JP2019217798A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】ベルトの樹脂層における亀裂の発生を抑制できる空気入りタイヤを提供する。【解決手段】空気入りタイヤ１０は、一方のビード部２０から他方のビード部２０に跨るカーカス１６と、カーカス１６のタイヤ径方向外側に配置され少なくとも樹脂層を含んで構成されたベルト２６と、少なくともベルト２６のタイヤ幅方向の端部２６Ａを覆うレイヤー３８と、カーカス１６とレイヤー３８との間に配置される緩衝層４４と、有する。【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂層を備えたベルトを有する空気入りタイヤに関する。

自動車に装着する空気入りタイヤとして、カーカスのタイヤ径方向外側に樹脂層を含んで構成されたベルトを備えた空気入りタイヤがある（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２００７−０６９７４５号公報 特開２００２−００２２２０号公報

ベルトの端部を覆うように、レイヤーと呼ばれる補強層を設ける場合があるが、レイヤーの影響で、レイヤーで覆われたベルトの樹脂層に亀裂が入る場合があった。

本発明は上記事実を考慮し、ベルトの樹脂層における亀裂の発生を抑制できる空気入りタイヤの提供を目的とする。

請求項１に記載の空気入りタイヤは、一方のビード部から他方のビード部に跨るカーカスと、前記カーカスのタイヤ径方向外側に配置され少なくとも樹脂層を含んで構成されたベルトと、少なくとも前記ベルトのタイヤ幅方向の端部を覆うレイヤーと、前記カーカスと前記レイヤーとの間に配置される緩衝層と、を有する。

請求項１に記載の空気入りタイヤでは、レイヤーとベルトとの間に緩衝層が設けられているため、レイヤーからの力を緩衝層で緩衝することができ、ベルトの樹脂層において亀裂の発生を抑制することが出来る。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の空気入りタイヤにおいて、前記緩衝層は、前記樹脂層を構成する樹脂よりも弾性率の低い材料で形成されている。

請求項２に記載の空気入りタイヤでは、緩衝層が樹脂層を構成する樹脂よりも弾性率の低い材料で形成されているため、樹脂層を構成する樹脂と同等以上の弾性率を有する材料で形成される場合に比較して、緩衝効果を高めることが出来る。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の空気入りタイヤにおいて、前記弾性率の低い材料は、ゴムである。

請求項３に記載の空気入りタイヤでは、緩衝層を形成する材料をゴムとしているため、レイヤーがゴムで形成されている場合に、レイヤーと緩衝層との接合強度を高めることができる。

請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の空気入りタイヤにおいて、前記緩衝層の厚みは０．１〜１．０ｍｍの範囲内に設定されている。

請求項４に記載の空気入りタイヤでは、緩衝層の厚みは０．１〜１．０ｍｍの範囲内に設定しているため、重量増加を抑制しつつ、緩衝効果を得ることが出来る。

以上説明したように本発明の空気入りタイヤによれば、ベルトの樹脂層における亀裂の発生を抑制できる、という優れた効果を有する。

本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤを示すタイヤ回転軸に沿った断面図である。 （Ａ）は、レイヤー、緩衝層、及びベルトを示すショルダー付近の断面図であり、（Ｂ）は緩衝層の無いベルト、及びレイヤーを示す断面図であり、（Ｃ）はレイヤー、緩衝層、及びベルトを示す断面図である。

図１、及び図２を用いて、本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤ１０について説明する。
図１に示すように、本実施形態の空気入りタイヤ１０は、例えば、乗用車に用いられる所謂ラジアル空気入りタイヤであり、ビードコア１２が埋設された一対のビード部２０を備え、一方のビード部２０と他方のビード部２０との間に、１枚のカーカスプライ１４からなるカーカス１６が跨っている。なお、図１は、標準リム１９に取り付けた空気入りタイヤ１０の空気充填前（内圧＝大気圧）の自然状態の形状を示している。

カーカスプライ１４は、空気入りタイヤ１０のラジアル方向に延びる複数本のコード（図示せず）をコーティングゴム（図示せず）で被覆して形成されている。即ち、本実施形態の空気入りタイヤ１０は、所謂ラジアル空気入りタイヤである。カーカスプライ１４のコードの材料は、例えば、ＰＥＴであるが、従来公知の他の材料であっても良い。

