JP6204672B2

JP6204672B2 - タイヤ

Info

Publication number: JP6204672B2
Application number: JP2013064631A
Authority: JP
Inventors: 圭一長谷川; 誓志今; 好秀河野
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2013-03-26
Filing date: 2013-03-26
Publication date: 2017-09-27
Anticipated expiration: 2033-03-26
Also published as: JP2014189084A

Description

本発明は、タイヤ骨格部材が樹脂材料を用いて形成されたタイヤに関する。

従来から、ゴム、有機繊維材料、及びスチール部材で形成されているタイヤが知られている。近年、軽量化やリサイクルのし易さの観点から、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）や熱可塑性樹脂等の熱可塑性高分子材をタイヤ骨格部材とすることが求められている。例えば特許文献１には、熱可塑性エラストマーでビードコアを覆ってタイヤ骨格部材を形成し、該タイヤ骨格部材の外周に補強層を配置し、更にその外周にトレッド部材を配置して、加硫接着することが開示されている。この補強層は、螺旋状に巻いたコードを未加硫のクッションゴムにより被覆埋設したものである。

特開平３−１４３７０１号公報

しかしながら、コード被覆層の材料として樹脂材料を用いて、補強層をタイヤ骨格部材のクラウン部に配置すると、補強層の厚さの分だけクラウン部から凸状に盛り上がった形状となる。コード被覆層の断面形状は略矩形であるため、クラウン部から補強層への高さの変化はなだらかではなく、クラウン部の外周の略直角方向に立ち上がる。またコード被覆層が樹脂材料で構成される場合、クッションゴムと比較して、トレッド部材の接着時に変形し難い。

一方、トレッド部材として、予め加硫成型されたプレキュアトレッド（ＰＣＴ：Pre-Cured Tread）を用いる場合、またトレッド部材の断面形状は、タイヤ幅方向外側に向かうに従ってなだらかに厚さが減少するものが多く、トレッド部材の内周面は平坦である。

このように、補強層が凸状に盛り上がって配置されたタイヤ骨格部材に、内周面が平坦なトレッド部材を接着しようとすると、トレッド部材が変形した状態となる可能性がある。そうすると、トレッド部材におけるしわの発生や、補強層のタイヤ幅方向端部での空隙やエア残りの発生が懸念される。

熱溶着の要領で補強層を加熱し、タイヤ骨格部材に直接埋め込むという方法も考えられるが、補強層に高温を加えることによる劣化が懸念される。

また補強層のタイヤ幅方向端部の高さ変化をなだらかに加工したり、トレッド部材と、タイヤ骨格部材及び補強層との間に配置されるクッションゴムの厚さによって高さ変化を少なくしたりすることが考えられる。しかしながら、この場合、次に挙げる３つの課題が残されてしまう。第１に、工数が多くなって生産性が低くなる。第２に、製品の最終形状を決定するためにトレッド部材の変形を考慮する必要があり、設計が難しくなる。第３に、必要量以上のクッションが必要となり、ロスの発生を招く。

本発明は、上記事実を考慮して、タイヤ骨格部材及び補強層のコード被覆層に樹脂材料を用いたタイヤにおいて、工数を増加やロスの発生を抑制しつつ、トレッド部材をタイヤ骨格部材及び補強層に適切に接着できるようにすることを目的とする。

請求項１の発明は、樹脂材料を用いて形成され、タイヤ幅方向両側に位置するサイド部と、このサイド部のタイヤ半径方向外側端部に連なりタイヤ幅方向内側へ延びるクラウン部とが設けられたタイヤ骨格部材と、樹脂材料を用いて形成されたコード被覆層によって被覆されたコードを、前記クラウン部の外周に、タイヤ周方向に螺旋状に直接巻いて構成された、タイヤ軸方向で切断した断面が矩形の補強層と、前記補強層のタイヤ半径方向外側に配置され、前記補強層が入る、タイヤ軸方向で切断した断面が矩形の凹部が内周に形成されたプレキュアトレッドと、を有している。

