JP6879117B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

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Description

本発明は、空気入りタイヤに関する。
未舗装路を走行する車両に用いられる空気入りタイヤは、車両の走行中に路面上の石等がサイドウォール部に接触することが多く、サイドウォール部が損傷し易くなっている。このため、従来の空気入りタイヤの中には、サイドウォール部の損傷を抑制するために、サイドウォール部の補強を行っているものがある。例えば、特許文献1に記載された建設車両用空気入りタイヤは、サイドウォール部にタイヤ周方向に延びる少なくとも2本の凸状のプロテクターを設け、プロテクターの内部に弾性補強材を埋設することにより、プロテクターによる補強効果を高めている。
特許第3628279号公報
しかしながら、サイドウォール部のプロテクターに配設する補強部材に、弾力性を有する部材を用いた場合、グリーンタイヤを加硫成形する際に、加硫成形時の圧力によって補強部材が変形してしまう虞がある。具体的には、加硫成形時の圧力によって、サイドウォール部の厚さ方向への補強部材の厚さが薄くなる方向に、補強部材が変形してしまう虞がある。この場合、補強部材の厚さが薄くなり過ぎることにより、路面上の石等がプロテクターに接触した際におけるサイドウォール部の損傷を、補強部材によって抑制し難くなる虞がある。このように、補強部材の変形は、補強部材での補強に対して影響があるが、弾力性を有する部材からなる補強部材が変形することなく、補強部材をサイドウォール部に配設することは、大変困難なものとなっていた。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、弾力性を有する補強部材の変形を抑制することのできる空気入りタイヤを提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る空気入りタイヤは、タイヤ幅方向における両側に位置するサイドウォール部と、前記サイドウォール部のタイヤ径方向内側に位置するビード部と、前記サイドウォール部のうち少なくとも一方の前記サイドウォール部における、前記ビード部のタイヤ径方向の内端部からタイヤ周方向外側にタイヤ断面高さの30%以上70%以下の範囲内に前記サイドウォール部の表面から突出して設けられ、タイヤ周方向に延びる複数のプロテクターと、螺旋状に形成されると共に、螺旋の中心軸がタイヤ周方向に延びる向きで前記プロテクターの内部に配設される複数の螺旋状補強部材と、前記螺旋状補強部材に覆われる弾性補強部材と、を備えることを特徴とする。
上記空気入りタイヤにおいて、複数の前記螺旋状補強部材及び前記弾性補強部材は、タイヤ中心を中心とする同心円状に配設されることが好ましい。
上記空気入りタイヤにおいて、前記弾性補強部材は、100%モジュラスが、前記螺旋状補強部材に隣接する前記サイドウォール部のゴム組成物の100%モジュラスの5倍以上25倍以下の範囲内であることが好ましい。
上記空気入りタイヤにおいて、前記弾性補強部材は、破断強度が10MPa以上50MPa以下の範囲内で、破断伸びが150%以上であることが好ましい。
上記空気入りタイヤにおいて、前記プロテクターは、前記空気入りタイヤの子午断面における形状が半円状になっており、前記螺旋状補強部材は、外径φsが前記プロテクターの半円の直径φpに対して0.1≦(φs/φp)≦0.9の範囲内であることが好ましい。
上記空気入りタイヤにおいて、前記螺旋状補強部材は、線径φwが0.5mm≦φw≦10.0mmの範囲内であることが好ましい。
本発明に係る空気入りタイヤは、弾力性を有する補強部材の変形を抑制することができる、という効果を奏する。
図1は、実施形態に係る空気入りタイヤの要部を示す子午断面図である。 図2は、図1のA−A方向に見た空気入りタイヤの側面図である。 図3は、図1のB部詳細図である。 図4は、図3に示すプロテクターをC−C方向に見た場合のプロテクターと螺旋状補強部材及び弾性補強部材の説明図である。 図5は、図4に示す螺旋状補強部材及び弾性補強部材の側面図である。 図6は、実施形態に係る空気入りタイヤの変形例であり、プロテクターが2本の場合の説明図である。 図7は、実施形態に係る空気入りタイヤの変形例であり、一部のプロテクターが不連続の場合の説明図である。 図8は、実施形態に係る空気入りタイヤの変形例であり、全てのプロテクターが不連続の場合の説明図である。 図9Aは、空気入りタイヤの性能試験の結果を示す図表である。 図9Bは、空気入りタイヤの性能試験の結果を示す図表である。
以下に、本発明に係る空気入りタイヤの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能、且つ、容易に想到できるもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
〔実施形態〕
以下の説明において、タイヤ幅方向とは、空気入りタイヤの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に向かう方向、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に向かう方向の反対方向をいう。また、タイヤ径方向とは、タイヤ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タイヤ回転軸に向かう方向、タイヤ径方向外側とは、タイヤ径方向においてタイヤ回転軸から離れる方向をいう。また、タイヤ周方向とは、タイヤ回転軸を中心として回転する方向をいう。また、以下の説明では、子午断面とは、タイヤ回転軸を含む平面でタイヤを切断したときの断面をいう。
図1は、実施形態に係る空気入りタイヤ1の要部を示す子午断面図である。本実施形態に係る空気入りタイヤ1は、車両に対する装着方向、つまり車両装着時の方向が規定されており、このため、車両に装着する際には、指定された装着方向で車両のリムに装着される。また、本実施形態に係る空気入りタイヤ1は、ORタイヤ(Off the Road Tire)と呼ばれる、建設車両用ラジアルタイヤになっている。本実施形態として図1に示す空気入りタイヤ1は、子午断面で見た場合、タイヤ径方向の最も外側となる部分にトレッド部2が配設されており、トレッド部2の表面、即ち、当該空気入りタイヤ1を装着する車両(図示省略)の走行時に路面と接触する部分は、トレッド面3として形成されている。
