JP2021187237A - 空気入りタイヤ - Google Patents
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Abstract
【課題】補強層の近傍のカバーゴムに、補強層に沿ったせん断歪が集中することを抑制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、一対のビードコアと、前記一対のビードコア間に位置する本体部、及び、前記本体部に連なり、各ビードコア周りにタイヤ幅方向の内側から外側に折り返されて形成されている折り返し部、を備えるカーカスプライと、前記カーカスプライの前記本体部及び前記折り返し部の前記タイヤ幅方向の外側を覆い、タイヤ外面を構成するカバーゴムと、前記カバーゴムの前記タイヤ外面よりも内側であり、前記カーカスプライの前記折り返し部の少なくとも一部の前記タイヤ幅方向の外側を覆う補強層と、を備え、前記補強層は、金属繊維からなる不織布、又は、金属繊維が埋設されているゴムシート材、により構成されている。【選択図】図２
Description
本発明は空気入りタイヤに関する。
従来から、一対のビードコア間に跨って延在するカーカスプライを備える空気入りタイヤが知られている。カーカスプライは、ビードコア周りでタイヤ幅方向の内側から外側に折り返されて形成せれる折り返し部を備える。特許文献１、２には、カーカスプライの折り返し部のタイヤ幅方向の外側に、有機繊維からなる補強層を設ける空気入りタイヤが開示されている。
空気入りタイヤのビード部のタイヤ幅方向の外側の面は、路面走行時などの空気リタイヤの圧縮変形時において、組み付けられているリムのリムフランジ部により押圧される。これにより、ビード部のタイヤ幅方向の外側のカバーゴムは、カーカスプライの折り返し部と、リムのリムフランジ部とにより挟み込まれ、一部がカーカスプライの折り返し部に沿って移動するように圧縮変形する。そのため、折り返し部の近傍のカバーゴムには、折り返し部に沿うせん断歪が集中する。特許文献１、２に記載されている補強層を設けることで、カーカスプライの折り返し部の近傍のカバーゴムに、折り返し部に沿ったせん断歪が集中することを抑制できる。しかしながら、特許文献１、２に記載されているような補強層を設けても、この補強層それ自体と周囲のカバーゴムとの間の接着力が弱いと、補強層の近傍のカバーゴムに、補強層に沿ったせん断歪が集中するおそれがあり、却って故障の原因になる場合がある。
本発明は、補強層の近傍のカバーゴムに、補強層に沿ったせん断歪が集中することを抑制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、一対のビードコアと、前記一対のビードコア間に位置する本体部、及び、前記本体部に連なり、各ビードコア周りにタイヤ幅方向の内側から外側に折り返されて形成されている折り返し部、を備えるカーカスプライと、前記カーカスプライの前記本体部及び前記折り返し部の前記タイヤ幅方向の外側を覆い、タイヤ外面を構成するカバーゴムと、前記カバーゴムの前記タイヤ外面よりも内側であり、前記カーカスプライの前記折り返し部の少なくとも一部の前記タイヤ幅方向の外側を覆う補強層と、を備え、前記補強層は、金属繊維からなる不織布、又は、金属繊維が埋設されているゴムシート材、により構成されている。
この構成により、補強層の近傍のカバーゴムに、補強層に沿ったせん断歪が集中することを抑制できる。
この構成により、補強層の近傍のカバーゴムに、補強層に沿ったせん断歪が集中することを抑制できる。
本発明の１つの実施形態として、タイヤ幅方向断面視において、前記補強層の少なくとも一部は、前記ビードコアのタイヤ径方向の内側端から前記タイヤ径方向の外側に向かってタイヤ断面高さの５％〜３０％の前記タイヤ径方向の領域内に位置する。
この構成により、補強層の近傍のカバーゴムに、補強層に沿ったせん断歪が集中することを、より抑制できる。
この構成により、補強層の近傍のカバーゴムに、補強層に沿ったせん断歪が集中することを、より抑制できる。
本発明の１つの実施形態として、前記タイヤ幅方向断面視において、前記補強層は、前記ビードコアの前記タイヤ径方向の外側端より前記タイヤ径方向の外側の位置から内側の位置に跨って延在している。
この構成により、補強層の近傍のカバーゴムに、補強層に沿ったせん断歪が集中することを、より抑制できる。
この構成により、補強層の近傍のカバーゴムに、補強層に沿ったせん断歪が集中することを、より抑制できる。
本発明の１つの実施形態として、前記タイヤ幅方向断面視において、前記補強層は、前記ビードコア周りに前記タイヤ幅方向の外側から内側に折り返されている。
この構成により、補強層の近傍のカバーゴムに、補強層に沿ったせん断歪が集中することを、より抑制できる。
この構成により、補強層の近傍のカバーゴムに、補強層に沿ったせん断歪が集中することを、より抑制できる。
本発明の１つの実施形態として、前記金属繊維は、スチール、銅、アルミニウム、ニッケル、又は、これらいずれかを含む合金からなる。
