WO2020091017A1

WO2020091017A1 - タイヤ

Info

Publication number: WO2020091017A1
Application number: PCT/JP2019/042931
Authority: WO
Inventors: 圭一長谷川
Original assignee: 株式会社ブリヂストン
Priority date: 2018-10-31
Filing date: 2019-10-31
Publication date: 2020-05-07

Abstract

タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った断面において、空気入りタイヤのビード部は、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿って隣接して配置された所定数のコードユニット(63)によって構成されるビードコア(62)を有する。ビードコア(62)は、金属材料によって形成されたビードコード(64)と、樹脂材料によって形成され、ビードコード64を被覆する被覆樹脂(65)とを含む。タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った断面において、コードユニット(63)は、方形状であり、タイヤ幅方向に沿った当該所定数は、ビードコア(62)のタイヤ径方向における中央部分(62a)よりも、ビードコアの径方向内側部分(62b)において少ない。

Description

タイヤ

　本発明は、ビード部の一部が樹脂材料によって形成されているタイヤに関する。

　従来、ビードコアの空隙部分に樹脂を充填したタイヤが知られている（特許文献１参照）。

　これにより、金属製のビードコードの量を削減できるため、タイヤの軽量化が可能になるとされている。

特開2002-187414号公報

　上述したようなビード部の一部に樹脂を用いる技術をさらに発展させ、ビードコードを樹脂材料によって被覆した断面形状が方形状のコードユニットをタイヤ周方向に沿って複数回巻き付けることによってビードコアを形成することが検討されている。

　例えば、タイヤ幅方向に沿って配置された３つのコードユニットによって構成されるコードユニット列をタイヤ周方向に沿って４周巻き付けることによって、断面形状が方形状（３列x４段）のビードコアを形成することが考えられる。

　このようなビードコアの形成方法によれば、方形状のコードユニットを隣接して配置することによって、コードユニット間に空隙ができず、高剛性かつ軽量なビードコアを容易に製造し得る。

　一方で、このようなビードコアを用いる場合、次のような課題がある。具体的には、ビードコアが方形状（正方形状）であるため、製造工程におけるカーカスプライの動きを制限する。

　特に、生タイヤの加硫時においては、カーカスプライの位置が、ビードコアなど、他の構成部材に対して相対的にずれること（プライスリップという）によって所望のタイヤ形状となることが重要だが、カーカスプライの動きがビードコアの角部によって規制され、プライスリップが誘発され難い。また、カーカスプライの耐久性にも影響し得る。

　そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、ビードコードを樹脂材料で被覆し、断面形状が方形状のコードユニットを用いつつ、製造容易性とカーカスプライの耐久性とを両立したタイヤの提供を目的とする。

　本発明の一態様は、路面に接するトレッド部（トレッド部20）と、前記トレッド部に連なり、前記トレッド部のタイヤ径方向内側に位置するタイヤサイド部（タイヤサイド部30）と、前記タイヤサイド部に連なり、前記タイヤサイド部のタイヤ径方向内側に位置するビード部（ビード部60）とを含むタイヤ（空気入りタイヤ10）であって、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った断面において、前記ビード部は、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿って隣接して配置された所定数のコードユニット（コードユニット63）によって構成されるビードコア（ビードコア62）を有し、前記ビードコアは、金属材料によって形成されたビードコード（ビードコード64）と、樹脂材料によって形成され、前記ビードコードを被覆する被覆樹脂（被覆樹脂65）とを含み、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った断面において、前記コードユニットは、方形状であり、タイヤ幅方向に沿った前記所定数は、前記ビードコアのタイヤ径方向における中央部分（中央部分62a）よりも、前記ビードコアのタイヤ径方向における内側部分（径方向内側部分62b）において少ない。

図１は、空気入りタイヤ10の断面図である。図２は、空気入りタイヤ10の一部拡大断面図である。図３は、ビード構造体61の拡大断面図である。図４は、ビードコア62の一部単体斜視図である。図５は、比較例に係るビード構造体61Pの拡大断面図である。図６は、比較例に係るビードコア62Pの一部単体斜視図である。図７は、変更例に係るビード構造体61Xの拡大断面図である。図８は、変更例に係るビードコア62Xの一部単体斜視図である。図９は、変更例に係るビード構造体61Yを含むビード部60の拡大断面図を示す図である。

　以下、実施形態を図面に基づいて説明する。なお、同一の機能や構成には、同一または類似の符号を付して、その説明を適宜省略する。

　（１）タイヤの全体概略構成
　図１は、本実施形態に係る空気入りタイヤ10の断面図である。具体的には、図１は、空気入りタイヤ10のタイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った断面図である。なお、図１では、断面ハッチングの図示は省略されている（以下同）。

