JP3808980B2 - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、普通乗用車、ライトトラック、重荷重用トラック、バスなどに用いられる空気入りラジアルタイヤにおいて、特にその車外加速騒音の低減化に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の空気入りラジアルタイヤとしては、図７に示す様に、ベルト層２の外周側にベルト補強層が備えられていないタイヤもあるが、通常は、図８に示す様に、ベルト端部１０だけにベルト補強層５を備えたタイヤのほか、図９に示す様に、ベルト端部１０にベルト補強層５を備え、さらにベルト両端部間にわたっていわゆるキャップ構造のベルト補強層１１を備えたタイヤが提供されている。また、図１０に示す様に、ベルト両端部１０、１０間にわたりキャップ構造のベルト補強層１１だけを備えたタイヤも提供されている。図中、１はタイヤ踏面部、３はタイヤ踏面部１に形成されたタイヤ周方向に延びる主溝、４は主溝３、３間に位置するリブである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの構造を有するタイヤは、車両走行時、タイヤから発生する車外加速騒音が比較的大きいことから、近年、車両の高速化に伴い、この車外加速騒音を低減させることが問題となってきている。タイヤから発生する車外加速騒音は、これらの主溝３の溝内部の空間より発生する気柱管共鳴音のほか、主溝３、３間に形成されるリブ４が路面を叩く打撃音と当該リブ４自体の振動音を構成要素とするトレッドパターンの振動音が大部分を占めている。従って、気柱管共鳴音とパターン振動音を同時に低減して車外加速騒音を防止することが重要である。
【０００４】
この点、溝がない状態であれば、これらの車外加速音は低く押えられるが、普通乗用車、ライトトラック、重荷重のトラック、バス等に用いるラジアルタイヤの場合、車の操縦安定性に関係して、タイヤの直進走行性能などのタイヤの基本性能が要求されるので、タイヤ踏面部には主溝３を設けざるを得ない。従って、主溝３の溝幅及び溝深さを小さくすることが、次に考えられる車外加速騒音対策ではあるが、かかる手段を採用した場合でも、湿潤路性能や摩耗性等の点を考慮すると一定の限界があるため、実用的なレベルにまで騒音レベルを下げることは困難である。
【０００５】
本発明の課題は、湿潤路性能や耐摩耗性等のタイヤの基本性能を維持しつつ、気柱管共鳴音とパターン振動音を同時に低減することができ、車外加速騒音を防止することができる空気入りラジアルタイヤを提供する点にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、ベルト層を備え、タイヤ踏面部にタイヤ周方向に延びる主溝を備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、上記主溝に挟まれたリブの少なくとも一つのリブのリブ幅領域内に、上記ベルト層の外周側にベルト補強層を有し、主溝の溝下領域は非ベルト補強領域とすることを特徴とする空気入りラジアルタイヤを採用した。なお、本発明においてリブ幅領域とは、主溝と主溝に挟まれたリブの下部に該当するトレッドの一部分を意味する。
【０００７】
本発明が上記の手段を採用したのは、以下の通りである。すなわち、前記図７及び図８に示す様に、ベルト層２の外周側にキャップ構造のベルト補強層がない従来タイヤの場合では、主溝３の溝底は折曲げ剛性が低いため、負荷時の溝断面が圧縮変形されやすくなるため、気柱管共鳴は低減されるが、リブ幅領域の剛性については低くなるため、路面上を接地又は離脱時に発生する路面を叩く振動音については高くなる。従って、気柱管共鳴音の低減を相殺する形でパターン振動音は増大するため、結果として車外加速騒音の低減化は達成し難い。
【０００８】
これに対して、前記図９及び図１０に示す様な、ベルト層の外周側にキャップ構造のベルト補強層がある従来タイヤの場合では、その逆で、リブ幅領域の剛性については大きくなる結果、路面上を接地又は離脱時に発生する路面を叩く振動音については低減するが、主溝３の溝底はベルト補強層の存在によって折曲げ剛性が大きくなることから、負荷時の溝断面は圧縮変形し難くなる結果、気柱管共鳴は低減されない。従って、パターン振動音の低減を相殺する形で気柱管共鳴音は増大するため、結果として車外加速騒音の低減化は達成し難い。
