JPWO2016067434A1 - 振動抑制タイヤ - Google Patents

Abstract

本発明は、薄層構造部内に断面方向に反応速度の違いを生じさせるための特徴を有するダイラタント層（０３１０）をもつことで、ごく薄い単層もしくは少数の層のみでもタイヤの運動特性を損ねずに機能する薄層構造部をもち、もって製造しやすく、低コストで振動抑制タイヤを提供する。タイヤは、ダイラタントとして振る舞うように粒子とその結合材が配置された層であるダイラタント層（０３１０）であって、層の央部から層の上側及び層の下側に向かって前記粒子の分布密度が下がるように前記粒子が配置されたダイラタント層（０３１０）を含む薄層構造部を有する。

Description

本発明は、乗り心地性能を高めるための振動抑制構造を有するタイヤおよびその製造方法に関する。

車両のタイヤは、地面を走行するときに振動する。そして、車体の振動は、タイヤと地面の接触の際、タイヤの変形による振動がタイヤから車体までの構造体を加振することによって生ずる。この車体の振動は、車両の乗り心地を大きく左右するため、車両及びタイヤの製造者は、タイヤで振動を抑えて車体に振動が伝わらなくするための研究開発に取り組んでいる。

図１は、従来のタイヤの断面概念図である。タイヤから車体に振動が伝わる仕組みは、タイヤの素材そのものが加振され、それがホイール１２、シャフト、サスペンションを通じて車体に伝わるというものである。

タイヤと地面の接触によるタイヤの変形は、まずトレッド１３の接触面からはじまり、「サイドウォール」１４（タイヤの側面部分）を変形し、振動させ、その後ホイール１２や、タイヤ内部の空気室１１に伝達される。

このような振動を抑えるための工夫としては、タイヤに、タイヤと地面の接触による変形を効率的に抑える構造を備えさせるという工夫が考えられる。そのような技術として、特許文献１が挙げられる。

特開２０１３−５２８５８号公報

特許文献１は、ダイラタントとして振る舞うように粒子とその結合材が配置された層からなる薄層構造部をタイヤ内部表面に配置し、ダイラタントの性質である「小さいせん断応力には液体のように振る舞い、大きいせん断応力には固体のように振る舞う性質」を利用して、タイヤと地面の接触による変形を効率的に抑えるという工夫である。

しかし、特許文献１は、薄層構造部が大変薄い場合（2mm以内）においては、幾層もの薄層シートをむらなく均一に接着するという製造工程上大変難しい作業を要求することになるため、より薄く軽いシートで効果を上げようとする開発上の要求に応えることができなかった。また、単層のダイラタント層からなる薄層構造部だけでは、タイヤの運動特性に悪影響を与えることがあり、その原因は、特許文献１の発明は、薄層構造部内でダイラタント層が断面方向に反応速度の違いを生じさせるための特徴を有していないため、タイヤと地面の接触、分離による加振の際のダイラタント層の反応速度が薄層構造部の断面方向で一律となってしまい、それによってタイヤのスムーズな変形を阻害してしまうということが挙げられる。

以上のような理由から、本発明は、薄層構造部内に断面方向に反応速度の違いを生じさせるための特徴を有するダイラタント層をもつことで、ごく薄い単層もしくは少数の層のみでもタイヤの運動特性を損ねずに機能する薄層構造部をもち、もって製造しやすく、低コストで振動抑制タイヤを提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために、本発明は、第一に、ダイラタントとして振る舞うように粒子とその結合材が配置された層であるダイラタント層であって、層の央部から層の上側及び層の下側に向かって前記粒子の分布密度が下がるように前記粒子が配置されたダイラタント層を含む薄層構造部を有するタイヤを開発した。これにより、薄層構造部内で断面方向に反応速度の違いを生じさせるための特徴を有する振動抑制タイヤを提供することができる。

第二に、本発明は、そのような特徴に加えて、前記薄層構造部が、前記ダイラタント層を他の部材と接合し、前記ダイラタント層を保護するための層である弾性を有するバインダー層を、ダイラタント層自身の上層又は／及び下層にさらに含むタイヤを開発した。これにより、ダイラタント層を保護し、かつ、振動吸収効果も高めることができる。

ここで、「ダイラタント」とは、小さいせん断応力には液体のように振る舞い、大きいせん断応力には固体のように振る舞う性質を示す混合物のことである。非ニュートン流体の一種に分類される。

