JP4015745B2

JP4015745B2 - 空気入り安全タイヤ

Info

Publication number: JP4015745B2
Application number: JP09190598A
Authority: JP
Inventors: 裕志古賀
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1998-04-03
Filing date: 1998-04-03
Publication date: 2007-11-28
Anticipated expiration: 2018-04-03
Also published as: JPH11291725A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤサイド部を補強し、良好なランフラット走行を可能ならしめた空気入り安全タイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気入りタイヤでランフラット走行が可能な（すなわち、パンクして、タイヤ内圧が０ｋｇ／ｃｍ²になっても、ある程度の距離を安心して走行が可能な）タイヤ（空気入り安全タイヤという）は、タイヤの空気室内におけるリムの部分に、金属、合成樹脂製の環状中子を取りつけた中子タイプと、タイヤサイドウォールのビード部からショルダー区域にかけて、比較的硬質ゴムの層を配置して補強したサイド補強タイプが知られている。これら２つのタイプのうち中子タイプは、ランフラット走行に当たって荷重支持能力が高いことから、乗り心地をあまり問題にしない荷物運搬用車両、軍用車両向けとして、またサイド補強タイプは、比較的荷重負担が小さく、乗り心地を重視する乗用車向けとして、夫々それなりに評価を得ている。
【０００３】
現在、開発されている空気入り安全タイヤはサイド補強タイプが多く、このサイド補強タイプは、サイドウォール部に比較的硬質のゴム補強層を、その一方の端部がベルト層とオーバーラップし、また他方の端部はゴムフィラーとオーバーラップするように配置して強化されている。走行中にタイヤがパンクして空気が抜けてしまうと、ゴム補強層で強化したサイドウォール固有の剛性によって荷重を支持し、速度は多少落とさなければならないとはいえ、所定の距離ランフラット走行を行うことができる。
【０００４】
このように従来より、様々なサイド補強タイプの安全タイヤが提案されている。その多くは偏平高性能タイヤ、つまりスポーツカーに装着される偏平率（６０％未満）が低く軸荷重が比較的低い車輛用であるが、ランフラット走行耐久性は十分とは言えない。なお、偏平率はリムに装着した状態における｛（タイヤの高さ）／（タイヤの幅）｝×１００で表され、偏平タイヤとは偏平率が６０％未満のようなタイヤをいうが、近年の安全性に関する要求の高まりから、偏平率が６０％以上である汎用の乗用車タイヤでも安全タイヤが求められている。
汎用の乗用車用タイヤの場合、荷重負担は比較的小さいといっても、乗用車も大型になると１本当たりの荷重は５００ｋｇｆ前後と大きくなる。このような場合、パンク状態でのサイドウォールの変形がさらに大きくなり、走行時に受ける数倍の動荷重によってサイドウォールは完全に座屈してしまい、これを繰り返しながら走行することとなる。その結果、サイドウォールにおけるビード部は、リムのフランジによってつき上げられ、湾曲したフランジとゴムフィラーに挟まれた外皮ゴムとカーカス折返し部が、熱によって融けたり、断裂してしまい、これによりパンク原因となった部分を修理しても、以後の使用は不可能となる。
【０００５】
一方、４６ナイロン、６６ナイロン等の脂肪族ポリアミド繊維コードは、その強度も高く耐疲労性にも優れていることから、タイヤ補強用コードとしてかなり使用されている。しかし、乗用車用空気入りタイヤ用としては必ずしも満足のいく結果が得られなかった。すなわち、脂肪族ポリアミド繊維コードは低モジュラス（一定伸長時の引っ張り応力が小さい）で、かつクリープが大きいため、タイヤの寸法安定性に劣り、またタイヤにおけるフラットスポットといった決定的な欠点から、その使用はかなり制限されたものになっているというのが現状である。
