JP6095307B2

JP6095307B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP6095307B2
Application number: JP2012203654A
Authority: JP
Inventors: 政弘瀬川; 健史宮本
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2012-09-14
Filing date: 2012-09-14
Publication date: 2017-03-15
Anticipated expiration: 2032-09-14
Also published as: JP2014058199A

Description

本発明は、樹脂により形成されたシェルによりタイヤ骨格が構成された空気入りタイヤに関する。

一般の空気入りタイヤでは、複数のコードをゴム被覆してなるカーカスプライによりタイヤ骨格が構成され、タイヤ内面に設けられたインナーライナーゴムにより空気圧が保持される。また、タイヤのクラウン部には、カーカスプライを補強するためのベルトや、周方向剛性を高めるためのベルト補強層などのコード補強材が設けられる。

一方、タイヤの軽量化や製造コストの低減などを目的として、カーカスプライやインナーライナーゴムを具備せずに、タイヤ形状を有するシェルによりタイヤ骨格を構成した空気入りタイヤも提案されている（例えば、特許文献１〜４）。シェルは、例えばポリウレタンなどの樹脂材料により形成され、その製造には注型や射出成型が利用される。

ところが、そのようなシェルが骨格をなすタイヤでは、クラウン部の周方向剛性が不足しがちで、インフレート時の形状安定性が不十分であることが判明した。これによりトレッド曲率が適正に調整されないと、耐偏摩耗性能や操縦安定性能の低下などタイヤ性能の悪化を生じるため、インフレートによる径成長を制御する手立てが必要である。但し、クラウン部を単に増厚する手法は、タイヤ質量の過分な増加を伴うために実用的でない。

特開昭５９−７４１０５号公報特開昭６４−５６２０４号公報特開平３−１４３７０１号公報特開２０１１−４２０９１号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、タイヤ質量の増加を抑えながら、インフレート時の形状安定性を高めることができる空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成することができる。即ち、本発明に係る空気入りタイヤは、踏面を構成するトレッドゴムと、前記トレッドゴムのタイヤ径方向内側に配されるクラウン部、前記クラウン部のタイヤ幅方向両側からタイヤ径方向内側に延びる一対のサイドウォール部、及び、前記サイドウォール部のタイヤ径方向内側に連なり、リムのビードシート部の外周にセットされる一対のビード部を有し、樹脂により形成されたシェルとを備え、前記シェルのクラウン部にタイヤ内面から突出した多数のリブが設けられ、その多数のリブがタイヤ周方向に沿って延び且つタイヤ幅方向に間隔を置いて櫛歯状に配置されているものである。

かかる構成によれば、タイヤ内面に設けた多数のリブによって、クラウン部の周方向剛性を向上できる。これにより、インフレートによる径成長を抑制して、形状安定性が高められる。しかも、リブはタイヤ幅方向に間隔を置いて櫛歯状に配置されるため、クラウン部を単に増厚する場合に比べてタイヤ質量の増加を抑えられる。また、クラウン部のタイヤ外面ではなくタイヤ内面にリブを設けていることから、トレッドゴムの形状等に影響を及ぼさずに済む。

本発明では、タイヤ赤道を含むセンター領域に設けられた前記リブの体積を、前記センター領域のタイヤ幅方向外側に位置するショルダー領域に設けられた前記リブの体積と異ならせている。これにより、センター領域とショルダー領域の夫々に応じた径成長の抑制を図ることができるため、トレッド曲率を適正に調整するうえで都合がよい。

上記においては、前記センター領域に設けられた前記リブの体積が、前記ショルダー領域に設けられた前記リブの体積よりも大きい。シェルが骨格をなすタイヤでは、センター領域の径成長が相対的に大きくなってトレッド曲率が増大しやすいのに対し、上記構成によれば、センター領域の径成長を相対的に抑えてトレッド曲率を小さくできるため、トレッド曲率を適正に調整するうえで都合がよい。

上記においては、前記センター領域に設けられた前記リブのタイヤ内面からの突出量が、前記ショルダー領域に設けられた前記リブのタイヤ内面からの突出量よりも大きいものが好ましい。かかる構成によれば、センター領域の径成長を効果的に抑えて、インフレート時の形状安定性を良好に高めることができる。

本発明では、タイヤ赤道を含むセンター領域に設けられた前記リブのタイヤ内面からの突出量が、そのリブの幅よりも大きいことが好ましい。かかる形状のリブによれば、クラウン部の周方向剛性の向上効果が高められ、その結果、センター領域の径成長を効果的に抑えて、インフレート時の形状安定性を良好に高めることができる。

