JP4318252B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は空気入りタイヤに関し、より詳細には、リムプロテクターを備えた低偏平タイヤにおいて、操縦安定性及び乗心地性を阻害せずに、ロードノイズを低減することができる空気入りタイヤに関する。

車両が荒れた路面を走行したとき、車室内においてロードノイズと呼ばれる騒音が発生する。このロードノイズを低減するために、タイヤトレッド部のゴム厚を大きくしたり、タイヤサイド部のカーカス剛性を下げたりすることで、タイヤの振動を減衰させる手法や、路面からの入力を緩和させるためにトレッド部のゴム硬度を下げる手法が提案されている。しかしながら、トレッド部のゴム厚を大きくすると、タイヤ質量の増加や燃費の悪化を引き起こすために好ましくない。また、タイヤサイド部のカーカス剛性を下げると、操縦安定性を悪化させるという問題がある。更に、トレッド部のゴム硬度を下げると操縦安定性や摩耗性能が損なわれるために好ましくない。

そこで従来は、タイヤ性能を損なわずに騒音を低減するものとして、下記特許文献１〜４に示すタイヤが提案されている。例えば、下記特許文献１では、所定の形状を呈する硬質ゴムチェーファーが、カーカス巻上げ部外面側のリムフランジに対応する部分に配置される。当該ゴムチェーファーはサイドウォール部の剛性に影響を与えないため、タイヤサイド部の柔軟な領域が確保され、車内構造物と共振する振動が抑制される。また、タイヤが負荷変形を受けた状態で軸方向に外力を受けると、当該ゴムチェーファーがサイドウォール部の変形を抑制するため、操縦安定性が確保される。

下記特許文献２では、サイドウォール部を硬質部分と軟質部分から構成することで乗心地性と操縦安定性を確保しながら、前記硬質部分の損失正接を大きく設定することで振動減衰性を高めて騒音を低減する。下記特許文献３では、リムフランジ上端に軟質の第２ゴム部を配すると共に、前記第２ゴム部とビードフィラーとの間に硬質の第１ゴム部を配することで、第２ゴム部により乗心地性を確保しながら、第１ゴム部によりタイヤ周方向の剛性を高めて４０Ｈｚ付近の騒音を低減する。下記特許文献４では、低モジュラス且つ低硬度のゴム補強層を、カーカスプライの巻き上げ部分とリムフランジとの接触領域の径方向内側部分に配置することで、カーカスプライの巻き上げ端部分に作用する押圧力を低減させて、プライコード及びサイドウォール部を伝わる振動の伝達を緩和させる。これにより、乗心地性を確保しながら騒音を低減する。
特開平７−３２８２６号公報（第２頁、図２） 特開平６−３２０９１８号公報（第２頁、図１） 特開平１０−７６８１７号公報（第２頁、図１） 特開平６−３４４７３１号公報（第２頁、図１）

ロードノイズの発生原因については、路面の凹凸がタイヤトレッド部への入力となってタイヤが振動し、この振動が車軸、サスペンション、車体といった伝播経路を経て、最終的に車室内で騒音となることが知られている。本発明者らは、タイヤのトレッドショルダー部への鉛直方向の入力が、タイヤ及びホイールを軸方向に振動させ、その振動がサスペンションに伝わることに注目し、特に、低偏平タイヤであって、タイヤ側壁部にリムフランジ保護のための膨出部（以下、リムプロテクターと呼ぶ。）が形成されているタイヤにおいては、１００〜２００Ｈｚ帯域での共振によりサスペンション振動が励起され、ロードノイズが高められることに注目した。

上記特許文献１〜４に記載されたタイヤは、リムプロテクターを備えた低偏平タイヤを想定したものではなく、当該低偏平タイヤ特有のロードノイズを低減するためにそれらを応用しても、上記共振の問題を効果的に解決できない。そこで、本発明の目的は、リムプロテクターを備えた低偏平タイヤにおいて、操縦安定性及び乗心地性を阻害せずに、ロードノイズを低減することができる空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。

