JP7245632B2 - タイヤ - Google Patents

Description

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、樹脂材料によって被覆されたビードコード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。

このようなビードコアの形成方法によれば、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、ビードコード間に空隙ができないようにするため、ビードコアの断面形状が方形状（正方形）である。このため、このようなビードコアは、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移動することによって所望のタイヤ形状となることが重要だが、カーカスプライの移動がビードコアの角部によって規制される。

また、製造後においても、カーカスプライがビードコアの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、ビード部の一部を樹脂材料で構成しつつ、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、前記タイヤの骨格を形成するカーカスプライを備え、前記ビード部は、前記カーカスプライのタイヤ幅方向内側に設けられる内側ビードと、前記カーカスプライのタイヤ幅方向外側に設けられる外側ビードとを有し、前記内側ビード及び前記外側ビードは、金属材料によって形成されたビードコードを含むビードコア部と、前記ビードコア部のタイヤ径方向外側に設けられ、樹脂材料によって形成されたフィラー部とを有し、前記内側ビードと前記外側ビードとは、前記カーカスプライを挟み込んでいる。

上述したタイヤによれば、ビード部の一部を樹脂材料で構成しつつ、製造容易性とカーカスプライの耐久性とを両立し得る。

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、ビード部60の拡大断面図である。 図４は、変更例に係るビード部60Xの拡大断面図である。 図５は、変更例に係るビード部60Y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、ISO 75－2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。

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、ビード部60は、２つのビードに分割されている。具体的には、ビード部60は、カーカスプライ40のタイヤ幅方向内側に設けられる内側ビード61Aと、カーカスプライ40のタイヤ幅方向外側に設けられる外側ビード61Bとを有する。

内側ビード61A及び外側ビード61Bは、カーカスプライ40を挟み込んでいる。具体的には、内側ビード61A及び外側ビード61Bは、カーカスプライ40を挟み込んだ状態で、生タイヤ状態である空気入りタイヤ10が加硫されると、カーカスプライ40は、内側ビード61A及び外側ビード61Bと強固に固着、つまり、加硫接着される。

カーカスプライ40は、一般的なビードコアを有する空気入りタイヤとは異なり、ビードコアで折り返されておらず、内側ビード61Aと外側ビード61Bとの間において終端する。

（３）ビード部の詳細構成
図３は、ビード部60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部60の拡大断面図である。

図３に示すように、内側ビード61Aは、ビードコア部62Aとフィラー部65Aとを有する。内側ビード61Aは、円環状であり、タイヤ周方向に沿って延びる。

本実施形態では、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った断面において、ビードコア部62Aは、複数のビードコード63Aの断面を有する。具体的には、ビードコア部62A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、タイヤ径方向に沿って配置された４つのビードコード63Aの断面を含む。

つまり、ビードコア部62Aでは、タイヤ径方向に沿って複数のビードコード63Aの断面が隣接して配置されている。

ビードコード63Aの周囲には、被覆樹脂部分64Aが形成される。つまり、ビードコア部62Aは、被覆樹脂部分64Aを有し、ビードコード63Aと、被覆樹脂部分64Aとによって構成される。

被覆樹脂部分64Aは、樹脂材料によって形成され、ビードコード63Aを被覆する。被覆樹脂部分64A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、被覆樹脂部分64Aの断面形状は、正方形状である。

なお、実際には、ビードコア部62Aは、タイヤ周方向に沿って被覆樹脂部分64Aによって被覆された単一のビードコード63Aを複数周（４周）巻き付けることによって形成される。

ビードコード63Aは、金属材料（例えば、スチール）によって形成される。フィラー部65Aは、ビードコア部62Aのタイヤ径方向外側に設けられ、樹脂材料によって形成される。

フィラー部65Aもベルト層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。なお、被覆樹脂部分64Aに用いられる樹脂材料と、フィラー部65Aに用いられる樹脂材料とは、異なっていてもよいし、同一でもよい。

外側ビード61Bは、内側ビード61Aと同様の構成を有する。具体的には、外側ビード61Bは、ビードコア部62Bとビードコード63Bとを有する。外側ビード61Bも、円環状であり、タイヤ周方向に沿って延びる。

ビードコア部62B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、タイヤ径方向に沿って配置された４つのビードコード63Bの断面を含む。

つまり、ビードコア部62Bでは、タイヤ径方向に沿って複数のビードコード63Bの断面が隣接して配置されている。

ビードコード63Bの周囲には、被覆樹脂部分64Bが形成される。つまり、ビードコア部62Bは、被覆樹脂部分64Bを有し、ビードコード63Bと、被覆樹脂部分64Bとによって構成される。

