JP2019209922A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】ベルトの面内剪断剛性を向上させつつ、タイヤの軽量化を図る。【解決手段】空気入り空気入りタイヤ１０は、一対のビードコア１２Ａと、一対のビードコア１２Ａに跨って形成されたカーカス１８と、カーカス１８のタイヤ径方向外側に配置され、タイヤ周方向に延在すると共にタイヤ幅方向に間隔をあけて並ぶ補強コード２０Ａと、樹脂で形成されて環状とされ補強コード１２Ａを被覆しタイヤ径方向の外側及び内側の少なくとも一方面のタイヤ幅方向外側部にタイヤ周方向に沿って溝が形成された樹脂本体１２Ｂと、を有する樹脂環状ベルトと、を備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、ベルト層を備えた空気入りタイヤに関する。

自動車に装着する空気入りタイヤとしては、カーカスのタイヤ径方向外側にタイヤ周方向に対して傾斜したコードを含んで構成された２枚以上の傾斜ベルトプライ、及び補強層等を備えたベルトを備えた構造が一般的である（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２０１３−２４４９３０号公報 特開２０１３−２２０７４１号公報

特許文献１、２の空気入りタイヤは、２枚以上の傾斜ベルトプライを備えることにより面内剪断剛性を確保しているが、プライや補強層の層数が多いため、タイヤの軽量化は困難となっている。

本発明は上記事実を考慮し、ベルトの面内剪断剛性を向上させつつ、タイヤの軽量化を図った空気入りタイヤの提供を目的とする。

請求項１に係る空気入りタイヤは、一対のビードコアと、前記一対のビードコアに跨って形成されたカーカスと、前記カーカスのタイヤ径方向外側に配置され、タイヤ周方向に延在すると共にタイヤ幅方向に間隔をあけて並ぶ補強コードと、樹脂で形成されて環状とされ前記補強コードを被覆しタイヤ径方向の外側及び内側の少なくとも一方面のタイヤ幅方向外側部にタイヤ周方向に沿って溝が形成された樹脂本体と、を有する樹脂環状ベルトと、を備えている。

請求項１に係る空気入りタイヤは、カーカスのタイヤ径方向外側に樹脂環状ベルトが配置されている。樹脂環状ベルトは、樹脂で形成された環状の樹脂本体、及び、樹脂本体に被覆された補強コードを備えている。補強コードは、タイヤ周方向に延在すると共にタイヤ幅方向に間隔をあけて並んでいる。このように、樹脂環状ベルトでは、タイヤ幅方向に間隔を開けて並ぶ補強コード間に樹脂が配置されているので、補強コード間にゴムが配置されたベルトに比較して高い面内剪断剛性を得ることができる。また、タイヤの軽量化も図ることができる。

高い面内剪断剛性を得ることができる一方で、樹脂環状ベルトのタイヤ幅方向端部には応力が集中しやすくなるが、本発明では、樹脂本体のタイヤ径方向の外側及び内側の少なくとも一方面のタイヤ幅方向外側部に、タイヤ周方向に沿って溝が形成されている。この溝により、樹脂環状ベルトのタイヤ幅方向外側部が変形しやすくなり、樹脂環状ベルトのタイヤ幅方向外側部における応力集中を緩和することができる。また、溝は、タイヤ周方向に沿って形成されているので、タイヤ周方向と交差する方向の変形は抑制される。

請求項２に係る空気入りタイヤは、前記溝の溝幅は、前記タイヤ幅方向における前記補強コードのコード間ピッチよりも狭い。

このように、溝幅をタイヤ幅方向における補強コードのコード間ピッチよりも狭くすることにより、樹脂環状ベルトにおいて補強コードが最も表面近くに配置される位置を避けて溝を形成することができ、補強コードを被覆する樹脂本体の厚みを確保することができる。

請求項３に係る空気入りタイヤは、前記溝の溝深さは、前記樹脂環状ベルトの厚みの１／１０以上、１／２以下である。

溝深さを樹脂環状ベルトの厚みの１／１０以上１／２以下とすることにより、溝への応力集中を緩和しつつ、適切に樹脂環状ベルトを変形しやすくすることができる。

請求項４に係る空気入りタイヤは、前記溝は、前記樹脂環状ベルトのタイヤ赤道面からタイヤ径方向外端までのベルト半幅におけるタイヤ幅方向外側の１／２の範囲内の少なくとも一部に形成されている。

