JP2005193865A - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 操縦安定性を低下させることなく低周波数から高周波数までの全周波数帯域のロードノイズを低減する空気入りラジアルタイヤを提供する。
【解決手段】 空気入りラジアルタイヤのベルトカバー層９の剛性をベルト層８の両端域で複数層９ａにして高くし、かつ複数層９ａの部分をベルト層の最大幅端から５〜１０ｍｍ外側へ延長させる。ビードフィラー６はＪＩＳ−Ａ硬度７５〜１００で、断面高さＨ1 をタイヤ断面高さＳＨの２０〜３０％にする。ビードフィラーのタイヤ外側にサイドウォール部２まで延長する補強ゴム層７を配置し、その硬度をビードフィラーよりも低く、ｔａｎδを０．２０〜０．３０でビードフィラーよりも高くする。かつ補強ゴム層７のビードベースからの断面高さＨ2 をタイヤ断面高さＳＨの４５〜８０％にした。
【選択図】 図１

Description

本発明は空気入りラジアルタイヤに関し、さらに詳しくは、操縦安定性を低下させることなく低周波数から高周波数までの全周波数帯域のロードノイズを低減にする空気入りラジアルタイヤに関する。

近年、乗用車用タイヤでは偏平化が急速に広まりつつあり、この偏平化によりタイヤサイド部の剛性が増大するため操縦安定性が向上するという利点があるが、その反面でタイヤサイド部の剛性増大により、特に８０〜１６０Ｈｚ近辺の低周波数ロードノイズの音圧レベルが上昇するという問題がある。

ロードノイズとは、自動車が走行するとき路面の凹凸によりタイヤが加振された振動が車軸を介して車体に伝達され、その振動により車体内の各部が共振することにより発生する騒音のことである。このようなロードノイズには、周波数帯に応じて、４０Ｈｚ近辺の低周波数の「こもり音」、８０〜１６０Ｈｚ近辺の低周波数ロードノイズ、２５０〜３１５Ｈｚ近辺の中周波数ロードノイズ、８００〜１０００Ｈｚ近辺の高周波数ロードノイズ（所謂「シャー音」）などがあることがわかっている。

これらロードノイズのうち、８０〜１６０Ｈｚ近辺の低周波数ロードノイズについては、タイヤの半径方向１次固有振動数ｆ1 を低くすることにより低減可能なことから、ビードフィラーの形状を小さくしてタイヤサイド部の剛性を低減する方法が知られている。しかし、タイヤサイド部の剛性が低下することに伴って操縦安定性が低下するという問題があるため、この対策として、特許文献１はビードフィラーよりもゴム硬度の低い補強ゴム層（補助フィラー）を、タイヤ断面高さの５０〜６０％の高さになるようにタイヤサイド部に配置することを提案し、これによりタイヤ周方向剛性を向上して４０Ｈｚ近辺の「こもり音」も低減するようにしている。しかし、この対策では、２５０〜３１５Ｈｚの中周波数ロードノイズや８００〜１０００Ｈｚの高周波数ロードノイズは解決することができない。

一方、２５０〜３１５Ｈｚ近辺の中周波数ロードノイズは、タイヤ断面方向２次固有振動数ｆ2 を高くすることにより低減可能なことから、特許文献２はベルト層の外周に設けたベルトカバー層を、最外ベルト層の端部からショルダー側へ１５〜４０ｍｍまで大幅に延在させることによりショルダー部剛性を向上させることを提案している。しかし、この対策は、ベルトカバー層の突出幅が過大であるためタイヤ製造を困難になるだけでなく、コーナリングパワーバランスの悪化して操縦安定性を低下させるという問題がある。
特開平５−１３１８１５号公報 特開平１１−３４６１０号公報

本発明の目的は、上述した従来の問題を解消し、操縦安定性を低下させることなく低周波数から高周波数までの全周波数帯域のロードノイズを低減する空気入りラジアルタイヤを提供することにある。

