JP2019217991A - 空気入りタイヤ - Google Patents

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Keiichi Hasegawa
圭一 長谷川
崇之 藏田
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崇之 藏田
泰通 若尾
Yasumichi Wakao
泰通 若尾
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Abstract

【課題】周方向ベルトの螺旋状に巻き回された状態の金属コードの導電性能を利用可能な空気入りタイヤを提供する。【解決手段】本発明に係る空気入りタイヤは、螺旋状に巻き回された状態の金属コードを含む周方向ベルトを、トレッド部に備える空気入りタイヤであって、前記周方向ベルトの前記金属コードには、端子部が設けられている。【選択図】図3

Description

本発明は空気入りタイヤに関する。
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)。この種のベルトの一例として、タイヤ周方向に沿って延在するスチールコードを含む周方向ベルトが知られている。
特開平10−035220号公報
周方向ベルトとして、スチールコードを螺旋状に巻き回して形成されるスパイラルベルトがある。本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、周方向ベルトの螺旋状に巻き回された状態の金属コードとしてのスチールコードの導電性能を利用する空気入りタイヤを着想するに至った。
本発明は、周方向ベルトの螺旋状に巻き回された状態の金属コードの導電性能を利用可能な空気入りタイヤを提供することを目的とする。
本発明の第1の態様としての空気入りタイヤは、螺旋状に巻き回された状態の金属コードを含む周方向ベルトを、トレッド部に備える空気入りタイヤであって、前記周方向ベルトの前記金属コードには、端子部が設けられている。
このような構成とすることにより、周方向ベルトの螺旋状に巻き回された状態の金属コードの導電性能を利用できる。
本発明の1つの実施形態としての空気入りタイヤは、記金属コードとの間で相対的に移動することで、前記金属コードに誘導電流を発生させる電磁石を備える。
このような構成とすることにより、金属コードを用いて発電できる。
本発明の1つの実施形態としての空気入りタイヤは、前記端子部を介して前記金属コードから電力が供給される受電部材を備える。
このような構成とすることにより、受電部材において、端子部を介して金属コードから供給される電力を利用することができる。
本発明の1つの実施形態として、前記周方向ベルトは、前記金属コードと共に螺旋状に巻き回された状態の、前記金属コードよりも導電率の高い導線を更に含み、前記端子部は、前記導線に接続されている。
このような構成とすることにより、周方向ベルトを用いた給電や発電の効率を高めることができる。
本発明の1つの実施形態としての空気入りタイヤは、前記端子部を介して前記金属コードの導通状態を検出するセンサを備える。
このような構成とすることにより、金属コードの断線を検出することができる。
本発明の1つの実施形態として、前記端子部は、タイヤ内面側に露出している、又は、タイヤ内に埋設されている。
このような構成とすることにより、周方向ベルトの螺旋状に巻き回された状態の金属コードの導電性能を、より簡単に利用できる。
本発明によれば、周方向ベルトの螺旋状に巻き回された状態の金属コードの導電性能を利用可能な空気入りタイヤを提供することができる。
本発明に係る空気入りタイヤの、タイヤ幅方向に平行な断面での断面図である。 図1に示す周方向ベルトの螺旋状に巻き回された金属コードの概要を示す図である。 図2に示す金属コードを利用して発電する例を示す説明図である。 図2に示す金属コードに流れる電流を検出する例を示す説明図である。 図1に示すタイヤの変形例を示す図である。 図1に示すタイヤの変形例を示す図である。 図1に示す取り出し線の詳細を示す図である。 図1に示す取り出し線の詳細を示す図である。
