JP6611418B2 - タイヤ - Google Patents

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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。
軽量化やリサイクルのし易さから、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー等をタイヤ材料として用いることが提案されており、例えば、特許文献1には、タイヤ本体を熱可塑性の高分子材料を用いて成形した空気入りタイヤが開示されている。
特開平3−143701号公報
特許文献1の空気入りタイヤでは、トレッド底部に補強層を設けることにより剛性を高めている。しかしながら、軽量化及びタイヤとしての縦バネ低減のためにタイヤ本体を薄肉化した場合、耐圧性能や衝撃耐久性が低下してしまう。
本発明は上記事実を考慮し、耐圧性能及び衝撃耐久性を向上させることのできるタイヤを提供することを目的とする。
本発明の請求項1に係るタイヤは、ビードコアを覆うビード部と、前記ビード部からタイヤ半径方向外側に延びるサイド部と、前記サイド部からタイヤ幅方向内側に延びるクラウン部と、を有し、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が50%以上の樹脂製のタイヤ骨格部材と、樹脂又はゴムで被覆された複数のコードを備え、前記タイヤ骨格部材の前記ビード部から前記サイド部へ延びて少なくとも前記サイド部の内周面を覆う補強層と、を備えている。
上記構成によれば、ビード部からサイド部に延びる補強層がタイヤ骨格部材のサイド部の内周面を覆っているため、タイヤ骨格部材を薄肉化した場合であっても、耐圧性能や衝撃耐久性の低下を抑制することができる。
本発明の請求項2に係るタイヤは、請求項1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の端部は、少なくともタイヤ骨格部材のタイヤ半径方向内側端まで延びている。
上記構成によれば、補強層のタイヤ半径方向内側の端部がタイヤ骨格部材のタイヤ半径方向内側端まで延びているため、タイヤ骨格部材に生じる張力を補強層で負担することができる。したがって、耐圧性能を向上させることができる。
本発明の請求項3に係るタイヤは、請求項2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の端部は、前記サイド部の内周面から前記ビード部の内周面を通って前記ビード部の外周面まで延びている。
上記構成によれば、補強層のタイヤ半径方向内側の端部がサイド部の内周面からビード部の内周面を通ってビード部の外周面まで延びているため、タイヤ骨格部材に生じる張力を補強層でより多く負担することができる。したがって、耐圧性能を更に向上させることができる。
本発明の請求項4に係るタイヤは、請求項1〜3のいずれか1項に記載のタイヤにおいて、前記補強層は、前記タイヤ骨格部材の前記ビード部からそれぞれ前記クラウン部の内周面まで延びている。
上記構成によれば、2本の補強層がタイヤ骨格部材のビード部からそれぞれクラウン部の内周面まで延びている。タイヤが路面上の突起等に乗り上げた際に、クラウン部のうち曲げによる引張応力が最も大きくなる内周面まで補強層を延ばすことにより、衝撃耐久性を向上させることができる。
本発明の請求項5に係るタイヤは、請求項4に記載のタイヤにおいて、前記補強層のタイヤ半径方向外側の端部はオーバーラップしている。
上記構成によれば、補強層のタイヤ半径方向外側の端部同士がオーバーラップしているため、より多くの張力を補強層に負担させることができる。したがって、耐圧性能を更に向上させることができる。
本発明の請求項6に係るタイヤは、請求項1〜5のいずれか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の端部には、タイヤ半径方向に複数の切り込みが形成されている。
上記構成によれば、補強層のタイヤ半径方向内側の端部に複数の切り込みが形成されている。したがって、成形時に径の小さいビード側において補強層が切り込み部分でオーバーラップするため、補強層のしわの発生を抑制することができる。
