JP4390932B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、空気入りタイヤ、より詳細にはパンクなどにより内圧がゼロ（大気圧）乃至ゼロに近い微圧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カテゴリに属する空気入りラジアルタイヤに関し、特に、低コストと取扱の簡便性とを保持した上で、パンク状態で比較的長距離を高速走行する際の、優れたランフラット（パンク状態での走行）耐久性を備える、断面幅に対する断面高さの比が比較的大きく、特に偏平比の呼びが６０以上である空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ランフラットタイプのラジアルタイヤ（以下「ランフラットタイヤ」という。）は、主としてタイヤの負荷荷重が比較的小さな乗用車などの車両の使途に供するもので、タイヤがフラット（パンク）状態となっても、それがたとえ急速に生じたとしても、一般道路走行中はもとより高速道路の高速走行中であっても、車両、特に乗用車の操縦安定性を著しく損なうことなく安全に走行可能で、かつ比較的長距離の走行を継続しても使用リム（適用リム）から離脱することなく、しかもタイヤが破壊することなく、安全かつ確実に意図する場所まで所定距離、例えば８０〜１６０km走行可能であることが要求される。
【０００３】
そのため各種の構造をもつランフラットタイヤが、ときには工夫をこらした使用リムとの組合わせで提案されている。これら提案の対象となるタイヤは、偏平比の呼びが６０未満の超偏平タイヤと、偏平比の呼びが６０〜８０の比較的断面高さが高い偏平タイヤとに大別される。
【０００４】
上記の超偏平タイヤに関し、最も多く市場で実用に供されているランフラットタイヤは、その一例タイヤ２０の断面を図５に示すように、ビード部２からサイドウォール部３を経てトレッド部４の端部に至る最内側カーカスプライ６−１のタイヤ内面側に、断面三日月状の厚肉強化ゴム層９を適用する構造のタイヤであり、スポーツカー、スポーツタイプカーなどいずれも高速走行を前提とする車種に装着されることが多い。
【０００５】
この種の厚肉強化ゴム層９を有するタイヤ２０は、フラット状態で負荷転動した際に成るべく潰れ変形度合いを軽減するため、ラジアルカーカス６はビードコア５の周りをタイヤ内側から外側へ巻上げるターンアッププライ６−１と、このターンアッププライ６−１を外包みするダウンプライ６−２との２プライ乃至２プライ以上の構成とし、かつターンアッププライ６−１とダウンプライ６−２とで包み込む、ビードコア５外周面からタイヤ最大幅位置近くまで延びる硬質のスティフナーゴム８を備え、ときにビード部２からサイドウォール部３に至る間にケブラーコード又はスチールコードのゴム被覆層（インサートプライと呼ばれる層）を配置する。
【０００６】
一方、比較的断面高さが高い偏平タイヤは、最近になり比較的排気量の大きな輸入高級乗用車や高級国産乗用車に装着される機会が多く、この種のタイヤは装着リムとの協同でランフラット走行を可能とさせるものであり、それはリムに中子を組み込むタイプが主流を占める。その理由は、比較的断面高さが高い偏平タイヤのサイドウォール部３（図５参照）の高さが超偏平タイヤのそれに比し格段に高く、高さの差の分だけサイドウォール部３激しく撓曲し、その結果、望むランフラット耐久性を得ることができない、というものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような図５に示す構成を有するタイヤ２０は、ランフラット走行での耐久性向上のため強化ゴム層９の厚さや高さを増したり、ゴム自体の硬さ、モジュラスを大幅に高めることが提案され実用に供されているが、いずれも製造上の制約、コスト上昇幅の制約があり、結局のところ急激な内圧ゼロ状態となったとき、特に高速走行中の車両の操縦安定性確保は不十分であり、ランフラット状態での走行継続における耐久性も十分ではなく、これらの性能確保及びランフラット耐久性を実用上問題が生じないレベルまで改善したタイヤが望まれている。
【０００８】
また、リムに中子を組み込む手段は、まず、タイヤのホイールへの組み付けが容易ではなく、いわゆるリム組み性に問題があり、次に、タイヤ及びホイールアッセンブリーで重量の大幅上昇は不可避であり、しかも車両のバネ下質量の大幅増加をもたらす結果、車両の振動乗心地性を著しく損なうこととなり、高級乗用車に相応しくないという問題を抱えている。
【０００９】
そこで発明者らは、特に問題となるランフラット耐久性について、図５に示すタイヤ２０のフラット走行時における時系列的故障発生部位と故障原因とを徹底して解明した結果、最も早く故障する部位はベルト７のγ領域（図５参照）の端部であること、この故障が引き金となって、連鎖的にサイドウォール部３のβ領域（図５参照）における強化ゴム層９の故障と、ビード部２のα領域（図５参照）におけるスティフナーゴム８の故障とを引き起こすことが分かり、既に特願平１０−１２１４２２号にて、ベルト７端部と最外側カーカスプライ６−２（図５参照）との間に、図６に示すようなクッションゴム１０を設け、クッションゴム１０のｔａｎδをカーカスプライ６のコード被覆ゴムのｔａｎδ以下とする、特に偏平率６０以上の空気入りタイヤ２１Ａを提案し、この空気入りタイヤ２１Ａは、フラット走行時のベルト７端部の顕著な耐久性向上を有利に実現し、優れたランフラット耐久性を達成し得ることが実証されている。
【００１０】
