JP2002120511A

JP2002120511A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP2002120511A
Application number: JP2000317824A
Authority: JP
Inventors: Takanari Saguchi; 隆成佐口
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2000-10-18
Filing date: 2000-10-18
Publication date: 2002-04-23

Abstract

(57)【要約】【課題】不快な車室内騒音の一因となる空洞共鳴音の
レベルを、他の性能を犠牲にすることなく有効に低減す
る。【解決手段】カーカス(6)と、カーカスのクラウン部
(7)の外周側で、コードよりなる二枚以上のベルト層
(8、9)から構成したベルト(11)と、カーカス(6)の内周
側に配設したインナーライナ(14)とを具え、トレッド部
(2)のタイヤ踏面部にタイヤ周方向に延びる少なくとも
一本の周方向溝(12a〜12d)を区画して、トレッド部(2)
のタイヤ踏面部の両端間に複数の陸部列(13a〜13e)が形
成され、カーカスクラウン部(7)の幅中央域(15)に、タ
イヤ周方向に少なくとも一箇所のコード切除領域(16)を
区画形成し、インナーライナ(14)のタイヤ幅方向での引
張弾性率を、カーカス(6)の、コード延在方向での引張
弾性率の１／５以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、トロイド状をし
たタイヤを適用リムに組み付けて所定空気圧を充填する
ことで区画される円環状のタイヤ内部空間の周長に起因
して生じ、不快な車室内騒音の一因となる空洞共鳴音の
レベルを、他の性能を犠牲にすることなく、有効に低減
した空気入りタイヤに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】空気入りタイヤは、内部に空気圧を充填
した弾性体であり、その構造上、外部から加振力を与え
ると、この加振力によってタイヤのトレッド部とサイド
ウォール部、さらには内部の空気が振動するが、この空
気の振動が共鳴（共振）を起こすと、いわゆる空洞共鳴
音を発し、これが車軸を介して車室内に伝達されて不快
な車室内騒音の一因となっている。

【０００３】また、空洞共鳴音を発する周波数（以下
「共鳴周波数」という。）は、タイヤ内部での空気の振
動伝播速度と、上記円環状のタイヤ内部空間の周長とか
ら一義的に定まるものであるため、タイヤサイズを変更
しない限り、タイヤの共鳴周波数は一定である。例え
ば、通常の乗用車用タイヤの場合、その周長から共鳴周
波数は200〜270Hz程度である。

【０００４】空洞共鳴音は、その発生要因が空気の共鳴
であることから、空気入りタイヤにおいては不可避的に
発生する現象であり、故に、従来は、タイヤ構造を改良
しても空洞共鳴音のレベルを低減することは困難である
と考えられていた。

【０００５】そのため、従来は、例えば特開昭62−0502
03号公報等に記載されているように、タイヤ内部にスポ
ンジ等の吸音材を挿入することによって、タイヤ内部の
音場を改良する方法のようにタイヤ構造を改良せずに空
洞共鳴音のレベルを低減していた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記公報に
記載された方法によって空洞共鳴音のレベルを低減させ
た場合には、当該方法が、タイヤを製品とした後にスポ
ンジを装着するものであるため、その装着に手間がかか
るという作業上の問題があるとともに、コストに関して
も問題があった。

【０００７】そこで、発明者は、製品タイヤにスポンジ
を装着するという、手間およびコストのかかる方法に代
わりに、タイヤの構造自体を改良する方法によって、空
洞共鳴音のレベルの低減を達成する、新規な技術を開発
するために、種々の検討を行った。

【０００８】まず、発明者がタイヤの振動モードと空洞
共鳴音のレベルとの関係について詳細に調査したとこ
ろ、タイヤの振動モードは、タイヤ幅方向で見た場合、
初期には、図４に示すように、両ビードを固定端として
断面高さがタイヤ幅方向で一様に変化し、振動前のタイ
ヤ（破線）を基準（定常波）とすると、２節を有するよ
うに変形する振動モード（以下「２節モード」とい
う。）が主であり、その後、図５に示すように、４節を
有するように変形する振動モード（以下「４節モード」
という。）に移行し、さらに、６節、８節、--を有する
ように変形する種々の振動モードに順次移行することが
判明した。

【０００９】そして、２節モードの周波数帯域は、乗用
車用タイヤの場合、通常は、図６に示すように、およそ
30〜300Hzの範囲であり、よって、共鳴周波数（200〜27
0Hz）は２節モードの周波数帯域に位置しており、これ
が空洞共鳴音のレベルを大きくしている原因であること
を突き止めた。

