WO2015174313A1 - エアレスタイヤ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

エアレスタイヤは、接地面２１を有する円筒状のトレッドリング２と、トレッドリング２の半径方向内側に配され車軸に固定されるハブと、トレッドリング２とハブとを連結するスポークとを備える。トレッドリング２は、接地面２１から連続し、リング側面を形成する側壁２２を有する。側壁２２は、トレッドリング２が単体で水平面Ｈ上に横置されたとき、水平面Ｈと当接し、リング軸Ａ２が水平面Ｈに垂直な方向に向くように、トレッドリング２を支持する支持部２３を有する。

Description

エアレスタイヤ及びその製造方法

　本発明は、ユニフォミティを向上しうるエアレスタイヤ及びその製造方法に関する。

　エアレスタイヤとして、接地面を有する円筒状のトレッドリングと、車軸に固定されるハブとの間を、放射状に配列された複数のスポーク板部によって連結させた構造のものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

　エアレスタイヤにおいても、空気入りタイヤと同様に、転動時のタイヤの振動を抑制するために、タイヤのユニフォミティの向上が望まれる。エアレスタイヤのユニフォミティを向上させるためには、トレッドリングの軸とハブの軸とが高い精度で一致していることが重要である。

特開２００８－２６０５１４号公報

　エアレスタイヤは、例えば、金型に設けられているキャビティ空間に、トレッドリング及びハブを配置した後、スポークを形成する樹脂材料を注入し硬化させることにより製造される。トレッドリング及びハブは、リング軸とハブ軸とを一致させるために、金型に形成されている水平面に横置きされる。

　しかしながら、トレッドリングの側壁に、スピューやタイヤのサイズ等を識別するための凸状の文字等が設けられている場合、トレッドリングが、金型の水平面に横置されたとき、上記スピューや文字等が、トレッドリングの側壁と金型の水平面との間に、周上不均一に介在する。その結果、金型の水平面に対するリング軸の傾きが垂直から外れ、リング軸とハブ軸とが一致しなくなり、ユニフォミティに影響を及ぼすおそれがある。

　本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、トレッドリングが単体で水平面に横置されたとき、水平面に対するリング軸の傾きを垂直に維持することにより、ユニフォミティを向上しうるエアレスタイヤ及びその製造方法を提供することを主たる目的としている。

　本発明は、接地面を有する円筒状のトレッドリングと、前記トレッドリングの半径方向内側に配されかつ車軸に固定されるハブと、前記トレッドリングと前記ハブとを連結するスポークとを備えたエアレスタイヤであって、前記トレッドリングは、前記接地面から連続し、リング側面を形成する側壁を有し、前記側壁は、前記トレッドリングが単体で水平面上に横置されたとき、前記水平面と当接し、リング軸が前記水平面に垂直な方向に向くように、前記トレッドリングを支持する支持部を有することを特徴とする。

　本発明に係る前記エアレスタイヤにおいて、前記支持部は、タイヤ周方向に連続した平面であることが望ましい。

　本発明に係る前記エアレスタイヤにおいて、前記支持部は、タイヤ周方向に断続的に複数設けられていることが望ましい。

　本発明に係る前記エアレスタイヤにおいて、前記側壁は、前記支持部からタイヤ軸方向の内側に陥没する凹状の文字又は模様を有することが望ましい。

　本発明に係る前記エアレスタイヤにおいて、前記支持部には、前記トレッドリングを加硫成形するための金型の分割面からはみ出したオーバースピューが、タイヤ周方向に均一に形成されていることが望ましい。

