JP2006151049A - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 タイヤ重量の増加やユニフォミティー、耐久性能などのタイヤ性能を損なうことなくタイヤのロードノイズ低減を達成する空気入りラジアルタイヤを提供する。
【解決手段】 タイヤＴのバットレス部４のカーカス２の外側に、経糸１１及び緯糸１２がナイロンマルチフィラメントで構成された平織物１０からなる補強層８がタイヤ周方向全周にわたり連続して配設される。前記補強層８のタイヤ断面高さにおける幅Ａは、該タイヤ断面最大幅位置Ｓとベルトプライ端部Ｐとの間のタイヤ断面高さΔＰＳの４０〜８０％であることが好ましい。
【選択図】 図１

Description

本発明は、空気入りラジアルタイヤに関し、さらに詳しくはロードノイズを低減することができる空気入りラジアルタイヤに関する。

自動車などの車両が走行すると、車室内においてロードノイズと呼ばれる騒音が発生する。このロードノイズはタイヤが路面の凹凸により加振され、この振動がタイヤからリム、車軸、車体といった伝播経路を伝い、最終的に車室内で共鳴して騒音となるもので、近年の自動車の高級化、高品質化に伴い、特に乗用車においては車両の静粛化要求が進みつつある中、タイヤとしての要求特性にもロードノイズによる車内騒音の低減が一層厳しく求められるようになっている。

タイヤに基づく車内騒音を低減するものとしては、例えば、８０Ｈｚ〜１６０Ｈｚの低周波数域のロードノイズ及び４０Ｈｚ領域のこもり音低減の方法として、サイド部の外側表面にリムライン近傍からトレッド方向に延びる突条をタイヤ周方向に間隔をおいて複数本形成する技術が開示されている（特許文献１）。

また、カーカスラインの適正化とバットレス部に不織布を埋設することで振動の腹となる部分の剛性を増加させ、全体の振動エネルギーレベルを下げることで２５０〜４００Ｈｚの高周波数域のロードノイズを低減することが開示されている（特許文献２）。

特開平１０−７６８１６号公報 特開平１０−１８１３０７号公報

しかし、上記特許文献１に開示された手法では突条の有る部分と無い部分とにサイドウォール部の剛性差が生じ、タイヤの振動が大きくなってユニフォミティーや乗り心地の低下が避けられないという問題があり、サイド部ゴム厚みの増加によるタイヤ重量増は避けられず昨今の軽量化要求に反するものとなる。また、特許文献２の技術では不織布の伸縮特性不足から、未加硫タイヤの２次成型工程や加硫工程でのタイヤ拡張時にバットレス部に埋設された不織布の伸びにバラツキを生じてタイヤ精度を低下させユニフォミティーを低下させるおそれがある。

低周波数域のロードノイズの改善については、上記文献に記載のようにタイヤの１次固有振動数をこれよりも低い領域にすること、すなわちタイヤの縦バネ定数を小さくすることにより比較的簡単に低減することができたが、２５０〜４００Ｈｚの高周波数域でのロードノイズをタイヤの軽量化や運動性能に影響することなく低減させる手段には有効なものがないのが現状であった。

そこで、本発明の目的は、タイヤ重量の増加やユニフォミティー、耐久性能などのタイヤ性能を損なうことなくタイヤのサイドウォール部における振動モードを適正化することで振動伝達特性を改善しタイヤのロードノイズ低減を達成することのできる空気入りラジアルタイヤを提供するものである。

本発明は、タイヤサイド部の振動が両端固定の弦の振動と同様であるという従来からの知見に基づいて、この振動モードがベルト端部とタイヤ最大幅部及びビード固定部が節となり、バットレス部とビード上方部が腹となるモードであることから腹となるバットレス部の振幅を制御することでタイヤの振動伝達特性を低減できること、特に２５０〜４００Ｈｚの高周波数域においてはその低減効果が大きいことに着目し、その振幅制御の方策を種々検討した。すなわち、サイドウォール部の振動モードを制御するために節に対して腹となるバットレス部の剛性を変化させることを種々試みた結果、タイヤ内部構造の変更、製造工数や材料コストの大きな増加を伴うことなく比較的簡易な手段によりバットレス部の剛性を最適に制御できる手段を見出し本発明の完成に至ったものである。