上記目的を達成する本発明の空気入りラジアルタイヤは、左右一対のビードコアの外周にそれぞれビードフィラーを配置し、両ビードコアにそれぞれカーカス層の両端部を前記ビードフィラーを包み込むように係止させ、該カーカス層の外周にベルト層を配置し、該ベルト層の少なくとも両端部にタイヤ周方向に補強コードが巻回するベルトカバー層を覆うように配置した、偏平率が４０〜６５％の空気入りラジアルタイヤにおいて、
前記ベルトカバー層を前記ベルト層の両端域で複数層にしてセンター域よりも剛性を高くし、かつ該複数層部分を前記ベルト層の最大幅端から５〜１０ｍｍ外側へ延長させ、前記ビードフィラーをＪＩＳ−Ａ硬度を７５〜１００にすると共に、ビードベースからの断面高さＨ1 をタイヤ断面高さＳＨの２０〜３０％にし、該ビードフィラーのタイヤ外側に該ビードフィラーに重複すると共にサイドウォール部まで延長する補強ゴム層を配置し、該補強ゴム層の硬度を前記ビードフィラーよりも低く、ｔａｎδを０．２０〜０．３０であると共に前記ビードフィラーよりも高くし、かつビードベースからの断面高さＨ2 をタイヤ断面高さＳＨの４５〜８０％にしたことを特徴とするものである。

上記のように、ビードフィラーの断面高さＨ1 をタイヤ断面高さＳＨの２０〜３０％に小さくしたことにより、８０〜１６０Ｈｚの低周波数ロードノイズを低減し、かつビードフィラーの外側に、ビードフィラーよりも硬度が低く、ｔａｎδがビードフィラーよりも高く、かつ０．２０〜０．３０である補強ゴム層を配置したことで、タイヤサイド部のヒシテリシス増大させ、ビードフィラーの小形化に伴い低下した操縦安定性を補うと共に、タイヤ周方向剛性がアップすることで４０Ｈｚのこもり音も低減することができる。さらに、タイヤサイド部のヒシテリシス増大がショルダー部剛性をアップさせるため、２５０〜３１５Ｈｚの中周波数ロードノイズの低減にも寄与させることができる。

また、ベルト層端部域のベルトカバー層の複数層部分をベルト層最大幅端から５〜１０ｍｍ外側へ延長させたことで、コーナリングパワーバランスを悪化させずに２５０〜３１５Ｈｚの中周波数ロードノイズを低減する。しかも、ベルトカバー層をベルト層両端域で複数層にしセンター域よりも剛性を高くしたことで、８００〜１０００Ｈｚの高周波数ロードノイズ（シャー音）も低減することができる。

したがって、本発明によれば、操縦安定性を低下させることなく低周波数から高周波数までの全周波数帯域のロードノイズを低減することができる。

図１は、本発明の実施形態からなる乗用車用空気入りラジアルタイヤの子午線断面の半断面図であり、図２は特にトレッド部の拡大半断面図である。

図１及び２において、空気入りラジアルタイヤは偏平率が４０〜６５％の偏平タイヤであり、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。トレッド部１の表面には複数本の主溝１０がタイヤ周方向に延長するように設けられ、またトレッド部１の側壁のバットレス部には凹部１１がタイヤ周方向に連続するように形成されている。

タイヤ内側には２プライのカーカス層４が設けられている。２プライのうち内側のカーカス層４はビードコア５の周りをタイヤ内側から外側へビードフィラー６を包み込むように折り返されている。また、外側のカーカス層４は内側カーカス層の折り返し部４ａの外側を通り、ビードコア５の内側へ屈曲している。外側カーカス層４のタイヤ外側に補強ゴム層７が設けられ、その補強ゴム層７はビードフィラー６の高さに重複する領域からサイドウォール部２まで延長している。すなわち、ビードフィラー６のビードベースからの断面高さがＨ1 であるのに対して、補強ゴム層７のビードベースからの断面高さは、それよりも高いＨ2 になっている。

上記カーカス層４の外周側には、スチールコードからなる２プライのベルト層８が配置されている。各ベルト層８のスチールコードは、それぞれタイヤ周方向に対して１０°〜３０°のコード角であり、かつ層間で互いに交差している。ベルト層８の外側にはベルトカバー層９が設けられている。ベルトカバー層９は補強コード（有機繊維コード等）をタイヤ周方向に対し０°〜１０°の角度で螺旋状に連続的に巻回することにより形成され、特にベルト層８の両端部域で２層の複数層９ａを形成し、ベルト層両端部域における剛性がセンター部よりも大きくなっている。その複数層９ａの部分はベルト層８の最大幅端から外側へ延長し、突出長さＬを形成している。この複数層９ａの突出長さＬによりショルダー部剛性が増大している。

