JP4367907B2

JP4367907B2 - 空気入りタイヤ及びその製造方法

Info

Publication number: JP4367907B2
Application number: JP2003283332A
Authority: JP
Inventors: 篤丹野; 直也網野
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2003-07-31
Filing date: 2003-07-31
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2023-07-31
Also published as: JP2005047446A

Description

本発明は、トレッドゴム層のようにタイヤ全周にわたって延在するタイヤ構成部材を備えた空気入りタイヤ及びその製造方法に関し、更に詳しくは、タイヤ特性を悪化させることなく騒音の低減を可能にした空気入りタイヤ及びその製造方法に関する。

空気入りタイヤは、走行中の路面からの入力によって特定の周波数（固有周波数）で振動し、これがロードノイズの原因となる。特に、タイヤの空洞部において振動が空洞共鳴を起こすと、その騒音が増大することになる。そこで、タイヤの空洞共鳴を防止するために、タイヤ内面やリム外周面に所定の容積を有する部材をタイヤ周方向に沿って間欠的に配置し、空洞部の断面積をタイヤ周方向に変化させるなどの対策が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。しかしながら、空洞部の断面積をタイヤ周方向に変化させるために、タイヤ内面やリム外周面にタイヤ周方向に沿って間欠的に部材を配置すると、それに伴ってタイヤのユニフォミティーが悪化する問題がある。

一方、トレッドパターンに起因するパターンノイズを低減するために、トレッドパターンのピッチをタイヤ周方向に周期的に変動させ、所謂ピッチバリエーションを採用することが行われている。ところが、ピッチバリエーションはパターンノイズの周波数を分散させる点では有効であるが、ピッチが大きい部分ではトレッド剛性が高くなっているため、その部分での振動が大きくなるという欠点がある。また、ピッチが大きい部分ではドライ路面走行時のグリップ力が高くなっているため、タイヤ周上でコーナリング性能にバラツキを生じ、操縦安定性が低下するという欠点もある。更に、ピッチが大きい部分ではウェット性能が低くなるという欠点もある。
特開２００１−１１３９０２号公報特開２００２−１２０５０９号公報

本発明の目的は、タイヤ特性を悪化させることなく騒音の低減を可能にした空気入りタイヤ及びその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の第１の空気入りタイヤは、トレッドパターンのピッチをタイヤ周方向に周期的に変動させた空気入りタイヤにおいて、前記トレッドパターンのピッチが相対的に大きい部分ではトレッドゴム層の硬度（又はモジュラス）を相対的に低くし、前記トレッドパターンのピッチが相対的に小さい部分ではトレッドゴム層の硬度（又はモジュラス）を相対的に高くしたことを特徴とするものである。

更に、上記目的を達成するための本発明の第２の空気入りタイヤは、トレッドパターンのピッチをタイヤ周方向に周期的に変動させた空気入りタイヤにおいて、前記トレッドパターンのピッチが相対的に大きい部分ではトレッドゴム層の摩擦係数（又はｔａｎδ）を相対的に高くし、前記トレッドパターンのピッチが相対的に小さい部分ではトレッドゴム層の摩擦係数（又はｔａｎδ）を相対的に低くしたことを特徴とするものである。

一方、本発明の第１の空気入りタイヤの製造方法は、２種類以上のストリップ材を交互に並べつつ押し出してタイヤ１周分の長さと等しい幅を有するシート材を成形し、該シート材をその幅方向に沿って切断することでタイヤ１周分のタイヤ構成部材を加工し、該タイヤ構成部材を前記ストリップ材がタイヤ軸方向に配列するように環状に配置してグリーンタイヤを成形し、該グリーンタイヤを加硫することを特徴とするものである。

また、本発明の第２の空気入りタイヤの製造方法は、２種類以上のストリップ材を交互に並べつつ円柱状のロッドの周囲に螺旋状に巻き付け、前記ストリップ材の巻き付け総幅をタイヤ１周分の長さと等しくし、前記ストリップ材を前記ロッドの軸方向に沿って切断することでタイヤ１周分のタイヤ構成部材を加工し、該タイヤ構成部材を前記ストリップ材がタイヤ軸方向に配列するように環状に配置してグリーンタイヤを成形し、該グリーンタイヤを加硫することを特徴とするものである。

