JP7669731B2

JP7669731B2 - 空気入りタイヤ

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Publication number: JP7669731B2
Application number: JP2021037659A
Authority: JP
Inventors: 拓也佐藤; 直樹湯川
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2021-03-09
Filing date: 2021-03-09
Publication date: 2025-04-30
Anticipated expiration: 2041-03-09
Also published as: JP2022137927A; US20220288975A1; CN115042564A; EP4056387A1

Description

本発明は、空気入りタイヤに関する。

下記特許文献１には、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が提案されている。この空気入りタイヤは、前記シーラント層及び前記制音体によって、パンクシール性能及びロードノイズ低減性能を発揮している。

特開２０２０－１０４６０６号公報

上述のような空気入りタイヤでは、時間の経過とともに、シーラント液が制音体に浸透し、制音体自らが粘着性を有することがある。このような場合、釘等の異物がトレッド部を貫通して制音体に達すると、制音体が破断しやすくなる傾向がある。そして、異物がトレッド部から引き抜かれる際には、制音体の破片がシーラント液とともにトレッド部の貫通孔に入り込み、シーラント液によるエアシール性能を低下させるという問題があった。

本発明は、以上のような実情に鑑み案出なされたもので、タイヤ内腔面にシーラント層及び制音体が配された空気入りタイヤにおいて、異物がトレッド部に貫通した場合でも十分なエアシール性能を発揮させることを主たる課題としている。

本発明は、トレッド部を含む空気入りタイヤであって、前記トレッド部のタイヤ内腔面に配された粘着性を有するシーラント液を含むシーラント層と、前記シーラント層のタイヤ半径方向の内側に配された多孔質状の制音体と、前記シーラント層と前記制音体との間に配され、かつ、前記シーラント液が前記制音体に浸透するのを防ぐバリア部とを含み、前記バリア部の強度は、２～２５（Ｎ）である。

本発明の空気入りタイヤにおいて、前記バリア部は、前記制音体の表面が非多孔質化されたものであるのが望ましい。

本発明の空気入りタイヤにおいて、前記表面は、被熱処理面であるのが望ましい。

本発明の空気入りタイヤにおいて、前記バリア部は、粘着テープであるのが望ましい。

本発明の空気入りタイヤにおいて、前記バリア部は、樹脂フィルムであるのが望ましい。

本発明の空気入りタイヤにおいて、前記制音体は、接着剤を介して前記バリア部と密着しているのが望ましい。

本発明の空気入りタイヤにおいて、前記制音体の比重は、２０～８０であるのが望ましい。

本発明の空気入りタイヤにおいて、前記制音体の厚さは、２５～４０mmであるのが望ましい。

本発明の空気入りタイヤにおいて、前記制音体のタイヤ軸方向の長さは、前記シーラント層のタイヤ軸方向の長さの６０％以上であるのが望ましい。

本発明の空気入りタイヤにおいて、前記制音体のタイヤ軸方向の長さは、前記シーラント層のタイヤ軸方向の長さの１００％未満であるのが望ましい。

本発明の空気入りタイヤにおいて、前記バリア部の厚さは、０．０５～０．２０mmであるのが望ましい。

本発明の空気入りタイヤにおいて、前記バリア部は、前記制音体のタイヤ軸方向の側面を覆っているのが望ましい。

本発明の空気入りタイヤにおいて、前記バリア部は、前記制音体のタイヤ半径方向の内周面を覆っていないのが望ましい。

本発明の空気入りタイヤにおいて、前記バリア部は、前記制音体のタイヤ半径方向の内周面の一部を覆っているものでも良い。

本発明の空気入りタイヤは、上記の構成を採用したことによって、異物がトレッド部に貫通した場合でも十分なエアシール性能を発揮することができる。

本発明の空気入りタイヤの一実施形態を示すタイヤ子午線断面図である。図１のトレッド部の拡大図である。本発明の他の実施形態の制音体及びバリア部の拡大断面図である。本発明の他の実施形態の制音体及びバリア部の拡大断面図である。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。図１は、本発明の一実施形態を示す空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」という場合がある。）１の正規状態におけるタイヤ子午線断面図である。本実施形態では、好ましい態様として、乗用車用の空気入りタイヤ１が示される。但し、本発明は、例えば、自動二輪車用や重荷重用の空気入りタイヤ１として採用されても良い。

前記「正規状態」とは、各種の規格が定められた空気入りタイヤの場合、タイヤが正規リムにリム組みされかつ正規内圧が充填され、しかも、無負荷の状態である。各種の規格が定められていないタイヤの場合、前記正規状態は、タイヤの使用目的に応じた標準的な使用状態であって車両に未装着かつ無負荷の状態を意味する。本明細書において、特に断りがない場合、タイヤ各部の寸法等は、前記正規状態で測定された値である。

