JP2023056127A - エアレスタイヤ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 優れた品質と生産性とを両立し得るエアレスタイヤ及びその製造方法を提供する。【解決手段】 トレッドリング２と、ハブ３と、スポーク４とを備えたエアレスタイヤ１である。トレッドリング２は、接地面２ａを有している。ハブ３は、車軸に固定されるものであって、トレッドリング２のタイヤ半径方向の内側に配されている。スポーク４は、トレッドリング２とハブ３とを連結するためのものであって、２３０℃でのメルトインデックスが１５～２５ｇ／１０ｍｉｎの樹脂から形成されている。【選択図】 図１

Description

本開示は、高圧空気を用いることなく、自らの構造によって荷重を支持することができるエアレスタイヤ及びその製造方法に関する。

従来、トレッドリングとハブとをスポークで連結したエアレスタイヤが種々知られている。例えば、下記特許文献１には、接地面を有する円筒状のトレッドリングと、車軸に固定されるハブと、高分子材料からなるスポークとを含むエアレスタイヤが提案されている。

特開２０１６－１３００７１号公報

特許文献１のようなエアレスタイヤでは、スポークを熱硬化性樹脂で形成するものが一般的であった。しかしながら、熱硬化性樹脂は、圧力をかけることなく金型内に流し込んで成形することから、金型の隙間に起因するバリが多く発生し、仕上げ加工に多大な時間を要しており、生産性において、更なる改善が望まれていた。

特許文献１のエアレスタイヤでは、スポークに熱可塑性樹脂を用いることも示唆されている。しかしながら、熱可塑性樹脂は、粘度が高く、高圧力で射出成形した場合、金型内に配置されたトレッドリングが変形し、トレッドリングが変形しない圧力で射出成形した場合、金型内に樹脂が均一に充填できず、品質面での改善が望まれていた。

本開示は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、優れた品質と生産性とを両立し得るエアレスタイヤ及びその製造方法を提供することを主たる目的としている。

本開示は、エアレスタイヤであって、接地面を有するトレッドリングと、前記トレッドリングのタイヤ半径方向の内側に配されかつ車軸に固定されるハブと、前記トレッドリングと前記ハブとを連結するためのスポークとを備え、前記スポークは、２３０℃でのメルトインデックスが１５～２５ｇ／１０ｍｉｎの樹脂から形成される、エアレスタイヤである。

本開示のエアレスタイヤは、上述の構成を備えることにより、優れた品質と生産性とを両立することができる。

本開示のエアレスタイヤの一実施形態を示す斜視図である。 エアレスタイヤの側面図である。 トレッドリング及びスポークの部分断面斜視図である。 本開示のエアレスタイヤの製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。

以下、本開示の実施の一形態が図面に基づき詳細に説明される。
図１は、本実施形態のエアレスタイヤ１を示す斜視図であり、図２は、エアレスタイヤ１の側面図である。図１及び図２に示されるように、本実施形態のエアレスタイヤ１は、接地面２ａを有するトレッドリング２と、トレッドリング２のタイヤ半径方向の内側に配されるハブ３と、トレッドリング２とハブ３とを連結するためのスポーク４とを備えている。ハブ３は、車両の車軸（図示省略）に固定される固定部３ａを含むのが望ましい。

スポーク４は、例えば、タイヤ軸方向の幅がタイヤ周方向の厚さよりも大きい複数の板状のスポーク板５を含んでいる。このようなスポーク４は、トレッドリング２に荷重が作用したときに、ハブ３よりも上方に位置するスポーク板５に引張力が作用し、ハブ３よりも下方に位置するスポーク板５に圧縮力が作用することで、荷重を支持することができる。

このようなエアレスタイヤ１は、高圧空気を用いずに、ハブ３及びスポーク４によってトレッドリング２に作用する荷重を支持することができる。このため、本実施形態のエアレスタイヤ１は、パンクするおそれがない。

本実施形態のスポーク４は、２３０℃でのメルトインデックスが１５～２５ｇ／１０ｍｉｎの樹脂から形成されている。ここで、本明細書におけるメルトインデックスは、ＡＳＴＭ Ｄ１２３８に準じて２３０℃、２．１６ｋｇの荷重で測定されたものである。

