JP6238705B2 - 空気入りタイヤ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤ及びその製造方法に関するものである。

従来、特許文献１として、長手方向に並設した複数本のワイヤコイルに対して交差する２方向から他のワイヤコイルをからげるようにした構成のベルトを備えた空気入りタイヤが公知である。
また特許文献２として、交差する３方向にそれぞれ延びる複数本のベルトコードを織り合わせた構成のベルトを備えた空気入りタイヤが公知である。
また特許文献３として、網目構造を有する金属薄板からなるベルトを備えた空気入りタイヤが公知である。

しかしながら、特許文献１では、長手方向に延びるワイヤコイルに交差する他のワイヤコイルをからげているだけであるので、互いに擦れて摩耗し、場合によっては破断する恐れがある。特に軽量化のためにワイヤコイルに樹脂材料を使用した場合等にはこの問題が顕著なものとなる。
また特許文献２でも前記特許文献１に記載のものと同様に、ベルトコード同士が互いに摺接して摩耗し、場合によっては破断する恐れがある。
また特許文献３では、全体が単一の金属薄材で構成されているため、組み込まれたタイヤが縁石等に乗り上げることにより、その一部に外力が集中すると破断する恐れがある。
また前記いずれの特許文献でも、カーカスプライの軽量化を図り、耐久性を向上させるための構成に関する記載はない。

特開平１−２３７２０３号公報 特開平５−１６２５０８号公報 特開２０００−２５４１２号公報

本発明は、軽量で、耐久性に優れたカーカスプライを備えた空気入りタイヤ及びその製造方法を提供することを課題とする。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、
ベルトの内周側に配置されるカーカスプライを備えた空気入りタイヤであって、
前記カーカスプライは、
間隔を空けて特定方向に延びるように配置された複数の線材を含む基材を備え、
前記基材は、２次元的に繰り返し形成された複数の多角形部を含み、
前記各多角形部は、捩合部と単線部とにより画定され、
前記各捩合部は、前記線材のうち、隣接して配置された線材同士を２回以上捩り合わせることにより形成され、
前記各単線部は、前記捩合部を構成する線材の一方である空気入りタイヤを提供する。

この構成により、線材を２回以上捩り合わせて形成した捩合部で、線材同士の擦れを効果的に防止できる。したがって、線材同士が擦れて摩耗により破断する恐れを大幅に低減できる。また多角形部で多方向の剛性を高めることができる。さらに多角形部は同一平面上に連続的に形成されただけであるので多層化する必要がなく、軽量化が可能となる。つまり、カーカスプライの耐久性を維持しつつ軽量化が可能となる。

前記カーカスプライは、タイヤ幅方向の剛性がタイヤ周方向の剛性よりも大きいのが好ましい。

この構成により、カーカスプライの軽量化を実現しつつ、所望の耐久性及び乗心地を得ることが可能となる。

前記カーカスプライは、前記基材が帯状であり、両側部が長手方向に延びる縦線材でそれぞれ構成されているのが好ましい。

この構成により、基材の両側部の縦線材で、カーカスプライを安定した形状に維持しやすくなり、剛性バランスを優れたものとすることができる。

前記カーカスプライは、前記基材が、前記縦線材を３本以上備え、前記各縦線材の間の各分割領域にそれぞれ複数の多角形部を形成されるのが好ましい。

この構成により、カーカスプライに適切なものとなるように、各分割領域での剛性を変更することができる。

前記カーカスプライは、前記各分割領域間で形状の相違する多角形部をそれぞれ配置されるのが好ましい。

この構成により、必要とされる剛性に方向性がある場合であっても、それに応じて多角形部の形状を変更することにより対応することができる。例えば、剛性が必要とされる方向には短く、必要とされない方向には長くなるように形成すればよい。

前記カーカスプライは、前記各分割領域間で形状の相違する多角形部をそれぞれ配置されるのが好ましい。

この構成により、各分割領域での剛性の高低をカーカスプライに適した値に設定することができる。

前記カーカスプライは、前記多角形部の形状が捩合部ピッチを変更することにより調整可能であればよい。

前記カーカスプライは、前記捩合部ピッチが、線材同士の捩合回数、捩合部から延びる単線材の傾斜角度、又は、隣接する線材の間隔を変更することにより調整可能であればよい。

