厚さｔｉとの比（ｔｉ／ｔｓ）が１．０〜８．０であることをことを特徴としている。

ここで、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" 、ＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim"とする。また、「正規内圧」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、各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" とするが、タイヤが乗用車用である場合には１８０ｋＰａとする。さらに「正規荷重」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、各規格がタイヤ毎に定めている荷重であり、ＪＡＴＭＡであれば最大負荷能力、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 "LOAD CAPACITY"とする。

又本明細書では、特に断りがない限り、タイヤの各部の寸法等は、正規状態で特定される値とする。

又複素弾性率Ｅ＊は、 ＪＩＳ−Ｋ６３９４の規定に準じて、次に示される条件で（株）岩本製作所製の「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℃）。

本発明は、カーカス最大幅点をリム離反点からタイヤ軸方向内側に所定距離だけ遠ざけたカーカスプロファイルを採用している。これにより、折返し部のカーカスコードが、圧縮及び引張変形がない曲げのニュートラルラインに近づき、ランフラット走行時、前記折返し部のカーカスコードに作用する応力、及びカーカスコードとその周囲ゴムとの間の剪断力を減じることができる。そのため、該カーカスコードの破断損傷、及び周囲ゴムとの剥離損傷を抑制しうる。

又前記カーカスコードにアラミド繊維コードを採用している。このアラミド繊維コードはそれ自体、他の有機繊維コードに比して破断強度が高い。しかもアラミド繊維コードは高弾性であり、カーカス本体部のカーカスコードの伸びを低く抑えることができる。そのため、ランフラット走行における突起や凹み乗り越し時に生じる局部的なタイヤ撓みに対しても、この局部的なタイヤ撓みを効果的に減じることができ、カーカスコードの破断損傷、及びカーカスコードと周囲ゴムとの剥離損傷を抑制しうる。

特に本発明では、前述のカーカスプロファイルの採用と、カーカスコードへのアラミド繊維コードの採用との双方の手段を組み合わせることにより、相乗効果が発揮される。即ち、カーカスコードの破断損傷抑制効果、及びカーカスコードと周囲ゴムとの剥離損傷抑制効果を、各手段の個別の効果を単に加え合わせた場合に比して、より高めることができ、ピンチカットの抑制を大幅に抑制することが可能となる。

以下、本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。 図１は本発明のランフラットタイヤ１の正規状態における断面図、図２には内圧を零としかつ正規荷重を負荷した状態のタイヤの断面図、図３は図１のビード部を拡大して示す部分断面図である。

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を経てビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、前記カーカス６の内側面かつサイドウォール部３に配された断面略三日月状をなすサイド補強ゴム層９とを具え、かつ前記ビード部４には、リムフランジＪＦのタイヤ半径方向外側を覆うようにタイヤ軸方向外側に突出してタイヤ周方向にのびるリムプロテクタ１１が配されている。なお前記サイド補強ゴム層９のタイヤ軸方向内側には、空気を透過しにくいゴムからなるインナーライナゴム１０が配されている。

前記カーカス６は、タイヤ周方向に対して７５〜９０°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。本例では、カーカスコードを８０〜９０°の角度で配列した１枚のカーカスプライ６Ａからなる場合が示されている。前記カーカス６は、前記ビードコア５、５間をトロイド状に跨る本体部６ａの両端に、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る折返し部６ｂを一連に具える。

そして前記本体部６ａと折返し部６ｂとの間には、前記ビードコア５のタイヤ半径方向の外側面から外側に先細状でのびるビードエーペックスゴム８が配される。このビードエーペックスゴム８は、ゴム硬度が例えば６５〜９５°、より好ましくは７０〜９５°の硬質のゴムにより形成される。これにより、ビード部４の曲げ剛性を高めてタイヤの縦撓みを抑制する。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走行時の耐久性が低下しやすく、逆に大きすぎてもタイヤ重量の過度の増加や著しい乗り心地の悪化を招くおそれがある。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１０〜５０％、より好ましくは２５〜４５％程度が望ましい。本明細書においては、前記「ゴム硬度」は、ＪＩＳ−Ｋ６２５３に基づきデュロメータータイプＡにより、２３°の環境下で測定したデュロメータＡ硬さである。

