JP7670950B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ内面にシーラント層が配置された空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、タイヤ内面に変形抑制部を設けることにより、走行時におけるシーラント層の局所的な厚さの変化を抑制することを可能にした空気入りタイヤに関する。

パンクシール性を有する空気入りタイヤとして、タイヤ内面のトレッド部に対応する領域に粘着性シーラントからなるシーラント層を配置したものが提案されている（例えば、特許文献１）。このようなシーラント層を備えた空気入りタイヤにおいては、釘等の異物がトレッド部に突き刺さった際に、粘着性シーラントが異物に纏わり付き、その異物の脱落に伴って粘着性シーラントがパンク穴に導かれてシール効果を発揮する。

このようなシーラント層は流動性を有しており、この流動性に起因して走行時におけるタイヤの接地変形によりシーラント層が移動してシーラント層の厚さが部分的に変化するという問題がある。そして、シーラント層の厚さが局所的に変化すると、シール効果が悪化するばかりでなく、タイヤの振動が発生することになる。

特開２００３－０８０９０９号公報

本発明の目的は、タイヤ内面に変形抑制部を設けることにより、走行時におけるシーラント層の局所的な厚さの変化を抑制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。

上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤは、タイヤ内面のトレッド部に対応する領域にシーラント層が配置された空気入りタイヤにおいて、前記タイヤ内面のトレッド部に対応する領域のタイヤ幅方向の少なくとも一箇所にタイヤ周方向に延在する変形抑制部が設けられ、前記シーラント層が前記変形抑制部により区分された複数のシーラント部を有し、前記変形抑制部の８０℃での２０％伸長時のモジュラスが前記シーラント層の８０℃での２０％伸長時のモジュラスに対して１．５倍～１０００倍であり、前記変形抑制部の８０℃での２０％伸長時のモジュラスが０．００５ＭＰａ～０．０５０ＭＰａの範囲に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のタイヤ幅方向の少なくとも一箇所にタイヤ周方向に延在する変形抑制部が設けられ、シーラント層は変形抑制部により区分された複数のシーラント部を有し、変形抑制部の８０℃での２０％伸長時のモジュラスはシーラント層の８０℃での２０％伸長時のモジュラスに対して１．５倍～１０００倍であるので、変形抑制部の剛性がシーラント層の剛性がよりも高くなるように構成されている。そのため、走行時のタイヤの接地変形によりシーラント層が圧縮された場合であっても、剛性が高い変形抑制部が作用してシーラント層の流動や隣接するシーラント部同士の接着を防ぐことができ、シーラント層の局所的な厚さの変化を抑制することができる。これにより、走行時のシーラント層の移動に起因するタイヤの振動を抑制することができる。

本発明の空気入りタイヤにおいて、変形抑制部の高さは変形抑制部に隣接するシーラント部のうち厚い方のシーラント部の厚さに対して０．８倍～２．０倍であることが好ましい。これにより、シーラント層の局所的な厚さの変化を効果的に抑制することができる。

変形抑制部の幅は０．０１ｍｍ～４．００ｍｍであることが好ましい。これにより、シーラント層の局所的な厚さの変化を効果的に抑制することができる。

シーラント部の各々の幅は３ｍｍ～１５０ｍｍであることが好ましい。これにより、タイヤが突起を乗り越す際などのタイヤが大きく変形する場合であっても、隣接するシーラント部同士の接着を効果的に防止することができる。

タイヤ内面を形成するインナーライナー層とシーラント部の各々との間に変形抑制部により区分された複数のバリア部を含むバリア層が設けられていることが好ましい。これにより、シーラント層（各シーラント部）に配合された液状成分（例えばオイル成分）がインナーライナー層に移行しにくくなるため、シーラント層の液状成分によるタイヤの耐久性の悪化を抑制することができる。

本発明において、８０℃での２０％伸張時のモジュラスは、ＪＩＳ－Ｋ６２５１に準拠して測定されるものである。

本発明の実施形態からなる空気入りタイヤの一例を示す子午線断面図である。 図１の空気入りタイヤの要部を拡大して示す断面図である。 （ａ），（ｂ）はシーラント層の厚さが不均一な状態を示す断面図である。 本発明の実施形態からなる空気入りタイヤの変形例を示す子午線断面図である。

