JP6009255B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤに関し、より詳細には、タイヤ空洞内に吸音材などの機材を取り付け可能にした空気入りタイヤに関するものである。

タイヤ空洞内に吸音材などの機材を取り付けるための技術として、下記特許文献１には、ビード部とリムに挟まれて固定される挟込部と、該挟込部からタイヤ空洞内に張り出した機材支持部とを備えた機材支持体が開示されている。該機材支持体は、挟込部がウレタンゴムなどのゴム素材からなり、タイヤとリムとの間に挟むことで、タイヤに固定される。このようにタイヤとリムの間に配置する構成では、タイヤから発生する振動や衝撃などにより、該機材支持体もしくはタイヤビード部そのものがリムとずれて、エア漏れ等が発生するおそれがある。また、仮に接着剤でビード部と機材支持体とを接着しても、振動や衝撃などによる動きで摩擦が発生し、剥離することが考えられる。

このような観点からすると、上記機材を支持するための部材はタイヤ自体に設置することが好ましい。下記特許文献２には、タイヤ内の音響衝撃波を消散するシステムとして、タイヤ空洞を区画する流れ抵抗バリアと称される機材を、タイヤ空洞内に設置する技術が開示されている。この文献では、該機材をタイヤ内面に取り付けることが開示され、ビード部やサイドウォール部に接着または成形することにより結合させると記載されている。しかしながら、その結合方法としては、部材の縁部をタイヤに織り込んだり、タイヤに成形したり、タイヤケーシングの溝に挿入したり、タイヤ内面に接着したりとの記載があるにすぎない。

特開２０１１−１５６９５８号公報 特表２００８−５４３６７５号公報

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、タイヤ空洞内に吸音材などの機材を簡易かつ耐久性能を低下させずに取り付けることを可能にする空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明に係る空気入りタイヤは、タイヤ内面における少なくとも一部に繊維入りゴム層が一体に加硫成形され、タイヤ空洞内に機材を支持するためのコードが前記繊維入りゴム層からタイヤ空洞内に露出した状態に埋設されたものである。前記コードは、タイヤ周方向に沿って設けられるとともに、前記繊維入りゴム層からタイヤ空洞内に露出して前記機材を支持するための露出部と、前記繊維入りゴム層の内側に埋設された埋設部とが、タイヤ周方向に交互に設けられている。また、前記繊維入りゴム層は、繊維の配向方向が一方向のみであって当該配向方向がタイヤ周方向に対して垂直になるように設けられている。

該空気入りタイヤの好ましい態様として、前記繊維入りゴム層が、ビード部におけるタイヤ内面に設けられ、前記コードが、前記ビード部においてタイヤ空洞内に露出した状態に埋設されてもよい。この場合、前記繊維入りゴム層が、チェーファーであってもよい。また、他の態様として、前記コードは、タイヤ周方向の全周にわたって設けられてもよい。更に他の態様として、前記機材は吸音材であってもよい。

本発明によれば、タイヤ内面に一体に加硫成形された繊維入りゴム層に、機材を支持するためのコードを、タイヤ空洞内に露出した状態に埋設したので、耐久性能を維持しつつ、上記コードを用いて機材を簡易に取り付けることができる。

第１実施形態に係る空気入りタイヤのリム組み状態での断面図である。 同実施形態におけるタイヤビード部の拡大断面図である。 同実施形態に係るタイヤの斜視断面図である。 同実施形態における繊維入りゴムシートの斜視図である。 同繊維入りゴムシートの要部拡大断面図である。 第２実施形態における繊維入りゴムシートの斜視図である。 第３実施形態における繊維入りゴムシートの斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。

［第１実施形態］
図１は、実施形態に係る空気入りタイヤ１０をホイールのリム１に組み付けた状態を示すタイヤ幅方向断面図である。

空気入りタイヤ１０は、左右一対のビード部１２，１２と、各ビード部１２からタイヤ径方向外方に延びる左右一対のサイドウォール部１４，１４と、左右のサイドウォール部１４，１４の径方向外方端部同士を連結するように両サイドウォール部間に設けられたトレッド部１６とを備えてなり、その内側に空気充填空間としてのタイヤ空洞１８が円環状に形成されている。