前記カーカスプライは、前記基材の全体をコーティングする被覆部をさらに備えるようにすればよい。

また本発明は、前記課題を解決するための手段として、
ベルトの内周側に配置されるカーカスプライを備えた空気入りタイヤであって、
前記カーカスプライは、
線材同士を互いに捩り合わせてなる捩合部と、
前記捩合部から延びる、前記線材の一方からなる単線部と、
で囲まれた多角形部を、同一平面上に連続的に形成してなる基材を備え、
前記基材の捩合部は２本の線材同士を２回以上捩り合わせることにより形成したものである。

この構成により、線材を２回以上捩り合わせて形成した捩合部で、線材同士の擦れを効果的に防止できる。したがって、線材同士が擦れて摩耗により破断する恐れを大幅に低減できる。また多角形部で多方向の剛性を高めることができる。さらに多角形部は同一平面上に連続的に形成されただけであるので多層化する必要がなく、軽量化が可能となる。つまり、カーカスプライの耐久性を維持しつつ軽量化が可能となる。

本発明によれば、タイヤのカーカスプライを、捩合部と単線部とで囲まれた複数の多角形部からなる基材を備え、捩合部を２本の線材同士を２回以上捩り合わせた構成としたので、線材同士の擦れが殆どなく、従って摩耗により切断する恐れがない。したがって、カーカスプライの耐久性を高めて、長期に亘って所望の性能を発揮させることができる。またカーカスプライを１枚で構成しても十分な剛性を確保することができるので、軽量化を図ることが可能となる。さらにカーカスプライの縦横で剛性を変化させることができるので、設計の自由度を高めて操縦安定性能に優れたタイヤとすることが可能となる。

本実施形態に係る空気入りタイヤの部分断面図である。 図１のカーカスプライの斜視図である。 図２に示す基材の平面図である。 図３に示す１つの多角形部の拡大図である。 他の本実施形態に係る空気入りタイヤの部分断面図である。 図２の変形例を示す基材の平面図である。 図２の変形例を示す基材の平面図である。 図２の変形例を示す基材の平面図である。 図２の変形例を示す基材の平面図である。 図２の変形例を示す基材の平面図である。 図２の変形例を示す基材の平面図である。

以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本実施形態に係る空気入りタイヤの部分断面図を示す。この空気入りタイヤでは、外部構造は、トレッド部１１、ショルダー部１２、サイド部１３及びビード部１４で構成されている。また内部構造は、トレッド部１１からショルダー部１２にかけて設けられるベルト１５を備える。ベルト１５の外周側に補強プライ１６が設けられている。ベルト１５の内周側にはカーカス１７が設けられている。カーカス１７はトレッド部１１からビード部１４に向かい、そこに内蔵されるビードコア１８で折り返して外面側でショルダー部１２の下端領域に至る１枚のカーカスプライ１９で構成されている。なお、図１では、他の部材については省略している。

（第１実施形態）
図２に示すように、カーカスプライ１９は基材２の表面を被覆部３で覆ってシート状としたものである。

図３に示すように、基材２は、複数本の線材４を所定位置で捩り合わせて複数の多角形部５を形成してシート状としたものである。

線材４には、スチール等の金属材料、ポリエステル、アラミド、レーヨン、ナイロン等の有機繊維からなる樹脂材料等を使用することができる。各線材４は、１本で構成してもよいが、より細い複数本を束ねてあるいは撚り合わせて１本とした構成とすることもできる。

基材２は、１本の線材４を、上下方向（縦方向）に複数本並設し、隣り合う線材同士を上下方向に所定ピッチで捩り合わせたものである。すなわち、隣り合う線材同士が捩り合わされた捩合部６と、この捩合部６から延びる一方の線材４からなる単線部７とで囲まれた多角形部５が形成される。ここでは、多角形部５は正六角形で構成されている。また捩合部６は、線材同士を２回以上捩り合わせることにより形成する。ここでは、線材同士を２回半捩り合わせることで捩合部６を形成している（図２では、捩合部６の中心位置に円形の空間部が示されているが、これは捩合状態をわかりやすくするためのものであって、実際には空間部は形成されない。）。両側部の線材４（縦線材８）は上下方向に真っ直ぐ延びたままで使用する。多角形部５は、縦線材８の間で同一平面上に連続的に形成され、ハニカム形態を構成する。

