JP2011168252A

JP2011168252A - 空気入りタイヤ及びその製造方法

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Publication number: JP2011168252A
Application number: JP2010036400A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Watanabe; 敏幸渡辺
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2010-02-22
Filing date: 2010-02-22
Publication date: 2011-09-01

Abstract

【課題】トレッドの周方向溝に起因する気柱共鳴音の発生を低減させた空気入りタイヤ及びその製造方法を提供する。
【解決手段】トレッド部１１に、トレッド１１ａに開口しタイヤ周方向に連続するトレッド周溝１７を有する空気入りタイヤにおいて、トレッド周溝１７の溝面１８の少なくとも一部に、溝面１８の表面から立ち上がる毛状繊維１９を有する。毛状繊維１９は、溝面１８の表面に設けられた繊維取付層２０を介して溝面１８に取り付けられており、繊維取付層２０は、溝面１８の表面処理を行う表面処理層及び毛状繊維１９を溝面１８に接着する接着層からなる。
【選択図】図２

Description

この発明は、空気入りタイヤ及びその製造方法に関し、特に、トレッドの周方向溝に起因する気柱共鳴音の発生を低減させた空気入りタイヤ及びその製造方法に関する。

従来、空気入りタイヤのトレッドに形成されたタイヤ周方向に延びる溝（周方向溝）を起因として、気柱共鳴音が発生することが知られている。気柱共鳴音は、空気入りタイヤが装着された自動車の走行におけるタイヤ負荷転動時に、周方向溝の溝面とタイヤが接触する走行路面との間に形成される、トレッド接地長からなる気柱管の中に閉じ込められた空気が振動して共鳴することにより発生するものである。

この気柱共鳴音の周波数は、一般的な乗用車で１０００〜２０００Ｈｚ程度に観測されることが多く、そのピークの高さと帯域の広さから、タイヤ起因の直接音として車外騒音の主要な要因の一つである。人間の聴覚は、当該周波数帯域に対して敏感であり、フィーリング面の静粛性を向上させる意味でも、この騒音の低減が望まれている。
この共鳴音を低減するための対策としては、従来、周方向溝の体積を減じることや共鳴器を追加する（例えば、特許文献１参照）こと等により共鳴音を抑えることが一般的であった。

国際公開第２００４／１０３７３７号パンフレット

しかしながら、従来の共鳴音を抑える対策において、周方向溝の体積を減少させるものは排水性能の低下が避けられず、共鳴器を追加するものはトレッドパターン形状が複雑になり製造コストの増加を招いてしまう。
この発明の目的は、排水性能の低下を招かず、トレッドパターン形状の複雑化による製造コストの増加をもたらすこと無く、トレッドの周方向溝に起因する気柱共鳴音の発生を低減させた空気入りタイヤ及びその製造方法を提供することである。

上記目的を達成するため、この発明に係る空気入りタイヤは、トレッド部に、トレッドに開口しタイヤ周方向に連続するトレッド周溝を有しており、前記トレッド周溝の溝面の少なくとも一部に、前記溝面の表面から立ち上がる毛状繊維を有することを特徴としている。
また、この発明の他の態様に係る空気入りタイヤは、前記毛状繊維が、前記溝面の表面に設けられた繊維取付層を介して前記溝面に取り付けられていることを特徴としている。

また、この発明の他の態様に係る空気入りタイヤは、前記繊維取付層が、前記溝面の表面処理を行う表面処理層及び前記毛状繊維を前記溝面に接着する接着層からなることを特徴としている。
また、この発明の他の態様に係る空気入りタイヤは、前記毛状繊維が、前記溝面に１ｃｍ^２当たり１００本以上の密度で取り付けられていることを特徴としている。
また、この発明の他の態様に係る空気入りタイヤは、前記毛状繊維が、前記溝面からの突出長さが０．５〜５ｍｍ、直径が１〜５００μｍであることを特徴としている。

上記目的を達成するため、この発明に係る空気入りタイヤの製造方法は、トレッド部に、トレッドに開口しタイヤ周方向に連続するトレッド周溝を有する空気入りタイヤを製造するに際し、加硫成型により前記トレッド部に前記トレッド周溝を形成した後、前記トレッド周溝の溝面の少なくとも一部に表面処理剤により表面処理を行う前処理工程と、前処理工程の後、前記溝面に接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、接着剤塗布工程の後、毛状繊維を、前記溝面の表面から立ち上がるように、前記接着剤により前記溝面に接着する繊維接着工程とを有することを特徴としている。

また、この発明に係る空気入りタイヤの製造方法は、トレッド部に、トレッドに開口しタイヤ周方向に連続するトレッド周溝を有する空気入りタイヤを製造するに際し、加硫成型により前記トレッド部に前記トレッド周溝を形成した後、前記トレッド周溝の溝面の少なくとも一部に、毛状繊維を、前記溝面の表面から立ち上がるように、静電植毛加工により前記溝面に取り付ける工程を有することを特徴としている。

