JP5594533B2

JP5594533B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP5594533B2
Application number: JP2010278899A
Authority: JP
Inventors: 丹野　　篤; 史郎小川; 藤田　　明
Original assignee: Kuraray Plastics Co Ltd; Yokohama Rubber Co Ltd; Kuraray Fastening Co Ltd
Current assignee: Kuraray Plastics Co Ltd; Yokohama Rubber Co Ltd; Kuraray Fastening Co Ltd
Priority date: 2010-12-15
Filing date: 2010-12-15
Publication date: 2014-09-24
Anticipated expiration: 2030-12-15
Also published as: JP2012126233A

Description

本発明は、吸音材をタイヤ内面に備えた空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、不織布からなる吸音材をタイヤ内面に対して簡単かつしっかりと固定することを可能にした空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤにおいて、空洞部内で生じる共鳴音を低減するために、タイヤ内面に吸音材を取り付けることが行われている。このような吸音材の材料として、近年では、ウレタンフォームの替わりに、不織布を用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。不織布からなる吸音材は、軽量かつ安価であって吸音性にも優れている。

しかしながら、不織布からなる吸音材はタイヤ内面に対する固定が難しいという欠点がある。そのため、タイヤ内面に装着されるタイプの吸音材として、不織布からなる吸音材は実用化されていないのが現状である。

特開２００９−６８１９号公報

本発明の目的は、不織布からなる吸音材をタイヤ内面に対して簡単かつしっかりと固定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、基材の一方の面に複数本の係合素子を設けた面ファスナーを前記係合素子がタイヤ内腔側に位置するようにタイヤ内面に取り付け、前記面ファスナーに、嵩密度が異なる少なくとも２種類の不織布の複合体からなり、該複合体において最もタイヤ側に配置される不織布の嵩密度がタイヤ側とは反対側に配置される不織布の嵩密度よりも高い吸音材を直接係合させたことを特徴とするものである。

本発明では、面ファスナーを係合素子がタイヤ内腔側に位置するようにタイヤ内面に取り付ける一方で、その面ファスナーに対して不織布からなる吸音材を直接係合させるようにしたので、不織布からなる吸音材をタイヤ内面に対して簡単かつしっかりと固定することができる。その結果、タイヤ内面に装着されるタイプの吸音材として、軽量かつ安価であって吸音性にも優れた不織布からなる吸音材を実用化することができる。

本発明において、面ファスナーは樹脂成形体であることが好ましい。樹脂成形体からなる面ファスナーは、不織布からなる吸音材の係合に好適である。ここで、係合素子の基材表面からの高さは０．２ｍｍ〜１０ｍｍの範囲にあることが好ましい。これにより、不織布からなる吸音材の係合をより安定させることができる。また、面ファスナーはタイヤ内面に加硫接着したものであることが好ましい。これにより、面ファスナーをタイヤ内面に対して強固に固着することができる。

吸音材は嵩密度が異なる少なくとも２種類の不織布の複合体からなり、該複合体の嵩密度が４ｋｇ／ｍ³〜４０ｋｇ／ｍ³の範囲にあることが好ましい。複数種類の不織布は要求される機能に応じて適宜配置することが可能であるが、複合体の嵩密度を上記範囲内に設定することで吸音材の耐久性と軽量性とを実用レベルにおいて両立することができる。特に、複合体において最もタイヤ側に配置される不織布の嵩密度は２０ｋｇ／ｍ³〜１００ｋｇ／ｍ³の範囲にあることが好ましい。これにより、面ファスナーと不織布からなる吸音材との間の係合力を十分に確保することができる。

本発明において、嵩密度（ｋｇ／ｍ³）は、不織布の内部の空間を含んだ見掛けの体積と該不織布の質量とを用いて算出することができる。不織布の目付け（ｋｇ／ｍ²）が明らかであれば、その目付けと不織布の厚さとから嵩密度を求めることも可能である。

本発明の基礎となる空気入りタイヤを示す子午線半断面図である。本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す子午線半断面図である。本発明で使用される面ファスナーの一例を示す斜視図である。本発明で使用される面ファスナーの他の例を示す斜視図である。本発明で使用される面ファスナーに保護ゴム層を積層した状態を示す断面図である。

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は本発明の基礎となる空気入りタイヤを示し、図２は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示し、図３は本発明で使用される面ファスナーの一例を示すものである。

図１及び図２において、１はトレッド部、２はサイドウォール部、３はビード部である。左右一対のビード部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に折り返されている。また、カーカス層４よりもタイヤ内腔側の部位にはインナーライナー層６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。

