JP4087625B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操縦安定性を確保しつつロードノイズを低減しうる空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気入りタイヤでは、通常、図５に示すように、カーカスａのプライ本体部ａ１とプライ折返し部ａ２との間に、ビードコアｂから半径方向外方に向けて先細状にのびるビードエーペックスゴムｃを配置し、これによってタイヤ剛性を高め操縦安定性を確保している。そのため、通常は、ビードコアｂからのビードエーペックスゴムｃの半径方向高さｈ１は、タイヤ断面高さＨの３０％以上に設定されている。
【０００３】
これに対して、近年、ロードノイズを減じ車両の静粛性を高めるために、前記ビードエーペックスゴムｃの高さｈ１を、タイヤ断面高さＨの１０〜２５％の範囲にまで減じることが提案されている。これは、前記高さｈ１の減少によって、タイヤ周方向の共振周波数が下がることによるものと推測され、特に１６０Ｈｚ前後の低周波数域のロードノイズ低減に効果があることが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記高さｈ１を前記範囲にまで下げた場合には、タイヤ剛性が必然的に減少するため操縦安定性の著しい低下を招くという問題がある。
【０００５】
そこで本発明は、短繊維をタイヤ周方向に配向させた短繊維補強ゴム層を、ビードエーペックスゴムの外側面に沿って、かつ該ビードエーペックスゴムの半径方向外方端をこえて半径方向に延在させることを基本として、周方向の共振周波数への影響の少ないタイヤの周方向剛性（前後剛性）及び捻り剛性を主として高めることができ、これによって必要な操縦安定性を確保しながら、低周波数域でのロードノイズを低減しうる空気入りタイヤの提供を目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスと、断面三角形状の硬質のゴムからなり、前記カーカスのプライ本体部とプライ折返し部との間を通り前記ビードコアの半径方向外面からタイヤ半径方向外方に向けて先細状にのびるビードエーペックスゴムとを具える空気入りタイヤであって、
前記ビードエーペックスゴムは前記カーカスのプライ折返し部の半径方向外方端よりも内方で終端し、
かつ前記ビードエーペックスゴムのタイヤ軸方向外側面に沿い、該ビードエーペックスゴムの半径方向外方端をこえて半径方向に延在する短繊維入りゴムからなる短繊維補強ゴム層を配するとともに、
該短繊維補強ゴム層は、タイヤ周方向の複素弾性率Ｅａ＊と半径方向の複素弾性率Ｅｂ＊の比Ｅａ＊／Ｅｂ＊を１０〜３０、かつ前記タイヤ半径方向の複素弾性率Ｅｂ＊を５ＭＰａ以下、
前記ビードエーペックスゴムの半径方向外方端の前記ビードコアの半径方向外面からの半径方向高さｈ１は、タイヤ断面高さＨの１０〜２５％、
かつ前記短繊維補強ゴム層の半径方向外方端の前記ビードコアの半径方向外面からの半径方向距離ｈ２は、前記タイヤ断面高さＨの３０〜６０％としている。
【０００７】
また請求項１に係る発明は、短繊維補強ゴム層の半径方向内方端が、前記ビードエーペックスゴムの半径方向内方端から前記ビードエーペックスゴムの半径方向高さｈ１の２／３の領域範囲Ｙに位置し、
しかも前記短繊維補強ゴム層の半径方向外方端と内方端との間の半径方向高さｈ３は、前記タイヤ断面高さＨの３０〜５０％とするとともに、
前記短繊維補強ゴム層は、短繊維をタイヤ周方向に配向させたことを特徴とする。
【０００８】
又請求項２の発明では、前記短繊維補強ゴム層は、その厚さが０．５〜２．０ｍｍであることを特徴としている。
【０００９】
