JP6487779B2 - Airless tire - Google Patents
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Description
本発明は、優れた操縦安定性能を確保しかつ転がり抵抗を減じながら耐久性を向上させたエアレスタイヤに関する。 The present invention relates to an airless tire that ensures excellent steering stability and improves durability while reducing rolling resistance.
エアレスタイヤとして、接地面を有する円筒状のトレッドリングと、車軸に固定されるハブとの間を、放射状に配列する複数のスポーク板部によって連結させた構造のものが知られている(例えば特許文献1参照。)。 Known as an airless tire is a structure in which a cylindrical tread ring having a ground contact surface and a hub fixed to an axle are connected by a plurality of spoke plate portions arranged radially (for example, a patent) Reference 1).
このようなエアレスタイヤでは、トレッドリングのうち接地面をなすトレッドゴム層に、通常の空気入りタイヤのゴム材料を使用することが、強度、耐久性、操縦安定性、グリップ性等の観点から有利である。しかしエアレスタイヤでは、空気入りタイヤにおける充填内圧にかわって、トレッドリングやスポーク板部にて荷重や衝撃が受け止められるため、その変形度合は空気入りタイヤに比して大きくなる。従って、トレッドリングを構成する組成物の剛性や発熱性は、転がり抵抗や乗り心地性能に大きな影響を及ぼす。 In such an airless tire, it is advantageous from the viewpoint of strength, durability, steering stability, grip properties, and the like to use a rubber material of a normal pneumatic tire for a tread rubber layer forming a ground contact surface of the tread ring. It is. However, in an airless tire, a load and an impact are received by the tread ring and the spoke plate portion instead of the filling internal pressure in the pneumatic tire, so that the degree of deformation is larger than that of the pneumatic tire. Therefore, the rigidity and heat generation of the composition constituting the tread ring have a great influence on the rolling resistance and the ride comfort performance.
このような観点から、トレッドリングのうち、前記トレッドゴム層以外のゴム部材としては、空気入りタイヤに用いるゴム部材よりも高弾性かつ低発熱性のものが望まれる。しかし、従来の空気入りタイヤのゴム材料では、高弾性にすれば、発熱性も高くなる傾向にあり、大きな改善を望むことは難しかった。 From such a point of view, a rubber member other than the tread rubber layer in the tread ring is desired to have higher elasticity and lower heat generation than the rubber member used for the pneumatic tire. However, conventional rubber materials for pneumatic tires tend to have high heat generation if they are made highly elastic, and it has been difficult to make a major improvement.
そこで本発明者は、トレッドリングのうち、トレッドゴム層以外のゴム部材の少なくとも一部に、α、β−不飽和カルボン酸金属塩を架橋剤としたブタジエン系のゴム組成物を用いることを提案した。このゴム組成物は、硫黄加硫のゴムでは難しかった高弾性かつ低発熱性を得ることができる。しかしながら、隣り合う隣接ゴムとの間で弾性や伸びが違いすぎるため、その界面で剥離が発生する可能性があり、耐久性に問題がある。 Therefore, the present inventor has proposed to use a butadiene-based rubber composition having an α, β-unsaturated carboxylic acid metal salt as a crosslinking agent for at least a part of the rubber member other than the tread rubber layer in the tread ring. did. This rubber composition can achieve high elasticity and low heat generation, which was difficult with sulfur vulcanized rubber. However, since elasticity and elongation are too different between adjacent rubbers, there is a possibility that peeling occurs at the interface and there is a problem in durability.
そこで本発明は、トレッドリングの補強ゴム層に、α、β−不飽和カルボン酸金属塩を架橋剤としたブタジエン系のゴム組成物を用い、優れた操縦安定性能を確保しかつ転がり抵抗を減じるとともに、弾性差を緩和する界面層を設けることにより隣接ゴムとの間の剥離を抑制して耐久性を向上させたエアレスタイヤを提供することを課題としている。 Therefore, the present invention uses a butadiene-based rubber composition containing α, β-unsaturated carboxylic acid metal salt as a cross-linking agent for the reinforcing rubber layer of the tread ring to ensure excellent steering stability and reduce rolling resistance. In addition, an object is to provide an airless tire in which durability is improved by suppressing separation between adjacent rubbers by providing an interface layer that relieves an elastic difference.
本発明は、接地面を有する円筒状のトレッドリングと、前記トレッドリングの半径方向内側に配されかつ車軸に固定されるハブと、前記トレッドリングと前記ハブとを連結するスポークとを具えたエアレスタイヤであって、
前記トレッドリングは、接地面を構成するトレッドゴム層と、このトレッドゴム層のタイヤ半径内側に配される補強ゴム層とを含み、
しかも前記補強ゴム層は、ブタジエンゴムの含有率が10〜100質量%であるゴム成分100質量部に対して、α、β−不飽和カルボン酸金属塩を10〜80重量部含有し、かつ過酸化物を含有するゴム組成物からなるとともに、
前記補強ゴム層と、この補強ゴム層に隣り合う隣接ゴムとの間の界面部分に、前記補強ゴム層から隣接ゴムに向かって弾性が漸減することにより隣接ゴムとの間の弾性差を緩和する界面層を具えることを特徴としている。
The present invention provides an airless comprising a cylindrical tread ring having a grounding surface, a hub that is arranged radially inside the tread ring and fixed to an axle, and a spoke that connects the tread ring and the hub. Tire,
The tread ring includes a tread rubber layer that constitutes a ground contact surface, and a reinforcing rubber layer that is disposed inside the tire radius of the tread rubber layer,
In addition, the reinforcing rubber layer contains 10 to 80 parts by weight of an α, β-unsaturated carboxylic acid metal salt with respect to 100 parts by weight of the rubber component having a butadiene rubber content of 10 to 100% by weight. Comprising a rubber composition containing an oxide,
At the interface between the reinforcing rubber layer and the adjacent rubber adjacent to the reinforcing rubber layer, the elastic difference gradually decreases from the reinforcing rubber layer toward the adjacent rubber, thereby reducing the elastic difference between the adjacent rubber. It is characterized by having an interface layer.
