JP4571270B2

JP4571270B2 - 空気入りランフラットタイヤ及び製造方法

Info

Publication number: JP4571270B2
Application number: JP2000133423A
Authority: JP
Inventors: 照彦小嶋
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2000-05-02
Filing date: 2000-05-02
Publication date: 2010-10-27
Anticipated expiration: 2020-05-02
Also published as: JP2001315510A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気入りタイヤがパンクして内圧が低下した時、その状態のままで補修可能な安全な場所まで、相当の距離を走行し得るようにサイド部を補強した空気入りランフラットタイヤに係り、特には、高性能のランフラット走行を有しながら、通常走行時においては快適な乗り心地や道路騒音の低いランフラット走行可能なラジアルタイヤ及びその製造方法に関する。
【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、即ち、パンクしてタイヤ内圧が大気圧に等しくなるまで低下しても、ある程度の距離を安心して走行が可能なタイヤ（以後、ランフラットタイヤと呼ぶ。）としては、タイヤの空気室内におけるリムの部分に、金属、合成樹脂製の環状の中子を取り付けた中子タイプや、軽量な発泡材料を内部に充填した充填タイプ、或はタイヤのサイドウォール内面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なゴムの層を配置してサイド内壁を補強したサイド補強タイプ等がよく知られている。
【０００３】
これらのタイプのうち、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、バネ下重量をあまり問題にしない４輪以上の貨物運搬用の車両や軍用車両向けとして、またサイド補強タイプは、比較的荷重付加が小さく、リム組みが簡易で乗り心地や燃費等に影響の大きいばね下重量の低減を重視する乗用車向け及び２輪車向けとして用いられている。サイド補強タイプのランフラットタイヤを乗用車向けに実際に適用した際に、一番問題として指摘されるのは、ゴツゴツとした不快な乗り心地と騒がしい道路騒音であり、その対策が望まれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このサイド補強タイプのランフラットタイヤは、タイヤのサイド部の剛性を高めることによって、ランフラット性能が付与されているのであるから、当然のことながら振動吸収性能と騒音減衰性能に乏しく、特に乗用車及びライトバンに装着されるランフラットタイヤとしては、通常走行時の乗り心地と道路騒音面で苦情と不評が多かった。
【０００５】
本発明は、上記事実を考慮し、ランフラット走行時の耐久性と信頼性を充分に確保しながら、なおかつ、通常走行時には満足のいく乗り心地と道路騒音の低い主として乗用車用のランフラットタイヤを提供すること、及びかかる構造のランフラットタイヤを従来の工程と設備の下で簡便に製造する方法を提案することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決すべく成されたもので、タイヤのサイド部の剛性補強構造と振動減衰機構の高度な両立を図るべく鋭意探究した結果、本発明を完成するに至った。
【０００７】