即ち、本発明の空気入りタイヤは、一対の環状のビード部と、そのビード部から各々外周側へ延びるサイドウォール部と、そのサイドウォール部の各々の外周側端同士をショルダ部を介して連ねるトレッド部と、少なくとも片側の前記ビード部付近の外側壁に、規定リムへの装着時にリムフランジの外周側湾曲面に当接又は対向する内周側面を有する環状の膨出部とを備える、偏平率が５５％以下の空気入りタイヤであって、タイヤ径方向において、前記ビード部のビードコアの下端から前記トレッド部の上端までの高さをＬと定義し、カーカス層のタイヤ軸方向外側に配置されるゴム部材について、前記ビードコアの下端からの高さに基づいて、各々下記の式を満足する領域Ａ〜Ｃを設定するとき、
０．１Ｌ≦領域Ａ≦０．３Ｌ、
０．３Ｌ＜領域Ｂ≦０．３５Ｌ、
０．３５Ｌ＜領域Ｃ≦０．６５Ｌ、
領域Ａ〜Ｃのそれぞれ体積率９０％以上を占める部分のショアＡ硬度ａ〜ｃが、８０°≦硬度ａ≦９０°、７５°≦硬度ｂ≦８０°、４０°≦硬度ｃ≦４５°をそれぞれ満足することを特徴とする。

本発明の空気入りタイヤによれば、リムプロテクターを備える偏平率５５％以下の偏平タイヤにおいて、リムフランジの外周側湾曲面に当接又は対向する部分のゴム硬度が比較的高く設定されると共に、サイドウォール部におけるゴム硬度が比較的低く設定されるため、タイヤの振動モード周波数をサスペンションの振動モード周波数からずらすことができる。これにより、サスペンション振動の励起を生じさせず、１００〜２００Ｈｚ帯域のロードノイズを低減することができる。更に、前記ゴム硬度の設定はタイヤの前後剛性や横剛性を高めることになるため、操縦安定性を向上させることができる。また、サイドウォール部のゴム硬度が比較的低く設定されることにより、タイヤの縦剛性が小さくなるため乗心地性が向上する。

硬度ｂを硬度ａよりも若干低く設定することにより、工程性やリム組み性が改善される。また、タイヤの縦剛性をより好適に小さくすることができ、乗心地性を向上させることができる。更に、剛性分布の好適化により、ロードノイズ及び操縦安定性が改善される。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の空気入りタイヤの一例を示すタイヤ子午線の断面図である。図２は、図１におけるサイドゴム層５及びビードコア７のみを示す断面図である。

本発明の空気入りタイヤＴは、図１に示すように、一対の環状のビード部１と、そのビード部１から各々外周側へ延びるサイドウォール部２と、そのサイドウォール部２の各々の外周側端同士をショルダ部３を介して連ねるトレッド部４とを備える。ビード部１にはカーカス層６に囲まれたビードコア７が配設され、このビードコア７によりカーカス層６の端部を巻き返して係止することで、ビード部１間がカーカス層６で補強された状態で、タイヤＴがリムＲ上に強固に嵌着される。カーカス層６のタイヤ軸方向外側には、リムストリップ８及びサイドウォール９により構成されるサイドゴム層５が形成される。

本発明の空気入りタイヤＴは、偏平率が５５％以下の低偏平タイヤであり、少なくとも片側のビード部１付近の外側壁に環状のリムプロテクター１０（前記膨出部に該当する。）を備える。リムプロテクター１０は、規定リムへの装着時にリムフランジＲＦの外周側湾曲面に当接又は対向する内周面１０ａを有し、リムフランジＲＦを縁石等から好適に保護する。尚、リムプロテクター１０の断面形状は、図１の例に限られず、略台形、略半円形、略三日月形など何れの形状でもよい。また、本発明に係る空気入りタイヤの偏平率の下限は３０％とする。

ここで、図１に示すように、タイヤ径方向において、ビードコア７の下端からトレッド部１の上端までの高さをＬと定義する。そして、図２に示すように、サイドゴム層５について、ビードコア７の下端からの高さに基づいて、各々下記の式を満足する領域Ａ〜Ｃを設定する。
０．１Ｌ≦領域Ａ≦０．３Ｌ
０．３Ｌ＜領域Ｂ≦０．３５Ｌ
０．３５Ｌ＜領域Ｃ≦０．６５Ｌ
このとき、領域ＡはリムフランジＲＦに当接又は対向する部分に、領域Ｂはサイドゴム層５から領域Ａ及び領域Ｃを除いた部分に、領域Ｃはサイドウォール部２に、それぞれ対応する。そして、領域Ａ〜Ｃのそれぞれ体積率９０％以上を占める部分のショアＡ硬度ａ〜ｃは、７５°≦硬度ａ≦９５°、７５°≦硬度ｂ≦９５°、３５°≦硬度ｃ≦４７°を満足し、好ましくは、８０°≦硬度ａ≦９０°、８０°≦硬度ｂ≦９０°、４０°≦硬度ｃ≦４５°を満足する。そして、本発明においては、８０°≦硬度ａ≦９０°、７５°≦硬度ｂ≦８０°、４０°≦硬度ｃ≦４５°を満足する。

