JP2013136303A - タイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤの内部に波状ベルトが介挿されたタイヤにおいて、空気の充填により波状ベルトが引き伸ばされた場合であっても、隣接するカーカスがその影響を受けることなく、サイド部に凹凸が生じにくいタイヤを提供する。
【解決手段】幅方向に離間する一対のビード部に対してトロイダル状に配設されたカーカスと、カーカスの外周面を覆う緩衝ゴム層と、緩衝ゴム層の外周面を覆う波状ベルトとを備え、緩衝ゴム層の厚さ（Ｄ）が、波状ベルトにおけるタイヤ円周方向に沿って延長する波形コードの内圧充填前の振幅（ａ０）と内圧充填後の振幅（ａ１）との偏差δに基づいて設定されたタイヤ。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤの構造に関し、特に内部に波状ベルトが配設されたタイヤに関する。

従来、例えばトラックやバスなどの使用に際して好適なタイヤとして、波形状のコードを複数束ねて形成した波形状ベルトを円周方向に沿って介挿し、耐久性を向上した構成のタイヤが知られている。
例えば、特許文献１には、タイヤのクラウン部において、カーカスと、カーカスよりも半径方向外側に配置される２層の傾斜ベルトとの間に、傾斜ベルトよりも高い剛性を有し、タイヤの円周方向に沿って延長する複数本の波形状のコードによって形成された波形状ベルトを備えたタイヤが提案されている。
しかしながら、タイヤの内部に空気を充填した際に、波形状ベルトが円周方向に対して引き伸ばされ、波形状ベルトに隣接するカーカスが、引き伸ばされた波形状ベルトの波打つ方向（波形状のコードの振幅方向と同様の方向）へと伸長し、タイヤのサイド部の形状がカーカスの伸長に応じて波打ち、凹凸した状態となるため、タイヤのサイド部の外観不良を引き起こす要因となっていた。

特開２０１０−２０８５０５号公報

そこで本発明は、上記課題を解決するため、タイヤの内部に波状ベルトが介挿されたタイヤにおいて、空気の充填により波状ベルトが引き伸ばされた場合であっても、隣接するカーカスがその影響を受けることなく、サイド部に凹凸が生じにくいタイヤを提供する。

前記課題を解決するための構成として、幅方向に離間する一対のビード部に対してトロイダル状に配設されたカーカスと、カーカスの外周面を覆う緩衝ゴム層と、緩衝ゴム層の外周面を覆う波状ベルトとを備え、緩衝ゴム層の厚さ（Ｄ）が、波状ベルトにおけるタイヤ円周方向に延長する波形コードの内圧充填前の振幅（ａ０）と内圧充填後の振幅（ａ１）との偏差δに基づいて設定された構成とした。
本構成によれば、緩衝ゴム層の厚さ（Ｄ）が波形コードの内圧充填前の振幅（ａ０）と内圧充填後の振幅（ａ１）との偏差δに基づいて設定されることから、タイヤ内に空気が充填され波形コードが引き伸ばされた場合であっても、緩衝ゴム層が隣接するカーカスの伸長を緩和するため、タイヤのサイド部に凹凸形状が生じることを防止できる。
また、他の構成として、緩衝ゴム層の厚さ（Ｄ）が下記式を満たすこととした。
０．５×δ≦（Ｄ）
本構成によれば、前記構成から生じる効果と同一の効果を奏することができる。
また、他の構成として、緩衝ゴム層のモジュラス（Ｍ１００）が下記式を満たすこととした。
１．０≦Ｍ１００≦９．０
本構成によれば、前記各構成から生じる効果と同一の効果を奏することができる。
なお、上記発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となり得る。

規定内圧の空気を充填した状態のタイヤの内部構造を示す斜視断面図である。 緩衝ゴム層及び波状ベルトの関係を示す概略図である。 タイヤサイド部の部分断面図及び試験結果を示す図である。

以下、発明の実施形態を通じて本発明を詳説するが、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明される特徴の組み合わせのすべてが発明の解決手段に必須であるとは限らず、選択的に採用される構成を含むものである。

図１は、規定内圧の空気を充填した状態のタイヤ１の内部構造を示す斜視断面図である。同図を用いて、タイヤ１の内部構造について説明する。同図におけるタイヤ１は、概略、一対のビードコア２；２、カーカス３、インナーライナー４、緩衝ゴム層５、波状ベルト６、ベルト層７、トレッドゴム層８から構成される。
なお、説明の便宜上、同図に示すタイヤ１において、後述のビードコア２；２が存在する領域をビード部Ｔｂと称し、ビード部Ｔｂよりも半径方向外側の領域をサイド部Ｔｓと称し、ベルト層７及びトレッドゴム層８が存在する領域をトレッド部Ｔｔと称する。また、上記各領域の範囲は、タイヤの用途、種別、サイズ等によって異なるものであり、さらに細分化した領域とすることも可能である。

