JP2023001693A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】ノイズ性能を向上させた空気入りタイヤを提供する。【解決手段】空気入りタイヤは、トレッド部２を有する。トレッド部２のタイヤ内腔２Ｓ側には多孔質状の制音体２０が配されている。制音体２０は、タイヤ周方向に沿ってらせん状に形成され、タイヤ内腔面２Ｓに巻き付けられている。【選択図】 図１

Description

本発明は、トレッド部を有する空気入りタイヤに関する。

従来から、トレッド部のタイヤ内腔側にスポンジ材が配された空気入りタイヤが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許３６２２９５７号公報

上記スポンジ材は、ノイズの低減に有効であることが知られている。そして、近年、低騒音な車両開発に寄与すべく、さらなる改良が期待されている。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、ノイズ性能を向上させた空気入りタイヤを提供することを主たる目的としている。

本発明は、トレッド部を有する空気入りタイヤであって、前記トレッド部のタイヤ内腔側には多孔質状の制音体が配され、前記制音体は、タイヤ周方向に沿ってらせん状に形成され、タイヤ内腔面に巻き付けられている。

本発明に係る前記空気入りタイヤにおいて、前記制音体は、タイヤ軸方向に６mm以下の間隔で巻き付けられている、ことが望ましい。

本発明に係る前記空気入りタイヤにおいて、前記制音体は、３～１０周にわたって巻き付けられている、ことが望ましい。

本発明に係る前記空気入りタイヤにおいて、前記制音体は、第１巻付端部を含み、前記第１巻付端部は、先端に向かってタイヤ周方向に垂直な断面積が小さくなる第１テーパー状部を有する、ことが望ましい。

本発明に係る前記空気入りタイヤにおいて、前記制音体は、第２巻付端部を含み、前記第２巻付端部は、先端に向かってタイヤ周方向に垂直な断面積が小さくなる第２テーパー状部を有する、ことが望ましい。

本発明に係る前記空気入りタイヤにおいて、前記第１テーパー状部と前記第２テーパー状部とは、タイヤ周方向で少なくとも一部においてオーバーラップしている、ことが望ましい。

本発明の前記空気入りタイヤは、前記制音体がタイヤ周方向に沿ってらせん状に形成されているので、前記タイヤ内腔の前記空気と接する前記制音体の表面積が大きくなる。従って、前記空気の振動が効率的に前記制音体に伝達されて、熱へと変換される。これにより、減衰効果が高められ、空気入りタイヤのノイズ性能が向上する。

本発明の空気入りタイヤの一実施形態を示す子午断面図である。 図１のトレッド部の内腔面の展開図である。 図２の内腔面の変形例の展開図である。 図２の内腔面の別の変形例の展開図である。 図２の内腔面のさらに別の変形例の展開図である。 図５の内腔面の変形例の展開図である。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は、本実施形態の空気入りタイヤ１の正規状態におけるタイヤ回転軸（図示省略）を含む子午断面図である。

「正規状態」とは、空気入りタイヤ１が正規リムにリム組みされ、かつ、正規内圧が充填され、無負荷の状態である。以下、特に言及されない場合、空気入りタイヤ１の各部の寸法等はこの正規状態で測定された値である。

「正規リム」とは、空気入りタイヤ１が基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばJATMAであれば "標準リム" 、TRAであれば "Design Rim" 、ETRTOであれば "Measuring Rim" である。

「正規内圧」とは、空気入りタイヤ１が基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、JATMAであれば "最高空気圧" 、TRAであれば表"TIRE LOAD LIMITSAT VARIOUSCOLD INFLATION PRESSURES"に記載の最大値、ETRTOであれば "INFLATION PRESSURE" である。空気入りタイヤ１が乗用車用である場合、正規内圧は、例えば、１８０kPaであってもよい。

空気入りタイヤ１は、トレッド部２と、一対のサイドウォール部３と、一対のビード部４を有している。空気入りタイヤ１は、一対のビードコア５と、カーカス層６と、ベルト層７と、一対のビードエイペックスゴム８とを含む。

ビードコア５は、一対のビード部４に配されている。ビードコア５は、例えば、スチール製のビードワイヤ（図示省略）を多列多段に巻回した断面多角形状に形成されている。

カーカス層６は、少なくとも１枚のカーカスプライを有する。カーカスプライは、例えば、カーカスコードの配列体がトッピングゴムで被覆されて形成されている。カーカスコードには、例えば、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、レーヨン繊維、ポリエチレンナフタレート繊維及びアラミド繊維等の有機繊維やスチールが適用される。

