JP6060031B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤが発生させる騒音の要因の一つに、タイヤ内部に充填された空気の振動による空洞共鳴現象がある。空洞共鳴現象とは、タイヤの転動時に、トレッド部と凹凸のある路面との接触により生じた振動が、タイヤ内部の空気を振動させることによってタイヤ内部で生じる共鳴現象をいう。例えば、一般的な乗用車用タイヤの場合には、空洞共鳴現象により生じる空洞共鳴周波数２００〜２７０Ｈｚの音が、車内騒音として耳障りな音となる。

上記空洞共鳴現象により生じる音（以下、「空洞共鳴音」ともいう）を低減する方法として、タイヤ内部で吸音させる方法が有効であり、例えば、特許文献１に記載されているように、静電植毛加工を用いて、タイヤ内周面に吸音性を備える短繊維を固着させる技術が提案されている。

一方、空気入りタイヤがパンクした際に、パンクを修理する方法として、パンクシール剤を含むパンク修理液を用いる手法が知られている。この方法では、まず、ホイールのバルブからタイヤ内部にパンク修理液を注入し、その後、タイヤを回転させることによって、パンク修理液をタイヤ周方向に、ひいてはタイヤ内面に亘って行きわたらせる。そして、パンク部位に到達したパンクシール剤が固まることにより、タイヤの修理が完了する。

特開２００４−８２３８７号公報

しかしながら、特許文献１に記載されているように、タイヤの空洞共鳴音を低減するためにタイヤ内周面に短繊維を接着すると、タイヤのパンク時にパンク修理液を用いて修理しようとすると、タイヤ内周面の短繊維がパンク修理液を吸収して、そのタイヤ内周面上の流れを妨げる。そのため、短繊維が固着された空気入りタイヤでは、パンク修理液をタイヤ内面に十分に行きわたらせることが困難であり、比較的多量のパンク修理液がパンク修理時に必要となる、という問題があった。

そこで、本発明は、空洞共鳴音を低減させ、かつ、パンクシール剤を用いたパンク修理が容易であるとともに、パンク修理効率のパンク位置依存性の小さい空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明の空気入りタイヤは、トレッド部に備えた１枚以上のベルト層からなるベルトの、タイヤ幅方向の幅をＢＷとし、タイヤ内周面上で、前記ベルトのタイヤ幅方向外側端に相当するタイヤ幅位置ＡからＢＷ×０．１だけタイヤ幅方向中央寄りの位置Ｂと、前記タイヤ幅位置Ａとタイヤ最大幅位置ＭＷとの間のタイヤ内周面長における中点位置Ｃと、の間の領域をバットレス部内周面としたとき、タイヤ内周面の少なくとも一部に短繊維が固着されており、タイヤ内周面全体の短繊維の固着面積率が７０％以上であり、かつ、一対のバットレス部内周面のうち少なくとも一方のバットレス部内周面における短繊維の固着面積率が５０％以下である、ことを特徴とする。
本発明の空気入りタイヤにより、タイヤ内周面の少なくとも一部に短繊維が固着されており、タイヤ内周面全体の短繊維の固着面積率が７０％以上であることにより、走行時の空洞共鳴音を高効率で低減できる。
ここで、パンク修理液をタイヤ内部に注入して回転させた場合、パンク修理液は、タイヤ赤道面付近に滞留し、タイヤ回転に伴ってタイヤ幅方向に広がることとなる。その際、タイヤのショルダー部分に位置するバットレス部において、タイヤ内周面のタイヤ軸方向に対する傾斜が大きくなるために、この部分にパンク修理液がまわりにくい傾向がある。そこで、上記バットレス部内周面の短繊維固着率を一定以下として、短繊維の非固着領域（以下、「非加工部」ともいう）を設けることで、当該非加工部をパンク修理液が流動することとなり、パンクシール剤が問題なく機能する、という効果を奏する。例えば、トレッド部内周面のタイヤ幅方向中央付近に上記非加工部を設けた場合、パンク穴の位置が上記バットレス部付近にある場合には、非加工部からバットレス部までの間に固着された短繊維がパンク修理液を吸収するため、多くの修理液が必要となってしまう。一方、バットレス部内周面に非加工部を設けた場合、パンク穴の位置がバットレス部付近にある場合にその修理が容易であるが、パンク穴の位置がトレッド部のベルト幅中央付近にあったとしても、上記のように、パンク修理液は、遠心力の作用とタイヤの形状により、タイヤ赤道面付近に滞留しやすい傾向があるため、パンク修理液がパンク穴の位置に到達しやすく、比較的容易にパンク修理がなされることとなる。すなわち、バットレス部内周面に非加工部を設けることで、パンク修理効率のパンク位置依存性を小さくすることが可能となる。