なお本明細書において、「タイヤ断面高さＨ」とは、ビードベースラインＢＬからタイヤ赤道Ｃ上のトレッド面までの半径方向高さを意味し、又前記「ビードベースラインＢＬ」とは、タイヤが基づく規格で定められるビード径位置を通るタイヤ軸方向線を意味する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。図１は本発明の空気入りタイヤ１が乗用車用タイヤである場合の子午断面図、図２はその主要部を拡大して示す断面図である。
【００１１】
図１、２において、空気入りタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、前記ビードコア５の半径方向外面５Ｓ（以下ビードコア外面５Ｓという場合がある）からタイヤ半径方向外方にのびるビードエーペックスゴム８とを具える。
【００１２】
前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して７０〜９０度の角度で配列した１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａからなり、このカーカスプライ６Ａは、前記ビードコア５、５間を跨るプライ本体部６ａの両端に、前記ビードコア５の廻りで内から外に折り返すプライ折返し部６ｂを一体に具える。前記カーカスコードとして、ナイロン、レーヨン、ポリエステル、芳香族ポリアミドなどの有機繊維コードの他、スチールコードも適宜用いることができるが、軽量化の観点から有機繊維コードが好ましい。
【００１３】
又前記カーカス６の外側かつ前記トレッド部２の内方には、強靱なベルト層７が配される。
【００１４】
このベルト層７は、高弾性のベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば１０〜３５°の角度で配列した２枚以上、本例では２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂから構成される。各ベルトプライ７Ａ、７Ｂは、ベルトコードがプライ間相互で交差し、これによってベルト剛性を高め、トレッド部２の略全巾をタガ効果を有して強固に補強する。前記ベルトコードとして、スチールコード或いは、これに匹敵する例えば芳香族ポリアミド繊維等のハイモジュラスの有機繊維コードが好適に使用される。
【００１５】
又本例では、前記ベルト層７に対する拘束力を高めて高速耐久性能等を向上させる目的で、ベルト層７の外側にバンド層９を配した場合を例示している。このバンド層９は、タイヤ周方向に対して例えば５°以下の角度で螺旋巻きしたバンドコードを有し、少なくとも前記ベルト層７のタイヤ軸方向外端部を覆って延在する。
【００１６】
次に、前記ビードエーペックスゴム８は、断面三角形状の硬質のゴムからなり、前記カーカス６のプライ本体部６ａとプライ折返し部６ｂとの間を通り、前記ビードコア外面５Ｓからタイヤ半径方向外方に向けて先細状に延在する。また図１，２から自明なように、前記ビードエーペックスゴム８の半径方向外方端８ｅは、前記カーカス６のプライ折返し部６ｂの半径方向外方端よりも内方で終端している。
【００１７】
このビードエーペックスゴム８では、前述の如く、周方向の共振周波数を減じて低周波数域でのロードノイズを低減させるために、ビードエーペックスゴム８の半径方向外方端８ｅ（以下エーペックス外方端８ｅという場合がある）の前記ビードコア外面５Ｓからの半径方向高さｈ１を、タイヤ断面高さＨの１０〜２５％の範囲にまで減じている。なおロードノイズ低減のためには、前記高さｈ１を、タイヤ断面高さＨの２５％以下でできるだけ低く、例えば２０％以下、さらには１５％以下とすることが好ましいが、１０％未満となると低すぎ、後述する短繊維補強ゴム層１０を設けた場合にも剛性が不十分となって、必要なレベルまで操縦安定性を高めることが困難となる。
【００１８】
