(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
ビード部と、該ビード部のタイヤ径方向外側に連なり、タイヤ周方向に間隔をあけて孔部が形成されたサイド部と、該サイド部のタイヤ幅方向内側に連なり、トレッドが配置されるクラウン部とを有する樹脂製のタイヤ骨格部材、を備え、
前記タイヤ骨格部材の前記サイド部に対応する外面には、耐候性を有する材料で構成された保護層が配設されており、前記保護層によって前記孔部が覆われている、タイヤ。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
このような、樹脂材料で形成されたタイヤ骨格部材について、車両走行時にタイヤ内面に圧縮力が作用する。この圧縮力による応力や歪みを緩和することがタイヤの耐久性向上に繋がる。
【0005】
本発明は、上記事実を考慮して成されたものであり、タイヤ内面に作用する圧縮力によるタイヤへの負荷を軽減することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の請求項1に記載のタイヤは、ビード部と、該ビード部のタイヤ径方向外側に連なり、タイヤ周方向に間隔をあけて孔部が形成されたサイド部と、該サイド部のタイヤ幅方向内側に連なり、トレッドが配置されるクラウン部とを有する樹脂製のタイヤ骨格部材、を備
え、前記タイヤ骨格部材の前記サイド部に対応する外面には、耐候性を有する材料で構成された保護層が配設されており、前記保護層によって前記孔部が覆われている。
【0007】
請求項1に記載のタイヤでは、タイヤ骨格部材のサイド部に孔部を形成することで、タイヤ骨格部材の内面(以下、適宜「タイヤ内面」と記載する。)において樹脂の変形が容易になり、タイヤ内面に作用する圧縮力による応力や歪みが緩和される。また、孔部をタイヤ周方向に間隔をあけて形成することで、タイヤ内面に作用する圧縮力による応力や歪みをタイヤ周方向で略均等に緩和することが可能になる。これにより、樹脂材料で形成されたタイヤ骨格部材への負荷を軽減することができる。
また、請求項1に記載のタイヤでは、タイヤ骨格部材のサイド部に対応する外面に耐候性を有する材料で構成された保護層を配設することから、タイヤ(タイヤ骨格部材)の耐久性を向上させることができる。また、上記保護層で孔部を覆っていることから、孔部からのエア漏れを防止することができる。
【0008】
請求項2に記載の発明のタイヤは、請求項1に記載のタイヤにおいて、前記孔部は、タイヤ径方向内側から外側へ向かって延び、タイヤ径方向の長さがタイヤ周方向の幅よりも大きい。
【0009】
請求項2に記載のタイヤでは、孔部をタイヤ径方向内側から外側へ延ばし、かつ孔部のタイヤ径方向の長さをタイヤ周方向の幅よりも大きくすることから、例えば、孔部がタイヤ周方向に延びている構成と比べて、タイヤ内面に作用する圧縮力による応力や歪みを緩和する効果を得つつ、タイヤ骨格部材(サイド部)のタイヤ径方向の剛性を確保することができる。
【0010】
請求項3に記載の発明のタイヤは、請求項1又は請求項2に記載のタイヤにおいて、前記孔部は、隅部が丸められている。
【0011】
請求項3に記載のタイヤでは、孔部の隅部を丸めることから、隅部に応力が集中するのを抑制することができる。
【0012】
請求項4に記載の発明のタイヤは、請求項1〜3のいずれか1項に記載のタイヤにおいて、前記孔部には、前記タイヤ骨格部材を形成する樹脂材料よりも軟質な材料が充填されている。
【0013】
請求項4に記載のタイヤでは、孔部にタイヤ骨格部材を形成する樹脂材料よりも軟質な材料を充填することから、タイヤ内面に作用する圧縮力による応力や歪みを緩和する効果を得つつ、タイヤ骨格部材(サイド部)のタイヤ周方向の剛性段差を緩和することができる。
なお、ここで言う「軟質な材料」とは、タイヤ骨格部材を形成する樹脂材料よりもヤング率が低い材料を指す。
【0016】
請求項
5に記載の発明のタイヤは、請求項1〜
4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内面のタイヤ周方向に隣り合う前記孔部間には、前記ビード部から前記サイド部に延びるリブが形成されている。