しかし、今日のランフラット耐久性向上要求は止まることを知らず、要求を満たすランフラット耐久性は、偏平比の呼びが６０以上の空気入りタイヤといえども、高速道路上でのフラット走行にて制限速度上限での走行持続の下、先に触れた８０〜１６０kmは少なくとも走行可能であること、が条件付けられている。この厳しい条件に対し、先に述べた新規提案の空気入りタイヤ２１Ａにおける優れたランフラット耐久性をさらに一層向上させる必要が生じてきた、というのが現状である。
【００１１】
従って、この発明の請求項１〜８に記載した発明は、従来の厚肉強化ゴム層を適用して実用上支障を来さないコストに抑え、かつリム組み性などの取扱の簡便性を保持した上で、製造面での不具合を伴うことなく、また振動乗心地性を許容できる範囲内に保持した上で、しかもパンクなどによる急速なエアー抜けでも、乗用車などの車両の安全走行を保証し、しかも高速道路上を制限速度乃至それに近い速度の高速走行を長時間維持しても致命的故障が生じない、高度に優れたランフラット耐久性を発揮することができる、特に偏平比の呼びが６０以上の空気入りタイヤの提供を目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の請求項１に記載した発明は、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のゴム被覆になるカーカスと、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、ビードコアの直上位置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、ビード部のビードコア近傍位置からトレッド部の端部近傍位置までにわたる最内側カーカスプライの内面側に、断面ほぼ三日月状の強化ゴム層とを有する空気入りタイヤにおいて、ベルトの端部とカーカスの最外側プライとの間にクッションゴムを介装し、かつ、ビードフィラーゴムと該ビードフィラーゴムを取り囲むカーカスプライとの間に、５０％モジュラスがビードフィラーゴム及び強化ゴム層よりも低い値をもつ少なくとも１枚の保護ゴムシートを、ビードフィラーゴムのタイヤ半径方向外方端と、強化ゴム層のタイヤ半径方向内方端とをそれぞれ通るタイヤ回転軸心と平行な直線間に配置して成ることを特徴とする空気入りタイヤである。
また、この発明の請求項２に記載した発明は、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のゴム被覆になるカーカスと、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、ビードコアの直上位置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、ビード部のビードコア近傍位置からトレッド部の端部近傍位置までにわたる最内側カーカスプライの内面側に、断面ほぼ三日月状の強化ゴム層とを有する空気入りタイヤにおいて、ベルトの端部とカーカスの最外側プライとの間にクッションゴムを介装し、かつ、ビードフィラーゴムに対向する位置の強化ゴム層の部分と該強化ゴム層に最隣接するカーカスプライとの間に、５０％モジュラスがビードフィラーゴム及び強化ゴム層よりも低い値をもつ少なくとも１枚の保護ゴムシートを、ビードフィラーゴムのタイヤ半径方向外方端と、強化ゴム層のタイヤ半径方向内方端とをそれぞれ通るタイヤ回転軸心と平行な直線間に配置して成ることを特徴とする空気入りタイヤである。
更に、この発明の請求項３に記載した発明は、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のゴム被覆になるカーカスと、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、ビードコアの直上位置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、ビード部のビードコア近傍位置からトレッド部の端部近傍位置までにわたる最内側カーカスプライの内面側に、断面ほぼ三日月状の強化ゴム層とを有する空気入りタイヤにおいて、ベルトの端部とカーカスの最外側プライとの間にクッションゴムを介装し、かつ、ビードフィラーゴムと該ビードフィラーゴムを取り囲むカーカスプライとの間に５０％モジュラスがビードフィラーゴム及び強化ゴム層よりも低い値をもつ少なくとも１枚の保護ゴムシートを配設するとともに、ビードフィラーゴムに対向する位置の強化ゴム層の部分と該強化ゴム層に最隣接するカーカスプライとの間に５０％モジュラスがビードフィラーゴム及び強化ゴム層よりも低い値をもつ少なくとも１枚の保護ゴムシートを配設し、かつ、前記保護ゴムシートを、ビードフィラーゴムのタイヤ半径方向外方端と、強化ゴム層のタイヤ半径方向内方端とをそれぞれ通るタイヤ回転軸心と平行な直線間に配置して成ることを特徴とする空気入りタイヤである。
【００１３】
この発明の請求項４に記載した発明は、カーカスの少なくとも１プライは、ビードコアの周りに内側から外側に向かって折り返されてなるターンアッププライであって、トロイド状に延びるプライ本体と折返し部とからなる空気入りタイヤである。
【００１４】
ここに、カーカスが２プライ以上で構成される場合には、上記の折返し部を有する、いわゆるターンアッププライと、ターンアッププライをその折返し部を含め外包みするダウンプライとのアップ−ダウンのプライ構成とする。以下同じである。
【００１５】
また、この発明の請求項５に記載した発明は、上記構成のタイヤを標準リムに組み付け、前記標準リムに組み付けた空気入りタイヤに最高空気圧の１５％に相当する空気圧を適用したタイヤとリムとの組立体の断面にて、標準リムのフランジの曲率中心からタイヤ内側に向かってタイヤ回転軸線と平行に引いた直線に対しタイヤ半径方向外方側に６０°の傾斜角度で前記曲率中心から引いた直線と該直線の両側の範囲にわたって、保護ゴムシートが存在する空気入りタイヤである。
