JP6467950B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ内面に吸音材を接着した空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、高速耐久性を改善することを可能にした空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤにおいて、騒音を発生させる原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音がある。この空洞共鳴音は、タイヤを転動させたときにトレッド部が路面の凹凸によって振動し、トレッド部の振動がタイヤ内部の空気を振動させることによって生じるものである。

このような空洞共鳴現象による騒音を低減する手法として、タイヤとホイールのリムとの間に形成される空洞部内に吸音材を配設することが提案されている。より具体的には、タイヤ内面のトレッド部に対応する領域に帯状の吸音材を接着することが行われている（例えば、特許文献１，２参照）。

しかしながら、空洞共鳴音を低減するためにタイヤ内面に吸音材を接着した場合、高速走行に伴って空気入りタイヤの発熱が増大した際に、吸音材の断熱効果によりトレッド部からタイヤ空洞部内への放熱が阻害され、トレッド部に熱が蓄積される傾向がある。このようにして空気入りタイヤの温度が高くなると、その高速耐久性が低下するという問題がある。

特開２００２−６７６０８号公報 特開２００５−１３８７６０号公報

本発明の目的は、タイヤ内面に吸音材を接着するにあたって、高速耐久性を改善することを可能にした空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的を解決するための本発明の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、タイヤ内面に吸音材を接着した空気入りタイヤにおいて、前記タイヤ内面と前記吸音材との間に熱伝導率が０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であるシート状の熱伝導部材を設置し、該熱伝導部材を前記吸音材の貼り付け領域から外側に延在するように配置し、前記熱伝導部材に前記吸音材から突き出した放熱部を形成し、前記熱伝導部材は金属箔とその両側に積層された一対の樹脂層との積層体であることを特徴とするものである。

本発明では、タイヤ内面のトレッド部に対応する領域に吸音材を接着した空気入りタイヤにおいて、タイヤ内面と吸音材との間にシート状の熱伝導部材を設置し、該熱伝導部材を吸音材の貼り付け領域から外側に延在するように配置し、熱伝導部材に吸音材から突き出した放熱部を設けているので、高速走行に伴って空気入りタイヤで発生した熱が熱伝導部材に伝達され、その放熱部を介してタイヤ空洞部内へ放熱される。そのため、タイヤ内面に吸音材を接着した場合であっても、空気入りタイヤの高速耐久性を改善することができる。

本発明において、吸音材はタイヤ周方向に沿って延在し、熱伝導部材の各放熱部のタイヤ幅方向の長さが吸音材の幅の５％〜５０％であることが好ましい。これにより、放熱部を介して効果的な放熱を行うことができる。

熱伝導部材は熱伝導率が１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である熱伝導性材料を含むことが好ましい。このような熱伝導性材料を熱伝導部材に含ませることにより、良好な放熱効果を得ることができる。

熱伝導部材は金属箔と樹脂層との積層体であることが好ましい。金属箔は熱伝導性に優れているが、金属箔の単体ではタイヤ走行に伴って破断したり剥離したりする恐れがある。しかしながら、熱伝導部材を金属箔と樹脂層との積層体から構成した場合、熱伝導性を良好に維持しながら、接着性に優れた樹脂層に基づいて熱伝導部材の接着性を改善し、かつ金属箔の破断を防止することができる。

熱伝導部材の厚さは３０μｍ〜１５０μｍであることが好ましい。このように熱伝導部材を十分に厚くすることで放熱性を確保し、熱伝導部材の厚さの上限値を規定することで面外曲げ応力に対する耐久性を確保することができる。

熱伝導部材は少なくとも放熱部の端部に切り込みを有することが好ましい。熱伝導部材の伸縮性が乏しい場合、熱伝導部材がタイヤ変形に追従できずタイヤ内面から剥離し易くなる。しかしながら、熱伝導部材の放熱部の端部に切り込みを設けることにより、熱伝導部材がタイヤ変形に追従し易くなり、タイヤ内面に対する接着性を改善することができる。

