2024-162831 空気入りタイヤ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024162831

(43)【公開日】2024-11-21

(54)【発明の名称】空気入りタイヤ

(51)【国際特許分類】

   B60C 15/06 20060101AFI20241114BHJP

【ＦＩ】

B60C15/06 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023078751

(22)【出願日】2023-05-11

(71)【出願人】

【識別番号】000183233

【氏名又は名称】住友ゴム工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】弁理士法人有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】増田 賢悟

【テーマコード（参考）】

3D131

【Ｆターム（参考）】

3D131AA30

3D131AA39

3D131BB03

3D131BC01

3D131BC05

3D131BC13

3D131DA01

3D131HA36

(57)【要約】

【課題】軽量であって、かつ十分な剛性を有する空気入りタイヤ２の提供。
【解決手段】タイヤ２は、ビードを有している。このビードは、コア３２と、このコア３２から延びる第一エイペックス３４と、この第一エイペックス３４から延びる第二エイペックス３６とを有している。第一エイペックス３４は、タイヤ２の周方向に沿って延在する中空のチューブ４８と、このチューブ４８を包んでおりかつその材質が架橋されたゴムであるマトリックス４６とを有する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ビードを備えた空気入りタイヤであって、
上記ビードが、コアと、このコアから延びるエイペックスとを有しており、
上記エイペックスが、上記タイヤの周方向に沿って延在する中空のチューブと、このチューブを包んでおりかつその材質が架橋されたゴム組成物であるマトリックスとを有する、空気入りタイヤ。

【請求項2】

上記エイペックスに含まれる上記チューブの数が１である、請求項１に記載の空気入りタイヤ。

【請求項3】

上記チューブがリング形状を有する、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。

【請求項4】

上記チューブの断面形状が円である、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。

【請求項5】

上記チューブの主たる材質が、アルミニウム、アルミニウム合金又は繊維強化樹脂である、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。

【請求項6】

上記チューブの真密度が３．０ｇ／ｃｍ^３以下である、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。

【請求項7】

上記チューブの断面における、見かけ面積に対する真面積の比が、０．４０以下である、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。

【請求項8】

上記チューブが、上記マトリックスとの密着のための表面処理層を有する、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。

【請求項9】

上記エイペックスの表面から上記チューブの表面までの最短距離が、１．０ｍｍ以上である、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書は、空気入りタイヤを開示する。詳細には、本明細書は、空気入りタイヤの、改良されたビードを開示する。

【背景技術】

【0002】

空気入りタイヤは、一対のビードと、これらのビードの間に架け渡されたカーカスとを有している。それぞれのビードは、エイペックスを有している。一般的なエイペックスの材質は、架橋されたゴム組成物である。

【0003】

特開２０１３－６３７４３公報には、中空球を含むビードフィラ（すなわちエイペックス）を有する空気入りタイヤが開示されている。この中空球は、タイヤの軽量に寄与しうる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３－６３７４３公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特開２０１３－６３７４３公報に記載されたエイペックスにおけるゴム組成物のボリュームは、中空球を含まないエイペックスのそれと比べ、小さい。従って、特開２０１３－６３７４３公報に記載されたタイヤの剛性は、十分ではない。

【0006】

本出願人の意図するところは、軽量であって、かつ十分な剛性を有する空気入りタイヤの提供にある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本明細書が開示する空気入りタイヤは、ビードを有する。このビードは、コアと、このコアから延びるエイペックスとを有する。エイペックスは、タイヤの周方向に沿って延在する中空のチューブと、このチューブを包んでおりかつその材質が架橋されたゴム組成物であるマトリックスとを有する。

【発明の効果】

【0008】

この空気入りタイヤでは、チューブがエイペックスの軽量に寄与する。このチューブは、エイペックスの剛性を、大幅には阻害しない。このタイヤは、低燃費性能及び操縦安定性能に優れる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、一実施形態に係る空気入りタイヤの一部が示された断面図である。

