JP2016101810A - 空気入りタイヤ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ビードコアの位置ずれを抑制することができる空気入りタイヤを提供する。【解決手段】ビード部１４が樹脂により形成されたタイヤ本体１８を含む空気入りタイヤＴ１において、ビード部１４にタイヤ周方向に沿って延びる溝状凹部２８を設け、該溝状凹部にコア部材３０を取り付ける。コア部材３０は、ビードコア２６と、該ビードコアを包み込む樹脂製の被覆体３２と、を備えてなり、溝状凹部２８の凹形状と同じ外形を持つ。コア部材３０を溝状凹部２８内に挿入し、固定する。【選択図】図１

Description

本発明は、空気入りタイヤ及びその製造方法に関するものである。

タイヤ骨格を樹脂で形成した空気入りタイヤが知られている。このような樹脂製タイヤは、注型や射出成型により製造される。その際、ビード部にビードコアを埋設するために、金型内にビードコアをセットし、樹脂を注入することにより、ビード部を含むタイヤ本体を成型している。しかしながら、このような方法では、樹脂の注入時にビードコアの位置がずれることがあり、ビードコアを精度よく位置決めしたビード部を作製することは容易ではない。

特許文献１には、金型内にビードコアを位置決めするための補助ジグを進退可能に設け、注入した樹脂でビードコアを保持できるようになってから補助ジグを後退させることが開示されている。これにより、ビードコアの位置決めジグの成型跡が穴となって残留するのを防ぎながら、ビードコアの位置決め精度を向上することができるものの、金型構成が複雑になってしまう。

一方、特許文献２及び３には、タイヤ本体の成型時にビード部に溝状凹部に形成しておき、タイヤ本体の成型後に溝状凹部にビードコアを嵌合させることが開示されており、特に、特許文献２では、溝状凹部にビードコアを嵌め込んだ後、更に蓋材を嵌合させ、超音波ウェルダーで溶着させることにより溝状凹部を閉塞することが開示されている。しかしながら、このような蓋材で閉塞してビードコアを埋設固定する方法では、蓋材を嵌め込む際にビードコアが位置ずれを起こす可能性がある。

特開２０１１−２０７１５８号公報 特開昭５９−１４５６０８号公報 特開昭５９−０３４９０４号公報

本発明は、ビードコアの位置ずれを抑制することができる空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本実施形態に係る空気入りタイヤは、樹脂により形成されたビード部を備えたタイヤ本体と、前記ビード部に設けられたタイヤ周方向に沿って延びる溝状凹部と、前記溝状凹部に取り付けられるコア部材と、を備え、前記コア部材が、ビードコアと、前記ビードコアを包み込む樹脂製の被覆体と、を備えてなるものであって、前記溝状凹部の凹形状と同じ外形を持ち、前記溝状凹部内に固定されたものである。

本実施形態に係る空気入りタイヤの製造方法は、タイヤ周方向に沿って延びる溝状凹部が設けられた樹脂製のビード部を備えるタイヤ本体を作製し、ビードコアと前記ビードコアを包み込む樹脂製の被覆体とを備えるものであって前記溝状凹部の凹形状と同じ外形を持つコア部材を作製し、前記コア部材を前記溝状凹部内に挿入し固定するものである。

本実施形態であると、予めビードコアが被覆体に内包されたコア部材を用いて、該コア部材をビード部の溝状凹部に隙間なく嵌合させて固定することにより、ビード部内におけるビードコアの位置ずれを抑制することができる。

第１実施形態に係る空気入りタイヤの半断面図。 同空気入りタイヤのビード部の断面図。 同ビード部の製造工程における断面図。 第２実施形態に係る空気入りタイヤのビード部の断面図。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。

図１に示す第１実施形態の空気入りタイヤＴ１は、乗用車用空気入りタイヤであって、タイヤ接地面を構成するトレッド部１０と、トレッド部１０のタイヤ幅方向両端からタイヤ径方向内側に延びる左右一対のサイドウォール部１２と、サイドウォール部１２のタイヤ径方向内側に設けられた左右一対のビード部１４とをからなり、その内側に空気充填空間としてのタイヤ空洞１６が円環状に形成されている。なお、図１はタイヤ回転軸を含む子午線断面でタイヤＴ１を切断した右側半断面図であり、この例ではタイヤＴ１は左右対称構造をなす。図中、ＣＬはタイヤ赤道面を示す。本明細書において、タイヤ幅方向とはタイヤ回転軸に平行な方向であり、タイヤ径方向とはタイヤ回転軸に垂直な方向である。