以上の構成からなる本発明により、薄層構造部内で断面方向に反応速度の違いを生じさせるための特徴を有する振動抑制タイヤを提供することができ、もって、単層もしくは少数の層をもつ、より薄く軽い薄層構造部だけでタイヤのスムーズな変形を阻害することなく振動を吸収するタイヤを提供することができる。

一般的なタイヤの断面を示す概念図 実施例１のタイヤの断面を示す概念図 実施例１の薄層構造部の構成の最も単純な一例を示す概念図 粒子密度とダンラタンシーの反応速度の関係を示す図 より望ましい分布密度を示す図１ より望ましい分布密度を示す図２ 本発明に係るタイヤと温度抑制の関係を示す実験結果 実施例１の製造方法のフローチャート 製造過程における混錬の様子を示す図 製造過程における冷却の様子を示す図 応用的な製造方法のフローチャート 応用的な製造方法により製造したタイヤの冷却過程を示す図 実施例２の薄層構造部の構成の一例を示す概念図 実施例２の製造方法のフローチャート

以下、本発明の実施例について説明する。実施例と請求項の相互の関係は以下の通りである。実施例１は主に請求項１に関し、実施例２は主に請求項２に関する。なお、本発明はこれら実施例に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、様々な態様で実施しうる。

＜発明の概要＞
本実施例のタイヤは、ダイラタントとして振る舞うように粒子とその結合材が配置された層であるダイラタント層であって、層の央部から層の上側及び層の下側に向かって前記粒子の分布密度が下がるように前記粒子が配置されたダイラタント層を含む薄層構造部を有することを特徴とする。

＜発明の構成＞
図１は、従来の一般的なタイヤの断面概念図であり、図２は、実施例１におけるタイヤの断面概念図である。両図の違いは、薄層構造部（０２００）の有無にある。さらに、図３は、薄層構造部の最も単純な構成の一例を示すものである。

図２における薄層構造部（０２００）は、タイヤ内部表面（１８）に配置されている。また、図３にあるように、薄層構造部（０２００）は、一つのダイラタント層から構成されており、層の央部から層の上側及び層の下側に向かって前記粒子の分布密度が下がるように前記粒子が配置されている。

以下、ダイラタント層における粒子とその結合材の構成及び材料例について説明する。

「ダイラタント層」（０３１０）とは、ダイラタントとして振る舞うように粒子とその結合材が配置された層である。また、「ダイラタントとして振る舞う」とは、小さいせん断応力には液体のように振る舞い、大きいせん断応力には固体のように振る舞うことをいう。

ダイラタント層を構成する粒子の材料としては、アルミナ粒子やシリカ粒子等の無機酸化物粒子を用いることが可能である。アルミナ粒子を例にとると、粒径の範囲が１μｍから１００μｍに及ぶものが市販されている。結合材に分散させる粒子の粒径としては、粒径が大きすぎると、製造において結合材の混錬の際に攪拌機やローラー表面を傷つけることがあるため、比較的小さめの１μｍから１０μｍとすることが望ましい。

ダイラタント層を構成する結合材は、粒子を保持する性質を有すること、タイヤ回転時の変形を受けても薄層構造部が不可逆的に変形し破損することのないように弾性を有すること、粒子の間に十分入り込む程度に分子サイズや表面張力が小さいことが必要である。これらの性質を有する結合材の例としては、ゴムなどの高分子化合物や、塗料、粘着剤、接着剤などが挙げられる。

ダイラタント層における粒子の断面方向の分布密度は、特徴をもたせることによって、ダイラタント層だけでタイヤのスムーズな変形を阻害することなく振動を吸収する効果を生じさせるための特徴を有するものであることが望ましい。この点、図４は、粒子密度とダンラタンシーの反応速度の関係を示す図である。粒子密度は、高ければダイラタンシーの反応速度が速く、他方、低ければダイラタンシーの反応速度が遅い。そのため、ダイラタント層の粒子密度が一定であれば、ダイラタント層全体が同時に反応してしまい、急激に硬さを増してしまって反発力を生むため、振動を適切に抑制できず、薄層構造部だけでタイヤのスムーズな変形を阻害することなく振動を吸収することができない。これに対して、本発明にかかるタイヤのダイラタント層は、「層の央部から層の上側及び層の下側に向かって前記粒子の分布密度が下がるように前記粒子が配置」されているので、層の央部から層の上側及び層の下側に向かっていくにつれて、様々な粒子密度の部分が存在する。そのため、本発明にかかるタイヤは、層の央部から層の上側及び層の下側に向かってダイラタンシーの反応速度が遅くなり、央部から離れれば離れるほど漸次的に硬さを増して振動を吸収するため、路面接触および分離における大きなタイヤ変形の際に必要なやわらかさを損なうことがないので、タイヤのスムーズな変形を阻害することなく振動を吸収する効果を発揮できる。

