JP4968887B2 - ランフラットタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、サイドウォール部に補強ゴム層が配されたセルフサポートタイプのランフラットタイヤに関する。

かかるランフラットタイヤでは、パンク等により内圧が低下した状態（ランフラット状態）にあるタイヤを補強ゴム層が支持することで偏平化を抑制し、例えば最寄りのサービス施設まで到達しうるように、ある程度の距離を安全に走行することができる。但し、ランフラット状態での走行（ランフラット走行）時においては、ビード部のリムへの押圧が弱まってタイヤの嵌合力が低下していることから、ビード部がリムから外れ易くなるという問題があった。

また、上記のビード外れとは別の問題として、ロードノイズと呼ばれる騒音が車室内に発生することが知られている。このロードノイズは、比較的荒れた路面を走行したときにタイヤが路面凹凸により加振され、その振動がリム、車軸、車体といった経路で伝播して、最終的に車室内で騒音となるものであり、近年の自動車の高級化に伴って低減することが要求されている。

ロードノイズのうち２００〜４００Ｈｚの周波数域のものは、高周波ロードノイズと呼ばれる。この高周波ロードノイズを発生するタイヤ振動は、一対のビード部を両端として定在波を作り、ラジアル方向に振動モードを形成することが知られている。一般に、この振動モードは、タイヤ最大幅部を節としてバットレス部及びサイド下部を腹とする断面２次モードが関係すると考えられており、加えてショルダー部を節としてセンター部（クラウン部）が振動の腹になることも知られている。

高周波ロードノイズの低減を図るタイヤとしては、いずれもランフラットタイヤに関する例ではないが、振動モードの腹となる両側のバットレス部に凸部を設けたもの（下記特許文献１）や、逆に凹部を形成したもの（下記特許文献２）、ビードフィラーとカーカス層との間に高減衰材料よりなる減衰層を設けたもの（下記特許文献３）などが提案されている。
特開２００１−１３０２２３号公報 特開平１１−１３９１１５号公報 特開２００２−２０５５１５号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ランフラット走行時のビード外れを抑制しながら、十分なロードノイズ低減効果を得ることができるランフラットタイヤを提供することにある。

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究したところ、通常はタイヤ幅方向両側に略対称的に形成される振動モードを、非対称化することによって振幅を抑制することができ、ロードノイズの低減に有効であることを見出した。本発明は、かかる振動モードの非対称化に着目してなされたものであり、下記の如き構成により上記目的を達成することができるものである。

即ち、本発明のランフラットタイヤは、環状のビードを有する一対のビード部と、前記ビード部間に配され、前記ビードを介して端部が巻き上げられたカーカス層と、前記ビード部から各々タイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部と、前記サイドウォール部の前記カーカス層の内側に断面略三日月形をなして配される補強ゴム層と、前記サイドウォール部の各々の外周側端同士をショルダー部を介して連ねるトレッド部とを備え、車両外側に配される前記サイドウォール部の剛性が、車両内側に配される前記サイドウォール部よりも高い非対称剛性構造を有し、前記カーカス層の巻き上げ部分を前記サイドウォール部にまで延在させてベルト層の端部に到達させるハイターンアップ構造が、車両外側に配される前記サイドウォール部にのみ適用され、それによって前記非対称剛性構造を有するものである。

本発明に係るランフラットタイヤによれば、車両外側に配されるサイドウォール部の剛性が、車両内側に配されるサイドウォール部よりも高いことにより、ランフラット走行時において最もビード外れの原因となり易い、旋回走行時の車両外側に生じる横力に抗して、ビード外れを効果的に抑制することができる。また、両側のサイドウォール部の剛性を互いに異ならせることから、タイヤ赤道に対して非対称の振動モードを積極的に形成することができ、その結果、振幅を抑えてロードノイズを低減することができる。

本発明は、ハイターンアップ構造に基づく非対称剛性構造を有するものであるが、その他の例として、前記非対称剛性構造は、車両外側に配される前記補強ゴム層のゴム硬度或いは最大厚みが、車両内側に配される前記補強ゴム層よりも大であること、又は、車両外側に配される前記補強ゴム層の中心ペリフェリが、車両内側に配される前記補強ゴム層よりも小であることに基づくものが挙げられる。また、車両外側に配される前記補強ゴム層の断面積とゴム硬度との積が、車両内側に配される前記補強ゴム層よりも大であるものが挙げられる。

