JP5038766B2

JP5038766B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP5038766B2
Application number: JP2007104631A
Authority: JP
Inventors: 保水谷
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2007-04-12
Filing date: 2007-04-12
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2027-04-12
Also published as: JP2008260410A

Description

本発明は、空気入りタイヤに関し、より詳しくは、タイヤの転がり抵抗、乗り心地性、操縦安定性など他性能を損なうことなく、高周波のロードノイズを改善した空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤでは、周波数３００〜１ｋＨｚ付近の高周波ロードノイズが顕著にあらわれることがある。この高周波ロードノイズは、路面から拾った振動でタイヤが共振し、その振動が車軸を通して車室に伝達され、車室内に共鳴音を発生する騒音のことである。

従来、高周波ロードノイズの抑制対策としてベルト幅増、ベルト補強層の配置が一般的に行われている。また、タイヤのサイド部のほぼ全体やベルトのエッジ付近にゴム層やコード、短繊維を含む補強層を配置し、サイド部全体の剛性を向上させたり、質量を付加するという手法により高周波の振動モードを対策する提案が種々なされている（特許文献１〜３など）。
特開２００２−６７６１８号公報特開２００１−７１７１５号公報特開平５−５８１１９号公報

しかし、従来の抑制方法は、いずれも大幅な剛性向上により低〜中周波のロードノイズの悪化や乗り心地性を低下させ、また質量付加によるタイヤ質量増、転がり抵抗の悪化を招くものとなっていた。

本発明は上記の点に鑑み、低〜中周波ロードノイズの悪化や、転がり抵抗、乗り心地性、操縦安定性など他性能を損なうことなく、高周波のロードノイズを改善することのできる空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明者は、高周波ロードノイズの振動モードを特定することを得、タイヤ断面方向における振動モードの感度の高い部位、すなわち振動伝達の寄与度の高い部位にロードノイズ対策を行い、その部位のタイヤ周方向、上下方向の剛性配分をコントロールすることで、タイヤの他性能を維持しながら高周波ロードノイズを効果的に低減できることを見出し、本発明に到った。

すなわち、本発明は、一対のビード部と該ビード部に続くサイドウォール部と該両サイドウォール部の間に設けられたトレッド部とで構成され、前記ビード部間に装架された少なくとも１枚のカーカスプライが前記ビード部に埋設されたビードコアの周りにタイヤ内側から外側に折り返し巻き上げられたカーカスを備えた空気入りタイヤにおいて、ビードベース側からのタイヤ断面高さの４０〜６５％の範囲内におけるタイヤ最大幅位置を含む部位にタイヤ径方向幅が前記タイヤ断面高さの１０％以上の補強ゴム層が前記カーカスに沿ってタイヤ周方向に配され、また、前記タイヤ断面高さの３０〜７５％の範囲内に前記補強ゴム層の少なくとも一部と重なりかつ前記補強ゴム層よりもビードベース側に延びてビードフィラーの先細り部にかかるタイヤ径方向幅が前記タイヤ断面高さの２０％以上の有機繊維補強層が配されたことを特徴とする空気入りタイヤである。

本発明においては、前記補強ゴム層が、ＪＩＳ−Ａ形硬度７０〜９０にあるゴム組成物からなることが好ましい。

また、前記有機繊維補強層が、有機繊維コードをタイヤ径方向に対して２０〜７０°の範囲に配したゴム被覆層からなるものとすることができる。

また、前記補強ゴム層及び／又は有機繊維補強層の少なくとも一部が、前記カーカスプライ本体と該カーカス巻き上げ部の間に配されることが好ましい。

本発明の空気入りタイヤによれば、高周波ロードノイズ対策を要所で実施することで、サイド部全体の剛性向上やタイヤ質量増を伴わず、低〜中周波ロードノイズを悪化させることなく、また転がり抵抗、乗り心地性、操縦安定性などタイヤの他性能を維持しながら高周波のロードノイズを低減することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る空気入りタイヤＴの半断面図である。空気入りタイヤＴは、一対のビード部１と該ビード部１にタイヤ径方向に延びて続くサイドウォール部２と該両サイドウォール部２、２の間に設けられたトレッド部３とで構成される乗用車用のラジアルタイヤが示される。以下、空気入りタイヤを単に「タイヤ」ということがある。

タイヤＴはタイヤ周方向に対してほぼ９０°の角度で配され前記ビード部１、１間に装架された２枚のカーカスプライ５１、５２が、前記ビード部１に埋設されたビードコア４の周りでタイヤ内側から外側に折り返しビードフィラー９に沿って巻き上げられたカーカス５を備えている。カーカス５の１ｓｔプライ５１はサイドウォール部２の上端付近のバットレス部まで巻き上げ端部５１ａが延び、また２ｎｄプライ５２はビードフィラー９の位置５２ａにそれぞれ係止されている。