また、本実施における「層の央部から層の上側及び層の下側に向かって前記粒子の分布密度が下がるように前記粒子が配置」されている例としては、分布密度が下がる程度を上側下側で均等な場合だけではなく、車両が走行中の遠心力の影響を考慮した分布密度で配置されている場合を含むものである。なお、ここでいう遠心力は、タイヤ外側の方がタイヤ中心部側よりも大きくなる。

後者の場合の具体例としては、例えば、走行中、遠心力の影響でアルミナ粒子がタイヤ外側に寄ることを考慮し、図５のように、停止中の分布密度がタイヤの中心部側に寄っている配置である場合が挙げられる。このような配置にすれば、走行中、遠心力の影響によって、ダイラタント層の央部から層の上側及び層の下側に向かって「均等に」前記粒子の分布密度が下がるようになる。そのため、走行中の地面との接触による振動などを有効に吸収することができる（製造方法は後述する。）。

さらに、具体例として、走行中の遠心力の影響で圧縮したことによって分布密度が変わることを想定し、図６のように、最も振動抑制の効果を発揮させたい走行速度を特定した上で、その走行速度における遠心力の影響下で最も効果を発揮する分布密度となるように停止時の分布密度を構成しても良い。図６のうち、（ａ）は停止時の分布密度を示しており、（ｂ）は最も振動抑制の効果を発揮させたい速度で走行時の分布密度を示している。（ｂ）の分布密度が適切であれば、停止時の分布密度は、（ａ）のように緩やかにするという具合である。このように構成すれば、最も振動抑制の効果を発揮させたい走行速度において、最も振動抑制の効果を発揮する分布密度となる。

基準となる標準物質をゴムとした場合のアルミナ粒子の比重は、層の強度を保ちながらダイラタンシーを効率的に発揮させる範囲であることが望ましい。この点、粒径４μｍ〜５μｍのアルミナ粒子を用いた場合、基準となる標準物質であるゴムに対して、アルミナ粒子の比重が１．５〜３．０となるように分散させれば、層の強度を保ちながらダイラタンシーを効率的に発揮させることができる。さらに、同様に粒径４μｍ〜５μｍのアルミナ粒子を用いた場合であって、基準となる標準物質であるゴムに対して、アルミナ粒子の比重が２．０〜２．５となるように分散させれば、層の強度を保ちながらダイラタンシーをより効率的に発揮させることができる。そのため、基準となる標準物質をゴムとした場合のアルミナ粒子の比重は、１．５〜３．０の範囲内であることが望ましく、さらには２．０〜２．５の範囲内であることが望ましい。

薄層構造部の厚さは、振動低減効果を発揮し、かつ、軽量化を実現する観点において、タイヤのトレッド部の厚みに対して１００分の１から１０分の１の厚さとすることが望ましい。もっとも、この適当な厚さは、いろいろな条件、例えば、タイヤのサイズ（普通自動車用のサイズから大型トラック、鉱山用大型トラック、ジャンボジェット機のタイヤなど）、回転速度（普通自動車程度か、Ｆ１マシーンのタイヤか、モノレールのタイヤかなど）、タイヤの受ける衝撃（普通自動車用か、オフロードカー用か、航空機のタイヤか）などにも応じて適宜選択されるものである。

ダイラタンシーを発揮する度合いは、使用する粒子の種類・質量・粒径・形状・密度、使用する結合材や粒子の弾性・密度などによって変わりうるものである。また、上記ダイラタント層は、タイヤ内においてタイヤ内部の空気圧やタイヤの回転による遠心力の負荷を受けるため、タイヤが回転しているときは回転していないときに比べて層の厚みが圧縮される。これによっても粒子とその結合材の相対的な配置が変化することになり、ダイラタンシーを発揮する度合いは変わりうる。

