JP4870388B2

JP4870388B2 - 乗用車用空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP4870388B2
Application number: JP2005172171A
Authority: JP
Inventors: 隆一上田
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2005-06-13
Filing date: 2005-06-13
Publication date: 2012-02-08
Anticipated expiration: 2025-06-13
Also published as: JP2006347200A

Description

本発明は、いわゆるリムストリップゴムとカーカス層の巻き上げ部との間に、低硬度のクッションゴム層を介在させた乗用車用空気入りタイヤに関し、特に、車両のロードノイズを低減するための技術として有用である。

乗用車等の車両が比較的荒れた路面を走行すると、車両室内にロードノイズと呼ばれる騒音が発生することが知られている。このロードノイズは、タイヤが関係する騒音の１つであり、路面の凹凸がタイヤトレッドを介してタイヤを振動させ、この振動が車軸、サスペンション、車体といった伝播経路を伝播して、最終的に車両室内で騒音を発生させるというものである。

この車室内騒音のうち、１００〜１６０Ｈｚの周波数帯のものは低周波数ロードノイズと称されており、タイヤの振動モードとしては周方向１次モードが関係していると考えられる。この低周波数ロードノイズの対策としては、タイヤ１次固有値を低下させるべく、タイヤ質量を増加させたり、バネ定数を低下させる方法が一般的であった。しかし、この方法では、背反性能として、燃費性能の低下や操縦安定性の低下といった問題が生じる。

また、路面入力を低減させるべく、トレッドゴムの硬度を低下させる方法も知られている。しかし、この方法では、コーナリングパワーが低下して、操縦安定性が低下するといった問題が生じる。

更に、タイヤ質量の増加や操縦安定性の低下が小さく、しかも十分な騒音低減効果を得るべく、カーカス層の巻き返し部に隣接させて、高減衰材料よりなる減衰層を設けた空気入りタイヤが提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかし、高減衰材料をカーカス層の隣接域に配置する方法は、転がり抵抗の悪化や、発熱によるセパレーション等の故障が懸念されるため、汎用性のあるものではない。

また、リム擦れ摩耗の防止、振動乗り心地と騒音低減の両立を図るべく、カーカス層の巻き上げ部の外側のリムフランジとの接触領域にゴム補強層を設け、このゴム補強層のタイヤ半径方向の外方側部分を硬度７０〜８０°とし、内方側部分を硬度６５〜７５°とした空気入りタイヤが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、この構造では、リム擦れを防止するべく、一定以上の硬度のゴム補強層としているため、騒音低減効果が十分とは言えなかった。

特開２００２−２０５５１５号公報特開平６−３４４７３１号公報

そこで、本発明の目的は、リム擦れ摩耗の耐久性、タイヤ質量、コーナリングパワー、操縦安定性などを悪化させずに、十分な騒音低減効果を得ることができる乗用車用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、本発明の乗用車用空気入りタイヤは、一対の環状のビードコアと、そのビードコアで端部側が巻き返されたカーカス層と、そのカーカス層に側面が沿うように前記ビートコアのタイヤ外周側に配設されたビードフィラーとを備える乗用車用空気入りタイヤにおいて、リムフランジとの接触領域にＪＩＳＡ硬度で６５〜８０°のゴム補強層を設けると共に、そのゴム補強層と前記カーカス層の巻き返し部との間に、前記ゴム補強層よりＪＩＳＡ硬度が小さく、ＪＩＳＡ硬度で５０〜７０°のクッションゴム層のみを介在させてあり、前記クッションゴム層は、前記ビードコアの内周側端の高さから前記カーカス層の巻き返し部の先端の範囲に少なくとも配置されていることを特徴とする。なお、本発明におけるＪＩＳＡ硬度等の物性値は、具体的には実施例の測定方法により測定される値である。

本発明の空気入りタイヤによれば、高硬度のゴム補強層とカーカス層の巻き上げ部との間に、低硬度のクッションゴム層を介在させているため、カーカス層からリムへと伝わる振動レベルを低下させることで、低周波数ロードノイズを効率良く低減させることができる。その際、リムフランジとの接触領域には高硬度のゴム補強層を設けているため、リム擦れ摩耗の耐久性が維持され、またトレッドゴムの変更などを伴わないため、タイヤ質量、コーナリングパワー、操縦安定性などを維持することができる。その結果、リム擦れ摩耗の耐久性、タイヤ質量、コーナリングパワー、操縦安定性などを悪化させずに、十分な騒音低減効果を得ることができる乗用車用空気入りタイヤを提供することができる。
前記クッションゴム層は、前記ビードコアの内周側端の高さから前記カーカス層の巻き返し部の先端の範囲に少なくとも配置されているため、カーカス層からリムへと伝わる振動レベルを低下させる効果をより確実に得ることができる。

