JP2006137315A - 空気入りラジアルタイヤ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、空気入りラジアルタイヤにおいて、走行時のロードノイズを抑制すると共に、高速耐久性を向上させることを目的とする。
【解決手段】ベルト補強層１４のショルダー領域１４Ａにおけるコード２２の弾性率を中央領域１４Ｂよりも高くして、タイヤの径２次モードの周波数をより高周波側をシフトさせ、これによりロードノイズを抑制し、乗り心地も確保しながら、ショルダー領域１４Ａの剛性の向上による高速耐久性をも確保する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ロードノイズを抑制でき、かつ高速耐久性に優れた空気入りラジアルタイヤ及びその製造方法に関する。

これまで、ロードノイズの改良手法として様々なものが考案されてきており、その中で主なものとしては、例えばサイドウォール部の剛性を下げる、トレッドを厚くする、又はＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）レイヤーを用いるといった手法がある。

サイドウォール部の部材の剛性を下げると、路面からの入力が低減して、ロードノイズが低減する。また、トレッドを厚くすると、路面からの入力のエンベロープ性が向上し、ロードノイズが低減する。ＰＥＮレイヤーを用いると、タイヤの径２次モードの周波数をロードノイズ帯域から外す（より高周波側へシフトさせる）ことができ、これによりロードノイズが低減する。

特許文献１には、ベルト保護層にアラミド繊維とナイロン繊維との混撚りコードを用い、弾性率が低速走行時は低く、高速走行時は高くなるようにし、ロードノイズと高速耐久性の両立を図った技術が開示されている。

また、特許文献２には、高弾性フィラメントと低弾性フィラメントを撚り合わせることで、高速耐久性を向上させる技術が開示されている。
欧州特許第１０７５９６８Ａ号公報 特許第２７５７９４０号公報

しかしながら、上記した従来例では、ある程度の効果は得られるものの、近年の更に厳しいノイズ低減要求には対応できない状況となってきている。

例えば、サイドウォール部の剛性を下げたり、トレッドを厚くするといった手法は、車輌の操縦安定性の悪化につながり、低ロードノイズと操縦安定性の両立といった新たな課題が生じる。トレッドを厚くする手法では、高速耐久性の悪化も懸念される。

また、ＰＥＮレイヤーを用いる手法では、トレッド全幅に渡って剛性が向上するため、乗り心地の悪化につながるほか、最近の検討によると、２５０Ｈｚ付近に突出したピークを持つ空洞共鳴音が発生することがわかり、静粛性が要求される高級車で特に問題になることが多い。

ベルト保護層にアラミド繊維とナイロン繊維の混撚りコードを用いると（特許文献１参照）、そのコード特性から高歪領域で弾性率が高くなるが、トレッド全幅に渡って剛性が向上するため、やはり乗り心地の悪化につながってしまう。

以上のように、従来技術では、操縦安定性や乗り心地等の他性能に影響を与えることなく、ロードノイズのみを抑制することは難しく、更なる静粛性への要求を満たすことができない。

本発明は、上記事実を考慮して、ロードノイズを抑制することができ、かつ高速耐久性に優れた空気入りラジアルタイヤを提供することを目的とする。

請求項１の発明は、ビードコアを有する一対のビード部間に跨ってトロイド状をなすカーカスの本体部のタイヤ径方向外側に配置されたベルトと、該ベルトのタイヤ半径方向外側に配置されタイヤ周方向に巻き付けられたベルト補強層とを有する空気入りラジアルタイヤであって、前記ベルト補強層は、弾性率の異なる複数の有機繊維を混撚りしてなるコードを有し、前記ベルトの両側縁を覆うショルダー領域の前記コードの弾性率が中央領域の前記コードの弾性率より高いことを特徴としている。

ここで、径２次モードとは、タイヤが真円から楕円形に変形するモードであり、周波数は１００Ｈｚ程度である。

コードを構成する複数の有機繊維における各弾性率間の差は、最も低い弾性率の少なくとも８００％である。

ショルダー領域とは、ベルトの両側縁を覆う領域であって、該ベルトの幅に対して、タイヤ幅方向外側に１５％、タイヤ幅方向内側に３０％の範囲をいう。より好ましくはタイヤ幅方向外側に１０％、タイヤ幅方向内側に２０％であり、更に好ましくはタイヤ幅方向外側に８％、タイヤ幅方向内側に１５％である。中央領域とは、ベルト補強層において、ショルダー領域に挟まれた領域をいう。

