JP6504968B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

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本発明は空気入りタイヤに関する。
空気入りタイヤではカーカスが空気入りタイヤの大まかな形状を形成している。そしてカーカスのタイヤ径方向外側にベルトが設けられている。ベルトにはタイヤ周方向に対して斜めにコードが埋め込まれている(例えば特許文献1参照)。空気入りタイヤの幅方向断面を見ると、カーカスは、タイヤ幅方向中央においてタイヤ径方向外側の頂点を有し、タイヤ幅方向両側においてタイヤ径方向内側へ落ち込んでいる。ベルトは、カーカスに沿って設けられているため、カーカスと同様に、タイヤ幅方向中央においてタイヤ径方向外側の頂点を有し、タイヤ幅方向両側においてタイヤ径方向内側へ落ち込んでいる。
空気入りタイヤが接地するとベルトは平面である地面に近い形に変形する。つまり、ベルトのタイヤ幅方向両側部分がタイヤ径方向外側へ向かって曲がる。そのため空気入りタイヤが転動すると、接地する度にベルトのタイヤ幅方向両側部分がタイヤ径方向外側へ繰り返し曲がることになる。その結果、ベルトのタイヤ幅方向両側部分を起点にしてセパレーションが生じやすくなる。
ところで、多くの空気入りタイヤでは、ベルトのタイヤ幅方向両側部分とカーカスとの間に緩衝材が挿入されている(例えば、特許文献2の空気入りタイヤにおけるベルトクッションゴム10や、特許文献3の空気入りタイヤにおけるベルトクッション層11参照)。また、別の提案の空気入りタイヤでは、2枚のベルトの間にタイヤ幅方向両側で厚い緩衝材が挿入されている(例えば特許文献4の緩衝ゴム層7参照)。緩衝材が挿入されていると、挿入されていないと仮定した場合よりも、ベルトが平面に近い形になっている。そのため、空気入りタイヤが接地したときのベルトのタイヤ幅方向両側部分のタイヤ径方向外側への曲がる量が小さく、ベルトのタイヤ幅方向両側部分を起点にしたセパレーションが生じにくくなっている。
特開2000−177314号公報 特開2012−106572号公報 特開2005−35404号公報 特開2004−352040号公報
しかし、このような緩衝材が挿入されていても、空気入りタイヤが接地したときにベルトのタイヤ幅方向両側部分が曲がることは、十分には抑制されていない。
本発明はこのような実情に鑑みてなされたものであり、接地時にベルトのタイヤ幅方向両側部分が曲がることが抑制され、セパレーションが生じにくくなった空気入りタイヤを提供することを課題とする。
本実施形態の空気入りタイヤは、タイヤ幅方向両側においてカーカスとそのタイヤ径方向外側のベルトとの間に緩衝材が挿入された空気入りタイヤであって、前記緩衝材の前記ベルト側に、タイヤ周方向に対して角度を有して伸びる凸部と凹部とがタイヤ周方向に交互に形成されていることを特徴とする。
本実施形態の空気入りタイヤでは、接地時にベルトのタイヤ幅方向両側部分が曲がることが抑制され、セパレーションが生じにくくなっている。
本実施形態の空気入りタイヤ10のタイヤ幅方向の半断面図。 本実施形態の空気入りタイヤ10の緩衝材30付近の部分のタイヤ幅方向の拡大断面図。 カーカス13への貼り付け前の単体での緩衝材30の斜視図。 本実施形態において緩衝材30の上に第1ベルト22が重なった状態のものをタイヤ幅方向外側から見た図。 本実施形態において緩衝材30の上に第1ベルト22が重なった状態のものを第1ベルト22側から見た図。 変更例の緩衝材をタイヤ幅方向外側から見た図。
図1に本実施形態の空気入りタイヤ10を示す。本実施形態の空気入りタイヤ10は、束ねられた鋼線にゴムが被覆されたビードコア11と、ビードコア11のタイヤ径方向外側に設けられたゴム製のビードフィラー12とからなるビード部を、タイヤ幅方向両側に有する。カーカス13が、タイヤ幅方向両側でビード部を包むと共に、これらのビード部間で空気入りタイヤ10の骨格を形成している。カーカス13は複数のプライコードがゴムで被覆されて形成されたものである。プライコードとしては、ポリエステルやナイロン等でできた有機繊維コードや、スチールコード等が用いられる。本実施形態ではカーカス13が2枚設けられているが、枚数はこれに限定されない。
