JP3616863B2

JP3616863B2 - Pneumatic radial tire

Info

Publication number: JP3616863B2
Application number: JP12356796A
Authority: JP
Inventors: 逸文呉; 秀幸井手
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 1996-05-17
Filing date: 1996-05-17
Publication date: 2005-02-02
Anticipated expiration: 2016-05-17
Also published as: JPH09300911A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
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、タイヤの他性能を損なうことなく、高周波ロードノイズを低減し得る空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、空気入りラジアルタイヤにおいては、車両走行中のタイヤの振動が車室内に伝達されることによって起こるロードノイズの低減がクローズアップされている。
【０００３】
このロードノイズのレベルは、周波数によって異なり、一般には、１次ピークが１００〜２００Ｈｚの領域に存在し、２次ピークが２５０〜４００Ｈｚの領域に存在する。前者は低周波ロードノイズと、後者は高周波ロードノイズと、それぞれ称されている。
【０００４】
低周波ロードノイズの対策については、トレッド部のゴム量を増やしたり、タイヤのバネ定数を減らしたりして、タイヤの１次固有値を低減させ、車室内の音響特性等との関係を異なったものにすることにより、比較的容易に低減させることができる。
【０００５】
これに対し、高周波ロードノイズの対策については、従来、ベルト層の端部に高硬度ゴムシートを敷設したり（特開平７−１９１４号公報）、あるいは、ベルト層端部を繊維部材で補強するなどの対策がなされている（特開平６−１１５３１２号公報）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の高周波ロードノイズ対策では、高硬度ゴムシートや繊維部材等の補強部材をタイヤ構造内にさらに追加するというものであるため、タイヤ重量の増加、ころがり抵抗特性の悪化、製造コストの増加等、他のタイヤ性能を悪化させるという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、タイヤの他性能を損なうことなく、高周波ロードノイズを低減させることのできる空気入りラジアルタイヤを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述したように、従来のラジアルタイヤにおいては、高周波ロードノイズの低減のために、トレッド部へ補強材を追加するというのが一般的であるが、軽量化、低燃費、低コスト等のタイヤに要求される諸特性の制限内で、高周波ロードノイズを低減するためには、いかに部材の追加を少なくしたうえで性能を向上させるかという最適設計が必要である。そこで、本発明者は、タイヤの振動モード解析により歪みエネルギーの高い部分を求め、当該部分に減衰要素である高減衰ゴムを効率的に配することにより、上記課題を解決することを考えた。
【０００９】
すなわち、本発明の請求項１の空気入りラジアルタイヤは、カーカス層とトレッド部との間にベルト層を備えたラジアルタイヤにおいて、前記ベルト層の両端部に、当該両端部をタイヤ半径方向外側から覆う損失係数ｔａｎδが０．２以上の高減衰ゴムよりなるベルト上減衰層を配し、該ベルト上減衰層は、その幅が前記ベルト層の幅の１０〜３０％であり、かつ、トレッドベース層を形成するベースゴムよりも損失係数ｔａｎδが高いゴムからなり、前記ベルト上減衰層が、前記トレッド部を構成するトレッドゴムの一部として配されたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２の空気入りラジアルタイヤは、請求項１のものにおいて、前記ベルト層が複数枚のベルトより構成され、前記ベルト層の両端部において、少なくとも一の前記ベルト間に高減衰ゴムよりなるベルト間減衰層を配したことを特徴とする。
【００１１】
請求項３の空気入りラジアルタイヤは、請求項１又は２のものにおいて、前記ベルト層が複数枚のベルトより構成され、前記ベルト層の両端部において、前記カーカス層とその半径方向外側に隣接して配された第１ベルトとの間に高減衰ゴムよりなるベルト下減衰層を配したことを特徴とする。
【００１２】
請求項４の空気入りラジアルタイヤは、請求項１のものにおいて、前記ベルト層が、カーカス層の半径方向外側に隣接して配された第１ベルトと、この第１ベルトの半径方向外側に配された第２ベルトとよりなり、前記ベルト上減衰層とともに、ベルト間減衰層及びベルト下減衰層のいずれか一方又は双方を備え、前記ベルト間減衰層が、前記ベルト層の両端部において前記第１ベルトと前記第２ベルトとの間に配された高減衰ゴムよりなる減衰層であり、前記ベルト下減衰層が、前記ベルト層の両端部において前記第１ベルトの半径方向内側に配された高減衰ゴムよりなる減衰層であることを特徴とする。
【００１３】
請求項５の空気入りラジアルタイヤは、請求項４のものにおいて、前記第１ベルトの幅が前記第２ベルトの幅よりも広く、前記ベルト上減衰層及び前記ベルト間減衰層の幅方向外方端が、前記第１ベルトの幅方向外方端の近傍に位置し、前記ベルト下減衰層の幅方向中心が、前記第１ベルトの幅方向外方端の近傍に位置することを特徴とする。
【００１４】
本発明の空気入りラジアルタイヤにおいて、前記高減衰ゴムの損失係数ｔａｎδは０．２以上である。ｔａｎδが０．２未満では、充分な減衰効果が得にくいからである。損失係数ｔａｎδは、少量のゴムの使用で減衰効果をより高めるために、より好ましくは０．２５以上である。
【００１５】
ここで、損失係数（損失正接）ｔａｎδは、粘弾性スペクトロメータを使用し、幅５ｍｍ、厚さ５ｍｍ、試料長２０ｍｍの短冊状試料について、初期歪み１０％、振動数５０Ｈｚ、動歪み２％、５０℃での条件で測定した値である。
【００１６】
請求項６の空気入りラジアルタイヤは、カーカス層とトレッド部との間にベルト層を備えたラジアルタイヤにおいて、前記ベルト層が複数枚のベルトより構成され、前記ベルト層の両端部に、当該両端部をタイヤ半径方向外側から覆う損失係数ｔａｎδが０．２以上の高減衰ゴムよりなるベルト上減衰層を配し、前記ベルト上減衰層が、前記トレッド部を構成するトレッドゴムの一部として配されており、前記ベルト層の両端部において、前記カーカス層とその半径方向外側に隣接して配された第１ベルトとの間に損失係数ｔａｎδが０．２以上の高減衰ゴムよりなるベルト下減衰層を配したことを特徴とする。
【００１７】
【作用】
一般に、構造物の振動を抑える方法には、その構造物の減衰特性を向上する方法がある。減衰特性を表す減衰エネルギーは、振動の１周期の間に消散するエネルギーと比例する。かかる消散エネルギーを増加させることを考えると、構造物のエネルギー分布が大きい部分に減衰要素を配することが効果的であると言える。この消散エネルギーは、運動エネルギーと歪みエネルギーの和として表現できるが、ここでは、重量一定という制約下における減衰特性の向上という点より、歪みエネルギーの高い部分に減衰要素を配置する。
【００１８】
空気入りラジアルタイヤにおいて、高周波ロードノイズの周波数帯域には、周知のように、タイヤ断面２次振動モードが存在する。そのため、この振動モードにおける歪みエネルギー分布を求めて、そのエネルギーの高い部分に減衰要素を配置すれば、高周波ロードノイズを低減できることが分る。
【００１９】
そこで、タイヤの振動モード及びこの振動モードにおける歪みエネルギー分布を求めることを試みた。解析は、有限要素解析法（鷲津久一郎他「有限要素法ハンドブック」基礎Ｉ基礎編培風館）により、以下のようにして行なった。
【００２０】
タイヤを有限の大きさの要素に分割し、剛性と質量を、分割によって生じた節点の数によって決まる有限の自由度で評価する。
【００２１】
タイヤのような動的な問題の場合、下記式▲１▼が成立する。
【００２２】
【数１】

