JP2017109737A - 封止部材を備えた空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】使用中に移動しないパンク封止材を内部に設けたタイヤを提供する。【解決手段】回転軸を有する空気入りタイヤ１０が、軸方向に伸張不能な２つの環状のビード部と、少なくとも１つの補強プライを有するカーカス２２と、カーカス２２の内面に沿って一方のビード部から他方のビート部まで延びている空気不透過性のインナーライナー２３，２５と、カーカス２２の半径方向外側に配置されているトレッド１２と、半径方向においてカーカス２２とトレッド１２との間に配置されているベルト構造１６と、三次元の布材と該三次元の布材に含まれている流動性の封止材料１００とを有する封止部材１０１と、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は空気入りタイヤに関し、より具体的には乗物用ラジアルタイヤ、または三次元の封止（シーラント）部材を有する高性能タイヤに関する。

パンク封止ゴムまたは合成樹脂材料からなるパンク封止材をタイヤのクラウン部に貼り付け、それによって、釘等の尖った物体がタイヤに突き刺さったときにタイヤの封止材がパンク部分の周囲を封止することが知られている。この自然なタイヤの封止材は流動しやすく、または柔軟であり、その結果、タイヤが高速で回転しているときに遠心力によりタイヤの中央部に向かって移動する傾向がある。従って、封止材が中央部に向かって移動するために、クラウンの外側部分では封止材の量が減少している。封止材をトレッドの下方の複数の区画に分けることが知られている。

米国特許第７９９２６１１号 米国特許第８３８７６７２号

封止材を複数の区画に分けることの１つの欠点は、製造コストが高いことである。さらに、封止材を複数の区画内に形成するための押出機を用いることで高コストになるとともに、追加の製造工程が必要になる。従って、使用中に移動しないパンク封止材をタイヤ内に設けたタイヤおよび低コストの製造方法が望まれている。

また、前述した移動／流動の問題のために、通常のタイヤはサイドウォール部内に封止材を設けない。従って、トレッドの下方とタイヤサイドウォールの内部に同様に、連続的にパンク封止材を設けることが望まれている。

本発明に係る空気入りタイヤは回転軸を有し、半径方向に伸張不能な２つの環状のビード部と、少なくとも１つの補強プライを有するカーカスと、カーカスの内面に沿って一方のビード部から他方のビート部まで延びている空気不透過性のインナーライナーと、カーカスの半径方向外側に配置されているトレッドと、半径方向においてカーカスとトレッドとの間に配置されているベルト構造と、三次元の布材と該三次元の布材に含まれている流動性の封止材料とを有する封止部材と、を含む。

空気入りタイヤの他の態様によると、封止部材は、該封止部材をインナーライナーに固定するために表面に配置された接着剤をさらに含む。

空気入りタイヤのさらに他の態様によると、封止部材は、封止材料を含む六角形構造を有する。

空気入りタイヤのさらに他の態様によると、封止部材は、封止材料を含む波形構造を有する。

空気入りタイヤのさらに他の態様によると、封止部材は、封止材料を含む４つの六角形構造を有する。

空気入りタイヤのさらに他の態様によると、封止部材は、封止材料を含む３つの平面構造を有する。

空気入りタイヤのさらに他の態様によると、封止部材は、封止材料を含む４つの２平面構造を有する。

空気入りタイヤのさらに他の態様によると、封止部材は、封止材料を含む３つの湾曲構造を有する。

空気入りタイヤのさらに他の態様によると、封止部材は、封止材料を含む、相互に関連する個別の複数の繊維を有する。

空気入りタイヤのさらに他の態様によると、封止部材は、三次元の布材の三次元の構造によって領域が定められている複数の区画を有する。

［定義］
「エイペックス」または「ビードフィラーエイペックス」は、ビードコアの半径方向上方であってプライと折り返しプライの間に配置されているエラストマーのフィラーを意味する。

「軸方向」および「軸方向に」は、タイヤの回転軸に平行な線または方向を意味する。

「ビード」または「ビードコア」は、タイヤのリムへの保持に関連する半径方向内側のビードの環状の引っ張り部材を含むタイヤの部分を概ね意味し、ビードはプライコードが巻かれて形成されており、フリッパー、チッパー、エイペックスまたはフィラー、トゥガード、およびチェーファー等のその他の補強部材を有していても有していなくてもよい。

