JP2019001409A

JP2019001409A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2019001409A
Application number: JP2017119893A
Authority: JP
Inventors: 圭一長谷川; Keiichi Hasegawa; 片山　昌宏; Masahiro Katayama; 昌宏片山
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2017-06-19
Filing date: 2017-06-19
Publication date: 2019-01-10
Also published as: CN110770044A; US20200114690A1; EP3643523A4; WO2018235614A1; US11207920B2; CN110770044B; EP3643523A1

Abstract

【課題】本発明は、タイヤの耐久性を向上させた、空気入りタイヤを提供することを目的とする。【解決手段】本発明の空気入りタイヤは、被覆樹脂により被覆されたワイヤからなる樹脂被覆ベルトを備え、前記樹脂被覆ベルトのタイヤ径方向内側に、前記樹脂被覆ベルトのタイヤ幅方向外側端に接するベースリングを設け、前記ベースリングの少なくともいずれかの面に凹凸を設けてなる。【選択図】図２

Description

本発明は、空気入りタイヤに関するものである。

従来、空気入りタイヤにおいては、カーカスを締め付けるたが効果を発揮させてトレッドの剛性を高めるために、カーカスのタイヤ径方向外側にベルトが配置されることが、通常行われている（例えば、特許文献１）。

近年、タイヤの軽量化への要求が高まる中、ワイヤを被覆樹脂で被覆したものをベルトとして用いることも提案されている。このような樹脂被覆ベルトを用いれば、樹脂が重量に比して剛性が高いため、軽量化を図りつつも上記ベルトの機能を発揮することができる。

特開平１０−０３５２２０号公報

しかしながら、空気入りタイヤに樹脂被覆ベルトを用いた場合、樹脂被覆ベルトの剛性が高いため、樹脂被覆ベルトのタイヤ幅方向端を境界としてタイヤ周方向剛性がタイヤ幅方向に急に大きく変化する剛性段差が生じてしまう。このため、樹脂被覆ベルトの端部で歪みが大きくなりやすく、これが原因となる樹脂被覆ベルトの端部での故障の発生を抑制してタイヤの耐久性を向上させることが望まれていた。これに対し、剛性段差を特定の部材により緩和することも考えられるが、この場合、かかる部材を配置したことに起因する故障も抑制してタイヤの耐久性を向上させることが望まれる。

従って、本発明は、タイヤの耐久性を向上させた、空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明の要旨構成は、以下の通りである。
本発明の空気入りタイヤは、被覆樹脂により被覆されたワイヤからなる樹脂被覆ベルトを備え、
前記樹脂被覆ベルトのタイヤ径方向内側に、前記樹脂被覆ベルトのタイヤ幅方向外側端に接するベースリングを設け、
前記ベースリングの少なくともいずれかの面に凹凸を設けたことを特徴とする。
本発明の空気入りタイヤによれば、タイヤの耐久性を向上させることができる。

本発明の空気入りタイヤでは、前記凹凸は、タイヤ周方向に非直線状に延びる溝により形成されてなることが好ましい。
この構成によれば、より一層タイヤの耐久性を向上させることができる。

本発明の空気入りタイヤでは、前記溝は、溝幅が０．８ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましい。
この構成によれば、より確実にタイヤの耐久性を向上させることができる。
ここで、溝の「溝幅」とは、溝の延在方向に溝幅が変化する場合には、最大幅をいうものとする。

本発明の空気入りタイヤでは、前記凹凸は、前記ベースリングのタイヤ幅方向外側端面に形成されてなることが好ましい。
この構成によれば、さらにタイヤの耐久性を向上させることができる。

本発明の空気入りタイヤでは、最大寸法が０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である前記凹凸が、４〜１００個／ｍｍ^２の密度で前記面に形成されてなることが好ましい。
この構成によれば、ベースリングとゴムとの接着面積をより一層確保して、タイヤの耐久性をさらに向上させることができる。
ここで、「最大寸法」とは、１つの凹凸で見たときには、凹凸の凹部又は凸部の平面視での外輪郭線の２点間距離の最大値をいうものとし、凹凸が複数個ある場合には、複数の凹凸の中で「最大寸法」が最大であるものを意味するものとする。

