JP2019206304A

JP2019206304A - タイヤ

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Publication number: JP2019206304A
Application number: JP2018103626A
Authority: JP
Inventors: 片山　昌宏; Masahiro Katayama; 昌宏片山; 内田　竜郎; Tatsuro Uchida; 竜郎内田; 吉史松本; Yoshifumi Matsumoto; 健児松井; Kenji Matsui
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2018-05-30
Filing date: 2018-05-30
Publication date: 2019-12-05
Anticipated expiration: 2038-05-30
Also published as: WO2019230403A1; US20210197618A1; EP3805014A1; JP6965210B2; EP3805014A4; CN112203867A; EP3805014B1

Abstract

【課題】タイヤ骨格部材における樹脂材料の使用量増加を抑制しつつ、乗り心地性能と操縦安定性能を向上させる。【解決手段】タイヤは、ビードコア１４が樹脂材料に埋設されたビード部１６と、樹脂材料からなりビード部１６のタイヤ半径方向外側に連なるそれぞれサイド部１８とを有するタイヤ骨格部材１２を有し、タイヤ骨格部材１２のうちビードコア１４のタイヤ径方向外側に隣接する厚肉部１６Ａの厚さをＴ１とし、サイド部１８の厚さをＴ２とすると、Ｔ１＞Ｔ２であり、厚肉部１６Ａとサイド部１８との間において、タイヤ骨格部材１２の厚さが、Ｔ１からＴ２まで減少しており、タイヤ骨格部材１２の厚さがＴ１からＴ２へ減少し始める位置Ｐは、ビード部１６が装着されるリムにおけるリムフランジのタイヤ径方向外側端よりタイヤ径方向外側である。【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤに関する。

近年では、軽量化やリサイクルのし易さから、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー等をタイヤ材料として用いることが求められている。例えば、特許文献１には、樹脂材料からなるタイヤ骨格部材の肉厚が、ビード部におけるビードコアのタイヤ径方向外側で変化している構造が開示されている（特許文献１参照）。

国際公開第２０１６／０１７５０８号

上記した従来例のように、ビードコアのタイヤ径方向外側でタイヤ骨格部材の肉厚を変化させることで、乗り心地性能と操縦安定性能をコントロールすることができると考えられる。

しかしながら、操縦安定性能を十分に得るために、ビード部におけるタイヤ骨格部材の肉厚を大きくすると、タイヤの縦ばねも上昇してしまうと共に、タイヤの質量が増加してしまう。また、タイヤ骨格部材を構成する樹脂材料のコストを考慮する必要がある。

本発明は、タイヤ骨格部材における樹脂材料の使用量増加を抑制しつつ、乗り心地性能と操縦安定性能を向上させることを目的とする。

第１の態様に係るタイヤは、ビードコアが樹脂材料に埋設されたビード部と、前記樹脂材料からなり前記ビード部のタイヤ半径方向外側に連なるそれぞれサイド部とを有するタイヤ骨格部材を有し、前記タイヤ骨格部材のうち前記ビードコアのタイヤ径方向外側に隣接する厚肉部の厚さをＴ１とし、前記サイド部の厚さをＴ２とすると、Ｔ１＞Ｔ２であり、前記厚肉部と前記サイド部との間において、前記タイヤ骨格部材の厚さが、Ｔ１からＴ２まで減少しており、前記タイヤ骨格部材の厚さがＴ１からＴ２へ減少し始める位置は、前記ビード部が装着されるリムにおけるリムフランジのタイヤ径方向外側端よりタイヤ径方向外側である。

このタイヤでは、タイヤ骨格部材の厚さがＴ１からＴ２へ減少し始める位置が、リムフランジのタイヤ径方向外側端よりタイヤ径方向外側とされているので、タイヤの縦ばねの上昇を抑制しつつ、横力に対する剛性である横ばねを上昇させることができる。このため、乗り心地性能と操縦安定性能を向上させることができる。また、この構成により、タイヤ骨格部材における厚肉部の範囲を適正化することで、タイヤ骨格部材における樹脂材料の使用量増加を抑制できる。

