JP7230498B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、パンクシール性能とロードノイズ低減性能とを兼ね具えた空気入りタイヤに関する。

下記の特許文献１には、パンクシール性能とロードノイズ低減性能とを兼ね具えた空気入りタイヤが提案されている。この提案のタイヤは、トレッド部の内周面にパンク防止用のシーラント層を有し、かつ前記シーラント層の内周面にスポンジ材からなる制音体が接着されている。

特開２０１７－６５６７３号公報

しかし上記タイヤでは、下記のような場合に、パンクシールの成功率が低下することが判明した。図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、釘等の異物ａが制音体ｂを貫通したとき、シーラントｃの付いた異物ａにより、制音体ｂの一部が引きちぎられてスポンジ片ｂ１となりやすい。そして、異物ａがタイヤから抜ける際、前記スポンジ片ｂ１がパンク穴ｄに詰まってしまう。このとき、スポンジ片ｂ１は、シーラントｃのパンク穴ｄ内への流入を妨げる一方、タイヤ内の空気ｅを外部に透過させる。そしてこれが原因となって、パンクシールの成功率を低下させる。
そこで本発明は、釘等の異物が制音体を貫通するときに生じるスポンジ片に起因して、パンク穴がシールできなくなるのを抑制でき、ロードノイズ低減性能を維持しながらパンクシールの成功率を向上させる空気入りタイヤを提供することを課題としている。

本発明は、トレッド部の内周面にパンク防止用のシーラント層を有し、
かつ前記シーラント層の内周面にスポンジ材からなる制音体が接着された空気入りタイヤであって、
前記制音体は、前記シーラント層に接着される半径方向外面の面積Ｓ１が、前記制音体の半径方向内面の面積Ｓ２よりも小である。

本発明に係る空気入りタイヤでは、前記制音体の前記半径方向外面のタイヤ軸方向巾Ｗ１は、前記制音体の前記半径方向内面のタイヤ軸方向巾Ｗ２よりも小であるのが好ましい。

本発明に係る空気入りタイヤでは、前記制音体の半径方向外面及び半径方向内面は平坦面であり、前記半径方向外面と半径方向内面との間の厚さＴは、２０mm以上であるのが好ましい。

本発明に係る空気入りタイヤでは、前記制音体の前記半径方向外面のタイヤ軸方向巾Ｗ１は、前記シーラント層のタイヤ軸方向巾Ｗ０の５０％以下であるのが好ましい。

本発明に係る空気入りタイヤでは、前記スポンジ材は、引張強さが１００kPa以上であるのが好ましい。

本発明は叙上の如く、シーラント層の内周面に接着された制音体において、この制音体の半径方向外面の面積Ｓ１を、半径方向内面の面積Ｓ２よりも小としている。

そのため、制音体の半径方向外面の外側かつ周辺においては、釘が制音体を貫通し難くなる。その結果、釘が制音体を貫通したときに、制音体の一部が引きちぎられてスポンジ片となるのを抑制できる。これにより、釘が抜ける際に、スポンジ片がパンク穴内に入り込んでパンク穴がシールできなくなるのを防止できる。即ち、制音体によるロードノイズ低減性能を維持しながら、パンクシールの成功率を向上できる。

本発明の空気入りタイヤの一実施例を示す子午断面図である。 タイヤ赤道面に沿った空気入りタイヤの周方向断面図である。 制音体を示す部分斜視図である。 制音体による効果を示す断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は制音体における他の効果を示す断面図である。 制音体の他の例を示す空気入りタイヤの周方向断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は本発明が解決しようとする課題を説明する断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態の空気入りタイヤ１は、チューブレスタイヤであって、トレッド部２の内周面２ｓに配されるパンク防止用のシーラント層１１と、このシーラント層１１の内周面１１ｓに接着される制音体１２とを具える。

空気入りタイヤ１の内部には、本例では、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、このカーカス６の半径方向外側かつトレッド部２の内部に位置するベルト層７とが配される。

カーカス６は、タイヤ周方向に対して例えば７５～９０°の角度で配列するカーカスコードを有する１枚以上（本例では１枚）のカーカスプライ６Ａから形成される。カーカスプライ６Ａは、ビードコア５、５間を跨るプライ本体部６ａの両端に、ビードコア５をタイヤ軸方向内側から外側に折り返されたプライ折返し部６ｂを具える。このプライ本体部６ａとプライ折返し部６ｂとの間には、ビードコア５からタイヤ半径方向外方に先細状にのびるビード補強用のビードエーペックスゴム８が設けられる。

