JP5703973B2

JP5703973B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP5703973B2
Application number: JP2011124244A
Authority: JP
Inventors: 雅行根本
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2011-06-02
Filing date: 2011-06-02
Publication date: 2015-04-22
Anticipated expiration: 2031-06-02
Also published as: JP2012250605A

Description

本発明は、空気入りタイヤに関する。

今日、パンクなどにより内圧がゼロ（大気圧）あるいはゼロに近い状態で所定距離走行可能な、いわゆるランフラットタイヤと呼ばれる空気入りタイヤが提案されている。

このランフラットタイヤは、主として高性能スポーツカーや高級セダン乗用車などに装着され、一般道路走行や高速道路の高速走行中、タイヤがフラット（パンク）状態となっても、乗用車の操縦安定性を著しく損なうことなく安全に、所定の場所まで、例えば１００ｋｍ程度走行可能であることが求められる。

例えば、従来のランフラットタイヤに比べてランフラット耐久性を顕著に向上させた、特に偏平率６０以上の空気入りタイヤが知られている（特許文献１）。
当該空気入りタイヤは、一対のビード部内に埋設したビードコア相互間にわたり一対のサイドウォール部とトレッド部とを補強する１プライ以上のラジアル配列コードがゴムで被覆されたカーカスと、該カーカスの外周でトレッド部を強化するベルトとを備える。さらに、当該空気入りタイヤは、ビードコアからトレッド部端に向け先細り状に延びるビードフィラーゴムと、最内側カーカスプライの内面に、断面ほぼ三日月状の強化ゴム層とを有する。ビードフィラーゴムとこれを取り囲むカーカスプライとの間及び／又は強化ゴム層とこれに最隣接するカーカスプライとの間に、比較的軟質である少なくとも１枚の保護ゴムシートが配置される。

特開２０００−２１１３２３号公報

上記公知の空気入りタイヤを、高性能スポーツカーや高級セダン乗用車に比べてタイヤへの負荷荷重が大きいスポーツ・ユーティリティ・ビークル（Sport Utility Vehicle）用の、偏平率が６０以上の空気入りタイヤに適用した場合、ランフラットの状態で大きな負荷荷重を支えるために、三日月状の強化ゴム層を大きくすることになる。このとき三日月状の強化ゴム層を大きくすることにより、サイド部は高負荷荷重に耐えることができるが、その反面、リムフランジが空気入りタイヤと接触するビード部が大きく変形してビード耐久性が劣化する場合が生じる。
なお、リムフランジが空気入りタイヤと接触するビード部の部分に補強部材を設けることでビード耐久性を向上させることはできるが、補強に伴ってタイヤの重量も増大する。タイヤの重量の増加は、転がり抵抗の増加、操縦安定性の悪化、さらには、車両に装着したときの車両の総重量の増加につながるため好ましくない。

そこで、本発明は、サイド領域におけるカーカス層のタイヤ幅方向内側に、カーカス層に沿って設けられた三日月断面形状を成した補強ゴム層を有する空気入りタイヤであって、タイヤの重量が増加することなくビード耐久性が向上する空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明の一態様は、一対のビードコアと、繊維材を被覆ゴムで被覆し、前記一対のビードコアのそれぞれの周りに巻き回されたカーカスプライ層と、前記ビードコアのそれぞれとタイヤトレッド部端との間の２つのサイド領域における前記カーカス層のタイヤ幅方向内側に、前記カーカス層に沿って設けられた三日月断面形状を成した補強ゴム層と、
前記空気入りタイヤがリムフランジと接触するリムクッションゴム層と、を有する空気入りタイヤである。
前記カーカスプライ層の前記被覆ゴムは、前記被覆ゴムの厚さが一定の厚さを有する第１の部分と、前記第１の部分における前記厚さに対して厚い第２の部分と、を有し、
前記ビードコアのそれぞれの周りに巻き回された前記カーカス層のタイヤ幅方向外側部分であって前記リムクッションゴム層と前記繊維材との間に位置する前記被覆ゴムの部分には、前記第２の部分が配置されており、
前記第２の部分における最大厚さをＡとし、前記第１の部分における厚さをＢとしたとき、Ａ／Ｂは、１．３〜３．０であり、
前記補強ゴム層の最大厚さをＣとしたとき、Ａ／Ｃは、０．１０〜０．３５であり、
前記被覆ゴムの６０℃におけるｔａｎδが０．２０以下であり、
前記第２の部分のタイヤ径方向における配置位置は、タイヤ径方向における前記空気入りタイヤの最も内側の位置を基準にしたタイヤ断面高さＨの１５〜４０％の高さの範囲内である。