トレッド面3には、ラグ溝15がタイヤ周方向に所定間隔で複数形成されている。ラグ溝15とは、例えば、建設車両用タイヤであれば、10mm以上の溝幅を有する横溝をいう。また、ラグ溝15は、タイヤ幅方向に延在してタイヤ接地端Tに開口し、さらに、タイヤ幅方向両側のトレッド端に開口している。このとき、ラグ溝15が、タイヤ幅方向に対して平行に延在しても良いし、タイヤ幅方向に対して傾斜して延在しても良い。本実施形態では、トレッド面3にはラグ溝15が形成されるのみであるが、トレッド面3には、タイヤ周方向に延びる周方向溝が形成されていてもよい。
なお、トレッド端とは、タイヤのトレッド模様部分の両端部をいう。また、タイヤ接地端Tとは、空気入りタイヤ1を規定リムに装着して規定内圧を付与すると共に静止状態にて平板に対して垂直に置いて規定荷重に対応する負荷を加えたときのタイヤと平板との接触面におけるタイヤ軸方向の最大幅位置をいう。
ここで、規定リムとは、JATMAに規定される「適用リム」、TRAに規定される「Design Rim」、或いはETRTOに規定される「Measuring Rim」をいう。また、規定内圧とは、JATMAに規定される「最高空気圧」、TRAに規定される「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」の最大値、或いはETRTOに規定される「INFLATION PRESSURES」をいう。また、規定荷重とは、JATMAに規定される「最大負荷能力」、TRAに規定される「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」の最大値、或いはETRTOに規定される「LOAD CAPACITY」をいう。
タイヤ幅方向におけるトレッド部2の両端は、ショルダー部4として形成されており、ショルダー部4から、タイヤ径方向内側の所定の位置までは、サイドウォール部5が配設されている。つまり、サイドウォール部5は、タイヤ幅方向における空気入りタイヤ1の両側2箇所に配設されている。
さらに、それぞれのサイドウォール部5のタイヤ径方向内側には、ビード部20が位置しており、ビード部20は、サイドウォール部5と同様に、タイヤ赤道面CLの両側2箇所に配設されている。即ち、ビード部20は、タイヤ幅方向におけるタイヤ赤道面CLの両側に一対が配設されている。なお、この場合におけるタイヤ赤道面CLは、タイヤ幅方向における空気入りタイヤ1の中心点を通り、タイヤ回転軸に直交する平面をいう。一対のビード部20のそれぞれにはビードコア21が設けられており、ビードコア21は、各ビード部20に2つずつが設けられている。各ビード部20に設けられる2つのビードコア21は、タイヤ幅方向に並んで配設されており、即ち、各ビード部20は、相対的にタイヤ幅方向内側に位置する内側ビードコア21aと、内側ビードコア21aのタイヤ幅方向外側に位置する外側ビードコア21bとが配設されている。このようにビード部20に2つずつが配設されるビードコア21は、スチールワイヤであるビードワイヤをリング状に巻くことにより形成されている。
ビードコア21のタイヤ径方向外側には、ビードフィラー22が設けられている。ビードフィラー22は、ビードコア21に対応して設けられており、各ビードフィラー22は、対応するビードコア21のタイヤ径方向外側に配設されている。つまり、ビードフィラー22は、内側ビードコア21aに対応して内側ビードコア21aのタイヤ径方向外側に配設される内側ビードフィラー22aと、外側ビードコア21bに対応して外側ビードコア21bのタイヤ径方向外側に配設される外側ビードフィラー22bとが設けられている。ビードフィラー22は、後述するカーカス6のタイヤ幅方向端部がビードコア21の位置でタイヤ幅方向外側に折り返されることにより形成された空間に配置されるゴム材である。
ビード部20は、5°テーパーの規定リムを有するリムホイールに装着することができるように構成されている。即ち、本実施形態に係る空気入りタイヤ1は、ビード部20と嵌合する部分がリムホイールの回転軸に対して5°±1°の傾斜角でタイヤ幅方向における内側から外側に向かうに従ってタイヤ径方向外側に向かう方向に傾斜する規定リムに装着することが可能になっている。
トレッド部2のタイヤ径方向内側には、ブレーカ7が配設されている。ブレーカ7は、例えば、第1ブレーカ71と第2ブレーカ72とを積層した多層構造をなし、スチール、或いはナイロン等の有機繊維材から成る複数のブレーカコードをコートゴムで被覆して圧延加工して構成される。また、ブレーカ7は、タイヤ周方向に対するブレーカコードの角度が、第1ブレーカ71及び第2ブレーカ72とで互いに異なっている。即ち、第1ブレーカ71と第2ブレーカ72とを有するブレーカ7は、ブレーカコードの方向を相互に交差させて積層される、いわゆるクロスプライ構造として構成される。これらの第1ブレーカ71及び第2ブレーカ72は、第1ブレーカ71がタイヤ径方向内側に配設され、第2ブレーカ72は、第1ブレーカ71のタイヤ径方向外側に、第1ブレーカ71に対して積層して配設される。
このブレーカ7のタイヤ径方向内側、及びサイドウォール部5のタイヤ赤道面CL側には、バイアスプライのカーカスコードを内包するカーカス6が、タイヤ幅方向両側のビード部20間にかけて配設されることによって連続して設けられている。このカーカス6は、第1カーカス61と第2カーカス62との2枚を積層して成る多層構造を有し、タイヤ幅方向の両側に配設されるビードコア21間にトロイダル状に架け渡されてタイヤの骨格を構成する。
