JP2008296748A - ランフラットタイヤ、及びランフラットタイヤ支持体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来のランフラットタイヤよりさらにロードノイズの低減効果に優れたランフラットタイヤ並びに該ランフラットタイヤに使用するランフラットタイヤ支持体及びその製造方法を提供する。
【解決手段】タイヤ内部に中子であるランフラットタイヤ支持体を装着したランフラットタイヤであって、ランフラットタイヤ支持体１０は少なくとも側面に開口する複数の凹部１８を有するものであり、凹部１８の開口部が、密度ｄが０．１＜ｄ≦０．５（ｇ／ｃｍ^３）である独立気泡ポリウレタンフォームシート２８にて閉鎖されているランフラットタイヤ１０とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤがパンクした場合に必要なタイヤ外径を維持し、安全に走行可能とするランフラットタイヤ並びに自動車用タイヤのリムに装着され、空気タイヤの内部に配設されてタイヤがパンクした場合に必要なタイヤ外径を維持し、安全に走行可能とするランフラットタイヤ支持体とその製造方法に関するものである。

ランフラットタイヤは、タイヤがパンクした場合やその他の原因でタイヤの空気圧が大きく低下し或いはゼロとなった場合にも、最寄りのサービス施設まで到達するまでの間、車両の荷重と走行に耐え得る耐久性を備えたタイヤである。ランフラットタイヤとしては、タイヤのサイド部を補強したサイド補強タイプとタイヤ内部に支持体（中子）を収容した中子タイプとが実用化されている。中子タイプの支持体としては、ＰＡＸシステムと軽量メタルリングタイプが実用化されている。

ランフラットタイヤに限らずタイヤ一般として走行時において騒音が発生することは周知であり、特にタイヤ内の空気が振動するいわゆる空洞共鳴により発生するロードノイズが車内環境を悪化させることが知られている。中子タイプのランフラットタイヤの場合、タイヤとリムの間にサポートリングが配設されているために空洞共鳴が抑制され、ロードノイズが低下するものの、より快適な車内環境達成のためにさらなるロードノイズの低減が求められる。

係る要請に対応する中子タイプのランフラットタイヤとして、中子に形成された凹部に見掛け密度０．１（ｇ／ｃｍ^３）以下の発泡体を嵌着した支持体を使用したものが公知である（例えば特許文献１、２）。

特開２００５−２８０４５４号公報 特開２００６−１５１０２８号公報

特許文献１、２に開示のロードノイズの制音技術においては、凹部に嵌着するより好ましい材料として連続気泡のポリウレタンフォームが記載されており、実施例において使用されているのは連続気泡のポリウレタンフォームのみである。連続気泡軟質ポリウレタンフォームは、無響室などの騒音レベル測定設備において、吸音材として使用される材料であることは周知であり、係る吸音性フォームをタイヤ内部において吸音材として使用することは論理的である。

しかし、実際に特許文献１、２のような吸音材として有効な連続気泡軟質ポリウレタンフォームにて凹部の開口部を封止した支持体を装着した中子型のランフラットタイヤは、ロードノイズの低減効果が十分ではないことが判明した。

本発明の目的は、特許文献１、２に記載されたランフラットタイヤよりさらにロードノイズの低減効果に優れたランフラットタイヤ並びに該ランフラットタイヤに使用するランフラットタイヤ支持体及びその製造方法を提供することにある。

本発明のランフラットタイヤは、タイヤ内部に中子であるランフラットタイヤ支持体を装着したランフラットタイヤであって、
前記ランフラットタイヤ支持体は少なくとも側面に開口する複数の凹部を有するものであり、前記凹部の開口部が、密度ｄが０．１＜ｄ≦０．５（ｇ／ｃｍ^３）である独立気泡ポリウレタンフォームシートにて閉鎖されていることを特徴とする。

係る構成のランフラットタイヤは、従来技術のランフラットタイヤよりもさらにロードノイズの低減効果に優れたランフラットタイヤである。

係る構成によって連続気泡の軟質ポリウレタンフォームや弾性体膜と比較してロードノイズが効果的に低減される理由は明らかではないが、独立気泡ポリウレタンフォームは、気泡を構成する膜（セル膜）とその内部に閉じ込められた気体が厚さ方向に多数存在することにより、膜を構成するポリウレタンの有する粘弾性による振動減衰効果が厚さ方向に連続的に起こり、音のエネルギーが熱エネルギーと運動エネルギーに変換されること並びに開口部を閉鎖するポリウレタンフォームシート全体としての粘弾性による振動減衰効果によるものと推測される。連続気泡ポリウレタンフォームの密度が０．１（ｇ／ｃｍ^３）未満の場合には十分なロードノイズ低減効果が得られず、０．５を超えるとランフラットタイヤ支持体の重量が大きくなって車両走行時の燃費並びに耐遠心力性能が低下する。