また、前記クッションゴム層の厚みと前記ゴム補強層の厚みとの比率（前者／後者）は、２０／８０〜８０／２０であることが好ましい。この厚みの比率であると、リム擦れ摩耗の耐久性を良好に維持しつつ、十分な騒音低減効果をより確実に得ることができる。

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、本発明の乗用車用空気入りタイヤの一例を示す半断面図であり、図２は、その乗用車用空気入りタイヤの要部を示す断面図である。

本発明の乗用車用空気入りタイヤは、図１に示すように、一対の環状のビードコア１と、そのビードコア１で端部側が巻き上げられたカーカス層５と、そのカーカス層５に側面が沿うようにビートコア１のタイヤ外周側に配設されたビードフィラー２とを備える。この構造は一般的なタイヤと同じ構造であり、本発明は当該構造を有する何れのタイヤにも適用することができる。

ビードコア１としては、従来よりタイヤに使用されているものが何れも使用でき、タイヤのサイズや種類に応じた形状、断面本数等が適宜採用される。ビードコア１は、通常、ビードワイヤーの集束体として形成され、ビードワイヤーとしては鋼線等が一般的である。このビードコア１によりカーカス層５の端部側が巻き上げられて係止することで、ビード部間がカーカス層５で補強されると共に、ビード部によってタイヤがリム上に強固に嵌着される。

カーカス層５は、本発明の構成を説明する上で、ビードコア１で巻き上げられた巻き上げ部５ａと、ビードコア１に至るまでの非巻き上げ部５ｂと、ビードコア１の周囲の周囲部５ｃとに区分できる。非巻き上げ部５ｂは、ビード部から外周側へ延びるサイドウォール部３からショルダ部、トレッド部４を経て、他方のビード部へと連なる。

カーカス層５の両側にはゴム層が形成され、チューブレスタイヤでは、最内層にインナーライナー層８が形成される。また、カーカス層５のタイヤ外周部には、たが効果による補強を行うベルト層６が配置され、その外周側にトレッドゴム４ａによりトレッド部４が設けられ、その表面にトレッドパターンが形成される。

上記の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）等が挙げられる。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。

また、カーカス層５やベルト層６の構成材料としては、スチールや、ポリエステル、レーヨン、ナイロン、アラミド等の有機系繊維等が使用される。これらの材料は、いずれもゴムとの接着性を高めるべく、通常、表面処理や接着処理等がなされている。

ビードフィラー２としては、従来よりタイヤに使用されているものが何れも使用でき、タイヤのサイズや種類に応じた形状、硬度等が適宜採用できる。ビードフィラー２は、ビード部を補強する機能を有するため、ＪＩＳＡ硬度で７０〜９０°のゴムを使用するのが好ましい。

本発明の乗用車用空気入りタイヤは、上記のような空気入りタイヤにおいて、図１に示すように、リムフランジＲＦとの接触領域にゴム補強層１１を設けると共に、そのゴム補強層１１と前記カーカス層５の巻き返し部５ａとの間にクッションゴム層１０を介在させてあることを特徴とする。ゴム補強層１１は、リムストリップゴムと称されることもある。

ゴム補強層１１は、ＪＩＳＡ硬度が６５〜８０°であり、ＪＩＳＡ硬度が７０〜７５°であることが好ましい。ゴム補強層１１の硬度が６５°未満であると、リム擦れ摩耗の耐久性が不十分となり、ゴム補強層１１の硬度が８０°を超えると、リム組み時や高負荷走行時でのクラックの問題が生じ易くなる。

ゴム補強層１１は、短繊維や長繊維で補強されたものであってもよい。繊維補強されている場合も、複合体としての硬度が上記範囲であればよい。

ゴム補強層１１は、リムフランジＲＦとの接触領域に設けられるが、本発明ではゴム補強層１１が少なくともリムフランジＲＦとの接触領域に設けられていればよい。図１に示す例では、ゴム補強層１１がリムのビードシート部を経由して、ビードコア１の内側にまで延設されている。また、この例では、ゴム補強層１１の上端１１ｂは、リムフランジＲＦの上端より高い位置まで延設されている。

クッションゴム層１０は、ゴム補強層１１よりＪＩＳＡ硬度が小さいものであり、ＪＩＳＡ硬度が５０〜７０°であり、ＪＩＳＡ硬度が５５〜６５°であることが好ましい。クッションゴム層１０の硬度が５０°未満であると、横剛性の低下によって操縦安定性が悪化し、クッションゴム層１０の硬度が７０°を超えると、十分な騒音低減効果を得ることができなくなる。