本例では、カーカス６の前記折返し部６ｂは、カーカス６のタイヤ軸方向の最も外側を通るカーカス最大幅点Ｍを超えてタイヤ半径方向外側に巻き上がり、具体的には、前記折返し部６ｂの外端部がカーカス６の本体部６ａとベルト層７との間に挟まれて終端している。このようなカーカス６は、１枚という最小のプライ枚数でサイドウォール部３を効果的に補強しうる。また、カーカス６は、耐久性の低い折返し部６ｂの外端６ｂｅを、パンク走行中に大きく撓み易いサイドウォール部３から遠ざけ得るため、該外端６ｂｅを起点としたセパレーション等の損傷を抑制し、耐久性を高めるのにも役立つ。表１には、前記折返し部６ｂとベルト層７とが重なるタイヤ軸方向の長さＥＷを種々違えてタイヤ（サイズ：Ｐ２２５／６０Ｒ１７）を試作し、正規状態での該折返し部６ｂの端部位置での歪を測定した結果が示されている。表１から明らかなように、長さＥＷが大きくなると、折返し部６ｂの端部位置での歪が効果的に緩和されるのが分かる。このような観点より、折返し部６ｂとベルト層７とが重なる重なり部のタイヤ軸方向長さＥＷは、例えば１０mm以上、好ましくは１５mm以上、より好ましくは２０mm以上とするのが望ましく、上限についてはタイヤ重量の増大を防止する上で例えば２５mm以下が望ましい。

次に、前記ベルト層７は、タイヤ周方向に対して例えば１０〜３５°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、本例では２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂから形成される。ベルトプライ７Ａ、７Ｂは、前記ベルトコードが互いに交差するように、コードの傾斜の向きを互いに違えて重ね合わされる。これ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。前記ベルトコードとしてスチールコードが好適に採用される。

又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９が配される。このサイド補強ゴム層９は、最大厚さを有する中央部分９ａから、タイヤ半径方向内端９ｉ及び外端９ｏに向かってそれぞれ厚さを徐々に減じてのびる断面三日月状をなす。前記内端９ｉは、ビードエーペックスゴム８の外端８Ｔよりもタイヤ半径方向内側かつ前記ビードコア５よりもタイヤ半径方向外側に位置している。又前記外端９ｏは、ベルト層７の外端７ｅよりもタイヤ軸方向内側の位置で終端する。これにより、サイド補強ゴム層９は、比較的広い範囲でタイヤの剛性を高め縦撓み量を抑制する。

サイド補強ゴム層９は、前記カーカス６の本体部６ａの内側面側（タイヤ内腔側）に配される。このため、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９には主として圧縮荷重が、またコード材を有するカーカスプライ６Ａには主として引張荷重がそれぞれ作用する。ゴムは圧縮荷重に強く、かつ、コード材は引張荷重に強いため、上記のようなサイド補強ゴム層９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より効果的に低減しうる。

特に限定はされないが、サイド補強ゴム層９は、ゴム硬度が６５゜以上、さらには７０°以上の比較的硬質のゴム材により構成されるのが好ましい。前記ゴム硬度が６５゜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、耐久性が悪化しランフラット走行距離が低下しやすくなる。他方、前記ゴム硬度が大きすぎても、タイヤの縦バネ定数を過度に高めてしまい、通常走行時の乗り心地を著しく悪化させる傾向がある。このような観点より、前記サイド補強ゴム層９のゴム硬度の上限は、８０゜以下、さらには７５゜以下が好ましい。

またサイド補強ゴム層９では、図１に示される前記内端９ｉ、外端９ｏ間のタイヤ半径方向の配設長さＬが小さすぎると、図２に示されるような滑らかなサイドウォール部３の湾曲状態が得られ難く、逆に大きすぎると内圧が適切に満たされている通常走行時において乗り心地の著しい悪化が生じやすい他、リム組み性能をも悪化させる傾向がある。従って、サイド補強ゴム層９の前記配設長さＬは、タイヤ断面高さＳＨの３５〜７０％、さらには４０〜６５％の範囲が好ましい。