本発明によれば、タイヤの耐久性を向上させた、空気入りタイヤを提供することができる。

本発明の一実施形態にかかる空気入りタイヤのタイヤ幅方向半部を示す、タイヤ幅方向概略部分断面図である。（ａ）図１の空気入りタイヤの樹脂被覆ベルトの一部及びベースリングを示す、部分断面図である。（ｂ）〜（ｄ）凹凸の他の配置を示す、部分断面図である。（ａ）図１の空気入りタイヤのベースリングを示す、凹凸が設けられた面に対向する方向から視た概略図である。（ｂ）凹凸が多数の微小な凹凸である例を示す、概略図である。樹脂被覆ベルト及びベースリングを示す模式的な斜視図である。樹脂被覆ベルトの一部及びベースリングの他の例を示す、部分断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に例示説明する。

図１は、本発明の一実施形態にかかる空気入りタイヤのタイヤ幅方向半部を示す、タイヤ幅方向概略部分断面図である。図１では、タイヤ赤道面ＣＬを境界とするタイヤ幅方向一方の半部のみ示しており、他方の半部は図示を省略しているが、他方の半部についても同様の構成である。本実施形態の空気入りタイヤ１（以下、単にタイヤとも称する）は、一対のビード部２に埋設されたビードコア２ａにトロイダル状に跨るカーカス３のクラウン部のタイヤ径方向外側に、被覆樹脂４ａにより被覆されたワイヤ４ｂからなる樹脂被覆ベルト４と、トレッド５とを順に備えている。

本発明では、ベルト構造及び後述のベースリングの構成以外のタイヤ構造については、特に限定されず、慣例に従って通常のゴムを用いて構成することができる。

例えば、本実施形態では、スチールワイヤを束ねたビードコア２ａを有しているが、ビードコアの材質や形状は特に限定されず、あるいは、ビードコア２ａを有しない構造とすることができる。また、本実施形態では、有機繊維からなる１枚のカーカスプライでカーカス３を構成しているが、カーカスプライの材料や枚数も特に限定されない。

本実施形態では、樹脂被覆ベルト４は、ワイヤ４ｂが被覆樹脂４ａにより被覆された樹脂被覆ワイヤがタイヤ軸周りに螺旋状に巻き回されているスパイラルベルトである。これにより、簡易に樹脂被覆ベルト４を形成することができる。本発明では、樹脂被覆ベルト４は１層とすることが好ましい。ワイヤ入りの樹脂は剛性が高いため１層で十分にトレッドの剛性を高めることができ、また、軽量化の観点からも好ましいからである。樹脂被覆ベルト４のタイヤ幅方向の幅は、例えば、タイヤ接地幅の９０〜１２０％とすることができる。

ワイヤ４ｂは、任意の既知の材料を用いることができ、例えばスチールコードを用いることができる。スチールコードは、例えば、スチールのモノフィラメント又は撚り線からなるものとすることができる。また、ワイヤ４ｂは、有機繊維やカーボン繊維等を用いることもできる。