即ち本発明の空気入りランフラットタイヤは、一対のビードコア間にわたってトロイド状に連なり、両端部が前記ビードコアをタイヤ内側から外側へ巻き上げられる少なくとも１枚のラジアルカーカスプライからなるカーカスと、前記カーカスのサイド領域のタイヤ軸方向外側に配置されてタイヤサイド部を構成するサイドゴム層と、前記カーカスのクラウン領域のタイヤ径方向外側に配置されてトレッド部を構成するトレッドゴム層と、前記トレッドゴム層とカーカスのクラウン領域の間に配置される少なくとも１枚のベルトプライからなるベルトと、前記カーカスのタイヤ内方全面に配置されるインナーライナーと、前記一方のビードコアから他方のビードコアへ延びるカーカス本体部分と前記ビードコアに巻き上げられる巻上部分との間に配置されるビードフィラー層と、を備えた空気入りランフラットタイヤであって、前記カーカスのタイヤサイド部からショルダー領域の内側にかけて、タイヤ回転軸に沿った断面形状が略三日月形である、少なくとも１層の補強ゴム層を有するサイド補強層を有し、前記カーカスのタイヤサイド部からショルダー領域の内側にかけて、前記タイヤカーカスと前記サイド補強層との間に振動抑制ゴム層を配設し、前記振動抑制ゴム層のタイヤ回転軸に沿った断面の厚みが、タイヤ径方向の上端部と下端部を除いて一定であることを特徴としている。
【０００８】
本発明の、カーカスサイド部からショルダー領域の内方にかけて配設され、タイヤ回転軸に沿った断面形状が略三日月形である補強ゴム層としては、タイヤにランフラット性能を付与できるに足る諸種の高剛性ゴム特に軽比重の高剛性ゴム組成物を適宜選択使用することが可能である。これら高剛性ゴムの例としては、補強性のカーボンブラックや他有機／無機の補強剤を比較的多量に充填した高剛性ゴム配合物、又は有機／無機の短繊維及びこれらの断面中空ないしは断面異形の繊維を充填した高剛性ゴム組成物等が好適に用いられる。
【０００９】
なお、上述の断面形状が略三日月形である補強ゴム層の材質の硬度（Ｈｄ）は、７５以上であることが望ましい。硬度が７５に満たない補強ゴム層では、サイド内壁の剛性が不足して、パンク時において車体重量を支えきれず、充分な距離をランフラット走行することが出来ない。もしくは、サイド剛性を確保するためには補強ゴム層の断面肉厚を上げざるを得ず、タイヤの重量を益々重くするだけにとどまらず、サイド部の屈曲疲労性を悪化させ、通常走行時においても疲労寿命を悪くする。
【００１０】
本発明のランフラットタイヤにおいては、カーカスのタイヤサイド部からショルダー領域の内側にかけて、前記タイヤカーカスと前記サイド補強層との間に、特殊な振動抑制ゴム層が配設されていることが大きな特徴である。この特殊な振動抑制ゴム層が、タイヤカーカスとサイド補強層との間に存在することにより、タイヤ踏面より入力される振動や騒音が緩和され減衰されることにより、ランフラットタイヤでありながら良好な乗り心地と道路騒音の防止が得られる。
【００１１】
なお、この振動抑制ゴム層が、前記カーカスのタイヤサイド部からショルダー領域の内側にかけて、タイヤカーカスとサイド補強層との間の境界面の少なくとも全域に亙って実質的に配設されている方が、上述の乗り心地の改善と道路騒音の低減により効果的である。
【００１２】
本発明の振動抑制ゴム層のタイヤ回転軸に沿った断面の厚みは、そのタイヤ径方向の上端部と下端部の近傍を除いて、ほぼ一定であることが望ましい。不均一な断面厚みは、タイヤ走行時のサイド部の屈曲疲労寿命に悪い影響を与える。また後述するように、本発明の振動抑制ゴム層をカーカスプライの圧延工程で同時にカレンダー加工する際にも、この振動抑制ゴム層の断面厚みが、ほぼ一定であることが作業を容易にし望ましい。
【００１３】
特に乗用車用のランフラットタイヤを考えた場合は、上述の振動抑制ゴム層の断面厚みは、０．４〜２．０ｍｍでほぼ一定であることが好ましい。０．４ｍｍに満たない厚みの場合は、乗用車としての乗り心地の改善と道路騒音の低減の効果を発揮するには不充分であり、２．０ｍｍを越える厚みにすることは不要でありタイヤ重量をいたずらに増し燃費を悪くすることになる。
【００１４】
本発明の振動抑制ゴム層に使用される材質の硬度（Ｈｄ）は、高硬度のサイド補強層に起因するゴツゴツした硬さと騒音を緩和し緩衝するために、サイド補強層のゴム材質硬度よりも低いことが要請される。振動抑制ゴム層の材質硬度（Ｈｄ）が、サイド補強層のゴム硬度より硬ければ緩衝し緩和する効果は少なくなる。同様に、振動抑制ゴム層の材質の損失正接（ｔａｎδ）も、高硬度のサイド補強層の硬さと騒音を緩衝し緩和するために、サイド補強層の材質の損失正接よりも大きいことが望ましい。