また、サイド補強ゴム層９の厚さなどはタイヤサイズや、タイヤのカテゴリ等に応じて適宜定められるが、例えば図３に示すように、カーカス最大幅点Ｍにおいて、タイヤ軸方向に測定されるサイドウォールゴム（カーカス６のタイヤ軸方向外側のゴムである。）の厚さｔｓと、前記サイド補強ゴム層９の厚さｔｉとの比（ｔｉ／ｔｓ）が１．０〜８．０の範囲が好ましい。ちなみに、前記サイドウォールゴムの前記厚さｔｓは、概ね６．０〜８．０mm程度が好ましい。

またランフラットタイヤ１のビード部４には、リムＪのリムフランジＪＦのタイヤ半径方向外側を覆うように突出しかつタイヤ周方向に連続してのびるリムプロテクタ１１が設けられる。図３に示されるように、本例のリムプロテクタ１１は、タイヤ軸を含む子午線断面において、タイヤ軸方向外側に最も突出した突出面部１１ｃと、この突出面部１１ｃのタイヤ半径方向内側縁に連なりタイヤ半径方向内側へ滑らかにのびてビード部４に連なる内の斜面部１１ａと、突出面部１１ｃのタイヤ半径方向外側縁に連なってタイヤ半径方向外側にのびサイドウォール部３に滑らかに連なる外の斜面部１１ｂとで囲まれる断面略台形状の***体からなる。

前記突出面部１１ｃは、リムフランジＪＦのタイヤ軸方向の外端点ＪＦｂよりも僅かにタイヤ軸方向外側に突出した位置に設けられるのが望ましい。これにより、通常走行時において、縁石等からリムフランジＪＦを保護するのにも役立つ。また内の斜面部１１ａは、ビード部４よりもタイヤ軸方向外側に中心を有しかつリムフランジＪＦの外周面ＪＦａの曲率半径よりも大きい曲率半径ｒ１で形成された円弧部分を含んだ滑らかな凹面で形成されている。このような内の斜面部１１ａは、負荷走行時において抵抗無くリムフランジＪＦの外周面に寄りかかるように変形でき、カーカス６へのせん断力を緩和するのに役立つ。また外の斜面部１１ｂもタイヤの外方に中心を有する曲率半径ｒ２の円弧部分を含んで滑らかに形成される。

図３に示されるように、正規状態ではリムプロテクタ１１の内の斜面部１１ａはリムフランジＪＦの外周面ＪＦａと殆ど接触していない。しかし、図２に示されるようなランフラット走行時では、リムプロテクタ１１の内の斜面部１１ａは、リムフランジＪＦの外周面ＪＦａと広範囲でかつこれを覆うように密に接触する。これにより、ランフラット走行時のビード変形量を低減でき、ランフラット時の操縦安定性及びランフラット耐久性を向上させ得る。また、これに伴い、例えばサイド補強ゴム層９の厚さを減じることが可能となり、サイド補強ゴム層９の小型化、軽量化に貢献しうる。なお図中の符号ｊは、サイドウォール部３からビード部４に至る基準輪郭線ｊであって、タイヤ外面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、前記リムプロテクタ１１リム、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。

本発明のランフラットタイヤ１は、正規状態におけるタイヤ回転軸を含む子午線断面において、カーカス６のタイヤ軸方向の最も外側を通るカーカス最大幅点Ｍが、リムプロテクタ１１がリムフランジＪＦと接する最もタイヤ軸方向外側の点であるリム離反点Ｆよりも０．５〜４．０mmタイヤ軸方向内側に位置している。ここで、前記リム離反点Ｆは、図２にＸ部として拡大視されるように、内圧を零としかつ正規荷重を負荷してタイヤを平面に接地させたランフラット状態において、リムプロテクタ１１がリムフランジＪＦと接する最もタイヤ軸方向外側の点で定義される。従って、図１、図３の如く正規加重が負荷されない正規状態においては、前記リム離反点Ｆは、リムフランジＪＦとは接触していない。

従来のランフラットタイヤを調べると、カーカス最大幅点Ｍがリム離反点Ｆよりもタイヤ軸方向外側に位置していることが判明した。それには、種々の理由が考えられるが、主に金型の成形面のプロファイルやサイド補強ゴム層９の厚さのバランス等により、カーカス６のプロファイルが、全体的にタイヤ軸方向外側へと張り出す傾向があったものと推察される。発明者らは、カーカス最大幅点Ｍとリム離反点Ｆとの間のタイヤ軸方向の距離Ａを違えて複数種類のランフラットタイヤを試作し、各々のランフラットタイヤについて破壊エネルギーを測定した。この破壊エネルギーの具体的なテスト内容は、後述の実施例において述べるが、破壊エネルギーが大きいほど耐ピンチカット性能に優れることになる。図４にその結果を示す。