また、粒子の形状や構造については、特に限定されるものではない。例えば粒子が中空構造を有し、その中空構造の内部には、高分子化合物、極性溶媒又は非ニュートン流体を含んでいてもよい。これらの内容物は、応力を受けた際に運動エネルギーを吸収することで、振動低減効果を高めることができる。さらに粒子は丸型もしくは切子面を持つ球形など、より大きな充填密度を持つような幾何学的形状とすることができ、特定の形状や構造を有する粒子を選択することによってダイラタンシーを調整することも可能である。

上記のように、「薄層構造部」は、ダイラタントとして振る舞うように粒子とその結合材が配置された層であるダイラタント層からなるが、薄層構造部はダイラタント層のみで構成される必要はなく、他の層がダイラタント層の上部や下部、またはダイラタント層の間に配置されていてもよい。

前記薄層構造部は、前記ダイラタント層を他の部材（他のダイラタント層を含む。）と接合し、前記ダイラタント層を保護するための層である弾性を有するバインダー層を、ダイラタント層自身の上層又は／及び下層にさらに含むこともできる（詳しくは実施例２で説明する）。ダイラタント層とバインダー層との接着、およびタイヤ内部と薄層構造部との接着は結合材およびバインダー層の素材を接着剤そのものとしたり、接着力のある塗料や弾性素材としたり、加硫による熱反応によって接着するような素材を選定することで行うことができるが、これに限定されるものではない。層形成に使用されるバインダー層の一つはパンク時に空気漏れを防ぐ素材を含むこともできる。

前記薄層構造部は、タイヤ外部表面（トレッドパターンによって作られる溝の底面部分又は／及び側面部分）やタイヤ内部、タイヤ内部表面（タイヤ内部のトレッド表面であって、空気室と接する面）のいずれに設けることも可能である。タイヤ内部表面に設けた場合には、より振動を抑制しやすくなる。

前記薄層構造部は、単数のダイラタント層から構成しても、十分な振動抑制機能を発揮する。

上記薄層構造部は、タイヤと地面との接触または分離による急激な変形に対しては振動減衰部材として働く。

＜ダイラタント層の作用の説明＞
以下路面走行中のダイラタント層の作用を説明する。

トレッド面が地面との接触又は分離による急激な加振を受けていない時、ダイラタント層には、タイヤ内部の空気圧とタイヤ内側からの遠心力が加わり、その力によって、ダイラタント層内の粒子同士が互いに擦れあいやすい状態となっている。（直接的に接触する場合のほか、間に挟む結合材を介して間接的に押し合いへし合いするような場合も含む）この際には地面とのコンタクトによる衝撃波に起因してタイヤ全体に伝搬している振動によってダイラタント層は液体のようにふるまって変形し、その際に粒子同士が擦れ合うことにより粒子の運動エネルギーを熱エネルギーに変換する。この熱エネルギーへの変換によって、タイヤ全体を伝搬している振動が減衰される。

次に、タイヤが地面との接触による急激な加振を受ける時、トレッドは急激な変形を起こし、それまでに受けていた空気圧および遠心力と逆向きの力を薄層構造部に及ぼす。このように急激に負荷から解放されたダイラタント層は、大きな剪断応力に対して固体のように振る舞い、すなわちダイラタンシーを発現し、変形及び振動を抑制しようとする。ただし、タイヤの地面接触および分離における変形そのものを抑制することはタイヤのスムーズな変形を阻害し、その運動特性を損ねることに繋がるため、このダイラタンシーの発現を断面方向の粒度分布の違いや多層構造などの特徴を持たせることにより漸次的に時間的なずれをもって行われるようにコントロールする。これにより、薄層構造部は変形の衝撃で生じるタイヤの加振をタイヤのスムーズな変形を阻害することなく局地的かつ重点的に抑制する作用をもつ。このような作用を有することにより、薄層構造部は、形状安定のための局所的なマスダンパーと同じ効果をもつ。ここで、マスダンパーとは、一般的にタイヤの振動を抑制するためにタイヤに備えつけられる重量部材のことをいう。すなわち、上記薄層構造部は、タイヤの運動性能を悪化させずにタイヤの振動を抑制することが可能である。