【０００９】
本発明は、前記の通り、ベルト層の外周側をベルト補強層を備えるベルト補強領域とベルト補強層を備えない非ベルト補強領域とで構成し、主溝と主溝の間のリブ幅領域の少なくとも１はベルト補強領域とし、主溝の溝下領域は非ベルト補強領域とすることにより、主溝の溝底は折曲げ剛性が低くなるため負荷時の溝断面が圧縮変形されやすいことから気柱管共鳴は低減されると共に、リブ幅領域の剛性については大きくなる結果、路面上を接地又は離脱時に発生する路面を叩く振動音については低減する。従って、本発明は、主溝の溝底の深さや幅等を設計変更をしなくても、気柱管共鳴音やパターン振動音を同時に低減して車外加速騒音を防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係る空気入りタイヤの一実施形態を示す一部概略断面図である。図１において、１はタイヤ踏面部、２は上下２枚のベルトで構成されたベルト層、３はタイヤ踏面部１に設けられた主溝である。この実施形態では２本の主溝がタイヤ踏面部に設けられている。４は主溝３、３間において隆起しているリブである。５はベルト層２の両端部の外周側に設けられたベルト補強層であり、６は主溝３、３間において隆起しているリブ４の下方に設けられたベルト補強層である。従って、この実施形態のタイヤでは、主溝３、３間のリブ幅領域７はベルト補強層６を備えるベルト補強領域となり、主溝３の溝下領域８はベルト補強層を備えない非ベルト補強領域となっている。
【００１１】
従って、主溝３、３の溝底９は折曲げ剛性が低くなるため負荷時の溝断面が圧縮変形されやすいことから気柱管共鳴は低減されると共に、リブ幅領域７の剛性については大きくなる結果、路面上を接地又は離脱時に発生する路面を叩く振動音については低減する。従って、本実施形態のタイヤは気柱管共鳴音やパターン振動音を同時に低減することができる。
【００１２】
図２は３本の主溝がタイヤ踏面部１に設けられた本発明に係る空気入りタイヤの他実施形態を示す一部概略断面図、図３は４本の主溝がタイヤ踏面部１に設けられた本発明に係る空気入りタイヤの他実施形態を示す一部概略断面図である。いずれもベルト層２の両端部の外周側にはベルト補強層５が設けられており、また主溝３、３間のリブ幅領域７にはベルト補強層６が設けられている。なお、図２及び図３において示す符号は、図１に示す前記実施形態で使用した符号と同じである。なお、図３中、４ａはセンターリブであり、４ｂ、４ｂはメディエイトリブ、７ａはセンターリブ４ａのリブ幅領域、７ｂはメディエイトリブ４ｂのリブ幅領域である。
【００１３】
これらのいずれの実施形態のタイヤも、主溝３、３間のリブ幅方領域７はベルト補強層６を備えるベルト補強領域となり、主溝３の溝下領域８はベルト補強層を備えない非ベルト補強領域となっていることから、前記実施形態と同様に、主溝３、３の溝底９は折曲げ剛性が低くなるため負荷時の溝断面が圧縮変形されやすいことから気柱管共鳴は低減されると共に、リブ幅領域７の剛性については大きくなる結果、路面上を接地又は離脱時に発生する路面を叩く振動音については低減する。従って、本実施形態のタイヤも、気柱管共鳴音やパターン振動音を同時に低減することができる。
【００１４】
図４は４本の主溝がタイヤ踏面部１に設けられた本発明に係る空気入りタイヤの他実施形態を示す一部概略断面図である。この実施形態のタイヤもベルト層２の両端部の外周側にはベルト補強層５が設けられているが、一方、前記図３に示すタイヤと異なり、ベルト補強層６は、メディエイトリブ４ｂ、４ｂのリブ幅領域７ｂ、７ｂには設けられておらず、センターリブ４ａのリブ幅領域７ａにのみ設けられている。
【００１５】
図５は図３及び図４と同じく４本の主溝がタイヤ踏面部１に設けられた本発明に係る空気入りタイヤの他実施形態を示す一部概略断面図である。この実施形態のタイヤもベルト層２の両端部の外周側にはベルト補強層５が設けられている。しかし、図５に示す様に、前記図４に示すタイヤとは異なり、ベルト補強層６は、センターリブ４ａのリブ幅領域７ａには設けられておらず、メディエイトリブ４ｂ、４ｂのリブ幅領域７ｂ、７ｂにのみ設けられている。
【００１６】