カーカスプライ１４は、タイヤ幅方向の端部分がビードコア１２をタイヤ径方向外側に折り返されている。カーカスプライ１４は、一方のビードコア１２から他方のビードコア１２に跨る部分が本体部１４Ａと呼ばれ、ビードコア１２から折り返されている部分が折り返し部１４Ｂと呼ばれる。

本実施形態の空気入りタイヤ１０におけるカーカスプライ１４の本体部１４Ａの断面形状は、従来一般の空気入りタイヤと同様の断面形状であり、タイヤ赤道面ＣＬ付近は半径が略一定で平坦な形状であり、ショルダー付近において半径が漸減している。

カーカスプライ１４の本体部１４Ａと折返し部１４Ｂとの間には、ビードコア１２からタイヤ径方向外側に向けて厚さが漸減するビードフィラー１８が配置されている。なお、本実施形態の空気入りタイヤ１０において、ビードフィラー１８のタイヤ径方向外側端１８Ａからタイヤ径方向内側の部分がビード部２０とされている。

カーカス１６の空気入りタイヤ内側にはゴムからなるインナーライナー２２が配置されている。一方、カーカス１６のタイヤ幅方向外側には、タイヤ径方向外側にサイドゴム層２４Ａが、タイヤ径方向内側にサイドゴム層２４Ｂが配置されている。なお、サイドゴム層２４Ｂは、一部分がビードコア１２の径方向内側を折り返してタイヤ内面の一部まで延びている。

本実施形態では、ビードコア１２、カーカス１６、ビードフィラー１８、インナーライナー２２、サイドゴム層２４Ａ、及びサイドゴム層２４Ｂによってタイヤケース２５が構成されている。タイヤケース２５は、言い換えれば、空気入りタイヤ１０の骨格を成す空気入りタイヤ骨格部材のことである。

（ベルト）
カーカス１６のクラウン部の外側、言い換えればカーカス１６のタイヤ径方向外側には、カーカス１６の外周部を拘束してタガ効果を得るためのベルト２６が配置されている。本実施形態のベルト２６は、回転軸に沿った断面で見たときに、ほぼ全体が平坦に形成されている、言い換えれば、タイヤ幅方向中央部分がタイヤ回転軸に平行な直線状に形成されているが、タイヤ幅方向両端部分はタイヤ径方向内側へ若干湾曲している。
なお、ベルト２６のタイヤ幅方向両端部分の湾曲の程度は、カーカス１６の湾曲の程度に比較して小さい。したがって、ベルト２６は、タイヤ幅方向中央部側の殆どの部分がカーカス１６の外周面に密着しているが、幅方向両側の一部分はカーカス１６の外周面から離間している。

本実施形態のベルト２６は、複数本（本実施形態では２本）の補強コード３０を樹脂３２で被覆した樹脂被覆コード３４に巻回することで形成されている。なお、ベルト２６の製法方法は後述する。
ベルト２６の補強コード３０は、カーカスプライ１４のコードよりも太く、かつ、強力（引張強度）が大きいものを用いることが好ましい。ベルト２６の補強コード３０は、金属繊維や有機繊維等のモノフィラメント（単線）、又はこれらの繊維を撚ったマルチフィラメント（撚り線）で構成することができる。本実施形態の補強コード３０は、スチールコードである。補強コード３０としては、例えば、直径が０．２２５ｍｍの“１×５”のスチールコードを用いることができるが、従来公知の他の構造のスチールコードを用いることもできる。

補強コード３０を被覆する樹脂３２には、サイドゴム層２４Ａ，２４Ｂを構成するゴム材料、及び後述するトレッド部３６を構成するゴム材料よりも引張弾性率の高い樹脂材料が用いられている。補強コード３０を被覆する樹脂３２としては、弾性を有する熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）、及び熱硬化性樹脂等を用いることができる。走行時の弾性と製造時の成形性を考慮すると、熱可塑性エラストマーを用いることが望ましい。

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°Ｃ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が５０％以上、ＪＩＳ Ｋ７２０６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。

補強コード３０を被覆する樹脂３２の引張弾性率（ＪＩＳ Ｋ７１１３：１９９５に規定される）は、１００ＭＰａ以上が好ましい。また、補強コード３０を被覆する樹脂３２の引張弾性率の上限は、１０００ＭＰａ以下とすることが好ましい。なお、補強コード３０を被覆する樹脂３２の引張弾性率は、２００〜７００ＭＰａの範囲内が特に好ましい。