近年、これらの繊維コードに代わり、寸法安定性に優れ高強度なポリエステル繊維コードをタイヤ補強用として使用することにより、乗用車用空気入りタイヤの格段の改良がなされた。しかしながら、タイヤの内圧が０(kgf/cm²) 時の走行（ランフラット走行）時は、タイヤのサイドウォール部分が極端に変形されるため、自己発熱し内部温度が非常に高くなり、接着層界面での剥離が生じランフラット走行での耐久性は十分ではない。
【０００６】
さらに、近年では、車輛の低燃費化にともなって、タイヤの重量軽減が強く要請され、タイヤ重量軽減のためにタイヤサイドウォールの薄肉化が益々指向される。また、タイヤの内圧が０ｋｇ／ｃｍ²であるランフラット走行が可能であると同時に内圧充填時の通常走行での性能も当然要求される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、走行時、特にランフラット走行時に、カーカスプライコードの接着層界面での剥離を起さず、またタイヤサイドウォール部の変形とリム外れ性を抑制して発熱を抑え、ランフラット耐久性に優れた空気入り安全タイヤを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決すべく、特に、ランフラット走行時のタイヤサイドウォールの変形とカーカスプライの挙動を詳細に検討した結果、弾性率の異なる二種の繊維コードで補強されたラジアルプライを設けることにより、前記目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち（１）本発明の空気入り安全タイヤは、円筒状クラウン部の両端から径方向内側に向かって、先端部にビードリングを埋設したサイドウォールに至るまでの間に、繊維コードで補強されたラジアルプライを少なくとも２枚含むカーカス層、またこのカーカス層のクラウン部外側に複数のベルト層、およびトレッド部を順次配置し、サイドウォール部からショルダー部にかけての少なくとも一部にゴム補強層を配設した空気入り安全タイヤであって、前記カーカス層は、繊維コードの弾性率が２０００ｋｇ／ｍｍ ² 以上であり且つ前記カーカス層のサイドウォール部の中立面より外側に配置されたアウタープライと、繊維コードの弾性率が２００〜１５００ｋｇ／ｍｍ ² であり且つ前記アウタープライの内側に配置されたインナープライと、を含み、前記インナープライはその両端部がビードリングのまわりに軸方向外側に折り返されて固定され、前記アウタープライはビードフィラーおよびビードリングの外側に配設されてなることを特徴とする。
（２）前（１）項において、前記アウタープライを補強する繊維コードが、アラミド繊維からなることが好ましい。
（３）前（１）項または（２）項において、前記インナープライを補強する繊維コードが、４６ナイロン繊維又は６６ナイロン繊維からなることが好ましい。
（４）前（１）項において、前記アウタープライを補強する繊維コードが、ポリベンゾオキサゾール繊維、アラミド繊維、及びポリオレフィンケトン繊維からなる群から選択された１種以上の繊維からなることが好ましい。
【００１０】
空気入り安全タイヤの空気が抜けたときはサイドウォールが折れ曲がり、擦れ等により、タイヤが故障し、走行不能となる。そこで、本発明では、前記カーカス層のサイドウォール部の中立面より外側に配置した最外層ラジアルプライ（アウタープライ）の補強コードとして弾性率２０００ｋｇ／ｍｍ²以上という高弾性率の繊維コードを用いたことにより、ランフラット走行時のタイヤサイドウォール部の変形を抑制し、タイヤの自己発熱を抑えコードへの接着低下減少を抑える役割とコーナーリング時のタイヤへのサイドフォース入力におけるリム外れ性を改良することができ、かつ最外層ラジアルプライの内側に配置したラジアルプライ（インナープライ）の補強コードとして弾性率２００〜１５００ｋｇ／ｍｍ²の繊維コードを用いたことにより、カーカス層全体としては、耐クリープ性、耐疲労性を改善することができ、寸度安定性が良く、フラットスポットを起すことがないものと考えられる。すなわち、高弾性率の繊維コードの耐熱性に優れるという特徴を生かしつつ、耐クリープ性、耐圧縮疲労性に劣るといった欠点を、より弾性率の低い繊維コードと組み合わせることにより補完しているものと考えられるのである。
