JP7293919B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

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Description

本発明は、空気入りタイヤに関する。
近年、空気入りタイヤのトレッド内面に、スポンジ材等からなる長尺帯状の制音体をタイヤ周方向に沿って取り付けることにより、タイヤ内腔内での空洞共鳴を抑制し、ロードノイズを低減させる技術が提案されている。そして、制音体の取り付け方法として、有機溶剤中にクロロプレンゴム等を溶解させた合成ゴム系接着剤、両面テープなどを用いる方法が提案されている。
しかしながら、トレッド内面に制音体を充分に接着するためには、接着剤等を用いるだけでは不充分で、トレッド内面をバフ処理して、凹凸模様を平坦化して接着面積を高める方法等が用いられているが、バフ処理には手間と労力を要し、作業能率が低下する、タイヤ内腔面をなすインナーライナゴム層の厚さを過度に減じ、タイヤの気密性を損ねる、等の種々の問題が生じる(特許文献1、2参照)。
国際公開第WO2003/103989号パンフレット 特開2003-063208号公報
本発明は、前記課題を解決し、制音体の耐剥離性を向上した空気入りタイヤを提供することを目的とする。
本発明は、タイヤ内腔面に固定化層で固定化された制音体を備える空気入りタイヤであって、前記固定化層の厚さを均一ではなく、タイヤ幅方向に適正化することで前記制音体の耐剥離性を向上させた空気入りタイヤに関する。
前記空気入りタイヤは、固定化層のタイヤ幅方向の両端近傍部における厚さTa及びTbと、中央部における厚さTcとが、下記式(1)、(2)及び(3)を満たすことが好ましい。
(1)Ta<Tc
(2)Tb<Tc
(3)Ta/Tb=0.25~4.00
前記空気入りタイヤは、下記式(1-1)、(2-1)及び(3-1)を満たすことが好ましい。
(1-1)Ta/Tc=0.10~0.70
(2-1)Tb/Tc=0.10~0.70
(3-1)Ta/Tb=0.50~2.00
前記空気入りタイヤは、下記式(1-2)、(2-2)及び(3-2)を満たすことが好ましい。
(1-2)Ta/Tc=0.30~0.50
(2-2)Tb/Tc=0.30~0.50
(3-2)Ta/Tb=0.80~1.25
本発明によれば、タイヤ内腔面に固定化層で固定化された制音体を備える空気入りタイヤであって、前記固定化層の厚さを均一ではなく、タイヤ幅方向に適正化することで前記制音体の耐剥離性を向上させた空気入りタイヤであるので、制音体の耐剥離性を向上した空気入りタイヤを提供できる。
空気入りタイヤの一実施例を示す断面図である。 空気入りタイヤのタイヤ赤道に沿った周方向断面図である。 制音体の固定化部を拡大して示す部分拡大断面図である。 制音体の他の断面形状を示す断面図である。
本発明は、タイヤ内腔面に固定化層で固定化された制音体を備える空気入りタイヤであって、前記固定化層の厚さを均一ではなく、タイヤ幅方向に適正化することで前記制音体の耐剥離性を向上させた空気入りタイヤである。
制音体の耐剥離性向上の作用効果が得られる理由は、以下のように推察される。
車両での実走行モードでは、タイヤが突起を乗り越える等でタイヤにひずみ入力した際、タイヤ内腔に貼り付けられた制音体もタイヤ内面の形状変化に追従してひずみをうける。従来の制音体は、従来両面テープ、粘着剤、接着剤等でタイヤ幅方向に均一な厚さで貼り付けられているが、この場合、接着剤等の端部に応力が集中し易く、端部から剥離する現象が多くみられる。
この点について、本発明者らは、粘着剤等は、界面破壊を起こすほどの極端に薄い膜厚でない限り、膜厚が薄くなるほど、大きな剥離抗力が発現するという知見、タイヤ内腔に貼り付けられたスポンジ等の制音体の繰り返しひずみによる剥離は、タイヤ幅方向エッジ部を起点に発生することが多いという知見を見出した上で、タイヤ内腔面に固定化層(接着剤等)で固定化された制音体において、固定化層の厚さをタイヤ幅方向に適正化することで、制音体の耐剥離性を向上できるという知見に至り、本発明を完成したものである。従って、制音体を固定化する固定化層の厚さをタイヤ幅方向の端部で比較的薄く調整し、特に応力集中しやすいエッジ部の剥離起点に対し、剥離抗力を増大させる等の方法により、固定化層の厚さをタイヤ幅方向に適正化することで、制音体の耐剥離性を向上できると推察される。
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図1において、本実施形態の空気入りタイヤ1は、空気入りタイヤ1のトレッド内面2Sに、固定化層10を介し、外周面が接着されてタイヤ周方向に延びる制音体9が備えられている。