【図2】図２は、図１のタイヤの一部が拡大されて示された断面図である。

【図3】図３は、図２のタイヤの一部がさらに拡大されて示された断面図である。

【図4】図４は、図３のタイヤのチューブが示された正面図である。

【図5】図５は、図４のＶ－Ｖ線に沿った拡大断面図である。

【図6】図６は、図３のタイヤのエイペックスの製造工程の一例が示された分解断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態が詳細に説明される。

【0011】

図１及び２に、空気入りタイヤ２の断面の一部が示されている。この断面は、このタイヤ２の回転軸を含む平面に沿っている。図１において、矢印Ｒａはこのタイヤ２の半径方向を表し、矢印Ａｘはこのタイヤ２の軸方向を表す。図１において、一点鎖線ＣＬはタイヤ２の赤道面を表わす。後述されるトレッドパターンを除けば、このタイヤ２の形状は、赤道面ＣＬに対して鏡面対称である。この一点鎖線ＣＬは、軸方向における、このタイヤ２の中心線でもある。

【0012】

このタイヤ２は、トレッド４、一対のサイドウォール６、クリンチ８、一対のビード１０、カーカス１２、一対の補強層１４、一対のストリップ１６、ベルト１８、インスレーション２０及びインナーライナー２２を有している。タイヤ２は、他の種々の部材を有しうる。このタイヤ２は、チューブレスタイプである。このタイヤ２は、大きな荷重に耐えうる。このタイヤ２は、典型的には、トラック又はバスに装着される。

【0013】

トレッド４は、路面と接地するトレッド面２４を有している。トレッド４には、溝２６が刻まれている。この溝２６により、トレッドパターンが形成されている。トレッド４は、ベース層２８とキャップ層３０とを有している。キャップ層３０は、ベース層２８の半径方向外側に位置している。キャップ層３０は、ベース層２８に積層されている。ベース層２８は、接着性に優れた架橋ゴムからなる。キャップ層３０は、耐摩耗性、耐熱性及びグリップ性に優れた架橋ゴムからなる。

【0014】

それぞれのサイドウォール６は、トレッド４から半径方向略内向きに延びている。このサイドウォール６の一部は、トレッド４と接合されている。このサイドウォール６は、耐カット性及び耐候性に優れた架橋ゴムからなる。このサイドウォール６は、カーカス１２の損傷を防止する。

【0015】

それぞれのクリンチ８は、サイドウォール６の半径方向略内側に位置している。クリンチ８は、軸方向において、ビード１０及びカーカス１２よりも外側に位置している。クリンチ８は、耐摩耗性に優れた架橋ゴムからなる。タイヤ２がリムに装着されたとき、クリンチ８は、リムのフランジと当接する。

【0016】

それぞれのビード１０は、サイドウォール６又はクリンチ８よりも軸方向内側に位置している。このビード１０は、コア３２、第一エイペックス３４及び第二エイペックス３６を有している。コア３２はリング状であり、巻回した非伸縮性のワイヤーを含む。ワイヤーの典型的な材質は、スチールである。第一エイペックス３４は、半径方向において、コア３２よりも外側に位置している。第一エイペックス３４は、半径方向外向きに先細りである。第一エイペックス３４の材質は、後に詳説される。第二エイペックス３６は、半径方向において、第一エイペックス３４よりも外側に位置している。第二エイペックス３６は、半径方向外向きに先細りである。第二エイペックス３６の材質は、高硬度な架橋ゴムである。

【0017】

カーカス１２は、両側のビード１０の間に架け渡されており、トレッド４及びサイドウォール６に沿っている。カーカス１２は、コア３２を巻いている。図示されないが、カーカス１２は、並列された多数のコードとトッピングゴムとを有している。それぞれのコードが赤道面ＣＬに対してなす角度の絶対値は、７５°から９０°である。換言すれば、このカーカス１２はラジアル構造を有する。コードの材質は、スチールである。コードが、有機繊維からなってもよい。カーカス１２が、バイアス構造を有してもよい。

【0018】

それぞれの補強層１４は、ビード１０の近傍において、カーカス１２に沿っている。図示されないが、補強層１４は、並列された多数のコードとトッピングゴムとを有している。典型的なコードの材質は、スチールである。