　図１に示すように、空気入りタイヤ10は、トレッド部20、タイヤサイド部30、カーカスプライ40、ベルト層50及びビード部60を備える。

　トレッド部20は、路面（不図示）に接する部分である。トレッド部20には、空気入りタイヤ10の使用環境や装着される車両の種別に応じたパターン（不図示）が形成される。

　タイヤサイド部30は、トレッド部20に連なり、トレッド部20のタイヤ径方向内側に位置する。タイヤサイド部30は、トレッド部20のタイヤ幅方向外側端からビード部60の上端までの領域である。タイヤサイド部30は、サイドウォールなどと呼ばれることもある。

　カーカスプライ40は、空気入りタイヤ10の骨格を形成する。カーカスプライ40は、タイヤ径方向に沿って放射状に配置されたカーカスコード（不図示）がゴム材料によって被覆されたラジアル構造である。但し、ラジアル構造に限定されず、カーカスコードがタイヤ径方向に交錯するように配置されたバイアス構造でも構わない。

　また、カーカスコードは、特に限定されず、概ね一般的な乗用自動車（ミニバン、SUV(Sport Utility Vehicle)を含む）用のタイヤと同様に有機繊維のコードによって形成し得る。

　ベルト層50は、トレッド部20のタイヤ径方向内側に設けられる。ベルト層50は、補強コード51（図２も参照）を有し、補強コード51が樹脂によって被覆された単層スパイラルベルトである。但し、ベルト層50は、単層スパイラルベルトに限定されない。例えば、ベルト層50は、ゴムによって被覆された２層交錯ベルトでもよい。

　補強コード51を被覆する樹脂には、タイヤサイド部30を構成するゴム材料、及びトレッド部20を構成するゴム材料よりも引張弾性率の高い樹脂材料が用いられる。補強コード51を被覆する樹脂としては、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。

　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）などが挙げられる。

　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、熱可塑性樹脂材料としては、例えば、ISO75－2またはASTM D648に規定されている荷重たわみ温度（0.45MPa荷重時）が78°Ｃ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が50％以上、JIS K7206に規定されるビカット軟化温度（Ａ法）が130°Ｃ以上であるものを用いることができる。

　ビード部60は、タイヤサイド部30に連なり、タイヤサイド部30のタイヤ径方向内側に位置する。ビード部60は、タイヤ周方向に延びる円環状である。

　ビード部60の一部は、樹脂材料によって構成されている。本実施形態では、ビード部60の一部は、上述したベルト層50に用いられている樹脂材料と同一の樹脂材料によって形成されている。

　ビード部60は、リムホイール100の径方向外側端に形成されるフランジ部分110（図１において不図示、図２参照）に係止される。

　また、空気入りタイヤ10のタイヤ内側面には、リムホイール100に組み付けられた空気入りタイヤ10の内部空間に充填された空気（または窒素などの気体）漏れを防止するインナーライナー（不図示）が貼り付けられている。

　（２）ビード部の概略構成
　図２は、空気入りタイヤ10の一部拡大断面図である。具体的には、図２は、空気入りタイヤ10のタイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿ったビード部60を含む一部拡大断面図である。

　図２に示すように、カーカスプライ40は、ビード部60を介してタイヤ幅方向外側に折り返される。具体的には、カーカスプライ40は、本体部41と折り返し部42とを含む。

　本体部41は、トレッド部20、タイヤサイド部30及びビード部60に亘って設けられ、ビード部60のビードコア62において折り返されるまでの部分である。

　折り返し部42は、本体部41に連なり、ビードコア62を介してタイヤ幅方向外側に折り返された部分である。

　ビード部60は、ビード構造体61を含む。本実施形態では、ビード構造体61は、ビードコア62（ビードコア62の周辺部分も含む）と、ビードフィラー69とが一体に形成された構造体である。つまり、ビード部60は、ビードコア62とビードフィラー69とを有する。なお、ビードコア62とビードフィラー69とは、必ずしも一体に形成されていなくても構わない。

　ビード部60のタイヤ幅方向外側面には、リムライン90が設けられる。リムライン90は、ビード部60がリムホイール100に正しく装着されているかを確認するために、タイヤ周方向に沿って形成される凸部である。本実施形態では、リムライン90は、フランジ部分110のタイヤ径方向外側端よりも6mm程度、タイヤ径方向外側に設けられている。