タイヤが地面との接触による急激な加振を受けた後、タイヤが地面から分離するまでの間、薄層構造部はすぐにまた定常的なタイヤ内の空気圧力と遠心力のみを受けることになるので、固体の性状からすぐに元の液体の性状に戻り、粒子の擦れ合いによって持続的に振動を抑制する。そして、タイヤが地面と分離する時、トレッドは変形から急激に回復し、その際に空気圧および遠心力と逆向きの力が急激に薄層構造部に及ぼされる。そこでは、地面との接触による時と同様に、薄層構造部は、その断面方向の特徴により、タイヤのスムーズな変形を阻害せずにダイラタンシー発現の効果によりタイヤの振動を抑制する。

また、上述のような過程を繰り返すことによって、薄層構造部内の粒子同士は、縦横方向に互いに押し付け合ったり離れたりする。この力によって、粒子の隙間にある結合材は、圧縮と復元を繰り返すので、その際に生じるヒステリシス・ロスによって、結合材が運動エネルギーを熱エネルギーに変換するため、タイヤ全体の振動は、減衰される。

さらに、図７は、本発明に係るタイヤと温度抑制の関係を示す実験結果である。タイヤテスターの内部温度を２５℃に設定し、表に記載の各種条件において、タイヤの温度が飽和状態になった際のタイヤの外側から二本目の溝の底の表面温度を測定し、比較したものである。タイヤ内面に設置された薄層構造部は厚み０．６ｍｍのゴムとアルミナ粒子による単一層シートであり、比重は２．６である。タイヤのサイズは２１５／５０／Ｒ１７であった。

このうち、荷重が２６００Ｎという条件の実験結果によると、スピードが３６ｋｍ／ｈの場合において、タイヤトレッド面の温度が同重量のラバーを張り付けたタイヤやノーマルのタイヤと比較して約１．８度低下しているが分かる。また、スピードが７２ｋｍ／ｈの場合において、タイヤトレッド面の温度が同重量のラバーを張り付けたタイヤやノーマルのタイヤと比較して約２．７度低下しているが分かる。さらに、スピードが１０８ｋｍ／ｈの場合において、タイヤトレッド面の温度が同重量のラバーを張り付けたタイヤやノーマルのタイヤと比較して約３．５度低下しているが分かる。加えて、荷重が５２５４Ｎという条件でスピードが８０ｋｍ／ｈの場合において、タイヤトレッド面の温度が同重量のラバーを張り付けたタイヤやノーマルのタイヤと比較して約４．３度低下しているが分かる。

これは、タイヤトレッド面の振動が抑制されていることによってヒステリシス・ロスが低減され、タイヤの温度上昇が抑制されているからであると考えられる。また、タイヤの転がり抵抗測定時のような大きな荷重を受けてタイヤの変形が大きいときでも、この温度抑制効果があることが分かる。

以上のように、路面走行中のタイヤが地面との接触、分離を繰り返し行うなかで、薄層構造部が振動の低減及び温度抑制に効果をあらわす。また、上記薄層構造部自体はタイヤの重量に対して軽量で、かつ安価な材料で製造することができるため、それを加えることによるタイヤ全体の総重量や製造コストの増加を抑えることが可能である。

＜製造方法＞
本発明に係るタイヤの製造方法は、（１）ゴムなどの結合材とアルミナ粒子を混錬して、その後に冷却することにより薄層構造部のシートを生成し、それをタイヤに配置する方法と、（２）加硫の終わったタイヤ内表面もしくはタイヤトレッド表面に熱した粒子を噴射することにより薄層構造部を生成する方法がある。前者が基本的な製造方法なので、前者を「基本的な製造方法」として説明し、後者を「応用的な製造方法」として説明する。

≪基本的な製造方法≫
図８は、本実施例のタイヤの製造方法の一例を示すフローチャートである。まず、ダイラタントとして振る舞うように粒子とその結合材が配置された層であるダイラタント層を含む薄層構造部を生成する（薄層構造部生成ステップ、Ｓ０８１０）。次に、薄層構造部を加熱処理と加圧処理によってタイヤ内部またはタイヤ内部表面付近に配置する（薄層構造部加圧処理ステップ、Ｓ０８２０）。

そして、薄層構造部生成ステップ（Ｓ０８１０）は、具体的には、以下の工程を経る。

図９は、結合材としてゴム（０９０１）を使用し、粒子としてアルミナ粒子（０９０２）を使用した場合の攪拌器具（０９０３）を用いての混錬の様子を示す図である。攪拌器具を用いてゴムとアルミナ粒子を混ぜることにより、アルミナ粒子は、ゴム全体に均一に分散する。