以下、本発明に係る空気入りタイヤの実施形態について図面を参照して説明する。各図において共通する部材・部位には同一の符号を付している。
以下、特に断りのない限り、各要素の寸法、長さ関係、位置関係等は、空気入りタイヤを適用リムに装着し、規定内圧を充填し、無負荷とした、基準状態で測定されるものとする。
ここで、「適用リム」とは、空気入りタイヤが生産され、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JATMA YEAR BOOK、欧州ではETRTO(The European Tyre and Rim Technical Organisation)のSTANDARDS MANUAL、米国ではTRA(The Tire and Rim Association,Inc.)のYEAR BOOK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STANDARDS MANUALではMeasuring Rim、TRAのYEAR BOOKではDesign Rim)を指す(即ち、上記の「適用リム」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 2013年度版において「FUTURE DEVELOPMENTS」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、空気入り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」とは、上記のJATMA YEAR BOOK等に記載されている、適用サイズ・プライレーティングにおける単輪の最大負荷能力に対応する空気圧(最高空気圧)をいい、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空気圧(最高空気圧)をいうものとする。また後述する「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1は、本実施形態としての空気入りタイヤ1(以下、単に「タイヤ1」と記載する。)を示す図である。図1は、タイヤ1の、タイヤ幅方向Aに平行な断面での断面図である。以下、この断面を「タイヤ幅方向断面」と記載する。本実施形態のタイヤ1は、タイヤ赤道面CLに対して対称な構成であるが、タイヤ赤道面CLに対して非対称な構成であってもよい。
図1に示すように、タイヤ1は、トレッド部1aと、このトレッド部1aのタイヤ幅方向Aの両端部からタイヤ径方向Bの内側に延びる一対のサイドウォール部1bと、各サイドウォール部1bのタイヤ径方向Bの内側の端部に設けられた一対のビード部1cと、を備えている。本実施形態のタイヤ1は、チューブレスタイプの乗用車用ラジアルタイヤである。ここで「トレッド部1a」は、タイヤ幅方向Aにおいて両側のトレッド端TEにより挟まれる部分を意味する。また、「ビード部1c」とは、タイヤ径方向Bにおいて後述するビード部材3が位置する部分を意味する。そして「サイドウォール部1b」とは、トレッド部1aとビード部1cとの間の部分を意味する。なお、「トレッド端TE」とは、タイヤを上述の適用リムに装着し、上述の規定内圧を充填し、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の位置を意味する。
タイヤ1は、ビード部材3、カーカス4、周方向ベルト6、トレッドゴム7、サイドゴム8、及び、インナーライナ9、を備えている。
[ビード部材3]
ビード部材3は、ビード部1cに埋設されている。ビード部材3は、ビードコア3aと、このビードコア3aに対してタイヤ径方向Bの外側に位置するゴム製のビードフィラ3bと、を備えている。ビードコア3aは、周囲をゴムにより被覆されている複数のビードワイヤを備えている。ビードワイヤはスチールコードにより形成されている。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。
[カーカス4]