すなわち、本発明の空気入りラジアルタイヤは、少なくとも１プライのラジアルカーカスと、前記カーカスのタイヤ径方向外側のトレッド部に配された少なくとも１プライのベルトを備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、前記タイヤのバットレス部のカーカス外側に、経糸及び緯糸がナイロンマルチフィラメントで構成された平織物からなる補強層を該タイヤ周方向の全周にわたり連続して配設したことを特徴とする。

本発明の空気入りラジアルタイヤにおいては、前記補強層のタイヤ断面高さにおける幅が、該タイヤ断面最大幅位置とベルトプライ端部との間のタイヤ断面高さの４０〜８０％であり、また、前記平織物の経糸及び緯糸の繊度が、２４０〜７００ｄｔｅｘであることが好ましい。

本発明の空気入りラジアルタイヤによると、上記平織物よりなる補強層を配設することによってサイド部の縦バネ定数を増大させることなく捩り剛性を上げることで低周波数域のロードノイズを悪化させることなく、剛性の低いバットレス部の剛性を増大させてその振幅を小さくし、このバットレス部の振幅の変化が振動の節となるタイヤ最大幅部を介して腹となるビード上方部の振幅減少にも影響し、サイド部全体の振動伝達特性を低減することで低〜高周波数域に至るロードノイズを、とりわけ２５０〜４００Ｈｚの高周波数域におけるロードノイズを効果的に低減することができる。

ここで、平織物を採用することは、平織物の経糸及び緯糸がタイヤ径方向に対してほぼ等しい角度で配されることでバットレス部の剛性増加の最適化を図ると共に、タイヤ成型時に平織物のパンタグラフ挙動により平織物とカーカスコードのタイヤ周方向の拡張を均等にしてバットレス部の剛性分布を周方向に均一にし、ユニフォミティーや耐久性、操縦安定性等のタイヤ性能を損なうことなくロードノイズ低減効果を向上させることができ、またバットレス部への質量付加のようなタイヤ重量増を伴うこともなく、平織物の経糸及び緯糸の繊度と打ち込み密度を選択することで各種サイズや用途のタイヤのロードノイズ低減に対応することができる。

本発明の空気入りラジアルタイヤによれば、バットレス部のカーカス外側に平織物からなる補強層を該タイヤ周方向の全周にわたり連続して配設することで、バットレス部の剛性を適正化してサイド部の振動伝達特性を低減し、タイヤ重量の増加やユニフォミティー、耐久性や操縦安定性などのタイヤ性能を損なうことなくロードノイズを効果的に低減することができる。

以下に、本発明の実施の形態を図面を参照し説明するが、本発明はこの実施形態に限定されるものではない。

図１は本発明の実施形態に係る乗用車用の空気入りラジアルタイヤ（以下、ラジアルタイヤという）Ｔを示すタイヤ半断面図、図２はサイド部表面のゴムを一部切り取り除去したラジアルタイヤＴの部分側面図である。

本発明のラジアルタイヤＴは、トレッド部５と左右一対のサイドウォール部６及びビード部７とから構成され、タイヤセンターＣに対してほぼ９０°の角度でラジアルコード配列された１プライのカーカス２を左右一対のビード部７のビードコア１の周りで内側から外側に折り返して係止し、カーカス２の径方向外側のトレッド部５に埋設した２プライからなるベルト３を備え、タイヤ断面最大幅の位置Ｓとベルトプライ端部Ｐとの間にバットレス部４が位置している。

なお、図１では省略するが、ラジアルタイヤＴは、前記ベルト３の外側にタイヤ周方向にほぼ０°の角度で配設されたナイロンコードなどの有機繊維コードからなる、いわゆるキャッププライ及び、又はエッジプライを有するタイヤ構造であってもよい。

カーカス２は、ポリエステル、ナイロン、レーヨン、アラミドなどの有機繊維コードが主に使用され、また、ベルト３は、タイヤセンターＣに対して小角度（例えば、１５〜３５°）で交差するように２プライを積層したスチールコードなどの剛直コードでなるベルトプライからなり、前記カーカス１を締め付けトレッド部５の剛性を高め、操縦安定性や低転がり抵抗を向上している。

本発明のラジアルタイヤＴは、バットレス部４のカーカス２の外側にタイヤ周方向の全周にわたり経糸及び緯糸がナイロンマルチフィラメントで構成された平織物１０からなる補強層８を連続して配設したことを特徴とする。

