JP4916783B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、１６０Ｈｚ帯域にピークを有する低周波ロードノイズと、３１５Ｈｚ帯域にピークを有する高周波ロードノイズとの両者を低減しうる空気入りタイヤに関する。

車両が比較的荒れた路面を走行した場合、タイヤが路面凹凸により加振され、その振動がリム、車軸、車体といった経路で伝播して、最終的に車室内でロードノイズと呼ばれる騒音になることが知られている。ロードノイズのうち、１６０Ｈｚ帯域（約１００〜２００Ｈｚの周波数域）にピークを有するものは低周波ロードノイズと称され、また３１５Ｈｚ帯域（約２５０〜４００Ｈｚの周波数域）にピークを有するものは高周波ロードノイズと称され、それぞれ近年の自動車の高級化に伴って低減することが要求されている。

低周波ロードノイズを発生するタイヤ振動は、一般に周方向１次モードが関係すると考えられており、その対策としては、タイヤの縦剛性を低減して、その１次固有値を低下させることが重要とされている。例えば下記特許文献１記載のタイヤでは、カーカス層を構成するコードを特定部分において所定角度で傾斜させることで縦剛性を低減し、それにより１次固有値の低下を図っている。

一方、高周波ロードノイズを発生するタイヤ振動は、一般に断面２次モードが関係すると考えられており、その対策としては、ショルダー部近傍のバットレス部やサイド下部といった、タイヤ振動の腹となる部分の剛性を高めることが重要とされている。例えば下記特許文献２記載のタイヤでは、フイルム補強層をバットレス部に配置することで剛性を高め、それによって高周波ロードノイズの低減を図っている。また、ロードノイズ対策の例ではないが、下記特許文献３記載のタイヤでは、バットレス部にバリアゴム層を設け、それによる質量増加を利用して振動の抑制を図っている。

以上のように、低周波ロードノイズを低減することと高周波ロードノイズを低減することとは、タイヤの剛性の点において背反する設計思想となる。そのため、ロードノイズ対策としては、低周波ロードノイズ又は高周波ロードノイズのいずれかに偏らざるを得ないという実情があり、両者を低減することは非常に困難であった。
特開２００３−２２６１１８ 特開平６−３２１１９号公報 特開平７−２６６８１４号公報

そこで、本発明の目的は、低周波ロードノイズと高周波ロードノイズとの両者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、本発明の空気入りタイヤは、一対のビード部と、前記ビード部間を補強する少なくとも２層のカーカス層と、前記ビード部から各々タイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部と、前記サイドウォール部の各々の外周側端同士をショルダー部を介して連ねるトレッド部と、前記ショルダー部近傍で前記カーカス層を構成するプライ間に配された緩衝パッドとを備え、前記緩衝パッドの外周側端がベルト端からベルト下３〜５ｍｍに配され、前記緩衝パッドの内周側端がタイヤ最大幅位置からビードフィラーの上端までの間に配され、前記緩衝パッドが、前記サイドウォール部を構成するゴム層よりもモジュラスが低いゴム層であるとともに、前記緩衝パッドは、ＪＩＳＫ６２５１に準拠して測定した１００％伸長モジュラスが１．０〜１．５ＭＰａとなるものである。

本発明に係る空気入りタイヤでは、ショルダー部近傍に緩衝材としての緩衝パッドが配されていることから、その緩衝効果によってタイヤの１次固有値を低い方へ移行させることができ、それにより低周波ロードノイズを低減することができる。また、その緩衝パッドがショルダー部近傍でカーカス層を構成するプライ間に配されることにより、その緩衝パッドの外周側に位置するプライの張力を高めることができ、断面２次モードを生じるタイヤ振動の振幅を抑制して高周波ロードノイズをも低減することができる。

ここで、緩衝パッドの外周側に位置するプライの張力が高められる理由は、以下のとおりである。即ち、タイヤの成形工程において、カーカス層を構成するプライは、円筒状に成形された状態から端部を巻き返しつつ中央部を膨出変形させ、タイヤ形状に沿って成形されるのであるが、プライ間に緩衝パッドが配されていると、その外周側に位置するプライが通常よりも外周側に大きく膨出変形することになり、それによって張力が高められるのである。なお、プライ間でなくカーカス層の内周側に緩衝パッドを配した場合には、その部分での剛性が上がり過ぎてしまい、低周波ロードノイズを十分に低減できなくなってしまう。

以上のように、本発明は、緩衝パッドの緩衝効果を利用して１次固有値を低下させながら、断面２次モードにおいて振動の腹となる部分のプライ張力を高めて振幅を抑制するものであり、従来は困難であった低周波ロードノイズの低減と高周波ロードノイズの低減とを両立することができるものである。

