JP2005035405A

JP2005035405A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2005035405A
Application number: JP2003274885A
Authority: JP
Inventors: Katsunori Tanaka; 克則田中; Shuichi Kimura; 修一木村
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-07-15
Filing date: 2003-07-15
Publication date: 2005-02-10

Abstract

【課題】ロードノイズを低減すると共に転動抵抗も減少可能な空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】ビード２及びフィラー３に巻き付けられているカーカス４とリムフランジ１との間に、隣接するリムクッション８よりｔａｎδの大きい減衰ゴム９を配設する。減衰ゴム９の配設領域は、リムフランジ１との接触領域全域とし、特にサイドウォール６側にはみ出さないようにすることで、タイヤの変形を抑制して転動抵抗を確保できる。減衰ゴム９の１６Ｈｚ５０℃相当のｔａｎδを０．２５〜０．３０とすることで、ロードノイズの吸収効果が得られる。減衰ゴム９をシート状にすることで、リムクッション８の効果が確保される。減衰ゴム９の硬度をＪＩＳ硬度６５〜８５°とすることで、リムクッション８の効果と自身の音振効果とを両立することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両に用いられる空気入りタイヤに関するものである。

一般的な乗用車両の空気入りタイヤは、ロードホイールのリムフランジに沿ってスチール等のコードを複数回巻いたビードと硬いコンパウンドを配するフィラーとの回りにカーカスの端部を外側に巻き上げるようにして巻き付け、その状態でカーカスとホイールリムとの間にリムクッションを配設し、前記カーカスの周囲にトレッド部やサイドウォール部等のゴム層を成形する。

ロードノイズは、車両が走行する際に、路面から車体に伝わる振動騒音であり、タイヤの振動特性が影響する。例えば、タイヤに使用されるゴムのｔａｎδ（損失正接／タンデルタ）を大きくすると、ロードノイズが低減されることが知られている（例えば特許文献１）。
また、転動抵抗は、タイヤが転動する際に後ろ向きに発生する力であり、転動抵抗が小さいほど燃費性能に優れる。そこで、例えばタイヤに使用されるゴムのｔａｎδを小さくすることで、転動抵抗が低減されることが知られている（例えば特許文献２）。

また、転がり抵抗に対するビード部の影響は２０〜３０％程度と大きいことが知られている（例えば特許文献３）。
特開平５−１６９９２８号公報（段落番号［０００８］）特開平１１−２７８０１８号公報（段落番号［０００６］）特開平９−１９３６２６号公報（段落番号［０００５］）

しかしながら、前記従来の空気入りタイヤでは、使用されるゴムのｔａｎδを大きくすればロードノイズを低減できるが転動抵抗が大きくなり、ゴムのｔａｎδを小さくすれば転動抵抗は小さくなるがロードノイズが大きくなる。つまり、単にゴムのｔａｎδを調整するだけでは、ロードノイズの低減と転動抵抗の減少という二つの課題を同時に解決することはできない。
本発明はこれらの諸問題を解決するために開発されたものであり、ロードノイズの低減と転動抵抗の減少とを同時に解決することができる空気入りタイヤを提供することを目的とするものである。

上記諸問題を解決するため、本発明の空気入りタイヤは、少なくとも隣接する部位よりｔａｎδの大きい減衰ゴムを、リムフランジに接する領域のカーカスとリムクッションとの間に配設したことを特徴とするものである。

而して、本発明の空気入りタイヤによれば、リムフランジに接する領域のカーカスとリムクッションとの間にｔａｎδの大きい減衰ゴムを配設したことにより、ホイールリムに伝達される振動騒音、即ちロードノイズを効率よく低減しながら、ゴム層のｔａｎδは大きくすることができるので、転動抵抗を減少することが可能となる。

