JP2012086600A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】ショルダー摩耗と、車外騒音と、高速耐久性とを総合的に改善した空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】ベルト層７と、バンド層９と、トレッド部２の半径方向内面ＴＳに取り付くスポンジ材からなる制音体１０とを具える。制音体１０のタイヤ軸方向の巾ＷＡはトレッド接地巾ＴＷの４０〜７０％である。バンド層９は、２枚のバンドプライ９Ａ、９Ｂが半径方向内外で重なり合う重複部１２を有し、この重複部１２は、トレッド接地巾ＴＷの１０〜２５％の被覆巾ＷＢにて前記ベルト層７のタイヤ軸方向外端部を覆う。重複部１２のタイヤ軸方向内端１２ｉは、制音体１０のタイヤ軸方向外端Ｅからタイヤ軸方向外側に距離ＬＣを隔たり、かつこの距離ＬＣをトレッド接地巾ＴＷの５〜２０％とした。
【選択図】図３

Description

本発明は、ショルダー摩耗と、車外騒音と、高速耐久性とを総合的に改善した空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤでは、高速耐久性を高めるために、例えば図５に示すように、ナイロンコード等の有機繊維のバンドコードを螺旋状に巻回させたバンドプライａからなるバンド層Ａを用い、ベルト層Ｂの少なくとも外端部Ｂ１を被覆することが行われている。同図には、ベルト層Ｂを全巾に亘って被覆した場合が示されている。このバンド層Ａは、高速走行時の遠心力によるベルト層Ｂのリフティング（浮き上がり）、とりわけ自由端となる前記外端部Ｂ１でのリフティングを抑制しうるため、トレッドショルダー部Ｙｓにおける歪と発熱とを減じることができ、高速耐久性を向上させうる。

又バンド層Ａは、その拘束力によってタイヤの周方向剛性を高めて振動特性を向上させうるという効果もある。そこで近年、バンド層Ａを２枚のバンドプライによって形成し、その拘束力を高めて振動特性を向上させることにより、前記高速耐久性に加えてパターンノイズ等の車外騒音を低減させることが望まれている。

他方、空気入りタイヤでは、ロードノイズ等の車内騒音を低減させるため、例えば特許文献１、２に記載の如く、トレッド部の半径方向内面に、タイヤ周方向にのびるスポンジ材からなる帯状の制音体を貼り付けることが提案されている。この制音体は、タイヤ内腔内で生じる気柱共鳴の共鳴音エネルギーを緩和、吸収し、ロードノイズの原因となる気柱共鳴を抑制することで車内騒音を減じることができる。

しかしながら本発明者の研究の結果、このような制音体を、前記２枚のバンドプライからなるバンド層Ａを有するタイヤに採用した場合、ショルダー摩耗、車外騒音、或いは高速耐久性に悪影響を招き、制音体の採用を難しくするという解決すべき新たな問題が発生する。

特開２００６−３０６３０２号公報 特開２００７−１６１０６９号公報

本発明は、２枚のバンドプライが重なり合う重複部によるベルト層外端部への被覆巾、制音体の巾、及び重複部のタイヤ軸方向内端と制音体のタイヤ軸方向外端との距離を規制することを基本として、制音体とバンド層との組合せによる、ショルダー摩耗、車外騒音、或いは高速耐久性への悪影響を抑制し、これらを総合的に改善しうる空気入りタイヤを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本願請求項１の発明は、トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至るカーカスの半径方向外側かつ前記トレッド部の内部に配されるベルト層と、
前記ベルト層の半径方向外側に配されるバンド層と、
前記トレッド部の半径方向内面に取り付きかつタイヤ周方向にのびるスポンジ材からなる帯状の制音体とを具える空気入りタイヤであって、
前記制音体は、そのタイヤ軸方向の巾ＷＡがトレッド接地巾ＴＷの４０〜７０％であり、
しかも前記バンド層は、有機繊維のバンドコードをタイヤ周方向に対して１０度以下の角度で螺旋状に巻回させた２枚のバンドプライからなり、かつこの２枚のバンドプライが半径方向内外で重なり合うことにより２層となる重複部を有するとともに、
前記重複部は、前記トレッド接地巾ＴＷの１０〜２５％の被覆巾ＷＢにて前記ベルト層のタイヤ軸方向外端部を覆い、
しかも該重複部のタイヤ軸方向外端は、前記ベルト層のタイヤ軸方向外端Ｆと同位置又はそれよりタイヤ軸方向外側に位置するとともに、該重複部のタイヤ軸方向内端は、前記制音体のタイヤ軸方向外端Ｅからタイヤ軸方向外側に距離ＬＣを隔たり、かつこの距離ＬＣを前記トレッド接地巾ＴＷの５〜２０％としたことを特徴としている。

