JP6284930B2 - タイヤ - Google Patents

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。例えば特開平３−１４３７０１号公報には、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。

タイヤ軸方向断面において、一般的なタイヤでは、補強層とトレッドの踏面とが、そのタイヤ半径方向内側を中心とする互いに異なる曲率を有し、タイヤ半径方向外側に凸となっている。従って、トレッドの接地時（路面からの荷重作用時）には、上記曲率が減少して平たくなるように、トレッド及び補強層が変形する。この補強層の変形は、転がり抵抗の増加に繋がる。

一方、上記した従来例では、タイヤ軸方向断面において、タイヤ骨格部材のクラウン部の外周面がタイヤ軸方向に沿って平らに形成され、該外周面に沿って補強層が配置されている。従って、一般的なタイヤと比較すれば、荷重作用時の補強層の変形は抑制されると考えられる。

しかしながら、上記した従来例では、トレッドの踏面が一般的なタイヤと同様の曲率を有しており、荷重作用時には、トレッドの踏面が路面に沿って平たくなるように変形する。加えて、タイヤ軸方向における補強層の端部が、タイヤ骨格部材のショルダー部まで達している。このため、荷重作用時における補強層の端部の変形を抑制することは難しいと考えられる。

本発明は、上記事実を考慮して、転がり抵抗を低減させることを目的とする。

本発明の第１の態様に係るタイヤは、樹脂材料からなり、タイヤ軸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軸方向断面においてタイヤ外側へ凸に湾曲したショルダー部と、前記ショルダー部に連なる平坦クラウン部とが設けられたタイヤ骨格部材と、前記平坦クラウン部の外面に沿って設けられ、タイヤ軸方向外側の端部が、平坦クラウン部のタイヤ軸方向外側の端部よりもタイヤ軸方向内側に位置する補強層と、前記平坦クラウン部及び前記補強層のタイヤ半径方向外側に設けられたトレッドと、を有している。

このタイヤでは、タイヤ骨格部材における平坦クラウン部の外面に沿って補強層が設けられており、補強層のタイヤ軸方向外側の端部が、平坦クラウン部のタイヤ軸方向外側の端部よりもタイヤ軸方向内側に位置している。従って、タイヤ軸方向において、補強層の端部がタイヤ骨格部材のショルダー部まで達している場合と比較して、荷重作用時における補強層の変形を抑制することができる。これにより、転がり抵抗を低減させることができる。

本発明の第２の態様は、第１の態様に係るタイヤにおいて、前記トレッドの外面は、タイヤ軸方向断面において、前記補強層の前記端部の位置からタイヤ軸方向内側に設けられタイヤ半径方向外側に凸となる円弧状の中央領域と、前記中央領域のタイヤ軸方向外側に連なり前記中央領域の延長線よりもタイヤ半径方向内側に形成された端部領域とを有している。

この記載のタイヤでは、トレッドの外面における端部領域が、中央領域の延長線よりもタイヤ半径方向内側に位置しているので、下層に補強層が存在しない端部領域の接地を抑制することができる。このため、トレッドの端部領域での耐偏摩耗性能を向上させることができる。

本発明の第３の態様は、第２の態様に係るタイヤにおいて、前記端部領域は、タイヤ軸方向断面において、タイヤ外側に曲率中心を有する円弧状に形成されている。

この記載のタイヤでは、端部領域が、タイヤ外側に曲率中心を有する円弧状に形成されているので、該端部領域の接地をより一層抑制することができる。このため、トレッドの端部領域での耐偏摩耗性能をより一層向上させることができる。

本発明の第４の態様は、第２の態様又は第３の態様に係るタイヤにおいて、前記トレッドの幅をＴＷとし、前記トレッドのタイヤ赤道面における前記外面と、前記中央領域と前記端部領域の境界とのタイヤ半径方向落差である落ち量をＤとすると、Ｄ／ＴＷ＝０．０３〜０．０５である。

このタイヤでは、補強層が配置される平坦クラウン部の外面が平坦なため、Ｄ／ＴＷを上記範囲とすることで、トレッドの端部領域での転がり抵抗と耐偏摩耗性能を両立させることができる。

以上説明したように、本発明に係るタイヤによれば、転がり抵抗を低減させることができる、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断面図である。ハッチングは省略されている。 タイヤを、タイヤ軸方向で切断した状態を示す、拡大断面図である。

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、トレッド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。タイヤ骨格部材１２には、サイド部１８と、ショルダー部２０と、平坦クラウン部２２とが設けられている。

サイド部１８は、タイヤ軸方向（矢印Ａ方向）両側に位置しており、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。