【0019】

それぞれのストリップ１６は、軸方向において、ビード１０よりも外側に位置している。このストリップ１６の材質は、高硬度な架橋ゴムである。

【0020】

ベルト１８は、トレッド４の半径方向内側に位置している。ベルト１８は、カーカス１２と積層されている。ベルト１８は、カーカス１２を補強する。ベルト１８は、第一プライ３８、第二プライ４０、第三プライ４２及び第四プライ４４を有している。このベルト１８におけるプライの数は、４である。プライの数は３以下でもよく、５以上でもよい。

【0021】

図示されないが、ベルト１８のそれぞれのプライは、並列された多数のコードとトッピングゴムとからなる。それぞれのコードは、赤道面ＣＬに対して傾斜している。傾斜角度の一般的な絶対値は、１０°以上３５°以下である。第二プライ４０のコードの赤道面ＣＬに対する傾斜方向は、第一プライ３８のコードの赤道面ＣＬに対する傾斜方向と同じである。第三ライのコードの赤道面ＣＬに対する傾斜方向は、第二プライ４０のコードの赤道面ＣＬに対する傾斜方向とは逆である。第四プライ４４のコードの赤道面ＣＬに対する傾斜方向は、第三プライ４２のコードの赤道面ＣＬに対する傾斜方向と同じである。コードの好ましい材質は、スチールである。コードに、有機繊維が用いられてもよい。

【0022】

インナーライナー２２は、インスレーション２０を介してカーカス１２に接合されている。インナーライナー２２は、空気遮蔽性に優れた架橋ゴムからなる。インナーライナー２２の典型的な基材ゴムは、ブチルゴム又はハロゲン化ブチルゴムである。インナーライナー２２は、タイヤ２の内圧を保持する。

【0023】

図３に、第一エイペックス３４が示されている。この第一エイペックス３４は、マトリックス４６とチューブ４８とを含んでいる。マトリックス４６は、チューブ４８を包んでいる。マトリックス４６の材質は、高硬度な架橋ゴムである。

【0024】

図４に、チューブ４８が示されている。このチューブ４８は、リング形状を有している。図４において矢印Ｃｉは、タイヤ２の周方向を表す。チューブ４８は、周方向Ｃｉに沿って延在している。

【0025】

図５に、チューブ４８の断面が示されている。この断面の形状は、円である。図５において符号Ｓｐは、スペースを表す。このチューブ４８は、中空である。断面形状が円なので、このチューブ４８には、応力が集中しにくい。この第一エイペックス３４では、チューブ４８が起点となる損傷が、生じにくい。

【0026】

チューブ４８は中空なので、このチューブ４８の見かけ密度は、小さい。このチューブ４８は、第一エイペックス３４の軽量に寄与しうる。軽量な第一エイペックス３４を有するタイヤ２は、低燃費性能に優れる。チューブ４８が周方向Ｃｉに沿って延在するので、このチューブ４８は、中空であっても、第一エイペックス３４の剛性を阻害しにくい。高剛性な第一エイペックス３４を有するタイヤ２は、操縦安定性に寄与しうる。

【0027】

軽量及び剛性の観点から、チューブ４８の材質は、比強度の大きいものが好ましい。好ましい材質として、アルミニウム、アルミニウム合金及び繊維強化樹脂が例示される。繊維強化樹脂のマトリックス樹脂として、エポキシ樹脂が例示される。繊維強化樹脂の強化繊維として、カーボン繊維及びガラス繊維が例示される。第一エイペックス３４の剛性の観点から、カーボン繊維が好ましい。

【0028】

チューブ４８の真密度は、３．０ｇ／ｃｍ^３以下が好ましい。真密度が３．０ｇ／ｃｍ^３以下であるチューブ４８は、第一エイペックス３４の軽量に寄与しうる。この観点から、この真密度は２．９０ｇ／ｃｍ^３以下がより好ましく、２．８５ｇ／ｃｍ^３以下が特に好ましい。真密度は、チューブ４８の質量が、スペースＳｐを除くチューブ４８の体積で除されて得られる。

