JP6204732B2

JP6204732B2 - タイヤ

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Publication number: JP6204732B2
Application number: JP2013146822A
Authority: JP
Inventors: 好秀河野; 誓志今
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2013-07-12
Filing date: 2013-07-12
Publication date: 2017-09-27
Anticipated expiration: 2033-07-12
Also published as: EP3020572A1; EP3020572B1; JP2015016834A; WO2015005172A1; US20160137000A1; EP3020572A4; CN105377581A; US9994073B2; CN105377581B

Description

本発明は、タイヤ骨格部材が樹脂材料で形成されたタイヤに関する。

タイヤ骨格部材を樹脂材料で形成し、このタイヤ骨格部材の外周にトレッドゴム層を設けたタイヤが提案されている。この種のタイヤにおいて、一対のタイヤ片をタイヤ軸方向に接合してタイヤ骨格部材を形成したものがある（例えば、特許文献１）。

特許文献１のタイヤでは、補強コードをタイヤ周方向に螺旋状に巻回して補強層を形成し、この補強層をトレッドゴムの内部に埋め込んでタイヤの剛性を高めている。

特開平０３−１４３７０１号公報

しかしながら、タイヤが路面上の突起に乗り上げる等、タイヤへ大きな外力が加えられると、タイヤ骨格部材の接合部に大きな応力が集中かかり、タイヤ骨格部材の変形が大きくなる。

本発明は、上記事実を考慮して、タイヤ片を接合して形成されたタイヤ骨格部材の接合部の剛性を高める目的とする。

本発明の第１態様に係るタイヤは、複数のタイヤ片をタイヤ軸方向に接合した樹脂製で環状のタイヤ骨格部材と、前記タイヤ骨格部材に接着されると共に、タイヤ周方向に延びて前記タイヤ片の接合部を覆う接合部補強ベルトと、前記タイヤ骨格部材及び前記接合部補強ベルトのタイヤ径方向外側に設けられたトレッド層と、を有する。

本発明の第１態様に係るタイヤによれば、複数のタイヤ片をタイヤ軸方向に接合して樹脂製のタイヤ骨格部材が形成されている。また、タイヤ骨格部材には接合部補強ベルトが接着されており、この接合部補強ベルトがタイヤ周方向に延びてタイヤ骨格部材の接合部を覆っている。これにより、接合部の剛性を高めることができる。

本発明の第２態様に係るタイヤは、第１態様に係るタイヤにおいて、前記接合部補強ベルトは、前記タイヤ骨格部材のタイヤ径方向内側に設けられている。

本発明の第２態様に係るタイヤによれば、タイヤが路面上の突起に乗り上げると、接合部のタイヤ径方向外側（路面側）には圧縮応力が作用し、接合部のタイヤ径方向内側（路面とは反対側）には引張応力が作用する。このため、接合補強ベルトをタイヤ骨格部材のタイヤ径方向外側に設けた場合と比べて、タイヤ径方向内側に設けた方が、タイヤ骨格部材の剛性を高めることができる。

本発明の第３態様に係るタイヤは、第１態様又は第２態様に係るタイヤにおいて、前記複数のタイヤ片は、対向する端面同士が樹脂製の接合部材で接合されており、前記接合部補強ベルトは、前記接合部材をタイヤ径方向外側から覆っている。

本発明の第３態様に係るタイヤによれば、タイヤ片を樹脂製の接合部材で接合している。このように、樹脂材料で形成されたタイヤ片と樹脂製の接合部材との接合は、樹脂同士で接合するため、樹脂以外の接着剤等で接着する場合と比べて接合強度を高めることができる。また、接合部補強ベルトで接合部材をタイヤ径方向外側から覆っているので、接合部分を補強できる。

本発明の第４態様に係るタイヤは、第１態様〜第３態様の何れか１つの態様に係るタイヤにおいて、前記タイヤ骨格部材は、一対のビード部と、前記一対のビード部からタイヤ径方向外側へ延出し、タイヤ周方向に配設された一対のサイド部と、前記一対のサイド部を連結するクラウン部とを備え、前記サイド部には、前記ビード部から前記クラウン部へ向かってタイヤ周方向と交差するサイド補強部材がタイヤ周方向に間隔を開けて埋設されている。

本発明の第４態様に係るタイヤによれば、タイヤ骨格部材のサイド部に埋設されたサイド補強部材によって、サイド部の剛性を高めることができる。これにより、サイド部が変形して路面上の突起とリムとの間に挟み込まれる、いわゆるピンチカットを抑制できる。