本発明の第１の空気入りタイヤによれば、ピッチバリエーションを採用した場合において、トレッドパターンのピッチが相対的に大きい部分ではトレッドゴム層の硬度（又はモジュラス）を相対的に低くし、トレッドパターンのピッチが相対的に小さい部分ではトレッドゴム層の硬度（又はモジュラス）を相対的に高くすることにより、ピッチの大小に拘らずトレッド剛性を実質的に均一にすることができる。従って、ピッチバリエーションによって改善されたパターンノイズを悪化させずに振動を低減することができる。しかも、ピッチの大きさに起因するグリップ力のバラツキを打ち消すような硬度（又はモジュラス）を設定することにより、コーナリング性能をタイヤの周上で均一にし、操縦安定性を向上し、その操縦安定性とパターンノイズとの両立が可能になる。

本発明の第２の空気入りタイヤによれば、ピッチバリエーションを採用した場合において、トレッドパターンのピッチが相対的に大きい部分ではトレッドゴム層の摩擦係数（又はｔａｎδ）を相対的に高くし、トレッドパターンのピッチが相対的に小さい部分ではトレッドゴム層の摩擦係数（又はｔａｎδ）を相対的に低くし、つまりピッチの大きさに起因するウェット性能のバラツキを打ち消すような摩擦係数（又はｔａｎδ）を設定することにより、ピッチバリエーションによって改善されたパターンノイズを悪化させずにウェット性能を向上することができる。

本発明において、トレッドパターンのピッチとは、トレッドパターンを形成する陸部の最小繰り返し単位の長さである。トレッドパターンのピッチはタイヤ全周において２〜４周期で変動することが好ましい。

一方、本発明の第１の空気入りタイヤの製造方法によれば、２種類以上のストリップ材を交互に並べつつ押し出してタイヤ１周分の長さと等しい幅を有するシート材を成形し、該シート材をその幅方向に沿って切断することでタイヤ１周分のタイヤ構成部材を加工し、該タイヤ構成部材をストリップ材がタイヤ軸方向に配列するように環状に配置してグリーンタイヤを成形するから、上述した空気入りタイヤを簡単に製造することができる。

また、本発明の第２の空気入りタイヤの製造方法によれば、２種類以上のストリップ材を交互に並べつつ円柱状のロッドの周囲に螺旋状に巻き付け、ストリップ材の巻き付け総幅をタイヤ１周分の長さと等しくし、ストリップ材をロッドの軸方向に沿って切断することでタイヤ１周分のタイヤ構成部材を加工し、該タイヤ構成部材を前記ストリップ材がタイヤ軸方向に配列するように環状に配置してグリーンタイヤを成形するから、上述した空気入りタイヤを簡単に製造することができる。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す半断面図、図２はそのトレッドパターンを示す展開図、図３は上記空気入りタイヤを示す側面図である。

図１において、１はトレッド部、２はサイドウォール部、３はビード部である。図１に示すように、左右一対のビード部３，３間にはカーカス層４が装架されている。カーカス層４はビード部３に埋設された環状のビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側へ巻き上げられている。一方、トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には、複数層のベルト層６が埋設されている。そして、ベルト層６の外周側にはタイヤ全周にわたってトレッドゴム層７が配置されている。

図２に示すように、トレッド部１にはタイヤ周方向に延びる複数本の主溝１１やタイヤ幅方向に延びる複数本の横溝１２が形成され、これら主溝１１や横溝１２によってリブ１３やブロック１４が区画されている。