図４において、距離Ａがマイナスのものはカーカス最大幅点Ｍがリム離反点Ｆよりもタイヤ軸方向外側にあることを意味する。これらの結果からも明らかなように、前記距離Ａが０．５mm以上になると破壊エネルギーが向上していることが確認できる。

ランフラット走行状態では、リムフランジＪＦに接触しているビード部４（リムプロテクタ１１）は、このリムフランジＪＦによって拘束されるが、その近傍を通る折返し部６ｂのカーカスコードは圧縮歪を受ける。このため、両者の界面では、大きなせん断力が発生する。特に路面上の突起や凹みを乗り越す際には、このせん断力は突発的に大きな値となり、カーカスコード周囲のゴムがこれに追従できない場合、コードとゴムとの剥離が生じ、これがピンチカットの起点になる。しかし、予めカーカス６の変形の起点となるカーカス最大幅点Ｍを、リム離反点Ｆからタイヤ軸方向内側へ遠ざけることで、折返し部６ｂのカーカスコードが、圧縮及び引張変形がない曲げのニュートラルラインに近づき、これにより、ランフラット走行時、前記カーカスコードに作用する応力、及びカーカスコードとその周囲ゴムとの間の剪断力を減じることができる。

ここで、前記距離Ａが０．５mmを越えて大きくなるに従い、折返し部６ｂのカーカスコードに作用するせん断力の低減を図ることができるが、４．０mmを超えるとその効果は頭打ちとなる。また距離Ａが過度に大きくなると、サイドウォール部３におけるカーカスプロファイルがタイヤ半径方向に沿った立ち上がったものとなる。このようなカーカスプロファイルを持つタイヤは、サイド補強ゴム層９が加硫成形中にビードコア５側へとゴム流れしやすく生産性が悪いという不具合がある。このような観点より、距離Ａの下限値は１．０mm以上が好ましく、又上限は３．０mm以下、さらには２．０mm以下が好ましい。なお前記カーカス最大幅点Ｍは、カーカスコードの外面をもってこれを定義し、カーカスのトッピングゴムは含めないもとする。

またランフラット走行時において、折返し部６ｂのカーカスコードへのせん断力をより効果的に緩和するために、上述の距離Ａの限定に加えて、リムプロテクタ１１のゴム厚さを限定することが特に望ましい。具体的には、前記正規状態において、リム離反点Ｆからカーカス６の外面まで（カーカスコードまでを意味する）の最短距離で測定されるゴム厚さｔが４．０〜７．０mm、より好ましくは５．０〜７．０mmであるのが望ましい。前記ゴム厚さｔが４．０mm以上であると、ランフラット走行時においてリムフランジＪＦとカーカスコードとの間のゴムボリュームが十分に得られるため、このゴムによってせん断力の緩和ないし吸収が可能になる。一方、前記ゴム厚さが７．０mmを超えると、この部分の発熱が大きくなって耐久性を低下させ易くなる。

なお前記距離Ａの調節は、主としてタイヤ加硫金型の成形面のプロファイルを変えることによって行うことができる。またこれに合わせて、サイドウォールゴム、リムプロテクタ１１、ビードエーペックスゴム８等の形状乃至ゴム厚さを調節することによってもなしうる。

次に本発明では、前記カーカスコードに、アラミド繊維コードを使用している。

前記アラミド繊維コードは高弾性であり、走行中の負荷荷重に対するカーカスコードの伸びを低く抑えることができる。従って、ランフラット時のタイヤ変形、とりわけ、路面上の突起や凹みを乗り越す際に受ける瞬間的かつ局部的な大きな撓みを効果的に減じることができる。しかも、アラミド繊維コードはそれ自体、他の有機繊維コードに比して破断強度が高い。従って、前記突起や凹みを乗り越す際の、カーカスコードの破断損傷、及びカーカスコードと周囲ゴムとの剥離損傷を抑えることができ、ピンチカットの発生を抑制しうる。