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すものである。

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２，２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３，３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。更に、タイヤ内面Ｔｓにはカーカス層４に沿ってインナーライナー層９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、タイヤ内面Ｔｓ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シーラント層１０が配置されている。更に、シーラント層１０は、後述する変形抑制部２０により区分された複数のシーラント部１１～１４を有している。図１では、３つの変形抑制部２０により４つのシーラント部１１～１４に区分されている。このシーラント層１０（シーラント部１１～１４）は粘着性のシーラント材からなる。シーラント材は、任意の粘着性組成物を使用することができる。このようなシーラント材を用いることで、シーラント材の有する粘着性によりタイヤ内面Ｔｓに対して接着することが可能になる。なお、各シーラント部１１～１４には、同じ粘着性組成物からなるシーラント材を用いても良く、異なる粘着性組成物からなるシーラント材を用いても良い。

また、タイヤ内面Ｔｓのトレッド部１に対応する領域には、タイヤ幅方向の少なくとも一箇所にタイヤ周方向に延在する変形抑制部２０が設けられている。変形抑制部２０は、走行時のタイヤの接地変形によりシーラント層１０が圧縮された際に、シーラント層１０がショルダー部側からセンター部側に向かって流動することを抑制するものである。また、変形抑制部２０は、加硫ゴム、樹脂フィルム又は樹脂から構成することできる。

このような変形抑制部２０は、タイヤ内面Ｔｓに対して固定されており、タイヤ周方向に環状に形成されている。変形抑制部２０は、タイヤ内面Ｔｓからタイヤ径方向内側に向かって突出している。また、変形抑制部２０は、タイヤ内面Ｔｓのベルト層７の端末に対応する位置を含むように配置することが好ましい。また、変形抑制部２０の配置箇所として、トレッド部１に形成された主溝の下方域を除外すると共に、該主溝のタイヤ幅方向の両端部からそれぞれタイヤ幅方向外側に向かって２ｍｍ以内の範囲を除外することが好ましい。言い換えれば、変形抑制部２０は、トレッド部１に形成された陸部の下方域であって該陸部のタイヤ幅方向の端部からのタイヤ幅方向の距離が２ｍｍ超となる領域に配置すると良い。

また、上記空気入りタイヤにおいて、変形抑制部２０の８０℃での２０％伸長時のモジュラスは、シーラント層１０の８０℃での２０％伸長時のモジュラスに対して１．５倍～１０００倍である。その際、変形抑制部２０の８０℃での２０％伸長時のモジュラスは、０．００５ＭＰａ～０．０５０ＭＰａの範囲にあると良い。

上述した空気入りタイヤでは、タイヤ内面Ｔｓのトレッド部１に対応する領域におけるタイヤ幅方向の少なくとも一箇所にタイヤ周方向に延在する変形抑制部２０が設けられ、シーラント層１０は変形抑制部２０により区分された複数のシーラント部１１～１４を有し、変形抑制部２０の８０℃での２０％伸長時のモジュラスはシーラント層１０の８０℃での２０％伸長時のモジュラスに対して１．５倍～１０００倍であるので、変形抑制部２０の剛性がシーラント層１０の剛性がよりも高くなるように構成されている。そのため、走行時のタイヤの接地変形によりシーラント層１０が圧縮された場合であっても、剛性が高い変形抑制部２０が作用してシーラント層１０の流動や隣接するシーラント部１１～１４同士の接着を防ぐことができ、シーラント層１０の局所的な厚さの変化を抑制することができる。これにより、走行時のシーラント層１０の移動に起因するタイヤの振動を抑制することができる。

ここで、変形抑制部２０の８０℃での２０％伸長時のモジュラスがシーラント層１０の８０℃での２０％伸長時のモジュラスに対して１．５倍より小さいと、変形抑制部２０の剛性がシーラント層１０の剛性がよりも十分に高くないため、シーラント層１０の局所的な厚さの変化を十分に抑制することができない。逆に、変形抑制部２０の８０℃での２０％伸長時のモジュラスがシーラント層１０の８０℃での２０％伸長時のモジュラスに対して１０００倍より大きいと、タイヤの乗り心地が悪化する傾向がある。