「正規リム」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ているリムであり、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" である。

「正規内圧」は、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各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" である。

図１に示されるように、本実施形態のタイヤ１の内部には、カーカス６やベルト層７等、従来のタイヤ構成部材が配されている。これらタイヤ構成部材には、公知の態様が適宜採用され得る。

カーカス６は、一方側のビード部４から、一方側のサイドウォール部３、トレッド部２、他方側のサイドウォール部３を経て、他方側のビード部４に至る。また、カーカス６は、少なくとも１枚、本実施形態では２枚のカーカスプライ６Ａを有する。カーカスプライ６Ａは、例えば、カーカスコードの配列体がトッピングゴムで被覆されて形成されている。カーカスコードは、例えば、タイヤ周方向に対して７５～９０°の角度で配されている。カーカスコードには、例えば、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、レーヨン繊維、ポリエチレンナフタレート繊維及びアラミド繊維等の有機繊維が適用される。

カーカスプライ６Ａは、例えば、本体部６ａと折返し部６ｂとを含んでいる。本体部は、トレッド部２からサイドウォール部３を経てビードコアに至る。折返し部６ｂは、本体部６ａに連なり、ビードコアの廻りをタイヤ軸方向内側から外側に折り返されてタイヤ半径方向外側に延びている。

ベルト層７は、トレッド部２においてカーカス６のタイヤ半径方向外側に配されている。ベルト層７は、少なくとも１枚のベルトプライを含み、本実施形態のベルト層７は、２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂで構成されている。ベルトプライ７Ａ、７Ｂは、例えば、ベルトコードの配列体がトッピングゴムで被覆されて形成されている。

図２には、トレッド部２の拡大図が示されている。図２に示されるように、本発明のタイヤ１は、トレッド部２のタイヤ内腔面１ｉに、自己修復型のシーラント層１０が配されている。シーラント層１０は、粘着性を有するシーラント液を含む。シーラント層１０は、例えば、トレッド部２に釘等の異物が刺さって貫通孔が発生した場合に、これを塞ぐように固まり、タイヤから空気が抜けるのを防ぐことができる。

本発明のタイヤ１は、シーラント層１０のタイヤ半径方向内側に、多孔質状の制音体１１が配されている。この制音体１１は、走行中のタイヤの内部において、空気の振動を吸収でき、タイヤが発生するノイズを低減するのに役立つ。

本発明のタイヤ１は、シーラント層１０と制音体１１との間に配され、かつ、シーラント液が制音体１１に浸透するのを防ぐバリア部１２を含む。また、バリア部１２の強度は、２～２５（Ｎ）である。

バリア部１２の強度は、ＪＩＳ１７０７に規定された突刺し強さ試験で測定される強度を意味する。すなわち、前記強度は、試験片をジグで固定し、直径１．０mm、先端形状半径０．５mmの半円形の針を試験速度５０±５mm/minで突き刺したときの、針が貫通するまでの最大力（Ｎ）である。

本発明のタイヤ１は、上記の構成を採用したことによって、異物がトレッド部２に貫通した場合でも十分なエアシール性能を発揮できる。その理由としては、以下のメカニズムが推察される。

一般に、タイヤ内腔面にシーラント層及び制音体が配されたタイヤは、通常走行時のノイズを低減し、かつ、トレッド部２に異物が刺さった場合には、エアシール性能を発揮することができる。しかしながら、従来では、シーラント液が制音体に浸透し、制音体が部分的に破断し易いという問題があった。また、制音体が破断すると、トレッド部に貫通孔が発生したときに、制音体の破片が前記貫通孔に入り込み、エアシール性能が低下するという問題があった。

本発明のタイヤ１は、上述のバリア部１２を備えているため、シーラント液が制音体１１に浸透するのを効果的に防ぎ、上述の不具合を抑制することができる。また、バリア部１２の強度が２Ｎ以上と規定されているため、バリア部１２が十分な耐久性を有し、長期に亘ってエアシール性能を維持できる。また、バリア部１２の強度が２５Ｎ以下と規定されているため、バリア部１２が適度な柔軟性を有する。したがって、タイヤ内腔面１ｉが変形しても、バリア部１２が制音体１１に追従し易く、バリア部１２の剥離を抑制し、制音体１１にシーラント液が浸透するのを確実に抑制することができる。また、柔軟性を有するバリア部１２は、タイヤ製造時の加工性に優れており、生産時の不良率の低減にも寄与し得る。