「カーカス」は、ベルト構造、トレッド、プライの上方のアンダートレッドとは別であるが、ビードを含むタイヤ構造を意味する。

「ケーシング」は、カーカスと、ベルト構造と、ビードと、サイドウォールと、トレッドおよびアンダートレッドを除く、他の全てのタイヤの構成部材、すなわちタイヤ全体を意味する。

「チッパー」は、ビード領域内に位置し、ビード領域を補強しサイドウォールの半径方向に最も内側の部分を安定させる機能を有する布材の細いバンドまたは鋼コードを指す。

「周方向」は、ほとんどの場合、軸方向に直交する環状のトレッドの表面の外周に沿って延びる円形の線または方向を意味し、断面を見たときに、トレッドの軸方向の曲率を定める半径を有する隣接する円形の曲線の組の方向を指すこともできる。

「コード」は、繊維を含み、プライおよびベルトを補強する、補強ストランドの１つを意味する。

「赤道面」は、タイヤの回転軸に直交しそのトレッドの中心を通る平面、またはトレッドの周方向中心線を含む平面を意味する。

「フリッパー」は、強度のため、かつタイヤ本体内のビードワイヤを結合するための、ビードワイヤの周りの補強布材を指す。

「ゲージ」は、一般に寸法を指し、特に厚さを指す。

「インナーライナー」は、チューブレスタイヤの内面を形成し、タイヤ内に膨張流体を収容するエラストマーまたは他の材料の１つまたは複数の層を意味する。

「横方向」は、軸方向に平行な方向を意味する。

「標準荷重」は、タイヤの使用条件のための適切な標準化機関によって指定された特定の設計膨張圧および荷重を意味する。

「プライ」は、ゴムで被覆され半径方向に配置された、コードで補強された層、あるいは複数の平行なコードを意味する。

「半径方向」または「半径方向に」は、タイヤの回転軸に半径方向に向かう、またはタイヤの回転軸から半径方向に離れる方向を意味する。

「半径方向プライ（ラジアルプライ）構造」は、１つまたは複数のカーカスプライ、または、タイヤの赤道面に対して６５度と９０度の間の角度に向けられた補強コードを有する少なくとも１つの層を意味する。

「半径方向プライ（ラジアルプライ）タイヤ」は、少なくとも１つのプライが、ビードからビードへ延びタイヤの赤道面に対して６５度と９０度の間のコード角度に置かれているコードを有する、ベルトが巻かれた、または周方向に拘束された空気入りタイヤを意味する。

「断面高さ」は、公称リム直径から赤道面におけるタイヤの外径までの半径方向距離を意味する。

「断面幅」は、荷重がかけられておらず標準圧力で２４時間膨張させられている時、およびその後の、ラベル、装飾、または保護バンドによるサイドウォールの隆起部を除く、タイヤの軸に平行で両サイドウォールの外側同士の間の最大直線距離を意味する。

「サイドウォール」は、タイヤの、トレッドとビードの間の部分を意味する。

「トゥガード」は、タイヤの、各ビードの軸方向内側の、周方向に配置されたエラストマーのリムに接する部分を指す。

「トレッド幅」は、タイヤの回転軸を含む平面内の、トレッド表面の弧の長さを意味する。

「折り返し端部」は、カーカスプライの、プライが巻かれているビードから上向きに（すなわち半径方向外側に）曲がっている部分を意味する。

本発明に係るタイヤの例の概略的な断面図である。 図１に示すタイヤの例のビード領域の概略的な詳細図である。 本発明とともに用いられる他のビード領域の概略的な詳細図である。 本発明に係る三次元の布材の例の概略的な詳細図である。 本発明に係る三次元の布材の他の例の概略的な詳細図である。 本発明に係る三次元の封止部材のさらに他の例の概略的な詳細図である。 本発明に係る三次元の封止部材のさらに他の例の概略的な詳細図である。 本発明に係る三次元の封止部材のさらに他の例の概略的な詳細図である。 本発明に係る三次元の封止部材のさらに他の例の概略的な詳細図である。 本発明に係る三次元の封止部材のさらに他の例の概略的な詳細図である。

