JP7348009B2

JP7348009B2 - 空気入りタイヤ

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Publication number: JP7348009B2
Application number: JP2019170626A
Authority: JP
Inventors: 大雅石原; 潤渡邉; 卓山口; 慶一加藤; 友徳向川; 誠牛頭; 翔満田
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2019-09-19
Filing date: 2019-09-19
Publication date: 2023-09-20
Anticipated expiration: 2039-09-19
Also published as: JP2021046129A

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。制音体としては、不織布を用いることも提案されている（例えば、特許文献２）。

特開２００５－２５４９２４号公報特開２０１６－２１０２５０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ず、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。
本発明の空気入りタイヤは、
タイヤ内面に、シーラント層を介して、制音体が配置され、
前記シーラント層と制音体との間に、制音体を保護する保護層が配置され、
前記保護層は、前記空気入りタイヤを適用リムに装着し、規定内圧を充填し、釘に対して垂直に最大負荷荷重を負荷した際に、前記釘を貫通させないことを特徴とする。

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ＪＡＴＭＡＹＥＡＲＢＯＯＫ、欧州ではＥＴＲＴＯ（ＴｈｅＥｕｒｏｐｅａｎＴｙｒｅａｎｄＲｉｍＴｅｃｈｎｉｃａｌＯｒｇａｎｉｓａｔｉｏｎ）のＳＴＡＮＤＡＲＤＳＭＡＮＵＡＬ、米国ではＴＲＡ（ＴｈｅＴｉｒｅａｎｄＲｉｍＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ，Ｉｎｃ．）のＹＥＡＲＢＯＯＫ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ＳＴＡＮＤＡＲＤＳＭＡＮＵＡＬではＭｅａｓｕｒｉｎｇＲｉｍ、ＴＲＡのＹＥＡＲＢＯＯＫではＤｅｓｉｇｎＲｉｍ）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、ＥＴＲＴＯ２０１３年度版において「ＦＵＴＵＲＥＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴＳ」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。
また、「最大負荷荷重」とは、上記最大負荷能力に対応する荷重をいう。

ここで、前記保護層は、有機繊維又は炭素繊維又は金属繊維からなる、織布又は不織布であることが好ましい。

また、前記保護層は、繊維強化プラスチックシートからなることも好ましい。

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。

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に示すように、この空気入りタイヤ（以下、単にタイヤとも称する）１は、一対のビード部２間でトロイダル状に跨る、カーカス３を備えている。また、このタイヤ１は、カーカス３のクラウン部のタイヤ径方向外側に、図示例で２層のベルト層４ａ、４ｂからなるベルト４及びトレッド５を順に備えている。

この例では、一対のビード部２には、ビードコア２ａがそれぞれ埋設されている。本発明では、ビードコア２ａの断面形状や材質は特に限定されず、タイヤにおいて通常用いられる構成とすることができる。図示例のタイヤ１は、ビードコア２ａのタイヤ径方向外側に、断面略三角形状のビードフィラ２ｂを有している。ビードフィラ２ｂの断面形状は、この例に限定されるものではなく、材質も特に限定されない。あるいは、ビードフィラ２ｂを有しない構成としてタイヤを軽量化することもできる。

図１に示す例では、カーカス３は、１枚のラジアル配列（カーカスコードが、タイヤ周方向に対して８５°以上、好ましくはタイヤ周方向に対して９０°の角度をなす）のカーカスプライからなる。一方で、本発明では、カーカスプライの枚数は特に限定されず、２枚以上とすることもできる。この例では、カーカス３は、一対のビード部２間をトロイダル状に跨るカーカス本体部３ａと、該カーカス本体部３ａからビードコア２ａ周りに折り返されてなるカーカス折り返し部３ｂと、を有している。一方で、本発明では、カーカス折り返し部３ｂは、ビードコア２ａに巻き付けることもでき、あるいは、分割された複数の小ビードコアで挟みこむ構造とすることもできる。この例では、カーカス３の折り返し部３ｂの折り返し端３ｃは、ビードフィラ２ｂのタイヤ径方向外側、且つ、タイヤ最大幅位置（タイヤ幅方向の幅が最大となるタイヤ径方向位置）のタイヤ径方向内側に位置しているが、折り返し端３ｃの位置もこの例に限られず、適宜設定することができる。また、本発明では、カーカス３は、バイアスカーカスとすることもできる。