詳しくは、カーカス6は、タイヤ幅方向における両側に位置する一対のビード部20のうち、一方のビード部20から他方のビード部20にかけて配設されており、第1カーカス61と第2カーカス62とが、ビードコア21及びビードフィラー22を包み込むようにビード部20でビードコア21に沿ってタイヤ幅方向外側に巻き返されている。即ち、積層される第1カーカス61と第2カーカス62とのうち、相対的に内側に位置する第1カーカス61は、内側ビードコア21aのタイヤ幅方向内側から内側ビードコア21aのタイヤ径方向内側を通り、内側ビードコア21aのタイヤ幅方向外側にかけて配設されるように、ビード部20で内側ビードコア21a周りに折り返されている。また、第1カーカス61と第2カーカス62とのうち、相対的に外側に位置する第2カーカス62は、外側ビードコア21bのタイヤ幅方向内側から外側ビードコア21bのタイヤ径方向内側を通り、外側ビードコア21bのタイヤ幅方向外側にかけて配設されるように、ビード部20で外側ビードコア21b周りに折り返されている。これにより第1カーカス61と第2カーカス62とは、それぞれビードコア21のタイヤ幅方向における内側と外側との間にかけて配設されている。
このように配設される第1カーカス61と第2カーカス62とは、スチール、或いはアラミド、ナイロン、ポリエステル、レーヨン等の有機繊維材から成る複数のカーカスコードをコートゴムで被覆して圧延加工して構成されている。これらのカーカスコードは、タイヤ周方向に対して絶対値で20°以上50°以下の角度θで傾斜して配設されている。さらに、カーカス6は、第1カーカス61のカーカスコードと第2カーカス62のカーカスコードとが互いに交差して配置されている。
また、カーカス6の内方側、或いは、当該カーカス6の、空気入りタイヤ1における内部側には、インナーライナ8がカーカス6に沿って形成されている。
図2は、図1のA−A方向に見た空気入りタイヤ1の側面図である。タイヤ幅方向における両側に位置するサイドウォール部5のうち、一方のサイドウォール部5には、サイドウォール部5の表面から突出してタイヤ周方向に延びるプロテクター30が複数設けられている。具体的には、プロテクター30は、空気入りタイヤ1を車両に装着する際の車両装着方向内側に位置するサイドウォール部5と車両装着方向外側に位置するサイドウォール部5とのうち、車両装着方向外側に位置するサイドウォール部5に設けられている。
複数のプロテクター30は、ビード部20のタイヤ径方向の内端部25からタイヤ周方向外側に、タイヤ断面高さSHの30%以上70%以下の範囲内に全て設けられており、本実施形態では、プロテクター30は3本が設けられている。3本のプロテクター30は、タイヤ径方向において互いに異なる位置に配設されており、それぞれ空気入りタイヤ1の回転軸であるタイヤ中心AXを中心とする1周に亘って形成されている。即ち、3本のプロテクター30は、タイヤ中心AXを中心とする同心円状に配設されている。
なお、この場合におけるタイヤ断面高さSH、及びタイヤ径方向におけるプロテクター30の配設位置は、タイヤ幅方向における両側に位置するビード部20同士のタイヤ幅方向における距離を、空気入りタイヤ1を規定リムにリム組みした状態のビード部20同士のタイヤ幅方向における距離と同じ大きさにした場合における高さ及び配設位置になっている。
また、プロテクター30は、サイドウォール部5におけるタイヤ最大幅位置の近傍の領域を含んで配設されるのが好ましい。この場合におけるタイヤ最大幅位置は、空気入りタイヤ1を規定リムにリム組みして規定内圧を付与し、空気入りタイヤ1に荷重を加えない無負荷状態のときの、サイドウォール部5の表面から突出する構造物を除いたタイヤ幅方向における寸法が最大となる位置のタイヤ径方向における位置である。
また、本実施形態では、3本のプロテクター30は、ビード部20の内端部25からタイヤ周方向外側にタイヤ断面高さSHの30%以上70%以下の範囲内に全て設けられているが、全てのプロテクター30がこの範囲に配設されていなくてもよい。複数のプロテクター30のうち、少なくとも一部のプロテクター30が、ビード部20の内端部25からタイヤ周方向外側にタイヤ断面高さSHの30%以上70%以下の範囲内に配設されていればよい。
図3は、図1のB部詳細図である。図4は、図3に示すプロテクター30をC−C方向に見た場合のプロテクター30と螺旋状補強部材40及び弾性補強部材50の説明図である。プロテクター30は、空気入りタイヤ1の子午断面における形状が半円状となる形状で、サイドウォール部5の表面からタイヤ幅方向外側に突出しており、タイヤ中心AXを中心とする環状に形成されている。環状に形成される各プロテクター30の内部には、金属材料からなる補強部材である螺旋状補強部材40が配設されている。螺旋状補強部材40は、線状の部材が螺旋状に形成されており、螺旋の中心軸CSがタイヤ周方向に延びる向きでプロテクター30の内部に配設されている。さらに、プロテクター30の内部には、螺旋状補強部材40に覆われる弾性補強部材50が配設されている。
プロテクター30の内部に配設される螺旋状補強部材40と弾性補強部材50とのうち、螺旋状補強部材40は、線状の部材が螺旋状に形成されおり、例えば、圧縮バネと同様の形状で形成されている。つまり、螺旋状補強部材40は、螺旋の長さ方向に隣り合う線状の部材同士が離間しつつ螺旋状に形成されている。また、螺旋状補強部材40は、螺旋の中心軸CSが、プロテクター30の延在方向と一致する向きでプロテクター30の内部に、プロテクター30の1周に亘って配設されている。螺旋状補強部材40は、複数のプロテクター30のそれぞれの内部に配設されており、即ち、螺旋状補強部材40は、複数のプロテクター30と同様に複数が設けられている。複数の螺旋状補強部材40は、複数のプロテクター30と同様に、タイヤ中心AXを中心とする同心円状に配設されている。
なお、プロテクター30の1周に亘って配設される螺旋状補強部材40は、1つの螺旋状補強部材40がプロテクター30の1周に亘って配設されていてもよく、複数の螺旋状補強部材40がタイヤ周方向に連なって配設されることにより、プロテクター30の1周に亘って配設されていてもよい。
また、螺旋状補強部材40は、螺旋の外径φsが、空気入りタイヤ1の子午断面におけるプロテクター30の形状である半円を円形に見なした場合における直径φpに対して、0.1≦(φs/φp)≦0.9の範囲内となって形成されている。換言すると、螺旋状補強部材40は、螺旋の外径φsが、空気入りタイヤ1の子午断面におけるプロテクター30の表面の形状である半円の曲率半径rpに対して、0.1≦{φs/(rp×2)}≦0.9の範囲内となって形成されている。