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と、その両端部からタイヤ半径方向内方に延びる一対のサイドウォール部3と、各サイドウォール部3の内方端に位置するビード部4とを備えるとともに、そのタイヤ内腔面は、低空気透過性ゴムからなるインナーライナーゴム(図示しない)で被覆される。空気入りタイヤ1としては、その内部構造やカテゴリーに規制されることなく、種々のタイヤが適用できる。車室内での静粛性が強く求められている乗用車用タイヤ、特に偏平率が60%以下の乗用車用ラジアルタイヤが好適に採用される。
なお、空気入りタイヤ1は、ビード部4、4間を跨るカーカス6と、該カーカス6の半径方向外側かつトレッド部2の内部に配されるベルト層7とを含むタイヤコード層によって補強される。カーカス6は、例えば、有機繊維コードをタイヤ周方向に対して、所定角度(70~90°等)で配列した1枚以上、本例では1枚のカーカスプライから形成される。カーカスプライの両端部は、ビードコア5の周りで折り返されている。ベルト層7は、例えば、スチールコードをタイヤ周方向に対して、所定角度(10~40°等)で配列した複数枚、本例では2枚のベルトプライから形成される。ベルト層7は、スチールコードがプライ間で交差することによりベルト剛性が高められ、トレッド部2をタガ効果を有して強固に補強する。
制音体9としては、例えば、タイヤ周方向に長い帯状のスポンジ材からなるものが好適に使用できる。制音体9は、例えば、固定化層10を介し、トレッド内面2S(タイヤ内腔面)にタイヤ赤道Cに沿ってタイヤ周方向に固定化されている。
本例では、図2に示すように、制音体9の周方向の一端部e1と他端部e2とが互いに突き合わされた、即ち、制音体9が環状に連続して形成された場合が例示されている。なお、一端部e1と他端部e2とが周方向に離間していても良く、かかる場合には、重量バランスへの影響を抑え、タイヤユニフォミティーの低下を防止するために、離間部の周方向長さを、100mm以下、更には80mm以下とすることが好ましい。また、制音体9に沿って形成される固定化層10は、制音体9と同様、周方向の一端部eaと他端部ebとが互いに突き合わされた環状に連続して形成された場合が例示されている。同様に一端部eaと他端部ebとが周方向に離間していても良く、離間部の長さも同様の範囲が好適である。
スポンジ材としては、気孔比率などの点で空洞共鳴エネルギーを抑える効果の観点から、その比重が0.005~0.060のものを使用することが好ましい。また、スポンジ硬さが5.0~500N、引張強さが10.0~1000kPaのものが好適である。スポンジ硬さを限定した場合、制音体9に適度な伸びが確保される。この伸びは、制音体9に歪が作用したときに、応力を広く分散させるのに役立つ。特に好ましくは、スポンジ硬さは80N以上、更には90N以上であり、また上限については、150N以下、130N以下、更には110N以下が好ましい。スポンジ材の引張強さを限定した場合、前記応力に対する強度がより一層高められる。特に好ましくは、スポンジ材の引張強さは120kPa以上、更には130kPa以上であり、またその上限は特に規制されないが、コスト、生産性、市場での入手容易性などから160kPa以下、更には150kPa以下が好ましい。
なお、スポンジ硬さは、JIS K6400の「軟質ウレタンフォーム試験方法」に規定される第6項の「硬さ」の測定法のうちのA法(6.3項)に準拠して測定された値とする。スポンジの引張強さは、同JISの第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。
スポンジ材としては、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、ポリエチレンスポンジなどの合成樹脂スポンジ、クロロプレンゴムスポンジ(CRスポンジ)、エチレンプロピレンゴムスポンジ(EPDMスポンジ)、ニトリルゴムスポンジ(NBRスポンジ)などのゴムスポンジを好適に用いることができる。なかでも、制音性、軽量性、発泡の調節可能性又は耐久性などの観点からエーテル系ポリウレタンスポンジを含むポリウレタン系のスポンジが好ましい。