空気入りタイヤ１０は、一対のビード部１２，１２間にまたがって延びるカーカス２０を備える。該カーカス２０は、トレッド部１６からサイドウォール部１４をへて、ビード部１２に埋設された環状のビードコア２２にて両端部が係止された少なくとも１枚のカーカスプライからなり、上記各部１２，１４，１６を補強する。トレッド部１６におけるカーカス２０の外周側には、２層以上のゴム被覆スチールコード層からなるベルト２４が設けられており、カーカス２０の外周でトレッド部１６を補強している。

空気入りタイヤ１０は、左右のビード部１２，１２をリム１の対応するビードシート２，２にそれぞれ係合させることでリム１に嵌め込まれてタイヤ−リム組立体を構成しており、これにより、上記タイヤ空洞１８がリム１との間で密閉された空気充填空間に形成されている。

空気入りタイヤ１０の内面２６には、その全体にわたって耐空気透過性のゴム層からなるインナーライナー層２８が設けられており、タイヤ空洞１８の気密性が確保されている。

図１に示すように、タイヤ内面２６には、タイヤ空洞１８内に吸音材などの機材３を取り付けるためのコード３０が設置されており、該コード３０は、タイヤ内面２６の一部に設けられた繊維入りゴム層３２に配置、固定されている。

繊維入りゴム層３２は、タイヤ内面２６の一部に一体に加硫成形されており、この例では、左右一対のビード部１２，１２におけるタイヤ内面２６にそれぞれ設けられている。図２に示すように、繊維入りゴム層３２は、ビード部１２において、インナーライナー層２８のタイヤ内面２６側に積層一体化されている。繊維入りゴム層３２は、この例では、ビード部１２をリム１に対して補強するためにビード部１２の表層部に設けられたチェーファーである。そのため、ビード部１２の内面２６側だけでなく、底面及び外面側も覆うように配設されている。

繊維入りゴム層３２は、繊維入りゴムシートからなり、空気入りタイヤ１０の加硫成形前に、コード３０を配設した繊維入りゴムシート３８（図４参照）を、グリーンタイヤのビード部１２に貼り付けておき、該グリーンタイヤを加硫成形することにより、コード３０を埋設した繊維入りゴム層３２をビード部１２に一体に形成することができる。繊維入りゴムシートの厚みは、特に限定されず、例えば０．５〜３ｍｍの範囲内で設定することができる。

該繊維入りゴムシートにおいて、繊維としては特に限定されず、例えば、ナイロン繊維、アラミド繊維、ポリエステル繊維、レーヨン繊維、ビニロン繊維、セルロース繊維などの有機繊維、ガラス繊維、炭素繊維、金属繊維などの無機繊維などが挙げられ、短繊維でも長繊維でもよい。

長繊維の場合は、その繊維径（複数の繊維を束ねた繊維束（糸）の場合、該繊維束の直径）は、特に限定しないが、０．０１μｍ〜２ｍｍであることが好ましい。長繊維は、撚っていてもよく、撚っていなくてもよい。長繊維入りのゴムシートは、例えば、複数本の長繊維を所定間隔で配列し、その両側から、未加硫ゴムよりなる被覆ゴムを用いてトッピング加工することにより、作製することができる。長繊維と被覆ゴムの構成比は、特に限定されず、例えば、被覆ゴム１００質量部に対して長繊維２〜９０質量部とすることができる。

短繊維の場合、その繊維径および繊維長は、特に限定されず、例えば、繊維径が０．０１〜５μｍ、繊維長が１０μｍ〜１０ｍｍのものを用いることができる。短繊維を配合するゴム組成物において、ゴム成分としては、例えば、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム等のジエン系ゴムが用いられ、これに各種添加剤として、硫黄、加硫促進剤、亜鉛華、ステアリン酸、カーボンブラックやシリカ等の補強用充填材、軟化剤、老化防止剤などを配合することができる。短繊維の配合量も特に限定されず、例えば、ゴム成分１００質量部に対して２〜９０質量部の範囲内とすることができる。