この式▲１▼を解くことにより、外力に対する各節点の変位や加速度を求めることができる。
【００２３】
また、タイヤの振動解析を行なう場合、下記式▲２▼が成立する。
【００２４】
【数２】

上記式▲１▼、式▲２▼を用いて固有値解析を行ない、固有値（固有振動数）ω_ｒと固有ベクトル（振動モード）｛ψ_ｒ｝を求める。
【００２５】
タイヤの断面２次モードにおける歪みエネルギーＵは、下記式▲３▼で表されるので、注目する固有振動数ω_ｒにおける振動モード｛ψ_ｒ｝から各要素の歪みエネルギーＵを算出することができる。
【００２６】
【数３】

その結果、図４（ａ），（ｂ）に示すように、歪みエネルギーの最も大きい場所は、ベルト層の両端部であることが分る。ここで、図４（ａ），（ｂ）は、振動数２９５Ｈｚにおけるタイヤ断面の変形を表わしたものであり、かかる振動数においてタイヤは図４（ａ）の状態と図４（ｂ）の状態との間で変形を繰返す。図において斜線部（Ａ）が歪みエネルギーの最も高い領域を示す。
【００２７】
タイヤ断面高さの最大状態（図４（ａ）の状態）と最小状態（図４（ｂ）の状態）とにおける歪みエネルギーが最も高い領域（Ａ）を重ね合せてみると、図５に示すように、ベルト層（５）端部とそのやや半径方向外側寄りに、最も歪みエネルギーの高い領域（最大歪み領域）（Ａ１）が存在していることが分った。
【００２８】
上述したように、本発明の空気入りラジアルタイヤでは、高減衰ゴムよりなるベルト上減衰層が、ベルト層の両端部において、その両端部を半径方向外側から覆うように配されているので、これにより、ベルト層両端部に位置する最大歪み領域（Ａ１）の歪みエネルギーを減衰させて、走行時におけるタイヤの振動を抑えることができ、よって、高周波ロードノイズを低減することができる。
【００２９】
また、本発明のラジアルタイヤでは、かかるベルト上減衰層が、トレッド部を構成するトレッドゴムの一部として配されている、即ち、トレッドゴムの一部を高減衰ゴムで置換して、トレッド部のゴム量を実質的に増加させることなく、ベルト上減衰層が設けられているので、タイヤ重量の増加、ころがり抵抗特性の悪化等、タイヤの他の性能の悪化を伴なうことなく、軽量化、低燃費、低コスト等のタイヤに要求される諸特性の制限内で、高周波ロードノイズを低減させることができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係る空気入りラジアルタイヤＴについて図面を参照して説明する。
【００３１】
図１は、このラジアルタイヤＴの右側半分の断面図である。図において、１はトレッド部、２はサイドウォール部、３はビード部、４はカーカス層、５はベルト層を示す。
【００３２】
タイヤＴは、１対のビード部３及びサイドウォール部２と、両サイドウォール部２間にまたがるトレッド部１とを備えて構成されている。
【００３３】
カーカス層４は、トレッド部１のタイヤ半径方向（以下、半径方向というときはタイヤ半径方向を意味する。）内側に配されて、そこから両側のサイドウォール部２を経てビード部３にて係止されている。
【００３４】
ベルト層５は、その端部がタイヤＴのショルダー部６の近傍で終端している。このベルト層５は、カーカス層４の半径方向外側に隣接して配された第１ベルト５１と、この第１ベルト５１の半径方向外側に隣接して配された第２ベルト５２との２枚のベルトにより構成されている。第１ベルト５１は、第２ベルト５２よりも幅方向寸法が長く形成されている。
【００３５】
トレッド部１は、ベルト層５に接してその半径方向外側に配されるトレッドベース層１１と、その外側に配され、トレッド表面を形成するトレッドキャップ層１２とよりなる。
【００３６】
７は、ベルト層５の両端部において、その両端部をタイヤ半径方向外側から覆うベルト上減衰層であり、高減衰ゴムにより形成されている。このベルト上減衰層７は、トレッド部１のトレッドベース層１１を構成するベースゴムの一部として形成されており、図２に示すように、第１ベルト５１と第２ベルト５２の両者の端部を半径方向外側から覆っている。ベルト上減衰層７の幅方向外方端は、第１ベルト５１の幅方向外方端５１ａの近傍に位置しており、詳細には、第１ベルト外方端５１ａから幅方向外方にややはみ出して配されている。
【００３７】
このベルト上減衰層７の厚みは１．０〜３．０ｍｍであることが好ましく、また、その幅は第１ベルト５１の幅ｗに対して１０〜３０％であることが好ましい。
【００３８】
８は、ベルト層５の両端部において、第１ベルト５１と第２ベルト５２との間に配されたベルト間減衰層であり、高減衰ゴムにより形成されている。このベルト間減衰層８は、従来公知のラジアルタイヤにおいて、高速耐久力を向上させる目的で、ベルト間に発生する摩擦熱を低減するために挿入されている、いわゆるベルト端テープの代りに配されている。即ち、かかる公知のベルト端テープのゴムを高減衰ゴムで置き換えたものである。ベルト間減衰層８の幅方向外方端は、図２に示すように、第１ベルト５１の幅方向外方端５１ａの近傍に位置しており、詳細には、第１ベルト外方端５１ａの幅方向やや内方で終端し、当該端部においてベルト上減衰層７に当接している。
【００３９】
このベルト間減衰層８の厚みは０．７〜１．５ｍｍであることが好ましく、また、その幅は第１ベルト５１の幅ｗに対して１０〜２０％であることが好ましい。
【００４０】
９は、ベルト層５の両端部において、第１ベルト５１の半径方向内側、即ち第１ベルト５１とカーカス層４との間に配されたベルト下減衰層であり、高減衰ゴムにより形成されている。このベルト下減衰層９は、従来公知のラジアルタイヤにおいて、高速耐久力を向上させる目的で、ベルト間に発生する摩擦熱を低減するために挿入されている、いわゆるベルト下テープの代りに配されており、即ち、かかる公知のベルト下テープのゴムを高減衰ゴムで置き換えたものである。ベルト下減衰層９は、図２に示すように、第１ベルト５１の幅方向外方端５１ａに、その幅方向中心が位置するように配されている。
【００４１】
このベルト下減衰層９の厚みは０．５〜１．０ｍｍであることが好ましく、また、その幅は第１ベルト５１の幅ｗに対して２０〜３５％であることが好ましい。
【００４２】
以上の構成でベルト上減衰層７、ベルト間減衰層８及びベルト下減衰層９を配したのは、上述した有限要素解析法によるタイヤの振動モード解析の解析結果に基づくものである。
【００４３】