請求項１に記載のタイヤでは、トレッド部材の内周に、補強層が入る凹部が形成されている。従って、タイヤ骨格部材におけるクラウン部の外周から補強層が凸状に盛り上がっていても、該タイヤ骨格部材にトレッド部材を接着する際に、該トレッド部材におけるしわの発生や、補強層のタイヤ幅方向端部での空隙やエア残りの発生が抑制される。このため、工数を増加やロスの発生を抑制しつつ、トレッド部材をタイヤ骨格部材及び補強層に適切に接着することができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載のタイヤにおいて、前記プレキュアトレッドと、前記タイヤ骨格部材及び前記補強層との間には、厚さＴのクッションゴムが配置されており、タイヤ幅方向における前記補強層の幅をＷ１とすると、前記凹部の幅Ｗ０は、Ｗ１＋２Ｔに対応している。

請求項２に記載のタイヤでは、凹部の幅Ｗ０が、Ｗ１＋２Ｔに対応しており、クッションゴムの厚さＴが考慮されている。即ち、タイヤ幅方向の両側において、トレッド部材の凹部の端部と補強層の端部との間にクッションゴムの配置スペースが夫々確保されている。このため、タイヤ幅方向両側における凹部の端部と補強層の端部とを、クッションゴムにより適切に接着することができる。

請求項３の発明は、請求項１に記載のタイヤにおいて、前記プレキュアトレッドと、前記タイヤ骨格部材及び前記補強層との間には、クッションゴムが配置されており、前記クラウン部の外周から前記補強層の外周までのタイヤ半径方向の高さをＤ１とすると、前記凹部の深さＤ０は、Ｄ１に対応している。

請求項３に記載のタイヤでは、凹部の深さＤ０が、Ｄ１＋Ｔに対応しており、クッションゴムの厚さＴが考慮されている。即ち、タイヤ半径方向において、トレッド部材の凹部と補強層との間、及びトレッド部材のうち凹部よりもタイヤ幅方向外側の領域とタイヤ骨格部材との間に、クッションゴムの配置スペースが夫々確保されている。このため、トレッド部材と補強層、トレッド部材とタイヤ骨格部材とを、クッションゴムにより夫々適切に接着することができる。

以上説明したように、請求項１に記載のタイヤによれば、タイヤ骨格部材及び補強層のコード被覆層に樹脂材料を用いたタイヤにおいて、工数を増加やロスの発生を抑制しつつ、トレッド部材をタイヤ骨格部材及び補強層に適切に接着することができる、という優れた効果が得られる。

請求項２に記載のタイヤによれば、タイヤ幅方向両側における凹部の端部と補強層の端部とを、クッションゴムにより適切に接着することができる、という優れた効果が得られる。

請求項３に記載のタイヤによれば、トレッド部材と補強層、トレッド部材とタイヤ骨格部材とを、クッションゴムにより夫々適切に接着することができる、という優れた効果が得られる。

タイヤを、タイヤ軸方向で切断した状態を示す分解断面図である。タイヤを、タイヤ軸方向で切断した状態を示す半断面図である。トレッド部材をタイヤ軸方向で断面した状態を示す半断面図である。図１におけるＡ部を拡大した断面図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づき説明する。図１，図２，図４において、本実施形態に係るタイヤ１０は、例えば空気入りタイヤであり、タイヤ骨格部材１２と、補強層１４と、トレッド部材１６とを有している。

タイヤ骨格部材１２は、樹脂材料からなっている。このタイヤ骨格部材１２には、タイヤ幅方向両側に位置するサイド部１８と、このサイド部１８のタイヤ半径方向外側端部に連なりタイヤ幅方向内側へ延びるクラウン部２２とが設けられている。タイヤ幅方向とは、タイヤ軸方向を指す。

また、タイヤ骨格部材１２は、タイヤ軸を中心とした環状とされている。タイヤ骨格部材１２を構成する樹脂材料としては、熱可塑性樹脂（熱可塑性エラストマーを含む）、熱硬化性樹脂、及びその他の汎用樹脂のほか、エンジニアリングプラスチック（スーパーエンジニアリングプラスチックを含む）等が挙げられる。ここでの樹脂材料には、加硫ゴムは含まれない。

熱可塑性樹脂（熱可塑性エラストマーを含む）とは、温度上昇と共に材料が軟化、流動し、冷却すると比較的硬く強度のある状態になる高分子化合物をいう。本明細書では、このうち、温度上昇と共に材料が軟化、流動し、冷却すると比較的硬く強度のある状態になり、かつ、ゴム状弾性を有する高分子化合物を熱可塑性エラストマーとし、温度上昇と共に材料が軟化、流動し、冷却すると比較的硬く強度のある状態になり、かつ、ゴム状弾性を有しない高分子化合物をエラストマーでない熱可塑性樹脂として区別する。

