JP6331744B2 - チューブ式タイヤ及びそれを用いたタイヤ・リム組立体 - Google Patents

Description

本発明は、耐パンク性能と燃費性能とを両立したチューブ式タイヤ、及びそれを用いたタイヤ・リム組立体に関する。

自動車等の車両に広く一般に使用されているタイヤとして、空気入りタイヤが知られている。空気入りタイヤには、何らかの原因で空気が漏れて走行不能となる状態、即ちパンク状態、になり得るという欠点がある。

一方、パンク状態の心配がなく、しかも製造が比較的容易な、空気入りタイヤとは別タイプの非空気式タイヤに関する種々の技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の非空気式タイヤは、同軸的に配置された外周輪と内周輪との間を周方向に間隔をおいて配置された複数のフィンで連結したスポーク構造体と、該スポーク構造体の外周側に装着されたトレッドリングとからなるタイヤである。

特開２０１３−３９９２２号公報

しかしながら、特許文献１に開示された非空気式タイヤにおいては、スポーク構造体が周方向に間欠的に配置されている。このため、非空気式タイヤにおいては、空気入りタイヤに比べて、周方向の剛性が不均一となることから、タイヤ転動時のトレッドリングの変形が空気入りタイヤのトレッド部に比べて大きい。従って、非空気式タイヤでは、エネルギー損失が過度に大きくなり、ひいては転がり抵抗を抑制することができないことから、優れた燃費性能を発揮することができるか不明である。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、特に、耐パンク性能と燃費性能とを両立したタイヤ及びこのタイヤを用いたタイヤ・リム組立体を提供することを目的とする。

本発明に係るタイヤは、トレッドリングと、上記トレッドリングの内周面に取り付けられたチューブとを備えるチューブ式タイヤである。タイヤ子午断面視で、上記チューブ内に、上記トレッドリングの内周面に平行に延在する第１延在部と、上記第１延在部と連なりタイヤ径方向内側に延在する２つの第２延在部と、を含む隔壁が形成されている。上記チューブの内腔は、上記隔壁によって上記トレッドリングに近い第１室と、上記トレッドリングから遠い第２室と、に区画形成されている。上記第１室には弾性体が充填され、上記第２室には気体が充填されている。

また、本発明に係るタイヤ・リム組立体は、上記チューブ式タイヤと、上記チューブ式タイヤが取り付けられたリムとを含む。

本発明に係るチューブ式タイヤ（タイヤ・リム組立体）では、トレッドリングを採用するとともに、２層構造のチューブの特定領域へ充填する材料について限定を加えている。その結果、本発明に係るチューブ式タイヤ（タイヤ・リム組立体）によれば、耐パンク性能と燃費性能とを両立することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係るチューブ式タイヤの一例を示すタイヤ子午断面図である。

以下に、本発明に係るチューブ式タイヤの実施の形態（以下に示す、基本形態１及び付加的形態１及び２）並びに本発明に係るタイヤ・リム組立体の実施の形態（以下に示す基本形態２）を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、これらの実施の形態は、本発明を限定するものではない。また、上記実施の形態の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。さらに、上記実施の形態に含まれる各種形態は、当業者が自明の範囲内で任意に組み合わせることができる。

以下の説明において、タイヤ径方向とは、チューブ式タイヤ（又はタイヤ・リム組立体）の回転軸と直交する方向をいい、タイヤ径方向内側とはタイヤ径方向において回転軸に向かう側、タイヤ径方向外側とはタイヤ径方向において回転軸から離れる側をいう。また、タイヤ周方向とは、上記回転軸を中心軸とする周り方向をいう。さらに、タイヤ幅方向とは、上記回転軸と平行な方向をいい、タイヤ幅方向内側とはタイヤ幅方向においてタイヤ赤道面ＣＬ（タイヤ赤道線）に向かう側、タイヤ幅方向外側とはタイヤ幅方向においてタイヤ赤道面ＣＬ（タイヤ赤道線）から離れる側をいう。なお、タイヤ赤道面ＣＬ（タイヤ赤道線）とは、チューブ式タイヤ等の回転軸に直交するとともに、チューブ式タイヤ等のタイヤ幅の中心を通る平面（線）である。

また、本実施の形態において言及される諸規定（例えば、正規リム、正規内圧、正規荷重）は、以下に示す定義に従う。即ち、正規リムとは、ＪＡＴＭＡに規定される「標準リム」、ＴＲＡに規定される「Design Rim」、又はＥＴＲＴＯに規定される「Measuring Rim」をいう。また、正規内圧とは、ＪＡＴＭＡで規定される「最高空気圧」、ＴＲＡで規定される「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に記載の最大値、又はＥＴＲＴＯで規定される「INFLATION PRESSURES」をいう。さらに、正規荷重とは、ＪＡＴＭＡで規定される「最大負荷能力」、ＴＲＡで規定される「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に記載の最大値、又はＥＴＲＴＯで規定される「LOAD CAPACITY」をいう。