ショルダー部２０は、サイド部１８のタイヤ半径方向外側端部に連なり、タイヤ軸方向断面において、タイヤ外側へ凸に湾曲している。ショルダー部２０の曲率中心Ｏは、タイヤ軸方向断面において、タイヤ骨格部材１２の内側に位置している。なお、本実施形態において、ショルダー部２０の曲率中心Ｏとは、該ショルダー部２０の内面の曲率中心を意味する。ショルダー部２０の内面の輪郭が、複数の曲線で構成されている場合には、ショルダー部２０の曲率中心Ｏとは、曲率半径が最も小さい円弧の曲率中心を意味する。

ショルダー部２０の内面の曲率半径ＲＩは、例えば４．５〜３０ｍｍである。また、ショルダー部２０の外面の曲率半径ＲＯは、例えば７〜３２．５ｍｍである。この外面の曲率中心は、内面の曲率中心Ｏと一致していてもよく、また異なっていてもよい。

サイド部１８の内面の曲率半径（図示せず）は、ショルダー部２０の内面の曲率半径ＲＩの１〜２０倍である。従って、一般的なタイヤと比較して、サイド部１８の湾曲度（曲率）が小さい。

平坦クラウン部２２はショルダー部２０に連なっている。平坦クラウン部２２の外面２２Ａは、タイヤ軸方向断面において、タイヤ軸方向に沿って形成され、ショルダー部２０の外面に連続している。換言すれば、平坦クラウン部２２の外面２２Ａは、ショルダー部２０の外面の接線となっている。なお、平坦とは、完全に平らな形状に限定されるものではない。荷重作用時の補強層１４の変形への影響を無視できる程度であれば、平坦クラウン部２２の外面２２Ａに若干の凹凸形状が含まれていてもよい。また、タイヤ骨格部材を成型する際の樹脂材料のそりやひけを考慮し、平坦クラウン部の厚みの最大値と最小値の幅が１ｍｍ以内が許容される。より好ましくは、０．５ｍｍ以内である。

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する。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ＡＳＴＭ Ｄ６４８に規定されている荷重たわみ温度（０．４５ＭＰａ荷重時）が７８℃以上、ＪＩＳ Ｋ７１１３に規定される引張降伏強さが１０ＭＰａ以上、同じくＪＩＳ Ｋ７１１３に規定される引張破壊伸び（ＪＩＳ Ｋ７１１３）が５０％以上、ＪＩＳ Ｋ７２０６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。

次に、補強層１４は、平坦クラウン部２２の外面２２Ａに沿って設けられ、タイヤ軸方向外側の端部１４Ａが、平坦クラウン部２２のタイヤ軸方向外側の端部よりもタイヤ軸方向内側に位置している。換言すれば、補強層１４のタイヤ軸方向外側の端部１４Ａは、ショルダー部２０の曲率中心Ｏよりもタイヤ軸方向内側に位置している。この補強層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、平坦クラウン部２２の外面２２Ａ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。なお、タイヤ軸方向外側とは、タイヤ赤道面ＣＬから遠のく方向を指し、タイヤ軸方向内側とは、タイヤ赤道面ＣＬに近づく方向を指す。

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。

ビード部２４及びサイド部１８の外面は、被覆層２８により覆われている。被覆層２８としては、例えばゴムが用いられる。

図１及び図２において、トレッド１６は、平坦クラウン部２２及び補強層１４のタイヤ半径方向外側に設けられている。このトレッド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。

タイヤ軸方向断面において、トレッド１６の外面は、中央領域１６Ａと、端部領域１６Ｂとを有している。中央領域１６Ａは、補強層１４の端部１４Ａの位置（線Ｅ）からタイヤ軸方向内側に設けられ、タイヤ半径方向外側に凸となる円弧状に形成されている。端部領域１６Ｂの起点１６Ｃ（中央領域１６Ａと端部領域１６Ｂの境界）は、補強層１４の端部１４Ａの位置からタイヤ軸方向外側に、補強層１４のタイヤ軸方向の幅Ｗの２％の位置までの間に設定されている。補強層１４の幅Ｗは、タイヤ軸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Ｗは、タイヤ軸方向において最も外側に位置するコード３０の外側表面間の距離である。

タイヤ軸方向断面において、トレッド１６の外面の端部領域１６Ｂは、中央領域１６Ａのタイヤ軸方向外側に連なり、図２に示されるように、中央領域１６Ａの延長線Ｌよりもタイヤ半径方向内側に形成されている。一例として、端部領域１６Ｂは、タイヤ軸方向断面において、タイヤ外側に曲率中心Ｐを有する円弧状に形成されている。端部領域１６Ｂの形状はこれに限られず、補強層１４が配置されていない端部領域１６Ｂが、荷重作用時に接地することを抑制できる形状であれば、どのような形状であってもよい。