本実施形態のカーカス層６は、カーカスプライ６Ａを有している。カーカス層６は、カーカスプライ６Ａのトッピングゴム及びその表面にシート状ゴムが設けられる形態ではシート状ゴムを含む。カーカスプライ６Ａは、トレッド部２と一対のサイドウォール部３を経て、一対のビードコア５に跨って配されている。

ベルト層７は、カーカス層６のタイヤ半径方向外側に配されている。ベルト層７は、少なくとも１枚、本実施形態では、タイヤ半径方向の内外に２枚のベルトプライ７Ａ及び７Ｂから構成されている。ベルトプライ７Ａ及び７Ｂは、例えば、ベルトコードの配列体がトッピングゴムで被覆されて形成されている。ベルトコードは、タイヤ周方向に配されている。すなわち、ベルトコードは、タイヤ赤道Ｃに対して、例えば、１５～４５゜の角度で傾斜して配列されるのが望ましい。ベルトコードは、スチールコード等の高弾性のものが望ましい。

ビードエイペックスゴム８は、ビードコア５のタイヤ半径方向外側に配されている。ビードエイペックスゴム８は、タイヤ半径方向外側に向って先細となる断面略三角形状に形成されている。

ベルト層７のタイヤ半径方向の外側には、バンド層９が配されていてもよい。該バンド層９は、有機繊維コードをタイヤ周方向に対して、例えば１０度以下となるように、小さい角度で配列された少なくとも１枚のバンドプライで構成される。バンドプライには、バンドコード又はリボン状の帯状プライを螺旋状に巻き付けることにより形成されたジョイントレスバンドやプライをスプライスしたもののいずれでもよい。

カーカス層６の内側には、インナーライナーゴム層１０が形成されている。インナーライナーゴム層１０は、空気不透過性のゴムからなり、内圧を保持する。

ベルト層７及びバンド層９のタイヤ半径方向の外側には、トレッドゴム２Ｇが配されている。トレッドゴム２Ｇは、タイヤ半径方向の最も外側に配されたキャップゴム層と、そのタイヤ半径方向の内側に配されたベースゴム層とを含んでいてもよい。また、トレッドゴム２Ｇは、単一のゴム層によって構成されていてもよい。

本実施形態の空気入りタイヤ１は、トレッド部２のタイヤ半径方向の内側に、制音体２０が配されている。制音体２０は、トレッド部２のインナーライナーゴム層１０のタイヤ内腔側に配されている。

制音体２０は、例えば、多孔質状のスポンジ材により構成される。スポンジ材は、海綿状の多孔構造体であり、例えばゴムや合成樹脂を発泡させた連続気泡を有するいわゆるスポンジそのものの他、動物繊維、植物繊維又は合成繊維等を絡み合わせて一体に連結したウエブ状のものを含むものとする。また「多孔構造体」には、連続気泡のみならず独立気泡を有するものを含む。本例の制音体２０には、ポリウレタンからなる連続気泡のスポンジ材が用いられる。

上述のようなスポンジ材は、表面乃至内部の多孔部が振動する空気の振動エネルギーを熱エネルギーに変換して消費させることにより、音（空洞共鳴エネルギー）を小さくし、空気入りタイヤ１の走行ノイズを低減する。またスポンジ材は、収縮、屈曲等の変形が容易であるため、走行時のタイヤの変形に、実質的な影響を与えない。このため、操縦安定性が悪化するのを防止できる。しかもスポンジ材は、比重が非常に小さいため、タイヤの重量バランスの悪化を防止できる。

スポンジ材として、好ましくはエーテル系ポリウレタンスポンジ、エステル系ポリウレタンスポンジ、ポリエチレンスポンジなどの合成樹脂スポンジ、クロロプレンゴムスポンジ（ＣＲスポンジ）、エチレンプロピレンゴムスポンジ（ＥＤＰＭスポンジ）、ニトリルゴムスポンジ（ＮＢＲスポンジ）などのゴムスポンジを好適に用いることができ、とりわけエーテル系ポリウレタンスポンジを含むポリウレタン系又はポリエチレン系等のスポンジが、制音性、軽量性、発泡の調節可能性、耐久性などの観点から好ましい。

制音体２０は、トレッド部２の内腔面２Ｓに固着される底面２５を有する長尺帯状をなし、タイヤ周方向にのびる。制音体２０の断面形状としては、走行時の倒れや変形を防止するために、タイヤ軸方向の巾に対して高さを小とした偏平横長のものが好ましい。制音体２０は、インナーライナーゴム層１０に、例えば、接着剤等を用いて貼り付けられる。

