説明

ランフラットタイヤ

【課題】大幅な質量増加を伴うことなく耐久性を向上させる。
【解決手段】カーカス6とトレッド補強コード層7と断面略三日月状のサイド補強ゴム層11とを具えるランフラットタイヤ1であって、サイド補強ゴム層11は、ジエン系ゴム成分100質量部に対して、平均アスペクト比が3〜80でかつ平均粒子径が2〜80μmである薄片状グラファイトを5〜120質量部含有するゴム組成物からなる。カーカス6は、タイヤ赤道に対して45〜90°の角度で配列したカーカスコードをトッピングゴムで被覆したカーカスプライ6Aからなるとともに、前記カーカスコードに、下式(1)で示される撚り係数Tが0.5〜0.7であるアラミド繊維を用いたことを特徴とする。
T=N×√{(0.125×D/2)/ρ}×10−3 …(1)
ただし、Nは上撚り数(回/10cm)、Dはコードのトータル表示デシテックス(繊度)、ρはコード材料の比重である。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、パンク時でも一定の速度で継続した走行が可能なランフラットタイヤに関し、詳しくは大幅な質量増加を伴うことなく耐久性を向上しうるランフラットタイヤに関する。
【背景技術】
【0002】
パンク等によりタイヤ内の空気が抜けた状態においても比較的長距離を比較的高速で走行しうるランフラットタイヤが知られている。このようなランフラットタイヤは、サイドウォール部のカーカス内側に、断面略三日月状のサイド補強ゴム層が設けられており、パンク時にはこのサイド補強ゴム層が荷重を支持しタイヤの縦撓みを制限する(例えば特許文献1など参照)。また、この種々のランフラットタイヤでは、荷重支持能力をより高めるために、カーカスプライの枚数の増加や、サイド補強ゴム層のゴムボリュームの増加が行われている。しかしながら、このような改善は、タイヤ質量の大幅な増加を招きやすいばかりか、ランフラット走行時のタイヤ温度、とりわけサイド補強ゴム層の発熱を加速させやすく、ひいてはランフラット耐久性の低下を招くおそれがある。
【0003】
【特許文献1】特開平2000−351307号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、サイド補強ゴム層に、平均アスペクト比及び平均粒子径が限定された薄片状グラファイトを含有するゴム組成物を用いるとともに、高弾性であるアラミド繊維コードをカーカスコードに使用することを基本として、タイヤ質量の大幅な増加なしにランフラット走行時における操縦安定性と耐久性とを向上しうるランフラットタイヤを提供することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明のうち請求項1記載の発明は、トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスと、トレッド部の内方かつ前記カーカスの半径方向外側に配されるトレッド補強コード層と、前記サイドウォール部のカーカス内側に配された断面略三日月状のサイド補強ゴム層とを具えるランフラットタイヤであって、前記サイド補強ゴム層は、ジエン系ゴム成分100質量部に対して、平均アスペクト比が3〜80でかつ平均粒子径が2〜80μmである薄片状グラファイトを5〜120質量部含有するゴム組成物からなり、前記カーカスは、タイヤ周方向に対して45〜90°の角度で配列したカーカスコードをトッピングゴムで被覆したカーカスプライからなるとともに、前記カーカスコードに、下式(1)で示される撚り係数Tが0.5〜0.7であるアラミド繊維を用いたことを特徴とする。
T=N×√{(0.125×D/2)/ρ}×10-3 …(1)
ただし、Nは上撚り数(回/10cm)、Dはコードのトータル表示デシテックス(繊度)、ρはコード材料の比重である。
【0006】
また請求項2記載の発明は、前記ゴム組成物は、ジエン系ゴム成分中に、ブタジエンゴムを20〜80質量%含有する請求項1記載のランフラットタイヤである。
【0007】
また請求項3記載の発明は、前記ブタジエンゴムは、シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン結晶を含有する請求項2記載のランフラットタイヤである。
【0008】
また請求項4記載の発明は、前記ゴム組成物は、破断強度が10MPa以上であり、損失弾性率E”および複素弾性率E*が下式(2)を満たす請求項1乃至3のいずれかに記載のランフラットタイヤである。
E”/(E*)2≦7.0×10-9 Pa-1 …(2)
【0009】
また請求項5記載の発明は、前記カーカスコードは、前記撚り係数Tが0.6〜0.7の範囲であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のランフラットタイヤである。
【0010】
また請求項5記載の発明は、前記カーカスプライの前記トッピングゴムは、複素弾性率E*が5〜13MPaの範囲としたことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の空気入りタイヤである。
【0011】
また請求項6記載の発明は、正規リムに装着されかつ正規内圧を充填した正規内圧状態におけるタイヤ軸心を含むタイヤ子午断面において、前記タイヤ外面のプロファイルは、前記タイヤ外面とタイヤ赤道面Cとの交点であるタイヤ赤道点CPから接地端側に向かって曲率半径が漸減する複数の円弧からなる曲面によって形成されることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載のランフラットタイヤである。
【0012】