本発明では、前記緩衝パッドが、前記サイドウォール部を構成するゴム層よりもモジュラスが低いゴム層であることにより、上述した緩衝効果が好適に得られると共にタイヤの縦剛性を低減する効果も得られ、低周波ロードノイズをより適切に低減することができる。

また、上記においては、前記緩衝パッドの最大厚みが５ｍｍ以上であることが好ましく、これにより緩衝パッドの外周側に位置するプライの張力を効果的に高めて、高周波ロードノイズを適切に低減することができる。

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概略的に示すタイヤ子午線断面図である。この空気入りタイヤは、図１に示すように、一対のビード部１と、ビード部１間を補強するカーカス層５と、ビード部１から各々タイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部２と、サイドウォール部２の各々の外周側端同士をショルダー部３を介して連ねるトレッド部４とを備える。

ビード部１には、鋼線等の収束体をゴム被覆してなる環状のビード１ａと、ビード１ａのタイヤ径方向外側に配され、断面略三角形状の硬質ゴムからなるビードフィラー１ｂとが配設されている。カーカス層５は、一対のビード部１の間に架け渡されるようにして配され、その端部をビード１ａにて外側に巻き返して係止されている。

カーカス層５は、２枚のプライＰ１、Ｐ２が積層された２層構造をなしている。各プライＰ１、Ｐ２は、ゴム被覆された簾状のコードからなり、該コードはタイヤ赤道線Ｃに対して略９０°の角度で配列されている。コードの素材としては、ポリエステル、レーヨン、ナイロン、アラミド等の有機繊維やスチール等が好ましく使用される。

カーカス層５の内周には、空気圧保持のためのインナーライナー層６が配されている。また、ビード部１のカーカス層５の外周にはリムストリップゴム８が配され、サイドウォール部２のカーカス層５の外周にはサイドウォールゴム９が配されている。更に、トレッド部４のカーカス層５の外周には、たが効果による補強を行うためのベルト層７が配され、その外周にトレッドゴム１０が配されている。

そして、ショルダー部３近傍のプライＰ１とプライＰ２との間には、緩衝材としての緩衝パッド１１がタイヤ周方向に沿って環状に配されている。この緩衝パッド１１の緩衝効果によりタイヤの１次固有値を低い方へ移行させることができ、低周波ロードノイズを低減することができる。

本実施形態の緩衝パッド１１は、サイドウォールゴム９よりもモジュラスが低いゴム層であり、それによって上述した緩衝効果を適切に奏しつつ、タイヤの縦剛性をも低減して、低周波ロードノイズをより効果的に低減することができる。かかる緩衝効果を適切に得る観点から、緩衝パッド１１は、ＪＩＳＫ６２５１に準拠して測定した１００％伸長モジュラス（Ｍ１００）が１．０〜１．５ＭＰａであり、１．０〜１．１ＭＰａであることがより好ましい。また、緩衝パッド１１は、ＪＩＳＫ６２５３のデュロメータ硬さ試験（Ａタイプ）に準拠して測定したゴム硬度が４０〜５０°であることが好ましい。

また、緩衝パッド１１が、ショルダー部３近傍でプライＰ１とプライＰ２との間に配されていることから、断面２次モードにおいて振動の腹となる部分のプライＰ２の張力を高めて、その振幅を抑制することができ、上述した低周波ロードノイズと共に高周波ロードノイズをも低減することができる。なお、緩衝パッド１１の外周側に位置するプライＰ２の張力が高められる理由については、既述の通りである。

緩衝パッド１１の最大厚みは５ｍｍ以上であることが好ましく、５ｍｍを超えることがより好ましく、８ｍｍ以上であることが更に好ましい。これによりプライＰ２の張力を効果的に高めて高周波ロードノイズを適切に低減することができる。即ち、この最大厚みが５ｍｍ未満であると、タイヤ成形時におけるプライＰ２の外周側への膨出変形が比較的小さく、その張力を高める効果が小さくなる傾向にある。緩衝パッド１１の最大厚みの上限は、他のタイヤ性能への影響などを考慮して１５ｍｍ程度とすることが好ましい。

緩衝パッド１１の最大厚みは、タイヤ子午線断面において測定したときの厚みであり、タイヤを規定リムに装着して規定内圧を充填した無負荷の状態で測定したものとする。ここで、規定リムとは、タイヤサイズに対応してＪＡＴＭＡで決められた標準となるリムを指す。また、規定内圧とは、ＪＡＴＭＡに基づけば最高空気圧であるが、タイヤが乗用車用である場合には１８０ｋＰａである。