かかる新知見に基づいて、ランフラット耐久性に優れた本発明の空気入り安全タイヤを得るに至ったものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の空気入り安全タイヤは、少なくとも２枚の繊維コードラジアルプライからなるカーカス層を有しており、このカーカス層の最外層ラジアルプライ（以下、アウタープライという。）には引張り弾性率の高い超高弾性率の繊維コードが用いられる。この繊維コードの弾性率は２０００ｋｇ／ｍｍ²以上であることが必要である。
繊維コードの弾性率が２０００ｋｇ／ｍｍ²未満では、タイヤの内圧が０（ｋｇ／ｃｍ²）時に、タイヤのサイドウォール部分の変形が大きくなるため自己発熱し、内部温度が非常に高くなり、繊維ゴム間の接着層界面での剥離等が生じ、ランフラット走行の耐久性が損なわれてしまう。
このアウタープライ用の超高弾性率の繊維は、上記弾性率の条件を満足するものであれば何でもよく、特に制限されないが、例えばポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ）繊維、アラミド（芳香族ポリアミド）繊維、ポリオレフィンケトン繊維等を挙げることができる。中でも、繊維の耐圧縮疲労性の観点からアラミド繊維が好ましい。これらのフィラメント繊維は単独、二種以上の組み合わせ、または他のフィラメント繊維との組み合わせで使用することができるが、いずれの場合も上記の弾性率を満たすことが必要である。
また、ランフラット時のタイヤのサイドウォールの変形の抑制効率の点で、アウタープライはできるだけサイドウォール部分の外周面側に配置することが好ましい。
【００１２】
本発明の最外層ラジアルプライの内側に配置したラジアルプライ（以下、インナープライという。）に用いられる繊維コードには、アウタープライの繊維コードより弾性率が低い繊維コードが用いられる。この繊維コードの弾性率は２００〜１５００ｋｇ／ｍｍ²の範囲にあることが必要である。
インナープライ用の繊維コードは、上記弾性率の条件を満足するものであれば何でもよく、特に制限されないが、例えば、４６ナイロン、６６ナイロン等の脂肪族ポリアミド繊維、レーヨン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステル繊維を挙げることができる。中でも、ランフラット走行時のタイヤサイドウォールの変形による自己発熱に対するゴム繊維間の耐熱接着性の点で、４６ナイロン繊維又は６６ナイロン繊維が好ましい。このような脂肪族ポリアミド繊維を用いることにより高温においてもゴム部材との強固な接着が得られ、コード・ゴム接着層界面における剥離を防ぐことができる。これらのフィラメント繊維は単独、二種以上の組み合わせ、または他のフィラメント繊維との組み合わせで使用することができるが、いずれの場合も上記の弾性率を満たすことが必要である。
【００１３】
本発明において、フィラメント繊維の「弾性率」とは、ＪＩＳＬ１０１７（１９８３）の「初期引張抵抗度」として求めた値をいう。
【００１４】
本発明では、空気入り安全タイヤの空気が抜けた時のサイドウォールのたわみを抑えるため、ゴム補強層を用いる。このゴム補強層の配設位置は特に制限されず、カーカスプライとの位置関係、サイドウォール部の一部分に配置するか全体に配置するか、あるいはその端部をショルダー部にまで及ばせるか等、その目的に応じて配設位置を適宜選択することができる。また、その形状も特に制限されない。さらに、ゴム補強層は実質的に均質なゴム組成物からなっても良いし、粒子、繊維などとの複合体によりなっていてもよい。
また、このゴム補強層は、例えば、サイドウォール内側の圧縮変形を抑制する機能（例えば高硬度）を発現するために用いられる。