上記空気入りタイヤにおいて、ベルト層はスチールコード或いはアラミド繊維などの高強度、高弾性率の有機繊維コードで構成されるが、その最外側のベルト層の幅Ｗ1 は通常の乗用車用タイヤに採用されている大きさでよく、一般にはトレッド接地幅GCW の９７〜１０６％が採用される。

ここでトレッド接地幅GCW とは、２００３年度版ＪＡＴＭＡイヤーブックに記載の標準リムにタイヤを装着し、空気圧２３０ｋＰａで平面に垂直に接地させ、ＪＡＴＭＡ規定の空気圧−負荷能力対応表に記載の負荷能力の７０％相当の負荷を当該タイヤに適用した場合におけるタイヤ半径方向の接地面中心直線距離をいう。

また、ビードフィラーは、ＪＩＳ−Ａ硬度が７５〜１００のゴム組成物で構成されている。このゴム組成物は、さらに好ましくはｔａｎδが０．２０〜０．２２であるとよい。このビードフィラーは、ビードベースからの断面高さＨ1 がタイヤ断面高さＳＨの２０〜３０％であって、比較的短く形成されている。硬度の大きいビードフィラーが、このように短く形成されていることによりサイド部剛性が低下し、タイヤの半径方向１次固有振動数ｆ1 が低下している。このように半径方向１次固有振動数ｆ1 が低下することにより、８０〜１６０Ｈｚ近辺の低周波数ロードノイズが低減する。

ビードフィラーの外側にカーカス層を挟んで配置した補強ゴム層は、硬度がビードフィラーよりも低く、かつｔａｎδがビードフィラーよりも高く、０．２０〜０．３０であるゴム組成物で構成されている。このゴム組成物は、さらに好ましくはＪＩＳ−Ａ硬度が７５〜８０であるものがよい。この補強ゴム層は、ビードベースからの断面高さＨ2 がタイヤ断面高さＳＨの４５〜８０％であるように形成されている。

このように挿入した補強ゴム層を、ビードフィラーよりも硬度が低く、ｔａｎδがビードフィラーよりも高くて０．２０〜０．３０であるゴム組成物で構成したことにより、タイヤサイド部のヒシテリシスが増大するため、上記のようにビードフィラーを小形化したことに伴う操縦安定性の低下を抑制し、低周波数ロードノイズの低減効果を阻害することなく操縦安定性を向上する。また、この補強ゴム層の配置によりタイヤ周方向剛性がアップするため、４０Ｈｚ近辺のこもり音も低減することができる。さらに、サイド部のヒシテリシスの増大はショルダー部剛性もアップするため、２５０〜３１５Ｈｚの中周波数ロードノイズの低減にも寄与させることができる。

なお、本発明において使用するＪＩＳ−Ａ硬度とは、温度２０℃における測定値をいう。また、ｔａｎδとは、粘弾性スペクトロメータ（東洋精機製作所製）を使用し、温度２０℃で、初期歪み１０％、動的歪み±２％、振動周波数２０Ｈｚの条件で測定したときの値をいう。

補強ゴム層のｔａｎδが０．３０よりも高かったり、或いは補強ゴム層の断面高さＨ2 がタイヤ断面高さＳＨの４５％よりも低かったりすると、操縦安定性の向上効果を得ることが難しくなる。また、補強ゴム層のｔａｎδが０．２０よりも低いと、低周波ロードノイズの低減効果が低下する。また、補強ゴム層の断面高さＨ2 がタイヤ断面高さＳＨの８０％よりも高くなると、燃費性が悪化するため好ましくない。

さらに、上述した本発明の効果を一層顕著にするためには、ビードフィラーと補強ゴム層との間のｔａｎδの差を０．０２〜０．１にし、及び／又はＪＩＳ−Ａ硬度の差を１３〜１７の範囲にするとよい。また、補強ゴム層の断面積Ｓｒを、ビードフィラーの断面積Ｓｂに対する断面積比Ｓｒ／Ｓｂで０．９〜１．２の範囲にすることが好ましい。