カーカス4は、一対のビード部1c間、より具体的には一対のビード部材3のビードコア3a間に跨っており、トロイダル状に延在している。また、カーカス4は、少なくともラジアル構造を有している。
更に、カーカス4は、カーカスコードをタイヤ周方向C(図1等参照)に対して例えば75°〜90゜の角度で配列した1枚以上(本実施形態では1枚)のカーカスプライ4aから構成されている。このカーカスプライ4aは、一対のビードコア3a間に位置するプライ本体部と、このプライ本体部の両端で、ビードコア3aの廻りでタイヤ幅方向Aの内側から外側に折り返されるプライ折返し部と、を備えている。そして、プライ本体部とプライ折返し部との間には、ビードコア3aからタイヤ径方向Bの外側に先細状に延びるビードフィラ3bが配置されている。カーカスプライ4aを構成するカーカスコードとして、本実施形態ではポリエステルコードを採用しているが、これ以外にもナイロン、レーヨン、アラミドなどの有機繊維コードや、必要によりスチールなどの金属コードを採用してもよい。また、カーカスプライ4aの枚数についても、2枚以上としてもよい。
[周方向ベルト6]
周方向ベルト6は環状であり、タイヤ周方向Cの全域に亘って延在している。また、周方向ベルト6は、金属コード10bと、この金属コード10bを被覆する樹脂又はゴムからなる被覆材10aと、を備えている。本実施形態の金属コード10bはスチールコードである。
更に、周方向ベルト6は、トレッド部1aにおいて、カーカス4のクラウン部に対してタイヤ径方向Bの外側に配置されている。具体的に、本実施形態の周方向ベルト6は、カーカス4のクラウン部に対してタイヤ径方向Bの外側に配置されている1層以上(本実施形態では1層)のベルト層を備えている。より具体的には、図1に示すように、本実施形態の周方向ベルト6は、1層のみの周方向ベルト層からなる。
周方向ベルト6は、金属コード10bをタイヤ周方向C(図1等参照)に沿って(タイヤ周方向Cに対して10°以下、好ましくは5°以下、より好ましくは2°以下の角度で)、タイヤ中心軸線の回りに螺旋状に巻回させた状態で形成されているスパイラルベルトである。つまり、周方向ベルト6は、螺旋状に巻き回された状態の金属コード10bを含む。
より具体的に、本実施形態の周方向ベルト6は、被覆材10aとしての被覆樹脂により被覆されている金属コード10bからなる樹脂被覆コードにより形成されている樹脂被覆ベルトである。換言すれば、周方向ベルト6は、螺旋状に巻き回された状態の、被覆材10aとしての被覆樹脂により被覆されている金属コード10bからなる樹脂被覆コード、により構成されている。
樹脂被覆コードは、タイヤ幅方向Aに隣接する部分同士が接合されている。本実施形態では、樹脂被覆コードのタイヤ幅方向Aに隣接する部分同士は、被覆材10aとしての被覆樹脂を溶着することで接合されている。但し、樹脂被覆コードのタイヤ幅方向Aに隣接する部分同士は、溶着に限らず、接着剤等で接着されることにより接合されていてもよい。
本実施形態の樹脂被覆コードは、2本の金属コード10bとしてのスチールコードを備えるが、1本のみの金属コード10bを備える樹脂被覆コードとしてもよく、3本以上の金属コード10bを備える樹脂被覆コードとしてもよい。
図2は、周方向ベルト6の螺旋状に巻き回された金属コード10bの概要を示す図である。図2に示すように、周方向ベルト6の金属コード10bには、他の導電部材との導電を可能とする端子部20が設けられている。端子部20は、金属コード10bの両端それぞれに設けられる。このような端子部20を設けることにより、周方向ベルト6の金属コード10bを導電部材として利用することができる。つまり、周方向ベルト6の螺旋状に巻き回された状態の金属コード10bの導電性能を利用することができる。特に、周方向ベルト6の金属コード10bは、トレッド部1aのタイヤ幅方向Aのほぼ全域に亘って螺旋状に多数回巻き回されているため、比較的多くの巻き数を確保できる。そのため、周方向ベルト6の螺旋状の金属コード10bは、比較的大きな誘導電流を得ることができ、導電部材として利用し易い。