また、被覆樹脂４ａは、例えば、熱可塑性エラストマーや熱可塑性樹脂を用いることができ、また、熱や電子線によって架橋が生じる樹脂や、熱転位によって硬化する樹脂を用いることもできる。熱可塑性エラストマーとしては、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）、動的架橋型熱可塑性エラストマー（ＴＰＶ）等が挙げられる。また、熱可塑性樹脂としては、ポリウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられる。さらに、熱可塑性樹脂としては、例えば、ＩＳＯ７５−２又はＡＳＴＭＤ６４８に規定されている荷重たわみ温度（０．４５ＭＰａ荷重時）が７８°Ｃ以上、かつ、ＪＩＳＫ７１１３に規定される引張降伏強さが１０ＭＰａ以上、かつ、同じくＪＩＳＫ７１１３に規定される引張破壊伸び（ＪＩＳＫ７１１３）が５０％以上、かつ、ＪＩＳＫ７２０６に規定されるビカット軟化温度（Ａ法）が１３０°Ｃ以上であるものを用いることができる。ワイヤ４ｂを被覆する被覆樹脂４ａの引張弾性率（ＪＩＳＫ７１１３：１９９５に規定される）は、５０ＭＰａ以上が好ましい。また、ワイヤ４ｂを被覆する被覆樹脂４ａの引張弾性率は、１０００ＭＰａ以下とすることが好ましい。なお、ここでいう被覆樹脂４ａには、ゴム（常温でゴム弾性を示す有機高分子物質）は含まれないものとする。

スパイラルベルトは、例えば、溶融状態の被覆樹脂４ａをワイヤ４ｂの外周側に被覆し、冷却により固化させることによって、樹脂被覆ワイヤを形成し、被覆樹脂４ａを熱板溶着等で溶融させながら、樹脂被覆ワイヤを巻回して形成される環状体の、軸方向に隣接する樹脂被覆ワイヤ同士を溶着させて接合することで形成することができる。あるいは、スパイラルベルトは、形成される環状体の軸方向に隣接する樹脂被覆ワイヤ同士を接着剤等により接着することにより接合して形成することもできる。

図１に示すように、本実施形態のタイヤ１では、樹脂被覆ベルト４のタイヤ径方向内側に、樹脂被覆ベルト４のタイヤ幅方向外側端４ｃに接する（少なくとも一部が樹脂被覆ベルト４のタイヤ幅方向外側端４ｃとタイヤ幅方向同位置に位置する）ベースリング６が設けられている。ベースリング６は、この例では樹脂からなる、環状部材（この例では、タイヤ周方向に連続的に延在する）である。樹脂は、樹脂被覆ベルト４の被覆樹脂４ａと同じ樹脂を用いてもよいし、異なる樹脂を用いてもよい。ベースリング６の樹脂を樹脂被覆ベルト４の被覆樹脂４ａと異なるものとする場合にも、上記被覆樹脂４ａの材料として上記で例示した熱可塑性エラストマーや熱可塑性樹脂を用いることができる。