本発明の第５態様に係るタイヤは、第４態様に係るタイヤにおいて、前記サイド補強部材は、タイヤ軸方向の中央部まで延びており、前記接合部補強ベルトをタイヤ径方向に投影したとき、前記接合部補強ベルトの幅方向両端部が前記サイド補強部材と重なっている。

本発明の第５態様に係るタイヤによれば、サイド補強部材をタイヤ軸方向の中央部まで延ばすことで、タイヤ骨格部材のタイヤ径方向に対する剛性を高めることができる。また、接合部補強ベルトをタイヤ径方向に投影したとき、接合部補強ベルトの幅方向両端部がサイド補強部材と重なっているので、タイヤ径方向に作用する応力を接合部補強ベルト及びサイド補強部材の少なくとも一方で受けることができる。

本発明は、上記の構成としたので、タイヤ骨格部材の接合部の剛性を高めることができる。

本発明の第１実施形態に係るタイヤの一部を示す斜視断面図である。本発明の第１実施形態に係るタイヤのタイヤ軸方向に沿った断面の片側を示す断面図である。本発明の第１実施形態に係るタイヤが路面上の突起に乗り上げた状態における、タイヤ軸方向に沿った断面の片側を示す断面図である。本発明の第２実施形態に係るタイヤのタイヤ軸方向に沿った断面の片側を示す断面図である。本発明の第３実施形態に係るタイヤのタイヤ軸方向に沿った断面の片側を示す断面図である。

（第１実施形態）
図を参照しながら、本発明の第１実施形態に係るタイヤ１０について説明する。なお、図中矢印ＴＷはタイヤ１０の回転軸と平行な方向（以下、適宜「タイヤ軸方向」と記載する。）を示し、矢印ＴＲはタイヤ幅方向と直交してタイヤ１０の回転軸を通る径方向（以下、適宜「タイヤ径方向」と記載する。）を示す。また、矢印ＴＣはタイヤ１０の回転軸を中心とする円の円周方向（以下、適宜「タイヤ周方向」と記載する。）を示す。

図１に示すように、空気入りタイヤ１０は、樹脂材料を用いて形成されており、主として、タイヤ骨格部材１２と、被覆ゴム層１４と、トレッドゴム１６と、接合部補強ベルトとしての補強ベルト層１８とを含んで構成されている。

タイヤ骨格部材１２は、複数のタイヤ片１２Ａをタイヤ軸方向に接合して環状に形成された樹脂製の部材であり、タイヤ軸方向に間隔を開けて配置された一対のビード部２０と、前記一対のビード部２０からタイヤ径方向外側へそれぞれ延出する一対のサイド部２４と、前記一対のサイド部２４を連結するクラウン部２６とを備えている。なお、ここでビード部とは、タイヤ径方向内側端からタイヤ断面高さの３０％までをいい、トレッドゴムを配置する部分をクラウン部という。

ここで、タイヤ骨格部材１２を構成する樹脂材料としては、ゴムと同等の弾性を有する熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）、及び熱硬化性樹脂等を用いることができるが、走行時の弾性と製造時の成形性を考慮すると、熱可塑性エラストマーを用いることが望ましい。なお、タイヤ骨格部材１２の全てを上記樹脂材料で形成してもよいが、タイヤ骨格部材１２の一部を上記樹脂材料で形成してもよい。

熱可塑性エラストマーとしては、例えば、ＪＩＳＫ６４１８に規定されるアミド系熱可塑性エラストマー（ＴＰＡ）、エステル系熱可塑性エラストマー（ＴＰＣ）、オレフィン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＯ）、スチレン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＳ）、ウレタン系熱可塑性エラストマー（ＴＰＵ）、熱可塑性ゴム架橋体（ＴＰＶ）、若しくはその他の熱可塑性エラストマー（ＴＰＺ）等が挙げられる。また熱可塑性樹脂としては、例えば、ウレタン樹脂、オレフィン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられる。

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

タイヤ骨格部材１２のビード部２０には、ビードコア２２が埋設されている。このビードコア２２の材料としては、金属、有機繊維、有機繊維を樹脂で被覆したもの、又は硬質樹脂等を用いることができる。なお、ビード部２０の剛性が確保され、リム（図示せず）との嵌合に問題がなければ、ビードコア２２を省略してもよい。