本発明の請求項7に係るタイヤは、請求項1〜6のいずれか1項に記載のタイヤにおいて、前記補強層の前記複数のコードは、それぞれラジアル方向に延びてタイヤ周方向に並列されており、タイヤ周方向に向かって前記複数のコードの長さが周期的に変化している。
上記構成によれば、ラジアル方向に延びたコードの長さがタイヤ周方向に向かって周期的に変化している。つまり、補強層がコードの短い部分とコードの長い部分とを有しているため、成形時に径の小さいビード側において補強層にしわが発生することを抑制することができる。
本発明の請求項8に係るタイヤは、請求項1〜7のいずれか1項に記載のタイヤにおいて、前記タイヤ骨格部材の外周面には、前記ビード部から前記クラウン部まで延びるゴム被覆層が設けられており、前記補強層のタイヤ半径方向内側の端部が前記ゴム被覆層によって覆われている。
上記構成によれば、補強層の外周面にゴム被覆層が設けられており、補強層のタイヤ半径方向内側の端部がゴム被覆層によって覆われている。したがって、補強層のタイヤ骨格部材からの剥離を抑制することができるとともに、タイヤとリムとのフィット性を向上させることができる。
本発明によれば、耐圧性能及び衝撃耐久性を向上させることのできるタイヤを提供することができる。
本発明の第1実施形態に係るタイヤの一部を示す斜視断面図である。 本発明の第1実施形態に係るタイヤのタイヤ軸方向に沿った断面の片側を示す断面図である。 本発明の第2実施形態に係るタイヤの補強層を示す平面図である。 本発明の第2実施形態に係るタイヤの一部を示す斜視断面図である。 本発明の第2実施形態に係るタイヤのタイヤ軸方向に沿った断面の片側を示す断面図である。 本発明の第3実施形態に係るタイヤの補強層を示す平面図である。 本発明の第3実施形態に係るタイヤの一部を示す斜視断面図である。 本発明の第3実施形態に係るタイヤのタイヤ軸方向に沿った断面の片側を示す断面図である。
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態について、図1、2を参照して説明する。なお、図中矢印Wはタイヤ回転軸と平行な方向(以下、タイヤ幅方向とする)を示し、矢印Rはタイヤの回転軸を通りタイヤ幅方向と直交する方向(以下、タイヤ半径方向とする)を示す。また、矢印Cはタイヤの回転軸を中心とする円の円周方向(以下、タイヤ周方向とする)を示す。また、ラジアル方向とは、タイヤ周方向と直交する方向であり、タイヤ半径方向及びタイヤ幅方向を含む方向とする。
図1、2に示すように、第1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、被覆ゴム層(ゴム被覆層)16と、トレッドゴム18と、を備えている。
タイヤ骨格部材12は樹脂材料から成り、一対のタイヤ片12Aをタイヤ軸方向に接合することにより環状とされている。なお、3つ以上のタイヤ片12Aを接合することによりタイヤ骨格部材12が形成されていてもよい。
また、タイヤ骨格部材12は、一対のビード部20と、一対のビード部20からそれぞれタイヤ半径方向外側に延びる一対のサイド部22と、サイド部22からタイヤ幅方向内側に延びるクラウン部24と、を有している。
なお、ここで、タイヤ骨格部材12のタイヤ半径方向内側端からタイヤ断面高さの30%までをビード部20といい、トレッドゴム18を配置する部分をクラウン部24という。
タイヤ骨格部材12を構成する樹脂材料としては、ゴムと同等の弾性を有する熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー(TPE)、及び熱硬化性樹脂等を用いることができる。走行時の弾性と製造時の成形性を考慮すると、熱可塑性エラストマーを用いることが望ましい。なお、タイヤ骨格部材12の全てを上記樹脂材料で形成してもよく、一部のみを上記樹脂材料で形成してもよい。
熱可塑性エラストマーとしては、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)、動的架橋型熱可塑性エラストマー(TPV)等が挙げられる。