制音体２０の幅Ｗは、１５～４０mmが望ましい。幅Ｗが１５mm以上であることにより、内腔面２Ｓへの制音体２０の接着代が大きくなり、良好な耐久性能が得られる。幅Ｗが４０mm以下であることにより、制音体２０の周回数が増加し、制音体２０の表面積が十分に確保され、良好なノイズ低減効果が得られる。また、コニシティが容易に改善される。

上記観点から、より望ましい制音体２０の幅Ｗは、２０～３０mmである。

制音体２０の高さＨは、５～２６mmが望ましい。高さＨが５mm以上であることにより、制音体２０の表面積が十分に確保され、良好なノイズ低減効果が得られる。高さＨが２６mm以下であることにより、制音体２０の使用量を削減し、空気入りタイヤ１の製造コストの低減を図ることが可能となる。また、内腔面２Ｓからの制音体２０の剥離が抑制され、良好な耐久性能が得られる。

上記観点から、より望ましい制音体２０の高さＨは、１０～２０mmである。

図２は、トレッド部２の内腔面２Ｓを模式的に描いた展開図である。各図では、基準位置（０゜）からタイヤ周方向に一周した位置（３６０゜）にわたる、制音体２０の巻き付け態様が示されている（以下、図３ないし６においても、同様である）。

制音体２０は、タイヤ周方向に沿って、複数の周回にわたって、らせん状に形成され、内腔面２Ｓに巻き付けられている。従って、タイヤ内腔の空気と接する制音体２０の表面積が大きくなり、空気の振動が効率的に制音体２０に伝達されて、熱へと変換される。これにより、減衰効果が高められ、空気入りタイヤ１のノイズ性能が向上する。

制音体２０の体積は、タイヤ内腔の全体積（容積）の０．９％以上が望ましい。制音体２０の体積がタイヤ内腔の全体積の０．９％以上であることにより、制音体２０の表面積が十分に確保され、良好なノイズ低減効果が得られる。

ところで、制音体２０の体積とノイズ低減効果とは、一般に比例関係にないため、制音体２０の体積を一定値以上に増やしても、ノイズの低減効果は得られない。そうしたところ、本発明では、制音体２０がらせん状に巻き付けられることにより、制音体２０の体積の調整が容易となる。例えば、タイヤサイズごとに制音体２０の体積を最適化することにより、十分なノイズ性能を獲得しつつ、制音体２０の使用量を削減し、空気入りタイヤ１の製造コストの低減を図ることが可能となる。

制音体２０は、タイヤ軸方向に６mm以下の間隔Ｄで巻き付けられている、のが望ましい。これにより、荷重負荷時の変形が大きくなるショルダーからバットレス領域への制音体２０の巻き付けが容易に回避され、良好な耐久性能が得られる。

制音体２０は、第１巻付端部２１及び第２巻付端部２２を含んでいる。本実施形態の制音体２０は、タイヤ軸方向に位置ずれしながら、タイヤ周方向に沿ってらせん状に巻き付けられているので、第１巻付端部２１はタイヤ軸方向の一端側、第２巻付端部２２はタイヤ軸方向の他端側に配される。第１巻付端部２１及び第２巻付端部２２のうち、一方が巻付始端となり、他方が巻付終端となる。

制音体２０は、３～１０周にわたって巻き付けられている、のが望ましい。同図では、制音体２０は、６周にわたって巻き付けられている。制音体２０の周回数が３周以上であることにより、制音体２０の表面積が十分に確保され、良好なノイズ低減効果が得られる。一方、制音体２０の周回数が１０周以下であることにより、制音体２０の幅（タイヤ軸方向での長さ）が容易に確保されるので、内腔面２Ｓへの制音体２０の接着代が大きくなり、良好な耐久性能が得られる。また、荷重負荷時の変形が大きくなるショルダーからバットレス領域への制音体２０の巻き付けが容易に回避され、良好な耐久性能が得られる。

制音体２０では、第１巻付端部２１と第２巻付端部２２とは、タイヤ周方向で同位置に配されている。これにより、内腔面２Ｓの全周に亘って良好な減衰効果が得られ、空気入りタイヤ１のノイズ性能が向上する。

図３ないし５は、図２の制音体２０の変形例である制音体２０Ａないし２０Ｃの展開図である。制音体２０Ａないし２０Ｃのうち、以下で説明されてない部分については、上述した制音体２０の構成が採用されうる。