【0017】
請求項
5に記載のタイヤでは、タイヤ骨格部材の内面のタイヤ周方向に隣り合う孔部間にビード部からサイド部に延びるリブを形成することから、リブがタイヤに生ずる張力を負担することができる。このため、内圧に対する耐性が向上する。
【0018】
請求項
6に記載の発明のタイヤは、請求項
5に記載のタイヤにおいて、前記リブには、補強コードが埋設されている。
【0019】
請求項
6に記載のタイヤでは、リブに補強コードを埋設していることから、リブの引張強度が向上し、内圧に対する耐性が更に向上する。
【発明の効果】
【0020】
以上説明したように、本発明に係るタイヤによれば、タイヤ内面に作用する圧縮力による負荷を軽減することができる。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、実施形態を挙げ、本発明の実施の形態について説明する。図面において、矢印Wはタイヤ軸方向を示し、矢印Rはタイヤ径方向(タイヤ軸(不図示)と直交する方向)を示し、矢印Cはタイヤ周方向を示している。なお、タイヤ軸方向をタイヤ幅方向と言い換えることもできる。また、以下では、タイヤ径方向に沿ってタイヤ軸側を「タイヤ径方向内側」、タイヤ径方向に沿ってタイヤ軸側に対して反対側を「タイヤ径方向外側」と記載する。一方、タイヤ軸方向に沿ってタイヤ10の赤道面CL側を「タイヤ軸方向内側」、タイヤ軸方向に沿ってタイヤ10の赤道面CL側に対して反対側を「タイヤ軸方向外側」と記載する。
なお、各部の寸法測定方法は、JATMA(日本自動車タイヤ協会)が発行する2013年度版YEAR BOOKに記載の方法による。
【0023】
(第1実施形態)
図1に示すように、第1実施形態のタイヤ10は、内部に空気を充填して用いる空気入りタイヤである。タイヤ10は、環状に形成された樹脂製のタイヤ骨格部材17を備えている。タイヤ骨格部材17は、タイヤ軸方向に間隔をあけて配置された一対のビード部12と、ビード部12のタイヤ径方向外側に連なるサイド部14と、サイド部14のタイヤ幅方向内側に連なり、各々のサイド部14のタイヤ径方向外側端同士を繋ぐクラウン部16と、を備えている。
【0024】
また、タイヤ骨格部材17は、樹脂材料を主原料として形成されている。ここでの樹脂材料には、加硫ゴムは含まれない。樹脂材料としては、熱可塑性樹脂(熱可塑性エラストマーを含む)、熱硬化性樹脂、及びその他の汎用樹脂のほか、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)等が挙げられる。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
また、上記の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(JIS K7113)が50%以上。JIS K7206に規定されるビカット軟化温度(A法)が130℃であるものを用いることができる。
【0028】
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う。熱硬化性樹脂としては、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。
【0029】
なお、樹脂材料には、既述の熱可塑性樹脂(熱可塑性エラストマーを含む)及び熱硬化性樹脂のほか、(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を用いてもよい。
【0030】
タイヤ骨格部材17は、単一の樹脂材料で形成されていても、タイヤ骨格部材17の各部位(ビード部12、サイド部14、クラウン部16など)毎に異なる特徴を有する樹脂材料で形成されてもよい。
【0031】
また、本実施形態では、ヤング率が100〜900MPaの範囲内の上記の樹脂材料を用いてタイヤ骨格部材17を形成している。
【0032】
図1に示すように、ビード部12は、タイヤ10のリム20に嵌合する部位であり、内部にタイヤ周方向に沿って延びる環状のビードコア18が埋設されている。なお、ここでいう「ビード部」とは、タイヤ径方向内側端からタイヤ断面高さの30%の範囲までをいう。ビードコア18は、金属コード(例えば、スチールコード)、有機繊維コード、樹脂被覆した有機繊維コード、または硬質樹脂などのビードコード(不図示)で構成されている。なお、ビードコア18に関しては、ビード部12の剛性を十分に確保できれば省略してもよい。