これらいずれのタイヤも、主溝３、３間のリブ幅方領域７ａ、７ｂのいずれか一方にベルト補強層６を備えるベルト補強領域となり、主溝３の溝下領域８はベルト補強層を備えない非ベルト補強領域となっていることから、前記実施形態と同様に、主溝３、３の溝底９は折曲げ剛性が低くなるため負荷時の溝断面が圧縮変形されやすいことから気柱管共鳴は低減されると共に、リブ幅領域７の剛性については大きくなる結果、路面上を接地又は離脱時に発生する路面を叩く振動音については低減する。従って、本実施形態のタイヤも、気柱管共鳴音やパターン振動音を同時に低減することができる。
【００１７】
ところで、上記いずれの実施形態もベルト層２の両端部の外周側にはベルト補強層５が設けられているが、本発明では、ベルト層２の両端部の外周側にはベルト補強層５を設けず、主溝３、３間のリブ幅方領域７にのみベルト補強層６を設けるタイヤも含まれる。
【００１８】
また上記実施形態のタイヤでは１枚のベルト補強層６でベルト層を補強しているが、２枚以上のベルト補強層６でベルト層を補強することもできる。
【００１９】
ベルト層２の両端部の外周側と、ベルト層２の中間領域の外周側のリブ幅領域７にベルト補強層６を設ける方法は、従来から行われている例えば平貼り又はジョイントレスの巻き付け方式等を採用することができる。従って、本発明のタイヤは従来公知の製法によって製造される。
【００２０】
リブ幅領域７のベルト補強層６は、例えば、トレッドゴムよりも硬度の高いゴム（以下、硬質ゴムと略記する。）等を用いることができる。これらはいずれもリブの剛性を大きくする結果、本発明で用いられるベルト補強層としての効果を発揮するものとして好ましい。
【００２３】
ベルト補強層６が硬質ゴムからなる場合は、ＪＩＳ Ａ硬度７０〜９８の硬度を有するゴムがよく、一般にトレッドに用いられているゴム（ＪＩＳ Ａ硬度６０〜７０）に較べて相対的に高硬度であるものを使用する。その種類は特に限定されるものではない。なお、両者のゴム硬度は１０程度の差を有することが好ましい。硬度調整は、通常、ゴム補強剤としてのカーボンブラックの種類と配合量調整で行うことができるが、他の方法としては、軟化剤の配合量の調整で行うことも可能である。また、ゴムに合成樹脂補強を施し硬度を調節したゴム等も使用可能である。
【００２４】
リブ幅領域７のベルト補強層６の大きさ及び配置は、ベルト補強層の材質により異なる。
【００２５】
硬質ゴムをベルト補強層６に用いる場合には、乗用車用タイヤを基準にすると、その配置はベルト層２の上であって主溝３の溝底より摩耗限界を示すウェアーインジケーター寸法であるおよそ１．６ｍｍまでの間に配置することが好ましい。またベルト補強層６の幅はリブ幅の１／２以上リブ幅未満とすることが好ましい。なお、この寸法はタイヤ新品時を基準にした寸法である。リブ幅領域７のベルト補強層６が主溝３の溝底より１．６ｍｍを超えるときは、タイヤ摩耗時に接地面に露出するため好ましくない。また、ベルト補強層６をリブ幅Ｗの１／２未満の幅で配置した場合は車外加速騒音の低減効果が未だ十分でない。ただし、硬質ゴムを用いた場合は、リブ幅と同じ幅のベルト補強層６を設けた場合でも溝底のクラックは発生しない。また、ベルト補強層６の厚みは０．５ｍｍ以上であることが好ましい。上限は特に限定されるものではないが、上記のように主溝３の溝底から１．６ｍｍまでの間に収まる程度の厚みにしておくことが必要である。ベルト補強層６の厚みが０．５ｍｍ未満の場合は、車外加速騒音の低減効果が未だ十分でなく好ましくない。
【００２６】
硬質ゴムをベルト補強層として用いる場合には、テープ状の硬質ゴムを利用し、これをリブ下に挿入して製造できる。具体的には、例えば、タイヤトレッドゴムをキャップ／ベース構造で構成し、キャップゴムとベースゴムの間にテープ状の硬質ゴムを挟み込むことで製造できる。また、例えば、同じキャップ／ベース構造においてベースゴムを高硬度のものと低硬度のものの２種用い、タイヤ成型時のリブ下に高硬度のベースゴムである硬質ゴムのベルト補強層がくるように設定して成形する製法が採用できる。
【００２７】
なお、本発明のタイヤとしては、主溝本数、リブ数に関係なく、トレッド上に１箇所でもベルト補強層６があれば該当構造とする。例えば、タイヤ中央部のメディエイトリブ幅領域のみにベルト補強層６を設けてもよいし、リブ幅領域全体にベルト補強層６を設けてもよい。すなわち、ベルト補強層６を設けるリブ幅領域は、タイヤの使用目的、タイヤサイズなどに応じて任意に決めればよく、特に限定されるものではない。