【００１６】
ここで上記の最高空気圧及び標準リムとは、ＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ（１９９８年版）（以下「ＪＡＴＭＡ規格」という。）の「一般情報」の章における第４項「タイヤの測定方法」（１）に記載されている最高空気圧（最大負荷能力に対応する空気圧）及び第５項「適用リム」の（１）〜（３）に記載されている標準リムを意味する。より詳細には、ＪＡＴＭＡ規格にて各タイヤ種別毎に定められた「空気圧−負荷能力対応表」及び「適用リム表」それぞれに記載された数値及びリムサイズを用いるものとする。なお標準リムは「適用リム表」の中で下線を付したリムである。
【００１７】
さらに、「空気入りタイヤを標準リムに組み付け、これに最高空気圧の１５％に相当する空気圧を適用する」とは、標準リムに組み込んだタイヤに一旦上記最高空気圧以上の内圧を適用してタイヤを標準リムに十分にフィットさせた状態とした後、充てん空気を最高空気圧の１５％に相当する微圧まで排気すること、又は十分なフィット状態を保持しながら、一旦、内圧ゼロまで排気して、更めて最高空気圧の１５％に相当する微圧まで圧搾空気を充てんすることを意味する。
【００１９】
また、請求項６に記載した発明のように、保護ゴムシートは、カーカスプライの折返し部に沿って該折返し部とビードフィラーゴムとの間に配置する場合には、タイヤ半径方向外方端の、ビードコアのタイヤ半径方向最外方端から測った高さＨａは、標準リムのフランジの曲率中心からタイヤ内側に向かってタイヤ回転軸線と平行に引いた直線に対しタイヤ半径方向外方側に６０°の傾斜角度で前記曲率中心から引いた直線と最外側カーカスプライの外側表面との交点の、上記と同じに測った高さＨｂの２倍以下であるのが好ましい。
【００２０】
保護ゴムシートのゴム物性に関し、請求項７に記載した発明のように、保護ゴムシートの５０％モジュラスは、強化ゴム層の５０％モジュラスの０．３０〜０．８４倍の範囲内にあること、そして請求項８に記載した発明のように、保護ゴムシートは、２５℃でのｔａｎδが０．０４〜０．１１の範囲内にある物性を有することがより好適である。
【００２１】
ここに上記５０％モジュラスの値は、ＪＩＳ Ｋ ６２５１−1993の「加硫ゴムの引張試験方法」に記載されている内容に従い、「引張応力」の項に記載された算出式に基づき求められる値であり、また、上記ｔａｎδの値は、ＪＩＳ Ｋ６３９４−1995の「加硫ゴムの動的性質試験方法」に記載されている（１）非共振方法のうち「荷重波形、たわみ波形による場合」に従い、変形の種別を引張りとして求められる値である。尚、上記ｔａｎδの値は、実際の試験に当り、初期引張荷重１６０ｇｆ、動的ひずみ１．０％、周波数５２Ｈｚの試験条件の下で求められる。
【００２２】
また、保護ゴムシートの厚さに関し、請求項９に記載した発明のように、保護ゴムシートは０．４〜４．０ｍｍの範囲内の厚さを有することが好ましい。
さらに厳密に言えば、保護ゴムシートは、ビードフィラーゴムとカーカスプライ本体との間及び／又は強化ゴム層とカーカスプライ本体との間に配置する場合には、０．６〜４．０ｍｍの範囲内の厚さを有し、また、カーカスプライの折返し部に沿って該折返し部とビードフィラーゴムとの間に配置する場合には、０．４〜４．０ｍｍの範囲内の厚さを有するのがより好適である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図１〜図４に基づき説明する。
図１は、この発明による空気入りタイヤを標準リムに組み付け、内圧を微圧としたときの組立体の左半断面図であり、図２及び図３は、図１に示すタイヤとは別の発明による空気入りタイヤを標準リムに組み付け、内圧を微圧としたときの組立体の左半断面図であり、図４は、図１に示すタイヤのビード部を中心とする要部の拡大断面図である。
【００２４】
図１〜図３において、空気入りタイヤ１は、偏平比の呼びが６０以上の乗用車用空気入りタイヤ（以下「タイヤ１」という。）であり、タイヤ１は、一対のビード部２（片側のみ示す）と、一対のサイドウォール部３（片側のみ示す）と、両サイドウォール部３に連なるトレッド部４とを有し、一対のビード部２内に埋設したビードコア５相互間にわたり上記各部２、３、４を補強する１プライ以上、図示例は２プライのラジアル配列コードのゴム被覆になるカーカス６と、カーカス６の外周でトレッド部４を強化するベルト７とを有する。
【００２５】
図示例のカーカス６は、ビードコア５の周りをタイヤ１の内側から外側へ向け折返した折返し部６−１ｕを有するターンアッププライ６−１と、ターンアッププライ６−１の本体６−１ｂ及び折返し部６−１ｕを外包みしてビードコア５近傍に終端を有するダウンプライ６−２とを備える。図示例のカーカス６ではターンアッププライ６−１が最内側カーカスプライを形成する。
【００２６】
カーカス６のターンアッププライ６−１及びダウンプライ６−２は、ラジアル配列コードのゴム被覆プライになり、コードにはポリエステルコード、レーヨンコード、ナイロンコードのような有機繊維コードを適用する。また、図示を省略したが、カーカス６が、２プライ以上のターンアッププライ６−１と１プライ以上のダウンプライ６−２とを有する構成とすること、また、カーカス６がダウンプライ６−２を有することなく、ターンアッププライ６−１のみを有する構成とすることを可とする。
【００２７】
ベルト７は、２層以上、図示例は２層のコード交差層、望ましくは２層のスチールコード交差層７−１、７−２を有する他、これら交差層の外周で２層のスチールコード交差層を外包みする、図１に破線で示す有機繊維コード層、例えばナイロン６６コード乃至ケブラーコードの螺旋巻回層７−３を有する。スチールコード交差層はタイヤ赤道面Ｅを挟んでそれぞれの層のスチールコードが交差する配置になり、図示例ではカーカス６に隣接するスチールコード層７−１の幅がその外側のスチールコード層７−２の幅より広い。