すなわち、図５に示すように、タイヤ変形モードの最大状態と最小状態の双方において歪みエネルギーが最も高い領域である最大歪み領域Ａ１は、第１ベルト５１の両端部における半径方向やや外側寄りに偏在している。この領域Ａ１における歪みエネルギーを減衰するために、当該領域Ａ１にベルト上減衰層７を配している。
【００４４】
また、この最大歪み領域Ａ１ほどではないが、その次に歪みエネルギーの高い領域として、第２歪み領域Ａ２が最大歪み領域Ａ１を取囲むように存在しており、この第２歪み領域Ａ２は、最大歪み領域Ａ１から半径方向内方のカーカス層４に至る領域にまで達しており、また、その幅方向中心が第１ベルト外方端５１ａに位置している。そのため、歪みエネルギーの減衰効果をより高めるために、最大歪み領域Ａ１及び第２歪み領域Ａ２に対応させて、ベルト上減衰層７とともに、ベルト間減衰層８及びベルト下減衰層９を配している。
【００４５】
このように各減衰層７，８，９の位置が特定されるのであるが、より高い次元で減衰効果と他特性とを両立させるためには、これら各減衰層７，８，９のゴム量を適宜に決定する必要がある。それは、高減衰ゴムの量が少すぎると、減衰効果が小さく、高周波ロードノイズの低減効果が充分に得られないからであり、逆に、高減衰ゴムの量が多すぎると、減衰効果が強すぎて、高周波ロードノイズのレベルは低減するが、ころがり抵抗が上ってしまうことがあるからである。そのため、高周波ロードノイズところがり抵抗特性とを両立させるために、各減衰層７，８，９の厚み及び幅は、上記した範囲内であることが好ましい。なお、ベルト上減衰層７の厚みが３．０ｍｍより大きいと、タイヤの耐摩耗性が悪化する傾向がある。
【００４６】
以上においては、ベルト上減衰層７とともに、ベルト間減衰層８及びベルト下減衰層９を配したが、ベルト間減衰層８及びベルト下減衰層９は必須ではなく、ベルト上減衰層７のみで歪みエネルギーを低減させる構成としてもよい。これは、ベルト上減衰層７は、最大歪み領域Ａ１に位置しており、かつ、通常最も厚くゴム量が多いためである。ただし、より高い減衰効果を得るためには、ベルト上減衰層７とともにベルト間減衰層８及びベルト下減衰層９のいずれか一方を配した方が好ましく、より好ましくは、３層７，８，９を全て配することである。なお、ベルト間減衰層８及びベルト下減衰層９を配しないときには、これらの層の位置には、上記した公知のベルト端テープ及びベルト下テープが配される。
【００４７】
各減衰層７，８，９を構成する高減衰ゴムとしては、損失係数ｔａｎδが、０．２以上であることが好ましく、より好ましくは０．２５以上である。損失係数ｔａｎδは、粘弾性スペクトロメータ（岩本製作所製）を使用し、幅５ｍｍ、厚さ５ｍｍ、試料長２０ｍｍの短冊状試料について、初期歪み１０％、振動数５０Ｈｚ、動歪み２％、５０℃での条件で測定した値である。なお、トレッドベース層１１を形成するベースゴムは、通常、損失係数ｔａｎδが０．１程度である。
【００４８】
つぎに、これら減衰層７，８，９の配設方法の一例について説明する。
【００４９】
まず、ベルト上減衰層７の場合には、トレッド部１のトレッドベース層１１を押出し成形する際に、図３に示すように、ベースゴム１１′の下面の所定の位置に凹部１３を形成しておく。そして、押出されたキャップゴム１２′に、この凹部１３を有して押出されたベースゴム１１′を貼り合せ、さらに、押出し成形された帯状の高減衰ゴム７′を、凹部１３内に配されるようにベースゴム１１′と貼り合せる。その後、以上よりなるトレッドゴム１′をベルト層５上に貼り合せて成形すればよい。
【００５０】
ベルト間減衰層８及びベルト下減衰層９は、上述した公知のベルト端テープ及びベルト下テープと同様にして配設することができ、すなわち、カーカス層４上の所定位置に帯状の高減衰ゴム（ベルト下減衰層９）を貼り合せ、その上に第１ベルト５１を貼り合せ、その両端の所定位置に帯状の高減衰ゴム（ベルト間減衰層８）を貼り合せて、さらに、その上に第２ベルト５２を貼り合せればよい。
【００５１】
図６は、本発明の他の実施形態における空気入りラジアルタイヤの要部を拡大した断面図である。この実施形態では、ベルト層５の両端部を半径方向外側から覆うベルト上減衰層の構成が上述したタイヤとは異なる。すなわち、この実施形態におけるベルト上減衰層７１は、トレッドベース層１１よりも厚く、トレッドキャップ層１２にまで至る厚みを有している。このように、ベルト上減衰層７１は、トレッド部１を構成するトレッドゴムの一部として配するものであれば、トレッドキャップ層１２に達するものであってもよい。
【００５２】
なお、以上の実施形態においては、ベルト層５が２枚のベルトよりなる場合について説明したが、本発明は、ベルト層５が２枚のベルトよりなるものに限定されることなく、１枚又は３枚以上よりなるものにも適用可能である。
【００５３】
ベルト層５が１枚のベルトより構成される場合、ベルト間減衰層８はなく、ベルト上減衰層７と、好ましくはベルト下減衰層９を配する。
【００５４】
ベルト層５が３枚以上のベルトより構成される場合、ベルト上減衰層７と、好ましくはベルト間減衰層８及び／又はベルト下減衰層９とを配する。ベルト間減衰層８は、全てのベルト間に配することが好ましいが、いずれか一のベルト間に配してもよく、その場合、ベルト間減衰層８を配さないベルト間には、上述した公知のベルト端テープを配すればよい。
【００５５】
【実施例】
次に、本発明タイヤの性能について比較例との対比において説明する。
【００５６】
実施例１〜７及び比較例１
ベルト上減衰層７、ベルト間減衰層８及びベルト下減衰層９の構成を以下の表１に示すとおりとして、下記の測定条件及び測定方法により、実車ロードノイズレベル、ころがり抵抗、タイヤ重量を測定した。結果を表１に示す。
【００５７】
なお、各減衰層７，８，９の配列位置は図２と同じ位置とした。また、比較例１では、ベルト上減衰層７を設けておらず、即ち、トレッドベース層１１は通常のベースゴム（ｔａｎδ＝０．１）のみからなる構成とし、一部を高減衰ゴムで置換することは行なわなかった。
【００５８】
［測定条件］
タイヤサイズ；１９５／６５Ｒ１５
タイヤの空気圧（ｋＰａ）；２００（フロント）／２００（リア）
テスト車両；１８００ｃｃのＦＦ車。
【００５９】
［測定方法］
実車ロードノイズレベル；マイクを運転席の耳元に配し、６０ｋｍ／ｈの定速走行で計測し、実施例１を１００として指数表示した。数値が低いほど良。
ころがり抵抗；アメリカ自動車技術会（ＳＡＥ）の規格ＳＡＥＴ１２６９に準じた方法で測定し、実施例１を１００として指数表示した。数値が低いほど良。
タイヤ重量；実施例１のタイヤ重量を１００として指数表示した。数値が低いほど軽い。
【表１】

