JP4984624B2

JP4984624B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP4984624B2
Application number: JP2006117357A
Authority: JP
Inventors: 吉田　　誠
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2006-04-21
Filing date: 2006-04-21
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2026-04-21
Also published as: JP2007290420A

Description

本発明は、空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、ロードノイズを改善するようにした空気入りタイヤに関する。

近年、車両の高級化、静寂化に伴い、空気入りタイヤにおいても騒音、特に走行中のタイヤ振動が車室内に伝達されることにより起きるロードノイズを低減することが強く求められている。このロードノイズの中でも２５０Ｈｚ〜４００Ｈｚの中周波帯域にあるロードノイズは、ベルト層端部とタイヤ最大幅位置が節となり、ベルト層端からタイヤ最大幅位置に至るバットレス部の領域が腹となる振動モードにより発生することが知られている。

そこで、従来、ベルト幅の増加やベルトエッジカバーの追加により、振動の腹となるバットレス部の剛性を高め、それによりバットレス部の振動を抑えることで、中周波帯域のロードノイズの低減を図るようにしている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、このようにしてバットレス部の剛性を高めると、乗心地や転がり抵抗など他のタイヤ性能を低下させるという問題があった。
特開２００５−２４７０７０号公報

本発明の目的は、乗心地や転がり抵抗などのタイヤ性能を低下させることなく、ロードノイズを低減することが可能な空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的を達成する本発明の空気入りタイヤは、左右のビード部間にカーカス層を延設し、トレッド部のカーカス層の外周側にベルト層を埋設した空気入りタイヤにおいて、左右のバットレス部に前記カーカス層の内側及び／または外側に隣接して圧電フィルムを埋設し、タイヤ内面に該圧電フィルムの歪みを制御する制御回路を配置したことを特徴とする。

上述した本発明によれば、車両走行時に振動するバットレス部に対して、圧電フィルムにより制振力を加えることが可能になるため、２５０Ｈｚ〜４００Ｈｚの中周波帯域におけるロードノイズを低減することができる。圧電フィルムは薄くて軽量であるため、バットレス部に埋設しても乗心地や転がり抵抗が低下することがない。

以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１，２は、本発明の空気入りタイヤの一実施形態の要部を示し、１はトレッド部、２はサイドウォール部である。タイヤ内部には、不図示の左右のビード部間にカーカス層３，４が延設されている。内側に配置されたカーカス層３の両端部３ａが左右のビード部に埋設されたビードコア（不図示）の周りに、該ビードコアの外周側に配置されたビードフィラー５を挟み込むようにしてタイヤ内側から外側に折り返され、更にタイヤ最大幅位置（ＪＡＴＭＡに規定される断面幅測定位置）Ｐｍを超えてタイヤ径方向外側までサイドウォール部２内を延在している。カーカス層３の外側に配置されたカーカス層４の両端部（不図示）は、ビードコアの周りにタイヤ外側から巻きかけられている。

トレッド部１のカーカス層３，４の外周側には、複数のベルト層６が埋設されている。ベルト層６の外周側にはベルトフルカバー層７とベルトエッジカバー層８が配置してある。内側のカーカス層３の内側には、空気透過防止層として作用するインナーライナー層９が配設されている。

カーカス層４に隣接する最大ベルト幅を有する１番ベルト層６Ａの左右のエッジｅから左右のタイヤ最大幅位置Ｐｍに至る左右のバットレス部１０の領域には、それぞれ導電層１１（図３参照）を両面に有する複数の圧電フィルム１２がタイヤ周方向に沿って所定の間隔で１周にわたって埋設されている。各圧電フィルム１２は、カーカス層３の内側に隣接してカーカス層３に沿って延在している。この圧電フィルム１２を構成する材料としては、高い柔軟性を有する高分子系の圧電材料、例えばＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）などを好ましく用いることができる。

圧電フィルム１２は、カーカス層３の内側に隣接して埋設する構成に代えて、外側のカーカス層４の外側に隣接してカーカス層４に沿って延在させるようにしてもよい。あるいは、カーカス層３，４間に配置してもよい。好ましくは、図４に示すように、カーカス層３，４の内側及び外側に隣接して配置するのが、ロードノイズを一層改善する上でよい。