被覆樹脂部分64Bは、樹脂材料によって形成され、ビードコード63Bを被覆する。被覆樹脂部分64B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。

ビードコード63Bは、金属材料（例えば、スチール）によって形成される。フィラー部65Bは、ビードコア部62Bのタイヤ径方向外側に設けられ、樹脂材料によって形成される。

フィラー部65Bもベルト層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。なお、被覆樹脂部分64Bに用いられる樹脂材料と、フィラー部65Bに用いられる樹脂材料とは、異なっていてもよいし、同一でもよい。

上述したように、内側ビード61Aと外側ビード61Bとは、カーカスプライ40を挟み込んでいる。具体的には、カーカスプライ40のタイヤ径方向内側端40aは、内側ビード61Aと外側ビード61Bとの間に位置する。

より具体的には、タイヤ径方向内側端40aは、内側ビード61A及び外側ビード61Bのタイヤ径方向内側端まで延びている。なお、タイヤ径方向内側端40aは、内側ビード61A及び外側ビード61Bのタイヤ径方向内側端よりもタイヤ径方向内側に突出しないことが好ましい。

フィラー部65Aのタイヤ径方向外側端には、山状傾斜面66Aが形成される。山状傾斜面66Aは、カーカスプライ40から遠ざかるに連れてタイヤ径方向内側に向かって傾斜する。

同様に、フィラー部65Bのタイヤ径方向外側端には、山状傾斜面66Bが形成される。山状傾斜面66Bは、カーカスプライ40から遠ざかるに連れてタイヤ径方向内側に向かって傾斜する。

つまり、内側ビード61Aと外側ビード61Bとは、カーカスプライ40を基準として、概ね線対称の形状を有している。

（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、ビード部60は、カーカスプライ40のタイヤ幅方向内側に設けられる内側ビード61Aと、カーカスプライ40のタイヤ幅方向外側に設けられる外側ビード61Bとを有する。内側ビード61Aと外側ビード61Bとは、カーカスプライ40を挟み込んでいる。

つまり、カーカスプライ40は、一般的なビードコアを有する空気入りタイヤとは異なり、ビードコアで折り返されていないため、生タイヤの状態である空気入りタイヤ10の加硫時において、カーカスプライ40の移動が容易となる。

このため、加硫時において、他の構成部材（内側ビード61A及び外側ビード61Bなど）に対するカーカスプライ40の相対的な位置ずれを許容することが可能となり、空気入りタイヤ10の所望のタイヤ形状を得やすくなる。

一方で、加硫後においては、カーカスプライ40は、内側ビード61A及び外側ビード61Bと強固に固着（加硫接着）される、言い換えれば、カーカスプライ40は、内側ビード61Aと外側ビード61Bとによって挟み込まれているため、カーカスプライ40が内側ビード61Aと外側ビード61Bとの間から抜けることもない。

さらに、内側ビード61Aと外側ビード61Bとは、カーカスプライ40を挟み込む形状であるため、従来の断面形状が方形状（正方形）のビードコアの角部によってカーカスプライ40が損傷することもない。

また、内側ビード61Aは、ビードコア部62Aと、ビードコア部62Aのタイヤ径方向外側に設けられ、樹脂材料によって形成されフィラー部65Aを有する。同様に、外側ビード61Bは、ビードコア部62Bと、ビードコア部62Bのタイヤ径方向外側に設けられ、樹脂材料によって形成されフィラー部65Bを有する。

つまり、加硫後においては、内側ビード61Aと外側ビード61Bとが一体的に構成されるとともに、フィラー部65A及びフィラー部65Bは樹脂材料で形成されているため、高剛性かつ軽量なビード部60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、ビード部60の一部を樹脂材料で構成しつつ、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。

本実施形態では、カーカスプライ40のタイヤ径方向内側端40aは、前内側ビード61Aと外側ビード61Bとの間に位置する。特に、本実施形態では、タイヤ径方向内側端40aは、内側ビード61A及び外側ビード61Bのタイヤ径方向内側端まで延びている。

このため、カーカスプライ40をより強固に挟み込むことができ、カーカスプライ40が内側ビード61Aと外側ビード61Bとの間から抜けることをさらに確実に防止し得る。また、内側ビード61A及び外側ビード61Bのタイヤ径方向内側端よりもタイヤ径方向内側に突出しないため、タイヤ径方向内側端40aが損傷することもない。これにより、カーカスプライ40の耐久性をさらに向上し得る。

本実施形態では、ビードコア部62A（ビードコア部62B）では、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った断面において、タイヤ径方向に沿って複数のビードコード63A（ビードコード63B）の断面が隣接して配置されている。