これにより、リムフランジＲＦに当接又は対向する部分のゴム硬度が比較的高く設定されると共に、サイドウォール部２のゴム硬度が比較的低く設定されるため、タイヤの振動モード周波数をサスペンションの振動モード周波数からずらすことができる。よって、サスペンション振動の励起を生じさせず、１００〜２００Ｈｚのロードノイズを低減することができる。硬度ａが９５°よりも高く設定されると、カーカス層６やサイドゴム層５との境界でセパレーションが発生し易くなって耐久性が損なわれるので好ましくない。尚、リムプロテクターを備えない偏平率が５５％を超えるタイヤの場合は、領域Ａ、Ｂの厚みが小さいため、ゴム硬度変更によるタイヤの振動モードの周波数感度が低く、上記の効果が小さくなる。

また、リムフランジＲＦに当接又は対向する部分のゴム硬度を比較的高く設定することにより、タイヤの前後剛性や横剛性が高まり、操縦安定性を向上することができる。更に、サイドウォール部２のゴム硬度を比較的低く設定することにより、タイヤの縦剛性が小さくなるため、乗心地性が向上する。

尚、サイドゴム層５を構成するゴム部材が領域Ａ〜Ｃに対応して配される必要はないが、図１に示すように、各ゴム部材８、９が複数の領域に亘って配される場合は、各領域に対応したゴム部材の各部分が上記の硬度範囲を満たす必要がある。そのようなゴム部材を形成する手法としては、例えば、本出願人による特開２００１−１７９８４８号公報や、特願２０００−３８００１８号に開示されている、硬度の異なる２種のゴムストリップを巻き付ける方法を採用することができる。但し、本発明において、サイドゴム層５を構成するゴム部材は特に図１に示したものに限られない。

［他の実施形態］
（１）本発明では、硬度ａ〜ｃが、８０°≦硬度ａ≦９０°、７５°≦硬度ｂ≦８０°、４０°≦硬度ｃ≦４５°をそれぞれ満足する。硬度ｂを、硬度ａよりも若干低く設定することにより、領域Ａと領域Ｃの剛性差を小さくすることができる。これにより、タイヤの縦剛性をより好適に小さくすることができ、乗心地性を更に向上させることができる。また、ロードノイズ及び操縦安定性についても、剛性分布をより好適化することによって改善される。

（２）本発明の空気入りタイヤＴは、領域Ａにおけるタイヤ軸方向外側表面の１／１０〜１／２に係る部分のゴム硬度を低く、例えば、６０°〜７０°に設定するものでもよい。走行中にリムフランジＲＦから衝撃を受ける部分を柔らかくすることによって、クラックの発生を好適に抑制することができる。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。実施例等における評価項目は下記のようにして測定を行った。

（１）パーシャル平均レベル差
リム組みした各タイヤの空気圧を２２０ｋＰａにして、荷重４５００Ｎを負荷し、タイヤのショルダー部に鉛直方向下向きにハンマー加振し、ホイールフランジの位置において、ホイール軸方向の加速度応答を加速度計で計測し、周波数分析機を用いて周波数応答関数を計算し、その１００〜２００Ｈｚの範囲の平均レベルを求め、従来品（比較例１）とのレベル差を求めた。

（２）ロードノイズ評価
各タイヤをリム組みして実車装着し、空気圧を２２０ｋＰａにして、比較的荒れた路面を速度６０ｋｍ／ｈで走行させ、後部座席窓側の耳位置でのマイクロフォンにて計測し、１００〜２００Ｈｚのロードノイズについて従来品（比較例１）とのレベル差を評価した。

（３）操縦安定性
各タイヤをリム組みして実車装着し、走行させてフィーリング試験（直線走行、ハンドリング応答性）による官能評価を行った。評価は、ドライバーに試作タイヤの種類をふせて実車走行の後、１０点満点により点数を付けて評価した。

（４）乗心地性
各タイヤをリム組みして実車装着し、走行させてフィーリング試験により、良路及び悪路における官能評価を行った。評価は、ドライバーに試作タイヤの種類をふせて実車走行の後、１０点満点により点数を付けて評価した。

（５）耐久性
ＪＩＳ規格Ｄ４２３０に基づき、直径１．７ｍのドラム上を、空気圧１８０ｋＰａ、速度８１ｋｍ／ｈにて２４時間走行させたとき、ゴム界面のセパレーションやクラックを生じた場合を×、生じなかった場合を○と記載して評価した。

（６）工程性・リム組み性
練り工程におけるゴム配合の混合し易さや、試作タイヤのホイールへのリム組みのし易さを総合的に判断し、難しい場合を×、やや難しい場合を△、容易な場合を○と記載して評価した。