この構成により、補強層の近傍のカバーゴムに、補強層に沿ったせん断歪が集中することを、より抑制できる。
この構成により、補強層の近傍のカバーゴムに、補強層に沿ったせん断歪が集中することを、より抑制できる。
本発明の１つの実施形態として、前記金属繊維は黄銅からなる。
この構成により、補強層の近傍のカバーゴムに、補強層に沿ったせん断歪が集中することを、より抑制できる。
この構成により、補強層の近傍のカバーゴムに、補強層に沿ったせん断歪が集中することを、より抑制できる。
本発明の１つの実施形態として、前記金属繊維の表面は、銅及び亜鉛の二元合金、又は、銅、亜鉛及びコバルトの三元合金からなる被膜により構成されている。
この構成により、補強層の近傍のカバーゴムに、補強層に沿ったせん断歪が集中することを、より抑制できる。
この構成により、補強層の近傍のカバーゴムに、補強層に沿ったせん断歪が集中することを、より抑制できる。
本発明の１つの実施形態として、前記補強層は、金属繊維により構成される不織布であり、前記不織布の密度は、１００〜９００ｇ／ｍ２である。
この構成により、補強層の近傍のカバーゴムに、補強層に沿ったせん断歪が集中することを、より抑制できる。
この構成により、補強層の近傍のカバーゴムに、補強層に沿ったせん断歪が集中することを、より抑制できる。
本発明の１つの実施形態として、前記補強層は、金属繊維により構成される不織布であり、前記不織布のフィラメント径は、１０〜７５μｍである。
この構成により、補強層の近傍のカバーゴムに、補強層に沿ったせん断歪が集中することを、より抑制できる。
この構成により、補強層の近傍のカバーゴムに、補強層に沿ったせん断歪が集中することを、より抑制できる。
本発明の１つの実施形態として、タイヤ幅方向断面視において、前記補強層、及び、前記カーカスプライの前記折り返し部は、プライ厚み方向と直交するプライ延在方向に沿って１０ｍｍ以上、オーバーラップしている。
この構成により、補強層の近傍のカバーゴムに、補強層に沿ったせん断歪が集中することを、より抑制できる。
この構成により、補強層の近傍のカバーゴムに、補強層に沿ったせん断歪が集中することを、より抑制できる。
本発明によれば、補強層の近傍のカバーゴムに、補強層に沿ったせん断歪が集中することを抑制可能な空気入りタイヤを提供することができる。
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例示説明する。各図において共通する構成には同一の符号を付している。
以下、特段の説明をしない限り、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、無負荷状態とした、基準状態で測定されるものとする。
ここで、「適用リム」とは、タイヤサイズに応じて下記の規格に規定された標準リム（下記ＴＲＡのＹＥＡＲ ＢＯＯＫでは“Ｄｅｓｉｇｎ Ｒｉｍ”。下記ＥＴＲＴＯのＳＴＡＮＤＡＲＤＳ ＭＡＮＵＡＬでは“Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｒｉｍ”。）をいう。その規格とは、タイヤが生産または使用される地域に有効な産業規格によって決められたものであり、例えば、米国では、“Ｔｈｅ Ｔｉｒｅ ａｎｄ Ｒｉｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ， Ｉｎｃ．（ＴＲＡ）”の“ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ”であり、欧州では、“Ｔｈｅ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｔｙｒｅ ａｎｄ Ｒｉｍ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｏｒｇａｎｉｓａｔｉｏｎ（ＥＴＲＴＯ）”の“ＳＴＡＮＤＡＲＤＳ ＭＡＮＵＡＬ”であり、日本では、“日本自動車タイヤ協会（ＪＡＴＭＡ）”の“ＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ”である。
なお、上記「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。将来的に上記産業規格に含まれ得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。
なお、上記「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。将来的に上記産業規格に含まれ得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、本発明に係る空気入りタイヤ１（以下、単に「タイヤ１」と記載する。）を示す図である。具体的に、図１は、タイヤ１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、基準状態の際の、タイヤ１のタイヤ幅方向Ａに平行でタイヤ中心軸を含む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。なお、タイヤ１は、タイヤ赤道面ＣＬに対して対称な構成であるため、図１では、タイヤ赤道面ＣＬを挟んでタイヤ幅方向Ａの一方側のみのタイヤ幅方向断面を示している。但し、タイヤ赤道面ＣＬに対して非対称な構成のタイヤであってもよい。