このため、ビードコア部62A及びビードコア部62Bの幅を抑えつつ、ビード部60として必要な剛性を確保し得る。

本実施形態では、フィラー部65A（フィラー部65B）のタイヤ径方向外側端には、カーカスプライ40から遠ざかるに連れてタイヤ径方向内側に向かって傾斜する山状傾斜面66A（山状傾斜面66B）が形成される。

このため、フィラー部65A及びフィラー部65Bによってカーカスプライ40の倒れ込みを抑制しつつ、フィラー部65A及びフィラー部65Bの軽量化を図り得る。

（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、ビード部60の形状は、次のように変更してもよい。図４は、変更例に係るビード部60Xの拡大断面図である。具体的には、図４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60Xの拡大断面図である。

図４に示すように、ビード部60Xは、内側ビード61Xと外側ビード61Yとを有する。内側ビード61Xは、ビードコア部62Xとフィラー部65Xとを有する。外側ビード61Yは、ビードコア部62Yとフィラー部65Yとを有する。

フィラー部65X（フィラー部65Y）のタイヤ径方向外側端には、カーカスプライ40から遠ざかるに連れてタイヤ径方向外側に向かって傾斜する谷状傾斜面66X（谷状傾斜面66Y）が形成される。

このような谷状傾斜面66X（谷状傾斜面66Y）がフィラー部65X（フィラー部65Y）に形成された内側ビード61X（外側ビード61Y）によれば、内側ビード61X（外側ビード61Y）タイヤ径方向の外側端がカーカスプライ40と干渉することを回避できるため、カーカスプライ40が内側ビード61Xまたは外側ビード61Yと擦れて損傷することを確実に防止し得る。これにより、カーカスプライ40の耐久性をさらに向上し得る。

また、上述した実施形態に係る内側ビード61X及び外側ビード61Yの位置は、次のように変更してもよい。

図５は、変更例に係るビード部60Yの拡大断面図を示す。図５に示すように、ビード部60Yでは、内側ビード61A及び外側ビード61B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、上述したビード部60と比較すると、ビード部60Yでは、内側ビード61A及び外側ビード61B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、内側ビード61Aと外側ビード61Bとは、対称形状であったが、内側ビード61Aと外側ビード61Bとは、必ずしも対称形状でなくても構わない。或いは、タイヤ径方向における内側ビード61Aと外側ビード61Bとの位置は、必ずしも一致していなくても構わない。

さらに、上述した実施形態では、内側ビード61Aと外側ビード61Bとでは、ビードコードの断面の数も同様、つまり、内側ビード61Aと外側ビード61Bとは、タイヤ周方向に沿ったビードコードの巻き付け周回数は同一であったが、当該周回数（つまり、ビードコードの断面の数）は、内側ビード61Aと外側ビード61Bとにおいて異なっていてもよい。

上述した実施形態では、ビードコア部62A（ビードコア部62B）では、タイヤ径方向に沿って複数のビードコード63A（ビードコード63B）の断面が隣接して配置されていたが、ビードコード63A（ビードコード63B）は、タイヤ径方向に沿って一列ではなく、複数列配置されてもよい。

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
40a タイヤ径方向内側端
50 ベルト層
51 補強コード
60, 60X, 60Y ビード部
61A, 61X 内側ビード
61B, 61Y 外側ビード
62A, 62B ビードコア部
63A, 63B ビードコード
64A, 64B 被覆樹脂部分
65A, 65B, 65X, 65Y フィラー部
66A, 66B 山状傾斜面
66X, 66Y 谷状傾斜面
100 リムホイール

Claims (3)

1. 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、
   前記タイヤの骨格を形成するカーカスプライを備え、
   前記ビード部は、
   前記カーカスプライのタイヤ幅方向内側に設けられる内側ビードと、
   前記カーカスプライのタイヤ幅方向外側に設けられる外側ビードと
   を有し、
   前記内側ビード及び前記外側ビードは、
   金属材料によって形成されたビードコードを含むビードコア部と、
   前記ビードコア部のタイヤ径方向外側に設けられ、樹脂材料によって形成されたフィラー部と
   を有し、
   前記内側ビードと前記外側ビードとは、前記カーカスプライを挟み込んでおり、
   前記フィラー部のタイヤ径方向外側端には、前記カーカスプライから遠ざかるに連れてタイヤ径方向外側に向かって傾斜する谷状傾斜面が形成されるタイヤ。
2. 前記カーカスプライのタイヤ径方向内側端は、前記内側ビードと前記外側ビードとの間に位置する請求項１に記載のタイヤ。
3. 前記ビードコア部では、タイヤ幅方向及びタイヤ径方向に沿った断面において、タイヤ径方向に沿って複数の前記ビードコードの断面が隣接して配置されている請求項１に記載のタイヤ。

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