JP2009067220A

JP2009067220A - タイヤリム組立体

Info

Publication number: JP2009067220A
Application number: JP2007237562A
Authority: JP
Inventors: Kazuto Fujita; 一人藤田
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2007-09-13
Filing date: 2007-09-13
Publication date: 2009-04-02

Abstract

【課題】主気室１１内のリム外周面１ａに薄板よりなる隔壁２が配設され、隔壁２によって区画された副気室３を有するタイヤリム組立体１０において、タイヤ１が、路面の凹凸によって衝撃を受けた場合でも隔壁２と接触しないようにする。
【解決手段】
カーカス７を、タイヤ赤道面における周方向幅10mm当たりの、タイヤ子午線面内の曲げ剛性が400〜4500N・mm²となるよう構成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、多数本の補強材を配列してなるカーカスを両ビードコア間に設けたタイヤと、このタイヤを装着するリムとよりなり、これらによって囲まれた主気室内のリム外周面上に、薄板よりなる隔壁で区画された副気室が配設され、この副気室は前記隔壁に設けられた貫通穴を通してのみ前記主気室に連通するよう構成されてなるタイヤリム組立体に関し、特に、前記薄板よりなる隔壁の耐久性を確保することができるものに関する。

従来から、図１に、断面図で示すような、多数本の補強材を配列してなるカーカス９７を両ビードコア８間に設けたタイヤ９１と、このタイヤ９１を装着するリム１とよりなるタイヤリム組立体９０が知られており、このタイヤリム組立体９０には、リム１とタイヤ９０とによって囲まれた主気室１１内のリム外周面１ａ上に、薄板よりなる隔壁２で区画された副気室１２が配設され、副気室１２は、隔壁２に設けられた貫通穴３を通してのみ主気室１１に連通するよう構成されている（例えば、特許文献１参照）。このような副気室１２は、ヘルムホルツ型共鳴器を構成し、所謂ロードノイズと呼ばれる、車両走行中のタイヤの変形に起因して発生する主気室１２の空洞共鳴音に対して、これを吸音し車両走行時のノイズを低減することができる。

ここで、主気室１１の空洞共鳴音の周波数は、主気室１１の容積によって変化するが、上記ノイズが問題となる乗用車においては、180〜300Hzの範囲にあり、一方、副気室１２によって吸音できる共鳴音の周波数f₀は、以下の式で表される。

ただし、
V：副気室の容積（cm³）
S：貫通穴の断面積（cm²）
L：貫通穴の長さ（cm）

以上のことから、主気室１１の空洞共鳴音を吸音するためには、f₀が180〜300Hの範囲に入るよう副気室１２の容積Vを十分に大きくする必要があり、これに必要な副気室１２の容積を確保しようとすると、副気室１２のタイヤ幅方向、タイヤ周方向のそれぞれの長さには限度があるので、副気室１２のタイヤ半径方向の長さ（高さ）を大きくする必要があり、具体的には、乗用車用タイヤの場合、副気室１２のタイヤ半径方向最外部を、リムのビードシート面から60mm外側に位置させなければならない場合もある。
特開２００２−０７９８０２号公報

しかしながら、副気室の高さを高くすると、タイヤの内圧が低い状態で走行した場合や、車両走行時、タイヤが路面の凹凸によって衝撃を受けた場合、図２に示すように、サイドウォール部が大きく撓み、トレッド部の内側面が隔壁２の頂部に当たってしまう可能性があり、これに対して、隔壁２はリムの軽量化のためこれを薄肉の板で作られているので、トレッド部の内側面が隔壁２を壊したり変形させたりする虞が十分ある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、タイヤが、低内圧で走行したり、路面の凹凸によって衝撃を受けたりした場合でも前記隔壁と接触することのないタイヤリム組立体を提供することを目的とする。

本発明は、多数本の補強材を配列してなるカーカスを両ビードコア間に設けたタイヤと、このタイヤを装着するリムとよりなり、これらによって囲まれた主気室内のリム外周面上に、薄板よりなる隔壁で区画された副気室が配設され、この副気室は前記隔壁に設けられた貫通穴を通して前記主気室に連通するよう構成されてなるタイヤリム組立体において、
前記カーカスは、タイヤ赤道面における周方向幅10mm当たりの、タイヤ子午線面内の曲げ剛性が400〜4500N・mm²であることを特徴とするタイヤリム組立体である。

そして、前記補強材はスチールコードで構成され、その撚り構造は１ｘN、もしくは、１＋Nであるのが好ましい。

本発明によれば、前記タイヤのカーカスは、タイヤ赤道面における周方向幅10mm当たりの、タイヤ子午線面内の曲げ剛性が400〜4500N・mm²であるので、サイドウォール部の剛性を高め、内圧が低下したり、路面から衝撃を受けたりしてもタイヤのトレッド部の内面が副気室を形成する隔壁に接触するのを防止することができ、好ましくは、前記補強材はスチールコードで構成され、その撚り構造は１ｘN、もしくは、１＋Nとすることにより、車両の高速走行に伴う遠心力によってリムに取り付けられている副気室形成用の隔壁が外れて飛散しタイヤをバーストさせるのを防止することができる。

