JP2009039901A - 空気入りタイヤの製造方法及び空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】吸音層の貼り付け時にしわや破れが発生しにくくする空気入りタイヤの製造方法、及び、タイヤの空洞共鳴を抑制しつつ、その耐久性が向上した空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】空気入りタイヤ１は、インナーライナ１０の内面上で、ビード部４のビードトウ１１位置と、トレッド接地端の内面位置１２位置との間の所定の範囲内に、多孔質材料１３からなり、タイヤ周方向に延びる環状の吸音層１４を具える。かかる吸音層１４が、タイヤ径方向外側端からタイヤ径方向内側に向かって延びる少なくとも１つの切り欠き部１７を有することを特徴とする空気入りタイヤ１である。
【選択図】図４

Description

この発明は、インナーライナの内面上で、ビード部のビードトウ位置と、トレッド接地端の内面位置との間の所定の範囲内に、多孔質材料からなり、タイヤ周方向に延びる環状の吸音層を具える空気入りタイヤの製造方法に関するものであり、特にはかかる製造方法により、多孔質材料の貼り付け時のしわや破れを発生しにくくしようとするものである。また、この発明は、インナーライナの内面上で、ビード部のビードトウ位置と、ベルト層のタイヤ幅方向端位置との間の所定の範囲内に、多孔質材料からなり、タイヤ周方向に延びる環状の吸音層を具える空気入りタイヤに関するものであり、特にはかかる空気入りタイヤの空洞共鳴音を低減しつつも、その耐久性の向上を図る。

リム組みされ、車両に取り付けられた空気入りタイヤでは、車両の走行中にトレッド部が路面の凹凸に衝接して振動することによって、タイヤ内腔に充填された空気が空洞共鳴する。この空洞共鳴は、いわゆるロードノイズの主たる原因であり、その共鳴周波数の多くは１４０〜３００Ｈｚの範囲内に存在する。ロードノイズが、車室内に伝達されると、他の周波数帯域の騒音とは異なり、鋭く高いピーク値を取るため、車室内の乗員にとって耳障りな騒音となる。

かかる空洞共鳴を抑制し、ロードノイズを低減するため、特許文献１には、リムと、リムに装着される空気入りタイヤとがなすタイヤ内腔に、多孔質材料からなる制音用の環状の吸音層をタイヤ周方向に固定した空気入りタイヤが提案されている。しかし、特許文献１に記載された発明では、走行中のロードノイズは有効に低減できるものの、ゴムや合成樹脂を発泡させた発泡体等からなる帯状シートを、トレッド部の内周側でインナーライナに、円周方向に延在させて固着しており、その帯状シートが断熱機能も発揮するため、トレッド部内部で発生した熱を、空気入りタイヤとリムとによって区画される内腔内へ円滑に放散できなくなるという不都合があった。

特許第３６２２９５７号明細書

従来技術が抱えるこのような問題点を解決するため、本願出願人は、特願２００７−００９０６２号において、空気入りタイヤのインナーライナ上に吸音層を貼り付けることで、空洞共鳴を抑制して、ロードノイズを低減しつつも、吸音層にインナーライナに達する貫通孔を少なくとも一個設けることで、トレッド部が発熱した際に吸音層の貫通穴から放熱して、トレッド部の熱破壊を抑制した空気入りタイヤを提案している。しかし、かかる空気入りタイヤでは、トレッド部がパンクした際に、吸音層がトレッド部のインナーライナの内面上に貼り付けられているため、パンク修理が困難となり、その作業効率が低下する虞がある。例えば、プラグ式のパッチをタイヤ内面から貼り付けることでパンクを修理する場合に、吸音層があるために作業上の妨げとなったり、また、タイヤ内に封入してタイヤ負荷転動に伴い固化するシーリング剤を用いてパンク修理をする場合に、シーリング材をタイヤ内に封入しても吸音層がシーリング剤を吸着してしまい、故障箇所まで到達させることの妨げとなったりする可能性がある。更に、かかる吸着によりタイヤのユニフォミティが大幅に悪化することとなる可能性がある。その解決策として、一般には、吸音層をトレッド部のインナーライナの内面上に貼り付けるのではなく、インナーライナの内面上のビード部とショルダー部との間の所定の範囲内に配置したような空気入りタイヤが考えられる。しかし、かかる空気入りタイヤでは、多孔質材料をタイヤ周方向に貼り付けて吸音層を構成しているので、多孔質材料を上記所定の範囲の内周側に沿わせて貼り付ける場合には、多孔質材料の外周側が過剰に引っ張られて、外周側の多孔質材料が引き裂かれて破れてしまう虞がある。一方、多孔質材料を所定範囲の外周側に沿わせて貼り付ける場合には、内周側にしわが発生して、吸音層の厚さが均一とはならずに、厚くなり過ぎる領域が形成されるので、その領域の放熱が妨げられ、サイドウォール部の耐久性が低下して、やはり熱の蓄積によるタイヤの破壊が問題となる虞がある。