樹脂環状ベルトのタイヤ赤道面からタイヤ径方向外端までのベルト半幅におけるタイヤ幅方向外側の１／２の範囲内に溝を形成することにより、当該溝を形成した部分が変形しやすくなり、樹脂環状ベルトのタイヤ幅方向外側部における応力集中を効果的に緩和することができる。

本発明に係る空気入りタイヤによれば、ベルトの面内剪断剛性の確保とタイヤ軽量化の両立を図ることができる。

本実施形態に係る空気入りタイヤを、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿って切断した状態を示す半断面図である。 図１の一部拡大図である。 本実施形態に係る空気入りタイヤの樹脂環状ベルトの一部破断平面図である。

本発明の実施形態に係る空気入りタイヤ１０について、図面を参照して説明する。本実施形態の空気入りタイヤ１０は、例えば、乗用車に用いられる所謂ラジアルタイヤである。図１には、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て切断した切断面（タイヤ周方向に沿った方向から見た断面）の片側が示されている。なお、図中矢印Ｗは空気入りタイヤ１０の幅方向（タイヤ幅方向）を示し、矢印Ｒは空気入りタイヤ１０の径方向（タイヤ径方向）を示す。ここでいうタイヤ幅方向とは、空気入りタイヤ１０の回転軸と平行な方向を指している。また、タイヤ径方向とは、空気入りタイヤ１０の回転軸と直交する方向をいう。また、符号ＣＬは空気入りタイヤ１０の赤道面（タイヤ赤道面）を示している。

また、本実施形態では、タイヤ径方向に沿って空気入りタイヤ１０の回転軸に近い側を「タイヤ径方向内側」、タイヤ径方向に沿って空気入りタイヤ１０の回転軸から遠い側を「タイヤ径方向外側」と記載する。一方、タイヤ幅方向に沿ってタイヤ赤道面ＣＬに近い側を「タイヤ幅方向内側」、タイヤ幅方向に沿ってタイヤ赤道面ＣＬから遠い側を「タイヤ幅方向外側」と記載する。

また、本実施形態において、後述するトレッド３０の接地端Ｅ、接地幅ＴＷとは、空気入りタイヤ１０をＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ（２０１８年度版、日本自動車タイヤ協会規格）に規定されている標準リムに装着し、ＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫでの適用サイズ・プライレーティングにおける最大負荷能力（内圧−負荷能力対応表の太字荷重）に対応する空気圧（最大空気圧）の１００％の内圧を充填し、静止した状態で水平な平板に対して回転軸が平行となるように配置し、最大の負荷能力に対応する質量を加えたときのものである。なお、使用地又は製造地において、ＴＲＡ規格、ＥＴＲＴＯ規格が適用される場合は各々の規格に従う。

図１に示されるように、空気入りタイヤ１０は、ビードコア１２Ａが埋設された一対のビード部１２、一対のビード部１２からそれぞれタイヤ径方向外側に延びる一対のサイド部１４、サイド部１４からタイヤ幅方向内側に延びるクラウン部１６、を有している。一方のビード部１２と他方のビード部１２との間には、１枚のカーカスプライ１８Ａからなるカーカス１８が跨っている。カーカス１８のタイヤ径方向外側のクラウン部１６には、樹脂環状ベルト２０が設けられている。樹脂環状ベルト２０のタイヤ径方向外側には、トレッド３０が配置されている。トレッド３０には、タイヤ周方向に沿って複数の主溝３２が形成されている。なお、図１では、空気入りタイヤ１０におけるタイヤ赤道面ＣＬの片側のみが図示されている。

カーカスプライ１８Ａは、空気入りタイヤ１０のラジアル方向に延びる複数本のコード（図示せず）をコーティングゴム（図示せず）で被覆して形成されている。カーカスプライ１８Ａのコードの材料は、例えば、ＰＥＴであるが、従来公知の他の材料であっても良い。