また、タイヤＴは前記トレッド部３の内側に配された２枚の交差ベルトプライからなるベルト６と、さらにベルト６の外周にはタイヤ周方向に対しほぼ０°の角度でらせん状に巻回されたコードからなる該ベルト６の全幅にわたり覆うキャッププライ７とベルト６の両端部を覆うエッジプライ８を有している。

前記カーカス５には、ポリエステル、ナイロン、レーヨンなどの有機繊維コードが、ベルト６にはスチールコード、アラミド繊維などの剛直なコードが、またキャッププライ７とエッジプライ８にはナイロン、ポリエステルなどの熱収縮性の比較的大きい有機繊維コードが補強材として用いられている。

タイヤＴは、図１に示すように、サイドウォール部２にタイヤ周方向に沿う補強ゴム層２１と有機繊維補強層２２がタイヤ全周に配置されている。

補強ゴム層２１はビード部１のビードベース１０を基点とする該タイヤ断面高さＨの４０〜６５％の範囲の幅でタイヤ周方向にカーカス５のタイヤ外側に沿って配されている。好ましくは４５〜６５％の範囲である。該補強ゴム層２１の配置位置は、タイヤ断面方向で最も振動モードの感度の高いタイヤ最大幅位置Ｓを含む部位であり、サイドウォール部２の剛性の向上と質量付加することでトレッド部３からビード部１への振動伝達を減衰するとともに振動の振幅を抑制し高周波ロードノイズを低減することができる。

また、前記補強ゴム層２１は、タイヤ径方向幅が前記タイヤ断面高さＨの１０％以上である必要があり、これよりも幅が狭いと質量付加の効果が発現されずロードノイズを低減することが困難となる。

タイヤ断面高さＨの４０〜６５％の範囲を超えて補強ゴム層２１を配置しても、高周波ロードノイズの低減効果の割りにはタイヤ質量増を伴い、また低〜中周波ロードノイズの悪化を招くおそれがある。

前記補強ゴム層は、ＪＩＳ−Ａ硬度が７０〜９０にあるゴム組成物からなることが好ましい。硬度が７０未満であると剛性向上の効果が充分得難く、硬度が９０を超えると剛性が高くなりすぎ乗り心地性を低下させ、また周辺のサイドウォールゴムとの硬度差に基づく界面接着破壊を起こしやすくし、さらにゴム層の屈曲疲労性が低下する。なお、ＪＩＳＡ硬度は、ＪＩＳＫ６２５３におけるスプリング式硬さ試験（Ａ形）によるゴム硬さ（Ｈｓ）である。

また、前記補強ゴム層２１の厚みは、特に制限されないが、０．２〜５ｍｍ程度であり、好ましくは０．３〜３ｍｍである。厚みが薄いとサイドウォール部２の剛性向上が得難く、厚くなると質量増加が大きくなりタイヤ質量増、転がり抵抗の悪化傾向を示すようになり好ましくない。

また、タイヤＴは、前記補強ゴム層の少なくとも一部と重なる該タイヤ断面高さＨの３０〜７５％の範囲に有機繊維補強層２２がタイヤ周方向に配されている。好ましくは、３０〜６５％の範囲である。すなわち、有機繊維補強層２２は、タイヤ最大幅位置Ｓ近傍からビードフィラー９にかかる部位に配置される。

この最大幅位置Ｓの下部からビードフィラー９の先細り部にかけての部位は、上記最大幅位置Ｓに次いで振動モードの感度の高い部位であり、剛性部材である有機繊維補強層２２を配することでサイドウォール部２からビード部１にかけての剛性を高めて振動伝達を減衰するとともに振幅を抑制することができる。特に、タイヤ最大幅位置Ｓ近傍において、前記補強ゴム層２１と重なるようにして両者を併用することで高周波ロードノイズを効果的に低減することができる。

タイヤ断面高さＨの３０％未満の高さに有機繊維補強層２２を配置しても、硬質ゴムからなるビードフィラーのビードコア４側の厚肉部にかかるようになり剛性向上への寄与率が小さくなり、また断面高さＨの７５％を超えて有機繊維補強層２２を配置しても高周波ロードノイズの低減効果は少なく、乗り心地性や低〜中周波ロードノイズの悪化を招くおそれがある。すなわち、有機繊維補強層２２はビードフィラー４と少なくとも５ｍｍ程度重ねるだけで十分である。

また、前記有機繊維補強層２２は、タイヤ径方向幅が前記タイヤ断面高さＨの２０％以上である必要があり、これよりも幅が狭いとサイドウォール部２の剛性向上が得られずロードノイズを低減する効果が得難くなる。

