JP5487802B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、空気入りラジアルタイヤに関する。

近年、車両の高級化、静寂化に伴い、空気入りタイヤからの騒音を低減することが求められている。特に、路面の凹凸に起因する振動が、空気入りタイヤ、車軸を介して車室に伝わり、この振動が車室で音となる車室音（以下、「ロードノイズ」と呼ぶ。）を低減することが求められている。

従来、タイヤの円管長さに起因する空洞共鳴現象によって発生する２５０Ｈｚ近傍のロードノイズを低減するために、カーカスプライを挟んでタイヤ外側に位置する外側ゴム層よりも損失正接ｔａｎδが大きい制振ゴム層を備える空気入りタイヤが知られている（特許文献１）。

特開２０００−１２７７０９号公報

上述した従来の公知技術のように、損失正接ｔａｎδが大きい制振ゴム層を備えると、２５０Ｈｚ近傍の空洞共鳴に基づくロードノイズは低減するが、転がり抵抗が増加する。転がり抵抗が増加すると、走行車両の燃費に影響を与える。
本発明は、転がり抵抗の増加を抑制しつつ、ロードノイズを低減する空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明の空気入りタイヤは、トレッド部からサイドウォール部を経てビード部に至るカーカス層と、トレッド部において前記カーカス層よりもタイヤ径方向外側に設けられるベルト層と、を備え、タイヤ最大幅位置とトレッド部との間のタイヤ表面に設けられる、２０℃におけるｔａｎδがサイドゴムよりも高い第１ゴム層と、前記サイドゴムよりもタイヤ内側に設けられる、１００％モジュラスが前記サイドゴムよりも高い第２ゴム層と、を備える。
前記カーカス層は、第１カーカスプライと第２カーカスプライとを備え、第２ゴム層は、第１カーカスプライと第２カーカスプライとの間に位置する。
第１ゴム層の一端は、前記ベルト層の端部よりもタイヤ径方向外側に位置し、トレッド面の最大外径位置からタイヤ最大幅位置までのタイヤ径方向の距離をＬとすると、トレッド面の最大外径位置から第１ゴム層の他端までの距離が０．３Ｌ以上０．８Ｌ以下である。
第２ゴム層のタイヤ径方向内側の端は、タイヤ最大幅位置よりタイヤ径方向外側に位置する。
ここで、第１ゴム層の厚さの最大値は、１．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であることが好ましい。
また、第１ゴム層は、前記トレッド部のタイヤ幅方向の接地端よりもタイヤ径方向内側に位置することが好ましい。

また、第１ゴム層と第２ゴム層とは、タイヤ径方向において５ｍｍ以上重なるように位置することが好ましい。

本発明の空気入りタイヤによれば、転がり抵抗の増加を抑制しつつ、ロードノイズを低減することができる。

第１の実施形態に係る空気入りタイヤのプロファイル断面図である。 第２の実施形態に係る空気入りタイヤのプロファイル断面図である。 第３の実施形態に係る空気入りタイヤのプロファイル断面図である。 従来例の空気入りタイヤのプロファイル断面図である。

＜第１の実施形態＞
以下、第１の実施形態の乗用車用空気入りタイヤについて、詳細に説明する。本実施形態の空気入りタイヤは乗用車用として説明するが、他のカテゴリーの車両に用いることもできる。
まず、図１を参照して、本実施形態の空気入りタイヤの構造を説明する。図１は、本実施形態に係る空気入りタイヤのプロファイル断面図である。本実施形態の空気入りタイヤは、タイヤ赤道線ＣＬに対して対称な構造である。

なお、以下の説明において、タイヤ幅方向とは、空気入りタイヤの回転軸と平行な方向である。また、タイヤ幅方向外方とは、タイヤ幅方向において、タイヤ赤道線ＣＬから離れる方向である。また、タイヤ径方向とは、空気入りタイヤの回転軸と直交する方向である。また、タイヤ周方向とは、空気入りタイヤの回転軸を回転の中心として回転する方向である。また、タイヤ内側とは、タイヤが大気圧と接するタイヤ表面から見て、空気を充填する空洞領域に接するタイヤ内周面の側である。