図４に示すように、１つの多角形部５に着目してより詳細に説明する。この多角形部５は、隣接する２本の線材４を捩り合わせた捩合部６から分岐してそれぞれ延びる第１線材４Ａからなる第１単線部７Ａと、第２線材４Ｂからなる第２単線部７Ｂとを有する。また、第１線材４Ａと、この第１線材４Ａに対して第２線材４Ｂとは反対側に隣接する第３線材４Ｃとを捩り合わせた第１捩合部６Ａを有する。さらに、第２線材４Ｂと、この第２線材４Ｂに対して第１線材４Ａとは反対側に隣接する第４線材４Ｄとを捩り合わせた第２捩合部６Ｂを有する。さらにまた、第１捩合部６Ａから分岐した第１線材４Ａからなる第３単線部７Ｃと、第２捩合部６Ｂから分岐した第２線材４Ｂからなる第４単線部７Ｄとを有する。第３単線部７Ｃと第４単線部７Ｄとは捩り合わされて捩合部６となる。

多角形部５の形状は捩合部ピッチすなわちハニカム密度を変更することにより、縦長あるいは横長の形状に変更することができる。ここに、捩合部ピッチとは、図３に示すように、縦方向の捩合部６の間隔（ここでは中心位置の間隔を使用）である縦ピッチＰ１と、横方向の捩合部６の間隔である横ピッチＰ２とを意味する。

縦ピッチＰ１の調整は、捩合部６の捩合回数の増減、あるいは、単線部７の傾斜角度の調整により行うことができる。

捩合部６の捩合回数は増やせば増やすほど、線材同士が擦れにくい構成とすることができるが、前述の通り使用時の線材同士の擦れを十分に防止できる２回以上であればよい。捩合回数を調整することで、捩合部６の長さを変更して縦ピッチＰ１を調整することができる。例えば、図７に示すように、捩合回数を増やすことで、各正六角形を縦長の形状とすることができるし、捩合回数を減少させることで、図示しないが横長の形状とすることもできる。

また捩合部６から延びる単線部７の傾斜角度（図３の上下方向（縦方向）に対する単線部７の傾斜角度θ）を変更することによっても縦ピッチＰ１を調整することができる。図５では、捩合部６に対する傾斜角度、すなわち縦方向に対する傾斜角度θを大きくして横長形状としている。図６では、捩合部６に対する傾斜角度、すなわち縦方向に対する傾斜角度θを小さくして縦長形状としている。

横ピッチＰ２の調整は、線材４の間隔を調整することにより行うことができる。すなわち、線材４の間隔を広くすることにより多角形部５を横長とすることができ、狭くすることにより縦長とすることができる。

このように、捩合部６の捩合回数の増減又は単線部７の傾斜角度θの調整により正六角形を縦長又は横長のいずれの形状にも調整することができる。縦長形状とすることにより、横方向に比べて縦方向の剛性を小さくすることができる。一方、横長形状とすることにより、縦方向に比べて横方向の剛性を小さくすることができる。

また基材２の多角形部５の形状は六角形（正六角形のほか、縦長又は横長の六角形を含む）に限らず、図８に示す四角形としてもよい。すなわち、捩合部６に対して単線部７の長さを十分に大きくすることにより四角形とすることができる。図８では多角形部５は菱形形状となっている。

前記構成からなる基材２は、図示しない薄いゴム（トッピングゴム）で被覆したり、フィルム状の合成樹脂を熱溶着させてコーティングしたりして被覆部３を形成することによりカーカスプライ１９となる。

前記構成からなるカーカスプライ１９では、従来では調整が困難であった縦剛性と横剛性のバランスを自由に設定することができる。また線材同士の捩合部６は、２回以上の捩合回数で捩り合わせるようにしているので、使用（タイヤによる走行）状態で線材同士が擦れることがない。したがって、線材４が摩耗により損傷して切断に至る心配がない。

（第２実施形態）
図９は第２実施形態に係る空気入りタイヤの部分断面図である。この空気入りタイヤでは、カーカスプライ１９を２枚重ね、ビードコア１７側の内側に配置される第１カーカスプライ１９Ａの終端位置をビード部とサイド部の境界領域とし、ビードコア１７とは反対側の外側に配置される第２カーカスプライ１９Ｂの終端位置をショルダー部１２とサイド部１３の境界領域としている。ここでは、重ねる２枚のカーカスプライ１９は同一形態の基材２を有する構成としたが、一方を縦長で横剛性を大きくしたものとし、他方を横長で縦剛性を大きくしたものとしてもよい。これによれば、縦剛性と横剛性のバランスを適切なものとして、乗心地性能を高めることが可能となる。