　本実施形態では、ビードフィラー69のタイヤ径方向外側端は、リムライン90及びフランジ部分110のタイヤ径方向外側端よりもタイヤ径方向内側に位置する。

　また、折り返し部42のタイヤ径方向外側端は、リムライン90及びフランジ部分110のタイヤ径方向外側端よりもタイヤ径方向外側に位置し、タイヤサイド部30まで延びる。

　（３）ビード部の詳細構成
　図３は、ビード構造体61の拡大断面図である。具体的には、図３は、空気入りタイヤ10のタイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿ったビード構造体61の拡大断面図である。図３に示すように、ビード構造体61は、ビードコア62及びビードフィラー69を含む。

　ビード構造体61は、コードユニット63によって構成される。コードユニット63は、ビードコード64と被覆樹脂65とによって構成される。

　タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った断面において、コードユニット63は、方形状である。本実施形態では、コードユニット63の断面形状は、正方形状である。

　タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った断面において、ビードコア62は、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿って隣接して配置された所定数のコードユニット63によって構成される。

　本実施形態では、ビードコア62のタイヤ径方向における中央部分62aでは、タイヤ幅方向に沿って３つのコードユニット63が配置され、タイヤ径方向に沿って２つのコードユニット63が配置される。つまり、中央部分62aにおける所定数（タイヤ幅方向xタイヤ径方向）は、3x2である。

　径方向内側部分62bでは、タイヤ幅方向に沿って２つのコードユニット63が配置され、タイヤ径方向に沿って１つのコードユニット63が配置される。つまり、径方向内側部分62bにおける所定数（タイヤ幅方向xタイヤ径方向）は、2x1である。

　径方向外側部分62cでは、径方向内側部分62bと同様に、タイヤ幅方向に沿って２つのコードユニット63が配置され、タイヤ径方向に沿って１つのコードユニット63が配置される。つまり、径方向外側部分62cにおける所定数（タイヤ幅方向xタイヤ径方向）は、2x1である。

　このように、本実施形態では、タイヤ幅方向に沿った所定数は、ビードコア62のタイヤ径方向における中央部分62aよりも、ビードコア62の径方向内側部分62bにおいて少ない。
同様に、タイヤ幅方向に沿った所定数は、ビードコア62のタイヤ径方向における中央部分62aよりも、ビードコア62の径方向外側部分62cにおいて少ない。

　コードユニット63は、ビードコード64及び被覆樹脂65を有する。ビードコード64は、金属材料（例えば、スチール）によって形成され、タイヤ周方向に沿って延びる。

　被覆樹脂65は、樹脂材料によって形成され、ビードコード64を被覆する。被覆樹脂65としては、ベルト層50に用いられている樹脂材料と同一の樹脂材料を用い得る。

　本実施形態では、ビードコア62は、タイヤ周方向に沿って単一のビードコード64を被覆したコードユニット63を複数周巻き付けることによって形成される。

　図４は、ビードコア62の一部単体斜視図である。具体的には、図４は、単一のビードコード64を被覆したコードユニット63をタイヤ周方向に沿って複数周巻き付けることによって形成されるビードコア62を模式的に示す。つまり、図４は、ビードコア62の製造工程を模式的に示している。

　図４では、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿ったビードコア62の断面と、ビードコア62を構成するコードユニット63の側面形状が示されている。

　図４に示すよう、単一のビードコード64を被覆したコードユニット63がタイヤ周方向に沿って複数周（２周）巻き付けられることによって、まず、径方向内側部分62b（図３参照）におけるコードユニット63（2x1）が形成される。

　次いで、コードユニット63がタイヤ周方向に沿って複数周（６周）巻き付けられることによって、中央部分62a（図３参照）におけるコードユニット63（3x2）が形成される。

　なお、タイヤ幅方向におけるコードユニット63の配置順序は、タイヤ幅方向内側からでもよいし、タイヤ幅方向外側からでもよい。但し、単一（１本）のビードコード64（コードユニット63）を用いるため、例えば、中央部分62aにおける１段目をタイヤ幅方向内側から配置した場合には、中央部分62aにおける２断面は、タイヤ幅方向外側から配置する。

　これにより、単一（１本）のビードコード64（コードユニット63）を用いつつ、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った断面において、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿って隣接して配置された所定数のコードユニット63によって構成されるビードコア62を構成できる。

　なお、タイヤ周方向におけるビードコード64（コードユニット63）の一端部分と、他端部分（不図示）とは、タイヤ周方向においてオーバーラップする領域を設けることが好ましい。

