(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均粒子径が５００μｍ以下の中空粒子であるガラスバルーンを体積比率が２％〜４０％になるように混合したゴム組成物をビードフィラーに用いたことを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記中空粒子は、静水圧力５００ｋｇ／ｃｍ2での破壊率が４０％以下の強度を有することを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操縦安定性を損なうことなく、ロードノイズ、特に粗悪路面を走行する際にタイヤ振動に起因して発生する車内騒音を軽減した空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、粗悪路面を走行する際にタイヤ振動に起因して発生する車内騒音、すなわちロードノイズを軽減する方法が試みられている。
【０００３】
たとえば、ビード部の剛性を低くすることにより、振動を吸収し、ホイルに伝わる振動を小さくするという方法が挙げられる。
【０００４】
また、たとえば、サイドウォールの剛性を低くして、振動を吸収し、ホイルに伝わる振動を小さくするという方法が挙げられる。
【０００５】
一般的には、振動低減、騒音低減のためには、タイヤを構成するゴム組成物は、低剛性の柔らかいほうが望ましい。一方、自動車の操縦安定性に関する基本性能から述べると、ゴム組成物は、エンジンなどを支える支持位置がずれないように高剛性の硬いものが望ましい。すなわち、タイヤを構成するゴム組成物には、振動騒音の低減と操縦安定性の確保という相反する特性が要求される。
【０００６】
したがって、単に、ビード部のゴムの硬さを小さくすることにより、ホイルに伝わる振動を小さくするという方法や、サイドウォールのゴムの硬さを小さくすることにより、ホイルに伝わる振動を小さくするという方法では、自動車の操縦安定性が低下してしまう。
【０００７】
一方、サイドウォールのゴムのゲージを厚くして、ゴム内部で振動を吸収させるという技術がある。しかしながら、この技術では、タイヤ全体としての重量が増加することになり、転がり抵抗が悪化することになるため、ひいては省燃費性が低下することになる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の問題を解決するためのものであり、操縦安定性を損なうことなく粗悪路面を走行する際、タイヤ振動に起因するロードノイズを軽減した空気入りタイヤを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る空気入りタイヤは、請求項１記載のように、平均粒子径が５００μｍ以下の中空粒子を体積比率が２％〜４０％になるように混合したゴム組成物をビードフィラーに用いたことを特徴とする空気入りタイヤである。
【００１０】
また、本発明に係る空気入りタイヤは、請求項２記載のように、請求項１記載の発明において、前記中空粒子は、静水圧力５００ｋｇ／ｃｍ2での破壊率が４０％以下の強度を有することを特徴とする空気入りタイヤである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１に本発明の空気入りタイヤの断面図の右半分を示す。図１において空気入りタイヤ１は、トレッド部２とサイドウォール３とビード部４を有している。さらに、ビード部４にはビードワイヤー５が埋設され、一方のビード部４から他方のビード部にわたり、ビードワイヤー５のまわりを両端を折り返して係止されるカーカス６と、該カーカス６のクラウン部外側には２枚のプライよりなるベルト層７が配置されている。
【００１２】
また、カーカス６には有機繊維コードがタイヤ周方向にほぼ９０°に配列されており、カーカス６とその折り返し部に囲まれる領域には、ビードワイヤー５の上端からサイドウォール方向に延びるビードフィラー８が配置される。
【００１３】
そして、前記サイドウォール３には中空粒子が混合されている。また、前記ビードフィラー８にも中空粒子が混合されている。
【００１４】
中空粒子は平均粒子径が５００μｍ以下のものが使用される。平均粒子径が５００μｍを超えるとベースゴムの強度が低下し、またゴムに混練する際、中空粒子が破壊してしまう。平均粒子径は好ましくは２０μｍ〜４００μｍ、特に４０μｍ〜２００μｍの範囲が好ましい。平均粒子径が小さくなると、タイヤ走行時の振動発生の抑制を十分できずロードノイズの軽減効果が少なくなる。中空粒子は粒子径が種々の大きさのものが混在し得る。