本発明に係るエアレスタイヤでは、前記トレッドリングは、前記トレッドゴム層の最も近くに配される外側補強コード層と、前記外側補強コード層のタイヤ半径方向内側に設けられた内側補強コード層とを有し、しかもこの外側補強コード層と内側補強コード層との間に、前記補強ゴム層が配されるとともに、
前記外側補強コード層と内側補強コード層とのトッピングゴムが、前記隣接ゴムをなすことが好ましい。
In the airless tire according to the present invention, the tread ring includes an outer reinforcing cord layer disposed closest to the tread rubber layer, and an inner reinforcing cord layer provided on the inner side in the tire radial direction of the outer reinforcing cord layer. And the reinforcing rubber layer is disposed between the outer reinforcing cord layer and the inner reinforcing cord layer,
It is preferable that a topping rubber of the outer reinforcing cord layer and the inner reinforcing cord layer forms the adjacent rubber.
本発明に係るエアレスタイヤでは、前記トッピングゴムは、硫黄を加硫剤とした硫黄加硫のゴムからなるとともに、加硫時、前記トッピングゴム中の硫黄の一部が補強ゴム層側に移行することにより、前記界面層が形成されることが好ましい。 In the airless tire according to the present invention, the topping rubber is made of sulfur vulcanized rubber using sulfur as a vulcanizing agent, and at the time of vulcanization, part of the sulfur in the topping rubber moves to the reinforcing rubber layer side. Thus, the interface layer is preferably formed.
本発明に係るエアレスタイヤでは、前記トッピングゴムの硫黄の含有量は、0.5〜10phrであることが好ましい。 In the airless tire according to the present invention, the content of sulfur in the topping rubber is preferably 0.5 to 10 phr.
本発明に係るエアレスタイヤでは、前記補強ゴム層の厚さは、3mm以上かつ前記トレッドリングの厚さの70%以下であることが好ましい。 In the airless tire according to the present invention, it is preferable that the thickness of the reinforcing rubber layer is 3 mm or more and 70% or less of the thickness of the tread ring.
本発明のエアレスタイヤは、叙上の如く、トレッドリングにおける補強ゴム層に、ブタジエンゴムとα、β−不飽和カルボン酸金属塩と過酸化物とを含むゴム組成物を用いている。このゴム組成物は、ブタジエンゴムと不飽和カルボン酸金属塩とが、過酸化物を開始剤として共架橋し、弾性と低燃費性とに優れた物性を得ることができる。これにより、エアレスタイヤにおいて、優れた操縦安定性能を確保しながら転がり抵抗を低減させることができる。 As described above, the airless tire of the present invention uses a rubber composition containing butadiene rubber, an α, β-unsaturated carboxylic acid metal salt and a peroxide in the reinforcing rubber layer in the tread ring. In this rubber composition, a butadiene rubber and an unsaturated carboxylic acid metal salt can be co-crosslinked using a peroxide as an initiator to obtain physical properties excellent in elasticity and fuel efficiency. Thereby, in an airless tire, it is possible to reduce rolling resistance while ensuring excellent steering stability performance.
また補強ゴム層と隣接ゴムとの間の界面部分に、補強ゴム層から隣接ゴムに向かって弾性が漸減する界面層を具える。そのため、補強ゴム層と隣接ゴムとの間の弾性差を緩和して応力集中を防ぐことができ、界面部分での剥離の発生を抑制しトレッドリングの耐久性を向上させることができる。 Further, an interface layer in which the elasticity gradually decreases from the reinforcing rubber layer toward the adjacent rubber is provided at an interface portion between the reinforcing rubber layer and the adjacent rubber. Therefore, the elastic difference between the reinforcing rubber layer and the adjacent rubber can be relaxed to prevent stress concentration, the occurrence of peeling at the interface portion can be suppressed, and the durability of the tread ring can be improved.
なお前記ゴム組成物は、伸び性及び引っ張り強度において、通常の空気入りタイヤのゴム材料より劣る傾向がある。しかし、このゴム組成物からなる補強ゴム層を、外側補強コード層と内側補強コード層との間に配した所謂サンドウィッチ構造とする場合には、伸び性及び引っ張り強度の問題を解消できる The rubber composition tends to be inferior to a rubber material of a normal pneumatic tire in terms of stretchability and tensile strength. However, when the reinforcing rubber layer made of this rubber composition has a so-called sandwich structure arranged between the outer reinforcing cord layer and the inner reinforcing cord layer, the problems of stretchability and tensile strength can be solved.
以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図1に示されるように、本実施形態のエアレスタイヤ1は、接地面21を有する円筒状のトレッドリング2と、トレッドリング2の半径方向内側に配されかつ車軸に固定されるハブ3と、トレッドリング2とハブ3とを連結するスポーク4とを具えている。本例では、エアレスタイヤ1が乗用車用タイヤとして形成される場合が示される。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIG. 1, an airless tire 1 according to the present embodiment includes a
前記ハブ3は、車軸に固定されるディスク部31と、ディスク部31の外周に形成された円筒部32とを有している。ハブ3は、従来のタイヤホイールと同様に、例えば、スチール、アルミ合金、マグネシウム合金等の金属材料によって形成できる。
The
スポーク4は、高分子材料による注型成形体によって形成される。スポーク4は、板状の形状をなし、タイヤ周方向に複数設けられている。 The spoke 4 is formed by a cast molded body made of a polymer material. The spokes 4 have a plate shape and are provided in a plurality in the tire circumferential direction.