＜適用リム２＞
図２は、図１に示すタイヤ１が適用リム２に装着された状態での、タイヤ１のビード部１ｃ近傍を拡大して示すタイヤ幅方向断面図である。また、図２は、例えば路面走行時など、タイヤ１がタイヤ径方向に圧縮変形した状態を示している。図２に示す本実施形態の適用リム２は、タイヤ１の後述するビードコア３がタイヤ径方向Ｂの外側に取り付けられるリムシート部２ａと、このリムシート部２ａのタイヤ幅方向Ａの両端からタイヤ径方向Ｂの外側に突出するリムフランジ部２ｂと、を備えている。図２に示すように、タイヤ１がタイヤ径方向Ｂに圧縮変形すると、タイヤ１のビード部１ｃは、リムフランジ部２ｂによりタイヤ幅方向Ａの内側に向かって押圧される。
図２は、図１に示すタイヤ１が適用リム２に装着された状態での、タイヤ１のビード部１ｃ近傍を拡大して示すタイヤ幅方向断面図である。また、図２は、例えば路面走行時など、タイヤ１がタイヤ径方向に圧縮変形した状態を示している。図２に示す本実施形態の適用リム２は、タイヤ１の後述するビードコア３がタイヤ径方向Ｂの外側に取り付けられるリムシート部２ａと、このリムシート部２ａのタイヤ幅方向Ａの両端からタイヤ径方向Ｂの外側に突出するリムフランジ部２ｂと、を備えている。図２に示すように、タイヤ１がタイヤ径方向Ｂに圧縮変形すると、タイヤ１のビード部１ｃは、リムフランジ部２ｂによりタイヤ幅方向Ａの内側に向かって押圧される。
＜タイヤ１＞
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。タイヤ１はラジアルタイヤであり、トラック・バス等の重荷重車両用の空気入りタイヤとして好適な構成を有している。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コア３が位置する部分近傍を意味する。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。
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。タイヤ１はラジアルタイヤであり、トラック・バス等の重荷重車両用の空気入りタイヤとして好適な構成を有している。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コア３が位置する部分近傍を意味する。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。
更に、タイヤ外面は、トレッド部１ａの外面であるトレッド部１ａのタイヤ径方向Ｂの外側の面と、サイドウォール部１ｂの外面であるサイドウォール部１ｂのタイヤ幅方向Ａの外側の面と、ビード部１ｃの外面であるビード部１ｃのタイヤ幅方向Ａの外側の面と、を備えている。タイヤ外面は、トレッドゴム１０及びサイドゴム１１からなるカバーゴム５により構成されている。
タイヤ１は、ビードコア３、カーカスプライ４、４層のベルトプライ６〜９、カバーゴム５としてのトレッドゴム１０及びサイドゴム１１、インナーライナ１２、並びに、補強層２１、を備えている。
［ビードコア３］
ビードコア３は、ビード部１ｃに埋設されている。タイヤ１は、ビードコア３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を更に備えてもよい。ビードコア３は、周囲をゴムにより被覆されている複数のビードコードを備えている。ビードコード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。
ビードコア３は、ビード部１ｃに埋設されている。タイヤ１は、ビードコア３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を更に備えてもよい。ビードコア３は、周囲をゴムにより被覆されている複数のビードコードを備えている。ビードコード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。
［カーカスプライ４］
カーカスプライ４は、一対のビード部１ｃ間、より具体的には一対のビードコア３間に跨って配置されており、トロイダル状に延在している。また、本実施形態のカーカスプライ４は、ラジアル構造を有している。
カーカスプライ４は、一対のビード部１ｃ間、より具体的には一対のビードコア３間に跨って配置されており、トロイダル状に延在している。また、本実施形態のカーカスプライ４は、ラジアル構造を有している。
