JP2006193077A - タイヤホイール組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】 ランフラットタイヤホイール組立体のランフラット用支持体の金属シェルとゴム状弾性体との接着性を改良する。
【解決手段】 タイヤ／リムの内空洞部に、環状金属シェル及びゴム状弾性体によって形成されたランフラット用支持体を有する、ランフラットタイヤホイール組立体において、環状金属シェルの表面に、支持電解質として亜硝酸アルカリ金属塩とメタホウ酸アルカリ金属塩を併用して、６−モノ−又はジ−アリルアミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−ジチオール又はそのモノもしくはジ塩による電解重合処理を施すことによって、環状金属シェルとゴム状弾性体との接着性を改良したタイヤホイール組立体。
【選択図】 図２

Description

本発明は、損傷又は空気抜け状態において、制限された運転ができる空気入りタイヤ（以下、ランフラットタイヤという）に用いるタイヤホイール組立体に関し、更に詳しくはタイヤ／リムの内空洞部に設けられる環状金属シェル及びゴム状弾性体からなるランフラット支持体の環状金属シェルとゴム状弾性体との接触部分の接着性を改良したタイヤホイール組立体に関する。

空気入りタイヤが自動車などの走行中にパンクやバーストなどによって内圧が急激に低下した場合でも、一定距離を走行できる緊急走行可能性を有するランフラットタイヤに対するニーズがあり、かかるニーズに応えて多くの提案がなされている。かかる提案として、例えば特許文献１及び２には、空気入りタイヤの内空洞部のリム上にランフラット用支持体（中子体）を装着し、それによってパンク等をした空気入りタイヤを支持することによりランフラット走行を可能にする技術が提案されている。

特許文献３には、処理する物質を金属等の導伝体物質とし、トリアジンチオール誘導体を水等に溶解した電解質を作製し、該電解液が入れられた電解槽において、該導伝体物質を陽極として電解重合により、その表面に該トリアジンチオール誘導体の重合被膜を生成させる方法を用いることで、金属とゴムとを直接接着たらしめることが記載されている。しかしながら、各種金属と特殊ゴムとの接着が容易に出来る反面、被膜強度が著しく劣るために、接着させる前に被膜を手等で擦ると簡単に剥がれてしまい、その結果接着出来なくなるという問題があった。

一方、本発明者らは先きにタイヤ／リムの内空洞部に、環状金属シェル及びゴム状弾性体によって形成されたランフラット用支持体を有する、ランフラットタイヤホイール組立体のゴム状弾性体をジエン系ゴム１００重量部、カーボンブラック４０〜９０重量部、硫黄３〜８重量部、有機酸コバルトをコバルト元素含有量で０．１〜１重量部、フェニレンジアミン系老化防止剤０．１〜３重量部及びレゾール型アルキルフェノール樹脂１〜６重量部を含むゴム組成物から構成することにより環状金属シェルとゴム状弾性体との接着性を改良したタイヤホイール組立体を提案した（特許文献４参照）。

前記ランフラット用支持体は、外周側を支持面にした環状部材を有し、その両脚部に弾性リングを取り付け、弾性リングを介して支持体がリム上に支持されるような構造をしている。このランフラット用支持体を用いる技術は、従来の一般的な空気入りタイヤのホイール／リムに特別の改造を加えることなく、ホイール／リムをそのまま使用できるため、従来の空気入りタイヤの製造、加工、取付設備をそのまま利用できるという利点を有している。

これに対し、古典的な方法としてサイドウォールを補強してランフラット走行を可能にする技術もあるが、これはタイヤ断面高さの高いタイヤサイズにおいては十分な性能が発揮できないという問題があり、また前述のようなタイヤの内空洞部に中子体を設ける技術として、中子をソリッドとしたものがあるが、これは中子に柔軟性がないことから、組みつけにくいという問題があり、更に特殊なリム構造や特別のタイヤ構造を用いる提案もあるが、これにはタイヤにもホイールにも汎用性がないので、ユーザーに過分な負担をしいるという問題がある。

一方、前記したランフラット用支持体を用いる技術は、汎用性、組みつけ性において優れるが、弾性リングと環状部材との接触面の接着力がランフラット用支持体の耐久性に大きな影響を及ぼし、その耐久性を大きく左右する。従って、ランフラット用支持体を装着したタイヤ／ホイール組立体におけるランフラット支持体の耐久性を向上させ、かつランフラット走行距離を延長するには、支持体の金属シェル表面とゴム弾性体の接着性及びその耐久性を改良する必要がある。