上記空気入りタイヤにおいて、変形抑制部２０の高さｈは、変形抑制部２０に隣接するシーラント部１１～１４のうち厚い方のシーラント部１１～１４の厚さｔに対して０．８倍～２．０倍であることが好ましく、１．１倍～２．０倍であることがより好ましい。その際、変形抑制部２０の高さｈは、１．６ｍｍ～８．０ｍｍの範囲にあると良い。ここで、各シーラント部１１～１４の厚さｔは、図３（ａ），（ｂ）に示すように、タイヤ幅方向で不均一になることがある。具体的に、図３（ａ）は変形抑制部２０の高さｈよりもシーラント部１１～１４の厚さｔが小さい場合を示し、図３（ｂ）は変形抑制部２０の高さｈよりもシーラント部１１～１４の厚さｔが大きい場合を示す。この点を考慮して、各シーラント部１１～１４の厚さｔは、タイヤ周上の８箇所において変形抑制部２０からタイヤ幅方向に３０ｍｍ毎にタイヤ内面Ｔｓに直交する方向に沿って測定した厚さの平均値とする。

このように各シーラント部１１～１４の厚さｔに対する変形抑制部２０の高さｈの比ｈ／ｔを適度に設定することで、シーラント層１０の局所的な厚さの変化を効果的に抑制することができる。

ここで、比ｈ／ｔが０．８倍より小さいと、タイヤの接地変形によりシーラント層１０が圧縮された際に、シーラント層１０の流動を十分に抑制することができない。逆に、比ｈ／ｔが２．０倍より大きいと、変形抑制部２０が走行時に振動してしまい、走行時のタイヤの乗り心地性が悪化する傾向がある。

変形抑制部２０の幅ｗは、０．０１ｍｍ～４．００ｍｍであることが好ましい。この変形抑制部２０の幅ｗは、タイヤ内面Ｔｓに当接する部分を測定した長さである。このように変形抑制部２０の幅ｗを適度に設定することで、シーラント層１０の局所的な厚さの変化を効果的に抑制することができる。

ここで、変形抑制部２０の幅ｗが０．０１ｍｍより小さいと、タイヤ内面Ｔｓに対して設けることが難しく、生産性が低下してしまう。逆に、変形抑制部２０の幅ｗが４．００ｍｍより大きいと、釘などによりタイヤに穴が開いた場合、変形抑制部２０が修理可能面積を減らすことになり望ましくない。

シーラント部１１～１４の各々の幅Ｗは、３ｍｍ～１５０ｍｍであることが好ましい。シーラント部１１～１４の幅Ｗは、それぞれタイヤ内面Ｔｓの曲率に沿ってシーラント部１１～１４を測定し、更に、各シーラント部１１～１４についてタイヤ周上の８箇所で測定した幅の平均値である。

このように各シーラント部１１～１４の幅Ｗを適度に設定することで、タイヤが突起を乗り越す際などのタイヤが大きく変形する場合であっても、隣接するシーラント部１１～１４同士の接着を効果的に防止することができる。なお、シーラント部１１～１４の各々の幅Ｗが狭いほど、走行時のシーラント層１０の流動がしにくい傾向がある。

ここで、各シーラント部１１～１４の幅Ｗが３ｍｍより小さいと、釘などによりタイヤに穴が開いた場合、シーラント層１０による修理可能面積を減らすことになり望ましくない。逆に、各シーラント部１１～１４の幅Ｗが１５０ｍｍより大きいと、タイヤの接地変形によりシーラント層１０が圧縮された場合、シーラント層１０の局所的な変形が生じ易くなるため望ましくない。