ここで、ビード部２０からサイド部２４にかけて、複数のサイド補強部材３２がタイヤ骨格部材１２に埋設されている。サイド補強部材３２は、撚りコード、モノフィラメント、又は複数のフィラメントの集合体を樹脂でラミネートした帯状の部材であり、サイド補強部材３２の一端部は、ビードコア２２に巻き返されており、サイド補強部材３２の他端部は、サイド部２４からクラウン部２６まで延在されてタイヤ骨格部材１２のタイヤ軸方向の中央部に位置している。

また、サイド補強部材３２は、タイヤ周方向に間隔を開けて複数配置されており、本実施形態では、タイヤ１０を一周に亘って２４枚のサイド補強部材３２が等間隔に配置されている。なお、本実施形態では、サイド補強部材３２を矩形状に形成しているが、これに限らず、他の形状に形成してもよく、例えば、扇状に形成してもよい。また、隣り合うサイド補強部材３２の間に間隔を設けずに、一部が重なるように配置してもよい。

タイヤ骨格部材１２のクラウン部２６には、一対のタイヤ片１２Ａの間に樹脂製の接合部材２８が設けられている。接合部材２８は、断面視で略台形状に形成されており、この接合部材２８の両側面にタイヤ片１２Ａが接合され、一対のタイヤ片１２Ａを連結している。なお、接合部材２８としては、タイヤ片１２Ａと同種又は異種の熱可塑性材料や溶融樹脂を用いることができる。また、接合部材２８を用いずにタイヤ片１２Ａを連結してもよい。この場合、例えば、タイヤ片１２Ａの端部の間に熱板を挟みつけ、端部どうしを接近する方向に押付ながら熱板を除去して溶着する熱板溶着方法や、接着剤でタイヤ片１２Ａ同士を接着する方法を用いることができる。さらに、これらの方法を併用してもよい。

タイヤ骨格部材１２のクラウン部２６には、補強用のコード３０が例えば螺旋状に巻回されている。このコード３０としては、スチールコードや、金属繊維や有機繊維等のモノフィラメント（単線）又はこれらの繊維を撚ったマルチフィラメント（撚り線）を用いることができる。ここで、コード３０としてスチールコードを用いる場合、予め樹脂被覆しておき、コード３０を加熱しながら、タイヤ周方向に螺旋巻きしていくことができる。このとき、コード３０とシートの双方を加熱するようにしてもよい。

補強用のコード３０をタイヤ周方向に螺旋状に巻回することで、クラウン部２６のタイヤ周方向の剛性を向上させると共に、クラウン部２６の耐破壊性を向上させることができる。また、タイヤ１０のクラウン部２６における耐パンク性を高めることができる。なお、クラウン部２６を補強するに際し、コード３０をタイヤ周方向に螺旋状に巻回することが、製造上容易であるため好ましいが、コード３０をタイヤ幅方向において不連続としてもよい。またタイヤ骨格部材１２に、他の補強材（高分子材料や金属製の繊維、コード、不織布、織布）を埋設配置してタイヤ骨格部材１２を補強してもよい。

以上のように形成されたタイヤ骨格部材１２の外面には、被覆ゴム層１４が設けられている。被覆ゴム層１４は、連続して同じ厚みで形成されており、従来一般のゴム製の空気入りタイヤのサイドウォール、及びビード部に用いられるゴムと同様のゴムを用いている。被覆ゴム層１４は、タイヤ骨格部材１２のタイヤ径方向外側の面を被覆しており、ビード部２０で折り返されてビード部２０の内側まで延びている。

被覆ゴム層１４には、トレッド層としてのトレッドゴム１６が加硫接着されている。トレッドゴム１６は、タイヤ骨格部材１２のクラウン部２６のタイヤ径方向外側に位置しており、従来一般のゴム製の空気入りタイヤのトレッドゴムや、更生タイヤ用のトレッドゴムと同様のゴムが使用されている。また、トレッドゴム１６の踏面には、タイヤ周方向に延びる排水用の溝１６Ａが形成されている。本実施形態では、２本の溝１６Ａが形成されているが、これに限らず、さらに多くの溝１６Ａを形成してもよく、タイヤ周方向に対して傾斜させてもよい。また、トレッドパターンとしては、公知のものが用いられる。

タイヤ骨格部材１２のクラウン部２６のトレッドゴム１６とは反対側の面（内周面）には、補強ベルト層１８が接着されている。補強ベルト層１８は、タイヤ骨格部材１２の内周面を一周に亘って形成された長尺状のベルト層であり、タイヤ軸方向の中央部に位置している。