【００２８】
【実施例】
図６に示すトレッドパターンで、カーカスプライに１０００ｄ／２ポリエステルコード２４本／２５ｍｍを２層、ベルトプライに２＋２×０．２５ｍｍスチールコード１９本／２５ｍｍを２層配置し、表１に示すベルト補強層を配置したタイヤサイズ２１５／６５／Ｒ１５の各タイヤを用いて、車外加速騒音、操縦安定性、耐摩耗性及び溝底クラック状態を評価した。なお、実施例、参考例及び比較例タイヤとも、センターリブ４ａのリブ幅を２０ｍｍ、メディエイトリブ４ｂのリブ幅を１８ｍｍとした。
【００２９】
各実施例、参考例及び比較例のタイヤのベルト補強層５及びベルト補強層６はいずれも厚みが１．５ｍｍとなっている。また各実施例、参考例及び比較例のタイヤのベルト補強層５及びベルト補強層６には、打ち込み周方向角度が０°となる様に構造８４０ｄ／２、密度２４本／２５ｍｍのナイロン６６のコードをゴムで被覆したゴム被覆コード（「ＮＹ」と略す。）や、直径２７μｍ、長さ３０００μｍのナイロン６の短繊維を配合した短繊維含有ゴム（「ＲＴ」と略す。）、及び硬質ゴム（「ＨＲ」と略す。）をそれぞれ用いた。なお、ゴム被覆コード及び短繊維含有ゴムに用いたゴムはトレッドゴムと同じ種類のゴムにカーボンブラックの配合量を変化させて硬度を調整したものを用いた。
また、硬質ゴムを用いた例としては、トレッドに使用したゴムをカーボンブラックの添加量によって硬度を調整して用いた。タイヤの構造は上記と同様としたが、タイヤトレッドの構造としてキャップ／ベースの構造とし、ベースゴムの上に２種のゴムテープからなるベルト補強層を所定の位置に付した後、キャップゴムを設けることによってタイヤを製造した。なお、ゴム被覆コード、短繊維含有ゴムに用いられたゴム、及び硬質ゴムの硬度はＪＩＳ Ａ硬度で表した。
【００３０】
【表１】

【００３１】
表１は各実施例、参考例及び比較例の車外加速騒音、操縦安定性、耐摩耗性及び溝底クラック状態の試験結果を示している。なお、表中、ベルト補強層の「構成」は、ベルト端部のベルト補強層５と、センターリブ幅領域７ａのベルト補強層６及びメディエイトリブ領域７ｂのベルト補強層６の配置状態を、図番によって特定している。
【００３２】
図３はベルト端部にベルト補強層５を配置し、かつセンターリブ幅領域７ａ及びメディエイトリブ領域７ｂの両方にベルト補強層６を配置したタイヤであり、図４はベルト端部にベルト補強層５を配置し、かつセンターリブ幅領域７ａにベルト補強層６を配置したタイヤであり、図８はベルト端部にのみベルト補強層５を配置した従来タイヤであり、図１０は両ベルト端部間にわたってベルト補強層１１をキャップ構造にて配置した従来タイヤであり、図１１は両ベルト端部１０、１０間にわたってベルト補強層１１をキャップ構造にて配置し、更にベルト端部にベルト補強層５を配置し、かつセンターリブ幅領域７ａ及びメディエイトリブ領域７ｂの両方にベルト補強層６を配置したタイヤである。また表中ベルト補強層の「溝端からの距離」は、主溝の溝端からの位置を示し、ベルト補強層の「幅」は、センターリブ幅領域７ａのベルト補強層６及びメディエイトリブ領域７ｂのベルト補強層６の幅を示している。またＷはリブ幅を示している。
【００３３】
車外加速騒音はＪＡＳＯ Ｃ−６０６に準拠して試験した。試験車の速度は５０km/hである。表１の車外加速騒音は、比較例１タイヤとの間における車外加速騒音差で示しており、車外加速騒音差のマイナス値が大きくなればなるほど車外加速騒音が低減していることを示す。
【００３４】
操縦安定性は実車走行にて２人のドライバーのフィーリングで評価している。１０点法の平均値をとり、比較例１を基準にしてマイナス及びプラスの得点差をとり、プラスが大きければ大きいほど操縦安定性が比較例１のタイヤより相対的に良好であることを示す。
【００３５】
耐摩耗性は、一般路（高速道路を含む）を２名乗車で１２０００ｋｍ走行した後、そのタイヤの摩耗量を測定し、その測定値に基づきタイヤの摩耗量１ｍｍ当りの走行距離を算出し、比較例１のタイヤを基準にして指数評価している。その値が大きければ大きいほど、耐摩耗性が良好であることを示す。
【００３６】
溝底クラック状態の試験は、台上耐久力試験機で１５０００ｋｍ走行した後、そのタイヤにおける主溝の溝底のクラック状態を観察した。溝底にクラックが生じている場合は「有」、溝底にクラックが生じていない場合を「無」として示している。
