JP7372796B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤに関するものである。

従来、タイヤの内腔内で生じる空気やガスの共鳴振動（空洞共鳴）を低減するため、タイヤ内面に、スポンジ材等からなる制音体を配置することが知られている（例えば、特許文献１）。制音体は、タイヤの内腔内での空気やガスの振動エネルギーを熱エネルギーへと変換し、タイヤの内腔内での空洞共鳴を抑制することができる。

特開２００５－２５４９２４号公報

ここで、タイヤパンク時に穴を塞ぐために、タイヤ内面にシーラント層を配置する場合がある。このような場合、釘がトレッド部を貫通して制音体が千切れ、その千切れた部分が釘の貫通により生じた穴に入り込むことによって、シーラント剤が穴にうまく流入することができなくなるおそれがあった。また、制音体がスポンジ材である場合には、シーラント剤がスポンジに吸収されてしまいシーラント剤の流動性が低下するおそれがあった。これらのような現象が生じると、耐パンク性能が低下するおそれがあった。

そこで、本発明は、耐パンク性能の低下を抑制した、空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明の要旨構成は、以下の通りである。
（１）本発明の空気入りタイヤは、
トレッド部を備え、
前記トレッド部におけるタイヤ内面に、シーラント層を介して、制音体が配置され、
前記制音体は、前記シーラント層側の表面に、タイヤ周方向に延びる第１の溝部と、該第１の溝部と連通し、タイヤ幅方向に延びる第２の溝部とを有することを特徴とする。

（２）上記（１）では、前記第１の溝部は、タイヤ周方向に沿って延び、又は、タイヤ周方向に対して３０°以下の傾斜角度で傾斜して延び、且つ、前記第２の溝部は、タイヤ幅方向に沿って延び、又は、タイヤ幅方向に対して３０°以下の傾斜角度で傾斜して延びることが好ましい。

（３）上記（１）又は（２）では、
前記第１の溝部が、タイヤ幅方向中央部に形成され、
タイヤ幅方向断面視において、前記制音体がアーチ状に形成されていることが好ましい。

（４）上記（３）では、前記制音体は、タイヤ幅方向断面視において、タイヤ径方向外側から内側に向かって凸となるように湾曲してなることも好ましい。

（５）上記（１）～（４）のいずれかでは、
前記制音体のタイヤ幅方向一方側及び他方側の端部のそれぞれにおいて、複数個の前記第２の溝部がタイヤ周方向に配列され、
前記タイヤ幅方向一方側の端部の前記第２の溝部と、前記タイヤ幅方向他方側の端部の前記第２の溝部とが、タイヤ幅方向に投影した際に互いに重なる部分を有しないように、タイヤ周方向の位相をずらして配置されていることが好ましい。

（６）上記（５）では、
前記第２の溝部のタイヤ周方向長さは、タイヤ周方向に隣接する２つの前記第２の溝部間の前記制音体のタイヤ周方向長さより短いことが好ましい。

本発明によれば、耐パンク性能の低下を抑制した、空気入りタイヤを提供することができる。

本発明の一実施形態にかかる空気入りタイヤのタイヤ幅方向断面図である。 図１の制音体の断面図である。 他の例にかかる制音体の断面図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に例示説明する。

