JP3682349B2

JP3682349B2 - 空気入りラジアルタイヤ

Info

Publication number: JP3682349B2
Application number: JP35130996A
Authority: JP
Inventors: 隆成佐口; 智久西川
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 1996-12-27
Filing date: 1996-12-27
Publication date: 2005-08-10
Anticipated expiration: 2016-12-27
Also published as: JPH10181307A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、ロードノイズを低減する空気入りラジアルタイヤに関し、特に、タイヤ振動が２５０〜４００Ｈｚの高周波領域においてロードノイズを低減することのできる空気入りラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車は高級化の傾向を示しており、該自動車の運転においては、その良好な乗り心地性と静粛性とが要求されている。一方、前記自動車に装備されるタイヤの分野においても、前記要求に応えるべく、該タイヤ性能の重要な一つであるロードノイズの低減に関する開発が行われている。ロードノイズは、広義には乗り心地性の範中に含まれるものであるが、タイヤが路面の凹凸上を走行することで、該凹凸に基づく外力の強制入力を受けて振動し、該振動が自動車の車体を介して車内に伝達されて発生するものである。
【０００３】
そのため従来からタイヤの振動特性の改良が必要とされており、トレッド部のゴムを柔らかくしたり、タイヤの重量の増加、タイヤの材料を変更してタイヤのバネ常数の低下、あるいは、トレッドパターンの変更等で対応している。
しかし、タイヤ材料の変更等は、場合によっては工場の設備の変更が必要になって、製造コストが高くついたり、他の性能、特に、耐摩耗性を低下させることがあって、有効な手段とはなり得ない場合があるのが現状である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記の如く従来のタイヤは、トレッド部の重量の増加やバネ常数を低下させることによって、２５０Ｈｚまでの振動についてのタイヤ特性の改良が比較的容易にできるが、２５０〜４００Ｈｚの高周波域のタイヤの振動特性の改良手段については、有効のものがないのが現状であった。
【０００５】
そこで、本出願人は、前記２５０〜４００Ｈｚの高周波域のタイヤの振動特性を改良するべく、タイヤの材料等を変更せずに、タイヤの形状、詳しくは、タイヤのカーカス形状のみを変更することによって、ロードノイズを低減し、かつ、乗り心地に優れたラジアルタイヤを、既に提案している（特願平７−２６２７２８号）。
前記提案のラジアルタイヤは、カーカス形状の変更に当たって、次のような知見を得ている。
【０００６】
（１）図９、図１０に示されている従来のラジアルタイヤ１０’においては、一般のリム２に組み込まれたタイヤのカーカス１が、例え、そのモールド形状がどのようなものであっても、最大内圧を充填すると、該カーカス１のコード張力を一定にする形状になろうとする。特に、曲げ剛性が小さく膜体とみなせるサイドウオールの中央部においては、前記ことが顕著であり、曲げ剛性の大きいショルダー部近傍とビート部近傍ではある程度モールド形状に依存するが、やはり、カーカス１のコード張力を一定にする形状になろうとする。
【０００７】
モールドの形状を、このようにカーカスのコード張力が一定になるように一致させて設計した場合を、自然形状理論によるタイヤ設計と称され、図９の基準円弧Ｒｋに比較的近い形状をとるのが一般的である。
【０００８】
（２）タイヤが路面の突起等により変形する場合、そのカーカス１の撓みは、曲げ剛性の小さいサイドウオールの中央で大きく、曲げ剛性の大きいショルダー部近傍では小さく、更に、ビード部近傍では小さい。
先行技術である前記提案のラジアルタイヤ１０”は、前記知見に基づき、図７、図８に示すように、ショルダー部近傍とビート部近傍とのモールド形状を、予めタイヤが撓んでいる状態に近い形状（図７の点線の基準円弧Ｒｋよりタイヤ外側の実線のカーカス１）としたものである。
【０００９】