カーカス13よりタイヤ径方向外側には複数のベルトが積層されたベルト層20が設けられている。ベルトはスチール製等の複数本のコード21がゴムで被覆されたものである。本実施形態では、ベルト層20ではタイヤ径方向内側の第1ベルト22とタイヤ径方向外側の第2ベルト24とが積層されている。第1ベルト22の幅は第2ベルト24の幅よりも広い。そのため第1ベルト22の端部22aは第2ベルト24の端部24aよりもタイヤ幅方向外側にある。
ベルト層20よりタイヤ径方向外側にはベルト補強層14が設けられている。ベルト補強層14は、有機繊維製等の複数本のコードがゴムで被覆されたものである。ベルト補強層14は、第1ベルト22及び第2ベルト24をタイヤ径方向外側から覆っている。ベルト補強層14よりタイヤ径方向外側には接地面を有するトレッド15が設けられている。接地面の曲率はタイヤ幅方向の場所により異なり、タイヤ幅方向中央側では曲率が小さく(曲率半径が大きく)、タイヤ幅方向外側では曲率が大きい(曲率半径が小さい)。
また、カーカス13のタイヤ幅方向両側にはサイドウォール17が、カーカス13の内側にはインナーライナー18が、それぞれ設けられている。以上の部材の他にも空気入りタイヤ10の機能上の必要性に応じて複数の部材が設けられている。
図1、図2に示されているように、タイヤ幅方向両側において、カーカス13と第1ベルト22との間にゴム部材である緩衝材30が挿入されている。そのため、カーカス13と第1ベルト22とは、タイヤ幅方向外側の緩衝材30の有る領域では離隔し、タイヤ幅方向内側の緩衝材30の無い領域では接している。緩衝材30のタイヤ幅方向外側の端部30aは、図2のように第1ベルト22の端部22aよりもタイヤ幅方向外側にあっても良いが、第1ベルト22の端部22aとタイヤ幅方向に同じ位置にあっても良い。また、緩衝材30はタイヤ幅方向内側へ向かって徐々に薄くなっている。
ここで緩衝材30の形状について説明する。
図3、図4に示されているように、緩衝材30の第1ベルト22側には凹凸部36が形成されている。凹凸部36では、タイヤ周方向に対して角度を有して伸びる凸部32と凹部34とが、タイヤ周方向に交互に形成されている。本実施形態では凹凸部36はタイヤ幅方向外側から見ると波形状となっている。
ここで、全ての凸部32の頂点32aを通る円C(図4に二点鎖線で示されている)を想定する。円Cは、タイヤ幅方向には、第1ベルト22の端部22aと同じ位置にあるものとする。その場合に、円C上における隣り合う2つの凸部32の頂点32aの間の弧の長さwは、その円Cの周長の1/2000以上1/4以下の長さであることが望ましい。また、凸部32の頂点32aの位置における緩衝材30の厚みh1は0.5mm以上10mm以下、凹部34の底部34aの位置における緩衝材30の厚みh2は0.2mm以上8mm以下であることが望ましい。ここで緩衝材30の厚みとは、完成した空気入りタイヤ10における、緩衝材30の第1ベルト22の端部22aと接する位置でのタイヤ径方向の長さのことである。さらに、凸部32の頂点32aの位置における厚みh1と凹部34の底部34aの位置における厚みh2との差が5mm以内であることが望ましい。
このような緩衝材30を備えるため、本実施形態の空気入りタイヤ10は次の特徴を有する。
まず、本実施形態では、図2に示されているように、緩衝材30の凹凸部36のタイヤ幅方向外側の端部36aは第1ベルト22の端部22aと一致している。しかし、凹凸部36のタイヤ幅方向外側の端部36aは第1ベルト22の端部22aよりもタイヤ幅方向外側にあっても良い。また、凹凸部36のタイヤ幅方向内側の端部36bは、緩衝材30のタイヤ幅方向内側の端部30bと一致している。
そして、図4に示されているように、第1ベルト22の緩衝材30と接している部分は、緩衝材30の凹凸部36の波形状に合わせて波打っている。緩衝材30の凹凸部36のタイヤ幅方向外側の端部36aが第1ベルト22の端部22aと一致しているため、第1ベルト22はその端部22aまで波打っている。このとき、第1ベルト22のコード21は、緩衝材30の波形状に合わせて曲がっている。第2ベルト24の端部24a及びその付近の部分も、第1ベルト22の波打っている部分と接している場合は、第1ベルト22に合わせて波打っている。