上記空気入りタイヤにおいて、タイヤ内面Ｓのトレッド部１に対応する領域には面ファスナー１０が設置されている。面ファスナー１０は、図３に示すように、シート状をなす基材１１の一方の面１１ａにフック形状を有する複数本の係合素子１２を設けた構造を有している。係合素子１２はタイヤ周方向Ｃに沿って列をなし、複数の列がタイヤ幅方向Ｗに沿って並ぶように配置されている。係合素子１２の形状は特に限定されるものではないが、例えば、図示のように先端部が枝分かれして面ファスナー１０の面方向に向かって延びるＴ字形状や鏃形状（２段鏃形状を含む）であると良い。このように構成される面ファスナー１０は係合素子１２がタイヤ内腔側に位置するようにしてタイヤ内面Ｓに対して加硫接着されている。但し、面ファスナー１０は空気入りタイヤの加硫後にタイヤ内面Ｓに対して接着剤等を用いて接着しても良い。また、面ファスナー１０はタイヤ内面Ｓのトレッド部１に対応する領域に配置することが望ましいが、面ファスナー１０のタイヤ内面Ｓにおける設置場所は必要に応じて任意に選択することができる。

一方、面ファスナー１０には不織布２１からなる吸音材２０が取り付けられる。不織布２１からなる吸音材２０は、その絡合した繊維の構造を利用することで面ファスナー１０に対して直接係合させることができる。図１においては吸音材２０が嵩密度が均一な単一種類の不織布２１から構成されているが、図２においては吸音材２０が嵩密度が互いに異なる複数種類の不織布２１（２１ａ，２１ｂ）の複合体から構成されている。

不織布２１の繊維としては、例えば、アラミド繊維、ガラス繊維、セルロース繊維、ナイロン繊維、ビニロン繊維、ポリエステル繊維、ポリオレフィン繊維、レーヨン繊維を用いることができる。これら繊維は単独又は２種以上混合して用いることができる。また、不織布２１における平均繊維径は３μｍ〜１００μｍであると良い。

上述した空気入りタイヤでは、面ファスナー１０を係合素子１２がタイヤ内腔側に位置するようにタイヤ内面Ｓに取り付ける一方で、その面ファスナー１０に対して不織布２１からなる吸音材２０を直接係合させるようにしたので、不織布２１からなる吸音材２０をタイヤ内面Ｓに対して簡単かつしっかりと固定することができる。そのため、軽量かつ安価であって吸音性にも優れた不織布２１からなる吸音材２０をタイヤ内面Ｓに装着して長期間にわたって有効に機能させることができる。また、吸音材２０には面ファスナー１０と対をなす他の面ファスナーを取り付けていないので、一対の面ファスナーを用いて係合を行う場合に比べてコストを削減することができる。

上記空気入りタイヤにおいて、面ファスナー１０は基材１１の一方の面１１ａに複数本の係合素子１２を設けた構造を有する樹脂成形体である。そのため、成形加工された係合素子１２が不織布２１の繊維をしっかりと捕らえることで良好な係合力を発揮する。また、樹脂成形体からなる面ファスナー１０をタイヤ内面Ｓに加硫接着した場合、面ファスナー１０をタイヤ内面Ｓに対して強固に固着することができる。

面ファスナー１０は、例えば、ナイロン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、アクリロニトリル／スチレン、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン、ポリエチレンテレフタレート等の熱可塑性樹脂から成形することができる。例えば、基材１１及び係合素子１２をタイヤ周方向に向かって見たときの側面視形状に相当する開口部を備えた押出成形機から熱可塑性樹脂を押出し、係合素子１２に相当する突条部分にスリットを間欠的に形成し、その押出物を延伸して係合素子１２の相互間隔を広げることにより、基材１１の一方の面１１ａに多数本の独立した係合素子１２を備えた面ファスナー１０を成形することができる。

係合素子１２の基材表面からの高さは特に限定されるものではないが、例えば、０．２ｍｍ〜１０ｍｍの範囲、より好ましくは、０．３ｍｍ〜５ｍｍの範囲にすると良い。係合素子１２の高さを上記範囲に設定することにより、面ファスナー１０に対する不織布２１からなる吸音材２０の係合力を十分に確保することができる。係合素子１２が低過ぎると不織布２１への係合素子１２の進入が不十分になるため係合力が低下し、逆に高過ぎると係合素子１２が曲がり易くなるため係合力が低下する。

吸音材２０は、図２に示すように、嵩密度が異なる少なくとも２種類の不織布２１の複合体から構成すると良い。複数種類の不織布２１は要求される機能に応じて適切に配置することができる。例えば、図示のように嵩密度が異なる複数種類の不織布２１をタイヤ内面と直交する方向に積層したり、嵩密度が異なる複数種類の不織布２１をタイヤ周方向又はタイヤ幅方向に並べるように配置することが可能である。嵩密度が異なる複数種類の不織布２１を用いることで、より広い周波数帯域において吸音効果を得ることができる。