本発明の実施形態について、図に基づいて説明する。図３は、本発明に係るタイヤリム組立体を示す断面図であり、また、図４は、図３のＡ−Ａ矢視に対応する断面図であり、リム１とこのリム１に装着されたタイヤ４とよりなるタイヤリム組立体１０において、リム１およびタイヤ４によって囲まれた主気室１１内のリム外周面１ａに、隔壁２によって区画された副気室１２が配設されていて、副気室１２は、隔壁２に設けられた貫通穴３を通してのみ主気室１１に連通している。この副気室１２は、貫通穴３と協働して、主気室１１にて発生する空洞共鳴音を吸音するヘルムホルツ型共鳴器として機能するが、この共鳴器を効果的に機能させるためには、先に述べたように副気室１２のタイヤ半径方向の長さ（高さ）を十分大きくする必要があり、具体的には、乗用車用のタイヤの場合、この副気室１２を区画する隔壁２のタイヤ半径方向最外部の、リム１のビードシート面１ｂからのタイヤ半径方向高さFを60mmとすれば、これを効果的に防止することができる。

また、隔壁２は、軽量化のため隔壁として機能するのに必要な最低限の厚さとすることが望ましく、例えば、これをアルミニウム製の薄板で形成した場合、その厚さを0.5〜3mmとするのが好ましく、これを0.5mm未満とした場合には、剛性不足のため共鳴音吸音効果を発揮させることができなくなる可能性があり、一方、これを、3mmを越えるものとした場合には、重量的に問題となってしまう。

なお、副気室１２は、図４に示したような周方向に連続するものの他、図５に示すように、周方向には複数の気室に分割されているものであってもよく、この場合、周方向のアンバランスが発生しないよう、回転対称性を備えさせることが重要である。

リム１とともにタイヤリム組立体１０を構成するタイヤ４は、一対のビードコア８がそれぞれ配置されたビード部と、両側部をビードコア８の周りで半径方向外側に折り返された一層以上のカーカスプライよりなるカーカス７と、一対のビードコア８の半径方向外側に配置されたそれぞれのビードフィラ１５と、トレッド部１４においてカーカス７の外側に配設されたベルト９とよりなるが、タイヤ４の特徴として、カーカス７は、タイヤ赤道面における周方向幅10mm当たりの、タイヤ子午線面内の曲げ剛性が、従来は、50N・mm²未満であるのに対して、400〜4500N・mm²の範囲にあり、このように、上記曲げ剛性を400N・mm²以上とすることによって、主気室１１の内圧が低い状態で走行したり路面からの衝撃を受けたりした場合に、もしサイドウォール部にビードフィラ１５を配置しただけのタイヤ４の場合には起きるであろう、サイドウォール部５が大きく撓むことによるトレッド部１４の隔壁２頂部への衝突を防止することができる。

ここで、タイヤ赤道面における周方向幅10mm当たりの、タイヤ子午線面内の曲げ剛性とは、タイヤ赤道面に沿って測った幅が10mmのカーカス部分について、これをタイヤ子午線面内、すなわち、タイヤ中心軸線を含む面内で曲げ変形させたときの剛性であり、カーカス７のタイヤ子午線面内の曲げ変形に対する断面二次モーメントI_xと、カーカス７の平均縦弾性係数EI_avとの積として表すことができ、例えば、図６（ａ）に斜視図で例示するような、補強材１７をラジアル方向に向けて配列させた１層のカーカスプライよりなるカーカスの場合には、カーカス７の総厚さをD、カーカス７の単位周方向幅をb（＝10mm）、単位周方向幅bのカーカス部分の断面積S_t（＝Dｘｂ）、面積S_t中に含まれる補強材（例えばスチールコード）の総断面積をS_cd、補強材１７の縦弾性係数をEI_cdとしたとき、断面二次モーメントI_xおよび平均縦弾性係数EI_avは、それぞれ、式（１）および式（２）のように表すことができる。但し、式（２）において、カーカス７における補強材１７以外のゴム部分の縦弾性係数は、補強材のそれに対して無視できるほど小さいのでゼロであると仮定している。

なお、S_cdは、補強材１本の直径をdとし、断面積S_tに含まれる補強材の本数をNとして、式（３）で表すことができる。

図６（ｂ）は、補強材１７をラジアル方向に向けて配列させた２層のカーカスプライよりなるカーカス７Aを示す斜視図であり、この場合も、２層の総厚さをDとすることにより、断面二次モーメントI_xおよび平均縦弾性係数EI_avを、それぞれ、式（１）および式（２）のように表すことができる。