図１に示されるように、本実施形態の空気入りタイヤは、トレッド部Ａと、ショルダー部Ｂと、サイドウォール部Ｃと、ビード部Ｄと、を備える。
トレッド部Ａは、タイヤ径方向の最も外側に位置し、空気入りタイヤを装着した車両が走行するとき、路面と接触する部分である。

なお、図１に示される空気入りタイヤのタイヤ幅方向の接地端Ｅは、ＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ ２００９（日本自動車タイヤ協会規格）に規定される適用リムに空気入りタイヤを装着し、乗用車用タイヤの場合には、空気圧を２２０ｋＰａ、ＪＡＴＭＡに規定される最大負荷能力の８８％に相当する荷重を負荷した状態において、トレッド面が路面と接地する端部である。乗用車用以外のタイヤの場合は、ＪＡＴＭＡに規定される最大負荷能力に対応する空気圧、最大負荷能力に相当する荷重を負荷した状態において、トレッド面が路面と接地する端部である。

図１に示されるように、本実施形態の空気入りタイヤは、カーカス層２０と、インナーライナー層２６と、ベルト層３０と、トレッドゴム４０と、サイドゴム４２と、ビードコア５０と、ビードフィラー５２と、第１ゴム層６０と、第２ゴム層７０と、を主に有する。
カーカス層２０は、空気入りタイヤの骨格材であり、カーカスコードをゴムで被覆したカーカスプライからなる。本実施形態のカーカス層２０は、第１カーカスプライ２２と第２カーカスプライ２４とを備える。カーカス層２０は、タイヤ赤道線ＣＬを中心として、トレッド部Ａの両側からショルダー部Ｂ、サイドウォール部Ｃを介してビード部Ｄに至り、ビード部Ｄにてタイヤ赤道線ＣＬ側からタイヤ幅方向外方に折り返される。

インナーライナー層２６は、空気透過性の低いゴムであり、カーカス層２０の内周面に接合されている。
トレッド部Ａにおいて、カーカス層２０のタイヤ径方向外側には、ベルト層３０が設けられている。ベルト層３０は、複数のベルトを備える。本実施形態のベルト層３０は、第１ベルト３２と第２ベルト３４とを備える。
ベルト層３０のタイヤ径方向外側には、トレッドゴム４０が設けられている。
サイドウォール部Ｃには、サイドゴム４２が設けられている。
ビード部Ｄには、ビードコア５０とビードフィラー５２が設けられている。

本実施形態の空気入りタイヤは、タイヤ最大幅位置Ｍとトレッド部Ａとの間のタイヤ表面に第１ゴム層６０を備える。具体的には、第１ゴム層６０は、トレッドゴム４０とサイドゴム４２との間のタイヤ表面に設けられる。第１ゴム層６０の２０℃における損失正接ｔａｎδ（以下、「ｔａｎδ」と呼ぶ。）は、サイドゴム４２のｔａｎδよりも高い。例えば、第１ゴム層６０のｔａｎδは０．３０、サイドゴム４２のｔａｎδは０．１６である。なお、ｔａｎδは、ＪＩＳ Ｋ６３９４に準拠して測定される値である。
また、本実施形態の空気入りタイヤは、サイドゴム４２よりもタイヤ内側に第２ゴム層７０を備える。具体的には、第２ゴム層７０は、サイドゴム４２と第２カーカスプライ２４との間に設けられる。第２ゴム層７０の１００％モジュラスは、サイドゴム４２の１００％モジュラスよりも高い。例えば、第２ゴム層７０の１００％モジュラスは６．０ＭＰａ、サイドゴム４２の１００％モジュラスは２．０ＭＰａである。なお、１００％モジュラスは、ＪＩＳ Ｋ６２５１に準拠して測定される値である。