したがって、この発明は、これらの問題点を解決することを課題とするものであり、その目的は、吸音層の貼付け時のしわや破れの発生を抑制した空気入りタイヤの製造方法を提供することにある。また、この発明の他の目的は、タイヤの空洞共鳴を抑制しつつも、その耐久性が向上した空気入りタイヤを提供することにある。

前記の目的を達成するため、第一発明は、インナーライナの内面上で、ビード部のビードトウ位置と、トレッド接地端の内面位置との間の所定の範囲内に、多孔質材料からなり、タイヤ周方向に延びる環状の吸音層を具える空気入りタイヤの製造方法において、かかる所定範囲の内周長に相当する長さを有し、一方の側部に切り込み部を有する帯状の多孔質材料を、未加硫又は加硫済のタイヤ本体の所定範囲に対応する位置に、切り込み部を有する側部がタイヤ径方向外側となるようにタイヤ周方向に沿わせて貼り付けることを特徴とする空気入りタイヤの製造方法である。このように多孔質材料を貼り付けることにより、帯状の多孔質材料の長さが所定範囲の外周長よりも短いにもかかわらず、予め形成された切り込み部がタイヤ周方向に開くことで、貼り付け工程時の多孔質材料の破損を防止することが可能となる。また、多孔質材料は内周長側に沿わせて貼り付けるので、その内周長側にしわが発生せずに、吸音層の厚さが一定となり、放熱性も一定となるので、しわが発生する場合に比べ、トレッド部の耐久性を向上することが可能となる。

なお、ここでいう「トレッド接地端の内面位置」とは、次の規格に記載されている適用サイズにおける標準リム（または、“Ａｐｐｒｏｖｅｄ Ｒｉｍ”、“Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ Ｒｉｍ”）にタイヤを組み付け、そのタイヤ内に同規格に定める最大空気圧を適用し、静止した状態で平板に対して垂直に置き、最大負荷荷重（最大負荷能力の８８％に相当する荷重）を加えたとき、タイヤ幅方向断面で見て、平板との接触面におけるタイヤ幅方向最外側の端部から、インナーライナの内面に下ろした垂線とのタイヤ内面の交点に対応する位置をいうものとする。そして規格とは、タイヤが生産又は使用される地域に有効な産業規格をいい、例えばアメリカ合衆国ではＴｈｅ Ｔｉｒｅ ａｎｄ Ｒｉｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｉｎｃ．の“Ｙｅａｒ Ｂｏｏｋ”であり、欧州ではＴｈｅ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｔｙｒｅ ａｎｄ Ｒｉｍ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｏｒｇａｎｉｓａｔｉｏｎの“Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｍａｎｕａｌ”であり、日本では日本自動車協会の“ＪＡＴＭＡ Ｙｅａｒ Ｂｏｏｋ”である。また、「切り込み部」とは、帯状の多孔質部材に線状の切り込みを設けたものや、一部を切除したものをいうものとする。なお、切り込み部を有する多孔質部材をタイヤ内部に貼り付けて、切り込み部が開いた状態の部分を、吸音層の切り欠き部というものとする。なお、ここでいう空気は、窒素ガス等の不活性ガスに置換することも可能である。

第二発明は、インナーライナの内面上で、ビード部のビードトウ位置と、トレッド接地端の内面位置との間の所定の範囲内に、多孔質材料からなり、タイヤ周方向に延びる環状の吸音層を具える空気入りタイヤにおいて、かかる吸音層が、タイヤ径方向外側端からタイヤ径方向内側に向かって延びる少なくとも１つの切り欠き部を有することを特徴とする空気入りタイヤである。これによれば、外周長側に開口した切り欠き部が設けられていることから、最も故障の核となり易いベルト層のタイヤ幅方向端位置からの熱を効果的に放熱することができるので、トレッド部の耐久性を向上することが可能となる。

