JPWO2019054211A1 - 空気入りタイヤ - Google Patents
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Abstract
Description
内部に電子部品が配置されている空気入りタイヤであって、
タイヤ軸方向において、カーカスよりも内側、かつ、インナライナーよりも外側の位置で、かつ、タイヤ径方向において、サイドウォール部と重複する位置に、前記電子部品を保護するための保護層が設けられており、
前記保護層が、前記サイドウォールに比べて、高い剛性と低い発熱性を有しており、
前記電子部品が、前記カーカスと前記保護層の間に配置されていることを特徴とする空気入りタイヤである。
前記保護層の70℃におけるE*(1)と前記サイドウォールの70℃におけるE*(2)とが、下記の式を満たしていることを特徴とする請求項1に記載の空気入りタイヤである。
3MPa≦E*(1)−E*(2)
前記保護層の70℃におけるE*(1)と前記サイドウォールの70℃におけるE*(2)とが、下記の式を満たしていることを特徴とする請求項2に記載の空気入りタイヤである。
4MPa≦E*(1)−E*(2)
前記保護層の70℃におけるE*(1)と前記サイドウォールの70℃におけるE*(2)とが、下記の式を満たしていることを特徴とする請求項3に記載の空気入りタイヤである。
5MPa≦E*(1)−E*(2)
前記保護層の70℃におけるtanδ(1)と前記サイドウォールの70℃におけるtanδ(2)とが、下記の式を満たしていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の空気入りタイヤである。
tanδ(1)+tanδ(2)≦0.25
前記保護層の70℃におけるtanδ(1)と前記サイドウォールの70℃におけるtanδ(2)とが、下記の式を満たしていることを特徴とする請求項5に記載の空気入りタイヤである。
tanδ(1)+tanδ(2)≦0.20
前記保護層の70℃におけるtanδ(1)と前記サイドウォールの70℃におけるtanδ(2)とが、下記の式を満たしていることを特徴とする請求項6に記載の空気入りタイヤである。
tanδ(1)+tanδ(2)≦0.15
前記電子部品が、タイヤ断面図の赤道方向において、タイヤ最大幅の位置を中心として、上下に、前記タイヤ最大幅の位置からビードコア下までの距離に対して±70%の位置に埋め込まれていることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の空気入りタイヤである。
上記したように、電子部品におけるホイールとの干渉による通信障害の発生を抑制するためには、電子部品をサイドウォール部に装着することが望ましいが、サイドウォール部は、走行時におけるタイヤの変形が最も大きく現れて、タイヤの寿命低下の要因となったり、電子部品の損傷を招く恐れがある。特に、タイヤに充填されている空気の圧力が低下している場合には、それが顕著になる。
1.タイヤの構成
(1)全体構成
図1は本実施の形態に係るタイヤの構成を示す断面図であり、具体的には、サイズ235/75R15のタイヤの断面図である。図1において、1はタイヤであり、2はビード部であり、3はサイドウォール部であり、4はトレッドである。21はビードコアであり、22はビードエイペックスであり、23はクリンチ(サイドウォールよりもタイヤ径方向内側に位置し、かつ、ビードエイペックスよりもタイヤ軸方向外側に位置する外部部材)であり、24はチェーファである。また、31はサイドウォールであり、32はカーカスであり、33はインナライナーであり、34は保護層である。また、35は電子部品である。なお、図1において、Hはタイヤ最大幅の位置からビードコア下までの距離である。
サイドウォール部3は、タイヤ軸方向内側から順にインナライナー33、カーカス32、サイドウォール31を備えており、インナライナー33とカーカス32の間に保護層34が設けられている。ここで、サイドウォール31、カーカス32、インナライナー33は、それぞれ、従来と同様のゴム組成物を用いて作製されている。
(a)保護層の剛性
上記したように、本実施の形態において、保護層34は、サイドウォール31より剛性が高い。ゴムの剛性は、通常、E*(複素弾性率)で表され、剛性が高いとは、E*の値が大きいことを意味する。なお、本願においてE*は絶対値を意味する。
3MPa≦E*(1)−E*(2)
4MPa≦E*(1)−E*(2)
5MPa≦E*(1)−E*(2)
初期歪み :10%
振幅 :±2.0%
周波数 :10Hz
変形モード:引張
測定温度 :70℃
また、本実施の形態においては、保護層34は、サイドウォール31より発熱性が低い。ゴムの発熱性は、通常、tanδ(損失正接)で表され、発熱性が低いとは、tanδの値が小さいことを意味する。
tanδ(1)+tanδ(2)≦0.25
tanδ(1)+tanδ(2)≦0.20
tanδ(1)+tanδ(2)≦0.15
本実施の形態において、保護層の製造に用いられるゴム組成物は、主成分であるゴム成分および補強材、老化防止剤、添加剤などの各種配合材料を、オープンロール、バンバリーミキサなどのゴム混練装置を用いて混練することにより得ることができる。