別の本発明はタイヤ内部に装着するランフラットタイヤ支持体であって、
少なくとも側面に開口する複数の凹部を有するものであり、前記凹部の開口部が、密度ｄが０．１＜ｄ≦０．５（ｇ／ｃｍ^３）である独立気泡ポリウレタンフォームシートにて閉鎖されていることを特徴とする。

係る構成のランフラットタイヤを使用することによって、従来のランフラットタイヤよりもさらにロードノイズの低減効果に優れたランフラットタイヤが得られる。

本発明のランフラットタイヤ支持体の製造方法は、少なくとも側面に開口する複数の凹部を有するランフラットタイヤ支持体を製造する支持体成型工程、硬化性発泡組成物をシート状にて供給して前記凹部の開口部を閉鎖する硬化性発泡組成物供給工程、及び前記硬化性発泡組成物を硬化させて、密度ｄが０．１＜ｄ≦０．５（ｇ／ｃｍ^３）である独立気泡ポリウレタンフォームシートとするフォーム形成工程を有することを特徴とする。

係る構成の製造方法によれば、従来よりもさらにロードノイズの低減効果に優れたランフラットタイヤを構成するランフラットタイヤ支持体を製造することができる。

本発明のランフラットタイヤ支持体構成材料としては、公知の材料を限定なく使用することができる。具体的には加硫ゴム（例えば特開２００２−１１３７３６号公報開示）、熱硬化性ポリウレタンエラストマー（例えば特表２００４−５０８９９７号公報、ＷＯ０１／４２０００Ａ１公報等開示）等の熱硬化性樹脂ないし熱硬化性エラストマー、熱可塑性樹脂ないし熱可塑性エラストマー、樹脂発泡体、軽量メタル等が例示される。

上記の材料の中でも熱硬化性ポリウレタン樹脂ないしエラストマー、ポリウレタン発泡体、熱可塑性ポリエステルエラストマーから選択される材料の使用が好ましい。

ランフラットタイヤ支持体を樹脂ないし弾性体にて形成する場合には、その内周面であるリム装着部には、スチールコード、ガラス繊維、アラミド繊維等にて形成された補強部を設けることは好適な態様である。

ランフラットタイヤ支持体に形成された凹部に装着するポリウレタンフォームシートは、独立気泡のポリウレタンフォームシートを使用する。係る独立気泡ポリウレタンフォームシートは、例えば以下の方法により製造することができる。

（１）ポリオール化合物、整泡剤、触媒を含み、発泡剤を含まないポリオール組成物を空気や窒素ガスなどの不活性基体存在下に機械撹拌して該不活性基体の微細気泡を含む発泡組成物とし、この発泡組成物に所定比率のポリイソシアネート化合物を混合して硬化性発泡組成物とし、これをシート状に成形して硬化させる方法、又はブロック状で硬化させて裁断してシート状にする方法。

（２）ポリオール化合物とポリイソシアネート化合物とを予めイソシアネート基過剰の化学量論比で反応させてＮＣＯ基を有するプレポリマーとし、このプレポリマーを空気や窒素ガスなどの不活性基体存在下に機械撹拌して該不活性基体の微細気泡を含むプレポリマーとし、このプレポリマーに所定比率の硬化剤である多価アルコール、芳香族ジアミンもしくはこれらの混合物を混合して硬化性発泡組成物とし、これをシート状に成形して硬化させる方法、又はブロック状で硬化させて裁断してシート状にする方法。

（３）上記（１）のポリオール組成物、ポリイソシアネート化合物、及び空気や窒素ガスなどの不活性基体をそれぞれミキシングヘッドに供給してミキシングヘッド内で混合撹拌し、微細気泡を含む硬化性発泡組成物としてシート状に吐出、硬化させる方法、又は容器状のモールドに注型してブロック状で硬化させて裁断してシート状にする方法（メカニカルフロス法）。

（４）上記（２）のプレポリマー、硬化剤及び空気や窒素ガスなどの不活性基体をそれぞれミキシングヘッドに供給してミキシングヘッド内で混合撹拌し、微細気泡を含む硬化性発泡組成物としてシート状に吐出、硬化させる方法、又は容器状のモールドに注型してブロック状で硬化させて裁断してシート状にする方法（メカニカルフロス法）。