このようなエアレスタイヤ１は、スポーク４の樹脂の２３０℃でのメルトインデックスが１５ｇ／１０ｍｉｎ以上であることで、適度な圧力で樹脂を金型内部に均一に充填することができる。このため、本実施形態のエアレスタイヤ１は、トレッドリング２の変形を抑制しつつ、スポーク４の厚さの均一性を向上させることができ、品質を向上することができる。ここで、本明細書において、品質は、設計寸法との乖離により評価される指標である。

また、このエアレスタイヤ１は、スポーク４の樹脂の２３０℃でのメルトインデックスが２５ｇ／１０ｍｉｎ以下であることで、バリの発生を抑制することができる。このため、本実施形態のエアレスタイヤ１は、バリ除去に要する時間を短縮することができ、生産性を向上することができる。これにより、本実施形態のエアレスタイヤ１は、優れた品質と生産性とを両立することができる。

より好ましい態様として、スポーク４の樹脂は、熱可塑性樹脂である。熱可塑性樹脂は、例えば、単一樹脂、２種以上の複合樹脂、繊維入り樹脂等から適宜選択され得る。本実施形態のスポーク４の熱可塑性樹脂は、ポリエステル樹脂から選択された樹脂である。

このようなスポーク４は、熱可塑性樹脂であるので、圧力を加えて射出成形することができる。このため、本実施形態のスポーク４は、樹脂内部の空気を排除することができ、エアレスタイヤ１の品質を向上させることができる。

また、このスポーク４は、ポリエステル樹脂であるので、樹脂の粘度を低減することができ、エアレスタイヤ１の生産性を向上させることができる。また、ポリエステル樹脂は、衝撃緩和性にも優れており、エアレスタイヤ１の乗り心地性能を向上させることができる。

図３は、トレッドリング２及びスポーク４の部分断面斜視図である。図１ないし図３に示されるように、本実施形態のスポーク４は、複数のスポーク板５と、トレッドリング２に連結される外側円筒部６と、ハブ３に連結される内側円筒部７とを含んでいる。これにより、スポーク板５のそれぞれは、トレッドリング２及びハブ３に間接的に連結されている。

このようなスポーク４は、ハブ３及びトレッドリング２に強固に連結することができ、エアレスタイヤ１の耐久性能を向上させることができる。なお、スポーク４は、例えば、外側円筒部６と内側円筒部７とが省略されて、スポーク板５のそれぞれがトレッドリング２及びハブ３に直接的に連結されてもよい。

スポーク板５のそれぞれは、タイヤ軸方向から見て、略Ｓ字状に湾曲しているのが望ましい。このようなスポーク４は、圧縮力が作用したときに容易に変形し、接地時の衝撃を緩和することができるので、エアレスタイヤ１の乗り心地性能を向上させることができる。

スポーク板５は、スポーク板５の厚さ方向から見て、タイヤ軸方向の一方側に配された第１スポーク板５Ａと、他方側に配された第２スポーク板５Ｂとを含んでいる。第１スポーク板５Ａと第２スポーク板５Ｂとは、例えば、タイヤ周方向に交互に配されている。このようなスポーク板５は、軽量化とタイヤ軸方向のバランスとを両立することができ、エアレスタイヤ１の低燃費性能と耐久性能とを両立させることができる。

スポーク板５のそれぞれは、タイヤ軸方向に対して傾斜して延びるのが望ましい。このようなスポーク４は、タイヤ周方向における剛性を向上し、エアレスタイヤ１の耐久性能が向上させることができる。

図１及び図２に示されるように、ハブ３は、例えば、金属等の非弾性体により形成されている。本実施形態のハブ３は、金属から形成されている。ハブ３は、車軸に固定される円盤状の固定部３ａと、スポーク４に連結される円筒状の円筒部３ｂとを有するのが望ましい。ハブ３の固定部３ａは、例えば、複数の固定用孔が形成されている。ハブ３の固定部３ａは、このような態様に限定されるものではなく、例えば、専用の車軸に対して、ワンタッチで取付可能なものであってもよい。

エアレスタイヤ１は、ハブ３の円筒部３ｂとスポーク４の内側円筒部７との間に内側接着剤層８を有するのが望ましい。このようなエアレスタイヤ１は、ハブ３とスポーク４との接着強度を向上させることができ、耐久性能を向上することができる。

図１及び図３に示されるように、トレッドリング２は、走行時に路面に接地する接地面２ａに、タイヤ周方向に延びる複数の、本実施形態では２本の周方向溝９が形成されている。このようなトレッドリング２は、排水性が良好であり、エアレスタイヤ１のウェット性能を向上することができる。接地面２ａは、このような態様に限定されるものではなく、例えば、ブロック状であってもよく、複数の凹部が形成されていてもよい。