図3の制音体9の固定化部を拡大して示す部分拡大断面図に示されているように、制音体9は、固定化層10により、その外周面Soがトレッド内面2Sに固定化されている。固定化層10は、制音体9をトレッド内面2Sに固定化できるものであれば特に限定されず、例えば、粘着剤、接着剤、両面テープ等により形成される。トレッド内面2S(タイヤ内腔面)にタイヤ周方向に沿って固定化されることにより、制音体9が走行中にタイヤ内腔内で自由に移動することを抑制し、制音体9の損傷を防止するとともに、安定して共鳴抑制効果を発揮させる。特に制音体9は、リム組み性等の観点から、タイヤ内腔面、特にトレッド内面2Sに固定化されることが好ましい。なお、トレッド内面2Sは、タイヤ内腔面のうち、路面と接地するトレッド部2に位置する面を意味し、本明細書では、少なくともベルト層7が配置されているタイヤ軸方向の幅領域TW(トレッド接地幅)を含む。特に好ましい態様としては、制音体9は、その幅中心が、タイヤ赤道C上に位置するように取り付けられる。
ここで、トレッド接地幅TWとは、正規リムにリム組みしかつ正規内圧を充填した状態のタイヤに正規荷重を負荷した時に接地する接地面のタイヤ軸方向最大幅を意味する。「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばJATMAであれば標準リム、TRAであれば“Design Rim”、ETRTOであれば“Measuring Rim”を意味する。「正規内圧」とは、前記規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、JATMAであれば最高空気圧、TRAであれば表“TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES”に記載の最大値、ETRTOであれば“INFLATION PRESSURE”を意味するが、乗用車用タイヤの場合には180kPaとする。「正規荷重」とは、前記規格がタイヤ毎に定めている荷重であり、JATMAであれば最大負荷能力、TRAであれば表“TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES”に記載の最大値、ETRTOであれば“LOAD CAPACITY”である。
制音体9のタイヤ軸方向の幅W1(図1の例では、固定化層10のタイヤ幅方向の幅W1と同幅)は、トレッド接地幅TWの80~120%の範囲であることが好ましい。幅W1の下限値は、トレッド接地幅TWの90%以上がより好ましく、上限値は110%以下がより好ましい。
制音層9の厚さ(制音層9の全体の厚さ)の下限は、制音効果の観点から、5.0mm以上が好ましく、7.0mm以上がより好ましい。厚さの上限は、コストや質量の不必要な増加の防止の観点から、40.0mm以下が好ましく、30.0mm以下が好ましい。なお、制音層9の所定の点における厚さは当該点における法線に沿って計測され、制音層9の厚さ(制音層9の全体の厚さ)は各点における厚さの平均値である。
なお、本例では、制音体9の長さ方向と直角な断面形状として、矩形状のものを例示しているが、例えば、台形状、三角形状、半円形状など種々のものを採用できる。なかでも、図4に示すように、制音体9の内周面Si側に、1本以上の周方向溝20を設けることにより、該周方向溝20の両側に山状の***部21を形成したものが好ましい。このような制音体9は、周方向溝20と***部21とによる凹凸により、表面積を増加させることができるため、より高い制音効果を発揮できる。また、この表面積の増加は、制音体9の放熱性をも向上させ、自らの熱破壊等を防止するのにも役立つ。
固定化層10に使用可能な粘着剤、接着剤としては、無機系粘着剤(接着剤)、有機系粘着剤(接着剤)等が挙げられる。無機系粘着剤(接着剤)としては、珪酸ソーダ、セメント、セラミックス等が挙げられる。有機系粘着剤(接着剤)としては、天然系、合成系(熱可塑性樹脂系、熱硬化性樹脂系、エラストマー系等)の粘着剤(接着剤)が挙げられる。天然系粘着剤(接着剤)としては、デンプン系、蛋白系、天然ゴム系、アスファルト等、熱可塑性樹脂系としては、酢酸ビニル樹脂系、ポリビニルアセタール系、エチレン酢酸ビニル樹脂系、塩化ビニル樹脂系、アクリル樹脂系(ブチルアクリレート等のアクリル酸エステル等)、ポリアミド系、セルロース系、α-オレフィン系等、熱硬化性樹脂系としては、ユリア樹脂系、メラミン樹脂系、フェノール樹脂系、レゾルシノール樹脂系、エポキシ樹脂系、構造用アクリル樹脂系、ポリエステル系、ポリアロマティック系等、エラストマー系としては、クロロプレン系、ニトリルゴム系、スチレンブタジエンゴム系、ポリサルファイド系、ブチルゴム系、シリコーンゴム系、アクリルゴム系、変性シリコーンゴム系、ウレタンゴム系、シリル化ウレタン樹脂系、テレケリックポリアクリレート系、シアノアクリレート系等、が挙げられる。