表１に示すように、実施例１〜７のタイヤは、いずれも比較例１に比べて、実車ロードノイズレベルが低い。
【００６０】
特に、ベルト上減衰層７、ベルト間減衰層８及びベルト下減衰層９の３層を全て適切なゴム量で配した実施例１，２のタイヤは、他性能を全く損なうことなく、実車ロードノイズの低減効果が非常に高い。
【００６１】
【発明の効果】
本発明の空気入りラジアルタイヤであると、タイヤの他性能を損なうことなく、高周波ロードノイズを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る空気入りラジアルタイヤＴの右側半分の断面図である。
【図２】ラジアルタイヤＴの要部拡大断面図である。
【図３】ラジアルタイヤＴの製造時におけるトレッドゴム１′の右側半分の断面図である。
【図４】タイヤの振動モード解析における周波数２９５Ｈｚでのタイヤ変形モードの断面図であり、（ａ）はタイヤ断面高さ最大状態を示し、（ｂ）はタイヤ断面高さ最小状態を示す。
【図５】タイヤの振動モード解析において歪みエネルギーの高い領域を示したタイヤの要部拡大断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る空気入りラジアルタイヤの要部拡大断面図である。
【符号の説明】
Ｔ……空気入りラジアルタイヤ
１……トレッド部
４……カーカス層
５……ベルト層
５１…第１ベルト
５１ａ…第１ベルトの幅方向外方端
５２…第２ベルト
７……ベルト上減衰層
８……ベルト間減衰層
９……ベルト下減衰層
ｗ……第１ベルトの幅[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a pneumatic radial tire, and more particularly to a pneumatic radial tire that can reduce high-frequency road noise without impairing other performances of the tire.
[0002]
[Prior art]
In recent years, in pneumatic radial tires, reduction of road noise caused by transmission of tire vibration during traveling of the vehicle into the vehicle compartment has been highlighted.
[0003]
The level of this road noise varies depending on the frequency. Generally, the primary peak exists in the region of 100 to 200 Hz, and the secondary peak exists in the region of 250 to 400 Hz. The former is called low-frequency road noise, and the latter is called high-frequency road noise.
[0004]
For measures against low-frequency road noise, the amount of rubber in the tread part is increased or the spring constant of the tire is reduced to reduce the primary eigenvalue of the tire and have a different relationship with the acoustic characteristics in the passenger compartment. By making it, it can reduce comparatively easily.
[0005]
On the other hand, as a countermeasure against high-frequency road noise, conventionally, a hard rubber sheet is laid at the end of the belt layer (Japanese Patent Laid-Open No. 7-1914), or the end of the belt layer is reinforced with a fiber member. Such measures are taken (Japanese Patent Laid-Open No. 6-115312).
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional high-frequency road noise countermeasure is to add a reinforcing member such as a high hardness rubber sheet or a fiber member to the tire structure, so that the tire weight increases, the rolling resistance characteristic deteriorates, and the manufacturing cost decreases. There is a problem of worsening other tire performances such as an increase.
[0007]
Then, an object of this invention is to provide the pneumatic radial tire which can reduce a high frequency road noise, without impairing the other performance of a tire.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
As described above, in conventional radial tires, it is common to add a reinforcing material to the tread portion in order to reduce high-frequency road noise, but for tires with light weight, low fuel consumption, low cost, etc. In order to reduce high-frequency road noise within the limits of various characteristics required, an optimum design is required to improve performance while reducing the addition of members. Therefore, the present inventor considered solving a problem described above by obtaining a portion having a high strain energy by analyzing the vibration mode of the tire and efficiently arranging a high damping rubber as a damping element in the portion.
[0009]
That is, the pneumatic radial tire according to claim 1 of the present invention is a radial tire provided with a belt layer between a carcass layer and a tread portion, and the both end portions are arranged at both ends of the belt layer from the outer side in the tire radial direction. A damping layer on the belt made of high damping rubber having a loss factor tan δ of 0.2 or more is disposed, the damping layer on the belt has a width of 10 to 30% of the width of the belt layer, and a tread base It is characterized by comprising a rubber having a higher loss coefficient tan δ than the base rubber forming the layer, and the on-belt damping layer being disposed as a part of the tread rubber constituting the tread portion.
[0010]
A pneumatic radial tire according to claim 2 is the pneumatic radial tire according to claim 1, wherein the belt layer is composed of a plurality of belts, and at both ends of the belt layer, a belt made of high damping rubber between at least one of the belts. It is characterized by an interstitial damping layer.
[0011]
A pneumatic radial tire according to a third aspect is the pneumatic radial tire according to the first or second aspect, wherein the belt layer is composed of a plurality of belts, and the carcass layer is adjacent to the outer side in the radial direction at both ends of the belt layer. An under-belt damping layer made of high damping rubber is disposed between the first belt and the first belt.