本発明の構造、動作、および利点は、添付の図面とともに以下の説明を考慮すると明らかになるであろう。

図１は、本発明に係る、封止部材とともに用いられるタイヤ１０の例を示している。この例のタイヤ１０は、参照によって全体がここに組み入れられる特許文献１（米国特許第７９９２６１１号）に記載されている。この例のタイヤ１０は、トレッド１２と、インナーライナー２３と、ベルト１８，２０を含むベルト構造１６と、単一のカーカスプライ１４を備えているカーカス２２と、２つのサイドウォール１５，１７と、インナーライナー２５と、インナーライナーの断面全長に沿って延びている封止部材１０１と、ビードフィラーエイペックス２６ａ，２６ｂおよびビード２８ａ，２８ｂを含む２つのビード領域２４ａ，２４ｂと、を有している。例示的なタイヤ１０は、例えば、乗用車のリムに取り付けられるのに適している。カーカスプライ１４は、各々がビード２８ａ，２８ｂのそれぞれに固定されている１対の対向する軸方向端部３０ａ、３０ｂを含む。図２に詳細に説明されているように、カーカスプライ１４の各々の軸方向端部３０ａまたは３０ｂは、各ビード２８ａ，２８ｂの周りを、各々の軸方向端部３０ａ，３０ｂを固定するのに十分な位置まで折り返されている。

カーカスプライ１４は、ポリエステル、レーヨン、または同様な適切な有機高分子化合物などの材料からなる実質的に平行な複数のカーカス補強部材を有するゴム引きされたプライであってよい。カーカスプライ１４は２つのフリッパー３２ａ，３２ｂの軸方向外側表面に係合している。

図３は、本発明に係る、補強部材とともに用いられるタイヤの他の例のビード領域の断面図を示している。カーカスプライ５０は、ビード５２ｂの周りに巻かれ、フリッパー５４によってビードから分離されている。フリッパー５４は、ビード５２ｂの周りであって、カーカスプライ５０のビードの下方で折り返された部分の内側に配置された布材の層であってもよい。フリッパー５４は、剛性の高い金属ビード５２ｂとそれよりも剛性の低いカーカスプライ５０との中間の物性（剪断弾性率など）を有していてよい。従って、フリッパー５４は、ビード５２ｂをカーカスプライ５０から分離する能動的な歪み低減層として働いてもよい。カーカスプライ５０は金属によって補強されていてよい。

図３の例のタイヤは、ビード領域を補強してサイドウォール５７の軸方向の最も内側の部分を安定させるためにビード領域に配置されているチッパー５６も有していてよい。個別に後述するように、フリッパー５４とチッパー５６はパッチ５８とともに、互いに動作可能に接続されるように結合されている。

フリッパー５４はビード５２ｂの周りに巻かれ、半径方向外側に向かって例示されたタイヤのサイドウォール領域の内部へ延びている。フリッパー５４の軸方向内側部分５５は、ビードフィラーエイペックス５９ｂの内部で終端している。フリッパー５４の軸方向外側部分６０ｂは、半径方向に折り返し端部６２ｂを越えて位置しており、折り返し端部６２ｂ自体は、半径方向に、チッパー５６の半径方向の最も外側の領域を越えた位置にある（後で個別に説明する）。カーカスプライ５０の折り返し端部６２ｂの、軸方向に最も外側の部分６２ｂは、ホイールリム７０のホイールリムフランジ７２の頂部を、半径方向外側に約１５〜３０ミリメートル越えて延びていてよい。

