JP5488228B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、ビード部を有さない空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤは、ビード部をホイールのリムに嵌合させてホイールに組み付けるものである。近年は、ビード部を廃した空気入りタイヤが提案されている。

特開２００３−１０４０１５号公報 特開２００４−２２４１１６号公報

特許文献１、２に記載されたタイヤは、ホイールのフランジやリムに、タイヤ幅方向の２箇所で組み付けられる。このため、タイヤ内部に充填される気体が漏れるおそれがある。本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、ビード部を有さない空気入りタイヤにおいて、内部に充填された気体の漏れを低減することを目的とする。

上述した課題を解決するための手段は、空気入りタイヤにおいて、トレッドゴムの径方向内側に配置されるカーカスと、空気入りタイヤの幅方向における前記トレッドゴムの両側から延出する前記カーカスのそれぞれの端部を合わせた状態で挟持し、かつ前記トレッドゴムから延出した前記カーカスの一部を支持する支持体と、を含むことを特徴とする空気入りタイヤである。

上述した手段において、前記カーカスは、両方の前記端部で閉じられた空間側に気体遮断層を有し、前記空気者断層は、両方の前記端部とともに前記支持体に挟持されることが好ましい。

上述した手段において、前記支持体は、前記空気入りタイヤの幅方向に分割されていることが好ましい。

上述した手段において、前記支持体は、締結手段によって結合されることが好ましい。

本発明は、ビード部を有さない空気入りタイヤにおいて、内部に充填された気体の漏れを低減できる。

図１は、本実施形態に係る空気入りタイヤの子午断面図である。 図２は、取付部が有する溝とカーカス及び気体遮断層との関係を示す一部拡大図である。 図３は、カーカス及び気体遮断層の両端部の取付構造の変形例を示す一部拡大図である。 図４は、カーカス及び気体遮断層の両端部の取付構造の変形例を示す一部拡大図である。 図５は、カーカス及び気体遮断層の両端部の取付構造の変形例を示す一部拡大図である。 図６は、カーカス及び気体遮断層の両端部の取付構造の変形例を示す一部拡大図である。 図７は、カーカス及び気体遮断層の両端部の取付構造の変形例を示す一部拡大図である。 図８は、本実施形態に係るタイヤのグリーンタイヤを加硫する際の説明図である。

以下、本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

図１は、本実施形態に係る空気入りタイヤの子午断面図である。子午線断面とは、空気入りタイヤ（以下、必要に応じてタイヤという）１の回転軸（Ｙ軸）と平行かつ回転軸（Ｙ軸）を含む平面で、タイヤ１を切ったときの断面である。タイヤ１は、中心軸（Ｙ軸）を回転軸として回転する環状の構造体である。Ｙ軸は、タイヤ１の中心軸かつ回転軸である。タイヤ１の中心軸（回転軸）であるＹ軸に直交し、かつタイヤ１が接地する路面と平行な軸をＸ軸、Ｙ軸とＸ軸とに直交する軸をＺ軸とする。Ｙ軸と平行な方向がタイヤ１の幅方向である。Ｙ軸を通り、かつＹ軸に直交する方向がタイヤ１の径方向である。また、Ｙ軸を中心とする周方向がタイヤ１の周方向である。赤道面ＣＬとは、タイヤ１の回転軸（Ｙ軸）に直交するとともに、タイヤ１の幅方向における中心を通る平面である。