プロテクター30の内部に配設される螺旋状補強部材40は、サイドウォール部5を構成するゴム組成物であるサイドゴム5aに覆われて配設されている。また、螺旋状補強部材40の内部には、弾性補強部材50が挿入されている。弾性補強部材50は、外径が、螺旋状補強部材40の螺旋の内径よりも小さい丸棒状の形状で形成されており、丸棒の中心軸が、螺旋状補強部材40の螺旋の中心軸CSに沿う向きで螺旋状補強部材40の螺旋の内側に挿入されている。これにより、弾性補強部材50は、螺旋状補強部材40によって周囲が覆われている。弾性補強部材50は、複数の螺旋状補強部材40のそれぞれに挿入されている。このため、弾性補強部材50は、螺旋状補強部材40と同様に複数が配設されており、複数の弾性補強部材50は、複数の螺旋状補強部材40と同様に、タイヤ中心AXを中心とする同心円状に配設されている。
図5は、図4に示す螺旋状補強部材40及び弾性補強部材50の側面図である。線状の部材が螺旋状に形成される螺旋状補強部材40は、線状の部材の外径である線径φwが、0.5mm≦φw≦10.0mmの範囲内になっている。また、螺旋状補強部材40は、螺旋のピッチPsが、外径φsに対して、0.1≦(Ps/φs)≦3.0の範囲内になっている。なお、螺旋状補強部材40の線径φwは、1.0mm≦φw≦3.5mmの範囲内であるのが好ましい。
また、金属材料からなる螺旋状補強部材40は、例えば、JIS Z2241に準拠して測定される引張強さが300N/mm以上の部材により構成され、900N/mm以上の部材により構成されるのが好ましい。さらに、螺旋状補強部材40は、JIS G3502ピアノ線材、JIS G3505軟鋼線材、JIS G3506硬鋼線材、JIS G4801ばね鋼鋼材、JIS G4308ステンレス鋼線材に規定される線材を使用できる。さらに、螺旋状補強部材40は、JIS G3521硬鋼線、JIS G3522ピアノ線、JIS G3532鉄線、JIS G3560ばね用オイルテンパー線、JIS G4314ばね用ステンレス鋼線に規定される金属線を使用して製造される。
このように構成される螺旋状補強部材40に覆われる弾性補強部材50は、100%モジュラスが、螺旋状補強部材40に隣接するサイドゴム5aの100%モジュラスの5倍以上25倍以下の範囲内になっている。例えば、サイドゴム5aの100%モジュラスが約2MPaであるとき、弾性補強部材50の100%モジュラスは、10MPa以上50MPa以下の範囲内となる。
また、弾性補強部材50は、破断強度が10MPa以上50MPa以下の範囲内になっており、10MPa以上40MPa以下の範囲内が好ましい。また、弾性補強部材50は、破断伸びが150%以上になっており、150%以上500%以下の範囲内が好ましい。
このような物性を有する弾性補強部材50として、共役ジエン単位の含有量が30重量%以下であるエチレン性不飽和ニトリル−共役ジエン系高飽和ゴムにアクリル酸又はメタクリル酸の金属塩を分散させた組成物を有機過酸化物で架橋してなるゴム組成物を用いることができる。より具体的には、共役ジエン単位の含有量が30重量%以下であるエチレン性不飽和ニトリル−共役ジエン系高飽和ゴムを40重量部以上含むゴム合計100重量部に対し、アクリル酸又はメタクリル酸の金属塩を10〜120重量部と、架橋剤として0.3〜10重量部の有機過酸化物を配合したゴム組成物を使用することができる。勿論、上記ゴム組成物には補強剤、架橋助剤、可塑剤、安定剤等の通常ゴム工業で使用される種々の配合剤を必要に応じて添加することが可能である。
エチレン性不飽和ニトリル−共役ジエン系高飽和ゴムとしては、アクリロニトリル、メタアクリロニトリルなどのエチレン性不飽和ニトリルと1,3−ブタジエン、イソプレン、1,3−ペンタジエンなどの共役ジエンとの共重合体、上記の2種の単量体と共重合可能な単量体、例えば、ビニル芳香族化合物、(メタ)アクリル酸、アルキル(メタ)アクリレート、アルコキシアルキル(メタ)アクリレート、シアノアルキル(メタ)アクリレートなどとの多元重合体であっても良い。具体的には、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体ゴム、アクリロニトリル−イソプレン共重合体ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン−イソプレン共重合体ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン−アクリレート共重合体ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン−アクリレート−メタクリル酸共重合体ゴムなどを挙げることができる。特に、水素化NBRが好ましい。
アクリル酸又はメタクリル酸の金属塩としては、ポリメタクリル酸亜鉛などを挙げることができる。
有機過酸化物としては、ジクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−モノ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサンなどを挙げることができる。
本実施形態に係る空気入りタイヤ1の製造時における加硫成形は、プロテクター30を成形する溝が形成された金型を用いて行う。加硫成形を行う際には、螺旋状補強部材40の内側に弾性補強部材50を挿入し、螺旋状補強部材40の周囲にシート状のサイドゴム5aを巻き付けた状態で、金型に形成されたプロテクター30の成形用の溝に嵌め込み、加硫成形前のいわゆるグリーンタイヤと共に加硫成形を行う。加硫成形は、高温・高圧で行われるため、螺旋状補強部材40の周囲のサイドゴム5aやグリーンタイヤのサイドゴム5aが流動し、螺旋状補強部材40の線状の部材同士の間から螺旋状補強部材40の内側にサイドゴム5aが入り込む。これにより、螺旋状補強部材40は、外側がサイドゴム5aによって覆われると共に、内側が弾性補強部材50とサイドゴム5aによって埋め尽くされる。