本実施形態の端子部20は、周方向ベルト6から露出している。更に、端子部20は、タイヤ内面側に露出する構成としてもよく、タイヤ1内に埋設される構成としてもよい。このようにすれば、周方向ベルト6の螺旋状に巻き回された状態の金属コード10bの導電性能を、より簡単に利用できる。端子部20をタイヤ内面側に露出させる場合には、図1に示すように、例えば、金属コード10bの端部に接続されている導電性の取り出し線80としてのリード線を、カーカス4及びインナーライナ9を貫通させて延在させ、タイヤ内面を構成するインナーライナ9の内面に取り付けらている端子部20に対して接続すればよい。なお、図1に示すように、端子部20は、タイヤ内面のうち、タイヤ赤道面CLを交差する後述のセンターリブ7bの位置に設けることが好ましい。このようにすることで、タイヤ内面のうち、タイヤ転動による歪みが小さい位置に端子部20を配置することができる。そのため、タイヤ転動時において、端子部20と取り出し線80との間で断線や接触不良が発生することを抑制できる。図1に示す例では、金属コード10bの両端それぞれが接続されている端子部20は、タイヤ周方向Cの異なる位置に配置されている。そのため、図1では、金属コード10bの一端が接続されている端子部20のみを示している。但し、金属コード10bの両端を延設し、金属コード10bの両端それぞれの端子部20を単一の部材に集約してもよい。
図7A、図7Bは、図1に示す本実施形態の取り出し線80の詳細を示す図である。図7Aに示すように、本実施形態の取り出し線80は、例えば接着剤Xにより、周方向ベルト6に対して接合されている。このようにすれば、図7Bに示すように、例えば、螺旋状に巻き回されている樹脂被覆コードの溶着界面IFでの剥離などの、周方向ベルト6の割れを検出し易くなる。具体的には、図7Aに示すように、金属コード10bの端部に接続されている取り出し線80としてのリード線は、金属コード10bの端部から、周方向ベルト6に沿ってタイヤ幅方向Aのタイヤ中央部に向かって延在し、端子部20(図1参照)に接続されている。また、図7Aに示すように、取り出し線80は、螺旋状に巻き回されている樹脂被覆コードの溶着界面IFを跨るようにして、周方向ベルト6のタイヤ径方向Bの内側の面に接合されている。そのため、図7Bに示すように、周方向ベルト6の溶着界面IFにて剥離が発生すると、その溶着界面IFに跨った状態で周方向ベルト6に接合されていた取り出し線80が断線する。これにより、端子部20(図1参照)を介して金属コード10bを導電部材として利用できなくなる。このように、取り出し線80を周方向ベルト6に対して接合し、端子部20(図1参照)を通じて螺旋状の金属コード10bの導通状態を測定することで、周方向ベルト6の割れを早期に検出することができる。
図3は、周方向ベルト6の金属コード10bを利用して発電する例を示す説明図である。図3に示す例において、タイヤ1は、電磁石31と、この電磁石31を金属コード10bとの間で相対的に移動させる移動機構32と、を備えている。電磁石31が、金属コード10bとの間で相対的に移動することにより(図3の白抜き矢印参照)、金属コード10bに誘導電流を発生させることができる。移動機構32は、例えば、電磁石31を、螺旋状に巻き回された金属コード10b内で、螺旋軸方向(タイヤ幅方向Aと同じ方向)に移動させることで、磁場を変化させる。これにより、金属コード10bに誘導電流を発生させ、発電することができる。つまり、金属コード10bを用いて発電できる。なお、電磁石31を、例えば、タイヤ1が装着されている車両側に固定されていてもよい。
また、図3に示すように、タイヤ1は、金属コード10bの端子部20を介して、金属コード10bから電力が供給される受電部材40を備えている。受電部材40としては、例えば、蓄電装置、通信装置、各種センサなどが挙げられるが、金属コード10bから電力が供給されるものであれば特に限定されない。このようにすることで、受電部材40において、端子部20を介して金属コード10bから供給される電力を利用することができる。なお、受電部材40は、タイヤ内面に取り付けられていてもよく、タイヤ内に埋設されていてもよい。また、端子部20と受電部材40とは、例えば、タイヤ内を延在する導線41により接続される。
