JP6211320B2

JP6211320B2 - タイヤ

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Publication number: JP6211320B2
Application number: JP2013145806A
Authority: JP
Inventors: 好秀河野; 誓志今
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2013-07-11
Filing date: 2013-07-11
Publication date: 2017-10-11
Anticipated expiration: 2033-07-11
Also published as: CN105377579A; JP2015016806A; WO2015005171A1; US20160368323A1; CN105377579B; EP3020571B1; EP3020571A4; EP3020571A1

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。

特開平３−１４３７０１号公報

しかしながら、上記した従来例では、サイド部の補強について何ら考慮されていない。一方、サイド部をタイヤ周方向に連続的に補強すると、タイヤ径方向の剛性に対してタイヤ周方向の剛性が高くなり過ぎると考えられる。

本発明は、上記事実を考慮して、タイヤのタイヤ周方向の剛性とタイヤ径方向の剛性のバランスを考慮しつつ、耐カット性能を向上させることを目的とする。

請求項１の発明は、ビード部と、該ビード部のタイヤ半径方向外側に連なるサイド部と、該サイド部のタイヤ幅方向内側に連なり、トレッドが配置されるクラウン部とを有し、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が５０％以上である樹脂材料製のタイヤ骨格部材と、補強材が樹脂材料により被覆され、前記ビード部から前記サイド部に延びると共にタイヤ周方向に並べて配置された補強層と、を備え、前記補強層のタイヤ半径方向外側端の位置は、前記クラウン部の外周に設けられたベルト層に重なって終端している。

請求項１に記載のタイヤでは、ビード部からサイド部に延びる補強がタイヤ骨格部材に存在することで、該タイヤ骨格部材における傷の伝播速度を遅くすることができる。また、補強層がタイヤ周方向に並べられており、タイヤ周方向に一体的に連続した形態となっていないことから、タイヤ周方向の剛性が高くなり過ぎず、タイヤ半径方向の剛性とのバランスがよい。このため、タイヤのタイヤ周方向の剛性とタイヤ径方向の剛性のバランスを考慮しつつ、耐カット性能を向上させることができる。

請求項２の発明は、請求項１に記載のタイヤにおいて、前記補強層の外面は、前記タイヤ骨格部材の厚みの半分よりタイヤ外側に位置している。

請求項２に記載のタイヤでは、補強層の外面がタイヤ骨格部材の外面側に位置しているので、タイヤの曲げ変形に対する耐久性が向上する。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載のタイヤにおいて、タイヤ周方向に隣り合う前記補強層が互いに当接している。

請求項３に記載のタイヤでは、補強層がタイヤ周方向に互いに接するように配置することにより、耐カット性能を更に向上させることができる。

請求項４の発明は、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のタイヤにおいて、前記補強層は、前記ビード部に埋設されたビードコアに留められている。

請求項４に記載のタイヤでは、補強層がビードコアに留められているので、タイヤに生ずる張力を該補強層が負担することができる。このため、内圧に対する耐性が向上する。

請求項５の発明は、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載のタイヤにおいて、前記補強層が、前記ビードコアに巻き付けられている。

請求項５に記載のタイヤでは、補強層がビードコアに巻き付けられているので、タイヤに生ずる張力を該補強層がより多く負担することができる。このため、内圧に対する耐性が更に向上する。またこれによって、タイヤ骨格部材の厚みを薄くできるので、乗り心地性を向上させることができる。

請求項６の発明は、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のタイヤにおいて、前記補強層のタイヤ半径方向内側端が、前記ビード部のリム離反点よりもタイヤ半径方向内側に位置している。

請求項６に記載のタイヤでは、補強層のタイヤ半径方向内側端が、ビード部のリム離反点よりもタイヤ半径方向内側に位置しているので、縁石等の乗り上げ時におけるピンチカットを抑制することができる。

本発明に係るタイヤによれば、タイヤのタイヤ周方向の剛性とタイヤ径方向の剛性のバランスを考慮しつつ、耐カット性能を向上させることができる、という優れた効果が得られる。

図１及び図２は、第１実施形態に係り、図１は、タイヤをタイヤ回転軸に沿って切断した状態を示す斜視図である。ビード部を示す拡大断面図である。図３から図５は、第２実施形態に係り、図３は、タイヤをタイヤ回転軸に沿って切断した状態を示す斜視図である。補強層の配置の一例を示す側面図である。補強層の配置の他の例を示す側面図である。（Ａ）タイヤ半径方向内側端が幅狭に形成された補強層を示す斜視図である。（Ｂ）補強層のタイヤ半径方向内側端をビードコアに巻き付けて固定した状態を示す斜視図である。（Ａ）補強層のタイヤ半径方向内側端を、ビードコアの側部に固定した例を示す断面図である。（Ｂ）補強層のタイヤ半径方向内側端を、ビードコアから離して配置した例を示す断面図である。