この発明に係る空気入りタイヤによれば、トレッドに開口しタイヤ周方向に連続するトレッド周溝の溝面の少なくとも一部に、溝面の表面から立ち上がる毛状繊維を有するので、排水性能の低下を招かず、トレッドパターン形状の複雑化による製造コストの増加をもたらすこと無く、トレッドの周方向溝に起因する気柱共鳴音の発生を低減させることができる。

また、この発明の他の態様に係る空気入りタイヤによれば、毛状繊維は、溝面の表面に設けられた繊維取付層を介して溝面に取り付けられているので、毛状繊維を溝面に確実に取り付けることができる。
また、この発明に係る空気入りタイヤの製造方法により、上記空気入りタイヤを製造することができる。

この発明の一実施の形態に係る空気入りタイヤを概略的に示す断面説明図である。この発明の一実施例に係る空気入りタイヤのトレッド部を概略的に示し、（ａ）は断面説明図、（ｂ）は（ａ）のトレッド周溝を拡大して示す断面説明図である。図２の空気入りタイヤについて騒音レベル測定試験を行った結果の周波数スペクトルをグラフで示す説明図である。

以下、この発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。
図１は、この発明の一実施の形態に係る空気入りタイヤを概略的に示す断面説明図である。図１に示すように、空気入りタイヤ１０は、タイヤ周方向に沿って、タイヤ踏面（トレッド）を形成するトレッド部１１を有しており、トレッド部１１のタイヤ周方向と直交するタイヤ幅方向両側にサイドウォール１２を経て設けられたビード部１３を介して、タイヤサイズに応じて規定された適用リムＲに組み付けられる。

トレッド部１１は、両ビード部１３のビードコア１３ａの間に配置されたトロイド状に延びるカーカス１４と、例えば、複数層からなるベルト１５と、トレッドゴム１６とが記載順に積み重ねられた積層構造を有している。トレッドゴム１６の外周面により形成される、トレッド部１１のトレッド１１ａには、タイヤ周方向に連続する、即ち、トレッド１１ａの全周に渡るトレッド周溝１７を、１本或いは複数本（一例として、３本を図示）、従って、少なくとも１本、設けられている。

トレッド周溝１７は、タイヤ負荷転動時に路面に接地するトレッド１１ａに開口して、タイヤ幅方向に沿う断面が凹形状に形成されており、タイヤ幅方向に沿う溝底面、及び溝底面の両側に略直立する両溝壁面からなる溝面１８を有している。
そして、溝面１８には、溝面１８の表面から略垂直に立ち上がる毛状繊維１９が、恰も植え付けたように取り付けられている。なお、毛状繊維１９は、溝面１８の全てに設ける他、溝面１８、即ち、溝底面及び両溝壁面の何れか一つに設けても良く、また、溝面１８の表面の全域或いは一部に設けても良く、従って、溝面１８の少なくとも一部に設けられている。

毛状繊維１９は、直径が１〜５００［μｍ］、取り付けられる溝面１８からの突出長さが０．５〜５［ｍｍ］となる短繊維からなり、溝面１８に、１ｃｍ^２当たり１００本以上の密度、例えば、１ｃｍ^２当たり１００本から５００００本の密度で取り付けられている。
この毛状繊維１９は、溝面１８の表面に設けられた繊維取付層を介して、溝面１８に取り付けられている。繊維取付層は、溝面１８の表面処理を行った表面処理層、及び毛状繊維１９を溝面１８に接着する接着剤からなる接着層により構成され、表面処理層は、加硫ゴム用の溶剤ベースの表面処理剤、例えば、溶剤として酢酸エチル、主剤としてトリクロロイソシアヌール酸を含有する表面処理剤により、表面処理が行われて形成されている。

表面処理を行うことで、酢酸エチルにより、ゴム表面から一定の深さにトリクロロイソシアヌール酸を拡散させることができ、トリクロロイソシアヌール酸により、周辺のゴムと反応して主鎖を塩素化することができる。よって、毛状繊維１９を溝面１８に接着する接着剤からなる接着層を確実に取り付けることができる。
次に、溝面１８に毛状繊維１９が取り付けられたトレッド周溝１７を有する空気入りタイヤの製造方法について説明する。

通常の空気入りタイヤ形成工程を経て、加硫成型によりトレッド部１１にトレッド周溝１７を形成した後、トレッド周溝１７の溝面１８、即ち、溝底面及び両溝壁面に対し、例えば、溶剤として酢酸エチルと、主剤としてトリクロロイソシアヌール酸を含有する表面処理剤を用いて表面処理を行う。
表面処理を行った後、表面処理された溝面１８に接着剤を塗布する。これにより、トレッド周溝１７の溝面１８の表面には、表面処理層及び接着層からなる繊維取付層が形成される。

