JP2015016808A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤ内面に作用する圧縮力による負荷を軽減する。【解決手段】樹脂材料からなるタイヤ骨格部材１７には、タイヤ内面に複数の内面溝４０が形成されている。内面溝４０は、ビード部１２のリム２０との離反点３６に対応する内離反点３８から、トレッド部材３０のトレッド端３０Ａに対応する内端部３０ＩＮまでの領域に形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、空気入りタイヤに係り、特にタイヤ骨格部材が樹脂材料を用いて形成された空気入りタイヤに関する。

従来から、ゴム、有機繊維材料、及びスチール部材で形成されている空気入りタイヤが知られている。近年、軽量化やリサイクルのし易さの観点から、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）や熱可塑性樹脂等の熱可塑性高分子材をタイヤ骨格部材とすることが求められている。例えば特許文献１には、熱可塑性エラストマーでビードコアを覆って形成されたタイヤ骨格部材を用いて、空気入りタイヤを形成することが開示されている。

特開平０３−１４３７０１号公報

このような、樹脂材料で形成されたタイヤ骨格部材について、車両走行時にタイヤ内面に圧縮力が作用する。この圧縮力を緩和することがタイヤの耐久性向上に繋がる。

本発明は、上記事実を考慮して成されたものであり、タイヤ内面に作用する圧縮力によるタイヤへの負荷を軽減することを課題とする。

請求項１に記載の発明の空気入りタイヤは、樹脂製とされ、ビード部及び該ビード部のタイヤ径方向外側に連なるサイド部、該サイド部のタイヤ幅方向内側に連なるトレッドを配置するクラウン部を有するタイヤ骨格部材と、 前記タイヤ骨格部材のタイヤ径方向外側に配置され、タイヤトレッドを構成するトレッド部材と、前記タイヤ骨格部材の内面で、リムに取付けられた状態における前記リムのフランジとの離反点に対応する内離反点から前記トレッド部材の端部に対応する内端部までの領域の少なくとも一部に形成された内面溝と、を備えている。

上記構成によれば、タイヤ内面に形成された内面溝により、タイヤ内面において樹脂の変形が容易になり、タイヤ内面に作用する圧縮力による応力や歪みが緩和され、樹脂材料で形成されたタイヤ骨格部材への負荷を軽減することができる。

なお、本発明における内面溝は、タイヤ内面に形成された単なる湾曲形状とは区別され、所定の方向に直線状又は屈曲して延びたり、矩形状、多角形状、円形状等の外周を縁取るように延びたりする、溝を意味している。また、本発明において、内面溝は、実質的に溝幅をもたない切り込みを含むものである。

請求項２に記載の発明の空気入りタイヤは、前記複数の内面溝の溝間ピッチは、前記内面溝の溝幅よりも大きいことを特徴とする。

上記構成によれば、内面溝同士が距離を有していているので、溝同士が距離を有さずに連続形成された場合と比較して、樹脂材料の変形が容易になり、タイヤ内面に作用する圧縮力による応力や歪みが緩和され、樹脂材料で形成されたタイヤ骨格部材への負荷を軽減することができる。

請求項３に記載の発明の空気入りタイヤは、前記複数の内面溝の隣り合う溝同士の溝間隔は、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であること、を特徴とする。

溝間隔は、１ｍｍ未満とすると、内面溝の間隔精度を考慮すると加工が難しく、１０ｍｍを越えた場合、応力集中を緩和する効果が小さいことから、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。

請求項４に記載の発明の空気入りタイヤは、前記内面溝の溝深さは、０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であること、を特徴とする。

内面溝の溝深さは、０．２ｍｍ未満の場合には、応力を緩和する効果が小さく、１．５ｍｍを越えると、タイヤ骨格部材の強度が低下することから、０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であることが好ましい。

以上説明したように、本発明に係る空気入りタイヤによれば、タイヤ内面に作用する圧縮力による負荷を軽減することができる。

本発明の実施形態に係る空気入りタイヤの断面図である。 本発明の実施形態に係る空気入りタイヤのＩＩ−ＩＩ線断面図である。 図２におけるＡ−Ａ線の断面図である 本発明の実施形態の変形例（Ａ）（Ｂ）に係る空気入りタイヤの内面の一部を示す図である。 本発明の実施形態の他の変形例（Ａ）（Ｂ）に係る空気入りタイヤの内面の一部を示す図である。