図３に示されているように、フリッパー５４は、ビード５２ｂの周りに配置されていてよく、ビード５２ｂ自体は例示的なタイヤの内部で周方向に配置されていてよい。フリッパー５４の軸方向内側部分５５は、ビード５２ｂから、ホイールリム７０のホイールリムフランジ７２の頂部に概ね軸方向に隣接する位置まで、半径方向外側に延びていてよい。軸方向外側では、フリッパー５４が、ビード５２ｂからホイールリムフランジ７２の上方の端部６０ｂまで半径方向外側に延びていてもよい。フリッパー５４の端部の半径方向に最も外側の領域は、折り返し端部６２ｂの半径方向に最も外側の領域を約７〜１５ミリメートルだけ越えて延びていてよい。フリッパー５４は、比較的剛性の高いビード５２ｂと比較的剛性の低いカーカスプライ５０との間の歪みの差を（タイヤが撓む時に）能動的に吸収するので、「アクティブ」と呼ばれてもよい。チッパー５６は、カーカスプライ５０の、ビード５２ｂの周りに巻かれた部分に隣接して配置されてよい。より具体的には、チッパー５６は、カーカスプライ５０の一部の、フリッパー５４と反対側の面に配置されてよい。チッパー５６の軸方向に最も内側の部分は、ビード領域の、タイヤがホイールリム７０に取り付けられた時にホイールリムの円筒状部分７４に最も近い部分に位置している。チッパー５６の軸方向および半径方向に最も外側の部分は、ビード領域の、タイヤがホイールリム７０に取り付けられた時にホイールリムの円形の部分の軸方向内側に位置しており、トゥガード６４などのタイヤゴムによってホイールリム７０の円形の部分から離れている。

言い換えると、図３に示されているように、チッパー５６は、カーカスプライ５０の半径方向に最も内側の部分であってカーカスプライがビード５２ｂの下方で折り返される部分の周りに周方向に配置されている。チッパー５６は半径方向外側に延びていてよく、カーカスプライ５０の折り返し端部６２ｂとおおよそ平行である。

チッパー５６は、カーカスプライ５０の、ビード５２ｂの周りに巻かれた部分を、チッパーをホイールリム７０から分離するゴムの中の歪みから保護する。チッパー５６は、ビード領域を補強し、サイドウォール５７の半径方向に最も内側の部分を安定させている。言い換えると、チッパー５６は、ホイールリム７０から内向きに、トゥガード６４を通って、チッパーが剛性の高いビード５２ｂに最も近接して隣り合うカーカスプライ５０の折り返し部６２ｂまで生じる、応力によって誘導される剪断歪みの伝達を最小にするように変形を吸収する。

図３に示されているパッチ５８は、チッパー５６の半径方向に最も外側の領域６８とカーカスプライ５０の折り返し端部６２ｂとに重なるように、ビード５２ｂの周りに周方向に配置されている。パッチ５８は、チッパー５６およびアクティブなフリッパー５４の機能と同様の機能を発揮する。より具体的には、パッチ５８は、もし存在しなければ可撓性のゴムの、チッパー５６およびカーカスプライ５０の可撓性に乏しい材料からの分離を誘導するであろう、ゴム部分の中の剪断応力を吸収してよい。パッチ５８は、例えばナイロンの布材で形成されていてよい。パッチ５８の半径方向に最も外側の部分６７は、例えばフリッパー５４の上端部６０ｂの少なくとも５ｍｍ上方に、好ましくは１０〜１５ｍｍ上方に延びるように、最小高さに到達してもよい。パッチ５８の半径方向に最も内側の部分は、チッパー５６と約１０ｍｍ重なっていてよい。

フリッパー５４とチッパー５６を組み入れたことの正味の効果は、剪断歪みの差を軽減または吸収する歪み緩衝をもたらすことであり、フリッパー５４とチッパー５６が存在しないと、異なる剪断弾性係数を有する隣り合う材料の分離が導かれる。さらに、この補強構造は、ゴムのストリップを備えた標準の構造よりも少ない数の構成部材を組み入れることで、タイヤの耐久性を向上させる。

本発明によると、封止部材１０１は、インナーライナー２５に沿って１つのビード部２４ａから、サイドウォール１５を上昇し、トレッド１２の下を通り、もう１つのサイドウォールを下降して、もう１つのビード部２４ｂまで延びている（図１）。封止部材１０１は、封止材料１００を含む区画（セル）を形成する三次元のスペーサー布材１１１から構成されていてよい。スペーサー布材１１１は、トレッドの下だけでなくサイドウォール１５，１７に沿う部分でも封止材保護を可能にしてよい。図４〜１０は、様々なスペーサー布材４１１，５１１，６１１，７１１，８１１，９１１，１０１１を有する異なる封止部材４０１，５０１，６０１，７０１，８０１，９０１，１００１の例を示している。このような布材は、参照によって全体をここに組み入れる２０１４年１０月３１日出願の米国特許出願１４／５２９５１１号に開示されている。