ビードコア２；２は、円環状に形成されたスチールコードの集合体であり、タイヤ１の幅方向に隔てて設けられる一対の部材である。一対のビードコア２；２の間には、ビードコア２；２に跨るようにトロイダル状に延長するカーカス３及びインナーライナー４が配設され、トロイダル状のタイヤ１の骨格が形成される。カーカス３は、プライコードと呼ばれる繊維コードやスチールコードをカーカスゴムと接着することにより形成されており、両端部がビードコア２；２の周囲において折り返される。インナーライナー４は、カーカス３の内周面を覆うゴム層であって、内部に供給される空気を保持する。

緩衝ゴム層５は、タイヤ１のトレッド部Ｔｔにおいて、カーカス３の外周面を覆うように円周方向沿って配設され、後述の波状ベルト６が配置される領域を覆うゴム部材である。
緩衝ゴム層５は、後述する所定範囲の厚さ及び所定範囲のモジュラス（Ｍ１００）を有するゴム部材からなり、緩衝ゴム層５の外周面上に配設される波状ベルト６の変位を緩衝する作用を奏する。なお、緩衝ゴム層５と波状ベルト６の関係については後述する。

波状ベルト６は、タイヤ１のトレッド部Ｔｔに配置され、複数の波形コード６Ａ同士が連結された網状の部材である。図１に示すように、波状ベルト６を構成する複数の波形コード６Ａは、緩衝ゴム層５の外周面に幅方向に一定の間隔離間した状態で、円周方向に沿って配置される。また、各波形コード６Ａは、幅方向外側と幅方向内側とに向かって交互に起伏を繰り返しながら、円周方向に沿って波打った状態である。

ベルト層７は、トレッド部Ｔｔにおける波状ベルト６の半径方向外側に配設される層であって、複数のベルト７Ａ，７Ｂが半径方向に積層されることにより形成される。ベルト層７は、タイヤ１のトレッド部Ｔｔの回転によるせり出しを抑制し、車両走行中においてタガ効果を発揮する。なお、本実施形態においては、ベルト層７を２層としたが、これに限定されることはなく、３層以上としてもよい。

トレッドゴム層８は、ベルト層７よりも半径方向外側に配設される層であって、トレッド部Ｔｔの全域を覆う。回転時に路面と接地するトレッドゴム層８の表面には、円周方向に連続して延長する複数のトレッド溝と、トレッド溝により区画されるトレッドブロックとにより所定のトレッドパターンが形成される。なお、トレッドパターンは、図示の例に限定されることはなく、ブロック型及びラグ型等の他の如何なるパターンであってもよい。

以下、図２を参照して上記タイヤ１内に配設されたカーカス３、緩衝ゴム層５及び波状ベルト６との関係について説明する。
図２（ａ）は、タイヤ１のカーカス３、緩衝ゴム層５及び波状ベルト６の一部を抜き出して示す概略図である。同図に示すように、緩衝ゴム層５は、緩衝ゴム層５よりも半径方向内側に位置するカーカス３と半径方向外側に位置する波状ベルト６との間に介挿される。緩衝ゴム層５は、タイヤ１内へ空気が充填されることに伴ってタイヤ１が半径方向に膨張し、タイヤ１の膨張に伴って波状ベルト６が引き伸ばされた場合に、波状ベルト６を構成する波形コード６Ａが引き伸ばされることに伴って、隣接するカーカス３が、引き伸ばされた波形状ベルトの波打つ方向（波形コード６Ａの振幅方向と同様の方向）に伸長し、タイヤ１のサイド部Ｔｓの円周方向にカーカス３の伸長に対応した凹凸が生じることを防止する。

また、本実施形態における波形コード６Ａと当接する緩衝ゴム層５の厚さＤは、下記式を満たすように設定される。
０．５×δ≦Ｄ
ここで、振幅の偏差δは、波形コード６Ａの伸長前後の振幅ａ０，ａ１から算出される振幅の偏差であって、図２（ｂ）の模式図によって表される。詳細については後述の試験結果に基づいて説明するが、緩衝ゴム層５の厚さＤが上記式を満たすように設定すれば、サイド部Ｔｓに生じる波打ちを抑制できる。