　本発明に係る前記エアレスタイヤにおいて、前記側壁の正面視において、前記支持部の面積は、前記側壁の面積の１０％～１００％であることが望ましい。

　本発明は、接地面を有する円筒状のトレッドリングと、前記トレッドリングの半径方向内側に配されかつ車軸に固定されるハブと、前記トレッドリングと前記ハブとを連結するスポークとを備えたエアレスタイヤの製造方法であって、前記トレッドリングは、前記接地面から連続し、リング側面を形成する側壁を有し、前記トレッドリングの側壁に、前記トレッドリングが単体で水平面上に横置されたとき、前記水平面と当接し、リング軸が前記水平面に垂直な方向に向くように、前記トレッドリングを支持する支持部を形成する工程と、前記トレッドリング及び前記ハブを保持するための水平面を有し、前記スポークを成形するためのキャビティ空間を区画する金型を準備する工程と、前記金型の前記水平面に、前記トレッドリング及び前記ハブを横置する工程と、前記金型の前記キャビティ空間に前記スポークを形成する材料を注入して硬化させる工程とを含むことを特徴とする。

　本発明のエアレスタイヤは、接地面を有するトレッドリングと、トレッドリングの半径方向内側に配されハブと、トレッドリングとハブとを連結するスポークとを備える。トレッドリングの側面を形成する側壁は、トレッドリングが単体で水平面上に横置されたとき、水平面と当接してトレッドリングを支持する支持部を有する。支持部は、トレッドリングの上記横置状態で、リング軸が水平面に垂直な方向に向くように、トレッドリングを支持する。これにより、リング軸とハブ軸、すなわちエアレスタイヤ１のタイヤ軸とが高い精度で一致することとなり、エアレスタイヤのユニフォミティが向上する。

　本発明のエアレスタイヤの製造方法は、トレッドリングの側壁に支持部を形成する工程と、スポークを成形するためのキャビティ空間を区画する金型を準備する工程と、金型にトレッドリング及びハブを横置する工程と、金型のキャビティ空間にスポークを形成する材料を注入して硬化させる工程とを含んでいる。トレッドリングの側壁に支持部を形成する工程では、トレッドリングが単体で水平面上に横置されたとき、水平面と当接する支持部が形成される。支持部は、トレッドリングの上記横置状態で、リング軸が水平面に垂直な方向に向くように、トレッドリングを支持する。金型は、トレッドリング及びハブを保持するための水平面を有し、金型の水平面にトレッドリング及びハブが横置されることにより、リング軸とハブ軸とが高い精度で一致することとなり、エアレスタイヤのユニフォミティが向上する。

本発明のエアレスタイヤの一実施形態を示す斜視図である。 図１のトレッドリングを示す斜視図である。 図２のトレッドリングを水平面に横置きした状態の断面図である。 図２のトレッドリングの変形例を示す斜視図である。 図１のエアレスタイヤの製造方法における工程の一例を示すフローチャートである。 図１のエアレスタイヤのスポークの成形に用いられる注型金型の平面図である。 図６の注型金型のＢ－Ｂ線断面図である。

　以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
　図１は、本実施形態に係るエアレスタイヤ１の斜視図である。図１に示されるように、本実施形態のエアレスタイヤ１は、接地面２１を有する円筒状のトレッドリング２と、トレッドリング２の半径方向内側に配されかつ車軸に固定されるハブ３と、トレッドリング２とハブ３とを連結するスポーク４とを備えている。本例では、エアレスタイヤ１が乗用車用タイヤとして形成される場合が示される。

　図２は、トレッドリング２を示している。トレッドリング２は、接地面２１と、接地面２１から連続し、リング側面を形成する側壁２２とを有している。トレッドリング２は、トレッドゴム部２０の内部に、補強コード層６が埋設されている。

　トレッドゴム部２０には、接地に対する摩擦力、耐摩耗性に優れるゴム組成物が好適に採用される。トレッドリング２の外周面である接地面２１には、ウエット性能を付与するために、トレッド溝（図示しない）が種々なパターン形状にて形成される。

