(57)【要約】【課題】通常走行時の振動伝達特性を悪化することなく、パンク走行時のバックリングを抑制する。【解決手段】主溝１０ａを有するキャップゴム１０とベースゴム１１からなるトレッド部２１と断面略三日月状のサイド補強ゴム層３を有する一対のサイドウォール部２０とを備えるサイド補強式ランフラットタイヤ１において、主溝１０ａより内周側且つ主溝１０ａの近傍にバックリング抑制部材１２を配置し、このバックリング抑制部材１２の硬度をキャップゴム１０及びベースゴム１１の硬度より高く設定する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主溝を有するキャップゴムと該キャップゴムの内周側に位置するベースゴムとを有するトレッド部と、該トレッド部の両側に位置し、サイド補強ゴム層を有する一対のサイドウォール部とを備えるタイヤにおいて、
前記主溝より内周側且つ当該主溝の近傍に、バックリングを抑制するバックリング抑制部材を備え、該バックリング抑制部材の硬度を前記キャップゴム及び前記ベースゴムの硬度より高く設定することを特徴とするタイヤ。
【請求項２】
前記バックリング抑制部材の硬度をＪＩＳ−Ａで６５度以上８５度以下に設定することを特徴とする請求項１に記載のタイヤ。
【請求項３】
前記バックリング抑制部材の幅を前記主溝の幅の２００％以上６００％以下に設定することを特徴とする請求項１又は２に記載のタイヤ。
【請求項４】
前記バックリング抑制部材の厚さを前記主溝の深さの１２％以上３５％以下に設定することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤに関し、より詳細にはランフラット（パンク状態での走行）耐久性を向上することができるタイヤに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ランフラットタイプのラジアルタイヤの１つとして、サイド補強式ランフラットタイヤがある。サイド補強式ランフラットタイヤは、断面三日月状のサイド補強層をタイヤ内部に備えるもので、低扁平率（例えば４０％）のタイヤを中心に実用化されている。
このようなサイド補強式ランフラットタイヤにおいて、例えば、路面と接触するトレッド部に、パンク走行時（ゼロ内圧走行時）のトレッド面のバックリング（座屈）を抑制する抑制部材としての高硬度のベースゴムを配置し、前記バックリングと、これに伴う操縦安定性の悪化を抑制するというものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３４１３０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記従来のタイヤにあっては、単に硬度の高いベースゴムを適用しているだけであるので、高硬度なゴムをトレッド部に単純に配置していることになり、路面からの振動を車体に伝えやすくなって、通常走行時のロードノイズが悪化するという未解決の課題がある。
そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、通常走行時のロードノイズを悪化することなく、パンク走行時のバックリングを抑制することができるタイヤを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために、本発明に係るタイヤは、主溝より内周側且つ当該主溝の近傍に、バックリングを抑制するバックリング抑制部材を備え、該バックリング抑制部材の硬度を前記キャップゴム及びベースゴムの硬度より高く設定する。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、サイド補強式ランフラットタイヤにおいて、パンク走行時のバックリングに影響が大きいトレッドの主溝部のみに高硬度なバックリング抑制部材を配置することで、通常走行時のロードノイズを悪化させることなく、パンク走行時のバックリングを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は本発明の第１の実施形態を示す概略構成図であり、空気入りタイヤ１（以下、タイヤ１と称す）の右半断面を示す図である。このタイヤ１はサイド補強式ランフラットタイヤであり、耐外傷性に優れるコンパウンドを配するサイドウォール２の内周側に、断面が略三日月状のサイド補強ゴム層３を備えている。