　（４）作用・効果
　上述した実施形態によれば、以下の作用効果が得られる。具体的には、空気入りタイヤ10のビード部60は、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った断面において、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿って隣接して配置された所定数のコードユニット63によって構成されるビードコア62を有する。ビードコア62は、樹脂材料によって形成され、ビードコード64を被覆する被覆樹脂65を含む。

　さらに、コードユニット63は、方形状であり、タイヤ幅方向に沿った当該所定数は、ビードコア62のタイヤ径方向における中央部分62aよりも、ビードコア62の径方向内側部分62bにおいて少ない。

　このため、ビードコア62の断面形状は、径方向内側部分62bにおいて幅狭となる。これにより、空気入りタイヤ10の製造工程（加硫工程）において、カーカスプライ40の動きがビードコア62の角部によって規制されることが少なく、プライスリップが誘発され易い。

　さらに、ビードコア62の断面形状が径方向内側部分62bにおいて幅狭であり、カーカスプライ40がビードコア62の角部によって擦れて損傷することを抑制し得る。

　また、断面形状が方形状のコードユニット63を用いることができるため、隣接するコードユニット63間に空隙ができず、高剛性かつ軽量なビードコア62を容易に製造し得る。

　すなわち、空気入りタイヤ10によれば、ビードコード64を樹脂材料で被覆し、断面形状が方形状のコードユニット63を用いつつ、製造容易性とカーカスプライ40の耐久性とを両立し得る。

　ここで、図５及び図６は、比較例に係るビードコア62Pの形状を示す。具体的には、図５は、比較例に係るビード構造体61Pの拡大断面図である。図６は、比較例に係るビードコア62Pの一部単体斜視図である。

　図５及び図６に示すように、ビード構造体61Pを構成するビードコア62Pは、上述したビードコア62と比較すると、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った断面において、コードユニット63の配置数が異なる。

　具体的には、ビードコア62P全体では、タイヤ幅方向に沿って３つのコードユニット63が配置され、タイヤ径方向に沿って４つのコードユニット63が配置される。つまり、ビードコア62P全体における所定数（タイヤ幅方向xタイヤ径方向）は、3x4である。

　タイヤ幅方向に沿った所定数は、ビードコア62Pのタイヤ径方向における中央部分62aと、ビードコア62Pの径方向内側部分62bとで変化がなく同一である。このため、ビードコア62Pの断面形状は、径方向内側部分62bにおいて幅狭とはなっていない。

　図６に示すように、コードユニット63Pは、タイヤ幅方向に沿って設けられた３本のビードコード64と、当該３本のビードコード64を被覆する被覆樹脂65Pとを有する。

　このような３本のビードコード64を有するコードユニット63Pをタイヤ周方向に沿って４周巻き付けることによってビードコア62Pが形成される。ビードコア62Pによれば、上述したビードコア62と同様に、コードユニット63Pに空隙ができず、高剛性かつ軽量なビードコアを容易できる。

　つまり、ビードコア62Pは、コードユニット63Pをタイヤ径方向に段単位で成型されるのに対して、上述したビードコア62は、１本のビードコード64（モノストランドともいう）を有するコードユニット63をタイヤ幅方向またはタイヤ径方向に沿って順番に配置し、ビードコード単位（本単位）で成型される。

　しかしながら、ビードコア62Pの場合、空気入りタイヤ10の製造工程（加硫工程）において、カーカスプライ40の動きがビードコア62Pのタイヤ径方向内側の角部によって規制されるため、プライスリップが誘発され難い。また、カーカスプライ40がビードコア62Pの当該角部によって擦れて損傷する、いわゆるフレッティングが発生し易い。

　なお、プライスリップ誘発、及びフレッティング防止のためには、ビードコア62Pの当該角部の曲率半径（R）を大きくすればよいが、単純にRを大きくすると、被覆樹脂65Pの必要な厚さ（ゲージ）を確保できず、好ましくない。

　また、１本のビードコード64を有するコードユニット63は、コードユニット63Pと比較すると、コードユニットの一端部分と他端部分とのタイヤ周方向においてオーバーラップする領域（面積）を、３本の幅から１本の幅程度に低減できる。これにより、空気入りタイヤ10のさらなる軽量化、及び製造コスト削減に寄与し得る。

　本実施形態では、コードユニット63の断面形状は、正方形状である。このため、コードユニット63間に空隙ができず、高剛性かつ軽量なビードコア62を容易に製造し得る。

　本実施形態では、ビードコア62は、タイヤ周方向に沿って単一（１本）のビードコード64を被覆したコードユニット63を複数周巻き付けることによって形成される。つまり、ビードコード64を被覆したコードユニット63は、いわゆるモノストランドのビードコードであり、製造容易性を高めつつ、プライスリップ誘発、及び被覆樹脂65の必要厚さ（ケージ）確保を実現し得る。