以下、本実施形態のさらに詳細な構成が説明される。なお、以下で説明される各構成は、本実施形態の具体的態様を示すものである。したがって、本発明は、以下で説明される構成を具えないものであっても、上述の効果を発揮し得るのは言うまでもない。また、上述の特徴を具えた本発明のタイヤに、以下で説明される各構成のいずれか１つが単独で適用されても、各構成に応じた性能の向上は期待できる。さらに、以下で説明される各構成のいくつかが複合して適用された場合、各構成に応じた複合的な性能の向上が期待できる。なお、以下で説明される各部の寸法は、タイヤがリム組みされず、かつ、２つのビードコア間の距離が前記正規状態と同じとされ、しかも、無負荷の状態における寸法を指すものとする。

シーラント層１０は、例えば、トレッド部２の内腔面に配されているが、一部がサイドウォール部３（図１に示す）の内腔面に配されても良い。これにより、エアシール性能がより一層向上する。

シーラント層１０の厚さは、例えば、１．０～５．０mmであり、望ましくは２．０～４．０mmである。但し、シーラント層１０の厚さは、このような範囲に限定されるものではない。

シーラント液を構成するゴム組成物の主成分として、例えば、ブチル系ゴムが用いられる。シーラント液中の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等が用いられる。シーラント液中の硬化剤としては、例えば、有機過酸化物が用いられる。但し、このような態様に限定されるものではなく、シーラント層１０に含まれるシーラント液には、公知の材料が適宜採用され得る。

制音体１１は、例えば、トレッド部２のタイヤ軸方向の中央部に配されている。本実施形態の制音体１１は、矩形状の断面形状を有し、かつ、一定の断面形状でタイヤ全周に亘って延びている。但し、制音体１１は、このような態様に限定されるものではない。本発明では、例えば、タイヤ内腔面１ｉに、タイヤ周方向又はタイヤ軸方向に離れた複数の制音体１１が配されるものでも良い。また、制音体１１の断面形状についても、種々の態様が採用され得る。

制音体１１のタイヤ軸方向の長さＬ２は、例えば、６０～１００mmであり、望ましくは７０～９０mmである。望ましい態様では、制音体１１の前記長さＬ２は、シーラント層１０のタイヤ軸方向の長さＬ１の１００％未満とされる、また、制音体１１の前記長さＬ２は、シーラント層１０の前記長さＬ１の６０％以上であるのが望ましい。これにより、ノイズ性能とエアシール性能とがバランス良く向上する。

制音体１１の厚さｔ１が小さい場合、制音体１１が破損し易くなり、エアシール性能が低下するおそれがある。制音体１１の厚さが過度に大きい場合、ノイズ性能の向上が飽和する一方、タイヤ重量が増加するおそれがある。このような観点から、制音体１１の厚さｔ１は、例えば、２５～５０mmであり、望ましくは３０～４０mmである。

制音体１１の比重が過度に小さいと、その耐久性が低下するおそれがある。制音体１１の比重が過度に大きいと、タイヤ重量が増加するおそれがある。このような観点から、制音体１１の比重は、例えば、２０～８０であり、望ましくは３０～５０である。但し、制音体１１は、このような態様に限定されるものではない。

バリア部１２は、種々の態様により構成される。本実施形態のバリア部１２は、例えば、樹脂フィルムで構成されている。樹脂フィルムの材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ＰＥＴ及びポリスチレンが挙げられる。他のバリア部１２の材料として、不織布が採用されても良い。

本実施形態では、制音体１１が接着剤を介して樹脂フィルムからなるバリア部１２と密着している。接着剤としては、ゴム系、ウレタン樹脂系又は変性シリコーン樹脂系の接着材が好適に用いられる。また、他の態様では、制音体１１が、ゴム系、アクリル系又はシリコーン系の粘着剤によってバリア部１２に密着するものでも良い。

別の実施形態では、バリア部１２として粘着テープが用いられても良い。すなわち、制音体１１が粘着テープを介してシーラント層１０貼り付けられる態様でも良い。このような態様は、粘着テープの芯材（樹脂フィルムや不織布）が上述の浸透を抑制でき、同様の効果が得られる。

バリア部１２は、制音体１１の表面が非多孔質化されたものであっても良い。この態様では、バリア部１２の材料として制音体１１を使用できるため、タイヤの製造コストを低減することができる。制音体１１の表面を非多孔質化する方法としては、加熱処理や、薬剤処理することが挙げられる。すなわち、制音体１１の表面が、被熱処理面や、被薬品処理面とされることで、非多孔質化されても良い。

上述の浸透を確実に抑制する観点から、バリア部１２のタイヤ軸方向の長さＬ３は、制音体１１の外周面のタイヤ軸方向の長さより大きいのが望ましい。これにより、タイヤの回転の遠心力によって制音体１１が変形した場合でも、制音体１１がシーラント層１０に接触するのを防ぐことができる。また、後述されるように、制音体１１の側面等、他の部分にバリア部１２が配されても良い。