ベルト層７は、タイヤ周方向に対して例えば１０～４０°の角度で配列するベルトコードを有する複数枚（例えば２枚）のベルトプライ７Ａ、７Ｂから形成される。各ベルトプライ７Ａ、７Ｂは、ベルトコードがプライ間で交差するように、傾斜の向きを違えて積層される。なおタイヤの高速耐久性を高める目的で、ベルト層７の半径方向外側に、バンドコードを螺旋状に巻回させたバンド層（図示省略）を設けることもできる。

又カーカス６の内側には、インナーライナゴム層１０が配される。このインナーライナゴム層１０は、ブチルゴム等の耐空気不透過性のゴムからなり、タイヤ内圧を気密に保持する。

又トレッド部２の内周面２ｓにはシーラント層１１が配される。シーラント層１１をなすシーラント材として、特許文献１に記載されたものが好適に採用される。具体的には、本例のシーラント材は、ゴム成分と、液状ポリマーと、架橋剤等とを含有する。そして、ゴム成分と架橋の量により、硬さ（粘度）がコントロールされる。又ゴム成分のコントロールとして、液状ポリマー、可塑剤、カーボンブラックの種類や量が調整される。一方、架橋の量のコントロールのために、架橋剤の種類や量が調整される。

ゴム成分として、ブチルゴム及びハロゲン化ブチルゴム等のブチル系ゴムが採用される。なおゴム成分として、前記ブチル系ゴムと、ジエン系ゴムとを混用しうるが、流動性等の観点から、ゴム成分１００質量％中のブチル系ゴムの含有量は、９０質量％以上とするのが好ましい。

液状ポリマーとして、液状ポリブテン、液状ポリイソブテン、液状ポリイソプレン、液状ポリブタジエン、液状ポリα－オレフィン、液状イソブチレン、液状エチレンα－オレフィン共重合体、液状エチレンプロピレン共重合体、液状エチレンブチレン共重合体等が挙げられる。なかでも、粘着性付与等の観点から、液状ポリブテンが好ましい。

液状ポリマーの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、５０質量部以上、さらには１００質量部以上が好ましい。５０質量部未満では、粘着性が低下するおそれがある。該含有量の上限は、４００質量部以下、さらには３００質量部以下が好ましい。４００質量部を超えると、走行時、シーラント材が流動する恐れを招く。

架橋剤として、周知の化合物を使用できるが、有機過酸化物が好ましい。有機過酸化物架橋系において、ブチル系ゴムや液状ポリマーを用いることで、粘着性、シール性、流動性、加工性が改善される。

有機過酸化物としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、ジベンゾイルパーオキサイド、ｐ－クロロベンゾイルパーオキサイド等のアシルパーオキサイド類、１－ブチルパーオキシアセテート、ｔ－ブチルパーオキシベンゾエート、ｔ－ブチルパーオキシフタレートなどのパーオキシエステル類、メチルエチルケトンパーオキサイドなどのケトンパーオキサイド類、ジ－ｔ－ブチルパーオキシベンゾエート、１，３－ビス（１－ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼンなどのアルキルパーオキサイド類、ｔ－ブチルハイドロパーオキサイドなどのハイドロパーオキサイド類、ジクミルパーオキサイド、ｔ－ブチルクミルパーオキサイド等が挙げられる。なかでも、粘着性、流動性の観点から、アシルパーオキサイド類が好ましく、ジベンゾイルパーオキサイドが特に好ましい。

有機過酸化物（架橋剤）の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、０．５質量部以上、さらには１．０質量部以上が好ましい。０．５質量部未満では、架橋密度が低くなり、シーラント材の流動が生じるおそれがある。該含有量の上限は、４０質量部以下、さらには２０質量部以下が好ましい。４０質量部を超えると、架橋密度が高くなり、シール性が低下するおそれがある。

シーラント材には、架橋助剤（加硫促進剤）、無機充填剤、可塑剤等を適宜添加することができる。

架橋助剤（加硫促進剤）としては、スルフェンアミド系、チアゾール系、チウラム系、チオ尿素系、グアニジン系、ジチオカルバミン系、アルデヒド－アミン系、アルデヒド－アンモニア系、イミダゾリン系、キサントゲン酸系、及びキノンジオキシム化合物（キノイド化合物）等からなる群より選択できる。架橋助剤（加硫促進剤）の配合量は、ゴム成分１００質量部に対して１～１５質量部が好ましい。

無機充填剤としては、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、硫酸バリウム、タルク、及びマイカ等からなる群より選択できる。無機充填剤の配合量は、ゴム成分１００質量部に対して１～３０質量部が好ましい。