図３に示されるように、本実施形態のトレッドリング２は、ゴムから形成されている。トレッドリング２は、例えば、接地面２ａが形成される外側ゴム層１０と、スポーク４に接する内周面２ｂが形成される内側ゴム層１１と、外側ゴム層１０と内側ゴム層１１との間に配される中間ゴム層１２とを含んでいる。このようなトレッドリング２は、外側ゴム層１０、内側ゴム層１１及び中間ゴム層１２のゴム材料を調整することで、エアレスタイヤ１の優れた品質と生産性とを両立することができる。

本実施形態のトレッドリング２は、中間ゴム層１２のタイヤ軸方向の少なくとも一方側で、外側ゴム層１０と内側ゴム層１１とを接続するサイドウォールゴム１３を含んでいる。このようなサイドウォールゴム１３は、中間ゴム層１２を保護することができ、エアレスタイヤ１の耐久性能を向上させることができる。

本実施形態のトレッドリング２は、外側ゴム層１０と中間ゴム層１２との間に配された外側補強層１４と、内側ゴム層１１と中間ゴム層１２との間に配された内側補強層１５とを含んでいる。このような外側補強層１４及び内側補強層１５は、エアレスタイヤ１の耐久性能を向上させることに役立つ。

外側補強層１４は、外側補強コードが配された少なくとも１枚の、本実施形態では２枚の外側プライ１４Ａ、１４Ｂを含んでいる。内側補強層１５は、内側補強コード配された少なくとも１枚の、本実施形態では２枚の内側プライ１５Ａ、１５Ｂを含んでいる。

外側プライ１４Ａ、１４Ｂは、例えば、接地面２ａの側に配された第１外側プライ１４Ａと、第１外側プライ１４Ａのタイヤ半径方向の内側で第１外側プライ１４Ａに隣接して配された第２外側プライ１４Ｂとを含んでいる。

本実施形態の第１外側プライ１４Ａの外側補強コードと第２外側プライ１４Ｂの外側補強コードとは、タイヤ周方向に対して、同じ角度で互いに反対向きに傾斜している。外側補強コードは、好ましくは、タイヤ周方向に対して、１５～２５°傾斜している。このような外側補強層１４は、タイヤ軸方向のバランスに優れており、エアレスタイヤ１の優れた品質を維持することに役立つ。

外側補強コードは、例えば、金属コード、有機繊維コード等から形成されている。第１外側プライ１４Ａの外側補強コードと第２外側プライ１４Ｂの外側補強コードとは、同じ材料から形成されるのが望ましい。このような外側補強層１４は、製造コストを抑制しつつ、エアレスタイヤ１の耐久性能を向上させることに役立つ。

内側プライ１５Ａ、１５Ｂは、例えば、スポーク４に接する内周面２ｂの側に配された第１内側プライ１５Ａと、第１内側プライ１５Ａのタイヤ半径方向の外側で第１内側プライ１５Ａに隣接して配された第２内側プライ１５Ｂとを含んでいる。

本実施形態の第１内側プライ１５Ａの内側補強コードと第２内側プライ１５Ｂの内側補強コードとは、タイヤ周方向に対して、同じ角度で互いに反対向きに傾斜している。内側補強コードは、好ましくは、タイヤ周方向に対して、１５～２５°傾斜している。このような内側補強層１５は、タイヤ軸方向のバランスに優れており、エアレスタイヤ１優れた品質を維持することに役立つ。

内側補強コードは、例えば、金属コード、有機繊維コード等から形成されている。第１内側プライ１５Ａの内側補強コードと第２内側プライ１５Ｂの内側補強コードとは、同じ材料から形成されるのが望ましい。このような内側補強層１５は、製造コストを抑制しつつ、エアレスタイヤ１の生産性を向上させることに役立つ。

エアレスタイヤ１は、トレッドリング２の内周面２ｂとスポーク４の外側円筒部６との間に外側接着剤層１６を有するのが望ましい。このようなエアレスタイヤ１は、トレッドリング２とスポーク４との接着強度を向上させることができ、耐久性能を向上することができる。

次に、図１ないし図３を参酌しつつ、本実施形態のエアレスタイヤ１の製造方法が説明される。
図４は、本実施形態のエアレスタイヤ１の製造方法を示すフローチャートである。図４に示されるように、本実施形態のエアレスタイヤ１の製造方法では、まず、トレッドリング２を準備する第１準備工程Ｓ１が行われる。