【００２８】
また、タイヤ１は、ビードコア５の外周面からトレッド部４の端部に向け先細り状に延びる硬質のビードフィラーゴム８を有し、折返し部６−１ｕを含むターンアッププライ６−１と、ダウンプライ６−２とでビードフィラーゴム８を覆う。
【００２９】
さらにタイヤ１は、ビード部２のビードコア５近傍位置からトレッド部４の端部近傍位置までにわたるカーカス６の最内側プライ、すなわち図１では、ターンアッププライ６−１の内面側に、ランフラットタイヤに固有の、断面が三日月状の強化ゴム層９（片側のみ示す）を備える。強化ゴム層９は、仮にタイヤ内圧がゼロになったとしても、走行中の車両総重量を安定して支持し、タイヤ１の使用リムからの離脱を防止し、タイヤ１の破壊を阻止するため、そして、例えば８０〜１６０km/hでの高速走行中における急速なパンク時にも走行安定性を保持可能とするため、硬質ゴムにより構成され、タイヤ半径方向（以下「半径方向」という。）中央領域を厚さが８〜１２ｍｍの厚肉部とする一方、半径方向両端部を先細り状に形成する。
【００３０】
また、タイヤ１には、ベルト７の端部とカーカス６の最外側プライのダウンプライ６−２との間にクッションゴム１０を介装し、クッションゴム１０のｔａｎδをダウンプライ６−２のコード被覆ゴムのｔａｎδの値以下として、ベルト７の端部でのランフラット耐久性向上を図る。
【００３１】
ここで、まず、図１に示すタイヤ１は、ビードフィラーゴム８とこれを取り囲むカーカスプライとの間、すなわち、ターンアッププライ６−１の本体６−１ｂ、折返し部６−１ｕ、及びダウンプライ６−２と、ビードフィラーゴム８との間に、少なくとも１枚の保護ゴムシートを有するものであり、より詳細には、ターンアッププライ６−１の本体６−１ｂとビードフィラーゴム８との間には、ビードフィラーゴム８よりも軟質である１枚の保護ゴムシート１１を配設し、折返し部６−１ｕからダウンプライ６−２にわたるプライ部分とビードフィラーゴム８との間には、ビードフィラーゴム８より軟質の１枚の保護ゴムシート１２を配設して、合計２枚の保護シートを有する。
【００３２】
これをさらに詳述すれば、図１に示すタイヤ１は、ビードフィラーゴム８を取り囲むカーカスプライの表面、すなわちターンアッププライ６−１の本体６−１ｂのタイヤ外側を向く表面（以下「外側表面」という。）、折返し部６−１ｕのタイヤ内側を向く表面（以下「内側表面」という。）及びダウンプライ６−２の内側表面と、これら表面と対向するビードフィラーゴム８との間に保護ゴムシート１１、１２を有するということである。
【００３３】
さらに、ビードフィラーゴム８とターンアッププライ６−１の本体６−１ｂとの間に保護ゴムシート１１を配設するとは、具体的にはビードフィラーゴム８とターンアッププライ６−１の本体６−１ｂとを保護ゴムシート１１を介して互いに結合させることを意味し、また、ビードフィラーゴム８と、折返し部６−１ｕからダウンプライ６−２にわたるプライ部分との間に保護ゴムシート１２を配設するとは、具体的には、ビードフィラーゴム８と前記プライ部分とを保護ゴムシート１２を介して互いに結合させることを意味する。なお、折返し部６−１ｕの巻上げ端位置がサイドウォール部又はこれを超える位置にまで達するような構成のタイヤでは、必ずしもダウンプライ６−２に保護ゴムシート１２を接合させる必要はない。
【００３４】
次に、図２に示すタイヤ１は、強化ゴム層９と、これに最隣接するカーカスプライ表面、すなわち図示例ではターンアッププライ６−１の本体６−１ｂの内側表面との間に、強化ゴム層９より軟質の保護ゴムシート１３を有するものである。
【００３５】
また、図３に示すタイヤ１は、図１に示す保護ゴムシート１１及び１２と、図２に示す保護ゴムシート１３とを合わせ備えるタイヤである。よって、この発明では、保護ゴムシート１１のみを備えるタイヤと、保護ゴムシート１１及び１２のみを備えるタイヤと、保護ゴムシート１１、１２及び１３の全てを備えるタイヤとを包含する。図１〜図３に示す保護ゴムシート１１、１２、１３の半径方向内方端は、いずれもビードコア５の近傍に位置させる。
【００３６】
保護ゴムシート１１、１２、１３はいずれも、ビードフィラーゴム８及び強化ゴム層９のいずれとも異なるゴム質を有し、保護ゴムシート１１、１２、１３と、ビードフィラーゴム８及び強化ゴム層９との三者間で、ゴムのＪＩＳ硬度乃至５０％モジュラス（Ｍ₅₀）の値に関し、ビードフィラーゴム８と強化ゴム層９とは比較的高い値を有し、保護ゴムシート１１、１２、１３はビードフィラーゴム８及び強化ゴム層９より低い値を有する。なお図１〜図３に示す符号１４は、空気不透過性に優れるハロゲン化ブチルゴムのインナーライナであり、よってタイヤ１はチューブレスタイヤである。
【００３７】
ここで、図５に左半断面を示す従来のランフラットタイヤ２０に生じる符号α、βで囲む領域の故障は、α領域のビードフィラーゴム８と、β領域の強化ゴム層９とを或る割合の下で、容積を増加させ、かつゴムの硬度乃至モジュラスを高めて、フラット走行下における領域α、βにおけるひずみを低減することにより、ある程度までは改善可能である。しかし、最初の故障部位が、α及びβ領域からベルト７の端部のγ領域に移行し、故障改善度合いに限界が生じ、この改善限界では顧客市場のランフラット耐久性向上要望を満たすことはできない。
【００３８】