可塑剤としては、芳香族系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイル、パラフィン系プロセスオイル等からなる群より選択できる。可塑剤の配合量は、ゴム成分１００質量部に対して１～４０質量部が好ましい。

そしてシーラント層１１は、前述の各材料を調整、混合して作製されたシーラント材を、予め加硫成形されたタイヤのトレッド部２の内周面２ｓに塗布することにより形成される。好ましくは、特許文献１に記載されたように、例えば二軸混練押出機から連続的に押し出されるシーラント材を、回転するタイヤのトレッド部２の内周面２ｓに螺旋状に粘着させる。シーラント材が塗布されたタイヤを加熱し、シーラント材を加硫することでシール性に優れたシーラント層１１が形成される。

なおシーラント層１１の形成範囲は、トレッド接地端Ｔｅを通るタイヤ半径方向の基準線Ｘ、Ｘ間の領域を少なくとも含むことが好ましい。

又シーラント層１１の厚さは、１．０mm以上、さらには２．０mm以上が好ましく、又上限は、１０．０mm以下、さらには８．０mm以下、さらには５．０mm以下が好ましい。厚さが１．０mm未満の場合、パンク穴を確実に塞ぐことが難しくなる。逆に１０．０mmを超えても、パンク穴を塞ぐ効果はあまり変わらず、むしろタイヤの質量増加という不利を招く。

又シーラント層１１の内周面１１ｓにはスポンジ材からなる制音体１２が接着される。本例では、制音体１２は、シーラント材の粘着力によって、接着される。

制音体１２の半径方向外面Ｆｏの面積Ｓ１は、半径方向内面Ｆｉの面積Ｓ２よりも小に設定される。なお半径方向外面Ｆｏは、制音体１２がシーラント層１１に接着される面である。又半径方向内面Ｆｉは、制音体１２がタイヤ内腔Ｈの内側に向く面であり、前記半径方向外面Ｆｏとは実質的に平行である。

前記面積Ｓ１、Ｓ２は、半径方向外面Ｆｏ及び半径方向内面Ｆｉの表面に凹凸がある場合、この凹凸を平坦に均したときの面の面積として定義される。即ち、面積Ｓ１、Ｓ２は表面に凹凸がないと仮定したときの面積に相当する。前記凹凸には、スポンジ材における連続気泡や独立気泡に起因する微少な凹凸、及び溝、リブ、うねり等に起因した凹凸が含まれる。

本明細書では、スポンジ材の連続気泡や独立気泡に起因する微少な凹凸のみが存在する実質的に平坦な面を、「平坦面」と定義する。本例では、前記半径方向外面Ｆｏ及び半径方向内面Ｆｉは、「平坦面」で形成される。

図２に示すように、本例の制音体１２は、タイヤ周方向に連続してのび、そのタイヤ周方向の両端Ｅが互いに突き合わされる。これにより、制音体１２は、タイヤ周方向に連続する環状体として形成される。なお制音体１２では、その両端Ｅ間が離間してもよい。この場合、両端Ｅ間のタイヤ周方向の離間距離は８０mm以下であるのが、質量バランスの観点から好ましい。

制音体１２をなすスポンジ材として、ゴム及び合成樹脂を発泡させた発泡体が好適に採用される。例えばゴム発泡体として、クロロプレンゴムスポンジ、エチレンプロピレンゴムスポンジ、ニトリルゴムスポンジなどが挙げられる。又合成樹脂発泡体として、ポリウレタン系スポンジ（例えばエーテル系ポリウレタンスポンジ、エステル系ポリウレタンスポンジ、及びエーテル／エステル系ポリウレタンスポンジ等）、及びポリエチレン系スポンジ（例えばポリエチレンスポンジ等）などが挙げられる。とりわけ、エーテル／エステル系ポリウレタンスポンジは、耐久性及び品質安定性等の観点から好適である。

このような制音体１２は、その表面や内部の気泡が、タイヤ内腔内で振動する空気の振動エネルギーを熱エネルギーに変換して消費させる。これにより空洞共鳴エネルギーを減じ、即ち、空洞共鳴音を吸音してロードノイズを低減させうる。

前記スポンジ材としては、その密度が１０～６０kg/m^３のものが好ましい。密度が１０kg/m^３を下回ると、スポンジ内部の吸音効果が低下し、逆に６０kg/m^３を越えると、スポンジ表面で音が反射し易くなってスポンジ表面での吸音効果が低下する。何れもロードノイズの低減効果を減じる。従って、密度の下限は２０kg/m^３以上が好ましく、上限は４０kg/m^３以下が好ましい。