上記空気入りタイヤにおいて、トレッドゴム層７（タイヤ構成部材）の物性はタイヤ周方向の位置に応じて種々異なっている。図３において、トレッドゴム層７はタイヤ周方向に沿って４つの領域Ｌ₁〜Ｌ₄に区分され、これら領域Ｌ₁〜Ｌ₄の物性が交互に異なっている。その結果、領域Ｌ₁〜Ｌ₄において測定されるタイヤの固有周波数が複数の帯域に分散して各帯域での振動レベルが下がるため、タイヤの騒音や振動を低減することができる。

トレッドパターンにピッチバリエーションを採用した場合、そのピッチバリエーションに応じてトレッドゴム層７の物性を変化させることも有効である。図２において、Ｐはトレッドパターンを形成する陸部の最小繰り返し単位のピッチである。これらピッチＰの長さをタイヤ全周において２〜４周期で増減させることにより、ピッチバリエーションが形成されている。

例えば、ピッチＰが相対的に大きい部分が領域Ｌ₁，Ｌ₃であり、ピッチＰが相対的に小さい部分が領域Ｌ₂，Ｌ₄である場合、ピッチＰが相対的に大きい領域Ｌ₁，Ｌ₃ではトレッドゴム層７の硬度（又はモジュラス）を相対的に低くし、ピッチＰが相対的に小さい領域Ｌ₂，Ｌ₄ではトレッドゴム層７の硬度（又はモジュラス）を相対的に高くする。硬度を変化させる場合、高硬度部分のJIS-A 硬さを低硬度部分のJIS-A 硬さの＋２〜＋１０ポイントにすると良い。また、モジュラスを変化させる場合、高モジュラス部分の１００％モジュラスを低モジュラス部分の１００％モジュラスの１１０〜３００％にすると良い。

これにより、ピッチＰの大小に拘らずトレッド剛性を実質的に均一にすることが可能であるので、ピッチバリエーションによって改善されたパターンノイズを悪化させずに振動を低減することができる。しかも、ピッチＰの大きさに起因するグリップ力のバラツキを打ち消すような硬度（又はモジュラス）を設定することにより、コーナリング性能をタイヤの周上で均一にし、操縦安定性を向上し、その操縦安定性とパターンノイズとの両立が可能になる。

また、ピッチＰが相対的に大きい部分が領域Ｌ₁，Ｌ₃であり、ピッチＰが相対的に小さい部分が領域Ｌ₂，Ｌ₄である場合、ピッチＰが相対的に大きい領域Ｌ₁，Ｌ₃ではトレッドゴム層７の摩擦係数（又はｔａｎδ）を相対的に高くし、ピッチＰが相対的に小さい領域Ｌ₂，Ｌ₄ではトレッドゴム層７の摩擦係数（又はｔａｎδ）を相対的に低くする。摩擦係数を変化させる場合、高摩擦係数部分の摩擦係数を低摩擦係数部分の摩擦係数の１１０〜３００％にすると良い。また、ｔａｎδを変化させる場合、高ｔａｎδ部分のｔａｎδを低ｔａｎδ部分のｔａｎδの１１０〜３００％にすると良い。ここで言うｔａｎδは、粘弾性スペクトロメーター（東洋精機製作所製）を使用して、温度６０℃、周波数２０Ｈｚ、初期歪１０％、動歪±２％の条件で測定したものである。

このようにしてピッチＰの大きさに起因するウェット性能のバラツキを打ち消すような摩擦係数（又はｔａｎδ）を設定することにより、ピッチバリエーションによって改善されたパターンノイズを悪化させずにウェット性能を向上することができる。

次に、本発明の空気入りタイヤの製造方法について説明する。上記空気入りタイヤを製造する方法は、特に限定されるものではないが、タイヤの生産性を考慮すると、下記の２通りの製造方法が推奨される。