又請求項２の発明では、前記ベルト層は、スチールコードをタイヤ周方向に対して２０〜３０度の角度で傾斜配列した２枚のベルトプライからなり、かつ該ベルトプライは、ベルトコードの傾斜の向きを互いに違えて重置されることを特徴としている。

バンド層による拘束力を高めて車外騒音を低減させるためには、２枚のバンドプライが重なり合う重複部によるベルト層外端部への被覆巾ＷＢは、広い方が好ましい。又制音体による気柱共鳴の抑制効果を高めて車内騒音を減じるためには、制音体の巾ＷＡは、広い方が好ましい。

しかし、前記被覆巾ＷＢが広くなる、及び／又は制音体の巾ＷＡが広くなると、重複部と制音体とが半径方向内外で重なり合ったり、或いは重複部のタイヤ軸方向内端と制音体のタイヤ軸方向外端との距離ＬＣが小となる。そして本発明者の研究の結果、前記重複部と制音体とが半径方向内外で重なり合う場合、或いは重複部の内端と制音体の外端との距離ＬＣが過小となった場合には、制音体による蓄熱作用の影響で、重複部の内端を起点として損傷が発生しやすくなり、高速耐久性が低下することが判明した。

従って、高速耐久性の観点からは、前記距離ＬＣを充分に確保することが重要であり、そのためには、前記被覆巾ＷＢ、及び／又は制音体の巾ＷＡを減じることが必要となる。しかし、例えば前記被覆巾ＷＢを小さくし過ぎると、バンド層の拘束力が減じ、車外騒音性能及び高速耐久性の低下を招く。又重複部間の領域巾が増してトレッドクラウン部が膨張しやすくなるため、このトレッドクラウン部に対するトレッドショルダー部の接地圧が相対的に減少する。その結果、走行時には該トレッドショルダー部が路面に対して滑りやすくなり、ショルダ摩耗が生じやすくなる。逆に、制音体の巾ＷＡを小さくし過ぎると、制音体による気柱共鳴の抑制効果が発揮されなくなる。

そこで本発明のタイヤでは、敢えて前記被覆巾ＷＢ及び制音体の巾ＷＡを、それぞれ必要最小限の値にとどめて、前記重複部の内端と制音体の外端との距離ＬＣを確保している。そのため、ロードノイズ等の車内騒音を抑制しながら、ショルダー摩耗、車外騒音、及び高速耐久性をバランス良く総合的に改善することができる。

本発明の空気入りタイヤの一実施例の子午断面図である。 空気入りタイヤの一実施例のタイヤ赤道に沿った周方向断面図である。 空気入りタイヤの一部を拡大して示す部分拡大断面図である。 表１で用いた制音体の断面図である。 従来タイヤの一例を示す子午断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１において、本実施形態の空気入りタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、このカーカス６の半径方向外側かつ前記トレッド部２の内部に配されるベルト層７と、該ベルト層７のさらに半径方向外側に配されるバンド層９と、前記トレッド部２の半径方向内面ＴＳに取り付きかつタイヤ周方向にのびるスポンジ材からなる帯状の制音体１０とを少なくとも具備して構成される。