　本実施形態の補強コード層６は、第１ベルト層６１と、その半径方向外側に積層される第２ベルト層６２とを有している。第１ベルト層６１と第２ベルト層６２との間には、高硬度のゴムからなる剪断層６８が設けられている。補強コード層６は、第１ベルト層６１のみによって形成されていてもよい。第１ベルト層６１は、タイヤコードをタイヤ周方向に対して例えば１０～４５度の角度で配列した１枚以上、本例では２枚のベルトプライ６３、６４から形成される。同様に、第２ベルト層６２は、タイヤコードをタイヤ周方向に対して例えば１０～４５度の角度で配列した１枚以上、本例では２枚のベルトプライ６５、６６から形成される。各タイヤコードが、プライ間相互で交差することにより、トレッドリング２の剛性が高められる。剪断層６８の厚さは、例えば、２～７mmが望ましい。第２ベルト層６２の半径方向外側に、タイヤコードをタイヤ周方向に螺旋状に巻回したバンドプライが適宜積層されていてもよい。

　第１ベルト層６１及び第２ベルト層６２のタイヤコードとしては、それぞれスチールコード及び有機繊維コードが適宜使用できる。有機繊維コードの場合、強度及び弾性率が高いアラミド、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の高モジュラス繊維が好適に採用しうる。

　このようなトレッドリング２は、予め、生のトレッドリングを形成し、しかる後、この生のトレッドリングを加硫金型内で加硫成形することにより形成される。生のトレッドリングは、円筒状のドラム上で、第１ベルト層６１形成用のシート状部材、剪断層６８形成用のシート状部材、第２ベルト層６２形成用のシート状部材及びトレッドゴム部２０形成用のシート状部材を順次周方向に巻回して形成される。

　図１に示されるように、ハブ３は、車軸に固定されるディスク部３１と、ディスク部３１の外周に形成された円筒部３２とを有している。円筒部３２の端縁には、側壁３３が形成されている。側壁３３は、ハブ軸Ａ３に垂直な平面にて構成されている。ハブ３は、従来のタイヤホイールと同様に、例えば、スチール、アルミ合金、マグネシウム合金等の金属材料によって形成できる。

　スポーク４は、高分子材料による注型成形体によって形成される。スポーク４は、板状の形状をなし、タイヤ周方向に複数設けられている。

　図３は、トレッドリング２を水平面Ｈに横置きした状態を示している。横置きとは、トレッドリング２の側壁２２が水平面Ｈに対向するように横姿勢で載置される態様をいう。

　トレッドリング２の側壁２２には、トレッドリング２が単体で水平面Ｈ上に横置されたとき、水平面Ｈと当接し、トレッドリング２を支持する支持部２３が形成されている。支持部２３は、トレッドリング２が横置きされたとき、水平面Ｈと当接しうるように、トレッドリング２の軸方向の最外側に突出している。支持部２３は、トレッドリング２が横置きされたとき、リング軸Ａ２が水平面Ｈに垂直な方向に向くように、トレッドリング２を支持する。一方、ハブ３が水平面Ｈに横置きされたとき、側壁３３は、ハブ軸Ａ３が水平面Ｈに垂直な方向に向くように、ハブ３を支持する。これにより、トレッドリング２のリング軸Ａ２と、図１に示されるハブ３のハブ軸Ａ３すなわちエアレスタイヤ１のタイヤ軸Ａ１とが高い精度で一致することとなり、エアレスタイヤ１のユニフォミティが向上する。

　図２に示されるように、本実施形態では、支持部２３は、タイヤ周方向に連続した平面２４である。支持部２３を構成する平面２４は、トレッドリング２の本体の側面であり、タイヤ赤道面に平行、すなわちリング軸Ａ２に垂直に形成されている。支持部２３がタイヤ周方向に連続していることにより、トレッドリング２の横置き姿勢がより一層安定し、トレッドリング２のリング軸Ａ２とハブ３のハブ軸Ａ３とをより一層高い精度で一致させることが可能となる。

　トレッドリング２の側壁２２には、エアレスタイヤ１のブランドネーム、サイズ等を表示する文字２５が形成されている。同様に、トレッドリング２の側壁２２には、エアレスタイヤ１のデザイン性を高めるための模様（図示せず）が形成されていてもよい。