図２（ｂ）は、波形コード６Ａの形状変化を模式的に示す図である。
同図に示す破線Ｌ０は、振幅がａ０、波長がλ０のいわゆる正弦波又は正弦波に近似する波形であって、タイヤ１に空気を充填する前の波形コード６Ａを示す波形である。これに対し、実線Ｌ１は、振幅がａ１、波長がλ１の正弦波又は正弦波に近似する波形であって、タイヤ１に空気を充填した後の波形コード６Ａを示す波形である。同図に示すように、波形コード６Ａは、空気の充填によりタイヤ１の円周方向に沿って緊張した状態となる。即ち、空気充填前と空気充填後とでは、波形コード６Ａの振幅ａ０，ａ１、及び、波長λ０，λ１が異なる。（振幅：ａ０＞ａ１、波長：λ０＜λ１）
また、同図に示すように振幅の偏差δは、タイヤ１に空気を充填した後の波形コード６Ａとタイヤ１に空気を充填する前の波形コード６Ａとの差により求められる。具体的には、振幅の偏差δは、タイヤ１に空気を充填する前の波形コード６Ａの波形（Ｌ０）の振幅ａ０から、タイヤ１に空気を充填した後の波形コード６Ａの波形（Ｌ１）の振幅ａ１を差し引くことによって得られた値である。つまり、振幅の偏差δは、振幅ａ０−振幅ａ１によって得られる。

また、本実施形態における緩衝ゴム層５のモジュラス（Ｍ１００）は、１．０≦Ｍ１００≦９．０を満たすように設定される。ここで、モジュラス（Ｍ１００）は、物体の硬度を簡易的に示す数値であって、物体が１００％の伸びになるまで引っ張る際に要した力である（ＪＩＳ Ｋ６１２３）。
詳細は後述の試験結果に基づいて説明するが、緩衝ゴム層５のモジュラス（Ｍ１００）を上記範囲として設定することにより緩衝材としての機能を十分に発揮させることができ、サイド部Ｔｓに生じる波打ちを抑制できる。以下、図３を参照して、緩衝ゴム層５の厚さＤ及びモジュラス（Ｍ１００）の関係について説明する。

図３（ａ）は、図１のＡ−Ａ線において一方のサイド部Ｔｓを円周方向に沿って切断したときの部分断面図である。
同図に示すように、タイヤ１内に空気を充填した場合、波状ベルト６が引き伸ばされると、波状ベルト６の振幅の変化に伴い、カーカス３が幅方向（波形コード６Ａの振幅方向と同様の方向）に伸長することによりタイヤ１のサイド部Ｔｓには、タイヤ１の円周方向に沿って連続する凹凸が表れ、この凹凸量Ｂが許容範囲を超えると、ユーザーが外観不良であると認識し易くなり好ましくない。凹凸量Ｂは、タイヤ１内に空気を充填し、波状ベルト６の振幅の変化に伴って生じる幅方向に最も突出したサイド部Ｔｓ表面の凸部Ｐ１と、幅方向に最も窪んだサイド部Ｔｓ表面の凹部Ｐ２との差によって算出される値であり、当該値が外観の良否を決定する指標となる。

図３（ｂ），（ｃ）は、緩衝ゴム層５の厚さ（ゲージ）Ｄの変化及びモジュラス（Ｍ１００）の変化と凹凸量Ｂとの関係を示す試験結果である。試験条件は以下のとおりである。
試験条件
使用タイヤ ３１５／６０Ｒ２２．５のトラック・バス用ラジアルタイヤ
試験方法 振幅ａ＝１．０ｍｍ、波長λ＝３０ｍｍの正弦波の形状を有する波形コード６Ａから形成された波状ベルト６を内挿
図３（ｂ）は、緩衝ゴム層５のモジュラス（Ｍ１００）の値を３．０に固定し、緩衝ゴム層５の厚さＤを変化させた時の凹凸量Ｂを示し、図３（ｃ）は、緩衝ゴム層５の厚さＤを０．５０×δに固定し、モジュラス（Ｍ１００）の値を変化させた時の凹凸量Ｂを示す。

また、各図において「外観」の項目は、ユーザーが外観不良、或いは、構造上の欠陥であると過って看取する程度を示す項目であり、「不良」とはユーザーが外観不良、或いは、構造上の欠陥であると過って看取する可能性が高いことを示す。また、「良好」とは、上述の可能性がないことを示す。また、「限界レベル」とは、場合によって外観不良、或いは、構造上の欠陥であると過って看取する可能性があることを示す。また、これらの程度は、凹凸量Ｂが０．０８ｍｍを超えるか否かにより判定している。

以下、上記実施形態に係るタイヤ１の凹凸量Ｂを評価した結果について説明する。
図３（ｂ）に示す実施例１は、緩衝ゴム層５の厚さＤが０ｍｍ、即ち緩衝ゴム層５が内挿されていない状態のタイヤ１である。この場合の凹凸量Ｂは０．１２ｍｍであり、不良と判定される。
実施例２は、緩衝ゴム層５の厚さＤが０．２５×δに設定されたときのタイヤ１である。この場合の凹凸量Ｂは０．０９ｍｍであり、不良と判定される。
実施例３乃至実施例６は、緩衝ゴム層５の厚さＤがそれぞれ０．５０×δ，０．７５×δ，１．００×δ及び１．２５×δに設定されたときのタイヤ１である。この場合の凹凸量Ｂは、それぞれ０．０６，０．０３及び０．００であり、良好と判定される。