【０００７】
これにより、サイドウォール２を補強して剛性を高め、例えばパンクにより内圧が低下又は零になった場合であっても車両総重量を安定して支持すると共に、パンクした場所からある程度の距離を走行可能としている。
またタイヤ１は、その骨格を構成するカーカス４を有する。このカーカス４はポリエステル、レーヨンなどのコードを周方向と直角に配するものであり、その端部がタイヤ１の内周側から外周側へ向けてビードコア５に巻き付けられている。さらに、このビードコア５の上部のカーカス４間の隙間には、剛性確保のために硬いコンパウンドを配し細切り形状に形成されたビードフィラー６が埋設されている。
【０００８】
ここで、ビードコア５は、タイヤ１をリムに締め付け固定するために配置されるものであり、ピアノ線を層状又は１本で周方向に巻いたものである。サイド補強ゴム層３はカーカス４より内周側に配置されており、このサイド補強ゴム層３より内周側のタイヤ１の最内層をインナーライナー７が形成している。
このインナーライナー７は、タイヤ内部の空気を保持すると共に、タイヤ内部への酸素の透過を防止し、タイヤ内部の酸化劣化を防ぐ機能がある。
【０００９】
前記サイドウォール２、サイド補強ゴム層３、カーカス４及びビードフィラー６で、荷重支持や振動吸収などの役割を担うサイドウォール部２０を構成している。
また、カーカス４の外周にはトレッド部２１を強化する２層のベルト８及びベルトカバー９を備え、ベルト８は、ショルダ領域２２にその端部を配置するように構成されている。
【００１０】
ここで、ショルダ領域とは、タイヤとリムとの組立体に最高空気圧（１９９８年版のＪＡＴＭＡ、ＴＲＡ、ＥＴＲＴＯの規格による）の１０％に相当する微圧を充填したタイヤ断面において、トレッド部の踏面幅を８等分した１／８幅を踏面端から踏面中央側に隔てた位置を通る最内側カーカスプライ内面の法線と、踏面端を通る最内側カーカスプライ内面の法線とで囲まれる領域を指すものと定義する。
【００１１】
ベルト８は、スチール、アラミドなどのコードを２層に積層したものであり、ベルトカバー９は、ナイロン、ＰＥＮ（ペン）などから成る。そして、ベルト８及びベルトカバー９で、トレッドを適切に接地させるための基礎となるベルト部２３を構成している。
トレッド部２１は、路面に接触する重要な要素であり、ＮＲ（Ｎａｔｕｒａｌ  Ｒｕｂｂｅｒ）、ＢＲ（Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ  Ｒｕｂｂｅｒ）、ＳＢＲ（Ｓｔｙｒｅｎｅ  Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ  Ｒｕｂｂｅｒ）などのエラストマーに、カーボンブラック、シリカなどの補強材や硫黄、加硫促進剤などの配合剤を混合したコンパウンドで構成され、接地面に配置され主溝１０ａを有するキャップゴム１０と、キャップゴム１０とベルト部２３との間に配置されるベースゴム１１とで構成される。ここでいう接地面側とは、タイヤ径方向の外周側を意味する。
【００１２】
キャップゴム１０は、摩擦力を上げるため、他のゴムに比べて高発熱なゴムであり、ベースゴム１１は、主にベルト部２３へのキャップトレッドの発熱防止オイル成分の移行防止、及びキャップゴム１０とベルト部２３との接着性向上を目的としている。
また、トレッド部２１は主溝１０ａを含むトレッド主溝部２１ａと、路面に接地するトレッド陸部２１ｂとで構成されており、トレッド主溝部２１ａにおける主溝下（主溝より内周側且つ主溝の近傍）にはバックリング抑制部材１２を備えている。ここで、主溝１０ａは周回溝とし、バックリング抑制部材１２も主溝下にベルト状に配置されているものとする。
【００１３】