本実施形態の空気入りタイヤＴ１は、樹脂により形成されたタイヤ本体１８を有する樹脂製タイヤであり、この例では、該タイヤ本体１８と、ゴムにより形成されたトレッド層２０とを備える。

タイヤ本体１８は、クラウン部２２と、該クラウン部２２のタイヤ幅方向両端からタイヤ径方向内側に延びる上記一対のサイドウォール部１２と、該サイドウォール部１２のタイヤ径方向内側に連なる上記一対のビード部１４とを有し、全体としてトロイダル状をなしてタイヤ骨格を構成している。

タイヤ本体１８を形成する樹脂としては、熱可塑性エラストマー及び熱可塑性樹脂が挙げられる。熱可塑性エラストマーとしては、例えば、ポリエステルエラストマー、ポリオレフィンエラストマー、ポリアミドエラストマー、ポリスチレンエラストマー、ポリ塩化ビニルエラストマー、ポリウレタンエラストマー等が挙げられ、これらのいずれか１種又は２種以上組み合わせて用いることができる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレフィン樹脂（ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂など）、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、メタクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、フッ素樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂などが挙げられ、これらのいずれか１種又は２種以上組み合わせて用いることができる。

タイヤ本体１８は、上記クラウン部２２と一対のサイドウォール部１２と一対のビード部１４の全体を一体として注型や射出成型により形成してもよく、あるいはまた、複数の分割片の組み合わせにより構成してもよく、例えばクラウン部２２をタイヤ幅方向に二分割または三分割とした割り構造を採用してもよい。

トレッド層２０は、クラウン部２２のタイヤ径方向外側に配置されて該クラウン部２２とともに上記トレッド部１０を構成する部材であり、トレッド部１０の全幅にわたって設けられ、従って、タイヤ接地面の全幅がトレッド層２０により形成されている。トレッド層２０を形成するゴムとしては、一般的なゴム製空気入りタイヤのトレッドゴムのための黒色のゴム組成物を用いることができ、該ゴム組成物を加硫成型することで加硫ゴムからなるトレッド層２０が得られる。なお、トレッド層２０は、ゴムにより形成する代わりに、タイヤ本体１８と同様の樹脂により形成してもよく、その場合、トレッド層２０とタイヤ本体１８とを二部材化せずに、一体のタイヤ本体として作製してもよい。図示していないが、踏面となるトレッド層２０の表面には、ブロックやリブなどの陸部を区分する溝部が設けられ、要求されるタイヤ性能や使用条件に応じたトレッドパターンが形成されている。

トレッド部１０には補強層２４が埋設されている。この例では、補強層２４は、タイヤ本体１８とトレッド層２０との間に介設されている。補強層２４は、例として、タイヤ周方向に対して実質的に平行に引き揃えられたコードを含むコード補強層であり、これによりインフレート時のタイヤＴ１の径成長を抑制する。コードとしては、ポリエステルやレーヨン、ナイロン、アラミドなどの有機繊維コードの他、ガラス繊維コード、炭素繊維コード、スチールコードなどが好ましく用いられる。なお、補強層２４はタイヤ本体１８のクラウン部２２内に埋設してもよく、また、補強層２４を省略して、タイヤ本体１８の外周面にトレッド層２０を直接貼付しても構わない。

リムＲ１に対する嵌合部であるビード部１４には、環状のビードコア２６が埋設されており、リムＲ１に対するタイヤＴ１の嵌合力が高められている。ビードコア２６の材料としては、例えば、スチールコードなどの金属コード、アラミド繊維コードなどの有機繊維コード、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）などの繊維強化樹脂などが挙げられる。

空気入りタイヤＴ１は、一般のゴム製空気入りタイヤが備えるカーカス層やインナーライナーを有しておらず、トロイダル状のタイヤ本体１８がタイヤ空洞１６に面するとともに、ビード部１４がリムＲ１に密着することにより、タイヤ内部の空気の漏洩が防止される。

本実施形態において、樹脂により形成されたビード部１４には、タイヤ周方向に沿って延びる溝状凹部２８が設けられている。溝状凹部２８は、ビードコア２６を装着するための空洞部であり、ビードコア２６の埋設位置において、ビード部１４の側面からタイヤ幅方向に陥没形成されている。この例では、図２及び図３に拡大して示すように、ビード部１４のタイヤ幅方向外側の側面１４Ａからタイヤ幅方向内側に向かって陥没形成されており、従って、当該外側の側面１４Ａに開口して設けられている。