具体的に、カーカスプライ４は、一対のビードコア３間に跨ってトロイダル状に延在し、各ビードコア３周りにタイヤ幅方向Ａの内側から外側に折り返されている。カーカスプライ４は、互いに平行に配列された複数のプライコードと、複数のプライコードを被覆しているコーティングゴムと、を備える。但し、カーカスプライ４は、コーティングゴムを含まず、例えば、黄銅からなる又は黄銅を含むメッキ処理が施された複数のプライコードを平行に配列し、隣接するプライコード同士を接着することにより構成されていてもよい。本実施形態のタイヤ１は、１枚のカーカスプライ４を備えるが、２枚以上のカーカスプライ４を含む構成であってもよい。カーカスプライ４の複数のプライコードは、タイヤ周方向Ｃに対して例えば７５°〜９０゜の角度で配列されている。カーカスプライ４のプライコードは、例えばスチールコードなどの金属コードとすることができる。スチールコードは、例えば黄銅が表面に被覆された、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、プライコードは、例えば黄銅が表面に被覆された有機繊維コードとしてもよい。
より具体的に、カーカスプライ４は、一対のビードコア３間に位置する本体部４ａと、この本体部４ａに連なり、各ビードコア３周りにタイヤ幅方向Ａの内側から外側に折り返されて形成されている折り返し部４ｂと、を備えている。上述したように、タイヤ１はビードコア３のタイヤ径方向Ｂの外側に先細状に延びるビードフィラを更に備えてもよい。タイヤ１がビードフィラを備える場合、ビードフィラは、カーカスプライ４の本体部４ａと折り返し部４ｂとの間に配置される。
［ベルトプライ６〜９］
ベルトプライ６〜９は、トレッド部１ａに配置されている。具体的に、ベルトプライ６〜９は、カーカスプライ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。本実施形態のタイヤ１は、４層のベルトプライ６〜９を備えるが、１層以上であればよく、その層数は特に限定されない。各ベルトプライ６〜９は、互いに平行に配列された複数のプライコードと、複数のプライコードを被覆しているコーティングゴムと、を備える。但し、各ベルトプライ６〜９は、コーティングゴムを含まず、例えば、黄銅からなる又は黄銅を含むメッキ処理が施された複数のプライコードを平行に配列し、隣接するプライコード同士を接着することにより構成されていてもよい。各ベルトプライ６〜９は、タイヤ幅方向Ａの両端にプライコードのコード切断端が露出する傾斜ベルト層を構成する。各ベルトプライ６〜９の複数のプライコードは、タイヤ幅方向Ａ及びタイヤ周方向Ｃに対して傾斜して延在しており、例えば、タイヤ周方向Ｃに対して１０°〜６０°の角度で傾斜して配列されている。各ベルトプライ６〜９のプライコードは、例えばスチールコードなどの金属コードとすることができる。スチールコードは、例えば黄銅が表面に被覆された、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、プライコードは、例えば黄銅が表面に被覆された有機繊維コードとしてもよい。
ベルトプライ６〜９は、トレッド部１ａに配置されている。具体的に、ベルトプライ６〜９は、カーカスプライ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。本実施形態のタイヤ１は、４層のベルトプライ６〜９を備えるが、１層以上であればよく、その層数は特に限定されない。各ベルトプライ６〜９は、互いに平行に配列された複数のプライコードと、複数のプライコードを被覆しているコーティングゴムと、を備える。但し、各ベルトプライ６〜９は、コーティングゴムを含まず、例えば、黄銅からなる又は黄銅を含むメッキ処理が施された複数のプライコードを平行に配列し、隣接するプライコード同士を接着することにより構成されていてもよい。各ベルトプライ６〜９は、タイヤ幅方向Ａの両端にプライコードのコード切断端が露出する傾斜ベルト層を構成する。各ベルトプライ６〜９の複数のプライコードは、タイヤ幅方向Ａ及びタイヤ周方向Ｃに対して傾斜して延在しており、例えば、タイヤ周方向Ｃに対して１０°〜６０°の角度で傾斜して配列されている。各ベルトプライ６〜９のプライコードは、例えばスチールコードなどの金属コードとすることができる。スチールコードは、例えば黄銅が表面に被覆された、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、プライコードは、例えば黄銅が表面に被覆された有機繊維コードとしてもよい。
４層のベルトプライ６〜９のうち１つ又は複数は、タイヤ周方向Ｃに沿って延在する複数のプライコードを備える周方向ベルト層であってもよい。
［トレッドゴム１０及びサイドゴム１１］
トレッドゴム１０は、カーカスプライ４の本体部４ａのクラウン部、および、４層のベルトプライ６〜９、のタイヤ径方向Ｂの外側を覆っている。本実施形態のトレッド部１ａの外面は、トレッドゴム１０により構成されている。トレッド部１ａの外面には、タイヤ周方向Ｃに延在する周方向溝や、タイヤ幅方向Ａに延在する幅方向溝等、を含むトレッドパターンが形成されている。
トレッドゴム１０は、カーカスプライ４の本体部４ａのクラウン部、および、４層のベルトプライ６〜９、のタイヤ径方向Ｂの外側を覆っている。本実施形態のトレッド部１ａの外面は、トレッドゴム１０により構成されている。トレッド部１ａの外面には、タイヤ周方向Ｃに延在する周方向溝や、タイヤ幅方向Ａに延在する幅方向溝等、を含むトレッドパターンが形成されている。