次に、本発明の空気入りタイヤの一実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
図１、図２は、本実施形態の空気入りタイヤを示す縦断面図である。これらの図に二点鎖線で示す符号１がロードホイールのリムフランジである。ビード２は、このリムフランジ１に沿って、スチール等のコードを複数回、周方向に巻回したものであり、これに隣接して、硬いコンパウンドからなるフィラー３がリムフランジ１から離れる方向に延設されている。カーカス４は、空気入りタイヤの内壁をなす膜材であり、その端部は、前記ビード２及びフィラー３を包むようにして、外側に巻き上げられている。カーカス４のトレッド部分には、補強コードをコーティングしてなるベルト層５が配設されており、その外側に、サイドウォール部６やトレッド部７をなすゴム層が成形されている。

前記カーカス４とリムフランジ１との間にはリムクッション８が配設されている。このリムクッション８は、タイヤーリム間の力の伝達を適正化し且つタイヤが破壊されないようにするために、一般的に硬いゴム材で構成される。そして、本実施形態では、このリムクッション８と前記ビード２及びフィラー３を包み込んでいるカーカス４との間に減衰ゴム９が介装されている。この減衰ゴム９は、空気入りタイヤからリムフランジ１に伝達される振動騒音、即ちロードノイズを吸収するためのものであり、少なくとも隣接する部位よりｔａｎδの大きいゴム材からなり、例えば周波数が１６Ｈｚで且つ温度が５０℃におけるｔａｎδが０．２５〜０．３０であることが望ましい。これは、減衰ゴム９のｔａｎδが小さいと音振効果が得られず、ｔａｎδが大きいと転動抵抗が大きくなるためである。

また、前記減衰ゴム９は、前記リムクッション８の平均厚さより薄いシート状に形成することが望ましく、そのようにすることにより前記リムクッション８の効果を損ねることがない。また、前記減衰ゴム９の硬度をＪＩＳ硬度６５〜８５°とするのが望ましい。これは、減衰ゴム９の硬度が小さいと前記リムクッションの効果が損ねられ、硬度が大きいと音振効果が得られないためである。

そして、最も重要なのは、前記減衰ゴム９を、リムフランジ１に接する領域にだけ配設することである。即ち、減衰ゴム９がリムフランジ１接触領域からはみ出すと、タイヤの回転に合わせて、減衰ゴム９がはみ出した部分が変形してしまい、転動抵抗が大幅に悪化する。また、逆に減衰ゴム９を配設する範囲が狭いと、音振効果が小さくなってしまうので、リムフランジ１接触領域全域に減衰ゴム９を配設することが肝要である。

本実施形態の空気入りタイヤの効果を確認するために、実施例及び比較例１〜５のタイヤを用意した。下記表１及び図３に実施例及び各比較例の諸元を示す。なお、図３には、リムフランジ１、ビード２、フィラー３、カーカス３、減衰ゴム９だけを抽出して描いた。また、比較例を示す図面にも、便宜上、同じ符号を使用した。また、タイヤサイズは、全て１８５／６５Ｒ１４サイズである。また、全てのタイヤのリムクッションのｔａｎδは０．２３とした。なお、全てのｔａｎδは、後述するように１６Ｈｚ、５０℃に相当する値である。

比較例１は、所謂従来品であり、図３ａに示すように減衰ゴムのないものである。比較例２は、本実施形態の実施例と同じく、図３ｂに示すように、リムフランジ１の接触領域全域に減衰ゴム９を配設したものであるが、減衰ゴム９のｔａｎδを、前記リムクッションのｔａｎδと同じ、０．２３としたものである。本実施形態の実施例は、図３ｂに示すように、リムフランジ１の接触領域全域に減衰ゴム９を配設し、且つ減衰ゴム９のｔａｎδを、前記リムクッションのｔａｎδより大きい０．２７とした。比較例３も、本実施形態の実施例と同じく、図３ｂに示すように、リムフランジ１の接触領域全域に減衰ゴム９を配設したものであるが、減衰ゴム９のｔａｎδを、本発明の推奨範囲である０．３０より大きい０．３２とした。比較例４は、減衰ゴム９のｔａｎδを、本発明の推奨範囲内である０．２７としたが、減衰ゴム９の配設範囲が、図３ｃに示すように、リムフランジ１の接触領域よりも狭い。比較例５は、前記比較例４と同様に、減衰ゴム９のｔａｎδを、本発明の推奨範囲内である０．２７としたが、図３ｄに示すように、減衰ゴム９の配設範囲がリムフランジの接触領域よりはみ出している。