そこでフラット走行における故障改善度合いを更に高めるため、先に触れたように、図６のタイヤ左半断面図を参照し、ベルト７の最内コード層７−１の端部と最外側のダウンプライ６−２との間にクッションゴム層１０を設けたランフラットタイヤ２１Ａを既に提案し、これによりγ領域のランフラット耐久性を著しく向上させ、これまでに例を見ない優れたランフラット耐久性を実現させることができた。しかし、従来の技術で述べたように、ランフラット耐久性の一層の向上要求は止まるところを知らず、この要求を満たすためには、タイヤ２１Ａのγ領域のランフラット耐久性向上に伴い、γ領域との間で耐久性上バランスに欠けるα領域での故障が発生しやすくなるという、循環問題の解決が必要となる。
【００３９】
このように新たに発生しやすくなるα領域での故障は、ビードフィラーゴム８と、このゴム８に両側で接合するカーカス６のプライとの間のセパレーション、乃至はビードフィラーゴム８に対向する位置の強化ゴム層９とカーカス６のプライとの間のセパレーションである。これらセパレーション故障発生のメカニズムを考究した結果、以下のことを解明することができた。考究結果を、フラット走行中のタイヤ左半断面を示す図７に基づき説明する。図７中、符号１５は標準リム、符号１５Ｆはフランジである。
【００４０】
図７において、α領域に生じるひずみとβ領域に生じるひずみとを可能な限り低減させるため、ビードフィラーゴム８及び強化ゴム層９の双方のゴムのモジュラス乃至硬度を高め、かつゴムの容積を増加させると、β領域ではセパレーション故障発生の抑制効果が明確に現れる一方、α領域においては、依然としてセパレーション故障が発生し、故障抑制効果を殆ど示さないことが分かった。
【００４１】
荷重が負荷されたタイヤのフラット走行時、α領域にどのようなひずみが作用しているかを調べた結果、カーカス６のプライ本体６−１ｂとビードフィラーゴム８との接合面には図示の矢印Ａ方向の大きなせん断ひずみεa が、カーカス６のプライ折返し部（折返し部高さが低いタイヤではダウンプライも含む）とビードフィラーゴム８との接合面には図示の矢印Ｂ方向の大きなせん断ひずみεb が、そしてカーカス６のプライ本体６−１ｂと強化ゴム層９との接合面には、せん断ひずみεa 、εb の作用方向とは逆方向の、矢印Ｃ方向の大きなせん断ひずみεc が、それぞれ発生していることを突き止めた。
【００４２】
せん断ひずみεa 、εb は、ビードフィラーゴム８のビードコア５（全体がほぼスチールから構成されている）からの突き上げ力により生じること、せん断ひずみεb にはさらにリム１５のフランジ１５Ｆからの突き上げ力も加わること、そしてせん断ひずみεc は、強化ゴム層９のビードコア５に向かう変位傾向により生じることが分かり、これらせん断ひずみεa 、εb 、εc が、カーカス６のプライコードをコード被覆ゴムから引き剥がすように働く結果、コードと被覆ゴムとの間に初期のセパレーション核が生じ、この核が急速に発展してセパレーション故障に至ることを解明した。
【００４３】
よって、矢印Ａ、Ｂ方向のせん断ひずみεa 、εb が、矢印Ｃ方向のせん断ひずみεc に比し著しく大きいタイヤ１においては、図１に示すタイヤ１のように、ビードフィラーゴム８とターンアッププライ６−１の本体６−１ｂの外側表面との間に、ビードフィラーゴム８より軟質の保護ゴムシート１１を配置し、そして、ビードフィラーゴム８と、折返し部６−１ｕの内側表面からダウンプライ６−２の内側表面にわたるプライ部分との間に、同じくビードフィラーゴム８より軟質の保護ゴムシート１２を配置することにより、保護ゴムシート１１及び１２それぞれにせん断ひずみεa 、εb を集中作用させる。
【００４４】
保護ゴムシート１１及び１２は、ビードフィラーゴム８より軟質であるから、せん断ひずみεa 、εb を保護ゴムシート１１及び１２に集中させても、保護ゴムシート１１、１２がターンアッププライ６−１の本体６−１ｂ及び折返し部６−１ｕを含む前記プライ部分の双方に及ぼすせん断応力は、保護ゴムシート１１及び１２を備えていないビードフィラーゴム８自体が上記同様に及ぼすせん断応力に比しより小さくなる。
【００４５】
上記の、より小さなせん断応力の作用を受けるターンアッププライ６−１の本体６−１ｂにおけるコードとコード被覆ゴムとの間のひずみは大幅に低減し、同じくより小さなせん断応力の作用を受ける折返し部６−１ｕを含む前記プライ部分におけるコードとコード被覆ゴムとの間のひずみも大幅に低減し、その結果、α領域におけるコードのセパレーション核の発生と、この核からのセパレーションへの進展が十分に抑制され、結局、タイヤ１全体のランフラット耐久性が大幅に向上する。フラット走行時におけるα領域の変形は定ひずみ変形であるから、上記の効果は常に保証される。
【００４６】
また、矢印Ｃ方向のせん断ひずみεc が、矢印Ａ、Ｂ方向のせん断ひずみεa、εb に比し著しく大きいタイヤ１においては、図２に示すタイヤ１のように、ビードフィラーゴム８に対向する位置における強化ゴム層９と、これに最隣接するカーカスプライ、即ち、ターンアッププライ６−１の本体６−１ｂの内側表面との間に、強化ゴム層９よりも軟質の保護ゴムシート１３を配置することにより、せん断ひずみεc を保護ゴムシート１３に集中作用させ、保護ゴムシート１３がターンアッププライ６−１の本体６−１ｂの及ぼすせん断応力を低減させ、これによりターンアッププライ６−１の本体６−１ｂにおけるコードとコード被覆ゴムとの間のひずみを大幅に低減させ、その結果、α領域におけるセパレーション発生は十分に抑制され、タイヤ１全体のランフラット耐久性が大幅に向上するのは前記するところと同じである。
【００４７】
また、せん断ひずみεa 、εb 、εc のいずれをも無視し得ない大きさのタイヤ１にあっては、図３に示すように、先に述べた保護ゴムシート１１、１２及び１３の全てを配置し、これによりせん断ひずみεa 、εb 、εc が作用するα領域各部のセパレーション発生を抑制することができる。なお、せん断ひずみが、εa ≫εb の場合は保護ゴムシート１１のみの配置で済ませ、εa ≪εb の場合は保護ゴムシート１２のみの配置で済ますことも可とする。