サイドゴム１１は、カーカスプライ４の本体部４ａ、及び、折り返し部４ｂ、のタイヤ幅方向Ａの外側を覆っている。本実施形態のサイドウォール部１ｂの外面、及び、ビード部１ｃの外面は、サイドゴム１１により構成されている。サイドゴム１１のタイヤ径方向Ｂの外側の端部は、上述のトレッドゴム１０のタイヤ幅方向Ａの端部に連なっている。
このように、本実施形態のトレッドゴム１０及びサイドゴム１１は全体で、カーカスプライ４及びベルトプライ６〜９を覆いタイヤ外面を構成する、タイヤ１のカバーゴム５を構成している。
［インナーライナ１２］
インナーライナ１２は、カーカスプライ４の本体部４ａのタイヤ内面側を覆っており、タイヤ１のタイヤ内面を構成している。インナーライナ１２は、カーカスプライ４の本体部４ａのタイヤ内面側に積層されている。インナーライナ１２は、例えば、空気透過性の低いブチル系ゴムにより形成されてよい。ブチル系ゴムとは、ブチルゴム、その誘導体であるハロゲン化ブチルゴムを意味する。
インナーライナ１２は、カーカスプライ４の本体部４ａのタイヤ内面側を覆っており、タイヤ１のタイヤ内面を構成している。インナーライナ１２は、カーカスプライ４の本体部４ａのタイヤ内面側に積層されている。インナーライナ１２は、例えば、空気透過性の低いブチル系ゴムにより形成されてよい。ブチル系ゴムとは、ブチルゴム、その誘導体であるハロゲン化ブチルゴムを意味する。
［補強層２１］
図１、図２に示すように、補強層２１は、カバーゴム５のサイドゴム１１のタイヤ外面よりも内側であり、カーカスプライ４の折り返し部４ｂの少なくとも一部のタイヤ幅方向Ａの外側を覆っている。そのため、図２に示すように、タイヤ１のビード部１ｃがリムフランジ部２ｂにより押圧され、リムフランジ部２ｂとカーカスプライ４の折り返し部４ｂとの間のカバーゴム５が圧縮変形しても、折り返し部４ｂ近傍のカバーゴム５に、折り返し部４ｂに沿ったせん断歪が集中することを抑制できる。また、図２に示すように、補強層２１は、金属繊維２２からなる不織布により構成されている。カーカスプライ４の折り返し部４ｂのプライコードのコード延在方向Ｄでの、補強層２１のモジュラスは、折り返し部４ｂのコード延在方向Ｄでのモジュラスよりも低い。このような補強層２１とすることで、補強層が有機繊維からなる場合と比較して、柔軟性を保持しつつ、周囲のカバーゴム５としてのサイドゴム１１との接着性を高めることができる。そのため、補強層２１の近傍のカバーゴム５についても、補強層２１に沿ったせん断歪が集中することを抑制できる。
図１、図２に示すように、補強層２１は、カバーゴム５のサイドゴム１１のタイヤ外面よりも内側であり、カーカスプライ４の折り返し部４ｂの少なくとも一部のタイヤ幅方向Ａの外側を覆っている。そのため、図２に示すように、タイヤ１のビード部１ｃがリムフランジ部２ｂにより押圧され、リムフランジ部２ｂとカーカスプライ４の折り返し部４ｂとの間のカバーゴム５が圧縮変形しても、折り返し部４ｂ近傍のカバーゴム５に、折り返し部４ｂに沿ったせん断歪が集中することを抑制できる。また、図２に示すように、補強層２１は、金属繊維２２からなる不織布により構成されている。カーカスプライ４の折り返し部４ｂのプライコードのコード延在方向Ｄでの、補強層２１のモジュラスは、折り返し部４ｂのコード延在方向Ｄでのモジュラスよりも低い。このような補強層２１とすることで、補強層が有機繊維からなる場合と比較して、柔軟性を保持しつつ、周囲のカバーゴム５としてのサイドゴム１１との接着性を高めることができる。そのため、補強層２１の近傍のカバーゴム５についても、補強層２１に沿ったせん断歪が集中することを抑制できる。
また、図１に示すように、タイヤ幅方向断面視において、補強層２１の少なくとも一部は、ビードコア３のタイヤ径方向Ｂの内側端３ａからタイヤ径方向Ｂの外側に向かってタイヤ断面高さＳＨの５％〜３０％のタイヤ径方向Ｂの領域ＲＡ内に位置する。タイヤ断面高さＳＨは、タイヤ幅方向断面において、ビードコア３のタイヤ径方向Ｂの内側端３ａから、トレッドゴム１０のタイヤ径方向Ｂの外側端（本実施形態ではタイヤ幅方向Ａにおいてタイヤ赤道面ＣＬの位置）までのタイヤ径方向Ｂの長さである。このようにすることで、ビード部１ｃが適用リム２のリムフランジ部２ｂに押圧され、ビード部１ｃのタイヤ幅方向Ａの外側のカバーゴム５が、リムフランジ部２ｂとカーカスプライ４の折り返し部４ｂとの間に挟み込まれて圧縮変形する際に、上述した補強層２１の少なくとも一部も、リムフランジ部２ｂとカーカスプライ４の折り返し部４ｂとの間に挟み込まれ易くなる。つまり、タイヤ幅方向断面視（図１、図２参照）において、補強層２１全体が、折り返し部４ｂのプライコードのコード延在方向Ｄに沿って、カバーゴム５と共に移動することを抑制できる。これにより、補強層２１の近傍のカバーゴム５に、補強層２１に沿ったせん断歪が集中することを、より抑制できる。