溝状凹部２８は、タイヤ周方向の全周にわたって一定断面で形成されている。溝状凹部２８の形状は、後述するコア部材３０を挿入しやすくするために、タイヤ径方向に対向する上下の側面２８Ａ，２８Ｂが互いに平行な平面状をなしている。また、断面矩形状のビードコア２６に対応させて、溝状凹部２８の底面２８Ｃが上記側面２８Ａ，２８Ｂに垂直な平面状をなしている。そのため、溝状凹部２８の断面形状（即ち、凹形状）は、この例では、図３に示すようにコの字状である。但し、コの字状に限定されることはなく、例えば底部を湾曲状に形成した横倒Ｕ字状としてもよい。

溝状凹部２８の幅（タイヤ径方向での開口幅）は、ビードコア２６のタイヤ径方向寸法よりも大きく設定されている。溝状凹部２８の深さ（タイヤ幅方向での深さ）は、ビードコア２６の所定の埋設位置にビードコア２６が位置するように、当該埋設位置よりも深く設定されており、この例では、ビード部１４のタイヤ幅方向での厚み中心にビードコア２６の中心が配置されるように、当該厚み中心を十分に越える深さに設定されている。

溝状凹部２８には、ビードコア２６を含むコア部材３０が取り付けられている。コア部材３０は、ビードコア２６と、該ビードコア２６を包み込むように予め一体化された樹脂製の被覆体３２とにより構成されており、タイヤ周方向の全周にわたって一定断面で形成されている。被覆体３２を構成する樹脂としては、タイヤ本体１８を形成する樹脂と同様の、熱可塑性エラストマー及び熱可塑性樹脂が挙げられる。その場合、タイヤ本体１８と異なる樹脂を用いてもよいが、同一材料を用いることが好ましい。

コア部材３０は、溝状凹部２８の凹形状と同じ外形を持ち、溝状凹部２８内に固定されている。すなわち、コア部材３０は、溝状凹部２８の全体に隙間なく嵌合するように、図３に示す如く溝状凹部２８と断面形状が一致している。そのため、ビードコア２６が露出しないようにその周りを全体にわたって取り囲むように設けられた被覆体３２は、溝状凹部２８の上下の側面２８Ａ，２８Ｂ及び底面２８Ｃに嵌合する部位では比較的薄肉であるのに対し、溝状凹部２８の開口側ではビードコア２６とビード部側面との空洞部を埋めるように厚肉に形成されている。ここで、コア部材３０の外形が溝状凹部２８の凹形状と同じとは、コア部材３０が溝状凹部２８の全体に隙間なく嵌合することできる程度の同一性を持つことをいい、必ずしも寸法が完全に一致している必要はない。

この例では、上記のように溝状凹部２８がビード部１４のタイヤ幅方向外側の側面１４Ａに開口して設けられているため、コア部材３０は、タイヤ幅方向外側から溝状凹部２８内に挿入されている。

コア部材３０は、その被覆体３２を形成する樹脂と溝状凹部２８を形成する樹脂との溶着により接着固定されている。上記のように、被覆体３２とタイヤ本体１８はともに熱可塑性材料からなるため、両者の界面に熱を加えることで樹脂を溶かし溶着させることができる。

本実施形態に係る空気入りタイヤＴ１の製造方法としては、例えば、タイヤ本体１８を注型や射出成型により作製した後、その外周に補強層２８を貼り付けるとともに、トレッド層２０を成型して積層一体化してもよい。あるいは、予めトレッド層２０を成型した後、その内周に補強層２８を貼り付けるとともに、タイヤ本体１８を射出成型することでトレッド層２０を積層一体化してもよい。その際、本実施形態では、タイヤ本体１８を作製する段階で、上記のようにビード部１４に溝状凹部２８を設けておく。また、別途、ビードコア２６と被覆体３２を備えた上記コア部材３０を作製しておく。そして、コア部材３０を溝状凹部２８内に挿入した後、ビード部１４に対し、工業用ドライヤー等の加熱装置を用いて加熱したり、超音波ウェルダーを用いて摩擦熱を発生させたりすることにより、被覆体３２と溝状凹部２８の界面で樹脂を溶かし溶着させる。これにより、コア部材３０が溝状凹部２８内に固定される。

以上よりなる本実施形態であると、予めビードコア２６が被覆体３２の内部に位置決めされたコア部材３０を用いて、該コア部材３０をビード部１４の溝状凹部２８に挿入し固定するので、ビード部１４内におけるビードコア２６の位置ずれを容易に抑制することができる。しかも、コア部材３０が溝状凹部２８の凹形状に一致した外形を持つものであるため、コア部材３０周りに空隙が生じず、すなわち、コア部材３０を溝状凹部２８内に隙間なく嵌合させることができる。そのため、ビードコア２６をビード部１４内に容易かつ精度よく固定することができる。