特開平１０−２９７２２６号公報 特表２００１−５１９２７９号公報 特開平１０−２３７０４７号公報 特願２００２−２７１７９５号出願（特開２００４−１０６６９２号公報）

従って、本発明はランフラットタイヤホイール組立体のランフラット用支持体を構成する環状金属シェルとゴム状弾性体との接着性を改良してランフラット用支持体の耐久性及びランフラット走行性を改良することを目的とする。

本発明に従えば、タイヤ／リムの内空洞部に、環状金属シェル及びゴム状弾性体によって形成されたランフラット用支持体を有する、ランフラットタイヤホイール組立体において、環状金属シェルの表面に、支持電解質として亜硝酸アルカリ金属塩とメタホウ酸アルカリ金属塩を併用して、６−モノ−又はジ−アリルアミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−ジチオール又はそのモノもしくはジ塩による電解重合処理を施してなる環状金属シェルとゴム状弾性体との接着性を改良したタイヤホイール組立体が提供される。

本発明によれば、タイヤ／リムの内空洞部に、環状金属シェル及びゴム状弾性体によって形成されたランフラット用支持体を有する、ランフラットタイヤホイール組立体において、環状金属シェルの表面に、支持電解質としてＮａＮＯ₂などの亜硝酸アルカリ金属塩とＮａＢＯ₂などのメタホウ酸アルカリ金属塩を併用して、６−モノ−又はジ−アリルアミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−ジチオール又はそのモノもしくはジ塩による電解重合処理を施すことにより、環状金属シェルとの接着性が改良されたタイヤホイール組立体が得られ、更に好ましくは、所定の接着面積を確保することによって、リム組立て時やランフラット走行時の負荷に十分耐える接着力をランフラット用支持体に付与することができる。

本発明者らは、前記従来技術の現状に鑑み、電解重合処理による接着を実施するに際し、支持電解質の種類を鋭意検討することにより、緻密・強固な重合被膜を生成たらしめることで、良好なゴムと金属との接着性が得られることを見出した。即ち、本発明者らは、トリアジンチオール誘導体の電解被膜生成方法（被膜成分の電解重合方法）において、支持電解質としてＮａＮＯ₂などの亜硝酸アルカリ金属塩（以下、単にＮａＮＯ₂という）とＮａＢＯ₂などのメタホウ酸アルカリ金属塩（以下、単にＮａＢＯ₂という）を併用し、好ましくはＮａＮＯ₂の濃度比率を１０〜９０重量％、更に好ましくは４０〜６０重量％とすることによって所望の接着性が得られることを見出した。

以下、本発明を図に示す実施形態により具体的に説明する。
図１、図２及び図３は本発明のタイヤホイール組立体（車輪）の代表的な実施態様の要部を示す子午線断面図である。

例えば、図１、図２及び図３に示すように、本発明に係るランフラット用支持体１は空気入りタイヤ２の空洞部３に挿入される環状金属シェル４，５又は６と、ゴム状弾性体７とから形成される。このランフラット用支持体１は、外径が空気入りタイヤ２の空洞部３の内面と一定距離を保つように空洞部３の内径よりも小さな形状をし、かつその内径は空気入りタイヤのビード部の内径と略同一の寸法に形成されている。このランフラット用支持体１は、空気入りタイヤ２の内側に挿入された状態で空気入りタイヤ２と共にホイールのリム８に組み込まれ、タイヤホイール組立体が構成される。このタイヤホイール組立体が自動車などに装着されて走行中に空気入りタイヤがパンクなどすると、そのパンクして潰れたタイヤ２がランフラット用支持体１の外周面に支持された状態になって、ランフラット走行が可能となる。