タイヤ空洞１８内に機材３を支持するための上記コード３０は、図２，３に示すように、ビード部１２において、繊維入りゴム層３２からタイヤ空洞１８内に露出した状態に埋設されている。詳細には、コード３０は、繊維入りゴム層３２からタイヤ空洞１８内に露出して機材３を支持するための露出部３４と、繊維入りゴム層３２の内側に埋設された埋設部３６とが、タイヤ周方向Ｃに交互に設けられてなる。図３に示すように、露出部３４は、繊維入りゴム層３２の表面からタイヤ空洞１８内に山形に撓んだ状態に突出している。ここで、特に限定するものではないが、露出部３４の長さＬ１は３〜２０ｍｍ程度であることが好ましく、またその高さＨは１〜２０ｍｍであることが好ましく、更に露出部３４の間隔（即ち、埋設部３６の長さ）Ｌ２は５ｍｍ以上であることが好ましい（図４参照）。

コード３０としては、空気入りタイヤ１０の加硫温度に耐えることができ、また繊維入りゴム層３２に対して加硫接着しないものが好ましく用いられる。コード３０の材料としては、特に限定されず、例えば、熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂などの樹脂、金属、繊維などが挙げられる。ゴムに対して接着しやすい樹脂や繊維からなる場合、上記露出部３４においてゴムに対して接着しないような非接着表面処理がなされたものを用いることもできる。コード３０の断面形状は特に限定されず、断面丸形の他、長方形や正方形などの四角形、三角形などの角形など、種々の形状のものを用いることができる。

コード３０は、この例では、タイヤ周方向Ｃの全周にわたって１列にて設けられており、１本のコードをタイヤ周方向Ｃの全周にわたって連続して設けてもよく、複数本のコードをタイヤ周方向Ｃにおいて分割して配置してもよい。

コード３０の埋設構成としては、上記埋設部３６を繊維入りゴム層３２の層内に完全に埋設してもよく、また、図２に示すように、繊維入りゴム層３２とインナーライナー層２８との間に埋設してもよい。

図２の埋設構成とする場合、例えば、図４，５に示すように、繊維入りゴム層３２を形成する繊維入りゴムシート３８に対し、その表裏を交互に刺し貫くように、コード３０を縫うことで、上記露出部３４と埋設部３６を形成することができる。コード３０を繊維入りゴムシート３８に固定する方法としては、例えば、図５に示すように、ゴムシート３８の裏面側において金属製や樹脂製の留め具４０を用いて、コード３０をゴムシート３８の裏面側に係止するようにしてもよく、また、図示しないが、留め具４０の代わりにコード３０に結び目を設けてもよい。更に、接着剤を用いたり、溶着したりして、コード３０をゴムシート３８の裏面側に固定してもよい。

繊維入りゴムシート３８にコード３０を配設する場合、該ゴムシート３８における繊維の配向方向がコード３０の長手方向に対して垂直になるように設定することが好ましい。すなわち、例えば、長繊維入りゴムシートの場合、長繊維の配列方向が繊維の配向方向となる。また、短繊維入りゴムシートの場合、押出成形やロール等によりシート状に成形される際に、短繊維が移送方向、即ち列理方向に配向するので、該列理方向が繊維の配向方向となる。そのため、図４に示すように、コード３０の長手方向Ａが、繊維入りゴムシート３８における繊維の配向方向Ｂに対して垂直になるように、コード３０を設置する。上記のようにコード３０はタイヤ周方向Ｃに沿って設けられるので、繊維の配向方向Ｂがタイヤ周方向Ｃに対して垂直になるように繊維入りゴムシート３８は配設される。