また、吸音層は、タイヤ最大幅位置を含んで延び、切り欠き部は、タイヤ最大幅位置を越えてタイヤ径方向内側に延びることが好ましい。ここでいう「タイヤ最大幅位置」とは、上記規格の適用サイズにおける標準リムにタイヤを組み付け、上記規格の適用サイズにおける単輪の最大荷重（最大負荷能力）及び最大荷重に対応する空気圧を適用した条件での接地状態にて、タイヤ幅方向断面における断面幅が最大となる位置をいうものとする。

この発明によれば、吸音層の貼り付け時のしわや破れの発生を抑制した空気入りタイヤの製造方法、及び、空洞共鳴を抑制しつつ、その耐久性が向上した空気入りタイヤを提供することが可能となる。

以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態を説明する。図１は、この発明に従う代表的な空気入りタイヤ（以下「タイヤ」という。）をリムに装着して構成したタイヤとリムの組立体のタイヤ幅方向における断面を示している。図２は、吸音層を構成するのに用いられる種々の帯状の多孔質材料を示している。

この発明の空気入りタイヤ１は、慣例に従い、路面に接地するトレッド部２と、このトレッド部２の両側部からタイヤ径方向内側に延びる一対のサイドウォール部３と、各サイドウォール部３のタイヤ径方向に設けられ、リムＲに嵌合される一対のビード部４とでタイヤ本体５を構成している。このタイヤ本体５の内部には、各ビード部４に埋設したビードコア６、６間にトロイド状に延びてタイヤ本体５の骨格構造をなす、例えばラジアル構造のカーカス７と、このカーカス７のクラウン域の外周側に位置し、トレッド部２を補強するベルト８とが配設されている。また、タイヤ本体５の内面側、すなわちタイヤ１とリムＲとにより画定されるタイヤ内腔９に面する側には空気不透過性のインナーライナ１０が配設されている。また、この発明のタイヤは、図１に示すように、インナーライナ１０の内面上で、ビード部４のビードトウ１１位置と、トレッド接地端の内面位置１２との間の所定の範囲内に、多孔質材料１３からなり、タイヤ周方向に延びる環状の吸音層１４を具える。

かかるタイヤ１を製造するに当たり、この発明の製造方法においては、前記した所定の範囲内の内周長に相当する長さを有する帯状の多孔質材料１３を用いる。この多孔質材料１３の一方の側部には、図２（Ａ）に示すように、その一部を切断して形成した線状の切り込み部１５、または、図２（Ｂ）に示すように、その一部を切除して形成した切り込み部１５が形成されている。なお、切り込み部１５の形状は、図示のものに限定されず、その一部を曲線状に切断したり、９０度未満の角度で多孔質部材の長手方向を横切るように切断したり、台形状、四角形状、もしくは半円状等に切除することもできる。

そして、未加硫又は加硫済のタイヤ本体５の所定範囲に対応する位置に、切り込み部１５を有する側部がタイヤ径方向外側となり、他方の側部が所定範囲の内周と一致するように、多孔質部材をタイヤ周方向に沿わせて貼り付ける。このとき、多孔質材料１３の長さは所定範囲の外周長よりも短いが、予め形成された切り込み部１５がタイヤ周方向に開くことで、多孔質材料１３を破損することなく所定範囲に貼り付けることができる。また、多孔質材料１３を所定範囲の内周側に沿わせて貼り付けているので、内周側にはしわができずに、内周側の吸音層１４の厚さも一定となるので、放熱性も一定となり、しわが発生することで過剰に蓄熱することなく、トレッド部２の耐久性を向上することが可能となる。なお、多孔質材料１３をタイヤ全周にわたって貼り付けることがタイヤ１のユニフォミティ及び吸音効果の観点から好ましい。

加硫済のタイヤ本体５に多孔質材料１３を貼り付ける場合には、スチレン−ブタジエンゴム系のラテックス接着剤、水性高分子−イソシアネート系の接着剤、又はアクリル系、合成樹脂系の粘着テープを用いてインナーライナ１０の内面に化学的に接着することもでき、また、未加硫のタイヤ本体５に多孔質材料１３を貼り付ける場合には、かかる接着テープや接着剤により仮固定した後に、加熱及び加圧による加硫成形により、多孔質材料１３をインナーライナ１０の内面に含浸させて物理的に固定することもできる。

