JP5966319B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、転がり抵抗を悪化させることなく、空洞共鳴音を低減することを可能にした空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤにおいて、騒音を発生させる原因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、タイヤを転動させたときにトレッド部が路面の凹凸によって振動し、トレッド部の振動がタイヤ内部の空気を振動させることによって生じるものである。

従来、このような空洞共鳴音を低減する手法として、多孔質材料からなる吸音材を空気入りタイヤのトレッド部の内面に設置することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、このような吸音材を設置する方法は、空洞共鳴現象自体を抑制するもののではなく、空洞共鳴現象により発生した空洞共鳴音を吸収すると云うものであるため、空洞共鳴音を低減することは出来ても、空洞共鳴現象に対する根本的な解決にはなっていなかった。また、タイヤに新たな部材として吸音材を付加することが必須であるため、タイヤ重量の増加、ユニフォミティの低減、コスト増などが発生する虞があり、それら問題点への対策が実用上不可欠であるという問題がある。そのため、吸音材を用いることなく、空洞共鳴現象自体の発生を抑制することで空洞共鳴音を低減することが望まれている。

特許第４１４８９７７号公報

本発明の目的は、上述する問題点を解決するもので、転がり抵抗を悪化させることなく、吸音材を用いずに空洞共鳴音を低減することを可能にした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ための本発明の空気入りタイヤは、一対のビード部と、これらビード部からそれぞれ径方向外側に延びるサイドウォール部と、これらサイドウォール部の半径方向外側同士を連結する円筒状のトレッド部とを備え、前記一対のビード部間に複数本のカーカスコードをカーカスコートゴムで被覆してなる少なくとも２層のカーカス層を装架した空気入りタイヤにおいて、前記少なくとも２層のカーカス層のうち前記サイドウォール部において最外側に配置される外側カーカス層を構成するカーカスコートゴムの６０℃におけるｔａｎδを、前記サイドウォール部において前記外側カーカス層よりも内側に配置される内側カーカス層を構成するカーカスコートゴムの６０℃におけるｔａｎδよりも高くし、前記外側カーカス層を構成するカーカスコートゴムの６０℃におけるｔａｎδを０．１０以上０．３０以下にしたことを特徴とする。

本発明は、上述のように、サイドウォール部において最外側に配置される外側カーカス層を構成するカーカスコートゴムの６０℃におけるｔａｎδを、サイドウォール部において外側カーカス層よりも内側に配置される内側カーカス層を構成するカーカスコートゴムの６０℃におけるｔａｎδよりも高くしたので、サイドウォール部のヒステリシスロスが増加し、トレッド部で振動が発生しても、その振動がサイドウォール部において熱エネルギーに変換されるので、タイヤ内部の空気の振動を抑制し、空洞共鳴音の発生を抑えることが出来る。また、相対的に張力が高い内側カーカス層の６０℃におけるｔａｎδを低く保つことで、転がり抵抗が増大することを抑制することが出来る。更に、外側カーカス層を構成するカーカスコートゴムの６０℃におけるｔａｎδを内側カーカス層を構成するカーカスコートゴムの６０℃におけるｔａｎδよりも高くし、外側カーカス層を構成するカーカスコートゴムの６０℃におけるｔａｎδを０．１０以上０．３０以下にしているので、特に外側カーカス層のカーカスコートゴムにおいて６０℃におけるｔａｎδを相対的に高くする場合に、そのｔａｎδの範囲を規定することで、より効果的に空洞共鳴音を抑制することが出来る。

本発明においては、外側カーカス層を構成するカーカスコードの６０℃におけるｔａｎδを、内側カーカス層を構成するカーカスコードの６０℃におけるｔａｎδよりも高くすると共に、外側カーカス層を構成するカーカスコードの６０℃におけるｔａｎδを０．１０以上０．３０以下にすることが好ましい。このように、特に外側カーカス層のカーカスコードの６０℃におけるｔａｎδを相対的に高くする場合に、そのｔａｎδの範囲を規定することで、より効果的に空洞共鳴音を抑制することが出来る。

