JP2018522780A

JP2018522780A - 空気入り自動車タイヤ

Info

Publication number: JP2018522780A
Application number: JP2018518776A
Authority: JP
Inventors: シュルマン・オリヴァー; タイバースキー・アンドレアス; ティーマン・アンナレーナ
Original assignee: コンティネンタル・ライフェン・ドイチュラント・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング
Priority date: 2015-07-17
Filing date: 2016-03-07
Publication date: 2018-08-16
Anticipated expiration: 2036-03-07
Also published as: US10787044B2; US20180141392A1; WO2017012720A1; EP3325285B1; EP3325285A1; JP6640340B2; DE102015213496A1

Abstract

本発明は、構造化されたトレッド（２）を有する空気入り自動車タイヤ（１）が示されており、このトレッド（２）が両側でサイドウォール（３、４）へ移行し、このサイドウォールの端部が、タイヤビード（５、６）であって、圧縮空気が充填された空気空洞（８）がリム（７）と空気入り自動車タイヤ（１）との間に形成されるように、空気入り自動車タイヤ（１）を装着した車両ホイールのリム（７）内に気密式に挿入可能なタイヤビード（５、６）により形成され、空気入り自動車タイヤ（１）が、トレッド（２）の反対側に位置する空気入り自動車タイヤの内面（９）に、発泡体層（１０）を有する、空気入り自動車タイヤ（１）に関する。本発明は、発泡体層（１０）の気孔率が発泡体層（１０）の総体積の７０％〜９９％に達するという事実にある。

Description

本発明は、特許請求項１の前提部のとおりの空気入り自動車タイヤに関する。

本明細書で問題となるタイプの空気入り自動車タイヤは、２輪車両および乗用車、農業用車両および／または重量物運搬車両のために使用され得る。前記空気入り自動車タイヤの共通の特徴は、それらが構造化されたトレッドを有し、その構造は、予期される下面および気象条件に好適に適合されるということにある。それ自体既知の方法で、空気入り自動車タイヤのトレッドは両側でサイドウォールへ移行し、サイドウォールの端部は各々タイヤビードにより形成される。タイヤビードは、異なるゴム混合物から構成される空気入り自動車タイヤの部品の、空気入り自動車タイヤを装着したホイールのホイールリムへの気密固定のために役立つ。ここで、同様に既知の方法で、ホイールリムは、タイヤビードに対応して、ホイール−リムエッジを有し、チューブレス空気入り自動車タイヤが圧縮空気で充填されると、このホイール−リムエッジに対して、タイヤビードが密閉式に当接する。空気入り自動車タイヤは結果として、ポリウレタンまたはポリエチレンからなる発泡材料層が存在する空気空洞を有し、発泡材料層は、空気入り自動車タイヤのトレッドの反対側に位置する内面へ固定される。

今日では、空気入り自動車タイヤは、自動車が生じた運動エネルギーを、変化する環境条件下で常に最適な方法で下面へ伝達しなければならないだけでなく、快適さに関する高い要求もますます満たさなければならない。ここで、空気入り自動車タイヤの転動騒音もまた大きな役割を果たし、この騒音は、空気入り自動車タイヤが路面に押し当てられて空気が圧縮されると、空気の振動により生じる。転動騒音は、場合により、ステアリングシステムおよびサスペンション配置構成を介して乗員室内へ通過する前に、空気入り自動車タイヤからホイールハブへ伝えられる。運転中に生じた転動騒音にさらされることは、自動車の中だけでなく外側でも迷惑なものと知覚され、このことは例えば都市においてますます重要になってきている。

転動騒音は、既知であるとともにいくつかの自動車においては既に使用されている技術により著しく低減させることができる。ここでは、発泡材料であって、空気入り自動車タイヤにおいて配置されるとともに、一般に「吸収材」と呼ばれ、トレッドの内面へ接着剤により取り付けられる発泡材料が使用される。一般的に発泡ポリウレタン（ＰＵ）またはポリエチレン（ＰＥ）からなるこの発泡材料の構造は、極端な温度変化があっても維持される。ポリウレタンは、ジアルコールもしくはポリオールの、ポリイソシアネートとの重付加反応から形成されるプラスチックまたは合成樹脂である。自動車のタイプ、その速度および路面により、上述の減音対策により、自動車の内部区画における自動車騒音を最大で９ｄＢ（Ａ）まで低減することを達成することが現在可能であり、空気入り自動車タイヤへの発泡材料の導入の結果として、空気入り自動車タイヤで達成可能な移動特性も、範囲、積載量または速度も制限されない。