図１は、本発明の一実施形態にかかる空気入りタイヤのタイヤ幅方向断面図である。図１は、空気入りタイヤ（以下、単にタイヤとも称する）を適用リムに装着し、規定内圧を充填し、無負荷とした状態でのタイヤ幅方向断面を示している。
ここで、「適用リム」とは、タイヤが生産され、使用される地域に有効な産業規格であって、日本ではＪＡＴＭＡ（日本自動車タイヤ協会）のＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ、欧州ではＥＴＲＴＯ（Ｔｈｅ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｔｙｒｅ ａｎｄ Ｒｉｍ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｏｒｇａｎｉｓａｔｉｏｎ）のＳＴＡＮＤＡＲＤＳ ＭＡＮＵＡＬ、米国ではＴＲＡ（Ｔｈｅ Ｔｉｒｅ ａｎｄ Ｒｉｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ，Ｉｎｃ．）のＹＥＡＲ ＢＯＯＫ等に記載されているまたは将来的に記載される、適用サイズにおける標準リム（ＥＴＲＴＯのＳＴＡＮＤＡＲＤＳ ＭＡＮＵＡＬではＭｅａｓｕｒｉｎｇ Ｒｉｍ、ＴＲＡのＹＥＡＲ ＢＯＯＫではＤｅｓｉｇｎ Ｒｉｍ）を指す（即ち、上記の「リム」には、現行サイズに加えて将来的に上記産業規格に含まれ得るサイズも含む。「将来的に記載されるサイズ」の例としては、ＥＴＲＴＯ ２０１３年度版において「ＦＵＴＵＲＥ ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴＳ」として記載されているサイズを挙げることができる。）が、上記産業規格に記載のないサイズの場合は、タイヤのビード幅に対応した幅のリムをいう。
また、「規定内圧」とは、上記ＪＡＴＭＡ等に記載されている、適用サイズ・プライレーティングにおける単輪の最大負荷能力に対応する空気圧（最高空気圧）を指し、上記産業規格に記載のないサイズの場合は、「規定内圧」は、タイヤを装着する車両毎に規定される最大負荷能力に対応する空気圧（最高空気圧）をいうものとする。

図１に示すように、本実施形態の空気入りタイヤ（以下、単にタイヤとも称する）１は、一対のビード部２と、該ビード部に連なる一対のサイドウォール部と、該サイドウォール部に連なるトレッド部５とを有している。また、タイヤ１は、一対のビード部２に埋設されたビードコア２ａにトロイダル状に跨るカーカス３のクラウン部のタイヤ径方向外側に、ベルト４とトレッドゴムとを順に備えている。

図１に示すように、本実施形態においては、ビードコア２ａのタイヤ径方向外側に、図示例で断面略三角形状のビードフィラ２ｂをさらに備えている。一方で、本発明では、ビード部２の構成は、特に限定されるものではなく、ビードコア２ａやビードフィラ２ｂの断面形状、大きさ、材質は任意の既知のものとすることができる。また、ビードコア２ａやビードフィラ２ｂを有しない構成とすることもできる。

また、本実施形態では、カーカス３は、有機繊維からなる１枚のカーカスプライで構成されているが、本発明では、カーカス３を構成するカーカスプライの枚数や材質も特に限定されない。

また、本実施形態では、ベルト４は、層間でコード（この例ではスチールコード）が互いに交差する、２層のベルト層４ａ、４ｂからなるが、本発明では、ベルト構造は特に限定されず、コードの材質等、打ち込み数、傾斜角度、ベルト層数等、任意の構成とすることができる。
また、トレッド部５のゴムの材質等も、任意の既知の構成とすることができる。

図２は、図１の制音体の断面図である。図２は、タイヤ径方向において第１の溝部が形成されたシーラント層側の断面を示している。
図１、図２に示すように、本実施形態のタイヤでは、トレッド部５におけるタイヤ内面６（本例では図示しないインナーライナーのさらに内面）に、シーラント層８を介して、制音体７が配置されている。

本実施形態では、制音体７は、タイヤ幅方向延在領域の少なくとも一部（図示例では全部）が、トレッド部５のタイヤ径方向内側に配置されている。図示例では、シーラント層８のタイヤ幅方向の幅は、制音体７のタイヤ幅方向の幅より大きいが、同じとすることもでき、小さくすることもできる。
なお、この例では、制音体７及びシーラント層８は、タイヤ周上に、タイヤ周方向に沿って連続して設けられている。一方で、制音体７やシーラント層８は、タイヤ周上に、タイヤ周方向に沿って断続的に設けることもできる。

