JP4171533B2

JP4171533B2 - 空気入り安全タイヤ

Info

Publication number: JP4171533B2
Application number: JP05461398A
Authority: JP
Inventors: 雅彦山本
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1998-03-06
Filing date: 1998-03-06
Publication date: 2008-10-22
Anticipated expiration: 2018-03-06
Also published as: JPH11245636A

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、カーカスの内面に断面が三日月状の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、サイドウォールにおけるカーカス層の内面に断面が三日月状の比較的硬質の補強ゴム層を、その一方の端部がカーカスを隔てて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、補強ゴム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が、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が低く（具体的には、６０％未満）、軸荷重が比較的低い車輛用である。これら偏平高性能タイヤにおいてもランフラット走行耐久性は未だ十分とはいい難い。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、偏平タイヤは偏平率が６０％未満のようなタイヤをいう。
【０００５】
一方、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。
【０００６】
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前後となる。このようなタイヤにより、パンク状態で走行すると、サイドウォールの変形が大きくなり、走行時に受ける数倍の動荷重によって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。
【０００７】
近年、寸法安定性に優れ、高強度のポリエステル繊維製のコードがタイヤ補強用コードとして汎用されているが、前記の如くサイドウォールが大きく変形すると、自己発熱により内部温度が非常に高くなり、ポリエステル繊維コードとゴムの接着界面で剥離が生じ、ランフラット走行時の耐久性を低下させる原因となっていた。
【０００８】
また、従来技術では主にサイドウォール部のカーカス層の内側に三日月断面形状の補強ゴム層を配置して強度を保持しているが、実際には更にサイドウォール部の剛性を増すために、カーカス層を通常の１〜２層より多い３〜４層とする必要があり、通常走行において、重量増加、更にはそれに伴う転がり抵抗、操縦安定性の悪化が問題となる。
【０００９】
一方、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、非常時においてはタイヤの内圧が０ｋｇ／ｃｍ²であるランフラット走行性能を維持するとともに、タイヤ内圧充填時の通常走行での性能、即ち、タイヤ重量の軽減による走行性の向上も当然要求されることとなる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、内圧充填時の通常走行性能を高レベルで維持しながら、軽量化を実現し、従来の補強ゴム層を有する安全タイヤに比べ、ランフラット走行性能が大幅に改善された、空気入り安全タイヤを提供することにある。
【００１１】
【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タイヤサイドウォール部とタイヤのランフラット走行性能との関係について鋭意検討した結果、特定の断面を有する繊維からなる補強コードをカーカス層に用いる等の下記手段によって、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。
【００１２】
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が連なり、これらサイドウォール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る間を繊維コードラジアルプライの少なくとも1 枚からなり、そ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固定したカーカス層、またこのカーカス層のクラウン部外周囲上に複数の非伸長性ベルト層、およびトレッド部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のカーカス層内周面に、断面が三日月状の補強ゴム層を備えた空気入り安全タイヤであって、該カーカス層に異形断面形状を有する有機繊維フィラメントを撚り合わせてなる補強コードを用い、該有機繊維の異形断面形状が、繊維フィラメントの断面の外周に接する外接円を描いたとき、該外接円周上に少なくとも１つ以上の凹部を有する形状であり、且つ、該凹部の深さをｄ、外接円の直径をＤとしたとき、両者の関係が（１／１０）Ｄ≦ｄ≦（１／３）Ｄを満たすことを特徴とする。
【００１３】
ここで用いられる有機繊維フィラメントは、ポリエステル系、ポリアミド系合成繊維からなる群より選択される一種以上であることが好ましい。
【００１４】
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、大きな応力と擦れ等により、内部の温度が上昇し、ゴムと補強コードとの間の界面剥離により構造自体が破壊されてタイヤが故障し、走行不能となる。そこで、本発明ではカーカス層内周面に、断面が三日月状の補強ゴム層を備えた空気入りタイヤにおいて、カーカスコードに異形断面繊維フィラメントを撚り合わせたものを用いることにより、ゴムとの接触面積さらには、接着強度が大きく向上し、高温にさらされた場合でも、ゴムとの高い接着性を維持しうるため、カーカス層におけるコードとゴムとの界面剥離が防止でき、ランフラット走行耐久性に優れた空気入り安全タイヤを得るに至った。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明において、タイヤの空気が抜けたとき、サイドウォール部が折れ曲がるとカーカス層内周近傍には、圧縮応力が働き、さらには、前述のようにサイドウォール部が大きく変形すると、自己発熱により内部温度が非常に高くなるが、このときの補強コードとゴム被覆層との間の界面における接着破壊を防止するために、異形断面形状を有する有機繊維をフィラメントを撚り合わせた補強コードが用いられる。