なお、本発明において「タイヤ内周面」とは、空気入りタイヤを適用リムに装着し、所定空気圧としたときに、タイヤ内腔に露出するタイヤの面を指す。また、「トレッド部」とは、トレッド踏面に相当するタイヤ幅方向範囲で、タイヤ半径方向に存在するタイヤ部分を指すものとする。ここでいうトレッド踏面とは、適用リムに組み付けると共に所定空気圧を充填したタイヤを、所定の荷重を加えた状態で転動させた際に、路面と接触する部分（タイヤ外周面に溝部を有する場合は、この範囲の溝部も含めた部分）からなる、タイヤの全周にわたる外周面を指すものとする。
ここで、「適用リム」とは、タイヤが生産され、使用される地域に有効な産業規格であって、日本ではＪＡＴＭＡ（日本自動車タイヤ協会） ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ、欧州ではＥＴＲＴＯ（Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｔｙｒｅ ａｎｄ Ｒｉｍ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｏｒｇａｎｉｓａｔｉｏｎ） ＳＴＡＮＤＡＲＤ ＭＡＮＵＡＬ、米国ではＴＲＡ（ＴＨＥ ＴＩＲＥ ａｎｄ ＲＩＭ ＡＳＳＯＣＩＡＴＩＯＮ ＩＮＣ．） ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ等に規定されたリムを指し、「所定空気圧」とは、ＪＡＴＭＡ等に記載されている適用サイズのタイヤにおける所定の荷重に対応する空気圧（最高空気圧）を指す。「所定の荷重」とは、上記ＪＡＴＭＡ等の規格に記載されている適用サイズのタイヤにおける最大負荷能力に相当する荷重を指す。
さらに、「固着面積率」とは、タイヤ内周面の対象領域の面積に対する、短繊維の固着面積の割合を示すものとする。
本発明の空気入りタイヤの諸寸法は、特に断りのない限り、タイヤを適用リムに装着し、所定空気圧とし、無負荷状態としたときの諸寸法を指す。

さらに、バットレス部内周面には、タイヤ周方向に連続する短繊維非固着領域（非加工部）が存在することが好ましい。非加工部がバットレス部にタイヤ周方向に連続して設けられることにより、回転によりパンク修理液がタイヤ内周面で流動しやすい、という利点を有する。
ここでいう「タイヤ周方向」とは、厳密なタイヤ周方向のみを指すものでなく、タイヤ周方向の成分を有する方向をも包含する。また、「タイヤ周方向に連続する短繊維非固着領域」とは、短繊維が、タイヤ幅方向に、１ｍｍ以上に亘って、固着されていないことを指す。
更に、「タイヤ周方向に連続する短繊維非固着領域」は、タイヤ周方向に沿って直線状に延在するものに限定されることなく、タイヤ周方向にジグザグ状、波状等をなして延在するものも指す。

上記バットレス部内周面にタイヤ周方向に連続して設けられる場合、その短繊維非固着領域の幅は、１０ｍｍ以上が好ましい。非加工部の幅が一定以上であることによって、パンク修理液の流動がより生じやすい、という利点を有する。なお、ここでいう「幅」とは、タイヤ幅方向の長さを指すものとする。