従来品の一般構造であるカーカスプライを備えた空気入りタイヤと、線材同士を編んだ比較例のカーカスプライを備えた空気入りタイヤと、本発明に係るカーカスプライ１９を備えた空気入りタイヤとで実車フィーリングテストを行った。詳しくは、サイズが２０５／６０R１６ ９２Hで、空気圧が１８０ｋＰａのタイヤを使用し、耐久性、横剛性、縦剛性、操安性（操縦安定性）、乗心地の各項目について評価した。以下に示すこれらの値は、従来品一般構造１を１００とした場合の指数を示す。
耐久性では、ＪＩＳ Ｄ４２３０に準拠してタイヤの耐久性能試験を行い、測定値を指数化した。数値が大きい程、耐久性に優れていることを示す。
横剛性では、車両指定の空気圧としたうえで、実車の荷重に相当する荷重を負荷した状態において、タイヤに幅方向の横力を更に負荷したときの変位を測定し、その逆数を算出した。従来品一般構造１の結果を１００として指数で評価し、数値が大きいほど横剛性が大きいことを示す。
縦剛性では、車両指定の空気圧としたうえで、実車の荷重に相当する荷重を負荷した状態における変位を測定し、その逆数を算出した。従来品（一般構造）の結果を１００として指数で評価し、数値が大きいほど縦剛性が大きいことを示す。
操縦安定性能では、実車を用いて、ドライ路面走行及びウエット路面走行の官能評価により比較を実施した。従来品一般構造１の場合を１００として実施例を指数で評価した。数値が大きいほど操縦安定性能が高く好ましい。

従来品一般構造１：撚り合わせた線材を複数本並べて配置し、ゴム等で被覆したもの
従来品一般構造２：従来品一般構造１のカーカスプライを２枚重ねたもの
比較例１：長手方向に並設した複数本のワイヤコイルに対して交差する２方向から他のワイヤコイルをからげたもの（特開平１−２３７２０３号公報参照）
比較例２：交差する３方向にそれぞれ延びる複数本のベルトコードを織り合わせたもの（特開平５−１６２５０８号公報参照）
実施例１：図２に示すカーカスプライ（第１実施形態）
実施例２：図２に示すカーカスプライを２枚重ねたもの（第２実施形態）
実施例３：図２に示すカーカスプライで、ハニカム密度を変更したもの

前記表１から明らかなように、耐久性については、線材をからげる等した比較例１や２のような低下はなかった。また横剛性、縦剛性、操安性能（操縦安定性能）については、実施例１〜３のいずれでも十分に高めることができた。乗心地については、実施例１、２では若干低下するものの、縦剛性と横剛性のバランスを考慮した実施例３では低下することはなかった。

このように、前記実施形態に係るカーカスプライ１９を備えた空気入りタイヤによれば、耐久性、剛性及び操縦安定性能のいずれでも優れた効果を発揮した。また乗心地については、実施例３のように縦剛性と横剛性のバランスを考慮することにより悪化することを防止することが可能であることが分かった。

なお、本発明は、前記実施形態に記載された構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、横方向に並設した複数本の線材４を、隣接する線材同士で縦方向の所定位置で捩り合わせることにより基材２を形成するようにしたが、互いに交差する斜め方向に延びる線材同士を互いに捩り合わせることによって基材２を形成するようにしてもよい。

また前記実施形態では、基材２を２本の縦線材８によって挟まれた１つの領域に多数の多角形部５を形成した構成としたが、例えば、図８に示すように、縦線材８を３本設けることにより２箇所の分割領域（第１分割領域９及び第２分割領域１０）を有する構成としてもよい。各分割領域にはそれぞれ複数の多角形部５が形成されているが、第１分割領域９に形成される多角形部５と第２分割領域１０に形成される多角形部５とでその形状を相違させるようにしてもよい。すなわち、第１分割領域９の多角形部５は正六角形で形成されているのに対し、第２分割領域１０の多角形部５は縦長（幅狭）の六角形で形成されている。