本実施形態に係る空気入りタイヤ1を車両に装着する際には、まず、規定リムを有するリムホイールにビード部20を嵌合させることにより、空気入りタイヤ1を規定リムに装着し、空気入りタイヤ1をリムホイールに対してリム組みをする。空気入りタイヤ1をリム組みしたらインフレートし、車両には、リム組みしてインフレートした状態の空気入りタイヤ1を装着する。本実施形態に係る空気入りタイヤ1は、例えば、地下鉱山で用いられるホイールローダー等の建設車両に装着する建設車両用の空気入りタイヤ1として用いられる。
空気入りタイヤ1を車両に装着する際には、タイヤ幅方向における両側に位置するサイドウォール部5のうち、プロテクター30が形成される側のサイドウォール部5が、車両の車幅方向における外側に位置する向きで装着する。つまり、空気入りタイヤ1をリムホイールにリム組みする際には、プロテクター30が形成されるサイドウォール部5が、空気入りタイヤ1を車両に装着した際に車両の車幅方向における外側に位置する向きでリム組みをする。
空気入りタイヤ1を装着した車両が走行すると、トレッド面3のうち下方に位置する部分が路面に接触しながら当該空気入りタイヤ1は回転する。車両は、トレッド面3と路面との間の摩擦力により、駆動力や制動力を路面に伝達したり、旋回力を発生させたりすることにより走行する。例えば、駆動力を路面に伝達する際には、車両が有するエンジン等の原動機で発生した動力がリムホイールに伝達され、リムホイールから空気入りタイヤ1に伝達される。
ここで、本実施形態に係る空気入りタイヤ1が装着される車両は、建設車両であるため、車両が走行する路面には、石や岩石等が散在している。このため、車両の走行時には、路面上の石等が、空気入りタイヤ1のトレッド面3以外の部分に接触することがある。路面上の石等は、例えば、車両の車幅方向における外側に位置するサイドウォール部5、即ち、車両装着方向外側に位置するサイドウォール部5に接触することがある。つまり、車両装着方向外側に位置するサイドウォール部5は、車両の車体の表面と同様に、車両の外面側に位置しているため、路面上の石等は、車両装着方向外側に位置するサイドウォール部5に接触し易くなっている。
石等は、硬さがサイドゴム5aの硬さよりも硬いため、石等がサイドウォール部5に対して大きな力で接触した場合、石等がサイドウォール部5に対して亀裂を生じさせてしまい、サイドウォール部5の亀裂である、いわゆるサイドカットを発生させてしまうことがある。サイドカットが深くなると、サイドウォール部5の内部に配設されるカーカス6に石等が接触し、カーカス6の損傷を招く虞がある。
これに対し、本実施形態に係る空気入りタイヤ1には、サイドウォール部5に複数のプロテクター30が設けられているため、サイドウォール部5に接触した石等は、プロテクター30に接触する。プロテクター30は、サイドウォール部5の表面から突出して形成されているため、石等がサイドウォール部5に接触する際には、プロテクター30に接触し易くなっており、また、石等がプロテクター30に接触した際には、石等はサイドウォール部5におけるプロテクター30以外の部分には接触し難くなる。
石等が、プロテクター30に対して大きな力で接触した場合、プロテクター30に対して亀裂を生じさせてしまう虞があるが、プロテクター30の内部には、金属材料からなる螺旋状補強部材40に覆われた弾性補強部材50が配設されている。このため、石等は螺旋状補強部材40や弾性補強部材50に接触し、石等は、サイドウォール部5におけるそれ以上深い位置への侵入が抑制される。サイドウォール部5は、このようにプロテクター30の内部に配設される螺旋状補強部材40と弾性補強部材50とにより、石等によるサイドウォール部5の損傷に対して補強される。
また、プロテクター30は、ビード部20のタイヤ径方向の内端部25からタイヤ周方向外側にタイヤ断面高さSHの30%以上70%以下の範囲内に配設されるため、サイドウォール部5の損傷を効果的に抑制することができる。つまり、ビード部20のタイヤ径方向の内端部25からタイヤ周方向外側にタイヤ断面高さSHの30%未満の範囲は、タイヤ径方向における位置がタイヤ中心AXに近くなり、路面から離れた位置となるため、路面上の石等は接触し難くなる。また、ビード部20のタイヤ径方向の内端部25からタイヤ周方向外側にタイヤ断面高さSHの70%を超える範囲は、トレッド部2に近い位置となるため、石等が接触しても、サイドウォール部5の損傷は発生し難くなる。
これに対し、ビード部20のタイヤ径方向の内端部25からタイヤ周方向外側にタイヤ断面高さSHの30%以上70%以下の範囲は、路面上の石等が接触し易く、且つ、石等が接触した際には、サイドウォール部5の損傷が発生する虞がある位置であるため、この範囲内に、内部に螺旋状補強部材40が配設されるプロテクター30を配設することにより、路面上の石等によるサイドウォール部5の損傷を効果的に抑制することができる。
ここで、プロテクター30の内部に配設される弾性補強部材50は、弾力性を有しているため、大きな圧力が付与された場合、弾性変形して押し潰されることがある。このため、弾性補強部材50を単体でプロテクター30の内部に配設した場合、グリーンタイヤの加硫成形を行う際に、加硫成形時の圧力によって弾性補強部材50が変形し、押し潰される虞がある。加硫成形時にグリーンタイヤに付与される圧力は、グリーンタイヤの外側の配置される金型に対してグリーンタイヤを内側から押し付ける方向の力であるため、加硫成形時の圧力によって弾性補強部材50が変形する際には、弾性補強部材50は、サイドウォール部5の厚さ方向における厚さが薄くなる方向に押し潰される。弾性補強部材50の厚さが薄くなった場合、石等が弾性補強部材50に接触した際に弾性補強部材50自体が損傷し、サイドウォール部5の損傷を弾性補強部材50によって抑制し難くなる虞がある。
これに対し、本実施形態に係る空気入りタイヤ1では、弾性補強部材50は、金属材料からなる螺旋状補強部材40によって覆われているため、グリーンタイヤの加硫成形時の圧力が弾性補強部材50の周囲に作用する際には、この圧力は螺旋状補強部材40で受けるため、弾性補強部材50には、大きな圧力が作用し難くなる。このため、弾性補強部材50は、加硫成形時の圧力によって押し潰され難くなり、丸棒の形状が維持される。この結果、弾力性を有する補強部材である弾性補強部材50の変形を抑制することができる。
