(57)【要約】【課題】タイヤ内腔内に２液混合硬化型の樹脂材を充填したタイヤにおいて、乗り心地性を高めかつ耐偏摩耗性能を向上させる。【解決手段】タイヤ１０とリム１１とが囲むタイヤ内腔Ｈに、非発泡の充填材１２を充填したタイヤセット１において、充填材１２の、７０℃における複素弾性率Ｅ＊を、０．４〜２．０Ｍｐａ、かつ正接損失（ｔａｎ　δ）を０．０１〜０．０８とし、かつ正規荷重を負荷した場合の接地面の形状Ｆは、トレッド接地縁ＴＥでの周方向の接地長さＬｓと、タイヤ赤道Ｃでの接地長さＬｃとの比Ｌｃ／Ｌｓを０．８８〜０．９８とした。【選択図】　図２
2004106655.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスとトレッド部の内方かつ前記カーカスの外側に配されるブレーカ層とを具えるトロイド状のタイヤ、このタイヤをリム組みするリム、及び２液混合硬化型樹脂からなりかつ前記タイヤとリムとが囲むタイヤ内腔内に充填される非発泡の充填材とからなるとともに、
前記充填材は、７０℃における複素弾性率Ｅ＊を、０．４〜２．０Ｍｐａ、かつ正接損失（ｔａｎ　δ）を０．０１〜０．０８とし、
かつ正規荷重を負荷した場合の接地面の形状は、トレッド接地縁での周方向の接地長さＬｓと、タイヤ赤道での接地長さＬｃとの比Ｌｃ／Ｌｓを０．８８〜０．９８としたことを特徴とするタイヤセット。
【請求項２】
前記タイヤは重荷重用ラジアルタイヤであり、かつ前記充填剤はウレタン樹脂からなることを特徴とする請求項１記載のタイヤセット。
【請求項３】
前記カーカスはスチール製のカーカスコードを用いた１枚のカーカスプライからなり、かつブレーカ層は、スチール製のブレーカコードを用いた２枚以上のブレーカプライからなることを特徴とする請求項１又は２記載のタイヤセット。
【請求項４】
接地面の形状は、周方向の接地長さＬがタイヤ赤道からトレッド接地縁に向かって徐々に減少することを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のタイヤセット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パンクの発生が無く、特にモノレール等の新交通車両、およびに路線バスなどに好適に採用しうるタイヤセットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤにおいては、乗り心地性、高速走行性および軽量化などの観点から、タイヤ内腔内に空気を充填する空気入りタイヤが主流となっている。しかし、地下鉄、モノレール等の新交通車両、および市街を走行する路線バスなどにあっては、中低速度で運行されかつ発進・停止が頻繁に行われることから、上記要求特性よりもノンパンク（パンクの発生が無い）であることが重要であり、近年、ノンパンクタイヤのこの種の車両への採用が強く望まれている。
【０００３】
他方、ノンパンクタイヤとしては、リム組みされたタイヤとリムとがなすタイヤ内腔内に、液状のウレタン樹脂等を充填しかつ硬化させたもの、および特許文献１等で提案される如く、前記タイヤ内腔内に発泡性組成物を充填した後、加熱などによりこの発泡性組成物を独立気泡の発泡体に変化させるものなどが知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２９４０１２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし前者のものは、充填材が非発泡体であるため、路面から受ける衝撃の緩和効果に劣り、乗り心地性を損ねている。又後者のものは、充填材が発泡体であるため、使用初期においては、衝撃の緩和効果に優れるものの、重荷重用タイヤとして使用すると、独立気泡に潰れが生じて永久変形してしまう傾向にある。