カーカスプライ１８Ａは、タイヤ幅方向の端部分がビードコア１２Ａでタイヤ径方向外側に折り返されている。カーカスプライ１８Ａは、一方のビードコア１２Ａから他方のビードコア１２Ａに跨る部分が本体部１８Ｂと呼ばれ、ビードコア１２Ａから折り返されている部分が折り返し部１８Ｃと呼ばれる。

カーカスプライ１８Ａの本体部１８Ｂと折返し部１８Ｃとの間には、ビードコア１２Ａからタイヤ径方向外側に向けて厚さが漸減するビードフィラー１２Ｂが配置されている。なお、空気入りタイヤ１０において、ビードフィラー１２Ｂのタイヤ径方向外側端１２Ｃからタイヤ径方向内側の部分がビード部１２とされている。

カーカス１８のタイヤ内側にはゴムからなるインナーライナー２６が配置されており、カーカス１８のタイヤ幅方向外側には、ゴム材料からなるサイドゴム層２４が配置されている。

図２に示すように、樹脂環状ベルト２０は、タイヤ周方向に螺旋状に巻回された補強コード２０Ａと、補強コード２０Ａを被覆する樹脂材料の樹脂本体２０Ｂを有している。補強コード２０Ａ間の間隔は、ピッチＰとされている。樹脂環状ベルト２０は、補強コード２０Ａが樹脂本体２０Ｂで被覆された樹脂被覆コード２０Ｃを螺旋状に巻回して一体化させたリング状の箍（たが）で構成することができる。図３（Ａ）に示されるように、補強コード２０Ａは、タイヤ周方向に対して角度θ１で傾斜するように配置されている。なお、図３では、補強コード２０Ａの延出方向ＣＤを一点鎖線で示し、タイヤ周方向Ｓを実線で示している。

なお、本実施形態では、１本の樹脂被覆コード２０Ｃをタイヤ周方向に螺旋状に巻いて樹脂環状ベルト２０を形成したが、他の構成でタイヤ周方向に沿って延在する補強コード２０Ａを樹脂本体２０Ｂ内に埋設させてもよい。例えば、樹脂被覆コード２０Ｃをリング状に形成し、リング状の複数の樹脂被覆コード２０Ｃをタイヤ幅方向に並べて形成することもできる。樹脂本体２０Ｂには、サイドゴム層２４を構成するゴム材料、及び後述するトレッド３０を形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ている。樹脂本体２０Ｂの引張弾性率（ＪＩＳ Ｋ７１１３：１９９５に規定される）は、１００ＭＰａ以上が好ましい。また、樹脂本体２０Ｂの引張弾性率の上限は、１０００ＭＰａ以下とすることが好ましい。なお、樹脂本体２０Ｂの引張弾性率は、２００〜７００ＭＰａの範囲内が特に好ましい。

樹脂本体２０Ｂの材料としては、例えば、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、熱硬化性樹脂、及び（メタ）アクリル系樹脂、ＥＶＡ樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂等の汎用樹脂のほか、エンジニアリングプラスチック（スーパーエンジニアリングプラスチックを含む）等を用いることができる。なお、ここでの樹脂材料には、加硫ゴムは含まれない。

熱可塑性樹脂（熱可塑性エラストマーを含む）とは、温度上昇と共に材料が軟化、流動し、冷却すると比較的硬く強度のある状態になる高分子化合物をいう。本明細書では、このうち、温度上昇と共に材料が軟化、流動し、冷却すると比較的硬く強度のある状態になり、かつ、ゴム状弾性を有する高分子化合物を熱可塑性エラストマーとし、温度上昇と共に材料が軟化、流動し、冷却すると比較的硬く強度のある状態になり、かつ、ゴム状弾性を有しない高分子化合物をエラストマーでない熱可塑性樹脂として、区別する。

熱可塑性樹脂（熱可塑性エラストマーを含む）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）、及び、動的架橋型熱可塑性エラストマー（ＴＰＶ）、ならびに、ポリオレフィン系熱可塑性樹脂、ポリスチレン系熱可塑性樹脂、ポリアミド系熱可塑性樹脂、及び、ポリエステル系熱可塑性樹脂等が挙げられる。

熱硬化性樹脂とは、温度上昇と共に３次元的網目構造を形成し、硬化する高分子化合物をいい、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂等が挙げられる。

