JP2009119949A - タイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性、その他の機能を低下させることなく、生産性の高いタイヤを提供。
【解決手段】トレッド部、サイドウォール部及びビード部からなる空気入りラジアルタイヤにおいて、肉厚に形成されたサイドウォール部及びビード部の少なくとも一方に熱伝導用穴を配置したこと、特に上記熱伝導用穴が位置するサイドウォール部又はビード部の肉厚部分は肉厚であり、熱伝導用穴はその肉厚部分の５〜７５％の範囲程度の深さを有している。
【選択図】図１

Description

本発明はタイヤに関するものであり、より詳細には、耐久性があり生産性の優れているタイヤに関する。

一般に、タイヤのビード部乃至サイドウォール部分は他の部分に比べて強度が弱いため、低内圧走行や縁石の乗り上げ・こすりつけなどで損傷を起こしやすい。そこで、タイヤのサイドカットを防ぐ目的でリムガードと呼ばれる突起状ゴム部分をサイドウォール部に形成することが考えられている。
例えば、サイドウォール部下方域から、タイヤの最大幅に相当する領域までの間にわたってゴム外皮の肉厚を肥厚化したリムガードを備え、耐サイドカット性に優れる空気入りラジアルタイヤが提案されている（例えば、特許文献１参照）。また、上記リムガードを備えたタイヤにおいて、リムフランジの損傷を更に緩和する目的で、リムガードに、リムフランジ側に実質的に径方向に沿って延びる衝撃緩和溝がタイヤ周方向に沿って複数形成されているタイヤが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

また、このようなサイドウォール部でのゴムの使用量が増大することから、ゴムの原材料コストが上昇し、タイヤ重量が増えるのに伴って転がり抵抗が増すので、燃費を下げ、タイヤの放熱性が低下するので、高速走行時のビード部の耐久性を低減する。そこで、リムガードの形状を工夫してコストを低減し、性能の向上を図り得る観点から、リムガードにおいて、相互に断面形状の異なる凹部と凸部の組合せをサイドウォールの周方向に向かって交互に連続して配置する構造するタイヤが提案されている（特許文献３参照）。
また、サイドゴム層の内側にタイヤ周方向に沿って環状に設けられると共にタイヤ回転軸方向に沿って切断した断面形状が三日月状に構成されたサイド補強ゴム層を備えたランフラットタイヤにおいて、そのリムガードに、タイヤ幅方向外側に開口すると共にタイヤ周方向に沿って延びる溝部を形成することによって、重量増加が必要最小限に抑え、タイヤ重量の増加に伴って車両の燃費が低下を防止したものが提案されている（例えば、特許文献４参照）。かかる溝部はタイヤの軽量化に寄与することを目的効果とするため、その溝部における開口部の溝幅は、１．２×正規空気圧充填時の撓み比（タイヤ半径方向の変形量／タイヤ幅方向の変形量）とされ、極めて大きな開口としている。
特開平５−３４５５０６号公報 特開平１０−２４４８１５号公報 特開２００２−５９７１２号公報 特開２００６−１６８４９９号公報

ところで、リムガードやランフラットタイヤのような補強ゴム層を採用したタイヤは、その製造において、取り分け加硫成型工程で、リムガード部分及び補強ゴム層部分のタイヤゴムが肉厚となり、そのゴム体積が増大することで熱伝導性が悪くなり、加硫時間の延長による生産性の低下が生じる。このため、タイヤの上記性能やその耐久性を落とすことなく、タイヤの加硫時間の短縮が望まれている。

本発明は、かかる事情に鑑み、耐久性、その他の機能を低下させることなく、生産性の高いタイヤを提供するものである。

本発明者は、リムガードや補強ゴム層を設けたことによるビード部乃至サイドウォール部の肉厚化に伴い、加硫時間の遅れを無くすために、かかる肉厚部分に金型の一部であるモールド針などの挿入ができる熱伝導用穴を形成すると、加硫時間の短縮に極めて有効であることを見出した。また、かかる熱伝導用穴を所定の大きさに限定すれば、リムガード及び補強ゴム層の機能性能を低下させることなく、またタイヤの耐久性も十分に維持されることを見出し、本発明のタイヤを得るに至ったものである。
本発明のタイヤは以下の構成又は構造を特徴とするものである。