その際、前記リムクッションゴム層の厚さをＤとしたとき、Ａ／Ｄは０．２０〜０．５０である、ことが好ましい。

また、前記リムクッションゴム層の厚さをＤとし、前記Ａと前記Ｄを加算した厚さをＦとしたとき、Ｆ／Ｃは０．６０〜０．９０である、ことが好ましい。

さらに、前記カーカス層において、前記カーカス層の巻き回されたタイヤ幅方向外側部分とタイヤ幅方向内側部分の間には、前記ビードコアのそれぞれに接するようビードフィラーゴムが設けられ、前記ビードフィラーゴムの６０℃におけるｔａｎδは、０．２０以下である、ことが好ましい。

なお、タイヤ偏平率は６０以上である、ことが好ましい。

上記空気入りタイヤによれば、タイヤの重量が増加することなくビード耐久性が向上する。

本実施形態の空気入りタイヤの断面を示す図である。図１に示す空気入りタイヤのビード部周りを拡大した部分拡大図である。図１に示す空気入りタイヤの第１プライ材のビードコア周りの巻き回しを説明する図である。（ａ），（ｂ）は、本実施形態の他の例を示す図である。

以下、本発明の空気入りタイヤについて詳細に説明する。

図１は、本実施形態の空気入りタイヤ（以降、タイヤという）１０の断面を示す図である。本実施形態のタイヤ１０は、タイヤサイズ２２５／６５Ｒ１７のタイヤを説明するが、本発明では、このタイヤサイズに限定されない。
空気入りタイヤ１０は、例えば、乗用車用タイヤである。乗用車用タイヤは、JATMA YEAR BOOK 2009（日本自動車タイヤ協会規格）のＡ章に定められるタイヤをいう。この他、Ｂ章に定められる小型トラック用タイヤに適用することもできる。

以降で説明するタイヤ周方向とは、タイヤ回転軸を中心に空気入りタイヤ１０を回転させたとき、トレッド面の回転する方向をいい、タイヤ径方向とは、タイヤ回転軸に対して直交して延びる放射方向をいい、タイヤ径方向外側とは、タイヤ回転軸からタイヤ径方向に離れる側をいう。タイヤ幅方向とは、タイヤ回転軸方向に平行な方向をいい、タイヤ幅方向外側とは、空気入りタイヤ１０のタイヤセンターラインＣＬから離れる両側をいう。

空気入りタイヤ１０は、骨格材として、カーカスプライ層１２と、ベルト層１４と、一対のビードコア１６とを有し、これらの骨格材の周りに、トレッドゴム層１８と、サイドゴム層２０と、ビードフィラーゴム層２２と、リムクッションゴム層２４と、インナーライナゴム層２６と、補強ゴム層２７と、を主に有する。

カーカスプライ層１２は、一対の円環状のビードコア１６の間を巻きまわしてトロイダル形状を成した、有機繊維をゴムで被覆した部材であり、第１プライ材１２ａと第２プライ材１２ｂとを含む。第１プライ材１２ａの端部は、タイヤ１０のサイド部の最大幅位置Ｒに比べてタイヤ径方向外側に位置し、第２プライ材１２ｂの端部は、ビードフィラーゴム層２２の端部のタイヤ径方向外側であって、最大幅位置Ｒよりもタイヤ径方向内側に位置する。カーカスプライ層１２のタイヤ径方向外側にベルト層１４が設けられている。ベルト層１４は、タイヤ周方向に対して、所定の角度、例えば２０〜３０度傾斜したスチールコードにゴムを被覆したスチールベルト材１４ａ，１４ｂと、タイヤ周方向に平行な、あるいはタイヤ周方向に対して所定の角度で傾斜した有機繊維をゴムで被覆した有機繊維補強材１４ｃと、を含む。下層のスチールベルト材１４ａが上層のスチールベルト材１４ｂに比べてタイヤ幅方向の幅が長い。スチールベルト材１４ａ，１４ｂのスチールコードの傾斜方向は互いに逆方向であり、スチールベルト材１４ａ，１４ｂは交錯層を形成する。さらに、交錯層のタイヤ径方向外側に有機繊維補強材１４ｃが設けられているので、ベルト層１４は充填された空気圧によるカーカスプライ層１２の膨張を抑制する。