空気入りタイヤの一例を示すタイヤ子午線断面図（但し、本発明に含まれるものではない）リブの変形例を示す断面図リブの変形例を示す断面図（但し、本発明に含まれるものではない）リブの変形例を示す断面図（但し、本発明に含まれるものではない）リブの変形例を示す断面図（但し、本発明に含まれるものではない）

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本発明は、図２に示すようにセンター領域に設けられたリブの幅がショルダー領域に設けられたリブの幅よりも大きいものであるが、図１において、かかる構造を有しない場合について、この空気入りタイヤの構成を予め説明する。

図１に示した空気入りタイヤＴは、踏面を構成するトレッドゴム１と、樹脂により形成されたシェル２を備える。シェル２は、トレッドゴム１のタイヤ径方向内側に配されるクラウン部２３、クラウン部２３のタイヤ幅方向両側からタイヤ径方向内側に延びる一対のサイドウォール部２２、及び、サイドウォール部２２のタイヤ径方向内側に連なり、リム９のビードシート部９１の外周にセットされる一対のビード部２１を有する。

トレッドゴム１は、シェル２のクラウン部２３のタイヤ径方向外側に接合されている。トレッドゴム１とシェル２のクラウン部２３との間には、例えば接合力を高める接着剤などの接合材や、弾力性を高めるクッションゴムなどの弾性材を介在させてもよい。図示していないが、踏面となるトレッドゴム１の表面には、ブロックやリブなどの陸部を区分する溝部が設けられ、要求されるタイヤ性能や使用条件に応じたトレッドパターンが、シェル２との接合前または接合後に形成される。

このタイヤＴは、一般の空気入りタイヤが備えているカーカスプライやインナーライナーゴムを有しておらず、トロイダル状のシェル２がタイヤ骨格を構成している。タイヤ内腔８にはシェル２が面するとともに、ビード部２１がビードシート部９１に密着することにより、タイヤ内部の空気の漏洩が防止される。図１ではシェル２が一体的な構造として描かれているが、複数の分割片の組み合わせにより構成してもよく、例えばクラウン部２３をタイヤ幅方向に二分割または三分割とした割り構造の採用が可能である。

タイヤＴは、一般の空気入りタイヤが備えているベルトやベルト補強層などのコード補強材を有しておらず、トレッドゴム１とシェル２のクラウン部２３との間には、金属コードや有機繊維コードを含まない部材のみが配されている。ベルトやベルト補強層、不織布、織布からなる補強材の貼付または埋設によりシェル２を補強することは構わないが、軽量化のためには補強材を省略することが好ましい。シェル２の断面形状は、タイヤサイズや車種、用途などに応じて種々に設定され、扁平率などは適宜に変更可能である。

シェル２を形成する樹脂としては、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂が例示される。熱可塑性樹脂はリサイクル性に優れ、熱硬化性樹脂は耐熱性に優れる。熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、メタクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリアセタール、フッ素樹脂などが挙げられる。熱硬化性樹脂としては、ポリイミド、尿素樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル、ポリウレタン、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、シリコン樹脂などが挙げられる。更に、シェル２を形成する樹脂の物性値としては、１００％モジュラス（Ｍ１００）が１００ＭＰａ以上であるものが好ましい。これによりクラウン部２３の厚みＴ１を小さく（例えば０．５〜３．０ｍｍ）しながらも、後述するリブ３の採用によりインフレート時の形状安定性を良好に高められる。上記のＭ１００は、ＪＩＳＫ６３０１に準拠して３号ダンベルを用いて測定される。

リム９に対するタイヤＴの嵌合力を高めるために、ビード部２１には環状のビードコア２１ａが埋設されている。ビードコア２１ａの材料としては、ゴムや樹脂で被覆した金属コード又は有機繊維コード、硬質樹脂、硬質ゴムが例示される。リム９に対するタイヤＴの嵌合力が確保されるものであれば、ビードコア２１ａを省略しても構わない。

シェル２のクラウン部２３には、タイヤ内面から突出した多数のリブ３が設けられ、その多数のリブ３がタイヤ周方向に沿って延び且つタイヤ幅方向に間隔を置いて櫛歯状に配置されている。リブ３の本数は、特に限られないが、好ましくは３本以上であり、より好ましくは４本以上であり、更に好ましくは８本以上である。リブ３は、シェル２のクラウン部２３におけるタイヤ内面を局部的に隆起させてなり、注型や射出成型によりシェル２を製造するときに一体的に成形できる。

