JP5299080B2

JP5299080B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP5299080B2
Application number: JP2009119463A
Authority: JP
Inventors: 丹野　　篤
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2009-05-18
Filing date: 2009-05-18
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2029-05-18
Also published as: JP2010264934A

Description

本発明は空気入りタイヤに関し、さらに詳しくは、空洞共鳴音を低減するようにした空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤが発生する騒音の一つに、タイヤ内部に充填された空気の振動による空洞共鳴音がある。この空洞共鳴音は、タイヤが転動するときにトレッド部が繰り返し変形することによって内部の空気が振動し、その空気が環状の内腔を気柱として移動するときに生じる気柱共鳴音である。

このような空洞共鳴現象による騒音を低減する方法として、タイヤとホイールのリムとの間に形成される空洞部内に、ウレタンフォームなどの多孔質樹脂材料からなる吸音材を配設することが多数提案されている（特許文献１、２など）。

しかし、この提案技術の技術思想は、空洞内で発生した騒音を吸音材で吸音するというものであり、空洞内での共鳴音の発生自体を抑制するというものではないため、一定量以上の吸音材を配置しなければ効果が得られない。そのためタイヤ内に配置された吸音材が、リム組み作業に支障になる場合があるという問題があった。

また、長期使用の間に吸音材の変質等により吸音性能が低下し、騒音防止効果が得られなくなるという問題などもあった。

国際公開第２００５／０１２００５号特開２００３−２８５６０７号公報

本発明の目的は、上述した従来の欠点をもたらすことなく、空洞共鳴音の発生を低減可能にする空気入りタイヤを提供することにある。

上述した目的を達成する本発明の空気入りタイヤは、以下の（１）の構成を有する。
（１）トレッド部内表面のタイヤ赤道からリム組みされたリムのウェル側に偏位した位置に、タイヤ内腔側に突出するリッジをタイヤ周方向に延長するように形成し、該リッジのタイヤ幅方向の幅を１０〜８０ｍｍにすると共に、最内層のカーカス層からの厚さを前記トレッド部内表面の他の領域よりも１．５〜２０ｍｍ厚くした空気入りタイヤ。
また、かかる本発明の空気入りタイヤにおいて、下記（２）〜（８）のいずれかの構成とすることが好ましい。
（２）前記リッジのタイヤ幅方向の中心をタイヤ赤道から５ｍｍ以上離間した位置にする上記（１）に記載の低騒音空気入りタイヤ。
（３）正規リムに正規内圧でリム組みしたとき、前記リッジのタイヤ幅方向外端をリムフランジ内側面からタイヤ軸方向に２０〜８０ｍｍの距離にした上記（１）または（２）記載の空気入りタイヤ。
（４）前記リッジを前記ウェルの幅方向中心に対向するように配置した上記（１）、（２）または（３）に記載の空気入りタイヤ。
（５）前記リッジを、タイヤのインナーライナー層と最内層のカーカス層との間にエラストマーを配置して形成した上記（１）〜（４）のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
（６）前記エラストマーの１００％伸長時のモジュラスを、前記インナーライナー層の１００％伸長時のモジュラスよりも低くし、かつｔａｎδを０．１５以下にした上記（５）に記載の空気入りタイヤ。
（７）前記エラストマーの１００％伸長時のモジュラスが、０．１〜１．２ＭＰａである上記（５）または（６）に記載の空気入りタイヤ。
（８）乗用車用の空気入りタイヤである上記（１）〜（７）のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

本発明によれば、トレッド部内表面のタイヤ赤道からリム組みされたリムのウェル側に偏位した位置に、所定幅と所定厚みでタイヤ内腔側に突出するリッジをタイヤ周方向に延長するように形成したことにより、気柱共鳴音の低減効果が得られる。