上記の試験結果より、緩衝ゴム層５の厚さＤが増加するに従ってサイド部Ｔｓの凹凸量Ｂは小さくなることが分かる。また、緩衝ゴム層５の厚さＤは、０．５×δ以上であれば好ましく、より好ましくはゴム量の増加を考慮して緩衝ゴム層５の厚さＤを、０．５×δ乃至１．０×δの範囲とするのが好ましく、さらに好ましくは、０．５×δとするのがよい。

図３（ｃ）に示す実施例１乃至実施例５は、緩衝ゴム層５のモジュラス（Ｍ１００）がそれぞれ１．０乃至５．０の範囲に設定されたときのタイヤ１である。この場合の凹凸量Ｂは、いずれの場合も０．０６ｍｍであり、良好と判定される。
実施例６及び実施例７は、緩衝ゴム層５のモジュラス（Ｍ１００）がそれぞれ６．０及び７．０に設定されたときのタイヤ１である。この場合の凹凸量Ｂは、いずれの場合も０．０７ｍｍであり、良好と判定される。
実施例８及び実施例９は、緩衝ゴム層５のモジュラス（Ｍ１００）がそれぞれ８．０及び９．０に設定されたときのタイヤ１である。この場合の凹凸量Ｂは、いずれの場合も０．０８ｍｍであり、限界レベルと判定される。

上記の試験結果より、緩衝ゴム層５のモジュラス（Ｍ１００）を高くすることにより、サイド部Ｔｓの凹凸量Ｂは大きくなることが分かる。よって、緩衝ゴム層５のモジュラス（Ｍ１００）は、１．０乃至９．０の範囲に設定するのが好ましく、より好ましくは、１．０乃至７．０の範囲に設定するのがよい。さらに好ましくは、１．０乃至５．０の範囲に設定するのがよい。

以上説明したとおり、円周方向に波状に延長する波形コード６Ａを有する波状ベルト６と当接し、緩衝材として機能する緩衝ゴム層５の厚さＤをタイヤ１に空気を充填する前の波形コード６Ａの振幅ａ０から、空気を充填した後の波形コード６Ａの振幅ａ１を差し引いたときの振幅の偏差δの０．５倍以上の厚さに設定することにより、タイヤ１内に空気が充填され波状ベルト６が引き伸ばされた場合であっても、緩衝ゴム層５が引き伸ばされた波状ベルト６の凹凸を吸収できるため、波状ベルト６が引き伸ばされることに伴ってカーカス３が波形コード６Ａの振幅と同様の方向に伸長し、タイヤ１のサイド部Ｔｓの形状が波状ベルト６の凹凸に応じた凹凸形状となることを防止でき、タイヤ１のサイド部Ｔｓの外観を損なうことがない。
また、緩衝ゴム層５のモジュラス（Ｍ１００）を１．０乃至７．０の範囲に設定することにより、タイヤ１内に空気が充填され波状ベルト６が引き伸ばされた場合であっても、緩衝ゴム層５が波状ベルト６の凹凸を吸収でき、タイヤ１のサイド部Ｔｓの形状が波状ベルト６によって凹凸形状となることを確実に防止できる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態に多様な変更、改良を加え得ることは当業者にとって明らかであり、そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることは、特許請求の範囲の記載から明らかである。

１ タイヤ、２ ビードコア、３ カーカス、４ インナーライナー、
５ 緩衝ゴム層、６ 波状ベルト、６Ａ 波形コード、７ ベルト層、
８ トレッドゴム層、ａ０，ａ１ 振幅、Ｄ 厚さ（ゲージ）、
δ 振幅の偏差、λ０，λ１ 波長。

Claims (3)

1. 幅方向に離間する一対のビード部に対してトロイダル状に配設されたカーカスと、
   前記カーカスの外周面を覆う緩衝ゴム層と、
   前記緩衝ゴム層の外周面を覆う波状ベルトとを備え、
   前記緩衝ゴム層の厚さ（Ｄ）が、前記波状ベルトにおけるタイヤ円周方向に延長する波形コードの内圧充填前の振幅（ａ０）と内圧充填後の振幅（ａ１）との偏差δに基づいて設定されたタイヤ。
2. 前記緩衝ゴム層の厚さ（Ｄ）が下記式を満たす請求項１記載のタイヤ。
   ０．５×δ≦（Ｄ）
3. 前記緩衝ゴム層のモジュラス（Ｍ１００）が下記式を満たす請求項１又は請求項２に記載のタイヤ。
   １．０≦Ｍ１００≦９．０

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