バックリング抑制部材１２はキャップゴム１０とベースゴム１１との間に配置されている。そしてその硬度は、キャップゴム１０及びベースゴム１１より高く設定されており、ＪＩＳ−Ａで６５度以上８５度以下とする。
なお、ここでいう主溝は、ＪＩＳＤ４２３０で定義されている周方向に沿った溝に限定されるものではなく、パンク走行時にバックリングを起こす溝であれば本発明を適用可能範囲である。また、バックリング抑制部材１２の配置位置は、キャップゴム１０とベースゴム１１との間に限定されるものではなく、ベースゴム１１より内周側に配置するようにしてもよい。
【００１４】
さらに、バックリング抑制部材１２は、その幅が主溝幅の２００％以上６００％以下に設定され、厚さが主溝深さの１２％以上３５％以下に設定されている。ここでいう幅方向とはタイヤ幅方向を意味し、厚さとはタイヤ径方向の厚さを意味する。
なお、このバックリング抑制部材１２の材質は、ＮＲ，ＢＲ，ＳＢＲなどのエラストマーに、カーボンブラック、シリカなどの補強材や硫黄、加硫促進剤などの配合剤を混合したコンパウンドが好ましいが、必要に応じて、樹脂やエラストマーを含む樹脂を用いてもよい。また、タイヤゴムの中に挟んでも周りのゴムとの間で問題、例えば周りのゴムを傷つけたり、周りのゴムより熱膨張が大きくて周りのゴムに亀裂が生じたりする問題が発生しない材質であればどのような材質でもよい。
【００１５】
ところで、車両走行中に、例えば釘や金属片などの異物がタイヤに突き刺さることで、タイヤの内圧が低下又はゼロの状態即ちパンクした状態となったときに、パンクした場所からタイヤを付け替えできるサービスステーション等のドライバが望む場所までの距離を、それ以上タイヤにダメージを与えることなく、且つ操縦安定性を損なうことなく、継続して安定走行可能であることが要求される。
【００１６】
パンク時（ゼロ内圧走行時）には、図２に示すように、トレッド部の中央が路面から浮き上がる所謂バックリング（座屈）が生じ、これに伴い、接地性が損なわれてコーナリングパワーが低下することにより、操縦安定性が悪化する。また、通常走行時のロードノイズ（路面から車体に伝わる振動騒音）は、タイヤの振動伝達特性が影響する。
トレッド部２１において、トレッド主溝部２１ａはパンク走行時のバックリングに影響が大きく、トレッド陸部２１ｂは通常走行時の振動伝達特性に影響が大きい。つまり、トレッド主溝部２１ａに硬いゴムを配置するとバックリングを抑制することができ、トレッド陸部２１ｂに硬いゴムを配置すると振動伝達率が大きくなってロードノイズが悪化する。
【００１７】
なお、トレッド主溝部２１ａは路面と接触しないため、路面から直接振動が伝達せず、通常走行時の振動伝達特性に影響が小さい。そのため、このトレッド主溝部２１ａに硬いゴムが設けられても振動伝達特性は悪化しない。
したがって、従来のタイヤのように、単に高硬度のベースゴムを配置すると、バックリングを抑制することはできるものの、通常走行時の振動伝達特性に影響が大きいトレッド陸部の硬度を上げることになって振動伝達率が大きくなり、ロードノイズが悪化するという問題がある。そこで、本発明では、キャップゴム及びベースゴムより高硬度のバックリング抑制部材をトレッド部の主溝下のみに配置することで、通常走行時の振動伝達特性を悪化することなくパンク走行時のバックリングを抑制する。
今、２３５／４５Ｒ１８サイズのタイヤモデルを用いて有限要素法によるタイヤ解析を行い、表１に示す従来例ｚ及び実施例ａ〜ｆについて、バックリングの評価指標となるバックリング指数と、ロードノイズの評価指標となる振動伝達率との計算を行う。
【００１８】
【表１】
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【００１９】
従来例ｘは、図３（ａ）に示すように一般的な硬度のベースゴム１１ｘを用い、且つバックリング抑制部材を配置しない一般的なランフラットタイヤである。また従来例ｚは、特開２００３−３４１３０８号公報に示されているランフラットタイヤであって、図３（ｂ）に示すように高硬度のベースゴム１１ｚを配置したものである。実施例ａは、図４に示すようにバックリング抑制部材１２をトレッド陸部にのみ配置したものであり、各実施例ｂ〜ｆは、バックリング抑制部材をトレッド主溝部にのみ配置し、バックリング抑制部材の硬さ、厚さ及び幅を異なる値に設定している。