一方、ベルトカバー層はベルト層端部域において複数層に形成され、かつその複数層の部分がベルト層最大幅端からショルダー側へ突出長さＬが５〜１０ｍｍになるように延長している。このように複数層の突出長さＬが比較的短い５〜１０ｍｍであることにより、コーナリングパワーバランスを乱すことなくショルダー部剛性をアップさせ、タイヤ断面方向２次固有振動数ｆ2 を高い方へシフトする。このタイヤ断面方向２次固有振動数ｆ2 が高い方へシフトされたことにより、２５０〜３１５Ｈｚの中周波数ロードノイズを低減することができる。

このようにショルダー部の剛性アップでもたらされる中周波数ロードノイズの低減効果には、前述したｔａｎδの高い補強ゴム層による低減効果も加わるので、これら二つの要素の作用が相乗することにより一層高い低減効果を奏することができる。しかも、ベルトカバー層による剛性は、ベルト層両端域でセンター域よりも高くなっているので、８００〜１０００Ｈｚの高周波数ロードノイズ（シャー音）も低減することができる。

上記中周波数ロードノイズの低減と高周波数ロードノイズの低減効果は、トレッド部側壁のバットレス部に、図１及び２の実施形態のように浅い凹部１１を形成するようにすると、さらに増大することができる。バットレス部に凹部１１が形成されていると、タイヤに空気が充填されてインフレートしたとき、ゴム壁厚さが比較的薄くなった凹部の部分が膨出するため、ベルトカバー複合層９ａの突出長さＬの部分の張力がアップし、ショルダー部剛性が一層増大するためである。凹部１１の形状としては、図示のような台形に限定されるものではなく、Ｖ字形やその他の形状であってもよい。

ベルトカバー層９は、図示の例のようにベルト層の全幅を覆うものだけに限定されず、両端部だけに配置するようにしたものであってもよい。また、ベルトカバー層９は、ベルト層の両端部域で複数層９ａに形成されるが、そのプライ数は図１及び２のように２層に限定されるものではなく、図３の実施形態のように３層であってもよく、或いはそれ以上であってもよい。また、複数層９ａの形成形態としては、図４に示す実施形態のように、複数本の補強コードを引き揃えて形成した所定幅のテープを、その幅方向を一部ずつオーバラップさせながら巻き付けるように形成したものであってもよい。いずれにしても、このように複数層９ａに形成することにより、ベルト層８の端部域でセンター域よりも剛性を大きくするものであればよい。

ベルトカバー層を構成する補強コードは、４４Ｎ負荷時の中間伸度が３〜９％であるものがよく、かつ複数層に形成する部分で１層当たりの補強コードのエンド数を４０〜７０本／50mmにするとよい。このような中間伸度の補強コードを使用し、かつエンド数（密度）を上記範囲にすることにより、ベルトカバー層による剛性アップ効果を一層良好にすることができる。

上記中間伸度の補強コードの種類は特に限定されないが、例えば、ナイロン６繊維、ナイロン６６繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリエチレンナフタレート繊維、芳香族ポリアミド繊維などを挙げることができる。これら繊維は単独で使用してもよく、或いは２種類以上を組み合わせて使用してもよい。

本発明は特に乗用車用空気入りタイヤに好ましく適用することができる。また、カーカス層のプライ数は、図示の例のように２プライに限定されるものではなく、１プライだけであってもよい。また、２プライのカーカス層の場合、ビードコアに対する係止方法は、図示の例のように内層の１プライをタイヤ内側から外側へ折り返し、外層の１プライをその内層の折り返し部の外側に沿わせるように下ろすものであっても、或いは２プライともビードコアの周りにタイヤ内側から外側へ折り返すようにしたものであってもよい。

タイヤサイズを２１５／６０Ｒ１６にし、図１のタイヤ構造におけるベルト層の幅Ｗ1 をトレッド接地幅GCW の１００％にし、カーカス層を２プライ構造とすることを共通条件とし、ベルトカバー層、ビードフィラー、補強ゴム層の条件を表１に記載のように異ならせるようにした１１種類の空気入りラジアルタイヤ（実施例１〜３、比較例１〜６、従来例１，２）を製作した。