即ち、タイヤを前記の如きモールド形状にして置き、最大内圧を充填すると、タイヤのカーカス１は、図８に示すように、タイヤのコード張力を一定にしようとして、ショルダー部とビート部とがタイヤの内側に入ってきて、サイドウオール中央部は、タイヤの外側に出て行くような形状（図８の点線）となる。しかし、ショルダー部近傍とビート部近傍とは弾性体で構成されているので、空気圧を最大内圧の１０％程度にすると、モールド時の形状に近い形状に戻る。
【００１０】
つまり、先行技術の前記提案のラジアルタイヤ１０”は、最大内圧充填時には、ショルダー部近傍とビート部近傍とに、常にタイヤが撓んだ状態に戻ろうとする力が働くべく作用させ、タイヤのカーカス１が撓み易い状態として、バネ常数を低減したものである。
【００１１】
しかし、前記提案のラジアルタイヤは、２５０〜４００Ｈｚの高周波域のタイヤの振動特性を改良するべく、タイヤのカーカス形状を変更して、タイヤのバネ常数を低減することによって、ロードノイズを低減し、乗り心地性に優れたラジアルタイヤを提供できるが、操縦安定性に難があり、該操縦安定性が低下するとの問題がある。
【００１２】
本発明は、前記問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、２５０〜４００Ｈｚの高周波域のタイヤの振動特性を改良してロードノイズを低減させると共に、操縦安定性も改良した空気入りラジアルタイヤを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成すべく、本発明に係る空気入りラジアルタイヤは、少なくとも一層のラジアルカーカスを備えたラジアルタイヤにおいて、ＪＩＳＤ４２０２、１９９４による適用リムに組み込み、リムフランジ円弧部の中心点Ｑを通りタイヤ回転軸に対する傾斜角度が４５度で延びる直線が該カーカス・ラインを横切る交点Ｌからタイヤ軸線に垂直に立てた直線が該カーカス・ラインを横切る点を交点Ｍとし、前記交点Ｌ，Ｍを結ぶ線分ＬＭに対してタイヤの軸方向外方に平行に引いた前記カーカスラインの接線ＪＫと外接するように仮想した該線分ＬＭを弦とする円弧をＲｋとした場合、（１）ＪＩＳＤ４２０２、１９９４による最大荷重に対応する空気圧の１０％の内圧を充填したときに、前記カーカスの最大幅部Ｓから前記交点Ｍまでの前記カーカスラインは、該円弧Ｒｋよりもタイヤの外側を通り、前記カーカスの最大幅部Ｓから前記交点Ｌまでの該カーカスラインの少なくとも一部は前記円弧Ｒｋよりもタイヤの外側を通る形状となり、（２）前記最大荷重に対応する空気圧を最大内圧に充填したときに、前記カーカスのショルダ部とビート部は、タイヤの内側に入り、前記カーカスのサイドウオール中央部はタイヤの外側に出る形状となり、（３）前記タイヤ最大カーカス断面幅位置と該ベルトのタイヤ幅方向端部との間のバッドレス部に不織布補強層を埋設したことを特徴としている。
【００１４】
一般に、タイヤが凹凸のある路面を走行すると、タイヤはその凹凸状況に応じて加振され、該タイヤの各部位が振動して、該振動が車軸に伝達される。
タイヤが２５０〜４００Ｈｚの周波数帯域にある場合の振動は、一般の両端固定の弦と同じように、両ビート部を固定端として、その間に定在波を作り、ラジアル方向に振動モードを形成していることが知られているが、タイヤ伝達特性とタイヤ振動モードの関係は、明確でないのが現状であった。
【００１５】
本発明者は、タイヤの２５０〜４００Ｈｚ帯域でのロードノイズの低減に関して、（１）２５０〜４００Ｈｚ帯域の振動モードは、ベルト端部、タイヤ最大幅部、及び、ビート固定部が節となり、バッドレス部とビート部ラジアル方向外側部分が腹を持つモードであること、及び、（２）２５０〜４００Ｈｚ帯域においては、バッドレス部の振動モードの振幅を抑制乃至調整をすれば、タイヤの振動伝達特性が低減できることを知見した。また、一般的に、構造物がある振動モード形態を示すとき、任意の点のモード振動を抑制するために他点の剛性・質量を変更する場合、増加させるか、又は、減少させるかは、前記構造物の系に依存することが知られている。
【００１６】
本発明は、前記知見に基づき、ベルト端部からタイヤカーカス最大幅部の領域の内、少なくとも８０％以上の領域に、不織布からなる補強層を埋設したものであるので、振動モード自体を変更したことになり、定性的には、振動の腹を持つ部分の剛性を増加させ、振動の振幅を小さくして全体の振動エネルギーレベルを下げたものであって、これによって、タイヤの２５０〜４００Ｈｚ帯域のロードノイズが低減できるものである。