このようにしてコード３０が取り付けられた空気入りタイヤ１０においては、該コード３０を利用してタイヤ空洞１８内に機材３を取り付けることができる。取り付けられる機材としては、特に限定されず、例えば、吸音材の他、サイドブランチ型共鳴器やヘルムホルツ型共鳴器などの干渉型消音器、ビード部１２，１２間に架けわたされてタイヤの横剛性を向上するための補強材など、様々な機材を取り付けることができる。機材３の材質としても、特に限定されず、布や不織布などの繊維からなるもの、ウレタン樹脂やビニール、スポンジなどの樹脂からなるものなどが挙げられる。

また、機材３は、図１に示すように、タイヤ空洞１８を、内側空間４２と外側空間４４のように複数の空間に区画するものであってもよく、その際、タイヤ空洞１８をその全周にわたって区画してもよく、タイヤ周方向Ｃにおいてその一部又は複数箇所において内外に区画するように設けてもよい。

機材３のコード３０への取付方法としては、フック、溶着、接着など特に限定されない。また、コード３０の露出部３４の全てを利用して取り付けてもよく、あるいはまた一部の露出部３４のみを使用してもよい。

図１は、一実施形態に係る機材３の取付例を示している。この例では、機材３は、不織布やスポンジなどの空気透過性を有する吸音材であり、左右一対のビード部１２，１２間に架けわたされ、タイヤ空洞１８をタイヤ周方向Ｃの全周にわたって内側空間４２と外側空間４４とに区画している。機材３の両側縁部には、タイヤ周方向Ｃにおける複数箇所に係止部材である樹脂製や金属製のフック４が取り付けられており、これら複数のフック４を、各ビード部１２の内面側に設けられたコード３０の露出部３４に引っ掛けることで、機材３はタイヤ空洞１８内に取り付けられている。このように吸音材としての機材３を取り付けることにより、例えば、トレッド部で発生した衝撃波が外側空間４４から内側空間４２に伝わる際に、吸音材としての機材３で音を吸収することができる。

以上よりなる本実施形態の空気入りタイヤ１０であると、タイヤ内面２６に設けられた繊維入りゴム層３２に、機材３を支持するためのコード３０をタイヤ空洞１８内に露出した状態に埋設したので、タイヤ空洞１８内に吸音材などの機材３を簡易かつ耐久性能を低下させないで取り付けることができる。特に、繊維入りゴム層３２に埋設することで、空気入りタイヤ１０の走行時にコード３０が引っ張られたとしても、当該ゴム層３２の剥がれやちぎれなどの破損が生じにくく、耐久性能に優れる。

また、コード３０がビード部１２に埋設されており、ビード部１２は、サイドウォール部１４やトレッド部１６に比べて、タイヤ走行時の変形が小さいので、この点からも繊維入りゴム層３２やコード３０、機材３などの破損を防止することができる。また、図１に示すように機材３を左右に架けわたして配置する場合に、ビード部１２であればサイドウォール部１４よりも、トレッド部１６からの距離が遠いので、機材３がトレッド部１６などのタイヤ内面２６に接触するのをできるだけ回避することができる。

また、従来からビード部１２に存在するチェーファーを繊維入りゴム層３２として利用してコード３０を埋設するので、部品点数や製造工数の増加を小さくすることができる。

また、露出部３４と埋設部３６をタイヤ周方向Ｃに交互に設けてコード３０を配設したので、タイヤ周方向Ｃに沿って配されるコード３０が埋設部３６においてしっかりと補強された状態で設置される。そのため、タイヤ空洞１８内にその周方向Ｃに沿って機材３を取り付けるときに、耐久性能を維持する上で有利である。

また、繊維入りゴム層３２における繊維の配向方向Ｂが、コード３０の長手方向であるタイヤ周方向Ｃに対して垂直になるように設定されているので、コード３０による繊維入りゴム層３２の破損をより効果的に防止することができる。

［第２実施形態］
図６は、第２実施形態に係る空気入りタイヤに用いる繊維入りゴムシート３８Ａの斜視図である。第２実施形態では、タイヤ周方向Ｃに延びるコード３０が２列に設けられた点が第１実施形態とは異なる。