＜チューブ式タイヤ＞
［基本形態１］
図１は、本発明の実施の形態に係るチューブ式タイヤの一例を示すタイヤ子午断面図（タイヤ赤道面ＣＬを中心にタイヤ幅方向内側から両外側までの図）である。即ち、同図に示すチューブ式タイヤ１０は、トレッドリング１２と、トレッドリング１２の内周面に取り付けられたチューブ１４とを備える。

トレッドリング１２は、中実の弾性体である。トレッドリング１２は、タイヤ周方向の全周に亘って延在し、全体としてリング形状をなす。トレッドリング１２は、通常の空気入りタイヤにおいてトレッドゴムとして使用される公知の材料から構成される。

また、トレッドリング１２の外周面は、タイヤ転動時に路面と接触する面であって、空気入りタイヤのトレッド表面に相当する面である。トレッドリング１２の外周面には、ウェット路面における走行性能の向上等のために、所定の模様のトレッドパターンが形成されている。

さらに、トレッドリング１２には、排水性能向上のため、任意選択的に、タイヤ径方向に延在する貫通孔を形成することができる。また、トレッドリング１２の内周面には、排水性能向上のため、任意選択的に、所定の模様のトレッドパターンを形成することができる。

次に、チューブ１４は、天然ゴム、ブチルゴムのような合成ゴム等から構成される、中空の弾性体である。チューブ１４は、タイヤ周方向の全周に亘って延在し、全体としてリング形状をなす。チューブ１４の内腔には、空気、窒素等の気体や、熱可塑性ウレタン等の弾性体が充填される。

このような前提の下、図１に示す基本形態１のチューブ式タイヤ１０は、タイヤ子午断面視で、チューブ１４内に、トレッドリング１２の内周面に平行に延在する第１延在部１４ａ１と、第１延在部１４ａ２と連なりタイヤ径方向内側に延在する２つの第２延在部１４ａ２、１４ａ２と、を含む隔壁１４ａが形成されている。隔壁１４ａとしては、チューブ１４に用いる通常のゴム部材の他、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン、及び熱可塑性ポリウレタン等を用いることができる。

これにより、チューブ１４の内腔は、隔壁１４ａによってトレッドリング１２に近い第１室１４１と、トレッドリング１２から遠い第２室１４２と、に区画形成されている。そして、第１室１４１には弾性体が充填され、第２室１４２には気体が充填されている。

ここで、弾性体としては、例えば、天然ゴム、イソプレン・イソブチレン共重合体のハロゲン化物及びイソブチレン・パラメチルステレン共重合体のハロゲン化物からなる、加硫物並びにこれらの混合物が含まれる。また、弾性体としては、その他、熱可塑性ウレタンなどのゴム以外の弾性体も含まれる。

また、気体としては、空気が一般的であるが、その他窒素ガスや、空気と窒素との混合物等が挙げられる。

なお、第１室１４１への弾性体の注入は、図１に示す逆止弁Ｖ１を介して行い、第２室１４２への気体の注入は、同図に示す逆止弁Ｖ２を介して行う。これらの逆止弁Ｖ１、Ｖ２は、例えば、タイヤのユニフォミティを考慮して、タイヤ周方向の逆側（対向位置）に位置させることができる。特に、第１室への熱可塑性ウレタンの充填は、発泡ウレタンを、逆止弁Ｖ１を介して注入し、次いで第１室内で発泡ウレタンを硬化させることによって、行うことができる。

（作用等）
本実施の形態においては、図１に示すように、トレッドリング１２に近い第１室１４１に、弾性体を充填している。これにより、トレッドリング１２の外表面に、釘等の異物が突き刺さったような場合であっても、トレッドリング１２のタイヤ径方向内側に位置する第１室１４１に弾性体が充填されているのでパンクが回避され、優れた耐パンク性能を発揮することができる。

また、本実施の形態においては、チューブを使用せずに内腔がインナーライナ―によって区画形成されている通常の空気入りタイヤと同様に、第２室１４２に気体が充填されている。このため、タイヤ転動時にトレッドリング１２とチューブ１４とからなるユニットの回転中心が接地面側に偏るいわゆる偏芯変形が生ずることで、トレッドリング１２の変形が抑制される。よって、エネルギー損失が抑制されることから、転がり抵抗を抑制し、ひいては優れた燃費性能を発揮することもできる。

以上に示すように、本実施の形態に係るチューブ式タイヤによれば、トレッドリングを採用するとともに、２層構造のチューブの特定領域へ充填する材料について限定を加えることで、特に、耐パンク性能と燃費性能とを両立することができる。