【００１０】次に、発明者は、各振動モードの周波数帯
域をシフトさせ、このときの空洞共鳴音のレベルの変化
を詳細に調査したところ、共鳴周波数が４節モードの周
波数帯域に位置する場合に、空洞共鳴音のレベルが小さ
くなることを見出し、さらに、共鳴周波数が４節モード
の周波数帯域に位置しない場合であっても、相対的に４
節モードの周波数帯域に近づいた場合には、空洞共鳴音
のレベルが比較的小さくなるということも併せて見出し
た。したがって、２節、４節の各振動モードの周波数帯
域を低周波数側にシフトさせることが好ましいことが明
らかとなった。

【００１１】そして発明者は、以上の知見に基づき、２
節、４節の各振動モードの周波数帯域の低周波数側への
シフトを、タイヤ構造を改良することにより達成するべ
く、さらに研究・解析を進めた結果、タイヤの２節、４
節の振動モード形態から、タイヤのトレッド部の幅方向
の引張弾性率を低下させることが効果的に上記シフトを
促し、その結果、空洞共鳴音のレベルを有利に低減する
に至ることを見出した。

【００１２】この発明は、従来技術が抱える問題点を解
決することを課題とするものであり、それの目的とする
ところは、４節モードの周波数帯域を低周波数側にシフ
トさせて、共鳴周波数を４節モードの周波数帯域に入れ
込むことまたは近づけることにより、円環状のタイヤ内
部空間の周長に起因して生じ、不快な車室内騒音発生の
一因となる空洞共鳴音のレベルを、他の性能を犠牲にす
ることなく有効に低減した空気入りタイヤを提供するに
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明の空気入りタイ
ヤは、トレッド部と、サイドウォール部と、ビード部と
を具えるとともに、ゴム被覆したコードを、タイヤ周方
向に対して７０〜９０°の角度で、それぞれのビード部
の半径方向内方端近傍にわたってトロイダルに配設し
た、一枚以上のカーカスプライにより形成したカーカス
と、カーカスのクラウン部の外周側でトレッド部全域に
わたり配設した、コードよりなる二層以上のベルト層に
より形成したベルトと、カーカスの内周側に配設したイ
ンナーライナとを具え、トレッド部のタイヤ踏面部に、
タイヤ周方向に延びる少なくとも一本の周方向溝を区画
することによって、トレッド部のタイヤ踏面部の両端間
に複数の陸部列が形成され、カーカスのクラウン部の幅
中央域に、タイヤ周方向に少なくとも一箇所のコード切
除領域を区画形成し、インナーライナのタイヤ幅方向で
の引張弾性率を、カーカスの、コード延在方向での引張
弾性率の１／５以下としたものである。

【００１４】まずここで、空洞共鳴音のレベルの低減に
ついてのメカニズムに基づいて、出願人が採用した実施
手段について説明する。そもそも、発明者はタイヤの２
節、４節の各振動モードの周波数帯域を低周波数側へシ
フトさせることを、タイヤのトレッド部の幅方向の引張
弾性率を低下させることにより実現することが効果的で
あるという知見に基づき、トレッド部の幅方向の引張弾
性率を低下させるべく種々の試みを行ったが、最終的
に、この引張弾性率を、カーカスクラウン部の幅中央域
に、タイヤ周方向に少なくとも一箇所のコード切除領域
を区画形成することにより行ったのは以下の理由によ
る。

【００１５】すなわち、一般にタイヤの構成部材の中
で、トレッド部の空気圧保持機能に対して支配的である
のは、スチールコードからなるベルトであって、カーカ
スは殆ど空気圧保持機能に寄与しないこと、およびトレ
ッド部の中央領域の変形に対する引張弾性率に対して支
配的であるのは、カーカスであることに鑑み、カーカス
をそのクラウン部の幅中央域において切除すれば、空気
圧保持機能を犠牲にすることなく、トレッド部の中央領
域の変形に対する引張弾性率を低下させて、４節モード
の周波数帯域を低周波数側にシフトさせることができ、
これにより不快な車室内騒音発生の一因となる空洞共鳴
音のレベルを有効に低減できるからである。

【００１６】ここで、カーカスのクラウン部の「幅中央
域」とは、具体的には、タイヤ赤道面を中心とし、ベル
トを構成する少なくとも二枚のベルト層のうち、最も下
層に位置するベルト層の幅の20〜60％の領域をいう。

