JP4504814B2 - 非導電性タイヤトレッドのための導電路 - Google Patents

Description

本発明は導電性のタイヤトレッドを有するタイヤ、すなわち、相対的に電気抵抗率が高いトレッドのベースゴムを通って放射方向内側へ向かう導電路を作ることによってタイヤ内のベルト層への導電路を形成したタイヤに関するものである。
本発明の一実施例では、ベルト層からベルトクッション部を通ってタイヤ内のカーカスへ延びる導電路が形成される。

車両走行時に接地路がない場合には静電気が蓄積し、高電圧となることはしばしば経験することである。こうした電荷の蓄積は多くの理由から望ましくないことである。すなわち、こうした電荷の存在は無線受信機を含む車両の電子回路に悪影響を与え、静電気で火花が生じて給油時の安全に問題が生じる。さらに、乗車時または降車時に人体を通して静電気が放電することでビリッとくるのは不快である。

車両での電荷蓄積は接地をすることで少なくすることができる。これまでは、特に大型車両で、車体のフレームに接続したチェーン、その他の導電体を引きずって走ることで接地していた。電荷はチェーン等を伝って地面へ導かれる。

電荷を減らすアースとしてタイヤを用いることもできるが、タイヤ製造に用いる全ての材料が必ずしも導電性であるわけではない。一般に、導電性ゴム組成物は導電性カーボンブラックの比率をかなり高くしたものである。逆に、相対的に非導電性のゴム組成物はカーボンブラックに対するシリカの比率が高い。一般に、カーボンブラックに対するシリカの相対比率を上げると導電性が低下する。また、カーボンブラック微粒子の粒径および形式と、カーボンブラックの添加量も導電性レベルに影響を与える。

一方、シリカをベースにした組成物は一般に導電性が不十分である。しかし、トレッドでシリカを補強材として用いることによって湿った状態下での制動能力を上げることができ、タイヤの走行抵抗を減らすことができる。そのため、こうした絶縁トレッドを通る導電路を設ける方法が提案されている。例えば、下記の文献を参照されたい。
米国特許第6,220,319号明細書 米国特許第6,367,525号明細書

しかし、これら文献に記載の構造はタイヤメーカーがトレッドを導電性材料で作りたい場合には使えない。
さらに、トレッドを導電性にしても、タイヤメーカーがタイヤのトレッド以外の層に非導電性組成物を使用したい場合にはタイヤはアースできない。

本発明の目的および利点は以下の説明および本発明の実施例から明らかになるであろう。

本発明の空気タイヤの一実施例ではトレッド部が導電性材料で製造される。そのタイヤは一対の非導電性サイドウォール部と、一対のビード束と、この一対のビード束の間に延びかつ各ビード束に巻き付けられたカーカス部とを有し、このカーカス部の放射方向外側には絶縁材料からなるベルトクッション部が配置され、このベルトクッション部の放射方向外側かつトレッド部の放射方向内側には少なくとも一つのベルト層が配置される。

ベルトクッション部はタイヤの周りに周方向に間隔をあけて配置された一連の導電性セグメントを含み、このセグメントは放射方向内側に延びて上記カーカス部と少なくとも一つのベルト層との間に導電路を形成する。

トレッド部はタイヤの放電抵抗が約１０¹⁰Ω以下の材料で作ることができる。一連の導電性セグメントはベルト層に用いるのと同じ材料か、カーカス部に用いるのと同じ材料か、その両方で作ることができる。この実施例ではトレッド部を導電性トレッドキャップゴムとこのトレッドキャップゴムの放射方向内側の非導電性トレッドベースゴムとで構成できる。この場合にはトレッドキャップゴムがトレッドキャップゴムからトレッドベースゴムを通って放射方向内側へ延びる導電ブリッジを形成し、ベルト層へ向かう導電路が形成される。トレッドキャップゴムは一連のトレッド頂部とトレッド溝部とを含むように構成できる。導電ブリッジはこのトレッド溝部から放射方向内側へ延びる。