また、弾性補強部材50の変形を抑制することができるため、石等が弾性補強部材50に接触した際に、この石等がサイドウォール部5におけるそれ以上深い位置へ侵入することを、より確実に抑制することができる。この結果、より確実にサイドウォール部5を補強することができ、サイドウォール部5の損傷を抑制することができる。
また、螺旋状補強部材40と弾性補強部材50は、それぞれ複数が設けられ、複数の螺旋状補強部材40及び弾性補強部材50は、タイヤ中心AXを中心とする同心円状に配設されている。このため、サイドウォール部5の、タイヤ周方向におけるいずれの位置も、螺旋状補強部材40と弾性補強部材50とによって同等に補強することができる。これにより、サイドウォール部5の、タイヤ周方向におけるいずれの位置に石等が接触した場合でも、サイドウォール部5の損傷を抑制することができる。この結果、螺旋状補強部材40と弾性補強部材50とによって、より確実にサイドウォール部5を補強することができる。
また、弾性補強部材50は、100%モジュラスが、螺旋状補強部材40に隣接するサイドゴム5aの100%モジュラスの5倍以上25倍以下の範囲内であるため、弾性補強部材50の剥離を抑えつつ、弾性補強部材50での補強効果をより確実に確保することができる。つまり、弾性補強部材50の100%モジュラスが、螺旋状補強部材40に隣接するサイドゴム5aの100%モジュラスの5倍未満である場合は、弾性補強部材50での補強効果を確保し難くなる可能性がある。また、弾性補強部材50の100%モジュラスが、螺旋状補強部材40に隣接するサイドゴム5aの100%モジュラスの25倍を超える場合は、サイドゴム5aの100%モジュラスとの差が大き過ぎるため、サイドウォール部5が変形した際に、弾性補強部材50がサイドウォール部5から剥離し易くなる虞がある。
これに対し、弾性補強部材50の100%モジュラスが、螺旋状補強部材40に隣接するサイドゴム5aの100%モジュラスの5倍以上25倍以下の範囲内である場合は、弾性補強部材50の剥離を抑えつつ、弾性補強部材50での補強効果をより確実に確保することができる。この結果、より確実にサイドウォール部5を補強することができる。
また、弾性補強部材50は、破断強度が10MPa以上50MPa以下の範囲内で、破断伸びが150%以上であるため、弾性補強部材50の剥離を抑えつつ、弾性補強部材50での補強効果をより確実に確保することができる。つまり、弾性補強部材50の破断強度が10MPa未満である場合は、弾性補強部材50での補強効果を確保し難くなる可能性がある。また、弾性補強部材50の破断強度が50MPaを超える場合は、サイドゴム5aの硬度差が大き過ぎるため、サイドウォール部5が変形した際に、弾性補強部材50がサイドウォール部5から剥離し易くなる虞がある。また、弾性補強部材50の破断伸びが150%未満である場合は、サイドウォール部5の変形に対する追従性が低下する。
これに対し、弾性補強部材50の破断強度が10MPa以上50MPa以下の範囲内で、破断伸びが150%以上である場合は、サイドウォール部5に対する弾性補強部材50の追従性を確保すると共に弾性補強部材50の剥離を抑制し、且つ、より確実に弾性補強部材50での補強効果を確保することができる。この結果、より確実にサイドウォール部5を補強することができる。
また、螺旋状補強部材40は、外径φsが、プロテクター30の半円の直径φpに対して0.1≦(φs/φp)≦0.9の範囲内であるため、より確実に螺旋状補強部材40によってサイドウォール部5の損傷を抑制すると共に、螺旋状補強部材40の剥離することを抑制することができる。つまり、螺旋状補強部材40の外径φsが、プロテクター30の半円の直径φpに対して、(φs/φp)<0.1である場合は、螺旋状補強部材40の外径φsが小さ過ぎるため、螺旋状補強部材40の強度が不足する虞がある。この場合、石等がプロテクター30に接触した際に、接触した石等によるサイドウォール部5の損傷を、螺旋状補強部材40によって抑制し難くなる虞がある。また、螺旋状補強部材40の外径φsが、プロテクター30の半円の直径φpに対して、(φs/φp)>0.9である場合は、螺旋状補強部材40の外径φsが、プロテクター30の半円の直径φpに対して大き過ぎるため、石等がプロテクター30に接触した際に、螺旋状補強部材40が露出し易くなる虞がある。螺旋状補強部材40が露出し易くなることによって螺旋状補強部材40が広範囲に亘って露出した場合、サイドゴム5aによる螺旋状補強部材40の拘束力が弱まるため、螺旋状補強部材40や弾性補強部材50がサイドウォール部5から剥離して欠落し易くなる虞がある。
これに対し、螺旋状補強部材40の外径φsが、プロテクター30の半円の直径φpに対して0.1≦(φs/φp)≦0.9の範囲内である場合は、螺旋状補強部材40の強度を確保して、より確実にサイドウォール部5の損傷を抑制すると共に、螺旋状補強部材40がサイドウォール部5から剥離することを抑制することができる。この結果、より確実に螺旋状補強部材40によってサイドウォール部5を補強しつつ、螺旋状補強部材40や弾性補強部材50の欠落を抑制することができる。
また、螺旋状補強部材40は、線径φwが0.5mm≦φw≦10.0mmの範囲内であるため、螺旋状補強部材40の重量が増加し過ぎたり剛性が高くなり過ぎたりすることを抑えつつ、より確実に螺旋状補強部材40によってサイドウォール部5の損傷を抑制することができる。つまり、螺旋状補強部材40の線径φwが、φw<0.5mmである場合は、螺旋状補強部材40の線径φwが細過ぎるため、螺旋状補強部材40の強度が不足する虞がある。この場合、石等がプロテクター30に接触した際に、接触した石等によるサイドウォール部5の損傷を螺旋状補強部材40によって抑制し難くなる虞がある。また、螺旋状補強部材40の線径φwが、φw>10.0mmである場合は、螺旋状補強部材40の線径φwが太過ぎるため、螺旋状補強部材40の重量が増加し、空気入りタイヤ1の重量が増加し過ぎてしまう虞がある。また、螺旋状補強部材40の線径φwが太過ぎる場合は、螺旋状補強部材40の剛性が高過ぎるため、空気入りタイヤ1の特性に対して大きな影響を与えたり、サイドゴム5aとの間の弾力性の差が大きくなって剥離し易くなったりする虞がある。