ゴム成分としては、例えば、天然ゴム(NR)、イソプレンゴム(IR)、ブタジエンゴム(BR)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、アクリロニトリルブタジエンゴム(NBR)、クロロプレンゴム(CR)、ブチルゴム(IIR)などのジエン系ゴムが挙げられるが、なかでも、低燃費性、耐久性が良好に得られるという理由から、イソプレン系ゴム(NRやIR)とBRの併用が好ましい。
本実施の形態のゴム組成物には、補強材としてカーボンブラックを配合することが好ましい。カーボンブラックとしては、例えば、GPF、HAF、ISAF、SAF、FF、FEFなどが挙げられる。これらのカーボンブラックは1種を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。これらの中でも、FEFが好ましい。
硫黄は加硫剤として使用され、その含有量は、ゴム成分100質量部に対して、1質量部以上であることが好ましく、2質量部以上であるとより好ましい。また、8質量部以下であることが好ましく、6質量部以下であるとより好ましい。硫黄の含有量を上記範囲内とすることにより、十分な操縦安定性を確保することができ、硫黄のブルームや粘着性を抑制し、また、耐久性を確保することができる。なお、硫黄の含有量は、純硫黄分量であり、不溶性硫黄を用いる場合はオイル分を除いた含有量である。
ステアリン酸としては、従来公知のものを使用でき、例えば、日油(株)、NOF社、花王(株)、和光純薬工業(株)、千葉脂肪酸(株)等の製品を使用できる。ステアリン酸を使用する場合、ステアリン酸の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、0.5質量部以上であることが好ましく、1質量部以上であるとより好ましい。また、10質量部以下であることが好ましく、5質量部以下であるとより好ましい。ステアリン酸の含有量を上記範囲内とすることにより、本発明の効果が良好に得られる傾向がある。
酸化亜鉛としては、従来公知のものを使用でき、例えば、三井金属鉱業(株)、東邦亜鉛(株)、ハクスイテック(株)、正同化学工業(株)、堺化学工業(株)等の製品を使用できる。酸化亜鉛を使用する場合、酸化亜鉛の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、0.5質量部以上であることが好ましく、1質量部以上であるとより好ましい。また、10質量部以下であることが好ましく、5質量部以下であるとより好ましい。酸化亜鉛の含有量を上記範囲内とすることにより、本発明の効果がより良好に得られる傾向がある。
老化防止剤としては、優れた耐オゾン効果を有するアミン系老化防止剤が好適である。アミン系老化防止剤としては、特に限定されず、例えば、ジフェニルアミン系、p−フェニレンジアミン系、ナフチルアミン系、ケトンアミン縮合物系などのアミン誘導体が挙げられ、これらは1種を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。ジフェニルアミン系誘導体としては、例えば、p−(p−トルエンスルホニルアミド)−ジフェニルアミン、オクチル化ジフェニルアミン、4,4’−ビス(α,α’−ジメチルベンジル)ジフェニルアミンなどが挙げられる。p−フェニレンジアミン系誘導体としては、例えば、N−(1,3−ジメチルブチル)−N’−フェニル−p−フェニレンジアミン(6PPD)、N−フェニル−N’−イソプロピル−p−フェニレンジアミン(IPPD)、N,N’−ジ−2−ナフチル−p−フェニレンジアミンなどが挙げられる。ナフチルアミン系誘導体としては、フェニル−α−ナフチルアミンなどが挙げられる。中でも、フェニレンジアミン系、ケトンアミン縮合物系が好ましい。老化防止剤の含有量は、ゴム成分100質量部に対して、0.3質量部以上であることが好ましく、0.5質量部以上であるとより好ましい。また、8質量部以下であることが好ましく、2.5質量部以下であるとより好ましい。
ワックスとしては、特に限定されず、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス等の石油系ワックス;植物系ワックス、動物系ワックス等の天然系ワックス;エチレン、プロピレン等の重合物等の合成ワックスなどが挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。具体的なワックスとしては、例えば、大内新興化学工業(株)、日本精蝋(株)、精工化学(株)等の製品を使用できる。ワックスを使用する場合、ワックスの含有量は、ゴム成分100質量部に対して、0.5質量部以上であることが好ましく、1質量部以上であるとより好ましい。また、10質量部以下であることが好ましく、7質量部以下であるとより好ましい。