以上の通り、本発明のタイヤホイール組立体のランフラット用支持体は、環状金属シェルとゴム状弾性体とから構成されており、環状金属シェル４，５又は６は、外側にパンクなどをしたタイヤを支えるため連続した支持面を形成し、内側は左右の側壁を脚部とした形状をしている。外側の支持面は、種々の形状をとることができ、例えば図１に示すような平坦なもの、図２に示すようなその周方向に直交する横断面の形状が外側に凸曲面になるような形状のもの（その凸曲面のタイヤ軸方向に並ぶ数は図２に示すように２つのもの、又は３以上のもの、更には単一のものでもよい）、更に図３に示すように２以上の凸曲面から構成され、その凹部に断面が円状の弾性リング９を配してランフラット走行時の衝撃緩和能力を付与させたり、そして／又は、環状金属シェルをゴム状弾性体で分離させて金属シェルの側壁が直接リムと当接し、安定した係合状態を維持できるようにした形状などとすることができる。このように支持面を形成するような場合にも金属とゴム状弾性体との接着を本発明に従って高めればタイヤのランフラット走行持続距離を伸ばすことができる。

ゴム状弾性体は、環状金属シェルの両脚部の端部（図１又は図２参照）又は両脚部中（図３参照）にそれぞれ取り付けられ、そのまま左右のリム上に当接することにより環状金属シェルを支持する。このゴム状弾性体は従来通りのゴムから構成され、パンクなどをしたタイヤから環状金属シェルが受ける衝撃や振動を緩和すると共に、リムに対する滑り止めの作用をし、環状金属シェルをリム上に安定支持する。

図４に示すように、ランフラット用支持体１を構成する環状金属シェル５とゴム状弾性体７とは強固な接着力を有するが、好ましくは所定の接着面積を確保するのが良い。リム作業時やランフラット走行時の負荷はリム径Ｒ（インチ）により無次元化され、接着面積をＳ（cm² ）としたときに、その比Ｓ／Ｒが４．５cm² ／インチ以上、好ましくは８〜２０cm² ／インチであると良い。ここで接着面積とは環状金属シェルの片側端部における金属とゴム状弾性体との接着面積、即ちその周方向に直交する横断面における環状金属シェル端部のゴム状弾性体と接している金属シェルの表／裏面及び端面を周方向に一周させた全接着面積をいう。

さらに、環状金属シェル５とゴム状弾性体７との接着面は軸方法と、径方向とによって構成されることが良く、両者が略同等であると一層好ましい。かかることによってランフラット走行時に発生する軸方向、径方向の力の双方に耐える構造が形成される。

図１，２及び３において、ランフラット用支持体１、空気入りタイヤ２、リム８は、ホイールの回転軸（図示せず）を中心として共軸に環状に形成されている。なお、金属シェルの寸法には特に限定はないが、好ましくは厚さ０．５〜３．０mm、幅は左右タイヤビードトウの間隔と略等しくする。

本発明のタイヤホイール組立体は、パンクなどをしたタイヤを介して自動車などの重量を支えるようにするため、環状金属シェル４，５又は６は金属材料から構成する。そのような金属としては、鉄、ステンレススチール、アルミニウム合金などを例示することができる。

本発明において、ゴム状弾性体は、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、ポリブタジエンゴムなどを用いることができ、環状金属シェルを安定支持すると共に環状金属シェルとの接着性が良好であることが必要である。本発明ではゴム状弾性体と環状金属シェルとの接着性を改良するために、６−モノ−又はジ−アリルアミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−ジチール又はそのモノもしくはジ塩（以下、単にトリアジンチオール誘導体という）を亜硝酸アルカリ金属塩（ＮａＮＯ₂）とメタホウ酸アルカリ金属塩（ＮａＢＯ₂）とを支持電解質として電解液中で導電性物質（金属表面）を陽極として電解重合処理を行うことにより、金属表面に前記トリアジンチオール誘導体の被膜を形成させる。

本発明で使用する電解液は、前記トリアジンチオール誘導体とＮａＮＯ₂及びＮａＢＯ₂とを含む。電解液は、２種又はそれ以上のトリアジンチオール誘導体を含有していてもよい。電解液中におけるトリアジンチオール誘導体の濃度には、特に限定はないが、０．１〜１０００mmol／Ｌであるのが好ましく、１〜１００mmol／Ｌであるのが更に好ましい。

電解液に含有されるメタホウ酸アルカリ金属塩は、［ＢＯ₂ ^-］_nというイオンの形態で電解液中に存在するものであれば、酸として添加されてもよく、塩として添加されてもよい。これらは、２種又はそれ以上添加されてもよい。メタホウ酸の塩としては、例えば、メタホウ酸ナトリウム、メタホウ酸カリウム、メタホウ酸リチウムが挙げられる。これらの塩は、水和物であってもよい。