スペーサー布材１１１，４１１，５１１、６１１，７１１，８１１，９１１１０１１は、タイヤの回転中に封止材１００が流動するのを防いでいてよい。シール材の粘度は温度とともに低下するので、スペーサー布材１１１，４１１，５１１，６１１，７１１，８１１，９１１，または１０１１は、高温でスペーサー布材の区画内に注入された封止材１００を拘束する。封止材１００は液体、ペースト、ゲル等であってよい。スペーサー布材１１１，４１１，５１１，６１１，７１１，８１１，９１１，または１０１１は、接着剤、フック、ループ状留め具、接着部材、結合材等によってインナーライナー２５に固定されて、タイヤの回転中に封止部材１０１，４０１，５０１，６０１，７０１，８０１，９０１，１００１はインナーライナー２５に固定されたままであってよい。タイヤ１０内の空気圧もこの固定作用を補助してよい。このような封止部材１０１，４０１，５０１，６０１，７０１，８０１，９０１，１００１は、荷重がかかった状態でタイヤが回転する間にタイヤの騒音をさらに低減する。このような封止部材１０１，４０１，５０１，６０１，７０１，８０１，９０１，１００１は、インナーライナー２５に直接付与された封止材１００を備えるタイヤと比べて、タイヤの重量も小さくする。スペーサー布材１１１、４１１，５１１，６１１，７１１，８１１，９１１，１０１１は、高性能繊維を織ることまたは編むことで形成されていてよい。これらの繊維は、炭素繊維、ガラス繊維、玄武岩繊維、および／またはその他の適切な高性能繊維などの材料からなる単一の部材として構成されていてもよく、またはそれらの材料の組み合わせからなる複合繊維部材であってもよい。

図４は、封止材料１００を含む六角形構造４１０を有する封止部材４０１の例を示している。図５は、封止材料１００を含む波形構造５１０を有する封止部材５０１の例を示している。図６は、封止材料１００を含む４つの例の六角形構造６１０を有する封止部材６０１のを示している。図７は、封止材料１００を含む３つの平面構造７１０を有する封止部材７０１の例を示している。図８は、封止材料１００を含む４つの例の２平面構造８１０を有する封止部材８０１の例を示している。図９は、封止材料１００を含む３つの例の湾曲構造９１０を有する封止部材９０１の例を示している。図１０は、封止材料１００を含む、相互に関連する個別の複数の繊維１００２の封止部材１００１の例を強調した図を示している。封止部材１００１は、布材１０１１の三次元の構造によって境界が定められた複数の区画を有していてよい。

封止材料１００の一例は、参照によって全体をここに組み入れる特許文献２（米国特許第８３８７６７２号）に開示されている。この例の封止材料１００はポリウレタンを含んでいてよい。この例の封止材料１００のポリウレタンの組成は、例えばメチレンジフェニル４，４’−ジイソシアネート（ＭＤＩ）およびポリ（アルキレンオキシド）グリコールを含んでいる自己回復ポリウレタンエラストマー材料を含んでいてよい。この例の封止材料１００に適したポリウレタン組成は、約０．３ミリ秒^−１から約０．６ミリ秒^−１までの範囲内の架橋密度を有していてよい。高温でタイヤを加硫する際に、約０．２ミリ秒^−１から約０．５ミリ秒^−１までの範囲内の架橋密度を有しているポリウレタン組成は、熱的に劣化してポリウレタン組成が薄められ、すなわち、流動性が若干良好なポリウレタン組成は、自己封止（セルフシール）特性を有する空気入りタイヤをもたらし、封止材料１００と封止部材１０１，４０１，５０１，６０１，７０１，８０１，９０１，または１００１を定義する。

結果として作製された例の封止材料１００は、パンクの傷を視覚的に認識できる非黒色の封止材を提供するように、ポリウレタン内に着色剤をさらに含んでいてよい。このパンクの傷は、この例の封止材料１００がパンクの傷を通って物理的に流動して、黒色に着色されたインナーライナーの視認可能な表面上に対照的な非黒色に着色された封止材が形成される結果になる。