本発明の別の実施例の空気タイヤはトレッドを規定するトレッドキャップゴムが導電性ゴム材料からなり、トレッドキャップゴムの放射方向内側にはトレッドベースゴムが配置され、このトレッドベースゴムは絶縁ゴムで作られる。この実施例では空気タイヤが一対の非導電性サイドウォール部と、一対のビード束と、この一対のビード束の間に延びかつ各ビード束に巻き付けられるカーカス部を有する。カーカス部の放射方向外側にはベルトクッション部が配置され、このベルトクッション部は内側導電性部分によって周方向に隔てられた外側絶縁部分からなる。ベルトクッション部の放射方向外側でかつ上記トレッドベースゴムの放射方向内側には少なくとも一つのベルト層が配置されている。トレッドキャップゴムはさらに、トレッドベースゴムを通ってトレッドキャップゴムから放射方向内側に延びる導電ブリッジを規定し、ベルト層に向かう導電路を形成している。

別の実施例では、タイヤのトレッドを規定するトレッドキャップゴムを有する空気タイヤを提供する。このトレッドキャップゴムは導電性ゴム材料からなる。トレッドキャップゴムの放射方向内側には絶縁ゴムで製造されるトレッドベースゴムが配置される。このようなタイヤは一対の非導電性サイドウォール部、一対のビード束、および一対のビード束の間に延びかつ各ビード束に巻き付けられたカーカス部を有する。カーカス部の放射方向外側にはベルトクッション部が配置され、このベルトクッション部の放射方向外側かつトレッドベースゴムの放射方向内側には少なくとも一つのベルト層が配置される。トレッドキャップゴムはさらに、トレッドキャップゴムからトレッドベースゴムを通って放射方向内側へ延びた第１導電路を形成して、トレッドキャップゴムと少なくとも一つのベルト層との間に電気伝導を提供する。

本発明はさらに、空気タイヤの製造方法を提供する。本発明方法は下記の段階を含む。一対のビード束の間に延びるカーカス部を形成する。カーカス部は第１導電材料で作られ、各ビード束に巻き付けられる。カーカス部上にベルトクッション部を重ねる。カーカス部は絶縁材料で作られる。ベルトクッション部に沿って周方向に間隔をあけて配置した一連の開口部を形成する。少なくとも一つのベルト層を用意し、ベルトクッション部の放射方向外側の位置でベルトクッション部上に配置する。この少なくとも一つのベルト層は第２導電材料で製造される。

トレッド部を押し出す。トレッド部はタイヤトレッドを規定するトレッドキャップゴムを含み、このトレッドキャップゴムは導電性ゴム材料で作られる。トレッドキャップゴムの放射方向内側にはトレッドベースゴムが配置される。トレッドキャップゴムはトレッドベースゴムを通って延びる第１導電路を規定する。

このトレッド部を少なくとも一つのベルト層上に押圧して中間タイヤを形成する。この中間タイヤでは上記の第１導電路が少なくとも一つのベルト層に電気的に接続している。次に、この中間タイヤに熱と圧力とを加えてカーカス部と少なくとも一つのベルト層とからそれぞれ延びた第１および第２の導電材料を等間隔に配置された一連の開口部中に入り込ませて且つ結合させて、カーカス部と少なくとも一つのベルト層との間に第２導電路を形成する。必要な場合には、タイヤの放電抵抗が約１０¹⁰Ω以下になるように第１および第２の導電材料を構成することができる。変形例では、第１および第２の導電材料をタイヤの放電抵抗が約１０⁶Ω以下になるように構成できる。

本発明の上記および上記以外の特徴および利点は添付図面を参照した以下の説明からより良く理解できよう。本明細書およびその一部をなす添付図面は本発明の実施例の説明に用いるものであり、本発明の原理を説明するためのものである。本発明が各種空気タイヤの各種実施例で使用できるということは当業者には明らかであろう。

以下、図示した本発明の実施態様を参照する。各実施例は本発明を説明するもので本発明を限定するものではない。例えば、一つの実施の態様の一部として図示または説明した特徴を別の実施の態様と一緒に用いてさらに更に別の実施の態様とすることができる。本発明の精神を逸脱しない範囲で本発明は種々変更および変形できる。

本発明タイヤは導電性タイヤトレッドを有しかつ電気抵抗が相対的に高いトレッドベースゴムを通って放射方向内側に延びるチャネルを形成してタイヤ内のベルト層に向かう導電路を形成する。本発明の一実施例ではさらに、ベルト層からベルトクッション部を通ってタイヤ内のカーカスまで延びる導電路が形成される。従って、本発明は接地していない走行車両に蓄積する可能性のある静電荷を放電または消散させることができる。