かかる構成によれば、車両外側に配される補強ゴム層の剛性を高めることで、同側のサイドウォール部の剛性を車両内側よりも高くし、上記したような非対称の振動モードを形成することができる。なお、中心ペリフェリは、断面略三日月形をなす補強ゴム層の厚み方向中心部を通るラジアル方向に沿った長さであり、補強ゴム層の最大厚みや中心ペリフェリ、断面積についてはタイヤ子午線断面におけるものとする。

本発明では、前記カーカス層の巻き上げ部分を前記サイドウォール部にまで延在させてベルト層の端部に到達させるハイターンアップ構造が、車両外側に配される前記サイドウォール部にのみ適用されている。また、その他の例として、車両外側に配される前記サイドウォール部にのみ、前記カーカス層の外側にサイド補強部材が配されているものが挙げられる。

かかる構成によれば、車両外側に配されるサイドウォール部の剛性を、カーカス層の巻き上げ部分やサイド補強部材により高めることで、車両内側に配される補強ゴム層よりも高くし、上記したような非対称の振動モードを形成することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本発明は、図２のようなハイターンアップ構造を備えるものであるが、図１において、ハイターンアップ構造を具備しない場合について、このランフラットタイヤの構造を予め説明する。図１は、本発明のランフラットタイヤの一例を示すタイヤ子午線断面図である。このランフラットタイヤは、一対のビード部１と、ビード部１間に配されるカーカス層５と、ビード部１から各々タイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部２ａ、２ｂと、サイドウォール部２ａ、２ｂの各々の外周側端同士をショルダー部３を介して連ねるトレッド部４とを備える。

ビード部１には、例えばスチールワイヤからなるビードワイヤの集束体がタイヤ周方向に環状をなすビード１ａと、ビードフィラー１５とが配設されている。カーカス層５の端部は、このビード１ａを介して外側に巻き上げられた状態で係止されており、ビード部１間がカーカス層５によって補強されている。各ビード部１は、正常内圧時においてリムベース８ｂの外周に配されると共にリムフランジ８ａに押圧され、タイヤはリム８上に強固に嵌着される。

カーカス層５の内周には、空気圧保持のためのインナーライナー層６が配されている。また、カーカス層５の外周には、たが効果による補強を行うためのベルト層７が配されており、その外周にはトレッドゴム１３が配されている。カーカス層５及びベルト層７は、それぞれ所定角度で配列されたコード材により構成され、該コード材としては、ポリエステル、レーヨン、ナイロン、アラミド等の有機繊維やスチール等が好ましく使用される。

サイドウォール部２ａ、２ｂのカーカス層５の内側には、それぞれ断面略三日月形をなす補強ゴム層９ａ、９ｂが配されている。これにより、パンク等が生じた場合であっても、ランフラット状態にあるタイヤを支持して偏平化を抑制することができ、ランフラット走行が可能となる。

ビード部１のタイヤ幅方向外側には、リムフランジ８ａを保護するリムプロテクタ１２が設けられている。なお、このようなリムプロテクタ１２を設けずに、リムフランジ８ａとの離間位置からサイドウォール部２ａ、２ｂになだらかに連なる形状とすることも可能である。

上述したゴム層等の原料ゴムとしては、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）等が挙げられ、これらは１種単独で又は２種以上混合して使用される。また、これらのゴムはカーボンブラックやシリカ等の充填材で補強されると共に、加硫剤、加硫促進剤、可塑剤、老化防止剤等が適宜配合される。

図１では、車両外側を右側に、車両内側を左側に記載しており、このランフラットタイヤは、車両外側に配されるサイドウォール部２ａの剛性が、車両内側に配されるサイドウォール部２ｂよりも高い非対称剛性構造を有する。本発明は、後述するハイターンアップ構造に基づく非対称剛性構造を有するものであるが、図１に示す例では、車両外側に配される補強ゴム層９ａと車両内側に配される補強ゴム層９ｂとが同サイズをなしつつ、補強ゴム層９ａのゴム硬度が補強ゴム層９ｂよりも大きく、それによってサイドウォール部２ａの剛性がサイドウォール部２ｂよりも高くなっている。

ランフラット走行では、旋回走行時に生じる横力に起因してビード外れが車両外側で起こり易いが、かかる非対称剛性構造を有することにより前記横力に効果的に抗することができ、ビード外れを抑制することができる。また、それと共に、両側のサイドウォール部２ａ、２ｂの剛性を互いに異ならせることから、タイヤ赤道ＣＬに対して非対称の振動モードを形成することができ、振幅を抑えてロードノイズを低減することができる。