図３に示すように、制音体１２は、本例では、前記半径方向外面Ｆｏのタイヤ軸方向巾Ｗ１が、半径方向内面Ｆｉのタイヤ軸方向巾Ｗ２よりも小に設定される。これにより、制音体１２は、長さ方向と直交する向きの断面が、半径方向外面Ｆｏ側を短辺とする台形状、特には等脚台形状に形成される。

Ｗ１＜Ｗ２であることにより、制音体１２には、半径方向外面Ｆｏよりもタイヤ軸方向外側に張り出す張り出し部１２Ａが形成される。

図４に示すように、半径方向内面Ｆｉが半径方向外面Ｆｏよりもタイヤ軸方向外側に張り出す領域Ｙｏに、釘２０が刺さった場合、制音体１２は以下のように機能する。即ち、制音体１２は、張り出し部１２Ａが釘２０により跳ね上げるように変形し、釘２０が制音体１２を貫通するのを妨げる。そのため、制音体１２の一部が引きちぎられてスポンジ片となるのを抑制できる。これにより、釘２０が抜ける際に、スポンジ片がパンク穴２１内に入り込んでパンク穴２１がシールできなくなるのを阻止できる。

なおタイヤ軸方向巾Ｗ１とタイヤ軸方向巾Ｗ２との差（Ｗ２－Ｗ１）は１０～４５mmであるのが好ましく、１０mmを下回ると上記効果が十分達成されない傾向となる。逆に４５mmを越えると、固定が不安定となり制音体１２に倒れや接着外れ等の恐れを招く。

スポンジ材（制音体１２）では、その引張強さが１００kPa以上であるのが好ましい。これにより、張り出し部１２Ａが跳ね上げられるときに千切れてスポンジ片となるのを抑制できる。又釘２０が張り出し部１２Ａを貫通するのを抑制できる。スポンジ材の引張強さは、ＪＩＳＫ６４００の「軟質ウレタンフォーム試験方法」に規定される第１０項の「引張強さ及び伸び」に準拠し、１号形のダンベル状試験片に対して測定された値とする。

前記機能は、前記領域Ｙｏに釘２０が刺さった場合に発揮される。

そこで、釘２０が制音体１２を貫通する機会を減じるために、図１に示すように、制音体１２の半径方向外面Ｆｏのタイヤ軸方向巾Ｗ１を、シーラント層１１のタイヤ軸方向巾Ｗ０の５０％以下に減じることが好ましい。このように、巾Ｗ１を小に設定することで、前記領域Ｙｏよりもタイヤ軸方向内側の領域Ｙｉで釘２０が刺さって、制音体１２を貫通する機会を減じ、パンクシールの成功率をさらに高めうる。又制音体１２の質量増加を抑えて転がり抵抗性能の向上にも役立つ。

制音体１２では、半径方向外面Ｆｏと半径方向内面Ｆｉと間の厚さＴが２０mm以上であるのが好ましい。

市場調査において確認できた釘（異物）の長さは平均１５mm、最長３０mmである。トレッド部２の厚さを考慮すると、制音体１２の前記厚さＴが２０mm以上あれば、前記領域Ｙｉにおいて釘２０が刺さった場合にも、制音体１２を貫通するのを防ぐことができる。前記領域Ｙｉにおいて釘２０が刺さった場合にも、制音体１２を貫通するのを防ぐことができる。図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、釘２０が制音体１２を貫通しない場合には、釘２０により、制音体１２の一部が引きちぎられてスポンジ片となるのを抑制できる。これにより、釘２０が抜ける際に、スポンジ片がパンク穴２１内に入り込んでパンク穴２１がシールできなくなるのを阻止できる。

なおトレッド部２の摩耗状態や釘２０（異物）の長さのばらつきを考慮したとき、前記厚さＴは２５mm以上が好ましい。しかし厚さＴが大きすぎると、質量増となり、転がり抵抗性能やコストで不利となる。そのため厚さＴの上限は６０mm以下、さらには４０mm以下が好ましい。

図６に空気入りタイヤ１の他の実施例を示す。本例では、シーラント層１１の内周面１１ｓに、複数の制音体１２が、タイヤ周方向に並んで配される。各制音体１２は、半径方向外面Ｆｏのタイヤ周方向巾Ｗｃ１が、半径方向内面Ｆｉのタイヤ周方向巾Ｗｃ２よりも小である。これにより、半径方向外面Ｆｏの面積Ｓ１が、半径方向内面Ｆｉの面積Ｓ２よりも小に設定される。なお半径方向外面Ｆｏのタイヤ軸方向巾Ｗ１及びタイヤ周方向巾Ｗｃ１を、半径方向内面Ｆｉのタイヤ軸方向巾Ｗ２及びタイヤ周方向巾Ｗｃ２よりもそれぞれ小に設定することもできる。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