【００１５】
本発明の振動抑制ゴム層の材質の硬度（Ｈｄ）と前記カーカスの最内層プライの被覆ゴムの材質硬度との高低関係には、２つのケースがあり、それぞれの長所と短所を勘案して適宜選択される。振動抑制ゴム層の材質硬度がカーカス最内層プライの被覆ゴムの材質硬度よりも低い場合は、両側のサイド補強層と最内層プライ層よりも真中の振動抑制ゴム層が最も軟らかい構成となり、サイド補強層から最内層プライ層への振動と騒音の伝達係数が最も小さくなり、ランフラットタイヤの騒音と乗り心地の改善には好適だが、軟らかい振動抑制ゴム層の両界面での歪が大となるので、耐久性が若干低下する懸念がある。一方、振動抑制ゴム層の材質硬度がカーカス最内層プライの被覆ゴムの材質硬度より高い場合は、サイド補強層から振動抑制ゴム層及び最内層プライ層と順次硬度が変化しているので歪勾配が滑らかになりサイド部の屈曲耐久性には優れるが、その分ランフラットタイヤの騒音乗り心地改善には、上記ケースに比べて見劣りすることになる。総合的に勘案して、振動抑制ゴム層の材質硬度は、断面三日月形のサイド補強ゴムよりも低く、カーカス最内層プライの被覆ゴムの硬度より高い後者のケースの方が、非常時及び通常走行時の耐久性と信頼性により優れるので、好まれる場合が多い。
【００１６】
最後に、本発明のタイヤを製造する方法につき説明する。一般にタイヤの製造は、個々の部材を圧延(カレンダー)工程や押出し工程で長尺シート物として製造し、個々のタイヤに応じたサイズ長さに裁断し、成形ドラム上で貼り付けて加硫前グリーンタイヤを形成するのであるが、本発明タイヤも従来のこういう方法で製造できる。しかしながら、より効率的なタイヤ製造方法として、我々は、前記カーカスの最内層プライのコードに被覆ゴムを圧延するカレンダー工程において、該カーカスプライの片面に前記振動抑制ゴム層の未加硫シートを同時に圧延して、予めカーカスプライと振動抑制ゴム層を一体化した後、該複合シートをタイヤの成形工程へ供することを特徴とする空気入りランフラットタイヤの製造方法を提案する。本方法により、タイヤの成形用部材として、本発明では振動抑制ゴム層のシートが１枚増えているのであるが、本発明の上述の方法によれば、従来とほぼ同じ設備と工数で本発明の空気入りランフラットタイヤを製造できる利点がある。
【００１７】
なお、空気入りタイヤは、夫々のサイズに応じて、ＪＡＴＭＡ（日本）、ＴＲＡ（米国）及びＥＴＲＴＯ（欧州）等が発行する規格に定められた標準リムに装着されて使用され、この標準リムが通常正規リムと称される。
【００１８】
本明細書でもこの慣用呼称に従い、「正規リム」とは米国のタイヤとリムの協会ＴＲＡが発行する２０００年版のＹＥＡＲＢＯＯＫに定められた適用サイズにおける標準リムを指す。同様に、「正規荷重」及び「正規内圧」とは、米国のタイヤとリムの協会ＴＲＡが発行する２０００年版のＹＥＡＲＢＯＯＫに定められた適用サイズ・プライレーティングにおける最大荷重及び最大荷重に対応する空気圧を指す。ここで、荷重とは下記規格に記載されている適用サイズにおける単輪の最大荷重（最大負荷能力）のことであり、内圧とは下記規格に記載されている適用サイズにおける単輪の最大荷重（最大負荷能力）に対応する空気圧のことであり、リムとは下記規格に記載されている適用サイズにおける標準リム（または“Approved Rim”、“Recommended Rim” ）のことである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面にしたがって説明する。
【００２０】