図2、3に示されるように、トレッドリング2は、接地面21を構成するトレッドゴム層22と、そのタイヤ半径内側に配される補強ゴム層7とを含む。本例では、トレッドリング2が、トレッドゴム層22の最も近くに設けられた外側補強コード層5と、外側補強コード層5のタイヤ半径方向内側に設けられた内側補強コード層6とをさらに具えるとともに、この外側補強コード層5と内側補強コード層6との間に、前記補強ゴム層7が配される。即ち、補強ゴム層7の両側を、外側補強コード層5と内側補強コード層6とで挟み込むサンドウィッチ構造をなす。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
トレッドリング2の外周面である接地面21には、ウエット性能を付与するために、トレッド溝(図示しない)が種々なパターン形状にて形成される。トレッドゴム層22には、接地に対する摩擦力、耐摩耗性に優れるゴム組成物が好適に採用される。
Tread grooves (not shown) are formed in various pattern shapes on the
本例では、外側補強コード層5の層数が、内側の内側補強コード層6の層数よりも多いことにより、接地面21の剛性を容易に高めることができる。また、逆に内側補強コード層6の層数が外側補強コード層5の層数より少ないことにより、容易に軽量化を図ることができる。
In this example, since the number of outer reinforcing
外側補強コード層5は、第1コードプライ51と、第1コードプライ51のタイヤ半径方向外側に設けられた第2コードプライ52とを含んで構成されている。
The outer
本例では、タイヤ軸方向において第1コードプライ51の幅と、第2コードプライ52の幅とは、略等しく設定される。「略等しい」とは、第1コードプライ51の幅と第2コードプライ52の幅とが一致する場合、及び各幅が10mm以下の範囲で相違する場合を含む。
In this example, the width of the
第1コードプライ51は、タイヤ周方向に対して角度θ1で傾斜配列する第1の補強コード56を有する。第1の補強コード56は、トッピングゴムG(図4に示す)により被覆される。
The
第2コードプライ52は、タイヤ周方向に対して前記第1の補強コード56と同じ角度θ2かつ逆向きに傾斜配列された第2の補強コード57を有する。第2の補強コード57は、トッピングゴムにより被覆される。
The
第1の補強コード56及び第2の補強コード57としては、空気入りタイヤのベルトコードと同等の材料、例えば、スチールコードが好適に採用しうる。しかし、例えば、強度及び弾性率が高いアラミド、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエチレンテレフタレート(PET)等の高モジュラスの有機繊維コードも要求により使用しうる。
As the
第1の補強コード56と第2の補強コード57とが、タイヤ周方向に対して互いに逆向きに傾斜配列されることにより、外側補強コード層5の剛性が高められ、トレッドリング2を効果的に補強する。また外側補強コード層5は、エアレスタイヤ1にスリップ角が付与されたとき、空気入りタイヤのベルトコード補強層と同様に、面内ねじれに対して高い抵抗を示し、コーナリングパワーを発生させるなど優れた旋回性能をもたらす。
The first reinforcing
内側補強コード層6は、第3の補強コード66を有する第3コードプライ61を含んで構成される。なお第3の補強コード66は、トッピングゴムG(図4に示す)により被覆される。
The inner
本例の第3の補強コード66は、タイヤ周方向に平行に配列されている。ここでタイヤ周方向に平行とは、第3の補強コード66の配列が実質的にタイヤ周方向と平行であることを意味し、製造上の公差を考慮すると、第3の補強コード66のタイヤ周方向に対する角度θ3(図示しない)は、例えば0゜±5゜程度である。本例では第3の補強コード66が螺旋状に巻回されている。第3の補強コード66として、例えば、スチールコードが好適に採用しうるが、アラミド、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエチレンテレフタレート(PET)等の高モジュラスの有機繊維コードも要求により使用しうる。
The third reinforcing
内側補強コード層6に配列された第3の補強コード66によって、トレッドリング2のタイヤ周方向の剛性が高められる。これにより、減速時及び加速時における接地面21の形状が安定し、ブレーキ性能やトラクション性能が向上する。また、タイヤ周方向に平行に配列された第3の補強コード66を有する第3コードプライ61は、単一層による軽量化を図りながら、タイヤ周方向線に対する対称性を確保できる。
The rigidity of the
次に、前記トレッドリング2では、図3に拡大して示されるように、前記外側補強コード層5と、内側補強コード層6と、その間に配される補強ゴム層7とによりサンドウィッチ構造をなす。これにより、トレッドリング2が荷重を受けたときに作用する引張りおよび圧縮の力を、補強ゴム層7の両側の外側補強コード層5及び内側補強コード層6に支承させることができ、トレッドリング2の変形を抑制することができる。
Next, in the
そして、前記機能を十分高めてより優れた操縦安定性能を確保するとともに、転がり抵抗を減じるために、補強ゴム層7に下記のゴム組成物(A)が用いられる。
Then, the following rubber composition (A) is used for the reinforcing
前記ゴム組成物(A)は、ブタジエンゴム(BR)の含有率が10〜100質量%であるゴム成分100質量部に対して、α、β−不飽和カルボン酸金属塩を10〜80重量部含有し、かつ過酸化物を含有する。このゴム組成物(A)は、ブタジエンゴム(BR)とα、β−不飽和カルボン酸金属塩とが、過酸化物を開始剤として共架橋する。これにより硫黄加硫のゴムでは難しかった高弾性かつ低発熱性が達成される。特に、ゴム組成物(A)を、エアレスタイヤ1のトレッドリング2に用いることにより、操縦安定性能と転がり抵抗とに大きな効果をもたらすことができる。
The rubber composition (A) contains 10 to 80 parts by weight of an α, β-unsaturated carboxylic acid metal salt with respect to 100 parts by weight of a rubber component having a butadiene rubber (BR) content of 10 to 100% by weight. Containing and containing peroxide. In this rubber composition (A), butadiene rubber (BR) and an α, β-unsaturated carboxylic acid metal salt are co-crosslinked using a peroxide as an initiator. This achieves high elasticity and low heat buildup, which was difficult with sulfur vulcanized rubber. In particular, by using the rubber composition (A) for the
ゴム成分は、100質量部中に、ブタジエンゴム(BR)を10〜100質量%含む。ブタジエンゴム(BR)を他のゴムとブレンドして用いる場合、ブレンド用ゴムとして、天然ゴム(NR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、イソプレンゴム(IR)、クロロプレンゴム(CR)、スチレンイソプレンブタジエンゴム(SIBR)、スチレンイソプレンゴム(SIR)、エポキシ化天然ゴム(ENR)などを挙げることができ、これらを単独で、或いは2種以上を組み合わせて用いうる。なかでも、低発熱性に優れるという理由から、NRが好ましい。 The rubber component contains 10 to 100% by mass of butadiene rubber (BR) in 100 parts by mass. When butadiene rubber (BR) is used by blending with other rubber, natural rubber (NR), styrene butadiene rubber (SBR), isoprene rubber (IR), chloroprene rubber (CR), styrene isoprene butadiene rubber are used as the rubber for blending. (SIBR), styrene isoprene rubber (SIR), epoxidized natural rubber (ENR) and the like can be mentioned, and these can be used alone or in combination of two or more. Among these, NR is preferable because it is excellent in low heat generation.