クッションゴム層１０は、ゴム補強層１１と巻き返し部５ａとの間の何れかの位置に介在していればよいが、ビードコア１の内周側端１ａの高さからカーカス層５の巻き返し部５ａの先端の範囲に少なくとも配置されていることが好ましい。本実施形態では、図１に示すように、クッションゴム層１０の下端１０ａが、ビードコア１の内周側端１ａの高さより低く、またクッションゴム層１０の上端１０ｂが、巻き返し部５ａの先端より高く、ゴム補強層１１の上端１１ｂより高い位置となっている例を示す。このように、クッションゴム層１０がカーカス層５の巻き返し部５ａの先端を覆うように配設されることにより、巻き返し部５ａの先端からのクラック等を防止して耐久性を高めることができる。

また、図２において、クッションゴム層１０の厚みＴ１とゴム補強層４４の厚みＴ２との比率（Ｔ１／Ｔ２）は、２０／８０〜８０／２０であることが好ましく、３０／７０〜７０／３０であることがより好ましい。Ｔ１／Ｔ２が２０／８０未満であると、十分な騒音低減効果を得ることができなくなる傾向があり、Ｔ１／Ｔ２が８０／２０を超えると、リム擦れ摩耗の耐久性が不十分となる傾向がある。

なお、クッションゴム層１０の厚みＴ１の具体的な大きさとしては、十分な騒音低減効果を得る観点から、１．５〜３．５ｍｍが好ましい。また、ゴム補強層４４の厚みＴ２の具体的な大きさとしては、リム擦れ摩耗の耐久性を十分得る観点から、１．５ｍｍ以上が好ましい。

［他の実施形態］
（１）前述の実施形態では、図１に示すような形態でクッションゴム層１０とゴム補強層１１とを配設する例を示したが、本発明では、例えば図３（ａ）〜（ｂ）に示すような構造にしてもよい。

図３（ａ）に示すものは、ゴム補強層１１の下端１１ａが、リムのビードシート部を経由して、ビードトウの位置まで延設されている。また、クッションゴム層１０の上端１０ｂは、カーカス層５の巻き返し部５ａの先端付近に配されている。

図３（ｂ）に示すものは、カーカス層５の巻き返し部５ａの先端がより高い位置に配されており、クッションゴム層１０の上端１０ｂとゴム補強層１１の上端１１ｂとが、巻き返し部５ａの先端がより低い位置に配されている。また、クッションゴム層１０の下端１０ａが、ビードコア１の内周側端１ａの高さより高い位置に配されている。
（２）前述の実施形態では、カーカス層の巻き返し部の外側には、クッションゴム層とゴム補強層のみが配設されている例を示したが、クッションゴム層とゴム補強層との間、またはクッションゴム層とカーカス層の巻き返し部との間に、別の層を介在させてもよい。その場合、例えばクッションゴム層とゴム補強層と中間の硬度を有する中間ゴム層や、ゴム補強層を更に繊維補強する繊維補強層などを設けることが可能である。

（３）前述の実施形態では、カーカス層が１層で形成される例を示したが、カーカス層を複数で形成してもよい。その場合、カーカス層の巻き返し部の何れかのカーカス層とゴム補強層との間に、クッションゴム層を介在させればよい。

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）ゴム硬度
ゴム硬度は、ＪＩＳＫ６２５３のデュロメータ硬さ試験（Ａタイプ）により硬さを測定した。

（２）ロードノイズレベル
試作タイヤをフロントとリア共に空気圧２１０ｋＰａとし、テスト車両（１８００ｃｃの国産ＦＦワゴン車）に装着し、マイクを運転席の耳元に配して６０ｋｍ／ｈの定速走行で、１２５Ｈｚのロードノイズレベルを測定した。測定値は、従来品を基準（ゼロ）とする低減代（ｄＢ）で表示した。

（３）タイヤ質量
タイヤ質量は、従来品のタイヤ質量を１００として指数で表示した（数値が低いほど軽い）。

（４）横剛性
タイヤ剛性試験機において、内圧２１０ｋＰａ、荷重４３０ｋｇｆで測定した。従来品の横剛性を１００として指数で表示した（数値が低いほど小さい）。

（５）コーナリングパワー
所謂フラットベルト式コーナリング試験機において、内圧２１０ｋPa、荷重４３０ｋｇｆ、速度８０ｋｍ/ｈで測定をおこなった。コーナリングパワーは、従来品におけるコーナリングパワーを１００として指数で評価した。当該指数が大きいほどコーナリングパワーが大きく好ましい。