【００１５】
ゴム補強層のゴム成分としては、特に制限されないが、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、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）を挙げることができ、中でも効果の点から天然ゴム、ブタジエンゴムが好ましい。
【００１６】
本発明の空気入り安全タイヤでは前記ベルト層の外周側に、さらに少なくとも１枚よりなるベルト補強層がトレッド部全体に配置されることがタイヤの耐久性の点で好ましい。このベルト補強層はタイヤ周方向に実質上平行になるように螺旋状にエンドレスにまきつけられることにより形成することができる。なお、ベルト補強層はベルト全体を覆う構造（キャップ構造）でも、ベルト端部のみを覆う構造（レイヤー構造）でもよく、両者を組み合わせてもよい。
【００１７】
【実施例】
以下に本発明の空気入り安全タイヤを図面、実施例及び比較例を用いて説明する。
【００１８】
この空気入り安全タイヤの一例を示す概略断面図を図１に示す。
図１に示す本発明の空気入り安全タイヤ１０は円筒状クラウン部の両端から径方向内側に向かって、先端部にビードフィラー１４、ビードリング１２を埋設したサイドウォール１６が連なり、これらサイドウォール１６の一方からクラウン部を通り他方のサイドウォールに至り、その両端部をビードリング１２の回りに巻上げて固定したカーカス層１８、またこのカーカス層１８のクラウン部外周上に複数のベルト層２０、図示しないが必要に応じてベルト層の外周側に少なくとも１枚よりなるベルト補強層をベルト部全体に、およびトレッド部２２を順次配置して夫々補強すると共に、上記サイドウォール１６のカーカス層１８内周面に、荷重を分担支持する、断面が三日月状のゴム補強層２４（例えば最大厚み７ｍｍ、硬度８０°）を備えている。さらに、前記カーカス層１８は、その最外層に弾性率２０００ｋｇ／ｍｍ²以上の繊維コードで補強されたアウタープライ１８ａと、アウタープライ１８ａの内側に配置された弾性率２００〜１５００ｋｇ／ｍｍ²の繊維コードで補強されたインナープライ１８ｂとからなり、アウタープライ１８ａは、ビードフィラーおよびビードリングの外側に配設され、その両端部がビードリングの下端まで到達している。インナープライ１８ｂは、その両端部がビードリングの周りに軸方向外側に巻上げられ、トレッド部まで折返されている。
【００１９】
また、断面が三日月状のゴム補強層２４が必ずしも設けられている必要はなく、カーカス層１８の補強が達成可能な構造であれば、ゴム補強層の形状および位置は、ここに示された構造に特に限定されるものではなく、これ以外の構造でもよい。さらに、インナープライ１８ｂの端部は、必ずしもトレッド部に達するまで折返されている必要はない。
【００２０】
（評価方法）
実施例、比較例に用いられる各種の評価方法は次の通りである。
（１）硬度は、ＪＩＳＡで表され、ＪＩＳＫ６３０１−１９９５に従って測定される。
（２）ランフラット耐久性
内圧３．０ｋｇ／ｃｍ²でリム組みし、３８℃の室温中に２４時間放置後、バルブコアを抜き内圧を０ｋｇ／ｃｍ²にして、荷重５１０（ｋｇ）、速度８９ｋｍ／ｈｒ、室温３８℃の条件でドラム走行テストを行った。この時の故障発生までの走行距離よりランフラット耐久性を評価し、コントロール（比較例１）を１００とした指数で表した。指数が大きいほどランフラット耐久性は良好である。
【００２１】
（実施例１〜３、比較例１〜５）
図１に示す構造と同じ構造のタイヤを作製した。すなわち、サイドウォール部のカーカスプライの内側に三日月状の断面形状を持つゴム補強層を配置したサイズ２２５／５５Ｒ１６のタイヤを作製した。カーカスプライの配置は、インナープライ１枚の両端部をビードリングの回りに軸方向外側に巻上げてカーカスの端をトレッド部まで折返し、さらにアウタープライ１枚の両端部をビードリングの下端まで配置した。