このとき、外側カーカス層を構成するカーカスコードと内側カーカス層を構成するカーカスコードとを異なる材料から構成することで、これら外側カーカス層と内側カーカス層のｔａｎδを設定することが好ましい。

本発明においては、少なくとも２層のカーカス層のうちサイドウォール部において最外側に配置される外側カーカス層を構成するカーカスコードの６０℃におけるｔａｎδを、サイドウォール部において外側カーカス層よりも内側に配置される内側カーカス層を構成するカーカスコードの６０℃におけるｔａｎδよりも高くすることもできる。

本発明においては、内側カーカス層の両端部をビードコアの廻りにタイヤ内側から外側に巻き上げる一方、外側カーカス層の両端部を内側カーカス層の両端部の外側に配置し、且つビードコアの廻りにタイヤ外側から内側に巻き下ろすことが好ましい。このようにカーカス層を構成することで、転がり抵抗の低減と空洞共鳴音の抑制をより効果的に両立することが出来る。

尚、本発明でいうカーカスコードの６０℃におけるｔａｎδ（貯蔵弾性率Ｅ’と損失弾性率Ｅ”の比Ｅ”／Ｅ’）は次のようにして測定した。レオロジー社製粘弾性測定解析装置ＤＶＥ−Ｖ４を使用し、２０℃に保たれた室内において、試験片長さ約４０ｍｍに切断した試料をチャック間距離２０ｍｍに設定した粘弾性スペクトロメータに装着し、正量繊度（実デニール数）及び比重により計算される繊維実断面積に対して初荷重１ＭＰａを与え、１℃／分で２００℃まで昇温しながら、周波数２０Ｈｚ、変位量±０．１％（約２０μｍ：初荷重負荷後のチャック間距離に対する歪み）で粘弾性特性の温度分散を測定し、６０℃におけるｔａｎδを求めた。

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示す子午線断面図である。

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。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。左右一対のビード部３，３間には２層のカーカス層４ａ，４ｂが装架され、これらカーカス層４ａ，４ｂの端部がビードコア５の周りにタイヤ内側から外側に折り返されている。ビードコア５の外周側にはゴムからなる断面三角形状のビードフィラー６が配置されている。トレッド部１におけるカーカス層４の外周側には、２層のベルト層７がタイヤ全周に亘って配置されている。これらベルト層７は、タイヤ周方向に対して傾斜する補強コードを含み、かつ層間で補強コードが互いに交差するように配置されている。更に、ベルト層７の外周側にはベルトカバー層８が配置されている。ベルトカバー層８は、タイヤ周方向に配向する補強コードを含み、その補強コードをタイヤ周方向に連続的に巻回したものである。

カーカス層４ａ，４ｂはいずれも複数本のカーカスコードをカーカスコートゴムで被覆して形成されている。そして、サイドウォール部２において最外側に配置される外側カーカス層４ａを構成するカーカスコートゴム、またはカーカスコード及びカーカスコートゴムの６０℃におけるｔａｎδを、この外側カーカス層４ａよりも内側に配置される内側カーカス層４ｂを構成するカーカスコートゴム、またはカーカスコード及びカーカスコートゴムの６０℃におけるｔａｎδよりも高く設定している。

このように外側カーカス層４ａと内側カーカス層４ｂを構成するカーカスコードやカーカスコートゴムの６０℃におけるｔａｎδを特定の関係に設定しているので、サイドウォール部２のヒステリシスロスが増加する。その結果、トレッド部１で振動が発生しても、その振動がサイドウォール部２において熱エネルギーに変換されるので、タイヤ内部の空気の振動を抑制し、空洞共鳴音の発生を抑えることが出来る。また、相対的に張力の高い内側カーカス層４ｂを構成するカーカスコートゴム、またはカーカスコード及びカーカスコートゴムの６０℃におけるｔａｎδを低く保っているので、転がり抵抗が増大することを抑制することが出来る。

このとき、ｔａｎδの大小関係が逆転すると、ヒステリシスロスの増加量が不充分になり、振動を熱エネルギーに変換する効果が充分に得られず、空洞共鳴音の発生を抑制することが出来ない。また、転がり抵抗の増大を抑制することが出来ない。