また請求項8記載の発明は、前記タイヤ外面のプロファイルは、タイヤ赤道面Cからタイヤ最大断面巾SWの45%の距離SPを隔てるタイヤ外面上の点をPとするとき、タイヤ外面の曲率半径RCが、タイヤ赤道点CPから前記点Pに至るまでの間で徐々に減少するとともに、前記タイヤ赤道面Cから前記タイヤ最大断面巾SWの半巾(SW/2)の60%、75%、90%及び100%の距離X60、X75、X90及びX100 を夫々隔てるタイヤ外面上の各点と、タイヤ赤道点CPとの間の各半径方向距離をそれぞれY60、Y75、Y90及びY100 とし、かつタイヤ断面高さをSHとするとき、
0.05< Y60 /SH ≦0.1
0.1< Y75 /SH ≦0.2
0.2< Y90 /SH ≦0.4
0.4< Y100 /SH ≦0.7
の関係を満足することを特徴とする請求項7記載のランフラットタイヤである。
【0013】
なお前記「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばJATMAであれば標準リム、TRAであれば "Design Rim" 、或いはETRTOであれば "Measuring Rim"を意味する。また前記「正規内圧」とは、前記規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、JATMAであれば最高空気圧、TRAであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ETRTOであれば "INFLATION PRESSURE" を意味するが、乗用車用タイヤの場合には180kPaとする。
【0014】
また、前記損失弾性率E”及び複素弾性率(E*)はJIS−K6394の規定に準じて、次に示される条件で粘弾性スペクトロメータを用いて測定した値である。
初期歪み:10%
振幅:±1%
周波数:10Hz
変形モード:引張
測定温度:70°C
【発明の効果】
【0015】
本発明のランフラットタイヤでは、サイド補強ゴム層が、ジエン系ゴム成分および所定の薄片状グラファイトを所定量含有するゴム組成物からなるため、その破壊強度及び低発熱性を向上させることができる。即ち、上記薄片状グラファイトは、ゴム成分中に分散し、そのゴム硬度を高めるとともに、破壊強度を向上させる。さらに、薄片状グラファイトはゴムに比してエネルギーロスも小さいので、サイド補強ゴム層の低発熱化に役立つ。従って、このようなゴム組成物は従来よりも少ないボリュームでランフラット走行時に要求される荷重支持能力を発揮できるので、ランフラットタイヤの質量増加を防止できる。
【0016】
また、本発明のランフラットタイヤは、耐熱性に特に優れるアラミド繊維コードがカーカスコードとして用いられる。従って、ランフラット走行時の温度上昇によるカーカスコード損傷を抑制できる。また、アラミド繊維コードは高弾性であり荷重支持能力を高めることができるため、カーカスプライ枚数の低減(軽量化)を図りながら、ランフラット走行時のタイヤの縦撓み量を軽減でき、前述の耐熱性の向上と相乗作用によりランフラット耐久性を高めうる。またランフラット走行時の操縦安定性も向上でき、ランフラット走行における高速化、長距離化を達成しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0017】
以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。図1は、本発明のランフラットタイヤ1の正規内圧状態におけるタイヤ子午断面図である。
【0018】
図1において、本実施形態のランフラットタイヤ1は、トレッド部2からサイドウォール部3をへてビード部4のビードコア5に至るカーカス6と、トレッド部2の内方かつ前記カーカス6の半径方向外側に配されるトレッド補強コード層7とを具えるチューブレスタイプの乗用車用タイヤ1Aとして構成される。
【0019】
前記カーカス6は、タイヤ赤道に対して45〜90°の角度で配列されるカーカスコードをトッピングゴムにより被覆した1枚以上のカーカスプライから形成される。本実施形態のカーカス6は、カーカスコードがタイヤ赤道に対して80〜90°の角度で配列された1枚のカーカスプライ6Aから構成されている。前記カーカスプライ6Aは、前記ビードコア5、5間を跨るトロイド状の本体部6aと、前記ビードコア5の周りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返された一対の折返し部6bとを具える。
【0020】
前記本体部6aと折返し部6bとの間には、例えばゴム硬度が65〜98度の硬質のゴムからなり、前記ビードコア5から半径方向外側に先細状にのびるビード補強用のビードエーペックスゴム8が配される。本明細書においては、「ゴム硬度」は、温度23℃で測定したデュロメータータイプAによる硬さを意味する。このビードエーペックスゴム8のビードベースラインBLからのタイヤ半径方向の高さhaは、特に限定はされないが、小さすぎるとランフラット耐久性が不十分となり、逆に大きすぎるとタイヤ質量の過度の増加や乗り心地の悪化を招く恐れがある。このような観点より、ビードエーペックスゴム8の前記高さhaは、タイヤ断面高さSHの10〜60%、より好ましくは20〜50%が望ましい。
【0021】
本実施形態では、前記カーカス6の折返し部6bが、前記ビードエーペックスゴム8を半径方向外側に超えて巻き上がり、その外端部6beが、本体部6aと前記トレッド補強コード層7との間に挟まれて終端するいわゆる超ハイターンアップの折り返し構造を具える。これにより、1枚のカーカスプライ6Aを用いて、サイドウォール部3を効果的に補強しうる。また前記折返し部6bの外端部6beが、ランフラット走行時に大きく撓むサイドウォール部3から離れるため、該外端部6beを起点とした損傷を好適に抑制しうる。前記折返し部6bとトレッド補強コード層7との重なり部のタイヤ軸方向巾EWは、5mm以上、さらには10mm以上が好ましく、その上限は、軽量化の観点から40mm以下、さらには30mm以下が好ましい。なお前記カーカス6が複数枚のカーカスプライから形成される場合には、少なくとも1枚のカーカスプライがこの態様をなすのが好ましい。