そのメカニズムは、タイヤ赤道からリム組みされたリムのウェル側に偏位した位置に、所定幅と所定厚みでタイヤ内腔側に突出するリッジをタイヤ周方向に延長するように形成したことにより、タイヤ内腔を環状の気柱に想定したとき、該リッジの存在により上記ウェル幅を含む領域での環状気柱と他の領域での環状気柱との間のタイヤ周方向の平均周長の差が大きくなり、それぞれの環状気柱に発生する気柱共鳴音の波長の差が大きくなるため、気柱共鳴音のピークが下がり騒音を低減させることができるためと考えられる。

本発明の実施形態からなる空気入りタイヤをリム組みしたタイヤ／ホイール組立体の子午線断面図である。本発明の他の実施形態からなる空気入りタイヤをリム組みしたタイヤ／ホイール組立体の子午線断面図である。

以下、図に示す実施形態を参照して、本発明の空気入りタイヤを具体的に説明する。

図１において、１は本発明の空気入りタイヤであり、３はこの空気入りタイヤ１をリム組みしたリムである。リム３はホイールの外周部をなす構造部であって、軸方向の両端部にリムフランジ３ｆを形成し、リム幅中心から車両装着時の車両外側に偏位した位置にウェル３ｗを形成している。

空気入りタイヤ１は、トレッド部２の左右両側にサイド部９およびビード部１０を有し、その内側に少なくとも１層のカーカス層６を設けるように構成されている。カーカス層６はトレッド２から左右のサイド部９およびビード部１０に至り、その両端部がビードコア５の周りにタイヤ内側から外側へ折り返されている。そのカーカス層６の外周に少なくとも２層からなるベルト層７が配置され、また最内層のカーカス層６の内側に空気透過防止層としてインナーライナー層８が配置されている。

上記空気入りタイヤ１において、トレッド部２の内表面には、タイヤ赤道Ｃからリム３のウェル３ｗ側に偏位した位置にタイヤ内腔側に突出するリッジ４が形成されている。このリッジ４は、タイヤ幅方向の幅Ｗが１０〜８０ｍｍ、好ましくは２５〜７０ｍｍであり、かつ最内層のカーカス層６からの厚さＤが、トレッド部２の内表面における他の領域よりも１．５〜２０ｍｍ大きく、好ましくは１．８〜１５ｍｍ、さらに好ましくは２．０〜１２ｍｍ大きくなるように形成されている。

このようにトレッド部２の内周面にリッジ４を形成した空気入りタイヤ１は、気柱共鳴音が低減する。そのメカニズムは前述したとおりと考えられる。

本発明において、リッジは最内層のカーカス層からの厚さが、トレッド部内表面の他の領域よりも１．５〜２０ｍｍ、好ましくは１．８〜１５ｍｍ厚くなるように形成する必要がある。厚さの差が１．５ｍｍよりも小さいと、空洞共鳴音の低減効果が得られなくなる。また、２０ｍｍよりも大きいと、トレッド部の周方向の面外曲げ剛性が大きくなるため、乗心地性が悪化する。

また、リッジのタイヤ幅方向の幅としては、ホイールのウェルの幅と同一程度とすることが重要であり、一般には１０〜８０ｍｍの範囲である。リッジの幅が１０ｍｍよりも小さいと、空洞共鳴音の低減効果が得られなくなり、また８０ｍｍよりも大きいと、トレッド部の周方向の面外曲げ剛性が大きくなるため、乗心地性が悪化する。

本発明において、リッジを設ける位置は、好ましくはトレッド部内表面のタイヤ赤道からリム組みされたリムのウェル側に偏位した位置とするのがよい。通常は、図に示しているように、ウェル側の体積の方が大きいため、ウェルを有する側にリッジを設ける方が効果が大きい。また、ウェルに対応する位置にリッジを設ける場合が最も効果が大きい。