前記カーカス６は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して例えば７５゜〜９０゜の角度で配列した１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａから構成される。このカーカスプライ６Ａは、前記ビードコア５、５間に跨るプライ本体部６ａの両端に、前記ビードコア５の廻りで内側から外側に折り返されるプライ折返し部６ｂを一連に具える。そして、該プライ本体部６ａと折返し部６ｂとの間には、前記ビードコア５からタイヤ半径方向外側に先細状にのびるビード補強用のビードエーペックスゴム８が配置される。カーカスコードとして、本例ではポリエステルコードが採用されるが、これ以外にもナイロン、レーヨン、アラミドなどの有機繊維コードや、必要によりスチールコードも採用することができる。

又ベルト層７は、スチールコードであるベルトコードをタイヤ周方向に対して２０〜３０度の角度で傾斜配列した２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂから形成される。各ベルトプライ７Ａ、７Ｂは、ベルトコードの傾斜の向きを互いに違えて重置され、これによってベルトコードがプライ間相互で交差し、ベルト剛性を高め、トレッド部２の略全巾をタガ効果を有して補強する。本例では、半径方向内側のベルトプライ７Ａを、外側のベルトプライ７Ｂに比べてやや巾広に形成している。

次に、前記バンド層９は、有機繊維のバンドコード、本例ではナイロンコードをタイヤ周方向に対して１０度以下、好ましくは５度以下の角度で螺旋状に巻回させた２枚のバンドプライ９Ａ、９Ｂから形成される。そしてバンド層９は、前記２枚のバンドプライ９Ａ、９Ｂが半径方向内外で重なり合うことによって２層となる重複部１２を具える。

本例では、半径方向内側のバンドプライ９Ａが、前記ベルト層７にその全巾に亘って重置される所謂フルバンドプライ１３として形成され、又半径方向外側のバンドプライ９Ｂが、ベルト層７のタイヤ軸方向外端部のみに重置される所謂エッジバンドプライ１４として形成される場合を例示している。しかしながら、内側のバンドプライ９Ａをエッジバンドプライ１４とし、かつ外側のバンドプライ９Ｂをフルバンドプライ１３とすることもでき、又双方のバンドプライ９Ａ、９Ｂをともにエッジバンドプライ１４とすることもできる。

何れの場合においても、前記重複部１２は、図３に示すように、前記トレッド接地巾ＴＷの１０〜２０％の被覆巾ＷＢにて前記ベルト層７のタイヤ軸方向外端部を被覆している。

このとき、前記重複部１２のタイヤ軸方向外端１２ｏは、前記ベルト層７のタイヤ軸方向外端Ｆと同位置又はそれよりタイヤ軸方向外側に位置するとともに、重複部１２のタイヤ軸方向内端１２ｉは、前記制音体１０のタイヤ軸方向外端Ｅからタイヤ軸方向外側に距離ＬＣを隔たった所に位置している。

次に、前記制音体１０は、スポンジ材により構成される。スポンジ材は、海綿状の多孔構造体であり、例えばゴムや合成樹脂を発泡させた連続気泡を有するいわゆるスポンジそのものの他、動物繊維、植物繊維又は合成繊維等を絡み合わせて一体に連結したウエブ状のものを含むものとする。また前記「多孔構造体」には、連続気泡のみならず独立気泡を有するものを含む。本例の制音体１０には、ポリウレタンからなる連続気泡のスポンジ材が用いられる。

上述のようなスポンジ材は、表面ないし内部の多孔部が振動する空気の振動エネルギーを熱エネルギーに変換して消費させることにより、音（気柱共鳴エネルギー）を小さくし、ロードノイズを低減する。またスポンジ材は、収縮、屈曲等の変形が容易であるため、走行時のタイヤの変形に、実質的な影響を与えない。このため、操縦安定性が悪化するのを防止できる。しかもスポンジ材は、比重が非常に小さいため、タイヤの重量バランスの悪化を防止できる。