本発明に用いられる電解液は、更に、支持電解質として亜硝酸ナトリウムなどの亜硝酸のアルカリ金属塩を含有する。亜硝酸ナトリウムを含有すると、被膜の形成速度が速くなるので好ましい。
支持電解質中における亜硝酸アルカリ金属塩の濃度は、特に限定されないが、電解液における亜硝酸ナトリウムとメタホウ酸とのモル比が、１／９〜９／１であるのが好ましく、４／６〜６／４であるのが更に好ましい。上記範囲であると、被膜強度および接着性と、被膜の形成速度とのバランスが好適になる。電解液中の支持電解質濃度には特に限定はないが、１〜３０００mmol／Ｌであるのが好ましく、１０〜１０００mmol／Ｌであるのが更に好ましい。

本発明に用いられる電解液は、被膜形成成分としての上記トリアジンチオール誘導体と、支持電解質としてのＮａＮＯ₂及びＮａＢＯ₂を、溶媒に溶解させ、または分散させて得ることができる。溶媒としては、例えば、水、メタノール、エタノール、カルビトール、セルソルブ、ジメチルホルムアミド、メチルピロリドン、アクリルニトリル、エチレンカーボナイト；これらの混合溶媒（例えば、水−メタノール混合溶媒、水−カルビトール混合溶媒）が挙げられる。

重合時の電解液の温度は、溶媒の凝固点や沸点と関係するので一義的に特定することができないが、重合温度が遅くなると反応速度が遅くなり、高過ぎると、被覆が脆くなってしまうため、例えば、水溶液の場合２０〜６０℃であるのが好ましく、３０〜５０℃であるのが更に好ましい。

本発明においては、上述した電解液中で、基材となる導電性物質（環状金属シェルの接着面）を陽極として、電解重合処理を行う。陰極は、特に限定されず、例えば、ステンレス、白金、カーボン等の不活性導電体が挙げられる。

電解重合処理の方法としては、特に限定されず、例えば、サイクリック法、定電流法、定電位法、パルス定電位法、パルス定電流法などの公知の方を用いることができる。かかる電解重合処理を行うことにより、環状金属シェルの表面にトリアジンチオール誘導体の被膜が形成されるゴム状弾性体との接着性が改良される。

以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲をこれらの実施例に限定するものでないことはいうまでもない。

実施例１〜３及び比較例１〜２
表Ｉに示す配合（重量部）のゴム組成物からのゴム状弾性体を用いて本発明の効果を実証する。

表Ｉに示す配合（重量部）のゴム状弾性体試料（寸法：５．５mm厚×２．５cm幅×８cm長）を調製した（硫黄及び加硫促進剤を除いて先ずバンバリーミキサーで温度１５０℃になるまで混合し、その後硫黄及び加硫促進剤を加えて８０℃×３分間混合させた）。一方基板（鉄製）上に表Ｉに示す電解条件で６−ジアリルアミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−ジチオールモノナトリウム塩を電解重合処理した。さらにゴム状弾性体試料と処理基板は１６０℃×３０分加硫接着した。なお、電解液の媒体はイオン交換水で、陰極として白金を用いて、温度２０℃で電解重合した。結果を表Ｉに示す。

表Ｉ脚注
Ｎｉｐｏｌ １０４２：日本ゼオン（株）製 ＮＢＲ
シーストＳＯ：東海カーボン（株）製 ＦＥＦ級カーボンブラック
亜鉛華３号：正同化学工業（株）製
ステアリン酸：日本油脂（株）製
ＦＬＥＣＴＯＬ ＴＭＱ：ＦＬＥＸＳＹＳ製 老化防止剤 ＲＤ
不溶性硫黄：三新化学工業（株）製 不溶性硫黄
ノクセラーＣＺ−Ｇ：大内新興化学工業（株）製 加硫促進剤（Ｎ−シクロヘキシル−２−ベンゾチアジルスルフェンアミド）