前記有機繊維補強層２１としては、有機繊維コードを所定の打ち込み密度で平行に配列しゴム被覆したゴム被覆コード層が好ましく使用できる。

前記有機繊維コードとしては、特に制限されないが、ナイロン６、ナイロン６６などのナイロン、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン−２，６−ナフタレートなどのポリエステル、ビニロン、レーヨン、アラミド繊維などの各種コードが挙げられる。剛性向上の観点からは高モジュラス糸を用いるのが有利であるが、接着性やコスト（汎用性）を勘案するとナイロン、ＰＥＴが好適に用いられる。

前記有機繊維コードは、正量繊度４７０〜３５００ｔｅｘの撚り糸の単撚り糸又は複撚り糸からなるものとすることができる。正量繊度が４７０ｄｔｅｘ未満ではコード自体のモジュラスが低いためサイドウォール剛性の向上効果が少なく、３５００ｔｅｘを超えるとコード径が大きくなりサイドウォール部２の肉厚増によるタイヤ質量増や転がり抵抗の悪化につながる。具体的には、９４０ｄｔｅｘ／２、１４００ｄｔｅｘ／２のナイロンコード、１１００ｄｔｅｘ／２、１６７０ｄｔｅｘ／２のポリエステルコードなどが例示され、ＲＦＬ樹脂処理液などによる接着処理が施されたコードが使用できる。

また、有機繊維補強層２２に有機繊維コードを適用するに当たっては、有機繊維コードの傾斜角度がタイヤの径方向に対して２０〜７０°の範囲であることが好ましい。前記角度が７０°を超えるとタイヤの縦剛性が高くなり操縦安定性は確保できるが、乗り心地性が低下する。また、２０°未満ではサイド剛性向上の効果が充分得られなくなる。

また、有機繊維補強層２２は、１層で構成しても、複数層から構成してもよく、後者の場合は、コード傾斜角度を同方向にしても、異方向とすることもできる。さらに、異なる角度で組み合わせてもよい。

さらに、前記有機繊維補強層２２における、有機繊維コードの占有率は２０〜８０％であることが好ましく、より好ましくは３０〜７０％である。占有率が２０％未満ではサイドウォール部剛性の向上が充分得られず、８０％を超えるとコード密度が高くなり接着耐久性が低下する。ここで、コード占有率とは、有機繊維コード層の単位断面における有機繊維コード断面が占める面積率を言う。

本発明においては、前記補強ゴム層２１及び有機繊維補強層２２はカーカス５の巻き上げ部分５ｂのタイヤ外側に配置されるものでもよいが、図１に示すようにカーカス本体５ａとカーカス巻き上げ部分５ｂ及びビードフィラー９の間に配置されることが好ましい。

これは、トレッド部３におけるベルト６に接するカーカス本体５ａがサイドウォールゴムよりもトレッド部３からの振動の伝達経路になりやすいことから、カーカス本体５ａに接して剛性部材と質量部材を配置するのが有利となる。また、グリーンタイヤ成型時の成型のしやすさも挙げられる。

また、図１ではタイヤ軸方向の内側に補強ゴム層２１、外側に有機繊維補強層２２を配置した例が示されているが、タイヤ軸方向の内側に有機繊維補強層２２、外側に補強ゴム層２１を配置した構造でももちろん同様の効果が得られる。

本発明の空気入りタイヤによると、路面の凹凸によりトレッド部３に入力される振動をサイドウォール部２における振動モードの感度の高い部分を選択し剛性及び質量付加の対策することで、振動を減衰させるとともに振動の振幅を抑制し、高周波ロードノイズを操縦安定性や乗り心地性を確保し低減することができる。

以下に、本発明を実施例に基づき具体的に説明するが、本発明はこの実施例により限定されるものではない。

図１に示すように補強ゴム層２１及び有機繊維補強層２２をカーカス本体５ａとカーカス巻き上げ部５ｂ及びビードフィラー９との間に挟持させた構造に基づき、サイズ２１５／５５Ｒ１７９３Ｖの乗用車用空気入りラジアルタイヤを表１の仕様に従い試作した。

補強ゴム層２１にはＪＩＳ−Ａ硬度８０、厚さ１ｍｍのゴムシートをカーカスに沿ってタイヤ周方向に配置し、そのタイヤ径方向上端及び下端の位置をタイヤ断面高さＨの％で表１に示した。

また、有機繊維補強層２２には９４０ｄｔｅｘ／２または１４００ｄｔｅｘ／２のナイロン６６コードを打ち込み密度１３本／２５ｍｍで平行に配列しゴム被覆したゴム被覆コード層（厚み０．９ｍｍ）を、コード角度をタイヤ径方向に対して６０°となるように配置した。そのタイヤ径方向上端及び下端の位置をタイヤ断面高さＨの％で表１に示した。

コントロールタイヤとしては、図２に示す補強ゴム層、有機繊維補強層を持たない従来タイヤＴ２（図２参照）を用い、補強ゴム層、有機繊維補強層以外は各タイヤで共通構造として比較した。