[0012]
A pneumatic radial tire according to a fourth aspect of the present invention is the pneumatic radial tire according to the first aspect, wherein the belt layer is disposed on a radially outer side of the first belt, the first belt being disposed adjacent to the radially outer side of the carcass layer. The belt includes an upper belt attenuation layer and one or both of an inter-belt attenuation layer and an under-belt attenuation layer, and the inter-belt attenuation layer is disposed at both ends of the belt layer. A damping layer made of high damping rubber disposed between one belt and the second belt, wherein the under-belt damping layer is disposed radially inward of the first belt at both ends of the belt layer; It is a damping layer made of high damping rubber.
[0013]
The pneumatic radial tire according to claim 5 is the pneumatic radial tire according to claim 4, wherein the width of the first belt is wider than the width of the second belt, and the on-belt attenuation layer and the inter-belt attenuation layer are outward in the width direction. The end is located in the vicinity of the outer end in the width direction of the first belt, and the center in the width direction of the lower belt attenuation layer is located in the vicinity of the outer end in the width direction of the first belt. .
[0014]
Te pneumatic radial tire odor of the present invention, the loss factor tanδ of the high damping rubber is Ru der 0.2 or more. This is because if tan δ is less than 0.2, it is difficult to obtain a sufficient attenuation effect. The loss factor tan δ is more preferably 0.25 or more in order to further enhance the damping effect by using a small amount of rubber.
[0015]
Here, the loss coefficient (loss tangent) tan δ uses a viscoelastic spectrometer, and for a strip-shaped sample having a width of 5 mm, a thickness of 5 mm, and a sample length of 20 mm, an initial strain of 10%, a frequency of 50 Hz, a dynamic strain of 2%, It is the value measured on the conditions at 50 degreeC.
[0016]
The pneumatic radial tire according to claim 6 is a radial tire including a belt layer between a carcass layer and a tread portion, wherein the belt layer includes a plurality of belts, and both end portions of the belt layer are provided at both ends. An on-belt damping layer made of a high damping rubber having a loss factor tan δ of 0.2 or more that covers the portion from the outer side in the tire radial direction, and the on-belt damping layer is arranged as a part of the tread rubber constituting the tread portion. And at both ends of the belt layer, between the carcass layer and a first belt disposed adjacent to the outside in the radial direction, a belt under a belt made of high damping rubber having a loss coefficient tan δ of 0.2 or more. It is characterized by an attenuation layer.
[0017]
[Action]
In general, as a method for suppressing the vibration of a structure, there is a method for improving the damping characteristic of the structure. The damping energy representing the damping characteristic is proportional to the energy dissipated during one period of vibration. Considering increasing such dissipated energy, it can be said that it is effective to dispose an attenuation element in a portion where the energy distribution of the structure is large. This dissipative energy can be expressed as the sum of kinetic energy and strain energy. Here, a damping element is arranged in a portion with a high strain energy from the viewpoint of improving the damping characteristics under the constraint of constant weight.
[0018]
In a pneumatic radial tire, as is well known, a tire cross-section secondary vibration mode exists in the frequency band of high-frequency road noise. Therefore, it can be seen that high-frequency road noise can be reduced if the strain energy distribution in this vibration mode is obtained and a damping element is arranged in the high energy portion.
[0019]
Therefore, an attempt was made to obtain the vibration mode of the tire and the strain energy distribution in this vibration mode. The analysis was performed by the finite element analysis method (Kuichiro Awazu et al. “Fine Element Method Handbook”, Fundamental I, Basic Edition, Baifukan) as follows.
[0020]
The tire is divided into elements of finite size, and the stiffness and mass are evaluated with a finite degree of freedom determined by the number of nodes generated by the division.
[0021]
In the case of a dynamic problem such as a tire, the following formula (1) is established.
[0022]
[Expression 1]