第２の態様は、第１の態様に係るタイヤにおいて、前記タイヤ骨格部材の厚さが、Ｔ１からＴ２へ漸減している。

このタイヤでは、タイヤ骨格部材の厚さがＴ１からＴ２へ漸減しているので、タイヤ骨格部材における剛性の変化がなだらかになっている。このため、タイヤの耐久性を向上させることができる。

第３の態様は、第１の態様又は第２の態様に係るタイヤにおいて、タイヤ幅方向断面における前記厚肉部の縦横比が、１.３〜２.０である。

ここで、縦横比が数値範囲を下回ると、縦方向に対し横方向の変形が大となる。また、縦横比が数値範囲を上回ると、タイヤ全体の剛性がアップし変形しづらくなる。このタイヤでは、タイヤ幅方向断面における厚肉部の縦横比を適切に設定しているので、縦方向たわみ量を維持しつつ横方向の変形が抑制できる。

本発明に係るタイヤによれば、タイヤ骨格部材における樹脂材料の使用量増加を抑制しつつ、乗り心地性能と操縦安定性能を向上させることができる。

第１実施形態に係るタイヤを示す半断面図である。第２実施形態に係るタイヤを示す半断面図である。従来例に係るタイヤを示す断面図である。従来例と実施例について、縦ばねと横ばねの関係を示す線図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づき説明する。図面において、矢印Ｒ方向はタイヤ径方向を示し、矢印Ｗ方向はタイヤ幅方向を示す。タイヤ径方向とは、タイヤ回転軸（図示せず）と直交する方向を意味する。タイヤ幅方向とは、タイヤ回転軸と平行な方向を意味する。タイヤ幅方向をタイヤ軸方向と言い換えることもできる。

各部の寸法測定方法は、ＪＡＴＭＡ（日本自動車タイヤ協会）が発行する２０１８年度版ＹＥＡＲＢＯＯＫに記載の方法による。使用地又は製造地において、ＴＲＡ規格、ＥＴＲＴＯ規格が適用される場合は、各々の規格に従う。

タイヤ骨格部材における各部の厚さは、各部の平均厚さを意味する。つまり、後述する厚肉部１６Ａの厚さＴ１は、厚肉部１６Ａにおける平均厚さを意味する。また、後述するサイド部１８の厚さＴ２は、サイド部１８における平均厚さを意味する。

［第１実施形態］
図１において、本実施形態に係るタイヤ１０は、タイヤ骨格部材１２を有している。このタイヤ骨格部材１２は、ビードコア１４が樹脂材料に埋設されたビード部１６と、樹脂材料からなりビード部１６のタイヤ半径方向外側に連なるそれぞれサイド部１８とを有している。タイヤ幅方向両側のサイド部１８は、クラウン部２２により連結されている。

タイヤ骨格部材１２を構成する樹脂材料としては、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。ここでの樹脂材料には、加硫ゴムは含まれない。

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ＡＳＴＭＤ６４８に規定されている荷重たわみ温度（０．４５ＭＰａ荷重時）が７８℃以上、ＪＩＳＫ７１１３に規定される引張降伏強さが１０ＭＰａ以上、同じくＪＩＳＫ７１１３に規定される引張破壊伸び（ＪＩＳＫ７１１３）が５０％以上、ＪＩＳＫ７２０６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。

熱可塑性樹脂を用いて形成されるタイヤ骨格部材１２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の製法で成形することができる。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１２は、単一の熱可塑性樹脂で構成されていてもよく、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１２の各部位毎（サイド部１８、クラウン部２２、ビード部１６など）に異なる特徴を有する熱可塑性樹脂を用い、これらを結合したものでもよい。また、タイヤ骨格部材１２は、１つのビード部１６、１つのサイド部１８、及び半幅のクラウン半部（図示せず）が一体として成形されたタイヤ半体（図示せず）を、タイヤ赤道面ＣＬで接合したものであってもよい。

ビードコア１４に用いられるビードコードとしては、金属繊維や有機繊維等のモノフィラメント（単線）、又は、金属繊維や有機繊維を撚ったマルチフィラメント（撚り線）を用いるとよい。金属繊維としては、スチール繊維など、有機繊維としては、芳香族ポリアミド繊維や脂肪族ポリアミド繊維などを用いるとよい。なお、金属繊維や有機繊維は、上記した繊維に限定されない。本実施形態では、ビードコードとしてスチールモノフィラメントを用いている。