（５）ポリオール化合物、整泡剤、触媒を含み、発泡剤を含まないポリオール組成物と中空樹脂バルーンを撹拌して中空バルーンを含む発泡組成物とし、この発泡組成物に所定比率のポリイソシアネート化合物を混合して硬化性発泡組成物とし、これをシート状に成形して硬化させる方法、又はブロック状で硬化させて裁断してシート状にする方法。

（６）ポリオール化合物とポリイソシアネート化合物とを予めイソシアネート基過剰の化学量論比で反応させてＮＣＯ基を有するプレポリマーとし、このプレポリマーに中空樹脂バルーンを添加、撹拌して中空バルーンを含む発泡プレポリマーとし、この発泡プレポリマーに所定比率の硬化剤である多価アルコール、芳香族ジアミンもしくはこれらの混合物を混合して硬化性発泡組成物とし、これをシート状に成形して硬化させる方法、又はブロック状で硬化させて裁断してシート状にする方法。

上記の方法において形成する独立気泡ポリウレタンフォームシートの密度は、気泡として分散する空気などの基体の量を調整することにより行う。独立気泡ポリウレタンフォームの密度ｄは０．１＜ｄ≦０．５（ｇ／ｃｍ^３）であるが、０．１１（ｇ／ｃｍ^３）以上であることがより好ましく、０．１２（ｇ／ｃｍ^３）以上であることがさらに好ましい。

また独立気泡ポリウレタンフォームの硬さは、制音効果があれば特に限定されるものではないが、ＪＩＳ Ｋ ６４００−２規定のＡ法による硬さ（４０％ＩＬＤ）にて１０００Ｎ／３１４ｃｍ^２以上、５０００Ｎ／３１４ｃｍ^２以下であることが好ましい。

本発明の製造方法においては、支持体成型工程において少なくとも側面に凹部を複数有するランフラットタイヤ支持体を製造し、フォーム形成工程において、得られたランフラットタイヤ支持体の凹部の開口部を閉鎖するように上記（１）〜（６）に記載の硬化性発泡組成物をシート状にて供給し、これを硬化させることにより、凹部の開口部に独立気泡ポリウレタンフォームシートが装着されたランフラットタイヤ支持体を製造する。

上記の製造方法によれば、硬化性発泡組成物が支持体の凹部の開口部に供給され、そのままシート状にて硬化するため、独立気泡ポリウレタンフォームと支持体の凹部内壁面との接着が良好であり、ランフラットタイヤに装着して通常走行をした場合に脱落するという問題がないという効果が得られる。またポリウレタンフォームシートを１個１個凹部に装着するよりも支持体の製造が容易である。

上述の製造方法において、ランフラットタイヤ支持体の凹部の開口部を閉鎖するように上記（１）〜（６）に記載の硬化性発泡組成物をシート状にて供給する方法としては、以下の方法が例示される。
イ）離型性を有する平板状モールドの上に、凹部の開口部に相当する形状の硬化性発泡組成物を連続状ないし開口部形状のシート状に供給し、この上にランフラットタイヤ支持体を載置して硬化性発泡組成物を硬化すると同時に支持体の開口部に接着する方法。
ロ）支持体の外周の一部を収容する支持体収容凹部と該支持体収容凹部に形成された平板リング状凹部を有するモールドを使用し、平板リング状凹部に硬化性発泡組成物を供給し、支持体収容凹部にランフラットタイヤ支持体を嵌合載置して硬化性発泡組成物を硬化すると同時に支持体の開口部に接着する方法。

図１は、本発明のランフラットタイヤ支持体を例示した斜視図であり、図２は図１のＸ−Ｘ断面図の一部分である。ランフラットタイヤ支持体１０は、断面が四角形のリング状であり、ランフラット走行時にタイヤ内面と接する外周部１４、リムに接する内周面１３を有する内周部１２、及び外周部１４と内周部１２とを接続する幅方向リブ部１６と周方向リブ部２０とから構成されている。内周部１２の内周面１３近傍には、周方向に補強コード層を設けることは好ましい態様である。幅方向リブ部１６と周方向リブ部２０は、ランフラットタイヤ支持体の側部に設けられた凹部１８を形成し、該凹部１８の開口部には独立気泡ポリウレタンフォームのシート２８が装着されている。内周部１２の内周面１３には、リムに装着した場合にリムに形成した溝と嵌合して軸芯方向の動きを防止するための凸条２２が形成されている。

