JP2019217842A - タイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂被覆コードを螺旋状に巻回したベルトを備えるタイヤにおいて、タイヤ径方向外側からの外力に起因するベルトの樹脂部分の割れを抑制する。【解決手段】タイヤ１０では、タイヤ骨格部材２５とトレッド３６との間に、補強コード３０を樹脂３２で被覆した樹脂被覆コード３４をタイヤ周方向に螺旋状に巻回して形成されたベルト２６が配置されている。更に、ベルト２６を構成する樹脂被覆コード３４は、タイヤ径方向外側に凸のアーチ形状とされている。【選択図】図２

Description

本発明は、タイヤに関する。

特許文献１開示のタイヤは、タイヤ骨格部材の外側に環状のベルトを有しており、環状のベルトは、補強コードを樹脂で被覆して形成した樹脂被覆コードを螺旋状に巻回することで形成されている。

特開２０１４−２１０４８７号公報

上記のようなタイヤにおいては、トレッドに対するタイヤ径方向外側からの外力により、ベルトを構成する樹脂被覆コードの樹脂部分に割れが発生する可能性がある。

本発明は、樹脂被覆コードを螺旋状に巻回したベルトを備えるタイヤにおいて、タイヤ径方向外側からの外力に起因するベルトの樹脂部分の割れを抑制することを目的とする。

第１の態様に係るタイヤは、カーカスを含んで構成されたタイヤ骨格部材と、ゴム材料で構成されたトレッドと、前記タイヤ骨格部材と前記トレッドとの間に配置され、補強コードを樹脂で被覆した樹脂被覆コードをタイヤ周方向に螺旋状に巻回して形成されたベルトと、を備え、前記樹脂被覆コードは、タイヤ径方向外側に凸のアーチ形状とされている、タイヤである。

第１の態様に係るタイヤでは、タイヤ骨格部材とトレッドとの間に、補強コードを樹脂で被覆した樹脂被覆コードをタイヤ周方向に螺旋状に巻回して形成されたベルトが配置されている。このため、タイヤ骨格部材（のクラウン部）が補強されている。

ここで、ベルトを構成する樹脂被覆コードは、長手方向に直交する断面形状がタイヤ径方向外側に凸のアーチ形状とされている。このため、タイヤ径方向外側から入力された力が、樹脂被覆コードのアーチ形状によりタイヤ幅方向（ベルト幅方向）に分散される。その結果、樹脂被覆コードの樹脂部分の割れが抑制される。

第２の態様に係るタイヤは、第１の態様に係るタイヤにおいて、前記補強コードは２本であり、前記２本の補強コードは、ベルト幅方向に並んで配置されている。

２本の補強コードがベルト幅方向に並んで配置されている場合は２本の補強コードの間の位置で樹脂部分が割れやすいが、第２の態様に係るタイヤでは、樹脂被覆コードがタイヤ径方向外側に凸のアーチ形状とされていることで、当該割れが抑制されている。

第３の態様に係るタイヤは、第１又は第２の態様に係るタイヤにおいて、ベルト幅方向に隣り合う前記樹脂被覆コード同士の接合界面が、タイヤ中心軸を通る断面でみて、ベルト幅方向に直交する方向に対して傾いた方向に沿って形成されている。

第３の態様に係るタイヤでは、ベルト幅方向に隣り合う樹脂被覆コード同士の接合界面が、タイヤ中心軸を通る断面でみて、ベルト幅方向に直交する方向に対して傾いた方向に沿って形成されている。このため、樹脂被覆コード同士の接合界面が、タイヤ中心軸を通る断面でみてベルト幅方向に直交する方向に沿って形成されている場合と比較して、樹脂被覆コード同士の接合強度が向上され、接合界面における割れが抑制されている。