図４は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤの変形例を示すものである。図４に示すように、タイヤ内面Ｔｓを形成するインナーライナー層９と各シーラント部１１～１４との間にはバリア層１５が設けられている。バリア層１５は、変形抑制部２０により区分された複数のバリア部１６～１９を有している。このバリア層１５は、シーラント層１０（シーラント部１１～１４）に配合された液状成分（例えばオイル成分）のインナーライナー層９への移行を抑制するものである。シーラント層１０を構成する粘着性組成物は、粘着性組成物の全体量中、２５重量％～７５重量％のオイル成分を含んでいると良い。粘着性組成物に含まれるオイル成分として、アロマオイル、パラフィンオイル、ポリブテンオイルを例示することができる。インナーライナー層９からタイヤ径方向内側に向かってバリア層１５、シーラント層１０の順に積層されている。

バリア層１５は、シーラント層１０に配合された液状成分と親和性が低いゴム又は樹脂から構成することができる。シーラント層１０の液状成分と親和性が低い材料として、例えば、ニトリルゴムやフッ素ゴム等のゴムや、ポリエチレンやポリプロピレン、塩化ビニル等の樹脂を用いることができる。特に、バリア層１５は樹脂から構成されることが好ましく、この場合、バリア層１５は優れたバリア性及び生産性を有することができる。また、バリア層１５にはタルクやクレーを配合すると良く、これらを配合することによってシーラント層１０の液状成分のインナーライナー層９への移行に対して抑制効果を高めることができる。また、バリア層１５の厚さは、０．０１ｍｍ～１．０ｍｍであることが好ましい。バリア層１５の幅は、各シーラント部１１～１４の幅と同等以上になるように構成されている。特に、バリア層１５の幅は、シーラント部１１～１４の幅に対して１００％～１３０％の範囲にあることが好ましく、１１０％～１２０％の範囲にあることがより好ましい。なお、バリア層１５の幅は、タイヤ内面Ｔｓの曲率に沿って測定した長さである。

また、バリア層１５は、グリーンタイヤに貼り付けてタイヤと共に加硫することや、加硫済みタイヤにゴム又は樹脂を塗布すること、加硫済みタイヤにスプレーによりゴム又は樹脂を噴霧すること、加硫済みタイヤに接着剤を介してシート状のゴム又は樹脂を貼り付けることにより、タイヤ内面Ｔｓに形成することができる。加硫済みタイヤにゴム又は樹脂を塗布した場合、加硫時にブラダーにより形成されたタイヤ内面Ｔｓの凹凸が平坦になるため、シーラント層１０とバリア層１５の接着面積が増え、接着性が高まるため好適である。

本実施形態の空気入りタイヤでは、タイヤ内面Ｔｓを形成するインナーライナー層９とシーラント層１０との間にシーラント層１０に配合された液状成分のインナーライナー層９への移行を抑制するバリア層１５が設けられているので、シーラント層１０に配合された液状成分（例えばオイル成分）がインナーライナー層９に移行しにくくなるため、シーラント層１０の液状成分によるタイヤの耐久性の悪化を抑制することができる。また、バリア層１５がシーラント層１０の粘着性や流動性に対して影響を及ぼすことはないため、シーラント層１０は本来のシール性能を発揮することができる。

なお、図４では、バリア層１５が変形抑制部２０により区分された複数のバリア部１６～１９を有する実施形態を示したが、これに限定されるものではない。他にも、変形抑制部２０とバリア層１５を一体的に成形することにより、変形抑制部２０を備えたバリア層を用いることができる。

図１及び図４では、シーラント部１１～１４の各々が同じ厚さｔを有する例を示したが、それぞれが異なる厚さｔを有していても良い。また、図１及び図４では、タイヤ内面Ｔｓのトレッド部１に対応する領域に３つの変形抑制部２０を設けた例を示したが、変形抑制部２０の数は、これに限定されるものではなく、例えば２～７０の範囲にあると良い。

タイヤサイズ２３５／４０Ｒ１８で、トレッド部の内面にシーラント層が配置された空気入りタイヤにおいて、変形抑制部の有無、変形抑制部の数、シーラント部の数、モジュラス比、比ｈ／ｔ、変形抑制部の幅ｗ、各シーラント部の幅Ｗ、バリア層の有無を表１のように設定した従来例、比較例１，２及び実施例１～１０のタイヤを製作した。