弾性率については、弾性率が高いと変形し難く、低いと変形し易いことを示している。

請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤでは、ベルト補強層のショルダー領域におけるコードの弾性率を中央領域よりも高くしているので、タイヤの径２次モードの周波数をより高周波側をシフトさせることができ、これによりロードノイズが抑制され、かつショルダー領域の剛性が高くなるので高速耐久性も確保することができる。

ベルト補強層のショルダー領域におけるコードの弾性率を高く、中央領域におけるコードの弾性率を低くするための手段としては、空気入りラジアルタイヤを拡張させて作る拡張式の成型方法を用いる他、コードをベルトの周方向に巻き付けるときに、巻付け速度を変化させる方法や、又は巻付け張力を変化させる方法等がある。

また、中央部が半径方向外方に凸のＲ形状となっているＢＴドラム上で、ベルト及びベルト補強層を成型し、その拡張率を中央領域において低く、ショルダー領域において高くする方法がある。

更に、加硫時にモールドの外側のラインを変えて、ショルダー領域が中央領域よりも大きく拡張するようにして弾性率を変化させることが可能である。

請求項２の発明は、請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤにおいて、加硫前の生タイヤ状態での前記ベルトの周長に対する加硫後における該ベルトの周長の比率である拡張率について、前記ショルダー領域に位置する前記ベルトの前記拡張率が、前記中央領域に位置する前記ベルトの前記拡張率よりも大きいことを特徴としている。

請求項２に記載の空気入りラジアルタイヤでは、加硫工程において、ベルト補強層のショルダー領域に位置するベルトの拡張率を、中央領域に位置するベルトの拡張率よりも大きくしているので、製品タイヤの状態でベルト補強層のショルダー領域におけるコードの弾性率が中央領域よりも高くなる。これにより、タイヤの径２次モードの周波数をより高周波側をシフトさせることができ、ロードノイズが抑制される。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の空気入りラジアルタイヤにおいて、前記ベルト補強層が３％伸長した状態における前記コードの応力が、前記中央領域で２．４ｇ／ｄ（グラム／デニール）以下であり、前記ショルダー領域で３．０ｇ／ｄ以上であることを特徴としている。

ここで中央領域の応力を２．４ｇ／ｄとしたのは、操縦安定性に必要な周方向剛性を得つつ、乗り心地の悪化を抑制するためである。また、ショルダー領域の応力を３．０ｇ／ｄ以上としたのは、タイヤ径２次モードを、ロードノイズ低減に効果がある周波数までシフトさせるためである。

請求項３に記載の空気入りラジアルタイヤでは、ベルト補強層が３％伸長した状態におけるコードの応力が、中央領域で低くショルダー領域で高くなっている、即ち製造時においてショルダー領域の拡張率が中央領域の拡張率よりも大きくなるようにしているので、タイヤの径２次モードの周波数をより高周波側をシフトさせることができ、ロードノイズが抑制される。

請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の空気入りラジアルタイヤにおいて、前記コードは、２本のアラミド繊維と１本のナイロン繊維とで構成された混撚りコードであることを特徴としている。

請求項４に記載の空気入りラジアルタイヤでは、コード特性（歪みと荷重との関係）に変曲点を有するアラミド繊維とナイロン繊維の混撚りコードを使用しているので、予め与えておく歪み量の調節により使用したい弾性率を得ることができ、これによってベルト補強層のショルダー領域におけるコードの弾性率を中央領域よりも高くすることができ、タイヤの径２次モードの周波数をより高周波側をシフトさせることができる。

請求項５の発明は、左右のビードコア間に跨ってトロイド状をなすカーカスの本体部のタイヤ径方向外側にベルトを巻き付け、該ベルトのタイヤ半径方向外側においてタイヤ周方向にベルト補強層を巻き付けて生タイヤとし、該生タイヤを加硫して空気入りラジアルタイヤとする空気入りラジアルタイヤの製造方法において、加硫前の前記生タイヤ状態での前記ベルトの周長に対する加硫後における該ベルトの周長の比率である拡張率について、前記ベルト補強層のうち前記ベルトの両側縁を覆うショルダー領域に位置する該ベルトの前記拡張率が、前記ベルト補強層の中央領域に位置する前記ベルトの前記拡張率よりも大きくなるようにすることを特徴としている。

請求項５に記載の空気入りラジアルタイヤの製造方法では、加硫工程において、ベルト補強層のショルダー領域に位置するベルトの拡張率を、中央領域に位置するベルトの拡張率よりも大きくしているので、ベルト補強層のショルダー領域におけるコードの弾性率が中央領域よりも高くなり、径２次モードの周波数がより高周波側をシフトしたロードノイズが低い空気入りラジアルタイヤを製造することができる。