熱可塑性樹脂（熱可塑性エラストマーを含む）としては、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＯ）、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＳ）、ポリアミド系熱可塑性エラストマー（ＴＰＡ）、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＵ）、ポリエステル系熱可塑性エラストマー（ＴＰＣ）、及び、動的架橋型熱可塑性エラストマー（ＴＰＶ）、ならびに、ポリオレフィン系熱可塑性樹脂、ポリスチレン系熱可塑性樹脂、ポリアミド系熱可塑性樹脂、及び、ポリエステル系熱可塑性樹脂等が挙げられる。

また、上記の熱可塑性材料としては、例えば、ＩＳＯ７５−２又はＡＳＴＭＤ６４８に規定されている荷重たわみ温度（０．４５ＭＰａ荷重時）が７８℃以上、ＪＩＳＫ７１１３に規定される引張降伏強さが１０ＭＰａ以上、同じくＪＩＳＫ７１１３に規定される引張破壊伸び（ＪＩＳＫ７１１３）が５０％以上。ＪＩＳＫ７２０６に規定されるビカット軟化温度（Ａ法）が１３０℃であるものを用いることができる。

熱硬化性樹脂とは、温度上昇と共に３次元的網目構造を形成し、硬化する高分子化合物をいう。熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂等が挙げられる。

なお、樹脂材料には、既述の熱可塑性樹脂（熱可塑性エラストマーを含む）及び熱硬化性樹脂のほか、（メタ）アクリル系樹脂、ＥＶＡ樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂等の汎用樹脂を用いてもよい。

サイド部１８は、一対のビード部２４のタイヤ半径方向外側に連なっている。各々のビード部２４には、円環状のビードコア２６が埋設されている。ビードコア２６は、ビードコードを複数回円環状に巻いたり、複数本のビードコードを撚ったケーブルコードを円環状に成形したりすることにより構成される。

ビードコードには、複数本のスチール製のフィラメントを撚って構成されるスチールコードを用いることができる。フィラメントは、外面に亜鉛メッキ、銅メッキ、真鍮メッキなどのメッキが施されていてもよい。また、ビードコードとしては、他の金属製のコードを用いてもよい。

次に、補強層１４は、樹脂材料を用いて形成されたコード被覆層３４によって被覆されたコード３０を、クラウン部２２の外周に、タイヤ周方向に螺旋状に直接巻いて構成されている。この補強層１４は、従来のゴム製の空気入りタイヤにおいて、カーカスプライのタイヤ半径方向外側に配置されるベルト層に相当するものである。

コード被覆層３４に用いられる樹脂材料としては、タイヤ骨格部材１２を構成する樹脂材料と同種のものであっても、異種のものであってもよい。樹脂材料として、タイヤ骨格部材１２を構成する樹脂材料と同種のものを用いると、該タイヤ骨格部材１２との接着を良好に行うことができる。

図１から図３において、トレッド部材１６は、補強層１４のタイヤ半径方向外側に配置されている。このトレッド部材１６の内周には、補強層１４が入る凹部２０がタイヤ周方向に連続して形成されている。この凹部２０は、タイヤ骨格部材１２のクラウン部２２からタイヤ半径方向外側に凸状となる補強層１４の外形に沿うように、トレッド部材１６の内周に形成されている。本実施形態では、補強層１４が断面矩形に突出していることから、凹部２０も断面矩形に形成されている。

トレッド部材１６と、タイヤ骨格部材１２及び補強層１４との間には、厚さＴのクッションゴム３２が配置される。このクッションゴム３２は、接着用の未加硫又半加硫のゴムである。タイヤ幅方向における補強層１４の幅をＷ１とすると、クッションゴム３２の厚さＴを考慮して、凹部２０の幅Ｗ０はＷ１＋２Ｔに対応している。タイヤ幅方向において、補強層１４の両端と凹部２０との間に入り込むクッションゴム３２は、各１層ずつの計２層であるため、幅Ｗ１にクッションゴム３２の厚さＴの２倍を加えて、「Ｗ１＋２Ｔ」としている。なお、幅Ｗ０はＷ１＋２Ｔと等しいことが好ましい。