これらの実施例及び比較例１〜５の空気入りタイヤに対し、有限要素法（ＦＥＭ）による転動抵抗と振動特性の計算を行った。ｔａｎδは、前述したように周波数１６Ｈｚ、温度５０℃に相当する値を用いた。ちなみに、周長１．４ｍのタイヤが８０ｋｍ／ｈで走行したときの振動数は１６Ｈｚとなる。
転動抵抗は、例えば「最適化法を用いたタイヤの転がり抵抗低技術開発」（中島幸雄、自動車研究、Vol.21，No.6，1999）や「転がり抵抗低減のための構造技術」（加部和幸他、日本ゴム協会誌、Vol.73，No.2，2000）に示すように、一般的に計算が行われている。ここでは、ＦＥＭで得られた応力、歪みに対し、粘弾性による位相差を用いて損失エネルギーを算出した。計算は、空気圧２００ｋＰａ、リム幅５．５インチ、垂直荷重３．７ｋＮ相当の転動抵抗を算出し、結果は、従来品、つまり前記比較例１を１００とする指数で示した。この値が小さいほど、転動抵抗が小さく、燃費に優れることになり、目標値を、従来品の１００以下とした。

振動特性は、例えば「タイヤ空洞共鳴音に関する理論解析と走行中の改良手法の提案」（山内他、自動車技術会論文集、Vol.32，No.2，2001）に示すように、一般的に計算が行われている。ここでは、ＦＥＭから得られた入力と出力の比を振動伝達率として算出した。計算は、入力をトレッド中央部の節点力として与え、出力をリム部の節点力とし、空気圧２００ｋＰａ、リム幅５．５インチ、垂直荷重０ｋＮ（無負荷）相当の振動特性を算出し、結果は、従来品を“０”とするオーバオール値の差で示した。この値が小さいほど、振動伝達率が低く、静粛性に優れることになり、目標値をー０．４以下とした。

前記表１から明らかなように、本実施形態の実施例だけが前記転動抵抗も振動伝達率も目標値を達成し、ロードノイズの低減と転動抵抗の減少とを両立することができた。このうち、比較例２は、減衰ゴム９のｔａｎδが従来品である比較例１と同等であるために減衰ゴム自体の音振効果が得られなかった。また、比較例３は、減衰ゴム９のｔａｎδが３．２と本発明の推奨範囲より大きかったために転動抵抗が大きくなってしまった。また、比較例４は、減衰ゴム９の配設範囲が狭いために、リムフランジに振動が伝達されてしまい、音振性能が得られなかった。また、比較例５は、減衰ゴム９がリムフランジの接触範囲からはみ出してしまったため、このはみ出した部分のゴム層が変形し、この変形に伴って転動抵抗が大きくなってしまった。

本発明の空気入りタイヤの一実施形態を示す縦断面図である。図１の空気入りタイヤのビード部分の詳細図である。実施例及び比較例の空気入りタイヤの説明図である。

符号の説明

１はリムフランジ
２はビード
３はフィラー
４はカーカス
５はベルト層
６はサイドウォール部
７はトレッド部
８はリムクッション
９は減衰ゴム

Claims

少なくとも隣接する部位よりｔａｎδの大きい減衰ゴムを、リムフランジに接する領域のカーカスとリムクッションとの間に配設したことを特徴とする空気入りタイヤ。
前記減衰ゴムを、リムクッションの平均厚さより薄いシート状に形成したことを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記減衰ゴムは、温度が５０℃におけるｔａｎδが０．２５〜０．３０であることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
前記減衰ゴムの硬度をＪＩＳ硬度６５〜８５°としたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の空気入りタイヤ。