上記補強層８は、図３に示すように、経糸１１及び緯糸１２がナイロンマルチフィラメントからなる平織物１０であり、その経糸１１及び緯糸１２をタイヤ径方向に対してほぼ等しい角度で交差するように配設されている。

すなわち、ラジアルタイヤＴの製造に際しては、経糸１１及び緯糸１２に対してそれぞれ４５°の角度で所定幅に裁断されたゴム被覆された平織物１０が、タイヤ１次成形時にその経糸１１及び緯糸１２をタイヤ径方向に対してそれぞれ４５°の角度でバットレス部の所定位置にカーカス外側の全周に配され、２次成形及び加硫成形時の拡張により経糸１１及び緯糸１２がタイヤ周方向で左右均等に角度変化しながら拡張されタイヤ成形されることで、図２に示すように所定幅の補強層８をバットレス部４に配設したラジアルタイヤＴが得られる。

ここで、経糸１１及び緯糸１２がタイヤ径方向に対してそれぞれ異なる角度で配される、或いは経糸１１と緯糸１２の一方をタイヤ径方向に沿って配した場合は、拡張時の経糸１１及び緯糸１２の伸張挙動が不均一になりユニフォミティーや操縦安定性を損ない本発明の目的を達成できなくなる。

この補強層８のタイヤ断面高さにおける幅Ａは、図１に示すように、ラジアルタイヤＴのタイヤ断面最大幅位置Ｓとベルトプライ端部の高さＰとの間のタイヤ断面高さΔＰＳの４０〜８０％であることが好ましい。補強層８のタイヤ断面高さの幅ＡがΔＰＳの４０％未満であるとタイヤ径方向に対する剛性分布の変化が小さすぎて振幅を減少させる効果が十分発現されず、８０％を越えると振動の節となるタイヤ最大幅部やベルト端部にも剛性変化の影響を及ぼしタイヤ全体の振動モードを変化させてしまい、逆にロードノイズを悪化させてしまうおそれがある。従って、上記範囲で個々のタイヤの振動モードに合わせて補強層８の配設位置（補強層８の中心高さ）と補強層のタイヤ断面高さの幅Ａを設定することで最適の効果が得られるようになり、特にバットレス部が振動の腹となりやすい扁平率が５０％以上のラジアルタイヤにおいてロードノイズ低減の効果が大きく得られる。

本発明においては、補強層８を構成する平織物１０は、その経糸１１及び緯糸１２にナイロンマルチフィラメントが使用される。ナイロンとしては、ナイロン６，ナイロン６６の１本当たりが３０〜４０ｄｔｅｘ程度のフィラメントで、構成フィラメント数が６本以上のマルチフィラメント糸がゴムとの接着性が良く、バットレス部での耐屈曲疲労性に優れる、高強度であり厚肉になることなく剛性を確保できるなどの理由から好ましく、コスト面でも有利となる。なお、フィラメント数が６本未満の場合は、ゴムのブリッジ効果が低くなって接着破壊を生じやすくし、また拡張時の経糸と緯糸間の滑りが悪化し伸張の均一性が低下する傾向にある。また、フィラメント数が多くなると平織物が厚くなるので、構成フィラメント数は１本当たりが３０〜４０ｄｔｅｘ程度のフィラメントでは２５本程度が上限となる。

また、前記ナイロンフィラメントからなる経糸１１と緯糸１２は、その繊度が２４０〜７００ｄｔｅｘであることが好ましく、２４０ｄｔｅｘより細いと補強層８が柔軟になりすぎてバットレス部４の十分な剛性増加が得られず、さらに平織物１０を挟むゴムのブリッジが不足し接着性の低下を招くことにもなり、７００ｄｔｅｘを越えるとゴム被覆された平織物が厚くなり拡張時の均等な伸張挙動が得難くなり、また補強層８の端部からの接着破壊や亀裂を生じやすくなり耐久性が低下するとともに厚みが増してタイヤの軽量化に反し好ましくない。

上記ナイロン以外のポリエステル、アラミド、レーヨンなどのマルチフィラメントを平織物の経糸及び緯糸として使用することも考えられるが、これらのマルチフィラメント糸はナイロンよりも低荷重での伸びが比較的小さく、拡張時のバットレス部における平織物の伸張挙動がナイロンに劣ることから伸張不良によるユニフォミティーや耐久性能の低下を生じやすくし、本発明ではナイロンが最も好適に使用される。