図１に示すように、タイヤ１は、カーカス２の両方の端部２ＴＡ、２ＴＢを支持体９の合わせ面ＰＣＡ、ＰＣＢで挟持することにより、この一箇所で接合される。このように、タイヤ１は、従来の空気入りタイヤが有していたビード部を有していない。カーカス２の両方の端部２ＴＡ、２ＴＢで閉じられて、カーカス２で囲まれる空間が、タイヤ１の気室８になる。気室８には所定の圧力の気体（空気や窒素等）が充填される。本実施形態において、カーカス２は、気室８側に、気体遮断層７を有する。本実施形態において、気体遮断層７の両方の端部７ＴＡ、７ＴＢは、カーカス２の両方の端部２ＴＡ、２ＴＢとともに、支持体９の合わせ面ＰＣＡ、ＰＣＢで挟持されて、この一箇所で接合される。本実施形態において、気体者断層７は、必須ではないが、気体者断層７を設けることにより、気室８から漏洩する気体の量を低減できるので好ましい。気体者断層７は、例えば、熱可塑性樹脂中にエラストマーが分散している熱可塑性エラストマー組成物を用いることができる。このようなエラストマー組成物は、気体の透過率が非常に低いため、気室８内からの気体の漏洩を効果的に抑制できるので好ましい。

図１のタイヤ１の子午断面には、カーカス２、ベルト３、ベルトカバー４、トレッドゴム層５及び支持体９が現れている。タイヤ１は、母材であるゴムを、補強材であるカーカス２、ベルト３及びベルトカバー４等の補強コードによって補強した複合材料の構造体である。カーカス２、ベルト３及びベルトカバー４等の、金属繊維や有機繊維等のコード材料で構成される補強コードの層をコード層という。

カーカス２は、タイヤ１に空気を充填した際に圧力容器としての役目を果たす強度メンバーである。カーカス２は、内部に充填される気体の圧力（内圧）によってタイヤ１に作用する荷重を支え、走行中の動的荷重に耐えるようになっている。カーカス２は、トレッドゴム層５の径方向内側に配置される。ベルト３は、トレッドゴム層５とカーカス２との間、すなわち、カーカス２の径方向外側に配置される。ベルト３は、ゴム引きコードを束ねた補強コードの層である。

ベルト３の径方向外側には、ベルトカバー４が配置されている。ベルトカバー４は、ベルト３の保護層としての役割や、ベルト３の補強層としての役割を持つ。トレッドトレッドゴム層５は、合成ゴムや天然ゴム又はこれらを混合したゴム材料と、当該ゴム材料に補強材として添加される炭素やＳｉＯ_２等を含む。トレッドゴム層５は、径方向外側、すなわち踏面側に開口する溝６を有する。溝６は、雨天走行時の排水性を向上させる。溝６は、タイヤ１の周方向に延在する周方向溝と、タイヤ１の周方向に交差するラグ溝とがある。

タイヤ１は、トレッドゴム層５の幅方向における両側からカーカス２が延出する。支持体９は、トレッドゴム層５の幅方向両側から延出するカーカス２のそれぞれの端部２ＴＡ、２ＴＢを合わせた状態で挟持し、かつトレッドゴム層５から延出したカーカス２の一部を支持する。支持体９は、第１支持体９Ａと第２支持体９Ｂとを有する。そして、支持体９は、第１支持体９Ａが有する合わせ面ＰＣＡと第２支持体９Ｂが有する合わせ面ＰＣＢとで組み合わされる。第１支持体９Ａ及び第２支持体９Ｂは、アルミニウム合金やステンレス鋼で製造される。第１支持体９Ａ及び第２支持体９Ｂの材料は、これらに限定されるものではない。アルミニウム合金は、鋼と比較して比重が小さいため、第１支持体９Ａ及び第２支持体９Ｂの材料にアルミニウム合金を用いると、タイヤ１の質量を小さくできるので好ましい。

第１支持体９Ａ及び第２支持体９Ｂは、それぞれ環状の構造体であり、子午断面において赤道面ＣＬに対して対称の形状である。このように、第１支持体９Ａ及び第２支持体９Ｂを赤道面ＣＬに対して対称の形状にすることで、両者を共通にすることができる。その結果、製造する部品の種類を低減できる。なお、第１支持体９Ａと第２支持体９Ｂとは、赤道面ＣＬに対して対称の形状であるものに限定されない。