図１に示すように、ベースリング６のタイヤ幅方向内側端６ａは、樹脂被覆ベルト４のタイヤ幅方向外側端４ｃよりタイヤ幅方向内側に位置し、かつ、ベースリング６のタイヤ幅方向外側端６ｂは、樹脂被覆ベルト４のタイヤ幅方向外側端４ｃよりタイヤ幅方向外側に位置している。本発明においては、ベースリング６のタイヤ幅方向の幅は、樹脂被覆ベルト４のタイヤ幅方向の幅の７％以上とすることが好ましい。７％以上とすることにより、製造時に樹脂被覆ベルト４（特にスパイラルベルトを巻回する場合）の配置を容易にすることができるからである。また、ベースリング６のタイヤ幅方向中央位置は、樹脂被覆ベルト４のタイヤ幅方向外側端４ｃ及びその付近のタイヤ幅方向位置とすることが好ましい。製造時に樹脂被覆ベルト４（特にスパイラルベルトを巻回する場合）の配置を容易にすることができ、また、後述する、ベースリング６によって、樹脂被覆ベルト４とゴムとの剛性段差を緩和する効果をより確実に発揮することができるからである。ベースリング６の厚さは、０．５〜２ｍｍとすることができ、また、樹脂被覆ベルト４のタイヤ幅方向外側端４ｃからベースリング６のタイヤ幅方向内側端及び外側端までのタイヤ幅方向の距離は、それぞれ０ｍｍ以上とすることができる。なお、ベースリング６及び樹脂被覆ベルト４の「タイヤ幅方向の幅」及び本明細書内のその他の寸法は、タイヤを適用リムに装着し、規定内圧を充填し、無負荷状態とした状態で測定されるものとする（ただし、「タイヤ接地幅」は、タイヤを適用リムに装着し、規定内圧を充填し、最大負荷荷重を負荷した状態での接地面のタイヤ幅方向最外側位置を接地端とし、タイヤを適用リムに装着し、規定内圧を充填し、無負荷状態とした状態での接地端間のタイヤ幅方向距離とする）。本明細書において、「適用リム」とは、タイヤが生産され、使用される地域に有効な産業規格であって、日本ではＪＡＴＭＡ（日本自動車タイヤ協会）のＪＡＴＭＡＹＥＡＲＢＯＯＫ、欧州ではＥＴＲＴＯ（ＴｈｅＥｕｒｏｐｅａｎＴｙｒｅａｎｄＲｉｍＴｅｃｈｎｉｃａｌＯｒｇａｎｉｓａｔｉｏｎ）のＳＴＡＮＤＡＲＤＳＭＡＮＵＡＬ、米国ではＴＲＡ（ＴｈｅＴｉｒｅａｎｄＲｉｍＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ，Ｉｎｃ．）のＹＥＡＲＢＯＯＫ等に記載されている、または将来的に記載される適用サイズにおける標準リム（ＥＴＲＴＯのＳＴＡＮＤＡＲＤＳＭＡＮＵＡＬではＭｅａｓｕｒｉｎｇＲｉｍ、ＴＲＡのＹＥＡＲＢＯＯＫではＤｅｓｉｇｎＲｉｍ）を指す。（すなわち、上記の「リム」には、現行サイズに加えて将来的に上記産業規格に含まれ得るサイズも含む。「将来的に記載されるサイズ」の例としては、ＥＴＲＴＯのＳＴＡＮＤＡＲＤＳＭＡＮＵＡＬ２０１３年度版において「ＦＵＴＵＲＥＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴＳ」として記載されているサイズを挙げることができる。）が、上記産業規格に記載のないサイズの場合は、タイヤのビード幅に対応した幅のリムをいう。また、「規定内圧」は、適用サイズのタイヤにおける上記ＪＡＴＭＡ等の規格のタイヤ最大負荷能力に対応する空気圧（最高空気圧）をいう。なお、上記産業規格に記載のないサイズの場合は、「規定内圧」は、タイヤを装着する車両ごとに規定される最大負荷能力に対応する空気圧（最高空気圧）をいうものとする。「最大負荷荷重」は、適用サイズのタイヤにおける上記ＪＡＴＭＡ等の規格のタイヤ最大負荷能力、又は、上記産業規格に記載のないサイズの場合は、タイヤを装着する車両ごとに規定される最大負荷能力に対応する荷重を意味する。

図２（ａ）は、図１の空気入りタイヤの樹脂被覆ベルトの一部及びベースリングを示す、部分断面図である。図２（ａ）に示すように、本実施形態では、ベースリング６は、断面略矩形（長方形）である。
図２（ａ）に示すように、本実施形態においては、ベースリング６のいずれかの面に凹凸６ｅが設けられている。図２（ａ）に示す例では、凹凸６ｅは、ベースリング６のタイヤ幅方向外側端６ｂをなす面に設けられている。

図３（ａ）は、図１の空気入りタイヤのベースリングを示す、概略図である。図３（ａ）に示すように、本実施形態では、凹凸６ｅは、タイヤ周方向に延びる溝６ｆにより形成されている。
以下、本実施形態の作用効果について説明する。