このような空気入り自動車タイヤは例えば特許文献１から既知である。この文献は、空気入り自動車タイヤ内の発泡材料層は、予め施された自己シール型シーリング材により、空気入り自動車タイヤの内面へ接着により固定されることを説明する。シーリング材としてここで使用されるのは、ポリウレタンゲルである。

さらに、独国特許発明第１９８０６９５３Ｃ２号明細書は、空気入り自動車タイヤおよび前記タイプの空気入り自動車タイヤを作る方法を開示しており、この場合、発泡材料層は、空気入り自動車タイヤの内面に施される前であっても、発泡プロセスによりこの目的に適切な形状に作られ、その後、空気入り自動車タイヤの内部空間に向かっている側に、追加的な吸音構造が装着される。発泡材料層に施される構造は、この場合、直線形状または波形状を有してもよく、これらは各々、追加的に吸音挙動を有するより大きい表面を実現するのに好適である。

独国特許出願公開第１０２００７０２８９３２号明細書独国特許発明第１９８０６９５３号明細書

既に上述のとおり、空気入り自動車タイヤにより生じた転動騒音の極めて良好な吸音は、既知の解決策により、既に達成され得る。それにも関わらず、さらなる改良形態に対する需要がある。

したがって、本発明は、内部に位置する発泡材料層であって、その吸音性能が既知の解決策に対して向上した発泡材料層を装着した空気入り自動車タイヤを作り出すという目的に基づく。

本発明は、特許請求項１の特徴により前記目的を達成する。後続の下位請求項は、本発明のさらなる改良形態に関する。

構造化されたトレッドを有する空気入り自動車タイヤであって、構造化されたトレッドが両側でサイドウォールへ移行し、サイドウォールの端部が、タイヤビードであって、圧縮空気が充填された空気空洞がホイールリムと空気入り自動車タイヤとの間に形成されるように、空気入り自動車タイヤを装着した車両ホイールのホイールリム内に気密式に挿入可能なタイヤビードにより形成され、空気入り自動車タイヤが、トレッドの反対側に位置するその内面に、発泡材料層を有する空気入り自動車タイヤが、発泡材料層の気孔率が発泡材料層の総体積の８０％〜９９％に達するように、本発明により改良されている。

発泡材料層の特徴は、発泡プロセス中のプロセス制御を通じてもっぱら達成され、発泡体は液相から発泡される。事実上、その後発泡材料層のさらなる加工は実施されない。原材料、温度、ガス形成、発泡率および、発泡が実施される外部条件、例えば逆圧および使用される発泡プロセスが、発泡材料の品質の有意な境界条件を形成する。形状（孔サイズおよび形状、ならびにセル壁の厚さおよび剛性）、およびしたがって最終的に、例えば発泡材料層の重量、吸音、圧力変形および断熱などの特徴も最終的にこの結果によるものである。

気孔率が発泡材料層の総体積の７０％〜９９％に達するという発泡材料層の本発明による特徴により、空気入り自動車タイヤにおいて既に使用されている発泡材料層に対して、さらに著しく向上した吸音特性を達成することが可能であると確認することが可能となっている。この実質的な改良は、発泡材料層における空気の割合が比較的高い結果である。前記空気を包含する孔は、上述の効果が生じるように、車体が生じる音、したがって空気入り自動車タイヤの転動騒音を反射し解消する。

本発明の第１改良形態は、発泡材料層に存在する孔の４０％が０．３ｍｍ〜０．４ｍｍのサイズを有し、発泡材料層に存在する孔の４０％が０．４ｍｍ〜０．５ｍｍのサイズを有し、発泡材料層に存在する孔の１０％が０．５ｍｍ〜０．７ｍｍのサイズを有し、発泡材料層に存在する孔の８％が０．３ｍｍより小さいサイズを有し、発泡材料層に存在する孔の２％が０．７ｍｍより大きいサイズを有することを特徴とする。したがって、合計で孔のおよそ８０％が０．３〜０．５ｍｍの範囲のサイズにあり、したがって、本発明による実施形態の好影響は明らかである。

さらに、本発明の改良形態は、発泡材料層における個々の孔が１．０ｍｍ〜１．５ｍｍのサイズを有することにある。換言すると、比較的少ない数の孔のみがこのようなサイズであり、このことには、発泡材料層が全体として比較的細かい孔のある設計を有し、空気の割合が高いという効果がある。したがって、冒頭で述べたとおりの改良された吸音の特徴が達成され得る。