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。図面において、矢印Ｃ方向はタイヤ周方向を示し、矢印Ｒ方向はタイヤ半径方向を示し、矢印Ｗ方向はタイヤ幅方向を示す。タイヤ半径方向とは、タイヤ軸（図示せず）と直交する方向を意味する。タイヤ幅方向とは、タイヤ回転軸と平行な方向を意味する。タイヤ幅方向をタイヤ軸方向と言い換えることもできる。

各部の寸法測定方法は、ＪＡＴＭＡ（日本自動車タイヤ協会）が発行する２０１３年度版ＹＥＡＲＢＯＯＫに記載の方法による。

［第１実施形態］
図１において、本実施形態に係るタイヤ１０は、タイヤ骨格部材１２と、補強層１４とを備えている。

タイヤ骨格部材１２は、樹脂材料製であり、ビード部１６と、該ビード部１６のタイヤ半径方向外側に連なるサイド部１８と、該サイド部１８のタイヤ幅方向内側に連なり、トレッド３２が配置されるクラウン部２６とを有している。なお、ここでビード部１６とは、タイヤ骨格部材１２のタイヤ径方向内側端からタイヤ断面高さの３０％までをいう。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。

ビード部１６には、ビードコア２２が埋設されている。ビードコア２２を構成する熱可塑性材料としては、オレフィン系、エステル系、アミド系、もしくはウレタン系のＴＰＥか、一部ゴム系の樹脂を混練してあるＴＰＶであることが好ましい。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７５℃以上、同じくＪＩＳＫ７１１３に規定される引張降伏伸びが１０％以上、同じくＪＩＳＫ７１１３に規定される引張破壊伸びが５０％以上、ＪＩＳＫ７１１３に規定されるビカット軟化温度（Ａ法）が１３０℃以上であることが好ましい。

ビードコア２２は円環状であり、タイヤ骨格部材１２の樹脂材料よりも高弾性率の熱可塑性材料からなる。ビードコア２２の弾性率は、タイヤ骨格部材１２の弾性率の１．５倍以上であることが好ましく、２．５倍以上であることがより好ましい。１．５倍以下では、タイヤ１０をリム２４に組み付けて空気を充填して内圧を上げると、ビード部１６がタイヤ半径方向外側に持ち上がってしまってリム２４から外れることが考えられる。ビードコア２２は、硬質樹脂を用いて、インサート成形（射出成形）などで形成されたものであってもよく、ビードコア２２の形成方法は特に限定されない。

図２に示されるように、ビードコア２２は例えば断面円形状である。また、タイヤ周方向位置によってビードコア半径が変動するように、ビードコア２２が波を打った形状とすることもできる。この場合、ビードコア２２自体がある程度伸びることが可能となり、リム組みが容易となる。また、ビードコア２２は、樹脂（熱可塑性材料）に限られるものではなく、樹脂被覆されたスチールコードをタイヤ周方向にらせん状に積み重ねて形成してもよい。

タイヤ骨格部材１２において、サイド部１８のタイヤ半径方向外側には、クラウン部２６が連なっている。クラウン部２６の外周には、ベルト層２８が設けられている。このベルト層２８は、例えば、樹脂被覆されたコードをタイヤ周方向に螺旋状に巻いて構成されている。

クラウン部２６及びベルト層２８のタイヤ半径方向外側には、トレッド３２が設けられている。このトレッド３２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３２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３２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。

補強層１４は、補強材３０が樹脂材料により被覆され、ビード部１６からサイド部１８に延びると共にタイヤ周方向に間隔を空けて並べて配置されている。この補強層１４は、平面的に延ばされた状態において、タイヤ周方向よりタイヤ半径方向に長く形成されている。樹脂材料としては、例えばタイヤ骨格部材１２を構成する樹脂材料と同様のものが用いられる。樹脂材料による被覆は、補強材３０の片面でもよいし、両面でもよい。補強材３０の両面を樹脂材料で被覆する場合、補強層１４の厚さ方向の中央に補強材３０を配置することができる。両面被覆の場合、一方の面と他方の面に対して互いに異なる樹脂材料を用いてもよい。