熱伝導部材は少なくとも放熱部の端部において立体構造を有することが好ましい。熱伝導部材の放熱部を立体構造とすることにより、放熱部からの放熱効果を更に高めることができる。

吸音材は熱伝導部材の直上域において貫通孔又は切り欠きを有することが好ましい。このように熱伝導部材の直上域において吸音材に貫通孔又は切り欠きを設けることにより、吸音材に基づく吸音効果を実質的に低下させることなく熱伝導部材による放熱効果を増大させることができる。

本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す子午線断面図である。 本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す赤道線断面図である。 本発明の空気入りタイヤの内面に接着された吸音材及び熱伝導部材を示す斜視図である。 本発明の空気入りタイヤの内面に接着された吸音材及び熱伝導部材を示す断面図である。 本発明の空気入りタイヤの内面に接着された吸音材及び熱伝導部材を示す展開図である。 本発明の空気入りタイヤの内面に接着された吸音材及び熱伝導部材の変形例を示す断面図である。 本発明の空気入りタイヤの内面に接着された吸音材及び熱伝導部材の変形例を示す展開図である。 本発明で使用される熱伝導部材の一例を示す断面図である。 本発明で使用される熱伝導部材の他の例を示す断面図である。 本発明の空気入りタイヤの内面に接着された吸音材及び熱伝導部材の更なる変形例を示す斜視図である。 本発明の空気入りタイヤの内面に接着された吸音材及び熱伝導部材の更なる変形例を示す斜視図である。 本発明の空気入りタイヤの内面に接着された吸音材及び熱伝導部材の更なる変形例を示す展開図である。 本発明の空気入りタイヤの内面に接着された吸音材及び熱伝導部材の更なる変形例を示す展開図である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。 図１及び図２は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示し、図３〜図５はそのタイヤ内面に接着された吸音材及び熱伝導部材を示すものである。図３〜図５において、Ｔｃはタイヤ周方向であり、Ｔｗはタイヤ幅方向である。

図１及び図２に示すように、本実施形態の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部１と、該トレッド部１の両側に配置された一対のサイドウォール部２と、これらサイドウォール部２のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部３とを備えている。

一対のビード部３，３間にはカーカス層４が装架されている。このカーカス層４は、タイヤ径方向に延びる複数本の補強コードを含み、各ビード部３に配置されたビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側へ折り返されている。ビードコア５の外周上には断面三角形状のゴム組成物からなるビードフィラー６が配置されている。

一方、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には複数層のベルト層７が埋設されている。これらベルト層７はタイヤ周方向に対して傾斜する複数本の補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。ベルト層７において、補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度は例えば１０°〜４０°の範囲に設定されている。ベルト層７の補強コードとしては、スチールコードが好ましく使用される。ベルト層７の外周側には、高速耐久性の向上を目的として、補強コードをタイヤ周方向に対して例えば５°以下の角度で配列してなる少なくとも１層のベルトカバー層８が配置されている。ベルトカバー層８の補強コードとしては、ナイロンやアラミド等の有機繊維コードが好ましく使用される。

なお、上述したタイヤ内部構造は空気入りタイヤにおける代表的な例を示すものであるが、これに限定されるものではない。

上記空気入りタイヤにおいて、図１〜図５に示すように、タイヤ内面１０のトレッド部１に対応する領域には、タイヤ周方向に沿って帯状の吸音材１１が接着されている。吸音材１１の貼り付け領域は、吸音材１１がタイヤ内面１０に対して当接する面の全域である。吸音材１１は、連続気泡を有する多孔質材料から構成され、その多孔質構造に基づく所定の吸音特性を有している。吸音材１１の多孔質材料としては発泡ポリウレタンを用いると良い。