特に本発明者の研究の結果、前述如く前記距離Ａを０．５〜４．０mmとしたカーカスプロファイルを有するタイヤのカーカスコードに、アラミド繊維コードを使用した場合、相乗効果が発揮されることが判明した。即ち、前記カーカスプロファイルを単独で採用した場合のピンチカット抑制効果と、カーカスコードにアラミド繊維コードを単独で採用した場合のピンチカット抑制効果とを、単に加え合わせた場合の効果に比して、双方を組み合わせた場合の方がより大きなピンチカット抑制効果を発揮しうることが判明した。

その理由としては、高弾性のアラミド繊維コードをカーカスコードとして用いたカーカス６を中立軸としたとき、この中立軸よりタイヤ内方に配されるサイド補強ゴム層９、及びタイヤ外方に配されるリムプロテクタ１１のバランスが最適状態となり、外部からの衝撃を最大限に吸収、緩和しうるからと推測される。

又前記アラミド繊維コードは、高弾性でありタイヤの荷重支持能力を高めうるため、この荷重支持能力の上昇代の分だけ、サイド補強ゴム層９の負担を減じることができ、サイド補強ゴム層９のゴムボリュームを従来に比して減じ、タイヤ質量の低減、及び乗り心地性の向上を図ることも可能となる。

しかしながらアラミド繊維は、弾性率が高い分、耐疲労性に劣るため、ランフラット走行におけるタイヤ変形の繰り返しによって、アラミド繊維コードが疲労破断を起こすという問題がある。そのため本発明では、アラミド繊維コードを、従来よりも高い０．５〜０．７の範囲の撚り係数Ｔにて形成している。本例では、図５に略示するように、アラミド繊維コード２１として、下撚りしたアラミド繊維フィラメント束２２（即ちストランド２２）の２本を、上撚りにて互いに撚り合わせた２本撚り構造を採用している。

ここで前記「撚り係数Ｔ」は、周知の如く、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（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、ランフラット走行時のコードの疲労破断を克服しながら前述のピンチカット抑制効果を奏することができる。前記撚り係数Ｔが０．５を下回ると、耐疲労性の改善効果が不充分であり、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他、アラミド繊維の重要な特性である高弾性が充分に活かされず、コードの弾性率が減じて前述のピンチカット抑制効果が有効に達成されなくなる。このような観点から、撚り係数Ｔの下限は、特に０．６以上が好ましい。なおカーカスコードでは、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。

又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。又カーカスプライ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（ｎ×Ｄ）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２１とはいえプライ強度が不充分となり、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に不利を招くとともに、質量や材料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。

又本例では、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、５ＭＰａ以上と、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、タイヤ変形時にカーカスコードに掛かる歪みを低減でき、カーカスコードの疲労破断を抑制し、ランフラット耐久性のいっそうの向上を達成しうる。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て、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、６ＭＰａ以上、さらには７ＭＰａ以上が好ましく、又上限値は１０ＭＰａ以下、さらには９ＭＰａ以下が好ましい。

次に、前記正規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おり、特に、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のが好ましい。これにより、前記サイド補強ゴム層９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、先ず図６に示すように、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る。

又前記タイヤ赤道面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。又この各タイヤ外面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７に例示する。図６、７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。

このような特殊プロファイルでは、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９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。そのためアラミド繊維のカーカスコードは、この特殊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。

本発明の効果を確認するために、図１の構造をなすタイヤサイズ（２４５／４０Ｒ１８）のランフラットタイヤを表２の仕様に基づき試作するとともに、各供試タイヤの耐ピンチカット性能の目安となる破壊エネルギーを測定し比較した。各タイヤとも、表２に記載の仕様以外は実質的に同仕様である。なおカーカスは、プライ枚数（１）、コード角度（９０°）、トッピングゴムの複素弾性率Ｅ＊（５．７ＭＰａ）。ベルト層は、ベルトプライ枚数（２）、コード角度（＋２４°／−２４°）。サイド補強ゴム層は、ゴム硬度（９０°）である。