図１，図２において、補強材３０は、例えば撚りコードや複数のフィラメントの集合体である。補強材３０の材質は、例えば、脂肪族ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ガラス、アラミド、スチール等の金属である。補強層１４において、補強材３０は少なくともタイヤ半径方向に沿って延びている。この補強材３０に、タイヤ周方向に延びる補強材３０を組み合わせて、補強材３０が互いに交差するように重ねてもよい。この場合、補強材３０を織ったり編んだりして布状に構成してもよい。なお、補強材３０は、タイヤ半径方向やタイヤ周方向に対して傾斜していてもよい。

図２に示されるように、補強層１４のタイヤ半径方向内側端１４Ａは、ビード部１６のリム離反点Ｐよりもタイヤ半径方向内側に位置している。なお、ここでいうリム離反点Ｐとは、タイヤをタイヤの寸法に沿ったＪＡＴＭＡ（日本自動車タイヤ協会）が発行する２０１３年度版ＹＥＡＲＢＯＯＫに記載のリムに装着した際に、規定内圧無負荷状態において、タイヤがリムフランジから離間する点である。具体的には、補強層１４は、ビード部１６に埋設されたビードコア２２に留められている。具体的には、補強層１４のタイヤ半径方向内側端１４Ａが、例えばビードコア２２を一周するように該ビードコア２２に巻き付けられ、タイヤ内側から外側へ折り返されて、該補強層１４自身に接合されている。接合手段としては、熱風溶着や、熱板を用いた熱圧着が好ましい。他の接合手段として、縫製を用いてもよい。接合長さＬは、３ｍｍ以上であり、より好ましくは５ｍｍ以上、更に好ましくは１５ｍｍ以上である。なお、補強層１４のタイヤ半径方向内側端１４Ａの巻付け（折返し）は、タイヤ外側から内側であってもよい。

図１に示されるように、補強層１４のタイヤ半径方向外側端１４Ｃは、タイヤ骨格部材１２のビード部１６からサイド部１８を通り、クラウン部２６まで延び、ベルト層２８と重なっている。ベルト層２８との重なり量ＯＰは、ベルト層２８の端部からタイヤ幅方向中央側に５ｍｍ以上であることが好ましい。補強層１４は、タイヤ幅方向中央まで延びていてもよい。なお、補強層１４のタイヤ半径方向外側端１４Ｃの位置は、サイド部１８におけるタイヤ最大幅位置付近で終端していてもよいし、またクラウン部２６に至る手前（所謂バットレス部）で終端していてもよい。

図２に示されるように、補強層１４の外面１４Ｂは、タイヤ骨格部材１２の厚みの半分（線Ｈの位置）よりタイヤ外側に位置している。換言すれば、補強層１４の外面１４Ｂは、タイヤ骨格部材１２の外面側に位置している。補強層１４が、タイヤ骨格部材１２の外面に露出していてもよい。

（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。図１において、本実施形態に係るタイヤ１０では、タイヤ骨格部材１２の少なくともサイド部１８に補強層１４が存在することで、タイヤ骨格部材１２における傷の伝播速度を遅くすることができる。また、補強層１４がタイヤ周方向に並べられており、タイヤ周方向に一体的に連続した形態となっていないことから、タイヤ周方向の剛性が高くなり過ぎず、タイヤ半径方向の剛性とのバランスがよい。

また、補強層１４の外面がタイヤ骨格部材１２の外面側に位置しているので、タイヤの曲げ変形に対する耐久性が向上する。更に、補強層１４のタイヤ半径方向内側端が、ビード部１６のリム離反点Ｐよりもタイヤ半径方向内側に位置しているので、縁石等の乗り上げ時におけるピンチカットを抑制することができる。また、補強層１４がビードコア２２に係止されているので、タイヤに生ずる張力を該補強層１４が負担することができる。このため、内圧に対する耐性が向上する。またこれによって、タイヤ骨格部材１２の厚みを薄くできるので、乗り心地性を向上させることができる。

このように、本実施形態に係るタイヤ１０によれば、タイヤ周方向の剛性とタイヤ径方向の剛性のバランスを考慮しつつ、耐カット性能を向上させることができる。

［第２実施形態］
図３，図４において、本実施形態に係るタイヤ２０では、タイヤ周方向に隣り合う補強層１４が互いに当接している。この補強層１４は、少なくともタイヤ最大幅位置を含む部分で当接している。当接には、補強層１４の端面同士がタイヤ周方向に突き当たっている場合と、タイヤ半径方向に重なっている場合を含む。