ビードコア１４を熱可塑性材料で構成する場合、その熱可塑性材料は、オレフィン系、エステル系、アミド系、もしくはウレタン系のＴＰＥか、一部ゴム系の樹脂を混練してあるＴＰＶであることが好ましい。これらの熱可塑性材料としては、例えば、ＩＳＯ７５−２又はＡＳＴＭＤ６４８に規定される荷重たわみ温度（０．４５ＭＰａ荷重時）が７５℃以上、同じくＪＩＳＫ７１１３に規定される引張降伏伸びが１０％以上、同じくＪＩＳＫ７１１３に規定される引張破壊伸びが５０％以上、ＪＩＳＫ７１１３に規定されるビカット軟化温度（Ａ法）が１３０℃以上であることが好ましい。

本実施形態では、ビードコア１４において、ビードコードがタイヤ幅方向に３列、タイヤ径方向に３段整列して構成されている。ビードコア１４は、タイヤ幅方向断面において略正方形をなしている。

タイヤ骨格部材１２を補強するため、タイヤ骨格部材１２に沿ってカーカス２４が設けられている。カーカス２４は、本体部２４Ａと、折返し部２４Ｂとを有している。本体部２４Ａは、タイヤ骨格部材１２のビード部１６、サイド部１８及びクラウン部２２のタイヤ外側に沿って設けられている。本体部２４Ａのタイヤ赤道面ＣＬ側の端部は、該タイヤ赤道面ＣＬの部分でタイヤ幅方向に例えば２０ｍｍの幅でタイヤ径方向に重ねられている。折返し部２４Ｂは、ビードコア１４周りにタイヤ外側からタイヤ内側に折り返されている。カーカス２４の折返し部２４Ｂの先端は、例えば厚肉部１６Ａよりサイド部１８側（タイヤ径方向外側）に位置している。

タイヤ骨格部材１２のクラウン部２２におけるカーカス２４のタイヤ径方向外側には、ベルト層２６が設けられている。コード２８には、タイヤ骨格部材１２を形成する樹脂材料よりも剛性の高い金属等の材料が用いられている。本実施形態では、コード２８として、スチール繊維を撚ったスチールコードが用いられている。ベルト層２６においては、タイヤ幅方向に隣り合う樹脂被覆コード３２の樹脂材料３０が互いに接合されている。

ベルト層２６は、コード２８を樹脂材料３０で被覆してなる樹脂被覆コード３２を、タイヤ周方向に螺旋状に巻回して構成され、カーカス２４に接着又は溶着されている。なお、ベルト層２６は、コード２８のみで形成されていてもよく、またコード２８をタイヤ骨格部材１２と同種の熱可塑性樹脂で被覆したシート形状のものでもよい。

ベルト層２６のタイヤ幅方向外側端部のタイヤ径方向外側には、ベルト端補強用のレイヤー３４が設けられている。このレイヤー３４に用いられる繊維コードとしては、例えば、脂肪族ポリアミド、ポリエステル、芳香族ポリアミド等の有機繊維コードを用いることができる。なお、この繊維コードとしてスチールコードを用いることもでき、また一般的な空気入りタイヤに用いられている公知のレイヤーの材料を用いることができる。レイヤー３４の繊維コードは、ゴム、または樹脂で被覆されている。レイヤー３４は、複数本の繊維コードを含んでいてもよいが、例えば、繊維を含まない、樹脂材料単体、ゴム単体のシート状部材で構成されていてもよい。レイヤー３４の曲げ剛性は、レイヤー３４が後述するトレッド３６の変形に追従するように、ベルト層２６の曲げ剛性以下とすることが好ましい。

また、タイヤ骨格部材１２のクラウン部２２のタイヤ径方向外側には、ゴム層であるトレッド３６が配置されている。トレッド３６は、タイヤ骨格部材１２の主としてクラウン部２２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３６は、ベルト層２６を介してタイヤ骨格部材１２に積層されている。

トレッド３６は、タイヤ骨格部材１２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３６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。