なお、カーカスは１６７０ｄｔｅｘ／２のポリエステルコード、打ち込み密度２２本／２５ｍｍを２プライ、ベルトは２＋２×０．２５のスチールコード、打ち込み密度２２本／２５ｍｍの２プライ（交差角度４５°）、キャッププライとエッジプライは９４０ｄｔｅｘ／２のナイロン６６コード、打ち込み密度２８本／２５ｍｍとした。

これらの試作タイヤについて、タイヤの質量、剛性特性、転がり抵抗、乗り心地及びロードノイズを下記の試験方法により評価した。いずれの試験の場合にも、サイズ１７×７−ＪＪのリムに組みつけて内圧２３０ｋＰａを充填して行った。結果を表１に示す。

［タイヤ質量］
試作タイヤ５本の質量を測定し、その平均値をタイヤ質量とした。

［剛性特性］
試作タイヤに荷重４６０Ｋｇを負荷して、リムにタイヤ縦方向、径方向及び前後方向の変位を与えたときの変位量（ｍｍ）とその変位量を与えるのに要した力（Ｎ）を測定し、単位変位量当たりの力を求め、縦剛性、横剛性、前後剛性とした。従来例のタイヤを１００とする指数で示した。

［転がり抵抗］
転がり抵抗測定用の１軸ドラム試験機を使用し、負荷荷重４６０Ｋｇ、時速８０Ｋｍ／ｈでの転がり抵抗を測定した。従来例を１００とする指数で表し、数値が大きいほど転がり抵抗が高く燃費性が劣ることを示す。

［乗り心地性］
試作タイヤを実車（排気量３，０００ｃｃ、セダン）に装着して、乗り心地性評価用テストコースを各種の速度で走行したときの３名のテストドライバーの官能評価により、従来例タイヤを基準とする±５段階評価にて比較評価を行った。

［ロードノイズ］
試作タイヤを実車に装着して、運転席と後席右側の２名乗車により、メーター読みにて６０Ｋｍ／ｈの定常走行で、マイク位置を前席および後席の運転席側窓寄りの耳元で、騒音計により騒音を測定することにより行い、低周波１２５Ｈｚピーク及び高周波４００Ｈｚピークの周波数域での音圧レベルの差を従来例を基準として示した。

本発明に係る実施例１〜３のタイヤでは、従来例に比べて転がり抵抗、乗り心地性を損なわずロードノイズ、特に高周波ロードノイズ低減の効果が確認された。一方、ゴム補強層のみ、あるいは有機繊維補強層のみを配置した比較例１、２ではロードノイズ低減効果が不十分であり、補強層量の多い比較例３、４，６では高周波ロードノイズの低減の改善は見られるが、転がり抵抗と乗り心地性が悪化し、低周波ロードノイズが悪化傾向を示すようになった。また、補強層量の少ない比較例５では、従来タイヤとほぼ同等性能を示した。

本発明の空気入りタイヤは、乗用車を始めとして、バスやトラック、ライトトラックなどの各種車両に使用することができる。

実施形態の空気入りタイヤの半断面図である。従来例の空気入りタイヤの半断面図である。

符号の説明

Ｔ……空気入りタイヤ
１……ビード部
４……ビードコア
５……カーカス
１０……ビードベース
２１……補強ゴム層
２２……有機繊維コード層
Ｈ……タイヤ断面高さ

Claims

一対のビード部と該ビード部に続くサイドウォール部と該両サイドウォール部の間に設けられたトレッド部とで構成され、前記ビード部間に装架された少なくとも１枚のカーカスプライが前記ビード部に埋設されたビードコアの周りにタイヤ内側から外側に折り返し巻き上げられたカーカスを備えた空気入りタイヤにおいて、
ビードベース側からのタイヤ断面高さの４０〜６５％の範囲内におけるタイヤ最大幅位置を含む部位にタイヤ径方向幅が前記タイヤ断面高さの１０％以上の補強ゴム層が前記カーカスに沿ってタイヤ周方向に配され、
前記タイヤ断面高さの３０〜７５％の範囲内に前記補強ゴム層の少なくとも一部と重なりかつ前記補強ゴム層よりもビードベース側に延びてビードフィラーの先細り部にかかるタイヤ径方向幅が前記タイヤ断面高さの２０％以上の有機繊維補強層が配された
ことを特徴とする空気入りタイヤ。
前記補強ゴム層が、ＪＩＳ−Ａ硬度７０〜９０にあるゴム組成物からなる
ことを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記有機繊維補強層が、有機繊維コードをタイヤ径方向に対して２０〜７０°の範囲に配したゴム被覆層からなる
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
前記補強ゴム層及び／又は有機繊維補強層の少なくとも一部が、前記カーカスプライ本体と該カーカス巻き上げ部の間に配された
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。