本発明によれば、樹脂被覆コードを螺旋状に巻回したベルトを備えるタイヤにおいて、タイヤ径方向外側からの外力に起因するベルトの樹脂部分の割れを抑制することができる。

実施形態に係るタイヤを示す断面図（タイヤ回転軸を通る断面）である。 実施形態のベルトを示す拡大断面図である。 実施形態の樹脂被覆コードを示す断面図である。 ベルト（スパイラルベルト層）の製造方法の一例を示す断面斜視図である。 比較例のベルトを示す拡大断面図である。

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。図面において、ＣＬはタイヤ赤道面を示す。

図１〜図３を用いて、実施形態に係るタイヤ１０について説明する。

図１に示すように、タイヤ１０は、ビードコア１２が埋設された一対のビード部２０を備える。一方のビード部２０と他方のビード部２０との間には、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、タイヤ１０の空気充填前の自然状態の形状を示している。

カーカスプライ１４は、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、本実施形態のタイヤ１０は、所謂ラジアルタイヤである。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、そ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のうち、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返し部１４Ｂと呼ばれる。

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、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のタイヤ内側には、ゴム材料からなるインナーライナー２２が配置されており、カーカス１６のタイヤ幅方向外側には、ゴム材料からなるサイドゴム層２４が配置されている。

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、及びサイドゴム層２４によって、タイヤ１０の骨格を成すタイヤ骨格部材２５が形成されている。

タイヤ骨格部材２５は、一対のビード部２０と、一対のサイド部と、クラウン部と、から構成されているといえる。サイド部は、タイヤ１０の側部を形成し、ビード部２０からクラウン部に向かってタイヤ回転軸方向外側に凸となるように緩やかに湾曲している部分である。クラウン部は、一対のサイド部同士をタイヤ幅方向に繋ぐ部分であり、後述するトレッド３６を支持する部分である。

（ベルト）
タイヤ骨格部材２５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、環状のベルト２６が配置されている。ベルト２６は、カーカス１６の外周面に接合されている。図４に示すように、ベルト２６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を螺旋状に巻回することで形成されている。なお、図１や図２では、図面の簡単のため、従来形状のベルト２６及び樹脂補強コード３４を図示しているが、本実施形態では、樹脂被覆コード３４の断面形状及びベルト２６の断面形状に特徴がある（図２及び図３参照）。樹脂被覆コード３４及びベルト２６の詳細については後述する。

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２４を構成するゴム、及び後述するトレッド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、５０ＭＰａ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、２００〜５００ＭＰａの範囲内が特に好ましい。

（トレッド）
ベルト２６のタイヤ径方向外側には、クッションゴム（図示せず）を介してゴム材料からなるトレッド３６が配置されている。トレッド３６に用いるゴム材料は、従来一般公知のものが用いられる。トレッド３６には、排水用の溝３７が形成されている。また、トレッド３６のパターンも従来一般公知のものが用いられる。

ベルト２６の幅ＢＷ（タイヤ幅方向に沿って計測する幅寸法）は、タイヤ幅方向に沿って計測するトレッド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は、接地幅ＴＷに対して１１０％以下とすることが好ましい。

ここで、トレッド３６の接地幅ＴＷとは、タイヤ１０をＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ（２０１８年度版、日本自動車タイヤ協会規格）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。

（樹脂被覆コード及びベルトの詳細構造）
本実施形態の樹脂被覆コード３４の断面構造（長手方向に直交する横断面）を図３に示す。図３に示されるように、樹脂被覆コード３４は、その長手方向に直交する断面形状がアーチ形状である。この樹脂被覆コード３４を螺旋状に巻回して形成したベルト２６（スパイラルベルト）を図２に示す。図２に示されるように、ベルト２６は、樹脂被覆コード３４がタイヤ周方向に螺旋状に巻回され、溶着面３４Ｙ同士で溶着されることで形成されている。溶着により形成された接合界面を図２では点線で表している。

なお、樹脂被覆コード３４についての説明では、タイヤ完成状態でタイヤ径方向外側となる方向を上下方向上側、タイヤ径方向内側となる方向を上下方向下側、ベルト幅方向となる方向を幅方向として説明する。