また、クラウン部２２の外周から補強層１４の外周までのタイヤ半径方向の高さをＤ１とすると、凹部２０の深さＤ０はＤ１に対応している。タイヤ半径方向において、補強層１４と凹部２０との間には１層のクッションゴム３２が入り込むが同様にクラウン部２２とトレッド部材１６との間にも１層のクッションゴム３２が入り込むため、高さＤ１としている。なお、深さＤ０はＤ１と等しいことが好ましい。

クッションゴム３２の厚さＴは、補強層１４の幅Ｗ１や高さＤ１に対してごく小さい。一例として、Ｔ＝０．５〜１．０ｍｍである。この場合、Ｗ１＋１ｍｍ＜Ｗ０＜Ｗ１＋２ｍｍである。Ｗ０≦Ｗ１＋１ｍｍであると、タイヤ幅方向において、トレッド部材１６と補強層１４との間にクッションゴム３２を配置することが難しくなる。またＷ０≧Ｗ１＋２ｍｍであると、トレッド部材１６と補強層１４との間の空隙をクッションゴム３２により埋めることが難しくなり、エア残りが生じ得る。

また、Ｄ０＜Ｄ１であると、トレッド部材１６のうち、凹部２０よりもタイヤ幅方向外側の端部領域２８が、クラウン部２２から離れてしまう。またＤ０＞Ｄ１であると、トレッド部材１６のうち、凹部２０の部分が、補強層１４から離れて、しわが発生する。

なお、補強層１４の幅Ｗ１は、タイヤ幅方向におけるコード被覆層３４の端部間の距離である。補強層１４において、コード３０がコード被覆層３４により被覆されていない場合、補強層１４の幅Ｗ１は、タイヤ幅方向において最も外側に位置するコード３０間の距離である。

トレッド部材１６は、例えばゴムを用いて形成されたプレキュアトレッド（ＰＣＴ：Pre-Cured Tread）である。またトレッド部材１６は、タイヤ骨格部材１２を形成している樹脂材料よりも耐摩耗性に優れたゴムで形成されている。そのゴムとしては、従来のゴム製の空気入りタイヤに用いられているトレッドゴムと同種のもの、例えばＳＢＲ（スチレン−ブタジエンゴム）を用いることができる。なお、トレッド部材１６として、タイヤ骨格部材１２を形成している樹脂材料よりも耐摩耗性に優れる他の種類の樹脂材料で構成されるものを用いてもよい。

（作用）
本実施形態は、上記のように構成されており、以下その作用について説明する。本実施形態では、コード被覆層３４により被覆されたコード３０に張力を与えながら、該コード３０をタイヤ骨格部材１２のクラウン部２２の外周に直接巻き付けて配置することにより、補強層１４を形成している。補強層１４とタイヤ骨格部材１２との間には、クッションゴム等は配置されない。またコード被覆層３４は樹脂材料で構成されており、クッションゴムと比較して、トレッド部材１６の加硫接着時に変形し難い。

従って、タイヤ骨格部材１２の外周に配置された補強層１４が凸状をなしていると、内周が平坦な一般的なトレッド部材の場合では、タイヤ骨格部材への加硫接着時に、しわの発生を招きかねない。また、厚さが大きいトレッド部材や、剛性が高いゴムを用いたトレッド部材では、補強層１４のタイヤ幅方向端部において、空隙やエア残りの発生を招きかねない。

本実施形態では、このような課題を解決するために、図１，図３に示されるように、トレッド部材１６の内周面に、補強層１４が入る凹部２０を設けている。従って、タイヤ骨格部材１２におけるクラウン部２２の外周から補強層１４が凸状に盛り上がっていても、該タイヤ骨格部材１２にトレッド部材１６を接着する際に、該トレッド部材１６におけるしわの発生や、補強層１４のタイヤ幅方向端部での空隙やエア残りの発生が抑制される。このため、工数を増加やロスの発生を抑制しつつ、トレッド部材１６をタイヤ骨格部材１２及び補強層１４に適切に接着することができる。