ベルト補強層のショルダー領域に位置するベルトの拡張率を高く、中央領域に位置するベルトの弾性率を低くするための手段としては、空気入りラジアルタイヤを拡張させて作る拡張式の成型方法を用いる他、中央部が半径方向外方に凸のＲ形状となっているＢＴドラム上で、ベルト及びベルト補強層を成型し、その拡張率を中央領域において低く、ショルダー領域において高くする方法がある。更に、加硫時にモールドの外側のラインを変えることでも拡張率を変化させることが可能である。

以上説明したように、本発明の空気入りラジアルタイヤによれば、ロードノイズを抑制することができ、かつ高速耐久性に優れた空気入りラジアルタイヤを提供できる、という優れた効果を有する。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。本実施の形態に係る空気入りラジアルタイヤ１０は、図１及び図２において、ベルト１２と、ベルト補強層１４とを有している。

ベルト１２は、ビードコア１８を有する一対のビード部１６間に跨ってトロイド状をなすカーカス２０の本体部２０Ａのタイヤ径方向外側に配置されたものであって、例えば２層のバイアス積層構造に構成されている。

ベルト補強層１４は、ベルト１２のタイヤ半径方向外側に配置され、弾性率の異なる複数の有機繊維、例えば２本のアラミド繊維と１本のナイロン繊維とを混撚りしてなるコード２２をタイヤ周方向に巻き付けたものであって、ベルト１２の両側縁を覆うショルダー領域１４Ａのコード２２の弾性率が中央領域１４Ｂのコード２２の弾性率より高くなるように構成されている。

ショルダー領域１４Ａのコード２２の弾性率を、中央領域１４Ｂのコード２２の弾性率よりも高くするための手段としては、例えば空気入りラジアルタイヤ１０を拡張させて作る拡張式の成型方法を用いる他、ベルト補強層１４の巻き付ける時の巻付け速度又は巻付け張力を変化させる方法がある。

また、中央部が半径方向外方に凸のＲ形状となっているＢＴドラム上で、ベルト及びベルト補強層を成型し、その拡張率を中央領域において低く、ショルダー領域において高くする方法がある。更に、加硫時にモールドの外側のラインを変えることでも弾性率を変化させることが可能である。

拡張式の成型方法では、ショルダー領域の拡張率が、中央領域の拡張率よりも大きくなるようにする。ここで、拡張率とは、加硫前の生タイヤ状態でのベルト１２の周長に対する加硫後における該ベルト１２の周長の比率である。

従来のタイヤの製造方法では、タイヤの中央領域の拡張率がショルダー領域の拡張率に比べて大きく、その結果中央領域にあるベルト補強層が高弾性率の状態になってしまい、タイヤの変形モードがノイズ抑制に対して不利なものとなってしまっていたため、本実施の形態では、ショルダー領域の拡張率を中央領域よりも大きく設定している。

コード２２の物性（歪みと荷重との関係）は、図３に示すように、低弾性域２４と高弾性域２６とが、変曲点２８を挟んで存在するという特徴がある。

そこで、コード２２の物性として、ベルト補強層１４の中央領域１４Ｂには、低弾性域２４を使用し、ショルダー領域１４Ａには、高弾性域２６を使用している。

その違いは、例えば、図４及び図５に示すように、コード２２において３％の歪みが生じる荷重が、ショルダー領域１４Ａでは約１６ｋｇｆであるのに対し、中央領域１４Ｂでは約９ｋｇｆであり、ショルダー領域の方が高剛性である。

一般に、タイヤのトレッドのショルダー領域では、高速走行時にタイヤが迫り出すという現象が顕著に見られ、ドラム試験を行うと、該ショルダー領域のゴムがちぎれて飛ぶチャンクアウトや、ゴムが熱で溶けたような状態になる、いわゆるブローによる故障が見られることから、このショルダー領域の迫出しを抑制すると高速耐久性の向上につながると考えられる。

そこで、具体的には、ベルト補強層が３％伸長した状態でのコードの応力が、中央領域１４Ｂで２．４ｇ／ｄ以下となり、ショルダー領域１４Ａで３．０ｇ／ｄ以上となるように設定することで、ショルダー領域１４Ａに位置するトレッド３０の迫出しを抑制することができ、従来以上の高速耐久性を確保することができる。