図３に示すように、樹脂被覆コード３４は、上側を向く外側面３４Ｓを有する。外側面３４Ｓは、タイヤ完成状態でベルト２６の外周面を構成する。外側面３４Ｓは、上側に凸の湾曲面とされている。具体的には、外側面３４Ｓは、その幅方向中央部がその幅方向両端部よりも上側に位置しており、幅方向一方側部から幅方向中央部を経由して幅方向他方側部に至るまで滑らかな面と成っている。これにより、樹脂被覆コード３４の外側面３４Ｓは、上側に盛り上がった形状となっている。

樹脂被覆コード３４は、下側を向く内側面３４Ｕを有する。内側面３４Ｕは、タイヤ完成状態でベルト２６の内周面を構成する。内側面３４Ｕは、上側に凸の湾曲面とされている。具体的には、内側面３４Ｕは、その幅方向中央部がその幅方向両端部よりも上側に位置しており、幅方向一方側部から幅方向中央部を経由して幅方向他方側部に至るまで滑らかな面と成っている。これにより、樹脂被覆コード３４の内側面３４Ｕは、上側に凹んだ形状となっている。

樹脂被覆コード３４は、その幅方向両側に一対の溶着面３４Ｙを有する。溶着面３４Ｙは、タイヤ完成状態で、幅方向に隣り合う樹脂被覆コード３４と溶着される部分である。溶着面３４Ｙは、上下方向に対して傾いた方向に延びる面とされている。これにより、タイヤ完成状態では、接合界面（図２の破線）がタイヤ幅方向に直交する方向（図２の上下方向）に対して傾いた方向に沿って形成される。その結果、上下方向に平行な面同士を溶着する場合と比較して、溶着面積を大きくとれる。また、溶着時にタイヤ径方向外側から押圧する力を溶着面３４Ｙ同士が接着する方向に適切に作用させることができる。また、一対の溶着面３４Ｙは、互いに略平行に形成されている。

樹脂被覆コード３４の補強コード３０は、２本とされている。２本の補強コード３０は、左右方向に並べられており、その上下位置が一致している。

（タイヤの製造方法）
次に、タイヤ１０の製造方法の一例を説明する。

まず、公知のタイヤ成形ドラム（不図示）の外周に、インナーライナー２２、ビードコア１２、ビードフィラー１８、カーカスプライ１４、及びサイドゴム層２４からなる未加硫のタイヤ骨格部材２５（タイヤケース）を形成する。

次に、別途形成したベルト２６をタイヤ成形ドラム上のタイヤ骨格部材２５の径方向外側に配置し、タイヤ骨格部材２５を拡張してタイヤ骨格部材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。

次に、ベルト２６の外周面に、一般の空気入りタイヤと同様に未加硫のトレッド３６を貼り付ける。これにより、生タイヤが完成する。

最後に、生タイヤを、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する。これにより、タイヤ１０が完成する。

（ベルト２６の製造方法）
次に、ベルト２６の製造方法の一例を図３を用いて説明する。なお、図３では、図示の簡単のため、樹脂被覆コード３４の断面形状を矩形状（従来形状）として現している。

まず、ベルト成形ドラム４０の近傍にコード供給装置４２、加熱装置５０、押付ローラ６０、及び冷却ローラ７０を移動可能に配置する。

コード供給装置４２は、樹脂被覆コード３４を巻き付けたリール４３と、このリール４３から巻き出された樹脂被覆コード３４をベルト成形ドラム４０の外周に案内するためのガイド部材４４と、を含んで構成されている。このガイド部材４４は、筒状とされ、内部を樹脂被覆コード３４が通過するようになっている。また、ガイド部材４４の口部４６からは、ベルト成形ドラム４０の外周面に向かって樹脂被覆コード３４が送り出される。