本発明によれば、空洞共鳴音を低減させ、かつ、パンクシール剤を用いたパンク修理が容易であるとともに、パンク修理効率のパンク位置依存性の小さい空気入りタイヤを提供することができる。

本発明の空気入りタイヤの一実施形態のタイヤ幅方向の断面図である。 実施例１、比較例１、比較例２のタイヤにおける測定結果を示す図である。

以下に、図を参照しながら本発明を、その一実施形態に基づいて詳細に例示説明する。図１は、本発明の空気入りタイヤの一実施形態の幅方向の断面図である。図１に示す空気入りタイヤは、一対のビード部１及び一対のサイドウォール部２と、両サイドウォール部２に連なるトレッド部３とを有し、上記一対のビード部１間にトロイド状に延在してこれら各部１，２，３を補強する一枚のカーカスプライからなるカーカス４と、前記トレッド部３の前記カーカス４のタイヤ半径方向外側に配置された二枚のベルト層からなるベルト５と、該ベルト５のタイヤ半径方向外側に配置された一層のベルト補強層６と、前記ビード部１内に夫々埋設したビードコア７のタイヤ半径方向外側に配置されたビードフィラー８と、上記カーカス４のタイヤ内周面側に配置したインナーライナー９とを備える。

図示例のカーカス４は、一枚のカーカスプライから構成され、また、一対のビードコア７間にトロイド状に延在する本体部と、各ビードコア７の周りで、タイヤ幅方向の内側から外側に向けて半径方向外方に巻上げた折り返し部とからなるが、本発明の空気入りタイヤにおいて、カーカス４のプライ数及び構造は、これに限られるものではない。また、図示例の空気入りタイヤにおいては、カーカス本体部とカーカス折り返し部との間にビードフィラー８が配置されている。

また、図示例の空気入りタイヤのトレッド部３においては、上記カーカス４のクラウン部のタイヤ半径方向外側には二枚のベルト層からなるベルト５が配置されており、該ベルト層は、通常、タイヤ赤道面Ｅに対して傾斜して延びるスチールコードのゴム引き層からなり、二枚のベルト層は、該ベルト層を構成するスチールコードが互いにタイヤ赤道面Ｅを挟んで交差するように積層されてベルト５を構成する。なお、図中のベルト５は、タイヤ赤道面Ｅを挟んで左右対称であり、ベルト５のタイヤ幅方向の幅、すなわちベルト層のタイヤ幅方向の最大幅（ベルト層が一層であればその幅、ベルト層が複数層であればそれらのうちの最大幅）をＢＷとする。ここで、本発明において、ベルト層のタイヤ幅方向の最大幅ＢＷは、タイヤの最大幅の６０〜９０％の範囲であることが好ましい。また、図中のベルト５は、二枚のベルト層からなるが、本発明の空気入りタイヤにおいては、ベルト５を構成するベルト層の枚数は、三枚以上であってもよい。また、図示例の空気入りタイヤにおいては、一層のベルト補強層６が、ベルト５のタイヤ半径方向外側に配置されているが、本発明の空気入りタイヤは、ベルト補強層６を備えていなくてもよく、また、ベルト補強層６の枚数は、二枚以上であってもよい。