タイヤ内面１０と吸音材１１との間には、シート状の熱伝導部材１２が設置されている。熱伝導部材１２は吸音材１１の貼り付け領域から外側に延在するように配置され、熱伝導部材１２には吸音材１１から突き出した放熱部１２Ａが形成されている。図４に示すように、タイヤ内面１０と熱伝導部材１２との間及び熱伝導部材１２と吸音材１１との間にはそれぞれ接着層１３が挿入されており、その接着層１３により両者が互いに接着されている。このような接着層１３としては、ペースト状接着剤や両面接着テープを用いることができ、特に両面接着テープが好ましい。また、熱伝導部材１２はタイヤ内面１０に対して加硫接着により固定されていても良い。そのような場合、熱伝導部材１２のタイヤ側の表面はゴムと加硫接着し易い樹脂層（例えば、ナイロン系樹脂層）から構成されることが好ましい。加硫接着を行う場合、熱伝導部材１２をタイヤ成形工程でグリーンタイヤに積層し、熱伝導部材１２を含むグリーンタイヤを加硫すれば良い。

上述した空気入りタイヤでは、タイヤ内面１０のトレッド部１に対応する領域に吸音材１１を接着するにあたって、タイヤ内面１０と吸音材１１との間にシート状の熱伝導部材１２を設置し、熱伝導部材１２を吸音材１１の貼り付け領域から外側に延在するように配置し、熱伝導部材１２に吸音材１１から突き出した放熱部１２Ａを設けているので、高速走行に伴ってトレッド部１で発生した熱が熱伝導部材１２に伝達され、その放熱部１２Ａを介してタイヤ空洞部内へ放熱される。そのため、タイヤ内面１０のトレッド部１に対応する領域に吸音材１１を接着した場合であっても、トレッド部１に過大な蓄熱が生じるのを回避し、空気入りタイヤの高速耐久性を改善することができる。

なお、タイヤ内面１０における吸音材１１の位置は特に限定されるものではないが、タイヤ内面１０のトレッド部１に対応する領域に吸音材１１を接着し、その吸音材１１とタイヤ内面１０との間にシート状の熱伝導部材１２を設置した場合、高速耐久性について顕著な改善効果が得られる。

図６及び図７は本発明の空気入りタイヤの内面に接着された吸音材及び熱伝導部材の変形例を示すものである。図４及び図５に示す実施形態では、熱伝導部材１２が吸音材１１の幅方向の全域にわたって延在しているが、図６及び図７に示す実施形態では、吸音材１１の貼り付け領域の一部で熱伝導部材１２が欠落しており、その欠落部分に接着層１３が充填されている。なお、放熱部１２Ａは熱伝導部材１２の幅方向の両側に設けることが望ましいが、このような放熱部１２Ａは熱伝導部材１２の幅方向の片側だけに配置するようにしても良い。

上記空気入りタイヤにおいて、吸音材１１はタイヤ周方向に沿って延在しているが、熱伝導部材１２の各放熱部１２Ａのタイヤ幅方向の長さＬは吸音材１１の幅Ｗの５％〜５０％の範囲にあると良い。これにより、吸音材１１の下方域で熱伝導部材１２に伝達された熱について、放熱部１２Ａを介して効果的な放熱を行うことができる。この放熱部１２Ａの長さＬが吸音材１１の幅Ｗの５％よりも小さいと放熱効果が低下し、逆に幅Ｗの５０％を超えてもそれ以上の放熱効果は期待できず単に放熱部１２Ａに歪が生じ易くなるだけである。

上記空気入りタイヤにおいて、熱伝導部材１２は熱伝導率が１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、より好ましくは５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）〜５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）である熱伝導性材料を含むことが望ましい。一般的なゴムの熱伝導率は０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）〜０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、発泡ポリウレタンの熱伝導率は０．０１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度であるため、上記熱伝導率を有する熱伝導性材料を熱伝導部材１２に含ませることにより、良好な放熱効果を得ることができる。また、熱伝導部材１２の全体での熱伝導率は０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上が好ましい。熱伝導率はＡＳＴＭ Ｅ１５３０の規定に基づいて算出される。