また、補強コード２０Ａはスチールコードとされている。このスチールコードは、スチールを主成分とし、炭素、マンガン、ケイ素、リン、硫黄、銅、クロムなど種々の微量含有物を含むことができる。

図２に示されるように、樹脂環状ベルト２０のタイヤ幅方向の外側部には、溝２４が形成されている。溝２４は、樹脂本体２０Ｂのタイヤ径方向外側及び内側に形成されている。樹脂本体２０Ｂのタイヤ径方向内側に形成された溝２４を内溝２４Ａと称し、タイヤ径方向外側に形成された溝２４を外溝２４Ｂと称する。溝２４は、補強コード２０Ａの延在方向に沿って螺旋状に形成されている。溝２４は、補強コード２０Ａと同様に、タイヤ周方向に対して角度θ１で傾斜するように配置されている（図３（Ａ）参照）。また、溝２４は、タイヤ幅方向において、隣接する補強コード２０Ａ間に形成されている。溝２４の溝底は、Ｒ状とされている。溝２４の溝幅Ｗ１は、補強コード２０ＡのピッチＰよりも狭幅とされている。溝２４は、樹脂環状ベルト２０の表面から補強コード２０Ａが最も近くなる位置を避けるように形成されている。

溝２４が形成されている範囲を溝領域２２とすると、溝領域２２は、少なくとも、樹脂環状ベルト２０のタイヤ赤道面ＣＬからタイヤ径方向外端までのベルト半幅ＢＷ／２における、タイヤ幅方向外側の１／２の範囲内にあることが好ましい。また、溝領域２２は、タイヤ幅方向の最外側に配置された主溝３２よりも、タイヤ幅方向の外側に配置されていることが好ましい。なお、溝領域２２は、タイヤ幅方向の両端に存在している。

溝２４の深さＤ１は、樹脂本体２０Ｂ（樹脂環状ベルト２０）の厚みの１／２以下であることが好ましい。また、溝２４の深さＤ１は、樹脂本体２０Ｂ（樹脂環状ベルト２０）の厚みの１／１０以上であることが好ましい。溝２４の深さＤ１を樹脂本体２０Ｂ（樹脂環状ベルト２０）の厚みの１／２以下とすることにより、樹脂環状ベルト２０のタイヤ幅方向外側の強度を確保することができる。また、溝２４の深さを、樹脂本体２０Ｂ（樹脂環状ベルト２０）の厚みの１／１０以上とすることにより、効果的に剛性緩和を行うことができる。

溝２４は、樹脂環状ベルト２０を製造する際に形成することができる。タイヤ径方向内側の内溝２４Ａは、樹脂環状ベルト成形時に樹脂被覆コード２０Ｃを螺旋状に巻回すドラムの外周面に、内溝２４Ａに対応する凸状を設けておき、当該凸状を転写することにより形成することができる。タイヤ径方向外側の外溝２４Ｂは、樹脂被覆コード２０Ｃをドラムの外周面に巻回す際に、樹脂被覆コード２０Ｃをドラムへ押し付けるためのローラーに、外溝２４Ｂに対応する凸状を設けておき、当該凸状を転写することにより形成することができる。なお、内溝２４Ａ及び外溝２４Ｂは、樹脂環状ベルト２０を製造した後の切削加工により形成することもできる。

本実施形態の樹脂環状ベルト２０は、タイヤ幅方向中央部の外径をタイヤ幅方向両端部の外径よりも大径とし、タイヤ軸線に沿った断面で見たときに、タイヤ幅方向中央部がタイヤ径方向外側へ凸となる緩やかな円弧状としたが、これに限らず、樹脂環状ベルト２０を一定径、一定厚さで形成し、タイヤ軸線に沿った断面で見たときに一直線状とすることもできる。

本実施形態の樹脂環状ベルト２０の厚さ寸法は、空気入りタイヤ１０が乗用車用の場合、具体的には、０.７０ｍｍ以上とすることが好ましい。また、樹脂環状ベルト２０の幅ＢＷは、タイヤ軸方向に沿って計測するトレッド３０の接地幅ＴＷ（接地端Ｅ間の距離）に対して７５％以上、１１０％以下とすることが好ましい。