（１）．トレッド部、サイドウォール部及びビード部からなる空気入りラジアルタイヤにおいて、肉厚に形成されたサイドウォール部及びビード部の少なくとも一方に熱伝導用穴を配置したことを特徴とするタイヤ。
（２）．上記熱伝導用穴が位置するサイドウォール部又はビード部の肉厚部分は、５ｍｍ以上である上記（１）に記載のタイヤ。
（３）．上記熱伝導用穴はその肉厚部分の１０〜７５％の範囲にある深さを有している上記（１）又は（２）に記載のタイヤ。
（４）．上記熱伝導用穴は開口部が鋭角部を有しない多角形状、円形状、又は楕円形状である上記（１）又は（２）に記載のタイヤ。
（５）．上記開口部の開口の最大径が１５ｍｍ以下で、その最小径が０．１ｍｍ以上である上記（４）に記載のタイヤ。
（６）．上記熱伝導用穴は、タイヤ面に線状又は曲線状に延びる溝条部であり、該溝条部の開口幅が０．１〜５ｍｍの範囲にある上記（１）又は（２）に記載のタイヤ。
（７）．上記開口部が多角形状、円形状、又は楕円形状の熱熱導電用穴は上記開口の径が奥行き径より小さい巾着穴に形成される上記（４）記載のタイヤ。
（８）．上記溝条部に形成される上記熱伝導用穴は、その条に対する断面形状が奥行き径の広い、アリ溝形状である上記（６）記載のタイヤ。
（９）．上記開口部が楕円形状に形成された上記伝導用穴は、その短径方向がタイヤの歪みを最大に生じる方向に沿わせて配される上記（４）又は（７）記載のタイヤ。
（１０）．上記熱伝導用穴の内壁表面の全体が曲面で形成される上記（１）又は（２）記載の空気入るタイヤ。

本発明のタイヤによれば、リムガード或いはランフラットタイヤにおけるサイド部補強層は前述した通りタイヤの中でも最も加硫が遅くなることが多く、その場合、この部分の温度履歴による効果（加硫度）で加硫時間が決定する。ボリュームが大きくなるにつれて必要な加硫時間が増大する。これらを薄く設定すれば、加硫時間は減少するが、本来の目的である「耐サイドカット性」、「リムフランジ損傷低減」、及び「ランフラット」等の機能が低下する。本発明は、このような役割を果たすだけの厚み（又は高さ）やゴム強度を損なわずに、熱伝導性を向上させるための穴（ここで穴とは貫通孔でなく、広義には開口に長さの方向性を有する溝条部等を含む。）を配置すること、即ち、タイヤから見れば穴、金型から見れば金属針・棒・板等の熱伝導性のものを加硫時に配置させることで、加硫時間を減少させることができる。尚、タイヤのビード部及びサイドウォール部の表面に設けられる穴の数、又は溝条部の密度は、その部分のゴム厚み及び穴等の深さに応じて、また加硫時間の短縮効果を発揮する範囲及びタイヤの耐久性に影響を与えない範囲で適宜量の配置がなされる。
また、上記熱伝導用穴が位置するサイドウォール部又はビード部の肉厚部分は、５ｍｍ以上である場合に加硫時間の短縮効果が十分に期待できる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図１は本発明の第一実施形態に係るタイヤの径方向を切断した断面を含む一部断面斜視図である。図２は本発明の第二実施形態に係るタイヤの径方向を切断した断面を含む一部断面斜視図である。図３は、第一実施形態のタイヤ面に形成される熱伝導用穴の種々の態様を示す上面図及び側面図である。図４は、熱導電用穴が溝条部の場合の種々の態様を示す上面図及びその条切断断面概略図である。
次に、上記した実施の形態の作動を説明する。

本実施形態に係るタイヤ１は、例えば高性能乗用自動車用のタイヤとして好適に用いられるものである。タイヤ１には、タイヤ周方向に沿って延びる一対のビードコア２が設けられると共に、この一対のビードコア２間にトロイダル状に跨るようにカーカス４が設けられる。カーカス４のタイヤ幅方向両端側の部分は、一対のビードコア２のそれぞれに内側から外側に巻き上げられる。
また、カーカス４のタイヤ径方向外側には、トレッドゴム層６が設けられており、これにより、タイヤ１にトレッド部６Ａが構成される。さらに、カーカス４のタイヤ軸方向外側には、サイドゴム層８が設けられており、これにより、タイヤ１にタイヤサイドウォール部８Ａ及びビード層２Ａが構成されている。

