JP4307011B2 - 重荷重用タイヤ、及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、パンクの発生が無く、特にモノレール等の新交通車両、およびに路線バスなどに好適に採用しうる重荷重用タイヤ、及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
タイヤにおいては、乗り心地性、高速走行性および軽量化などの観点から、タイヤ内腔内に空気を充填する空気入りタイヤが主流となっている。しかし、地下鉄、モノレール等の新交通車両、および市街を走行する路線バスなどにあっては、中低速度で運行されかつ発進・停止が頻繁に行われることから、上記要求特性よりもノンパンク(パンクの発生が無い)であることが重要であり、近年、ノンパンクタイヤのこの種の車両への採用が強く望まれている。
【0003】
他方、ノンパンクタイヤとしては、リム組みされたタイヤとリムとがなすタイヤ内腔内に、液状のウレタン樹脂等を充填しかつ硬化させたもの、および特開2001−294012号公報等で提案される如く、前記タイヤ内腔内に発泡性組成物を充填した後、加熱などによりこの発泡性組成物を独立気泡の発泡体に変化させるものなどが知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし前者のものは、液状のウレタン樹脂の粘度等に原因して、タイヤ内腔内に充填する途中で、該樹脂が徐々に硬化しはじめ、タイヤ内腔内から空気が完全に抜け切れずに不良品が発生したり、又重荷重用タイヤとして必要な内圧が充分に付与されずに操縦安定性や耐久性を損ねたり、さらには内圧が不均一となって偏摩耗が発生し易い傾向となる。
【0005】
又後者のものは、発泡によって内圧が付与されるため、製品間で内圧のバラツキが大きい。又重荷重用タイヤとして必要な内圧を充分に付与することが難しく、しかも重荷重用タイヤとして連続走行したとき、発熱によって発泡体のガス保持性が低下傾向となるため、内圧がいっそう不十分なものとなる。
【0006】
又両者とも、ショルダー部の内圧がトレッド中央側に比して低く、その結果、ショルダー部で偏摩耗が顕著となるという問題もある。
【0007】
そこで本発明は、タイヤ内腔内に、2液混合硬化型の液状の樹脂材を注入しかつ硬化させるとともに、この液状の樹脂材の混合時の粘度および、混合後1時間経過後の粘度上昇を特定することを基本として、タイヤ内腔内での空気溜まりの発生を抑え良品率を高めるとともに、充分な内圧を付与することが可能となり優れた操縦安定性および耐久性を確保でき、しかも内圧の不均一を減じ偏摩耗を軽減しうる重荷重用タイヤ、及びその製造方法の提供を目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願請求項1の発明は、トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスと、トレッド部の内方かつ前記カーカスの外側に配されるブレーカ層とを具えるトロイド状の重荷重用のタイヤ基体、
及びこのタイヤ基体をリム組みすることにより前記タイヤ基体とリムとが囲むタイヤ内腔を形成するリムとからなり、
しかも前記タイヤ内腔内に、2液混合硬化型かつ混合時の25℃における粘度(フォードカップNo.4)を5〜30秒しかも混合後1時間経過後の25℃における粘度上昇を20秒以下とした液状のウレタン樹脂の樹脂材を注入しかつ硬化させた充填体を具えるとともに、
正規荷重を負荷した場合の接地面の形状は、トレッド接地縁での周方向の接地長さLsと、タイヤ赤道での接地長さLcとの比Ls/Lcを0.80〜0.90としたことを特徴としている。
【0010】
又請求項2の発明では、接地面の形状は、周方向の接地長さLがタイヤ赤道からトレッド接地縁に向かって徐々に減少することを特徴としている。
【0011】
又請求項3の発明では、前記トレッド部は、トレッドプロファイルの曲率半径Rをトレッド接地巾TWの3.0〜5.0倍としたことを特徴としている。
【0012】
又請求項4の発明では、前記請求項1〜3のいずれかに記載の重荷重用タイヤの製造方法であって、
トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスと、トレッド部の内方かつカーカスの外側に配されるブレーカ層とを具えるトロイド状の重荷重用のタイヤ基体を、リムにリム組みするリム組ステップと、
リム組みされた前記タイヤ基体とリムとが囲むタイヤ内腔内に、2液混合硬化型の液状のウレタン樹脂の樹脂材を注入しかつ硬化させることにより、硬化した固形状の樹脂材とタイヤ基体とリムとを一体化する充填ステップとを含み、
しかも前記液状の樹脂材は、混合時の25℃における粘度(フォードカップNo.4)を5〜30秒、かつ混合後1時間経過後の25℃における粘度上昇が20秒以下とするとともに、
正規荷重を負荷した場合の接地面の形状は、トレッド接地縁での周方向の接地長さLsと、タイヤ赤道での接地長さLcとの比Ls/Lcを0.80〜0.90としたことを特徴としている。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。図1は本発明の重荷重用タイヤを示す断面図である。
図1において、重荷重用タイヤ1は、トロイド状の重荷重用のタイヤ基体10と、このタイヤ基体10にリム組みされるリム11と、前記タイヤ基体10とリム11とが囲むタイヤ内腔H内に注入されかつ硬化される2液混合硬化型の樹脂材Pとを含んで形成され、これによってノンパンク性能が付与される。
【0014】
前記タイヤ基体10は、トレッド部2からサイドウォール部3をへてビード部4のビードコア5に至るカーカス6と、トレッド部2の内方かつ前記カーカス6の外側に配されるブレーカ層7とを具え、例えば、従来的な重荷重用の空気入りタイヤが好適に採用しうる。なお本例では、ラジアル構造のものを例示しているが、バイアス構造のものも適宜採用しうる。
【0015】
前記カーカス6は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して例えば70〜90度の角度で配列した1枚以上のカーカスプライから形成される。本例では、カーカスコードとしてスチールコードを用いた1枚のカーカスプライ6Aからなる場合を例示している。
【0016】
このカーカスプライ6Aは、前記ビードコア5、5間に跨るプライ本体部6aの両側に、前記ビードコア5の周りを内から外に折り返して係止される折返し部6bを有し、該プライ本体部6aと折返し部6bとの間には、ビードコア5から半径方向外方にのびるビードエーペックスゴム8が配置され、ビード部4からサイドウォール部3にかけて補強している。
【0017】
前記ブレーカ層7は、ブレーカコードとしてスチールコードを用いた2枚以上、通常3〜4枚のブレーカプライから形成される。本例では、スチールコードをタイヤ周方向に対して例えば60±15°の角度で配列してなりかつ半径方向最内に配される第1のブレーカプライ7Aと、タイヤ周方向に対して例えば10〜35°の小角度で配列する第2〜4のブレーカプライ7B、7C、7Dとの4枚構造の場合を例示している。なおブレーカプライ7A〜7Dは、コードがプライ間で互いに交差する箇所を1箇所以上設けて重置されることにより、ブレーカ剛性を高めトレッド部2をタガ効果を有して強固に補強する。
【0018】
又前記リム11は、周知構造をなし、リムベース11Aのタイヤ軸方向外端部に、ビード底面を受けるリムシート11B1とビード側面を受けるフランジ11B2とからなるL字状の着座部11Bを設けている。なお本例では、リムベース11Aが平坦な平底リムの場合を例示しているが、前記タイヤ基体10に応じて浅底リム、及び深底リムも適宜採用することができる。
【0019】
そして本実施形態の重荷重用タイヤ1では、前記タイヤ基体10とリム11とが囲むタイヤ内腔H内に、2液混合硬化型の樹脂材Pが硬化してなる固形状の充填体12が隙間なく充填され、前記タイヤ基体10とリム11とを一体化している。
【0020】
この充填体12は、独立気泡や連続気泡を有さない非発泡体であって、前記タイヤ基体10とリム11とをリム組みした後、図2に略示する如く、前記タイヤ内腔H内に、2液混合硬化型の液状の樹脂材Paを注入しかつ硬化させる充填ステップによって形成される。
【0021】