シーラント層８には、粘着性の流動体であるシーラント液を用いることができ、例えば、パンクシール用のシーラント剤として従来公知のものなどを用いることができる。シーラント剤としては、例えば、シリコーン系化合物、スチレン系化合物、ウレタン系化合物、エチレン系化合物、ポリブテンとテルペン樹脂とを主成分とするゲルシートからなるもの等を用いることができる。

本実施形態では、制音体７は、多孔質体（この例ではスポンジ材）である。この例では、制音体７は、タイヤ幅方向断面視で略矩形の形状をなしているが、制音体７の形状は特に限定されない。また、制音体７の寸法等も特には限定されないが、制音体７の体積は、タイヤ１の内腔の全体積の０．１％～８０％とすることが好ましい。制音体７の体積をタイヤ１の内腔の全体積の０．１％以上として制音性を高めることができ、一方で、制音体７の体積をタイヤ１の内腔の全体積の８０％以下として、制音体７による重量増を抑制することができるからである。ここでいう「体積」は、常温、常圧下での、タイヤ１をリムから取り外した状態でのものとする。また、「タイヤの内腔の全体積」は、タイヤ１を適用リムに装着し、規定内圧を充填した際の全体積をいうものとする。

制音体７がスポンジ材である場合、スポンジ材は、海綿状の多孔構造体とすることができ、例えば、ゴムや合成樹脂を発泡させた連続気泡を有する、いわゆるスポンジを含む。また、スポンジ材は、上述のスポンジの他に、動物繊維、植物繊維又は合成繊維等を絡み合わせて一体に連結したウエブ状のものを含む。なお、上述の「多孔構造体」は、連続気泡を有する構造体に限らず、独立気泡を有する構造体も含む意味である。上述のようなスポンジ材は、表面や内部に形成される空隙が振動する空気の振動エネルギーを熱エネルギーに変換する。これにより、タイヤの内腔での空洞共鳴が抑制され、その結果、ロードノイズを低減することができる。
スポンジ材の材料としては、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、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ジエンゴムスポンジ（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が挙げられる。制音性、軽量性、発泡の調節可能性、耐久性などの観点を考慮すれば、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又はポリエチレン系等のスポンジを用いることが好ましい。