本実施形態のベルト２６の厚さｔ_１（図２参照）は、補強コード３０の直径寸法よりも大きくすることが好ましい、言い換えれば、補強コード３０が完全に樹脂３２に埋設されていることが好ましい。ベルト２６の厚さｔ_１は、空気入りタイヤ１０が乗用車用の場合、具体的には、０.７０ｍｍ以上とすることが好ましい。

（レイヤー）
ベルト２６のタイヤ幅方向の端部２６Ａ付近は、帯状のレイヤー３８でタイヤ径方向外側から覆われて拘束されている。レイヤー３８は、少なくともベルト２６におけるタイヤ幅方向最外側の補強コード３０をタイヤ径方向外側から覆うことが好ましく、さらには、ベルト２６の湾曲している部分を覆うことが好ましい。また、レイヤー３８は、ベルト２６の端部２６Ａをタイヤ幅方向外側から覆っている。なお、レイヤー３８は、ベルト２６の端部２６Ａよりもタイヤ幅方向外側に延びている。

レイヤー３８としては、例えば、図２に示すように、複数本のコード４０を平行に並べてゴム材料４２でコーティングしたものを用いることができる。レイヤー３８に用いるコードとしては、例えば、有機繊維コード、スチールコードを挙げることができる。レイヤー３８にスチールコードを用いる場合、ベルト２６に用いるコードよりも曲げ剛性の低いもの、言い換えれば、ベルト２６に用いるコードよりも細いものを用いることができる。

レイヤー３８に用いるゴム材料４２は、補強コード３０を被覆する樹脂３２とサイドゴム層２４Ａ，２４Ｂを構成するゴム材料及びトレッド部３６を構成するゴム材料との中間の引張弾性率を有するものを用いることができる。

剛性分布をタイヤ幅方向に見て、補強コード３０が埋設されたベルト２６とゴムのみからなるトレッド部３６との間では、剛性段差が大きい、言い換えれば、剛性の差が大きい。ベルト２６の端部２６Ａ付近等、剛性が大きく変化する部位では、応力が集中し易い。本実施形態の空気入りタイヤ１０では、ベルト２６の端部２６Ａをレイヤー３８で覆うことで、タイヤ幅方向に見て、ベルト２６の端部２６Ａからトレッド部３６にかけて剛性を徐々に変化させることができ、端部２６Ａ付近の応力の集中を抑制することができる。

（緩衝層）
本実施形態の空気入りタイヤ１０では、レイヤー３８とベルト２６との間に緩衝層４４が設けられている。
緩衝層４４は、ベルト２６が、タイヤ径方向外側に配置されたレイヤー３８から受ける力を緩衝する役目をするものであり、ベルト２６の樹脂３２よりも引張弾性率の低い材料で形成することが好ましい。緩衝層４４を形成する材料は、弾性を有している材料であればよく、ゴム材料であってもよく、樹脂材料であってもよい。本実施形態の緩衝層４４は、ゴム材料で形成されている。
本実施形態のレイヤー３８では、コード４０がゴム材料４２で被覆されており、緩衝層４４がゴム材料で形成されているため、レイヤー３８と緩衝層４４とはゴム同士の接合となり、両者の接合強度を高める事が出来る。
なお、緩衝層４４の厚みｔ_２は、０．１〜１．０ｍｍの範囲内に設定することが好ましい。

（トレッド）
ベルト２６のタイヤ径方向外側には、第２のゴム材料からなるトレッド部３６が配置されている。トレッド部３６に用いる第２のゴム材料は、従来一般公知のものが用いられる。トレッド部３６には、排水用の溝３７が形成されている。また、トレッド部３６のパターンも従来一般公知のものが用いられる。

タイヤ軸方向に沿って計測するベルト２６の幅ＢＷは、タイヤ軸方向に沿って計測するトレッド部３６の接地幅ＴＷに対して７５％以上とすることが好ましい。なお、ベルト２６の幅ＢＷの上限は、接地幅ＴＷに対して１１０％とすることが好ましい。

ここで、トレッド部３６の接地幅ＴＷとは、空気入りタイヤ１０をＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ（２０１８年度版、日本自動車空気入りタイヤ協会規格）に規定されている標準リムに装着し、ＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫでの適用サイズ・プライレーティングにおける最大負荷能力（内圧−負荷能力対応表の太字荷重）に対応する空気圧（最大空気圧）の１００％の内圧を充填し、静止した状態で水平な平板に対して回転軸が平行となるように配置し、最大の負荷能力に対応する質量を加えたときのものである。なお、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。