【００１７】
ここで、ベルト端部からタイヤカーカス最大幅部の領域の内、少なくとも８０％以上の領域に不織布からなる補強層を埋設するのは、８０％以下の領域では、振動の腹を持つ部分の剛性を十分に増加させることができないためである。
【００１８】
前記領域に不織布以外の補強層、例えば、コード補強層を用いれば、前記領域の剛性は容易に変更されるが、コード補強層等は、該コード断面において、ゴム層との未接着部分が存在するために、使用初期から亀裂を有することと同等の現象が生じており、タイヤ変形の大きなバットレス部に配置すると、タイヤの耐久性能が大幅に低下する。しかし、不織布補強層は、ゴム層との接着性が良いので、タイヤ変形の大きなバットレス部に配置しても、耐久性能上の問題はない。
また、不織布を、唯、単純にバットレス部に付加すると、タイヤのバネ常数が増加してしまい、８０〜２５０Ｈｚ帯域でのロードノイズの悪化を招く傾向がある。
【００１９】
そこで、本発明は、本出願人の先行発明である前記提案発明の構成を採用すること、つまり、図７、図８に示すように、タイヤのカーカス部を、ＪＩＳＤ４２０２、１９９４による適用リム２（但し、複数存在する場合には、幅の狭い方を適用する）に組み込み、ＪＩＳＤ４２０２、１９９４による最大荷重に対応する空気圧の１０％の内圧を充填したときに、リムフランジ円弧部の中心点Ｑを通りタイヤ回転軸に対する傾斜角度が４５度で延びる直線が該カーカス・ラインを横切る交点Ｌからタイヤ軸線に垂直に立てた直線が該カーカス・ラインを横切る点を交点Ｍとし、前記交点Ｌ，Ｍを結ぶ選分ＬＭに対してタイヤの軸方向外方に平行に引いた前記カーカスラインの接線ＧＫと外接するように仮想した該線分ＬＭを弦とする円弧をＲｋとした場合、該カーカスの最大幅部Ｓから前記交点Ｍまでの前記カーカスラインは、該円弧Ｒｋよりもタイヤの外側を通り、該カーカスの最大幅部Ｓから前記交点Ｍまでの該カーカスラインの少なくとも一部は前記円弧Ｒｋよりもタイヤの外側を通る構成とすることで、タイヤのバネ常数を逆に低下させて、８０〜２５０Ｈｚと２５０〜４００Ｈｚとの両領域のロードノイズを低下させ、タイヤのバネ常数の増加に基づく前記ロードノイズの悪化を防止している。
【００２０】
本発明の更に好ましい態様としては、前記カーカスの最大幅部Ｓから前記交点Ｍまでの前記カーカスラインが、前記円弧Ｐｋよりもタイヤの外側を通り、該円弧Ｒｋとの最大離間距離ｔが２〜１５ｍｍであるように構成するのがよい。
【００２１】
前記円弧Ｒｋとの最大離間距離ｔを２〜１５ｍｍとしたのは、２ｍｍ以下では、前記タイヤのバネ常数の低減効果があまり期待できなくなることと、１５ｍｍ以下としたのは、タイヤの大きさにもよるが、前記の如きカーカスラインが現実的に描けないということにある。
【００２２】
また、カーカス１の最大幅部Ｓから交点Ｌまでのカーカスラインの少なくとも一部は、基準円弧Ｒｋよりもタイヤの外側を通るようにしているのは、図７に示すように、従来の多くの一般のタイヤが、そのカーカスラインを前記基準円弧Ｒｋよりも内側を通るようになっているのに比べて特徴があると共に、ビート部変曲点からビートコアーにつながる部分だけは、スムースなカーカスラインとする必要がある。
【００２３】
従来、前記の如きカーカスラインを採用できなかったのは、ショルダー部と、ビート部との変形が大きくなってしまい故障発生の虞があったため、即ち、従来はタイヤ材料に問題があったものであるが、現在のタイヤ材料の改善によって、実現が可能である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態の空気入りラジアルタイヤを図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態の実施例１のサイド補強層を備えた空気入りラジアルタイヤ、いわゆる、ランフラット・タイヤ１０（以下、単に、ラジアルタイヤと云う）の断面斜視図であり、図２は、該実施例１の断面図であって、本実施例１のラジアルタイヤ１０のサイズは、１９５／６５Ｒ１４である。
【００２５】
図１、図２に示すラジアルタイヤ１０は、断面ループ状を呈し、全体がゴム層１１により形成され、断面両端部のビート部１２、１２には、前記ラジアルタイヤ１０の回転軸回りにリング状に形成された一対のビートコア１３、１３が備えられている。これら一対のビートコア１３、１３間には、前記ラジアルタイヤ１０の断面方向にループ状に配置され、クラウン部Ｅから左右の両サイド部Ｇ，Ｇに延びたプライコード１４から成る一層のカーカスプライ１５が跨設されている。該カーカスプライ１５の長手方向両端部１５’１５’は、一対の前記ビートコア１３、１３の周りに外側に折り返して巻き上げられている。