【0022】
前記トレッド補強コード層7は、本実施形態では、前記カーカス6に重置されるベルト9と、そのさらに外側に重ねられたバンド10とから構成される。前記ベルト9は、タイヤ周方向に対して例えば10〜45°の角度で配列したベルトコードをトッピングゴムにて被覆した2枚以上、本実施形態では2枚のベルトプライ9A、9Bから形成される。各ベルトコードは、プライ間相互で交差することによりベルト剛性を高め、トレッド部2の略全巾をタガ効果を有して強固に補強する。
【0023】
前記バンド10は、タイヤ赤道に対して5°以下の角度で螺旋状に巻回されるバンドコードをトッピングゴムにて被覆した1枚以上のバンドプライからなり、前記ベルト9を拘束し、操縦安定性、高速耐久性等を向上させる。前記バンドプライとしては、ベルト9のタイヤ軸方向外端部のみを被覆する左右一対のエッジバンドプライ、及びベルト9の略全巾を覆うフルバンドプライがあり、これらを単独で又は組み合わせて使用される。本実施形態では、バンド10が1枚のフルバンドプライからなるものを例示している。なお前記トレッド補強コード層7としては、ベルト9のみで形成することも、またバンド10のみで形成することもできる。
【0024】
また前記サイドウォール部3には、ランフラット機能を確保するためのサイド補強ゴム層11が配される。このサイド補強ゴム層11は、最大厚さを有する中央部分11aから、タイヤ半径方向内端11i及び外端11oに向かってそれぞれ厚さを徐々に減じてのびる断面略三日月状をなす。前記内端11iは、ビードエーペックスゴム8の外端よりもタイヤ半径方向内側に位置し、前記外端11oは、トレッド補強コード層7の外端7eよりもタイヤ軸方向内側に位置する。このとき、サイド補強ゴム層11とビードエーペックスゴム8とのタイヤ半径方向の重なり巾Wiを5〜50mm、かつサイド補強ゴム層11とトレッド補強コード層7とのタイヤ軸方向の重なり巾Woを0〜50mmとするのが好ましい。これらにより、前記外端11o及び内端11iでの剛性段差の発生を抑えることができる。
【0025】
前記サイド補強ゴム層11は、本実施形態では、カーカス6の本体部6aの内側(タイヤ内腔側)に配される。そのため、サイドウォール部3の曲げ変形時には、サイド補強ゴム層11には主として圧縮応力が、またコード材を有するカーカスプライ6Aには主として引張応力が作用する。ゴムは圧縮に強く、かつコード材は引張に強いため、上記のようなサイド補強ゴム層11の配設構造は、サイドウォール部3の曲げ剛性を効率良く高め、ランフラット走行時のタイヤの縦撓みを効果的に低減しうる。
【0026】
前記サイド補強ゴム層11のゴム硬度は、好ましくは60度以上、さらに好ましくは65度以上が望ましい。前記ゴム硬度が60度未満であると、ランフラット走行時の圧縮歪が大きくなって、ランフラット性能が不十分となる。逆にゴム硬度が高すぎても、タイヤの縦バネ定数が過度に上昇して乗り心地性を低下させる。このような観点より、前記サイド補強ゴム層11のゴム硬度の上限は、好ましくは90度以下、さらに好ましくは80度以下が望ましい。またサイド補強ゴム層11の最大厚さtは、タイヤサイズや、タイヤのカテゴリ等によって適宜設定されるが、乗用車用タイヤの場合5〜20mmが好適である。
【0027】
本発明では、サイド補強ゴム層11は、ジエン系ゴム成分100質量部に対して、平均アスペクト比が3〜80でかつ平均粒子径が2〜80μmである薄片状グラファイトを5〜120質量部含有するゴム組成物で構成される。このようなゴム組成物は、その破壊強度及び低発熱性を向上させることができる。即ち、上記薄片状グラファイトは、ゴム成分中に分散し、そのゴム硬度を高めるとともに破壊強度を向上させる。さらに、薄片状グラファイトはゴムに比してエネルギーロスも小さいので、サイド補強ゴム層の低発熱化に役立つ。従って、このようなゴム組成物は従来よりも少ないボリュームでランフラット走行時に要求される荷重支持能力を発揮できるので、ランフラットタイヤの質量増加を防止できる。
【0028】
前記ジエン系ゴム成分としては、たとえば、天然ゴム(NR)、エポキシ化天然ゴム(ENR)、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)、ブチルゴム(IIR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、スチレンイソプレンブタジエンゴム(SIBR)、スチレンイソプレンゴム、イソプレンブタジエンゴムなどを挙げることができ、これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、低発熱性に優れるという理由から、NR及び/又はBRが好ましい。
【0029】
また、十分なゴム強度を確保するために、前記ジエン系ゴム成分のNRの含有率は、好ましくは20質量%以上、より好ましくは40質量%以上が望ましい。他方、サイド補強ゴム層11の低発熱性を確保するためには、前記NRの含有率は、好ましくは80質量%以下、より好ましくは70質量%以下が望ましい。
【0030】
また、サイド補強ゴム層11として十分な硬度のゴムを得るために、シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン結晶を含有するBR(以下、単に「SPB含有BR」という。)を含有することが望ましい。SPB含有BRとしては、特に制限されるわけではないが、宇部興産(株)製のVCR412やVCR617などが好適である。