少なくとも２種類の不織布２１の複合体の全体としての嵩密度は４ｋｇ／ｍ³〜４０ｋｇ／ｍ³の範囲にあると良い。複合体の嵩密度を上記範囲内に設定することで吸音材の耐久性と軽量性とを実用レベルにおいて両立することができる。ここで、複合体の嵩密度が４ｋｇ／ｍ³未満であると吸音材２０の耐久性が低下し、逆に４０ｋｇ／ｍ³を超えると吸音材２０の質量が大きくなるため空気入りタイヤの転がり抵抗が増大する。また、複合体の全体としての厚さは０．５ｃｍ〜５ｃｍにすると良い。これにより、所望の吸音効果を得ることが可能になる。

嵩密度が異なる複数種類の不織布２１をタイヤ内面と直交する方向に積層するにあたって、複合体において最もタイヤ側に配置される不織布２１ａの嵩密度は２０ｋｇ／ｍ³〜１００ｋｇ／ｍ³の範囲にあると良い。このように複合体において最もタイヤ側に配置される不織布２１ａの嵩密度を比較的高くすることにより、面ファスナー１０の係合素子１２と吸音材２０との間の係合力を十分に確保することができる。嵩密度が２０ｋｇ／ｍ³〜１００ｋｇ／ｍ³の範囲にある不織布２１ａは、例えば、ニードルパンチにより得ることができる。

一方、複合体においてタイヤ側とは反対側に配置される不織布２１ｂの嵩密度は４ｋｇ／ｍ³〜２０ｋｇ／ｍ³の範囲にあると良い。このように複合体においてタイヤ側とは反対側に配置された不織布２１ｂの嵩密度を比較的低くすることにより、良好な吸音効果を得ることができる。嵩密度が４ｋｇ／ｍ³〜２０ｋｇ／ｍ³の範囲にある不織布２１ｂは、例えば、メルトブローにより得ることができる。

嵩密度が異なる複数種類の不織布２１からなる複合体を構成するにあたって、その積層時の接合方法は特に限定されるものではない。例えば、複数種類の不織布２１ａ，２１ｂを積層した後、これら不織布２１ａ，２１ｂの繊維同士をニードルパンチにより絡合させたり、既に加工された不織布２１ａに対してメルトブローにより繊維を吹き付け他の不織布２１ｂを形成したり、或いは、不織布２１ａ，２１ｂに低融点繊維を含ませ、その低融点繊維を融解することで複数種類の不織布２１ａ，２１ｂを互いに接合しても良い。

図４は本発明で使用される面ファスナーの他の例を示すものである。図４において、図２と同一物には同一符号を付してその部分の詳細な説明は省略する。

図４において、面ファスナー１０は、基材１１の一方の面１１ａに複数本の係合素子１２を設ける一方で基材１１の他方の面１１ｂに複数本のアンカー素子１３を設けた構造を有している。アンカー素子１３はタイヤ周方向Ｃに沿って列をなし、複数の列がタイヤ幅方向Ｗに沿って並ぶように配置されている。アンカー素子１３の形状は特に限定されるものではないが、例えば、図示のように先端部が枝分かれして面ファスナー１０の面方向に向かって延びるＴ字形状であると良い。これらアンカー素子１３はタイヤ内面Ｓのインナーライナー層６に埋設されるため、面ファスナー１０のタイヤ内面Ｓに対する接着力を向上することができる。アンカー素子１３も係合素子１２と同様に基材１１に対して一体的に形成することができる。

図５は本発明で使用される面ファスナーに保護ゴム層を積層した状態を示すものである。この図５において、図４と同一物には同一符号を付してその部分の詳細な説明は省略する。

図５に示すように、面ファスナー１０をタイヤ内面Ｓに加硫接着するにあたって、基材１１の一方の面１１ａには保護ゴム層３０を積層すると良い。このような保護ゴム層３０を設けた場合、タイヤ加硫時にブラダーＢの押圧により係合素子１２が潰れるのを防止することができる。空気入りタイヤの加硫後、保護ゴム層３０を面ファスナー１０から引き剥がすことにより、基材１１上で起立した状態の係合素子１２を露出させ、その起立状態の係合素子１２に対して不織布２１からなる吸音材２０をしっかりと係合させることができる。

タイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５で、タイヤ内面におけるトレッド部に対応する領域にフック形状を有する複数本の係合素子を備えた面ファスナー（樹脂成形体）を設置し、この面ファスナーをタイヤ内面に対して加硫接着した空気入りタイヤにおいて、タイヤ内面に設置された面ファスナーを利用して材質が種々異なる吸音材（幅：１５０ｍｍ、厚さ：２０ｍｍ、長さ：タイヤ全周長）を取り付けた比較例１及び実施例１〜４のタイヤを製作した。

比較例１のタイヤは、ポリウレタンフォーム（嵩密度：３７ｋｇ／ｍ³）からなる吸音材にループ形状を有する複数本の係合素子を備えた面ファスナー（ナイロン製織布）を貼り付け、タイヤ内面に設置された面ファスナーに対して吸音材の面ファスナーを係合させたものである。

参考例１のタイヤは、図１に示すように、タイヤ内面に設置された面ファスナーに対して単一種類の不織布からなる吸音材を直接係合させたものである。実施例１〜３のタイヤは、図２に示すように、タイヤ内面に設置された面ファスナーに対して２種類の不織布の複合体からなる吸音材を直接係合させたものである。２種類の不織布のうち、タイヤ側の不織布の厚さは４ｍｍ（２０％）とし、その反対側の不織布の厚さは１６ｍｍ（８０％）とした。これら参考例１及び実施例１〜３における不織布の嵩密度は表１の通りである。なお、嵩密度が２０ｋｇ／ｍ³〜１００ｋｇ／ｍ³の範囲にある不織布はニードルパンチ不織布であり、嵩密度が４ｋｇ／ｍ³〜２０ｋｇ／ｍ³の範囲にある不織布はメルトブロー不織布である。

これら試験タイヤについて、下記の評価方法により、吸音材の質量、吸音材の係合力、吸音効果を評価し、その結果を表１に併せて示した。

吸音材の質量：
各試験タイヤについて、吸音材の質量を測定した。但し、吸音材に面ファスナーを取り付けた場合は、面ファスナーを含む吸音材の質量を測定した。評価結果は、比較例１を１００とする指数にて示した。この指数値が小さいほど軽量であることを意味する。

吸音材の係合力：
各試験タイヤにおける係合構造について、ＪＩＳＬ３４１６に準拠して剥離強さ（Ｎ／ｃｍ）を測定した。評価結果は、比較例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど吸音材の係合力が強いことを意味する。

吸音効果：各試験タイヤをリムサイズ１５×６Ｊのホイールに組付け、空気圧２２０ｋＰａとして排気量１８００ｃｃの車両に装着し、速度６０ｋｍ／ｈにて舗装路を走行する際のロードノイズを測定した。そして、測定されたロードノイズの波形において、２００〜２５０Ｈｚに現れる空洞共鳴音のピークレベル（音圧レベル）を、吸音材を装着していない場合（基準タイヤ）におけるピークレベルと対比した。評価結果は、基準タイヤに対するピークレベルの差で表した。マイナス値の場合、基準タイヤよりも空洞共鳴音が低減され、吸音効果があることを意味する。

表１から判るように、実施例１〜３のタイヤは、ウレタンフォームからなる吸音材を用いた比較例１との対比において、吸音効果を良好に維持しながら吸音材の軽量化を可能にし、しかも吸音材の係合力を十分に確保することができた。

１トレッド部
２サイドウォール部
３ビード部
４カーカス層
５ビードコア
６インナーライナー層
７ベルト層
１０面ファスナー
１１ａ一方の面
１１ｂ他方の面
１２係合素子
１３アンカー素子
２０吸音材
２１不織布
Ｓタイヤ内面

Claims

基材の一方の面に複数本の係合素子を設けた面ファスナーを前記係合素子がタイヤ内腔側に位置するようにタイヤ内面に取り付け、前記面ファスナーに、嵩密度が異なる少なくとも２種類の不織布の複合体からなり、該複合体において最もタイヤ側に配置される不織布の嵩密度がタイヤ側とは反対側に配置される不織布の嵩密度よりも高い吸音材を直接係合させたことを特徴とする空気入りタイヤ。
前記面ファスナーが樹脂成形体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。
前記面ファスナーをタイヤ内面に加硫接着したことを特徴とする請求項２に記載の空気入りタイヤ。
前記複合体の嵩密度が４ｋｇ／ｍ³〜４０ｋｇ／ｍ³の範囲に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。
前記複合体において最もタイヤ側に配置される不織布の嵩密度が２０ｋｇ／ｍ³〜１００ｋｇ／ｍ³の範囲にあることを特徴とする請求項４に記載の空気入りタイヤ。
前記係合素子の基材表面からの高さが０．２ｍｍ〜１０ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。