JP5964019B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、トレッド部のカーカス層の外周側に、複数のベルトプライからなるベルト層が配設された空気入りタイヤに関する。

自動車が路面を走行する際、路面の凹凸により加振されたタイヤの振動が、ホイールやサスペンションを介して車体に伝達され、車体各部が共振することでロードノイズが発生する。すなわち、ロードノイズの低減のためには、車体、サスペンション、タイヤ等の共振を低減させることが必要となる。

タイヤの持つ各固有振動モードは、車両の前後、左右、上下方向への力の伝達に寄与する。さらに、サスペンションにも各固有振動モードは存在し、それらの連成により車室内への振動が伝わるため、各方向の振動の伝わり方は周波数特性を持つ。非特許文献１では、サスペンションの周波数特性と対応したタイヤの各振動モードの固有値をコントロールすることでロードノイズを低減する試みがなされている。例えば、タイヤの横曲げ３次モードでは固有値を上げることが望ましく、上下１次モードでは固有値を下げることが望ましい。

しかしながら、補強等により部分的に剛性を向上させて固有値を操作すると、一般に目的の振動モードだけではなく他の振動モードにまで影響を及ぼしてしまう。そのため、２つ以上の固有値の操作ではその操作手法を工夫する必要がある。さらに、剛性の変化は、接地長の変化をもたらし、偏摩耗を引き起こす場合がある。

三山栄仁ら「ロードノイズスペクトル適正化のためのタイヤ固有値コントロール技術開発」社団法人自動車技術会、学術講演会前刷集、２００９年５月発行

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、偏摩耗を抑制しつつ、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、本発明に係る空気入りタイヤは、トレッド部のカーカス層の外周側に、複数のベルトプライからなるベルト層が配設された空気入りタイヤにおいて、タイヤ周方向に沿ったコードを含む補強層が、最も幅広のベルトプライのベルト端からタイヤ幅方向外側へ向かって延び、前記ベルト端からタイヤ最大幅位置までのタイヤ内面に沿ったペリフェリ長の３０〜６０％の範囲内に達するように配置され、前記コードの本数は、前記ベルト端側が前記タイヤ最大幅位置側よりも多いことを特徴とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、横曲げ３次モードでは、サイドウォール部のタイヤ径方向外側に位置するバットレス部、より具体的にはベルト端からタイヤ幅方向外側へ向かって、ベルト端からタイヤ最大幅位置までのタイヤ内面に沿ったペリフェリ長の３０〜６０％までの範囲にモード振動時の歪エネルギーが集中していることを見出した。そのため、この歪エネルギーが集中する部分に、タイヤ周方向に沿ったコードを含む補強層を配置することで、タイヤ周方向の剛性を上げ、横曲げ３次モードの固有値を上げることができる。これにより、タイヤと車体、サスペンション等との共振を低減させることができるため、ロードノイズを低減できる。さらに検討を進めたところ、本発明者らは、歪エネルギーはベルト端側がタイヤ最大幅位置側よりも高くなっていることを見出し、補強層に含まれるコードの本数をベルト端側がタイヤ最大幅位置側よりも多くすることで、歪エネルギーをより分散し、効果的に横曲げ３次モードの固有値を上げることができるとの知見を得た。また、本発明によれば、通常接地しないバットレス部を補強するので、ショルダー部の剛性変化が少なく接地長の変化も少ないため、偏摩耗を抑制できる。

本発明の空気入りタイヤにおいて、前記補強層は、複数本の並列した前記コードをゴム被覆してなるリボン材が、リボン幅方向の一部を重ねた状態でタイヤ周方向にらせん状に巻き付けられて形成されており、前記リボン材の重なり幅は、前記ベルト端側が前記タイヤ最大幅位置側よりも大きいことが好ましい。この構成によれば、コードの本数をベルト端側がタイヤ最大幅位置側よりも多くした補強層を適切に形成することができるため、偏摩耗を抑制しつつ、ロードノイズを低減することができる。

本発明の空気入りタイヤにおいて、前記リボン材の重なり幅は、前記ベルト端側にてリボン材幅の７０〜８０％であり、前記タイヤ最大幅位置側へ移るにつれて１０~２０％ずつ縮小することが好ましい。この構成によれば、補強層に含まれるコードの本数をベルト端側からタイヤ最大幅位置側へ向かって徐々に減らすことができるため、補強層の幅内での急激な剛性変化が抑えられる。

本発明の空気入りタイヤにおいて、前記補強層は、第１補強層と、前記第１補強層の内側又は外側に配置される前記第１補強層よりも幅狭の第２補強層とで構成され、前記第１補強層と前記第２補強層は、複数本の並列された前記コードを含み、前記ベルト端からタイヤ幅方向外側へ向かって延在することが好ましい。この構成によれば、コードの本数をベルト端側がタイヤ最大幅位置側よりも多くした補強層を適切に形成することができるため、偏摩耗を抑制しつつ、ロードノイズを低減することができる。