タイヤ内面１３には、バットレス部１０の変形により圧電フィルム１２が歪んだ際にその圧電フィルム１２の歪みを制御する制御回路１４が配置されている。この制御回路１４は、図３に示すように、抵抗ＲとコイルＬを直列接続し、タイヤのロードノイズ（２５０Ｈｚ〜４００Ｈｚの中周波帯域のロードノイズ）に対応した周波数特性を有するようにしたアナログ共振回路から構成されている。各圧電フィルム１２に対して、それぞれ制御回路１４が両導電層１１に接続された一対のリード線１５を介して接続されている。

上記したアナログ共振回路は、接続される圧電フィルム１２がコンデンサの働きをするので、コンデンサのない構成にしたが、コイルＬにコンデンサを並列に接続したアナログ共振回路であってもよい。

上述した空気入りタイヤは、車両走行時にバットレス部１０に振動が発生すると、圧電フィルム１２に周期的に向きが反転する歪みが発生し、それにより圧電フィルム１２から制御回路１４に周期的に向きが変化する電圧が入力される。制御回路１４では電気的な共振が発生し、圧電フィルム１２の歪みを低減させる電圧が生じる。この電圧が圧電フィルム１２に印加されることで圧電フィルム１２の歪みが低減し、それによりバットレス部１０に制振力が作用してバットレス部１０の振動を低減させる。従って、２５０Ｈｚ〜４００Ｈｚの中周波帯域にあるロードノイズの改善が可能になる。しかも、圧電フィルム１２は薄くて軽量であるため、バットレス部１０に埋設してもバットレス部１０の剛性の増大や顕著な重量の増加を招くことがないので、乗心地や転がり抵抗が悪化することがない。

本発明において、所定の間隔で埋設した圧電フィルム１２のタイヤ周方向長さの合計が、埋設したバットレス部１０のタイヤ内周長の４／５以上（最大で１）となるようにするのが、ロードノイズを一層低減する上でよい。

圧電フィルム１２の厚さとしては、１．０ｍｍ以下にするのが軽量化の点から好ましい。厚さの下限値としては、ロードノイズ改善効果の点から０．５ｍｍ以上にするのがよい。各圧電フィルム１２のタイヤ周方向長さは、ロードノイズの改善効果を得るため、少なくも１０ｍｍ以上とするのがよい。

圧電フィルム１２は、図１に示すように、１番ベルト層６Ａのエッジｅからタイヤ最大幅位置Ｐｍまでのバットレス部１０の領域全体にわたって延在させるのが、ロードノイズをより効果的に改善する上で好ましいが、必ずしもエッジｅからタイヤ最大幅位置Ｐｍまでの領域全体に延在させなくてよい。また、圧電フィルム１２は、バットレス部１０を超えて延在させることも可能であり、バットレス部１０に圧電フィルム１２が存在すればよい。

圧電フィルム１２を左右のバットレス部１０に配置する場合、好ましくは、左右対称位置に配置するのがよい。断面２次モーメントの振動形状は左右対称であるため、左右対称位置に配置することにより、対称位置にある左右一対の圧電フィルム１０，１０に対して一つの制御回路１４を接続すればよいため、使用する制御回路１４の数を半減し、コストを抑えることができる。

上述した２５０Ｈｚ〜４００Ｈｚの中周波帯域にあるロードノイズは、タイヤ最大幅位置Ｐｍとビードフィラー５の外周端５ａが節となり、タイヤ最大幅位置Ｐｍからビードフィラー５の外周端５ａに至るサイドウォール部２の領域１６が腹となる振動の影響も受ける。そこで、この領域１６にも圧電フィルム１２を上記と同様に埋設するのが、２５０Ｈｚ〜４００Ｈｚの中周波帯域にあるロードノイズをより一層改善する上でよい。

左右の領域１６にタイヤ周方向に所定の間隔で埋設する各圧電フィルム１２にも、１つの制御回路１４がそれぞれ接続されるが、左右の領域１６に埋設する場合も上記と同様に左右対称位置に配置するのがよい。