このような多数のリブ３を設けていることにより、クラウン部２３の周方向剛性を向上でき、延いてはインフレートによる径成長を抑制して形状安定性を高められる。しかも、リブ３はタイヤ幅方向に間隔を置いて櫛歯状に配置されるため、クラウン部２３を単に増厚する場合に比べてタイヤ質量の増加を抑えられる。また、クラウン部２３のタイヤ外面ではなくタイヤ内面にリブ３を設けていることから、トレッドゴム１の形状等に影響を及ぼさずに済む。

図１の例では、リブ３のタイヤ内面からの突出量Ｐ１が一律に設定されている。突出量Ｐ１は、タイヤ断面高さの３％以上且つ３０％以下が好ましい。突出量Ｐ１がタイヤ断面高さの３％を下回ると、径成長の抑制効果が小さくなる傾向にある。突出量Ｐ１がタイヤ断面高さの３０％を上回ると、タイヤ質量が増す傾向にある。リブ３の非設定箇所でのクラウン部２３の厚みＴ１に対し、リブ３の設定箇所でのクラウン部２３の厚みＴ２は、例えば５〜３０倍である。

リブ３の幅Ｗ１は、トレッド幅（トレッドゴム１のトレッド端Ｅの一方から他方までの幅寸法）の２％以上且つ５０％以下が好ましい。幅Ｗ１がトレッド幅の２％を下回ると、径成長の抑制効果が小さくなる傾向にある。幅Ｗ１がトレッド幅の５０％を上回ると、タイヤ質量が増す傾向にある。リブ３の間隔Ｄは、トレッド幅の２％以上且つ１０％以下が好ましい。間隔Ｄがトレッド幅の２％を下回るとタイヤ質量が増し、トレッド幅の１０％を上回ると径成長の抑制効果が小さくなる傾向にある。

リブ３は、タイヤ周方向に沿って連続的に延びるものが好ましく、個々に環状をなすものに限られず、ねじ山のように螺旋状に延在するものでも構わない。リブ３の断面形状としては、三角形状や半円形状など他の形状も採用可能であるが、クラウン部２３の周方向剛性を向上して径成長の抑制効果を発現するうえでは、本実施形態のような矩形状や、断面二次モーメントが高いＩ形状又はＨ形状（タイヤ子午線断面にてＩ字状又はＨ字状をなす形状）、矩形中抜き形状（タイヤ周方向で部分的に中抜きを有する矩形状）などが好ましい。また、タイヤ赤道ＣＬを含むセンター領域Ｃｅ（図２〜５参照）に設けられるリブ３においては、突出量Ｐ１が幅Ｗ１よりも大きいことが好ましい。

図２〜５は、タイヤ赤道ＣＬを含むセンター領域Ｃｅに設けられたリブ３の体積を、センター領域Ｃｅのタイヤ幅方向外側に位置するショルダー領域Ｓｈに設けられたリブ３の体積と異ならせた変形例である。ここで、センター領域Ｃｅは、トレッド端Ｅ（トレッドゴム１のタイヤ幅方向外側端）とタイヤ赤道ＣＬとの間の領域を二等分する位置に両端を有し、ショルダー領域Ｓｈは、センター領域Ｃｅの両端からトレッド端Ｅに至る。

図２，３の変形例では、センター領域Ｃｅに設けられたリブ３ｃの体積が、ショルダー領域Ｓｈに設けられたリブ３ｓの体積よりも大きい。シェル２が骨格をなすタイヤにおいては、センター領域Ｃｅの径成長が相対的に大きくなってトレッド曲率が増大しやすいのに対し、かかる構成によれば、センター領域Ｃｅの径成長を相対的に抑えてトレッド曲率を小さくできるため、トレッド曲率を適正に調整するうえで都合がよい。

図２の例では、センター領域Ｃｅに設けられたリブ３ｃの幅Ｗ２が、ショルダー領域Ｓｈに設けられたリブ３ｓの幅Ｗ３よりも大きい。リブ３ｃ及びリブ３ｓは、一律の突出量を有しているが、幅寸法の違いにより体積に差異が生じている。これにより、後述する実施例のように、センター領域Ｃｅの径成長を効果的に抑えて、インフレート時の形状安定性を良好に高めることができる。幅Ｗ２は、幅Ｗ３の２倍以上が好ましい。また、幅Ｗ３の好ましい範囲は、上述した幅Ｗ１と同じである。

図３の例では、センター領域Ｃｅに設けられたリブ３ｃのタイヤ内面からの突出量Ｐ２が、ショルダー領域Ｓｈに設けられたリブ３ｓのタイヤ内面からの突出量Ｐ３よりも大きい。リブ３ｃ及びリブ３ｓは、一律の幅を有しているが、突出量の違いにより体積に差異が生じている。これにより、後述する実施例のように、センター領域Ｃｅの径成長を効果的に抑えて、インフレート時の形状安定性を良好に高めることができる。突出量Ｐ２は、突出量Ｐ３の２倍以上が好ましい。突出量Ｐ３の好ましい範囲は、上述した突出量Ｐ１と同じである。