ここでは攪拌器具を用いているが、混錬に適したものであれば足り、攪拌器具の代わりにローラーを用いても良い。

図１０は、混錬したことによってアルミナ粒子が均一に分散したゴムを冷却させる様子を示した図である。冷却の方法は、自然冷却でも強制冷却でも良い。例えば、「層の央部から層の上側及び層の下側に向かって前記粒子の分布密度が下がる」程度を均等にしたいならば、熱伝導率が同じ物質で上下から挟むことにより、実現することができる。また、停止中の分布密度がタイヤの中心部側に寄っている配置にしたいならば、タイヤ外側になる面について熱伝導率がより高い物質を用いて冷却することにより、実現することができる。

図１０のうち、（ａ）は、冷却前のアルミナ粒子の分布密度を示しており、他方、（ｂ）は、冷却後のアルミナ粒子の分布密度を示している。なお、冷却をさせる際には、後のタイヤへの配置を容易にするために、アルミナ粒子が均一に分散したゴムをシート状にするのが望ましい。

冷却前のアルミナ粒子の分布密度は、全体で均一である。そして、アルミナ粒子が分散したゴムは、両端から冷却されることによって、層の央部から離れた部分から順に固まっていく。端から順に固まっていくことにより、当初は均一に分散されていたアルミナ粒子がより柔らかい央部側に押し出される。そして、全体の冷却完了後の時点では、アルミナ粒子の分布密度は、層の央部から層の上側及び層の下側に向かって低くなる。このようにして、「層の央部から層の上側及び層の下側に向かって前記粒子の分布密度が下がるように前記粒子が配置されたダイラタント層を含む薄層構造部」が製造される。

次に、薄層構造部加圧処理ステップ（Ｓ０８２０）は、以下のような工程である。

この薄層構造部は、シート状であるため、タイヤの製造工程において加硫前のタイヤ素材と合わせてタイヤ内部に配置することができる。また、このシートは、タイヤの構成要素の一つであるインナーライナー１７の構造の一部分とすることも可能である。薄層構造部加圧処理ステップにおいて、前記薄層構造部生成ステップで生成した薄層構造部をタイヤ中間構造体の内部に配置して薄層構造部を含むグリーンタイヤを形成する。このグリーンタイヤを金型に入れ、加硫工程を実施する。この加硫工程において加熱加圧処理を行い、加硫され、薄層構造部がタイヤ内部に配置（固定）されたタイヤができあがる。これによって、振動抑制構造を有するタイヤを製造することが可能である。

≪応用的な製造方法≫
応用的な製造方法について、アルミナ粒子を用いる場合を例として説明する。図１１は、応用的な製造方法を示すフローチャートである。

まず、加硫後のタイヤを用意する（加硫後タイヤ準備ステップ。Ｓ１１１０）。この点が基本的な製造方法と異なる点である。

その後、加硫後のタイヤの内表面若しくはタイヤトレッド表面に対して、摂氏３００〜４００度に熱したアルミナ粒子を高圧により高速で噴射する（粒子噴射ステップ。Ｓ１１２０）。この工程により、高温の熱により表面のゴムが溶けて穴が形成され、内部にアルミナ粒子が突入した後、形成された穴は、溶けたゴムによって再度塞がれる。タイヤ表面は、主にもともとのゴムと穴を塞いだゴムによって構成されるため、アルミナ粒子の粒密度が少なくなる。

均一に粒子を吹き付けるために、回転させたタイヤに対してノズルから粒子を放出する。ノズルからの粒子の噴射の量・角度・速度を調整したり、ノズルを複数設けたり、最後に熱した気体を噴射することによって、粒子の配置を調整し、適切な層状にコントロールすることが可能である。

図１２は、応用的な製造方法によって本発明に係るタイヤを製造したものである。（ａ）（ｂ）（ｃ）の順に時系列が移行していく。摂氏３００〜４００度に熱したアルミナ粒子をタイヤ内表面に高速で噴射した直後には、タイヤ中心部側のアルミナ粒子の密度が最も高い。そして、時間が経過するごとに、アルミナ粒子の密度が濃い部分がタイヤ外側に移行していく。そして、最終的には、遠心力の影響によって効果を発揮するよう適切な密度分布にアルミナ粒子が分散したダイラタント層を含む薄層構造部が完成する。また、この場合は噴射されたアルミナ粒子が到達した部分までを薄層構造部とみなすことができる。