なお、以上に示す、本実施の形態のチューブ式タイヤは、まず、トレッドリングとチューブとを別体として製造する。トレッドリングについては、材料の混合工程、材料の加工工程、グリーン体の成形工程、加硫工程及び加硫後の検査工程等を経て得る。また、チューブについては、例えば、チューブの外輪郭部分と、隔壁とを、別々に押し出し成形により用意する。次いでこの外輪郭部分と隔壁とを連結するとともに、この連結体の延在方向の両端部同士を接合して環状とした状態で、加硫を行い、チューブを得る。或いは、外輪郭部分と隔壁を一体で押し出し成形した後、延在方向の両端部同士を接合して環状とした状態で、加硫を行い、チューブを得てもよい。そして、最後に、トレッドリングとチューブとを組み合わせて、チューブ式タイヤを得る。

[付加的形態]
次に、本発明に係るチューブ式タイヤの基本形態１に対して、任意選択的に実施可能な、付加的形態１及び２を説明する。

（付加的形態１）
基本形態１においては、図１に示す第１室１４１の最大厚みＴ１は、トレッドリング１２の最大厚みＴ２の３０％以上３００％以下であること（付加的形態１）が好ましい。ここで、第１室１４１の最大厚みとは、図１に示す隔壁１４ａの延在方向に垂直に測定した場合の、第１室１４１の最大寸法をいう。また、トレッドリング１２の最大厚みＴ２とは、図１に示すトレッドリング１２の内周面の延在方向に垂直に測定した場合の、トレッドリング１２の最大寸法をいう。

最大厚みＴ１を最大厚みＴ２の３０％以上とすることで、第１室１４１の厚みを十分に確保することができる。これにより、トレッドリングの外表面に、釘等の異物が突き刺さった場合でも、トレッドリング１２のタイヤ径方向内側に位置する第１室１４１に充填された弾性体の存在により、パンクがさらに高いレベルで回避され、耐パンク性能をさらに高めることができる。

また、最大厚みＴ１を最大厚みＴ２の３００％以下とすることで、第１室１４１の厚みを過度に大きくすることなく、第２室１４２の容積を十分に確保することができる。これにより、内腔全体が弾性体で満たされた場合に比べて、第２室１４２に充填された気体の存在によって、タイヤ転動時にトレッドリング１２とチューブ１４とからなるユニットの偏芯変形が高いレベルで実現されることから、燃費性能さらに高めることができる。

なお、最大厚みＴ１をトレッド最大厚みＴ２の５０％以上２５０％以下とすることで、上記効果をそれぞれより高いレベルで奏することができる。また、トレッド最大厚みＴ２に対する最大厚みＴ１の下限値については、１００％以上とすることで、上記効果をさらに高いレベルで奏することができる。

（付加的形態２）
基本形態１又は基本形態１に付加的形態１を加えた形態においては、図１に示す第１室１４１についての、第１延在部１４ａ１に沿う領域の平均厚みｔ１と、第２延在部１４ａ２に沿う領域の平均厚みｔ２とが、ｔ１≧ｔ２の関係を満たすこと（付加的形態２）が好ましい。

ここで、第１室１４１の第１延在部１４ａ１に沿う領域の平均厚みｔ１とは、図１に示す第１延在部１４ａ１に垂直に測定した、上記領域の最大寸法と最小寸法との和の１／２の寸法をいう。同様に、第１室１４１の第２延在部１４ａ２に沿う領域の平均厚みｔ２とは、図１に示す第２延在部１４ａ２に垂直に測定した、上記領域の最大寸法と最小寸法との和の１／２の寸法をいう。

２つの平均厚みｔ１、ｔ２が、ｔ１≧ｔ２の関係を満たすことで、第１室１４１のうち、特に耐パンク性能に影響を及ぼし易い第１延在部１４ａ１に沿う領域の厚みを大きくして、耐パンク性能をさらに高めることができる。

また、上記関係を満たすことで、耐パンク性能に貢献する可能性の低い、第２延在部１４ａ１に沿う領域の平均厚みを小さくして、第１室１４１の厚みを全体として過度に大きくすることなく、第２室１４２の容積を十分に確保することができる。これにより、第２室１４２にさらに多くの気体を充填して、タイヤ転動時にトレッドリング１２とチューブ１４とからなるユニットの偏芯変形をさらに高いレベルで実現できることから、燃費性能さらに高めることができる。

＜タイヤ・リム組立体＞
［基本形態２］
本実施の形態のタイヤ・リム組立体は、上述した図１に示すチューブ式タイヤ１０と、チューブ式タイヤ１０が取り付けられたリムとを含む。本実施の形態におけるリムとは、上述した正規リムのみならず、図１に示すチューブ式タイヤ１０専用のリムも含まれる。なお、チューブ式タイヤ１０のリム組みは、従来の方法で行うことができる。