また、図２に示すように、タイヤ１が適用リム２に装着された状態で、補強層２１の少なくとも一部は、リムフランジ部２ｂのタイヤ径方向Ｂの外側端２ｂ１の位置よりも、タイヤ径方向Ｂの内側に位置することが好ましい。このようにすることで、上記同様、ビード部１ｃが適用リム２のリムフランジ部２ｂに押圧され、ビード部１ｃのタイヤ幅方向Ａの外側のカバーゴム５が、リムフランジ部２ｂとカーカスプライ４の折り返し部４ｂとの間に挟み込まれて圧縮変形する際に、補強層２１の少なくとも一部も、リムフランジ部２ｂとカーカスプライ４の折り返し部４ｂとの間に挟み込まれ易くなる。これにより、補強層２１の近傍のカバーゴム５に、補強層２１に沿ったせん断歪が集中することを、より抑制できる。
また、図２に示すように、タイヤ幅方向断面視において、補強層２１は、折り返し部４ｂに対してタイヤ幅方向Ａの外側で、ビードコア３のタイヤ径方向Ｂの外側端３ｂよりタイヤ径方向Ｂの外側の位置から内側の位置に跨って延在していることが好ましい。つまり、補強層２１のうち、カーカスプライ４の折り返し部４ｂに対してタイヤ幅方向Ａの外側に位置する補強本体部２１ａは、ビードコア３の外側端３ｂのタイヤ径方向Ｂの位置Ｐ２を跨って、タイヤ径方向Ｂに延在していることが好ましい。このようにすることで、ビード部１ｃが適用リム２のリムフランジ部２ｂに押圧され、ビード部１ｃのタイヤ幅方向Ａの外側のカバーゴム５が、リムフランジ部２ｂとカーカスプライ４の折り返し部４ｂとの間に挟み込まれて圧縮変形する際に、補強層２１の補強本体部２１ａの少なくとも一部も、リムフランジ部２ｂとカーカスプライ４の折り返し部４ｂとの間に挟み込まれ易くなる。これにより、補強層２１の近傍のカバーゴム５に、補強層２１に沿ったせん断歪が集中することを、より抑制できる。
更に、図２に示すように、タイヤ幅方向断面視において、補強層２１は、ビードコア３周りにタイヤ幅方向Ａの外側から内側に折り返されていることが好ましい。換言すれば、補強層２１のうち、カーカスプライ４の折り返し部４ｂに対してタイヤ幅方向Ａの外側に位置する補強本体部２１ａのタイヤ径方向Ｂの内側の部分は、ビードコア３周りに巻き付けられており、ビードコア３の内側端３ａのタイヤ径方向Ｂの位置Ｐ１よりも、タイヤ径方向Ｂの外側まで巻き上げられていることが好ましい。このようにすることで、ビード部１ｃが適用リム２のリムフランジ部２ｂに押圧され、ビード部１ｃのタイヤ幅方向Ａの外側のカバーゴム５が、リムフランジ部２ｂとカーカスプライ４の折り返し部４ｂとの間に挟み込まれて圧縮変形する際に、補強層２１が、折り返し部４ｂのプライコードのコード延在方向Ｄに沿って、カバーゴム５と共に移動することを、より抑制できる。これにより、補強層２１の近傍のカバーゴム５に、補強層２１に沿ったせん断歪が集中することを、より抑制できる。
また更に、補強層２１のうち、ビードコア３周りでタイヤ幅方向Ａの外側から内側に折り返されて形成された補強折り返し部２１ｂは、タイヤ幅方向断面視（図２参照）において、ビードコア３の外側端３ｂよりもタイヤ径方向Ｂの外側まで巻き上げられていることが、より好ましい。このようにすることで、補強層２１が、折り返し部４ｂのプライコードのコード延在方向Ｄに沿って、カバーゴム５と共に移動することを、より一層抑制できる。そのため、補強層２１の近傍のカバーゴム５に、補強層２１に沿ったせん断歪が集中することを、より一層抑制できる。
金属繊維２２からなる不織布により構成される補強層２１は、種々の方法により製造可能であり、その製造方法は特に限定されないが、例えば、各種の切削法により得られた金属繊維２２を、ニードルパンチを用いて絡めることによりフェルト状にすることで製造可能である。金属繊維２２の径は、例えば切削量を変更することにより変更できる。また、金属繊維２２からなる不織布の厚さ及び密度は、例えば、パンチされる金属繊維２２の量、及び、ニードルパンチの単位時間当たりの上下動回数により変更可能である。
なお、本実施形態の補強層２１は、金属繊維２２からなる不織布により構成されているが、この構成に限られない。補強層２１は、金属繊維２２が埋設されているゴムシート材により構成されていてもよい。但し、補強層２１は、本実施形態のように不織布により構成されていることが好ましい。補強層２１を不織布とすることで、金属繊維２２の端が補強層２１の外面に露出し難く、周囲のゴムに亀裂が発生することを抑制できる。
図３Ａは、補強層２１を構成する金属繊維２２の断面図である。金属繊維２２は、スチール、銅、アルミニウム、ニッケル、又は、これらいずれかを含む合金から構成されている。つまり、図３Ａに示す金属繊維２２は、上述の金属材料からなる線材４１からなる。特に、補強層２１を構成する金属繊維２２は、黄銅から構成されることが好ましい。このようにすることで、有機繊維のみならず上述した他の金属材料からなる金属繊維と比較しても、周囲のカバーゴム５との接着性が高められ、補強層２１の近傍のカバーゴム５のせん断歪の集中を、より抑制できる。但し、金属繊維２２それ自体を黄銅から構成せずに、図３Ｂに示すように、金属繊維２２の表面を、銅及び亜鉛の二元合金、又は、銅、亜鉛及びコバルトの三元合金からなる被膜４３により構成してもよい。図３Ｂに示す金属繊維２２は、素材となる線材４２と、この線材４２の表面に積層されている被膜４３と、により構成されている。このような被膜４３の形成方法は特に限定されないが、例えば、二元合金メッキ又は三元合金メッキによる電解処理や、銅メッキ、亜鉛メッキ浴にそれぞれ浸透させ積層メッキ処理をした後に加熱処理を行うことにより合金化する方法であってもよい。