【００１５】
また、中空粒子は静水圧力５００ｋｇ／ｃｍ2での破壊率が４０％以下の強度を有することが好ましい。中空粒子はベースゴム組成物を製造する際、ロールあるいはニーダでゴムに混練されるが、その際の圧力、剪断力などで中空粒子の大部分が破壊することがあり、この場合、中空粒子による振動軽減効果は期待できない。
【００１６】
ここで破壊率の測定は次の方法で行なう。図２において、中空粒子とグリセリンを容積比で５０：５０に混合し、パッケージ１１に詰める。パッケージ１１を圧力容器１０に入れ、所定の静水圧力（５００ｋｇ／ｃｍ2）にて保持する。破壊率は中空粒子の体積減少率で表わされる。その計算式を次に示す。
【００１７】
破壊率（体積減少率）＝（１−Ａ１／Ａ２）×１００
Ａ１：圧力処理前の中空粒子の真密度
Ａ２：圧力処理後の中空粒子の真密度
次に、ゴム組成物中に中空粒子が体積比率で２％〜４０％となるように混合される。体積比率は好ましくは５％〜２５％の範囲である。ここで体積比率は中空粒子をゴムに混練する前に、中空粒子の体積を算出し、加硫後のベースゴムとの体積比率（％）として算出する。体積比率が２％未満の場合、ロードノイズの軽減効果は少ない。一方体積比率が４０％を超えると耐久性が悪くなるとともに、中空粒子のコストが高くなる。
【００１８】
サイドウォールのゴム組成物の場合、より好ましくは体積比率は５〜２５％の範囲である。
【００１９】
ビードフィラーのゴム組成物の場合、より好ましくは体積比率は５〜２５％の範囲である。
【００２０】
中空粒子の種類としてガラスバルーン、シリカバルーン、シラスバルーン、フェノールバルーン、塩化ビニリデンバルーン、アルミナバルーン、ジルコニアバルーンなどが挙げられるが、本発明ではガラスバルーンが使用される。中空粒子は１種のみ、または複数種混合して用いることができる。
【００２１】
本発明では、サイドウォールのゴム組成物や、ビードフィラーのゴム組成物には、ゴム成分として天然ゴム、ポリイソプレンゴム、乳化重合スチレン−ブタジエン共重合ゴム、溶液重合スチレン−ブタジエン共重合ゴム（スチレン含量１０〜５０ｗｔ％、１，２結合量１０〜７０％）、高トランス，スチレン−ブタジエン共重合ゴム、低シスポリブタジエンゴム、高シスポリブタジエンゴム、スチレン−イソプレン共重合ゴム、ブタジエン−イソプレン共重合ゴム、溶液重合スチレン−ブタジエン−イソプレン共重合ゴム、乳化重合スチレン−アクリルニトリル−ブタジエン共重合ゴムなどが挙げられる。特に天然ゴム、ポリイソプレンゴム、ポリブタジエンゴムあるいはスチレン−ブタジエン共重合ゴムなど、一般にタイヤトレッドゴムに用いられるゴム成分が好ましい。
【００２２】
また、本発明では、サイドウォールのゴム組成物や、ビードフィラーのゴム組成物に、カーボンブラック、たとえばＦＥＦ、ＨＡＦ、ＩＳＡＦ、ＳＡＦなど各種のグレードのものが用いられ、その配合量は通常１０〜１２０重量部の範囲である。
【００２３】
サイドウォールのゴム組成物や、ビードフィラーのゴム組成物に、その他の配合剤として、加硫剤、加硫促進剤、軟化剤、白色充填剤、可塑剤、老化防止剤、カップリング剤などが配合される。
【００２４】
加硫剤としては、有機過酸化物系加硫剤もしくは硫黄系加硫剤のいずれであっても使用することが可能であり、それらの混合物であっても使用することができる。有機過酸化物系加硫剤としては、たとえば、ベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、メチルエチルケトンパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイドなどが好ましい。また、硫黄系加硫剤としては、たとえば、硫黄、モルホリンジスルフィドなどを使用することができる。これらの中では硫黄が好ましい。
【００２５】
加硫促進剤としては、スルフェンアミド系、チアゾール系、チウラム系、チオウレア系、グアニジン系、ジチオカルバミン酸系、アルデヒド−アミン系またはアルデヒド−アンモニア系、イミダゾリン系、もしくは、キサンテート系加硫促進剤のうち少なくとも一つを含有するものを使用することが可能である。
【００２６】