スポンジ材として、好ましくはエーテル系ポリウレタンスポンジ、エステル系ポリウレタンスポンジ、ポリエチレンスポンジなどの合成樹脂スポンジ、クロロプレンゴムスポンジ（ＣＲスポンジ）、エチレンプロピレンゴムスポンジ（ＥＤＰＭスポンジ）、ニトリルゴムスポンジ（ＮＢＲスポンジ）などのゴムスポンジを好適に用いることができ、とりわけエーテル系ポリウレタンスポンジを含むポリウレタン系又はポリエチレン系等のスポンジが、制音性、軽量性、発泡の調節可能性、耐久性などの観点から好ましい。

又前記制音体１０は、トレッド部２の半径方向内面ＴＳに固着される底面１０Ａを有する長尺帯状をなし、図２に示すように、タイヤ周方向にのびる。このとき周方向の外端部１０ｅ、１０ｅを互いに突き合わせて略円環状に形成しうる他、同図の如く外端部１０ｅ、１０ｅ間を周方向に離間させても良い。なお離間させるとき、前記外端部１０ｅは、その高さが周方向端に向かって漸減するテーパ部２０とすることが、この外端部１０ｅを起点としたスポンジ材の亀裂損傷を防止する上で好ましい。

又前記制音体１０は、前記外端部１０ｅを除く周方向の各位置で、実質的に同じ断面形状を有する。この断面形状として、走行時の倒れや変形を防止するために、タイヤ軸方向の巾ＷＡに対して高さＨを小とした偏平横長のものが好ましい。特に本例の如く、半径方向内面１０Ｂ側に周方向に連続してのびる凹溝２１を具えるものが好ましい。この凹溝２１は、制音体１０の表面積を増加させ、より多くの共鳴エネルギーを吸収しうるとともに、放熱性を高めてスポンジ材の温度上昇を抑えうる。

そして本発明では、制音体１０のタイヤ軸方向の前記巾ＷＡをトレッド接地巾ＴＷの４０〜７０％、重複部１２によるベルト層７への前記被覆巾ＷＢをトレッド接地巾ＴＷの１０〜２５％、及び重複部１２のタイヤ軸方向内端１２ｉと制音体１０のタイヤ軸方向外端Ｅとの間のタイヤ軸方向距離ＬＣを前記トレッド接地巾ＴＷの５〜２０％に規制している。

なお前記トレッド接地巾ＴＷは、正規リムにリム組みしかつ正規内圧を充填した状態のタイヤに正規荷重を負荷した時に接地しうるトレッド接地面のタイヤ軸方向巾として定義される。又前記「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば "Design Rim" 、或いはＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim"を意味する。前記「正規内圧」とは、前記規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "INFLATION PRESSURE"を意味するが、乗用車用タイヤの場合には１８０ｋＰａとする。又前記「正規荷重」とは、前記規格がタイヤ毎に定めている荷重であり、ＪＡＴＭＡであれば最大負荷能力、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "LOAD CAPACITY"である。

ここで、前記バンド層９による拘束力を高めて車外騒音を低減させるためには、重複部１２によるベルト層７外端部への前記被覆巾ＷＢは、広い方が好ましい。又制音体１０による気柱共鳴の抑制効果を高めて車内騒音を減じるためには、制音体１０の前記巾ＷＡは、広い方が好ましい。

しかし、前記被覆巾ＷＢが広くなる、及び／又は制音体１０の巾ＷＡが広くなると、重複部１２と制音体１０とが半径方向内外で重なり合ったり、或いは重複部１２のタイヤ軸方向内端１２ｉと制音体１０のタイヤ軸方向外端Ｅとの距離ＬＣが小となる。そしてこの場合、重複部１２が、前記制音体１０の蓄熱作用による熱の影響を受け、この重複部１２の内端１２ｉを起点として損傷が発生しやすくなり、高速耐久性の低下を招く。従って、高速耐久性の観点からは、前記距離ＬＣを充分に確保することが重要である。