本実施形態のように、制音体７がスポンジ材である場合は、スポンジ材の硬度は、特には限定されないが、５～４５０Ｎの範囲とすることが好ましい。硬度を５Ｎ以上とすることにより、制音性を向上させることができ、一方で、硬度を４５０Ｎ以下とすることにより、制音体の接着力を増大させることができる。同様に、制音体の硬度は、８～３００Ｎの範囲とすることがより好ましい。ここで、「硬度」とは、ＪＩＳ Ｋ６４００の第６項の測定法のうち、６．３項のＡ法に準拠して測定された値とする。
また、スポンジ材の比重は、０．００１～０．０９０とすることが好ましい。スポンジ材の比重を０．００１以上とすることにより、制音性を向上させることができ、一方で、スポンジ材の比重を０．０９０以下とすることにより、スポンジ材による重量増を抑制することができるからである。同様に、スポンジ材の比重は、０．００３～０．０８０とすることがより好ましい。ここで、「比重」とは、ＪＩＳ Ｋ６４００の第５項の測定法に準拠し、見かけ密度を比重に換算した値とする。
また、スポンジ材の引張り強さは、２０～５００ｋＰａとすることが好ましい。引張り強さを２０ｋＰａ以上とすることにより、接着力を向上させることができ、一方で、引張り強さを５００ｋＰａ以下とすることにより、スポンジ材の生産性を向上させることができるからである。同様に、スポンジ材の引張り強さは、４０～４００ｋＰａとすることがより好ましい。ここで、「引張り強さ」とは、ＪＩＳ Ｋ６４００の第１０項の測定法に準拠し、１号形のダンベル状試験片で測定した値とする。
また、スポンジ材の破断時の伸びは、１１０％以上８００％以下とすることが好ましい。破断時の伸びを１１０％以上とすることにより、スポンジ材にクラックが発生するのを抑制することができ、一方で、破断時の伸びを８００％以下とすることにより、スポンジ材の生産性を向上させることができるからである。同様に、スポンジ材の破断時の伸びは、１３０％以上７５０％以下とすることがより好ましい。ここで、「破断時の伸び」とは、ＪＩＳ Ｋ６４００の第１０項の測定法に準拠し、１号形のダンベル状試験片で測定した値とする。
また、スポンジ材の引裂強さは、１～１３０Ｎ／ｃｍとすることが好ましい。引裂強さを１Ｎ／ｃｍ以上とすることにより、スポンジ材にクラックが発生するのを抑制することができ、一方で、引裂強さを１３０Ｎ／ｃｍ以下とすることにより、スポンジ材の製造性を向上させることができるからである。同様に、スポンジ材の引裂強さは、３～１１５Ｎ／ｃｍとすることがより好ましい。ここで、「引裂強さ」とは、ＪＩＳ Ｋ６４００の第１１項の測定法に準拠し、１号形の試験片で測定した値とする。
また、スポンジ材の発泡率は、１％以上４０％以下とすることが好ましい。発泡率を１％以上とすることにより、制音性を向上させることができ、一方で、発泡率を４０％以下とすることにより、スポンジ材の生産性を向上させることができるからである。同様に、スポンジ材の発泡率は、２～２５％とすることがより好ましい。ここで、「発泡率」とは、スポンジ材の固相部の比重Ａの、スポンジ材の比重Ｂに対する比Ａ／Ｂから１を引いて、その値に１００を乗じた値をいう。
また、スポンジ材の全体の質量は、５～８００ｇとすることが好ましい。質量を５ｇ以上とすることにより、制音性を低減することができ、一方で、質量を８００ｇ以下とすることにより、スポンジ材による重量増を抑制することができるからである。同様に、スポンジ材の質量は、２０～６００ｇとすることが好ましい。

ここで、図１、図２に示すように、本実施形態のタイヤでは、制音体７は、シーラント層８側の表面に、タイヤ周方向に延びる第１の溝部９と、該第１の溝部９と連通し、タイヤ幅方向に延びる第２の溝部１０とを有している。

本例では、第１の溝部９は、タイヤ周方向に沿って延び、且つ、第２の溝部１０は、タイヤ幅方向に沿って延びている。
第１の溝部９のタイヤ幅方向の幅（最大幅）は、特には限定されないが、制音体９のタイヤ幅方向の幅（最大幅）の８０～９０％とすることができる。８０％以上とすることにより、シーラント剤の流動性をより一層高めることができ、一方で、９０％以下とすることにより、制音体の体積の減少を抑制して制音性を確保することができるからである。
第１の溝部９の高さ（最大高さ）は、特には限定されないが、制音体７の厚さ（最大厚さ）の１５～６０％とすることができる。１５％以上とすることにより、シーラント剤の流動性をより一層高めることができ、一方で、６０％以下とすることにより、制音体の体積の減少を抑制して制音性を確保することができるからである。
第２の溝部１０のタイヤ周方向の長さ（最大長さ）は、特には限定されないが、５～２０ｍｍとすることができる。５ｍｍ以上とすることにより、シーラント剤の流動性をより一層高めることができ、一方で、２０ｍｍ以下とすることにより、制音体の体積の減少を抑制して制音性を確保することができるからである。
第２の溝部１０の高さ（最大高さ）は、特には限定されないが、制音体７の厚さ（最大厚さ）の１０～６０％とすることができる。１０％以上とすることにより、シーラント剤の流動性をより一層高めることができ、一方で、６０％以下とすることにより、制音体の体積の減少を抑制して制音性を確保することができるからである。