第１支持体９Ａ及び第２支持体９Ｂは、それぞれ、カーカス支持部２０Ａ、２０Ｂと、取付部２１Ａ、２１Ｂとを有する。カーカス支持部２０Ａ、２０Ｂは、カーカス２と接触してこれを支持する部分であり、一端部は取付部２１Ａ、２１Ｂに連結している。カーカス支持部２０Ａ、２０Ｂの取付部２１Ａ、２１Ｂとは反対側の端部９Ａｔ、９Ｂｔは、開放端である。カーカス支持部２０Ａ、２０Ｂは、それぞれ取付部２１Ａ、２１Ｂから幅方向かつ径方向外側に向かって延在し、途中からより径方向外側に向かって延在する。このため、カーカス支持部２０Ａ、２０Ｂは、屈曲部２３Ａ、２３Ｂを有する。

カーカス支持部２０Ａ、２０Ｂの内側、すなわち、カーカス２と接触する側に、カーカス２が配置される。カーカス２は、カーカス支持部２０Ａ、２０Ｂに対して、例えば、接着剤等によって接着されている。支持体９（本実施形態では第２支持体９Ｂ）は、弁１０を有する。弁１０は、気室８と気室８の外部との間に設けられる。このような構造により、弁１０は、気室８内に気体を充填したり、気室８内の気体を放出させたりする。

従来の空気入りタイヤは、組み合わされるホイールによって気室の体積は変化していたため、空気入りタイヤ単独で気室の体積を制御することはできなかった。一方、タイヤ１は、カーカス支持部２０Ａ、２０Ｂの形状（より具体的には、子午断面における形状）を変更することにより、気室８の体積を変更することができる。このため、タイヤ１は、組み合わされるホイールによらず、気室８の体積を設定できるという利点がある。また、従来の空気入りタイヤは、組み合わされるホイールによって気室の体積が変化するため、気室に充填される気体の体積をタイヤメーカーが設定することは困難であった。しかし、本実施形態では、カーカス支持部２０Ａ、２０Ｂの形状によって気室に充填される気体の体積を設定できるので、タイヤメーカーによる設計の自由度が向上する。

両方の取付部２１Ａ、２１Ｂが有する合わせ面ＰＣＡ、ＰＣＢは、それぞれ赤道面ＣＬと平行な面である。両方の取付部２１Ａ、２１Ｂは、それぞれの合わせ面ＰＣＡ、ＰＣＢに、周方向に向かって延在する溝１６Ａ、１６Ｂを有する。この溝１６Ａ、１６Ｂに、カーカス２のそれぞれの端部２ＴＡ、２ＴＢ及び気体遮断層７の両方の端部７ＴＡ、７ＴＢが挟持される。このように、タイヤ１は、従来の空気入りタイヤが有していたビード部を廃して、第１支持体９Ａと第２支持体９Ｂとで、一箇所でカーカス２を接合する。このため、幅方向の２箇所でホイールのリム等にカーカス２を取り付ける構造と比較して、カーカスの取り付け箇所が少なくなるので、その分、気室８からの気体の漏れを抑制できる。

また、タイヤ１は、ビード部が存在しない分、従来の空気入りタイヤと比較して軽量化することができる。さらに、タイヤ１は、パンク等によって気室８内の気体の圧力が低下すると、第１支持体９Ａ及び第２支持体９Ｂの端部９Ａｔ、９Ｂｔが路面に接する。このため、第１支持体９Ａ及び第２支持体９Ｂによってある程度の距離を走行することも可能である。このように、タイヤ１は、ランフラット機能も有している。