また、熱可塑性樹脂としては、ポリウレタン樹脂、ポリオレフィン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリアミド樹脂等が挙げられる。さらに、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50%以上JIS K7206に規定されるビカット軟化温度(A法)が130℃以上であるものを用いることができる。
タイヤ骨格部材12のビード部20には、ビードコア26が埋設されている。ビードコア26を構成する材料としては、金属、有機繊維、有機繊維を樹脂で被覆したもの、又は硬質樹脂等を用いることができる。なお、ビード部20の剛性が確保され、図2に示すリム28との嵌合に問題がなければ、ビードコア26を省略してもよい。
タイヤ骨格部材12の一対のタイヤ片12Aの間には、クラウン部24のタイヤ幅方向の中心部に樹脂製の接合部材30が設けられている。接合部材30は断面視で略台形状に形成されており、接合部材30の両側面にタイヤ片12Aが接合されることにより、一対のタイヤ片12Aが互いに連結されている。
なお、接合部材30としては、タイヤ片12Aと同種又は異種の熱可塑性材料や溶融樹脂を用いることができる。また、接合部材30を用いずにタイヤ片12Aを連結することもできる。
この場合、例えば、タイヤ片12Aの端部の間に熱板を挟みつけ、端部同士を接近する方向に押付けながら熱板を除去して溶着する熱板溶着方法や、接着剤でタイヤ片12A同士を接着する方法を用いることができる。
クラウン部24の外周面には、ベルト層32が設けられている。このベルト層32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。
補強層14は、ゴムで被覆された複数の補強コード34を備えている。補強層14は、タイヤ骨格部材12の一方のビード部20の内周面からサイド部22の内周面へ延び、クラウン部24の内周面を経て他方のビード部20の内周面へと延びて配置されている。
また、補強層14は、タイヤ周方向に一周に亘って延びて配置されている。なお、本実施形態では、補強層14の両端部は、それぞれタイヤ骨格部材12のタイヤ半径方向内側端まで延びている。
補強コード34は、有機繊維のモノフィラメント(単線)、又は有機繊維を撚ったマルチフィラメント(撚り線)であり、それぞれラジアル方向に延びてタイヤ周方向に並列されている。なお、補強コード34の角度は、ラジアル方向に対して10度以内の範囲で傾斜していてもよい。
有機繊維としては、ナイロンやPET、ガラス、アラミド等の材料を用いることができる。なお、補強コード34の材料として、スチール等の金属を用いてもよい。また、補強層14は、補強コード34をゴムではなく樹脂で被覆したものであってもよい。
タイヤ骨格部材12のビード部20及びサイド部22の外周面には、クラウン部24のタイヤ幅方向外側まで延びる一対の被覆ゴム層16が設けられている。被覆ゴム層16は、従来のゴム製の空気入りタイヤのサイドウォールに用いられているゴムと同種のものを用いることができる。
なお、被覆ゴム層16のタイヤ半径方向内側の端部は、それぞれタイヤ骨格部材12のビード部20の内周面まで延びており、補強層14の両端部が被覆ゴム層16によって覆われている。
クラウン部24及びベルト層32のタイヤ半径方向外側には、トレッド層としてのトレッドゴム18が配置されている。なお、補強層14、被覆ゴム層16、ベルト層32、トレッドゴム18は、タイヤ骨格部材12に配置された後、加硫接着されている。
トレッドゴム18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おり、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を用いることができる。
また、トレッドゴム18の踏面には、タイヤ周方向に延びる排水用の溝18Aが形成されている。本実施形態では、3本の溝18Aが形成されているが、これに限らず、さらに多くの溝18Aを形成してもよい。また、トレッドパターンとしては、公知のものが用いられる。