サイド部１８に沿ったカーカス２４のタイヤ幅方向外側には、サイドゴム層３８が設けられている。また、ビード部１６の周囲にもゴム層４０が設けられている。

タイヤ骨格部材１２のうちビードコア１４のタイヤ径方向外側に隣接する厚肉部１６Ａの厚さをＴ１とし、サイド部１８の厚さをＴ２とすると、Ｔ１＞Ｔ２である。厚さＴ１，Ｔ２は、それぞれ略一定とされている。ここで、厚肉部１６Ａの厚さＴ１の測定方向は、厚肉部１６Ａに沿ったカーカス２４の本体部２４Ａに対する法線Ｎの方向である。

厚肉部１６Ａとサイド部１８との間の中間部１９において、タイヤ骨格部材１２の厚さは、Ｔ１からＴ２まで減少している。中間部１９のタイヤ幅方向内側には、傾斜面１９Ａが形成されている。この傾斜面１９Ａは、厚肉部１６Ａの長手方向に対して、タイヤ径方向外側に向かってタイヤ幅方向外側に傾斜している。これにより、タイヤ骨格部材１２の厚さは、Ｔ１からＴ２へ漸減している。なお、傾斜面１９Ａは、図示されるような断面直線状に限られず、曲線状や折れ線状であってもよい。

タイヤ骨格部材１２の厚さがＴ１からＴ２へ減少し始める位置Ｐは、ビード部１６が装着されるリム４２におけるリムフランジ４４のタイヤ径方向外側端４４Ａよりタイヤ径方向外側である。

また、タイヤ幅方向断面における厚肉部１６Ａの縦横比は、１.３〜２.０である。ここで縦横比とは、タイヤ幅方向断面において、法線Ｎと直交する方向における厚肉部１６Ａの縦寸法をＶとしたときの、縦寸法Ｖと厚さＴ１との比、つまりＶ／Ｔ１である。この縦横比が数値範囲を下回ると、縦方向に対し横方向の変形が大となる。また、縦横比が数値範囲を上回ると、タイヤ全体の剛性がアップし変形しづらくとなる。

（作用）
本実施形態は、上記のように構成されており、以下その作用について説明する。図１において、本実施形態に係るタイヤ１０では、タイヤ骨格部材１２の厚さがＴ１からＴ２へ減少し始める位置Ｐが、リムフランジ４４のタイヤ径方向外側端４４Ａよりタイヤ径方向外側とされているので、タイヤ１０の縦ばねの上昇を抑制しつつ、横力に対する剛性である横ばねを上昇させることができる。このため、乗り心地性能と操縦安定性能を向上させることができる。また、この構成により、タイヤ骨格部材１２における厚肉部１６Ａの範囲を適正化することで、タイヤ骨格部材１２における樹脂材料の使用量増加を抑制できる。

また、中間部１９において、タイヤ骨格部材１２の厚さがＴ１からＴ２へ漸減しているので、タイヤ骨格部材１２における剛性の変化がなだらかになっている。このため、タイヤの耐久性を向上させることができる。

更に、タイヤ幅方向断面における厚肉部１６Ａの縦横比（Ｖ／Ｔ１）が適切に設定されているので、縦方向たわみ量を維持しつつ横方向の変形が抑制できる。

このように、本実施形態によれば、タイヤ骨格部材１２における樹脂材料の使用量増加を抑制しつつ、乗り心地性能と操縦安定性能を向上させることができる。

［第２実施形態］
図２において、本実施形態に係るタイヤ２０では、ビードコア１４において、ビードコードがタイヤ幅方向に３列、タイヤ径方向に４段整列して構成されている。ビードコア１４は、タイヤ幅方向断面において矩形をなしている。本実施形態では、第１実施形態と比較して、ビードコア１４のタイヤ径方向の段数が１段多い。

このタイヤ２０では、第１実施形態に係るタイヤ１０と比較して、ビードコア１４のタイヤ径方向の段数が１段多いため、ビード部１６の曲げ剛性が大きい。したがって、タイヤ２０の横ばねを更に上昇させることができる。またこれによって、操縦安定性能を更に向上させることができる。