ブタジエンゴム(BR)の含有率は10重量%以上であり、好ましくは20重量%以上である。10重量%を下回ると、低発熱化の効果が低下傾向となる。またブタジエンゴム(BR)の含有率が100重量%の場合、強度が低下する傾向があり、そのためブタジエンゴム(BR)の含有率の上限は、90重量%以下、さらには80重量%以下が好ましい。 The content of butadiene rubber (BR) is 10% by weight or more, preferably 20% by weight or more. If it is less than 10% by weight, the effect of reducing heat generation tends to decrease. Further, when the content of butadiene rubber (BR) is 100% by weight, the strength tends to decrease. Therefore, the upper limit of the content of butadiene rubber (BR) is preferably 90% by weight or less, more preferably 80% by weight or less. .
共架橋剤として、アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸、フマル酸、イタコン酸などのα,β−不飽和カルボン酸の金属塩であるα,β−不飽和カルボン酸金属塩が採用される。特に、耐久性に優れることから、アクリル酸金属塩、および/またはメタクリル酸金属塩が好ましく、メタクリル酸金属塩がより好ましい。またα,β−不飽和カルボン酸金属塩中の金属としては、亜鉛、ナトリウム、マグネシウム、カルシウム、アルミニウムなどがあげられ、充分な硬度が得られるという理由から、亜鉛が好ましい。 As the co-crosslinking agent, α, β-unsaturated carboxylic acid metal salt which is a metal salt of α, β-unsaturated carboxylic acid such as acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, itaconic acid and the like is employed. In particular, since it is excellent in durability, a metal salt of acrylic acid and / or a metal salt of methacrylic acid is preferable, and a metal salt of methacrylic acid is more preferable. Examples of the metal in the α, β-unsaturated carboxylic acid metal salt include zinc, sodium, magnesium, calcium, and aluminum, and zinc is preferable because sufficient hardness can be obtained.
共架橋剤(α,β−不飽和カルボン酸金属塩)の含有量は、ゴム成分100重量部に対して10〜80重量部である。10重量部を下回ると、充分な架橋密度が得られない。また、α,β−不飽和カルボン酸金属塩の含有量が80重量部を越えると、硬くなり過ぎるとともに強度も低下してしまう。このような観点から、α,β−不飽和カルボン酸金属塩の含有量の下限は、12重量部以上が好ましく、また上限は50重量部以下、さらには35重量部以下が好ましい。 The content of the co-crosslinking agent (α, β-unsaturated carboxylic acid metal salt) is 10 to 80 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the rubber component. If it is less than 10 parts by weight, a sufficient crosslinking density cannot be obtained. On the other hand, when the content of the α, β-unsaturated carboxylic acid metal salt exceeds 80 parts by weight, it becomes too hard and the strength is lowered. From such a viewpoint, the lower limit of the content of the α, β-unsaturated carboxylic acid metal salt is preferably 12 parts by weight or more, and the upper limit is preferably 50 parts by weight or less, and more preferably 35 parts by weight or less.
前記過酸化物としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、t−ブチルクミルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ジ(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン、2,5−ジメチル−2,5−ジ(ベンゾイルパーオキシ)ヘキサン、t−ブチルパーオキシベンゼン、2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、1,1−ジ−t−ブチルパーオキシ−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、n−ブチル−4,4−ジ−t−ブチルパーオキシバレレートなどがあげられ、これらは、単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。なかでも、ジクミルパーオキサイドが好ましい。 Examples of the peroxide include benzoyl peroxide, dicumyl peroxide, di-t-butyl peroxide, t-butyl cumyl peroxide, methyl ethyl ketone peroxide, cumene hydroperoxide, 2,5-dimethyl-2, 5-di (t-butylperoxy) hexane, 2,5-dimethyl-2,5-di (benzoylperoxy) hexane, t-butylperoxybenzene, 2,4-dichlorobenzoyl peroxide, 1,1- Examples include di-t-butylperoxy-3,3,5-trimethylcyclohexane, n-butyl-4,4-di-t-butylperoxyvalerate, and these may be used alone. You may use combining more than a seed. Of these, dicumyl peroxide is preferable.