また、補強層２１を構成する不織布の密度は、１００〜９００ｇ／ｍ２であることが好ましく、２００〜６００ｇ／ｍ２であることが特に好ましい。補強層２１を構成する不織布の密度を上記範囲にすることで、補強層２１の近傍のカバーゴム５のせん断歪の集中を、より抑制できる。その結果、タイヤ１の耐久性を、より向上させることができる。更に、補強層２１を構成する不織布の密度を上記範囲とすることで、補強層２１によるタイヤ１の過剰な重量増加についても抑制できる。なお、補強層２１を構成する不織布の密度は、ＩＳＯ ９０７３−１に基づき測定された単位面積当たりの質量を意味する。具体的に、補強層２１を構成する不織布の密度は、タイヤ１から不織布を取出し、ゴムを溶融や焼却などして除去した後、不織布そのものの重さを測り、密度を算出すればよい。
更に、補強層２１を構成するフィラメント径は、１０〜７５μｍであることが好ましく、２０〜５０μｍであることが特に好ましい。断面が矩形となる場合には円形の面積として置き換えるものとする。このようにすることで、上述した不織布の密度と同様の理由により、タイヤ１の耐久性を、より高めることができるとともに、タイヤ１の過剰な重量増加を抑制できる。
また、図１に示すように、タイヤ幅方向断面視において、補強層２１及びプライは、プライ厚み方向と直交するプライ延在方向で１０ｍｍ以上、オーバーラップしていることが好ましい。具体的には、図１に示すように、本実施形態の補強層２１及びカーカスプライ４の折り返し部４ｂは、カーカスプライ厚み方向と直交するカーカスプライ延在方向（折り返し部４ｂのプライコードのコード延在方向Ｄと同じ方向）で、１０ｍｍ以上のオーバーラップ領域Ｌを有している。オーバーラップ領域Ｌは、２０〜６０ｍｍとすることが、より好ましい。オーバーラップ領域Ｌを１０ｍｍ以上とすることで、上述した不織布の密度と同様の理由により、タイヤ１の耐久性を、より高めることができるとともに、タイヤ１の過剰な重量増加を抑制できる。
なお、タイヤ幅方向断面視（図１、図２参照）において、カーカスプライ４の折り返し部４ｂに沿う補強層２１の延在長さは、１０ｍｍ以上とすることが好ましく、２０ｍｍ以上とすることがより好ましく、３０ｍｍ以上とすることが特に好ましい。このようにすることで、タイヤ１がタイヤ径方向Ｂに圧縮変形した際に、補強層２１が、リムフランジ部２ｂとカーカスプライ４の折り返し部４ｂとの間で挟み込まれ易くなる。また、過重な重量増加を抑制する観点で、カーカスプライ４の折り返し部４ｂに沿う補強層２１の延在長さは、８０ｍｍ以下とすることが好ましい。
図１、図２に示すように、本実施形態の補強層２１のタイヤ径方向Ｂの外側端２１ａ１は、折り返し部４ｂのタイヤ径方向Ｂの外側端４ｂ１より、タイヤ径方向Ｂにおいて内側に位置するが、この構成に限られない。図４は、補強層２１の変形例としての補強層１２１を示す図である。図４に示すように、補強層１２１のタイヤ径方向Ｂの外側端２１ａ１は、折り返し部４ｂのタイヤ径方向Ｂの外側端４ｂ１より、タイヤ径方向Ｂにおいて外側に位置してもよい。このようにすることで、補強層１２１が、折り返し部４ｂの外側端４ｂ１を、タイヤ幅方向Ａの外側から覆うため、折り返し部４ｂの外側端４ｂ１の位置での、周囲のカバーゴム５との剛性段差による応力集中を、緩和できる。なお、図４に示す補強層１２１は、折り返し部４ｂの外側端４ｂ１を、タイヤ幅方向Ａの外側からのみならず、タイヤ径方向Ｂの外側及びタイヤ幅方向Ａの内側からも覆うように、Ｕ字状に折り返されているが、この構成に限られない。
＜試験片を用いた実証試験＞
次に、上述した補強層２１の効果を実証するために行った実証試験の概要とその結果について説明する。この実証試験では、スチール製繊維複数本をゴムに埋設した３つの試験片に、スチール製繊維の延在方向に直交する垂直方向から先端半径１０ｍｍ、幅３０ｍｍの円筒状の突起を最小荷重−０．２ｋＮ、最大荷重−４ｋＮ、環境温度７０℃で繰返しの押付荷重を負荷した。各試験片について、上記荷重を２×１０６回繰返した後のスチール製繊維に生じた亀裂長さを指数で比較すると、以下の表１のようになる。１つ目の試験片は、スチール製繊維に沿わせて何も配置しない試験片（以下の表１における「試験片Ｘ１」）とした。２つ目の試験片は、スチール製繊維に沿わせて、有機繊維を配置した試験片（以下の表１における「試験片Ｘ２」）とした。使用した有機繊維はナイロン６であり、その質量は４７０ｄｔｅｘ／１、打ち込み本数は７８本／５ｃｍ相当のものである。３つ目の試験片は、スチール製繊維に沿わせて黄銅製不織布を配置した試験片（以下の表１における「試験片Ｘ３」）とした。使用した黄銅はＣ２６８０であり、不織布のフィラメント径は２５μｍであり、密度は３００ｇ／ｍ２である。