【0031】
また、サイド補強ゴム層11の低発熱性を向上させるために、ジエン系ゴム成分中のBRの含有率は、好ましくは20質量%以上、より好ましくは30質量%以上が望ましい。他方、十分なゴム強度を確保するためには、BRの含有率は、好ましくは80質量%以下、より好ましくは60質量%以下が望ましい。
【0032】
本明細書において、「グラファイト」とは、六角板状の結晶構造を有する層状の黒鉛であり、カーボンブラックは含まない。また、図2(a)、(b)に拡大して示されるように、薄片状グラファイトGは、フレーク状又は円盤状などの偏平形状を意味する概念であり、具体的には、以下の平均アスペクト比および平均粒子径を満たすものをいう。
【0033】
先ず、薄片状グラファイトGの厚さbに対する長径aの比(a/b)である平均アスペクト比は3以上に限定されるが、好ましくは5以上、より好ましくは10以上である。薄片状グラファイトの平均アスペクト比が3未満では、サイド補強ゴム層11に十分なゴム硬度を与えることができない。また、薄片状グラファイトの平均アスペクト比は、80以下に限定されるが、好ましくは50以下、より好ましくは30以下が望ましい。前記平均アスペクト比が80を超えると、薄片状グラファイトGがゴム中で分散し難くなり、ひいてはサイド補強ゴム層11の破壊強度の向上効果が低下する。なお、前記平均アスペクト比は、薄片状グラファイトGを電子顕微鏡で観察し、任意の50個について長径aおよび厚さbをそれぞれ測定し、それらの平均長径a’および平均厚さb’から比(a’/b’)として求められる。
【0034】
また、薄片状グラファイトGの平均粒子径は、2μm以上に限定されるが、好ましくは5μm以上、より好ましくは10μm以上が望ましい。薄片状グラファイトGの平均粒子径が2μm未満では、サイド補強ゴム層11に十分なゴム硬度を得ることができない。他方、薄片状グラファイトGの平均粒子径は80μm以下に限定されるが、好ましくは50μm以下が望ましい。平均粒子径が80μmを超える場合、薄片状グラファイトGが破壊の起点となりやすく、ひいてはサイド補強ゴム層11の耐屈曲疲労性が低下する。なお、薄片状グラファイトの平均粒子径は、前記平均長径(a’)を意味する。
【0035】
また、薄片状グラファイトGの含有量は、ジエン系ゴム成分100質量部に対して5質量部以上に限定されるが、好ましくは10質量部以上、より好ましくは15質量部以上が望ましい。薄片状グラファイトGの含有量が5質量部未満では、サイド補強ゴム層の硬度及び破壊強度を十分に高めることができず、ひいてはランフラット走行時の耐久性を向上できない。他方、薄片状グラファイトGの含有量は120質量部以下に限定されるが、好ましくは80質量部以下、より好ましくは60質量部以下が望ましい。薄片状グラファイトGの含有量が120質量部をこえると、薄片状グラファイトGがゴムへ分散し難くなり、発熱しやすくなるため採用できない。
【0036】
このように、本発明で用いられるゴム組成物は、ジエン系ゴム成分および所定の薄片状グラファイトGを所定量含有することにより、サイド補強ゴム層11の小型化を可能とし、軽量化を図りつつランフラット耐久性の向上に寄与することができる。
【0037】
なお、前記ゴム組成物は、さらに、カーボンブラックを含有することが好ましい。ここで、カーボンブラックのチッ素吸着比表面積(N2SA)は、十分な補強性および耐久性を確保するために、好ましくは30m2/g以上、より好ましくは35m2/g以上が望ましい。他方、カーボンブラックのN2SAが大きくなると、発熱しやすくなるため、好ましくは100m2/g以下、より好ましくは80m2/g以下、さらに好ましくは60m2/g以下が望ましい。
【0038】
また、カーボンブラックのジブチルフタレート吸油量(DBP)は、十分な補強性を得るために、好ましくは50ml/100g以上、より好ましくは80ml/100g以上が望ましい。他方、カーボンブラックのDBPが大きくなると、破断時伸びなどの耐疲労特性が悪化するおそれがあるので、好ましくは300ml/100g以下、より好ましくは200ml/100g以下が望ましい。
【0039】
前記カーボンブラックの含有量は、十分なゴム強度を得るために、ジエン系ゴム成分100質量部に対して好ましくは10質量部以上、より好ましくは20質量部以上、さらに好ましくは30質量部以上が望ましい。他方、カーボンブラックの含有量が大きくなると、混練り時の粘度が上昇して加工性が悪化するおそれがあるので、好ましくは100質量部以下、より好ましくは70質量部以下、さらに好ましくは60質量部以下が望ましい。
【0040】
また、前記ゴム組成物は、硫黄または硫黄化合物を含有することが好ましい。硫黄または硫黄化合物としては、硫黄の表面析出を抑えるという理由から不溶性硫黄が好ましい。この不溶性硫黄の平均分子量は、低温でも分解が起こりにくく表面析出しにくい点から、好ましくは10000以上、より好ましくは100000以上が望ましい。また、不溶性硫黄の平均分子量は、ゴム中における分散性を向上させるために、好ましくは500000以下、より好ましくは300000以下が望ましい。
【0041】
また、サイド補強ゴム層11に十分な硬度を与えかつ破壊強度を向上させるために、硫黄または硫黄化合物の含有量は、ジエン系ゴム成分100質量部に対して3質量部以上配合されることが望ましく、とりわけ4質量部以上が望ましい。他方、硫黄または硫黄化合物の含有量が大きくなると、ブルーミングの発生又は加工性の低下が生じるおそれがあるので、好ましくは20質量部以下、より好ましくは15質量部以下が望ましい。
【0042】