本実施の形態のタイヤ・リム組立体によれば、チューブのトレッドリング側の第１室に弾性体を充填したことにより、優れた耐パンク性能を発揮することができる。また、本実施の形態のタイヤ・リム組立体によれば、チューブのリム側の第２室に気体を充填したことにより、トレッドリングとチューブとのユニットについて、偏芯変形が高いレベルで実現されることから、優れた燃費性能を発揮することもできる。

なお、以上に示す、本実施の形態のタイヤ・リム組立体を製造する際には、まず、チューブをリムの外周面に組み付け、次いでトレッドリングを、チューブの外周面を覆うように配設する。そして、図１に示す第１室１４１には逆止弁Ｖ１を介して弾性体を充填するとともに、第２室１４２には逆止弁Ｖ２を介して気体を充填することで、所望のタイヤ・リム組立体を得ることができる。

タイヤサイズを１９５／６５Ｒ１５とし、図１に示す各構成要素を有し、表１に示す諸条件を満たす実施例１から実施例６のチューブ式タイヤを作製した。

これに対し、タイヤサイズを１９５／６５Ｒ１５とし、チューブ１４を有さないこと以外は実施例１のチューブ式タイヤと同じ構造の、従来例の空気入りタイヤを作製した。

このように作製した、実施例１から実施例６及び従来例の各試験タイヤについて、耐パンク性能と、燃費性能とについての評価を行った。それらの結果を表１に併記する。

（耐パンク性能）
各試験タイヤを正規リムにリム組みするとともに、空気圧２３０ｋＰａを充填して１８００ＣＣクラスの車両の前後輪に装着し、正規荷重が負荷された状態で、非舗装路面を速度８０〜１２０ｋｍ／ｈにて走行させ、パンクに至るまでの走行距離を測定した。そして、この測定結果に基づいて従来例を基準（１００）とした指数評価を行った。この評価は、指数が大きいほど耐パンク性能が高いことを示す。

（燃費性能）
各試験タイヤを正規リムにリム組みするとともに、空気圧２３０ｋＰａを充填して、排気量１８００ＣＣのセダン型車両に装着した。次いで、正規荷重が負荷された状態で、全長２ｋｍのテストコースにて、この車両を速度１００ｋｍ／ｈで走行させ、ガソリン１リットル当たりの走行距離を測定した。そして、この測定結果に基づいて従来例を基準（１００）とした指数評価を行った。この評価は、指数が大きいほど燃費性能が高いことを示す。

表１によれば、本発明の技術的範囲に属する（トレッドリングを採用するとともに、２層構造のチューブの特定領域へ充填する材料について限定を加えている）実施例１から実施例６のチューブ式タイヤについては、いずれも、本発明の技術的範囲に属さない、従来例の空気入りタイヤに対して、耐パンク性能と燃費性能との両立が図られていることが判る。

１０ チューブ式タイヤ
１２ トレッドリング
１４ チューブ
１４１ 第１室
１４２ 第２室
１４ａ 隔壁
１４ａ１ 第１延在部
１４ａ２ 第２延在部
ＣＬ タイヤ赤道面
Ｔ１ 第１室１４１の最大厚み
Ｔ２ トレッドリング１２の最大厚み
ｔ１ 第１延在部に沿う領域の平均厚み
ｔ２ 第２延在部に沿う領域の平均厚み
Ｖ１、Ｖ２ 逆止弁

Claims (4)

1. トレッドリングと、前記トレッドリングの内周面に取り付けられたチューブとを備えるチューブ式タイヤにおいて、
   タイヤ子午断面視で、前記チューブ内に、前記トレッドリングの内周面に平行に延在する第１延在部と、前記第１延在部と連なりタイヤ径方向内側に延在する２つの第２延在部と、を含む隔壁が形成され、前記チューブの内腔は、前記隔壁によって前記トレッドリングに近い第１室と、前記トレッドリングから遠い第２室と、に区画形成され、
   前記第１室には第１の逆止弁を介して弾性体が充填され、前記第２室には第２の逆止弁を介して気体が充填され、
   前記チューブは、タイヤ全周にわたり、タイヤ径方向及びタイヤ幅方向の少なくとも一方向において２重構造となっており、
   前記第１室はタイヤ幅方向の両側において、タイヤ径方向内側で終端している、ことを特徴とするチューブ式タイヤ。
2. 前記第１室の最大厚みは、前記トレッドリングの最大厚みの３０％以上３００％以下である、請求項１に記載のチューブ式タイヤ。
3. 前記第１室についての、前記第１延在部に沿う領域の平均厚みｔ１と、前記第２延在部に沿う領域の平均厚みｔ２とが、
   ｔ１≧ｔ２
   の関係を満たす、請求項１又は２に記載のチューブ式タイヤ。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のチューブ式タイヤと、前記チューブ式タイヤが取り付けられたリムとを含む、タイヤ・リム組立体。

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