そして本実施形態では、前記ビードエーペックスゴム８の高さｈ１を減じることによる利点であるロードノイズ低減効果を有効に発揮しながら、その欠点である操縦安定性の低下を抑えるために、ビード部４からサイドウォール部３にかけて、以下の構造の短繊維補強ゴム層１０を配している。
【００１９】
詳しくは、前記短繊維補強ゴム層１０は、実質的に一定のゴム厚さｔを有する薄いゴム層であって、前記ビードエーペックスゴム８のタイヤ軸外側面に沿い、かつ前記エーペックス外方端８ｅをこえて半径方向に延在する。
【００２０】
このとき、短繊維補強ゴム層１０の半径方向外方端Ｕｅの前記ビードコア外面５Ｓからの半径方向距離ｈ２は、前記タイヤ断面高さＨの３０〜６０％の範囲であり、しかも短繊維補強ゴム層１０の前記半径方向外方端Ｕｅと内方端Ｌｅとの間の半径方向高さｈ３は、前記タイヤ断面高さＨの３０〜５０％としている。
【００２１】
又この短繊維補強ゴム層１０は、ゴム中に短繊維を配合させた短繊配合ゴムからなり、図３に略示するように、この短繊維をタイヤ周方向に配向させている。なお「タイヤ周方向に配向する」とは、短繊維の９０％以上がタイヤ周方向を中心として±２０度以下の角度範囲に配向することを意味する。
【００２２】
この短繊維の配向により、図４に示すように、前記短繊維補強ゴム層１０は、タイヤ半径方向の複素弾性率Ｅｂ＊の上昇を抑えながら、タイヤ周方向の複素弾性率Ｅａ＊を大幅に増加させることが可能となり、その比Ｅａ＊／Ｅｂ＊を、例えば１０以上にまで高めることができる。なお図４は、短繊維の配合量に基づく、周方向及び半径方向の複素弾性率Ｅａ＊、Ｅｂ＊の変化の一例を示す。
【００２３】
このように、短繊維補強ゴム層１０は、タイヤ周方向の複素弾性率Ｅａ＊を大幅に増加させているため、タイヤの周方向剛性（前後剛性）及び捻り剛性を主として高めることができ、操縦安定性を向上しうる。他方、図４の如く、半径方向の複素弾性率Ｅｂ＊への影響をほとんど回避しうるなどタイヤ縦剛性を低く維持できるため、低いビードエーペックスゴム８によるロードノイズ低減効果を有効に発揮させることができる。
【００２４】
そのために、複素弾性率Ｅａ＊、Ｅｂ＊の比Ｅａ＊／Ｅｂ＊を１０〜３０とすることが好ましく、比Ｅａ＊／Ｅｂ＊が１０未満のとき、操縦安定性の向上効果が不十分、特にハンドル応答性が低下傾向となる。又比Ｅａ＊／Ｅｂ＊が３０を越えることは、技術的に難しく、生産性や生産コストに不利を招くほか、ゴム強度が低下傾向となる。従って、前記比Ｅａ＊／Ｅｂ＊は、１５〜２５がさらに好ましい。
【００２５】
このとき、前記タイヤ半径方向の複素弾性率Ｅｂ＊が、１０ＭＰａ以下、さらには５ＭＰａ以下であることが、ロードノイズ低減のために好ましい。本発明においては５ＭＰａ以下としている。
【００２６】
なお複素弾性率は、岩本製作所（株）製の粘弾性スペクトロメーターを用い、温度７０℃、周波数１０Ｈｚ、初期歪１０％、動歪±１％として測定した値としている。
【００２７】
ここで、短繊維は、押出機やカレンダロールにより短繊配合ゴムをシート状に押し出す際、押し出し方向に配向する傾向があり、これを利用して、短繊維補強ゴム層１０の短繊維を前記周方向に配向させることができる。しかし、短繊維補強ゴム層１０の前記厚さｔが２．０ｍｍを越えると、短繊維の配向性が悪化する傾向となるなど、操縦安定性の向上効果が小さくなり、又タイヤ重量も増加して転がり抵抗を増大させる。又厚さｔが０．５ｍｍより小では、材料が薄すぎて補強効果を発揮することができなくなり、又その取り扱いが難しく生産性に不利となる。
【００２８】
次に、前記短繊配合ゴムのゴム基材として、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレインゴム（ＩＲ）等のジエン系ゴムの一種若しくは複数種を組み合わせたものが好適に使用できる。