また、前記ゴム組成物には、加硫促進剤を含有することが好ましい。加硫促進剤としては、N−tert−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(TBBS)、N−シクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(CBS)、N,N’−ジシクロヘキシル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド(DZ)、メルカプトベンゾチアゾール(MBT)、ジベンゾチアゾリルジスルフィド(MBTS)、ジフェニルグアニジン(DPG)などが挙げられるが、遅延系加硫促進剤として製造過程において焼けが起こりにくく、加硫特性に優れ、加硫後のゴムの物性においても外力による変形に対して低発熱性に優れ、ランフラットタイヤの耐久性向上に対する効果も大きいという理由から、TBBS、CBS、DZなどのスルフェンアミド系加硫促進剤が望ましい。
【0043】
なお、ゴム組成物には、上記以外にも、各種の配合剤、例えばステアリン酸、酸化亜鉛、各種老化防止剤、ワックス及び/又はオイルなどを必要に応じて適宜配合することができる。また、前記ゴム組成物は、薄片状グラファイトGを含有してはいるが、ゴム製造についての常法に従って製造できる。すなわち、バンバリーミキサー、ニーダー、オープンロールなどで前記ゴム成分、薄片状グラファイト、充填剤、必要に応じてその他の配合剤を混練りし、所定の断面形状に押し出して生タイヤに組み入れられ、その後加硫することにより、サイド補強ゴム層11を形成しうる。
【0044】
そして、このようなゴム組成物からなるサイド補強ゴム層11は、高い破断強度TBを発揮し、ランフラット走行時でも優れた耐久性を示す。とりわけ、サイド補強ゴム層11には、前記破断強度TBが好ましくは10MPa以上、より好ましくは12MPa以上、さらに好ましくは14MPa以上の前記ゴム組成物が用いられる。なお、TBの上限値はとくに設定しないが、通常30MPa以下が好ましい。
【0045】
また、サイド補強ゴム層11を構成する前記ゴム組成物は、温度70℃における損失弾性率(E”)および複素弾性率(E*)は、下式(2)を満たすことが好ましい。
E”/(E*)2≦7.0×10-9 Pa-1 …(2)
【0046】
E”/(E*)2は、ロスコンプライアンスとも呼ばれるが、この値を7.0×10-9 Pa-1以下に限定することにより、ランフラット走行時にサイド補強ゴム層11に繰り返し圧縮応力が作用した場合であっても、その発熱量は僅少になり、ひいてはゴムの熱劣化を長期に亘って抑制できる。とりわけ、前記ロスコンプライアンスは、6.0×10-9 Pa-1以下が望ましい。なお、ロスコンプライアンスの下限値はとくに設定しないが、通常1.0×10-9 Pa-1以上が好ましい。
【0047】
次に、本実施形態のビード部4には、リムプロテクトリブ12が凸設される場合が例示される。このリムプロテクトリブ12は、図3に示されるように、リムフランジJFを覆うように基準輪郭線jから突出してタイヤ周方向に連続してのびるリブ体であり、前記リムフランジJFの先端を越えてタイヤ軸方向外側に最も突出する突出面部12cと、この突出面部12cからビード外側面に滑らかに連なる半径方向内側の斜面部12iと、前記突出面部12cからタイヤ最大巾点M近傍位置で前記基準輪郭線jに滑らかに連なる半径方向外側の斜面部12oとで囲まれる断面台形状をなす。なお前記内側の斜面部12iは、リムフランジJFの円弧部よりも大きい曲率半径rで形成された凹円弧面で形成され、通常走行時においては、縁石等からリムフランジJFを保護する。またランフラット走行時には、内側の斜面部12iがリムフランジJFの円弧部に寄りかかって接触するため、ビード変形量を軽減でき、ランフラット時の操縦安定性及びランフラット耐久性の向上に役立つ。
【0048】
また、本発明では、ランフラット走行時の操縦安定性及び耐久性を向上するために、前記カーカスコードにアラミド繊維が採用される。
【0049】
前記アラミド繊維は、高弾性繊維として知られ、ランフラットタイヤ1のカーカスコードに使用することにより、タイヤの荷重支持能力を高めることができる。従って、例えばカーカスプライ枚数の低減、カーカスコードの細径化、及び/またはコード配列密度(コードエンド数)の低下などによるタイヤの軽量化を図りながら、ランフラット時のタイヤ変形を低減できる。しかも、アラミド繊維は、100〜150℃の高温下においても弾性率の低下が、他の有機繊維コード材料に比べて小さく、耐熱性に優れるという特性を有する。従って、ランフラット走行時のタイヤ温度上昇によっても、カーカスコードが強度低下して損傷を招いたり、また弾性率の低下によるタイヤ変形量の増加や、それに伴うさらなるタイヤ温度上昇を招くことを防止できる。その結果、ランフラット耐久性を向上できる。さらにタイヤ温度上昇によっても、高弾性率を維持してタイヤ剛性を高めうるため、ランフラット時の操縦安定性を向上することもできる。これによりランフラット走行における高速化、長距離化が達成される。
【0050】
他方、アラミド繊維は、弾性率が高いゆえに耐疲労性に劣る傾向がある。そのため本実施形態では、カーカスコード20に、図4に略示するように、下撚りしたアラミド繊維のフィラメント束21(即ちストランド21)の2本を、さらに上撚りにて互いに撚り合わせた2本撚り構造が採用されるとともに、このときの撚り合わせを、従来よりも高い撚り係数Tで行っている。
【0051】
ここで、前記「撚り係数T」は、コードの上撚り数をN(単位:回/10cm)、コード1本のトータル表示デシテックス(トータル繊度)をD(単位:dtex)、コード材料の比重をρとしたとき、次式(1)で示される。
T=N×√{(0.125×D/2)/ρ}×10-3 …(1)
【0052】