【０００６】
特に前記新交通車両等では、主に中低速度で運行されるものの発進・停止が頻繁であるため、タイヤ内での蓄熱現象によってタイヤ内部温度が大幅に上昇する。その結果、非発泡体及び発泡体の双方において充填材に永久変形が発生し易くなり、乗り心地性をいっそう悪化させる傾向となる。又前記蓄熱現象により走行始めと、数時間走行している時点とではタイヤ内部の温度差が大きくなるが、この温度差に伴い充填材の弾性特性が変化するため、乗り心地性が走行の時間経過によって変動するという問題も生じる。
【０００７】
さらにこの種のノンパンクタイヤでは、ショルダー部の内圧がトレッド中央側に比して低くなるなど内圧が不均一となるため、このショルダー部で偏摩耗が顕著となり、摩耗寿命を損ねるという問題もある。
【０００８】
そこで本発明は、充填材の７０℃における複素弾性率Ｅ＊を０．４〜２．０Ｍｐａの範囲、かつ正接損失（ｔａｎ　δ）を０．０１〜０．０８の範囲に規制し、かつ接地面形状におけるトレッド接地縁での周方向の接地長さＬｓと、タイヤ赤道での接地長さＬｃとの比Ｌｃ／Ｌｓを０．８８〜０．９８とすることを基本として、荷重時の撓みを適度に確保でき、優れた乗り心地性を発揮しうるとともに、温度上昇による永久変形を防止して優れた乗り心地性を長期に亘って維持でき、しかも走行の時間経過に伴う乗り心地性の変動を抑えて違和感をなくす一方、偏摩耗を抑制して摩耗寿命を向上しうるタイヤセットの提供を目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスとトレッド部の内方かつ前記カーカスの外側に配されるブレーカ層とを具えるトロイド状のタイヤ、このタイヤをリム組みするリム、及び２液混合硬化型の非発泡の樹脂からなりかつ前記タイヤとリムとが囲むタイヤ内腔内に充填される充填材とからなるとともに、
前記充填材は、７０℃における複素弾性率Ｅ＊を、０．４〜２．０Ｍｐａ、かつ正接損失（ｔａｎ　δ）を０．０１〜０．０８とし、
かつ正規荷重を負荷した場合の接地面の形状は、トレッド接地縁での周方向の接地長さＬｓと、タイヤ赤道での接地長さＬｃとの比Ｌｃ／Ｌｓを０．８８〜０．９８としたことを特徴としている。
【００１０】
又請求項２の発明では、前記タイヤは重荷重用ラジアルタイヤであり、かつ前記充填剤はウレタン樹脂からなることを特徴としている。
【００１１】
又請求項３の発明では、前記カーカスはスチール製のカーカスコードを用いた１枚のカーカスプライからなり、かつブレーカ層は、スチール製のブレーカコードを用いた２枚以上のブレーカプライからなることを特徴としている。
【００１２】
又請求項４の発明では、接地面の形状は、周方向の接地長さＬがタイヤ赤道からトレッド接地縁に向かって徐々に減少することを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。図１は本発明のタイヤセットが重荷重車両用として形成される場合を示す断面図である。
図１において、タイヤセット１は、トロイド状のタイヤ１０と、このタイヤ１０をリム組みするリム１１と、前記タイヤ１０とリム１１とが囲むタイヤ内腔Ｈ内に注入される非発泡性の充填材１２とから構成され、これによってノンパンク性能が付与される。
【００１４】
前記タイヤ１０は、本例では、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、トレッド部２の内方かつ前記カーカス６の外側に配されるブレーカ層７とを具える重荷重用ラジアルタイヤであって、従来的な重荷重用の空気入りタイヤが好適に採用しうる。
【００１５】
前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して例えば７０〜９０度の角度で配列した１枚以上のカーカスプライから形成される。本例では、カーカスコードとしてスチールコードを用いた１枚のカーカスプライ６Ａからなる場合を例示している。