過酸化物の含有量は、ゴム成分100重量部に対して0.1〜6.0重量部が好ましい。0.1重量部を下回ると、充分な硬度が得られない傾向がある。また、過酸化物の含有量が6重量部を越えると、架橋密度が過多となり強度が低下する傾向がある。このような観点から過酸化物の下限は0.2重量部以上がより好ましく、上限は2重量部以下がより好ましい。 The content of the peroxide is preferably 0.1 to 6.0 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the rubber component. When the amount is less than 0.1 part by weight, sufficient hardness tends not to be obtained. On the other hand, if the peroxide content exceeds 6 parts by weight, the crosslinking density becomes excessive and the strength tends to decrease. From such a viewpoint, the lower limit of the peroxide is more preferably 0.2 parts by weight or more, and the upper limit is more preferably 2 parts by weight or less.
ゴム組成物(A)には、補強用充填剤を含有してもよい。補強用充填剤としては、例えば、カーボンブラック、シリカ、炭酸カルシウム、クレー、タルク、アルミナ、水酸化アルミニウムなどがあげられるが、とくにカーボンブラックが好ましい。前記補強用充填剤を含有する場合、補強用充填剤の含有量は、ゴム成分100重量部に対して90重量部以下、さらには50重量部以下がより好ましい。補強用充填剤の含有量が90重量部をこえると、優れた低発熱性が得られない恐れがある。 The rubber composition (A) may contain a reinforcing filler. Examples of the reinforcing filler include carbon black, silica, calcium carbonate, clay, talc, alumina, and aluminum hydroxide, and carbon black is particularly preferable. When the reinforcing filler is contained, the content of the reinforcing filler is 90 parts by weight or less, more preferably 50 parts by weight or less with respect to 100 parts by weight of the rubber component. If the content of the reinforcing filler exceeds 90 parts by weight, there is a possibility that excellent low heat buildup property cannot be obtained.
ゴム組成物(A)には、前記ゴム成分、共架橋剤(α,β−不飽和カルボン酸金属塩)、過酸化物、および補強用充填剤以外にも、本発明の効果を損なわない範囲で、通常タイヤ工業で使用される配合剤、たとえば、酸化亜鉛、ワックス、ステアリン酸、オイル、老化防止剤、加硫促進剤などを含有してもよい。なおゴム組成物(A)には、共架橋剤(α,β−不飽和カルボン酸金属塩)が含まれるため、硫黄や硫黄化合物などの加硫剤は含まない。 The rubber composition (A) includes the rubber component, the co-crosslinking agent (α, β-unsaturated carboxylic acid metal salt), the peroxide, and the reinforcing filler, as long as the effects of the present invention are not impaired. Thus, it may contain a compounding agent usually used in the tire industry, for example, zinc oxide, wax, stearic acid, oil, anti-aging agent, vulcanization accelerator and the like. The rubber composition (A) contains a co-crosslinking agent (α, β-unsaturated carboxylic acid metal salt) and therefore does not contain a vulcanizing agent such as sulfur or a sulfur compound.
また補強ゴム層7にゴム組成物(A)を使用する場合、補強ゴム層7と、この補強ゴム層7に隣り合う隣接ゴム10との間で弾性や伸びが違いすぎるため、その界面で剥離が発生する可能性がある。そのため、図4に誇張して示されるように、補強ゴム層7と、隣接ゴム10との間の界面部分には、補強ゴム層7から隣接ゴム10に向かって弾性が漸減する界面層11が形成される。これにより隣接ゴム10との間の弾性差を緩和できる。
Further, when the rubber composition (A) is used for the reinforcing
本例の場合、補強ゴム層7は、外側補強コード層5及び内側補強コード層6の各トッピングゴムGと隣り合っている。即ち、トッピングゴムGが、前記隣接ゴム10を構成する。このトッピングゴムGは、通常の空気入りタイヤの場合と同様、硫黄を加硫剤とした硫黄加硫のゴムから形成されている。そして、加硫時、前記トッピングゴムG中の硫黄の一部が、補強ゴム層7側に移行することにより、界面部分に、ゴム組成物(A)中に移行した硫黄が分散する界面層11が形成される。
In the case of this example, the reinforcing
具体的には、トレッドリング2の製造に際し、未加硫の内側補強コード層6、未加硫の補強ゴム層7、未加硫の外側補強コード層5、及び未加硫のトレッドゴム層22等を積層させて生のトレッドリングを形成し、しかる後、この生のトレッドリングを金型内で加硫成形することで、前記トレッドリング2が形成される。そしてこの加硫成形時、前記界面部分において、未加硫のトッピングゴムG(隣接ゴム10)に含まれる硫黄の一部が、隣り合う未加硫のゴム組成物(A)内に浸透し、硫黄配合と過酸化物架橋とからなる複合的な界面層11が形成される。
Specifically, when the
この界面層11は、組成的には、ゴム組成物(A)の組成に硫黄が加わったものであり、硫黄の浸透量はトッピングゴムG側に向かって漸増する。また界面層11は、物性としては、ゴム組成物(A)が有する高い弾性率に対して、硫黄の浸透量に準じて弾性率が低下する。即ち、弾性がトッピングゴムG側に向かって漸減し、界面部分で生じる応力集中を抑えて剥離損傷を抑制しうる。
In terms of composition, the
またゴム組成物(A)は、伸び性及び引っ張り強度において、硫黄加硫のゴムに劣る傾向がある。しかし本例では、ゴム組成物(A)からなる補強ゴム層7を、外側補強コード層5と内側補強コード層6との間に配したサンドウィッチ構造としている。そのため、補強ゴム層7が、その引張り・圧縮がともに働かない中立部分となり、前記伸び性及び引っ張り強度の問題は解消される。即ち、サンドウィッチ構造とすることで、ゴム組成物(A)が有する欠点を克服しながら、ゴム組成物(A)が有する利点を有効に発揮させることができる。
Further, the rubber composition (A) tends to be inferior to the sulfur vulcanized rubber in stretchability and tensile strength. However, in this example, the reinforcing
補強ゴム層7の厚さT(図3に示す)は、3mm以上かつ前記トレッドリング2の厚さT0の70%以下が好ましい。厚さTが3mmを下回る場合、トレッドリング2の剛性が不十分となって操縦安定性の低下を招く。逆に厚さT0の70%以下を越えると、トレッドリング2の剛性が過大となって、振動特性や旋回特性等が悪化するなど走行性能が不適切となる。