加熱装置５０は、熱風を樹脂被覆コード３４に吹き当てて、吹き当てた部分を加熱し溶融させるものである。なお、本実施形態では、電熱線（不図示）で加熱した空気をファン（不図示）で発生させた気流で吹出し口５２から吹き出し、この吹き出した熱風を樹脂被覆コード３４に吹き当てるようになっている。なお、加熱装置５０の構成は、上記構成に限定されず、熱可塑性樹脂を加熱溶融できれば、どのような構成であってもよい。例えば、樹脂被覆コード３４の側面に熱鏝を接触させて側面を加熱溶融させてもよく、輻射熱で加熱溶融させてもよく、赤外線を照射して加熱溶融させてもよい。

押付ローラ６０は、後述する樹脂被覆コード３４をベルト成形ドラム４０外周面に押し付けるものであり、押付力Ｆを調整できるようになっている。また、押付ローラ６０のローラ表面には、溶融状態の樹脂材料の付着を防ぐための加工が施されている。そして、押付ローラ６０は、回転自在となっており、樹脂被覆コード３４をベルト成形ドラム４０の外周に押し付けている状態では、ベルト成形ドラム４０の回転方向（矢印Ａ方向）に対して従動回転するようになっている。

また、冷却ローラ７０は、押付ローラ６０よりもベルト成形ドラム４０の回転方向下流側に配置され、樹脂被覆コード３４をベルト成形ドラム４０の外周面に押し付けつつ、樹脂被覆コード３４を冷却するものである。この冷却ローラ７０は、押付ローラ６０と同様に、押付力を調整でき、かつ、ローラ表面に溶融状態の樹脂材料の付着を防ぐための加工が施されている。さらに、冷却ローラ７０は、押付ローラ６０と同様に、回転自在となっており、樹脂被覆コード３４をベルト成形ドラム４０の外周面に押し付けている状態では、ベルト成形ドラム４０の回転方向（矢印Ａ方向）に対して従動回転するようになっている。また、冷却ローラ７０は、ローラ内部を液体（例えば、水など）が流通するようになっており、この液体の熱交換によりローラ表面に接触した部材（本実施形態では、樹脂被覆コード３４）などを冷却することができる。なお、溶融状態の樹脂材料を自然冷却させる場合には、冷却ローラ７０を省略してもよい。

次に、ベルト成形ドラム４０を矢印Ａ方向に回転させると共にコード供給装置４２の口部４６から樹脂被覆コード３４をベルト成形ドラム４０の外周面に向けて送り出す。

そして、加熱装置５０の吹出し口５２から樹脂被覆コード３４に向かって熱風を吹き出して加熱し樹脂３２の表面を溶融させながら、樹脂被覆コード３４をベルト成形ドラム４０に付着させつつ、樹脂被覆コード３４を押付ローラ６０でベルト成形ドラム４０の外周面に押し付ける。この押付ローラ６０によって樹脂被覆コード３４は、側部がタイヤ回転軸方向に膨出するように変形（押し潰しによる変形）して、樹脂３２のタイヤ回転軸方向に隣接する側面同士が接触して溶着する。
その後、樹脂３２の溶融部分は、冷却ローラ７０に接触して固化され、隣接する樹脂被覆コード３４同士の溶着が完了する。

このようにして、樹脂被覆コード３４をベルト成形ドラム４０の外周面に螺旋状に巻き付けると共に該外周面に押し付けていくことで、ベルト成形ドラム４０の外周面にベルト２６が形成される。

（作用効果）
次に、本実施形態のタイヤ１０の作用効果を説明する。

本実施形態のタイヤ１０では、タイヤ骨格部材２５とトレッド３６との間に、補強コード３０を樹脂３２で被覆した樹脂被覆コード３４をタイヤ周方向に螺旋状に巻回して形成されたベルト２６が配置されている。このため、タイヤ骨格部材２５（のクラウン部）が補強されている。