他の部分については、第１実施形態と同様であるので、同一の部分には図面に同一の符号を付し、説明を省略する。

［他の実施形態］
以上、本発明の実施形態の一例について説明したが、本発明の実施形態は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。

タイヤ骨格部材１２の厚さがＴ１からＴ２へ漸減するものとしたが、これに限られず、厚さが段階的に減少してもよい。

タイヤ幅方向断面における厚肉部１６Ａの縦横比が１.３〜２.０であるものとしたが、縦横比の範囲は必ずしもこれに限られない。

（試験例）
図１の第１実施形態に係るタイヤ１０を実施例１とし、図２の第２実施形態に係るタイヤ２０を実施例２とし、図３に示されるタイヤ１００を比較例としたときにおける、縦ばねと横ばねの関係を求めた。図３の比較例は、タイヤ骨格部材１２の厚さがＴ１からＴ２へ減少し始める位置Ｐが、リムフランジ４４のタイヤ径方向外側端４４Ａよりタイヤ径方向内側である点で、実施例１、実施例２と異なっている。比較例の他の部分については、実施例１（第１実施形態）と同様である。

弊社計測器、空気圧２２０ｋＰａ、荷重４．２５ｋＮ条件での縦ばねと横ばねの測定値を求めた。縦ばねは、荷重をかけた際の荷重と縦たわみとの傾き、横ばねは荷重負荷（４．２５ｋＮ）に横方向に変形させた際の相対変位量と発生する力での傾きとしている。
結果は図４に示されるとおりである。図４において、縦ばねは、縦横比０（Ｖ＝０）の形状＆基準の樹脂材料弾性率３００ＭＰａを１００とした場合における指数により示されており、数値が大きいほど縦ばねが大きいことを示している。また、横ばねは、Ｖ＝０の形状を１００とした場合における指数により示されており、数値が大きいほど横ばねが大きいことを示している。また、図４において、「○」は比較例、「●」は実施例１、黒い□は実施例２を示している。

図４によれば、実施例１，２は、比較例に比べて、横ばねが上昇している。これは、タイヤ骨格部材１２におけるビード部１６の厚肉部１６Ａのボリュームを大きくすることにより、横ばねが上昇することを示している。また、実施例２における横ばねの上昇が顕著である。これは、実施例２における厚肉部１６Ａの縦横比をアップしていることとビードコア１４の構成（ビードコードの配列）を、実施例１及び比較例に対してタイヤ径方向に１段多くすることにより、横ばねが大きく上昇することを示している。したがって、比較例、実施例１，２の中では、実施例２の横方向の変形量を抑制することにより操縦安定性能が高くなることがわかる。

１０…タイヤ、１２…タイヤ骨格部材、１４…ビードコア、１６…ビード部、１６Ａ…厚肉部、１８…サイド部、２０…タイヤ、４２…リム、４４…リムフランジ、４４Ａ…タイヤ径方向外側端、Ｐ…タイヤ骨格部材の厚さが減少し始める位置、Ｔ１…厚肉部の厚さ、Ｔ２…サイド部の厚さ

Claims

ビードコアが樹脂材料に埋設されたビード部と、前記樹脂材料からなり前記ビード部のタイヤ半径方向外側に連なるそれぞれサイド部とを有するタイヤ骨格部材を有し、
前記タイヤ骨格部材のうち前記ビードコアのタイヤ径方向外側に隣接する厚肉部の厚さをＴ１とし、前記サイド部の厚さをＴ２とすると、Ｔ１＞Ｔ２であり、
前記厚肉部と前記サイド部との間において、前記タイヤ骨格部材の厚さが、Ｔ１からＴ２まで減少しており、
前記タイヤ骨格部材の厚さがＴ１からＴ２へ減少し始める位置は、前記ビード部が装着されるリムにおけるリムフランジのタイヤ径方向外側端よりタイヤ径方向外側であるタイヤ。
前記タイヤ骨格部材の厚さは、Ｔ１からＴ２へ漸減している請求項１に記載のタイヤ。
タイヤ幅方向断面における前記厚肉部の縦横比は、１.３〜２.０である請求項１又は請求項２に記載のタイヤ。