ここで、図１に示す空気入りタイヤにおいては、タイヤ内周面、即ち、インナーライナー９のタイヤ内周面の少なくとも一部に多数の短繊維１０が固着されている。タイヤ内周面全体の短繊維の固着面積率は７０％以上、好適には８０％以上とする。短繊維の固着面積率を７０％以上とすることで、短繊維による空洞共鳴低減効果が十分に発揮される。
一方で、図１の一対のバットレス部内周面ＢＲのうち、少なくとも一方のバットレス部内周面ＢＲのタイヤ内周面の短繊維固着率は５０％以下、好適には３０％以下、より好適には２０％以下とする。ここで、両方のバットレス部内周面ＢＲの短繊維固着率が５０％以下である形態がより好ましい。ここでいうバットレス部内周面ＢＲは、タイヤ内周面上の、ベルト５のタイヤ幅方向外側端に相当するタイヤ幅位置をＡとし、Ａの位置から０．１×ＢＷだけタイヤ幅方向中央寄りの位置をＢとし、位置Ａとタイヤ最大幅位置ＭＷとの間のタイヤ内周面長における中点位置をＣとした場合、ＢからＣにかけての領域（Ｂ−Ｃ間の領域）を指す。なお、両方のＣ位置の間の領域、すなわち、トレッド部及びバットレス部を含む領域が、特にパンクが生じやすい領域である。
なお、タイヤ内周面のうち、上記バットレス部内周面ＢＲを除く全域に短繊維が配されている形態が最も好ましい。本発明では、トレッド部内周面にも短繊維非固着領域、すなわち、非加工部を設けることが可能であるが、この場合、トレッド部内周面の非加工部の範囲を大きくすると、パンク修理液はより流動しやすくなるが、空気共鳴低減効果が低くなってしまう。

さらに、バットレス部内周面ＢＲには、タイヤ周方向に連続する短繊維非固着領域（非加工部）が存在することが好ましい。非加工部がバットレス部にタイヤ周方向に連続して設けられることにより、回転によりパンク修理液がタイヤ内周面で流動しやすい、という利点を有する。

バットレス部内周面にタイヤ周方向に連続して設けられる場合、短繊維非固着領域の幅は、１０ｍｍ以上、特に２０ｍｍ以上、さらに３０ｍｍ以上であることが好ましい。非加工部の幅が一定以上であることによって、パンク修理液の流動がより生じやすい、という利点を有する。

上記短繊維１０としては、有機合成繊維、無機繊維、再生繊維、天然繊維等の短繊維を用いることができる。また、有機合成繊維としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン等のポリオレフィン、ナイロン等の脂肪族ポリアミド、ケブラー等の芳香族ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンサクシネート、ポリメチルメタクリレート等のポリエステル、シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエン、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、ポリスチレン、及びこれらの共重合体等からなる繊維が挙げられる。また、無機繊維としては、例えば、カーボン繊維、グラスファイバー等が挙げられる。また、再生繊維としては、例えば、レーヨン、キュプラ等が挙げられる。また、天然繊維としては、例えば、綿、絹、羊毛等が挙げられる。

前記短繊維の固着領域における一平方センチメートル当たりの本数（平均値）は、１００本以上、特に５００本以上、さらに１０００〜２００００本であることが好ましい。単位面積当たりの短繊維の本数が１００本未満と少ないと、空洞共鳴の低減効果が不足してしまうためである。

前記短繊維の平均長さは、０．５〜１０ｍｍ、特に２〜８ｍｍであることが好ましい。短繊維の平均長さが０．５ｍｍ未満では、空洞共鳴音を低減する効果が小さくなる。一方で、短繊維の平均長さを１０ｍｍ超とすると、短繊維同士の絡み合いによるダマが発生し、吸音効果が十分に発現できなくなるおそれがある。

前記短繊維の平均直径は、１〜５００μｍ、特に１０〜１００μｍであることが好ましい。短繊維の平均直径が１μｍ未満になると、短繊維の製造工程において糸切れが多発し、短繊維の生産性が低下する。一方、短繊維の平均直径が５００μｍを超えると、タイヤとしての重量増が転がり抵抗に影響するレベルとなり、本発明の空気入りタイヤを装着した車両の燃費の悪化をまねくおそれがある。