図４（ａ）〜図４（ｃ）は上記空気入りタイヤの製造方法の一例を示すものである。図４（ａ）において、押出機２１は物性が異なるストリップ材Ｘ，Ｙを交互に並べつつ押し出してタイヤ１周分の長さＬと等しい幅を有するシート材２２を成形するようになっている。ストリップ材Ｘとストリップ材Ｙは、端部同士を突き合わせた状態であっても良く、端部同士を重ね合わせた状態であっても良い。そして、シート材２２をその幅方向に沿って切断することにより、図４（ｂ）に示すようなタイヤ１周分のタイヤ構成部材２３（例えば、トレッドゴム層）を加工する。次いで、図４（ｃ）に示すように、タイヤ構成部材２３をストリップ材Ｘ，Ｙがタイヤ軸方向に配列するように環状に配置してグリーンタイヤ２４を成形し、しかる後、そのグリーンタイヤ２４を加硫する。これにより、タイヤ構成部材の物性がタイヤ周方向に変化する空気入りタイヤを簡単に得ることができる。

図５（ａ）〜図５（ｃ）は上記空気入りタイヤの他の製造方法を示すものである。図５（ａ）において、物性が異なるストリップ材Ｘ，Ｙを交互に並べつつ回転自在に支持された円柱状のロッド３１の周囲に螺旋状に巻き付ける。ストリップ材Ｘとストリップ材Ｙは、端部同士を突き合わせた状態であっても良く、端部同士を重ね合わせた状態であっても良い。ここで、ストリップ材Ｘ，Ｙの巻き付け総幅をタイヤ１周分の長さＬと等しくする。そして、ストリップ材Ｘ，Ｙをロッド３１の軸方向に沿って切断し、その切断片を開くことにより、図５（ｂ）に示すようなタイヤ１周分のタイヤ構成部材３３（例えば、トレッドゴム層）を加工する。次いで、図５（ｃ）に示すように、タイヤ構成部材３３をストリップ材Ｘ，Ｙがタイヤ軸方向に配列するように環状に配置してグリーンタイヤ３４を成形し、しかる後、そのグリーンタイヤ３４を加硫する。これにより、タイヤ構成部材の物性がタイヤ周方向に変化する空気入りタイヤを簡単に得ることができる。特に、後者の製造方法は、前者の製造方法に比べて、タイヤ構成部材を加工する際の自由度が高いという利点がある。

上述した空気入りタイヤの製造方法では、物性が異なる２種類のストリップ材を交互に配置し、得ようとするタイヤ構成部材の幅方向に４〜８枚のストリップ材を並べることが好ましい。特に、物性が異なる２種類のストリップ材を交互に配置し、タイヤ構成部材の幅方向に４枚のストリップ材を並べると良い。これにより、少ない部材数でより優れた周波数分散効果を得ることができる。

タイヤサイズ２０５／６５Ｒ１５で、トレッドパターンに２周期の変動を持つピッチバリエーションを採用した空気入りタイヤにおいて、トレッドゴム層の物性だけを種々異ならせた従来例及び実施例をそれぞれ製作した。トレッドゴム層を構成するゴム組成物としては、表１に示すゴム組成物Ａ，Ｂを用いた。そして、従来例ではトレッドゴム層にゴム組成物Ａを使用し、実施例ではトレッドゴム層にゴム組成物Ａ，Ｂを使用した。実施例において、トレッドパターンのピッチが相対的に大きい部分にはゴム組成物Ｂを配置し、トレッドパターンのピッチが相対的に小さい部分にはゴム組成物Ａを配置した。

これら試験タイヤについて、以下の測定条件により、車内騒音、操縦安定性、ウェット性能をを評価し、その結果を表２に示した。

車内騒音：
各試験タイヤを空気圧２２０ｋＰａとして排気量２５００ｃｃの乗用車に装着し、車室内運転席窓側耳の位置にマイクロフォンを設置し、粗い路面を速度５０ｋｍ／ｈで走行したときの車内騒音（０〜５００Ｈｚの周波数域及び５００〜１．５ｋＨｚの周波数域）を測定した。評価結果は、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が小さいほど騒音が小さいことを意味する。

操縦安定性：
各試験タイヤを空気圧２２０ｋＰａとして排気量２５００ｃｃの乗用車に装着し、５人のパネラーにより操縦安定性についてフィーリング評価を行った。評価結果は、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど操縦安定性が優れていることを意味する。