これに対し、螺旋状補強部材40は、線径φwが、0.5mm≦φw≦10.0mmの範囲内である場合は、螺旋状補強部材40の強度を確保して、より確実にサイドウォール部5の損傷を抑制すると共に、螺旋状補強部材40の重量が増加し過ぎてしまうことと、螺旋状補強部材40の剛性が高くなり過ぎてしまうことを抑制することができる。この結果、空気入りタイヤ1の重量や特性を大きく変化させることなく、より確実に螺旋状補強部材40によってサイドウォール部5を補強しつつ、螺旋状補強部材40や弾性補強部材50の欠落を抑制することができる。
また、螺旋状補強部材40は、外径φsに対する螺旋のピッチPsが0.1≦(Ps/φs)≦3.0の範囲内であるため、螺旋状補強部材40の重量が増加し過ぎたり剛性が高くなり過ぎたりすることを抑えつつ、より確実に螺旋状補強部材40によってサイドウォール部5の損傷を抑制することができる。つまり、螺旋状補強部材40の外径φsに対する螺旋のピッチPsが、(Ps/φs)<0.1である場合は、螺旋のピッチPsが小さ過ぎるため、螺旋状補強部材40の重量が増加し、空気入りタイヤ1の重量が増加し過ぎてしまう虞がある。また、螺旋のピッチPsが小さ過ぎる場合は、螺旋状補強部材40の剛性が高過ぎるため、空気入りタイヤ1の特性に対して大きな影響を与えたり、サイドゴム5aとの間の弾力性の差が大きくなって螺旋状補強部材40がサイドゴム5aから剥離し易くなったりする虞がある。また、螺旋状補強部材40の外径φsに対する螺旋のピッチPsが、(Ps/φs)>3.0である場合は、螺旋のピッチPsが大き過ぎるため、螺旋状補強部材40の強度が不足する虞があり、石等がプロテクター30に接触した際に、接触した石等によるサイドウォール部5の損傷を螺旋状補強部材40によって抑制し難くなる虞がある。
これに対し、螺旋状補強部材40の外径φsに対する螺旋のピッチPsが、0.1≦(Ps/φs)≦3.0の範囲内である場合は、螺旋状補強部材40の強度を確保して、より確実にサイドウォール部5の損傷を抑制すると共に、螺旋状補強部材40の重量が増加し過ぎてしまうことと、螺旋状補強部材40の剛性が高くなり過ぎてしまうことを抑制することができる。この結果、空気入りタイヤ1の重量や特性を大きく変化させることなく、より確実に螺旋状補強部材40によってサイドウォール部5を補強しつつ、螺旋状補強部材40や弾性補強部材50の欠落を抑制することができる。
〔変形例〕
なお、上述した実施形態に係る空気入りタイヤ1では、プロテクター30は3本が設けられているが、プロテクター30は3本以外でもよい。図6は、実施形態に係る空気入りタイヤ1の変形例であり、プロテクター30が2本の場合の説明図である。螺旋状補強部材40に覆われる弾性補強部材50が内部に配設されるプロテクター30は、図6に示すように、タイヤ周方向の1周に亘って形成されるプロテクター30が、タイヤ中心AXを中心とする同心円状に2本配設されていてもよい。または、プロテクター30は、タイヤ中心AXを中心とする同心円状に、4本以上の本数が配設されていてもよい。
また、上述した実施形態に係る空気入りタイヤ1では、プロテクター30は、1周に亘って連続して形成されているが、プロテクター30は、必ずしも1周に亘って形成されていなくてもよい。図7は、実施形態に係る空気入りタイヤ1の変形例であり、一部のプロテクター30が不連続の場合の説明図である。図8は、実施形態に係る空気入りタイヤ1の変形例であり、全てのプロテクター30が不連続の場合の説明図である。螺旋状補強部材40に覆われる弾性補強部材50が内部に配設されるプロテクター30は、図7に示すように、同心円状にタイヤ径方向に並んで配設される複数のプロテクター30のうち、一部のプロテクター30は、タイヤ周方向の1周に亘って形成されていなくてもよい。即ち、複数のプロテクター30のうち、一部のプロテクター30は、タイヤ周方向に分断されてタイヤ周方向に不連続に形成されていてもよい。この場合、タイヤ周方向に不連続に形成されるプロテクター30の内部に配設される螺旋状補強部材40や弾性補強部材50も、プロテクター30と同様にタイヤ周方向に分断され、タイヤ周方向に不連続に配設される。
または、螺旋状補強部材40に覆われる弾性補強部材50が内部に配設される複数のプロテクター30は、図8に示すように、全てのプロテクター30が、タイヤ周方向に不連続に形成されていてもよい。この場合、プロテクター30が分断されている部分のタイヤ周方向における位置が、全てのプロテクター30で同じ位置にならないように配設するのが好ましい。つまり、各プロテクター30における分断されている部分の端部31のタイヤ周方向における位置が、全てのプロテクター30で同じ位置にならないように配設するのが好ましい。これにより、プロテクター30がタイヤ周方向に不連続に形成されていても、タイヤ周上のいずれの位置においても、いずれかのプロテクター30が配設されることになる。このように、プロテクター30は、タイヤ周上のいずれの位置においても1本以上が配設されていればよい。
換言すると、プロテクター30の内部に配設される螺旋状補強部材40と弾性補強部材50とは、螺旋状補強部材40及び弾性補強部材50が配設されるサイドウォール部5におけるタイヤ周上のいずれの位置においても1本以上配設されていればよい。内部に螺旋状補強部材40及び弾性補強部材50が配設されるプロテクター30が、タイヤ周上のいずれの位置においても1本以上が配設されることにより、タイヤ周上のいずれの位置においてもサイドウォール部5を補強し、サイドカットを低減することができる。
また、上述した実施形態に係る空気入りタイヤ1では、プロテクター30は、タイヤ幅方向における両側に位置するサイドウォール部5のうち、車両装着方向外側に位置するサイドウォール部5に設けられているが、プロテクター30は、これ以外のサイドウォール部5に設けられていてもよい。プロテクター30は、例えば、タイヤ幅方向における両側のサイドウォール部5に設けられていてもよい。プロテクター30は、タイヤ幅方向における両側に位置するサイドウォール部5のうち、少なくとも一方のサイドウォール部5に設けられていればよい。
また、上述した実施形態に係る空気入りタイヤ1は、積層されるカーカス6のカーカスコード同士が互いに交差する、いわゆるバイアス構造を有する空気入りタイヤ1になっているが、螺旋状補強部材40に覆われる弾性補強部材50が内部に配設されるプロテクター30がサイドウォール部5に設けられる空気入りタイヤ1は、ラジアル構造を有する空気入りタイヤ1であってもよい。