【００１６】
このカーカスプライ６Ａは、前記ビードコア５、５間に跨るプライ本体部６ａの両側に、前記ビードコア５の周りを内から外に折り返して係止される折返し部６ｂを有し、該プライ本体部６ａと折返し部６ｂとの間には、ビードコア５から半径方向外方にのびるビードエーペックスゴム８が配置され、ビード部４からサイドウォール部３にかけて補強している。
【００１７】
前記ブレーカ層７は、ブレーカコードとしてスチールコードを用いた２枚以上、通常３〜４枚のブレーカプライから形成される。本例では、スチールコードをタイヤ周方向に対して例えば６０±１５°の角度で配列してなりかつ半径方向最内に配される第１のブレーカプライ７Ａと、タイヤ周方向に対して例えば１０〜３５°の小角度で配列する第２〜４のブレーカプライ７Ｂ、７Ｃ、７Ｄとの４枚構造の場合を例示している。なおブレーカプライ７Ａ〜７Ｄは、コードがプライ間で互いに交差する箇所を１箇所以上設けて重置されることにより、ブレーカ剛性を高めトレッド部２をタガ効果を有して強固に補強する。
【００１８】
又前記リム１１は、周知構造をなし、リムベース１１Ａのタイヤ軸方向外端部に、ビード底面を受けるリムシート１１Ｂ１とビード側面を受けるフランジ１１Ｂ２とからなるＬ字状の着座部１１Ｂを設けている。なお本例では、リムベース１１Ａが平坦な平底リムの場合を例示しているが、前記タイヤ１０に応じて浅底リム、及び深底リムも適宜採用することができる。
【００１９】
そして本実施形態のタイヤセット１では、前記タイヤ１０とリム１１とが囲むタイヤ内腔Ｈ内に、２液混合硬化型樹脂からなる充填体１２が隙間なく充填され、前記タイヤ１０とリム１１とを一体化している。
【００２０】
この充填体１２は、独立気泡や連続気泡を有さない非発泡体であって、前記タイヤ１０とリム１１とをリム組みした後、図２に略示する如く、前記タイヤ内腔Ｈ内に、２液混合硬化型の液状の樹脂材Ｐａを注入しかつ硬化させることによって形成される。
【００２１】
詳しくは、本例では、リム１１のリムベース１１Ａに設ける注入孔１３から、前記液状の樹脂材Ｐａを、例えば１００〜２００ｋＰａの圧力を有して注入する。本例では、タイヤを横置きしたとき上を向く側のサイドウォール部３に、予め、例えば注射針状の空気抜き針１４を挿入せしめ、タイヤ内腔Ｈ内の空気を順次排出している。なお前記空気抜き針１４を用いることなく、サイドウォール部３に直接空気抜き孔を穿設しても良い。
【００２２】
このとき、前記液状の樹脂材Ｐａは、混合時の２５℃における粘度（フォードカップＮｏ．４）を、５〜３０秒と従来よりも低粘度に設定することが好ましく、また混合後１時間経過後の２５℃における粘度上昇を、２０秒以下と従来よりも粘度上昇を低く抑えることも好ましい。前記粘度は、ＪＩＳ　Ｋ５４００の４．５．４に記載のフォードカップＮｏ．４法に基づいて測定した値である。
【００２３】
このように前記粘度を特定することにより、樹脂材Ｐａの注入を適正化でき、タイヤ内腔Ｈ内での空気溜まりの発生を防止するとともに、タイヤ１０に充分な内圧を付与することが可能となる。又隙間なく充填された樹脂材Ｐａは適度に流動し、硬化しはじめる前に内圧がタイヤ１０の各部に満遍なく伝播されるため、内圧を均一化することができ、ショルダー部での内圧をトレッド中央側の内圧に近づけるなど、該ショルダー部での偏摩耗抑制にも貢献できる。
【００２４】。
なお前記粘度が３０秒を越えて高くなると、注入に時間がかかりすぎ、途中で樹脂材Ｐａが徐々に硬化しはじめ、タイヤ内腔Ｈ内に空気が残留するなど不良品が発生したり、又重荷重用タイヤとして必要な内圧が充分に付与されなかったり、さらにはタイヤの各部で内圧がバラつくといった問題が生じる傾向となる。又前記粘度が５秒未満の場合にも、注入圧力が高められなくなる結果、同様に空気抜けが悪くなるとともに、タイヤ内圧を充分に高めることが困難となる。このような観点から、前記粘度は、１０〜２０秒の範囲がさらに好ましい。