ここで、本実施形態の補強ベルト層１８は、コードを樹脂で被覆して形成しているが、これに限らず、コードをゴムで被覆して形成してもよい。コードを樹脂で被覆して形成した場合、補強ベルト層１８とタイヤ骨格部材１２との接着には、熱可塑性樹脂や溶融樹脂を用いた溶接法や、接着剤を用いて接着する方法が用いられる。一方、コードをゴムで被覆して形成した場合、補強ベルト層１８とタイヤ骨格部材１２との接着には、ブラダーを介して加硫を行うブラダー加硫や、ブラダーを介さずに加硫を行うブラダーレス加硫、あるいは、剛性コアを用いたコア加硫等の方法を用いることができる。

補強ベルト層１８のコードは、モノフィラメントや複数のフィラメントの集合体でもよく、また、撚りコードでもよい。さらに、複数のコードを配列してもよく、布状に織り込んでもよい。コードの素材としては、有機繊維（ナイロン、ＰＥＴ、ガラス、アラミド）でもよく、スチール等の金属でもよい。また、コードを樹脂で被覆して補強ベルト層１８を形成する場合、コードの片側を樹脂で被覆してもよく、両側を樹脂で被覆してもよい。

本実施形態の補強ベルト層１８は、タイヤ軸方向の長さ（幅）が３５ｍｍで形成されているが、これに限らず、タイヤ１０のサイズや形状に応じて適宜変更してもよい。また、剛性を確保する観点から、２０ｍｍ以上の幅で形成するのが好ましい。

ここで、補強ベルト層１８は、図２に示すように、接合部材２８が設けられたタイヤ骨格部材１２の接合部を覆っている。また、補強ベルト層１８の幅方向両端部は、補強ベルト層１８をタイヤ径方向に投影したとき、タイヤ骨格部材１２に埋設されたサイド補強部材３２の端部とタイヤ径方向に重なっている。このように、補強ベルト層１８とサイド補強部材３２とをタイヤ径方向に重ねることで、剛性の低い部分を無くすことができるが、これに限らず、補強ベルト層１８とサイド補強部材３２とをタイヤ径方向に重ねずに配置してもよい。

また、本実施形態では、サイド補強部材３２をタイヤ骨格部材１２のタイヤ軸方向の中央部まで延ばすことで剛性を高めているが、これに限らず、サイド部２４に配置されていれば、クラウン部２６まで延ばさなくてもよい。

（作用及び効果）
次に、本実施形態に係るタイヤ１０の作用及び効果について説明する。本実施形態に係るタイヤ１０は、樹脂材料で形成されたタイヤ骨格部材１２のサイド部２４にサイド補強部材を埋設しているので、サイド部２４の剛性を高めることができる。これにより、サイド部２４が変形して路面２００上の突起とリムとの間にサイド部２４が挟み込まれる、いわゆるピンチカットを抑制できる。

また、サイド補強部材３２は、クラウン部２６まで延びており、このクラウン部２６には、補強用のコード３０が埋設されているので、クラウン部２６の剛性を高めることができる。さらに、本実施形態のタイヤ骨格部材１２は、一対のタイヤ片１２Ａを樹脂製の接合部材２８で連結して形成しているので、接着剤等で接着する場合と比べて、接合強度を高めることができる。また、タイヤ骨格部材１２のクラウン部２６には、接合部材２８を覆うように補強ベルト層１８が接着されている。これにより、他の部分より変形し易い接合部を補強することができる。

この点について、図面を用いて説明する。図２に示すように、タイヤ１０が路面２００に接地している場合、タイヤ１０には車重が作用しているので、タイヤ骨格部材１２のクラウン部２６及びトレッドゴム１６が路面に押し付けられた状態となっている。

次に、図３に示すように、タイヤ１０が路面２００上の突起２００Ａに乗り上げると、トレッドゴム１６が突起２００Ａに押し上げられ、タイヤ骨格部材１２のクラウン部２６にタイヤ径方向の応力が作用する。なお、図３では、説明の便宜上、変形を誇張して描いている。

クラウン部２６にタイヤ径方向の応力が作用すると、タイヤ骨格部材１２のタイヤ径方向内側の面には、図中矢印で示す引張応力が生じる。ここで、タイヤ骨格部材１２が補強ベルト層１８に接着されているため、接合部が補強されると共に剛性が高められ、引張応力が作用してもタイヤ骨格部材１２が変形するのを抑制できる。また、本実施形態では、補強ベルト層１８の幅方向の両端部とサイド補強部材３２とがタイヤ径方向に重なっているので、クラウン部２６の全体が補強され、変形を抑制できる。