軟化剤としては、プロセスオイル、潤滑油、パラフィン、流動パラフィン、石油アスファルト、ワセリンなどの石油系軟化剤；ヒマシ油、アマニ油、ナタネ油、ヤシ油などの脂肪油系軟化剤；トール油；サブ；蜜ロウ、カルナバロウ、ラノリンなどのワックス類；リノール酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ラウリン酸などが挙げられる。
【００２７】
老化防止剤（劣化防止剤）としては、アミン系、フェノール系、イミダゾール系、カルバミン酸金属塩、ワックスなどが挙げられる。
【００２８】
可塑剤としては、ＤＭＰ（フタル酸ジメチル）、ＤＥＰ（フタル酸ジエチル）、ＤＢＰ（フタル酸ジブチル）、ＤＨＰ（フタル酸ジヘプチル）などを使用することができる。
【００２９】
白色充填剤としては具体的には、シリカ、クレー、アルミナ、タルク、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、酸化チタンなどが挙げられ、これらは単独あるいは２種以上混合して用いることができる。特に好ましい白色充填剤としてはシリカ、クレー、水酸化アルミニウム、アルミナである。
【００３０】
本発明の他の実施の形態では、トレッド部は図３に示すごとく、キャップベースが二層構造であることが好ましい。図３において、トレッド部１２は、設置面側のキャップゴム１２Ａとベルト層に隣接する側のベースゴム１２Ｂとの２層で構成されている。
【００３１】
なお、前記ベースゴムの厚さ（Ｇ）は１．０〜５．０ｍｍの範囲であることが望ましい。ベースゴムの厚さ（Ｇ）が１．０ｍｍ未満になると、ロードノイズ軽減の効果は期待できず、一方、５．０ｍｍを超えると空気入りタイヤのサイズによってはキャップゴムの厚さ（Ｌ）が極端に小さくなり、トレッド部がある程度摩耗するとベースゴムがトレッド表面に露出してしまい、耐摩耗性あるいはグリップ性などの性能を損なうこととなる。ベースゴムとキャップゴムの境界は、タイヤトレッド部のウェアインジケータの内側に位置するように構成される。ベースゴムの厚さ（Ｇ）は、タイヤ中央部から端部方向に厚さが変化する場合、その平均の厚さを意味する。ベースゴムは１層または複数層で構成することができ、ベルト層の上側に配置されるアンダートレッドを包含する概念である。
【００３２】
キャップゴム１２Ａは、従来汎用されているゴム組成物が用いられ、耐摩耗性、グリップ性および耐チッピング性などに優れたゴム配合設計がされる。そしてショアＡ硬度は好ましくは５５〜７０の範囲で、ベースゴムの硬度より高くすることにより操縦安定性を向上することができる。
【００３３】
本発明ではベースゴムおよびキャップゴムは公知のタイヤ製造方法、たとえば未加硫ゴム組成物からシート状物を別個に押出成形し、両者を重ね合わせてタイヤトレッド部材とし、他のタイヤ構成材料と積層してグリーンタイヤを作製し、成形加硫する方法を採用することができる。
【００３４】
本発明の空気入りタイヤは乗用車用ラジアルタイヤの場合、図１、図３に示すごとく、ベルト層７、１７は、スチール、アラミドなどのコードよりなるプライの２枚をタイヤ周方向に対して、コードが通常５〜３０°の角度になるようにプライ間で相互に交差するように配置される。またカーカスはポリエステル、ナイロン、アラミドなどの有機繊維コードがタイヤ周方向にほぼ９０°に配列されており、カーカスとその折り返し部に囲まれる領域には、ビードワイヤー５、１５の上端からサイドウォール方向に延びる、ショアＡ硬度が７０〜９５の硬質ゴムのビードフィラー８、１８が配置される。また、ショアＡ硬度５０〜６５のゴムがサイドウォール３、１３に配置される。
【００３５】
なお、空気入りタイヤの断面形状、補強材などによる構造および材質はタイヤのカテゴリ、たとえば乗用車用タイヤ、ライトトラック用タイヤ、トラックバス用タイヤによって適宜変更し得る。
【００３６】
さらに本発明は空気入りタイヤに限定されず、バイアスタイヤ、ベルテッドバイアスタイヤにも適用し得る。
【００３７】
［参考例］
図１に示す構造でタイヤサイズがＴＬ２２５／５５Ｒ１６の乗用車用ラジアルタイヤを試作した。タイヤカーカスにはポリエステルコード層を用い、コード角度をタイヤ周方向に９０°に配列し、さらにベルト層にはスチールコードをタイヤ周方向に２２°の角度で配列しプライ間で交差した２枚のプライを用いた。
【００３８】
サイドウォールのゴム配合は表１に示す。さらにサイドウォールのゴム中での中空粒子の混合仕様を表２に示す。試作タイヤの操縦安定性およびロードノイズは次の方法で測定した。
【００３９】
【表１】