凹部１８の形状、個数は、支持体１０が所定の機械的強度等の要請を満たす限り特に限定されるものではない。図１には側面視形状が扇型、幅方向断面形状が矩形、平面形状が段差２４、２６を備えた段付き凸型の例を示した。凹部１８の形状は側面視形状が扇型、幅方向断面形状が矩形、平面形状が長方形であってもよく、円筒形であってもよい。図１のように段差を有する凸型においては、段差の数は１でも、また３以上でもよい。

凹部１８の開口部に装着された独立気泡ポリウレタンフォームシート２８の厚さは、３ｍｍ以下であることが好ましい。独立気泡ポリウレタンフォームシートにより閉鎖された凹部１８の奥の空間とタイヤ内部空間とを連通する貫通孔３０を設けることが好ましい。係る貫通孔３０により、走行中に支持体の凹部１８の奥の空間とタイヤ内部空間の間に大きな温度差が生じた場合にポリウレタンフォームシート２８が温度差によって生じた空気の圧力差で脱落することがない。

独立気泡ポリウレタンフォーム２８を凹部１８に装着する方法としては、ポリウレタンフォームシートを製造して所定形状に裁断し、接着剤を使用して開口部の周壁面に接着固定する方法等により装着することができる。

図３には、本発明のランフラットタイヤ支持体の別の実施形態を例示した部分斜視図である。この例においては、ポリウレタンフォームシート２８は、ランフラットタイヤ支持体１０の両側部に、支持体形成された凹部の開口部を閉鎖するように、リング状に装着されている。

図４は、上記のように硬化性発泡組成物を支持体凹部に供給して硬化させる方法を例示した断面図である。この製造方法においては、支持体の外周の一部を収容する支持体収容凹部４５と該支持体収容凹部に形成された平板リング状凹部４３を有するモールド４１を使用する。モールド４１の平板リング状凹部４３に硬化性発泡組成物を供給し、凹部４５にランフラットタイヤ支持体１０を嵌合載置して硬化性発泡組成物を硬化することにより、支持体の開口部に図３に例示した側部にポリウレタンフォームシート２８が接着されたランフラットタイヤ支持体を形成することができる。

（ポリウレタンフォームシート製造例１）
ポリオール化合物としてアクトコールＰＯＰ−４５（三井化学ポリウレタン）２７５重量部、プラクセル３０５（ダイセル化学工業）７５重量部、及びプラクセル２０５Ｎ（ダイセル化学工業）１５０重量部を混合し、該ポリオール混合液に整泡剤Ｂ８４４３（ゴールドシュミット）５０重量部、触媒カオライザーＮｏ．２５（花王）０．５重量部を添加、混合し、液温を４０℃に調整した。次いで２軸ミキサーを使用して混合液を撹拌し、空気を巻き込んで微細気泡を形成させて発泡組成物とした。撹拌は、ポリオール組成物が空気を微細気泡として巻き込んで所定の密度の発泡組成物となるまで行った。

得られた発泡組成物にポリイソシアネート化合物としてミリオネートＭＴＬ（日本ポリウレタン工業）を１７９．３５重量部添加し、さらに１分間撹拌を行なって硬化性発泡組成物とし、モールドに注入して１００℃のオーブン中で１６時間加熱して硬化させ、ポリウレタンフォームを得た。得られたポリウレタンフォームを裁断して３０ｍｍ×２５ｍｍ×２ｍｍ（厚さ）のポリウレタンフォームシートＡを作製した。ポリウレタンフォームシートＡの密度は０．３０ｇ／ｃｍ^３であった。

（ポリウレタンフォームシート製造例２）
ポリオール混合液の撹拌時間を変えて得られるポリウレタンフォームシートの密度を０．４５ｇ／ｃｍ^３とした以外は（フォーム製造例１）と同様にしてポリウレタンフォームシートＢを作製した。

（ポリウレタンフォームシート製造例３）
市販の吸音性連続気泡軟質ポリウレタンフォームＬＢＵ（密度０．０３５ｇ／ｃｍ^３：東洋ゴム工業）を裁断して３０ｍｍ×２５ｍｍ×２ｍｍ（厚さ）のポリウレタンフォームシートＣを作製した。