緩衝パッド１１は、本実施形態のように断面略三日月形をなすものが好ましく、それによりカーカス層５の形状に適切に沿わせてプライ間に介在させることができる。なお、緩衝パッド１１は、断面略台形や断面略三角形などをなすものでも構わない。

緩衝パッド１１は、厚みが最大となる部分がショルダー部３近傍のバットレス部に配されつつ、その外周側端がベルト端からベルト下３〜５ｍｍに配され、その内周側端がタイヤ最大幅位置ＴＷからビードフィラー１ｂの上端までの間に配される。それにより、断面２次モードにおいて振動の腹となる部分でプライＰ２の張力を適切に高めて、高周波ロードノイズを効果的に低減することができる。

また、プライＰ２の緩衝パッド１１に外接する部分のペリフェリ長が、プライＰ１の緩衝パッド１１に内接する部分のペリフェリ長よりも２％以上長いものが好ましく、３％以上長いものがより好ましい。これによって、プライＰ２の張力を効果的に高めて高周波ロードノイズを適切に低減することができる。なお、このペリフェリ長は、最大厚みを測定するときと同様の状態にて、タイヤ子午線断面において測定したときの長さとする。

上述したゴム層等の原料ゴムとしては、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）等が挙げられ、これらは１種単独で又は２種以上混合して使用される。また、これらのゴムはカーボンブラックやシリカ等の充填材で補強されると共に、加硫剤、加硫促進剤、可塑剤、老化防止剤等が適宜配合される。

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、評価は次ぎのようにして行った。

（１）１次固有値
テストタイヤの空気圧を２４０ｋＰａ、負荷荷重を４３００Ｎとした状態で、トレッド中央部に対して鉛直方向にハンマー加振し、リムの固定軸に生じる上下方向の応答を振動伝達レベルで周波数ごとに表示した。その際に生じる複数の固有振動ピークのうち、ピーク値が最大となる周波数を１次固有値とした。

（２）ロードノイズレベル
テストタイヤを実車（国産２０００ｃｃクラスＦＦ車）に装着してフロントとリア共に空気圧２００ｋＰａとし、運転席の耳元にマイクを取り付けて６０ｋｍ／ｈの定速走行で、１６０Ｈｚ及び３１５Ｈｚでのロードノイズレベルを測定した。

評価に供したテストタイヤは、いずれもサイズ２０５／６０Ｒ１６ ９２Ｈとし、図１に示すタイヤ構造において緩衝パッドを備えないものを比較例１、緩衝パッドをカーカス層の内周側に配したものを比較例２、緩衝パッドをプライ間に配したものを実施例１〜３とした。なお、緩衝パッドのモジュラス（Ｍ１００）を１．５ＭＰａ、サイドウォールゴムのモジュラス（Ｍ１００）を１．９ＭＰａとした。評価結果を表１に示す。

比較例１は、ロードノイズを低減しうる構造を有するものではなく、そのためノイズレベルが低周波・高周波共に高くなっている。また、表１より、比較例２では低周波ロードノイズを十分に低減できていないことが分かる。これに対して、実施例１〜３では、低周波ロードノイズを低減しながら高周波ロードノイズについても低減できており、中でも緩衝パッドが比較的厚い実施例１において優れた低減効果が得られている。

本発明の空気入りタイヤの一例を概略的に示すタイヤ子午線断面図

符号の説明

１ ビード部
２ サイドウォール部
３ ショルダー部
４ トレッド部
５ カーカス層
９ サイドウォールゴム
１１ 緩衝パッド
ＴＷ タイヤ最大幅位置
Ｐ１ プライ
Ｐ２ プライ

Claims (2)

1. 一対のビード部と、前記ビード部間を補強する少なくとも２層のカーカス層と、前記ビード部から各々タイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部と、前記サイドウォール部の各々の外周側端同士をショルダー部を介して連ねるトレッド部と、前記ショルダー部近傍で前記カーカス層を構成するプライ間に配された緩衝パッドとを備え、
   前記緩衝パッドの外周側端がベルト端からベルト下３〜５ｍｍに配され、前記緩衝パッドの内周側端がタイヤ最大幅位置からビードフィラーの上端までの間に配され、
   前記緩衝パッドが、前記サイドウォール部を構成するゴム層よりもモジュラスが低いゴム層であるとともに、前記緩衝パッドは、ＪＩＳＫ６２５１に準拠して測定した１００％伸長モジュラスが１．０〜１．５ＭＰａである空気入りタイヤ。
2. 前記緩衝パッドの最大厚みが５ｍｍ以上である請求項１記載の空気入りタイヤ。
   

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