サイドゴム層８の外側面には、タイヤ軸方向外側に突出すると共にタイヤ周方向に沿って環状に延びる突条体により構成されたリムガード１０が形成される。リムガード１０は、タイヤ１が縁石等を乗り越えたときに不図示のホイールのリムが縁石と接触することを防止する役割を果たすと共に、タイヤ径方向の剛性を高める役割を果たすものである。リムガード１０は、サイドゴム層８の走行時における最大屈曲部よりもタイヤ径方向内側（タイヤ回転軸側）の位置に形成されている（ビード部２Ａからサイドウォール部８Ａにわたる位置）。従って、リムガード１０が位置するタイヤゴムの肉厚は大きくなっており、加硫時の熱伝導性が悪くなっている。

本実施態様においては、リムガード１０面に図３（ｃ−１）及び（ｃ−２）に示す、開口が楕円形状の熱伝導用穴１２が複数配置されている。
このような熱伝導性の悪いタイヤのサイドウォール部分、特に、図１に示すようにゴムの肉厚Ｍが５ｍｍ以上、特に１５ｍｍ以上の部分に位置することが好ましい。このような範囲に熱伝導用穴１２を設けた場合、タイヤの加硫時間の短縮効果を十分に発揮することができる。
本発明のタイヤの熱伝導用穴１２は、そのゴム肉厚（タイヤゲージ）Ｍの５〜７５％の範囲にある深さを有していることが好ましい。特に、１０〜５０％の範囲にあることが好ましい。深さが５％未満の場合、加硫時間への影響は極めて小さくなるため十分な効果が望めない。また深さが７５％を超える場合、タイヤの耐久性に悪影響が生じてくる。

本実施形態の熱伝導用穴１２はその開口が図３（ｃ−１）に示すように楕円形状のものである。本発明にあっては、図３の（ａ−１）及び（ｂ−１）に示すように、熱伝導用穴１２の開口は矩形状等の多角形でも真円形状でも良い。多角形状の開口の場合は、図３（ａ−１）に示すように、鋭角部を有しない多角形状であることが好ましい。開口の角部（又は隅部）を鋭角に処理すると、タイヤにおける繰り返しの歪みによって亀裂などを生じる起点となりやすく、またそれに対する使用金型が鋭角部を有することになり、その引き抜き時にゴムを引っ掻き損傷させてクラックの原因を生じさせるので好ましくない。また同様な理由により、熱伝導用穴１２の内壁表面の全体が曲面で形成されることが好ましい。

本発明の熱伝導用穴１２にあっては、図３（ｃ−２）に示すように開口の径Ｄ１が奥行き径Ｄ２より小さい巾着穴に形成されることが好ましい。一般に金属に比べてゴムの熱伝導度は極めて小さい。このため、加硫時に、金型のモールドである金属棒がゴムの深部に多く存在すればそれだけ、深部での温度上昇が速く進み加硫促進効果も上昇する。熱伝導用穴１２の開口の径Ｄ１と奥行き径Ｄ２の差は、それ自体の開口径に従うがＤ２／Ｄ１の比が３を超えると、タイヤからの金型の引き抜き時にタイヤに歪みを生じさせてクラック等が入り易くなる。

本実施形態の熱伝導用穴１２の楕円形状の短径は、２ｍｍ、長径は、３ｍｍとなっている。本発明において、楕円形状の短径及びその他の形状の開口の最小径は、０．１ｍｍ以上、特に好ましくは２ｍｍ以上である。また、楕円形状の長径及びその他の形状の開口の最大径は１５ｍｍ以下、特に好ましくは、５ｍｍ以下である。開口の最小径が０．１ｍｍ未満では、その開口に挿入する金型の金属針・棒が折れ曲がるおそれがあり、また熱伝導効率の面からもその効果が十分に望めない。一方、開口の最大径が１５ｍｍを超えると、タイヤ面に大きな径の穴が存在することになり、タイヤの耐久性に影響が生じてくる。

本実施形態の開口が楕円形状に形成される熱伝導用穴１２の場合、その短径方向がタイヤの歪みを最大に生じる方向に沿わせて配することが好ましい（図３（ｃ−１）のＳ方向の歪み、図１ではタイヤの円周と垂直な方向である。）。
このように構成されるタイヤにあっては、タイヤの加硫時に金型であるモールドの断面楕円形状の複数金属針がタイヤのリムガードに相当する部分に位置する。そして、複数金属針により、加硫中のゴムの中に金属が含まれることになる。これは、ゴムと鉄に代表される金属との熱伝導度の差が１００倍以上違うことから、リムガード部分の深部の温度上昇を速め、それに伴い加硫の進行が速くなる。これは特に上記肉厚部分Ｍに熱伝導用穴１２を配することによって、加硫時間が短縮し生産性が向上する。
また、熱伝導用穴１２の径を所定範囲に設定することによって、タイヤの耐久性を維持した状態で上記生産性を確実に上昇させることができる。