その後、毛状繊維１９を、溝面１８の表面から略垂直に立ち上がるように、接着層の接着剤により溝面１８に接着する。
従って、トレッド周溝１７の溝面１８には、表面から略垂直に立ち上がる毛状繊維１９が、恰も植え付けたように取り付けられる。

このように、トレッド周溝１７の溝面１８に毛状繊維１９を取り付けることにより、タイヤ負荷転動時の気柱共鳴音の発生を低減することができる。これは、空気入りタイヤが装着された自動車の走行におけるタイヤ負荷転動時、トレッド周溝１７が走行路面との接触により形成する気柱管内に閉じこめられた空気の共鳴により、共鳴音（溝内気柱共鳴音）を発生するが、この共鳴音は、走行路面が排水性舗装等のような吸音特性を有する場合に低減されるとの知見、密粒アスファルトのような一般路面に対して、吸音率が１％程度高くなっているに過ぎない路面でも、タイヤ騒音が０．７［ｄＢ（Ａ）］も低減されるとの知見に基づくものである。

つまり、タイヤの基本性能に殆ど影響を及ぼすことのない溝面１８に無数（例えば、数万本／１ｃｍ^２）の毛状繊維１９を設けることにより、周方向溝と路面との間に形成される気柱管の壁面に吸音特性を持たせて、走行路面それ自体が吸音特性を有すると否とに拘わらずタイヤの発生騒音を吸収することで、タイヤ負荷転動時の低騒音化を実現するものである。

なお、毛状繊維１９は、溝面１８の表面に形成した接着層によって溝面１８へ取り付ける他、加硫成型後、表面処理剤を用いた表面処理を行い、その後、トレッド周溝１７の溝面１８の表面から立ち上がるように、静電植毛加工により取り付けても良い。表面処理剤を用いた表面処理を行うことで、通常行われている静電植毛方法により毛状繊維１９を取り付けた場合、加硫ゴムである溝面１８への接着が不十分であるためタイヤ負荷転動時に接着層が溝面１８から剥離してしまうのを、防止することができる。

次に、上述した構成に基づく空気入りタイヤの実施例を示す。
図２は、この発明の一実施例に係る空気入りタイヤのトレッド部を概略的に示し、（ａ）は断面説明図、（ｂ）は（ａ）のトレッド周溝を拡大して示す断面説明図である。図２に示すように、トレッド部１１のトレッド１１ａには、タイヤ周方向に沿って直線状に連続するトレッド周溝１７がタイヤ幅方向略中央に１本設けられている（（ａ）参照）。

トレッド周溝１７は、タイヤ負荷転動時に路面に接地するトレッド１１ａに開口して、タイヤ幅方向に沿う断面が凹形状に形成されており（（ａ）参照）、タイヤ幅方向に沿う溝幅が例えば１０［ｍｍ］の溝底面、及び溝底面の両側に略直立する、溝高が例えば８［ｍｍ］の両溝壁面からなる溝面１８を有している（（ｂ）参照）。
そして、溝面１８、即ち、溝底面及び両溝壁面の表面全域には、表面処理層及び接着層からなる繊維取付層２０が形成され、この繊維取付層２０により、溝面１８の表面から略垂直に立ち上がるように、直径約３０［μｍ］、長さ約１［ｍｍ］のナイロン製短繊維からなる毛状繊維１９が、１ｃｍ^２当たり数万本の割合で、恰も植え付けたように取り付けられている（（ｂ）参照）。

毛状繊維１９を溝面１８に取り付ける際の前処理には、加硫ゴム用の溶剤ベースの表面処理剤、例えば、溶剤として酢酸エチル、主剤としてトリクロロイソシアヌール酸を含有する表面処理剤である、ケムロック７７０１（製造元であるロード・ファー・イースト・インコーポレイテッドの商品名）を使用した。
上記実施例に係る、タイヤ周方向に沿って直線状に連続するトレッド周溝１７が１本のみ設けられて、トレッド周溝１７の溝面１８に毛状繊維１９が取り付けられた空気入りタイヤと、トレッド周溝１７の溝面１８に毛状繊維１９が取り付けられていない空気入りタイヤについて、タイヤ負荷転動時の騒音レベルの比較を行った。

タイヤ負荷転動時における騒音レベル測定試験は、タイヤサイズが１９５／６５Ｒ１５の上記構成を有する空気入りタイヤに対し、負荷荷重が４［ｋＮ］、内圧が２２０［ｋＰａ］、平均速度が８０［ｋｍ／ｈ］の条件の下、室内ドラム試験機を用いて行い、タイヤ側方音を、社団法人日本自動車技術協会（ＪＡＳＯ）の規格（ＪＡＳＯＣ６０６）に基づくタイヤ騒音試験方法に定める条件で測定した。