以下、実施形態を挙げ、本発明の実施の形態について説明する。図面において、矢印Ｗはタイヤ軸方向を示し、矢印Ｒはタイヤ軸（不図示）からタイヤの半径方向に延びるタイヤ径方向を示し、矢印Ｃはタイヤ周方向を示している。
図１に示すように、本実施形態の空気入りタイヤは内部に空気を充填して用いタイヤである。空気入りタイヤ１０は、環状のタイヤ骨格部材１７を備えている。タイヤ骨格部材１７は、１対のビード部１２と、ビード部１２からタイヤ径方向外側に延びるサイド部１４と、各々のサイド部１４のタイヤ径方向外側端同士を連結するクラウン部１６と、を備えている。なお、ここでビード部とは、タイヤ径方向内側端からタイヤ断面高さの３０％までをいう。一対のビード部１２の各々は、リム２０のビードシート部２１及びリムフランジ２２に密着して、タイヤ内に充填された空気の内圧を維持する。なお、ビード部１２がリム２０と離れる境界部分を離反点３６といい、タイヤをタイヤの寸法に沿ったJATMA（日本自動車タイヤ協会）が発行する2013年度版YEAR BOOKに記載のリムに装着し、規定内圧無負荷状態におけるタイヤとリムフランジが離間する点である。離反点３６のタイヤ軸Ｗ方向の延長線上にある対応するタイヤ内面側の位置を内離反点３８とする。クラウン部１６のタイヤ径方向外側には、タイヤの接地部分であるタイヤトレッドを構成するトレッド部材３０が配置される。

タイヤ骨格部材１７は、樹脂製とされ、樹脂材料を主原料として形成されている。ここでの樹脂材料には、加硫ゴムは含まれない。樹脂材料としては、熱可塑性樹脂（熱可塑性エラストマーを含む）、熱硬化性樹脂、及びその他の汎用樹脂のほか、エンジニアリングプラスチック（スーパーエンジニアリングプラスチックを含む）等が挙げられる。

熱可塑性樹脂（熱可塑性エラストマーを含む）とは、温度上昇と共に材料が軟化、流動し、冷却すると比較的硬く強度のある状態になる高分子化合物をいう。本明細書では、このうち、温度上昇と共に材料が軟化、流動し、冷却すると比較的硬く強度のある状態になり、かつ、ゴム状弾性を有する高分子化合物を熱可塑性エラストマーとし、温度上昇と共に材料が軟化、流動し、冷却すると比較的硬く強度のある状態になり、かつ、ゴム状弾性を有しない高分子化合物をエラストマーでない熱可塑性樹脂として、区別する。

熱可塑性樹脂（熱可塑性エラストマーを含む）としては、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＯ）、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＳ）、ポリアミド系熱可塑性エラストマー（ＴＰＡ）、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＵ）、ポリエステル系熱可塑性エラストマー（ＴＰＣ）、及び、動的架橋型熱可塑性エラストマー（ＴＰＶ）、ならびに、ポリオレフィン系熱可塑性樹脂、ポリスチレン系熱可塑性樹脂、ポリアミド系熱可塑性樹脂、及び、ポリエステル系熱可塑性樹脂等が挙げられる。

また、上記の熱可塑性材料としては、例えば、ＩＳＯ７５−２又はＡＳＴＭ Ｄ６４８に規定されている荷重たわみ温度（０．４５ＭＰａ荷重時）が７８℃以上、ＪＩＳ Ｋ７１１３に規定される引張降伏強さが１０ＭＰａ以上、同じくＪＩＳ Ｋ７１１３に規定される引張破壊伸び（ＪＩＳ Ｋ７１１３）が５０％以上。ＪＩＳ Ｋ７２０６に規定されるビカット軟化温度（Ａ法）が１３０℃であるものを用いることができる。

熱硬化性樹脂とは、温度上昇と共に３次元的網目構造を形成し、硬化する高分子化合物をいう。熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂等が挙げられる。

なお、樹脂材料には、既述の熱可塑性樹脂（熱可塑性エラストマーを含む）及び熱硬化性樹脂のほか、（メタ）アクリル系樹脂、ＥＶＡ樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂等の汎用樹脂を用いてもよい。

本実施形態では、タイヤ骨格部材１７が熱可塑性樹脂で形成される場合について説明する。
タイヤ骨格部材１７は、一つのビード部１２、一つのサイド部１４、及び半幅のクラウン部１６、が一体として成形された同一形状の円環状のタイヤ骨格半体１７Ａを、互いに向かい合わせてタイヤ赤道面ＣＬ部分で接合することで形成されている。タイヤ赤道面ＣＬ部分での接合には、溶接用熱可塑性材料１９が用いられている。なお、タイヤ骨格部材１７は、２つの部材を接合して形成するものに限らず、３以上の部材を接合して形成してもよく、１対のビード部１２、１対のサイド部１４、及びクラウン部１６を一体で成形したものであってもよい。