次に、本実施形態に係るタイヤ10の作用及び効果について説明する。本実施形態に係るタイヤ10では、タイヤ骨格部材12の内周面が補強層14で覆われているため、タイヤ骨格部材12を薄肉化した場合であっても、耐圧性能や衝撃耐久性の低下を抑制することができる。
具体的には、補強層14でタイヤ骨格部材12を補強することにより、タイヤ骨格部材12に生じる張力の一部を補強層14に負担させることができる。したがって、内圧を保持することができるため、耐圧性能を向上させることができる。
また、タイヤ10が路面上の突起等に乗り上げた際に、クラウン部24のうち曲げによる引張応力が最も大きくなる内周面に補強層14が配置されているため、衝撃耐久性を向上させることができる。
なお、補強層14は、補強コード34をゴムで被覆することにより形成されているため、加工が容易である。また、補強層14のタイヤ半径方向内側の端部が被覆ゴム層16で覆われているため、補強層14のタイヤ骨格部材12からの剥離を抑制することができるとともに、タイヤ10とリム28とのフィット性を向上させることができる。
(第2実施形態)
次に、本発明の第2実施形態について、図3〜5を参照して説明する。なお、第1実施形態と同様の構成については、同じ符号を付し、説明を省略する。
図3は、本実施形態に係る補強層42の、タイヤ骨格部材12への配置前の平面的に延ばされた状態を示すものである。なお、第2実施形態に係るタイヤ40は、図4、5に示すように、一対の補強層42を有している。
補強層42は、第1実施形態の補強層14と同様に、ラジアル方向に延びる複数の補強コード44をゴムで被覆することにより形成されている。また、図3に示すように、短手方向の片側の端部42Aには、複数の切り込み46が形成されている。
補強層42をタイヤ骨格部材12へ配置する際には、補強層42の切り込み46を有する端部42Aが、タイヤ半径方向内側に位置するよう配置される。具体的には、一対の補強層42は、図4に示すように、切り込み46を有する端部42Aがタイヤ骨格部材12のビード部20の外周面に位置するよう配置される。
このとき、複数の切り込み46はそれぞれタイヤ半径方向に延び、切り込み46部分において、補強層42の端部42Aはオーバーラップしている。補強層42は、ビード部20の外周面から内周面へ折り返されてサイド部22の内周面へと延び、補強層42のタイヤ半径方向外側の端部はベルト層32のタイヤ半径方向内側にそれぞれ位置している。
なお、被覆ゴム層16のタイヤ半径方向内側の端部は、それぞれタイヤ骨格部材12のビード部20の内周面まで延びており、補強層42の端部42Aは被覆ゴム層16によって覆われている。
また、図4、図5に示すように、クラウン部24のタイヤ半径方向外側には、クラウン補強層48が設けられている。クラウン補強層48は、有機繊維のコードをゴムで被覆することにより形成されている。
具体的には、クラウン補強層48は、ベルト層32の外周面に沿って延びており、両端部が一対の補強層42のタイヤ半径方向外側の端部とタイヤ半径方向にそれぞれオーバーラップしている。
さらに、タイヤ骨格部材12のクラウン部24とベルト層32との間には、クラウン補助層49が設けられている。クラウン補助層49は、図示しない有機繊維のコードを樹脂で被覆することにより形成されている。被覆する樹脂の材料としては、例えばタイヤ骨格部材12を構成する樹脂と同様のものが用いられる。
なお、クラウン補助層49は、クラウン部24のタイヤ幅方向の中心部を跨ぐように、すなわち、タイヤ骨格部材12のタイヤ片12Aの接合部である接合部材30を覆うように、タイヤ周方向に一周に亘って延びて配置されている。
次に、本実施形態に係るタイヤ40の作用及び効果について説明する。本実施形態に係るタイヤ40では、補強層42のタイヤ半径方向内側の端部42Aに複数の切り込み46が形成されている。
したがって、補強層42をタイヤ骨格部材12へ配置する際に、サイド部22に比べて径の小さいビード部20側において、補強層42を切り込み46部分でオーバーラップさせることができるため、補強層42のしわの発生を抑制することができる。