図２は、本発明の第二実施形態に係るタイヤの径方向を切断した断面を含む一部断面斜視図である。第一実施形態に係るタイヤ１に加えて、図２のタイヤ２０には、タイヤのサイドウォール部８Ａ及びビード部２Ａの一部に相当する部分のタイヤ内側とインナーライナー２２との間には、タイヤ周方向に沿って環状に構成された高強度ゴムからなるサイド補強ゴム層２４が設けられている。このサイド補強ゴム層２４は、ランフラット走行時にタイヤ径方向の剛性を高めることによって車体重量を支持するためのものであり、タイヤ回転軸方向に沿って切断した断面形状が三日月状に構成されている。つまり、サイド補強ゴム層２４はトレッドショルダー部からサイドウォール部８Ａにかけては厚みが徐々に厚くなり、サイド補強ゴム層２４のサイドウォール部８Ａからビード部２Ａにかけては厚みが徐々に薄くなるように構成されている。

そして、サイドウォール部８Ａの肉厚が上述肉厚部分Ｍと同様な厚みを持った部分に、図４（Ａ−２）に示すように上記熱伝導用穴（連なりを持った穴）である九十九折りの溝条部２６が形成されている。本発明のタイヤの溝条部２６では、上述したように、加硫時間への効果、又はタイヤの耐久性の維持から、その肉厚の５〜７５％の範囲にある深さを有していることが好ましい。特に、１０〜５０％の範囲にあることが好ましい。

本実施形態の溝条部２６は図４（Ａ−２）に示すように折れ線状の開口である。本発明にあっては、図４に示すように、溝条部２６は、タイヤ面に直線状又は曲線状に延びる溝条部であっても良い。本実施態様の溝条部２６の断面形状は図４（Ｂ−３）に示すように、角部の有しないアリ溝形状に形成されている。これは、上述した熱伝導用穴１２の同様な理由によるものである。また、アリ溝の場合も、その開口幅Ｄ１と奥行き幅Ｄ２との関係は、上述の図３（ｃ−３）の場合と同様な比率であることが好ましい。

本実施形態の溝条部２６の幅は、１．５ｍｍとなっている。本発明において、溝条部の幅は、０．１〜５ｍｍの範囲、特に好ましくは１〜３ｍｍの範囲である。溝条部の幅が０．１ｍｍ未満では、その開口に挿入する金型の金属板が折れ曲がるおそれがあり、また熱伝導効率の面からもその効果が十分に望めない。一方、溝条部の幅が５ｍｍを超えると、タイヤ面に大きな亀裂が存在することになり、タイヤの耐久性に影響が生じてくる。

このように構成されるタイヤにあっても、タイヤの加硫時に金型であるモールドの金属板がタイヤのサイド補強層に相当する部分に位置する。そして、金属板により、加硫ゴム中に金属が含まれることになる。これは、リムガード部分の深部の温度上昇を速くして、それに伴い加硫の進行が速くなる。また、溝条部２６の幅を所定範囲に設定することによって、タイヤの耐久性を維持した状態で上記生産性を確実に上昇させることができる。

実施例として、図１示す構造のタイヤのリムガード部分に開口径が４ｍｍの円形状の開口を有した、深さ１０ｍｍの熱伝導用穴がタイヤ周方向に沿って２０ｍｍ間隔で形成されるようにタイヤを加硫成形した。熱伝導用穴の深さは、ゴムの肉厚（タイヤゲージ）の４０％である。
また、比較例として、熱導電性穴が形成されない状態で上記タイヤの加硫成形を行った。
その結果、実施例における加硫時間は比較例に比べて１３％の短縮が見られた。また、タイヤの耐久性試験結果を、比較例の値を１００として実施例の値を指数表記したものを表１に示した。

上記評価方法
［評価］タイヤ ２１５／４５Ｒ１７を使用、但し、ランフラット耐久性評価のみランフラットタイヤにして評価した。

（１）耐カット性 ：耐カット性は、実車に装着した供試タイヤを特定の角鋼材（１１０ｍｍ×１１０ｍｍ×１０００ｍｍ）に進入速度１０ｋｍ／ｈ、進入角度２５°で衝突させ、タイヤ内圧を徐々に低下させて、カットによる空気漏れが生じる内圧を測定し、比較例１のタイヤを１００として指数表示したものである。なお、指数は大きい値であるほど耐カット性が良好であることを示している。