ベルト層１４のタイヤ径方向外側には、トレッドゴム層１８が設けられ、トレッドゴム層１８の端部には、サイドゴム層２０が接続されてサイド部を形成している。サイドゴム層２０のタイヤ径方向内側の端には、リムクッションゴム層２４が設けられ、タイヤ１０を装着するホイールのリムフランジＲ_fと接触する。ビードコア１６のタイヤ径方向外側には、ビードコア１６の周りに巻きまわす前のカーカスプライ層１２の部分と、ビードコア１６の周りに巻きまわしたカーカスプライ層１２の部分との間に挟まれ、ビードコア１６のそれぞれに接するようにビードフィラーゴム層２２が設けられている。タイヤ１０とホイールとで囲まれる空気を充填するタイヤ空洞領域に面するタイヤ１０の内表面には、インナーライナゴム層２６が設けられている。

補強ゴム層２７は、一対のビードコア１６のそれぞれとタイヤトレッド部端との間に形成される２つのサイド領域のカーカスプライ層１２のタイヤ幅方向内側に、カーカス層に沿って設けられた三日月断面形状を成した層である。補強ゴム層２７は、ランフラット状態になってもサイド部が負荷荷重によって屈曲しないように支持する部材である。

図２は、ビード部周りを拡大した部分拡大図である。図３は、第１プライ材１２ａのビードコア１６周りの巻き回しを説明する図である。図３では、第１プライ材１２ａをわかりやすく説明するために第２プライ材１２ｂは記されていない。図２および図３に示すように、カーカスプライ層１２の第１プライ材１２ａの被覆ゴムは、被覆ゴムの厚さが一定の厚さを有する第１の部分と、第１の部分における一定の厚さに対して厚い第２の部分と、を有する。図３に示されるように、ビードコア１６の周りに巻き回されたカーカスプライ層１２の第１プライ材１２ａのタイヤ幅方向外側部分であってリムクッションゴム層２４と第１プライ材１２ａの有機繊維材との間に位置する被覆ゴムの部分には、第２の部分Ｓが配置されている。すなわち、第１プライ材１２ａの有機繊維材の層とリムクッションゴム層２４との間において、第１プライ材１２ａの補強ゴム層の厚さが部分的に厚くなっている。このように第１プライ材１２ａの有機繊維材の層とリムクッションゴム層２４との間の被覆ゴムに第１の部分に対して厚さの厚い第２の部分Ｓを配置するのは、タイヤ１０がランフラット状態になったとき、ビード耐久性を確保できるようにするためである。

図２に示すＡ〜Ｅの寸法の定義を参照しながら、より詳細に説明すると、カーカスプライ層１２の第１のプライ材１２ａの被覆ゴムの第２の部分Ｓにおける最大厚さをＡとし、第１の部分における一定の厚さをＢとしたとき、Ａ／Ｂは、１．３〜３．０であり、好ましくは１．５〜２．５である。また、補強ゴム層２７の三日月断面形状の最大厚さをＣとしたとき、Ａ／Ｃは、０．１０〜０．３５であり、好ましくは０．１５〜０．３０である。さらに、上記被覆ゴムの６０℃におけるｔａｎδが０．２０以下であり、好ましくは、０．１８以下である。ここで、「厚さ」とは、部材や層等をタイヤ径方向に沿って切断したとき、断面形状におけるタイヤ幅方向外側の断面線上の注目点からタイヤ幅方向内側の断面線上の最も近い点までの最短距離をいう。