また、図5に示されているように、タイヤ周方向と第1ベルト22のコード21の延長方向とのなす角の角度θ1は、15°以上30°以下であることが望ましい。また、タイヤ周方向と緩衝材30の凸部32の延長方向とのなす角の角度θ2は、105°以上120°以下であることが望ましい。そして、第1ベルト22のコード21と緩衝材30の凸部32及び凹部34とのなす角の角度が、60°以上120°以下であることが望ましい。
以上のように、本実施形態の空気入りタイヤ10では、緩衝材30の第1ベルト22と接する部分に凹凸部36が形成されている。そして、第1ベルト22の端部22aを含むタイヤ幅方向両側部分が緩衝材30の凹凸部36に接しているため、第1ベルト22のタイヤ幅方向両側部分に緩衝材30の凹凸部36の形状に合わせた凹凸が形成されている。この凹凸が第1ベルト22のタイヤ幅方向両側部分を補強するため、第1ベルト22のタイヤ幅方向両側部分がタイヤ径方向へ曲がりにくくなっている。その結果、空気入りタイヤ10の接地時に第1ベルト22のタイヤ幅方向両側部分が曲がることが抑制され、セパレーションが生じにくくなっている。
また、タイヤ周方向と第1ベルト22のコード21の延長方向とのなす角の角度θ1が15°以上30°以下で、タイヤ周方向と緩衝材30の凸部32の延長方向とのなす角の角度θ2が105°以上120°以下であれば、第1ベルト22のコード21と緩衝材30の凸部32とのなす角の角度が90°に近くなる。そのため、タイヤ径方向外側から見て、第1ベルト22のコード21と緩衝材30の凸部32との交点の密度が密になる。その結果、緩衝材30の凸部32に押されて第1ベルト22のコード21に形成される凹凸の密度が密になり、第1ベルト22の凹凸による補強効果が高まる。そして、空気入りタイヤ10の接地時に第1ベルト22のタイヤ幅方向両側部分が曲がることがさらに抑制され、セパレーションがさらに生じにくくなっている。
また、全ての凸部32の頂点32aを通る円C上における隣り合う2つの凸部32の頂点32aの間の弧の長さwが、その円Cの周長の1/4の長さであれば(つまり緩衝材30がタイヤ周方向に4つの凸部32を有していれば)、第1ベルト22の若干の補強効果は確保される。そして、前記長さwがこれより短いほど、第1ベルト22の補強効果が高まる。また、前記長さwが前記の円Cの周長の1/2000以上の長さであれば、緩衝材30の凹凸に沿って第1ベルト22が凹凸になることができ、緩衝材30と第1ベルト22とが密着することができる。そのため緩衝材30と第1ベルト22との間にエアが入りにくくなる。
また、凸部32の頂点32aの位置における緩衝材30の厚みh1が0.5mm以上10mm以下、凹部34の底部34aの位置における緩衝材30の厚みh2が0.2mm以上8mm以下であれば、第1ベルト22を平面に近い形にすることができ、しかも、緩衝材30が厚過ぎることにより第1ベルト22のタイヤ幅方向両側部分がタイヤ幅方向中央部分よりもタイヤ径方向外側に反り上がることを防ぐことができる。また、凸部32の頂点32aの位置における緩衝材30の厚みh1と凹部34の底部34aの位置における緩衝材30の厚みh2との差が5mm以内であれば、これらの位置における緩衝材30の厚みの差が大きくなり過ぎて凹部34にエアが入ることを防ぐことができる。
以上の実施形態に対して、発明の要旨を逸脱しない範囲で、様々な変更、置換、省略等を行うことができる。
例えば、緩衝材の凹凸の形状は波形状に限定されない。図6(a)の変更例では、緩衝材130の凸部132は、タイヤ周方向断面上で三角形である。また図6(b)の変更例では、緩衝材230の凸部232は、タイヤ周方向断面上で台形である。このように凹凸の形状として様々なものが挙げられる。ただし、タイヤ周方向断面上で、2つの凸部が形成する凹部に角部(例えば図6(a)における凹部134の底部134aや、同(b)における凹部234の角部234a)がある場合はその角部の角度が90°以上であることが望ましく、凹部に角部が無いこと(例えば図4の波形状であること)がさらに望ましい。