The thickness T (shown in FIG. 3) of the reinforcing
また前記トッピングゴムGとしては、硫黄の含有量が0.5〜10phrであることが好ましい。含有量が0.5phrを下回ると、硫黄の移行が少なくなって界面層11が形成されにくくなり、剥離しやすくなって耐久性の低下を招く。逆に10phrを越えると、ゴムの加工性やゴム物性の面で問題が生じる。
The topping rubber G preferably has a sulfur content of 0.5 to 10 phr. When the content is less than 0.5 phr, the migration of sulfur is reduced and the
次に、エアレスタイヤ1の他の実施形態を示す。図5には、内側補強コード層6の他の実施形態が示される。本例では、内側補強コード層6をなす第3コードプライ61において、第3の補強コード66がタイヤ軸方向に平行に配列されている。ここでタイヤ軸方向に平行とは、第3の補強コード66の配列が実質的にタイヤ軸方向と平行であることを意味し、製造上の公差を考慮すると、第3の補強コード66のタイヤ周方向に対する角度θ3(図示しない)は、例えば、90゜±5゜程度である。
Next, another embodiment of the airless tire 1 is shown. FIG. 5 shows another embodiment of the inner reinforcing
第3の補強コード66がタイヤ軸方向に平行に配列された場合、トレッドリング2のタイヤ軸方向の剛性が高められる。この場合、エアレスタイヤ1に大きなスリップ角が付与されたとき、接地面21の形状が安定する。また、タイヤ軸方向に平行に配列された第3の補強コード66を有する第3コードプライ61は、単一層による軽量化を図りながら、タイヤ周方向線に対する対称性を確保できる。
When the third reinforcing
ここで、外側補強コード層5、及び内側補強コード層6では、それぞれタイヤ周方向線に対する対称性が重要である。もし対称性が無い場合、荷重時、外側補強コード層5、及び内側補強コード層6による捻れによってトレッドリング2が歪に変形し、円滑な転動が難しくなる結果を招く。
Here, in the outer
空気入りタイヤでは、内圧充填に伴うトレッド部の膨張を抑制するため、一般に、ベルトコードのタイヤ周方向に対する角度は、所要の範囲に制限されている。一方、本実施形態のエアレスタイヤ1では、内圧充填を考慮する必要がないため、第1、第2の補強コード56、57の前記角度θ1、θ2は、広い範囲で定められる。具体的には、前記角度θ1、θ2は、5゜〜85゜が望ましい。上記角度θ1、θ2が5゜未満の場合、トレッドリング2のタイヤ軸方向の剛性が不足し、旋回性能に悪影響を及ぼすおそれがある。一方、上記角度θ1、θ2が85゜を超える場合、トレッドリング2のタイヤ周方向の剛性が不足し、直進性や微小なスリップ角での旋回性能に悪影響を及ぼすおそれがある。
In a pneumatic tire, in order to suppress expansion of a tread portion accompanying internal pressure filling, generally, an angle of a belt cord with respect to a tire circumferential direction is limited to a required range. On the other hand, in the airless tire 1 of the present embodiment, since it is not necessary to consider the internal pressure filling, the angles θ1 and θ2 of the first and second reinforcing
本例では、外側補強コード層5のうち、最もタイヤ半径方向内側に第1コードプライ51が形成されている場合が示される。しかし、この第1コードプライ51よりもさらにタイヤ半径方向内側に、少なくとも1枚の他のコードプライを設けることもできる。本例では、外側補強コード層5のうち、最もタイヤ半径方向外側に第2コードプライ52が形成されている場合が示されるが、しかし、この第2コードプライ52よりもさらにタイヤ半径方向外側に、少なくとも1枚の他のコードプライを設けることもできる。このようなコードプライは、トレッドリング2を補強し、エアレスタイヤ1の荷重負荷能力を向上させるため、例えば、商用車タイヤなど負荷荷重が大きいタイヤに好適に採用される。
In this example, the case where the 1st cord ply 51 is formed in the tire radial direction innermost side among the outer side reinforcement cord layers 5 is shown. However, at least one other cord ply can be provided further inside the tire radial direction than the
具体的には、図6の実施形態では、外側補強コード層5は、第2コードプライ52のタイヤ半径方向外側に、第4の補強コード58が配列された第4コードプライ53をさらに含んで構成される。なお図6で説明されていない他の構成は、先の実施形態と同様である。
Specifically, in the embodiment of FIG. 6, the outer reinforcing
第4の補強コード58は、タイヤ周方向と平行、すなわち第3の補強コード66と同様に、タイヤ周方向に対する角度θ4(図示しない)が0゜±5゜に配列される。このような第4の補強コード58は、トレッドリング2のタイヤ周方向の剛性を高める。これにより、減速時及び加速時における接地面21の形状が安定し、ブレーキ性能やトラクション性能が向上する。
The fourth reinforcing
第4の補強コード58の弾性率E4は、第1、第2の補強コード56、57の弾性率E0以下であるのが好ましい。第4の補強コード58の弾性率E4が、弾性率E0を超える場合、第4コードプライ53がワーキングプライとなってしまい、エアレスタイヤ1にスリップ角が付与されたとき、コーナリングパワーが十分発生できずに旋回性能に悪影響を及ぼす。第4の補強コード58には、例えば、ナイロン等の有機繊維が好適に採用される。
The elastic modulus E4 of the fourth reinforcing
図7に、外側補強コード層5のさらに他の実施形態が示される。ここで説明されていない他の構成は、先の実施形態と同様である。図6の実施形態では、外側補強コード層5は、第1コードプライ51のタイヤ半径方向内側に、第5の補強コード59が配列された第5コードプライ54をさらに含んで構成される。
FIG. 7 shows still another embodiment of the outer reinforcing
第5の補強コード59は、タイヤ周方向と平行、すなわち、第3の補強コード66と同様に、タイヤ周方向に対する角度θ5(図示しない)が0゜±5゜に配列される。このような第5の補強コード59は、トレッドリング2のタイヤ周方向の剛性を高める。これにより、減速時及び加速時における接地面21の形状が安定し、ブレーキ性能やトラクション性能が向上する。
The
図6の実施形態と図7の実施形態とを組み合わせた構造、即ち、外側補強コード層5において、第2コードプライ52のタイヤ半径方向外側に第4コードプライ53を設け、かつ第1コードプライ51のタイヤ半径方向内側に第5コードプライ54を配することもできる。
The structure of the embodiment of FIG. 6 and the embodiment of FIG. 7, that is, in the outer reinforcing
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。 As mentioned above, although especially preferable embodiment of this invention was explained in full detail, this invention is not limited to embodiment of illustration, It can deform | transform and implement in a various aspect.