なお、ベルト２６の面内剪断剛性は、コードをゴムで被覆した従来構造のベルト以上であることが好ましい。

（空気入りタイヤの製造方法）
次に、本実施形態の空気入りタイヤ１０の製造方法の一例を説明する。
公知のタイヤ成形ドラム（不図示）の外周に、ゴム材料（未加硫）からなるインナーライナー２２、ビードコア１２、コードをゴム材料（未加硫）で被覆したカーカスプライ１４、ゴム材料（未加硫）からなるビードフィラー１８、サイドゴム層（未加硫）２４Ａ、サイドゴム層（未加硫）２４Ｂを貼り付けて未加硫のタイヤケース２５を形成する。

ベルト２６は、２本の補強コード３０を被覆用の樹脂３２で被覆した樹脂被覆コード３４をベルト成形ドラム（不図示）に螺旋状に巻回して形成する。その際、樹脂被覆コード３４は隣接する同士で溶着させる。本実施形態の樹脂被覆コード３４の断面形状は矩形（横幅の長方形）であるが、樹脂被覆コード３４は隣接する同士で接合される断面形状であればよく、例えば、平行四辺形等の他の形状であってもよい。
このように、樹脂被覆コード３４は隣接する同士で溶着させることで、補強コード３０が埋設された本発明の一例としての樹脂層が形成される。

次に、樹脂３２が冷却されて固化したベルト２６をベルト成形ドラムから取り外してタイヤ成形ドラムのタイヤケース２５の径方向外側に配置し、内側から圧力を掛けて未加硫のタイヤケース２５を拡張する。これにより、タイヤケース２５の外周面、言い換えればカーカス１６の外周面をベルト２６の内周面に圧着する。

その後、ベルト２６の両端部を覆う様に緩衝層４４、及びレイヤー３８を貼り付ける。最後に、ベルト２６の外周面に、一般の空気入りタイヤの製造と同様に、未加硫のトレッド部３６を貼り付け、生タイヤが完成する。

このようにして製造された生タイヤは、一般の空気入りタイヤと同様に加硫成形モールドで加硫成形され、空気入りタイヤ１０が完成する。

（作用、効果）
次に、本実施形態の空気入りタイヤ１０の作用、効果を説明する。

本実施形態の空気入りタイヤ１０では、ベルト２６の端部２６Ａ付近のタイヤ径方向外側にコード４０を含むレイヤー３８が配置されており、ベルト２６の端部２６Ａ付近がレイヤー３８で拘束されている。厳密には、ベルト２６は、レイヤー３８のコード４０によって拘束されている。

図２（Ｂ）に示すように、ベルト２６の外周面に、レイヤー３８が直接貼り付けられている場合、ベルト２６の樹脂３２は、レイヤー３８のコード４０からタイヤ径方向内側へ向かう力Ｆを受けるため（なお、回転の上昇に伴い力Ｆは増大する）、樹脂３２は、力Ｆを受けた部位（一例として、コード４０の直下）に亀裂Ｃを生じる場合がある。

一方、本実施形態の空気入りタイヤ１０では、図２（Ｃ）に示すように、レイヤー３８とベルト２６との間に緩衝層４４が設けられているため、レイヤー３８のコード４０からの力Ｆが緩衝層４４で緩衝され、言い換えれば分散されてベルト２６に作用することで応力の集中が抑制され、ベルト２６の樹脂３２において亀裂の発生を抑制することが出来る。

なお、緩衝層４４の厚みｔ_２が薄すぎると、力Ｆを緩衝する効果が不足して亀裂の発生を抑制することが困難となる。緩衝層４４の厚みｔ_２は、ある程度あれば亀裂の発生を抑制することができ、必要以上に厚くすると、緩衝層４４の材料使用量が増え、重量が無駄に増加する。このため、緩衝層４４の厚みｔ_２は、０．１〜１．０ｍｍの範囲に設定することが好ましい。

本実施形態の空気入りタイヤ１０では、カーカス１６のクラウン部が、螺旋状に巻回された補強コード３０が樹脂３２で被覆されたベルト２６で補強されているため、従来空気入りタイヤの２枚以上のベルトプライから構成された複数層からなるベルトに比較して軽量となり、製造も簡単になっている。

本実施形態のベルト２６は、補強コード３０を被覆している樹脂３２の引張弾性率が１００ＭＰａ以上とされ、厚みも０．７ｍｍ以上確保されているので、ベルト２６のタイヤ幅方向の面内剪断剛性を十分に確保することができる。