第２実施形態において、２列で配置されたコード３０，３０は、タイヤ周方向Ｃに平行にかつ互いに近接させて配置されており、互いの露出部３４が同期した位置に配されている。すなわち、２列のコード３０，３０の各露出部３４は、タイヤ周方向Ｃにおいて同じ位置に同じ間隔で設けられている。

機材３側の係止部材であるフック４は、２列のコード３０，３０の近接した２つの露出部３４，３４に引っ掛けることで取り付けられている。このようにフック４を２列のコード３０，３０で二重に引っ掛けるようにしたことにより、各コード３０に作用する力を分散化して、耐久性能を更に向上することができる。

このようにコード３０は、タイヤ内面２６に２列で設けてもよく、またそれ以上に設けてもよい。なお、このようにコード３０を複数列で設ける場合、１つの係止部材（フック４）を上記のように複数列のコードで多重に引っ掛けるようにしてもよく、また、各列のコードに異なる係止部材を引っ掛けるようにしてもよい。後者の場合、該異なる係止部材は、単一の機材を固定するためのものであってもよく、あるいはまた、それぞれ別の機材を固定するものであってもよい。

第２実施形態について、その他の構成及び作用効果は第１実施形態と同様であり、説明は省略する。

［第３実施形態］
図７は、第３実施形態に係る空気入りタイヤに用いる繊維入りゴムシート３８Ｂの斜視図である。第３実施形態では、コード３０が、タイヤ周方向Ｃに沿ってストレート状ではなく、ジグザグに設けられた点が第１実施形態とは異なる。

第３実施形態において、コード３０は、ジグザグ状に屈曲しながらタイヤ周方向Ｃに延びて形成されている。詳細には、１本のコード３０により、タイヤ周方向Ｃに所定の間隔をおいて配された露出部３４が２列でかつ互いに位相をずらして交互に設けられ、その間をタイヤ周方向Ｃに対して傾斜して延びる埋設部３６が連結している。

機材３側の係止部材であるフック４は、各露出部３４に引っ掛けられるようになっている。例えば、２列の露出部３４のうち、一方側に１つの機材３のフック４Ａを引っ掛け、他方側にもう一つの機材３のフック４Ｂを引っ掛けることで、２つの機材を取り付けるようにしてもよく、これにより、１本のコード３０でありながら、２つの機材を取り付けることができる。また、１つの機材に設けられた各フックをそれぞれ各露出部３４に引っ掛けるようにしてもよく、露出部３４をジグザグ状に配置することにより、コード３０にかかる力を分散化させることができる。

第３実施形態について、その他の構成及び作用効果は第１実施形態と同様であり、説明は省略する。

［その他の実施形態］
上記実施形態では、コード３０及び繊維入りゴム層３２をビード部１２におけるタイヤ内面２６に設けることとしたが、これらはタイヤ内面における少なくとも一部であれば、トレッド部１６やサイドウォール部１４など、ビード部１２以外に設けてもよい。また、タイヤ周方向Ｃに沿って設ける場合には限らず、タイヤ径方向やタイヤ幅方向に沿って設けてもよい。また、複数の露出部３４と埋設部３６が交互に設けられた態様には限定されず、１つの露出部と１つの埋設部とで構成されたものであってもよい。その他、一々列挙しないが、本発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の変更が可能である。

実施例１として、タイヤ周方向Ｃに沿うコード３０を１列でストレート状に設けた上記の第１実施形態に係る空気入りタイヤを、実施例２として、タイヤ周方向Ｃに沿うコード３０を２列で平行に設けた上記の第２実施形態に係る空気入りタイヤを、実施例３として、１本のコード３０をジグザグ状に設けた上記の第３の実施形態に係る空気入りタイヤを、それぞれ試作した。タイヤサイズは１９５／６５Ｒ１５とした。繊維入りゴムシートとしては、汎用のゴムチェーファー（厚み＝１．０ｍｍ）を用いた。詳細には、ナイロン長繊維（撚り合わせた長繊維の径＝０．５ｍｍ）を所定間隔で配列し、その両側から、天然ゴムをゴム成分とする未加硫ゴム組成物よりなる被覆ゴムを用いて、トッピング加工することにより作製された長繊維入りゴムシートを用いた（ゴム質量１００部に対し長繊維の質量は６０部）。