制音体２０Ａないし２０Ｃは、第１巻付端部２１に第１テーパー状部３１を有する。第１テーパー状部３１は、第１巻付端部２１がタイヤ周方向に延長されることにより形成される。第１テーパー状部３１は、先端に向かってタイヤ周方向に垂直な断面積が小さくなる。同様に、制音体２０Ａないし２０Ｃは、第２巻付端部２２に第２テーパー状部３２を有する。第２テーパー状部３２は、第２巻付端部２２がタイヤ周方向に延長されることにより形成される。第２テーパー状部３２は、先端に向かってタイヤ周方向に垂直な断面積が小さくなる。

本実施形態の第１テーパー状部３１及び第２テーパー状部３２は、先端に向かってタイヤ軸方向の幅が小さくなるように形成されている。第１テーパー状部３１及び第２テーパー状部３２は、先端に向かってタイヤ半径方向の高さ（厚さ）が小さくなるように形成されていてもよい。

制音体２０Ａないし２０Ｃが、第１巻付端部２１に第１テーパー状部３１を、第２巻付端部２２に第２テーパー状部３２をそれぞれ有することにより、制音体２０Ａないし２０Ｃの表面積が増加し、より一層良好なノイズ低減効果が得られる。

また、図３または５に示される形態の制音体２０Ａまたは２０Ｃでは、荷重負荷時の変形が大きくなるショルダーからバットレス領域に制音体２０の第１巻付端部２１及び第２巻付端部２２が配されることが容易に回避され、良好な耐久性能が得られる。また、コニシティが容易に改善される。

制音体２０Ａないし２０Ｃにおいて、第１テーパー状部３１と第２テーパー状部３２とは、タイヤ周方向で少なくとも一部においてオーバーラップしている、のが望ましい。第１テーパー状部３１と第２テーパー状部３２とがオーバーラップしていることにより、制音体２０Ａないし２０Ｃの表面積が増加し、より一層良好なノイズ低減効果が得られる。

図６は、図５の制音体２０Ｃの変形例である制音体２０Ｄの展開図である。制音体２０Ｄのうち、以下で説明されてない部分については、上述した制音体２０Ｃの構成が採用されうる。

制音体２０Ｄでは、第１巻付端部２１及び第２巻付端部２２に端面３３を有している。端面３３は、タイヤ周方向に垂直または略垂直に形成されている。端面３３は、第１巻付端部２１及び第２巻付端部２２の先端を構成している。

第１巻付端部２１及び第２巻付端部２２に端面３３が形成されていることにより、内腔面２Ｓへの第１巻付端部２１及び第２巻付端部２２の巻き付けが容易となり、制音体２０Ｄの蛇行が抑制される。これにより、内腔面２Ｓと制音体２０Ｄとの接着が良好となり、空気入りタイヤ１の耐久性能が向上する。また、コニシティがさらに改善される

以上、本発明の空気入りタイヤ１が詳細に説明されたが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施される。例えば、図３の制音体２０Ａ及び図４の制音体２０Ｂの第１巻付端部２１及び第２巻付端部２２にも、図６に示される端面３３が形成されていてもよい。

図１の基本構造を有する２１５／５５Ｒ１７の空気入りタイヤが、表１の仕様に基づいて試作され、ノイズ性能及びコスト性能が評価された。比較例として、従来の制音体（特許文献１の図１参照）が設けられた空気入りタイヤが適用された。各試供タイヤの仕様のうち、表１に記載されていないもの（例えば、制音体の全幅Ｗ１等、以下、同様）は共通である。テスト方法は、以下の通りである。

＜ノイズ性能＞
各試供タイヤが、リム１７×７．５Ｊに装着され、試験室に持ち込まれた。各試供タイヤは、内圧２４０kPa、荷重４．６ｋＮの条件で直径３．３ｍのレプリカ路面を有したドラム上を速度６０ｋｍ／ｈにて走行され、２０５Hz付近の空洞共鳴音のピーク値の音圧レベルが測定された。結果は、比較例１を１００とする指数で表され、数値が大きいほど走行ノイズが小さく良好である。