ベルト２６の面内剪断剛性が確保されることで、空気入りタイヤ１０にスリップ角を付与した場合の横力を十分に発生させることができ、操縦安定性を確保することができ、また、応答性も向上させることができる。

また、ベルト２６の面外曲げ剛性が確保されることで、空気入りタイヤ１０に大きな横力が入力した際、トレッド部３６のバックリング（トレッド部３６の表面が波打って、一部が路面から離間する現象）を抑制することができる。

さらに、本実施形態の空気入りタイヤ１０では、面内剪断剛性が高いベルト２６を用いており、ベルト２６の幅ＢＷをトレッド部３６の接地幅ＴＷの７５％以上としているので、ショルダー３９付近の剛性を高めることができる。

本実施形態の空気入りタイヤ１０では、ベルト２６が１層構造であるため、従来の２枚以上のベルトプライで構成した場合に比較して、ベルト２６の厚みを薄くでき、その分トレッド部３６の厚みを厚くすることができ、かつ溝３７の深さを深くすることができる。これにより、空気入りタイヤ１０の寿命を延ばすことも可能となる。

空気入りタイヤ１０におけるベルト２６は、補強コード３０が螺旋状に巻回され、周上で補強コード３０がタイヤ径方向に重なる部分が無く、タイヤ周方向に厚さｔ_１が均一となっているので、空気入りタイヤ１０はユニフォミティーに優れたものとなる。

ベルト２６の厚みｔ_１、言い換えれば樹脂３２の厚みが０．７ｍｍ未満になると、樹脂３２中に埋設する補強コード３０を太くしてタガ効果を得ることができなくなる虞がある。

また、ベルト２６の幅ＢＷがトレッド部３６の接地幅ＴＷに対して７５％未満となると、ベルト２６のタガ効果が不十分となったり、ショルダー３９付近の騒音の発生を抑制することが困難になる虞がある。一方、ベルト２６の幅ＢＷがトレッド部３６の接地幅ＴＷに対して１１０％を超えると、タガ効果としては頭打ち状態となり、ベルト２６が必要以上となり、空気入りタイヤ１０の重量増加を招く。

［その他の実施形態］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、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。

上記実施形態では、ベルト２６を製造する際に用いた樹脂被覆コード３４が、２本の補強コード３０を樹脂３２で被覆したものであったが、樹脂被覆コード３４は１本の補強コード３０を樹脂３２で被覆したものであってもよく、３本以上の補強コード３０を樹脂３２で被覆したものであってもよい。

なお、ベルト２６は、少なくとも幅方向の一端側から他端側まで連続した樹脂層を備えていればよく、コードの配置、層の厚み等は上記実施形態のものに限定されない。
また、ベルト２６は、強度が確保されれば補強コード３０が含まれていなくてもよい（即ち樹脂層のみ）。

上記実施形態では、レイヤー３８でベルト２６の端部２６Ａ付近のみを覆ったが、必要に応じて、幅広に形成した少なくとも１枚のレイヤー３８でベルト２６の全体をタイヤ径方向外側から覆うようにしてもよく、端部２６Ａ付近のみを覆うレイヤー３８とベルト２６の全体を覆う幅広のレイヤー３８とを組み合わせて用いてもよい。
ベルト２６の全体をレイヤー３８で覆う場合、緩衝層４４は、レイヤー３８の下方全体に設けてもよく、亀裂の発生し易い箇所に対応した部分のみに配置してもよい。

１０…空気入りタイヤ、１６…カーカス、２０…ビード部、２６…ベルト、端部…２６Ａ，３２…樹脂（樹脂層）、４４…緩衝層

Claims (4)

1. 一方のビード部から他方のビード部に跨るカーカスと、
   前記カーカスのタイヤ径方向外側に配置され少なくとも樹脂層を含んで構成されたベルトと、
   少なくとも前記ベルトのタイヤ幅方向の端部を覆うレイヤーと、
   前記カーカスと前記レイヤーとの間に配置される緩衝層と、
   を有する空気入りタイヤ。
2. 前記緩衝層は、前記樹脂層を構成する樹脂よりも弾性率の低い材料で形成されている、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記弾性率の低い材料は、ゴムである、請求項２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記緩衝層の厚みは０．１〜１．０ｍｍの範囲内に設定されている、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の空気入りタイヤ。