［図１］および［図２］に示すように、空気タイヤ１０はカーカス１２を有し、このカーカス１２はビード１４、１６に巻き付けられかつ空気非透過性のインナーライナー１８を通って延びている。タイヤ１０中を加圧した時にはカーカス１２がインナーライナー１８を含めたタイヤ１０全体の形状を保持し、ビード１４、１６へ力を伝達する。ビード１４、１６はタイヤ膨張時にタイヤ１０をホイールに固定する働きをする。ビード１４、１６は一般に各種の鋼を含む金属で作られ、カーカス１２は各種の鋼を含む金属材料またはナイロン、レーヨン、ポリエステルなどの有機材料で作られたコード２０で補強されている。

カーカス１２の放射方向外側にはカーカス１２とほぼ同じ幅のベルトクッション層２２が延びている。このベルトクッション層２２はベルト層２４、２６、２８を配置するための平面を有している。３つのベルト層２４、２６、２８は単なる例示で、本発明の各実施例で一つまたは複数のベルト層を使用できるということは理解できよう。ベルト層２４、２６、２８はゴムベースの組成物中にスチールコード３０を含む。各層２４、２６、２８のコード３０は各層に対して種々の向きで配置できるということは当業者には理解できよう。

サイドウォール３３と３５の間の区間のベルト層２４、２６、２８の放射方向外側にはトレッド部３２が配置されている。トレッド部３２はトレッドベースゴム３４とトレッドキャップゴム３６とを有する。図ではトレッド部３２の高さをタイヤ１０の残りの部分に対して相対的にやや大きくしてあるが、これは単なる説明のためである。［図１］および［図２］に示すように、トレッド部３２はトレッド溝部４０によって隔てられた一連のトレッド頂部３８を規定している。図示したトレッド頂部３８とトレッド溝部４０の配置も単なる例であって、多くのトレッド配置が可能であり、本発明で用いることができる。「トレッド頂部」とは本明細書ではトレッドラグパターンとトレッドリブパターンの両方を意味することは理解できよう。本発明を種々のトレッドパターンで用いることができるということは当業者には理解できよう。

ベルトクッション層２２は非導電性組成物で作られ、トレッドベースゴム３４も非導電性組成物で作られる。しかし、トレッドキャップゴム３６は相対的に導電性を有するカーボンブラックベースの組成物で作られる。従って、タイヤ１０を取り付けた車両での静電荷の蓄積を減らすためにはトレッドキャップゴム３６から導電性カーカス１２へ向かう導電路を形成するのが望ましい。

［図３］は本発明の空気タイヤ１１０の実施例を示している。本明細書を通して同一またはほぼ同じ部品には同じ参照符号、例えば２４、１２４、２２４、３２４等を付けてある。

このタイヤ１１０にはトレッドキャップゴム１３６が接する地面へ車両のホイールおよびカーカス１１２を介して静電荷を消散させる経路が設けられている。
ベルトクッション層１２２は３つの部分からなる。すなわち、外側絶縁部分１４２および１４４が周方向に沿って内側導電部分１４６によって互いに分離されている。外側絶縁部分１４２、１４４はシリカをベースにした組成物のような相対的に非導電性材料で作られている。逆に、内側導電部分１４６は相対的に導電性が高い材料で作られている。この内側導電部分１４６がカーカス１２とベルト層１２４、１２６、１２８との間に導電路を形成する。このベルトクッション層１２２は種々の押出し成形方法を用いて製造できるということは当業者には理解できよう。なお、押出し成形法は単なる例にすぎない。

ベルト層１２４、１２６、１２８はスチールコード１３０を含む組成物であり、導電性である。従って、ベルト層１２４、１２６、１２８は内側導電部分１４６を導電ブリッジ１４８に接続する導電路になる。
導電ブリッジ１４８はトレッドキャップゴム１３６から放射方向内側に延びてトレッドベースゴム１３４に侵入し、ベルト層１２８へ向かう導電路を形成する。このトレッド部１３２は種々の押し出し成形法を用いて製造できることは当業者には理解できよう。

従って、このタイヤ１１０には車両のホイールを地面に電気的接続して静電荷を消散させる経路が形成される。電荷は車両の金属フレーム、タイヤ１１０を取付けた金属ホイールおよびカーカス１１２を通る導電路を介して消散される。導電路はベルトクッション層１２２の内側導電部分１４６を通り、それに結合されたベルト層１２４、１２６、１２８を介して導電ブリッジ１４８に接続されている。従って、トレッドキャップゴム１３６が路面と接触した時に接地電気経路が形成される。