樹脂環状ベルト２０のタイヤ径方向外側には、ゴム材料からなるトレッド３０が配置されている。トレッド３０に用いるゴム材料は、従来一般公知のものが用いられる。トレッド３０には、排水用の主溝３２が形成されている。

（作用、効果）
次に、本実施形態の空気入りタイヤ１０の作用、効果を説明する。

本実施形態の空気入りタイヤ１０では、カーカス１８のクラウン部１６が、樹脂環状ベルト２０で補強されている。したがって、補強コード間にゴムが配置されたベルトで補強されている場合と比較して高い面内剪断剛性を得ることができる。樹脂環状ベルト２０の面内剪断剛性が確保されることで、空気入りタイヤ１０にスリップ角を付与した場合の横力を十分に発生させることができ、操縦安定性を確保することができ、また、応答性も向上させることができる。

また、樹脂環状ベルト２０により、面外曲げ剛性も確保され、空気入りタイヤ１０に大きな横力が入力した際、トレッド３０のバックリング（トレッド３０の表面が波打って、一部が路面から離間する現象）を抑制することができる。

高い面内剪断剛性が得られる一方で、樹脂環状ベルト２０のタイヤ幅方向端部には応力が集中しやすくなるが、樹脂環状ベルト２０の溝領域２２には、溝２４が形成されている。したがって、樹脂環状ベルト２０のタイヤ幅方向外側部は変形しやすくなり、タイヤ幅方向外側部における応力集中を緩和することができる。また、溝２４は、タイヤ周方向に沿って形成されているので、タイヤ周方向と交差する方向の変形、即ち、タイヤ幅方向に沿った変形を抑制することができる。

また、本実施形態では、溝２４の溝幅Ｗ１は、タイヤ幅方向における補強コード２０Ａのコード間ピッチＰよりも狭い。これにより、樹脂環状ベルト２０において補強コード２０Ａドが最も表面近くに配置される位置を避けて溝２４を形成することができ、補強コード２０Ａを被覆する樹脂本体２０Ｂの厚みを確保することができる。

なお、本実施形態では、溝２４を補強コード２０Ａに沿って螺旋状に形成したが、溝２４を補強コード２０Ａと交差するように、補強コード２０Ａよりもタイヤ周方向に対して角度を大きくして螺旋状に形成してもよいし、タイヤ周方向に対して角度を小さくして螺旋状に形成してもよい。また、図３（Ｂ）に示されるように、溝２４をタイヤ周方向と同方向に円環状に複数本形成してもよい。

また、本実施形態では、樹脂環状ベルト２０のタイヤ径方向内側と外側の両方に形成したが、いずれか一方にのみ形成してもよい。すなわち、内溝２４Ａまたは外溝２４Ｂのいすれか一方のみを形成してもよい。

また、溝２４は、補強コード２０ＡのピッチＰよりも細かい間隔で形成してもよいし、ピッチＰよりも大きい間隔で形成してもよい。

１０ 空気入りタイヤ
１２Ａ ビードコア、 １８ カーカス
２０ 樹脂環状ベルト、 ２０Ａ 補強コード
２０Ｂ 樹脂本体、 ２０Ｃ 樹脂被覆コード
２２ 溝領域、 ２４ 溝
３０ トレッド、 ３２ 主溝
Ｐ ピッチ

Claims (4)

1. 一対のビードコアと、
   前記一対のビードコアに跨って形成されたカーカスと、
   前記カーカスのタイヤ径方向外側に配置され、タイヤ周方向に延在すると共にタイヤ幅方向に間隔をあけて並ぶ補強コードと、樹脂で形成されて環状とされ前記補強コードを被覆しタイヤ径方向の外側及び内側の少なくとも一方面のタイヤ幅方向外側部にタイヤ周方向に沿って溝が形成された樹脂本体と、を有する樹脂環状ベルトと、
   を備えた空気入りタイヤ。
2. 前記溝の溝幅は、前記タイヤ幅方向における前記補強コードのコード間ピッチよりも狭い、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記溝の溝深さは、前記樹脂環状ベルトの厚みの１／１０以上、１／２以下である、請求項１または請求項２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記溝は、前記樹脂環状ベルトのタイヤ赤道面からタイヤ径方向外端までのベルト半幅におけるタイヤ幅方向外側の１／２の範囲内の少なくとも一部に形成されている、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。