第１準備工程Ｓ１は、例えば、ゴムを加硫成形することでトレッドリング２を準備している。このような第１準備工程Ｓ１は、トレッドリング２の精度を向上することができ、エアレスタイヤ１の品質を向上させるのに役立つ。

本実施形態のエアレスタイヤ１の製造方法では、次に、ハブ３を準備する第２準備工程Ｓ２が行われる。第１準備工程Ｓ１と第２準備工程Ｓ２とは、同時に行われてもよく、第２準備工程Ｓ２が先に行われてもよい。

第２準備工程Ｓ２は、例えば、金属材料を鋳造加工又は鍛造加工することで、ハブ３を準備している。このような第２準備工程Ｓ２は、ハブ３の強度と加工精度とを向上することができ、エアレスタイヤ１の品質を向上させるのに役立つ。

本実施形態のエアレスタイヤ１の製造方法では、次に、図示省略の一体成形金型に、トレッドリング２とハブ３とを配置する配置工程Ｓ３が行われる。配置工程Ｓ３では、例えば、接地面２ａを有するトレッドリング２と、トレッドリング２のタイヤ半径方向の内側に配されるハブ３とが、成形後のエアレスタイヤ１の位置に配置される。

配置工程Ｓ３では、トレッドリング２の内周面２ｂとハブ３の円筒部３ｂとに、予め接着剤が塗布されるのが望ましい。接着剤としては、例えば、エラストマー用接着剤が好適に用いられる。このような配置工程Ｓ３は、内側接着剤層８及び外側接着剤層１６を形成することができ、エアレスタイヤ１の耐久性能を向上させるのに役立つ。

本実施形態のエアレスタイヤ１の製造方法では、次に、一体成形金型のトレッドリング２とハブ３との間に樹脂を射出する成形工程Ｓ４が行われる。本実施形態の成形工程Ｓ４は、トレッドリング２とハブ３とを連結するスポーク４を成形することで、エアレスタイヤ１を一体成形している。

本実施形態の成形工程Ｓ４で射出される樹脂は、２３０℃でのメルトインデックスが１５～２５ｇ／１０ｍｉｎである。このような成形工程Ｓ４は、スポーク４の樹脂の２３０℃でのメルトインデックスが１５ｇ／１０ｍｉｎ以上であることで、適度な圧力で樹脂を金型内部に均一に充填することができる。このため、本実施形態のエアレスタイヤ１の製造方法は、トレッドリング２の変形を抑制しつつ、スポーク４の厚さの均一性を向上させることができ、品質を向上することができる。

また、この成形工程Ｓ４は、スポーク４の樹脂の２３０℃でのメルトインデックスが２５ｇ／１０ｍｉｎ以下であることで、バリの発生を抑制することができる。このため、本実施形態のエアレスタイヤ１の製造方法は、バリ除去に要する時間を短縮することができ、生産性を向上することができる。これにより、本実施形態のエアレスタイヤ１の製造方法は、優れた品質と生産性とを両立することができる。

本実施形態のエアレスタイヤ１の製造方法では、次に、トレッドリング２、ハブ３及びスポーク４が一体成形されたエアレスタイヤ１を一体成形金型から取り出す脱型工程Ｓ５が行われる。脱型工程Ｓ５は、例えば、自動で行われてもよく、手動で行われてもよい。このようなエアレスタイヤ１の製造方法は、エアレスタイヤ１を金型からスムーズに取り出すことができ、エアレスタイヤ１の優れた品質と生産性とを両立させることに役立つ。

以上、本開示の特に好ましい実施形態について詳述したが、本開示は、上述の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施され得る。

図４に示される製造方法により、図１ないし図３に示されるエアレスタイヤが、表１の仕様に基づき試作された。試作されたエアレスタイヤを用いて、生産性と品質とがテストされた。主な共通仕様とテスト方法は、以下のとおりである。

＜共通仕様＞
スポーク ： 熱可塑性ポリエステル樹脂
ハブ ： アルミニウム
トレッドリングの幅 ： １４５mm
トレッドリングの外径 ： ５０７mm
トレッドリングの加硫温度 ： １７０℃
トレッドリングの加硫時間 ： １５分
外側補強層 ： ２枚の外側プライ
外側補強コード ： スチールコード
外側補強コードの角度 ： ＋２１°／－２１°
内側補強層 ： ２枚の内側プライ
内側補強コード ： スチールコード
内側補強コードの角度 ： ＋２１°／－２１°
射出成形温度 ： ２３０℃