両方の取付部２１Ａ、２１Ｂは、ボルト１４によってホイール１１に取り付けられる。ホイール１１は、車軸に取り付けられて、車軸とタイヤ１との間で力を伝達する。タイヤ１をホイール１１に取り付けたものは、タイヤ／ホイール組立体１２である。それぞれの合わせ面ＰＣＡ、ＰＣＢの間には、ガスケット１３が配置され、両者に挟持される。このような構造により、合わせ面ＰＣＡ、ＰＣＢを通過する気体の量を低減できるので、気室８から漏洩する気体の量を低減できる。また、支持体９を幅方向に分割する構造とし、カーカス２の両方の端部２ＴＡ、２ＴＢ及び気体遮断層７の両方の端部７ＴＡ、７ＴＢを第１支持体９Ａと第２支持体９Ｂとで挟持して、締結手段であるボルト１４によってホイール１１に共締めすることにより、カーカス２及び気体遮断層７と支持体９とのずれを抑制できる。また、空気入りタイヤ１は、両方の取付部２１Ａ、２１Ｂでカーカス２の両方の端部２ＴＡ、２ＴＢ及び気体遮断層７の両方の端部７ＴＡ、７ＴＢを挟み込み、ボルト１４で締結する。このため、気体遮断層７の両方の端部７ＴＡ、７ＴＢが密着し、より気室８内部の気体の漏洩が抑制される。

タイヤ１は、第１支持体９Ａ及び第２支持体９Ｂの端部９Ａｔ、９Ｂｔ近傍の長さＬ、及び角度を調整することによって、縦バネ及び横バネを変更することができる。前記長さＬは、子午断面において、第１支持体９Ａ及び第２支持体９Ｂの形状が、端部９Ａｔ、９Ｂｔから径方向内側に向かって、最初に変曲点を有する部分までにおける端部９Ａｔ、９Ｂｔまでの距離である。前記角度は、子午断面において、端部９Ａｔ、９Ｂｔから最初の変曲点までを結ぶ直線と、中心軸（Ｙ軸）とのなす角度のうち狭角である。タイヤ１は、フレックスゾーンＨが小さいので、実質的に低扁平タイヤとなる。フレックスゾーンＨは、第１支持体９Ａ及び第２支持体９Ｂとトレッドゴム層５とが分離する位置（分離点ＣＰ）から、赤道面ＣＬにおけるタイヤ１の表面までの領域である。

図２は、取付部が有する溝とカーカス及び気体遮断層との関係を示す一部拡大図である。取付部２１Ａ、２１Ｂの間にガスケット１３を配置して両者を組み合わせたときにおいて、幅方向における溝１６Ａ、１６Ｂの寸法Ｗｓは、溝１６Ａ、１６Ｂに挟持されるカーカス２及び気体遮断層７の厚みの総和Ｗｆよりも小さくすることが好ましい（Ｗｓ＜Ｗｆ）。このようにすれば、取付部２１Ａ、２１Ｂが、ガスケット１３とともにカーカス２及び気体遮断層７を挟持した場合、カーカス２及び気体遮断層７がそれぞれの厚み方向に押し付けられる。その結果、気体遮断層７同士が強固に挟み込まれて確実に密着するので、図１に示す気室８からの気体の漏洩を確実に抑制できる。なお、取付部２１Ａ、２１Ｂをボルト１４でホイール１１に取り付ける際におけるボルト１４の締め付け力によりガスケット１３の厚みが変化する場合、必ずしもＷｓ＜Ｗｆの関係を満たしていなくてもよい。

図３から図７は、カーカス及び気体遮断層の両端部の取付構造の変形例を示す一部拡大図である。図３に示す取付構造Ａにおいて、支持体９ａの両方の取付部２１Ａａ、２１Ｂａは、これらの内面２１ＡＩａ、２１ＢＩａから径方向内側に離れた位置に、それぞれ溝１６Ａａ、１６Ｂｂを有する。溝１６Ａａ、１６Ｂｂは、合わせ面ＰＣＡ、ＰＣＢに開口している。そして、カーカス２及び気体遮断層７の両方の端部に、例えば、樹脂で製造されたシール部材１８Ａ、１８Ｂを取り付け、シール部材１８Ａ、１８Ｂとともにカーカス２及び気体遮断層７の両方の端部をそれぞれ溝１６Ａａ、１６Ａｂに組み付ける。この状態で、両方の取付部２１Ａａ、２１Ｂａを合わせ面ＰＣＡ、ＰＣＢで合わせて図１に示すボルト１４でホイール１１に締結すれば、気体遮断層７同士が密着する。取付構造Ａは、予めカーカス２及び気体遮断層７の両端部を、両方の取付部２１Ａａ、２１Ｂａに取り付けておくので、カーカス２及び気体遮断層７は取付部２１Ａａ、２１Ｂａから離脱しにくくなる。その結果、加硫時や組み立て時における取り扱いが容易になる。