［参考例１〜３及び実施例１］
領域Ａ〜Ｃのそれぞれ体積率９０％を占める部分の硬度ａ〜ｃを、それぞれ表１に示す値に設定し、２３５／４５Ｒ１７サイズのタイヤを作製した。尚、参考例２は硬度ａ〜ｃをより好ましい範囲にした例、実施例１は硬度ｂを硬度ａよりも若干低く設定した例、参考例３は領域Ａの表面から１／４の部分の硬度が低く設定されている例である。

［比較例１〜３］
領域Ａ〜Ｃのそれぞれ体積率９０％を占める部分の硬度ａ〜ｃを、それぞれ表１に示す値に設定し、２３５／４５Ｒ１７サイズのタイヤを作製した。但し、比較例３に限っては、タイヤサイズを２１５／６０Ｒ１６とし、リムプロテクターを備えないものとした。

以上のタイヤに対する評価結果を表１に示す。

表１の結果が示すように、参考例１〜３及び実施例１では、ゴム硬度ａ〜ｃを所定の値に設定することにより、１００〜２００Ｈｚのロードノイズの低減効果が得られることがわかる。また、その低減効果は参考例２及び実施例１の場合に大きく得られており、上述したゴム硬度のより好ましい範囲が確認できる。特に、実施例１の場合、硬度ｂを硬度ａよりも若干低く設定することによって、乗心地性、工程性、リム組み性が改善される。参考例３では、領域Ａの表面部分の硬度が低く設定されているが、他のタイヤ性能に悪影響を与えることなく、ロードノイズが低減されている。また、操縦安定性及び乗心地性は比較例に比べて改善されており、更に耐久性及び工程性を損ねていないことが分かる。

一方、比較例１では、ロードノイズが悪化している上に、操縦安定性が実施例に比べて劣っている。比較例２では、ロードノイズは低減されているものの、硬度ａが高すぎるために耐久性及び工程性が損なわれており、更に硬度ｂが低すぎるために操縦安定性が損なわれている。比較例３のタイヤは、偏平率が５５％を超えており、リムプロテクターを備えるものでもないため、領域Ａ、Ｂの厚みが小さく、ゴム硬度の変更によるタイヤ振動モードの周波数感度が小さくなっていると考えられる。これにより、本発明が解決しようとするロードノイズが、リムプロテクターを備えた偏平率５５％以下のタイヤ特有のものであることが確認できた。

本発明に係る空気入りタイヤの一例を示すタイヤ子午線の断面図 図１におけるサイドゴム層及びビードコアのみを示す断面図

符号の説明

１ ビード部
２ サイドウォール部
５ サイドゴム層
７ ビードコア
１０ リムプロテクター
ＲＦ リムフランジ
Ｌ ビードコアの下端からトレッド部上端までの高さ
Ａ サイドゴム層において０．１Ｌ≦領域Ａ≦０．３Ｌを満たす領域
Ｂ サイドゴム層において０．３Ｌ＜領域Ｂ≦０．３５Ｌを満たす領域
Ｃ サイドゴム層において０．３５Ｌ＜領域Ｃ≦０．６５Ｌを満たす領域

Claims (1)

1. 一対の環状のビード部と、そのビード部から各々外周側へ延びるサイドウォール部と、そのサイドウォール部の各々の外周側端同士をショルダ部を介して連ねるトレッド部と、少なくとも片側の前記ビード部付近の外側壁に、規定リムへの装着時にリムフランジの外周側湾曲面に当接又は対向する内周側面を有する環状の膨出部とを備える、偏平率が５５％以下の空気入りタイヤであって、
   タイヤ径方向において、前記ビード部のビードコアの下端から前記トレッド部の上端までの高さをＬと定義し、カーカス層のタイヤ軸方向外側に配置されるゴム部材について、前記ビードコアの下端からの高さに基づいて、各々下記の式を満足する領域Ａ〜Ｃを設定するとき、
   ０．１Ｌ≦領域Ａ≦０．３Ｌ、
   ０．３Ｌ＜領域Ｂ≦０．３５Ｌ、
   ０．３５Ｌ＜領域Ｃ≦０．６５Ｌ、
   領域Ａ〜Ｃのそれぞれ体積率９０％以上を占める部分のショアＡ硬度ａ〜ｃが、
   ８０°≦硬度ａ≦９０°、
   ７５°≦硬度ｂ≦８０°、
   ４０°≦硬度ｃ≦４５°、
   を、それぞれ満足することを特徴とする空気入りタイヤ。

Images