（ポリウレタンフォームブロック製造例４）
市販の吸音性連続気泡軟質ポリウレタンフォームＬＢＵ（密度０．０３５ｇ／ｃｍ^３：東洋ゴム工業）を裁断して３０ｍｍ×２５ｍｍ×１５ｍｍ（厚さ）のポリウレタンフォームブロックＤを作製した。

（実施例１）
図１、２に示した形状の熱硬化性ポリウレタン製のランフラットタイヤ支持体（重量２．４３ｋｇ）の側部に形成された凹部の開口部全てにポリウレタンフォームシートＡを接着剤にて接着し、このランフラットタイヤ支持体と、タイヤ（２１５−６６０Ｒ４６０９５Ｖ）、リム（２０５×４６０Ａ）を使用してランフラットタイヤを組み立てた。このランフラットタイヤについて突起乗り越し試験を行ない、ロードノイズ性能を評価した。

ロードノイズ性能の評価は、タイヤ空気圧２３０ｋＰａ，負荷５７７６Ｎ，走行速度６０ｋｍ／ｈ、クリート１２．５ｗ_１×５ｈ×２５ｗ２にてドラム走行を行ない、軸力を計測して周波数分析を行って空洞共鳴ピーク（Ｆｚ第２ピーク）レベルを測定した。ロードノイズ性能は、ポリウレタンフォームシートＡを装着する前のランフラットタイヤ支持体を使用したランフラットタイヤの空洞共鳴ピークレベル２３．４ｄＢを１００とした指数にて示した。結果は表１に、比較例３のポリウレタンフォームを装着しないランフラットタイヤ支持体の重量を１００とした重量指数と共に示した。

（実施例２）
ランフラットタイヤ支持体の凹部の開口部に装着するポリウレタンフォームシートとしてポリウレタンフォームシートＢを使用した以外は実施例１と同様にしてランフラットタイヤとし、実施例１と同じ評価を行った。

（比較例１）
ランフラットタイヤ支持体の凹部の開口部に装着するポリウレタンフォームシートとしてポリウレタンフォームシートＣを使用した以外は実施例１と同様にしてランフラットタイヤとし、実施例１と同じ評価を行った。

（比較例２）
ランフラットタイヤ支持体の凹部の開口部に装着するポリウレタンフォームシートとしてポリウレタンフォームブロックＤを使用した以外は実施例１と同様にしてランフラットタイヤとし、実施例１と同じ評価を行った。

（比較例３）
ポリウレタンフォームシートを装着しないランフラットタイヤ支持体を使用し、実施例１と同様にしてランフラットタイヤとし、実施例１と同じ評価を行った。

表１に記載の結果のとおり、本発明のランフラットタイヤ支持体を装着したランフラットタイヤは、吸音性連続気泡軟質ポリウレタンフォームを使用した支持体よりもロードノイズ低減効果が優れたものであった。

本発明のランフラットタイヤ支持体を例示した斜視図 図１のＸ−Ｘ断面図 本発明のランフラットタイヤ支持体の別の形態を例示した部分斜視図 本発明のランフラットタイヤ支持体の製造方法を例示した断面図

符号の説明

１０ ランフラットタイヤ支持体
１８ 凹部
２８ 独立気泡ポリウレタンフォーム

Claims (3)

1. タイヤ内部に中子であるランフラットタイヤ支持体を装着したランフラットタイヤであって、
   前記ランフラットタイヤ支持体は少なくとも側面に開口する複数の凹部を有するものであり、前記凹部の開口部が、密度ｄが０．１＜ｄ≦０．５（ｇ／ｃｍ^３）である独立気泡ポリウレタンフォームシートにて閉鎖されていることを特徴とするランフラットタイヤ。
2. タイヤ内部に装着するランフラットタイヤ支持体であって、
   少なくとも側面に開口する複数の凹部を有するものであり、前記凹部の開口部が、密度ｄが０．１＜ｄ≦０．５（ｇ／ｃｍ^３）である独立気泡ポリウレタンフォームシートにて閉鎖されていることを特徴とするランフラットタイヤ支持体。
3. 少なくとも側面に開口する複数の凹部を有するランフラットタイヤ支持体を製造する支持体成型工程、硬化性発泡組成物をシート状にて供給して前記凹部の開口部を閉鎖する硬化性発泡組成物供給工程、及び前記硬化性発泡組成物を硬化させて、密度ｄが０．１＜ｄ≦０．５（ｇ／ｃｍ^３）である独立気泡ポリウレタンフォームシートとするフォーム形成工程を有することを特徴とするランフラットタイヤ支持体の製造方法。

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