【0029】

図５において、矢印Ｄｉはチューブ４８の内径を表し、矢印Ｄｏはチューブ４８の外径を表す。この断面におけるチューブ４８の見かけ面積Ｓ１は、下記の数式によって算出されうる。
Ｓ１ ＝ （Ｄｏ ／ ２）^２＊ π
この断面におけるチューブ４８の真面積Ｓ２は、下記の数式によって算出されうる。
Ｓ２ ＝ Ｓ１ － （Ｄｉ ／ ２）^２＊ π

【0030】

このチューブ４８の断面における、見かけ面積Ｓ１に対する真面積Ｓ２の比（Ｓ２／Ｓ１）は、０．４０以下が好ましい。この比（Ｓ２／Ｓ１）が０．４０以下であるチューブ４８は、第一エイペックス３４の軽量に寄与しうる。この観点から、この比（Ｓ２／Ｓ１）は０．３５以下がより好ましく、０．３０以下が特に好ましい。チューブ４８の剛性の観点から、この比は０．１５以上が好ましく、０．２０以上がより好ましく、０．２５以上が特に好ましい。

【0031】

タイヤ２の軽量の観点から、内径Ｄｉは４．０ｍｍ以上が好ましく、６．０ｍｍ以上がより好ましく、７．０ｍｍ以上が特に好ましい。第一エイペックス３４の耐久性の観点から、内径Ｄｉは２０．０ｍｍ以下が好ましく、１８．０ｍｍ以下がより好ましく、１７．０ｍｍ以下が特に好ましい。

【0032】

タイヤ２の軽量の観点から、矢印Ｄｏは４．０ｍｍ以上が好ましく、６．０ｍｍ以上がより好ましく、７．０ｍｍ以上が特に好ましい。第一エイペックス３４の耐久性の観点から、矢印Ｄｏは２０．０ｍｍ以下が好ましく、１８．０ｍｍ以下がより好ましく、１７．０ｍｍ以下が特に好ましい。

【0033】

図３において矢印Ｌｍは、第一エイペックス３４の表面からチューブ４８の表面までの最短距離である。最短距離Ｌｍは、１．０ｍｍ以上が好ましい。最短距離Ｌｍが１．０ｍｍ以上であるタイヤ２では、第一エイペックス３４に隣接する他の部材へのチューブ４８の悪影響が、抑制されうる。この観点から、この距離Ｌｍは１．５ｍｍ以上が好ましく、２．０ｍｍ以上が特に好ましい。十分に大きい外径Ｄｏ（図５参照）が達成されうるとの観点から、この距離Ｌｍは５．０ｍｍ以下が好ましく、４．０ｍｍ以下がより好ましく、３．５ｍｍ以下が特に好ましい。

【0034】

図５に示されるように、チューブ４８は、主部５０と表面処理層５２とを有している。表面処理層５２は、主部５０に積層されている。この表面処理層５２は、主部５０とマトリックス４６との密着に寄与しうる。典型的な表面処理層５２は、メッキである。メッキの材質として、銅、青銅、黄銅及び亜鉛が例示される。表面処理層５２が、ポリマーのコーティングであってもよい。表面処理層５２が、粗面加工等の機械加工によって形成されてもよい。表面処理層５２は、チューブ４８にとって必須ではない。

【0035】

表面処理層５２を有するチューブ４８では、主部５０の材質が、「チューブ４８の主たる材質」と称される。

【0036】

図１－３から明らかなように、第一エイペックス３４に含まれるチューブ４８の数は、１である。第一エイペックス３４が、２以上のチューブ４８を含んでもよい。第一エイペックス３４が、互いのサイズが異なる２種のチューブ４８を含んでもよい。製造容易の観点、及び軽量の観点から、第一エイペックス３４含まれるチューブ４８の数は、１が好ましい。

【0037】

第二エイペックス３６が、１又は２以上のチューブ４８を含んでもよい。第一エイペックス３４がチューブ４８を含み、かつ第二エイペックス３６が他のチューブ４８を含んでもよい。