図３は、図２の空気入りタイヤについて騒音レベル測定試験を行った結果の周波数スペクトルをグラフで示す説明図である。図３に示すように、オーバーオール（Ｏ．Ａ．）音圧レベルは、溝面１８に毛状繊維１９が取り付けられていない（毛状繊維なし）タイヤでは、８５．０［ｄＢ（Ａ）］であるのに対し、溝面１８に毛状繊維１９が取り付けられた（毛状繊維あり）タイヤでは、８４．２［ｄＢ（Ａ）］であり、０．８［ｄＢ（Ａ）］の差が認められた。

この結果、トレッド周溝１７の溝面１８に毛状繊維１９を取り付けることによる騒音低減効果を確認することができる。上記試験結果は、毛状繊維１９を取り付けた１本のトレッド周溝１７での結果であることから、トレッド部１１に設けられるトレッド周溝１７の本数が多いタイヤの場合、毛状繊維１９を取り付けたトレッド周溝１７が増えるので、より大きな騒音低減効果を得ることができると予測できる。
なお、図３に示す周波数スペクトルからは、特に、周波数が１０００〜２０００［Ｈｚ］の範囲において、より大きく音圧レベルが低下しているのが認められることから、気柱共鳴音の低減効果が大きいことが確認できる。

上述したように、この発明に係る空気入りタイヤ１０は、タイヤ負荷転動時に路面に接地するトレッド１１ａに形成されたトレッド周溝１７の溝面１８に、恰も植え付けたように取り付けた無数の短繊維からなる毛状繊維１９を設けることで、排水性能の低下を招いたり、トレッドパターン形状の複雑化による製造コストの増加をもたらしたりすること無く、即ち、他性能に影響を及ぼすこと無く、トレッド１１ａの周方向溝（トレッド周溝１７）に起因する気柱共鳴音の発生を低減させることができる。

この発明は、トレッドに開口しタイヤ周方向に連続するトレッド周溝の溝面の少なくとも一部に、溝面の表面から立ち上がる毛状繊維を有することにより、排水性能の低下を招かず、トレッドパターン形状の複雑化による製造コストの増加をもたらすこと無く、トレッドの周方向溝に起因する気柱共鳴音の発生を低減させることができるので、トレッドの周方向溝に起因する気柱共鳴音の発生を低減させた空気入りタイヤ及びその製造方法に最適である。

１０空気入りタイヤ
１１トレッド部
１１ａトレッド
１２サイドウォール
１３ビード部
１３ａビードコア
１４カーカス
１５ベルト
１６トレッドゴム
１７トレッド周溝
１８溝面
１９毛状繊維
２０繊維取付層
Ｒ適用リム

Claims

トレッド部に、トレッドに開口しタイヤ周方向に連続するトレッド周溝を有する空気入りタイヤにおいて、
前記トレッド周溝の溝面の少なくとも一部に、前記溝面の表面から立ち上がる毛状繊維を有することを特徴とする空気入りタイヤ。
前記毛状繊維は、前記溝面の表面に設けられた繊維取付層を介して前記溝面に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記繊維取付層は、前記溝面の表面処理を行う表面処理層及び前記毛状繊維を前記溝面に接着する接着層からなることを特徴とする請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
前記毛状繊維は、前記溝面に１ｃｍ^２当たり１００本以上の密度で取り付けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。
前記毛状繊維は、前記溝面からの突出長さが０．５〜５ｍｍ、直径が１〜５００μｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の空気入りタイヤ。
トレッド部に、トレッドに開口しタイヤ周方向に連続するトレッド周溝を有する空気入りタイヤの製造方法において、
加硫成型により前記トレッド部に前記トレッド周溝を形成した後、前記トレッド周溝の溝面の少なくとも一部に表面処理剤により表面処理を行う前処理工程と、
前処理工程の後、前記溝面に接着剤を塗布する接着剤塗布工程と、
接着剤塗布工程の後、毛状繊維を、前記溝面の表面から立ち上がるように、前記接着剤により前記溝面に接着する繊維接着工程と
を有することを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。
トレッド部に、トレッドに開口しタイヤ周方向に連続するトレッド周溝を有する空気入りタイヤの製造方法において、
加硫成型により前記トレッド部に前記トレッド周溝を形成した後、前記トレッド周溝の溝面の少なくとも一部に、毛状繊維を、前記溝面の表面から立ち上がるように、静電植毛加工により前記溝面に取り付ける工程を有することを特徴とする空気入りタイヤの製造方法。