空気入り自動車タイヤの転動騒音の吸収の特に良好な結果は、発泡材料層における孔の形状が球状または多角形である場合にさらに達成され得る。発泡材料層の孔が多角形の幾何学的形状である場合、断面が六角形である孔の幾何学的形状が特に好ましいが、断面が四角形の設計の孔もまた本発明の範囲に入る。孔の六角形の幾何学的形状が、隣接する孔の数およびセル壁の表面張力の結果として、およびまた、発泡材料層を作るために使用される材料の基本的な剛性の結果として生じる。

発泡材料層の吸音に関する改良形態は、平面において、５〜１２個、および空間において、最大で２６個の孔が互いに隣接して配置される場合にさらに達成することができ、これは孔サイズの分布および／またはそのばらつきの影響である。例えば、大きい孔はこのときいくつかの比較的小さい孔に囲まれてもよい。全ての孔が等しいサイズである場合、隣接する孔の数が明確にされる。立体の孔形状の場合、例えば、面的に接触する第１度隣接孔（ｆｉｒｓｔ−ｄｅｇｒｅｅｎｅｉｇｈｂｏｕｒｓ）が６つあり、線形接触する第２度隣接孔（ｓｅｃｏｎｄ−ｄｅｇｒｅｅｎｅｉｇｈｂｏｕｒｓ）が２０個ある。球状の孔の場合、３次元空間において、充填密度に応じて６または８個の隣接孔がある。

さらに、本発明の有利な一実施形態において、本発明により使用される発泡材料層は、発泡材料層における孔のセル壁が、接合点ごとに３〜１５個、好ましくは７個の枝部という分岐密度を有する棒状形のものであるという特徴を有する。この提案によると、セル壁が特別な幾何学的形状を有することが結果として可能となる。ここで、孔は、完全にランダムな形状の残りの空間を充填しなければならない。ここで、発泡プロセス中に生じる孔における圧力でセル壁の剛性、表面張力および分子構造の間の依存関係が確認され得る。枝部および分岐点の数および配置構成は、枝部の剛性、表面張力および分子構造の、発泡プロセス中の孔の圧力および分布との相互作用により達成される。

本発明は、添付図に基づき、以下でより詳細に検討される。ここで、図示の例示的実施形態は、図示された変形形態に対する限定を表すものではなく、むしろ本発明の原理の説明のためのみに役立つ。

同一または同様の構成要素は常に同じ参照符号により表される。本発明による機能を示すことができるように、図は、高度の単純化された概略図のみを示し、本発明にとって本質的ではない構成要素は省略されている。しかしながらこれは、そのような構成要素が本発明による解決策には存在しないことを意味するものではない。

図は車両ホイール１２の断面を示す。車両ホイール１２は、空気入り自動車タイヤ１と空気入り自動車タイヤ１を保持するホイールリム７とから構成される。空気入り自動車タイヤ１自体は、賦形トレッド２からなり、そのプロファイルは、図１においては複数の溝状凹部によってのみ示されている。前記トレッド２の下に、空気入り自動車タイヤ１は複数のベルトパイル１５を有し、これは、図１においては、同様に表示としてのみ示されている。トレッド２の両側へ、空気入り自動車タイヤ１は各々、それぞれ１つのサイドウォール３および４にさらに移行し、サイドウォール３および４の下端は各々、それぞれタイヤビード５および６により形成される。各タイヤビード５、６は、ビードコア１９からなり、ビードコア１９は、ゴム材料が入れられるコアプロファイル１８内へ移行する。空気入り自動車タイヤ１のタイヤビード５、６は、前記タイヤビード５、６がホイールリム７のホイール−リムエッジ２１に気密式に当接するように、周囲に対してシールを形成する。空気入り自動車タイヤ１およびホイールリム７は、したがって、共に空気空洞８を囲み、空気空洞８は、バルブシャンク１４に挿入された、車両ホイール１２のバルブ１３を介して圧縮空気で充填される。空気入り自動車タイヤ１のサイドウォール３、４は、それ自体既知の方法で、複数のパイルから構成され、したがって、空気入り自動車タイヤ１を安定化するための複雑なシステムを形成する。したがって、各サイドウォール３、４の内面には、第１に、強化プロファイル１６が存在し、この強化プロファイル１６には、各サイドウォール３、４の外側の方向にカーカス１７が隣接し、このカーカス１７は同様に、図１においてはより詳細に示されていないゴム層へ埋め込まれる。さらに、サイドウォールは、追加的な別個のパイルを含むことができるが、これはここではより詳細に検討されない。