本実施形態の空気入りタイヤは、ｔａｎδがサイドゴム４２よりも大きい第１ゴム層６０をショルダー部Ｂの表面に備え、かつ、１００％モジュラスがサイドゴム４２よりも高い第２ゴム層７０を、サイドゴム４２よりもタイヤ内側に備える。ここで、サイドゴム４２よりもタイヤ内側とは、サイドゴム４２よりもカーカス層２０の位置する側をいい、例えば、第２ゴム層７０は、サイドゴム４２と第２カーカスプライ２４との間に配置される。あるいは、第１カーカスプライ２２と第２カーカスプライ２４との間に配置される。あるいは、第１カーカスプライ２２とインナーライナー２６との間に配置される。
これにより、ショルダー部Ｂの剛性を高めてタイヤのたわみを抑制することで、第１ゴム層６０に起因する転がり抵抗の増加を抑制しつつ、ロードノイズを低減することができる。

ここで、第１ゴム層６０の厚さの最大値は、１．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であることが好ましい。第１ゴム層６０の厚さの最大値が１．５ｍｍ未満であると、ロードノイズを低減する効果が小さくなるためである。一方、第１ゴム層６０の厚さの最大値が３．０ｍｍよりも大きいと、転がり抵抗が増加するためである。本実施形態では、第１ゴム層６０の厚さの最大値を２．０ｍｍとする。

また、第１ゴム層６０のトレッド部Ａの側の端である上端６２（第１ゴム層６０の一端）は、ベルト層３０の端部よりもタイヤ径方向外側に位置することが好ましい。第１ゴム層６０の上端６２がベルト層３０の端部よりもタイヤ径方向内側に位置すると、転がり抵抗を低減する効果が小さくなるためである。
図１に示されるように、トレッド面１０の最大外径位置からタイヤ最大幅位置Ｍまでのタイヤ径方向の距離をＬとする。このとき、トレッド面１０の最大外径位置から第１ゴム層６０の下端６４（第１ゴム層６０の他端）までの距離Ｌ_１が０．３Ｌ以上０．８Ｌ以下であることが好ましい。Ｌ_１が０．３Ｌ未満であると、ロードノイズを低減する効果が小さくなるためである。一方、Ｌ_１が０．８Ｌよりも大きいと、転がり抵抗が増加するためである。本実施形態では、Ｌ_１を０．５Ｌとする。

また、第１ゴム層６０の上端６２は、トレッド部１０のタイヤ幅方向の接地端Ｅよりもタイヤ径方向内側に位置することがより好ましい。すなわち、第１ゴム層６０の上端６２は、路面と接地しないことが好ましい。第１ゴム層６０の上端６２が接地端Ｅよりもタイヤ径方向外側に位置すると、タイヤが著しく摩耗するためである。

第２ゴム層７０は、タイヤ径方向において、ベルト層３０の端部とタイヤ最大幅位置Ｍとの間に位置することが好ましい。すなわち、第２ゴム層７０の上端７２は、ベルト層３０の端部よりもタイヤ径方向内側に位置し、第２ゴム層７０の下端７４は、タイヤ最大幅位置Ｍよりもタイヤ径方向外側に位置することが好ましい。すなわち、トレッド面１０の最大外径位置から第２ゴム層７０の下端７４までの距離Ｌ_２が１．０Ｌ以下であることが好ましい。第２ゴム層７０の上端７２がベルト層３０の端部よりもタイヤ径方向外側に位置すると、ロードノイズを低減する効果が小さくなるためである。また、第２ゴム層７０の下端７４がタイヤ最大幅位置Ｍよりもタイヤ径方向内側に位置すると、ロードノイズを低減する効果が小さくなるためである。本実施形態では、Ｌ_２を０．８Ｌとする。

また、第２ゴム層７０の厚さの最大値は、０．８ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることが好ましい。本実施形態では、第２ゴム層７０の厚さの最大値を１．０ｍｍとする。

なお、本実施形態においては、カーカス層２０は、第１カーカスプライ２２と第２カーカスプライ２４を備える構成としたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、カーカス層２０は、カーカスプライを１層だけ備えるものでもよいし、カーカスプライを３層以上備えるものでもよい。
また、本実施形態においては、ベルト層３０は、第１ベルト３２と第２ベルト３４とを備える構成としたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ベルト層３０は、ベルトを１層だけ備えるものでもよいし、ベルトを３層以上備えるものでもよい。