本発明の空気入りタイヤにおいて、前記カーカス層は、前記第１補強層と前記第２補強層とで挟み込まれていることが好ましい。本発明者らは、カーカス層周辺の歪エネルギーが特に高いことを見出した。そのため、カーカス層を第１補強層と第２補強層とで挟み込むことで、カーカス層周辺を効果的に補強することができるため、偏摩耗を抑制しつつ、ロードノイズをさらに低減することができる。

本発明の空気入りタイヤにおいて、前記第２補強層の幅は前記第１補強層の幅の３０〜６０％であり、かつ前記第２補強層の幅方向中心は、前記第１補強層の幅方向中心から前記第１補強層の幅の１５〜２０％ベルト端側へずれていることが好ましい。この構成によれば、コードの本数をベルト端側がタイヤ最大幅位置側よりも多くした補強層を適切に形成することができるため、偏摩耗を抑制しつつ、ロードノイズを低減することができる。

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半断面図 図１の要部を示す拡大図 トレッド部周辺を示す拡大図 他の実施形態に係る空気入りタイヤの要部を示すタイヤ子午線断面図 他の実施形態に係る空気入りタイヤの要部を示すタイヤ子午線断面図 比較例１に係る空気入りタイヤの要部を示すタイヤ子午線断面図 比較例２に係る空気入りタイヤの要部を示すタイヤ子午線断面図

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、本発明に係る空気入りタイヤの一例を示すタイヤ子午線半断面図である。図２は、その要部を示す拡大図である。

この空気入りタイヤは、一対の環状のビード部１と、ビード部１からタイヤ径方向外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の外周側端に連なるトレッド部３と、その一対のビード部１の間を補強するカーカス層４とを備えたラジアルタイヤである。カーカス層４は、トロイダル形状をなすカーカスプライからなり、その端部はビードコア１ａとビードフィラー１ｂを挟み込むようにして折り返されている。カーカス層４の内側には、空気圧を保持するためのインナーライナーゴム９が配設されている。

トレッド部３のカーカス層４の外周側には、たが効果によりカーカス層４を補強するベルト層５が配設されている。ベルト層５は、タイヤ周方向に対して２０〜３０°の角度で傾斜したコードを有する２枚のベルトプライ５ａ，５ｂを有し、各プライはコードが互いに逆向きに交差するように積層されている。本実施形態では、２枚のベルトプライ５ａ，５ｂの幅は互いに異なり、ベルトプライ５ａがベルトプライ５ｂよりも幅広となっており、ベルトプライ５ａの上にベルトプライ５ｂが積層されている。

ベルト層５の外周側にはトレッドゴム６が設けられ、その外周面であるトレッド面には、使用する用途や条件に応じて適宜にトレッドパターンが設けられる。

サイドウォール部２のタイヤ径方向外側に位置するバットレス部Ｂには、補強層７が埋設されている。より具体的には、補強層７は、最も幅広のベルトプライ（本実施形態ではベルトプライ５ａ）のベルト端５０からタイヤ幅方向外側へ向かって延び、ベルト端５０からタイヤ最大幅位置８までのタイヤ内面に沿ったペリフェリ長Ｌの３０〜６０％の範囲内に達するように配置され、好ましくは４０〜５０％の範囲内に達するように配置される。ここで、ペリフェリ長Ｌは、ＪＡＴＭＡ等に規定された空気圧における、タイヤ内面に沿ったタイヤ子午線方向の長さをいうものとする。本実施形態では、補強層７の全幅ａがペリフェリ長Ｌの３０〜６０％となっている。

補強層７は、タイヤ周方向に沿ったコードＣを含む。コードＣは、タイヤ周方向に対して０〜１５°の角度で傾斜している。コードＣの素材としては、ナイロンやアラミド、ポリエステル、レーヨン等の有機繊維が例示される。コードＣの本数は、ベルト端５０側がタイヤ最大幅位置８側よりも多くなっている。

本実施形態の補強層７は、複数本の並列したコードＣをゴム被覆してなるリボン材７０が、リボン幅方向の一部を重ねた状態でタイヤ周方向にらせん状に巻き付けられて形成されている。隣り合うリボン材７０の重なり幅７０ａは、ベルト端５０側がタイヤ最大幅位置８側よりも大きくなっており、これにより、コードＣの本数を、ベルト端５０側がタイヤ最大幅位置８側よりも多くすることができる。なお、重なり幅７０ａは、ベルト端５０側からタイヤ最大幅位置８側へ向かって徐々に小さくするのが好ましい。具体的には、リボン材７０の重なり幅７０ａは、ベルト端５０側にてリボン材幅の７０〜８０％であり、タイヤ最大幅位置８側へ移るにつれて１０〜２０％ずつ縮小するのがより好ましい。これにより、補強層７の幅内での急激な剛性変化が抑えられる。