図1、2の基本構造をなすエアレスタイヤ(タイヤサイズ145/70R12に相当するタイヤ)が試作され、操縦安定性、転がり抵抗性、及び耐久性がテストされた。なお実施例5は、外側補強コード層と内側補強コード層とが隣接し、補強ゴム層は、内側補強コード層の半径方向内側に配されている。それ以外は、外側補強コード層と内側補強コード層との間に、補強ゴム層が配されている。 An airless tire (a tire corresponding to a tire size 145 / 70R12) having the basic structure shown in FIGS. 1 and 2 was prototyped and tested for steering stability, rolling resistance, and durability. In Example 5, the outer reinforcing cord layer and the inner reinforcing cord layer are adjacent to each other, and the reinforcing rubber layer is disposed on the radially inner side of the inner reinforcing cord layer. Other than that, a reinforcing rubber layer is disposed between the outer reinforcing cord layer and the inner reinforcing cord layer.
各タイヤともトレッドリング以外は実質的に同仕様であり、スポークはウレタン樹脂(熱硬化性樹脂)による注型成形法により、トレッドリング及びハブと一体成形された。外側補強コード層及び内側補強コード層は、以下の通りであり各タイヤとも同仕様である。
<外側補強コード層>
・プライ数:2枚
・補強コード:スチールコード
・コードの角度:+21度/−21度
<内側補強コード層>
・プライ数:1枚
・補強コード:スチールコード
・コードの角度:0度(螺旋巻き)
<トレッドリング>
・全厚さT0:25mm
Each tire had substantially the same specifications except for the tread ring, and the spoke was integrally formed with the tread ring and the hub by a casting method using urethane resin (thermosetting resin). The outer reinforcing cord layer and the inner reinforcing cord layer are as follows, and each tire has the same specifications.
<Outer reinforcement cord layer>
・ Ply number: 2 ・ Reinforcement cord: Steel cord ・ Cord angle: +21 degrees / -21 degrees <Inner reinforcement cord layer>
-Number of plies: 1-Reinforcement cord: Steel cord-Cord angle: 0 degree (spiral winding)
<Tread ring>
・ Total thickness T0: 25mm
表1において、隣接ゴム(トッピングゴム)のゴム組成は同一であり、表3に示されるゴム配合Bが使用されている。また表2において、補強コード層のゴム組成は同一であり、表3に示されるゴム配合Aが使用されている。 In Table 1, the rubber composition of adjacent rubber (topping rubber) is the same, and rubber blend B shown in Table 3 is used. In Table 2, the rubber composition of the reinforcing cord layer is the same, and rubber blend A shown in Table 3 is used.
比較例4では、生のトレッドリングを形成する際に、外側補強コード層5及び内側補強コード層6を先にプレ加硫しておくことで、トッピングゴムからの硫黄の移行がなく界面層11は形成されていない。
In Comparative Example 4, when forming the raw tread ring, the outer reinforcing
また比較例5では、α,β−不飽和カルボン酸金属塩(メタクリル酸亜鉛)の含有量が多すぎるためゴムが硬くなり過ぎ、トレッドリングを加硫成形することができなかった。また実施例13では、トレッドリングが硬くなり過ぎて、操縦安定性、転がり抵抗性、及び耐久性が測定できなかった。 In Comparative Example 5, the rubber was too hard because the content of the α, β-unsaturated carboxylic acid metal salt (zinc methacrylate) was too high, and the tread ring could not be vulcanized. In Example 13, the tread ring became too hard, and the steering stability, rolling resistance, and durability could not be measured.
(1)操縦安定性:
試供タイヤを、車両(小型EV:商品名COMS)の4輪に装着し、1名乗車にてドライアスファルト路面のタイヤテストコースを走行し、操縦安定性についてドライバーの官能評価により10点法にて評価した。数値の大きい方が良好である。
(1) Steering stability:
A sample tire is mounted on four wheels of a vehicle (compact EV: trade name COMS), and a one-seater ride runs on a tire test course on a dry asphalt road surface. evaluated. A larger value is better.
(2)転がり抵抗性:
転がり抵抗試験機を用い、速度40km/h、荷重1kNの条件にて測定した転がり抵抗計数(転がり抵抗/荷重×104)を、従来例1を100とする指数で評価した。数値の小さい方が良好である。
(2) Rolling resistance:
Using a rolling resistance tester, the rolling resistance count (rolling resistance / load × 10 4 ) measured under the conditions of a speed of 40 km / h and a load of 1 kN was evaluated by an index with Conventional Example 1 being 100. Smaller numbers are better.