本実施形態の空気入りタイヤによれば、まず、樹脂被覆ベルト４のタイヤ径方向内側に、樹脂被覆ベルト４のタイヤ幅方向外側端４ｃに接するベースリング６を設けているため、タイヤ幅方向において、樹脂被覆ベルト４とゴムとの急激な剛性段差が生じる場合（ベースリング６を設けない場合）に比べて、樹脂被覆ベルト４のタイヤ幅方向外側端４ｃを境界とする剛性段差を緩和することができる。
また、本実施形態では、ベースリング６のタイヤ幅方向外側端６ｂをなす面に上記の範囲の大きさの凹凸６ｅが設けられているため、この面とゴムとの接着面積が増大して、ベースリング６とゴムとの接着性を高めてベースリング６とゴムとの剥離を抑制することができる。
さらに、本実施形態では、凹凸６ｅがタイヤ周方向に非直線状に延びる溝６ｆにより形成されているため、仮にベースリング６のタイヤ幅方向外側端６ｂをなす面とゴムとの界面で亀裂が生じた場合であっても、直線状に溝が設けられている場合に比して、亀裂進展のパスが長くなるため、亀裂の進展を抑制することができる。
以上のように、本実施形態の空気入りタイヤによれば、タイヤの耐久性を向上させることができる。

図２（ｂ）〜（ｄ）は、凹凸６ｅの他の配置を示す部分断面図である。図２（ｂ）に示す例では、凹凸６ｅは、ベースリング６のタイヤ径方向外側端６ｃをなす面に設けられている。図２（ｃ）に示す例では、凹凸６ｅは、ベースリング６のタイヤ幅方向内側端６ａをなす面に設けられている。図２（ｄ）に示す例では、凹凸６ｅは、ベースリング６のタイヤ径方向内側端６ｄをなす面に設けられている。
このように、図２（ａ）に示した先の実施形態においては、凹凸６ｅは、タイヤ幅方向外側端６ｂをなす面に設けられていたが、本発明においては、例えば、図２（ｂ）〜（ｄ）に示したように、ベースリング６の少なくともいずれかの面に上記の凹凸６ｅを設けることにより、凹凸６ｅを設けた面とゴムとの接着面積を増大させて、上記と同様の作用効果を得ることができる。
また、図２（ａ）〜（ｄ）に示す例では、いずれも凹凸６ｅは、ベースリング６のいずれか１つの面のみに凹凸６ｅを設けているが、本発明では、ベースリング６とゴムとの接着面積を向上させる観点からは、ベースリング６の２つ以上の面に凹凸６ｅを設けることが好ましく、ベースリング６の全ての面に凹凸６ｅを設けることがさらに好ましい。
また、凹凸６ｅは、ベースリング６の各面の全体に設けることができ、あるいは、各面の一部に設けることができる。

上述したように、本発明では、凹凸６ｅは、タイヤ周方向に非直線状に延びる溝６ｆにより形成されてなることが好ましい。仮にベースリング６の（凹凸を設けた）面とゴムとの界面で亀裂が生じた場合であっても、直線状に溝が設けられている場合に比して、亀裂進展のパスが長くなるため、亀裂の進展を抑制することができるからである。

この場合、溝６ｆは、溝幅が０．８ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましい。０．８ｍｍ以上とすることにより、確実に接触面積を増大させ得る程度の溝幅とすることができ、一方で、２ｍｍ以下とすることにより、溝６ｆのゴムとの接着しない部分が大きく生じない程度にして、ベースリング６とゴムとの接触面積が却って低減しないようにすることができるからである。

また、この場合、溝６ｆは、非直線状（例えば、ジグザグ状や湾曲状）であるが、タイヤ幅方向への最大振幅は、３ｍｍ以下とすることが好ましい。３ｍｍ以下とすることにより、溝６ｆのゴムとの接着しない部分が大きく生じない程度にして、ベースリング６とゴムとの接触面積が却って低減しないようにすることができるからである。

また、本発明では、凹凸６ｅは、ベースリング６のタイヤ幅方向外側端６ｂをなす面に形成されてなることが特に好ましい。ベースリング６とゴムとの界面での亀裂が生じ易い部分であるため、仮にベースリング６のタイヤ幅方向外側端６ｂをなす面とゴムとの界面で亀裂が発生した場合に、亀裂の進展を最も効果的に抑制することができるからである。