評価物性の試験方法は以下の通りである。
剥離試験
剥離力：ＪＩＳ Ｋ６２５６加硫ゴム及び熱可塑性ゴムの接着試験方法に準拠して測定した。比較例１の値を１００として指数表示した。数値が大きいほど接着性が良いことを示す。
ゴム被覆率（％）：剥離後の基板（金属）表面へのゴム被覆率を示し、ゴム被覆が全くない場合が０％、完全にゴムに覆われている場合を１００％とした。
実車耐久評価
タイヤサイズを２０５／５５Ｒ１６ ８９Ｖ、リムサイズを１６×６ １／２ＪＪとして本発明のタイヤホイール組立体（実施例４〜６）と、比較例１によった従来のタイヤホイール組立体（比較例３）をそれぞれ作製した。
２５００cc乗用車に前記試験用タイヤを装着し前右側のタイヤ内空気圧を０kPaとし、他の３ヶ所のタイヤ内空気圧は２００kPaとして、９０km／hrで故障するまで走行させた。結果は比較例５の値を１００として表Ｉに指数表示した。数値が大きいほど耐久性が良いことを示す。

表Ｉに示す通り、本発明に従って、支持電解質として、ＮａＮＯ₂とＮａＢＯ₂を併用して６−モノ−又はジ−アリルアミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−ジチオール又はそのモノもしくはジ塩による電解重合を施す事によって基板表面へのゴム被覆率も良好で、剥離力も強くなることが分かる。

以上説明した通り、単独でゴムとの接着性に乏しい鉄やステンレスなどの金属とゴム状弾性体との接着は非常に困難であり、仮に接着させることができても強度的に不足したり、経時的耐久性に乏しかったりすることが多かったが、本発明によれば、タイヤ／リムの内空洞部に、環状金属シェル及びゴム状弾性体によって形成されたランフラット用支持体を有する、ランフラットタイヤホイール組立体の環状金属シェルの表面に６−モノ−又はジ−アリルアミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−ジチオール又はそのモノもしくはジ塩による電解重合処理を施す際に、支持電解質としてＮａＮＯ₂とＮａＢＯ₂を併用することにより、環状金属シェルとゴム状弾性体との接着性が改良され、ランフラット用支持体としての耐久性が大幅に向上する。

本発明のタイヤホイール組立体の一実施態様の要部を示す子午線断面図である。 本発明のタイヤホイール組立体の他の実施態様の要部を示す子午線断面図である。 本発明のタイヤホイール組立体の更に他の実施態様の要部を示す子午線断面図である。 本発明のタイヤホイール組立体の環状金属シェルとゴム状弾性体との接着面の一例を示す図面である。

符号の説明

１ ランフラット用支持体
２ 空気入りタイヤ
３ 空洞部
４ 環状金属シェル
５ 環状金属シェル
６ 環状金属シェル
７ ゴム状弾性体
８ リム
９ 弾性リング

Claims (6)

1. タイヤ／リムの内空洞部に、環状金属シェル及びゴム状弾性体によって形成されたランフラット用支持体を有する、ランフラットタイヤホイール組立体において、環状金属シェルの表面に、支持電解質として亜硝酸アルカリ金属塩とメタホウ酸アルカリ金属塩を併用して、６−モノ−又はジ−アリルアミノ−１，３，５−トリアジン−２，４−ジチオール又はそのモノもしくはジ塩による電解重合処理を施してなる環状金属シェルとゴム状弾性体との接着性を改良したタイヤホイール組立体。
2. 前記ランフラット用支持体の表面処理に併用される支持電解質中の亜硝酸アルカリ金属塩の濃度比率が１０〜９０重量％である請求項１に記載のタイヤホイール組立体。
3. 前記ランフラット用支持体のゴム状弾性体が環状金属シェルとリムとの間に配置され、環状金属シェルを支持する構造となっている請求項１又は２に記載のタイヤホイール組立体。
4. 前記環状金属シェルの素材が鉄鋼である請求項１〜３のいずれか１項に記載のタイヤホイール組立体。
5. タイヤの呼び径をＲ（インチ）、ゴム状弾性体／金属の接着面積をＳ（cm² ）としたときに、その比Ｓ／Ｒが４．５cm² ／インチ以上である請求項１〜４のいずれか１項に記載のタイヤホイール組立体。
6. 接着面が略軸方向面と略径方向面とによって構成されている請求項１〜５のいずれか１項に記載のタイヤホイール組立体。

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