【００２６】
前記クラウン部Ｅのカーカスプライ１５のラジアル方向外側には、実質的に非伸長性のスチールコード１６、１６から成る二層のスチールベルト層１７が前記被覆ゴム１１内に埋設配置され、該スチールベルト層１７のラジアル方向外側には、前記ゴム１１から成る肉厚のトレッド部１８が形成されている。該トレッド部１８の表面部には、前記ラジアルタイヤの周方向に連続に延びる複数のリブ溝（周方向溝）１９が幅方向に所定間隔を置いて刻設されている。
【００２７】
前記ラジアルタイヤ１０の前記カーカスプライ１５の左右の両サイド部Ｇ，Ｇのタイヤ最大カーカス断面幅位置と前記スチールコード１６のタイヤ幅方向端部との間のバッドレス部Ｈに不織布補強層２０を埋設している。図２に示されているように、実施例１のラジアルタイヤ１０は、不織布補強層２０の配置位置を、前記スチールコード１６のタイヤ幅方向端部からタイヤ最大高さＯＤに対して高さＯＣの位置がＯＣ／ＯＤ＝０．７４の位置までの長さ埋設したものである。
【００２８】
本実施形態の空気入りラジアルタイヤ１０の補強層として使用される不織布２０は、引張、圧縮、剪断等に対して異方性が小さいことが好ましい。
また、前記空気入りラジアルタイヤ１０は、加硫工程での熱・圧力によって、フィラメント間にゴムが浸透（又は進入）するため、一般的には不織布２０への特別の接着剤の塗布等の処理の必要はないが、より一層の接着性を必要とする場合には、接着剤の塗布処理をしてもよい。
【００２９】
更に、不織布２０に用いられる繊維素材としては、ポリイステル、ポリアミド、ポリアラミド、ポリビニルアルコールに代表される合成素材や、レーヨン、セルロース等の天然繊維の単独又は２種類以上を混合したものを挙げることができるが、前記以外の繊維材料であっても良い。
また、繊維自身は、内層と外層とを異なる素材とする２層構造の繊維も不織布２０の材料として使用することができる。
【００３０】
本実施形態の乗用車用の空気入りラジアルタイヤ１０を評価するために、実施例１以外にも不織布補強層の幅の異なる二つの実施例２、実施例３の空気入りラジアルタイヤを試作すると共に、その配置場所の異なる二つの実施例４、実施例５を試作し、不織布補強層のない同じ大きさの従来の空気入りラジアルタイヤと共に試験して比較した。
【００３１】
図３は、実施例２のラジアルタイヤ１０を示すものであり、不織布補強層２０の配置位置を、前記スチールコード１６のタイヤ幅方向端部からタイヤ最大高さＯＤに対して高さＯＢの位置がＯＢ／ＯＤ＝０．６０の位置までの長さ埋設したものである。
【００３２】
図４は、実施例３のラジアルタイヤ１０を示すものであり、不織布補強層２０の配置位置を、前記スチールコード１６のタイヤ幅方向端部からタイヤ最大高さＯＤに対して高さＯＡの位置がＯＡ／ＯＤ＝０．４４の位置までの長さ埋設したものである。
【００３３】
図５は、実施例４のラジアルタイヤ１０を示すものであり、不織布補強層２０の配置位置を、前記カーカスプライ１５の内側で、前記スチールコード１６のタイヤ幅方向端部相当位置からタイヤ最大高さＯＤに対して高さＯＡの位置がＯＡ／ＯＤ＝０．４４の位置までの長さに渡って埋設したものである。
【００３４】
図６は、実施例５のラジアルタイヤ１０を示すものであり、不織布補強層２０の配置位置を、前記カーカスプライ１５の二つのプライコード１４、１４の間で、前記スチールコード１６のタイヤ幅方向端部相当位置からタイヤ最大高さＯＤに対して高さＯＡの位置がＯＡ／ＯＤ＝０．４４の位置までの長さに渡って埋設したものである。
【００３５】
本実施形態の乗用車用の空気入りラジアルタイヤは、実施例１を不織布補強層の幅が２０ｍｍ、実施例２を不織布補強層の幅が４０ｍｍ、及び、実施例３〜５を不織布補強層の幅が８０ｍｍとし、従来の空気入りラジアルタイヤは、通常のサイド形状の補強層の無いタイヤであり、前記実施例１〜５と従来例の空気入りラジアルタイヤとは、サイド形状及び補強層の有無以外は、まったく同一の構造のものとした。
【００３６】
試験は、内圧２．０ｋｇ／ｃｍ²、６ＪＪリムを用い国産の２０００ｃｃの自動車に装備して行った。ロードノイズは、時速５０ｋｍ／ｈでの車内騒音を測定することで行い、試験結果は、次の表１のようになった。数値は、従来のタイヤを基準とし、その値を指数で表して１００として実施例１〜５と比較した。数値の大きい値程、性能が良いことを示している。