　既に述べたように、支持部２３は、トレッドリング２の軸方向の最外側で平面２４によって構成されているので、本実施形態で文字２５等は、支持部２３からタイヤ軸方向の内側に陥没する凹状に形成されている。このような文字２５等は、支持部２３と水平面Ｈとの当接になんら影響を及ぼさないので、水平面Ｈに対するリング軸Ａ２の方向は垂直に維持される。

　支持部２３には、トレッドリング２を加硫成形するための金型のエアーチャンネルによって吸い上げられたスピューが形成されていないことが望ましい。同様に、支持部２３には、トレッドリング２を加硫成形するための金型の分割面からはみ出したオーバースピューが形成されていないことが望ましい。支持部２３に上記オーバースピューが形成されている形態であっては、オーバースピューがタイヤ周方向に均一に形成されていることが望ましい。オーバースピューがタイヤ周方向に均一に形成されていることにより、水平面Ｈに対するリング軸Ａ２の方向は、垂直に維持されるからである。

　側壁２２の正面視において、支持部２３の面積は、側壁２２の面積の１０％以上が望ましい。支持部２３の面積が側壁２２の面積の１０％未満の場合、トレッドリング２が水平面Ｈ上に横置されたとき、支持部２３の変形によって、水平面Ｈに対するリング軸Ａ２の方向が変動するおそれがある。

　さらには、上記支持部２３の面積が上記側壁２２の面積の１００％である、すなわち、側壁２２全体が支持部２３によって構成されている形態が最も望ましい。この場合、上記支持部２３の変形を最小限に抑制できるので、水平面Ｈに対するリング軸Ａ２の方向を高精度に維持することが可能となる。

　図４は、トレッドリング２の変形例であるトレッドリング２Ａを示している。このトレッドリング２Ａでは、支持部２３Ａは、タイヤ周方向に断続的に複数設けられている。支持部２３Ａは、トレッドリング２Ａの本体の側面からトレッドリング２Ａの軸方向の外側に突出している。支持部２３Ａは、トレッドリング２Ａが横置きされたとき、リング軸Ａ２が水平面Ｈに垂直な方向に向くように、トレッドリング２Ａを支持する。これにより、トレッドリング２Ａのリング軸Ａ２と、ハブ３のハブ軸Ａ３すなわちエアレスタイヤ１のタイヤ軸Ａ１とが高い精度で一致することとなり、エアレスタイヤ１のユニフォミティが向上する。

　トレッドリング２Ａでは、支持部２３Ａが、トレッドリング２Ａの側壁２２の本体から突出して形成されているので、エアレスタイヤ１のブランドネーム、サイズ等を表示する文字２５Ａ等は、トレッドリング２Ａの側壁２２の本体から突出して形成されていてもよい。この場合、文字２５Ａ等の突出高さは、支持部２３Ａの突出高さ以下である。文字２５Ａ等の突出高さが、支持部２３Ａの突出高さと等しい場合、文字２５Ａ等が実質的に支持部２３Ａの一部を構成する。

　側壁２２の正面視において、支持部２３Ａの面積Ｓ３は、側壁２２の面積Ｓ２の１０％以上が望ましい。支持部２３Ａの面積Ｓ３が側壁２２の面積Ｓ２の１０％未満の場合、トレッドリング２Ａが水平面Ｈ上に横置されたとき、支持部２３Ａの変形によって、水平面Ｈに対するリング軸Ａ２の方向が変動するおそれがある。

　図５は、エアレスタイヤ１の製造方法における工程の一例を示すフローチャートである。図５に示されるように、エアレスタイヤ１の製造方法は、トレッドリング２の側壁２２に支持部２３を形成する工程（＃１）と、スポーク４を成形するためのキャビティ空間を区画する注型金型を準備する工程（＃２）と、注型金型の水平面にトレッドリング２及びハブ３を横置する工程（＃３）と、注型金型を閉じる工程（＃４）と、注型金型のキャビティ空間にスポーク４を形成する材料を注入し、硬化させる工程（＃５）と、注型金型を開く工程（＃６）と、注型金型からエアレスタイヤ１を離型する工程（＃７）とを含んでいる。