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態の空気入りタイヤについて、詳細に説明する。図２は、本実施形態に係る空気入りタイヤのプロファイル断面図である。本実施形態の空気入りタイヤは、図１を参照して説明した第１の実施形態の空気入りタイヤと比較して、第２ゴム層７０が設けられる位置が異なる点を除いて、第１の実施形態と同様である。

本実施形態の空気入りタイヤは、第１カーカスプライ２２と第２カーカスプライ２４との間に第２ゴム層７０を備える。これにより、ショルダー部Ｂの剛性を高めてタイヤのたわみを抑制することで、第１ゴム層６０に起因する転がり抵抗の増加を抑制しつつ、第１ゴム層６０によりロードノイズを低減することができる。

なお、本実施形態においては、カーカス層２０は、第１カーカスプライ２２と第２カーカスプライ２４を備える構成としたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ベルト層３０は、ベルトを３層以上備えるものでもよい。

＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態の空気入りタイヤについて、詳細に説明する。図３は、本実施形態に係る空気入りタイヤのプロファイル断面図である。本実施形態の空気入りタイヤは、図１を参照して説明した第１の実施形態の空気入りタイヤと比較して、第１ゴム層６０と第２ゴム層７０との位置関係が異なる点を除いて、第１の実施形態と同様である。

本実施形態の空気入りタイヤは、第１ゴム層６０と第２ゴム層７０とが、タイヤ径方向において５ｍｍ以上重なるように位置する。すなわち、第１ゴム層６０の下端６４は第２ゴム層７０の上端７２よりもタイヤ径方向内側に位置し、かつ、第１ゴム層６０の下端６４と第２ゴム層７０の上端７２とがタイヤ径方向において重なる長さＬ_３が５ｍｍ以上である。本実施形態では、第１ゴム層６０と第２ゴム層７０とが、タイヤ径方向において７ｍｍ重なるように位置する。
これにより、ショルダー部Ｂの剛性を高めてタイヤのたわみを抑制することで、第１ゴム層６０に起因する転がり抵抗の増加を抑制しつつ、ロードノイズを低減することができる。

種々の空気入りタイヤを用いて、本発明の効果を確認する試験を行った。タイヤサイズは、２２５／５０Ｒ１７であり、ＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ ２００９（日本自動車タイヤ協会規格）に規定された空気圧の条件を用いた。荷重条件は、ＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫ ２００９（日本自動車タイヤ協会規格）で規定される条件とした。

（ロードノイズ）
各空気入りタイヤをリムサイズ１６×７ＪＪのホイールに組み付け、空気圧２２０ｋＰａの条件で排気量３０００ｃｃのセダンタイプの車両に装着し、舗装路面を速度８０ｋｍ／ｈで走行している時のロードノイズを、ドライバーが官能評価した。評価結果は、後述する従来例を１００とする指数にて示した。ロードノイズ性能指数が高いほどロードノイズが小さく、騒音性能が優れていることを意味する。ロードノイズ性能指数が１０５以上の場合に、特に優位な効果があると判断した。

（転がり抵抗）
各空気入りタイヤをリムサイズ１６×７ＪＪのホイールに組み付け、空気圧２２０ｋＰａに調整して転がり抵抗試験機に装着し、速度８０ｋｍ／ｈにて転がり抵抗を測定した。評価結果は測定値の逆数を用い、後述する従来例を１００とする指数にて示した。転がり抵抗指数が大きいほど、転がり抵抗が小さいことを意味する。転がり抵抗指数が１０２以上の場合に、特に優位な効果があると判断した。