そして、この撚り係数Tを0.5〜0.7の範囲まで高めることにより、アラミド繊維コードの欠点である耐疲労性を改善することができ、従来のレーヨンコードの場合に比して、ランフラット耐久性を大幅に向上することが可能となる。なお前記カーカスコード20の撚り係数Tが0.5を下回ると、耐疲労性の向上効果が少なく、ランフラット耐久性を十分に高めることができない。逆に、撚り係数Tが0.7を上回ると、コードの撚り加工が難しくなり生産性に不利となる。特に撚り係数Tの下限は0.6以上が好ましく、これによりコードの耐疲労性がさらに改善され、ランフラット耐久性をより向上しうる。
【0053】
なおカーカスコード20では、アラミド繊維の重要な特性である高弾性を活かして優れた補強効果を発揮させるために、2本撚り構造が採用されている。そのとき、下撚り数と、上撚り数とが等しい所謂バランス撚りが好ましいが、撚り数の比(下撚り数/上撚り数)が0.2〜2.0の範囲内、好ましくは0.5〜1.5の範囲内で、下撚り数と上撚り数とを相違させても良い。
【0054】
また前記トータル表示デシテックスD(繊度)は、特に限定されるものではないが、ランフラットタイヤの場合、1500〜5000dtexの範囲が好ましい。またカーカスプライ6Aにおけるコードエンド数n(本/5cm)と前記トータル表示デシテックスDとの積は、70000〜150000の範囲が好ましく、70000未満では、アラミド繊維コードとはいえ、ランフラット耐久性や操縦安定性が不十分となり、逆に150000を越えると、カーカス剛性が過大となって乗り心地性を損ねるとともに、質量やコストの不必要な増加を招く。このような観点から前記積D×nの下限は100000以上がさらに好ましく、上限は120000以下がさらに好ましい。
【0055】
また耐疲労性に原因するカーカスコード20の損傷は、タイヤ変形時に圧縮歪みを受ける部位、即ち図3に示すように、折返し部6bのうちのビード側部分6b1にて発生しやすい。しかしながら、本実施形態では、前述の如くビード部4にリムプロテクトリブ12を凸設しているいため、ランフラット走行時におけるビード変形が軽減され、カーカスコード20に圧縮歪みが作用しにくくなる。その結果、アラミド繊維を採用した場合のカーカスコード20の疲労損傷をさらに抑えることができ、ランフラット耐久性の一層の向上が図れる。言い換えると、アラミド繊維のカーカスコード20を用いたタイヤでは、リムプロテクトリブ12を用いることが、コードの疲労損傷抑制の観点から好ましい。
【0056】
さらに、本実施形態では、前記カーカスプライ6Aのトッピングゴムとして、複素弾性率E*が、5〜13MPaの範囲と、従来のカーカストッピングゴムに比して高弾性のゴムを採用している。なお従来のカーカストッピングゴムの複素弾性率E*は3.8MPa程度である。このように高弾性のゴムをトッピングゴムに採用することで、タイヤ変形時、カーカスコード20に掛かる歪みを低減でき、ランフラット耐久性のさらなる向上を達成しうる。なお複素弾性率E*が5MPaを下回ると前記効果が期待できず、逆に13MPaを上回ると、ゴムが硬くなり過ぎ、乗り心地性が一気に悪化してしまう。このような観点から、複素弾性率E*の下限値は、5.5MPa以上、さらには6MPa以上が好ましく、また上限値は11MPa以下、さらに9MPa以下が好ましい。
【0057】
次に、図5に示されるように、前記正規内圧状態のタイヤ子午断面において、タイヤ外面2Aのプロファイルは、曲率半径が異なる複数の円弧からなる曲面によって形成されている。特に、ランフラットタイヤ1の場合、前記タイヤ外面2Aとタイヤ赤道面Cとの交点であるタイヤ赤道点CPから、接地端側に向かって曲率半径Rが漸減する複数の円弧からなる曲面によって、前記プロファイルを形成する好ましい。これにより、前記サイド補強ゴム層11のゴムボリュームを最小限に抑え、タイヤの軽量化、及び乗り心地性の向上を図ることができる。
【0058】
詳しく説明すると、タイヤ赤道面Cから前記タイヤ最大断面巾SWの45%の距離SPを隔てるタイヤ外面2A上の点をPとするとき、タイヤ外面2Aの曲率半径RCは、前記タイヤ赤道点CPから前記点Pに至るまでの間で徐々に減少するように設定される。なお前記「タイヤ最大断面巾SW」とは、タイヤ外面2Aの基準輪郭線jにおける最大巾であり、この基準輪郭線jは、タイヤ外面2Aに局部的に形成される例えば文字、図形、記号等を示す装飾用、情報用等の微細なリブや溝、リム外れ防止用のリムプロテクトリブ12、カット傷防止用のサイドプロテクトリブなどの局部的凹凸部を除外した滑らかな輪郭線を意味する。
【0059】
また前記タイヤ赤道面Cからタイヤ最大断面巾SWの半巾(SW/2)の60%、75%、90%及び100%の距離X60、X75、X90及びX100 を夫々隔てる各タイヤ外面2A上の点をP60、P75、P90及びP100 とする。またこの各タイヤ外面2A上の点P60、P75、P90及びP100 と、前記タイヤ赤道点CPとの間の半径方向の距離をY60、Y75、Y90及びY100 とする。
【0060】
そして、前記正規内圧状態においてビードベースラインBLから前記タイヤ赤道点CPまでの半径方向高さであるタイヤ断面高さをSHとするとき、前記半径方向距離Y60、Y75、Y90及びY100 は、それぞれ以下の関係を満足することを特徴としている。
0.05< Y60 /SH ≦0.1
0.1< Y75 /SH ≦0.2
0.2< Y90 /SH ≦0.4
0.4< Y100 /SH ≦0.7
ここで、RY60=Y60/SH
RY75=Y75/SH
RY90=Y90/SH
RY100 =Y100 /SH