この補強層１４には、タイヤ半径方向外側の幅広部１４Ｗと、タイヤ半径方向内側の幅狭部１４Ｓとが形成されている。幅広部１４Ｗは、サイド部１８のタイヤ最大幅位置を含んでいる。この幅広部１４Ｗが互いに当接している。幅狭部１４Ｓ同士は、タイヤ周方向に離間している。

図４に示される例では、幅広部１４Ｗと幅狭部１４Ｓの境界１４Ｄが、タイヤ最大幅位置より若干タイヤ半径方向内側に位置している。この境界１４Ｄの位置はこれに限られず、図５に示されるように、更にタイヤ半径方向内側に位置していてもよい。図５に示される例では、境界１４Ｄが、ビード部１６のリム離反点Ｐよりもタイヤ半径方向内側に位置している。これにより、縁石等の乗り上げ時におけるピンチカットを抑制することができようになっている。

本実施形態に係るタイヤ２０によれば、補強層１４がタイヤ周方向に互いに接するように配置されているので、耐カット性能を更に向上させることができる。

他の部分については、第１実施形態と同様であるので、同一の部分には図面に同一の符号を付し、説明を省略する。

［他の実施形態］
第１実施形態において、タイヤ周方向に隣り合う補強層１４の間に、他の補強層（図示せず）を配置してもよい。この場合、他の補強層と補強層１４とを部分的に重ねてもよい。また、他の補強層のタイヤ周方向一方側を隣接する補強層１４と部分的に重ね、タイヤ周方向他方側を隣接する補強層１４と重ねず、例えば０．１ｍｍ以上の隙間を設けるようにしてもよい。また、第２実施形態において、タイヤ周方向に隣り合う補強層１４を互いに部分的に重ねてもよい。

図６（Ａ），（Ｂ）に示されるように、補強層１４のタイヤ半径方向内側端１４Ａを幅狭に形成しておき、該タイヤ半径方向内側端１４Ａをビードコア２２に巻き付けて折り返してもよい。これにより、ビードコア２２の曲率によって補強層１４に皺が発生することを抑制できる。

図７（Ａ）に示されるように、補強層１４のタイヤ半径方向内側端１４Ａは、ビードコア２２の側方に接着等により留められていてもよい。この場合、ビードコア２２は、断面多角形であることが望ましい。また、図７（Ｂ）に示されるように、補強層１４のタイヤ半径方向内側端１４Ａは、ビードコア２２から離れていてもよい。この場合、補強層１４のタイヤ半径方向内側端１４Ａは、ビード部１６のリム離反点Ｐよりもタイヤ半径方向内側に位置することが望ましい。１つのビード部１６に複数のビードコア２２が設けられている場合には、２つのビードコア２２で補強層１４のタイヤ半径方向内側端１４Ａを挟持するようにしてもよい。

図２において、補強層１４の外面１４Ｂが、タイヤ骨格部材１２の厚みの半分（線Ｈの位置）よりタイヤ外側に位置するものとしたが、外面１４Ｂの位置はこれに限られない。例えば外面１４Ｂが、タイヤ骨格部材１２の厚みの半分（線Ｈの位置）にあってもよく、またこれよりタイヤ内側に位置していてもよい。

１０タイヤ、１２タイヤ骨格部材、１４補強層、１４Ａタイヤ半径方向内側端、１６ビード部、１８サイド部、２０タイヤ、２２ビードコア、２４リム、２６クラウン部、３０補強材、３２トレッド、Ｐリム離反点

Claims

ビード部と、該ビード部のタイヤ半径方向外側に連なるサイド部と、該サイド部のタイヤ幅方向内側に連なり、トレッドが配置されるクラウン部とを有し、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が５０％以上である樹脂材料製のタイヤ骨格部材と、
補強材が樹脂材料により被覆され、前記ビード部から前記サイド部に延びると共にタイヤ周方向に並べて配置された補強層と、を備え、
前記補強層のタイヤ半径方向外側端の位置は、前記クラウン部の外周に設けられたベルト層に重なって終端しているタイヤ。
前記補強層の外面は、前記タイヤ骨格部材の厚みの半分よりタイヤ外側に位置している請求項１に記載のタイヤ。
タイヤ周方向に隣り合う前記補強層が互いに当接している請求項１又は請求項２に記載のタイヤ。
前記補強層は、前記ビード部に埋設されたビードコアに留められている請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のタイヤ。
前記補強層のタイヤ半径方向内側端は、前記ビードコアに巻き付けられている請求項４に記載のタイヤ。
前記補強層のタイヤ半径方向内側端は、前記ビード部のリム離反点よりもタイヤ半径方向内側に位置する請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のタイヤ。