なお、本実施形態では、一対のタイヤ片１２Ａを接合してタイヤ骨格部材１２を形成しているが、これに限らず、３つ以上のタイヤ片１２Ａを接合してタイヤ骨格部材１２を形成してもよい。この場合、隣り合うタイヤ片１２Ａの接合部にそれぞれ補強ベルト層１８を設けてもよい。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係るタイヤ５０について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を付し、説明を省略する。図４に示すように、本実施形態のタイヤ５０は、第１実施形態と同様のビード部２０、サイド部２４、及びクラウン部２６を含んで構成されたタイヤ骨格部材１２を備えている。

タイヤ骨格部材１２のタイヤ径方向外側の面には、補強ベルト層５２が接着されている。補強ベルト層５２は、コードを樹脂で被覆して形成されており、接合部材２８を覆っている。なお、補強ベルト層５２は、コードをゴムで被覆して形成してもよく、補強ベルト層５２のコードは、モノフィラメントや複数のフィラメントの集合体、あるいは、撚りコードでもよい。さらに、複数のコードを配列してもよく、布状に織り込んでもよい。コードの素材としては、有機繊維（ナイロン、ＰＥＴ、ガラス、アラミド）でもよく、スチール等の金属でもよい。

ここで、補強ベルト層５２の幅方向の両端部は、サイド補強部材３２とタイヤ径方向に重なっている。また、補強ベルト層５２は、被覆ゴム層１４で被覆されており、この被覆ゴム層１４のタイヤ径方向外側には、トレッドゴム１６が設けられている。

本実施形態のタイヤ５０によれば、補強ベルト層５２は、タイヤ骨格部材１２と被覆ゴム層１４との間に挟まれているので、タイヤ骨格部材１２から剥がれることがない。その他の作用については、第１実施形態と同様である。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態に係るタイヤ６０について説明する。なお、第１実施形態と同様の構成については、同じ符号を付し、説明を省略する。図５に示すように、本実施形態のタイヤ骨格部材１２に埋設されたサイド補強部材６２は、第１実施形態のサイド補強部材３２に対して、長さが短く形成されている。すなわち、本実施形態のサイド補強部材６２は、ビード部２０からショルダー部の近傍まで延びており、クラウン部２６には形成されていない。

本実施形態のタイヤ６０では、剛性に必要な長さのサイド補強部材６２を埋設しているので、第１実施形態のタイヤ１０と比べて、サイド補強部材６２の埋設工程を容易に行うことができる。また、サイド補強部材６２の長さを短くすることで、材料コストを低減できる。その他の作用については、第１実施形態と同様である。

以上、本発明の第１〜第３実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。例えば、第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせて、タイヤ骨格部材１２のタイヤ径方向の両面に補強ベルト層１８を接着してもよい。

１０：タイヤ、１２：タイヤ骨格部材、１６：トレッドゴム（トレッド層）、１８：補強ベルト層（接合部補強ベルト）、２０：ビード部、２４：サイド部、２６：クラウン部、２８：接合部材、３２：サイド補強部材、５０：タイヤ、５２：補強ベルト層、６０：タイヤ、６２：サイド補強部材

Claims

複数のタイヤ片をタイヤ軸方向に接合した樹脂製で環状のタイヤ骨格部材と、
前記タイヤ骨格部材に接着されると共に、タイヤ周方向に延びて前記タイヤ片の接合部を覆う接合部補強ベルトと、
前記タイヤ骨格部材及び前記接合部補強ベルトのタイヤ径方向外側に設けられたトレッド層と、
を有し、
前記タイヤ骨格部材は、一対のビード部と、前記一対のビード部からタイヤ径方向外側へ延出し、タイヤ周方向に配設された一対のサイド部と、前記一対のサイド部を連結するクラウン部とを備え、前記サイド部には、前記ビード部から前記クラウン部へ向かってタイヤ周方向と交差するサイド補強部材がタイヤ周方向に間隔を開けて埋設されているタイヤ。
前記接合部補強ベルトは、前記タイヤ骨格部材のタイヤ径方向内側に設けられている請求項１に記載のタイヤ。
前記複数のタイヤ片は、対向する端面同士が樹脂製の接合部材で接合されており、
前記接合部補強ベルトは、前記接合部材をタイヤ径方向外側から覆っている請求項１又は２に記載のタイヤ。
前記サイド補強部材は、タイヤ軸方向の中央部まで延びており、
前記接合部補強ベルトをタイヤ径方向に投影したとき、前記接合部補強ベルトの幅方向両端部が前記サイド補強部材と重なっている請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のタイヤ。