図１、図２に示すように、本例では、第１の溝部９が、タイヤ幅方向中央部に形成され、図１に示すように、タイヤ幅方向断面視において、制音体７がアーチ状に形成されている。本例では、タイヤ幅方向断面視において、第１の溝部９は断面矩形状であり、制音体７のタイヤ幅方向端部（本例では、図示のタイヤ幅方向断面においてタイヤ幅方向一方の端部のみ）がタイヤ内面６（本例ではシーラント層８）と接触している。
以下、本実施形態の空気入りタイヤの作用効果について説明する。

本実施形態の空気入りタイヤによれば、まず、タイヤ内面６に制音体７が配置されているため、制音性を向上させることができる。また、タイヤ内面６にシーラント層８が配置されているため、タイヤパンク時に穴を塞ぐこともできる。
そして、制音体７は、シーラント層８側の表面に、タイヤ周方向に延びる第１の溝部９と、該第１の溝部９と連通し、タイヤ幅方向に延びる第２の溝部１０とを有するため、タイヤのパンク時に、シーラント剤が第１の溝部９及び該第１の溝部９と連通した第２の溝部１０を通路として流れることができるため、シーラント剤が制音体７（スポンジ材）に吸収されるのを抑制しつつ、タイヤ周方向及びタイヤ幅方向にシーラント剤の流動性を高めることができる。
また、制音体７は、第１の溝部９及び第２の溝部１０が形成された箇所では、シーラント層８と接していないため、釘が制音体７まで到達せず、千切れた制音体７が釘の貫通により生じた穴に入り込む現象が発生するのを抑制することができる。
以上のように、本実施形態の空気入りタイヤによれば、耐パンク性能の低下を抑制することができる。

ここで、第１の溝部は、タイヤ周方向に沿って延び、又は、タイヤ周方向に対して３０°以下の傾斜角度で傾斜して延び、且つ、第２の溝部は、タイヤ幅方向に沿って延び、又は、タイヤ幅方向に対して３０°以下の傾斜角度で傾斜して延びることが好ましい。上記の範囲とすることにより、タイヤ周方向及びタイヤ幅方向にシーラント剤の流動性をより一層高めることができるからである。

また、第１の溝部が、タイヤ幅方向中央部に形成され、タイヤ幅方向断面視において、制音体がアーチ状に形成されていることが好ましい。制音体を構造的に安定させて配置しつつも、上記のように耐パンク性能の低下を抑制することができるからである。

また、制音体は、タイヤ幅方向断面視において、タイヤ径方向外側から内側に向かって凸となるように湾曲してなることも好ましい。この場合、第１の溝部は、断面略半円状とすることができる。走行時（特に高速走行時）の遠心力に対して潰れにくく、且つ、遠心力を受けた際に上記（略半円状の）第１の溝部が変位可能なスペースとして機能するため、制音体の体積の減少を抑制することができ、制音性をより一層向上させることができるからである。

ここで、図２に示すように、制音体のタイヤ幅方向一方側及び他方側の端部のそれぞれにおいて、複数個の第２の溝部がタイヤ周方向に配列され、タイヤ幅方向一方側の端部の第２の溝部と、タイヤ幅方向他方側の端部の第２の溝部とが、タイヤ幅方向に投影した際に互いに重なる部分を有しないように、タイヤ周方向の位相をずらして配置されていることが好ましい。制音体の体積を確保しつつも、タイヤ周方向に見て制音体とタイヤ内面（シーラント層）とが連続的に接触するようにして、制音体とタイヤ内面（シーラント層）との接着性を高めることができるからである。
図３は、他の例にかかる制音体の断面図である。図３は、タイヤ径方向において第１の溝部が形成されたシーラント層側の断面を示している。
一方で、シーラント剤のタイヤ幅方向への流動性をより一層高める観点からは、図３に示すように、制音体のタイヤ幅方向一方側及び他方側の端部のそれぞれにおいて、複数個の第２の溝部がタイヤ周方向に配列され、タイヤ幅方向一方側の端部の第２の溝部と、タイヤ幅方向他方側の端部の第２の溝部とが、タイヤ幅方向に投影した際に互いに重なる部分を有するように配置することもできる。