【００１７】またここで、コード切除領域は、タイヤ周
方向に沿って線状又は帯状に連続して又は断続的に延び
るものであるとし、さらに、コード切除領域は、タイヤ
幅方向に断続的な複数位置に設けることができるもので
ある。

【００１８】さらに、カーカスが二枚以上のカーカスプ
ライからなる場合には、トレッド部の幅方向の引張弾性
率を有効に低減するべく、全てのカーカスプライとも、
コード切除領域の区画形成位置を一致させて設けるもの
とする。

【００１９】以上の記載事項を前提として、この空気入
りタイヤでは、インナーライナのタイヤ幅方向での引張
弾性率を、カーカスの、コード延在方向での引張弾性率
の１／５以下とすることで、タイヤトレッド部の幅方向
の引張弾性率を一層有利に低下させることができ、した
がって、タイヤの２節、４節の各振動モードの周波数帯
域を大幅に低周波数側へシフトさせることができ、その
結果、空洞共鳴音のレベルを効果的に低減することがで
きる。

【００２０】かかる空気入りタイヤにおいてより好まし
くは、インナーライナに、タイヤ周方向に対して７０〜
９０°で延在する繊維コードよりなる繊維コード層の少
なくとも一層を含ませる。これによれば、カーカスにコ
ード切除領域を区画形成することにより、タイヤ成型時
に筒状に成型したカーカスを拡張させてベルトに貼り付
けるに十分足る、カーカスの引張強度が確保できなくな
るも、インナーライナに繊維コード層を含ませること
で、上記引張強度減少分をインナーライナの繊維コード
による引張強度増加分により補償し、カーカスを一部分
不連続にしながらタイヤを成型することができる。

【００２１】また好ましくは、インナーライナに、短繊
維の集合体からなる短繊維層の少なくとも一層を含ませ
る。かかる空気入りタイヤによれば、インナーライナに
繊維コード層を含ませる場合と同様に、短繊維層を含ま
せることで、カーカス構造に起因する引張強度減少分を
インナーライナの繊維コードによる引張強度増加分によ
り補償し、カーカスを一部分不連続にしながらタイヤを
成型することができる。

【００２２】さらに好ましくは、短繊維層を構成する短
繊維の延在方向を、タイヤ周方向に対して７０〜９０°
の一方向とする。これによれば、短繊維の総量を抑制し
ながら、必要なタイヤ幅方向引張強度を確保できるた
め、コスト・重量面でより有利となる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施の形態を
図面に示すところに基づいて説明する。図１は、この発
明にかかる空気入りタイヤの代表的な幅方向断面、図２
は図１のタイヤのカーカスのコード配列状態を示す図で
あり、図中１は空気入りタイヤ、２はトレッド部、３は
サイドウォール部、４はビード部、５はタイヤ周方向を
含む平面、６はカーカス、７はカーカスのクラウン部、
８および９はベルト層、１０は交差ベルト層、１１はベ
ルト、１２a〜１２dは周方向溝、１３a〜１３ｅは陸部
列、そして１４はインナーライナを示すものである。

【００２４】ここで、図１に示すように、タイヤ１を、
タイヤ周方向を含む平面５（図１ではタイヤ赤道面）に
対し70〜90°の角度で延在されたコードをゴム引きして
なり、ビードコア４ａの周りでタイヤ幅方向内側から外
側に巻返した、少なくとも一枚（図１では一枚）のカー
カスプライからなるカーカス６と、カーカス６のクラウ
ン部７の外周側に、平面５に対し比較的小さな角度で傾
斜して延びるコードからなるベルト層の少なくとも二層
（図１では二層８，９）からなり、かつそのうちの二層
８，９のコードが平面５を挟んで互いに交差する配置関
係になる交差ベルト層１０を形成してなるベルト１１
と、平面５に対して平行に延びる少なくとも一本（図１
では四本）の周方向溝１２a〜１２dを配設して複数の陸
部列１３a〜１３eを形成したトレッド部２と、カーカス
６の内周側に位置してトロイダルに延在するインナーラ
イナ１４とから構成し、カーカス６のクラウン部７の幅
中央域１５に位置する部分の少なくとも一箇所（図１で
は五箇所）に、コード切除領域１６を区画形成する。

【００２５】そして、インナーライナ１４のタイヤ幅方
向での引張弾性率を、カーカス６の、コード延在方向で
の引張弾性率の１／５以下とする。ちなみに、インナー
ライナ１４のタイヤ幅方向での引張弾性率を、１０〜３
００Ｎ／mmとすることが好ましい。