次に、上述した補強層２１の効果を実証するために行った実証試験の概要とその結果について説明する。この実証試験では、スチール製繊維複数本をゴムに埋設した３つの試験片に、スチール製繊維の延在方向に直交する垂直方向から先端半径１０ｍｍ、幅３０ｍｍの円筒状の突起を最小荷重−０．２ｋＮ、最大荷重−４ｋＮ、環境温度７０℃で繰返しの押付荷重を負荷した。各試験片について、上記荷重を２×１０６回繰返した後のスチール製繊維に生じた亀裂長さを指数で比較すると、以下の表１のようになる。１つ目の試験片は、スチール製繊維に沿わせて何も配置しない試験片（以下の表１における「試験片Ｘ１」）とした。２つ目の試験片は、スチール製繊維に沿わせて、有機繊維を配置した試験片（以下の表１における「試験片Ｘ２」）とした。使用した有機繊維はナイロン６であり、その質量は４７０ｄｔｅｘ／１、打ち込み本数は７８本／５ｃｍ相当のものである。３つ目の試験片は、スチール製繊維に沿わせて黄銅製不織布を配置した試験片（以下の表１における「試験片Ｘ３」）とした。使用した黄銅はＣ２６８０であり、不織布のフィラメント径は２５μｍであり、密度は３００ｇ／ｍ２である。
本発明に係る空気入りタイヤは、上述した実施形態で示す具体的な構成に限られず、特許請求の範囲を逸脱しない限り、種々の変形・変更が可能である。
本発明は空気入りタイヤに関する。
１：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、 ２：適用リム、 ２ａ：リムシート部、 ２ｂ：リムフランジ部、 ２ｂ１：リムフランジ部の外側端、 ３：ビードコア、 ３ａ：ビードコアの内側端、 ３ｂ：ビードコアの外側端、 ４：カーカスプライ、 ４ａ：本体部、 ４ｂ：折り返し部、 ４ｂ１：折り返し部の外側端、 ５：カバーゴム、 ６〜９：ベルトプライ、 １０：トレッドゴム、 １１：サイドゴム（カバーゴム）、 １２：インナーライナ、 ２１、１２１：補強層、 ２１ａ：補強本体部、 ２１ａ１：補強層の外側端、 ２１ｂ：補強折り返し部、 ２２：金属繊維、 ４１、４２：線材、 ４３：被膜、 Ａ：タイヤ幅方向、 Ｂ：タイヤ径方向、 Ｃ：タイヤ周方向、 Ｄ：コード延在方向、 ＣＬ：タイヤ赤道面、 Ｌ：オーバーラップ領域、 Ｐ１：ビードコアの内側端のタイヤ径方向の位置、 Ｐ２：ビードコアの外側端のタイヤ径方向の位置、 ＲＡ：ビードコアの内側端からタイヤ径方向の外側に向かってタイヤ断面高さの５％〜３０％の領域、 ＳＨ：タイヤ断面高さ、 ＴＥ：トレッド端
Claims (10)
- 一対のビードコアと、
前記一対のビードコア間に位置する本体部、及び、前記本体部に連なり、各ビードコア周りにタイヤ幅方向の内側から外側に折り返されて形成されている折り返し部、を備えるカーカスプライと、
前記カーカスプライの前記本体部及び前記折り返し部の前記タイヤ幅方向の外側を覆い、タイヤ外面を構成するカバーゴムと、
前記カバーゴムの前記タイヤ外面よりも内側であり、前記カーカスプライの前記折り返し部の少なくとも一部の前記タイヤ幅方向の外側を覆う補強層と、を備え、
前記補強層は、
金属繊維からなる不織布、又は、
金属繊維が埋設されているゴムシート材、により構成されている、空気入りタイヤ。 - タイヤ幅方向断面視において、前記補強層の少なくとも一部は、前記ビードコアのタイヤ径方向の内側端から前記タイヤ径方向の外側に向かってタイヤ断面高さの５％〜３０％の前記タイヤ径方向の領域内に位置する、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
- 前記タイヤ幅方向断面視において、前記補強層は、前記ビードコアの前記タイヤ径方向の外側端より前記タイヤ径方向の外側の位置から内側の位置に跨って延在している、請求項２に記載の空気入りタイヤ。
- 前記タイヤ幅方向断面視において、前記補強層は、前記ビードコア周りに前記タイヤ幅方向の外側から内側に折り返されている、請求項３に記載の空気入りタイヤ。
- 前記金属繊維は、スチール、銅、アルミニウム、ニッケル、又は、これらいずれかを含む合金からなる、請求項１から４のいずれか１つに記載の空気入りタイヤ。
- 前記金属繊維は黄銅からなる、請求項５に記載の空気入りタイヤ。
- 前記金属繊維の表面は、銅及び亜鉛の二元合金、又は、銅、亜鉛及びコバルトの三元合金からなる被膜により構成されている、請求項１から４のいずれか１つに記載の空気入りタイヤ。
- 前記補強層は、金属繊維により構成される不織布であり、
前記不織布の密度は、１００〜９００ｇ／ｍ２である、請求項１から７のいずれか１つに記載の空気入りタイヤ。 - 前記補強層は、金属繊維により構成される不織布であり、
前記不織布のフィラメント径は、１０〜７５μｍである、請求項１から８のいずれか１つに記載の空気入りタイヤ。 - タイヤ幅方向断面視において、前記補強層、及び、前記カーカスプライの前記折り返し部は、プライ厚み方向と直交するプライ延在方向に沿って１０ｍｍ以上、オーバーラップしている、請求項１から９のいずれか１つに記載の空気入りタイヤ。
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