詳しくは、本例では、リム11のリムベース11Aに設ける注入孔13から、前記液状の樹脂材Paを、例えば100〜200kPaの圧力を有して注入する。本例では、タイヤを横置きしたとき上を向く側のサイドウォール部3に、予め、例えば注射針状の空気抜き針14を挿入せしめ、タイヤ内腔H内の空気を順次排出している。なお前記空気抜き針14を用いることなく、サイドウォール部3に直接空気抜き孔を穿設しても良い。
【0022】
このとき、前記液状の樹脂材Paは、混合時の25℃における粘度(フォードカップNo.4)を、5〜30秒と従来よりも低粘度に設定することが重要であり、また混合後1時間経過後の25℃における粘度上昇を、20秒以下と従来よりも粘度上昇を低く抑えることが重要である。
【0023】
このように前記粘度を特定することにより、樹脂材Paの注入を適正化でき、タイヤ内腔H内での空気溜まりの発生を防止するとともに、タイヤ基体10に充分な内圧を付与することが可能となる。又隙間なく充填された樹脂材Paは適度に流動し、硬化しはじめる前に内圧がタイヤ基体10の各部に満遍なく伝播されるため、内圧を均一化することができ、ショルダー部での内圧をトレッド中央側の内圧に近づけるなど、該ショルダー部での偏摩耗抑制にも貢献できる。
【0024】
なお前記粘度は、JIS K5400の4.5.4に記載のフォードカップNo.4法に基づいて測定した値である。
【0025】
ここで、前記粘度が30秒を越えて高くなると、注入に時間がかかりすぎ、途中で樹脂材Paが徐々に硬化しはじめ、タイヤ内腔H内に空気が残留するなど不良品が発生したり、又重荷重用タイヤとして必要な内圧が充分に付与されなかったり、さらにはタイヤの各部で内圧がバラつくといった問題が生じるからである。又前記粘度が5秒未満の場合にも、注入圧力が高められなくなる結果、同様に空気抜けが悪くなるとともに、タイヤ内圧を充分に高めることが困難となる。このような観点から、前記粘度は、10〜20秒の範囲がさらに好ましい。
【0026】
又前記粘度上昇が20秒を越えると、注入途中で硬化傾向となって不良品が発生したり、充填後の樹脂材Paの流動が不十分となってタイヤ内圧を均一に高めることが難しくなる。
【0027】
なお前記充填体12を非発泡体とする理由は、発泡体とした場合には、タイヤ内腔H内で発泡性組成物を発泡させることによって内圧を確保するが、このとき製品間で内圧のバラツキが大きく、又重荷重用タイヤとして必要な内圧を充分に付与することが難しいからであり、しかも重荷重用タイヤとして連続走行したとき、発熱によって発泡体のガス保持性が低下傾向となるため、内圧がいっそう不十分なものとなってしまうからである。
【0028】
又前記充填体12として、2液混合硬化型の樹脂材Pを用いる理由は、もし通常のゴム材を用いる場合には、充填体のボリュームが大であるため充填後の加硫加熱に長時間を要し、しかもこの加硫加熱によってタイヤ基体のゴムに悪影響を与える恐れがあるからである。
【0029】
次に、前記2液混合硬化型の樹脂材Pとして、乗り心地性等の観点からウレタン樹脂が使用できる。
【0030】
このウレタン樹脂は、周知の如く、イソシアネート化合物を含む第1液と、この第1液中のイソシアネート基を架橋させるポリアミン、ポリオール等を含む第2液とを混合することによって硬化する室温架橋性の組成物であって、ゴム状弾性を有するために前記充填体12として好ましく採用しうる。
【0031】
なお前記ポリアミンは、ポリオールに比して硬化を早める傾向にあるが、混合時の粘度および混合後の粘度上昇が前記範囲内であるならば、何れの場合も好適に使用できる。
【0032】
ここで前記イソシアネート化合物として、例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、トルイレンジイソシアネート(TDI)、ナフチレン‐1, 5‐ジイソシアネート、o‐トルイレンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、トリス(p‐イソシアネートフェニル)チオホスファイト、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート(XDI)などの単量体、またはその変性体等があり、これを単独あるいは組み合わせて使用しうる。