0004678975.tif 000002
【００４０】
【表２】
0004678975.tif 000003
【００４１】
（１）  操縦安定性
ドライ路面で５０〜８０ｋｍ／ｈで実車走行し、直進走行およびコーナリング時の操縦安定性をドライバーのフィーリングで評価した。比較例１を５点として１０段階で評価し、数字が大きいほど良好であることを示す。
【００４２】
（２）  ロードノイズ
粗悪路面を５０〜８０ｋｍ／ｈで走行した際の車内でのドライバーのフィーリングで評価した。比較例１を５点として１０段階で評価した。数字が大きいほど良好であることを示す。
【００４３】
表２において比較例１は、サイドウォールのゴムに中空粒子を混合していないものである。比較例２においても、サイドウォールのゴムに中空粒子を混合していないため、ロードノイズの低減の効果は少ない。また、比較例２は、サイドウォールのゴムが配合Ｂであり、ゴムが柔らかいため、操縦安定性が大きく悪化している。
【００４４】
比較例３は、中空粒子（ガラスバルーン）の配合量が少ないため、操縦安定性およびロードノイズ低減性の双方において、ほとんど効果がなかった。
【００４５】
比較例４は、中空粒子（シラスバルーン）の強度が低く、ゴムへの練り込みの段階で中空粒子が割れてしまい、操縦安定性およびロードノイズ低減性の双方において、ほとんど効果がなかった。
【００４６】
比較例５は、中空でない粒子すなわちガラスビーズを使用しているため、およびロードノイズ低減の効果はほとんど期待できない。しかしながら、ガラスビーズを混入するとゴムの剛性が増加するため、操縦安定性は向上している。
【００４７】
本発明の参考例１、参考例２は、ロードノイズおよび操縦安定性のいずれも比較例１よりも大幅に向上していることが認められる。
【００４８】
【実施例】
次に、ビードフィラーのゴム配合は表３に示す。さらにビードフィラーのゴム中での中空粒子の混合仕様を表４に示す。
【００４９】
試作タイヤの操縦安定性およびロードノイズは、上述した方法と同様の方法で測定を行った。比較例６を５点として１０段階で評価し、数字が大きいほど良好であることを示す。
【００５０】
【表３】
0004678975.tif 000004
【００５１】
【表４】
0004678975.tif 000005
【００５２】
表４において比較例６は、ビードフィラーのゴムに中空粒子を混合していないものである。比較例７においても、ビードフィラーのゴムに中空粒子を混合していない。比較例７は、ビードフィラーのゴムが配合Ｄであり、ゴムが柔らかいため、操縦安定性が大きく悪化している。
【００５３】
比較例８は、中空粒子（ガラスバルーン）の配合量が少ないため、操縦安定性およびロードノイズ低減性の双方において、ほとんど効果がなかった。
【００５４】
比較例９は、中空粒子（シラスバルーン）の強度が低く、ゴムへの練り込みの段階で中空粒子が割れてしまい、操縦安定性およびロードノイズ低減性の双方において、ほとんど効果がなかった。
【００５５】
比較例１０は、中空でない粒子すなわちガラスビーズを使用しているため、およびロードノイズ低減の効果はほとんど期待できない。しかしながら、ガラスビーズを混入するとゴムの剛性が増加するため、操縦安定性は向上している。
【００５６】
本発明の実施例１、実施例２は、ロードノイズおよび操縦安定性のいずれも比較例１よりも大幅に向上していることが認められる。
【００５７】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００５８】
【発明の効果】
上述の如く本発明は中空粒子をビードフィラーのゴムに所定量混合したため、操縦安定性を維持しさらにロードノイズを低減することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の空気入りタイヤの断面図の右半分を示す。
【図２】  破壊率の測定方法の概略図を示す。
【図３】  トレッド部が二層構造の場合における、本発明の空気入りタイヤの断面図の右半分を示す。
【符号の説明】
１  空気入りタイヤ、２  トレッド部、２Ａ  キャップゴム、２Ｂ  ベースゴム、３  サイドウォール、４  ビード部、５  ビードワイヤー、６  カーカス、７  ベルト層、８  ビードフィラー。
【図１】
0004678975.tif 000006
【図２】
0004678975.tif 000007
【図３】
0004678975.tif 000008