なお、表１において、「モジュラス比」は、シーラント層の８０℃での２０％伸長時のジュラスに対する変形抑制部の８０℃での２０％伸長時のモジュラスの比を意味する。「比ｈ／ｔ」は、変形抑制部に隣接するシーラント部のうち厚い方のシーラント部の厚さｔ［ｍｍ］に対する変形抑制部の高さｈ［ｍｍ］の比を意味する。「各シーラント部の幅Ｗ」は、一つの数値が記載されている場合（実施例８以外）、各シーラント部が記載された同一の幅を有することを意味し、２つの数値が記載されている場合（実施例８）、各シーラント部が記載されたそれぞれの幅を有することを意味する。

これら試験タイヤについて、下記試験方法により、走行後のシーラント層の厚さの差及び乗り心地性を評価し、その結果を表１に併せて示した。

走行後のシーラント層の厚さの差：
各試験タイヤをそれぞれリムサイズ１８×８．５Ｊのホイールに組み付け、ドラム試験機を用いて、空気圧１５０ｋＰａ、ＪＡＴＭＡの最大荷重の１２０％、走行速度８０ｋｍ／ｈ、スリップ角±１°の条件で、スリップ角を１Ｈｚの矩形波で変動させて、時間走行させた。走行後に、２００ｋＰａの空気圧を付与した状態で、ＣＴスキャンによりシーラント層の厚さを測定し、シーラント層における最大厚さと最小厚さの差［ｍｍ］を算出した。

乗り心地性：
各試験タイヤをそれぞれリムサイズ１８×８．５Ｊのホイールに組み付け、空気圧を２５０ｋＰａとして前輪駆動車に装着し、平滑路面の周回路からなるテストコースでテストドライバーによる官能評価を実施した。評価結果は、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど、乗り心地性が優れていることを意味する。

この表１から判るように、実施例１～１０は、従来例に比して、乗り心地性を維持しながら、走行後のシーラント層の厚さの差の変動が小さかったため、シーラント層の局所的な厚さの変化を抑制することができた。

一方、比較例１は、シーラント層の８０℃での２０％伸長時のジュラスに対する変形抑制部の８０℃での２０％伸長時のモジュラスの比が本発明で規定する範囲よりも低く設定したため、走行後のシーラント層の厚さの差の変動が大きく、シーラント層の局所的な厚さの変化を十分に抑制することができなかった。比較例２は、シーラント層の８０℃での２０％伸長時のジュラスに対する変形抑制部の８０℃での２０％伸長時のモジュラスの比が本発明で規定する範囲よりも高く設定したため、シーラント層の局所的な厚さの変化を抑制することはできたが、タイヤの乗り心地性が悪化した。

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
９ インナーライナー層
１０ シーラント層
１１～１４ シーラント部
２０ 変形抑制部
Ｔｓ タイヤ内面
ＣＬ タイヤ中心線

Claims (5)

1. タイヤ内面のトレッド部に対応する領域にシーラント層が配置された空気入りタイヤにおいて、
   前記タイヤ内面のトレッド部に対応する領域のタイヤ幅方向の少なくとも一箇所にタイヤ周方向に延在する変形抑制部が設けられ、前記シーラント層が前記変形抑制部により区分された複数のシーラント部を有し、前記変形抑制部の８０℃での２０％伸長時のモジュラスが前記シーラント層の８０℃での２０％伸長時のモジュラスに対して１．５倍～１０００倍であり、前記変形抑制部の８０℃での２０％伸長時のモジュラスが０．００５ＭＰａ～０．０５０ＭＰａの範囲にあることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記変形抑制部の高さが該変形抑制部に隣接するシーラント部のうち厚い方のシーラント部の厚さに対して０．８倍～２．０倍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. 前記変形抑制部の幅が０．０１ｍｍ～４．００ｍｍである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. 前記シーラント部の各々の幅が３ｍｍ～１５０ｍｍ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. 前記タイヤ内面を形成するインナーライナー層と前記シーラント部の各々との間に前記変形抑制部により区分された複数のバリア部を含むバリア層が設けられてい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。

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