ここで、図２及び図３に示すように、ベルト２６を構成する樹脂被覆コード３４は、タイヤ径方向外側に凸のアーチ形状とされている。このため、図２に示すように、タイヤ径方向外側から入力された力（矢印Ｆ１参照）が、樹脂被覆コード３４のアーチ形状によりタイヤ幅方向（ベルト幅方向）に分散される（矢印Ｆ２参照）。その結果、樹脂被覆コード３４の樹脂３２部分の割れが抑制される。

特に、図５に示す比較例の樹脂被覆コード１３４のように、２本の補強コード３０がベルト幅方向に並んで配置されている場合は２本の補強コード３０の間の位置で樹脂３２部分が割れやすい（符号Ｃ参照）。この点、本実施形態では、樹脂被覆コード３４がタイヤ径方向外側に凸のアーチ形状とされていることで、当該割れが効果的に抑制されている。

また、樹脂被覆コード３４の溶着面３４Ｙが上下方向に対して傾いた方向に延びているので、溶着面積が拡大され、ベルト幅方向で隣り合う樹脂被覆コード３４の接合強度が向上されている。別の説明をすると、ベルト幅方向に隣り合う樹脂被覆コード３４同士の接合界面（図２の破線）が、タイヤ中心軸を通る断面（例えば図２の断面）でみて、ベルト幅方向に直交する方向（図２の上下方向）に対して傾いた方向に沿って形成されている。このため、樹脂被覆コード３４同士の接合界面が、タイヤ中心軸を通る断面でみてベルト幅方向に直交する方向に沿って形成されている場合（例えば図５の比較例の場合）と比較して、樹脂被覆コード３４同士の接合強度が向上され、接合界面における割れが抑制されている。

また、補強コード３０を被覆している樹脂３２の引張弾性率が５０ＭＰａ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。

また、ベルト２６の幅ＢＷをトレッド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。

［補足説明］
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。

上記では、ベルト幅方向に隣接する樹脂被覆コード３４同士を溶着により接合する例を説明したが、接着剤により接合してもよい。

上記では、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る例を説明したが、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。

上記では、溶着面３４Ｙが上下方向（タイヤ径方向）に対して傾いた方向に延びている例を説明したが、溶着面３４Ｙの形状は特に限定されない。例えば、溶着面３４Ｙを上下方向に平行に（つまりベルト幅方向に直交する方向に）延びるように形成してもよい。

上記では、ベルト２６が、タイヤ回転軸を通る断面で見たときにタイヤ幅方向に直線状に延びる形状である例を説明した。しかし、ベルト２６の形状は、タイヤ回転軸を通る断面で見たときに、タイヤ幅方向中央部がタイヤ径方向外側へ凸となる形状であってもよい。

上記では、タイヤ１０が一般的な空気入りタイヤである例を説明したが、サイド部を補強ゴムで補強したランフラットタイヤとしてもよい。

１０…タイヤ、１６…カーカス、２５…タイヤ骨格部材、２６…ベルト、３０…補強コード、３２…樹脂、３４…樹脂被覆コード、３６…トレッド

Claims (3)

1. カーカスを含んで構成されたタイヤ骨格部材と、
   ゴム材料で構成されたトレッドと、
   前記タイヤ骨格部材と前記トレッドとの間に配置され、補強コードを樹脂で被覆した樹脂被覆コードをタイヤ周方向に螺旋状に巻回して形成されたベルトと、
   を備え、
   前記樹脂被覆コードは、長手方向に直交する断面形状がタイヤ径方向外側に凸のアーチ形状とされている、
   タイヤ。
2. 前記補強コードは２本であり、
   前記２本の補強コードは、ベルト幅方向に並んで配置されている、
   請求項１に記載のタイヤ。
3. ベルト幅方向に隣り合う前記樹脂被覆コード同士の接合界面が、タイヤ中心軸を通る断面でみて、ベルト幅方向に直交する方向に対して傾いた方向に沿って形成されている、
   請求項１又は請求項２に記載のタイヤ。