By solving equation (1), the displacement and acceleration of each node relative to the external force can be obtained.
[0023]
Further, when the tire vibration analysis is performed, the following formula (2) is established.
[0024]
[Expression 2]

Eigenvalue analysis is performed using the above formulas (1) and (2), and the eigenvalue (natural frequency) ω _r and the eigenvector (vibration mode) {ψ _r } are obtained.
[0025]
Since the strain energy U in the secondary cross-sectional mode of the tire is expressed by the following equation (3), the strain energy U of each element can be calculated from the vibration mode {ψ _r } at the natural frequency ω _r of interest. .
[0026]
[Equation 3]

As a result, as shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b), it can be seen that the place where the strain energy is greatest is the both ends of the belt layer. Here, FIGS. 4A and 4B show the deformation of the tire cross section at a frequency of 295 Hz. At such a frequency, the tire is in the state of FIG. 4A and the state of FIG. 4B. Repeat the deformation between and. In the figure, the hatched portion (A) indicates a region having the highest strain energy.
[0027]
FIG. 5 shows a region (A) having the highest strain energy in the maximum state (the state shown in FIG. 4A) and the minimum state (the state shown in FIG. 4B) of the tire cross-section height. Thus, it was found that there was a region (A1) with the highest strain energy at the end of the belt layer (5) and slightly outside in the radial direction.
[0028]
As described above, in the pneumatic radial tire of the present invention, the on-belt damping layer made of high-damping rubber is disposed at both ends of the belt layer so as to cover both ends from the outside in the radial direction. As a result, the strain energy of the maximum strain region (A1) located at both ends of the belt layer can be attenuated to suppress the vibration of the tire during traveling, thereby reducing high-frequency road noise.
[0029]
In the radial tire of the present invention, the on-belt damping layer is disposed as a part of the tread rubber constituting the tread portion, that is, a part of the tread rubber is replaced with a high damping rubber, and the tread portion is Since the on-belt damping layer is provided without substantially increasing the amount of rubber, it is lightweight without deteriorating other performances of the tire, such as increase in tire weight and deterioration in rolling resistance characteristics. High-frequency road noise can be reduced within the limits of various characteristics required for tires such as high fuel efficiency, low fuel consumption, and low cost.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a pneumatic radial tire T according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0031]
FIG. 1 is a cross-sectional view of the right half of the radial tire T. In the figure, 1 is a tread portion, 2 is a sidewall portion, 3 is a bead portion, 4 is a carcass layer, and 5 is a belt layer.
[0032]
The tire T includes a pair of bead portions 3 and sidewall portions 2, and a tread portion 1 that extends between the sidewall portions 2.
[0033]
The carcass layer 4 is disposed on the inner side of the tread portion 1 in the tire radial direction (hereinafter referred to as the radial direction of the tire), and is engaged with the bead portion 3 through the sidewall portions 2 on both sides thereof. It has been stopped.
[0034]
The belt layer 5 terminates in the vicinity of the shoulder portion 6 of the tire T at the end thereof. The belt layer 5 includes two sheets, a first belt 51 disposed adjacent to the outer side in the radial direction of the carcass layer 4 and a second belt 52 disposed adjacent to the outer side in the radial direction of the first belt 51. Belt. The first belt 51 has a width dimension longer than that of the second belt 52.
[0035]
The tread portion 1 includes a tread base layer 11 disposed on the outer side in the radial direction in contact with the belt layer 5 and a tread cap layer 12 disposed on the outer side and forming a tread surface.
[0036]
Reference numeral 7 denotes an on-belt damping layer that covers both ends of the belt layer 5 from the outside in the tire radial direction, and is formed of high damping rubber. The on-belt damping layer 7 is formed as a part of the base rubber constituting the tread base layer 11 of the tread portion 1, and as shown in FIG. 2, the ends of both the first belt 51 and the second belt 52. The part is covered from the outside in the radial direction. The outer end in the width direction of the on-belt damping layer 7 is located in the vicinity of the outer end 51a in the width direction of the first belt 51. Specifically, the outer end in the width direction is slightly outward from the first belt outer end 51a. It is arranged out of the way.
[0037]
The thickness of the on-belt damping layer 7 is preferably 1.0 to 3.0 mm, and the width is preferably 10 to 30% with respect to the width w of the first belt 51.
[0038]
Reference numeral 8 denotes an inter-belt damping layer disposed between the first belt 51 and the second belt 52 at both ends of the belt layer 5, and is formed of a high damping rubber. This inter-belt damping layer 8 is arranged in place of a so-called belt end tape inserted in a conventionally known radial tire in order to reduce frictional heat generated between belts for the purpose of improving high-speed durability. ing. That is, the rubber of the known belt end tape is replaced with a high damping rubber. As shown in FIG. 2, the outer end in the width direction of the inter-belt damping layer 8 is positioned in the vicinity of the outer end 51a in the width direction of the first belt 51. Specifically, the outer end 51a of the first belt 51 is in detail. The belt ends slightly inward in the width direction and abuts on the on-belt damping layer 7 at the end.
[0039]
The thickness of the inter-belt damping layer 8 is preferably 0.7 to 1.5 mm, and the width is preferably 10 to 20% with respect to the width w of the first belt 51.
[0040]
Reference numeral 9 denotes a belt under-damping layer disposed at the both ends of the belt layer 5 in the radial direction of the first belt 51, that is, between the first belt 51 and the carcass layer 4, and is formed of high-damping rubber. Yes. This under-belt damping layer 9 is arranged in place of a so-called under-belt tape that is inserted in a conventionally known radial tire in order to reduce frictional heat generated between the belts for the purpose of improving high-speed durability. That is, the rubber of the known under-belt tape is replaced with a high damping rubber. As shown in FIG. 2, the under-belt damping layer 9 is disposed at the width direction outer end 51 a of the first belt 51 so that the center in the width direction is located.
[0041]
The thickness of the under-belt damping layer 9 is preferably 0.5 to 1.0 mm, and the width is preferably 20 to 35% with respect to the width w of the first belt 51.
[0042]
The arrangement of the on-belt damping layer 7, the inter-belt damping layer 8, and the under-belt damping layer 9 with the above configuration is based on the analysis result of the tire vibration mode analysis by the finite element analysis method described above.
[0043]
That is, as shown in FIG. 5, the maximum strain region A1, which is the region with the highest strain energy in both the maximum state and the minimum state of the tire deformation mode, is unevenly distributed slightly toward the outer side in the radial direction at both ends of the first belt 51. doing. In order to attenuate the strain energy in the region A1, the on-belt damping layer 7 is disposed in the region A1.
[0044]
Further, although not as large as the maximum strain region A1, the second strain region A2 exists so as to surround the maximum strain region A1 as a region having the next highest strain energy, and the second strain region A2 is A region extending from the maximum strain region A1 to the radially inward carcass layer 4 is reached, and the center in the width direction is located at the first belt outer end 51a. For this reason, in order to further increase the damping effect of strain energy, an inter-belt damping layer 8 and an under-belt damping layer 9 are arranged together with the on-belt damping layer 7 so as to correspond to the maximum strain region A1 and the second strain region A2. Yes.
[0045]
In this way, the position of each