（従来例、実施例１、比較例１，２）
まず、従来例、実施例１、比較例１，２を用いて、第１ゴム層６０と第２ゴム層７０を設けたときの効果を調べた。
図４は、従来例の空気入りタイヤのプロファイル断面図である。従来例の空気入りタイヤは、図１を参照して説明した第１の実施形態の空気入りタイヤと比較して、第１ゴム層と第２ゴム層とを備えない点を除いて、第１の実施形態と同様である。
実施例１の空気入りタイヤは、図１を参照して説明した第１の実施形態と同様である。実施例１の第１ゴム層６０の厚さの最大値は、２．０ｍｍである。
比較例１の空気入りタイヤは、第２ゴム層７０を備えない点を除いて、実施例１と同様である。
比較例２の空気入りタイヤは、第１ゴム層６０を備えない点を除いて、実施例１と同様である。

従来例、実施例１、比較例１，２におけるロードノイズと転がり抵抗の試験結果を表１に示す。

表１の結果によると、実施例１は、比較例１，２に対して、ロードノイズの低減と転がり抵抗の低減を両立させることができる。これより、第１ゴム層６０と第２ゴム層７０とを設けることにより、転がり抵抗を増加させることなく、ロードノイズを低減できることが分かった。

（実施例２〜５）
次に、実施例２〜５を用いて、第１ゴム層６０の厚さの最大値の効果を調べた。
実施例２〜５の空気入りタイヤは、以下の点を除いて、図１を参照して説明した第１の実施形態と同様である。実施例２〜５は、第１ゴム層６０の厚さの最大値が互いに異なる。実施例２の第１ゴム層６０の厚さの最大値は、１．０ｍｍである。また、実施例３の第１ゴム層６０の厚さの最大値は、１．５ｍｍである。また、実施例４の第１ゴム層６０の厚さの最大値は、３．０ｍｍである。また、実施例５の第１ゴム層６０の厚さの最大値は、３．５ｍｍである。

実施例１〜５におけるロードノイズと転がり抵抗の試験結果を表２に示す。

表２の結果によると、第１ゴム層６０の厚さの最大値が１．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下において、転がり抵抗の増加を抑制しつつ、ロードノイズを低減できることが分かった。これは、第１ゴム層６０の厚さの最大値が１．５ｍｍ未満であると、ロードノイズを低減する効果が小さくなるためである。一方、第１ゴム層６０の厚さの最大値が３．０ｍｍよりも大きいと、転がり抵抗が増加するためである。

（実施例６〜９）
次に、実施例６〜９を用いて、トレッド面１０の最大外径位置から第１ゴム層６０の下端６４までのタイヤ径方向の距離Ｌ_１の効果を調べた。実施例６〜９の空気入りタイヤは、以下の点を除いて、図１を参照して説明した第１の実施形態と同様である。実施例６〜９は、第１ゴム層６０の下端６４の位置が互いに異なる。実施例６のＬ_１は、０．２Ｌである。また、実施例７のＬ_１は、０．３Ｌである。また、実施例８のＬ_１は、０．８Ｌである。また、実施例９のＬ_１は、０．９Ｌである。

実施例１、実施例６〜９におけるロードノイズと転がり抵抗の試験結果を表３に示す。

表３の結果によると、トレッド面１０の最大外径位置から第１ゴム層６０の下端６４までのタイヤ径方向の距離Ｌ_１が０．３Ｌ以上０．８Ｌ以下である場合に、転がり抵抗の増加を抑制しつつ、ロードノイズを低減できることが分かった。これは、Ｌ_１が０．３Ｌ未満であると、ロードノイズを低減する効果が小さくなるためである。一方、Ｌ_１が０．８Ｌよりも大きいと、転がり抵抗が増加するためである。

（実施例１０，１１）
次に、実施例１０，１１を用いて、トレッド面１０の最大外径位置から第２ゴム層７０の下端７４までのタイヤ径方向の距離Ｌ_２の効果を調べた。実施例１０，１１は、第２ゴム層７０の下端７４の位置が互いに異なる点を除いて、図１を参照して説明した第１の実施形態と同様である。実施例１０のＬ_２は、０．８Ｌである。また、実施例１１のＬ_２は、１．２Ｌである。