【００２５】
又前記粘度上昇が２０秒を越えると、注入途中で硬化傾向となって不良品が発生したり、充填後の樹脂材Ｐａの流動が不十分となってタイヤ内圧を均一に高めることが難しくなる。
【００２６】
なお前記充填体１２として、２液混合硬化型樹脂を用いる理由は、もし通常のゴム材を用いる場合には、充填体のボリュームが大であるため充填後の加硫加熱に長時間を要し、しかもこの加硫加熱によってタイヤ基体のゴムに悪影響を与える恐れがあるからである。
【００２７】
そして本発明では、優れた乗り心地性を確保する一方、この優れた乗り心地性を長期に亘って維持し、しかも走行の時間経過に伴う乗り心地性の変動を抑えて違和感をなくすために、硬化後の充填材１２の、７０℃における複素弾性率Ｅ＊を０．４〜２．０Ｍｐａの範囲、かつ正接損失（ｔａｎ　δ）を０．０１〜０．０８の範囲に規制している。
【００２８】
これは、優れた乗り心地性を確保するためには、荷重時の撓みを適度に得ることが重要だからであり、そのために、７０℃における複素弾性率Ｅ＊を０．４〜２．０Ｍｐａの範囲としている。複素弾性率Ｅ＊が０．４Ｍｐａ未満では、充填材１２が軟らかすぎてタイヤが左右に横揺れする傾向となる。逆に２．０Ｍｐａを越えると、硬すぎて撓みが過小となり衝撃緩和効果が不十分となるなど、何れの場合も優れた乗り心地性を得ることができなくなる。従って、このような観点から、好ましくは、複素弾性率Ｅ＊を０．７〜１．５Ｍｐａの範囲とするのが望ましい。
【００２９】
又７０℃での複素弾性率Ｅ＊を規制したのは、本発明のタイヤの走行中の内部温度が概ね７０℃程度となるからであり、実際に即した温度条件で弾性特性を規制することにより、乗り心地性をより正確にコントロールすることができる。
【００３０】
又この乗り心地性を長期に亘って維持するためには、前記充填材１２の温度上昇による永久変形を防ぐことが必要であり、そのために、７０℃における正接損失（ｔａｎ　δ）を０．０１〜０．０８の範囲に規制している。正接損失（ｔａｎ　δ）が０．０８を越えると、タイヤ内部温度が７０℃を越えて大幅に上昇し、充填材１２に永久変形を招くなど乗り心地性の維持ができなくなる。又０．０１未満では、タイヤの振動吸収性が小さくなりすぎて、乗心地が悪くなるという問題がある。
【００３１】
又正接損失（ｔａｎ　δ）を前記範囲に規制することにより、走行初期と、数時間走行後との温度差を低く抑えることができる。そのため、この温度差に伴う充填材１２の弾性特性の変化を減じることができ、走行中の乗り心地性の変動をなくし、乗り心地の違和感をなくすことができる。なお前記複素弾性率Ｅ＊及び正接損失（ｔａｎ　δ）は、岩本製作所製の粘弾性スペクトロメータを用いて、周波数１０Ｈｚ、動歪率２％の条件で測定した値である。
【００３２】
次に、前記２液混合硬化型樹脂として、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂等が挙げられるが、複素弾性率Ｅ＊及び正接損失（ｔａｎ　δ）を前記範囲内に規制するという観点から、ウレタン樹脂が好ましく使用できる。
【００３３】
このウレタン樹脂は、周知の如く、イソシアネート化合物を含む第１液と、この第１液中のイソシアネート基を架橋させるポリアミン、ポリオール等を含む第２液とを混合することによって硬化する室温架橋性の組成物であって、ゴム状弾性を有するために前記充填体１２として好ましく採用しうる。
【００３４】
ここで前記ウレタン樹脂において、硬化時の複素弾性率Ｅ＊を前記０．４〜２．０Ｍｐａの範囲とするために、本例では、ガラス転移温度（Ｔｇ）が低いウレタンを使用している。