しかし、そのためには、前記被覆巾ＷＢ、及び／又は制音体の巾ＷＡを減じることが必要となるが、例えば前記被覆巾ＷＢを小さくし過ぎると、バンド層９の拘束力が減じ、車外騒音性能及び高速耐久性の低下を招いてしまう。又重複部１２、１２間の領域巾が増してトレッドクラウン部Ｙｃが膨張しやすくなるため、このトレッドクラウン部Ｙｃに対するトレッドショルダー部Ｙｓの接地圧が相対的に減少する。その結果、走行時には該トレッドショルダー部Ｙｓが路面に対して滑りやすくなり、ショルダ摩耗が生じやすくなる。逆に、制音体１０の巾ＷＡを小さくし過ぎると、制音体１０による気柱共鳴の抑制効果が発揮されなくなる。

そのため本発明は、前記被覆巾ＷＢ及び制音体の巾ＷＡを、それぞれ必要最小限の値にとどめて、前記距離ＬＣを確保している。その結果、ロードノイズ等の車内騒音を抑制しながら、ショルダー摩耗、車外騒音、及び高速耐久性をバランス良くかつ総合的に改善することができる。

即ち、前記被覆巾ＷＢがトレッド接地巾ＴＷの１０％未満では、バンド層９の拘束力が減じ、車外騒音性能及び高速耐久性の低下を招くとともに、ショルダ摩耗が生じやすくなる。逆に、被覆巾ＷＢがトレッド接地巾ＴＷの２５％を越えると、前記距離ＬＣをトレッド接地巾ＴＷの５％以上に確保するのが難しくなる。又前記制音体１０の巾ＷＡがトレッド接地巾ＴＷの４０％未満では、制音体１０による気柱共鳴の抑制効果が充分発揮されなくなり、逆に７０％を越えると、前記距離ＬＣをトレッド接地巾ＴＷの５％以上に確保するのが難しくなる。又前記距離ＬＣがトレッド接地巾ＴＷの５％未満では、前述の如く重複部１２が、制音体１０による熱の影響を受け高速耐久性の低下を招き、逆に２０％を越えると、前記被覆巾ＷＢをトレッド接地巾ＴＷの１０％以上、或いは制音体１０の巾ＷＡをトレッド接地巾ＴＷの４０％以上に設定するのが難しくなり、車外騒音性能、高速耐久性、耐ショルダ摩耗性、車内騒音性の何れかを低下させる。

このような観点から、前記被覆巾ＷＢの下限は、トレッド接地巾ＴＷの１２．５％以上が好ましく、又上限は２０％以下、さらには１７．５％以下が好ましい。又前記制音体１０の巾ＷＡの下限は、トレッド接地巾ＴＷの４５％以上が好ましく、又上限は６０％以下、さらには５５％以下が好ましい。又前記距離ＬＣの下限は、トレッド接地巾ＴＷの７．５％以上が好ましく、又上限は１５％以下、さらには１２．５％以下が好ましい。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

本発明の効果を確認するために、図１の内部構造を有する制音体付きの空気入りタイヤ（タイヤサイズ：１９５／６５Ｒ１５）を表１の仕様に基づいて試作した。そして、それらについて、車外騒音性能、高速耐久性、耐ショルダ摩耗性、車内騒音性についてテストを行うとともに、その結果を５点法にて評価した。

＜空気入りタイヤ＞の共通仕様は次の通りである。
カーカス
プライ数：２枚、
コード：１１００ｄｔｅｘ／２（ＰＥＴ）、
コード角：＋８８度／−８８度、
コード打込み数：５０本／５ｃｍ、
ベルト層
ベルト巾：１５６mm
プライ数：２枚、
ベルトコード：スチールコード（２＋３×０．２０）
コード角：＋２０度／−２０度、
コード打込み数：４０本／５ｃｍ
バンド層
バンドコード：ナイロン（２１００dtex/2）
コード打込み数：５０本／５ｃｍ
制音体
スポンジ材：エーテル系ポリウレタンスポンジ（比重０．０３９）
（（株）イノアック製のＥＳＨ２）
断面形状：図４に示す。
タイヤ周方向の長さ：１８４０mm
両面粘着テープ（恵比寿化成社製「Ｅ７００」）にて貼り付けた。