着色剤は二酸化チタンを含んでいてよい。例えば、白色に着色された封止材が望まれる場合には、この例の封止材料１００の着色剤は二酸化チタンであってよい。また、このような着色剤は、非黒色の有機顔料および／または非黒色の無機顔料または染料の少なくとも１つと一緒に、光沢剤（color brightener）として二酸化チタンを含んでいてもよい。様々な着色剤が、封止材料１００に非黒色を付与するために用いられてもよい。

ポリウレタン前駆体組成は、タイヤ１０の組立前にポリウレタン成分を一緒に混合することによって用意されてよい。ポリウレタン前駆体は、微粒子フィラーおよび／または不織マイクロファイバー層とともに部分的に自立し（partially self-supporting）、複雑で高価なタイヤ組立装置を用いることなく封止部材１０１，４０１，５０１，６０１，７０１，８０１，９０１，１００１に安定性をさらにもたらしてもよい。

ここに付与した記載を考慮して、本発明の変形例が可能である。本発明の例示のために特定の代表的な実施形態および詳細を示したが、本発明の範囲から逸脱することなく、それに様々な変更や修正を行えることが当業者には明らかであるだろう。従って、記載されている特定の実施形態を、添付されている特許請求の範囲によって定義されているように本発明の意図している全範囲の中で変更可能であることが理解される。

１０ タイヤ
１２ トレッド
１４，５０ カーカスプライ
１５，１７，５７ サイドウォール
１６ ベルト構造
１８，２０ ベルト
２２ カーカス
２３，２５ インナーライナー
２４ａ，２４ｂ ビード領域
２６ａ，２６ｂ，５９ｂ ビードフィラーエイペックス
２８ａ，２８ｂ，５２ｂ ビード
３０ａ、３０ｂ 軸方向端部
３２ａ，３２ｂ，５４ フリッパー
５５ 軸方向内側部分
５６ チッパー
５８ パッチ
６０ｂ 軸方向外側部分
６２ｂ 折り返し端部
６４ トゥガード
６７ 半径方向に最も外側の部分
６８ 半径方向に最も外側の領域
７０ ホイールリム
７２ ホイールリムフランジ
７４ 円筒状部分
１００ 封止材料
１０１，４０１，５０１，６０１，７０１，８０１，９０１，１００１ 封止部材
１１１，４１１，５１１、６１１，７１１，８１１，９１１，１０１１ スペーサー布材
４１０ 六角形構造
５１０ 波形構造
６１０ 六角形構造
７１０ 平面構造
８１０ ２平面構造
９１０ 湾曲構造
１００２ 繊維

Claims (10)

1. 回転軸を有する空気入りタイヤにおいて、
   軸方向に伸張不能な２つの環状のビード部と、
   少なくとも１つの補強プライを有するカーカスと、
   前記カーカスの内面に沿って一方の前記ビード部から他方の前記ビート部まで延びている空気不透過性のインナーライナーと、
   前記カーカスの半径方向外側に配置されているトレッドと、
   半径方向において前記カーカスと前記トレッドとの間に配置されているベルト構造と、
   三次元の布材と該三次元の布材に含まれている流動性の封止材料とを有する封止部材と、
   を含むことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記封止部材は、該封止部材を前記インナーライナーに固定するために表面に配置された接着剤をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記封止部材は、前記封止材料を含む六角形構造を有することを特徴とする、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記封止部材は、前記封止材料を含む波形構造を有することを特徴とする、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記封止部材は、前記封止材料を含む４つの六角形構造を有することを特徴とする、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
6. 前記封止部材は、前記封止材料を含む３つの平面構造を有することを特徴とする、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
7. 前記封止部材は、前記封止材料を含む４つの２平面構造を有することを特徴とする、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
8. 前記封止部材は、前記封止材料を含む３つの湾曲構造を有することを特徴とする、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
9. 前記封止部材は、前記封止材料を含む、相互に関連する個別の複数の繊維を有することを特徴とする、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
10. 前記封止部材は、前記三次元の布材の三次元の構造によって領域が定められている複数の区画を有することを特徴とする、請求項１に記載の空気入りタイヤ。

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