［図４］および［図５］は本発明の空気タイヤ２１０の別の実施例を示している。このタイヤ２１０もタイヤ２１０が接地した時に車両のホイール、カーカス２１２およびトレッドキャップゴム３２６を通じて静電荷を消散させる経路を有している。この実施例ではベルトクッション層２２２が一連の導電性セグメント２５０を有し、これらのセグメントはタイヤの周方向にほぼ等間隔に配置されかつ放射方向内側に延びてベルト層２２４とカーカス２１２との間に導電路を形成している。本発明が［図４］および［図５］に示すようなタイヤの周方向に整合し、等間隔に配置されたセグメント２５０に限定されないことは理解できよう。セグメント２５０をタイヤの周りに種々の向き、形状で配置できるということは当業者には理解できよう。

上記の一連の開口部は例えばベルトクッション層２２２の製造時にピン歯車、その他の装置を用いてベルトクッション層２２２を構成する材料に形成できる。しかしこれら単なる例示にすぎない。
実際の製造時にはベルトクッション層２２２をカーカス２１２上に配置し、ベルト層２２４、２２６、２２８をベルトクッション層２２２上に配置して中間タイヤを作る。得られた中間タイヤに熱と圧力とを加え、カーカス部２１２およびベルト層２２４の導電性組成物の一方または両方を上記の一連の開口部中に押込んで（マイグレートさせて）セグメント２５０を形成して、カーカス２１２とベルト層２２４との間にセグメント２５０の導電路を形成する。セグメント２５０は上記以外の方法で作ることもできるということは当業者には理解できよう。

空気タイヤ２１０の上記実施例では、導電性ブリッジ２４８がトレッドの頂部２３８からベルト層２２８まで放射方向内側に延び、セグメント２５０が円形で描かれている。しかし、他の構造も本発明の精神および範囲内に含まれる。
［図６］および［図７］は別の例として本発明の別の実施例の空気タイヤ３１０を示している。ベルトクッション層３２２は一連の導電性セグメント３５０を有し、これらのセグメントはタイヤの周方向に等間隔に配置されかつ放射方向内側に延びてベルト層３２４とカーカス３１２との間に導電路を形成する。［図６］に示すセグメント３５０は［図４］の円形セグメント２５０とは違い正方形である。さらに、導電性ブリッジ２４８はトレッドの頂部３３８ではなく、トレッドの溝部３４０から放射方向内側に延びている。

以下、絶縁および導電材料について説明する。
現在、タイヤまたはタイヤ組成物が絶縁または導電とよばれるのに必要な電気抵抗または導電性の量に関する国際規格は確立されていない。しかし、ドイツゴム業界の経営者団体がＷＤＫガイドライン１１０とよばれる規格を提供しており、それを参考にできる。この規格に従うと、放電抵抗が１０¹⁰Ωを超えないタイヤが電気の消散には適している。爆発の危険がある区域で使用する用途のタイヤでは放電抵抗が１０⁶Ωを超えないことが勧められている。本発明の空気タイヤはこれらの勧告に従った構成材料を必要に応じて使用して製造できる。

以上の通り、本発明空気タイヤは導電トラッドを有するが絶縁または非導電性の内層を有するタイヤで電荷を消散させる方法を提供する。本発明は特許請求の範囲およびその均等範囲内で本明細書で説明した実施例に種々の変更を加えることができるということは理解できよう。本発明の実施例の説明は単なる例で、特許請求の範囲の精神および範囲を限定するものではない。

空気タイヤの部分断面図。 図１の空気タイヤの線２−２に沿った断面図。 本発明の一実施例の部分断面図。 本発明の一実施例の部分断面図。 図４の実施例の線５−５に沿った断面図。 本発明の一実施例の断面図。 図６の実施例の線７−７に沿った断面図。

Claims (11)