【0038】

図６に、このタイヤ２の製造方法が示されている。この製造方法では、押出等の手段により、内側要素５４が成形される。この内側要素５４の材質は、未架橋のゴム組成物である。この内側要素５４は、凹み５６を有している。この製造方法ではさらに、押出等の手段により、外側要素５８が成形される。この外側要素５８の材質は、未架橋のゴム組成物である。本実施形態では、外側要素５８の組成は、内側要素５４の組成と同じである。この外側要素５８は、凹み６０を有している。この内側要素５４と外側要素５８とにより、チューブ４８が挟まれる。チューブ４８は、内側要素５４の凹み５６に嵌まり、外側要素５８の凹み６０にも嵌まる。こうして、第一エイペックス３４のための予備成形体が得られる。

【0039】

この予備成形体が他の部材とアッセンブリーされて、ローカバー（未架橋タイヤ）が得られる。このローカバーが、モールドに投入される。ローカバーは、モールド内で加圧及び加熱される。加圧及び加熱により、ローカバーのゴム組成物が流動する。加熱によりゴムが架橋反応を起こし、タイヤ２が得られる。第一エイペックス３４がチューブ４８を含むので、このタイヤ２は軽量である。

【0040】

タイヤ２の各部材の寸法及び角度は、タイヤ２が正規リムに組み込まれ、正規内圧となるようにタイヤ２に空気が充填された状態で測定される。測定時には、タイヤ２には荷重がかけられない。本明細書において正規リムとは、タイヤ２が依拠する規格において定められたリムを意味する。ＪＡＴＭＡ規格における「標準リム」、ＴＲＡ規格における「Design Rim」、及びＥＴＲＴＯ規格における「Measuring Rim」は、正規リムである。本明細書において正規内圧とは、タイヤ２が依拠する規格において定められた内圧を意味する。ＪＡＴＭＡ規格における「最高空気圧」、ＴＲＡ規格における「TIRE LOAD LIMITSAT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に掲載された「最大値」、及びＥＴＲＴＯ規格における「INFLATION PRESSURE」は、正規内圧である。

【0041】

［開示項目］
以下の項目のそれぞれは、好ましい実施形態を開示する。

【0042】

［項目１］
ビードを備えた空気入りタイヤであって、
上記ビードが、コアと、このコアから延びるエイペックスとを有しており、
上記エイペックスが、上記タイヤの周方向に沿って延在する中空のチューブと、このチューブを包んでおりかつその材質が架橋されたゴム組成物であるマトリックスとを有する、空気入りタイヤ。

【0043】

［項目２］
上記エイペックスに含まれる上記チューブの数が１である、項目１に記載の空気入りタイヤ。

【0044】

［項目３］
上記チューブがリング形状を有する、項目１又は２に記載の空気入りタイヤ。

【0045】

［項目４］
上記チューブの断面形状が円である、項目１から３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

【0046】

［項目５］
上記チューブの主たる材質が、アルミニウム、アルミニウム合金又は繊維強化樹脂である、項目１から４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

【0047】

［項目６］
上記チューブの真密度が３．０ｇ／ｃｍ^３以下である、項目１から５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

【0048】

［項目７］
上記チューブの断面における、見かけ面積に対する真面積の比が、０．４０以下である、項目１から６のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

【0049】

［項目８］
上記チューブが、上記マトリックスとの密着のための表面処理層を有する、項目１から７のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

【0050】

［項目９］
上記エイペックスの表面から上記チューブの表面までの最短距離が、１．０ｍｍ以上である、項目１から８のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

【産業上の利用可能性】

【0051】

以上説明された空気入りタイヤは、種々の車両に装着されうる。

【符号の説明】

【0052】

２・・・空気入りタイヤ
４・・・トレッド
６・・・サイドウォール
８・・・クリンチ
１０・・・ビード
１２・・・カーカス
１４・・・補強層
１６・・・ストリップ
１８・・・ベルト
２０・・・インスレーション
２２・・・インナーライナー
３２・・・コア
３４・・・第一エイペックス
３６・・・第二エイペックス
４６・・・マトリックス
４８・・・チューブ
５０・・・主部
５２・・・表面処理層
５４・・・内側要素
５８・・・外側要素

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】