なお、カーカス７の、タイヤ赤道面における周方向幅10mm当たりの、タイヤ子午線面内の曲げ剛性が4500 N・mm²を越えたものにすると、サイドウォール部の柔軟性を損ない乗り心地を悪化させることになってしまう。

また、カーカス７の補強材１７をスチールコードで構成し、その撚り構造を１ｘN、もしくは、１＋Nとするのが好ましく、このことによって、カーカス７の強度を高め、タイヤ４の高速回転によって副気室１２を形成する隔壁２のリム１への取り付けが外れて隔壁２が飛散した場合に、タイヤ４がバーストするのを防止することができる。

また、スチールコードの撚り構造を１ｘN、もしくは、１＋Nとすことによって、有機繊維コードを使用した場合に対比して、タイヤ重量が幾分増加するものの転がり抵抗を大幅に低減させることができる。

補強材、および、曲げ剛性の少なくとも一方が互いに異なるカーカス７を有するタイヤ４を試作し、これらのタイヤを、副気室１２を形成する隔壁２が設けられたリム１にそれぞれ装着し、これらのタイヤリム組立体１０を比較例２、３、および実施例１〜３とし、これらについて実車走行時におけるロードノイズ騒音と、実車走行後の、隔壁２の損傷の有無とについて調査をおこなった。各例の、カーカスの補強材および曲げ剛性を表１に示す。

また、リム１に隔壁２がない点、すなわち、副気室１２がない点だけが比較例２とは異なるタイヤリム組立体を比較例１として、これについても同様の調査を行った。

この調査において用いたタイヤのサイズは、225/60R16である。

走行中のロードノイズ騒音については、このタイヤに、前記サイズに対する所定空気圧を充填して対応する乗用車に装着し、この乗用車に乗車した二人のテストドライバーによる官能評価により評価し、その結果を、比較例１を100とする指数（数値が大きい方が、騒音低減効果が大きい）で表し、表1に記した。

また、隔壁２の損傷の有無に関する評価については、上記サイズのタイヤに、前記サイズに対する所定空気圧の約半分である100kPaの内圧を充填して、対応する乗用車に装着し、これを悪路走行評価用テストコースで100km走行させ、走行後、隔壁を目視でチェックし、その結果を、表1に記した。

ここで、隔壁の厚さは0.5mmとし、副気室の容積は103cm³、副気室１２と主気室１１とを連通させる貫通穴３の直径は5mmとした。このとき、隔壁２の頂部の、リム１のビードシート面１ｂからの高さFは60mmであった。

また、実施例１および比較例２について、タイヤ４の高速回転によって隔壁２がリム１へから外れて飛散した場合における、タイヤ４のバーストの可能性を評価するため、リム１から隔壁２を取り外し、この状態の隔壁２を主気室１１内に収容するようにしてタイヤとリムとを組み付けてタイヤリム組立体とし、これらの、実施例１および比較例１にそれぞれ対応するタイヤリム組立体を車両の右前輪に装着して、時速80km/hで１時間走行させ、走行後、リム解きをしてこれらのタイヤ内部の損傷を調査した。評価結果を表２に示す。

本発明は、特に乗用車用タイヤに適用するのがよい。

従来のタイヤリム組立体を示す断面図である。トレッド部の内側面が隔壁頂部に接触した状態における従来のタイヤリム組立体を示す断面図である。本発明に係る実施形態のタイヤリム組立体を示す断面図である。図３のA−A矢視に対応する断面図である。他の態様における、図３のA−A矢視に対応する断面図である。カーカスの一部を示す斜視図である。

符号の説明

１リム
１ａリムの外周面
１ｂリムのビードシート面
２、２Ａ隔壁
３貫通穴
４タイヤ
４ａタイヤの内面
７、７A カーカス
８ビードコア
９ベルト
１０タイヤリム組立体
１１主気室
１２、１２Ａ副気室
１３サイドウォール
１４トレッド部
１５ビードフィラ

Claims

多数本の補強材を配列してなるカーカスを両ビードコア間に設けたタイヤと、このタイヤを装着するリムとよりなり、これらによって囲まれた主気室内のリム外周面上に、薄板よりなる隔壁で区画された副気室が配設され、この副気室は前記隔壁に設けられた貫通穴を通して前記主気室に連通するよう構成されてなるタイヤリム組立体において、
前記カーカスは、タイヤ赤道面における周方向幅10mm当たりの、タイヤ子午線面内の曲げ剛性が400〜4500N・mm²であることを特徴とするタイヤリム組立体。
前記補強材はスチールコードで構成され、その撚り構造は１ｘN、もしくは、１＋Nであることを特徴とする請求項１に記載のタイヤリム組立体。