【００１６】
ここで用いられる異形断面形状を有する有機繊維フィラメントは、円形の断面形状を有する通常の繊維に比較して被覆ゴムとの間の接触面積を広くとることができ、繊維自体の太さや素材を大きく変えることなく接着強度の向上を図ることができる。
【００１７】
本発明において、異形断面形状とは繊維断面が円形ではないことを指すが、好ましくは、繊維の外接円を描いたときに、その外接円周上に少なくとも一カ所の凹部を有するものであることが好ましい。
【００１８】
図１（Ａ）〜（Ｈ）に、本発明に好適に用いうる異形断面形状の繊維の断面図の例を示す。
【００１９】
本発明において繊維の外周円上の凹部は少なくとも１箇所あれば良いが、接触率の観点からは複数箇所の凹部を有することが好ましい。凹部の深さは浅すぎると接触面積の向上が不十分であるが、深すぎると繊維の強度が低下するため、凹部の深さをｄ、外接円の直径をＤとしたとき、両者の関係が（１／１０）Ｄ≦ｄ≦（１／３）Ｄを満たすことが好ましく、（１／５）Ｄ≦ｄ≦（１／４）Ｄを満たすことが効果の観点からより好ましい。また、繊維強度の観点からいえば、外接円の面積に対して、繊維の断面積が５０％以上程度であることが好ましく、あまり断面積が小さくなると、前記凹部の深さを満たしていても強度が不十分となり、耐久性が低下する虞がでてくる。
【００２０】
図２（Ａ）及び（Ｂ）は、この断面形状の外接円の直径Ｄと凹部の深さｄを具体的に示した概念図である。図２において破線で示されるのが、繊維断面の外接円である。図２（Ａ）は外接円の直径Ｄに対して（１／８）Ｄ程度深さｄの凹部が３箇所形成されている異形断面形状を示す。また、図２（Ｂ）は外接円の直径Ｄに対して（１／４）Ｄ程度深さｄの凹部が３箇所形成されている異形断面形状を示す。いずれも本発明のプライコードを構成する繊維として好適な例であるが、両者の対比において、同じ凹部の数でも凹部の深さにより繊維の断面積が大きく異なることがわかる。
【００２１】
フィラメントを構成する有機繊維としては、曲げ剛性と強度の条件を満足するものであれば特に制限されないが、例えばポリエステル系やポリアミド系の合成繊維が好ましく挙げられる。中でもタイヤカーカスコードとしての耐久性、フィラメント形状コントロールの容易性の観点からナイロン６６、ナイロン４６等の脂肪族ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート等が好ましい。これらのフィラメントは１種のみを用いても良いが、所望により２種以上のフィラメントを撚り合わせてコードを形成することもできる。
【００２２】
コードの撚り構造、太さなどは公知のプライコードの範囲で、目的に応じて適宜選択できるが、一般的には、コードは２５００デシテックス（ｄＴｅｘ）／２〜１０００ｄＴｅｘ／２程度であり、撚り構造は４０×４０〜２０×２０程度である。
【００２３】
本発明に用いられる、カーカス層内周面の三日月断面形状の補強ゴム層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、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）を有する必要がある。この機能を発現するために用いられる補強ゴム層のゴム成分としては、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。
【００２４】
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される。
【００２５】
【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。
【００２６】
この空気入り安全タイヤの概略断面図の例を図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る間を繊維コードラジアルプライの少なくとも１枚からなり、その両端部をビードリング１２の回りに軸方向外側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のクラウン部外周囲上に複数の非伸長性ベルト層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（キャップレイヤー層）をトレッド部全体に、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、断面が三日月状の補強ゴム層２４（例えば最大厚み７ｍｍ、硬度８０°）が配設されている。
【００２７】
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。
・硬度はＪＩＳＡで表され、ＪＩＳＫ６３０１−１９９５に従って測定される。
【００２８】
・ランフラット耐久性は、内圧３．０(Kgf/cm²) でリム組し、３８( ℃) の室温中に２４時間放置後、バルブコアを抜き内圧を０ (Kgf/cm²)にして、荷重４１５(Kg)、速度８０(Km/hr) 、室温３８( ℃) の条件でドラム走行テストを行った。このとき、故障発生までの走行距離よりランフラット耐久性を算出し、コントロール（比較例１）を１００とした指数で表した。数値が大きい程、ランフラット耐久性は良好である。
（実施例１〜４）（比較例１〜２）
用いられる空気入り安全タイヤはサイズが２０５／５５Ｒ１５のチューブレス構造であり、カーカス（ボディプライ）層として、下記表２に示す断面形状を有するＰＥＴ繊維により構成された２本撚りのプライコードを用い、打ち込み数が５０本／５ｃｍの層を２枚用い、三日月状の補強ゴム層として、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、さらにベルト補強層として、１４００ｄＴｅｘの２本撚りのナイロンコードを打込み数が４０本／５ｃｍ、ナイロンコード角度がタイヤ周方向に対して０°であるキャップレイヤー構造で用いた。
【００２９】
さらに、断面形状が円形であるポリエステル繊維により構成された２本撚りのプライコードを用いたタイヤを作成し、コントロール（比較例１）とした。このようにして得られたタイヤのランフラット耐久性を測定した。結果を表２に示す。
【００３０】
【表１】