【００２６】ここでは、インナーライナ１４に、タイヤ
周方向に対して７０〜９０°で延在する繊維コードより
なる繊維コード層の少なくとも一層を含ませ、または、
インナーライナ１４に、短繊維の集合体からなる短繊維
層の少なくとも一層を含ませる。

【００２７】たとえば、インナーライナ１４に含ませる
短繊維層を不織布により構成することができ、この不織
布を構成する繊維の直径または最大径を、０．０００１
〜０．１mm、とくには０．０００１〜０．００５mmとす
ると好ましく、また、繊維の長さが極端に短いと、繊維
間の絡み合いが不十分となって、インナーライナ１４が
補強層としての強度を十分に保持することができないこ
とに鑑み、短繊維の長さを、８mm以上、とくには１０mm
以上とすると好ましい。

【００２８】また、不織布の厚みを、０．０５〜２．０
mm、とくには０．１〜０．５mmとすると好ましい。これ
は、その厚みが０．０５mm未満では、不織布としての均
一性を維持することが困難であり、また、２．０mmを超
えると、繊維をゴムと複合させた場合に、ゲージ厚が厚
くなり、タイヤ重量の増加等を招く点で好ましくないか
らである。

【００２９】そして、繊維とゴムとの複合体中の繊維の
割合を４〜５０mass％とすると好ましい。これは、繊維
の割合が４mass％未満では、繊維の均一性が維持でき
ず、複合体としての引張強度のばらつきが大きくなるた
めであり、また、５０mass％を超えると、繊維とゴムと
の複合体の繊維連続層の比率が大きくなり、複合体の耐
久性が低下するためである。

【００３０】加えて、繊維とゴムとの複合体の目付を
０．１〜３．０Ｎ／ｍ^２とすると好ましい。これは、目
付が０．１Ｎ／ｍ^２未満では、繊維の均一性が維持でき
ず、複合体としての引張強度のばらつきが大きくなるた
めであり、また、３．０Ｎ／ｍ^２を超えると、不織布内
部の空隙にゴムが浸透しにくくなり、複合体の対剥離性
が低下するためである。

【００３１】ちなみに、不織布を構成する繊維の材質と
しては、綿、レーヨン、セルロースなどの天然高分子繊
維、脂肪族ポリアミド、ポリエステル、ポリビニルアル
コール、ポリイミド、芳香族ポリアミドなどの合成高分
子繊維、およびカーボン繊維、ガラス繊維、スチールワ
イヤなどのうちから適宜選択した少なくとも一種類の繊
維が挙げられる。

【００３２】さらに、インナーライナ１４を構成する短
繊維の延在方向を、タイヤ周方向に対して７０〜９０°
の一方向とすると一層好ましい。この場合の具体的態様
としては、有機繊維コードを複数本互いに平行に並べ
て、ゴムにより被覆し、そのコード径を０．１〜０．３
ｍｍとし、その打ち込み本数を２０〜７０本／５０ｍｍ
とするとともに、有機繊維コード種をたとえばナイロ
ン、ポリエステル、レーヨンまたはビニロンとすること
ができる。

【００３３】

【実施例】まず、この発明に従う空気入りタイヤを試作
し、性能評価を行ったので、以下で説明する。実施例タ
イヤ１〜９は、タイヤサイズが195／65Ｒ14であり、ト
レッド部に、タイヤ周方向に沿って延びる四本の周方向
溝（幅：８mm、深さ：８mm）を配設し、ベルトは、二層
のベルト層をコードが交差するように積層した交差ベル
ト（コード材質：スチール、コード配設角度：±24°）
であり、カーカスは、コードをゴム引きした一枚のカー
カスプライ（コード材質：ＰＥＴ、コード角度：90°）
で構成した。そしてコード切除領域およびインナーライ
ナについての各諸元は表１に示すものとし、その他のタ
イヤ構造については、通常の乗用車用タイヤとほぼ同様
に構成した。

【００３４】そして、比較のため、カーカスプライがコ
ード切除領域を持たないこと以外は実施例タイヤ１と同
様な構造を有する比較例タイヤ１についても試作、性能
評価を行った。

【００３５】（性能評価）上記各供試タイヤについて、
ハンマーによるインパクト試験、実車走行による車室内
騒音測定試験を行ったので、以下で説明する。タイヤモ
ードの周波数は、上記各供試タイヤをアルミニウム製の
標準リム（14−６JJ）に組み付け、空気圧を200kPaとし
たタイヤ車輪をインパクト試験機にセットし、このタイ
ヤ車輪のトレッド部にハンマーにより加振力を与えるこ
とによって測定した。