として前記関係を満足する範囲RYiを図6に例示する。図5及び図6のように、前記関係を満足するプロファイルは、トレッドが非常に丸くなるため、フットプリントが、接地巾が小かつ接地長さを大とした縦長楕円形状となり、騒音性能とハイドロプレーニング性能とを向上しうる。なお前記RY60、RY75、RY90及びRY100 の値が、各下限値を下回ると、トレッド部2を中心としてタイヤ外面2Aが平坦化するため、従来タイヤとのプロファイルの差が少なくなる。逆に各上限値を上回ると、トレッド部2を中心としてタイヤ外面2Aが著しく凸状をなすため、接地巾が過小となり、通常走行において必要な走行性能を確保することができなくなる。
【0061】
なおタイヤでは、予めタイヤサイズを定めることにより、JATMA、ETRTOなどのタイヤの規格から、タイヤ偏平率、タイヤ最大断面巾、タイヤ最大高さなどを概ね定め得るため、前記RY60、RY75、RY90及びRY100 の範囲を容易に算出できる。従って、前記タイヤ外面2Aは、前記各位置におけるRY60、RY75、RY90及びRY100 の範囲を満たすように、かつ曲率半径RCが徐々に減少するように、前記タイヤ赤道点CPから前記点Pまで滑らかな曲線で描くことにより適宜定めうる。
【0062】
また前記タイヤは、図7に示されるように、前記正規内圧状態のタイヤに正規荷重の80%の荷重を負荷した状態において、前記タイヤ外面2Aが接地するタイヤ軸方向最外端間のタイヤ軸方向距離である接地巾CWを、前記タイヤ最大断面巾SWの50%〜65%の範囲とするのが好ましい。これは、前記接地巾CWが、前記タイヤ最大断面巾SWの50%未満の場合、通常走行において轍でふらつきやすくなるなどワンダリング性能が低下し、かつ接地圧の不均一化により偏摩耗しやすくなるからである。なお前記接地巾CWが、タイヤ最大断面巾SWの65%を超える場合には、接地巾が過大となって前述の通過騒音とハイドロプレーニング性能との両立が難しくなる。
【0063】
このようなプロファイルでは、サイドウォール部の領域が短いという特徴を有するため、ランフラットタイヤに採用することにより、サイド補強ゴム層11のゴムボリュームを低減でき、ランフラットタイヤにおける質量低下と乗り心地性の向上とを達成しうる。しかし、ゴムボリューウムが大なトレッド部2での変形量が通常プロファイルのタイヤに比して大きくなる。そのため耐熱性を高めたアラミド繊維のカーカスコードは、このプロファイルのタイヤにとってもより有利となりうる。
【0064】
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。
【実施例】
【0065】
図1に示す構造をなすタイヤサイズ245/40R18のランフラットタイヤが表1の仕様で試作され、それらについて各種の性能がテストされた。サイド補強ゴム層については、表1に示す配合1ないし3とした。
【0066】
また、サイド補強ゴム層の製造方法は、次の通りである。先ず、表1に示す配合処方に従い、(株)神戸製鋼所製のバンバリーミキサーを用いて、硫黄および加硫促進剤以外の薬品を150℃で4分間混練りし、混練り物を得た。次に、オープンロールを用いて、得られた混練り物に硫黄および加硫促進剤を添加し、80℃の条件下で3分間混練りし、未加硫ゴム組成物を押出し成形された。そして、このゴム組成物を含む各種タイヤ部材を常法に従って貼り合わせて生タイヤを成型し、これを加硫することにより、ランフラットタイヤが製造された。
【0067】
また、表1中の配合の詳細は、次の通りである。
天然ゴム(NR):RSS#3
ブタジエンゴム(BR):宇部興産(株)製のVCR412(SPBの平均粒子径:250nm、SPBの含有率:12質量%)
カーボンブラック(FEF):三菱化学(株)製のダイヤブラックE(N2SA:41m2/g、DBP吸油量:115ml/100g)
薄片状グラファイト:(株)中越黒鉛工業所製のBF−18A(アスペクト比:40、平均粒子径:18μm)
ステアリン酸:日本油脂(株)製の椿
酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の酸化亜鉛2種
老化防止剤:住友化学(株)製のアンチゲン6C(N−(1,3−ジメチルブチル)−N’−フェニル−p−フェニレンジアミン)
不溶性硫黄:四国化成工業(株)製のミュークロンOT
加硫促進剤:大内新興化学工業(株)製のノクセラーNS(N−t−ブチル−2−ベンゾチアゾリルスルフェンアミド)
【0068】
さらに、各タイヤは、表1に記載のパラメータ以外は同一の仕様とした。共通仕様は次の通りである。
カーカス:プライ枚数1、コード角度90°(対タイヤ赤道)
ベルト層:ベルトプライ枚数2、コード角度±24°(対タイヤ赤道)
サイド補強ゴム層:最大厚さ10.0mm又は8.0mm
レーヨン繊維コードの比重:1.51
アラミド繊維コードの比重:1.44
【0069】
またトレッドプロファイルは、各タイヤとも、RY60=0.05〜0.1、RY75=0.1〜0.2、RY90=0.2〜0.4、RY100=0.4〜0.7の範囲で実質的に同じプロファイルのものを使用している。
テスト方法は、次の通りである。
【0070】
<サイド補強ゴム層の破断強度>
ランフラットタイヤのサイド補強ゴム層から厚さ2mmの試験片を切り出し、JIS K 6251「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム―引張特性の求め方」に準じ、3号ダンベルを用いて引張り試験を実施し、各配合の破断強度(TB)がそれぞれ測定された。数値が大きいほど良好である。
【0071】
<ロスコンプライアンス>
前記試験片を用いて、JIS−K6394に準じ(株)岩本製作所製の粘弾性スペクトロメータを用いて周波数10Hz、初期歪10%、動歪1%の条件下で、70℃における複素弾性率E*および損失弾性率E”を測定し、E”/(E*)2を算出した。E”/(E*)2の値が小さいほど低発熱性に優れることを示す。
【0072】
<タイヤ質量>