【0033】
サイド部14は、タイヤ10の側部を構成する部位であり、ビード部12からクラウン部16に向ってタイヤ軸方向外側に凸となるように緩やかに湾曲している。また、サイド部14には、後述する孔部40が複数形成されている。
【0034】
クラウン部16は、タイヤ径方向外側に配設される後述するトレッド30を支持する部位であり、外周面がタイヤ軸方向に沿って略平坦状とされている。
【0035】
クラウン部16のタイヤ径方向外側には、ベルト層28が配設されている。このベルト層28は、樹脂被覆された補強コード26をタイヤ周方向に螺旋状に巻いて構成されている。
【0036】
ベルト層28のタイヤ径方向外側には、トレッド30が配設されている。このトレッド30は、ベルト層28を覆っている。また、トレッド30には、路面との接地面にトレッドパターン(図示省略)が形成されている。
【0037】
タイヤ骨格部材17のサイド部14に対応する外面(タイヤ軸方向外側の表面)には、保護層24が配設されている。この保護層24は、タイヤ骨格部材17よりも軟質で且つ耐候性が高い材料(例えば、樹脂材料、加硫ゴム)で形成されている。また、本実施形態の保護層24は、ビード部12のタイヤ軸方向内側の内面からタイヤ軸方向外側の外面へ折り返され、サイド部14の外面を経由してベルト層28のタイヤ軸方向外側の端部近傍まで延びている。そして、保護層24の延出端部(ベルト層28側の端部)は、トレッド30によって覆われている。
【0038】
図1及び
図2に示すように、サイド部14には、タイヤ周方向に間隔(本実施形態では一定間隔)をあけて孔部40が形成されている。この孔部40は、サイド部14を貫通する貫通孔部であり、タイヤ径方向内側からタイヤ径方向外側へ向かって延びている(言い換えると、孔部40の開口がタイヤ径方向内側からタイヤ径方向外側へ延在している)。
また、本実施形態の孔部40は、長手方向(開口の長手方向)がタイヤ径方向とされている。すなわち、孔部40は、タイヤ径方向の長さ(孔長さ)がタイヤ周方向の幅(孔幅)よりも大きい長孔部とされている。なお、本発明は上記構成に限定されず、孔部40は、長手方向がタイヤ径方向に対して傾いていてもよい(例えば、直線状に傾いてもよいし、曲線状に傾いてもよい)。
また、
図2に示すように、孔部40は、隅部40Aが丸められている。
【0039】
図1及び
図3に示すように、孔部40は、上記の保護層24によって覆われている。このため、タイヤ10の内部(空気充填空間)の気密性が保持されている。
【0040】
また、孔部40は、トレッド30のタイヤ軸方向のトレッド端30Aとリム離反点36との間で且つサイド部14に形成されればよい。これは、リム離反点36よりもタイヤ径方向内側は、タイヤ10の変形がほとんどなく、孔部40を形成する必要性が低いからである。また、トレッド端30Aよりもタイヤ軸方向内側には、トレッド30が配置されているからである。比較的荷重負荷の影響を受けにくい部分(変形しにくい部分)に孔部40を形成した場合と比較して、タイヤ骨格部材17の剛性を維持することができる。
なお、ここでいう「リム離反点」とは、タイヤをタイヤの寸法に沿ったJATMA(日本自動車タイヤ協会)が発行する2013年度版YEAR BOOKに記載のリムに装着し、規定内圧無負荷状態においてタイヤとリムフランジが離間する点である。
【0041】
図2に示すように、孔部40は、タイヤ径方向内側から外側へ向かって孔幅が広くなっている。具体的には、サイド部14のタイヤ周方向に隣り合う孔部40間に形成される支持部14Aの幅がタイヤ径方向に沿って略均等となるように、孔部40のタイヤ径方向に沿った孔幅が設定されている。このように、支持部14Aの幅をタイヤ径方向に沿って略均等にすることで、支持部14Aに作用する荷重を略均等にすることができる。なお、本発明は上記構成に限定されない。
【0042】
次に、本実施形態のタイヤ10の作用効果について説明する。