【0033】
又前記ポリアミンとして、例えば、末端アミノ変成ポリエチレングリコール、末端アミノ変成ポリプロピレングリコール等の末端アミノ変成ポリアルキレングリコール;アミノ変成ポリ(メタ)アクリレート系ポリマー、アミノ変成ビニル系ポリマー、アミノ変成ポリエステル、アミノ変成ポリカーボネート、ポリアリルアミン、ポリエチレンイミン等のアミノ基を一分子中に2個以上持つポリマー;エチレンアミン類、ジエチルアミノプロピルアミン、ジメチルアミノプロピルアミン、N−アミノエチルピペラジン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、脂肪族アミン変成体等の脂肪族アミン;m‐フェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン、メタキシリレンジアミン、芳香族アミン変成体等の芳香族アミン等があり、これを単独あるいは組み合わせて使用しうる。
【0034】
又前記ポリオールとして、例えば、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、水酸基変性(メタ)アクリル系ポリマー、水酸基変成ビニル系ポリマー、水酸基変成ポリエステル、水酸基変成ポリカーボネート等があり、これを単独あるいは組み合わせて使用しうる。
【0035】
次に、本実施形態の重荷重用タイヤ1は、従来に比して内圧を均一化する効果はあるが、空気入りタイヤに比しては不十分であり、ショルダー部での接地圧が相対的に低くなって、ショルダー部で肩落ち摩耗、ヒール&トゥ摩耗等の偏摩耗が発生し易い。
【0036】
そのため、本例では、図1に示すように、前記充填体12が充填された状態、即ち重荷重用タイヤ1におけるトレッドプロファイルTPの曲率半径R(トレッド半径R)を、トレッド接地巾TWの3.0〜5.0倍の範囲とするなど、従来的な空気入りタイヤに正規内圧を充填した状態におけるトレッドプロファイルに比して大に設定している。これにより、図3に示すように、正規荷重を負荷した場合の接地面の形状Fにおいて、トレッド接地縁TEでの周方向の接地長さLsと、タイヤ赤道での接地長さLcとの比Ls/Lcを0.7〜0.95の範囲まで高め、ショルダー部での偏摩耗をさらに抑制している。
【0037】
このとき、周方向の接地長さLは、タイヤ赤道Cからトレッド接地縁TEに向かって徐々に減少することが好ましく、これによりトレッド全体に亘っての摩耗の均一化が図れ、摩耗寿命を向上しうる。
【0038】
なお前記トレッドプロファイルTPが単一円弧でない場合には、トレッド赤道点COとトレッド接地縁TE、TEとを通る3点円弧の半径を、前記曲率半径Rとする。又前記正規荷重とは、前記タイヤ基体と等しいタイヤサイズの空気入りタイヤに対して設定される規格荷重であって、前記空気入りタイヤがJATMAであれば最大負荷能力、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 "LOAD CAPACITY"を意味する。
【0039】
前記接地長さの比Ls/Lcが0.7未満では、ショルダー部での偏摩耗抑制が不十分であり、逆に0.95を越えると、タイヤ赤道側でのセンタ摩耗やパンチング摩耗が発生傾向となる。従って、前記比Ls/Lcは0.8〜0.9の範囲が好ましい。
【0040】
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。
【0041】
【実施例】
図1に示すタイヤ構造をなすタイヤサイズ11.00R20の重荷重用タイヤを表1の仕様に基づき試作するとともに、その時の不良発生率、摩耗性能をテストし、その結果を表1に記載した。なお表1以外の仕様は、各タイヤとも実質的に同一であり、又タイヤ基体の仕様は表2に示している。
【0042】
(1) 樹脂材の粘度;
JIS K5400の4.5.4に記載のフォードカップNo.4法に基づき、混合時の樹脂材のフォードカップからの落下時間を、25℃において測定した。
【0043】
(2) 樹脂材の粘度上昇;
前記フォードカップNo.4法に基づき、混合後1時間経過後の樹脂材のフォードカップからの落下時間を、25℃において測定した。
【0044】