また、本実施形態では、凹部２０の幅Ｗ０が、Ｗ１＋２Ｔに対応しており、クッションゴム３２の厚さＴが考慮されている。即ち、タイヤ幅方向の両側において、トレッド部材１６の凹部２０の端部と補強層１４の端部との間にクッションゴム３２の配置スペースが夫々確保されている。このため、タイヤ幅方向両側における凹部２０の端部と補強層１４の端部とを、クッションゴム３２により適切に接着することができる。

更に、本実施形態では、凹部２０の深さＤ０が、Ｄ１に対応している。即ち、タイヤ半径方向において、トレッド部材１６の凹部２０と補強層１４との間、及びトレッド部材１６のうち凹部２０よりもタイヤ幅方向外側の端部領域２８とタイヤ骨格部材１２との間に、クッションゴム３２の配置スペースが夫々確保されている。このため、トレッド部材１６と補強層１４、トレッド部材１６とタイヤ骨格部材１２とを、クッションゴム３２により夫々適切に接着することができる。

補強層とタイヤ骨格部材１２との間に未加硫又は半加硫のクッションゴムを配置して接着する場合や、補強層のコード被覆層３４が同様に未加硫又は半加硫のクッションゴムである場合には、トレッド部材１６を加硫接着する際に、クッションゴムが自在に変形可能である。従って、タイヤ骨格部材１２の外周に配置された補強層１４が凸状をなしていても、加硫接着時におけるトレッド部材１６のしわや空隙の発生、エア残り等の課題はそもそも生じない。

［他の実施形態］
上記実施形態において、トレッド部材１６と、タイヤ骨格部材１２及び補強層１４との間に、厚さＴのクッションゴム３２が配置されるものとしたが、トレッド部材１６の接着のためにクッションゴム３２以外の接着剤を用いてもよい。

また凹部２０の幅Ｗ０が、Ｗ１＋２Ｔに対応しているものとしたが、クッションゴム３２に加えて他の部材が配置される場合や、クッションゴム３２以外の接着剤が用いられる場合には、幅Ｗ０は適宜変更される。凹部２０の深さＤ０についても同様である。

凹部２０の断面形状は矩形に限られず、タイヤ骨格部材１２のクラウン部２２からタイヤ半径方向外側に凸状となる補強層１４の外形に応じて、適宜変更することが可能である。補強層１４の幅Ｗ１が、タイヤ幅方向位置によって変化していたり、高さＤ１がタイヤ半径方向位置よって変化したりしている場合には、凹部２０の幅Ｗ０や深さＤ０もこれに沿って変化させることができる。この際、凹部２０の断面形状は、階段状でもよく、また曲線状であってもよい。トレッド部材１６の内周における凹部２０と端部領域２８との境界は、角状に限られず、連続する曲線の変曲点であってもよい。

１０タイヤ
１２タイヤ骨格部材
１４補強層
１６トレッド部材
１８サイド部
２０凹部
２２クラウン部
３０コード
３２クッションゴム
Ｄ０凹部の深さ
Ｄ１クラウン部の外周から補強層の外周までのタイヤ半径方向の高さ
Ｗ０凹部の幅
Ｗ１補強層の幅

Claims

樹脂材料を用いて形成され、タイヤ幅方向両側に位置するサイド部と、このサイド部のタイヤ半径方向外側端部に連なりタイヤ幅方向内側へ延びるクラウン部とが設けられたタイヤ骨格部材と、
樹脂材料を用いて形成されたコード被覆層によって被覆されたコードを、前記クラウン部の外周に、タイヤ周方向に螺旋状に直接巻いて構成された、タイヤ軸方向で切断した断面が矩形の補強層と、
前記補強層のタイヤ半径方向外側に配置され、前記補強層が入る、タイヤ軸方向で切断した断面が矩形の凹部が内周に形成されたプレキュアトレッドと、
を有するタイヤ。
前記プレキュアトレッドと、前記タイヤ骨格部材及び前記補強層との間には、厚さＴのクッションゴムが配置されており、
タイヤ幅方向における前記補強層の幅をＷ１とすると、
前記凹部の幅Ｗ０は、Ｗ１＋２Ｔに対応している請求項１に記載のタイヤ。
前記プレキュアトレッドと、前記タイヤ骨格部材及び前記補強層との間には、クッションゴムが配置されており、
前記クラウン部の外周から前記補強層の外周までのタイヤ半径方向の高さをＤ１とすると、
前記凹部の深さＤ０は、Ｄ１に対応している請求項１に記載のタイヤ。