図１に示す例では、タイヤ１は、２層のベルト層４ａ、４ｂからなるベルト４を有している。本例では、ベルト層４ａ、４ｂは、それらを構成するベルトコードが、タイヤ周方向に対して傾斜し、層間で互いに交差する、傾斜ベルト層である。本発明では、ベルト層の層数は、特に限定されない。ベルト層のベルトコードの傾斜角度は、特には限定されないが、例えばタイヤ周方向に対して３５～８５°とすることができる。また、傾斜ベルト層のタイヤ径方向外側及び／又は内側に、１層以上の補強ベルト層を配置することもできる。補強ベルト層の補強コードは、特には限定されないが、例えばタイヤ周方向に対して０～５°の角度で延びるものとすることができる。各ベルト層や各補強ベルト層のタイヤ幅方向の幅は、特に限定されない。ベルトコードや補強コードの材質も適宜既知のものを用いることができ、打ち込み数等も適宜設定することができる。

図示例では、このタイヤ１は、１層のトレッドゴムからなるトレッド５を有する。一方で、本発明では、トレッド５を構成するトレッドゴムは、異なる複数のゴム層から形成されていても良い。この場合、異なる複数のゴム層は、タイヤ径方向に積層、及び／又は、タイヤ幅方向に並べて配置することができる。

図１に示すように、本実施形態のタイヤ１は、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）（トレッド部５におけるタイヤ内面６）に、シーラント層７を介して、制音体８が配置されている。本例では、シーラント層７、制音体８、及び後述の保護層９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。シーラント層７及び制音体８は、タイヤ周上に断続的に設けることもできるが、この場合、後述の保護層９は、制音体８の周上の位置に対応する位置に断続的に設けることが好ましい。

シーラント層７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８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８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８の形状は特に限定されない。また、制音体８の寸法等も特には限定されないが、制音体８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８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８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８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８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８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、ＪＩＳＫ６４００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、ＪＩＳＫ６４００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、ＪＩＳＫ６４００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、ＪＩＳＫ６４００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、ＪＩＳＫ６４００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。

制音体８を構成する材料は、空洞共鳴エネルギーの緩和、吸収、別のエネルギー（例えば、熱エネルギー）への変換、等によって、空洞共鳴エネルギーを低減するようにすることができるものであれば良く、上述した多孔質体に限られるものではなく、例えば、有機繊維や無機繊維からなる不織布等を用いることもできる。
制音体に用いる有機繊維の例としては、レーヨンやポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリベンゾイミダゾール、ポリフェニレンサルファイド、ポリビニルアルコール、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド（アラミド）、芳香族ポリイミド等が挙げられる。また、制音体に用いる無機繊維の例としては、炭素繊維やフッ素繊維、ガラス繊維、金属繊維等が挙げられる。なお、異なる種類の繊維を２種以上混合して用いることもできる。
また、制音体に用いる不織布を構成する繊維の長さや径は、任意に設定することができる。特には限定されないが、繊維の径は、例えば１００ｎｍ～２００μｍとすることができる。
また、制音体に用いる不織布の目付けは、１０ｇ／ｍ²～３００ｇ／ｍ²であることが好ましい。目付けを１０ｇ／ｍ²以上とすることにより、繊維をより均一にすることができ、一方で、３００ｇ／ｍ²以下とすることにより、制音体８を設けたことによる過度の重量増を招かないようにすることができる。