一方で、場合によっては、図４，５の変形例のように、ショルダー領域Ｓｈに設けられたリブ３ｓの体積を、センター領域Ｃｅに設けられたリブ３ｃの体積よりも大きくし、それによりトレッド曲率を調整することも可能である。図４の例では、センター領域Ｃｅに設けられたリブ３ｃの幅Ｗ４が、ショルダー領域Ｓｈに設けられたリブ３ｓの幅Ｗ５よりも小さい。図５の例では、センター領域Ｃｅに設けられたリブ３ｃのタイヤ内面からの突出量Ｐ４が、ショルダー領域Ｓｈに設けられたリブ３ｓのタイヤ内面からの突出量Ｐ５よりも小さい。

上記の他、センター領域Ｃｅとショルダー領域Ｓｈの夫々に応じて径成長を抑制する手法としては、リブ３の間隔Ｄを異ならせることが挙げられる。例えば、図１において、センター領域におけるリブ３の間隔Ｄを相対的に小さくし、ショルダー領域におけるリブ３の間隔Ｄを相対的に大きくすることにより、センター領域の径成長を相対的に抑えてトレッド曲率を小さくでき、トレッド曲率を適正に調整するうえで都合がよい。

リブ３が設けられる領域の幅寸法、具体的にはタイヤ幅方向最外側における一方のリブ端ＲＥから他方のリブ端ＲＥまでの幅寸法は、トレッド幅の５５〜９５％が好ましく、６５〜８０％がより好ましい。また、多数のリブが櫛歯状に配置されているものであれば、クラウン部のタイヤ内面における一部の領域、例えばセンター領域のみ、またはショルダー領域のみにリブが設けられたものでも構わない。

本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変更が可能である。

本発明の効果を確認するために、インフレート時の形状安定性を調査したので、以下に説明する。形状安定性は、インフレート前の外径が５９２ｍｍであるタイヤに対し、内圧が５０ｋＰａになるまで空気を充填（インフレート）したときのタイヤ形状（タイヤ外径、踏面の曲率半径、接地形状）に基づいて評価した。リブの形態を除いて各例におけるタイヤ構造は共通しており、具体的には図１に示した通りである。

評価項目にある接地形状は、荷重３．７ｋＮを加えたときの、タイヤ赤道上で測定されるセンター領域の接地長に対する、接地端からタイヤ幅方向内側に１０ｍｍのラインで測定されるショルダー領域の接地長の比（ショルダー／センター）であり、数値が大きいほど良好である。評価結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例及び参考例１〜４では、いずれもタイヤ外径が比較例よりも小さく、インフレートによる径成長が抑制されている。特に実施例及び参考例２では、インフレートによる径成長を効果的に抑制されたことで、トレッド曲率を小さく（曲率半径を大きく）できている。これは、シェルが骨格をなすタイヤにおいては、望ましい傾向にあると言える。

１トレッドゴム
２シェル
３リブ
９リム
２１ビード部
２２サイドウォール部
２３クラウン部
９１ビードシート部
Ｔ空気入りタイヤ

Claims

踏面を構成するトレッドゴムと、
前記トレッドゴムのタイヤ径方向内側に配されるクラウン部、前記クラウン部のタイヤ幅方向両側からタイヤ径方向内側に延びる一対のサイドウォール部、及び、前記サイドウォール部のタイヤ径方向内側に連なり、リムのビードシート部の外周にセットされる一対のビード部を有し、樹脂により形成されたシェルとを備え、
前記シェルのクラウン部にタイヤ内面から突出した多数のリブが設けられ、その多数のリブがタイヤ周方向に沿って延び且つタイヤ幅方向に間隔を置いて櫛歯状に配置されていて、
タイヤ赤道を含むセンター領域に設けられた前記リブの体積を、前記センター領域のタイヤ幅方向外側に位置するショルダー領域に設けられた前記リブの体積と異ならせており、
前記センター領域に設けられた前記リブの体積が、前記ショルダー領域に設けられた前記リブの体積よりも大きく、
前記センター領域に設けられた前記リブの幅が、前記ショルダー領域に設けられた前記リブの幅よりも大きい空気入りタイヤ。
前記センター領域に設けられた前記リブの幅が、前記ショルダー領域に設けられた前記リブの幅の２倍以上である請求項１に記載の空気入りタイヤ。