また、リッジ４のタイヤ幅方向の中心を、タイヤ赤道Ｃから５ｍｍ以上離間した位置にすることが好ましい。すなわち、図１で示したように、タイヤ赤道Ｃからリッジ４のタイヤ幅方向中心が離れる距離Ｌ₁を５ｍｍ以上とすることが好ましく、更に好ましくは、上述したようにリム３のウェル３ｗの幅中心と一致するようにするのがよい。離間した距離Ｌ₁が５ｍｍ未満であると、リッジの位置が幅方向中心に近くなり効果が小さくなる。

図２は、本発明の他の実施形態からなる空気入りタイヤであって、タイヤ／ホイール組立体としたときの距離Ｌ₁が図１の場合よりも小さく、リッジが赤道Ｃ側に近い位置にある例を示したものである。

また、本発明のタイヤは、ＪＡＴＭＡに規定の正規リムに正規内圧でリム組みしたとき、リッジ４のタイヤ幅方向外端をリムフランジ内側面からタイヤ軸方向に２０〜８０ｍｍの距離（図１、図２で示す距離Ｌ₂）にすることが好ましい。より好ましくは、Ｌ₂ が２５〜７５ｍｍの範囲とするのがよい。距離Ｌ₂が２０ｍｍよりも小さいと、リッジがショルダー部に近すぎてタイヤの曲げ剛性が過剰に上がってしまうという問題があり、８０ｍｍよりも大きいと、リッジの位置が幅方向中心に近くなり効果が小さくなる。

さらに、リッジ４はウェル３ｗの幅方向中心に対向するように配置することが好ましい。ウェル３ｗの幅方向中心に対向するように配置するとは、ウェル３ｗの幅方向中心線上に、少なくともリッジ４が存在するように配置することをいう。

リッジ４の形成方法は、特に限定されるものではないが、タイヤ１のインナーライナー層８と最内層のカーカス層６との間にエラストマーを配置して形成することが好ましい。リッジ４を形成するためのエラストマーとしては、好ましくは、全体重量を増加させないため軽量であって、またトレッド剛性へ与える影響を小さくするため１００％伸長時のモジュラスが小さい方がよい。さらに好ましくはタイヤの転動抵抗を小さくできるため、ｔａｎδが０．１５以下の小さいものがよい。具体的には、発泡ゴムなどで、より低比重（比重０．５〜１．０程度）のもので形成することが好ましい。なお、ここで、ｔａｎδは、粘弾性スペクトロメータを用いて、温度６０℃、初期歪１０％、動歪±２％、周波数２０Ｈｚで測定した値をいう。

さらに、リッジ４を形成するエラストマーは、その１００％伸長時モジュラスがインナーライナー層の１００％伸長時モジュラスよりも小さいものを使用することが好ましい。ｔａｎδは、より好ましくは０．１以下とする。エラストマーの１００％伸長時モジュラスは、好ましくは０．１ＭＰａ〜１．２ＭＰａ、より好ましくは０．２〜０．９ＭＰａとするのがよい。エラストマーの１００％伸長時モジュラスを下げるには添加するカーボン量を減らして行うとよい。

リッジ４の形成は、最内層のカーカス層６とインナーライナー層８の間にエラストマーを配置することにより行うことの他、インナーライナー層８を当該箇所で厚くすることによりリッジ４を形成してもよく、あるいは、カーカス層６とインナーライナー層８との間にリッジをなすシート状物を配置させてもよい。

最内層のカーカス層６の内側にリッジを成すエラストマーあるいはシートなどを配置することが好ましいのは、カーカス層の内側に配置するのであれば、カーカス層やベルト層のタイヤ幅方向長さを増加させずにできることから、製造が容易でかつ低コストにできるなどのメリットによる。

また、インナーライナー層８の外側に形成するのが好ましいのは、このリッジ４の表面（内腔側に露出している面）は、空洞共鳴音の低減という効果を達成する上で音響的に界面であることが重要であり、そのため、インナーライナー層８と最内層のカーカス層６の間に形成することが好ましく、特に、吸音特性を有するエラストマーあるいはシートなどをタイヤ内腔面上に露出させてリッジ４を形成することは好ましくない。