(3) 接地長の比Ls/Lc;
タイヤサイズ11.00R20の空気入りタイヤに対する規格荷重(JATMAの最大負荷能力;30.4kN)を、試供タイヤに負荷した時の接地面の形状において、接地長さLc、Lsを測定し計算した。
【0045】
(4) 不良発生率;
(不良タイヤ数/生産タイヤ数)X100(%)で算出した。
【0046】
(5) 摩耗性能
2)摩耗性能;
試供タイヤをトラックに装着し、前記規格荷重相当の荷重付加状態にて、一般路を100,000km走行した後、タイヤを解体し、
<a> タイヤ赤道における摩耗率αcを、次式で求めた。
(走行後のトレッドゴム厚/走行前のトレッドゴム厚)X100(%)
<b> トレッド接地縁における摩耗率αsを、次式で求めた。
(走行後のトレッドゴム厚/走行前のトレッドゴム厚)X100(%)
【0047】
【表1】
【0048】
【表2】
【0049】
【発明の効果】
叙上の如く本発明は、タイヤ内腔内に注入する2液混合硬化型の樹脂材の混合時における粘度および、混合後1時間経過後における粘度上昇を特定しているため、タイヤ内腔内での空気溜まりの発生を抑え良品率を高めるとともに、充分な内圧を付与することが可能となり優れた操縦安定性および耐久性を確保できる。内圧の不均一を減じ偏摩耗を軽減にも貢献しうる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の重荷重用タイヤの一実施例を示す断面図である。
【図2】2液混合硬化型の樹脂材の充填ステップを説明する線図である。
【図3】正規荷重を負荷した場合の接地面の形状を示す線図である。
【符号の説明】
2 トレッド部
3 サイドウォール部
4 ビード部
5 ビードコア
6 カーカス
7 ブレーカ層
10 タイヤ基体
11 リム
F 接地面の形状
H タイヤ内腔
P 樹脂材
Claims (4)
- トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスと、トレッド部の内方かつ前記カーカスの外側に配されるブレーカ層とを具えるトロイド状の重荷重用のタイヤ基体、
及びこのタイヤ基体をリム組みすることにより前記タイヤ基体とリムとが囲むタイヤ内腔を形成するリムとからなり、
しかも前記タイヤ内腔内に、2液混合硬化型かつ混合時の25℃における粘度(フォードカップNo.4)を5〜30秒しかも混合後1時間経過後の25℃における粘度上昇を20秒以下とした液状のウレタン樹脂の樹脂材を注入しかつ硬化させた充填体を具えるとともに、
正規荷重を負荷した場合の接地面の形状は、トレッド接地縁での周方向の接地長さLsと、タイヤ赤道での接地長さLcとの比Ls/Lcを0.80〜0.90としたことを特徴とする重荷重用タイヤ。 - 接地面の形状は、周方向の接地長さLがタイヤ赤道からトレッド接地縁に向かって徐々に減少することを特徴とする請求項1記載の重荷重用タイヤ。
- 前記トレッド部は、トレッドプロファイルの曲率半径Rをトレッド接地巾TWの3.0〜5.0倍としたことを特徴とする請求項1又は2記載の重荷重用タイヤ。
- 請求項1〜3のいずれかに記載の重荷重用タイヤの製造方法であって、
トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスと、トレッド部の内方かつカーカスの外側に配されるブレーカ層とを具えるトロイド状の重荷重用のタイヤ基体を、リムにリム組みするリム組ステップと、
リム組みされた前記タイヤ基体とリムとが囲むタイヤ内腔内に、2液混合硬化型の液状のウレタン樹脂の樹脂材を注入しかつ硬化させることにより、硬化した固形状の樹脂材とタイヤ基体とリムとを一体化する充填ステップとを含み、
しかも前記液状の樹脂材は、混合時の25℃における粘度(フォードカップNo.4)を5〜30秒、かつ混合後1時間経過後の25℃における粘度上昇が20秒以下とするとともに、
正規荷重を負荷した場合の接地面の形状は、トレッド接地縁での周方向の接地長さLsと、タイヤ赤道での接地長さLcとの比Ls/Lcを0.80〜0.90としたことを特徴とする重荷重用タイヤの製造方法。
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