本実施形態であると、また、溝状凹部２８をビード部１４のタイヤ幅方向外側の側面１４Ａに開口させて設け、コア部材３０をタイヤ幅方向外側から溝状凹部２８内に挿入固定するようにしたので、コア部材３０と溝状凹部２８との溶着部がタイヤ内面側（タイヤ空洞１６側）ではなく、タイヤ外面側に設定される。そのため、タイヤの内圧保持性の点で有利である。

図４は、第２実施形態に係る空気入りタイヤＴ２のビード部１４を示したものである。この実施形態では、コア部材を構成する被覆体３２が第１実施形態とは相違する。

第２実施形態のコア部材３０Ａにおいて、ビードコア２６を被覆する被覆体３２は、タイヤ幅方向において２種類の樹脂材料に分けて形成されている。すなわち、被覆体３２は、溝状凹部２８の底部側に位置する第１被覆部３２Ａと、溝状凹部２８の開口側に位置する第２被覆部３２Ｂとからなり、第１被覆部３２Ａを形成する樹脂の軟化温度が第２被覆部３２Ｂを形成する樹脂の軟化温度よりも低く設定されている。

ここで、軟化温度としては、ＪＩＳ Ｋ７２０６に規定されるビカット軟化温度（Ａ法）が用いられる。第１被覆部３２Ａを形成する軟化温度の低い樹脂（低温溶融樹脂）と第２被覆部３２Ｂを形成する軟化温度の高い樹脂（高温溶融樹脂）の各軟化温度は、前者が後者よりも低温である限り、特に限定されない。例えば、低温溶融樹脂の軟化温度は、１００〜１５０℃の範囲内でもよく、１１０〜１４０℃の範囲内でもよい。高温溶融樹脂の軟化温度は１３０℃以上でもよく、１５０〜２００℃でもよい。また、両者の温度差は、５℃以上でもよく、１０℃以上でもよい。

第２被覆部３２Ｂを形成する樹脂は、タイヤ本体１８を形成する樹脂と軟化温度が同じであることが好ましく、より好ましくは、タイヤ本体１８を形成する樹脂と同一の樹脂を用いることである。また、第１被覆部３２Ａを形成する樹脂は、第２被覆部３２Ｂ及びタイヤ本体１８を形成する樹脂とは、軟化温度が異なる同種の樹脂材料を用いることが好ましい。

第１被覆部３２Ａと第２被覆部３２Ｂとの分割位置は、この例では、両者の界面がビードコア２６にかかるように設定したが、これに限定されず、例えば、ビードコア２６よりも開口側の位置に界面が設定されるように形成してもよい（その場合、ビードコア２６は第１被覆部３２Ａ内に完全に包含され、第２被覆部３２Ｂとは接しない態様となる。）。

第２実施形態によれば、被覆体３２のうち、熱の伝わりにくい底部側に位置する第１被覆部３２Ａの軟化温度を、開口側（タイヤ表面側）に位置する第２被覆部３２Ｂの軟化温度よりも低く設定したので、タイヤ本体１８への熱の影響を最小限に抑えつつ、コア部材３０Ａを溝状凹部２８内に溶着固定することができ、また、コア部材３０Ａの溶着不足を防ぐことができる。そのため、タイヤの耐久性の点から有利である。また、開口側に位置する第２被覆部３２Ｂでは、タイヤ本体１８と同じ樹脂を用いることができるので、剛性差をなくすことができ、耐久性への影響を抑えることができる。第２実施形態について、その他の構成及び作用効果は第１実施形態と同様であり、説明は省略する。

なお、上記実施形態では、タイヤ本体１８の全体を樹脂により形成したが、本発明では、少なくともビード部１４が樹脂により形成されたものであれば、上記のビード部構成を適用可能である。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これら実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

上記実施形態の効果を示すために、実施例１，２及び比較例１，２の空気入り樹脂製タイヤ（サイズ：１４５／７０Ｒ１２）を試作した。各タイヤは、ビードコアの設置方法が表１に示すように異なり、その他の構成は同一とした。