【００３６】車室内騒音は、上記タイヤ車輪を2000ccク
ラスの乗用車（タイヤ荷重：2名乗車相当）に装着し、
この車両を通常よりも荒れたアスファルト路（テストコ
ース）を車速50km／hで走行させ、このとき、ドライバ
ーの耳元の位置に設置した測定器によって測定した。

【００３７】表１にこれらの測定結果を示す。尚、表１
中のタイヤモードの周波数は、従来例に対する低下量
（Hz）で示してあり、また、車室内騒音は、従来例に対
する騒音レベルの低減量（dB）で示してある。

【００３８】

【表１】

【００３９】表１の結果から、実施例タイヤ１〜９はい
ずれも、比較例タイヤ１よりも騒音レベルが低減されて
いることが判る。

【００４０】次に、インナーライナのタイヤ幅方向での
引張弾性率と、カーカスのコード延在方向での引張弾性
率との比を種々変化させた場合の、空洞共鳴音のレベル
の低減効果の確認試験を実施例タイヤ１０〜１２および
比較例タイヤ２〜４について行った。なお、これらの実
施例タイヤおよび比較例タイヤの各タイヤ構造について
は、表２に示すインナーライナについての各諸元を有
し、その他の構造については、実施例タイヤ１と同様の
ものとする。その結果を図３に示す。

【００４１】

【表２】これによれば、上記比が１／５以下、すなわち図３にお
いて２０％以下の場合について空洞共鳴音のレベルの優
れた低減効果が確認された。

【００４２】

【発明の効果】かくして、この発明によれば、トロイド
状をしたタイヤを適用リムに組み付けて所定空気圧を充
填することで区画される円環状のタイヤ内部空間の周長
に起因して生じ、不快な車室内騒音発生の一因となる空
洞共鳴音のレベルを、他の性能を犠牲にすることなく有
効に低減された空気入りタイヤを提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明にかかる空気入りタイヤの幅方向断
面図である。

【図２】図１のタイヤのカーカスプライのコードの配
列状態を示す図である。

【図３】インナーライナのタイヤ幅方向での引張弾性
率と、カーカスのコード延在方向での引張弾性率との比
を種々変化させた場合の、空洞共鳴音の低減効果を示す
グラフである。

【図４】２節の振動モードでのタイヤの変形状態を示
す図である。

【図５】４節の振動モードでのタイヤの変形状態を示
す図である。

【図６】周波数に対する力の伝達率をプロットしたと
きの一例を示す図である。

【符号の説明】

１空気入りタイヤ２トレッド部３サイドウォール部４ビード部４ａビードコア５タイヤ周方向を含む平面６カーカス７カーカス３のクラウン部８,９ベルト層１０交差ベルト層１１ベルト１２a〜２１d 周方向溝１３a〜１３e 陸部列１４インナーライナ１５カーカスクラウン部４の幅中央域１６コード切除領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トレッド部と、サイドウォール部と、ビ
ード部とを具えるとともに、ゴム被覆したコードを、タ
イヤ周方向に対して７０〜９０°の角度で、それぞれの
ビード部の半径方向内方端近傍にわたってトロイダルに
配設した、一枚以上のカーカスプライにより形成したカ
ーカスと、カーカスのクラウン部の外周側でトレッド部
全域にわたり配設した、コードよりなる二層以上のベル
ト層により形成したベルトと、カーカスの内周側に配設
したインナーライナとを具え、トレッド部のタイヤ踏面
部に、タイヤ周方向に延びる少なくとも一本の周方向溝
を区画することによって、トレッド部のタイヤ踏面部の
両端間に複数の陸部列が形成された空気入りタイヤにお
いて、カーカスのクラウン部の幅中央域に、タイヤ周方向に少
なくとも一箇所のコード切除領域を区画形成し、インナ
ーライナのタイヤ幅方向での引張弾性率を、カーカス
の、コード延在方向での引張弾性率の１／５以下として
なる空気入りタイヤ。
【請求項２】前記インナーライナに、タイヤ周方向に
対して７０〜９０°で延在する繊維コードよりなる繊維
コード層の少なくとも一層を含ませてなる請求項１に記
載の空気入りタイヤ。
【請求項３】前記インナーライナに、短繊維の集合体
からなる短繊維層の少なくとも一層を含ませてなる請求
項１もしくは２に記載の空気入りタイヤ。
【請求項４】前記短繊維の延在方向を、タイヤ周方向
に対して７０〜９０°の一方向としてなる請求項３に記
載の空気入りタイヤ。