固定化層10に使用可能な両面テープとしては、例えば、柔軟性を有する基材シートの一面及び他面に粘着層(接着層)を設けたものを使用できる。基材シートとしては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル(ポリエチレンテレフタラートなど)などのプラスチックフィルム、レーヨン、パルプ、合成繊維、織布、不織布、綿布、アクリレート、プラスチックの発泡材シート(発泡剤を用いたアクリルフォームなど)、金属(アルミニウム、銅など)などが好適に用いられる。粘着層(接着層)は、前記粘着剤、接着剤を用いて形成できる。
このような粘着剤等により作製した固定化層10を介して、制音体9の外周面Soをトレッド内面2Sに固定化させる。そして、図3に示すように、固定化層10を介する固定化の際、固定化層10のタイヤ幅方向の両端近傍部10a、10bにおける厚さTa、Tbを、中央部10cの厚さTcに比べて、比較的薄く調整する等の方法を採用し、固定化層10の厚さをタイヤ幅方向に適正化することにより、制音体9の耐剥離性を向上できる。
ここで、両端近傍部10a、10b、中央部10cに関し、図3に示すように、固定化層10のタイヤ幅方向の幅W1(一端部10eaから他端部10ebの幅)における一端部10eaからW1のk%に相当する位置をTkとした場合、固定化層10の両端近傍部10a、10bは、それぞれT0(0%位置)からT25(25%位置)までの部位、T75(75%位置)からT100(100%位置)までの部位である。固定化層10の中央部10cは、T25からT75までの部位である。なお、T25、T75の位置は、中央部10cに該当し、両端近傍部10a、10bに該当しないものとする。
厚さに関しては、図3の両矢印Tは、点Pにおける固定化層10の厚さTを示し、この厚さTは、点Pにおけるトレッド内面2Sの法線に沿って計測される。例えば、T0、T50、T100は、幅W1の0%、50%、100%に相当する点におけるトレッド内面2Sの法線に沿って計測される。また、固定化層10のタイヤ幅方向の所定幅の厚さは、その所定幅内の厚さの平均値である。例えば、固定化層10の両端近傍部10a、10bの厚さTa、Tbは、それぞれ、図3の10a、10bで示す範囲の厚さの平均値であり、中央部10cの厚さTcは、図3の10cで示す範囲の厚さの平均値である。なお、両面テープを用いた場合の固定化層の厚さは、基材シートと粘着層(接着層)との合計厚み、粘着剤や接着剤を用いた場合の固定化層の厚さは、これにより形成される粘着剤層、接着剤層の厚みである。
固定化層10の両端近傍部10a、10bの厚さTa、Tbと、固定化層10の中央部10cの厚さTcとは、制音体9の耐剥離性の観点から、下記式(1)、(2)及び(3)を満たすことが好ましい。
(1)Ta<Tc
(2)Tb<Tc
(3)Ta/Tb=0.25~4.00
式(1)に関しては、(1-1)Ta/Tc=0.10~0.70が好ましく、(1-2)Ta/Tc=0.30~0.50がより好ましい。式(2)に関しては、(2-1)Tb/Tc=0.10~0.70が好ましく、(2-2)Tb/Tc=0.30~0.50がより好ましい。式(3)に関しては、(3-1)Ta/Tb=0.50~2.00が好ましく、(3-2)Ta/Tb=0.80~1.25がより好ましい。
また、制音体9の耐剥離性の観点から、一端部10eaからW1の5%に相当する位置T5、50%に相当する位置T50、95%に相当する位置T95は、T5<T50、T95<T50、T5/T95=0.25~4.00を満たすことが好適である。また、T5/T50=0.10~0.70、T95/T50=0.10~0.70、T5/T95=0.50~2.00を満たすことがより好ましく、T5/T50=0.30~0.50、T95/T50=0.30~0.50、T5/T95=0.80~1.25を満たすことが更に好ましい。
固定化層10の両端近傍部10a、10bの厚さTa、Tbは、制音体9の耐剥離性の観点から、0.10~1.50mmであることが好ましく、0.50~1.00mmであることがより好ましい。中央部10cの厚さTcは、制音体9の耐剥離性の観点から、0.50~2.50mmであることが好ましく、1.00~2.00mmであることがより好ましい。なお、T5、T95はTa、Tb、T50はTcと同様の範囲であることが好適である。
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。