しかも中央領域１４Ｂでは、コード２２の低弾性域２４を使用するので、乗り心地の悪化も抑えることができ、ロードノイズの悪化も抑制することができる。
（試験例）
表１に示すように、ベルト補強層のショルダー領域と中央領域とで弾性率を変化させて製造した空気入りラジアルタイヤについて、ノイズと高速耐久性について試験を行った。タイヤサイズは２３５／５０Ｒ１８、ホイールサイズは７．５ＪＪである。

比較例及び本発明における混撚りコードは、２本の１５００ｄのアラミド繊維と、１本の１２６０ｄのナイロン繊維を夫々２９回／１０ｃｍで下撚りを与えた後、逆方向に２９回／１０ｃｍ上撚りをかけたものである。従来例におけるコードは、２本の１２６０ｄのナイロン繊維を夫々２５回／１０ｃｍで下撚りを与えた後、逆方向に２５回／１０ｃｍ上撚りをかけたものである。
（ノイズ試験方法）
路面は、本願出願人所有のテストコース、車輌はトヨタ自動車株式会社製造のセルシオ（ＵＡ−ＵＣＦ３０）、空気圧は２３０ｋＰａ、荷重はドライバー１名＋６０ｋｇｆ、走行速度は６０ｋｍ／ｈである。

（高速耐久ドラム試験方法）
ドラム直径は１．７０７ｍ、室温は３８±３℃、空気圧は３２０ｋＰａ、荷重は４９５ｋｇｆで、２０分走行につき１０ｋｍ／ｈずつ速度を上げていき、空気入りラジアルタイヤが故障するまで行った。故障時速度の一段階前の速度（故障時速度−１０ｋｍ／ｈ）を高速耐久性の評価値としている。

各々の試験結果は、表１に示す通りである。ノイズについては、本発明は、従来例に対して−２．１ｄＢという良好な結果が得られ、高速耐久性についても、従来例が３００ｋｍ／ｈであるのに対し、３３０ｋｍ／ｈと向上している。

空気入りラジアルタイヤの断面図である。 カーカス、ベルト及びベルト補強層の積層状態を示す部分破断平面図である。 コードの物性を示す線図である。 ショルダー領域におけるコードの物性を示す線図である。 中央領域におけるコードの物性を示す線図である。

符号の説明

１０ 空気入りラジアルタイヤ
１２ ベルト
１４ ベルト補強層
１４Ａ ショルダー領域
１４Ｂ 中央領域
１６ ビード部
１８ ビードコア
２０ カーカス
２０Ａ 本体部
２２ コード

Claims (5)

1. ビードコアを有する一対のビード部間に跨ってトロイド状をなすカーカスの本体部のタイヤ径方向外側に配置されたベルトと、該ベルトのタイヤ半径方向外側に配置されタイヤ周方向に巻き付けられたベルト補強層とを有する空気入りラジアルタイヤであって、
   前記ベルト補強層は、弾性率の異なる複数の有機繊維を混撚りしてなるコードを有し、前記ベルトの両側縁を覆うショルダー領域の前記コードの弾性率が中央領域の前記コードの弾性率より高いこと、
   を特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
2. 加硫前の生タイヤ状態での前記ベルトの周長に対する加硫後における該ベルトの周長の比率である拡張率について、前記ショルダー領域に位置する前記ベルトの前記拡張率が、前記中央領域に位置する前記ベルトの前記拡張率よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。
3. 前記ベルト補強層が３％伸長した状態における前記コードの応力が、前記中央領域で２．４ｇ／ｄ以下であり、前記ショルダー領域で３．０ｇ／ｄ以上であること、
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の空気入りラジアルタイヤ。
4. 前記コードは、２本のアラミド繊維と１本のナイロン繊維とで構成された混撚りコードであることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の空気入りラジアルタイヤ。
5. 左右のビードコア間に跨ってトロイド状をなすカーカスの本体部のタイヤ径方向外側にベルトを巻き付け、該ベルトのタイヤ半径方向外側においてタイヤ周方向にベルト補強層を巻き付けて生タイヤとし、該生タイヤを加硫して空気入りラジアルタイヤとする空気入りラジアルタイヤの製造方法において、
   加硫前の前記生タイヤ状態での前記ベルトの周長に対する加硫後における該ベルトの周長の比率である拡張率について、前記ベルト補強層のうち前記ベルトの両側縁を覆うショルダー領域に位置する該ベルトの前記拡張率が、前記ベルト補強層の中央領域に位置する前記ベルトの前記拡張率よりも大きくなるようにすることを特徴とする空気入りラジアルタイヤの製造方法。

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