　本実施形態では、タイヤ幅方向に沿ったコードユニット63の所定数は、ビードコア62のタイヤ径方向における中央部分62aよりも、ビードコア62の径方向外側部分62cにおいて少ない。このため、ビードコア62として必要な剛性（強度）を確保しつつ、プライスリップ誘発及びビードコア62の軽量化にさらに貢献し得る。

　（５）その他の実施形態
　以上、実施例に沿って本発明の内容を説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変形及び改良が可能であることは、当業者には自明である。

　例えば、ビードコア62の形状は、次のように変更してもよい。図７は、変更例に係るビード構造体61Xの拡大断面図である。図８は、変更例に係るビードコア62Xの一部単体斜視図である。

　図７及び図８に示すように、ビード構造体61Xは、ビードコア62X及びビードフィラー69を含む。

　コードユニット63Xは、ビードコード64と被覆樹脂65Xとによって構成される。タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った断面において、コードユニット63Xは、平行四辺形状である。つまり、コードユニット63Xは、方形状であれば、必ずしも正方形または長方形でなくてもよい。

　但し、コードユニットの断面形状は、コードユニットを隣接して配置することによって、コードユニット間に空隙ができないことが好ましく、方形状であっても、頂点がタイヤ径方向と平行な直線状に位置するような菱形は、あまり好ましくない。

　また、上述した実施形態に係るビード構造体61の形状及び位置は、次のように変更してもよい。

　図９は、変更例に係るビード構造体61Yを含むビード部60の拡大断面図を示す。図９に示すように、ビード構造体61Yの底面61aは、タイヤ幅方向に対して傾斜しておらず、タイヤ幅方向とほぼ平行である。つまり、上述したビード構造体61と比較すると、ビード構造体61Yは、タイヤ径方向に対する傾きが少なく、タイヤ径方向に沿って直立するように設けられる。

　また、上述した実施形態では、ビードコア62は、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った断面において、中央部分62aにおける所定数（タイヤ幅方向xタイヤ径方向）が3x2、径方向内側部分62b及び径方向外側部分62cにおける所定数（タイヤ幅方向xタイヤ径方向）は、2x1であったが、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向におけるコードユニット63（ビードコード64）の数は、このような例に限定されず、任意の数（段数）とすることができる。

　上記のように、本発明の実施形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

　10　空気入りタイヤ
　20　トレッド部
　30　タイヤサイド部
　40　カーカスプライ
　41　本体部
　42　折り返し部
　50　ベルト層
　51　補強コード
　60　ビード部
　61, 61P, 61X, 61Y　ビード構造体
　61a　底面
　62, 62P, 62X　ビードコア
　62a　中央部分
　62b　径方向内側部分
　62c　径方向外側部分
　63, 63P, 63X　コードユニット
　64　ビードコード
　65, 65P, 65X　被覆樹脂
　69　ビードフィラー
　100　リムホイール
　110　フランジ部分

Claims

　路面に接するトレッド部と、
　前記トレッド部に連なり、前記トレッド部のタイヤ径方向内側に位置するタイヤサイド部と、
　前記タイヤサイド部に連なり、前記タイヤサイド部のタイヤ径方向内側に位置するビード部と
を含むタイヤであって、
　タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った断面において、前記ビード部は、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿って隣接して配置された所定数のコードユニットによって構成されるビードコアを有し、
　前記ビードコアは、
　金属材料によって形成されたビードコードと、
　樹脂材料によって形成され、前記ビードコードを被覆する被覆樹脂と
を含み、
　タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った断面において、前記コードユニットは、方形状であり、
　タイヤ幅方向に沿った前記所定数は、前記ビードコアのタイヤ径方向における中央部分よりも、前記ビードコアのタイヤ径方向における内側部分において少ないタイヤ。
　タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った断面において、前記コードユニットは、正方形状である請求項１に記載のタイヤ。
　タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った断面において、前記コードユニットは、平行四辺形状である請求項１に記載のタイヤ。
　前記ビードコアは、タイヤ周方向に沿って単一の前記ビードコードを被覆した前記コードユニットを複数周巻き付けることによって形成される請求項１乃至３の何れか一項に記載のタイヤ。
　タイヤ幅方向に沿った前記所定数は、前記ビードコアのタイヤ径方向における中央部分よりも、前記ビードコアのタイヤ径方向における外側部分において少ない請求項１乃至４の何れか一項に記載のタイヤ。