attenuation layer

7, 8, 9 is specified. In order to achieve both the attenuation effect and other characteristics at a higher level, the amount of rubber of each

attenuation layer

7, 8, 9 is determined. Must be determined as appropriate. This is because if the amount of high-damping rubber is too small, the damping effect is small, and the effect of reducing high-frequency road noise cannot be sufficiently obtained. Conversely, if the amount of high-damping rubber is too large, the damping effect is strong. This is because the level of high-frequency road noise is reduced, but the rolling resistance may increase. Therefore, the thickness and width of each

attenuation layer

7, 8, 9 are preferably within the above-described range in order to achieve both high-frequency road noise and stiffening resistance characteristics. If the thickness of the on-belt damping layer 7 is larger than 3.0 mm, the tire wear resistance tends to deteriorate.
[0046]
In the above description, the inter-belt attenuation layer 8 and the under-belt attenuation layer 9 are arranged together with the on-belt attenuation layer 7. However, the inter-belt attenuation layer 8 and the under-belt attenuation layer 9 are not essential, and only the on-belt attenuation layer 7 is used. It is good also as a structure which reduces distortion energy. This is because the on-belt damping layer 7 is located in the maximum strain region A1, and is usually the thickest and has the largest amount of rubber. However, in order to obtain a higher damping effect, it is preferable to dispose either the inter-belt damping layer 8 or the under-belt damping layer 9 together with the on-belt damping layer 7, and more preferably the three

layers

7, 8, All nine are arranged. When the inter-belt attenuation layer 8 and the under-belt attenuation layer 9 are not arranged, the above-described known belt end tape and under-belt tape are arranged at the positions of these layers.
[0047]
As the high damping rubber constituting each damping

layer

7, 8, 9, the loss coefficient tan δ is preferably 0.2 or more, more preferably 0.25 or more. The loss factor tan δ is a viscoelastic spectrometer (manufactured by Iwamoto Seisakusho). For a strip-shaped sample having a width of 5 mm, a thickness of 5 mm, and a sample length of 20 mm, an initial strain of 10%, a frequency of 50 Hz, a dynamic strain of 2%, and 50 ° C. It is a value measured under the conditions of. The base rubber forming the tread base layer 11 usually has a loss coefficient tan δ of about 0.1.
[0048]
Next, an example of a method for disposing the attenuation layers 7, 8, and 9 will be described.
[0049]
First, in the case of the on-belt damping layer 7, when the tread base layer 11 of the tread portion 1 is extruded, a recess 13 is formed at a predetermined position on the lower surface of the base rubber 11 'as shown in FIG. Keep it. Then, the extruded base rubber 11 ′ having the recess 13 is bonded to the extruded cap rubber 12 ′, and an extruded band-like high damping rubber 7 ′ is disposed in the recess 13. Then, the base rubber 11 'is bonded. Thereafter, the tread rubber 1 ′ formed as described above may be bonded to the belt layer 5 and molded.
[0050]
The inter-belt damping layer 8 and the under-belt damping layer 9 can be disposed in the same manner as the above-described known belt end tape and under-belt tape, that is, a belt-like high damping rubber at a predetermined position on the carcass layer 4. (Below belt attenuation layer 9) is bonded, first belt 51 is bonded thereon, belt-like high attenuation rubber (inter-belt attenuation layer 8) is bonded at predetermined positions on both ends thereof, and further, The second belt 52 may be attached.
[0051]
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a pneumatic radial tire according to another embodiment of the present invention. In this embodiment, the configuration of the on-belt damping layer that covers both ends of the belt layer 5 from the outside in the radial direction is different from that of the tire described above. That is, the on-belt damping layer 71 in this embodiment is thicker than the tread base layer 11 and has a thickness reaching the tread cap layer 12. As described above, the on-belt damping layer 71 may reach the tread cap layer 12 as long as it is disposed as a part of the tread rubber constituting the tread portion 1.
[0052]
In the above embodiment, the case where the belt layer 5 is composed of two belts has been described. However, the present invention is not limited to the case where the belt layer 5 is composed of two belts. The present invention can also be applied to those composed of three or more.
[0053]
When the belt layer 5 is composed of a single belt, there is no inter-belt damping layer 8 and an on-belt damping layer 7 and preferably an under-belt damping layer 9 is provided.
[0054]
When the belt layer 5 is composed of three or more belts, an on-belt damping layer 7 and preferably an inter-belt damping layer 8 and / or an under-belt damping layer 9 are disposed. The inter-belt damping layer 8 is preferably disposed between all the belts, but may be disposed between any one of the belts. In that case, between the belts without the inter-belt damping layer 8, What is necessary is just to distribute the well-known belt end tape.
[0055]
【Example】
Next, the performance of the tire of the present invention will be described in comparison with a comparative example.
[0056]
Examples 1-7 and Comparative Example 1
The configuration of the on-belt damping layer 7, the inter-belt damping layer 8 and the under-belt damping layer 9 is as shown in Table 1 below, and the actual vehicle road noise level, rolling resistance, and tire weight are measured under the following measurement conditions and measurement methods. did. The results are shown in Table 1.
[0057]
The arrangement positions of the attenuation layers 7, 8, and 9 were the same as those in FIG. Further, in Comparative Example 1, the on-belt damping layer 7 is not provided, that is, the tread base layer 11 is composed of only a normal base rubber (tan δ = 0.1), and a part thereof is replaced with a high damping rubber. I didn't do it.
[0058]
[Measurement condition]
Tire size: 195 / 65R15
Tire pressure (kPa); 200 (front) / 200 (rear)
Test vehicle: 1800cc FF vehicle.
[0059]
[Measuring method]
Actual vehicle road noise level: A microphone was placed at the ear of the driver's seat and measured at a constant speed of 60 km / h. The lower the number, the better.
Rolling resistance: Measured by a method in accordance with American Automobile Engineers Association (SAE) standard SAE T1269. The lower the number, the better.
Tire weight: The tire weight of Example 1 was set as 100 and indicated as an index. The lower the number, the lighter.
[Table 1]