ここで、図２に示すように、第２の溝部のタイヤ周方向長さＡは、タイヤ周方向に隣接する２つの第２の溝部間の制音体のタイヤ周方向長さＢより短いことが好ましい。制音体の体積を確保して、制音性をより一層確保することができるからである。
一方で、シーラント剤の流動性をより一層確保する観点からは、図３に示すように、第２の溝部のタイヤ周方向長さＡは、タイヤ周方向に隣接する２つの第２の溝部間の制音体のタイヤ周方向長さＢより長いことも好ましい。
また、タイヤ周方向長さＡとタイヤ周方向長さＢとを同じとすることもできる。

第２の溝部により区画される制音体の輪郭線は、タイヤ幅方向から見た側面視において矩形状とすることもできるが、弧状であることが好ましい。弧状とすることにより、第２の溝部を有する制音体が走行時（特に高速走行時）の遠心力によって潰れにくくなり、制音性をさらに向上させることができるからである。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に何ら限定されるものではない。例えば、図１に示した例では、制音体のタイヤ幅方向端部は、ベルト端（１層のベルト層のタイヤ幅方向端又は２層以上のベルト層のうち最大幅を有するベルト層のタイヤ幅方向端）よりタイヤ幅方向内側においてタイヤ内面６（図示例ではシーラント層８）と接しているが、制音体のタイヤ幅方向端部は、ベルト端よりタイヤ幅方向外側においてタイヤ内面（シーラント層）と接していても良い。他にも種々の変形が可能である。

１：空気入りタイヤ
２：ビード部
２ａ：ビードコア
２ｂ：ビードフィラ
３：カーカス
４：ベルト
５：トレッド部
６：タイヤ内面
７：制音体
８：シーラント層
９：第１の溝部
１０：第２の溝部

Claims (4)

1. トレッド部を備え、
   前記トレッド部におけるタイヤ内面に、シーラント層を介して、制音体が配置され、
   前記制音体は、前記シーラント層側の表面に、タイヤ周方向に延びる第１の溝部と、該第１の溝部と連通し、タイヤ幅方向に延びる第２の溝部とを有し、
   前記第１の溝部が、タイヤ幅方向中央部に形成され、
   タイヤ幅方向断面視において、前記制音体がアーチ状に形成されており、
   前記制音体は、タイヤ幅方向断面視において、タイヤ径方向外側から内側に向かって凸となるように湾曲してなり、
   前記第１の溝部の最大高さは、前記制音体の最大厚さの１５～６０％であり、前記第２の溝部の最大高さは、前記制音体の最大厚さの１０～６０％であることを特徴とする、空気入りタイヤ。
2. 前記第１の溝部は、タイヤ周方向に沿って延び、又は、タイヤ周方向に対して３０°以下の傾斜角度で傾斜して延び、且つ、
   前記第２の溝部は、タイヤ幅方向に沿って延び、又は、タイヤ幅方向に対して３０°以下の傾斜角度で傾斜して延びる、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記制音体のタイヤ幅方向一方側及び他方側の端部のそれぞれにおいて、複数個の前記第２の溝部がタイヤ周方向に配列され、
   前記タイヤ幅方向一方側の端部の前記第２の溝部と、前記タイヤ幅方向他方側の端部の前記第２の溝部とが、タイヤ幅方向に投影した際に互いに重なる部分を有しないように、タイヤ周方向の位相をずらして配置された、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記第２の溝部のタイヤ周方向長さは、タイヤ周方向に隣接する２つの前記第２の溝部間の前記制音体のタイヤ周方向長さより短い、請求項３に記載の空気入りタイヤ。

Images