図４に示す取付構造Ｂは、溝１６Ａｂ、１６Ｂｂにおいて、両方のカーカス２及び気体遮断層７の間に補助部材１９Ａ、１９Ｂを配置し、補助部材１９Ａ、１９Ｂを介してカーカス２及び気体遮断層７を溝１６Ａｂ、１６Ｂｂに挟持する構造である。補助部材１９Ａ、１９Ｂの材料は問わない。補助部材１９Ａ、１９Ｂが可撓性を有さない場合、補助部材１９Ａ、１９Ｂは、周方向に向かって複数の部材に分割される。このようにすれば、補助部材１９Ａ、１９Ｂが可撓性を有していなくても、溝１６Ａａ、１６Ａｂにこれらを取り付けることができる。補助部材１９Ａ、１９Ｂが可撓性を有している場合、これらは周方向に連続した一体の形状であってもよい。補助部材１９Ａ、１９Ｂが可撓性を有していれば、これらを変形させた上で溝１６Ａａ、１６Ａｂにこれらを取り付けることができるからである。取付構造Ｂは、予めカーカス２及び気体遮断層７の両端部を、補助部材１９Ａａ、１９Ａｂで溝１６Ａｂ、１６Ｂｂに取り付けておくので、カーカス２及び気体遮断層７は取付部２１Ａｂ、２１Ｂｂから離脱しにくくなる。その結果、加硫時や組み立て時における取り扱いが容易になる。

図５に示す取付構造Ｃは、図４に示す取付構造Ｂとほぼ同様であるが、気室８と、気室８の外部とを連通する通路２７、２８を有する点が異なる。通路２８は、両方のカーカス２及び気体遮断層７の間に配置される補助部材２５に設けられる。また、通路２７は、支持体９の取付部２１Ｂｃに設けられる。そして、通路２７と通路２８とは、補助部材２５と取付部２１Ｂｃとが接する部分で連通する。通路２８に弁を設ければ、気室８内に気体を充填したり、気室８内の気体を放出させたりすることができる。

図６に示す取付構造Ｄは、支持体９ｄが有する取付部２１Ａｄ、２１Ｂｄに、合わせ面ＰＣＡ、ＰＣＢから幅方向に離れた位置に溝１６Ａｄ、１６Ｂｄを設ける。そして、それぞれの溝１６Ａｃ、１６Ｂｄに、カーカス２及び気体遮断層７のそれぞれの端部を差し込み、これらを固定する。このような構造により、取付構造Ｄは、カーカス２及び気体遮断層７は取付部２１Ａｂ、２１Ｂｂから離脱しにくくなる。その結果、加硫時や組み立て時における取り扱いが容易になる。図７に示す取付構造Ｅは、取付構造Ｄとほぼ同様であるが、合わせ面ＰＣＡ、ＰＣＢ間に隙間１７を有する点が異なる。この隙間１７に、例えば、図１に示すガスケット１３を設けることにより、合わせ面ＰＣＡ、ＰＣＢ間における気密性を確保できる。また、取付構造Ｅは、隙間１７を設けることにより、幅方向の寸法を増加させることなくガスケット１３を配置することもできる。

図８は、本実施形態に係るタイヤのグリーンタイヤを加硫する際の説明図である。図１に示すタイヤ１を製造する場合、第１支持体９Ａ及び第２支持体９Ｂにカーカス２及び気体遮断層７、グリーントレッドゴム層５Ｇ等を成型して、グリーンタイヤ（ゴムを加硫していないタイヤ）１Ｇを製造する。グリーンタイヤ１Ｇを加硫する際にブラダー１５を用いる場合、取付部２１Ａ、２１Ｂが有する合わせ面ＰＣＡ、ＰＣＢの間からブラダー１５を気室８内に配置する。そして、金型内にグリーンタイヤ１Ｇを配置した上でブラダー１５内に気体Ｇを充填してブラダー１５をカーカス２に向かって膨張させる。このとき、少なくとも弁１０を取り付けるための孔を、例えば、第２支持体９Ｂに設けておく。このような手法により、グリーンタイヤ１Ｇのゴムを加硫することができる。なお、グリーンタイヤ１Ｇを加硫する場合、ブラダー１５を用いなくてもよい。