これら１１種類の空気入りラジアルタイヤについて、下記に記載する試験方法によりロードノイズと操縦安定性とを測定したところ、表１に記載する結果を得た。

〔ロードノイズ〕
試験タイヤをリムサイズ１６×７ＪＪのホイールに組み付け、空気圧２２０ｋＰａを充填して排気量３０００ｃｃの乗用車に装着すると共に、運転席サイドにマイクロフォンを設置し、テストコースを周回するときに発生する４０Ｈｚ近辺のこもり音、８０〜１６０Ｈｚ近辺の低周波数ロードノイズ、２５０〜３１５Ｈｚ近辺の中周波数ロードノイズ、８００〜１０００Ｈｚ近辺の高周波数ロードノイズ（シャー音）の各音圧レベルを上記マイクロフォンに収録測定した。

評価は音圧レベルの逆数を以って行い、従来例１のタイヤの測定値の逆数を１００とする指数で表示した。指数が大きいほどロードノイズの低減効果が優れていることを意味する。

〔操縦安定性〕
試験タイヤをリムサイズ１６×７ＪＪのホイールに組み付け、空気圧２２０ｋＰａを充填して排気量３０００ｃｃの乗用車に装着し、専門パネラーが平坦な周回路からなるテストコースを走行して、レーンチェンジ時及びコーナリング時の安定性と直進時の安定性とを官能評価した。

評価は従来例１のタイヤの測定値の逆数を１００とする指数で表示した。指数が大きいほど操縦安定性が優れていることを意味する。

本発明の実施形態からなる空気入りラジアルタイヤの子午線断面の半断面図である。 図１の空気入りラジアルタイヤのトレッド部における拡大半断面図である。 本発明の他の実施形態からなるタイヤのベルト層及びベルトカバー層の半断面を示した模式図である。 本発明の更に他の実施形態からなるタイヤのベルト層及びベルトカバー層の半断面を示した模式図である。

符号の説明

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 ビードフィラー
７ 補強ゴム層
８ ベルト層
９ ベルトカバー層
９ａ（ベルトカバー層の）複数層
１０ 主溝
１１ 凹部

Claims (7)

1. 左右一対のビードコアの外周にそれぞれビードフィラーを配置し、両ビードコアにそれぞれカーカス層の両端部を前記ビードフィラーを包み込むように係止させ、該カーカス層の外周にベルト層を配置し、該ベルト層の少なくとも両端部にタイヤ周方向に補強コードが巻回するベルトカバー層を覆うように配置した、偏平率が４０〜６５％の空気入りラジアルタイヤにおいて、
   前記ベルトカバー層を前記ベルト層の両端域で複数層にしてセンター域よりも剛性を高くし、かつ該複数層部分を前記ベルト層の最大幅端から５〜１０ｍｍ外側へ延長させ、前記ビードフィラーをＪＩＳ−Ａ硬度を７５〜１００にすると共に、ビードベースからの断面高さＨ1 をタイヤ断面高さＳＨの２０〜３０％にし、該ビードフィラーのタイヤ外側に該ビードフィラーに重複すると共にサイドウォール部まで延長する補強ゴム層を配置し、該補強ゴム層の硬度を前記ビードフィラーよりも低く、ｔａｎδを０．２０〜０．３０であると共に前記ビードフィラーよりも高くし、かつビードベースからの断面高さＨ2 をタイヤ断面高さＳＨの４５〜８０％にした空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記補強ゴム層のＪＩＳ−Ａ硬度が７５〜８０である請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。
3. 前記補強ゴム層の断面積Ｓｒの前記ビードフィラーの断面積Ｓｂに対する断面積比Ｓｒ／Ｓｂが０．９〜１．２である請求項１又は２に記載の空気入りラジアルタイヤ。
4. 前記ベルトカバー層の補強コードの４４Ｎ負荷時中間伸度が３〜９％であり、前記複数層における１層当たりの該補強コードのエンド数が４０〜７０本／50mmである請求項１，２又は３に記載の空気入りラジアルタイヤ。
5. 前記補強コードが、ナイロン６繊維、ナイロン６６繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維、ポリエチレンナフタレート繊維又は芳香族ポリアミド繊維からなる請求項４に記載の空気入りラジアルタイヤ。
6. トレッド部側壁のバットレス部にタイヤ周方向に連続する凹部を形成した請求項１〜５のいずれかに記載の空気入りラジアルタイヤ。
7. 前記ベルト層における最外層のベルト幅Ｗ1 をトレッド接地幅GCW の９７％〜１０６％にした請求項１〜６のいずれかに記載の空気入りラジアルタイヤ。
   
   

Images