図4は、金属コード10bに流れる電流を検出する例を示す説明図である。図4に示すセンサ50は、端子部20を介して金属コード10bの導通状態を検出することができる。センサ50、及び、金属コード10bの端子部20は、例えば、タイヤ内を延在する導線41により接続される。金属コード10bには、例えば図3に示す方法と同様、電磁誘導により誘導電流を流すことができる。センサ50は、例えば、この誘導電流を検出することで、金属コード10bの導通状態を検出することができる。このようなセンサ50を設けることにより、金属コード10bの断線を検出することができる。また、センサ50は、金属コード10bの導通状態に加えて、インダクタンス、インピーダンス、抵抗値等の情報を検出し、タイヤ1の故障状態や損傷状態などを検出するようにしてもよい。更に、センサ50は、金属コード10bの導通状態に加えて、インダクタンス、インピーダンス、抵抗値等の情報を検出することで、荷重や変形量などを推定してもよい。
図3、図4に示すように、端子部20を設けることで、金属コード10bの導電性能を活用することができる。
なお、本実施形態の周方向ベルト6は、被覆材10aとしての被覆樹脂により被覆されている金属コード10bからなる樹脂被覆ベルトであるが、この構成に限られず、被覆材10aとしての被覆ゴムにより被覆されている金属コード10bからなるゴム被覆ベルトとしてもよい。ゴム被覆ベルトは、被覆材10aとしての被覆ゴムにより被覆されている金属コード10bからなるゴム被覆コードにより構成される。具体的に、ゴム被覆ベルトは、螺旋状に巻き回された状態のゴム被覆コードにより構成される。
[トレッドゴム7及びサイドゴム8]
トレッドゴム7は、トレッド部1aのタイヤ径方向Bの外側の面(以下、「トレッド外面」と記載する。)を構成しており、本実施形態のトレッド外面には、タイヤ周方向C(図1等参照)に延在する周方向溝7aや、タイヤ幅方向Aに隣接する2つの周方向溝7aの間に位置するリブや、タイヤ幅方向Aに延在する、図示しない幅方向溝等、を含むトレッドパターンが形成されている。なお、タイヤ赤道面CLと交差し、タイヤ周方向Cに延在するリブを、センターリブ7bと称する。サイドゴム8は、サイドウォール部1bのタイヤ幅方向Aの外側の面を構成しており、上述のトレッドゴム7と一体で形成されている。
[インナーライナ9]
インナーライナ9は、カーカス4の内面に積層されており、本実施形態では、空気透過性の低いブチル系ゴムにより形成されている。なお、ブチル系ゴムとは、ブチルゴム、及びその誘導体であるハロゲン化ブチルゴムを意味する。
本発明に係る空気入りタイヤは、上述した実施形態及び変形例に示す具体的な構成に限定されず、特許請求の範囲を逸脱しない限りで、種々の変形、変更が可能である。
図3では、周方向ベルト6の金属コード10bを用いて発電をする例を示したが、タイヤ1の外部からの電磁力の作用で電磁誘導により起電力を発生し、受電部材40に電力を供給する金属コード10bとしてもよい。つまり、タイヤ1の外部から受電部材40に給電するために利用されてもよい。更に、金属コード10bは、外部との通信のためのアンテナとして使用してもよい。つまり、金属コード10bは、外部からの電磁波を受信する、又は、外部に電磁波を送信する、アンテナとして使用してもよい。
図5は、図1に示すタイヤ1の変形例としてのタイヤ101を示す図である。図5に示すタイヤ101は周方向ベルト106を含む。図5に示す周方向ベルト106は、図1に示す周方向ベルト6と比較して、金属コード10bに加えて導線60を含む点が相違している。具体的に、図5に示す周方向ベルト106は、金属コード10bと共に螺旋状に巻き回された状態の導線60を備える。導線60は、金属コード10bよりも導電率が高い。また、導線60は、金属コード10bよりも外径が小さく、金属コード10bよりも引張強さが小さい。導線60の材料としては、例えば、銅、銀、白金などを用いることができる。この導線60は、金属コード10bの端子部20に接続されている。これにより、金属コード10bの導電性能のみならず、導線60の導電性能を活用することができ、周方向ベルト106を用いた給電や発電の効率を高めることができる。