【００３７】
【表１】

【００３８】
前記表１から明かなように、実施例１〜５は、いずれも、ロードノイズが問題となる周波数が８０〜２００Ｈｚ、及び、２５０〜４００Ｈｚにおいて従来例より数値が良く、音圧レベルが改善されていることが理解できる。
【００３９】
更に、カーカス形状に基づきタイヤの上下方向のバネ常数は低減するが、不織布補強層２０を配置することで、前後方向のバネ常数（ケース周方向剪断バネ）は増加することから、操縦安定性は良くなる。
【００４０】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるように、本発明の空気入りラジアルタイヤは、カーカス形状を変更することで、２５０〜４００Ｈｚの高周波域のタイヤの振動特性を改良してロードノイズを低減させると共に、不織布補強層を配置することで操縦安定性も向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の実施例１の空気入りラジアルタイヤの断面斜視図。
【図２】図１の実施例１の空気入りラジアルタイヤの断面図。
【図３】本発明の実施例２の空気入りラジアルタイヤの断面図。
【図４】本発明の実施例３の空気入りラジアルタイヤの断面図。
【図５】本発明の実施例４の空気入りラジアルタイヤの断面図。
【図６】本発明の実施例５の空気入りラジアルタイヤの断面図。
【図７】先行技術の空気入りラジアルタイヤの最大内圧の１０％時のカーカスラインの断面プロファイルで、基準円弧Ｒｋとの対比図。
【図８】先行技術の空気入りラジアルタイヤの最大内圧の１０％時と１００％時とのカーカスラインの断面プロファイルの対比図。
【図９】従来の空気入りラジアルタイヤの最大内圧の１０％時のカーカスラインの断面プロファイルで、基準円弧Ｒｋとの対比図。
【図１０】従来の空気入りラジアルタイヤの最大内圧の１０％時と１００％時とのカーカスラインの断面プロファイルの対比図。
【符号の説明】
１０空気入りラジアルタイヤ
１１ゴム層
１２ビート部
１３ビートコア
１４プライコード
１５カーカスプライ
１６スチールコード
１７スチールベルト層
１８トレッド部
１９リブ溝（周方向溝）
２０不織布補強層
Ｇサイド部
Ｈバッドレス部
Ｓカーカス最大幅部

Claims

少なくとも一層のラジアルカーカスを備えたラジアルタイヤにおいて、
ＪＩＳＤ４２０２、１９９４による適用リムに組み込み、リムフランジ円弧部の中心点Ｑを通りタイヤ回転軸に対する傾斜角度が４５度で延びる直線が該カーカス・ラインを横切る交点Ｌからタイヤ軸線に垂直に立てた直線が該カーカス・ラインを横切る点を交点Ｍとし、前記交点Ｌ，Ｍを結ぶ線分ＬＭに対してタイヤの軸方向外方に平行に引いた前記カーカスラインの接線ＪＫと外接するように仮想した該線分ＬＭを弦とする円弧をＲｋとした場合、
（１）ＪＩＳＤ４２０２、１９９４による最大荷重に対応する空気圧の１０％の内圧を充填したときに、前記カーカスの最大幅部Ｓから前記交点Ｍまでの前記カーカスラインは、該円弧Ｒｋよりもタイヤの外側を通り、前記カーカスの最大幅部Ｓから前記交点Ｌまでの該カーカスラインの少なくとも一部は前記円弧Ｒｋよりもタイヤの外側を通る形状となり、
（２）前記最大荷重に対応する空気圧を最大内圧に充填したときに、前記カーカスのショルダ部とビート部は、タイヤの内側に入り、前記カーカスのサイドウオール中央部はタイヤの外側に出る形状となり、
（３）前記タイヤ最大カーカス断面幅位置と該ベルトのタイヤ幅方向端部との間のバッドレス部Ｈに不織布補強層を埋設した、
ことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
前記不織布補強層は、カーカスの外側に埋設され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。
前記不織布補強層は、カーカスのコードの間、もしくは、カーカスに内側に埋設され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。
前記カーカスの最大幅部Ｓから前記交点Ｍまでの前記カーカスラインは、前記円弧Ｐｋよりもタイヤの外側を通り、該円弧Ｒｋとの最大離間距離ｔが２〜１５ｍｍであ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ラジアルタイヤ。