1. 導電性ゴム材料からなるタイヤトレッドを規定するトレッドキャップゴムと、このトレッドキャップゴムの放射方向内側に配置された絶縁ゴムからなるトレッドベースゴムと、一対の非導電性のサイドウォール部と、一対のビード束と、この一対のビード束の間に延びかつ各ビード束に巻き付けられた、第１の導電性材料から構成されているカーカス部と、このカーカス部の放射方向外側に配置され、外側絶縁部分が周方向に沿って内側導電部分によって互いに分離されてなるベルトクッション部と、このベルトクッション部の放射方向外側でかつトレッドベースゴムの放射方向内側に配置された、第２の導電性材料から構成されている少なくとも一つのベルト層とを具備しており、
   前記トレッドキャップゴムが当該トレッドキャップゴムから前記トレッドベースゴムを通って放射方向内側へ延びる第１の導電ブリッジを規定して、少なくとも一つのベルト層へ向かう導電路を形成しており、
   前記内側導電性部分は、前記カーカス部及び前記少なくとも一つのベルト層からの前記第１及び第２の導電性材料から形成されて、前記カーカス部と前記少なくとも一つのベルト層との間を電気的に接続していることを特徴とする空気タイヤ。
2. 前記トレッドキャップゴムが一連のトレッドの頂部とトレッドの溝部とを有し、前記第１の導電ブリッジがトレッドの頂部から放射方向内側へ延びている請求項２に記載の空気タイヤ。
3. 前記トレッドキャップゴムが一連のトレッドの頂部とトレッドの溝部とを有し、前記第１の導電ブリッジがトレッドの溝部から放射方向内側へ延びている請求項１に記載の空気タイヤ。
4. タイヤの放電抵抗が約１０¹⁰Ω以下となるように前記トレッドキャップゴムは製造されている請求項１に記載の空気タイヤ。
5. タイヤの放電抵抗が約１０⁶Ω以下になるように前記トレッドキャップゴムは製造されている請求項１に記載の空気タイヤ。
6. 導電性ゴム材料から構成されてタイヤのトレッドを規定するトレッドキャップゴム及びこのトレッドキャップゴムの放射方向内側に配置されているトレッドベースゴムを有しており前記トレッドキャップゴムが前記トレッドベースゴムを通って延びる第１導電路を形成しているトレッド部と、一対の非導電性のサイドウォール部と、一対のビード束と、この一対のビード束の間に延びかつ各ビード束に巻き付けられた、第１の導電材料から構成されているカーカス部と、このカーカス部の放射方向外側に配置されて、周方向に間隔をあけて配置された一連の開口を規定している絶縁材料からなるベルトクッション部と、このベルトクッション部の放射方向外側かつ上記トレッド部の放射方向内側に配置された、第２の導電材料から構成されている少なくとも一つのベルト層とを具備しており、
   前記第１導電路は、前記少なくとも一つのベルト層に電気的に接続しており、前記カーカス部及び前記少なくとも一つのベルト層からの前記第１及び第２の導電性材料が、前記周方向に間隔をあけて配置された一連の開口内に入り込み前記カーカス部と前記少なくとも一つのベルト層との間を電気的に接続していることを特徴とする空気タイヤ。
7. タイヤの放電抵抗が約１０ ¹⁰ Ω以下となるように前記トレッドキャップゴムは製造されている請求項６に記載の空気タイヤ。
8. 前記トレッドキャップゴムが一連のトレッドの頂部とトレッドの溝部とを有し、前記第１導電路がトレッドの溝部から放射方向内側へ延びている請求項６に記載の空気タイヤ。
9. （１）一対のビード束の間に第１導電材料からなるカーカス部を延ばし、各ビード束に巻き付け、
   （２）カーカス部の上に絶縁材料のベルトクッション部を重ね、
   （３）ベルトクッション部に沿って一連の開口部を周方向に間隔をあけて形成し、
   （４）ベルトクッション部の放射方向外側に第２導電材料からなる少なくとも一つのベルト層を配置し、
   （５）導電性ゴム材料からなるタイヤトレッドを規定するトレッドキャップゴム(i)とこのトレッドキャップゴムの放射方向内側に配置されるトレッドベースゴム(ii)とを含むトレッド部を押し出してトレッドキャップゴムからトレッドベースゴムを介して延びる第１導電路を規定し、
   （６）上記トレッド部を少なくとも一つの上記ベルト層上に押し出して中間タイヤを形成して上記第１導電路を少なくとも一つのベルト層に電気的に接続させた後、中間タイヤに熱と圧力とを加えてカーカス部および少なくとも一つのベルト層から延びた上記の第１および第２の導電材料を一連の開口部中に押込みかつ結合させて、カーカス部と少なくとも一つのベルト層との間に第２導電路を形成する、
   段階からなる空気タイヤの製造方法。
10. タイヤの放電抵抗が約１０¹⁰Ω以下となるように第１および第２の導電材料を選択する請求項９に記載の空気タイヤの製造方法。
11. タイヤの放電抵抗が約１０⁶Ω以下となるように第１および第２の導電材料を選択する請求項９に記載の空気タイヤの製造方法。

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