補強ゴム層９ａと補強ゴム層９ｂとのゴム硬度差は５〜３０°の範囲内であることが好ましく、５〜１５°の範囲内であることがより好ましい。これが５°未満であると、両側のサイドウォール部２ａ、２ｂの剛性差が小さく、振動モードを非対称とすることによる振幅抑制効果が低減する傾向にある。また、３０°を超えると、両側のサイドウォール部２ａ、２ｂのたわみ量の差が大きくなり、トレッド面の接地圧分布の非対称性が大きくなって、偏摩耗の発生や操縦安定性の低下等の問題を生じるおそれがある。

補強ゴム層９ａ、９ｂのゴム硬度は、ランフラット走行時の耐久性や乗り心地を考慮して、それぞれ６０〜９０°の範囲内であることが好ましい。なお、ゴム硬度は、ＪＩＳＫ６２５３のデュロメータ硬さ試験（Ａタイプ）による硬さとする。

補強ゴム層９ａ、９ｂは、単一のゴム層からなるものに限られず、ゴム硬度等の物性の異なる複数のゴム層から構成されるものでもよい。例えば、補強ゴム層９ａが２つのゴム層から構成される場合には、｛（ｈａ’×ｔａ’）＋（ｈａ”×ｔａ”）｝／（ｔａ’＋ｔａ”）の式より算出される値が、上記した補強ゴム層９ａのゴム硬度の範囲内であればよく、補強ゴム層９ｂについても同様である。ここで、ｔａ’、ｈａ’は、補強ゴム層９ａを構成するゴム層の一方の最大厚み、ゴム硬度であり、ｔａ”、ｈａ”は、他方の最大厚み、ゴム硬度である。

両側の補強ゴム層９ａ、９ｂのゴム硬度が異なるものに限られず、それらが同等であっても、補強ゴム層９ａの最大厚みが補強ゴム層９ｂよりも大きく、又は、補強ゴム層９ａの中心ペリフェリが補強ゴム層９ｂよりも小さく、それによって非対称剛性構造を有するものでも構わない。つまり、車両外側に配される補強ゴム層９ａのゴム硬度或いは最大厚みが、車両内側に配される補強ゴム層９ｂよりも大であることに基づき、又は、車両外側に配される補強ゴム層９ａの中心ペリフェリが、車両内側に配される補強ゴム層９ｂよりも小であることに基づき、必要な非対称剛性構造を有することができる。

上記において、両側の補強ゴム層９ａ、９ｂのゴム硬度及び中心ペリフェリが同等である場合、それらの最大厚みの差は、補強ゴム層９ａの最大厚みに対して５〜３０％の範囲内であることが好ましく、５〜２０％の範囲内であることがより好ましい。また、ゴム硬度及び最大厚みが同等である場合には、それらの中心ペリフェリの差は、補強ゴム層９ａの中心ペリフェリに対して３〜１５％の範囲内であることが好ましく、３〜１０％の範囲内であることがより好ましい。

かかる場合、最大厚みの差が補強ゴム層９ａの５％未満又は中心ペリフェリの差が補強ゴム層９ａの３％未満であると、両側のサイドウォール部２ａ、２ｂの剛性差が小さく、振動モードを非対称とすることによる振幅抑制効果が乏しくなる傾向にある。また、最大厚みの差が補強ゴム層９ａの３０％を超える又は中心ペリフェリの差が補強ゴム層９ａの２０％を超えると、両側のサイドウォール部２ａ、２ｂのたわみ量の差が大きくなり過ぎ、トレッド面の接地圧分布の非対称性が大きくなって、偏摩耗の発生や操縦安定性の低下等の問題を生じるおそれがある。

更に、補強ゴム層９ａ、９ｂのゴム硬度、最大厚み及び中心ペリフェリのうち、複数を異ならせる場合などにおいては、補強ゴム層９ａの断面積とゴム硬度との積が補強ゴム層９ｂよりも大であることが好ましく、それにより非対称剛性構造を確実に形成して、上述した非対称の振動モードを適切に形成することができる。

本発明では、カーカス層の巻き上げ部分をサイドウォール部にまで延在させてベルト層の端部に到達させるハイターンアップ構造を、車両外側に配されるサイドウォール部にのみ適用し、それによって非対称剛性構造を有する。

かかる構造は、図２に示すように、車両外側に配されるカーカス層５の巻き上げ端部が、車両内側よりもタイヤ径方向外側に位置し、車両外側に配されるサイドウォール部２ａにのみカーカス層５の巻き上げ部分が配されることで、サイドウォール部２ａの剛性がサイドウォール部２ｂよりも高くなるものである。この例では、車両外側に配されるカーカス層５の巻き上げ端部が、ベルト層７の端部にまで達している。