図は特に、発泡材料層１０が、空気入り自動車タイヤ１のトレッド２の反対側に位置する内面９に配置されるということにある本発明による特別な特徴を示す。前記発泡材料層１０は、接着剤２０を使用して空気入り自動車タイヤ１の内面９へ密着接続される。図１から表示により明らかとなるとおり、接着剤２０は、本発明の場合においては既に連続的に施されており、この例においては、空気入り自動車タイヤ１の内面９に、空気入り自動車タイヤ１の円周方向に施される。発泡材料層１０が、その後空気入り自動車タイヤ１の内面９に接続されている。本例において、発泡材料層１０の気孔率が発泡材料層１０の総体積の８０％〜９９％に達することに留意することが重要である。図において、これは発泡材料層１０における多数の孔１１により象徴される。さらに、本発明による解決策は、異なるサイズの孔１１を有する。したがって、図においては、直径が比較的大きい孔１１と直径が比較的小さい孔１１とがしたがって示されている。

ここで、発泡材料層１０は、発泡材料層１０に存在する孔１１の４０％が０．３ｍｍ〜０．４ｍｍのサイズを有し、発泡材料層１０に存在する孔１１の４０％が０．４ｍｍ〜０．５ｍｍのサイズを有し、発泡材料層１０に存在する孔１１の１０％が０．５ｍｍ〜０．７ｍｍのサイズを有し、発泡材料層１０に存在する孔１１の８％が０．３ｍｍより小さいサイズを有し、発泡材料層１０に存在する孔１１の２％が０．７ｍｍより大きいサイズを有するという特別な特徴を有する。ここで、図示の孔１１は例外なく球状の幾何学的形状を有する。

１空気入り自動車タイヤ
２トレッド
３サイドウォール
４サイドウォール
５タイヤビード
６タイヤビード
７ホイールリム
８空気空洞
９内面
１０発泡材料層
１１孔
１２車両ホイール
１３バルブ
１４バルブシャンク
１５ベルトパイル
１６強化プロファイル
１７カーカス
１８コアプロファイル
１９ビードコア
２０接着剤

Claims

構造化されたトレッド（２）を有する空気入り自動車タイヤ（１）であって、前記構造化されたトレッド（２）が両側でサイドウォール（３、４）へ移行し、前記サイドウォール（３、４）の端部が、タイヤビード（５、６）であって、圧縮空気が充填された空気空洞（８）がホイールリム（７）と空気入り自動車タイヤ（１）との間に形成されるように、前記空気入り自動車タイヤ（１）を装着した車両ホイールのホイールリム（７）内に気密式に挿入可能なタイヤビード（５、６）により形成され、前記空気入り自動車タイヤ（１）が、前記トレッド（２）の反対側に位置するその内面（９）に、発泡材料層（１０）を有する、空気入り自動車タイヤ（１）において、
前記発泡材料層（１０）の気孔率が前記発泡材料層（１０）の総体積の７０％〜９９％に達することを特徴とする、空気入り自動車タイヤ（１）。
前記発泡材料層（１０）に存在する孔（１１）の４０％が、０．３ｍｍ〜０．４ｍｍのサイズを有し、前記発泡材料層（１０）に存在する前記孔（１１）の４０％が０．４ｍｍ〜０．５ｍｍのサイズを有し、前記発泡材料層（１０）に存在する前記孔（１１）の１０％が０．５ｍｍ〜０．７ｍｍのサイズを有する、前記発泡材料層（１０）に存在する前記孔（１１）の８％が０．３ｍｍより小さいサイズを有し、前記発泡材料層（１０）に存在する前記孔（１１）の２％が０．７ｍｍより大きいサイズを有することを特徴とする、請求項１に記載の空気入り自動車タイヤ。
前記発泡材料層（１０）における個々の孔（１１）が１．０ｍｍ〜１．５ｍｍのサイズを有することを特徴とする、請求項１または２に記載の空気入り自動車タイヤ。
前記発泡材料層（１０）における前記孔（１１）の幾何学的形状が球状または多角形であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の空気入り自動車タイヤ。
前記発泡材料層（１０）における前記孔（１１）の幾何学的形状が、断面で見ると四角形または六角形であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の空気入り自動車タイヤ。
平面において、５〜１２個、および空間において、最大で２６個の孔（１１）が互いに隣接して配置されることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の空気入り自動車タイヤ。
前記発泡材料層（１０）における前記孔（１１）のセル壁が、接合点ごとに３〜１５個、好ましくは７個の枝部という分岐密度を有する棒状形のものであることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の空気入り自動車タイヤ。