ウェット性能
各試験タイヤを空気圧２２０ｋＰａとして排気量２５００ｃｃの乗用車に装着し、５人のパネラーによりウェット性能（制動性）についてフィーリング評価を行った。評価結果は、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほどウェット性能が優れていることを意味する。

この表２から判るように、実施例のタイヤは車内騒音、操縦安定性、ウェット性能の評価において、従来例よりも良好な結果が得られた。

本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す子午線半断面図である。図１の空気入りタイヤのトレッドパターンを示す展開図である。図１の空気入りタイヤの側面図である。本発明の空気入りタイヤの製造方法の第１工程を示す説明図である。本発明の空気入りタイヤの製造方法の第２工程を示す説明図である。本発明の空気入りタイヤの製造方法の第３工程を示す説明図である。本発明の空気入りタイヤの他の製造方法の第１工程を示す説明図である。本発明の空気入りタイヤの他の製造方法の第２工程を示す説明図である。本発明の空気入りタイヤの他の製造方法の第３工程を示す説明図である。

符号の説明

１トレッド部
２サイドウォール部
３ビード部
４カーカス層
５ビードコア
６ベルト層
７トレッドゴム層
１１主溝
１２横溝
１３リブ
１４ブロック
２１押出機
２２シート材
２３，３３タイヤ構成部材
２４，３４グリーンタイヤ
３１ロッド
Ｘ，Ｙストリップ材

Claims

トレッドパターンのピッチをタイヤ周方向に周期的に変動させた空気入りタイヤにおいて、前記トレッドパターンのピッチが相対的に大きい部分ではトレッドゴム層の硬度を相対的に低くし、前記トレッドパターンのピッチが相対的に小さい部分ではトレッドゴム層の硬度を相対的に高くした空気入りタイヤ。
トレッドパターンのピッチをタイヤ周方向に周期的に変動させた空気入りタイヤにおいて、前記トレッドパターンのピッチが相対的に大きい部分ではトレッドゴム層のモジュラスを相対的に低くし、前記トレッドパターンのピッチが相対的に小さい部分ではトレッドゴム層のモジュラスを相対的に高くした空気入りタイヤ。
トレッドパターンのピッチをタイヤ周方向に周期的に変動させた空気入りタイヤにおいて、前記トレッドパターンのピッチが相対的に大きい部分ではトレッドゴム層の摩擦係数を相対的に高くし、前記トレッドパターンのピッチが相対的に小さい部分ではトレッドゴム層の摩擦係数を相対的に低くした空気入りタイヤ。
トレッドパターンのピッチをタイヤ周方向に周期的に変動させた空気入りタイヤにおいて、前記トレッドパターンのピッチが相対的に大きい部分ではトレッドゴム層のｔａｎδを相対的に高くし、前記トレッドパターンのピッチが相対的に小さい部分ではトレッドゴム層のｔａｎδを相対的に低くした空気入りタイヤ。
前記トレッドパターンのピッチがタイヤ全周において２〜４周期で変動する請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
２種類以上のストリップ材を交互に並べつつ押し出してタイヤ１周分の長さと等しい幅を有するシート材を成形し、該シート材をその幅方向に沿って切断することでタイヤ１周分のタイヤ構成部材を加工し、該タイヤ構成部材を前記ストリップ材がタイヤ軸方向に配列するように環状に配置してグリーンタイヤを成形し、該グリーンタイヤを加硫する空気入りタイヤの製造方法。
２種類以上のストリップ材を交互に並べつつ円柱状のロッドの周囲に螺旋状に巻き付け、前記ストリップ材の巻き付け総幅をタイヤ１周分の長さと等しくし、前記ストリップ材を前記ロッドの軸方向に沿って切断することでタイヤ１周分のタイヤ構成部材を加工し、該タイヤ構成部材を前記ストリップ材がタイヤ軸方向に配列するように環状に配置してグリーンタイヤを成形し、該グリーンタイヤを加硫する空気入りタイヤの製造方法。