図１に示す基本構造を有し、かつ表１の仕様の制音体が貼着された空気入りタイヤ（タイヤサイズ：２１５／５５Ｒ１７）を試作し、各試作タイヤのパンクシール成功率（パンクシール性能）及びロードノイズ低減性能が評価された。

制音体として、それぞれエーテル／エステル系ポリウレタンスポンジ（密度３１kg/m３）が使用された。制音体以外は、各試作タイヤとも実質的に同仕様である。

＜パンクシール成功率＞
リム組みされかつ内圧（２５０kPa）が充填された試作タイヤのトレッド部における下記の巾領域に、５０本の釘（直径５．２mm、長さ４０mm）を均一に分散して打ち込んだ。前記巾領域は、タイヤ赤道を中心としたタイヤ軸方向巾が１０８mmの巾領域であり、比較例１の制音体が接着された領域に相当する。そして、室温２５℃の環境下において１時間放置した後、釘を抜き取り、パンク穴に石鹸水を付けてエアー漏れの有無を確認した。エアー漏れの無いパンク穴の数からパンクシール成功率を求め評価した。数値が大きい程、優れている。

＜ロードノイズ低減性能＞
内圧（２４０kPa）が充填された試作タイヤを、車両（２０００cc、ＦＦ車）の全輪に装着し、ロードノイズ計測路（アスファルト粗面路）を時速６０km/hで走行したときの、運転席窓側耳位置における車内音（挟帯域２４０Hz付近の気柱共鳴音）を、ドライバーの官能評価により、比較例１を１００とする指数で評価した。数値が大きい程、優れている。

表に示されるように、実施例品は、ロードノイズ低減効果を維持しながら、パンクシールの成功率を高めうるのが確認できる。

シーラント層に用いたシーラント材の組成は表２に示される。表２に示される各種薬品は以下の通りである。
・ブチルゴム：ＩＩＲ０６５、ＪＳＲ株式会社製
・ポリブテン：ＨＶ－１９００、ＪＸ日鉱日エネルギー株式会社製、数平均分子量２９００
・カーボンブラック：Ｎ３３０、キャボットジャパン株式会社製
・オイル：ＤＯＳ（セバシン酸ジオクチル）、田岡化学工業株式会社製
・架橋剤：ナイパーＮＳ（ＢＰＯ４０％、ＤＢＰ４８％）、日油株式会社製
・架橋助剤：ＱＯ（キノンジオキシム）、大内新興化学工業株式会社製

１空気入りタイヤ
２トレッド部
２ｓ内周面
１１シーラント層
１１ｓ内周面
１２制音体
Ｆｏ半径方向外面
Ｆｉ半径方向内面

Claims (5)

1. トレッド部の内周面にパンク防止用のシーラント層を有し、
   かつ前記シーラント層の内周面にスポンジ材からなる制音体が接着された空気入りタイヤであって、
   前記制音体は、前記シーラント層に接着される半径方向外面の面積Ｓ１が、前記制音体の半径方向内面の面積Ｓ２よりも小であり、
   前記半径方向外面又は前記半径方向内面の表面に、連続気泡や独立気泡に起因する微少な凹凸のみが存在する場合には、前記半径方向外面又は前記半径方向内面を平坦面としたときの面の面積として前記面積Ｓ１又は前記面積Ｓ２が定義され、
   前記半径方向外面又は前記半径方向内面の表面に、溝、リブ、うねり等に起因した凹凸が存在する場合には、前記半径方向外面又は前記半径方向内面を平坦に均したときの面の面積として前記面積Ｓ１又は前記面積Ｓ２が定義され、
   前記制音体のタイヤ軸方向の両側には、一対の張り出し部が形成され、
   前記一対の張り出し部は、それぞれ、タイヤ半径方向の内側から外側に向かってタイヤ赤道側に傾斜する側面を含む、
   空気入りタイヤ。
2. 前記制音体の前記半径方向外面のタイヤ軸方向巾Ｗ１は、前記制音体の前記半径方向内面のタイヤ軸方向巾Ｗ２よりも小である請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記制音体の半径方向外面及び半径方向内面は平坦面であり、前記半径方向外面と半径方向内面との間の厚さＴは、２０mm以上である請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記制音体の前記半径方向外面のタイヤ軸方向巾Ｗ１は、前記シーラント層のタイヤ軸方向巾Ｗ０の５０％以下である請求項１～３の何れかに記載の空気入りタイヤ。
5. 前記スポンジ材は、引張強さが１００kPa以上である請求項１～４の何れかに記載の空気入りタイヤ。

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