【００２０】
ここで、バックリング指数は、ＦＥＭから得られた接地部断面におけるトレッド中央の浮き上がり量（路面とタイヤの垂直距離）を算出する。計算条件は、空気圧０ｋＰａ（パンク走行時）、リム幅７．５インチ、垂直荷重４．８ｋＮとする。
そして、従来例ｘを１００とする浮き上がり量の比率を求め、これを解析結果とする。この値が小さいほどパンク走行時のバックリングを抑制することができ、操縦安定性等が悪化しないと判断する。なお、目標レベルは、市場実績を考慮し、バックリング指数９０％以下とする。
【００２１】
振動伝達率は、ＦＥＭから得られた入力と出力との比として算出する。入力はトレッド中央部の節点力として与え、出力はリム部の節点力とする。計算条件は、空気圧２００ｋＰａ、リム幅７．５インチ、垂直荷重０ｋＮ（無負荷）とする。
そして、従来例ｘを０とするオーバーオール値の差を解析結果とし、この値が小さいほど振動伝達率が低く、静粛性に優れると判断する。なお、目標レベルは、市場実績を考慮し、伝達率差＋０．４ｄＢ以下とする。
【００２２】
上記のような条件下でタイヤ解析を行った結果を図５及び図６に示す。
図５において、横軸はバックリング抑制部材の条件（硬さ、厚さ、幅）、縦軸は振動伝達率差である。この図からも明らかなように、実施例ｂ〜ｅが目標レベル＋０．４ｄＢ以下となっており、従来例ｚの伝達率差＋１．２ｄＢと比較すると、大幅にロードノイズが低減しており静粛性に優れていることがわかる。
【００２３】
また、図６において、横軸はバックリング抑制部材の条件（硬さ、厚さ、幅）、縦軸はバックリング指数である。この図からも明らかなように、実施例ｃ〜ｆが目標レベル９０以下となっており、バックリングが抑制できることがわかる。
次に、従来例ｚと実施例ｄとのタイヤ解析結果を比較する。実施例ｚのバックリング指数は８５、実施例ｄのバックリング指数は８３とほぼ等しい値であるのに対し、振動伝達率差は従来例ｚが＋１．２、実施例ｄが＋０．１と単にベースゴムを高硬度にした従来例ｚの方が明らかにロードノイズが悪化することがわかる。
【００２４】
次に、実施例ａと実施例ｄとのタイヤ解析結果を比較する。実施例ａと実施例ｄとは、バックリング抑制部材の配置が異なるのみで、バックリング抑制部材の硬さ及び大きさは等しい。
実施例ａのバックリング指数は９８、実施例ｄのバックリング指数は８３であり、バックリング抑制部材をトレッド部の主溝下に配置した実施例ｄの方がバックリングを抑制でき、操縦安定性に有利であることがわかる。また、実施例ａの振動伝達率差は＋０．６、実施例ｄの振動伝達率差は＋０．１であり、バックリング抑制部材をトレッド部の主溝下に配置した実施例ｄの方がロードノイズの抑制にも有利であることがわかる。
【００２５】
また、実施例ｂ〜ｆの解析結果より、バックリング抑制部材をトレッド部の主溝下に配置する場合において、バックリング抑制部材が柔らかすぎる、厚さが薄すぎる、幅が狭すぎるとバックリング抑制即ち操縦安定性に効果がなく、バックリング抑制部材が硬すぎる、厚さが厚すぎる、幅が広すぎるとロードノイズが悪化することがわかる。
【００２６】
したがって、図５及び図６の解析結果により、実施例ｃ〜ｅが操縦安定性と静粛性の両方に優れていることがわかる。すなわち、操縦安定性と静粛性の両方を満足するためには、キャップゴム及びベースゴムより高硬度な部材からなるバックリング抑制部材をトレッド部の主溝下に配置すればよい。そして、このバックリング抑制部材の幅は主溝幅（７．１ｍｍ）の２００％以上６００％以下が好ましい。また、その硬さは６５度以上８５度以下が好ましい。さらに、その厚さは主溝深さ（８，５ｍｍ）の１２％以上３５％以下が好ましい。
【００２７】
なお、バックリング抑制部材の条件は、上述した硬さ、厚さ及び幅の適正条件を全て満たしている必要はなく、硬さ、厚さ及び幅の適正条件のうち少なくとも１つを満たしていればよい。