三日月状のゴム補強層として、表１に従う配合で加硫後の硬度が８０°、最大厚みが７ｍｍであるゴム組成物を用い、ベルト層として、１×５構造で、その線径が０．２５ｍｍであるスチールコードを打込み数が４０本／５ｃｍ、スチールコード角度がタイヤ周方向に対し２０°としたスチールベルト層を２枚切り離し構造で用い、１４００デシテックスの２本撚りのナイロンコードを打込み数が４０本／５ｃｍで埋設したベルト補強層をキャップ構造でナイロンコード角度がタイヤ周方向に対して０°になるように配設した。
さらに、カーカスプライは、表２に示す繊維コードを使用したアウタープライとインナープライを打ち込み数が５０本／５ｃｍで用いて、タイヤを作製した。
【００２２】
得られたタイヤについて、ランフラット耐久性を評価した。なお、比較例５のタイヤを除き、他の全ての試験タイヤについて、内圧充填時の耐久性、プラットスポット性は問題のないレベルであった。
【００２３】
【表１】

【００２４】
【表２】

【００２５】
本発明の空気入り安全タイヤは、表２に示されるように、ランフラット耐久性に優れていることがわかる。また、ランフラット耐久性とともに、内圧充填時の耐久性を維持することができ、さらに、フラットスポット性にも優れていた。
一方、アウタープライの繊維コードの弾性率が２０００ｋｇ／ｍｍ²未満では、ランフラット耐久性に劣ることが分かる（比較例１〜４）。また、アウタープライの繊維コードの弾性率が２０００ｋｇ／ｍｍ²以上でも、インナープライの繊維コードの弾性率が１５００ｋｇ／ｍｍ²を超えるアラミド繊維を用いると、内圧充填時の耐久性が著しく低下した（比較例５）。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の空気入り安全タイヤは、少なくとも２枚の繊維コードラジアルプライからなるカーカス層を有しており、このカーカス層の最外層ラジアルプライ（アウタープライ）に用いられる繊維コードには引張り弾性率の高い超高弾性率の繊維を用い、かつ最外層ラジアルプライの内側に配置したラジアルプライ（インナープライ）にアウタープライに比べ、引張り弾性率の低い繊維コードを用いたことにより、内圧充填時の耐久性が維持され、フラットスポット性、およびランフラット耐久性が改善されるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の例示の空気入り安全タイヤの概略断面図である。
【符号の説明】
１０空気入り安全タイヤ
１２ビードリング
１４ビードフィラー
１６サイドウォール
１８カーカス層
１８ａアウタープライ
１８ｂインナープライ
２０ベルト層
２２トレッド部
２４ゴム補強層

Claims

円筒状クラウン部の両端から径方向内側に向かって、先端部にビードリングを埋設したサイドウォールに至るまでの間に、繊維コードで補強されたラジアルプライを少なくとも２枚含むカーカス層、またこのカーカス層のクラウン部外側に複数のベルト層、およびトレッド部を順次配置し、サイドウォール部からショルダー部にかけての少なくとも一部にゴム補強層を配設した空気入り安全タイヤであって、
前記カーカス層は、繊維コードの弾性率が２０００ｋｇ／ｍｍ ² 以上であり且つ前記カーカス層のサイドウォール部の中立面より外側に配置されたアウタープライと、繊維コードの弾性率が２００〜１５００ｋｇ／ｍｍ ² であり且つ前記アウタープライの内側に配置されたインナープライと、を含み、
前記インナープライはその両端部がビードリングのまわりに軸方向外側に折り返されて固定され、前記アウタープライはビードフィラーおよびビードリングの外側に配設されてなることを特徴とする空気入り安全タイヤ。
前記アウタープライを補強する繊維コードが、アラミド繊維からなることを特徴とする請求項１に記載の空気入り安全タイヤ。
前記インナープライを補強する繊維コードが、４６ナイロン繊維又は６６ナイロン繊維からなることを特徴とする請求項１または２に記載の空気入り安全タイヤ。
前記アウタープライを補強する繊維コードが、ポリベンゾオキサゾール繊維、アラミド繊維、及びポリオレフィンケトン繊維からなる群から選択された１種以上の繊維からなることを特徴とする請求項１に記載の空気入り安全タイヤ。