タイヤ10では、タイヤ骨格部材17のサイド部14に孔部40を形成することで、タイヤ骨格部材17の内面17INにおいて樹脂の変形が容易になり、内面17INに作用する圧縮力による応力や歪みが緩和される。一方、タイヤ骨格部材17の外面に作用する引張力による応力や歪も緩和される。また、孔部40をタイヤ周方向に一定間隔をあけて形成することで、内面17INに作用する圧縮力による応力や歪みをタイヤ周方向で略均等に緩和することが可能になる。これにより、樹脂材料で形成されたタイヤ骨格部材17への負荷を軽減することができる。
また、孔部40を形成することで、タイヤ10の軽量化が図られる。
【0043】
タイヤ10では、孔部40をタイヤ径方向内側から外側へ延ばし、かつ孔部40のタイヤ径方向の長さをタイヤ周方向の幅よりも大きくすることから、タイヤ内面に作用する圧縮力による応力や歪みを緩和する効果を得つつ、タイヤ骨格部材17(サイド部14)のタイヤ径方向の剛性を確保することができる。
また、孔部40の隅部40Aを丸めることから、隅部40Aに応力が集中するのを抑制することができる。
【0044】
また、タイヤ骨格部材17のサイド部14に対応する外面に保護層24を配置していることから、タイヤ10の耐久性を向上させることができる。また、保護層24で孔部40を覆っていることから、孔部40からのエア漏れを防止することができる。
【0045】
第1実施形態では、
図3に示すように、孔部40の孔幅をサイド部14の厚み方向(
図3の矢印T方向)に沿って略一定としているが、本発明はこの構成に限定されず、孔部40の孔幅をサイド部14の厚み方向に異ならせてもよい。例えば、孔部40の孔壁をサイド部14の厚み方向に対して直線状または曲線状に傾かせることで孔幅をサイド部14の厚み方向に沿って狭くしてもよく、逆側に傾かせて孔幅をサイド部14の厚み方向に沿って広くしてもよい。また、孔部40の孔壁に段差を形成して孔幅をサイド部14の厚み方向に沿って狭くしたり、広くしたりしてもよい。
【0046】
(第2実施形態)
次に、第2実施形態のタイヤ50について説明する。なお、第1実施形態と同一の構成については同一符号を付し、その説明を省略する。
【0047】
図4〜
図6に示すように、本実施形態のタイヤ50は、サイド部14に設けられる孔部52に軟質な材料(詳細は後述)が充填される構成を除いて、第1実施形態のタイヤ10と同一の構成である。
【0048】
図5に示すように、タイヤ50のサイド部14には、第1実施形態の孔部40と略同形状の孔部52が形成されている。この孔部52には、
図4及び
図6に示すように、タイヤ骨格部材17を形成する樹脂材料よりも軟質な材料(例えば、樹脂材料、加硫ゴム)が隙間なく充填されて軟質部54が形成されている。なお、本実施形態では、
図6に示すように、タイヤ骨格部材17の内面17INと軟質部54の表面が面一とされているが、本発明はこの構成に限定されず、内面17INよりも軟質部54の表面が低くされてもよい。
【0049】
軟質部54を形成する軟質材料としては、ヤング率がタイヤ骨格部材17を形成する樹脂材料の2/3以下のものを用いることが好ましい。
【0050】
なお、本実施形態では、軟質部54と保護層24を異なる軟質材料で形成しているが、本発明はこの構成に限定されず、軟質部54と保護層24を同じ樹脂材料で形成してもよい。軟質部54と保護層24を同じ樹脂材料で形成した場合には、製造工程の短縮、及びタイヤ50のコスト低減を図ることができる。
【0051】
次に、本実施形態のタイヤ50の作用効果について説明する。なお、本実施形態の作用効果のうち、第1実施形態で得られる作用効果と同様の作用効果については、その説明を適宜省略する。
【0052】
タイヤ50では、孔部52にタイヤ骨格部材17を形成する樹脂材料よりも軟質な樹脂材料を充填して軟質部54を形成することから、内面17INに作用する圧縮力による応力や歪みを緩和しつつ、タイヤ骨格部材17(サイド部14)のタイヤ周方向の剛性段差を緩和することができる。
【0053】
(第3実施形態)
次に、第3実施形態のタイヤ60について説明する。なお、第2実施形態と同一の構成については同一符号を付し、その説明を省略する。
【0054】
図7〜