図８は本発明で使用される熱伝導部材の一例を示すものである。図８において、熱伝導部材１２は金属箔１４とその両側に積層された一対の樹脂層１５との積層体である。金属箔１４はアルミ箔であると良い。また、金属箔１４と樹脂層１５との積層体は１００℃における熱拡散率が０．２×１０^-7ｍ²／ｓ以上、より好ましくは０．５×１０^-7ｍ²／ｓ以上であると良い。一方、樹脂層１５はポリプロピレン又はポリエステルを主成分とするものであると良い。金属箔１４は熱伝導性に優れているが、金属箔１４の単体ではタイヤ走行に伴って破断したり剥離したりする恐れがある。これに対して、熱伝導部材１２を金属箔１４と樹脂層１５との積層体から構成した場合、熱伝導性を良好に維持しながら、接着性に優れた樹脂層１５に基づいて熱伝導部材１２の接着性を改善し、かつ金属箔１４の破断を防止することができる。

図９は本発明で使用される熱伝導部材の他の例（参考例）を示すものである。図９において、熱伝導部材１２はマトリックス１６中に熱伝導性材料の粉末１７を分散させたものである。マトリックス１６は樹脂又はゴム組成物から構成することができる。粉末１７を構成する熱伝導性材料は特に限定されるものではない。このようにマトリックス１６中に熱伝導性材料の粉末１７を分散させてなる熱伝導部材１２も良好な放熱効果を呈するものとなる。

なお、タイヤ内面１０と熱伝導部材１２との間には接着層１３が介在することになるので、タイヤ内面１０から熱伝導部材１２への熱伝導性を確保するために、接着層１３の熱伝導率は０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、好ましくは０．３Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上、更に好ましく０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上となるように設定するのが良い。

熱伝導部材１２の厚さＴ（図８及び図９参照）は３０μｍ〜１５０μｍであると良い。これにより、熱伝導部材１２の放熱性と耐久性を確保することができる。熱伝導部材１２の厚さＴが３０μｍよりも小さいと放熱性が低下し、逆に１５０μｍよりも大きいと面外曲げ応力に対する耐久性が低下することになる。

図１０は本発明の空気入りタイヤの内面に接着された吸音材及び熱伝導部材の更なる変形例を示すものである。図１０において、熱伝導部材１２は少なくとも放熱部１２Ａの端部に複数個の切り込み１８を有している。このように熱伝導部材１２の放熱部１２Ａの端部に切り込み１８を設けた場合、熱伝導部材１２がタイヤ変形に追従し易くなり、熱伝導部材１２のタイヤ内面１０に対する接着性を改善することができる。なお、切り込み１８を設けるにあたって、その切り込み１８を熱伝導部材１２の幅方向の全域にわたって形成し、熱伝導部材１２をタイヤ周方向に分割することも可能である。

図１１は本発明の空気入りタイヤの内面に接着された吸音材及び熱伝導部材の更なる変形例を示すものである。図１１において、熱伝導部材１２は少なくとも放熱部１２Ａの端部において立体構造を有している。つまり、放熱部１２Ａには切り込み部分を折り曲げて加工された複数個のフィンからなる立体放熱部１９が形成されている。このように熱伝導部材１２の放熱部１２Ａを立体構造とすることにより、放熱部１２Ａからの放熱効果を更に高めることができる。なお、放熱部１２Ａの端部をタイヤ周方向に引き伸ばして放熱部１２Ａに皺を形成することで立体構造としても良い。

図１２は本発明の空気入りタイヤの内面に接着された吸音材及び熱伝導部材の更なる変形例を示すものである。図１２において、吸音材１１は熱伝導部材１２の直上域において複数個の切り欠き２０を有している。その結果、切り欠き２０に対応する部位において熱伝導部材１２が露出している。このように熱伝導部材１２の直上域において吸音材１１に切り欠き２０を設けることにより、吸音材１１の幅を狭める場合に比べて吸音材１１に基づく吸音効果を実質的に低下させることなく、熱伝導部材１２による放熱効果を増大させることができる。