　上記工程（＃１）では、トレッドリング２が単体で水平面Ｈ上に横置されたとき、水平面Ｈと当接する支持部２３が形成される。支持部２３は、トレッドリング２の上記横置状態で、リング軸Ａ２が水平面Ｈに垂直な方向に向くように、トレッドリング２を支持する。本実施形態では、支持部２３は、トレッドリング２を加硫成形するための加硫金型によって、接地面２１及び側壁２２の本体と共に成形される。

　図６及び７は、工程（＃２）で準備されるエアレスタイヤ１のスポーク４を成形するための注型金型１００を示している。注型金型１００は、第１側部１０１と、外周部１０２と、内周部１０３と、第２側部１０４とを備えている。第１側部１０１は、横置きされたトレッドリング２及びハブ３の一方の側壁２２、３３と当接する。外周部１０２は、トレッドリング２の接地面２１を位置決めし保持する。内周部１０３は、ハブ３の内周面を位置決めし保持する。第２側部１０４は、トレッドリング２及びハブ３の他方の側壁２２、３３と当接する。

　第１側部１０１及び第２側部１０４には、スポーク４を成形するための櫛歯状の第１スポーク形成部１０５及び第２スポーク形成部１０６が設けられている。第１スポーク形成部１０５及び第２スポーク形成部１０６は、タイヤ周方向に交互に配置され、トレッドリング２の内周面とハブ３の外周面との間に挟まれた空間に突出している。トレッドリング２の内周面、ハブ３の外周面、第１側部１０１、第１スポーク形成部１０５、第２側部１０４及び第２スポーク形成部１０６によってスポーク４を成形するためのキャビティ空間１０７が区画される。

　図７に示されるように、第１側部１０１は、トレッドリング２及びハブ３を保持するための水平面１０８を有している。同様に、第２側部１０４は、トレッドリング２及びハブ３を保持するための水平面１０９を有している。

　工程（＃３）では、注型金型１００の水平面１０８上にトレッドリング２及びハブ３が横置される。このとき、トレッドリング２は、第１側部１０１の水平面１０８、外周部１０２及び第２側部１０４の水平面１０９によって、位置決めされ保持される。支持部２３は水平面１０８と当接し、リング軸Ａ２が水平面１０８に垂直な方向に向くように、トレッドリング２を支持する。

　同様に、ハブ３は、第１側部１０１の水平面１０８、内周部１０３及び第２側部１０４の水平面１０９によって、位置決めされ保持される。ハブ３の側壁３３は、ハブ軸Ａ３が水平面１０８に垂直な方向に向くように、ハブ３を支持する。

　従って、トレッドリング２のリング軸Ａ２とハブ３のハブ軸Ａ３とは、互いに平行に配置される。さらに、トレッドリング２の接地面２１は外周部１０２によって径方向に位置決めされ、ハブ３の内周面は内周部１０３によって径方向に位置決めされているので、トレッドリング２とハブ３とが正確に芯出しされ、リング軸Ａ２とハブ軸Ａ３とが、高い精度で一致する。従って、エアレスタイヤ１のユニフォミティが向上する。

　その後、工程（＃４）では、第２側部１０４が移動して、注型金型１００が閉じられる。これにより、注型金型１００の内部に、スポーク４を成形するためのキャビティ空間１０７が区画される。

　工程（＃５）では、キャビティ空間１０７にスポーク４を形成する樹脂材料が注入され、硬化される。これにより、トレッドリング２とハブ３とが、スポーク４を介して一体化され、エアレスタイヤ１が形成される。注入される樹脂材料としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂が採用しうる。安全性の観点から熱硬化性樹脂、例えばエポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコン系樹脂、ポリイミド系樹脂、メラミン系樹脂などが好適であり、特にウレタン系樹脂は弾性特性に優れるためより好適に採用しうる。

　その後、工程（＃６）では、第２側部１０４が図７中上方に移動して、注型金型１００が開かれ、工程（＃７）では、注型金型１００からエアレスタイヤ１が離型される。

　以上、本発明のエアレスタイヤ及びその製造方法が詳細に説明されたが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施される。