＜コスト性能＞
各供試タイヤの制音体の製造コストが計算された。結果は、比較例１を１００とする指数で表され、数値が大きいほど製造コストが小さく良好である。

表１から明らかなように、実施例の空気入りタイヤは、比較例に比べてノイズ性能及びコスト性能が有意に向上していることが確認できた。

図１の基本構造を有する２１５／５５Ｒ１７の空気入りタイヤが、表２の仕様に基づいて試作され、ノイズ性能及び耐久性能が評価された。テスト方法は、以下の通りである。

＜ノイズ性能＞
上記と同様に、各試供タイヤの音圧レベルが測定された。結果は、実施例２を１００とする指数で表され、数値が大きいほど走行ノイズが小さく良好である。

＜耐久性能＞
各試供タイヤが、リム１７×７．５Ｊに装着され、試験室に持ち込まれた。各試供タイヤは、内圧２４０ｋPa、荷重４．６ｋＮ、速度１００ｋｍ／ｈの条件で、ドラム上を走行し、４０００kmごとに制音体の損傷が目視にて確認された。結果は、実施例２を１００とする指数で表され、数値が大きいほど良好である。

図１の基本構造を有する２１５／５５Ｒ１７の空気入りタイヤが、表３の仕様に基づいて試作され、ノイズ性能及び耐久性能が評価された。テスト方法は、以下の通りである。

＜ノイズ性能＞
上記と同様に、各試供タイヤの音圧レベルが測定された。結果は、実施例７を１００とする指数で表され、数値が大きいほど走行ノイズが小さく良好である。

＜耐久性能＞
上記と同様に、各試供タイヤの制音体の損傷が確認された。結果は、実施例７を１００とする指数で表され、数値が大きいほど良好である。

図１の基本構造を有する２１５／５５Ｒ１７の空気入りタイヤが、表４の仕様に基づいて試作され、ノイズ性能及び耐久性能が評価された。テスト方法は、以下の通りである。

＜ノイズ性能＞
上記と同様に、各試供タイヤの音圧レベルが測定された。結果は、実施例１３を１００とする指数で表され、数値が大きいほど走行ノイズが小さく良好である。

＜耐久性能＞
上記と同様に、各試供タイヤの制音体の損傷が確認された。結果は、実施例１３を１００とする指数で表され、数値が大きいほど良好である。

図１の基本構造を有する２１５／５５Ｒ１７の空気入りタイヤが、表５の仕様に基づいて試作され、ノイズ性能及び耐久性能が評価された。テスト方法は、以下の通りである。

＜ノイズ性能＞
上記と同様に、各試供タイヤの音圧レベルが測定された。結果は、実施例２０を１００とする指数で表され、数値が大きいほど走行ノイズが小さく良好である。

＜耐久性能＞
上記と同様に、各試供タイヤの制音体の損傷が確認された。結果は、実施例２０を１００とする指数で表され、数値が大きいほど良好である。

図１の基本構造を有する２１５／５５Ｒ１７の空気入りタイヤが、表６の仕様に基づいて試作され、ノイズ性能及び耐久性能が評価された。テスト方法は、以下の通りである。

＜ノイズ性能＞
上記と同様に、各試供タイヤの音圧レベルが測定された。結果は、実施例２４を１００とする指数で表され、数値が大きいほど走行ノイズが小さく良好である。

＜耐久性能＞
上記と同様に、各試供タイヤの制音体の損傷が確認された。結果は、実施例２４を１００とする指数で表され、数値が大きいほど良好である。

１ 空気入りタイヤ
２ トレッド部
２Ｓ 内腔面
２０ 制音体
２０Ａ 制音体
２０Ｂ 制音体
２０Ｃ 制音体
２０Ｄ 制音体
２１ 第１巻付端部
２２ 第２巻付端部
３１ 第１テーパー状部
３２ 第２テーパー状部

Claims (6)

1. トレッド部を有する空気入りタイヤであって、
   前記トレッド部のタイヤ内腔側には多孔質状の制音体が配され、
   前記制音体は、タイヤ周方向に沿ってらせん状に形成され、タイヤ内腔面に巻き付けられている、
   空気入りタイヤ。
2. 前記制音体は、タイヤ軸方向に６mm以下の間隔で巻き付けられている、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記制音体は、３～１０周にわたって巻き付けられている、請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記制音体は、第１巻付端部を含み、前記第１巻付端部は、先端に向かってタイヤ周方向に垂直な断面積が小さくなる第１テーパー状部を有する、請求項１ないし３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. 前記制音体は、第２巻付端部を含み、前記第２巻付端部は、先端に向かってタイヤ周方向に垂直な断面積が小さくなる第２テーパー状部を有する、請求項４に記載の空気入りタイヤ。
6. 前記第１テーパー状部と前記第２テーパー状部とは、タイヤ周方向で少なくとも一部においてオーバーラップしている、請求項５に記載の空気入りタイヤ。

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