1本当たりの質量であり、比較例1を100とする指数により評価した。数値が大きいほど軽量である。
【0073】
<ランフラット耐久性>
各供試タイヤをバルブコアを取り去ったリム(18×8.5J)にリム組し、デフレート状態でドラム試験機上を速度(80km/h)、縦荷重(4.14kN)の条件にて走行させ、タイヤが破壊するまでの走行距離を測定し、比較例1を100とする指数により評価した。数値が大きいほど良好である。
テストの結果を表1及び表2に示す。
【0074】
【表1】

【0075】
【表2】


【0076】
テストの結果、実施例のランフラットタイヤは、比較例に比べて、タイヤ質量の増加を伴うことなくランフラット耐久性を向上していることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【0077】
【図1】本発明のランフラットタイヤの一実施形態を示す断面図である。
【図2】(a)、(b)は薄片状グラファイトの例を示す拡大斜視図である。
【図3】ビード部を拡大して示す断面図である。
【図4】カーカスコードを説明する側面図である。
【図5】タイヤ外面のプロファイルを示す線図である。
【図6】タイヤ外面の各位置におけるRYiの範囲を示す線図である。
【図7】そのトレッド部を拡大して示す断面図である。
【符号の説明】
【0078】
1 ランフラットタイヤ
2 トレッド部
3 サイドウォール部
4 ビード部
5 ビードコア
6 カーカス
6A カーカスプライ
7 トレッド補強コード層
11 サイド補強ゴム層
20 カーカスコード
21 フィラメント束

【特許請求の範囲】
【請求項1】
トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスと、トレッド部の内方かつ前記カーカスの半径方向外側に配されるトレッド補強コード層と、前記サイドウォール部のカーカス内側に配された断面略三日月状のサイド補強ゴム層とを具えるランフラットタイヤであって、
前記サイド補強ゴム層は、ジエン系ゴム成分100質量部に対して、平均アスペクト比が3〜80でかつ平均粒子径が2〜80μmである薄片状グラファイトを5〜120質量部含有するゴム組成物からなり、
前記カーカスは、タイヤ赤道に対して45〜90°の角度で配列したカーカスコードをトッピングゴムで被覆したカーカスプライからなるとともに、前記カーカスコードに、下式(1)で示される撚り係数Tが0.5〜0.7であるアラミド繊維を用いたことを特徴とするランフラットタイヤ。
T=N×√{(0.125×D/2)/ρ}×10-3 …(1)
ただし、Nは上撚り数(回/10cm)、Dはコードのトータル表示デシテックス(繊度)、ρはコード材料の比重である。
【請求項2】
前記ゴム組成物は、ジエン系ゴム成分中に、ブタジエンゴムを20〜80質量%含有する請求項1記載のランフラットタイヤ。
【請求項3】
前記ブタジエンゴムは、シンジオタクチック−1,2−ポリブタジエン結晶を含有する請求項2記載のランフラットタイヤ。
【請求項4】
前記ゴム組成物は、破断強度が10MPa以上であり、損失弾性率E”および複素弾性率E*が下式(2)を満たす請求項1乃至3のいずれかに記載のランフラットタイヤ。
E”/(E*)2≦7.0×10-9 Pa-1 …(2)
【請求項5】
前記カーカスコードは、前記撚り係数Tが0.6〜0.7であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のランフラットタイヤ。
【請求項6】
前記カーカスプライの前記トッピングゴムは、複素弾性率E*が5〜13MPaの範囲としたことを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
【請求項7】
正規リムに装着されかつ正規内圧を充填した正規内圧状態におけるタイヤ軸心を含むタイヤ子午断面において、
前記タイヤ外面のプロファイルは、前記タイヤ外面とタイヤ赤道面Cとの交点であるタイヤ赤道点CPから接地端側に向かって曲率半径が漸減する複数の円弧からなる曲面によって形成されることを特徴とする請求項1ないし6のいずれかに記載のランフラットタイヤ。
【請求項8】
前記タイヤ外面のプロファイルは、タイヤ赤道面Cからタイヤ最大断面巾SWの45%の距離SPを隔てるタイヤ外面上の点をPとするとき、
タイヤ外面の曲率半径RCが、タイヤ赤道点CPから前記点Pに至るまでの間で徐々に減少するとともに、
前記タイヤ赤道面Cから前記タイヤ最大断面巾SWの半巾(SW/2)の60%、75%、90%及び100%の距離X60、X75、X90及びX100 を夫々隔てるタイヤ外面上の各点と、タイヤ赤道点CPとの間の各半径方向距離をそれぞれY60、Y75、Y90及びY100 とし、かつタイヤ断面高さをSHとするとき、
0.05< Y60 /SH ≦0.1
0.1< Y75 /SH ≦0.2
0.2< Y90 /SH ≦0.4
0.4< Y100 /SH ≦0.7
の関係を満足することを特徴とする請求項7記載のランフラットタイヤ。

【図1】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図2】
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【公開番号】特開2009−119976(P2009−119976A)
【公開日】平成21年6月4日(2009.6.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−294650(P2007−294650)
【出願日】平成19年11月13日(2007.11.13)
【出願人】(000183233)住友ゴム工業株式会社 (3,458)
【Fターム(参考)】