本発明では、車両外側に配されるサイドウォール部にのみ、カーカス層５の外側にサイド補強部材（不図示）を配した構造でも構わない。かかるサイド補強部材としては、スチールや、レーヨン、ナイロン、ポリエステル、アラミド等の有機繊維から構成されるチェーファが例示される。

本発明では、ベルト層７のタイヤ赤道ＣＬ付近の外周側に、ベルト最大幅Ｗの５〜２０％、好ましくは１０〜１５％の幅で、タイヤ周方向に対して実質的に０°の角度で延在する補強材（不図示）を配することが好ましい。この構成によれば、タイヤ振動の腹となるセンター部の振幅を低減することができ、ロードノイズ低減効果を好適に高めることができる。かかる補強材の構成材料としては、上述したカーカス層５やベルト層７の構成材料が好ましく使用できる。

本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。例えば、前述の実施形態ではカーカス層を２層で構成した例を示したが、これを１層で構成しても構わない。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。実施例等の評価項目としては、耐ビード外れ性、ロードノイズレベル及び操縦安定性を採用し、下記のようにして評価を行った。

（１）耐ビード外れ性
テストタイヤを実車（国産３０００ｃｃクラスＦＲ車）の左側前方に装着し、直進から半径２０ｍの円形コースを右回りに旋回する、所謂Ｊターン走行を行った。このとき、テストタイヤの内圧を０ｋＰａとし、ビード外れが発生したときの走行速度により耐ビード外れ性を評価した。走行速度は、２５ｋｍ／ｈからスタートし、５ｋｍ／ｈ増分する方式でビード外れが発生するまで走行を行った。比較例を１００として指数評価し、数値が大きいほどビード外れが発生したときの走行速度が大きい、即ち耐ビード外れ性に優れていることを示す。

（２）ロードノイズレベル
テストタイヤを実車（国産２０００ｃｃクラスＦＦ車）に装着してフロントとリア共に空気圧２００ｋＰａとし、運転席の耳元にマイクを取り付けて６０ｋｍ／ｈの定速走行で、２００〜４００Ｈｚのロードノイズレベルを測定した。比較例を１００として測定値を指数化し、数値が小さいほどロードノイズレベルが小さいことを示す。

（３）操縦安定性
テストタイヤを上記した実車の全輪に装着して所定のコースを走行し、操縦安定性について１０点満点における官能評価を行った。点数（ｐｔ）が高いほど操縦安定性に優れていることを示す。

図１に示した構造の空気入りタイヤ（タイヤサイズ：２４５／４０ＺＲ１８）を作製し、補強ゴム層のゴム硬度等を種々に変えて、比較例（従来品）及び実施例１〜１０とした。なお、表１では、補強ゴム層の最大厚み及び中心ペリフェリについて、比較例を１００とした指数で表わしている。評価結果を表１に示す。

表１から、実施例１〜１０では、車両外側に配されるサイドウォール部の剛性が車両内側よりも高い非対称剛性構造を有することにより、比較例よりも優れた耐ビード外れ性を発揮しながらロードノイズを低減できていることが分かる。これらの非対称剛性構造は、実施例１、４、５では補強ゴム層のゴム硬度に、実施例２、６、７、１０では補強ゴム層の最大厚みに、実施例３、８、９では補強ゴム層の中心ペリフェリに基づくものであり、効果改善代の大きさや操縦安定性を考慮すると、上述した範囲内にあることが好ましいことが分かる。

本発明に含まれないランフラットタイヤの一例を示すタイヤ子午線断面図 本発明のランフラットタイヤの一例を示す要部断面図

符号の説明

１ ビード部
１ａ ビード
２ａ，２ｂ サイドウォール部
３ ショルダー部
４ トレッド部
８ リム
８ａ リムフランジ
９ａ 補強ゴム層（車両外側）
９ｂ 補強ゴム層（車両内側）
ＣＬ タイヤ赤道
Ｗ ベルト最大幅

Claims (1)

1. 環状のビードを有する一対のビード部と、前記ビード部間に配され、前記ビードを介して端部が巻き上げられたカーカス層と、前記ビード部から各々タイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部と、前記サイドウォール部の前記カーカス層の内側に断面略三日月形をなして配される補強ゴム層と、前記サイドウォール部の各々の外周側端同士をショルダー部を介して連ねるトレッド部とを備え、
   車両外側に配される前記サイドウォール部の剛性が、車両内側に配される前記サイドウォール部よりも高い非対称剛性構造を有し、
   前記カーカス層の巻き上げ部分を前記サイドウォール部にまで延在させてベルト層の端部に到達させるハイターンアップ構造が、車両外側に配される前記サイドウォール部にのみ適用され、それによって前記非対称剛性構造を有するランフラットタイヤ。
   

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