タイヤ１０のランフラット状態では、リムフランジＲ_fと接触するタイヤ１０の接触端からこの接触端を含む接触面に対して垂直方向に位置するリムクッションゴム層２４とカーカスプライ層１４との境界面で剥離が発生しやすい。しかし、タイヤ１０では、６０℃におけるｔａｎδが０．２０以下の被覆ゴムを従来に比べて厚くすることにより、すなわち、Ａ／Ｂを１．３〜３．０とし、Ａ／Ｃを０．１０〜０．３５とすることにより、上記剥離を抑制することができる。従来、カーカスプライ層とリムクッションゴム層との間に、上記剥離を抑制するための補強材あるいはゴムシートを配置していため、タイヤ重量が増加し、コストも増加し、さらにはタイヤの生産性も低下していた。しかし、本実施形態では、上記構成により、タイヤ重量の増加及び生産性の低下を抑制して、ビード耐久性を向上することができる。すなわち、本実施形態は、ビード耐久性を向上しつつ、タイヤ重量の増加及び生産性の低下を抑制することができる。
被覆ゴムの第２の部分Ｓは、第１プライ材１２ａを作製する段階から設けられてもよいし、タイヤ成形前に、被覆ゴムが一定の厚さを有する第１の部分からなる第１プライ材に、第１の部分と同じゴム物性を有するゴム材を部分的に貼り付けて第２の部分Ｓを作製してもよい。加硫後のタイヤ１０では、ゴム材を部分的に貼り付けて第２の部分Ｓを設けても、第１プライ材１２ａを作製段階から第２の部分Ｓを設けても、同じゴム物性のゴム部材を用いるので区別はつかない。

さらに、リムクッションゴム層の最大厚さをＤとしたとき、Ａ／Ｄは０．２０〜０．５０であることが、よりビード耐久性を向上させる点で好ましい。Ａ／Ｄが０．２０未満の場合、ビード耐久性は向上せず、０．５より大きい場合、タイヤ１０の重量が増加し、コスト及び車両総重量の点で好ましくない。
また、厚さＡと厚さＤを加算した厚さをＦとしたとき、Ｆ／Ｃは０．６０〜０．９０であることが好ましい。Ｆ／Ｃが０．６０未満の場合ビード耐久性は不足し、０．９０より大きいとビード耐久性が過度に向上して、補強ゴム層２７に変形が集中して補強ゴム層２７が損傷する。

さらに、第２の部分Ｓにおける厚さをａとしたとき、ａ／Ｃが０．１０〜０．３５である部分Ｅは、リムクッションゴム層２４の、タイヤ径方向における最も内側の位置を基準にしてタイヤ断面高さＨ（リムクッションゴム層２４の、タイヤ径方向における最も内側の位置から、トレッドゴム層１８の、タイヤ径方向における最も外側の位置までのタイヤ径方向の長さ：図１参照）の１５〜４０％のタイヤ径方向の範囲に配置されていることが好ましい。タイヤ断面高さＨの１５〜４０％の位置は、リムクッションゴム層２４が設けられる位置であり、この範囲の位置に第２の部分Ｓを配置することで、第２の部分Ｓはリムクッションゴム層２４と確実に境界面を形成する。一方、第２の部分Ｓを、タイヤ断面高さＨの１５％未満あるいは４０％を越えるタイヤ径方向の位置に配置しても、ビード耐久性は向上せず、重量が増加するだけである。
さらに、ビードフィラーゴム層２２の６０℃におけるｔａｎδは、０．２０以下であることが好ましく、特に０．１５以下であることが好ましい。ｔａｎδが０．２０を越えると、ビード部の発熱が高くなり、ビード耐久性が低下する。なお、上記被覆ゴムおよびビードフィラーゴム層２２で定めるｔａｎδは、例えば粘弾性スペクトロメータ（例えば、株式会社東洋精機製作所製レオログラフ- ソリッド）を用いて、初期歪１０％、振幅±２％、周波数２０Ｈｚで測定される。