実施例１において、コードは、露出部の長さＬ１＝１０ｍｍ、露出部の高さＨ＝５ｍｍ、埋設部の長さＬ２＝１５ｍｍとした。実施例２では、これと同じ構成のコードを５ｍｍの間隔をあけて２列設けた。実施例３では、２列の露出部の間隔を１５ｍｍとし、その他は実施例１と同様の寸法に設定した。

取り付ける機材３としては、不織布からなる吸音材を用い、吸音材には係止部材としてプラスチック製のフック４を取り付けておき、該フック４を介して、図１に示すように、タイヤ空洞１８を内外に区画するように機材３を取り付けた。

また、比較例１として、上記コードを設けていない空気入りタイヤを作製した上で、上記不織布からなる吸音材をビード部の内面にアクリル系接着剤を用いて接着固定したものを用いた。また、比較例２として、上記コードを設けていない空気入りタイヤを作製した上で、特開２０１１−１５６９５８号公報の発明に従い、ビード型の取付具をタイヤとリムとの間に挟み込み、該取付具に対し、上記不織布からなる吸音材を、プラスチック製のフックを用いて取り付けたものを用いた。

実施例１〜３及び比較例１，２の空気入りタイヤについて、耐久性能を評価した。評価は、リムサイズを１５×６−ＪＪとし、直径１．７ｍのドラムを備えた室内ドラム試験機を用いて行った。空気圧１８０ｋＰａ、試験速度を８０ｋｍ／ｈとし、タイヤ負荷荷重をＪＡＴＭＡ記載の最大負荷重の８５％から始め、規定時間毎に荷重を上げていき、最終的に１４０％で走行させ、１５０００ｋｍ走行試験を行った。走行終了後、タイヤ内面の吸音材を調査し、故障の有無を評価した。

結果は下記表１に示す通りであり、タイヤ内面に接着剤で吸音材を固定した比較例１では、吸音材に故障が見られた。ビード型の取付具をタイヤとリムの間に挟み込んだ比較例２では、走行時にエア漏れが生じたので試験を中止した。これに対し、実施例１〜３では、耐久走行試験後に、吸音材に故障は見られず、耐久性能に優れていた。

本発明は、乗用車用空気入りタイヤをはじめとして、トラックやバス用の重荷重用空気入りタイヤ、自動二輪用空気入りタイヤなど、各種空気入りタイヤに利用することができる。

１…リム ３…機材 ４…フック
１０…空気入りタイヤ １２…リム １８…タイヤ空洞
２６…タイヤ内面 ３０…コード ３２…繊維入りゴム層
３４…露出部 ３６…埋設部 ３８…繊維入りゴムシート
Ｃ…タイヤ周方向 Ｂ…繊維の配向方向

Claims (5)

1. タイヤ内面における少なくとも一部に繊維入りゴム層が一体に加硫成形され、タイヤ空洞内に機材を支持するためのコードが前記繊維入りゴム層からタイヤ空洞内に露出した状態に埋設され、
   前記コードは、タイヤ周方向に沿って設けられるとともに、前記繊維入りゴム層からタイヤ空洞内に露出して前記機材を支持するための露出部と、前記繊維入りゴム層の内側に埋設された埋設部とが、タイヤ周方向に交互に設けられ、
   前記繊維入りゴム層は、繊維の配向方向が一方向のみであって当該配向方向がタイヤ周方向に対して垂直になるように設けられた、
   ことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記繊維入りゴム層が、ビード部におけるタイヤ内面に設けられ、前記コードが、前記ビード部においてタイヤ空洞内に露出した状態に埋設されたことを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記繊維入りゴム層が、チェーファーであることを特徴とすることを特徴とする請求項２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記コードは、タイヤ周方向の全周にわたって設けられたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記機材が吸音材であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。

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