熱可塑性材料を用いて形成されるタイヤ骨格半体１７Ａは、例えば、真空成形、圧空成形、インジェクション成形、メルトキャスティング等で成形することができ、ゴムで成形（加硫）する場合に比較して、製造工程を大幅に簡略化でき、成形時間も短縮可能である。なお、タイヤ骨格部材１７は、単一の熱可塑性材料で構成されていても、従来一般のゴム製の空気入りタイヤと同様に、タイヤ骨格部材１７の各部位毎（サイド部１４、クラウン部１６、ビード部１２など）に異なる特徴を有する熱可塑性材料を用いてもよい。

タイヤ骨格部材１７のビード部１２には、円環状のビードコア１５が埋設されている。ビードコア１５は、従来からある一般の空気入りタイヤと同様の、スチールコードからなるものである。なお、ビード部１２の剛性が確保され、リム２０との嵌合に問題なければビードコア１５は省略しても良い。また、ビードコア１５は、有機繊維コード、有機繊維が樹脂被覆されたコード等、スチール以外のコードで形成されていても良く、更には、ビードコア１５がコードではなく射出成形などにより硬質樹脂で形成されたものであってもよい。

タイヤ骨格部材１７のクラウン部１６には、螺旋状に巻回されたスチールのコード２６を備えた補強層２８が埋設されている。補強層２８は、従来のゴム製の空気入りタイヤのカーカスの外周面に配置されるベルトに相当するものである。

タイヤ骨格部材１７の外面には、ビード部１２からトレッド部材３０にかけて被覆層２４が形成されている。被覆層２４のビード部１２側の端部は、ビード部１２のリム２０との密着部よりもタイヤ内側にまで及ぶように配置されている。

タイヤ骨格部材１７のタイヤ径方向外側には、トレッド部材３０が配置されている。トレッド部材３０は、タイヤ骨格部材１７に沿って配置され、タイヤ１０の接地部分であるタイヤトレッドを構成する。トレッド部材３０は、タイヤ骨格部材１７を形成している熱可塑性樹脂よりも耐摩耗性に優れたゴムで形成されている。トレッド部材３０に用いるゴムとしては、従来のゴム製の空気入りタイヤに用いられているゴムと同種のゴムを用いることができる。なお、トレッド部材３０として、タイヤ骨格部材１７を形成している熱可塑性樹脂よりも耐摩耗性に優れる他の種類の熱可塑性樹脂で構成されるものを用いても良い。

図２に示されるように、タイヤ骨格部材１７の内面１７ＩＮには、複数の内面溝４０が形成されている。内面溝４０は、ビード部１２のリムフランジ２２との離反点３６に対応する内離反点３８から、トレッド部材３０のタイヤ軸方向Ｗの外側端であるトレッド端３０Ａに対応する内面１７ＩＮの位置（以下「内端部３０ＩＮ」という）までの領域に形成されている。内離反点３８よりもタイヤ径方向内側は、タイヤの変形がほとんどなく、内面溝４０を形成する必要性が低いからである。また、トレッド端３０Ａよりもタイヤ軸方向内側（タイヤ赤道面ＣＬに近い側）には、トレッド部材３０が配置されているからである。比較的荷重負荷の影響を受けにくい部分（変形しにくい部分）には、内面溝４０を形成した場合と比較して、タイヤ骨格部材１７の剛性を維持することができる。
各々の内面溝４０は、タイヤ径方向に延びる直線状とされ、タイヤ周方向にピッチＰ１で全周にわたって形成されている。これにより、タイヤ骨格部材１７の内面に、内面溝４０の形成された領域である、ラジアル溝パターン領域４０Ｐが形成されている。図３に示されるように、内面溝４０のピッチＰ１は、内面溝４０の溝幅Ｗ１よりも大きくなっている。すなわち、隣り合う内面溝４０同士は、連続形成されておらず、内面溝４０間に間隔が形成されている。

このように、内面溝４０を形成することにより、タイヤ内面に作用する応力や歪みが緩和され、樹脂材料で形成されたタイヤ骨格部材１７への負荷を軽減することができる。また、内面溝４０同士が離れているので、内面溝４０同士が接して連続形成された場合と比較して、樹脂材料の変形が容易になり、タイヤ内面に作用する圧縮力による応力や歪みをより緩和することができ、樹脂材料で形成されたタイヤ骨格部材への負荷を軽減することができる。