また、本発明の空気入りタイヤにおいては、前記短繊維の平均長さ（Ｌ）と平均直径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）が５≦Ｌ／Ｄ≦２０００の範囲にあることが好ましい。短繊維の平均長さと平均直径の比（Ｌ／Ｄ）が５未満では、空洞共鳴音を低減する効果が小さくなる。一方、短繊維の平均長さと平均直径の比（Ｌ／Ｄ）が２０００を超えると、短繊維同士の絡み合いによるダマが発生し、吸音効果が十分に発現できなくなるおそれがある。

また、本発明の空気入りタイヤにおいては、前記短繊維の固着されている領域が複数の短繊維群からなり、該複数の短繊維群が互いに独立して固着されていることが好ましい。短繊維の固着されている領域を、連続せずに設けることにより、仮に接着層がはがれることがあったとしても、はがれる範囲が極僅かで止まり、空洞共鳴抑制効果を維持することができる。

本発明の空気入りタイヤを製造する方法としては、加硫済みタイヤの内周面に接着剤を塗布する工程と、前記接着剤を塗布した部位に短繊維を接着させる工程とを備える方法が挙げられる。

上記の方法では、まずタイヤ内周面の短繊維接着部位に接着剤を塗布し、次に、接着剤を塗布した部位に短繊維１０を接着させることにより、上述したような優れた吸音効果を得ることのできる空気入りタイヤを効率的に製造することができる。ここで、使用する接着剤としては、例えば、ウレタン樹脂系接着剤、アクリル樹脂系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤、クロロプレンゴム系接着剤等が挙げられる。

上記の方法において、さらに、静電植毛加工により前記短繊維１０をタイヤ内周面に設けることができる。短繊維１０は、種々の方法でタイヤ内周面に接着させることができるが、静電植毛加工を用いることにより、短繊維１０を簡単にタイヤ内周面に立設させた状態で固着させることができ、吸音効果を得ることのできる空気入りタイヤを効率的に製造することができる。

静電植毛加工は、短繊維を帯電させ、静電気力により、予め接着剤を塗布した物体に短繊維を垂直に植毛する加工技術であるため、複雑な形状の物体表面にも均一に短繊維を植毛することができ、３次元的に曲率をもったタイヤ内周面に短繊維１０を植毛するのに適している。

上述した本発明の空気入りタイヤは、通常、リムに組み付けられ、タイヤとリムとの組立体として、目的の車両に取り付けられて使用される。ここで、空洞共鳴低減効果を更に高めるために、リムのタイヤ内腔に露出した一部又は全面に上述した短繊維を固着してもよい。

以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳しく説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定されるものではない。

＜実施例１，２及び比較例１〜４＞
同一仕様のタイヤを用い、バットレス部内周面にタイヤ周方向に連続する幅３０ｍｍの非加工部を設けたタイヤ（実施例１）、バットレス部内周面に幅３０ｍｍの、トレッド部のタイヤ幅方向中央領域のタイヤ内周面に幅５０ｍｍのタイヤ周方向に連続する非加工部をそれぞれ設けたタイヤ（実施例２）、タイヤ内周面に短繊維を設けないタイヤ（比較例１）と、タイヤ内周面の全面に短繊維を均等に植毛したタイヤ（比較例２）、トレッド部内周面とバットレス部内周面を含む領域（幅１８０ｍｍ）に周方向に連続する非加工部を設けたタイヤ（比較例３）、及び、トレッド部のタイヤ幅方向中央領域のタイヤ内周面にのみ幅５０ｍｍのタイヤ周方向に連続する非加工部を設けたタイヤ（比較例４）を準備し、各タイヤに対して、以下のようにして、実車車内音、パンク修理液の必要量を測定した。なお、上記の「非加工部」を設けたタイヤにおいて、タイヤ内周面の非加工部以外の領域にはすべて植毛加工を施した。

短繊維としては、太さ１５デニール（φ４５μｍ）、長さ２．５ｍｍのナイロン製短繊維を使用した。
使用したタイヤは、図１に示す構造を有するサイズ２０５／５５Ｒ１６の一般的な市販品であり、使用リムは６．５ＪＪ−１６である。なお、ベルト層のタイヤ幅方向の最大幅ＢＷは、タイヤの最大幅の７８％である。