以上、本実施形態に係る空気入りタイヤは、カーカス及び気体遮蔽層の端部を分割構造の支持体で、１箇所で挟持する。このような構造により、気室内からの気体の漏洩を抑制できる。また、本実施形態に係る空気入りタイヤは、ビード部を有さないので、その分、軽量である。さらに、本実施形態に係る空気入りタイヤは、トレッドゴムが摩耗した場合やスタッドレスタイヤ等へ交換したい場合等には、トレッドゴム、カーカス及び支持体を含むユニット毎ホイールから取り外して交換すればよい。このため、従来のビード部を有する空気入りタイヤと比較して交換が容易である。そして、前記ユニットに含まれる支持体は、カーカス及びトレッドゴムを取り除いて再利用できるので、環境負荷を低減できる。

また、本実施形態に係る空気入りタイヤは、気室の体積を大きくできるので、気室の内部に充填される気体の量を大きくできる。その結果、気室内の気体を高圧にしなくても、空気入りタイヤの荷重負荷能力を確保できる。また、気室内の気体を高圧にしなくてもよいので、空気入りタイヤのケーシング剛性を過度に大きくする必要はないので、ケーシングの製造コストを低減できる。さらに、本実施形態に係る空気入りタイヤは、ビード部を有さないので、その分使用されるゴムの量を低減できる。その結果、本実施形態に係る空気入りタイヤは、従来のビード部を有する空気入りタイヤと比較して、転がり抵抗を低減できる。

以上のように、本発明に係る空気入りタイヤは、ビード部を有さないタイヤに有用である。

１ 空気入り（タイヤ）
１Ｇ グリーンタイヤ
２ カーカス
２ＴＡ、２ＴＢ 端部
５ トレッドゴム層
５Ｇ グリーンゴム層
６ 溝
７ 気体遮断層
７ＴＡ、７ＴＢ 端部
８ 気室
９ カーカス支持体
９Ａ 第１支持体
９Ｂ 第２支持体
９Ａｔ、９Ｂｔ 端部
１０ 弁
１１ ホイール
１２ タイヤ／ホイール組立体
１３ ガスケット
１４ ボルト
１５ ブラダー
１６Ａ、１６Ａａ、１６Ａｂ、１６Ａｃ、１６Ａｄ、１６Ｂ、１６Ｂａ、１６Ｂｂ、１６Ｂｃ、１６Ｂｄ 溝
１７ 隙間
１８Ａ シール部材
２０Ａ、２０Ｂ カーカス支持部
２１Ａ、２１Ａｂ、２１Ａｃ、２１Ａｄ 第１取付部
２１Ｂ、２１Ｂｂ、２１Ｂｃ 第２取付部
２１ＡＩａ、２１ＢＩａ 内面
２３Ａ 屈曲部
２７ 通路
２８ 通路

Claims (4)

1. 空気入りタイヤにおいて、
   トレッドゴムの径方向内側に配置されるカーカスと、
   空気入りタイヤの幅方向における前記トレッドゴムの両側から延出する前記カーカスのそれぞれの端部を合わせた状態で挟持し、かつ前記トレッドゴムから延出した前記カーカスの一部を支持する支持体と、
   を含むことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記カーカスは、両方の前記端部で閉じられた空間側に気体遮断層を有し、前記空気者断層は、両方の前記端部とともに前記支持体に挟持される請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記支持体は、前記空気入りタイヤの幅方向に分割されている請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記支持体は、締結手段によって結合される請求項３に記載の空気入りタイヤ。

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