【００４８】
さらに、図１〜図３は、タイヤ１をその標準リム１５（図では、リムの輪郭線のみを示す。）に組み付けたタイヤ１とリム１５の組立体に、タイヤ１の最高空気圧の１５％の微圧を充てんしたときの組立体の左半断面を示し、図１〜図３において、リム１５のフランジ１５Ｆの輪郭の円弧の曲率中心Ｐからタイヤ１の内側に向かい、タイヤ１の回転軸線（図示省略）と平行に引いた直線Ｌに対し、半径方向外方側に６０°の傾斜角度で前記曲率中心Ｐから引いた直線Ｌｐ上を含むその両側の範囲にわたって、ビードフィラーゴム８と保護ゴムシート１１、１２、１３とが存在することを要する。なぜなら、直線Ｌｐ上を含むその両側の範囲にわたって、前記したα領域（図５参照）が存在するからである。
【００４９】
また、図１〜図３において、保護ゴムシート１１、１２、１３は、ビードフィラーゴム８の半径方向外方端Ｑを通りタイヤ１の回転軸線と平行な直線Ｌｑと、強化ゴム層９の半径方向内方端Ｒを通りタイヤ１の回転軸線と平行な直線Ｌｒとで挟まれる領域内に配置する。
【００５０】
また、図１に示すタイヤ１の要部拡大図である図４において、カーカスプライの折返し部に沿ってこれとビードフィラーゴムとの間に保護ゴムシート１２を配置する場合には、ビードコア５の最大半径位置を通りタイヤ１の回転軸線と平行な直線Ｌ₅ からタイヤ径方向に測った保護ゴムシート１２の半径方向外方端の高さＨａ（ｍｍ）は、曲率中心Ｐを通る６０°の直線Ｌ_P と、カーカス６の最外側プライの外側表面、図示例ではダウンプライ６−２の外側表面との交点Ｓの、直線Ｌ₅ から測った高さＨｂ（ｍｍ）との間で、Ｈａ＝１．６×Ｈｂ〜２×Ｈｂの範囲内とするのが適合する。この範囲内とすれば保護ゴムシート１２を前記したα領域内に存在させることができる。高さＨａが２×Ｈｂを超える高さまで保護ゴムシート１２を延長しても、カーカス６のプライセパレーション発生抑制効果は向上せず、意味をもたない。これに対しビードフィラーゴム８の半径方向外方端Ｑの下限高さ位置は２×Ｈｂ以上とすることが好ましい。
【００５１】
ここで以下、保護ゴムシート１１、１２、１３の適合ゴム物性範囲と、適合厚さ範囲とに関し述べる。いずれも３種類のサイズの乗用車用ラジアルプライタイヤ１について実験した結果を纏め、導き出したものである。サイズは、２２５／６０Ｒ１６、２１５／６５Ｒ１５、２４５／７０Ｒ１６（ＲＶ車両用）であり、これらタイヤ１を各サイズ毎の標準リム１５に組み付け、一旦各タイヤ１に最高空気圧を適用してタイヤ１をリム１５に完全にフィットさせた後、空気圧をゼロ（バルブコアを取り外した状態）とし、これらタイヤ１とリム１５との組立体を、表面速度８９km/hで回転するドラムに各タイヤをその最大負荷能力の約７６％に相当する荷重で押圧し、故障が生じるまでに走行した距離を計測することでランフラット耐久性を確かめた。
【００５２】
適合ゴム物性範囲として、まず、荷重負荷の下でのタイヤ１のフラット走行では、α領域の発熱量が多量であるため、高温度による熱故障を回避する必要があり、発熱量を左右するゴム物性としての２５℃でのｔａｎδを取り上げ、保護ゴムシート１１、１２、１３のｔａｎδを４水準とするランフラット耐久性実験を実施し、実験結果をプロット図として図８に示し、次に、保護ゴムシート１１、１２、１３にせん断ひずみを有効に集中させることができる５０％モジュラス（Ｍ₅₀）を、強化ゴム層９の５０％モジュラス（Ｍ₅₀）に対する比率として４水準とり、ランフラット耐久性実験を実施し、実験結果をプロット図として図９に示す。但し、ビードフィラーゴム８と強化ゴム層９には同一ゴムを用いた。
【００５３】
また、保護ゴムシート１１、１２、１３の適合厚さは、保護ゴムシート１１、１３の場合と、保護ゴムシート１２の場合とに分けて、それぞれ厚さ（ｍｍ）を５水準にとり、各水準にてタイヤ１のランフラット耐久性実験を実施し、保護ゴムシート１１、１３の場合の実験結果は図１０に、保護ゴムシート１２の場合の実験結果は図１１に、それぞれプロット図として示す。図８〜図１１の縦軸の数値は、いずれも従来タイヤ２１の改良タイヤ２１Ａをコントロールタイヤとして、これを１００とする指数であらわし、値が大なるほど良いとした。なお各図中、印●はプライセパレーション故障をあらわし、印■はプライセパレーション故障ではなく、強化ゴム層９の破壊故障である。
【００５４】
図８から、２５℃におけるｔａｎδは０．１１以下であるゴムが保護ゴムシート１１、１２、１３として適合することが分かり、その一方で、ｔａｎδが０．０４未満ではランフラット耐久性の向上が見られず（別実験による）、しかもｔａｎδが０．０４未満のゴムは引張強さが小さくなり過ぎ、保護ゴムシート用ゴムとして不適合であるから、結局、２５℃におけるｔａｎδは０．０４〜０．１１の範囲内にあるのが好ましい。
【００５５】
図９から、ビードフィラーゴム８及び強化ゴム層９の５０％モジュラスに対する保護ゴムシート１１、１２、１３の５０％モジュラスの比率は８４％以下であるのが保護ゴムシート１１、１２、１３として好ましいことが分かる一方、この５０％モジュラス比率が３０％未満では、ビードフィラーゴム８及び強化ゴム層９との間で極端な剛性段差が付される結果、保護ゴムシート１１、１２、１３に故障が転移して、これらゴムシートを用いる効果が相殺される。よって、保護ゴムシート１１、１２、１３の５０％モジュラスは、強化ゴム層９（ビードフィラーゴム８）の５０％モジュラスの０．３０〜０．８４倍の範囲内が適合する。尚、図８及び図９での上限値はいずれもコントロールタイヤ２１Ａの１．１倍以上を基準としたものである。
【００５６】