＜生産性＞
金型から取り出されたエアレスタイヤのスポークの外観が評価された。結果は、バリの発生の有無で評価され、バリの発生が無い場合が生産性に優れていることを示す。

＜品質＞
金型から取り出されたエアレスタイヤのスポークの厚さのバラツキが評価された。結果は、スポークの厚さの最大値と最小値との差で評価され、差が小さいほど品質に優れていることを示す。

テストの結果が表１に示される。

テストの結果、実施例のエアレスタイヤは、比較例に対して、優れた品質と生産性とを両立していることが確認された。

［付記］
本開示は、次のとおりである。

［本開示１］
エアレスタイヤであって、接地面を有するトレッドリングと、前記トレッドリングのタイヤ半径方向の内側に配されかつ車軸に固定されるハブと、前記トレッドリングと前記ハブとを連結するためのスポークとを備え、前記スポークは、２３０℃でのメルトインデックスが１５～２５ｇ／１０ｍｉｎの樹脂から形成される、エアレスタイヤ。

［本開示２］
前記樹脂は、熱可塑性樹脂である、本開示１に記載のエアレスタイヤ。

［本開示３］
前記樹脂は、ポリエステル樹脂である、本開示１又は２に記載のエアレスタイヤ。

［本開示４］
前記トレッドリングは、ゴムから形成され、前記ハブは、金属から形成される、本開示１ないし３のいずれかに記載のエアレスタイヤ。

［本開示５］
エアレスタイヤの製造方法であって、接地面を有するトレッドリングを準備する第１準備工程と、前記トレッドリングのタイヤ半径方向の内側に配されるハブを準備する第２準備工程と、一体成形金型に、前記トレッドリングと前記ハブとを配置する配置工程と、前記一体成形金型の前記トレッドリングと前記ハブとの間に樹脂を射出することで、前記トレッドリングと前記ハブとを連結するスポークを成形する成形工程と、前記トレッドリング、前記ハブ及び前記スポークが一体成形されたエアレスタイヤを前記一体成形金型から取り出す脱型工程とを含み、前記樹脂は、２３０℃でのメルトインデックスが１５～２５ｇ／１０ｍｉｎである、エアレスタイヤの製造方法。

［本開示６］
前記第１準備工程は、ゴムを加硫成形することで前記トレッドリングを準備する、本開示５に記載のエアレスタイヤの製造方法。

１ エアレスタイヤ
２ トレッドリング
２ａ 接地面
３ ハブ
４ スポーク

Claims (6)

1. エアレスタイヤであって、
   接地面を有するトレッドリングと、前記トレッドリングのタイヤ半径方向の内側に配されかつ車軸に固定されるハブと、前記トレッドリングと前記ハブとを連結するためのスポークとを備え、
   前記スポークは、２３０℃でのメルトインデックスが１５～２５ｇ／１０ｍｉｎの樹脂から形成される、
   エアレスタイヤ。
2. 前記樹脂は、熱可塑性樹脂である、請求項１に記載のエアレスタイヤ。
3. 前記樹脂は、ポリエステル樹脂である、請求項１又は２に記載のエアレスタイヤ。
4. 前記トレッドリングは、ゴムから形成され、
   前記ハブは、金属から形成される、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のエアレスタイヤ。
5. エアレスタイヤの製造方法であって、
   接地面を有するトレッドリングを準備する第１準備工程と、
   前記トレッドリングのタイヤ半径方向の内側に配されるハブを準備する第２準備工程と、
   一体成形金型に、前記トレッドリングと前記ハブとを配置する配置工程と、
   前記一体成形金型の前記トレッドリングと前記ハブとの間に樹脂を射出することで、前記トレッドリングと前記ハブとを連結するスポークを成形する成形工程と、
   前記トレッドリング、前記ハブ及び前記スポークが一体成形されたエアレスタイヤを前記一体成形金型から取り出す脱型工程とを含み、
   前記樹脂は、２３０℃でのメルトインデックスが１５～２５ｇ／１０ｍｉｎである、
   エアレスタイヤの製造方法。
6. 前記第１準備工程は、ゴムを加硫成形することで前記トレッドリングを準備する、請求項５に記載のエアレスタイヤの製造方法。

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