また、補強層42の端部42Aがサイド部22の内周面からビード部20の内周面を通ってビード部20の外周面まで延びているため、タイヤ骨格部材12に生じる張力を補強層42でより多く負担することができる。したがって、耐圧性能を更に向上させることができる。
また、クラウン部24のタイヤ半径方向外側にクラウン補強層48が設けられている。クラウン補強層48によって、トレッドゴム18の外周側からの衝撃がタイヤ骨格部材12に伝わることを抑制することができ、衝撃耐久性を向上させることができる。
さらに、補強層42のタイヤ半径方向外側の端部とクラウン補強層48とがタイヤ半径方向にオーバーラップしている。したがって、補強層とクラウン補強層とによって、より多くの張力を負担することができるため、耐圧性能を向上させることができる。
なお、補強層42とクラウン補強層48とは、ベルト層32のタイヤ幅方向外側でオーバーラップしているが、クラウン部24のタイヤ半径方向外側であればどの位置でオーバーラップしていてもよい。
また、タイヤ骨格部材12とベルト層32との間には、接合部材30を覆うようにクラウン補助層49が設けられている。タイヤ40が路面上の突起等に乗り上げた際に、クラウン部24のうち曲げによる引張応力が最も大きくなり、かつ他の部分より変形し易い接合部をクラウン補助層49で覆うことで、変形を抑制して衝撃耐久性を向上させることができる。
(第3実施形態)
次に、本発明の第3実施形態について、図6〜8を参照して説明する。なお、第1実施形態、第2実施形態と同様の構成については、同じ符号を付し、説明を省略する。
図6は、本実施形態に係る補強層52の、タイヤ骨格部材12への配置前の平面的に延ばされた状態を示すものである。なお、第3実施形態に係るタイヤ50は、図7、8に示すように、一対の補強層52を有している。
補強層52は、第1実施形態、第2実施形態の補強層14、42と同様に、ラジアル方向に延びる複数の補強コード54をゴムで被覆することにより形成されている。また、図6に示すように、補強コード54のそれぞれの長さは、タイヤ周方向に向かって周期的に変化している。
具体的には、補強層52の幅が、最も長い補強コード54が埋設された最大幅部56と最も短い補強コード54が埋設された最小幅部58との間で周期的に変化している。
なお、補強層52の短手方向の片側の端部52Aには、長い補強コード54Aのみが延びているため、端部52Aは最大幅部56から最小幅部58にかけて、周期的に切り欠かれた形状とされている。
補強層52をタイヤ骨格部材12へ配置する際には、長い補強コード54Aのみが延びている端部52Aが、タイヤ半径方向内側に位置するよう配置される。具体的には、一対の補強層52は、図7に示すように、端部52Aがタイヤ骨格部材12のビード部20の外周面に位置するよう配置される。
このとき、短い補強コード54Bはビード部20の内周面までしか到達せず、長い補強コード54のみがビード部20の外周面まで到達する。したがって、ビード部20において補強コード54同士がオーバーラップする虞がない。
なお、被覆ゴム層16のタイヤ半径方向内側の端部は、それぞれタイヤ骨格部材12のビード部20の内周面まで延びており、補強層52の端部52Aは被覆ゴム層16によって覆われている。
補強層52は、ビード部20の外周面から内周面へ折り返され、サイド部22の内周面を通ってクラウン部24の内周面まで延びている。このとき、一対の補強層52のタイヤ半径方向外側の端部は、クラウン部24の内周面でオーバーラップしている。
なお、補強層52同士がオーバーラップする位置は、クラウン部24のタイヤ半径方向内側であればどの位置でもよいが、タイヤ骨格部材12のタイヤ片12Aの接合部である接合部材30のタイヤ半径方向内側の位置でオーバーラップするのが望ましい。
次に、本実施形態に係るタイヤ50の作用及び効果について説明する。本実施形態に係るタイヤ50では、補強層52のタイヤ半径方向外側の端部同士がオーバーラップしている。
タイヤ50が路面上の突起等に乗り上げた際に、クラウン部24のうち曲げによる引張応力が最も大きくなり、かつ他の部分より変形し易い接合部を一対の補強層52で覆うことで、変形を抑制して衝撃耐久性を向上させることができる。また、より多くの張力を補強層52に負担させることができるため、耐圧性能を更に向上させることができる。