バリア部１２の強度は、望ましくは５Ｎ以上、より望ましくは１０Ｎ以上であり、望ましくは２０Ｎ以下、より望ましくは１５Ｎ以下である。バリア部１２の厚さｔ２は、例えば、０．０５～０．２０mmであり、望ましくは０．１０～０．１５mmである。これにより、エアシール性能がさらに向上し得る。

図３には、本発明の他の実施形態の制音体１１及びバリア部１２の拡大図が示されている。図３に示されるように、この実施形態のバリア部１２は、シーラント層１０と制音体１１との間のみならず、制音体１１のタイヤ軸方向の側面の全体と、制音体１１の内周面１１ｉの一部を覆うように配されている。このようなバリア部１２は、制音体１１の側面の破損を抑制し、エアシール性能を向上させる。

制音体１１の振動吸収性能を確保しつつ、上述の効果を発揮するために、制音体１１の内周面１１ｉに配されたバリア部１２の面積は、制音体１１の内周面１１ｉの全体（バリア部１２に覆われた部分を含む）の面積の５０％以下であり、望ましくは５％～２５％とされる。

図４には、本発明のさらに他の実施形態の制音体１１及びバリア部１２の拡大図が示されている。図４に示されるように、この実施形態のバリア部１２は、シーラント層１０と制音体１１との間、及び、制音体１１のタイヤ軸方向の側面の全体を覆うように配されている。一方、この実施形態のバリア部１２は、制音体１１の内周面１１ｉを覆っていない。この実施形態では、制音体１１の側面の破損を抑制しつつ、制音体１１の振動吸収面を大きく確保できる。

以上、本発明の一実施形態の空気入りタイヤが詳細に説明されたが、本発明は、上記の具体的な実施形態に限定されることなく、種々の態様に変更して実施され得る。

図１の基本構造を有し、かつ、表１～２の仕様に基づいたサイズ２１５／５５Ｒ１７の空気入りタイヤが製造された。また、比較例として、バリア部を有しない空気入りタイヤが試作された。比較例のタイヤは、上記の事項を除き、実施例のタイヤと実質的に同じである。また、シーラント層の厚さは、いずれのテストタイヤも３．０mmである。また、前記シーラント層のタイヤ軸方向の長さは、いずれのテストタイヤも１８６mmである。これらのテストタイヤについて、エアシール性能がテストされた。各テストタイヤの共通仕様やテスト方法は、以下の通りである。
装着リム：１７×７．５Ｊ
タイヤ内圧：２５０kPa

＜エアシール性能＞
テストタイヤをドラム試験機上で縦荷重４．６kNを負荷させて２００km/hの速度で１時間走行させた。その後、トレッド部に釘（直径５．０mm）が５０本打ち込まれた、これらの釘が除去された後、シーラント層によるエアシール効果が発揮された箇所（空気漏れが止まった箇所）の数が測定された。結果は、前記数が大きい程、優れたエアシール性能が発揮されていることを示す。
テストの結果が表１～２に示される。

表１～２に示されるように、実施例のタイヤは、異物がトレッド部に貫通した場合でも十分なエアシール性能を発揮していることが確認できた。

２トレッド部
１ｉタイヤ内腔面
１０シーラント層
１１制音体
１２バリア部

Claims

トレッド部を含む空気入りタイヤであって、
前記トレッド部のタイヤ内腔面に配された粘着性を有するシーラント液を含むシーラント層と、
前記シーラント層のタイヤ半径方向の内側に配された多孔質状の制音体と、
前記シーラント層と前記制音体との間に配され、かつ、前記シーラント液が前記制音体に浸透するのを防ぐバリア部とを含み、
前記バリア部のＪＩＳ１７０７に規定された突刺し強さ試験で測定される強度は、２～２５（Ｎ）であり、
前記バリア部は、前記制音体のタイヤ軸方向の側面を覆っており、前記制音体のタイヤ半径方向の内周面の一部を覆っている、
空気入りタイヤ。
前記バリア部は、前記制音体の表面が非多孔質化されたものである、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記表面は、被熱処理面である請求項２に記載の空気入りタイヤ。
前記バリア部は、粘着テープである、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記バリア部は、樹脂フィルムである、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記制音体は、接着剤を介して前記バリア部と密着している、請求項５に記載の空気入りタイヤ。
前記制音体の比重は、２０～８０である、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
前記制音体の厚さは、２５～４０mmである、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
前記制音体のタイヤ軸方向の長さは、前記シーラント層のタイヤ軸方向の長さの６０％以上である、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
前記制音体のタイヤ軸方向の長さは、前記シーラント層のタイヤ軸方向の長さの１００％未満である、請求項１ないし９のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
前記バリア部の厚さは、０．０５～０．２０mmである、請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。