このようにタイヤ１０の厚さおよび位置に関する寸法を規定することにより、後述するように、タイヤの重量増加を抑制しつつ、ビード耐久性を向上させることができる。

なお、本実施形態のタイヤ１０は、第１プライ材１２ａ，第２プライ材１２ｂの２層のプライ材を有するカーカスプライ材１２を用いるが、プライ材が１層のカーカスプライ層を用いてもよい。また、カーカスプライ層１２に用いる繊維は有機繊維に限定されず、スチール線材を用いることもできる。
図４（ａ），（ｂ）は、１層のカーカスプライ層をカーカスプライ層１２として用いたときの、被覆ゴムの第２の部分Ｓの形状が、上記実施形態と異なる形態を示す図である。図３（ａ）に示す形態は、第２の部分Ｓの厚さが、タイヤ径方向下側から徐々に厚くなり、最大厚さＡとなり、その後、徐々に薄くなる形態である。図３（ｂ）に示す形態は、第２の部分Ｓの厚さが、タイヤ径方向下側で急激に厚くなって、最大厚さＡとなり、その後、徐々に薄くなる形態である。なお、タイヤ偏平率が大きくなるほど、サイド部に用いる三日月断面形状の補強ゴム層２７のサイズは大きくなるので、タイヤの重量増加は著しくなる。このため、タイヤの偏平率が６０以上のタイヤに対して、タイヤの重量を抑制しつつビード耐久性を向上させる本実施形態のタイヤ１０を適用することが好ましい。
このように、第２の部分Ｓの厚さの分布は、厚さが一定の第１の部分に比べて厚い限り、特に制限されない。

［実施例］
以下、本発明の空気入りタイヤの効果を調べるために、種々のタイヤを作製してタイヤの重量とビード耐久性の評価を行った。
作製したタイヤのサイズは、２２５／６５Ｒ１７である。ビード耐久性の評価は、ＥＣＥ３０に記載されるランフラットタイヤ用ドラム耐久試験条件でタイヤを試験し、タイヤが破壊するまでの走行距離を求めた。具体的には、作製したタイヤは、リムサイズ１７×６．５Ｊのリムに装着し、内圧０ＭＰａ（大気圧）とし走行速度を８０ｋｍ／時とした。タイヤの負荷荷重は、ＪＡＴＭＡ規定の最大荷重の６５％とした。
下記表１は、従来例、実施例１〜９、比較例１〜６の仕様とそのときの評価結果を示す。表１では、求めた走行距離が従来例を基準として指数化されている。指数は、値が高いほどビード耐久性が向上することを表す。また表１のタイヤの重量は指数で示され、指数の値が高いほど重量が低下することを表す。

下記表１からわかるように、実施例１〜３及び比較例１，２の比較より、Ａ／Ｂが１．３〜３．０であることが必要であり、実施例４〜６及び比較例３，４の比較より、Ａ／Ｃが０．１〜０．３５であることが必要であり、実施例７〜９及び比較例５より、被覆ゴムのｔａｎδは０．２以下であることが必要である。これより、Ａ／Ｂを１．３〜３．０とし、Ａ／Ｃを０．１〜０．３５とし、さらに、ｔａｎδ（６０℃）を０．２以下とすることにより、タイヤの重量を抑制しつつビード耐久性を向上することができることがわかる。

さらに、上記Ａ／Ｂ＝２．０，Ａ／Ｃ＝０．１５，ｔａｎδ＝０．１０に設定して、Ａ／Ｄを種々変化させた実施例１０〜１５のタイヤを作製し、タイヤの重量とビード耐久性の評価を行った。タイヤサイズ、リムサイズ、内圧、走行速度、タイヤの負荷荷重は、上記実施例１〜９、比較例１〜５、従来例の場合と同様にした。評価も、上記実施例１〜９、比較例１〜５、従来例の場合と同様に行った。
下記表２では、実施例１０〜１５の仕様とそのときの評価結果である。ビード耐久性の試験で求めた走行距離は、表１の従来例を基準として指数化している。指数は、値が高いほどビード耐久性が向上することを表す。またタイヤの重量は指数で示され、指数の値が高いほど重量が低下することを表す。