　図１の基本構造をなすエアレスタイヤが、表１の仕様に基づいて試作され、トレッドリング単体での横置き姿勢の安定度、ＲＲＯ及び実車による振動が評価された。

＜横置き姿勢の安定度＞
　単体のトレッドリングが水平面に横置きされ、その姿勢の安定度が試験者の官能により評価された。

＜ＲＲＯ＞
　各エアレスタイヤのタイヤ赤道部及び両ショルダー部でのＲＲＯが測定され、それらの平均値が計算された。結果は、数値が小さいほど良好である。

＜実車振動評価＞
　各エアレスタイヤを装着した小型ＥＶ車両が、テストコースに持ち込まれ、走行時の振動が試験者の官能により評価された。結果は、振動を感じないレベルをＡ、振動を感じるが市場にて許容されるレベルをＢ、大きな振動を感じ、市場にて許容されないレベルをＣとして表示される。

　表１から明らかなように、実施例のエアレスタイヤは、比較例に比べて、ユニフォミティが向上していることが確認できた。

　１　　エアレスタイヤ
　２　　トレッドリング
　２Ａ　　トレッドリング
　３　　ハブ
　４　　スポーク
　２１　　接地面
　２２　　側壁
　２３　　支持部
　２３Ａ　　支持部
　２５　　文字
　２５Ａ　　文字
　１００　注型金型
　１０８　　水平面
　Ａ２　　リング軸
　Ｈ　　水平面

Claims (7)

1. 　接地面を有する円筒状のトレッドリングと、前記トレッドリングの半径方向内側に配されかつ車軸に固定されるハブと、前記トレッドリングと前記ハブとを連結するスポークとを備えたエアレスタイヤであって、
   　前記トレッドリングは、前記接地面から連続し、リング側面を形成する側壁を有し、
   　前記側壁は、前記トレッドリングが単体で水平面上に横置されたとき、前記水平面と当接し、リング軸が前記水平面に垂直な方向に向くように、前記トレッドリングを支持する支持部を有することを特徴とするエアレスタイヤ。
2. 　前記支持部は、タイヤ周方向に連続した平面である請求項１記載のエアレスタイヤ。
3. 　前記支持部は、タイヤ周方向に断続的に複数設けられている請求項１記載のエアレスタイヤ。
4. 　前記側壁は、前記支持部からタイヤ軸方向の内側に陥没する凹状の文字又は模様を有する請求項１乃至３のいずれかに記載のエアレスタイヤ。
5.   前記支持部には、前記トレッドリングを加硫成形するための金型の分割面からはみ出したオーバースピューが、タイヤ周方向に均一に形成されている請求項１乃至４のいずれかに記載のエアレスタイヤ。
6. 　前記側壁の正面視において、前記支持部の面積は、前記側壁の面積の１０％～１００％である請求項１乃至５のいずれかに記載のエアレスタイヤ。
7. 　接地面を有する円筒状のトレッドリングと、前記トレッドリングの半径方向内側に配されかつ車軸に固定されるハブと、前記トレッドリングと前記ハブとを連結するスポークとを備えたエアレスタイヤの製造方法であって、
   　前記トレッドリングは、前記接地面から連続し、リング側面を形成する側壁を有し、
   　前記トレッドリングの側壁に、前記トレッドリングが単体で水平面上に横置されたとき、前記水平面と当接し、リング軸が前記水平面に垂直な方向に向くように、前記トレッドリングを支持する支持部を形成する工程と、
   　前記トレッドリング及び前記ハブを保持するための水平面を有し、前記スポークを成形するためのキャビティ空間を区画する金型を準備する工程と、
   　前記金型の前記水平面に、前記トレッドリング及び前記ハブを横置する工程と、
   　前記金型の前記キャビティ空間に前記スポークを形成する材料を注入して硬化させる工程とを含むことを特徴とするエアレスタイヤの製造方法。

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