〔実施例〕
図9A、図9Bは、空気入りタイヤ1の性能試験の結果を示す図表である。以下、上記の空気入りタイヤ1について、従来例の空気入りタイヤと、本発明に係る空気入りタイヤ1とについて行なった性能の評価試験について説明する。性能評価試験は、サイドカットの個数、サイドカットの長さ、サイドカットの深さ、変形した弾性補強部材50の有無について評価を行った。
これらの性能評価試験は、タイヤの呼びが18.00−25(32PR)サイズの空気入りタイヤ1を、TRA規格に準拠するリムホイールにリム組みして空気圧を750kPaに調整し、評価試験用の車両として用いられる地下鉱山用ダンプカーの、操縦席と反対側の前輪に装着して3ヶ月間走行することにより行った。
評価項目のうち、サイドカットの個数は、プロテクター30が設けられるサイドウォール部5に発生したサイドカットの個数の数を数えた。サイドカットの長さとサイドカットの深さは、プロテクター30が設けられるサイドウォール部5に発生したサイドカットの長さと深さをそれぞれ計測し、平均の長さ及び深さを算出した。
変形した弾性補強部材50の有無は、試験走行後の空気入りタイヤ1を子午断面でカットし、弾性補強部材50の変形の度合いを観察することにより評価した。弾性補強部材50の変形は、空気入りタイヤ1の子午断面における弾性補強部材50の形状である円形の形状から、弾性補強部材50が所定の方向に潰れて変形している場合に、潰れている方向において最も厚い位置での厚さを計測することにより行った。弾性補強部材50が変形しているか否かは、弾性補強部材50が潰れている方向において最も厚い位置での厚さが、潰れる前の円形の直径の50%未満である場合には弾性補強部材50は変形しているとし、50%以上である場合は弾性補強部材50は変形していないとした。なお、変形した弾性補強部材50の有無は、試験走行後の空気入りタイヤ1を用いて行うのでなく、試験を行う空気入りタイヤ1と同じ形態の空気入りタイヤ1を子午断面でカットし、弾性補強部材50の変形の度合いを観察することにより評価してもよい。
評価試験は、従来の空気入りタイヤ1の一例である従来例1、2と、本発明に係る空気入りタイヤ1である実施例1〜8の10種類の空気入りタイヤについて行った。これらの空気入りタイヤ1のうち、従来例1の空気入りタイヤは、サイドウォール部5にプロテクター30が設けられておらず、このためプロテクター30の内側に配設される補強部材も設けられていない。また、従来例2の空気入りタイヤは、サイドウォール部5にはプロテクター30が設けられ、プロテクター30の内部には補強部材が配設されているものの、補強部材は弾性補強部材50のみになっている。
これに対し、本発明に係る空気入りタイヤ1の一例である実施例1〜8は、全てサイドウォール部5にプロテクター30が設けられ、プロテクター30の内部に配設される補強部材は、螺旋状補強部材40に覆われた弾性補強部材50になっている。また、実施例1〜8に係る空気入りタイヤ1は、弾性補強部材50の破断強度や破断伸び、プロテクター30の半円の直径φpに対する螺旋状補強部材40の外径φsの比率、螺旋状補強部材40の線径φwがそれぞれ異なっている。
これらの空気入りタイヤ1を用いて評価試験を行った結果、実施例1〜8に係る空気入りタイヤ1は、図9A、図9Bに示すように、サイドカットの長さや深さを従来例に対して概ね低減させることができ、弾性補強部材50の変形を抑えることができる。つまり、実施例1〜8に係る空気入りタイヤ1は、弾力性を有する弾性補強部材50の変形を抑制することができる。
1 空気入りタイヤ
2 トレッド部
3 トレッド面
4 ショルダー部
5 サイドウォール部
5a サイドゴム
6 カーカス
7 ブレーカ
8 インナーライナ
15 ラグ溝
20 ビード部
21 ビードコア
22 ビードフィラー
25 内端部
30 プロテクター
40 螺旋状補強部材
50 弾性補強部材

Claims (6)

  1. タイヤ幅方向における両側に位置するサイドウォール部と、
    前記サイドウォール部のタイヤ径方向内側に位置するビード部と、
    前記サイドウォール部のうち少なくとも一方の前記サイドウォール部における、前記ビード部のタイヤ径方向の内端部からタイヤ周方向外側にタイヤ断面高さの30%以上70%以下の範囲内に前記サイドウォール部の表面から突出して設けられ、タイヤ周方向に延びる複数のプロテクターと、
    螺旋状に形成されると共に、螺旋の中心軸がタイヤ周方向に延びる向きで前記プロテクターの内部に配設される複数の螺旋状補強部材と、
    前記螺旋状補強部材に覆われる弾性補強部材と、
    を備えることを特徴とする空気入りタイヤ。
  2. 複数の前記螺旋状補強部材及び前記弾性補強部材は、タイヤ中心を中心とする同心円状に配設される請求項1に記載の空気入りタイヤ。
  3. 前記弾性補強部材は、100%モジュラスが、前記螺旋状補強部材に隣接する前記サイドウォール部のゴム組成物の100%モジュラスの5倍以上25倍以下の範囲内である請求項1または2に記載の空気入りタイヤ。
  4. 前記弾性補強部材は、破断強度が10MPa以上50MPa以下の範囲内で、破断伸びが150%以上である請求項1〜3のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
  5. 前記プロテクターは、前記空気入りタイヤの子午断面における形状が半円状になっており、
    前記螺旋状補強部材は、外径φsが前記プロテクターの半円の直径φpに対して0.1≦(φs/φp)≦0.9の範囲内である請求項1〜4のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
  6. 前記螺旋状補強部材は、線径φwが0.5mm≦φw≦10.0mmの範囲内である請求項1〜5のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
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