本実施形態の補強層７の端部は、ベルト端５０と重なっていないが、ベルト端５０と重なるようにしてもよい。ただし、補強層７の端部がベルト端５０と重なる場合、その重なり幅は補強層７の全幅ａの３０％以下とするのが好ましい。重なり幅が全幅ａの３０％よりも大きいと、ショルダー部の接地長が大きく変化して、ショルダー部に偏摩耗が生じる傾向がある。

トレッド部３には、ゴム部材からなるテープを埋設するのが好ましい。上下１次モードにおいて腹となるタイヤセンター部の質量をテープにより上げることで、振動を抑制することができ、上下１次モードの固有値を下げることが可能である。横曲げ３次モードの固有値を上げるとともに、上下１次モードの固有値を下げることで、両者の固有値の差が大きくなり、タイヤと車両側との共振が抑えられ、ロードノイズをより一層低減できる。センター部の接地長への影響を抑えるため、図３に示すように、カーカス層４の内周側にテープ１０ａを配置し、外周側にテープ１０ｂを配置し、テープ１０ａ，１０ｂの端部は、トレッド溝を基点としてなだらかに厚みが減少するのが好ましい。テープ１０ａ，１０ｂのタイヤ赤道線ＣＬでの厚みは、トレッドゴム６のタイヤ赤道線ＣＬでの厚みに対して２０％程度とし、テープ１０ａ，１０ｂの幅はセンター部のブロック幅よりも広くするのが好ましい。

本発明の空気入りタイヤは、バットレス部Ｂに上記の如き補強層７を設けること以外は、通常の空気入りタイヤと同等であり、従来公知の材料、形状、構造、製法などが何れも本発明に採用することができる。

［他の実施形態］
（１）補強層７の構成は前述の実施形態に限られない。補強層７は、第１補強層７１と、第１補強層７１の内側又は外側に配置される第１補強層７１よりも幅狭の第２補強層７２とで構成され、第１補強層７１と第２補強層７２は、複数本の並列されたコードＣを含み、ベルト端５０からタイヤ幅方向外側へ向かって延在する構成でもよい。図４は、カーカス層４の外側に第１補強層７１を配置し、第１補強層７１の外側に第２補強層７２を配置した例を示す。ただし、カーカス層４の外側に第２補強層７２を配置し、第２補強層７２の外側に第１補強層７１を配置しても構わない。第１補強層７１の幅ａ１は、ベルト端５０からタイヤ最大幅位置８までのタイヤ内面長さＬの３０〜６０％とする。また、第２補強層７２の幅ａ２は、第１補強層７１の幅ａ１の３０〜６０％とする。また、第２補強層７２は、第２補強層７２の幅方向中心が第１補強層７１の幅方向中心から幅ａ１の１５〜２０％ベルト端５０側にずれるように配置することが好ましい。

（２）補強層７を構成する第１補強層７１と第２補強層７２は、必ずしも隣接させる必要はない。図５のように、第１補強層７１と第２補強層７２との間にカーカス層４を配置してもよく、カーカス層４が第１補強層７１と第２補強層７２とで挟み込まれている。第１補強層７１と第２補強層７２の幅ａ１，ａ２は、図４に示す実施形態と同様とする。この例では、第１補強層７１をカーカス層４の内側、第２補強層７２をカーカス層４の外側に配置しているが、第２補強層７２をカーカス層４の内側、第１補強層７１をカーカス層４の外側に配置しても構わない。

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。なお、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）音圧エネルギー
タイヤサイズ２２５／５０Ｒ１８の試験タイヤをリムサイズ１８×７．５ＪＪのホイールに組み付けて、排気量３０００ｃｃの後輪駆動のセダン車に装着して、空気圧２３０ｋＰａとして、時速６０ｋｍで試験路面を走行し、運転席の耳位置に取り付けたマイクロフォンにより、音圧を測定した。音圧計測結果は、１／３オクターブバンド解析を行い、１６０Ｈｚ帯のパワースペクトルを評価した。評価は、測定値の逆数を用い、従来例の結果を１００として指数化し、数値が大きいほど音圧エネルギーが低いことを示す。

（２）耐偏摩耗性能
タイヤサイズ２２５／５０Ｒ１８の試験タイヤをリムサイズ１８×７．５ＪＪのホイールに組み付けて、排気量３０００ｃｃの後輪駆動のセダン車に装着し、空気圧を２３０ｋＰａとして、乾燥路面を１０，０００ｋｍ走行させて偏摩耗比を調べた。偏摩耗比としては、センター領域の摩耗量（溝深さの減少量）と、ショルダー領域の摩耗量（溝深さの減少量）につき、従来品を１００として指数評価とした。評価は従来品を１００としたときの指数で示し、数値が大きいほど耐偏摩耗性能に優れていることを示す。