このように、上記第１の実施形態では、キャップゴム及びベースゴムより高硬度のバックリング抑制部材をトレッド部の主溝下のみに配置するので、通常走行時の振動伝達特性に影響が大きいトレッド陸部の硬度を上げることなく、パンク走行時のバックリングに影響が大きいトレッド主溝部の硬度を上げることができ、通常走行時の振動伝達特性を悪化させることなく静粛性を向上することができると共に、パンク走行時のバックリングを抑制して操縦安定性を向上することができる。
【００２８】
また、バックリング抑制部材の硬さをＪＩＳ−Ａで６５度以上８５度以下とするので、バックリング抑制部材の硬さを適正範囲に設定して、通常走行時の静粛性とパンク走行時の操縦安定性との両立を実現することができる。
さらに、バックリング抑制部材の幅をトレッド部の主溝幅の２００％以上６００％以下とするので、バックリング抑制部材の大きさを適正範囲に設定して、通常走行時の静粛性とパンク走行時の操縦安定性との両立を実現することができる。
【００２９】
また、バックリング抑制部材の厚さをトレッド部の主溝深さの１２％以上３５％以下とするので、バックリング抑制部材の大きさを適正範囲に設定して、通常走行時の静粛性とパンク走行時の操縦安定性との両立を実現することができる。
なお、上記実施形態においては、バックリング抑制部材を１本のベルト状に配置する場合について説明したが、これに限定されるものではない。つまり、バックリング抑制部材は必ずしも図７（ａ）に示すように全周に介在する必要はなく、図７（ｂ）に示すように途中で切れている複数のベルト状のものを適用するようにしてもよく、さらには、図７（ｃ）に示すように溝を跨ぐ幅のあるパッチ状又はブロック状のものを適用するようにしてもよい。
【００３０】
また、上記実施形態においては、主溝として周回溝を有するタイヤを適用する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、スポーツタイヤなど周回溝のないタイプのタイヤにも本発明を適用することができる。この場合、図８（ａ）に示すようにバックリング抑制部材１２をバックリングを起こす部分にポイント配置したり、図８（ｂ）に示すようにバックリングを起こす部分にベルト状に配置したりすればよい。
さらに、本発明は、タイヤ内部に窒素及びその他の気体を充填した場合にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】パンク時のタイヤ断面形状を示す図である。
【図３】従来例ｘ，ｚの概略構成図である。
【図４】実施例ａの概略構成図である。
【図５】本実施形態における振動伝達率の解析結果を示す図である。
【図６】本実施形態におけるバックリング指数の解析結果を示す図である。
【図７】バックリング抑制部材の形状の他の例を示す図である。
【図８】バックリング抑制部材の形状の他の例を示す図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  空気入りタイヤ
２  サイドウォール
３  サイド補強ゴム層
４  カーカス
５  ビードコア
６  ビードフィラー
７  インナーライナー
８  ベルト
９  ベルトカバー
１０  キャップゴム
１０ａ  主溝
１１  ベースゴム
１２  バックリング抑制部材
２０  サイドウォール部
２１  トレッド部
２１ａ  トレッド主溝部
２１ｂ  トレッド陸部
２２  ショルダ領域
２３  ベルト部
【図１】
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【図２】
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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８】
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