図１０から、保護ゴムシート１１、１３の厚さは０．６ｍｍ以上であることが好ましく、図１１から保護ゴムシート１２の厚さは０．４ｍｍ以上であることが好ましいことが分かる。その一方で、保護ゴムシート１１、１２、１３が４．０ｍｍを超える厚さになると、余りにも厚くなり過ぎて保護ゴムシート１１、１２、１３を配置した部分の発熱量が過大になり、耐発熱性が低下し、ランフラット耐久性の向上が達成できないため不可である。結局、保護ゴムシート１１、１３の厚さは０．６〜４．０ｍｍの範囲内にあること、そして保護ゴムシート１２の厚さは０．４〜４．０ｍｍの範囲内にあることが好ましい。尚、図１０及び図１１での下限値はいずれもコントロールタイヤ２１Ａの１．１倍以上を基準としたものである。
【００５７】
【実施例】
乗用車用ラジアルタイヤで、サイズは、２２５／６０Ｒ１６であり、構成は図１〜図３に示すところに従い、カーカス６は１プライのターンアッププライ６−１と１プライのダウンプライ６−２とからなり、いずれもラジアル配列ポリエステルコードのゴム被覆になり、ベルト７は２層のゴム被覆スチールコード交差層７−１、７−２と、１層の６，６ナイロンコードの螺旋巻回ゴム被覆層からなるキャッププライ７−３とを有する。
【００５８】
保護ゴムシート１１、１２、１３の２５℃におけるｔａｎδ、強化ゴム層９（ビードフィラーゴム８と同一ゴム）の５０％モジュラスに対する保護ゴムシート１１、１２、１３の５０％モジュラスの比（Ｍ₅₀Ｒ）の値、保護ゴムシート１１の厚さｄ₁₁（ｍｍ）、保護ゴムシート１２の厚さｄ₁₂（ｍｍ）、保護ゴムシート１３の厚さｄ₁₃（ｍｍ）を、それぞれ実施例１〜１３につき表１に示す。なお各実施例に対応する図面を表１に併記する。各実施例のランフラット耐久性を評価するため、保護ゴムシート及びクッションゴム１０をもたない他は全て実施例１に合わせた従来例タイヤ２０、及び保護ゴムシートをもたない比較例タイヤ２１Ａも準備した。
【００５９】
【表１】

【００６０】
実施例１〜１３、従来例及び比較例の各タイヤを供試タイヤとして、これらタイヤを標準リム６1/2 ＪＪに組み付け、これに一旦最高空気圧乃至それに近い空気圧を充てんした後、空気圧をゼロ（大気圧）としてタイヤをフラット状態とし、表面速度８９km/hで回転するドラムに各フラットタイヤを、最大負荷能力７５０kgf の７６％に相当する荷重５７０kgf 負荷の下で押圧し、タイヤに故障が生じるまでの走行距離を測定した。測定結果は比較例タイヤを１００とする指数にてあらわし、この指数をもってランフラット耐久性とした。値は大なるほど良く、走行距離指数として測定結果を表１に記載した。
【００６１】
表１に示す結果から、従来例タイヤに対しては元より、比較例タイヤに対しても保護ゴムシート１１、１２、１３を設けた実施例の各タイヤのランフラット耐久性が向上していること、それも強化ゴム層９のゴムに対する５０％モジュラスの比を適当に設定することにより、また、保護ゴムシートの厚さを適当に設定することにより、ランフラット耐久性を大幅に向上させることができることが分かる。
【００６２】
【発明の効果】
この発明の請求項１〜８に記載した発明によれば、従来の厚肉強化ゴム層を適用し、保護ゴムシートの追加のみの簡単な構成により高い生産性の下で、製造コストも含め実用性に富むコストを保持し、かつリム組み性などの取扱の簡便性も保持した上で、パンクなどによる急速なエアー抜けでも、乗用車などの車両の安全走行を保証し、しかも高速道路上を制限速度乃至それに近い速度の高速走行を長時間維持しても致命的故障が生じない、高度に優れたランフラット耐久性を発揮することができる、特に偏平比の呼びが６０以上の空気入りタイヤを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施形態例の空気入りタイヤとリムとの組立体の左半断面図である。
【図２】 図１に示すタイヤとは別のタイヤとリムとの組立体の左半断面図である。
【図３】 図１、２に示すタイヤとは別のタイヤとリムとの組立体の左半断面図である。
【図４】 図１に示すタイヤの要部拡大断面図である。
【図５】 従来の空気入りタイヤの左半断面図である。
【図６】 比較空気入りタイヤの左半断面図である。
【図７】 ランフラット走行時のタイヤの半断面図である。
【図８】 ドラムによるフラット走行距離とｔａｎδとの関係を示すプロット図である。
【図９】 ドラムによるフラット走行距離と強化ゴム層の５０％モジュラスに対する保護ゴムシートの５０％モジュラスの比率との関係を示すプロット図である。
【図１０】 ドラムによるフラット走行距離と保護ゴムシート１１，１３の厚さとの関係を示すプロット図である。
【図１１】 ドラムによるフラット走行距離と他の保護ゴムシートの厚さ１２との関係を示すプロット図である。
【符号の説明】
１ 空気入りタイヤ
２ ビード部
３ サイドウォール部
４ トレッド部
５ ビードコア
６ カーカス
６−１ ターンアッププライ
６−１ｂ プライ本体
６−１ｕ 折返し部
６−２ ダウンプライ
７ ベルト
８ ビードフィラーゴム
９ 強化ゴム層
１０ クッションゴム
１１、１２、１３ 保護ゴムシート
１４ インナーライナ
１５ 標準リム
１５Ｆ リムのフランジ
Ｅ タイヤ赤道面
Ｐ リムフランジ円弧の曲率中心
Ｌｐ 中心Ｐからの６０度の傾斜直線
Ｑ ビードフィラーゴムの半径方向外方端
Ｌｑ 端Ｑを通るタイヤ回転軸線に平行な直線
Ｒ 強化ゴム層半径方向内方端
Ｌｒ 端Ｒを通るタイヤ回転軸線に平行な直線
Ｓ 傾斜直線Ｌｐと最外側プライ外面との交点
Ｌ₅ ビードコア半径方向最外方端を通るタイヤ回転軸線に平行な直線
Ｈａ 折返し部に沿う保護ゴムシート１２の半径方向外方端位置を直線Ｌ₅ からタイヤ径方向に測ったときの高さ
Ｈｂ 交点Ｓを直線Ｌ₅ からタイヤ径方向に測ったときの高さ