図１と図２には、本発明の実施の形態に係わるランフラットタイヤが、左半分の断面図にて示されている。本実施形態のランフラットタイヤは乗用車用であり、サイズ２２５／６０Ｒ１６（ラジアル構造タイヤ）の空気入りランフラットタイヤで、図１（タイプＡとする）は、振動抑制ゴムがカーカス内面とサイド補強ゴム層との間にあって、サイド補強ゴム層とカーカス層との境界面を越えて径方向外側と径方向内側にまで延び、振動抑制ゴム層がサイド補強ゴム層を完全に包み込む断面形態で存在する。図２（タイプＢとする）では、振動抑制ゴムがカーカス内面とサイド補強ゴム層との間にあって、サイド補強ゴム層とカーカス層との境界面のタイヤ径方向中央部を中心に部分的に介在して存在する断面形態を成している。図１（タイプＡ）のタイヤ断面では、サイド補強ゴム層とカーカス層との間に振動抑制ゴムが必ず介在するが、図２（タイプＢ）のタイヤ断面では、サイド補強ゴム層とカーカス層との間の中央部分にだけ振動抑制ゴムが介在するだけである。
【００２１】
本発明の実施形態を示すために、タイヤカーカス最内層プライの内面のサイド部からショルダー領域にかけて、表１に示す振動抑制ゴム層の配置構造と材質特性のランフラットタイヤを試作した。実施例▲１▼〜▲４▼タイヤは、振動抑制ゴム層を有するが、実施タイヤ▲２▼〜▲４▼は振動抑制ゴム層がサイド補強層を包み込むタイプＡ（図１）の構造をなし、実施タイヤ▲１▼は振動抑制ゴム層がカーカス層とサイド補強ゴム層の境界中央部に部分的に介在するタイプＢ（図２）の構造である。夫々のタイヤの振動抑制ゴムの硬度は、実施タイヤ▲１▼と▲４▼は５５であり、実施タイヤ▲２▼と▲３▼は夫々８０と３０である。なお、実施タイヤに用いられた断面三日月状のサイド補強ゴム層は、特開平１１−２４５６３６に開示されている配合で作成され、その硬度は９０であった。全ての試作タイヤの最内側のカーカスの被覆ゴムの硬度は４０である。
【００２２】
【表１】

【００２３】
本発明の効果を確認するために、上記の仕様で試作した各タイヤにつき、ランフラット走行寿命と乗り心地試験及び道路騒音の測定を行ない、その結果を、従来タイヤの性能を１００として相対的に指数化して表２に示した。ここで、相対評価指数は数字が大きい程優れており、小さいほど劣っていることを意味する。
【００２４】
【表２】

【００２５】
本発明タイヤのランフラット走行性能は、従来タイヤの性能とほぼ同等乃至は同等以上である。本発明の振動抑制ゴム層が介在するタイヤは、道路騒音レベルと乗り心地が改善されていること、特に実施タイヤ▲２▼〜▲４▼に見られるように、Ａタイプの振動抑制ゴムがサイド補強ゴム層とカーカス層との境界面を完全に覆っている場合はその効果が著しいことが判る。更に、振動抑制ゴム層の硬度が、本発明の好ましい範囲３５〜７５の内にある実施例▲４▼のタイヤにおいては、道路騒音と乗り心地の改善効果が最大であることが実証された。
【００２６】
なお、本実施形態でのタイヤ性能の試験方法は次の通りである。
【００２７】
＜ランフラット走行寿命＞
試験タイヤを正規リムに組み内圧をゼロとして、正規荷重３７５Ｋｇｆをかけて直径１７００ｍｍのドラム試験機に押し付け、時速８０ｋｍ／ｈで故障が発生するまで走行させ、その走行距離の長さでランフラット走行の寿命を評価した。
【００２８】
＜道路騒音（ロードノイズ）試験＞
サイズ１７５／７０Ｒ１４の供試タイヤを正規リムに組み排気量２０００ｃｃのセダン型乗用車に４輪とも装着して、２名が乗車してロードノイズ評価用テストコースを時速６０ｋｍの速度で走行して、運転席の背もたれ背面部の中央に集御マイクを取り付け、周波数１００〜５００Ｈｚ及び３００〜５００Ｈｚの全音圧（デシベル）を測定した。この測定値を従来タイヤを１００として指数表示し、指数が高いほどロードノイズは良好と評価する。
【００２９】
＜乗り心地評価＞
幅２ｃｍで高さ１ｃｍの突起物が取り付けられた外径２ｍのタイヤ試験用鉄製ドラムの上に、正規荷重を負荷させて供試タイヤを押し付けてドラムを回転させ、タイヤがドラム上の突起を乗り越したときの上下負荷方向の振動波形を加速度計にて測定し、その第１周期の振幅の逆数を求め、従来タイヤを１００として指数で表示する。なお、この指数が大きい程乗り心地は良好である。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の空気入りランフラットタイヤは、振動抑制ゴム層をサイド補強層とカーカス内面との間に介在させてなるので、通常走行時においては乗り心地が良く道路騒音を抑制する快適な乗用車用タイヤの性能を保持し、パンクで内圧が低下した時には、安全で信頼性のおけるランフラット走行が可能な優れたタイヤである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１つの実施形態(タイプＡ)に係る空気入りランフラットタイヤの半断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態(タイプＢ)に係る空気入りランフラットタイヤの半断面図である。