実施例１０〜１５の比較より、Ａ／Ｄを０．２〜０．５にすることが、タイヤの重量を抑制しつつ、ビード耐久性を向上させる点で好ましいことがわかる。

さらに、上記Ａ／Ｂ＝２．０，Ａ／Ｃ＝０．１５，ｔａｎδ＝０．１０，Ａ／Ｄ＝０．３０に設定して、Ｆ／Ｃ及びＥの値（％）を種々変化させた実施例１６〜１９のタイヤを作製し、タイヤの重量とビード耐久性の評価を行った。タイヤサイズ、リムサイズ、内圧、走行速度、タイヤの負荷荷重は、上記実施例１〜９、比較例１〜５、従来例の場合と同様にした。評価も、上記実施例１〜９、比較例１〜５、従来例の場合と同様に行った。
下記表３は、実施例１６〜１９の仕様とそのときの評価結果である。ビード耐久性の試験で求めた走行距離は、表１の従来例を基準として指数化している。指数は、値が高いほどビード耐久性が向上することを表す。またタイヤの重量は指数で示され、指数の値が高いほど重量が低下することを表す。

表３より、Ｆ／Ｃが０．６〜０．９である実施例１６〜１９は、いずれもタイヤの重量を抑制しつつビード耐久性が向上するといえる。また、Ｅの値（％）が１５〜４０％である実施例１６〜１９は、いずれもタイヤの重量を抑制しつつビード耐久性が向上するといえる。
以上より、本実施形態のタイヤの効果は明らかである。

以上、本発明の空気入りタイヤについて詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。

１０空気入りタイヤ
１２カーカスプライ層
１２ａ第１プライ材
１２ｂと第２プライ材
１４ベルト層
１４ａ，１４ｂスチールベルト材
１４ｃ有機繊維補強材
１６ビードコア
１８トレッドゴム層
２０サイドゴム層
２２ビードフィラーゴム層
２４リムクッションゴム層
２６インナーライナゴム層
２７補強ゴム層

Claims

一対のビードコアと、
繊維材を被覆ゴムで被覆し、前記一対のビードコアのそれぞれの周りに巻き回されたカーカスプライ層と、
前記ビードコアのそれぞれとタイヤトレッド部端との間の２つのサイド領域における前記カーカス層のタイヤ幅方向内側に、前記カーカス層に沿って設けられた三日月断面形状を成した補強ゴム層と、
前記空気入りタイヤがリムフランジと接触するリムクッションゴム層と、を有する空気入りタイヤであって、
前記カーカスプライ層の前記被覆ゴムは、前記被覆ゴムの厚さが一定の厚さを有する第１の部分と、前記第１の部分における前記厚さに対して厚い第２の部分と、を有し、
前記ビードコアのそれぞれの周りに巻き回された前記カーカス層のタイヤ幅方向外側部分であって前記リムクッションゴム層と前記繊維材との間に位置する前記被覆ゴムの部分には、前記第２の部分が配置されており、
前記第２の部分における最大厚さをＡとし、前記第１の部分における厚さをＢとしたとき、Ａ／Ｂは、１．３〜３．０であり、
前記補強ゴム層の最大厚さをＣとしたとき、Ａ／Ｃは、０．１０〜０．３５であり、
前記被覆ゴムの６０℃におけるｔａｎδが０．２０以下であり、
前記第２の部分のタイヤ径方向における配置位置は、タイヤ径方向における前記空気入りタイヤの最も内側の位置を基準にしたタイヤ断面高さＨの１５〜４０％の高さの範囲内である、ことを特徴とする空気入りタイヤ。
前記リムクッションゴム層の厚さをＤとしたとき、Ａ／Ｄは０．２０〜０．５０である、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記リムクッションゴム層の厚さをＤとし、前記Ａと前記Ｄを加算した厚さをＦとしたとき、Ｆ／Ｃは０．６０〜０．９０である、請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
さらに、前記カーカス層において、前記カーカス層の巻き回されたタイヤ幅方向外側部分とタイヤ幅方向内側部分の間には、前記ビードコアのそれぞれに接するようビードフィラーゴムが設けられ、前記ビードフィラーゴムの６０℃におけるｔａｎδは、０．２０以下である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
タイヤ偏平率が６０以上である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。