図9に示すように、本実施形態のタイヤ60は、タイヤ骨格部材17の内面17INの隣り合う孔部52間にタイヤ径方向に延びるリブ62を形成した構成を除いて、第2実施形態のタイヤ50と同一の構成である。
【0055】
図7及び
図8に示すように、タイヤ骨格部材17の内面17INの隣り合う孔部52間には、ビード部12からベルト層28の端部下まで延びるリブ62(
図9に示す内面17INから隆起した突条部)が形成されている。具体的には、リブ62は、一端部がビード部12の支持面12Aに達し、他端部がクラウン部16の支持面16Aに達している。
なお、本実施形態のビード部12の内面には、ビードコア15に対応する部位にタイヤ軸方向内側へ突出する突出部が形成されており、この突出部のタイヤ径方向外側の側面(
図7では上面)がリブ62の一端部を支持する支持面12Aとされている。また、本実施形態のクラウン部16は、タイヤ軸方向の中央部が端部側よりもタイヤ径方向内側へ隆起しており、この隆起部分のタイヤ軸方向外側の側面がリブ62の他端部を支持する支持面16Aとされている。
【0056】
リブ62は、タイヤ骨格部材17を形成する樹脂材料と同じ樹脂材料で形成されている。なお、本発明はこの構成に限定されず、リブ62を形成する樹脂材料がタイヤ骨格部材17を形成する樹脂材料と異なっていてもよい。
【0057】
図9に示すように、リブ62の内部には、リブ62の延在方向に沿って補強コード64が埋設されている。この補強コード64は、リブ62の補強であり、両端がリブ62の両端にそれぞれ達している。また、補強コード64としては、例えば、撚りコードや複数のフィラメントの集合体である。補強コード64の材質としては、例えば、脂肪族ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ガラス、アラミド、スチール等の金属を用いることができる。
【0058】
リブ62の高さHは、0.5mm以上2.5mm以下であることが好ましい。0.5mm未満では、リブ62による張力負担が少なすぎ、2.5mmを超えるとタイヤ骨格部材17が重くなりすぎてしまう。
【0059】
リブ62の配置間隔Pは、0.5mm以上10mm以下であることが好ましい。0.5mm未満では、金型工作が難しく、10mmを超えるとサイド部14に必要とされる強度を確保しにくい。
【0060】
次に、本実施形態のタイヤ60の作用効果について説明する。なお、本実施形態の作用効果のうち、第1実施形態で得られる作用効果と同様の作用効果については、その説明を適宜省略する。
【0061】
タイヤ60では、タイヤ骨格部材17の内面17INのタイヤ周方向に隣り合う孔部52間にビード部12からサイド部14に延びるリブ62を形成することから、リブ62がタイヤ10に生ずる張力を負担することができる。このため、内圧に対する耐性が向上する。
【0062】
また、タイヤ60では、リブ62に補強コード64を埋設していることから、リブ62の引張強度が向上し、内圧に対する耐性が更に向上する。
さらに、タイヤ60では、リブ62の一端部が支持面12Aに達し、リブ62の他端部が支持面16Aに達するため、リブ62の両端部がそれぞれ支持面12A及び支持面16Aによって支持される。これにより、内圧に対する耐性を効果的に向上させられる。
【0063】
なお、本実施形態のリブ62の構成は、第1実施形態にも適用することができる。
【0064】
第1実施形態では、
図2に示すように、孔部40を長孔部としているが、本発明はこの構成に限定されず、例えば、丸孔部、矩形孔部、楕円孔部としてもよい。また、第1実施形態では、
図2に示すように、タイヤ径方向が長手方向となる孔部40をタイヤ周方向に間隔をあけて形成しているが、本発明はこの構成に限定されず、例えば、タイヤ径方向に沿って並べた複数の孔部(例えば、丸孔部)の列をタイヤ周方向に間隔をあけて形成してもよい。なお、上記構成は、第2、第3実施形態にも適用することができる。
【0065】
以上、実施形態を挙げて本発明の実施の形態を説明したが、これらの実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施できる。また、本発明の権利範囲がこれらの実施形態に限定されないことは言うまでもない。