又正接損失（ｔａｎ　δ）を前記０．０１〜０．０８の範囲とするために、同様に本例では、ガラス転移温度（Ｔｇ）が低いウレタンを使用している。
【００３５】
なお前記イソシアネート化合物として、例えば、ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）、トルイレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ナフチレン‐１，　５‐ジイソシアネート、ｏ‐トルイレンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネート、トリス（ｐ‐イソシアネートフェニル）チオホスファイト、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ）などの単量体、またはその変性体等があり、これを単独あるいは組み合わせて使用しうる。
【００３６】
又前記ポリアミンとして、例えば、末端アミノ変成ポリエチレングリコール、末端アミノ変成ポリプロピレングリコール等の末端アミノ変成ポリアルキレングリコール；アミノ変成ポリ（メタ）アクリレート系ポリマー、アミノ変成ビニル系ポリマー、アミノ変成ポリエステル、アミノ変成ポリカーボネート、ポリアリルアミン、ポリエチレンイミン等のアミノ基を一分子中に２個以上持つポリマー；エチレンアミン類、ジエチルアミノプロピルアミン、ジメチルアミノプロピルアミン、Ｎ−アミノエチルピペラジン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、脂肪族アミン変成体等の脂肪族アミン；ｍ‐フェニレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホン、メタキシリレンジアミン、芳香族アミン変成体等の芳香族アミン等があり、これを単独あるいは組み合わせて使用しうる。
【００３７】
又前記ポリオールとして、例えば、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール、水酸基変性（メタ）アクリル系ポリマー、水酸基変成ビニル系ポリマー、水酸基変成ポリエステル、水酸基変成ポリカーボネート等があり、これを単独あるいは組み合わせて使用しうる。
【００３８】
次に、本実施形態のタイヤセット１では、前述の如く、樹脂材Ｐａの混合時の粘度を特定することにより、従来のタイヤセットに比して内圧を均一化しうるが、空気入りタイヤに比しては不十分であり、ショルダー部での接地圧が相対的に低くなって、ショルダー部で肩落ち摩耗、ヒール＆トゥ摩耗等の偏摩耗が発生し易い。
【００３９】
そのため、図１に示すように、前記充填体１２が充填された状態におけるタイヤ１のトレッドプロファイルＴＰの曲率半径Ｒ（トレッド半径Ｒ）を、トレッド接地巾ＴＷの３．０〜５．０倍の範囲とするなど、従来的な空気入りタイヤに正規内圧を充填した状態におけるトレッドプロファイルに比して大に設定している。これにより、図３に示すように、正規荷重を負荷した場合の接地面の形状Ｆにおいて、トレッド接地縁ＴＥでの周方向の接地長さＬｓと、タイヤ赤道での接地長さＬｃとの比Ｌｃ／Ｌｓを０．８８〜０．９８の範囲まで高め、ショルダー部での偏摩耗をさらに抑制している。
【００４０】
このとき、周方向の接地長さＬは、タイヤ赤道Ｃからトレッド接地縁ＴＥに向かって徐々に減少することが好ましく、これによりトレッド全体に亘っての摩耗の均一化が図れ、摩耗寿命を向上しうる。
【００４１】