（１）車外騒音性能：
タイヤをリム（１５×６ＪＪ）、内圧（２００ｋＰａ）で、乗用車（２０００ｃｃ、ＦＦ車）の全輪に装着し、直線状のテストコースにおいて、通過速度を５３km／Ｈとしかつ５０ｍの距離を惰行させるとともに、該テストコースの中間点において走行中心線から横に７．５ｍを隔てて、かつテスト路面から高さ１．２ｍの位置に設置した定置マイクロホンにより通過最大音圧レベルを測定した。評価は従来例を３点とする５点法で表示した。値が大なほど好ましい。

（２）車内騒音性能：
上記車両を用い、ロードノイズ計測路（アスファルト粗面路）を速度６０km／ｈで走行させたときの車内騒音を運転席窓側耳許位置に設置したマイクロホンで採取し、２４０Hz付近の気柱共鳴音のピーク値の音圧レベルを測定した。評価は、従来例を３点とする５点法で表示した。値が大なほど好ましい。

（３）高速耐久性：
ドラム走行試験機を用い、内圧（２８０ｋＰａ）、荷重（４．８３ｋＮ）の条件にて、時速８０ｋｍ／ｈからスタートし、１０分走行毎に１０ｋｍ／ｈづつ速度を増加させ、トレッド部に損傷が発生するまでの走行距離を測定した。評価は、従来例を３点とする５点法で表示した。値が大なほど好ましい。

（４）耐ショルダ摩耗性
上記車両を用い、タイヤテストコースを、２万５千ｋｍ走行し、ショルダー溝における摩耗量を測定した。評価は、従来例を３点とする５点法で表示した。値が大なほど好ましい。

表の如く、実施例のタイヤは、制音体とバンド層との組合せによる、ショルダー摩耗、車外騒音、或いは高速耐久性への悪影響を抑制し、これらを総合的に改善しうるのが確認できる。

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
５ ビードコア
６ カーカス
７ ベルト層
７Ａ、７Ｂ ベルトプライ
９ バンド層
９Ａ、９Ｂ バンドプライ
１０ 制音体
１２ 重複部
ＴＳ 半径方向内面

Claims (2)

1. トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアに至るカーカスの半径方向外側かつ前記トレッド部の内部に配されるベルト層と、
   前記ベルト層の半径方向外側に配されるバンド層と、
   前記トレッド部の半径方向内面に取り付きかつタイヤ周方向にのびるスポンジ材からなる帯状の制音体とを具える空気入りタイヤであって、
   前記制音体は、そのタイヤ軸方向の巾ＷＡがトレッド接地巾ＴＷの４０〜７０％であり、
   しかも前記バンド層は、有機繊維のバンドコードをタイヤ周方向に対して１０度以下の角度で螺旋状に巻回させた２枚のバンドプライからなり、かつこの２枚のバンドプライが半径方向内外で重なり合うことにより２層となる重複部を有するとともに、
   前記重複部は、前記トレッド接地巾ＴＷの１０〜２５％の被覆巾ＷＢにて前記ベルト層のタイヤ軸方向外端部を覆い、
   しかも該重複部のタイヤ軸方向外端は、前記ベルト層のタイヤ軸方向外端Ｆと同位置又はそれよりタイヤ軸方向外側に位置するとともに、該重複部のタイヤ軸方向内端は、前記制音体のタイヤ軸方向外端Ｅからタイヤ軸方向外側に距離ＬＣを隔たり、かつこの距離ＬＣを前記トレッド接地巾ＴＷの５〜２０％としたことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記ベルト層は、スチールコードをタイヤ周方向に対して２０〜３０度の角度で傾斜配列した２枚のベルトプライからなり、かつ該ベルトプライは、ベルトコードの傾斜の向きを互いに違えて重置されることを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。

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