＜効果＞
本実施例により、薄層構造部内で反応速度の違いを生じさせるための特徴を有する振動抑制タイヤを提供することができ、もって、ダイラタント層のみの薄層構造部でタイヤのスムーズな変形を阻害せずに振動を吸収するタイヤを提供することができる。また、振動による騒音の低減にもつながる。さらに、本実施例のタイヤは従来の技術と比較して、より軽量かつ安価な材料を用いた部材を簡易な方法で設置するだけで製造することが可能となる。

＜概要＞
本実施例のタイヤは、基本的に実施例１と同様であるが、前記ダイラタント層を他の部材と接合し、前記ダイラタント層を保護するための層である弾性を有するバインダー層を、ダイラタント層自身の上層又は／及び下層にさらに含むことを特徴とする。当該構成を有することにより、ダイラタント層の構造をより保護することが可能となる。また、振動抑制効果をさらに高めることが可能となる。

＜構成＞
図１３は、本実施例における薄層構造部の構成例を示す概念図である。本実施例では薄層構造部は１つのダイラタント層（１３１０）と２つのバインダー層（１３２０）から構成されている。ダイラタント層については、実施例１と同様である。以下、バインダー層について説明する。

「バインダー層」（１３２０）とは、前記薄層構造部において、前記ダイラタント層（１３１０）をその上部又は／及び下部にある他の部材と接合させるための層である。ここで、他の部材とは、他のダイラタント層を含むことも可能である。これによって、バインダー層がない場合と比べて、ダイラタント層をより保護することが可能となるため、タイヤの変形を受けても構造を保つことができ、破損するようなことが少なくなる効果がある。

バインダー層の材料としては、振動を抑制するため、ダイラタント層を構成する結合材と同様に弾性を有するものを使用することが望ましい。また、ダイラタント層を保持するためには粘着性や接着性などが必要となるので、塗料、ゴム、粘着剤、接着剤、テープ（ベース材料と接着剤あるいは粘着剤との複合材料）などを使用することも可能である。結合材と同じ材料を用いることも可能であるが、これに限定されるものではない。

材料の異同は問わず、ダイラタント層とバインダー層との間に何らかの境界（その他の例としては平均密度の違いや、変形のしやすさの違いなどによって）が生じるようであれば、摩擦による振動抑制効果を高めることができる。

例えば、結合材と異なる材料からなるバインダー層を配置する場合には、変形や振動を受ける際に異なる材料からなる隣接した層の間で摩擦が生じ、結果として振動抑制効果を高めることが可能である。

また、結合材とバインダー層の材料とが同じである場合でも、例えば結合材を用いてダイラタント層を形成後、バインダー層形成前に、ダイラタント層の結合材の表面が空気中にさらされたことで起こる空気分子との作用による結合材表面の性質の変化などにより、その後に形成されるバインダー層との間に実質的に境界が生じていると見ることができる場合もある。この場合には、結合材とバインダー層の材料とが同じ材料であっても、異なる材料である場合と同様に、摩擦による振動抑制効果を高めることができる。

実施例１と同様に、路面走行中、タイヤが地面との接触による変形を受けていないダイラタント層は、タイヤの回転による遠心力の影響によって液体のように振る舞うことで、ダイラタント層内の粒子同士が互いに擦れあって粒子の運動エネルギーを熱エネルギーに変換する。ここで、さらにバインダー層が配置されることによって、ダイラタント層とバインダー層が互いに擦れあって熱エネルギーへの変換が生じる。したがって、タイヤ全体を伝わる振動と空気室の共振が減衰される。

＜製造方法＞
本実施例のタイヤの製造方法は基本的に実施例１と同様であり、相違点はバインダー層の形成の有無である。図１４は、本実施例のタイヤの製造方法の一例を示すフローチャートである。まず、ダイラタントとして振る舞うように粒子とその結合材が配置された層であるダイラタント層を含む薄層構造部を生成する（薄層構造部生成ステップ、Ｓ１４１０）。次に、薄層構造部を加熱処理と加圧処理によってタイヤ内部またはタイヤ内部表面付近に配置する（薄層構造部加圧処理ステップ、Ｓ１４２０）。そして、本実施例における薄層構造部生成ステップ（Ｓ１４１０）は、実施例１と同様のダイラタント層の形成ステップ（ダイラタント層形成ステップ、Ｓ１４１１）に加えて、バインダー層を重ねて形成するステップ（バインダー層形成ステップ、Ｓ１４１２）を追加したものである。