比較例及び実施例の空気入りタイヤのベルトセパレーション性を評価した。ベルトセパレーションとはベルト端部からのセパレーションのことで、ベルトセパレーション性とはベルトセパレーションの生じ難さのことである。
比較例及び実施例の空気入りタイヤの特徴は表1の通りである。比較例1の空気入りタイヤは、特開2004−352040号公報のタイヤを再現したものであり、その緩衝材に凹凸は形成されていない。一方実施例1〜4の空気入りタイヤは、上記実施形態の空気入りタイヤ10を再現したものであり、その緩衝材に波形状の凹凸が形成されたものである。実施例1〜4では、ベルトのコードの延長方向とタイヤ周方向とのなす角の角度及び緩衝材の凸部の延長方向とタイヤ周方向とのなす角の角度が、表1に記載のように異なる。実施例1〜3ではベルトのコードと緩衝材の凸部とがなす角度が90°であるのに対し、実施例4ではその角度が67°である。いずれの空気入りタイヤも、サイズが265/70R16、第1ベルトの幅が214mm、第2ベルトの幅が202mmである。
これらの空気入りタイヤを、正規リムにリム組みし正規内圧とし正規荷重を負荷して、ドラム試験機上で走行させた。そして、ベルトセパレーションが発生するまでの走行距離を測った。なお正規リムとはJATMA、TRA、ETRTO等の規格に定められている標準リムのことである。また正規荷重とは前記規格に定められている最大荷重のことである。また正規内圧とは前記最大荷重に対応した内圧のことである。比較例1の測定結果を100とし、その他の空気入りタイヤの測定結果をこれに対する相対的な指数で表した。指数が大きいほどベルトセパレーションが発生するまでの走行距離が長く、ベルトセパレーション性に優れていることを表している。
結果は表1の通りで、実施例1〜4の空気入りタイヤは比較例1の空気入りタイヤよりもベルトセパレーション性に優れることが確認できた。また、ベルトのコードと緩衝材の凸部とがなす角度が90°である実施例1〜3の空気入りタイヤは、特にベルトセパレーション性に優れることが確認できた。
10…空気入りタイヤ、11…ビードコア、12…ビードフィラー、13…カーカス、14…ベルト補強層、15…トレッド、17…サイドウォール、18…インナーライナー、20…ベルト層、21…コード、22…第1ベルト、22a…第1ベルト22の端部、24…第2ベルト、24a…第2ベルト24の端部、30…緩衝材、30a…緩衝材30のタイヤ幅方向外側の端部、30b…緩衝材30のタイヤ幅方向内側の端部、32…凸部、32a…凸部32の頂点、34…凹部、34a…凹部34の底部、36…凹凸部、36a…凹凸部36のタイヤ幅方向外側の端部、36b…凹凸部36のタイヤ幅方向内側の端部、130…緩衝材、132…凸部、134…凹部、134a…凹部134の底部、230…緩衝材、232…凸部、234…凹部、234a…凹部234の角部

Claims (4)

  1. タイヤ幅方向両側においてカーカスとそのタイヤ径方向外側のベルトとの間に緩衝材が挿入された空気入りタイヤであって、
    前記緩衝材の前記ベルト側に、タイヤ周方向に対して角度を有して伸びる凸部と凹部とがタイヤ周方向に交互に形成されている、空気入りタイヤ。
  2. タイヤ周方向と前記ベルトに埋め込まれたコードの延長方向とのなす角の角度が15°以上30°以下であり、タイヤ周方向と前記緩衝材の前記凸部の延長方向とのなす角の角度が105°以上120°以下である、請求項1に記載の空気入りタイヤ。
  3. 全ての前記凸部の頂点を通る円上における隣り合う2つの凸部の頂点の間の弧の長さが、その円の周長の1/2000以上1/4以下の長さである、請求項1又は2に記載の空気入りタイヤ。
  4. 前記緩衝材の厚みが、前記凸部の頂点の位置において0.5mm以上10mm以下、前記凹部の底部の位置において0.2mm以上8mm以下であり、前記凸部の頂点の位置における厚みと前記凹部の底部の位置における厚みとの差が5mm以内である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
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