ここで、平織物１０の経糸１１及び緯糸１２の打ち込み密度は、バットレス部４に要求される剛性の程度により適宜調整することができるが、拡張時に交差角度をスムーズに変化させ、かつカーカス２との接着性を良好に維持する観点から２０〜５０本／５０ｍｍ程度、より好ましくは２５〜４５本／５０ｍｍ程度が望ましい範囲であり、経糸１１及び緯糸１２の繊度との関係を考慮して公知の方法に従い平織物１０を製織することができる。前記密度が５０本／５０ｍｍを越えると、経糸１１と緯糸１２が接近して接着性を低下させるとともに、織物端部からの亀裂を生じやすくし好ましくない。なお、経糸１１及び緯糸１２の繊度、打ち込み密度は、拡張時の経糸１１及び緯糸１２の角度変化をスムーズにかつ均一にするため、同じ繊度、密度を使用することが好ましい。

この平織物１０による補強層８は、そのパンタグラフ形態によってバットレス部４の縦バネ定数を増大させることなく捩り剛性を維持して低周波数域のロードノイズを損なうことなく、バットレス部４の剛性を最適に増加することで振動の振幅を小さくし、またバットレス部４の振幅変化が隣接するタイヤ最大幅部の節を介して振幅の腹となるビード上方部に影響しサイド部の振動伝達特性を低減することにより、特に２５０〜４００Ｈｚの高周波数域におけるロードノイズの低減に効果を発揮することができる。

このように平織物１０をバットレス部４に配設しバットレス部剛性を制御するものは、タイヤ成型工程や加硫時の拡張において平織物１０がタイヤ周方向に均一に拡張することからカーカスプライの拡張にも悪影響することがなく、ユニフォミティーや耐久性、操縦安定性等を損なうことがなく、またサイド部への質量付加によるタイヤ重量増を伴うことなく、さらにタイヤ構造等の設計変更を要することなく比較的容易な手法で効果的にロードノイズの低減を実現することができる。

なお、平織物１０に代えてタイヤコードの簾織物を使用することも考えられるが、拡張時の変形応力が大きくかかるバットレス部において、コードの配列角度がタイヤ径方向で変化したりコード密度の乱れを生じやすくし、剛性分布が周方向及び径方向でばらつきやすくなり、ユニフォミティーや耐久性を低下させる問題がある。簾織物を２層以上で用いることは、上記問題を軽減するが補強層の厚みが増加しタイヤ重量増や剛性が高くなりすぎて乗り心地の低下のおそれがある。

以下、実施例に基づいて本発明をさらに詳しく説明する。

表１に示す仕様に従い、ナイロン６６（Ｎｙ６６）のフィラメント数１４本、４７０ｄｔｅｘのマルチフィラメント糸（比較例４はフィラメント数２８本、９４０ｄｔｅｘを使用）を経糸及び緯糸として製織した平織物、Ｎｙ６６、９４０ｄｔｅｘ／２のコードを簾織物に製織（打ち込み密度２６本／５０ｍｍ、緯糸に３００ｄｔｅｘ綿糸を４本／５０ｍｍで打ち込み）した簾織物（比較例５）をそれぞれゴム被覆し、経糸及び緯糸に対して４５°の角度で所定幅に裁断したものをバットレス部補強層に適用し、図５に示す補強層を持たない従来構造のタイヤを比較例１（コントロール）とし、図１に示す補強層を配設した各実施例、比較例のラジアルタイヤを試作し、下記の試験方法に従いバットレス部剛性、ロードノイズ（Ｒ．Ｎ）、ユニフォミティー（ＲＦＶ）、及びドラム耐久性能の評価を行った。タイヤサイズは１９５／６５Ｒ１５ ９１Ｓである。その評価結果を表１に示す。

なお、各試作タイヤは、カーカスはポリエステル１６７０ｄｔｅｘ／２（打ち込み密度２３本／２５ｍｍ）の１プライ、ベルト層はスチールコード２＋２×０．２５（打ち込み密度１９本／２５ｍｍ）の交差角度２３度の２プライとして使用した。

［バットレス部剛性］
図４に示すように、各タイヤのバットレス部からタイヤ径方向に幅２５ｍｍの短冊状の試料を切り出し、これを支点間距離Ｌ＝４０ｍｍで配置した一対の直径＝１０ｍｍの丸棒上に載せ、中央部に力Ｆをかけて力Ｆとバットレス部の変位量との関係をオートグラフ（島津製作所（株）製）を用いて調べた。一定の力Ｆをかけた時のバットレス部の変位量を比較例１を１００とする指数で示した。数値が大きいほどバットレス部の剛性が高いことを示す。