（６）転がり抵抗性能（ＲＣＣ）
後述する試作タイヤをサイズ１５×６−ＪＪのリムに組み付けた後、内圧２１０ｋＰａを充填し、米国の自動車技術者協会試験法ＳＡＥＪ１２６９に準じて転がり抵抗を測定した。転がり抵抗性能は、従来品における転がり抵抗を１００として指数で評価した。当該指数が小さいほど転がり抵抗が小さくて好ましい。

（７）リム擦れ摩耗
リム擦れ摩耗の耐久性をドラム耐久試験機により空気圧１８０ｋＰａ、荷重６１５ｋｇｆ、速度８０ｋｍ/ｈでの条件で評価した。その際の従来品における摩耗量を１００として指数で評価した。当該指数が小さいほどリム擦れ摩耗の耐久性が良好で好ましい。

実施例１
図１に示した構造を有し、ゴム補強層が硬度７５°で、クッションゴム層（厚み比率５０％）が硬度６１°であるサイズ１９５／６５Ｒ１５の試作タイヤを製作し、上記の各性能を評価した。その結果を表１に示す。

実施例２〜５
実施例１において、ゴム補強層の硬度、クッションゴム層の厚み比率と硬度を表１に示す値とする以外は、実施例１と同様にして試作タイヤを製作し、上記の各性能を評価した。その結果を表１に示す。

従来品
実施例１において、クッションゴム層を設けずにゴム補強層のみを設けたこと以外は、実施例１と同様にして試作タイヤを製作し、上記の各性能を評価した。その結果を表１に示す。

比較例１
従来品に対して、トレッドゴムの硬度を６３°に変更する以外は、従来品と同様にして試作タイヤを製作し、上記の各性能を評価した。その結果を表１に示す。

比較例２
実施例１において、クッションゴム層の硬度を８０°とすること以外は、実施例１と同様にして試作タイヤを製作し、上記の各性能を評価した。その結果を表１に示す。

比較例３
実施例１において、ゴム補強層の硬度とクッションゴム層の硬度とを表１に示す値のように逆転させたこと以外は、実施例１と同様にして試作タイヤを製作し、上記の各性能を評価した。その結果を表１に示す。

比較例４
実施例１において、クッションゴム層の硬度を４０°とすること以外は、実施例１と同様にして試作タイヤを製作し、上記の各性能を評価した。その結果を表１に示す。

実施例のタイヤは、高硬度のゴム補強層とカーカス層の巻き上げ部との間に、低硬度のクッションゴム層を介在させているため、リム擦れ摩耗の耐久性、タイヤ質量、コーナリングパワー、操縦安定性などを悪化させずに、十分な騒音低減効果を得ることができる。これに対して、トレッドゴムの硬度を変化させた比較例１では、騒音低減効果が得られるものの、横剛性とコーナリングパワーが低下した。また、クッションゴム層の硬度を高くし過ぎた比較例２では、騒音が増大する結果となった。更に、ゴム補強層の硬度とクッションゴム層の硬度とを逆転させた比較例３では、リム擦れ摩耗の耐久性が悪化した。また、クッションゴム層の硬度を低くし過ぎた比較例４では、横剛性とコーナリングパワーが低下した。

本発明の乗用車用空気入りタイヤの一例を示す半断面図本発明の乗用車用空気入りタイヤの要部を示す断面図本発明の乗用車用空気入りタイヤの他の例を示す要部断面図

符号の説明

１ビードコア
２ビードフィラー
５カーカス層
５ａカーカス層の巻き上げ部
１０クッションゴム層
１１ゴム補強層
ＲＦリムフランジ
Ｔ１クッションゴム層の厚み
Ｔ２ゴム補強層の厚み

Claims

一対の環状のビードコアと、そのビードコアで端部側が巻き返されたカーカス層と、そのカーカス層に側面が沿うように前記ビートコアのタイヤ外周側に配設されたビードフィラーとを備える乗用車用空気入りタイヤにおいて、
リムフランジとの接触領域にＪＩＳＡ硬度で６５〜８０°のゴム補強層を設けると共に、そのゴム補強層と前記カーカス層の巻き返し部との間に、前記ゴム補強層よりＪＩＳＡ硬度が小さく、ＪＩＳＡ硬度で５０〜７０°のクッションゴム層のみを介在させてあり、前記クッションゴム層は、前記ビードコアの内周側端の高さから前記カーカス層の巻き返し部の先端の範囲に少なくとも配置されていることを特徴とする乗用車用空気入りタイヤ。
前記クッションゴム層の厚みと前記ゴム補強層の厚みとの比率（前者／後者）は、２０／８０〜８０／２０である請求項１記載の乗用車用空気入りタイヤ。