実施例１
図２に示す補強層を配置した空気入りタイヤを製造した。コードの素材はアラミド繊維とした。評価結果を表１に示す。

実施例２
図４に示す補強層を配置した空気入りタイヤを製造した。コードの素材はアラミド繊維とした。評価結果を表１に示す。

実施例３
図５に示す補強層を配置した空気入りタイヤを製造した。コードの素材はアラミド繊維とした。評価結果を表１に示す。

比較例１
図６Ａに示すようなベルト端を覆うベルト端部補強層１１ａ（エッジプライと称されることもある）を配置した空気入りタイヤを製造した。ベルト端部補強層１１ａの幅は、実施例１の補強層と同じとした。評価結果を表１に示す。

比較例２
図６Ｂに示すような２層のベルト端部補強層１１ａ，１１ｂを配置した空気入りタイヤを製造した。ベルト端部補強層１１ａは比較例１のベルト端部補強層と同じであり、ベルト端部補強層１１ｂはベルト端部補強層１１ｂよりも幅狭となっている。評価結果を表１に示す。

従来例
比較例１，２のようなベルト端部補強層、及び実施例１〜３のような補強層のいずれも設けない空気入りタイヤを製造した。評価結果を表１に示す。

比較例１，２は、従来例に比べて、ベルト端を補強することで音圧エネルギーが小さくなっているが、耐偏摩耗性能は悪化している。これは、ベルト端部補強層を設けることで、バットレス部の剛性もある程度上がって横曲げ３次モードの固有値が上がったが、ショルダー部の剛性が大きくなって接地長が短くなり、ショルダー部に偏摩耗が生じたためである。実施例１〜３では、従来例及び比較例１〜３に比べて音圧エネルギーが小さくなっており、ロードノイズを低減できていることが分かる。また、実施例１〜３の耐偏摩耗性能は、従来例と同程度に維持できている。

１ ビード部
２ サイドウォール部
３ トレッド部
４ カーカス層
５ ベルト層
５ａ ベルトプライ
６ トレッドゴム
７ 補強層
８ タイヤ最大幅位置
５０ ベルト端
７０ リボン材
７０ａ 重なり幅
Ｂ バットレス部
Ｃ コード
Ｌ ペリフェリ長

Claims (5)

1. トレッド部のカーカス層の外周側に、複数のベルトプライからなるベルト層が配設された空気入りタイヤにおいて、
   タイヤ周方向に沿ったコードを含む補強層が、最も幅広のベルトプライのベルト端からタイヤ幅方向外側へ向かって延び、前記ベルト端からタイヤ最大幅位置までのタイヤ内面に沿ったペリフェリ長の３０〜６０％の範囲内に達するように配置され、
   前記コードの本数は、前記ベルト端側が前記タイヤ最大幅位置側よりも多くなっており、
   前記補強層は、タイヤ周方向に沿ってらせん状に配置されたリボン材で構成され、前記リボン材は、複数本の並列された前記コードを含み、隣り合うリボン材同士は、リボン幅方向の一部が重ねられた状態であり、
   前記リボン材の重なり幅は、前記ベルト端側が前記タイヤ最大幅位置側よりも大きいことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記リボン材の重なり幅は、前記ベルト端側にてリボン材幅の７０〜８０％であり、前記タイヤ最大幅位置側へ移るにつれて１０〜２０％ずつ縮小することを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. トレッド部のカーカス層の外周側に、複数のベルトプライからなるベルト層が配設された空気入りタイヤにおいて、
   タイヤ周方向に沿ったコードを含む補強層が、最も幅広のベルトプライのベルト端からタイヤ幅方向外側へ向かって延び、前記ベルト端からタイヤ最大幅位置までのタイヤ内面に沿ったペリフェリ長の３０〜６０％の範囲内に達するように配置され、
   前記コードの本数は、前記ベルト端側が前記タイヤ最大幅位置側よりも多くなっており、
   前記補強層は、第１補強層と、前記第１補強層の内側又は外側に配置される前記第１補強層よりも幅狭の第２補強層とで構成され、前記第１補強層と前記第２補強層は、複数本の並列された前記コードを含み、前記ベルト端からタイヤ幅方向外側へ向かって延在することを特徴とする空気入りタイヤ。
4. 前記カーカス層は、前記第１補強層と前記第２補強層とで挟み込まれていることを特徴とする請求項３に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記第２補強層の幅は前記第１補強層の幅の３０〜６０％であり、かつ前記第２補強層の幅方向中心は、前記第１補強層の幅方向中心から前記第１補強層の幅の１５〜２０％ベルト端側へずれていることを特徴とする請求項３又は４に記載の空気入りタイヤ。

Images