オイルとしては、例えば、プロセスオイル、植物油脂、又はその混合物が挙げられる。プロセスオイルとしては、例えば、パラフィン系プロセスオイル、アロマ系プロセスオイル、ナフテン系プロセスオイルなどを用いることができる。植物油脂としては、ひまし油、綿実油、あまに油、なたね油、大豆油、パーム油、やし油、落花生油、ロジン、パインオイル、パインタール、トール油、コーン油、こめ油、べに花油、ごま油、オリーブ油、ひまわり油、パーム核油、椿油、ホホバ油、マカデミアナッツ油、桐油等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。具体的なオイルとしては、例えば、出光興産(株)、三共油化工業(株)、(株)ジャパンエナジー、オリソイ社、H&R社、豊国製油(株)、昭和シェル石油(株)、富士興産(株)等の製品を使用できる。オイルの含有量は、ゴム成分100質量部に対して0.5質量部以上であることが好ましく、1質量部以上であるとより好ましい。また、10質量部以下であることが好ましく、5質量部以下であるとより好ましい。
本実施の形態のゴム組成物には、前記成分以外にも、従来ゴム工業で使用される配合材料、例えば、シリカやタルク、炭酸カルシウムなどの無機充填材、セルロース繊維などの有機充填材、液状ゴムや粘着レジンなどの軟化剤、硫黄以外の加硫剤や有機架橋剤などを必要に応じて配合してもよい。各配合材料の配合量については適宜選択することができる。
本実施の形態に係るタイヤには内部に電子部品が配置されている。具体的な電子部品としては、例えば、RFID、圧力センサ、温度センサ、加速度センサ、磁気センサ、溝深さセンサなどが挙げられる。中でも、RFIDは大容量の情報を記憶して非接触で読み取ることができるため、圧力、温度などのデータに加えて、タイヤの製造情報や管理情報、顧客情報なども記憶させることができるため、特に好ましい。
本実施の形態のタイヤは、成形途中に電子部品を配置すること以外は、通常の方法によって製造することができる。即ち、サイドウォール31や保護層34は、前記ゴム組成物を未加硫の段階でビードエイペックス22の形状に合わせて押出加工により成形し、その後、タイヤ成形機上で通常の方法にて他のタイヤ部材と共に貼り合わせ、未加硫タイヤを成形する。そして、この成形の途中、保護層34とカーカス32との間の所定の位置に電子部品を配置する。
配合材料を表1に、配合処方を表2および表3に示す。
表1および表2、表3に基づき、神戸製鋼(株)製バンバリーミキサを用いて、硫黄及び加硫促進剤以外の配合材料を混練りし、得られる混練り物に硫黄及び加硫促進剤を添加し、オープンロールを用いて練り込むことで、保護層およびサイドウォールの未加硫ゴム組成物をそれぞれ得ることができる。また、特開2013−245339号公報の実施例1に基づき、電子部品35被覆用のゴム組成物を得ることができる。
初期歪み:10%
振幅:±2.0%
周波数:10Hz
変形モード:引張
測定温度:70℃
2 ビード部
3 サイドウォール部
4 トレッド
21 ビードコア
22 ビードエイペックス
23 クリンチ
24 チェーファ
31 サイドウォール
32 カーカス
33 インナライナー
34 保護層
35 電子部品
H タイヤ最大幅の位置からビードコア下までの距離
L 電子部品が埋め込まれる範囲
Claims (8)
- 内部に電子部品が配置されている空気入りタイヤであって、
タイヤ軸方向において、カーカスよりも内側、かつ、インナライナーよりも外側の位置で、かつ、タイヤ径方向において、サイドウォール部と重複する位置に、前記電子部品を保護するための保護層が設けられており、
前記保護層が、前記サイドウォールに比べて、高い剛性と低い発熱性を有しており、
前記電子部品が、前記カーカスと前記保護層の間に配置されていることを特徴とする空気入りタイヤ。 - 前記保護層の70℃におけるE*(1)と前記サイドウォールの70℃におけるE*(2)とが、下記の式を満たしていることを特徴とする請求項1に記載の空気入りタイヤ。
3MPa≦E*(1)−E*(2) - 前記保護層の70℃におけるE*(1)と前記サイドウォールの70℃におけるE*(2)とが、下記の式を満たしていることを特徴とする請求項2に記載の空気入りタイヤ。
4MPa≦E*(1)−E*(2) - 前記保護層の70℃におけるE*(1)と前記サイドウォールの70℃におけるE*(2)とが、下記の式を満たしていることを特徴とする請求項3に記載の空気入りタイヤ。
5MPa≦E*(1)−E*(2) - 前記保護層の70℃におけるtanδ(1)と前記サイドウォールの70℃におけるtanδ(2)とが、下記の式を満たしていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
tanδ(1)+tanδ(2)≦0.25 - 前記保護層の70℃におけるtanδ(1)と前記サイドウォールの70℃におけるtanδ(2)とが、下記の式を満たしていることを特徴とする請求項5に記載の空気入りタイヤ。
tanδ(1)+tanδ(2)≦0.20 - 前記保護層の70℃におけるtanδ(1)と前記サイドウォールの70℃におけるtanδ(2)とが、下記の式を満たしていることを特徴とする請求項6に記載の空気入りタイヤ。
tanδ(1)+tanδ(2)≦0.15 - 前記電子部品が、タイヤ断面図の赤道方向において、タイヤ最大幅の位置を中心として、上下に、前記タイヤ最大幅の位置からビードコア下までの距離に対して±70%の位置に埋め込まれていることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
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