図１３は本発明の空気入りタイヤの内面に接着された吸音材及び熱伝導部材の更なる変形例を示すものである。図１３において、吸音材１１は熱伝導部材１２の直上域において複数個の貫通孔２１を有している。その結果、貫通孔２１に対応する部位において熱伝導部材１２が露出している。このように熱伝導部材１２の直上域において吸音材１１に貫通孔２１を設けることにより、吸音材１１の幅を狭める場合に比べて吸音材１１に基づく吸音効果を実質的に低下させることなく、熱伝導部材１２による放熱効果を増大させることができる。

タイヤサイズ２７５／３５Ｒ２０で、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、タイヤ内面のトレッド部に対応する領域にタイヤ周方向に沿って吸音材を接着した空気入りタイヤにおいて、タイヤ内面と吸音材との間にシート状の熱伝導部材を設置し、該熱伝導部材を吸音材の貼り付け領域から外側に延在するように配置し、熱伝導部材に吸音材から突き出した放熱部を形成し、吸音材の幅Ｗに対する放熱部の長さＬの比率、熱伝導部材の厚さＴ、吸音材及び熱伝導部材の構造（図３、図１０、図１１、図１２又は図１３）を表１のように設定した実施例１〜８のタイヤを製作した。

実施例１〜８において、熱伝導部材として、熱伝導率が１６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）である金属箔（アルミ箔）と樹脂層（ポリプロピレン）との積層体を使用した。

また、比較のため、熱伝導部材を備えていないこと以外は実施例１〜８と同じ構造を有する従来例のタイヤを用意した。

これら従来例及び実施例１〜８のタイヤについて高速耐久性を評価した。高速耐久性の評価において、各試験タイヤをそれぞれリムサイズ２０×９．５Ｊのホイールに組み付け、空気圧２２０ｋＰａ、荷重６．６ｋＮ、初期速度１５０ｋｍ／ｈの条件でドラム試験機にて走行試験を開始し、１０分毎に速度を５ｋｍ／ｈ増加させ、タイヤのトレッド部に故障が発生した際の速度を調べ、その結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例１〜８のタイヤは、熱伝導部材を介在させることなくタイヤ内面に吸音材を接着した従来例との対比において、高速耐久性を改善することができた。

１ トレッド部
２ ビード部
３ サイドウォール部
１０ タイヤ内面
１１ 吸音材
１２ 熱伝導部材
１２Ａ 放熱部
１４ 金属箔
１５ 樹脂層
１８ 切り込み
１９ 立体放熱部
２０ 切り欠き
２１ 貫通孔

Claims (7)

1. タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、タイヤ内面に吸音材を接着した空気入りタイヤにおいて、前記タイヤ内面と前記吸音材との間に熱伝導率が０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であるシート状の熱伝導部材を設置し、該熱伝導部材を前記吸音材の貼り付け領域から外側に延在するように配置し、前記熱伝導部材に前記吸音材から突き出した放熱部を設け、前記熱伝導部材は金属箔とその両側に積層された一対の樹脂層との積層体であることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記吸音材はタイヤ周方向に沿って延在し、前記熱伝導部材の各放熱部のタイヤ幅方向の長さが前記吸音材の幅の５％〜５０％であることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記熱伝導部材は熱伝導率が１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である熱伝導性材料を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記熱伝導部材の厚さが３０μｍ〜１５０μｍであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. 前記熱伝導部材は少なくとも放熱部の端部に切り込みを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
6. 前記熱伝導部材は少なくとも放熱部の端部において切り込み部分を折り曲げて加工された複数個のフィンを含む立体構造を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
7. 前記吸音材は前記熱伝導部材の直上域において貫通孔又は切り欠きを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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