［ロードノイズ］
標準リムを用いて内圧２００ｋＰａに調整し国産２０００ｃｃ乗用車の全輪に同一試験タイヤを装着し、運転席と後席右側の２名乗車により、メーター読みにて６０Ｋｍ／ｈの定常走行で、マイク位置を前席および後席の運転席側窓寄りの耳元で、騒音計により騒音を測定することにより行った。比較例１を１００とする指数で示した。数値が小さいほどロードノイズが低減され優れている。

［ユニフォミティー（ＲＦＶ）］
ＪＡＳＯ Ｃ６０７の自動車用タイヤのユニフォミティー試験方法に準拠してラジアルフォースバリエーション（ＲＦＶ）を測定し、比較例１を１００とする指数で示した。数値が小さいほど良好である。

［ドラム耐久性］
米国自動車安全基準ＦＭＶＳＳ１０９に規定の耐久性試験に準拠してドラム試験を行い、規定時間走行して異常が認められないものを「○」、規定時間走行できたが補強層端部に亀裂の発生が認められたものを「×」として示した。

表１に示す結果から明らかなように、Ｎｙ６６の４７０ｄｔｅｘマルチフィラメント糸を経緯糸とする平織物を補強層として、そのタイヤ断面高さにおける幅が該タイヤ断面最大幅位置とベルトプライ端部との間のタイヤ断面高さの４０〜８０％で用いた実施例１〜３は、従来の補強層の無い比較例１に比べ、ユニフォミティーを低下させることなくロードノイズを低減し、耐久性能にも問題がないことが分かる。

これに対して、補強層のタイヤ断面高さの幅が狭い比較例２ではバットレス部の剛性変化が少なくロードノイズ低減効果が得られない。補強層のタイヤ断面高さの幅が広くタイヤ最大幅部分に補強層端部が接近した比較例３はサイド部全体の振動モードを変化させてロードノイズを悪化させる結果となった。また、バットレス部の剛性を増加させるために９４０ｄｔｅｘの太い経糸と緯糸を平織物に用いた比較例４はロードノイズは低減されるが平織物の拡張が不均一となってユニフォミティーを低下させるとともに平織物端部に亀裂を生じて耐久性が悪化し、補強層に９４０ｄｔｅｘ／２からなる１枚の簾織物を配した比較例５は拡張時に補強層の上下端部でＳ字状にコードが流れ、かつ周方向にもコード分布が乱れてユニフォミティーが悪化し、ドラム評価でコード分布の乱れた位置に亀裂が発生し耐久性が劣る。

以上説明したように、本発明の空気入りラジアルタイヤは、乗用車用からトラック・バス用などの各種サイズのタイヤに適用し振動伝達特性を改善しロードノイズを低減することができるが、特に乗用車やミニバンなどの乗用目的に使用される比較的小型の空気入りラジアルタイヤに有用である。

実施形態の空気入りラジアルタイヤの半断面図である。 同上タイヤのサイド部ゴムを一部除去したタイヤ側面図である。 平織物の部分拡大図である。 バットレス部剛性の測定方法を示す説明図である。 従来例の空気入りラジアルタイヤの半断面図である。

符号の説明

２……カーカス
３……ベルト
４……バットレス部
５……トレッド部
６……サイドウォール部
７……ビード部
８……補強層
１０……平織物
１１……経糸
１２……緯糸
Ｔ……空気入りラジアルタイヤ
Ａ……補強層のタイヤ断面高さの幅
Ｓ……タイヤ最大幅部
Ｐ……ベルト端部

Claims (3)

1. 少なくとも１プライのラジアルカーカスと、前記カーカスのタイヤ径方向外側のトレッド部に配された少なくとも１プライのベルトを備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、
   前記タイヤのバットレス部のカーカス外側に、経糸及び緯糸がナイロンマルチフィラメントで構成された平織物からなる補強層を該タイヤ周方向の全周にわたり連続して配設した
   ことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記補強層のタイヤ断面高さにおける幅が、該タイヤ断面最大幅位置とベルトプライ端部との間のタイヤ断面高さの４０〜８０％である
   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. 前記平織物の経糸及び緯糸の繊度が、２４０〜７００ｄｔｅｘである
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りラジアルタイヤ。
   
   

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