【００２９】
また前記短繊維としては、例えば、ナイロン、ポリエステル、アラミド、レーヨン、ビニロン、コットン、セルロース樹脂、結晶性ポリブタジエンなどの有機繊維の他、例えば金属繊維、ウイスカ、ボロン、ガラス繊維等の無機繊維が挙げられ、これらは単独でも、又２種以上を組合わせて使用することもできる。さらに好ましくは、短繊維はゴム基材との接着性を向上させるために適宜の表面処理を施してもよい。
【００３０】
また前記短繊維の平均繊維長さＬは、２０μｍ以上、特に５０〜５０００μｍが好ましい。又平均繊維長さＬと繊維径Ｄとのアスペクト比Ｌ／Ｄは１０以上、特に２０〜５００が好ましい。この平均繊維長さＬが２０μｍ未満、及びアスペクト比Ｌ／Ｄが１０未満では、短繊維が高精度で配向した場合にも、複素弾性率Ｅａ＊、Ｅｂ＊の間に十分な差が確保できなくなるなど操縦安定性の向上とロードノイズ低減効果との両立が難しくなる。逆に平均繊維長さＬが５０００μｍより大、及びアスペクト比Ｌ／Ｄが５００より大では、短繊維の配向性自体が低下し、同様に前記両立を難しいものとする。
【００３１】
また短繊維の配合量は、ゴム１００重量部に対して１０〜３０重量部であることが好ましく、１０重量部未満では補強効果に劣り、必要なタイヤ周方向の複素弾性率Ｅａ＊が確保できなくなるなど、操縦安定性の向上効果が発揮されない。逆に３０重量部を越えると、短繊維が高精度で配向した場合にも、タイヤ半径方向の複素弾性率Ｅａ＊が上昇傾向となってロードノイズ低減効果が損なわれる。又未加硫ゴムの粘度が増し加工性も低下する。
【００３２】
又本実施形態では、短繊維補強ゴム層１０は、前述の如く、ビードエーペックスゴム８を半径方向外方にこえて延在し、かつその半径方向外方端Ｕｅのビードコア外面５Ｓからの半径方向距離ｈ２を、タイヤ断面高さＨの３０〜６０％とすることも重要である。
【００３３】
もし、前記距離ｈ２が３０％未満の場合、操縦安定性の向上効果が過小となり、又６０％をこえると、周方向の共振周波数が上がりロードノイズ低減効果が期待できなくなる。このような観点から、前記距離ｈ２は、タイヤ断面高さＨの３０〜６０％の範囲としている。
【００３４】
又短繊維補強ゴム層１０では、同様に、その半径方向外方端Ｕｅと内方端Ｌｅとの間の半径方向高さｈ３を、タイヤ断面高さＨの３０〜５０％とすることも重要である。もし前記高さｈ３が３０％未満の場合、操縦安定性の向上効果が過小となり、又５０％をこえると、周方向の共振周波数が上がりロードノイズ低減効果が期待できなくなる。このような観点から、前記高さｈ３は、タイヤ断面高さＨの３０〜５０％の範囲としている。
【００３５】
なお前記短繊維補強ゴム層１０は、その半径方向内方端Ｌｅを、前記ビードエーペックスゴム８の半径方向内方端（即ちビードコア外面５Ｓ）からビードエーペックスゴム８の前記半径方向高さｈ１の２／３の領域範囲Ｙに配置する、即ち半径方向内方端Ｌｅのビードコア外面５Ｓからの半径方向高さｈ４を、前記高さｈ１の２／３倍以下に設定し、ビードエーペックスゴム８と短繊維補強ゴム層１０とをｈ１×１／３以上の範囲で重ね合わせて結合することが、耐久性のために好ましい。
【００３６】
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。
【００３７】
【実施例】
タイヤサイズが１７５／６５Ｒ１４であり、かつ図１に示す構造をなすタイヤを表１の仕様に基づき試作するとともに、各試供タイヤのロードノイズ性能、及び操縦安定性をテストした。なお表１以外の仕様は各タイヤとも共通である。
テストの方法は次の通りである。
【００３８】
（１）ロードノイズ；