【符号の説明】
１Ａビードコア
２Ａビードフィラー
３Ａカーカス
４Ａインナーライナー
５Ａサイドゴム部
６Ａベルト層
７Ａトレッドゴム部
１Ｂビードコア
２Ｂビードフィラー
３Ｂカーカス
４Ｂインナーライナー
５Ｂサイドゴム部
６Ｂベルト層
７Ｂトレッドゴム部

Claims

一対のビードコア間にわたってトロイド状に連なり、両端部が前記ビードコアをタイヤ内側から外側へ巻き上げられる少なくとも１枚のラジアルカーカスプライからなるカーカスと、
前記カーカスのサイド領域のタイヤ軸方向外側に配置されてタイヤサイド部を構成するサイドゴム層と、
前記カーカスのクラウン領域のタイヤ径方向外側に配置されてトレッド部を構成するトレッドゴム層と、
前記トレッドゴム層とカーカスのクラウン領域の間に配置される少なくとも１枚のベルトプライからなるベルトと、
前記カーカスのタイヤ内方全面に配置されるインナーライナーと、
前記一方のビードコアから他方のビードコアへ延びるカーカス本体部分と前記ビードコアに巻き上げられる巻上部分との間に配置されるビードフィラー層と、
を備えた空気入りランフラットタイヤであって、
前記カーカスのタイヤサイド部からショルダー領域の内側にかけて、タイヤ回転軸に沿った断面形状が略三日月形である、少なくとも１層の補強ゴム層を有するサイド補強層を有し、
前記カーカスのタイヤサイド部からショルダー領域の内側にかけて、前記タイヤカーカスと前記サイド補強層との間に振動抑制ゴム層を配設し、
前記振動抑制ゴム層のタイヤ回転軸に沿った断面の厚みが、タイヤ径方向の上端部と下端部を除いて一定である空気入りランフラットタイヤ。
前記振動抑制ゴム層が、前記カーカスのタイヤサイド部からショルダー領域の内側にかけて、前記タイヤカーカスと前記サイド補強層との間の境界面の少なくとも全域に亙って実質的に配設されている請求項１に記載の空気入りランフラットタイヤ。
前記断面形状が略三日月形である補強ゴム層の材質の硬度（Ｈｄ）が、７５以上である請求項１に記載の空気入りランフラットタイヤ。
前記振動抑制ゴム層の材質の硬度（Ｈｄ）が、３５〜７５である請求項１に記載の空気入りランフラットタイヤ。
前記振動抑制ゴム層のタイヤ回転軸に沿った断面の厚みが、タイヤ径方向の上端部と下端部を除いて一定で０．４〜２．０ｍｍである請求項１に記載の空気入りランフラットタイヤ。
前記振動抑制ゴム層の材質の硬度（Ｈｄ）が、前記サイド補強層の材質硬度よりも低いことを特徴とする請求項１に記載の空気入りランフラットタイヤ。
前記振動抑制ゴム層の材質の損失正接（ｔａｎδ）が、前記サイド補強層の材質の損失正接よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の空気入りランフラットタイヤ。
前記振動抑制ゴム層の材質の硬度（Ｈｄ）が、前記カーカスの最内層プライの被覆ゴムの材質硬度よりも低いことを特徴とする請求項１又は請求項４に記載の空気入りランフラットタイヤ。
前記振動抑制ゴム層の材質の硬度（Ｈｄ）が、前記カーカスの最内層プライの被覆ゴムの材質硬度以上であることを特徴とする請求項１又は請求項４に記載の空気入りランフラットタイヤ。
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の空気入りランフラットタイヤの製造方法において、
前記カーカスの最内層プライのコードに被覆ゴムを圧延するカレンダー工程にて、該カーカスプライの片面に前記振動抑制ゴム層の未加硫シートを同時に圧延して、予めカーカスプライと振動抑制ゴム層を一体化した後、該複合シートをタイヤの成形工程へ供することを特徴とする空気入りランフラットタイヤの製造方法。