又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。

破壊エネルギーは、各供試タイヤを１８×８Ｊのリムに組み付け、内圧２３０ｋＰａを満たした状態で図８に示されるように水平な固定軸に固着するとともに、トレッド面に、重さ２．９４ｋＮ（３００ｋｇｆ）のブロック状の錘を自由落下させて衝突させた。錘の衝突は、サイドウォール部を局部的に湾曲させピンチカットの発生状況と近似した状況を作り出すことができる。そして、錘を衝突させた後のタイヤのサイドウォール部を目視によって観察し、サイドウォール部に現れる局部的な膨れにより確認した。この膨れは、ピンチカットの初期損傷であり、タイヤ内部でカーカスコードが破断していることを意味している。そして、サイドウォール部に膨れが生じるまで錘の高さを徐々に増してテストを繰り返し、膨れが生じたときの錘の高さと重量との積によって破壊エネルギーを計算した。結果は、比較例１を１００とする指数で表示している。数値が大きいほど耐ピンチカット性能に優れている。なお錘は、トレッド面においてタイヤ赤道位置と一方のトレッド端との間の領域Ｙに衝突させ、その衝突面は平坦なものとした。テストの結果などを表２に示す。

比較例１と比較例２とを比較するように、距離Ａが０mmから１mmとなるカーカスプロファイルの変更により、破壊エネルギーは約３０ポイント上昇している。一方、比較例１と比較例３とを比較するように、カーカスコードをレーヨンコードからアラミド繊維コードに変更することにより、破壊エネルギーは約２０ポイント上昇している。

これに対して、比較例１と実施例１とを比較するように、距離Ａが０mmから１mmとなるカーカスプロファイルの変更、及びカーカスコードのレーヨンコードからアラミド繊維コードへの変更を同時に行うことにより、破壊エネルギーを約１７５ポイント上昇させることができる。これは、個別の効果（３０ポイント、２０ポイント）を単に加え合わせた場合の５０ポイントに比して大であり、相乗効果が発揮されているのが確認できる。

本発明の実施形態を示すランフラットタイヤの断面図である。 そのランフラット状態の断面図である。 図１のビード部を拡大して示す部分断面図である。 破壊エネルギーと、距離Ａとの関係を示すグラフである。 アラミド繊維コードを概念的に示す斜視図である。 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。 破壊エネルギーを測定するテストの例を示す略図である。 従来のランフラットタイヤの断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、ランフラット走行時の一例を示す側面図、及びピンチカットを説明する部分断面図である。

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
６ａ 本体部
６ｂ 折返し部
９ サイド補強ゴム層
１１ リムプロテクタ
２１ アラミド繊維コード
Ｆ リム離反点
ＪＦ リムフランジ
Ｍ カーカス最大幅点

Claims (5)

1. トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至るカーカスと、前記カーカスの内側面かつサイドウォール部に配された断面略三日月状をなすサイド補強ゴム層とを具え、かつ前記ビード部に、リムフランジのタイヤ半径方向外側を覆うようにタイヤ軸方向外側に突出してタイヤ周方向にのびるリムプロテクタが設けられたランフラットタイヤであって、
   前記カーカスは、タイヤ周方向に対して７５〜９０°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り、
   かつ正規リムにリム組みしかつ正規内圧を充填した無負荷である正規状態におけるタイヤ回転軸を含む子午線断面において、
   前記カーカスのタイヤ軸方向の最も外側を通るカーカス最大幅点が、内圧を零としかつ正規荷重が負荷されたランフラット状態において前記リムプロテクタがリムフランジと接する最もタイヤ軸方向外側の点であるリム離反点よりも０．５〜４．０mmタイヤ軸方向内側に位置するとともに、
   前記カーカスコードに、アラミド繊維コードが用いられ、しかも該アラミド繊維コードは、次式（１）で示す撚り係数Ｔを０．５〜０．７の範囲とし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記載のランフラットタイヤ。
3. 前記カーカスは、前記ビードコア間をトロイド状にのびる本体部と、この本体部に連なり前記ビードコアの周りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返された折返し部とを有するとともに、
   前記折返し部の外端は、前記カーカス最大幅点をタイヤ半径方向外側に超えてのびることを特徴とする請求項１又は２記載のランフラットタイヤ。
4. 前記リムプロテクタは、前記リム離反点から前記カーカスの外面までの最短距離で測定されるゴム厚さが４．０〜７．０mmであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のランフラットタイヤ。
5. 前記サイドウォール部は、前記カーカス最大幅点において、サイドウォールゴムの厚さｔｓと、前記サイド補強ゴム層の厚さｔｉとの比（ｔｉ／ｔｓ）が１．０〜８．０であることをことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のランフラットタイヤ。

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