試供タイヤをリム（５．５Ｊ×１４）、内圧（前；２２０ｋＰａ、後；２１０ｋＰａ）にて車両（１３００ｃｃ、ＦＦ車）の４輪に装着し、ノイズ評価用の荒れたアスファルト路面を速度５０ｋｍ／ｈにて走行させ、運転席左耳許におけるオーバーオール（Ｏ．Ａ）の騒音レベル（ｄＢ）、及び１６０Ｈｚバンドの騒音レベル（ｄＢ）を測定した。
【００３９】
（２）操縦安定性；
前記車両を使用し、ドライアスファルトのテストコースを走行し、ハンドル応答性、剛性感、グリップ等に関する特性を、ドライバーの官能評価により比較例１を１００とする指数で評価した。値の大きい方が良好である。
【００４０】
【表１】

【００４１】
表の如く、実施例のタイヤは、優れた操縦安定性を発揮しながら、ロードノイズ、特に低周波数域でのロードノイズを低減しうるのが確認できる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明は叙上の如く構成しているため、周方向の共振周波数への影響の少ないタイヤの周方向剛性（前後剛性）及び捻り剛性を主として高めることができ、必要な操縦安定性を確保しながら、低周波数域でのロードノイズを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のタイヤの断面図である。
【図２】その主要部を拡大して示す断面図である。
【図３】短繊維補強ゴム層を概念的に示す斜視図である。
【図４】短繊維の配合量に基づく、周方向及び半径方向の複素弾性率Ｅａ＊、Ｅｂ＊の変化の一例を示す線図である。
【図５】従来技術を説明する線図である。
【符号の説明】
２ トレッド部
３ サイドウォール部
４ ビード部
５ ビードコア
５Ｓ ビードコアの半径方向外面
６ カーカス
８ ビードエーペックスゴム
８ｅ ビードエーペックスゴムの半径方向外方端
１０ 短繊維補強ゴム層
Ｕｅ、Ｌｅ 短繊維補強ゴム層の半径方向外方端、半径方向内方端

Claims (2)

1. トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスと、断面三角形状の硬質のゴムからなり、前記カーカスのプライ本体部とプライ折返し部との間を通り前記ビードコアの半径方向外面からタイヤ半径方向外方に向けて先細状にのびるビードエーペックスゴムとを具える空気入りタイヤであって、
   前記ビードエーペックスゴムは前記カーカスのプライ折返し部の半径方向外方端よりも内方で終端し、
   かつ前記ビードエーペックスゴムのタイヤ軸方向外側面に沿い、該ビードエーペックスゴムの半径方向外方端をこえて半径方向に延在する短繊維入りゴムからなる短繊維補強ゴム層を配するとともに、
   該短繊維補強ゴム層は、タイヤ周方向の複素弾性率Ｅａ＊と半径方向の複素弾性率Ｅｂ＊の比Ｅａ＊／Ｅｂ＊を１０〜３０、かつ前記タイヤ半径方向の複素弾性率Ｅｂ＊を５ＭＰａ以下、
   前記ビードエーペックスゴムの半径方向外方端の前記ビードコアの半径方向外面からの半径方向高さｈ１は、タイヤ断面高さＨの１０〜２５％、
   かつ前記短繊維補強ゴム層の半径方向外方端の前記ビードコアの半径方向外面からの半径方向距離ｈ２は、前記タイヤ断面高さＨの３０〜６０％、
   この短繊維補強ゴム層の半径方向内方端が、前記ビードエーペックスゴムの半径方向内方端から前記ビードエーペックスゴムの半径方向高さｈ１の２／３の領域範囲Ｙに位置し、
   しかも前記短繊維補強ゴム層の半径方向外方端と内方端との間の半径方向高さｈ３は、前記タイヤ断面高さＨの３０〜５０％とするとともに、
   前記短繊維補強ゴム層は、短繊維をタイヤ周方向に配向させたことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記短繊維補強ゴム層は、その厚さが０．５〜２．０ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。

Images