ここで、図３（ｂ）は、凹凸が多数の微小な凹凸である例を示す、凹凸が設けられた面に対向する方向から視た概略図である。本発明では、凹凸６ｅは、最大寸法が０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である凹凸６ｅが、４〜１００個／ｍｍ^２の密度でベースリング６の少なくともいずれかの面に形成されてなることが好ましい。より効果的にベースリング６とゴムとの接着面積を増大させることができるからである。
なお、この場合も、図２（ａ）〜（ｄ）に示したように、凹凸６ｅは、ベースリング６の少なくともいずれかの面に形成されていればよい。一方で、ベースリング６とゴムとの接着面積を増大させる観点からは、凹凸６ｅが２つ以上の面に形成されていることが好ましく、凹凸６ｅが全ての面に形成されていることがさらに好ましい。
なお、凹凸６ｅの最大深さは、０．０３〜３．２ｍｍ（好ましくは０．４〜３．２ｍｍ）とすることが好ましい。

図４は、樹脂被覆ベルト４及びベースリング６を示す模式的な斜視図である。この例では、ベースリング６のタイヤ幅方向外側端面６ｂに、タイヤ周方向にジグザグ状に延びる溝６ｆが形成されている。上述したように、溝６ｆは、溝幅が０．８ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましい。この場合も、上記の実施形態と同様に、仮にベースリング６の（凹凸を設けた）面とゴムとの界面で亀裂が生じた場合であっても、直線状に溝が設けられている場合に比して、亀裂進展のパスが長くなるため、亀裂の進展を抑制することができる。

図５は、樹脂被覆ベルトの一部及びベースリングの他の例を示す、部分断面図である。この例では、樹脂被覆ワイヤの断面形状は、平行四辺形であり、樹脂被覆ベルト４の断面形状も平行四辺形である。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、図３（ａ）では、タイヤ周方向にジグザグ状に延びている溝６ｆが２本形成されているが、溝の本数は１本以上であれば特に限定されず、また、ジグザグ状ではなく、湾曲状に延びていてもよい。なお、ベースリング６と樹脂被覆ベルト４の接合面となるベースリング６の面にも凹凸を設けることにより、ベースリング６と樹脂被覆ベルト４との接合強度を高めることができる。また、ベースリング６は、ベースリング６内に例えばタイヤ周方向に延びるワイヤ等を有していてもよい。

１：空気入りタイヤ、２：ビード部、２ａ：ビードコア、３：カーカス、
４：樹脂被覆ベルト、４ａ：被覆樹脂、４ｂ：ワイヤ、
４ｃ：樹脂被覆ベルトのタイヤ幅方向外側端、５：トレッド、
６：ベースリング、６ａ：ベースリングのタイヤ幅方向内側端、
６ｂ：ベースリングのタイヤ幅方向外側端、６ｃ：ベースリングのタイヤ径方向外側端、
６ｄ：ベースリングのタイヤ径方向内側端、６ｅ：凹凸、６ｆ：溝（凹凸）、
ＣＬ：タイヤ赤道面

Claims

被覆樹脂により被覆されたワイヤからなる樹脂被覆ベルトを備える空気入りタイヤであって、
前記樹脂被覆ベルトのタイヤ径方向内側に、前記樹脂被覆ベルトのタイヤ幅方向外側端に接するベースリングを設け、
前記ベースリングの少なくともいずれかの面に凹凸を設けたことを特徴とする、空気入りタイヤ。
前記凹凸は、タイヤ周方向に非直線状に延びる溝により形成された、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記溝は、溝幅が０．８ｍｍ以上２ｍｍ以下である、請求項２に記載の空気入りタイヤ。
前記凹凸は、前記ベースリングのタイヤ幅方向外側端面に形成された、請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。
最大寸法が０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下である前記凹凸が、４〜１００個／ｍｍ^２の密度で前記面に形成された、請求項１に記載の空気入りタイヤ。