【００３１】
【表２】

【００３２】
なお、前記各実施例における通常走行時（タイヤ内圧３．０(Kgf/cm²) ）の耐久性を測定したところ、すべて問題のないレベルであった。
【００３３】
表２に示されるように、本発明の空気入り安定タイヤは内圧充填時の耐久性を維持しながら、ランフラット耐久性に優れていることがわかる。
【００３４】
プライコードとして円形の断面形状を有する繊維により構成されたコードを用いた場合（比較例１）及び、深過ぎる凹部を形成した繊維により構成されたコードを用いた場合（比較例２）にはランフラット耐久性が悪化する。
【００３５】
【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カーカス層の補強コードに異形断面形状を有する繊維を用いることによって、内圧充填時耐久性が維持され、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】（Ａ）〜（Ｈ）は、本発明のカーカスプライコードを構成する有機繊維フィラメントの断面形状の例を示す概略断面図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明のカーカスプライコードを構成する有機繊維フィラメントの断面形状の外接円と凹部との関連を示す概略断面図である。
【図３】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
２０ベルト層
２２トレッド部
２４補強ゴム層

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が連なり、これらサイドウォール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る間を繊維コードラジアルプライの少なくとも1 枚からなり、そ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固定したカーカス層、またこのカーカス層のクラウン部外周囲上に複数の非伸長性ベルト層、およびトレッド部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のカーカス層内周面に、断面が三日月状の補強ゴム層を備えた空気入り安全タイヤであって、
該カーカス層に異形断面形状を有する有機繊維フィラメントを撚り合わせてなる補強コードを用い、
該有機繊維の異形断面形状が、繊維フィラメントの断面の外周に接する外接円を描いたとき、該外接円周上に少なくとも１つ以上の凹部を有する形状であり、且つ、該凹部の深さをｄ、外接円の直径をＤとしたとき、両者の関係が下記式を満たすことを特徴とする空気入り安全タイヤ。
（１／１０）Ｄ≦ｄ≦（１／３）Ｄ
前記有機繊維フィラメントがポリエステル、ポリアミドからなる群より選択される一種以上であることを特徴とする請求項１記載の空気入り安全タイヤ。