ただし、ダイラタント層の結合材とバインダー層の材料とを同じ材料としてバインダー層を追加で形成することも可能であるし、バインダー層を追加的に形成しないで、ダイラタント層の最表面を改質する（積極的に分子の結合状態を変化させる、例えば何かの材料の吹きつけによる変化、光、例えば紫外線を照射することによる変化など）ことでバインダー層を形成することも可能である。

なお、本実施例の場合には、バインダー層によってダイラタント層が保護され、また、被覆される構成となるので、ダイラタント層を完成する中間工程においてはダイラタント層の粒子と結合材との一体性、あるいはダイラタント層の粒子同士の一体性はぜい弱なものであってもよい。例えば、熱と圧力に反応して初めて結合材となるような高分子化合物で被覆された粒子を用いることもできる。このような被覆を持つ粒子はタイヤの製造工程においてバインダー層となる薄いシート状の生ゴムによって挟まれ、加硫工程後にタイヤ内でダイラタント材料としての機能を満たすダイラタント層を形成することができる。

薄層構造部は、タイヤの構成要素の１つであるインナーライナー１７の構造の一部分とすることも可能である。

本実施例にかかる薄層構造部加圧処理ステップ（Ｓ１４２０）は、基本的に実施例１の薄層構造部加圧処理ステップと同様である。ただし、本実施例においてはバインダー層が新たに加えられたので、その部分に関して以下に説明する。前述のとおり、前記薄層構造部生成ステップで生成した薄層構造部をタイヤ中間構造体の内部に配置して薄層構造部を含むグリーンタイヤを形成する。このグリーンタイヤを金型に入れ、加硫工程を実施する。この加硫工程において加熱加圧処理を行い、加硫され、薄層構造部がタイヤ内部に配置（固定）されたタイヤが出来上がる。この時、薄層構造部は、ダイラタント層内にて粒子が結合材中に分散された状態となるとともに、ダイラタント層およびバインダー層は熱と圧力に反応して上述の条件を満たす層を形成するような構造となる。

＜効果＞
本実施例のタイヤは、前記ダイラタント層を他の部材と接合したり、あるいは前記ダイラタント層を保護したりするための層である弾性を有するバインダー層を、ダイラタント層自身の上層又は／及び下層にさらに含むことで、ダイラタント層をより保護することが可能となる。また、振動抑制効果も高めることが可能となる。さらに、騒音のより一層の低減にもつながる。

空気室 １１
ホイール １２
トレッド １３
サイドウォール １４
インナーライナー １７
タイヤ内部表面 １８
粒子 １９
結合材 ２０
薄層構造部 ０２００、１３００
ダイラタント層 ０３１０、１３１０
バインダー層 １３２０
ゴム ０９０１
アルミナ粒子 ０９０２
攪拌機器 ０９０３

基準となる標準物質をゴムとした場合のアルミナ粒子の比重は、層の強度を保ちながらダイラタンシーを効率的に発揮させる範囲であることが望ましい。この点、粒径４μｍ〜５μｍのアルミナ粒子を用いた場合、基準となる標準物質であるゴムに対して、アルミナ粒子を全体の比重が１．５〜３．０となるように分散させれば、層の強度を保ちながらダイラタンシーを効率的に発揮させることができる。さらに、同様に粒径４μｍ〜５μｍのアルミナ粒子を用いた場合であって、基準となる標準物質であるゴムに対して、アルミナ粒子を全体の比重が２．０〜２．５となるように分散させれば、層の強度を保ちながらダイラタンシーをより効率的に発揮させることができる。そのため、基準となる標準物質をゴムとした場合、アルミナ粒子は全体の比重が１．５〜３．０の範囲内で分散されていることが望ましく、さらには全体の比重が２．０〜２．５の範囲内で分散されていることが望ましい。

Claims (2)

1. ダイラタントとして振る舞うように粒子とその結合材が配置された層であるダイラタント層であって、
   層の央部から層の上側及び層の下側に向かって前記粒子の分布密度が下がるように前記粒子が配置されたダイラタント層を含む薄層構造部を有するタイヤ。
2. 前記薄層構造部は、
   前記ダイラタント層を他の部材と接合し、前記ダイラタント層を保護するための層である弾性を有するバインダー層を、ダイラタント層自身の上層又は／及び下層にさらに含む請求項１に記載のタイヤ。

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