Claims (9)

1. 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のゴム被覆になるカーカスと、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、ビードコアの直上位置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、ビード部のビードコア近傍位置からトレッド部の端部近傍位置までにわたる最内側カーカスプライの内面側に、断面ほぼ三日月状の強化ゴム層とを有する空気入りタイヤにおいて、
   ベルトの端部とカーカスの最外側プライとの間にクッションゴムを介装し、かつ、ビードフィラーゴムと該ビードフィラーゴムを取り囲むカーカスプライとの間に、５０％モジュラスがビードフィラーゴム及び強化ゴム層よりも低い値をもつ少なくとも１枚の保護ゴムシートを、ビードフィラーゴムのタイヤ半径方向外方端と、強化ゴム層のタイヤ半径方向内方端とをそれぞれ通るタイヤ回転軸心と平行な直線間に配置して成ることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 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のゴム被覆になるカーカスと、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、ビードコアの直上位置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、ビード部のビードコア近傍位置からトレッド部の端部近傍位置までにわたる最内側カーカスプライの内面側に、断面ほぼ三日月状の強化ゴム層とを有する空気入りタイヤにおいて、
   ベルトの端部とカーカスの最外側プライとの間にクッションゴムを介装し、かつ、ビードフィラーゴムに対向する位置の強化ゴム層の部分と該強化ゴム層に最隣接するカーカスプライとの間に、５０％モジュラスがビードフィラーゴム及び強化ゴム層よりも低い値をもつ少なくとも１枚の保護ゴムシートを、ビードフィラーゴムのタイヤ半径方向外方端と、強化ゴム層のタイヤ半径方向内方端とをそれぞれ通るタイヤ回転軸心と平行な直線間に配置して成ることを特徴とする空気入りタイヤ。
3. 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のゴム被覆になるカーカスと、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、ビードコアの直上位置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、ビード部のビードコア近傍位置からトレッド部の端部近傍位置までにわたる最内側カーカスプライの内面側に、断面ほぼ三日月状の強化ゴム層とを有する空気入りタイヤにおいて、
   ベルトの端部とカーカスの最外側プライとの間にクッションゴムを介装し、かつ、ビードフィラーゴムと該ビードフィラーゴムを取り囲むカーカスプライとの間に５０％モジュラスがビードフィラーゴム及び強化ゴム層よりも低い値をもつ少なくとも１枚の保護ゴムシートを配設するとともに、ビードフィラーゴムに対向する位置の強化ゴム層の部分と該強化ゴム層に最隣接するカーカスプライとの間に５０％モジュラスがビードフィラーゴム及び強化ゴム層よりも低い値をもつ少なくとも１枚の保護ゴムシートを配設し、かつ、前記保護ゴムシートを、ビードフィラーゴムのタイヤ半径方向外方端と、強化ゴム層のタイヤ半径方向内方端とをそれぞれ通るタイヤ回転軸心と平行な直線間に配置して成ることを特徴とする空気入りタイヤ。
4. カーカスの少なくとも１プライは、ビードコアの周りに内側から外側に向かって折り返されてなるターンアッププライであって、トロイド状に延びるプライ本体と折返し部とからなる請求項１〜３のいずれか一項に記載した空気入りタイヤ。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載した空気入りタイヤを標準リムに組み付け、前記標準リムに組み付けた空気入りタイヤに最高空気圧の１５％に相当する空気圧を適用したタイヤとリムとの組立体の断面にて、
   標準リムのフランジの曲率中心からタイヤ内側に向かってタイヤ回転軸線と平行に引いた直線に対しタイヤ半径方向外方側に６０°の傾斜角度で前記曲率中心から引いた直線と該直線の両側の範囲にわたって保護ゴムシートとが存在する空気入りタイヤ。
6. 保護ゴムシートを、カーカスプライの折返し部に沿って該折返し部とビードフィラーゴムとの間に配置し、タイヤ半径方向外方端の、ビードコアのタイヤ半径方向最外方端から測った高さ（Ｈａ）を、標準リムのフランジの曲率中心からタイヤ内側に向かってタイヤ回転軸線と平行に引いた直線に対しタイヤ半径方向外方側に６０°の傾斜角度で前記曲率中心から引いた直線と最外側カーカスプライの外側表面との交点の、上記と同じに測った高さ（Ｈｂ）の２倍以下とする、請求項１、３〜５のいずれか一項に記載した空気入りタイヤ。
7. 保護ゴムシートの５０％モジュラスは、強化ゴム層の５０％モジュラスの０．３０〜０．８４倍の範囲内にある請求項１〜６のいずれか一項に記載した空気入りタイヤ。
8. 保護ゴムシートは、２５℃でのｔａｎδが０．０４〜０．１１の範囲内にある物性を有する請求項１〜７のいずれか一項に記載した空気入りタイヤ。
9. 保護ゴムシートは、０．４〜４．０ｍｍの範囲内の厚さを有する請求項１〜８のいずれか一項に記載した空気入りタイヤ。

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