実施例１、実施例１０，１１におけるロードノイズと転がり抵抗の試験結果を表４に示す。

表４の結果によると、トレッド面１０の最大外径位置から第２ゴム層７０の下端７４までのタイヤ径方向の距離Ｌ_２が１．０Ｌ以下である場合に、転がり抵抗の増加をより抑制しつつ、ロードノイズをより低減できることが分かった。これは、Ｌ_２が１．０Ｌよりも大きいと、ロードノイズを低減する効果が小さくなるためである。

（実施例１２，１３）
次に、実施例１２を用いて、第１カーカスプライ２２と第２カーカスプライ２４との間に第２ゴム層７０を設けたときの効果を調べた。実施例１２の空気入りタイヤは、Ｌ_２を１．０Ｌとした点を除いて、図２を参照して説明した第２の実施形態に係る空気入りタイヤと同様である。
また、実施例１３を用いて、第１ゴム層６０と第２ゴム層７０とを、タイヤ径方向において５ｍｍ以上重なるように設けたときの効果を調べた。実施例１３の空気入りタイヤは、Ｌ_２を１．０Ｌとした点を除いて、図３を参照して説明した第３の実施形態に係る空気入りタイヤと同様である。すなわち、図３に示す長さＬ_３は７ｍｍである。

実施例１２，１３におけるロードノイズと転がり抵抗の試験結果を表５に示す。

実施例１２の試験結果から、第１カーカスプライ２２と第２カーカスプライ２４との間に第２ゴム層７０を備えることにより、転がり抵抗の増加を抑制しつつ、ロードノイズを低減できることが分かった。
また、実施例１３の試験結果から、第１ゴム層６０と第２ゴム層７０とが、タイヤ径方向において５ｍｍ以上重なるように位置することにより、転がり抵抗の増加を抑制しつつ、ロードノイズを低減できることが分かった。

１０ トレッド面
２０ カーカス層
２２ 第１カーカスプライ
２４ 第２カーカスプライ
２６ インナーライナー層
３０ ベルト層
３２ 第１ベルト
３４ 第２ベルト
４０ トレッドゴム
４２ サイドゴム
５０ ビードコア
５２ ビードフィラー
６０ 第１ゴム層
６２ 第１ゴム層の上端
６４ 第１ゴム層の下端
７０ 第２ゴム層
７２ 第２ゴム層の上端
７４ 第２ゴム層の下端
Ａ トレッド部
Ｂ ショルダー部
Ｃ サイドウォール部
Ｄ ビード部
Ｅ 接地端
Ｍ タイヤ最大幅位置
ＣＬ タイヤ赤道線

Claims (4)

1. トレッド部からサイドウォール部を経てビード部に至るカーカス層と、トレッド部において前記カーカス層よりもタイヤ径方向外側に設けられるベルト層と、を備える空気入りタイヤであって、
   タイヤ最大幅位置とトレッド部との間のタイヤ表面に設けられる、２０℃におけるｔａｎδがサイドゴムよりも高い第１ゴム層と、
   前記サイドゴムよりもタイヤ内側に設けられる、１００％モジュラスが前記サイドゴムよりも高い第２ゴム層と、を備え、
   前記カーカス層は、第１カーカスプライと第２カーカスプライとを備え、
   第２ゴム層は、第１カーカスプライと第２カーカスプライとの間に位置し、
   第１ゴム層の一端は、前記ベルト層の端部よりもタイヤ径方向外側に位置し、
   トレッド面の最大外径位置からタイヤ最大幅位置までのタイヤ径方向の距離をＬとすると、トレッド面の最大外径位置から第１ゴム層の他端までの距離が０．３Ｌ以上０．８Ｌ以下であり、
   第２ゴム層のタイヤ径方向内側の端は、タイヤ最大幅位置よりタイヤ径方向外側に位置する、ことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 第１ゴム層の厚さの最大値は、１．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下である、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 第１ゴム層は、前記トレッド部のタイヤ幅方向の接地端よりもタイヤ径方向内側に位置する、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
4. 第１ゴム層と第２ゴム層とは、タイヤ径方向において５ｍｍ以上重なるように位置する、請求項１乃至３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。