尚、図１の実施形態では、カーカス層４ａ，４ｂの端部がビードコア５の周りにタイヤ内側から外側に折り返されているので、サイドウォール部２においてタイヤ幅方向の最外側に配置される外側カーカス層４ａは、トレッド部１においてはタイヤ径方向の最内側に配置される。同様に、内側カーカス層４ｂは、サイドウォール部２において外側カーカス層４ａのタイヤ幅方向内側に配置されているが、トレッド部１においては外側カーカス層４ａのタイヤ径方向外側に配置される。

また、図１の実施形態では、２層のカーカス層４ａ，４ｂが設けられているが、３層以上のカーカス層を設けるようにしても良い。

本発明では、上述のように、外側カーカス層４ａを構成するカーカスコード及びカーカスコートゴムのうちカーカスコートゴムのみ、又は両方のｔａｎδを相対的に高く設定する。カーカスコード及びカーカスコートゴムのｔａｎδを規定する際に、外側カーカス層４ａを構成するカーカスコードの６０℃におけるｔａｎδを内側カーカス層４ｂを構成するカーカスコードの６０℃におけるｔａｎδよりも高く設定する場合、外側カーカス層４ａを構成するカーカスコードの６０℃におけるｔａｎδを０．１０以上０．３０以下にすることが好ましい。このようにｔａｎδの範囲を規定することで、より効果的に空洞共鳴音を抑制することが出来る。

このｔａｎδが０．１０より小さいと、ヒステリシスロスの増加量が不充分になり、振動を熱エネルギーに変換する効果が充分に得られず、空洞共鳴音の発生を抑制する効果が不充分になる。逆に、このｔａｎδが０．３０より大きいと、発熱が高くなり過ぎて転がり抵抗が悪化する。

尚、相対的にｔａｎδが低い内側カーカス層４ｂについては、カーカスコードの６０℃におけるｔａｎδを０．０３以上０．０８以下にすることが好ましい。このカーカスコードのｔａｎδが０．０３より小さいと外側カーカス層４ａのヒステリシスロス増加に伴う空洞共鳴音の低減効果が充分に得られない。逆に、このカーカスコードのｔａｎδが０．０８より大きいと転がり抵抗を低減する効果が充分に得られない。

また、外側カーカス層４ａを構成するカーカスコードの６０℃におけるｔａｎδと内側カーカス層４ｂを構成するカーカスコードの６０℃におけるｔａｎδとの差は０．０４以上０．２７以下の範囲にすることが好ましい。この差が０．０４より小さいと空洞共鳴音を低減する効果が著しく低下する。逆に、この差が０．２７より大きいと転がり抵抗の悪化が顕著になる。

ここで、カーカスコードの６０℃におけるｔａｎδを設定するには、例えば、外側カーカス層４ａを構成するカーカスコードと内側カーカス層４ｂを構成するカーカスコードとを異なる材料から構成すると良い。例えば、相対的に高ｔａｎδの外側カーカス層４ａを構成するカーカスコードをレーヨン繊維から構成し、相対的に低ｔａｎδの内側カーカス層４ｂを構成するカーカスコードをポリエチレンテレフタレートから構成することが出来る。或いは、相対的に高ｔａｎδのカーカスコードと相対的に低ｔａｎδのカーカスコードの組み合わせとして、ポリエチレンナフタレートとポリエチレンテレフタレート、レーヨンとナイロン、ポリエチレンナフタレートとナイロン、ポリエチレンテレフタレートとナイロンなどを例示することが出来る。

本発明では、上述のように、外側カーカス層４ａを構成するカーカスコートゴムの６０℃におけるｔａｎδを内側カーカス層４ｂを構成するカーカスコートゴムの６０℃におけるｔａｎδよりも高くするが、このとき、外側カーカス層４ａを構成するカーカスコートゴムの６０℃におけるｔａｎδを０．１０以上０．３０以下にする。このようにｔａｎδの範囲を規定することで、より効果的に空洞共鳴音を抑制することが出来る。