タイヤサイズを２１５／６０Ｒ１６で共通にし、圧電フィルムをバットレス部のカーカス層内側に埋設した図１に示す構成の本発明タイヤ１（実施例１）、圧電フィルムをバットレス部のカーカス層両側に埋設した図４に示す構成の本発明タイヤ２（実施例２）、本発明タイヤ１において圧電フィルムがない比較タイヤ１（比較例１）、圧電フィルムをバットレス部のタイヤ内面に配置した他は本発明タイヤ１と同じ構成を有する比較タイヤ２（比較例２）をそれぞれ試験タイヤとして作製した。

本発明タイヤ１，２において、所定の間隔で埋設した圧電フィルムのタイヤ周方向長さの合計はバットレス部のタイヤ内周長の４／５である。また、圧電フィルムの厚さは０．８ｍｍ、タイヤ周方向長さは１５ｍｍである。

これら各試験タイヤをリムサイズ１６×６．５ＪＪのリムに組み付け、空気圧を２１０ｋＰａにして、以下に示す試験方法によりロードノイズ、乗心地、転がり抵抗の評価試験を行ったところ、表１に示す結果を得た。
ロードノイズ
各試験タイヤを排気量２０００ｃｃの乗用車に装着し、マイクを運転席窓側に取り付け、２名が乗車してテストコースを時速６０ｋｍ／ｈで直進走行した時のロードノイズ（３１５Ｈｚの音圧レベル〔ｄＢ〕）を測定した。
乗心地
テストコースにおいて、各試験タイヤを装着した上記乗用車を走行させた際の乗心地をテストドライバーにより官能評価し、その評価結果を１０点法で示した。この値が大きい程、乗心地が優れている。
転がり抵抗
各試験タイヤを転がり抵抗試験機に取り付け、速度８０ｋｍ／ｈにおける抵抗値を測定し、その結果を従来タイヤを１００とする指数値で示した。この値が大きい程、転がり抵抗が小さい。

表１から、圧電フィルムをバットレス部に埋設した本発明タイヤは、乗心地及び転がり抵抗を悪化させることなく、ロードノイズを効果的に改善できることがわかる。また、本発明タイヤ２は本発明タイヤ１より更にロードノイズが改善され、圧電フィルムをカーカス層の両側に埋設することにより、ロードノイズを一層改善できることがわかる。

本発明の空気入りタイヤの一実施形態を示す要部断面図である。図１の空気入りタイヤを破断し、カーカス層等の内部構造物を省いて示す概略斜視図である。圧電フィルムを接続した制御回路の構成例を示す概念図である。本発明の空気入りタイヤの他の実施形態を示す要部断面図である。

符号の説明

１トレッド部
２サイドウォール部
３，４カーカス層
５ビードフィラー
５ａ外周端
６ベルト層
１０バットレス部
１２圧電フィルム
１３タイヤ内面
１４制御回路
１６領域
Ｐｍタイヤ最大幅位置

Claims

左右のビード部間にカーカス層を延設し、トレッド部のカーカス層の外周側にベルト層を埋設した空気入りタイヤにおいて、左右のバットレス部に前記カーカス層の内側及び／または外側に隣接して圧電フィルムを埋設し、タイヤ内面に該圧電フィルムの歪みを制御する制御回路を配置した空気入りタイヤ。
前記制御回路がタイヤのロードノイズに対応した周波数特性を有するアナログ共振回路である請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記圧電フィルムをタイヤ周方向に沿って所定の間隔で埋設し、該埋設した圧電フィルムのタイヤ周方向長さの合計が埋設したバットレス部のタイヤ内周長の４／５以上ある請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
前記圧電フィルムを左右のバットレス部の左右対称位置に配置し、対称位置にある左右一対の圧電フィルムに対して一つの前記制御回路を接続した請求項１乃至３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
左右のビード部に埋設したビードコアの外周側にビードフィラーを有し、前記圧電フィルムを更にタイヤ最大幅位置とビードフィラーの外周端との間のサイドウォール部の領域に埋設した請求項１乃至４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
前記圧電フィルムのタイヤ周方向の長さが１０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項1乃至５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。