このようにして形成したタイヤ１では、吸音層１４が、帯状の多孔質部材の切り込み部１５がタイヤ周方向に開くことで形成された、タイヤ径方向外側端からタイヤ径方向内側に向かって延びる少なくとも１つの切り欠き部１７を有する。かかるタイヤ１では、タイヤ負荷転動に伴い繰返し剪断変形することで発熱し易いベルト層８のタイヤ幅方向端１８位置から発熱しても、外周側に開口した切り欠き部１７が設けられていることから、その熱を効果的に放熱することができるので、トレッド部２の耐久性を向上することが可能となる。

また、吸音層１４は、タイヤ最大幅位置１６を含んで延び、切り欠き部１７は、タイヤ最大幅位置１６を越えてタイヤ径方向内側に延びることが好ましい。なぜなら、タイヤ負荷転動によりタイヤ最大幅位置１６近傍にてタイヤ１が繰返し倒れ込み変形して、発熱し易いことを鑑みると、吸音層１４がタイヤ最大幅位置１６を含んで延びる場合には、切り欠き部１７を、タイヤ最大幅位置１６を越えてタイヤ径方向内側にまで延ばすことで、タイヤ１の発熱を切り欠き部１７から効果的に放熱し、タイヤ最大幅位置１６近傍における温度が大きくなり過ぎることを防止することが可能となるからである。

更にまた、切り欠き部１７を、タイヤ周方向に沿って少なくとも４個配設してなることが好ましい。なぜなら、切り欠き部１７が４個よりも少ない場合に、多孔質材料１３を外周長側に貼り付けても、しわが発生し易くなり、反対に、内周長側に貼り付けても、破れが発生し易くなるからである。なお、切り欠き部１７の大きさ、形状、個数等は、タイヤサイズ、使用時の内圧、タイヤ内面の曲面形状、不織布の強度等に応じて適宜に増減することができる。また、このように切り欠き部１７を複数設ける場合には、タイヤ１のユニフォミティの観点から、これら切り欠き部１７をタイヤ周方向に略等ピッチで配設することが好ましい。

加えて、吸音層１４を構成する多孔質材料１３は、連続気泡構造もしくは独立気泡構造の、ゴムや合成樹脂の発泡体、又は、合成繊維、植物繊維もしくは動物繊維からなる不織布によって構成することができる。そして、多孔質材料１３を不織布にて構成する場合には、所要の吸音効果を発揮させるためには、その比重を０．１〜２．０の範囲内とすること、及び、繊維の平均直径を０．１〜２００μｍとすることが好ましい。また、吸音層１４は、インナーライナ１０の内面上にて、ビード部４のビードトウ１１位置とトレッド接地端の内面位置１２との間におけるペリフェリに沿った幅の０．２〜０．８倍の幅をもって、貼り付けることが好ましい。

なお、上述したところはこの発明の実施形態の一部を示したに過ぎず、この発明の趣旨を逸脱しない限り、これらの構成を交互に組み合わせたり、種々の変更を加えたりすることができる。

次に、吸音層を具えない従来のタイヤ（従来例タイヤ）、吸音層をショルダー部からビード部４にかけて具える比較例のタイヤ（比較例タイヤ）及びこの発明に従う吸音層を具えるタイヤ（実施例タイヤ）を、タイヤサイズ２３５／６５Ｒ１８の乗用車用ラジアルタイヤとして、夫々試作し、性能評価を行ったので、以下に説明する。

吸音層を具えない従来例タイヤ、図３のタイヤ内面の部分展開図に示すような吸音層を具える比較例タイヤ、及び、図４のタイヤ内面の部分展開図に示すような、タイヤ最大幅位置を含んで延び、タイヤ最大幅位置を越えてタイヤ径方向内側に延びる切り欠き部を有する吸音層を具える実施例タイヤは、夫々表１に示す諸元を有する。なお、吸音層は、ＰＥＴ不織布から構成されており、製品タイヤに合成ゴム系の接着剤で固定することにより、多孔質材料を貼り付けたものである。

これら比較例タイヤと実施例タイヤを夫々１０本製造したときに、吸音層のしわや破れが発生するかどうかを調べてみたところ、比較例タイヤでは、全ての吸音層の特にビード部側にしわが発生していたのに対し、実施例タイヤでは全くしわが発生しなかった。なお、比較例タイヤは、一枚の帯状の多孔質材料の外周側を、トレッド接地端の内面位置から一定の距離の位置に合わせてタイヤ内面に貼り付けたものであり、実施例タイヤは、切り込み部を有する一枚の帯状の多孔質材料の内周側を、ビード部のビードトウ位置から一定の距離の位置に合わせてタイヤ内面に貼り付けたものである。