また、補強層52の補強コード54のそれぞれの長さが、タイヤ周方向に向かって周期的に変化している。このため、短い補強コード54Bはビード部20の内周面までしか到達せず、長い補強コード54のみがビード部20の外周面まで到達する。
したがって、補強層52をタイヤ骨格部材12へ配置する際に、サイド部22に比べて径の小さいビード部20側において、補強コード54同士がオーバーラップする虞がなく、補強層52のしわの発生を更に抑制することができる。
(その他の実施形態)
なお、本発明について実施形態の一例を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能である。
例えば、上記補強層14、42、52は、タイヤ周方向に一周に亘って延びて配置されていたが、ラジアル方向に延びる複数の補強層片をタイヤ周方向に並列することによって補強層が形成されていてもよい。
その場合、補強層片の形状が、それぞれタイヤ半径方向内側に位置する端部側へ向かって先細りとなっていると、径の小さいビード部20側において、補強層片同士がオーバーラップする虞がない。
また、第2実施形態において、補強層42のタイヤ半径方向内側の端部42Aではなく、タイヤ半径方向外側の端部に複数の切り込みを形成し、ビード部20に合わせて補強層42を配置してもよい。
その場合、補強層42をタイヤ骨格部材12へ配置する際に、ビード部20に比べて径の大きいサイド部22側において、切り込み部分の隙間が広がった状態で補強層42を配置することができる。したがって、補強層42のしわの発生を抑制することができる。
さらに、上記第1実施形態〜第3実施形態は、適宜組み合わせることができる。例えば、第1実施形態の補強層14を、第2実施形態の補強層42のような切り込み46を有する構成とすることができる。また、第3実施形態のタイヤ50を、第2実施形態のタイヤ40のようなクラウン補助層49を備える構成とすることもできる。
10、40、50 タイヤ
12 タイヤ骨格部材
14、42、52 補強層
16 被覆ゴム層
20 ビード部
22 サイド部
24 クラウン部
26 ビードコア
28 リム
34、44、54 補強コード(コード)

Claims (8)

  1. ビードコアを覆うビード部と、前記ビード部からタイヤ半径方向外側に延びるサイド部と、前記サイド部からタイヤ幅方向内側に延びるクラウン部と、を有し、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が50%以上の樹脂製のタイヤ骨格部材と、
    樹脂又はゴムで被覆された複数のコードを備え、前記タイヤ骨格部材の前記ビード部から前記サイド部へ延びて少なくとも前記サイド部の内周面を覆う補強層と、
    を備えたタイヤ。
  2. 前記補強層のタイヤ半径方向内側の端部は、少なくとも前記タイヤ骨格部材のタイヤ半径方向内側端まで延びている、請求項1に記載のタイヤ。
  3. 前記補強層のタイヤ半径方向内側の端部は、前記サイド部の内周面から前記ビード部の内周面を通って前記ビード部の外周面まで延びている、請求項2に記載のタイヤ。
  4. 前記補強層は、前記タイヤ骨格部材の前記ビード部からそれぞれ前記クラウン部の内周面まで延びている、請求項1〜3のいずれか1項に記載のタイヤ。
  5. 前記補強層のタイヤ半径方向外側の端部はオーバーラップしている、請求項4に記載のタイヤ。
  6. 前記補強層のタイヤ半径方向内側の端部には、タイヤ半径方向に複数の切り込みが形成されている、請求項1〜5のいずれか1項に記載のタイヤ。
  7. 前記補強層の前記複数のコードは、それぞれラジアル方向に延びてタイヤ周方向に並列されており、タイヤ周方向に向かって前記複数のコードの長さが周期的に変化している、請求項1〜6のいずれか1項に記載のタイヤ。
  8. 前記タイヤ骨格部材の外周面には、前記ビード部から前記クラウン部まで延びるゴム被覆層が設けられており、前記補強層のタイヤ半径方向内側の端部が前記ゴム被覆層によって覆われている、請求項1〜7のいずれか1項に記載のタイヤ。
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