なお前記トレッドプロファイルＴＰが単一円弧でない場合には、トレッド赤道点ＣＯとトレッド接地縁ＴＥ、ＴＥとを通る３点円弧の半径を、前記曲率半径Ｒとする。又前記正規荷重とは、前記タイヤ１と等しいタイヤサイズの空気入りタイヤに対して設定される規格荷重であって、前記空気入りタイヤがＪＡＴＭＡであれば最大負荷能力、ＴＲＡであれば表　”ＴＩＲＥ　ＬＯＡＤ　ＬＩＭＩＴＳ　ＡＴ　ＶＡＲＩＯＵＳ　ＣＯＬＤ　ＩＮＦＬＡＴＩＯＮ　ＰＲＥＳＳＵＲＥＳ”　に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば　”ＬＯＡＤ　ＣＡＰＡＣＩＴＹ”を意味する。
【００４２】
前記接地長さの比Ｌｃ／Ｌｓが０．８８未満では、ショルダー部での偏摩耗抑制が不十分であり、逆に０．９８を越えると、タイヤ赤道側でのセンタ摩耗やパンチング摩耗が発生傾向となる。
【００４３】
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は、重荷重車両用として特に効果を発揮するが、例えば小型トラック用、乗用車用等として形成しうるなど、図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。
【００４４】
【実施例】
図１に示すタイヤ構造をなすタイヤサイズ１３／８０Ｒ２０のタイヤセットを表１の仕様に基づき試作するとともに、その時の乗り心地性及び偏摩耗性能をテストし、その結果を表１に記載した。なお表１以外の仕様は、各タイヤセットとも実質的に同一であり、又タイヤの仕様は表２に示している。
【００４５】
（１）　接地長の比Ｌｃ／Ｌｓ；
タイヤサイズ１３／８０Ｒ２０の空気入りタイヤに対する規格荷重（ＪＡＴＭＡの最大負荷能力；３５．８ｋＮ）を、試供タイヤに負荷した時の接地面の形状において、接地長さＬｃ、Ｌｓを測定し計算した。
【００４６】
（２）　偏摩耗性能
試供タイヤを大型バスに装着し、前記規格荷重相当の荷重付加状態にて、一般路を２０，０００ｋｍ走行した後、タイヤ赤道における摩耗量αｃと、トレッド接地縁における摩耗量αｓとを測定し、その差αｃ−αｓで比較した。差αｃ−αｓが＋はショルダ摩耗、−はセンタ摩耗である、
【００４７】
（３）　乗り心地性
試供タイヤを大型バスに装着し、一般路を定積条件で走行初期から３時間走行したときの乗り心地性を、乗員の官能により、以下の７段階で評価した。評価は乗員１００名の平均である。
◎−−−良好。
○Ｓ−−−良好であるが、柔らかい感じ。
○Ｈ−−−良好であるが、多少ゴツゴツ感がする。
△Ｓ−−−不快でないが、柔らか過ぎる。
△Ｈ−−−不快でないが、ゴツゴツ感が気になる。
×Ｓ−−−左右に振られ、不快である。
×Ｈ−−−ゴツゴツ感がある不快である。
【００４８】
【表１】
2004106655.tif 000003
【００４９】
【表２】
2004106655.tif 000004
【００５０】
【発明の効果】
本発明は、叙上の如く構成しているため、荷重時の撓みを適度に確保でき、優れた乗り心地性を発揮しうるとともに、温度上昇による永久変形を防止して優れた乗り心地性を長期に亘って維持できる。しかも走行の時間経過に伴う乗り心地性の変動を抑えて違和感をなくすことができる。又耐偏摩耗性能を高め、摩耗寿命の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のタイヤセットの一実施例を示す断面図である。
【図２】２液混合硬化型の樹脂材の充填を説明する線図である。
【図３】正規荷重を負荷した場合の接地面の形状を示す線図である。
【符号の説明】
２　　　トレッド部
３　　　サイドウォール部
４　　　ビード部
５　　　ビードコア
６　　　カーカス
７　　　ブレーカ層
１０　　タイヤ
１１　　リム
１２　　充填材
Ｃ　　　タイヤ赤道
Ｆ　　　接地面の形状
Ｈ　　　タイヤ内腔
ＴＥ　　トレッド接地縁
【図１】
2004106655.tif 000005
【図２】
2004106655.tif 000006
【図３】
2004106655.tif 000007