これら各供試タイヤをサイズ１８×７Ｊのリムに取り付けてタイヤ車輪とし、空気圧：１００ｋＰａ（相対圧）、タイヤ負荷荷重：９．３１６ｋＮを適用した状態で、以下の各種評価に供した。

耐久性は、６０ｋｍ／ｈでドラム試験機にて１００００ｋｍ相当を走行させ、タイヤのサイドウォール部にクラックが発生し走行不能となるかどうか、また走行不能となった場合に、走行不能となるまでの走行距離を調べて評価した。その結果を表２に示す。

また、上記車両を６０ｋｍ／ｈでアスファルト路面上を走行し、運転席における車内騒音を測定した。この測定結果を周波数分析し、１９５ｋＨｚ付近に見られるピークの音圧レベルにより空洞共鳴の抑制効果を評価した。その評価結果を表２に示す。なお、表中の評価結果は、従来例タイヤの音圧レベルを基準とし、比較例タイヤの音圧レベルの低減効果を１００とし、相対評価したものである。その数値が大きいほど空洞共鳴の抑制効果が大きいことを示す。

表２の結果から明らかなように、吸音層を具える比較例タイヤは、従来例タイヤに比べ、空洞共鳴による騒音は有効に低減しているが、同時に耐久性が低下している。それに対し、実施例タイヤは、従来例タイヤと比較して、耐久性を維持しつつも、空洞共鳴による騒音を有効に低減している。なお、耐久性の試験では、比較例タイヤが、他のタイヤに先立って７７００ｋｍ走行した時点でサイドウォール部にクラックが発生し、走行不能となったのに対し、従来例タイヤ及び実施例タイヤでは１００００ｋｍ完走することができた。

以上のことから明らかなように、この発明により、吸音層の貼り付け時にしわや破れが発生しにい空気入りタイヤの製造方法、及び、空洞共鳴を抑制しつつ、その耐久性が向上した空気入りタイヤを提供することが可能となった。

リム組みした、この発明に従う代表的なタイヤのタイヤ幅方向断面図である。 （Ａ）は、切り込みを入れた多孔質材料であり、（Ｂ）は切り欠き部を設けた多孔質材料である。 比較例タイヤのタイヤ内面の部分展開図である。 実施例タイヤのタイヤ内面の部分展開図である。

符号の説明

１ タイヤ
２ トレッド部
３ サイドウォール部
４ ビード部
５ タイヤ本体
６ ビードコア
７ カーカス
８ ベルト層
９ タイヤ内腔
１０ インナーライナ
１１ ビードトウ
１２ トレッド接地端の内面位置
１３ 多孔質材料
１４ 吸音層
１５ 切り込み部
１６ タイヤ最大幅位置
１７ 切り欠き部
１８ ベルト層のタイヤ幅方向端
Ｒ リム
ＣＬ タイヤ赤道面

Claims (3)

1. インナーライナの内面上で、ビード部のビードトウ位置と、トレッド接地端の内面位置との間の所定の範囲内に、多孔質材料からなり、タイヤ周方向に延びる環状の吸音層を具える空気入りタイヤの製造方法において、
   前記所定範囲の内周長に相当する長さを有し、一方の側部に切り込み部を有する帯状の多孔質材料を、未加硫又は加硫済のタイヤ本体の前記所定範囲に対応する位置に、前記一方の側部がタイヤ径方向外側となるようにタイヤ周方向に沿わせて貼り付けることを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
2. インナーライナの内面上で、ビード部のビードトウ位置と、トレッド接地端の内面位置との間の所定の範囲内に、多孔質材料からなり、タイヤ周方向に延びる環状の吸音層を具える空気入りタイヤにおいて、
   前記吸音層は、タイヤ径方向外側端からタイヤ径方向内側に向かって延びる少なくとも１つの切り欠き部を有することを特徴とする空気入りタイヤ。
3. 前記吸音層は、タイヤ最大幅位置を含んで延び、前記切り欠き部は、タイヤ最大幅位置を越えてタイヤ径方向内側に延びる、請求項２に記載の空気入りタイヤ。

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