(3)耐久性:
ドラム耐久試験機を用い、速度60km/hr、荷重1kNの条件にてタイヤを走行させた。そして、トレッドリングに損傷が発生するまでの走行距離に基づき、従来例1を100とする指数で評価した。値の大きい方が良好である。
(3) Durability:
The tire was run using a drum durability tester under conditions of a speed of 60 km / hr and a load of 1 kN. And based on the travel distance until damage occurs in a tread ring, it evaluated by the index which sets the prior art example 1 to 100. A larger value is better.
表3中のゴム組成の材料は以下の通りである。
・天然ゴム(NR):RSS#3、
・ブタジエンゴム(BR):宇部興産(株)製のBR150B、
・カーボンブラック:三菱化学(株)製のダイヤブラックE(FEF)、
・メタクリル酸亜鉛(α、β−不飽和カルボン酸金属塩):三新化学工業(株)製のサンエステルSK−30、
・過酸化物:日本油脂(株)製のパークミルD(ジクミルパーオキサイド)
・酸化亜鉛:三井金属鉱業(株)製の酸化亜鉛2種、
・硫黄:軽井沢硫黄(株)製の粉末硫黄
・加硫促進剤:大内新興化学工業(株)製のノクセラーNS(N−tert−ブチル−2−ベンゾチアジルスルフェンアミド)
The rubber composition materials in Table 3 are as follows.
・ Natural rubber (NR):
-Butadiene rubber (BR): BR150B manufactured by Ube Industries, Ltd.
Carbon black: Diamond Black E (FEF) manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation
Zinc methacrylate (α, β-unsaturated carboxylic acid metal salt): Sunester SK-30 manufactured by Sanshin Chemical Industry Co., Ltd.
・ Peroxide: Park Mill D (dicumyl peroxide) manufactured by Nippon Oil & Fats Co., Ltd.
・ Zinc oxide: Two types of zinc oxide manufactured by Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.
・ Sulfur: Powder sulfur manufactured by Karuizawa Sulfur Co., Ltd. ・ Vulcanization accelerator: Noxeller NS (N-tert-butyl-2-benzothiazylsulfenamide) manufactured by Ouchi Shinsei Chemical Industry Co., Ltd.
表に示されるように、実施例のタイヤは、優れた操縦安定性能を確保しかつ転がり抵抗を減じながら耐久性を向上させることができるのが確認できる。 As shown in the table, it can be confirmed that the tires of the examples can improve durability while ensuring excellent steering stability performance and reducing rolling resistance.
1 エアレスタイヤ
2 トレッドリング
3 ハブ
4 スポーク
5 外側補強コード層
6 内側補強コード層
7 補強ゴム層
10 隣接ゴム
11 界面層
21 接地面
22 トレッドゴム層
G トッピングゴム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
前記トレッドリングは、接地面を構成するトレッドゴム層と、このトレッドゴム層のタイヤ半径内側に配される補強ゴム層とを含み、
しかも前記補強ゴム層は、ブタジエンゴムの含有率が10〜100質量%であるゴム成分100質量部に対して、α、β−不飽和カルボン酸金属塩を10〜80重量部含有し、かつ過酸化物を含有するゴム組成物からなるとともに、
前記補強ゴム層と、この補強ゴム層に隣り合う硫黄加硫のゴムからなる少なくともブタジエンゴムを含有する隣接ゴムとの間の界面部分に、前記補強ゴム層から隣接ゴムに向かって弾性が漸減することにより隣接ゴムとの間の弾性差を緩和する界面層を具えることを特徴とするエアレスタイヤ。 An airless tire comprising a cylindrical tread ring having a ground contact surface, a hub that is arranged radially inside the tread ring and fixed to an axle, and a spoke that connects the tread ring and the hub. ,
The tread ring includes a tread rubber layer that constitutes a ground contact surface, and a reinforcing rubber layer that is disposed inside the tire radius of the tread rubber layer,
In addition, the reinforcing rubber layer contains 10 to 80 parts by weight of an α, β-unsaturated carboxylic acid metal salt with respect to 100 parts by weight of the rubber component having a butadiene rubber content of 10 to 100% by weight. Comprising a rubber composition containing an oxide,
Elasticity gradually decreases from the reinforcing rubber layer toward the adjacent rubber at an interface portion between the reinforcing rubber layer and an adjacent rubber made of sulfur vulcanized rubber adjacent to the reinforcing rubber layer and containing at least butadiene rubber. An airless tire comprising an interface layer that relieves an elastic difference between adjacent rubbers.
前記外側補強コード層と内側補強コード層とのトッピングゴムが、前記隣接ゴムをなすことを特徴とする請求項1記載のエアレスタイヤ。 The tread ring includes an outer reinforcing cord layer disposed closest to the tread rubber layer, and an inner reinforcing cord layer provided on the inner side in the tire radial direction of the outer reinforcing cord layer, and the outer reinforcing cord. The reinforcing rubber layer is disposed between the layer and the inner reinforcing cord layer,
The airless tire according to claim 1, wherein a topping rubber of the outer reinforcing cord layer and the inner reinforcing cord layer forms the adjacent rubber.
The adjacent rubber is made of sulfur vulcanized rubber using sulfur as a vulcanizing agent, and at the time of vulcanization, a part of sulfur in the adjacent rubber moves to the reinforcing rubber layer side to form the interface layer. The airless tire according to claim 1, wherein the tire is an airless tire.
The airless tire according to any one of claims 1 to 4, wherein the thickness of the reinforcing rubber layer is 3 mm or more and 70% or less of the thickness of the tread ring.
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