さらに図８では、基材２を３本の縦線材８により２つの分割領域を形成するようにしたが、図９に示すように３つの分割領域を形成するようにしてもよいし、図示しないが５つの分割領域を形成するようにしてもよい。そして、各分割領域で多角形部５の形状やサイズを変更する等により剛性を相違させるようにすればよい。なお、分割領域はこれら例示の数に限らず、用途に応じて分割数を自由に変更することも可能である。

また各分割領域の多角形部５は、全て六角形で構成したが、前記第１実施形態と同様に、四角形等の他の多角形で構成してもよい。また各分割領域で、多角形の形状を相違させてもよい。例えば、多角形部を、第１分割領域では六角形、第２領域では四角形としてもよい。また、境界部分の縦線材に形成される捩合部の長さは同じでなくてもよく、位置も縦方向にずれていてもよい。これは、多角形部がいずれの形状のものであっても同じである。

２…基材
３…被覆部
４…線材
４Ａ…第１線材
４Ｂ…第２線材
４Ｃ…第３線材
４Ｄ…第４線材
５…多角形部
６…捩合部
６Ａ…第１捩合部
６Ｂ…第２捩合部
７…単線部
７Ａ…第１単線部
７Ｂ…第２単線部
７Ｃ…第３単線部
７Ｄ…第４単線部
８…縦線材
９…第１分割領域
１０…第２分割領域
１１…トレッド部
１２…ショルダー部
１３…サイド部
１４…ビード部
１５…ベルト
１６…補強プライ
１７…カーカス
１８…ビードコア
１９…カーカスプライ

Claims (12)

1. ベルトの内周側に配置されるカーカスプライを備えた空気入りタイヤであって、
   前記カーカスプライは、
   間隔を空けて特定方向に延びるように配置された複数の線材を含む基材を備え、
   前記基材は、２次元的に繰り返し形成された複数の多角形部を含み、
   前記各多角形部は、捩合部と単線部とにより画定され、
   前記各捩合部は、前記線材のうち、隣接して配置された線材同士を２回以上捩り合わせることにより形成され、
   前記各単線部は、前記捩合部を構成する線材の一方であることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記カーカスプライは、タイヤ幅方向の剛性がタイヤ周方向の剛性よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記カーカスプライは、前記基材が帯状であり、両側部が長手方向に延びる縦線材でそれぞれ構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記カーカスプライは、前記基材が、前記縦線材を３本以上備え、前記各縦線材の間の各分割領域にそれぞれ複数の多角形部を形成されることを特徴とする請求項３に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記カーカスプライは、前記基材を構成する各多角形部の形状が相違していることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
6. 前記カーカスプライは、前記各分割領域間で形状の相違する多角形部をそれぞれ配置されることを特徴とする請求項４に従属する請求項５に記載の空気入りタイヤ。
7. 前記カーカスプライは、前記多角形部の形状が捩合部ピッチを変更することにより調整可能であることを特徴とする請求項５又は６に記載の空気入りタイヤ。
8. 前記カーカスプライは、前記捩合部ピッチが、線材同士の捩合回数、捩合部から延びる単線材の傾斜角度、又は、隣接する線材の間隔を変更することにより調整可能であることを特徴とする請求項７に記載の空気入りタイヤ。
9. 前記カーカスプライは、前記基材の全体をコーティングする被覆部をさらに備えたことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
10. ベルトの内周側に配置されるカーカスプライを備えた空気入りタイヤであって、
    前記カーカスプライは、
    線材同士を互いに捩り合わせてなる捩合部と、
    前記捩合部から延びる、前記線材の一方からなる単線部と、
    で囲まれた多角形部を、同一平面上に連続的に形成してなる基材を備え、
    前記基材の捩合部は２本の線材同士を２回以上捩り合わせることにより形成したことを特徴とする空気入りタイヤ。
11. 線材同士を互いに２回以上捩り合わせてなる捩合部と、前記捩合部から延びる、前記線材の一方からなる単線部と、で囲まれた多角形部を、同一平面上に連続的に形成する基材からなるカーカスプライの形成工程を備えることを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
12. さらに、前記基材の全体を被覆部でコーティングするカーカスプライの形成工程を備えることを特徴とする請求項１１に記載の空気入りタイヤの製造方法。

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