図２に示されるように、トレッド１６と補強層１４との間、並びにトレッド１６とタイヤ骨格部材１２との間には、クッションゴム３２が夫々配置される。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。

図１において、トレッド１６の幅をＴＷとし、トレッド１６のタイヤ赤道面ＣＬにおける外面と、端部領域１６Ｂの起点１６Ｃ（中央領域１６Ａと端部領域１６Ｂの境界）とのタイヤ半径方向落差である落ち量をＤとすると、Ｄ／ＴＷ＝０．０３〜０．０５である。この数値範囲外では、トレッド１６の端部領域１６Ｂでの転がり抵抗と耐偏摩耗性能を両立させることが難しい。なお、外面とは踏面を意味する。タイヤ赤道面ＣＬは中央領域１６Ａに位置しているので、トレッド１６のタイヤ赤道面ＣＬにおける外面とは、中央領域１６Ａの踏面を意味する。

（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，図２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の平坦クラウン部２２の外面２２Ａが、タイヤ軸方向に沿って平坦に形成されている。また平坦クラウン部２２の外面２２Ａに沿って補強層１４が設けられており、補強層１４のタイヤ軸方向外側の端部１４Ａが、平坦クラウン部２２のタイヤ軸方向外側の端部よりもタイヤ軸方向内側に位置している。

従って、タイヤ軸方向において、補強層１４の端部１４Ａがタイヤ骨格部材１２のショルダー部２０付近まで達している場合と比較して、荷重作用時における補強層１４の変形を抑制することができる。これにより、転がり抵抗を低減させることができる。

また、トレッド１６の外面における端部領域１６Ｂが、中央領域１６Ａの延長線Ｌよりもタイヤ半径方向内側に位置しているので、下層に補強層１４が存在しない端部領域１６Ｂの接地を抑制することができる。このため、トレッド１６の端部領域１６Ｂでの耐偏摩耗性能を向上させることができる。

更に、端部領域１６Ｂが、トレッド１６のタイヤ外側に曲率中心Ｐを有する円弧状に形成されているので、該端部領域１６Ｂの接地をより一層抑制することができる。このため、トレッド１６の端部領域１６Ｂでの耐偏摩耗性能をより一層向上させることができる。

また、補強層１４が配置される平坦クラウン部２２の外面２２Ａが平坦なため、Ｄ／ＴＷを０．０３〜０．０５とすることで、トレッド１６の端部領域１６Ｂでの転がり抵抗と耐偏摩耗性能を両立させることができる。

２０１３年４月２２日に出願された日本国特許出願２０１３−８９４６９号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載されたすべての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

（符号の説明）
１０ タイヤ
１２ タイヤ骨格部材
１４ 補強層
１４Ａ 端部
１６ トレッド
１６Ａ 中央領域
１６Ｂ 端部領域
１６Ｃ 端部領域の起点（中央領域と端部領域の境界）
１８ サイド部
２０ ショルダー部
２２ 平坦クラウン部
２２Ａ 外面
Ｄ 落ち量
Ｌ 延長線
Ｐ 曲率中心
ＴＷ 中央領域の幅

Claims (3)

1. 樹脂材料からなり、タイヤ軸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軸方向断面においてタイヤ外側へ凸に湾曲したショルダー部と、前記ショルダー部に連なる平坦クラウン部とが設けられたタイヤ骨格部材と、
   前記平坦クラウン部の外面に沿って設けられ、タイヤ軸方向外側の端部が、前記平坦クラウン部のタイヤ軸方向外側の端部よりもタイヤ軸方向内側に位置する補強層と、
   前記平坦クラウン部及び前記補強層のタイヤ半径方向外側に設けられたトレッドと、
   を有し、
   前記トレッドの外面は、タイヤ軸方向断面において、前記補強層の前記端部の位置からタイヤ軸方向内側に設けられタイヤ半径方向外側に凸となる円弧状の中央領域と、前記中央領域のタイヤ軸方向外側に連なり前記中央領域の延長線よりもタイヤ半径方向内側に形成された端部領域とを有しているタイヤ。
2. 前記端部領域は、タイヤ軸方向断面において、タイヤ外側に曲率中心を有する円弧状に形成されている請求項１に記載のタイヤ。
3. 前記トレッドの幅をＴＷとし、前記トレッドのタイヤ赤道面における前記外面と、前記中央領域と前記端部領域の境界とのタイヤ半径方向落差である落ち量をＤとすると、
   Ｄ／ＴＷ＝０．０３〜０．０５である請求項１又は請求項２に記載のタイヤ。

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