As shown in Table 1, the tires of Examples 1 to 7 all have a lower actual vehicle road noise level than Comparative Example 1.
[0060]
In particular, the tires of Examples 1 and 2 in which the three layers of the on-belt damping layer 7, the inter-belt damping layer 8 and the under-belt damping layer 9 are all arranged with an appropriate rubber amount are used in the actual vehicle road without any loss in other performance. Noise reduction effect is very high.
[0061]
【The invention's effect】
The pneumatic radial tire of the present invention can reduce high-frequency road noise without impairing other performances of the tire.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a right half of a pneumatic radial tire T according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the radial tire T. FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of the right half of the tread rubber 1 ′ when the radial tire T is manufactured.
4A and 4B are cross-sectional views of a tire deformation mode at a frequency of 295 Hz in tire vibration mode analysis, where FIG. 4A shows the maximum tire cross-section height state and FIG. 4B shows the minimum tire cross-section height state.
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the tire showing a region having a high strain energy in the vibration mode analysis of the tire.
FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a pneumatic radial tire according to another embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
T ... Pneumatic radial tire 1 ... tread part 4 ... carcass layer 5 ... belt layer 51 ... first belt 51a ... first belt width direction outer end 52 ... second belt 7 ... on-belt damping layer 8: Belt-to-belt damping layer 9: Belt under-damping layer w: Width of first belt

Claims

In radial tires with a belt layer between the carcass layer and the tread part,
Disposed on both ends of the belt layer is an on-belt damping layer made of high-damping rubber having a loss coefficient tan δ of 0.2 or more that covers the both ends from the outside in the tire radial direction. 10 to 30% of the width of the belt layer and made of a rubber having a higher loss factor tan δ than the base rubber forming the tread base layer,
The pneumatic radial tire according to claim 1, wherein the on-belt damping layer is disposed as a part of a tread rubber constituting the tread portion.

The belt layer is composed of a plurality of belts,
2. The pneumatic radial tire according to claim 1, wherein an inter-belt damping layer made of a high damping rubber having a loss coefficient tan δ of 0.2 or more is disposed between at least one belt at both ends of the belt layer. .

The belt layer is composed of a plurality of belts,
At both ends of the belt layer, a belt under-damping layer made of high-damping rubber having a loss coefficient tan δ of 0.2 or more is disposed between the carcass layer and the first belt disposed adjacent to the outside in the radial direction. The pneumatic radial tire according to claim 1, wherein the pneumatic radial tire is a pneumatic radial tire.

The belt layer is composed of a first belt disposed adjacent to the radially outer side of the carcass layer and a second belt disposed radially outward of the first belt,
Along with the on-belt damping layer, one or both of an inter-belt damping layer and an under-belt damping layer are provided,
The inter-belt damping layer is a damping layer made of a high damping rubber having a loss coefficient tan δ of 0.2 or more disposed between the first belt and the second belt at both ends of the belt layer;
The under-belt damping layer is a damping layer made of high-damping rubber having a loss coefficient tan δ of 0.2 or more, which is disposed radially inward of the first belt at both ends of the belt layer. Item 2. A pneumatic radial tire according to item 1.

The width of the first belt is wider than the width of the second belt;
The widthwise outer ends of the on-belt damping layer and the inter-belt damping layer are located in the vicinity of the widthwise outer end of the first belt,
The pneumatic radial tire according to claim 4, wherein the center in the width direction of the under-belt damping layer is positioned in the vicinity of the outer end in the width direction of the first belt.

In radial tires with a belt layer between the carcass layer and the tread part,
The belt layer is composed of a plurality of belts,
Disposed on both ends of the belt layer is an on-belt damping layer made of high-damping rubber having a loss coefficient tan δ of 0.2 or more that covers the both ends from the outside in the tire radial direction, and the on-belt damping layer comprises the tread portion. It is arranged as part of the tread rubber that makes up the
At both ends of the belt layer, an under-belt damping layer made of high damping rubber having a loss coefficient tan δ of 0.2 or more is disposed between the carcass layer and the first belt arranged adjacent to the outside in the radial direction. Pneumatic radial tire characterized by that.