上記タイヤを２０００ｃｃクラスの乗用車に装着し、１名乗車で、速度５０ｋｍ／ｈの条件で、荒れたアスファルト路を走行し、ドライバーの耳元に設置したマイクロホンにて、騒音を測定し、周波数スペクトル（一部を図２に表示）を得た。騒音の指標となる２３５Ｈｚ付近のピークについて、比較例１のタイヤを基準として、他の供試タイヤがどれだけ低減したかを表１に示す。

上記の供試タイヤに対し、パンクシール剤の必要量を下記の方法で評価した。タイヤ内周面上の、ベルト幅位置Ａよりタイヤ幅方向外側に１０ｍｍの位置（バットレス部内）、またはトレッド部幅方向中央位置に、タイヤ外周面から内腔まで貫通する穴を空け、供試タイヤ内にホイールのバルブからパンクシール剤（補修液）を注入し、内圧を充填した後、一定速度にて距離約５ｋｍを走行し、穴が塞がっているかを確認する。穴が塞がっていない場合は、液を追加し穴が塞がるまで同様のことを繰りかえす。

実施例１、２のタイヤでは、例えば比較例３のタイヤと比較して、大きな空洞共鳴低減効果が得られていることが分かる。比較例３のタイヤは、パンク修理効率はパンク位置に依存することなく高いものの、高い空洞共鳴低減効果は得られなかった。一方、比較例２は、高い空洞共鳴低減効果が得られるものの、パンク位置がいずれの位置でもパンク修理効率が低かった。比較例４においては、空洞共鳴低減効果が高く、また、パンク位置がトレッド幅方向中央位置にある場合は修理効率が高かったが、パンク位置がバットレス部にある場合は、その修理効率は低下した。すなわち、修理効率のパンク位置依存性が高かった。実施例１，２においては、十分な空洞共鳴低減効果が得られ、かつ、パンク修理効率においても、そのパンク位置がトレッドのタイヤ幅方向中央位置にある場合とバットレス部にある場合とで、その修理効率の差異は低く抑えられ、良好な修理効率を示した。すなわち、修理効率のパンク位置依存性が低かった。

１…ビード部、１Ａ…ビード部のタイヤ半径方向内側端部、２…サイドウォール部、３…トレッド部、４…カーカス、５…ベルト、６…ベルト補強層、７…ビードコア、８…ビードフィラー、９…インナーライナー、１０…短繊維、ＢＷ…ベルト層のタイヤ幅方向の最大幅、Ｅ…タイヤ赤道面、ＭＷ・・・タイヤ最大幅位置、ＢＲ・・・バットレス部内周面。

Claims (3)

1. トレッド部に備えた１枚以上のベルト層からなるベルトの、タイヤ幅方向の幅をＢＷとし、
   タイヤ内周面上で、前記ベルトのタイヤ幅方向外側端に相当するタイヤ幅位置ＡからＢＷ×０．１だけタイヤ幅方向中央寄りの位置Ｂと、前記タイヤ幅位置Ａとタイヤ最大幅位置ＭＷとの間のタイヤ内周面長における中点位置Ｃと、の間の領域をバットレス部内周面としたとき、
   タイヤ内周面の少なくとも一部に短繊維が固着されており、タイヤ内周面全体の短繊維の固着面積率が７０％以上であり、かつ、一対のバットレス部内周面のうち少なくとも一方のバットレス部内周面における短繊維の固着面積率が５０％以下である、
   ことを特徴とする、空気入りタイヤ。
2. 前記バットレス部内周面には、タイヤ周方向に連続する短繊維非固着領域が存在する、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記短繊維非固着領域の幅は１０ｍｍ以上である、請求項２に記載の空気入りタイヤ。

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