詳細には、実施例１は、第１実施形態の構成を持つタイヤの例であり、ビード部１４に設けた溝状凹部２８に、その凹形状と同じ外形を持つコア部材３０を挿入固定した例である。コア部材３０の被覆体３２を形成する樹脂としては、タイヤ本体１８を形成する樹脂と同じ、軟化温度が１６０℃の熱可塑性ポリウレタンエラストマー（ＴＰＵ）を１種類で用いた。そして、コア部材３０をビード部１４に設けた溝状凹部２８に挿入した後、工業用ドライヤーで２００℃の熱風をビード部１４に１５分間吹き付けて溶着固定を行った。

実施例２は、第２実施形態の構成を持つタイヤの例であり、コア部材３０Ａの被覆体３２を形成する樹脂として、底部側の第１被覆部３２Ａでは軟化温度が１３０℃のＴＰＵ、開口側の第２被覆部３２Ｂでは、タイヤ本体１８を形成する樹脂と同じ、軟化温度が１６０℃のＴＰＵを用い、その他は実施例１と同様にして作製した。

比較例１は、タイヤ本体の射出成型時に、ビードコアを金型内にセットすることで、ビード部にビードコアを埋設一体化した例である。金型内にセットするビードコアには、予め薄肉の樹脂層を被覆した。この被覆樹脂としては、タイヤ本体を形成する樹脂と同じ、軟化温度が１６０℃のＴＰＵを用いた。

比較例２は、ビード部に設けた溝状凹部に、樹脂被覆していないビードコアを挿入した後、樹脂製の蓋材を溝状凹部に嵌合させて閉塞してから、第１実施形態と同様に工業用ドライヤーで溶着固定した例であり、蓋材を形成する樹脂としては、タイヤ本体を形成する樹脂と同じ、軟化温度が１６０℃のＴＰＵを用いた。

実施例及び比較例の各タイヤについて、ビードコアの位置精度と、耐久性を評価した。評価方法は以下のとおりである。
・位置精度：ビード部の断面形状を観察し、ビードコアの設計中心値からのずれ量を測定し、タイヤ５本分の標準偏差について、比較例１を１００とした指数で評価した。数値が小さいほど、位置ずれ量が小さく良好である。
・耐久性：直径１．７ｍのドラムを備えた室内ドラム試験機を使用し、空気圧を１８０ｋＰａ、試験速度を８０ｋｍ／ｈとし、タイヤ負荷荷重をＪＩＳ規定の８５％から始め、規定時間ごとに荷重を上げていき最終的に１４０％まで走行させた。故障するまでの走行距離を、比較例１を１００とした指数で評価した。数値が大きいほど耐久性が高く良好である。

表１に示すように、実施例１，２であると、ビードコアをタイヤ本体の射出成型時に埋設一体化した比較例１に対しても、また、予め成型したタイヤ本体の溝状凹部に蓋材を用いてビードコアを挿入固定した比較例２に対しても、ビードコアの位置精度に優れていた。また、ビードコアの被覆体を軟化温度の異なる２種類の樹脂で形成した実施例１では、実施例１に対して耐久性が向上していた。

Ｔ１，Ｔ２…空気入りタイヤ、１４…ビード部、１８…タイヤ本体、２６…ビードコア、２８…溝状凹部、３０…コア部材、３２…被覆体、３２Ａ…第１被覆部、３２Ｂ…第２被覆部

Claims (4)

1. 樹脂により形成されたビード部を備えたタイヤ本体と、
   前記ビード部に設けられたタイヤ周方向に沿って延びる溝状凹部と、
   前記溝状凹部に取り付けられるコア部材と、を備え、
   前記コア部材が、ビードコアと、前記ビードコアを包み込む樹脂製の被覆体と、を備えてなるものであって、前記溝状凹部の凹形状と同じ外形を持ち、前記溝状凹部内に固定された、
   空気入りタイヤ。
2. 前記溝状凹部が、前記ビード部のタイヤ幅方向外側の側面に開口して設けられ、前記コア部材が、タイヤ幅方向外側から前記溝状凹部内に挿入されて固定された、請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記被覆体が、前記溝状凹部の底部側に位置する第１被覆部と、前記溝状凹部の開口側に位置する第２被覆部とからなり、前記第１被覆部を形成する樹脂の軟化温度が前記第２被覆部を形成する樹脂の軟化温度よりも低い、請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
4. タイヤ周方向に沿って延びる溝状凹部が設けられた樹脂製のビード部を備えるタイヤ本体を作製し、
   ビードコアと前記ビードコアを包み込む樹脂製の被覆体とを備えるものであって前記溝状凹部の凹形状と同じ外形を持つコア部材を作製し、
   前記コア部材を前記溝状凹部内に挿入し固定する、
   空気入りタイヤの製造方法。

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