上述のカーカスコードのｔａｎδを設定する場合と同様に、このｔａｎδが０．１０より小さいと、ヒステリシスロスの増加量が不充分になり、振動を熱エネルギーに変換する効果が充分に得られず、空洞共鳴音の発生を抑制する効果が不充分になる。逆に、このｔａｎδが０．３０より大きいと、発熱が高くなり過ぎて転がり抵抗が悪化する。

尚、相対的にｔａｎδが低い内側カーカス層４ｂについては、カーカスコートゴムの６０℃におけるｔａｎδを０．０３以上０．０８以下にすることが好ましい。このカーカスコートゴムのｔａｎδが０．０３より小さいと外側カーカス層４ａのヒステリシスロス増加に伴う空洞共鳴音の低減効果が充分に得られない。逆に、このカーカスコートゴムのｔａｎδが０．０８より大きいと転がり抵抗を低減する効果が充分に得られない。

また、外側カーカス層４ａを構成するカーカスコートゴムの６０℃におけるｔａｎδと内側カーカス層４ｂを構成するカーカスコートゴムの６０℃におけるｔａｎδとの差は０．０４以上０．２７以下の範囲にすることが好ましい。この差が０．０４より小さいと空洞共鳴音を低減する効果が著しく低下する。逆に、この差が０．２７より大きいと転がり抵抗の悪化が顕著になる。

本発明において、カーカス層４の構成は、先述の図１の実施形態に限定されず、例えば図２に示すように、内側カーカス層４ｂの両端部をビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側に巻き上げる一方、外側カーカス層４ａの両端部を内側カーカス層４ｂの両端部の外側に配置し、且つビードコア５の廻りにタイヤ外側から内側に巻き下ろすことが出来る。尚、この場合は、トレッド部１において、外側カーカス層４ａがタイヤ径方向外側に、内側カーカス層４ｂがタイヤ径方向内側に配置される。

このようにカーカス層４ａ，４ｂを配置することで、転がり抵抗の低減と空洞共鳴音の抑制をより効果的に両立することが出来る。即ち、この構成における外側カーカス層４ａは、ビードコア５の廻りに巻き上げられない為、外側カーカス層４ａを転がり抵抗へ寄与させることなく、効果的にヒステリシスロスを高めて空洞共鳴音を抑制することが出来、これら両性能を高度に両立することが出来る。更に、外側カーカス層４ａの巻き上げ部分が減少する為、タイヤ質量が軽量化し、低燃費化の効果も得ることが出来る。

タイヤサイズ２１５／５５Ｒ１７ ９４Ｖの空気入りタイヤにおいて、カーカス構造、カーカスコードの６０℃におけるｔａｎδ（外側カーカス層及び内側カーカス層）、カーカスコートゴムの６０℃におけるｔａｎδ（外側カーカス層及び内側カーカス層）を表１，２のように異ならせた従来例１、比較例１〜２、参考例１〜７、実施例１〜１０の２０種類の試験タイヤを製作した。

尚、表１，２において、６０℃におけるｔａｎδが０．０５，０．０８，０．１０であるカーカスコードはそれぞれポリエチレンテレフタレートから構成され、更に撚り数を異ならせることで、ｔａｎδ値を設定している。また、６０℃におけるｔａｎδが０．１３，０．１５であるカーカスコードはそれぞれレーヨン繊維から構成され、更に撚り数を異ならせることで、ｔａｎδ値を設定している。更に、６０℃におけるｔａｎδが０．０３であるカーカスコードはナイロン繊維から構成し、更に撚り数を異ならせることで、ｔａｎδ値を設定している。また６０℃におけるｔａｎδが０．３０であるカーカスコードはポリエチレンナフタレートから構成し、更に撚り数を異ならせることで、ｔａｎδ値を設定している。

これら２０種類の試験タイヤについて、下記の評価方法により空洞共鳴音、ロードノイズ特性、転がり抵抗、タイヤ質量を評価し、その結果を表１，２に併せて示した。

空洞共鳴音
各試験タイヤをリムサイズ１７×７Ｊのホイールに組み付け、空気圧を２３０ｋＰａとして排気量２．４Ｌの乗用車に装着し、コンクリート路を時速４０ｋｍ／ｈで走行し、運転席の位置で車内騒音を測定し、空洞共鳴周波数（２３０Ｈｚ付近）の音圧レベル（ｄＢ）を求めた。評価結果は、測定された実数値にて示した。この値が小さいほど空洞共鳴音が小さいことを意味する。