（２）ランフラット耐久性 ：各試作タイヤを常圧でリム組みし、内圧：２３０ｋＰａを封入してから３８℃の室内に２４時間放置後、バルブのコアを抜き内圧を大気圧として、荷重：９．８ｋＮ（１０００ｋｇ）、時速：９０ｋｍ／ｈ、温度：４０℃の条件でドラム走行テストを行った。この際の故障発生までの走行距離を測定し、比較例１のタイヤの故障発生までの走行距離を１００として指数表示した。指数値が大きい程、故障発生までの走行距離が長く、ランフラット耐久性に優れることを示す。

（３）タイヤ耐久性試験 ：タイヤ耐久性は、ステップロード方式のドラム試験により評価した。すなわち、タイヤの正規内圧、２０ｋｍ／時間の速度で走行させながら、所定時間走行後故障が発生しなければ、負荷を増加して次のステップで所定時間走行させるというステップ毎に負荷を増加させていく方法で行ない、比較例１のタイヤの走行距離を１００として指数表示した。値が大きいほど耐久性は大きい。

（４）耐亀裂性 ：外径１７０７ｍｍのドラム上に内圧１３０ｋＰａに調整した供試タイヤ（の周上３ヶ所、各ヶ所２ｍｍの傷を５ヶ所あらかじめ入れたもの）をＪＡＴＭＡで定める最大負荷荷重をかけ、６０ｋｍ／ｈで、１００００ｋｍ走行させた後、亀裂の長さを測定する。比較例１のタイヤを１００として指数表示し、数値が大きいほど耐亀裂性は良いことを示す。
尚、本発明のタイヤは、上記した実施の形態及び例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

本発明のタイヤは、耐久性及びその他の機能を十分に有した生産性の高い産業上の利用可能性のあるものである。

図１は本発明の第一実施形態に係るタイヤの径方向を切断した断面を含む一部断面斜視図である。 図２は本発明の第二実施形態に係るタイヤの径方向を切断した断面を含む一部断面斜視図である。 図３は、第一実施形態のタイヤ面に形成される熱伝導用穴の種々の態様を示す上面図及び側面図である。 図４は、熱導電用穴が溝条部の場合の種々の態様を示す上面図及びその条切断断面概略図である。

符号の説明

１、２０ タイヤ
２ ビードコア
２Ａ ビード部
４ カーカス
６ トレッドゴム
６Ａ トレッドゴム層
８ サイドゴム層
８Ａ サイドウォール部
１０ リムガード
１２ 熱伝導用穴
２４ サイド補強層
２６ 溝条部

Claims (10)

1. トレッド部、サイドウォール部及びビード部からなるタイヤにおいて、肉厚に形成されたサイドウォール部及びビード部の少なくとも一方に熱伝導用穴を配置したことを特徴とするタイヤ。
2. 上記熱伝導用穴が位置するサイドウォール部又はビード部の肉厚部分は、少なくとも５ｍｍ以上である請求項１に記載のタイヤ。
3. 上記熱伝導用穴はその肉厚部分の１０〜７５％の範囲にある深さを有している請求項１又は２に記載のタイヤ。
4. 上記熱伝導用穴は開口部が鋭角部を有しない多角形状、円形状、又は楕円形状である請求項１又は２に記載のタイヤ。
5. 上記開口部の開口の最大径が１５ｍｍ以下で、その最小径が０．１ｍｍ以上である請求項４に記載のタイヤ。
6. 上記熱伝導用穴は、タイヤ面に線状又は曲線状に延びる溝条部であり、該溝条部の開口幅が０．１〜５ｍｍの範囲にある請求項１又は２に記載のタイヤ。
7. 上記開口部が多角形状、円形状、又は楕円形状の熱熱導電用穴は上記開口の径が奥行き径より小さい巾着穴に形成される請求項４記載のタイヤ。
8. 上記溝条部に形成される上記熱伝導用穴は、その条に対する断面形状が奥行き径の広い、アリ溝形状である請求項６記載のタイヤ。
9. 上記開口部が楕円形状に形成された上記伝導用穴は、その短径方向がタイヤの歪みを最大に生じる方向に沿わせて配される請求項４又は７記載のタイヤ。
10. 上記熱伝導用穴の内壁表面の全体が曲面で形成される請求項１又は２記載のタイヤ。

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