リッジのタイヤ子午線方向の断面形状は、図１、図２に示したような実質的な台形形状や、あるいは、ゆるやかな高さの二等辺三角形状、同じく緩やかな高さの直角三角形状、略長方形状または半月状などのいずれでもよいが、製造上の安定性や性能の長期維持性などから、台形状、ゆるやかな高さの二等辺三角形状、円弧形状、略長方形状などが好ましい。

本発明の空気入りタイヤは、特に、空洞共鳴音の発生防止がより強く望まれる乗用車用のタイヤ分野で採用されると効果的である。

また、空気入りタイヤの扁平率でいうと、扁平率が６５％〜３０％、さらにより好ましくは４５％〜３０％と、比較的扁平率が小さい空気入りタイヤに採用すると効果的である。扁平率が小さいタイヤほど、内腔の体積が小さいため、同じ形状のリッジによる形状変化の割合が大きく、本発明による効果が顕著である。

実施例１〜２、比較例１〜５
いずれもタイヤサイズが２１５／５０Ｒ１７であり、それぞれのタイヤにおいてリッジの有無を相違させ、さらに、リッジが有りの場合でもその配設位置や寸法などを相違させて、本発明にかかる空気入りタイヤ２種と、本発明以外の空気入りタイヤ５種の計７種類のタイヤを準備して、１７×７Ｊホイールにリム組みしてＪＡＴＭＡ準拠による正規内圧で空気を充填した。実施例、比較例でリッジは発泡ゴム（比重０．５５）で形成し、いずれも図１、図２のようにインナーライナー層の外側にリッジを配置した。

各タイヤの詳細を表１に示す。

それぞれの空気入りタイヤにおける空洞共鳴音ピーク（ｄＢ）を測定した結果は、表１に示したとおりであり、本発明にかかる空気入りタイヤでは、比較例１〜５のものよりも約２．５〜３ｄＢ低く、中周波ロードノイズ騒音の低減効果が顕著であることがわかる。

１：空気入りタイヤ
２：トレッド部
３：リム
３ｆ：リムフランジ
３ｗ：リムウェル
４：リッジ
５：ビードコア
６：カーカス層
７：ベルト層
８：インナーライナー層
９：サイド部
１０：ビード部
Ｃ：空気入りタイヤの赤道
Ｄ：最内層のカーカス層からのリッジの厚さ
Ｗ：リッジのタイヤ幅方向の幅

Claims

トレッド部内表面のタイヤ赤道からリム組みされたリムのウェル側に偏位した位置に、タイヤ内腔側に突出するリッジをタイヤ周方向に延長するように形成し、該リッジのタイヤ幅方向の幅を１０〜８０ｍｍにすると共に、最内層のカーカス層からの厚さを前記トレッド部内表面の他の領域よりも１．５〜２０ｍｍ厚くした空気入りタイヤ。
前記リッジのタイヤ幅方向の中心をタイヤ赤道から５ｍｍ以上離間した位置にする請求項１に記載の低騒音空気入りタイヤ。
正規リムに正規内圧でリム組みしたとき、前記リッジのタイヤ幅方向外端をリムフランジ内側面からタイヤ軸方向に２０〜８０ｍｍの距離にした請求項１または２記載の空気入りタイヤ。
前記リッジを前記ウェルの幅方向中心に対向するように配置した請求項１、２または３に記載の空気入りタイヤ。
前記リッジを、タイヤのインナーライナー層と最内層のカーカス層との間にエラストマーを配置して形成した請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
前記エラストマーの１００％伸長時のモジュラスを、前記インナーライナー層の１００％伸長時のモジュラスよりも低くし、かつｔａｎδ値を０．１５以下にした請求項５に記載の空気入りタイヤ。
前記エラストマーの１００％伸長時のモジュラスが、０．１〜１．２ＭＰａである請求項５または６に記載の空気入りタイヤ。
乗用車用の空気入りタイヤである請求項１〜７のいずれかに記載の空気入りタイヤ。