なお、内面溝４０（ラジアル溝パターン領域４０Ｐ）は、内離反点３８からトレッド端３０Ａまでの領域の全域にわたって形成されていてもよいし、一部に形成されていてもよい。また、内離反点からトレッド端までの領域の５０％以上に形成することが好ましい。内面溝４０を規則的に繰り返されるパターンにすることにより、タイヤ内面１７ＩＮの特定位置への応力集中を抑制することができる。また、タイヤ内面１７ＩＮのタイヤ周方向における形状を均一にするため、内面溝４０は、タイヤ周方向の全域にわたって形成することが好ましい。

内面溝４０の溝深さＤ１は、０．２ｍｍ以上、１．５ｍｍ以下であることが好ましい。０．２ｍｍ未満では、応力緩和の効果が少なく、１．５ｍｍを超えるとタイヤ骨格部材１７の強度が不足するからである。

また、隣り合う内面溝４０同士の溝間隔Ｓ１は、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。１ｍｍ未満では、内面溝４０の加工（製造）が難しく、１０ｍｍを超えると応力緩和の効果が少ないからである。

また、内面溝４０は、実質的に溝幅を有さない、切り込みであってもよい。なお、加工性及び応力緩和の効果を考慮して、溝幅Ｗ１についても、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましい。

内面溝４０は、タイヤ骨格部材１７を射出成形する際に用いる金型の対応する部分に内面溝４０用の凸条を形成することより形成することができる。

以上説明したように、本実施形態の空気入りタイヤ１０によれば、タイヤ内面に内面溝４０が形成されているので、タイヤ内面においてタイヤ骨格部材１７を形成する樹脂の変形が容易になり、タイヤ内面に作用する圧縮力による応力や歪みが緩和され、負荷を軽減することができる。

なお、本実施形態では、内面溝としてタイヤ径方向に直線状のものがタイヤ全周に形成されたラジアル溝パターンを例に説明したが、内面溝は他の形状を有する溝のパターンとすることもできる。例えば、図４（Ａ）に示すように、タイヤ径方向に延びて両端部が各々タイヤ周方向の逆側に湾曲する略Ｓ字状の内面溝４２を全周に亘って形成したＳ字パターンとしてもよい。また、図４（Ｂ）に示すように、タイヤ径方向に対して互いに傾斜する内面溝４４により格子状を形成するバイアスパターンとしてもよい。さらに、図５（Ａ）に示すように、六角形状を縁取る内周溝４６によりハニカムパターンとしたり、図５（Ｂ）に示すように、タイヤ周方向に延びる内周溝４８により周方向パターンとしたりすることもできる。また、バイアスパターンやハニカムパターン以外にも、溝が分岐したり合流したりするように延出されるパターンとしてもよい。

１０ 空気入りタイヤ
１２ ビード部
１４ サイド部
１７ タイヤ骨格部材
２０ リム
３０Ａ トレッド端
３０ トレッド部材
３８ 内離反点（離反点）
４０ 内面溝
４２ 内面溝
４４ 内面溝
４６ 内周溝
４８ 内周溝
Ｐ１ ピッチ
Ｓ１ 溝間隔
Ｗ１ 溝幅
Ｄ１ 溝深さ

Claims (4)

1. 樹脂製とされ、ビード部及び該ビード部のタイヤ径方向外側に連なるサイド部、該サイド部のタイヤ幅方向内側に連なるトレッドを配置するクラウン部を有するタイヤ骨格部材と、
   前記タイヤ骨格部材のタイヤ径方向外側に配置され、タイヤトレッドを構成するトレッド部材と、
   前記タイヤ骨格部材の内面で、リムに取付けられた状態における前記リムのフランジとの離反点に対応する内離反点から前記トレッド部材の端部に対応する内端部までの領域の少なくとも一部に形成された内面溝と、
   を備えた、空気入りタイヤ。
2. 前記複数の内面溝の溝間ピッチは、前記内面溝の溝幅よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の、空気入りタイヤ。
3. 前記複数の内面溝の隣り合う溝同士の溝間隔は、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であること、を特徴とする請求項１または請求項２に記載の、空気入りタイヤ。
4. 前記内面溝の溝深さは、０．２ｍｍ以上１．５ｍｍ以下であること、を特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の、空気入りタイヤ。

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