実施例に基づいて、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらのみに限定されるものではない。
本発明の効果を確認するため、各表に示す仕様にて、制音体付空気入りタイヤ(タイヤサイズ:215/60R16)を試作するとともに、各試供タイヤにおける耐剥離性(耐久性)についてテストした。なお、固定化層の仕様は、表1は以下の粘着剤(接着剤)により形成される層、表2は以下の基材シート及び粘着剤(接着剤)を有する両面テープであった。表1、2の基準比較例は、それぞれ比較例1-1、1-2である。
〔制音体の仕様など〕
制音体の材料:エーテル系ポリウレタンスポンジ(丸鈴(株)製「E16」)
制音体の比重:0.016
スポンジ硬さ:5.0~500N
引張強さ:10.0~1000kPa
スポンジの断面形状:幅150mm×厚さ10mmの横長矩形状
(トレッド接地幅TW=150mm)
〔固定化層の仕様〕
粘着剤(接着剤):アクリルエマルジョン接着剤(アクリル樹脂系)
両面テープ:ポリエチレン(基材シート)、アクリルエマルジョン接着剤(アクリル樹脂系)
固定化層の幅:スポンジの幅と同幅
厚さ:各表の仕様
1.耐剥離性(耐久性)
所定内圧で空気を充填した各試供タイヤを平滑面に複数の突起をつけたドラムに所定荷重で押し当て、所定の速度でドラムを回転させることにより、テストタイヤは自由転動するが、ドラム上の突起によりタイヤに一定のひずみを繰り返し与えるタイヤ耐久試験を行った。タイヤ内腔のスポンジ剥離、破壊挙動について、所定の走行距離ごとに内腔をモニターすることにより確認し、スポンジ(制音体)が剥離するまでの走行距離を測定した。基準比較例の走行距離を100とし、各試供タイヤの走行距離を指数表示した。指数が大きいほど、耐久性(耐剥離性)に優れていることを意味する。
Figure 0007293919000001
Figure 0007293919000002
各表から、粘着剤(接着剤)や両面粘着テープを用いて形成した固定化層で固定化した制音体について、固定化層の中央部の厚さTcに比べ、両端近傍部の厚さTa、Tbが薄いタイヤ、特に請求項3、4の範囲に調整したタイヤは、耐久性(耐剥離性)に優れていた。また、制音性も良好であった。
更に前述の無機系や有機系粘着剤(接着剤)等の他の粘着剤(接着剤)を用いて固定化層を形成した場合、ポリエチレン、ポリプロピレン等の前述の他の基材シート及び前述の他の粘着剤(接着剤)を有する両面テープ(固定化層)を形成した場合においても、同様の効果(耐剥離性、静音性)が得られた。
1 空気入りタイヤ
2 トレッド部
3 サイドウォール部
4 ビード部
5 ビードコア
6 カーカス
7 ベルト層
9 制音体
10 固定化層
10a、10b タイヤ幅方向の両端近傍部
10c タイヤ幅方向の中央部
10ea 固定化層のタイヤ幅方向の一端部
10eb 固定化層のタイヤ幅方向の他端部
20 周方向溝
21 山状の***部
2S トレッド内面(タイヤ内腔面)
So 外周面
C タイヤ赤道
e1 制音体の周方向の一端部
e2 制音体の周方向の他端部
ea 固定化層の周方向の一端部
eb 固定化層の周方向の他端部
TW トレッド接地幅
Si 制音体の内周面
W1 固定化層のタイヤ幅方向の幅
T 点Pにおける固定化層10の厚さ

Claims (3)

  1. タイヤ内腔面に固定化層で固定化された制音体を備える空気入りタイヤであって、
    前記固定化層の厚さを均一ではなく、タイヤ幅方向に適正化することで前記制音体の耐剥離性を向上させたものであり、
    前記固定化層のタイヤ幅方向の両端近傍部における厚さTa及びTbと、中央部における厚さTcとが、下記式(1)、(2)及び(3)を満たし、
    (1)Ta<Tc
    (2)Tb<Tc
    (3)Ta/Tb=0.25~4.00
    前記厚さTa及びTbが0.10~1.50mm、前記厚さTcが0.50~2.50mmである空気入りタイヤ。
  2. 下記式(1-1)、(2-1)及び(3-1)を満たす請求項記載の空気入りタイヤ。
    (1-1)Ta/Tc=0.10~0.70
    (2-1)Tb/Tc=0.10~0.70
    (3-1)Ta/Tb=0.50~2.00
  3. 下記式(1-2)、(2-2)及び(3-2)を満たす請求項記載の空気入りタイヤ。
    (1-2)Ta/Tc=0.30~0.50
    (2-2)Tb/Tc=0.30~0.50
    (3-2)Ta/Tb=0.80~1.25
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