ロードノイズ特性
各試験タイヤをリムサイズ１７×７Ｊのホイールに組み付け、空気圧を２３０ｋＰａとして排気量２．４Ｌの乗用車に装着し、コンクリート路を時速４０ｋｍ／ｈで走行し、テストドライバーにより官能評価を行った。評価結果は、従来例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど、ロードノイズ特性が優れていることを意味する。

転がり抵抗
試験タイヤを、リムサイズ１７×７Ｊのホイールに組み付け、ＩＳＯ２８５８０に準拠して、ドラム径１７０７．６ｍｍのドラム試験機を用い、空気圧２３０ｋＰａ、荷重４．４１ｋＮ、速度８０ｋｍ／ｈの条件で転がり抵抗を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用い、従来例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど転がり抵抗が低いことを意味する。

タイヤ質量
試験タイヤの重量を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用い、従来例１を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほどタイヤ重量が軽量であることを意味する。

表１，２から判るように、実施例１〜１０はいずれもカーカスコード及びカーカスコートゴムが全て同じｔａｎδである従来例１よりも空洞共鳴音を低減し、ロードノイズ特性及び転がり抵抗を改善した。特に、カーカスコードを図２のように配置した実施例８〜１０は、空洞共鳴音の低減、ロードノイズ及び転がり抵抗の改善をより高度に達成すると共に、タイヤ質量を低減した。

一方、カーカスコードとカーカスコートゴムとの間でｔａｎδを異ならせるものの、外側カーカス層と内側カーカス層との間でｔａｎδをそれぞれ同一にした比較例１，２は、空洞共鳴音を低減し、ロードノイズ特性を改善することは出来るものの、転がり抵抗が悪化した。

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
４ａ 外側カーカス層
４ｂ 内側カーカス層
５ ビードコア
６ ビードフィラー
７ ベルト層
８ ベルトカバー層

Claims (5)

1. 一対のビード部と、これらビード部からそれぞれ径方向外側に延びるサイドウォール部と、これらサイドウォール部の半径方向外側同士を連結する円筒状のトレッド部とを備え、前記一対のビード部間に複数本のカーカスコードをカーカスコートゴムで被覆してなる少なくとも２層のカーカス層を装架した空気入りタイヤにおいて、
   前記少なくとも２層のカーカス層のうち前記サイドウォール部において最外側に配置される外側カーカス層を構成するカーカスコートゴムの６０℃におけるｔａｎδを、前記サイドウォール部において前記外側カーカス層よりも内側に配置される内側カーカス層を構成するカーカスコートゴムの６０℃におけるｔａｎδよりも高くし、前記外側カーカス層を構成するカーカスコートゴムの６０℃におけるｔａｎδを０．１０以上０．３０以下にしたことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記少なくとも２層のカーカス層のうち前記サイドウォール部において最外側に配置される外側カーカス層を構成するカーカスコードの６０℃におけるｔａｎδを、前記サイドウォール部において前記外側カーカス層よりも内側に配置される内側カーカス層を構成するカーカスコードの６０℃におけるｔａｎδよりも高くしたことを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記外側カーカス層を構成するカーカスコードの６０℃におけるｔａｎδを、前記内側カーカス層を構成するカーカスコードの６０℃におけるｔａｎδよりも高くすると共に、前記外側カーカス層を構成するカーカスコードの６０℃におけるｔａｎδを０．１０以上０．３０以下にしたことを特徴とする請求項２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記外側カーカス層を構成するカーカスコードと前記内側カーカス層を構成するカーカスコードとを異なる材料から構成したことを特徴とする請求項３に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記内側カーカス層の両端部をビードコアの廻りにタイヤ内側から外側に巻き上げる一方、前記外側カーカス層の両端部を前記内側カーカス層の両端部の外側に配置し、且つ前記ビードコアの廻りにタイヤ外側から内側に巻き下ろしたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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