【００３７】
表１より、比較例２の従来タイヤの場合、比較例１のタイヤと比べ、車外加速騒音は大きくなっており、両ベルト端部間にわたってベルト補強層をキャップ構造にて配置すると車外加速騒音が大きくなることが認められる。この傾向は、両ベルト端部間にわたってベルト補強層をキャップ構造にて配置した場合は、たとえセンターリブ幅領域７ａ及びメディエイトリブ幅領域７ｂの両方にベルト補強層６を配置した比較例３のタイヤにおいても、それほど変わらない。これに対して、実施例のいずれのタイヤも、車外加速騒音は比較例１に比して低減しており、また比較例２と比較すれば一層顕著に低減している。しかも実施例のいずれのタイヤも、操縦安定性は比較例１の従来タイヤとほぼ同等以上であり、耐摩耗性も比較例１タイヤより良好である。耐摩耗性は比較例２のタイヤとほぼ同等及びやや低下しているものの、実用上問題とならない範囲である。
【００３８】
参考例６及び７はベルト補強層６の配置が本発明の配置となっているため、車外加速騒音の低減の効果は認められる。しかしながら、参考例１及び参考例６より、ベルト補強層６がゴム被覆コードであってベルト補強層６が主溝の溝端から２．０ｍｍ未満の場合は、溝底クラックが発生し易くなる。また、参考例２及び参考例７より、リブ幅補強領域のベルト補強層６の幅がリブ幅Ｗの１／２未満の場合は車外加速騒音の低減効果は認められるものの、顕著に現われない。
【００３９】
なお、実施例１から明らかなように、ベルト補強層６の材質として硬質ゴムを用いた場合には、リブ幅と同じ幅のベルト補強層を設けた場合でも溝底のクラックを生じないことが判明した。したがって、リブ幅を広い面積にわたって、補強することができるため、車外加速騒音を顕著に低減させることができ、好結果を得ることができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上の通り、本発明のタイヤは、ベルト層の外周側をベルト補強層を備えるベルト補強領域とベルト補強層を備えない非ベルト補強領域とで構成し、主溝と主溝の間のリブ幅領域の少なくとも１はベルト補強領域とし、主溝の溝下領域は非ベルト補強領域とすることにより、湿潤路性能や耐摩耗性等のタイヤの基本性能を維持しつつ、気柱管共鳴音やパターン振動音を同時に低減することができ、車外加速騒音を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空気入りタイヤの一実施形態を示す一部概略断面図である。
【図２】３本の主溝がタイヤ踏面部に設けられた本発明に係る空気入りタイヤの他実施形態を示す一部概略断面図である。
【図３】４本の主溝がタイヤ踏面部に設けられた本発明に係る空気入りタイヤの他実施形態を示す一部概略断面図である。
【図４】同他実施形態を示す一部概略断面図である。
【図５】同他実施形態を示す一部概略断面図である。
【図６】図４に示すタイヤのトレッドパターンを示す概略展開図である。
【図７】従来タイヤの一例を示す一部概略断面図である。
【図８】従来タイヤの他例を示す一部概略断面図である。
【図９】同他例を示す一部概略断面図である。
【図１０】同他例を示す一部概略断面図である。
【図１１】比較例タイヤを示す一部概略断面図である。
【符号の説明】
１ タイヤ踏面部
２ ベルト層
３ 主溝
４ リブ
５ ベルト補強層
６ ベルト補強層
７ リブ幅領域
８ 溝下領域
９ 溝底

Claims (2)

1. ベルト層を備え、タイヤ踏面部にタイヤ周方向に延びる主溝を備えた空気入りラジアルタイヤにおいて、上記主溝に挟まれたリブの少なくとも一つのリブのリブ幅領域内に、上記ベルト層の外周側にベルト補強層を有し、前記ベルト補強層は、トレッドゴムよりも硬度の高いゴムであって、ＪＩＳ Ａ硬度が７０〜９８であり、主溝の溝下領域は非ベルト補強領域とすることを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記ベルト補強層は、リブ幅Ｗの１／２以上リブ幅以下の幅で、前記ベルト層から溝底よりトレッド表面側１．６ｍｍまでの間に配置されている請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。

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