ここで、図１に示すように、本実施形態では、シーラント層７と制音体８との間に、制音体８を（釘等から）保護する保護層９が配置されている。

図示例では、保護層９のタイヤ幅方向の幅は、制音体９のタイヤ幅方向の幅と同じであり、制音体８の全面を保護するように配置されている。このように、保護層９のタイヤ幅方向の幅は、制音体８のタイヤ幅方向の幅と同じであるか、それより大きいことが好ましい。一方で、保護層９のタイヤ幅方向の幅は、制音体８のタイヤ幅方向の幅より小さくすることもできるが、この場合、制音体８のタイヤ幅方向の幅の８０％以上とすることが、制音体８を保護する上で好ましい。

保護層９は、空気入りタイヤ１を適用リムに装着し、規定内圧を充填し、釘に対して垂直に最大負荷荷重を負荷した際に、釘（例えばＪＩＳ規格のＣＮ４５の釘）を貫通させないものである。

本実施形態では、保護層９は、有機繊維からなる織布である。
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８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７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。
ここで、本実施形態では、シーラント層７と制音体８との間に、制音体８を保護する保護層９が配置され、保護層９は、空気入りタイヤを適用リムに装着し、規定内圧を充填し、釘に対して垂直に最大負荷荷重を負荷した際に、釘を貫通させないものである。
このため、釘がトレッド部５を貫通した際にも、保護層９が釘を貫通させないため、制音体８が釘により千切れることを防止することができ、千切れた制音体８が穴に入ってシーラント剤が釘により生じた穴にうまく流入しなくなってしまう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、保護層は、有機繊維又は炭素繊維又は金属繊維からなる、織布又は不織布であることが好ましい。空気入りタイヤを適用リムに装着し、規定内圧を充填し、釘に対して垂直に最大負荷荷重を負荷した際に、釘を貫通させないための材料として特に適しているからである。

保護層に用いる有機繊維としては、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）等のアラミド繊維、ＰＢＯ（ポリ－パラフェニレンベンゾビスオキサゾール）繊維、ポリエチレン繊維等を例示することができる。
保護層に用いる金属繊維としては、銅、鉄、ステンレス、金、銀、アルミニウム、チタン等の金属からなる繊維を例示することができる。
保護層に用いられる、有機繊維、炭素繊維、金属繊維のいずれの場合も、繊維の径は、例えば１ｎｍ～３００μｍとすることができ、また、目付け量は、２００ｇ／ｍ²～１２０ｇ／ｍ²であることができ、また、保護層９の厚さは、０．１～１．０ｍｍとすることができる。

あるいは、保護層は、繊維強化プラスチックシートからなることも好ましい。空気入りタイヤを適用リムに装着し、規定内圧を充填し、釘に対して垂直に最大負荷荷重を負荷した際に、釘を貫通させないための材料として特に適しているからである。
繊維強化プラスチックに用いられる繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、ボロン繊維、アラミド繊維等を例示することができる。いずれの場合も、繊維強化プラスチックに用いられる繊維の径は、例えば５ｎｍ～１０μｍとすることができ、また、繊維の体積含有率は、４０％～６５％であることができ、また、保護層９の厚さは、０．５～２．０ｍｍとすることができる。

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では、シーラント層７のタイヤ幅方向の幅は、制音体８や保護層９のタイヤ幅方向の幅と同じとしているが、大きくすることも小さくすることもできる。

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、
３ａ：カーカス本体部、
３ｂ：カーカス折り返し部、
３ｃ：折り返し端、
４：ベルト、
４ａ、４ｂ：ベルト層、
５：トレッド、
６：タイヤ内面、
７：シーラント層、
８：制音体、
９：保護層

Claims

タイヤ内面に、シーラント層を介して、制音体が配置された空気入りタイヤであって、
前記シーラント層と制音体との間に、制音体を保護する保護層が配置され、
前記保護層は、前記空気入りタイヤを適用リムに装着し、規定内圧を充填し、ＪＩＳ規格のＣＮ４５の釘に対して垂直に最大負荷荷重を負荷した際に、前記釘を貫通させないことを特徴とする、空気入りタイヤ。
前記保護層は、有機繊維又は炭素繊維又は金属繊維からなる、織布又は不織布である、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記保護層は、繊維強化プラスチックシートからなる、請求項１に記載の空気入りタイヤ。