なお、周方向ベルト106は、金属コード10bと導線60とが共に被覆材10aとしての被覆樹脂により被覆されている樹脂被覆コードにより構成されている。具体的に、周方向ベルト106は、螺旋状に巻き回された状態の樹脂被覆コードにより構成されている。樹脂被覆コードにおける金属コード10b及び導線60の本数は、適宜決定することができる。
更に、カーカス4と周方向ベルト6及び106との間に、1層以上の傾斜ベルト層からなる傾斜ベルト70を配置してもよい。図6は、図1に示すタイヤ1の変形例としてのタイヤ201を示す図である。図6に示すタイヤ201は、カーカス4と周方向ベルト6との間に傾斜ベルト70が配置されている。
図6に示す傾斜ベルト70の傾斜ベルト層70a、70bは、例えば、被覆ゴムにより被覆されている、スチールコード等の金属コードを、タイヤ周方向Cに対して10°〜70°の角度で傾斜配列したベルトプライから構成される。図6では、傾斜ベルト層70a、70bの金属コードを省略している。図6に示す傾斜ベルト70は、2層の傾斜ベルト層70a、70bとしての2枚のベルトプライにより構成されている。2層の傾斜ベルト層70a、70bとしての2枚のベルトプライは、コードの傾斜の向きを互いに違えて重ね置きされている。このようにすれば、コードがベルトプライ間相互で交差し、ベルト剛性が高められ、トレッド部1aの略全幅をタガ効果により補強することができる。
なお、カーカス4と周方向ベルト6との間には、上述の傾斜ベルト70に代えて、樹脂環状体を配置してもよい。樹脂環状体を構成する樹脂は、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。なお、樹脂環状体を構成する樹脂には、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。
また、図6に示す傾斜ベルト70や上述の樹脂環状体を、図5に示す周方向ベルト106を含むタイヤ101に適用してもよい。このように、図1〜図7に示す構成を適宜組み合わせてもよい。
本発明は空気入りタイヤに関する。
1、101、201:空気入りタイヤ、 1a:トレッド部、 1b:サイドウォール部、 1c:ビード部、 3:ビード部材、 3a:ビードコア、 3b:ビードフィラ、 4:カーカス、 4a:カーカスプライ、 6、106:周方向ベルト、 7:トレッドゴム、 7a:周方向溝、 7b:センターリブ、 8:サイドゴム、 9:インナーライナ、 10a:被覆材、 10b:金属コード、 20:端子部、 31:電磁石、 32:移動機構、 40:受電部材、 41:導線、 50:センサ、 60:導線、 70:傾斜ベルト、 70a、70b:傾斜ベルト層、 80:取り出し線、 A:タイヤ幅方向、 B:タイヤ径方向、 C:タイヤ周方向、 CL:タイヤ赤道面、 X:接着剤、 TE:トレッド端

Claims (6)

  1. 螺旋状に巻き回された状態の金属コードを含む周方向ベルトを、トレッド部に備える空気入りタイヤであって、
    前記周方向ベルトの前記金属コードには、端子部が設けられている、空気入りタイヤ。
  2. 前記金属コードとの間で相対的に移動することで、前記金属コードに誘導電流を発生させる電磁石を備える、請求項1に記載の空気入りタイヤ。
  3. 前記端子部を介して前記金属コードから電力が供給される受電部材を備える、請求項1又は2に記載の空気入りタイヤ。
  4. 前記周方向ベルトは、前記金属コードと共に螺旋状に巻き回された状態の、前記金属コードよりも導電率の高い導線を更に含み、
    前記端子部は、前記導線に接続されている、請求項3に記載の空気入りタイヤ。
  5. 前記端子部を介して前記金属コードの導通状態を検出するセンサを備える、請求項1又は2に記載の空気入りタイヤ。
  6. 前記端子部は、タイヤ内面側に露出している、又は、タイヤ内に埋設されている、請求項1乃至5のいずれか1つに記載の空気入りタイヤ。
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