JP2002096608A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】タイヤ構造を変更することによりタイヤモード
周波数を低下させ空洞共鳴音を低減できる空気入りタイ
ヤを得る。 【解決手段】ベルト幅ＢＷの内側ベルト層２６と、ベル
ト幅０．８ＢＷ以下の外側ベルト層２８を備え、少なく
とも２層のベルト層のうち一層のベルト層のベルト幅を
狭くすることにより、重量の低下をできるだけ抑制する
とともに、トレッド部３２の剛性を大きく低下すること
ができる。これによりタイヤモード周波数を低下するこ
とができ空洞共鳴周波数とほぼ一致させることができる
ため、車軸力を打ち消すことができ空洞共鳴音を低減で
きる。このように、本発明ではタイヤ構造を変更するこ
とにより、容易に空洞共鳴音すなわち騒音を低減するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空洞共鳴音を低減
することができる空気入りタイヤに関する。

【０００２】

【従来の技術】空気入りタイヤはその構造上、タイヤ内
部の円管長さに起因する空洞共鳴現象を有することが知
られている。そしていずれの乗用車タイヤもその周長さ
から空洞共鳴周波数は２００Ｈｚ〜２７０Ｈｚ辺りに存
在し、空洞共鳴であるがために車軸に伝達される際には
それ以外の帯域と異なり鋭いピークとなり不快な車室内
騒音の一因となる。

【０００３】ここで、上記騒音は発生要因が空気の共鳴
であることから空気入りタイヤでは不可避な現象であ
り、この騒音を改良する従来の改良手法としては例えば
タイヤ内部にスポンジを挿入するようなタイヤ内部の音
場に対策を施す方法しか無かった。

【０００４】しかしながら、上記タイヤ内部の音場に対
策する手法は、タイヤが製品となった後にスポンジを装
着する手法であり、タイヤ構造を変更して改良するもの
ではないため、上記スポンジを装着するのに手間がかか
りコストも増加する問題がある。

【０００５】そこで、種々の研究の結果、タイヤモード
が空洞共鳴に影響を与えることを発見し、３００〜５０
０Ｈｚにあるタイヤ振動モード周波数を低下させれば、
問題となっている空洞共鳴（２５０Ｈｚ付近）の音も低
減できることが判明した。これにより、タイヤ構造を変
更することによって空洞共鳴を改良することができるこ
ととなる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明では、上記事実
を考慮し、タイヤ構造を変更することにより、タイヤモ
ード周波数を低下させ空洞共鳴の音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を課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の空気入
りタイヤでは、１対のビードコアと、タイヤ赤道線に対
して傾斜したコードを有し前記ビードコアにトロイド状
に跨る少なくとも１層のカーカス層と、前記カーカス層
のタイヤ半径方向外側に配置された少なくとも２層のベ
ルト層と、前記ベルト層のタイヤ径方向外側に配置され
たトレッドゴムと、を備えた空気入りタイヤであって、
ベルト幅ＢＷのベルト層と、ベルト幅０．８ＢＷ以下の
ベルト層を備えたことを特徴とする。

【０００８】次に、請求項１に記載の空気入りタイヤの
作用効果について説明する。

【０００９】空洞共鳴に起因する騒音を改良すべく検討
を重ねた結果、３００〜５００Ｈｚに存在するタイヤモ
ード（タイヤ断面幅方向４節のモード）を低減すれば、
タイヤ内部の音場に効果的に作用して問題の騒音も低減
できることが判明した。

【００１０】この理由として、タイヤトレッド部を加振
して車軸力を測定してみると、空洞共鳴の成分はトレッ
ド加振方向と同相で車軸力が発生するが、該当タイヤモ
ード（タイヤ断面幅方向４節のモード）に起因する車軸
力はトレッド加振方向と逆相で発生することから、この
両者は路面入力に対しては逆相で車軸力を発生している
ことが判った。そのため両者の周波数が一致する方向に
なるほど上記車軸力が打ち消されると考えることができ
る。

【００１１】さらに、一般的な空気入りラジアルタイヤ
での空洞共鳴周波数と当該タイヤモード周波数の関係
は、空洞共鳴周波数が低くタイヤモード周波数が高い関
係にある。ここで、空洞共鳴周波数はタイヤ内部の円管
長さによって決定されるためタイヤサイズが一定の場合
にはタイヤ構造によらず略一定となるため、空洞共鳴周
波数を高くするよりも、タイヤモード周波数の方を低下
させることが改良課題となる。そして、タイヤモード周
波数を低減するためにさらに解析を進めた結果、そのモ
ード形態からトレッド部の剛性を低下させるのが効果的
であることが判明した。

【００１２】一方、タイヤトレッド部は主にトレッドゴ
ム、ベルト層、プライ層から構成されている。ここで、
トレッド部の剛性に対して支配的なのは一般的にスチー
ルコードを用いて交錯層を形成するベルト層である。こ
のため、ベルト層の幅を狭くすることでトレッド部の剛
性を低下させることができる。

【００１３】ところで、ベルト層の幅を一律に狭くする
とトレッド部の剛性は低下するが、重量も小さくなるた
めタイヤモード周波数を効果的に低下させることはでき
ない。

【００１４】そこで、本発明の空気入りタイヤように、
ベルト幅ＢＷのベルト層と、ベルト幅０．８ＢＷ以下の
ベルト層を備え、少なくとも２層のベルト層のうち一層
のベルト層のベルト幅を狭くすることにより、重量の低
下をできるだけ抑制するとともに、トレッド部の剛性を
大きく低下することができる。

【００１５】これにより、タイヤモード周波数を低下す
ることができ空洞共鳴周波数とほぼ一致させることがで
きるため、上記車軸力を打ち消すことができ、空洞共鳴
音を低減できる。

【００１６】このように、本発明ではタイヤ構造を変更
することにより、容易に空洞共鳴音、すなわち騒音を小
さくすることができる。

【００１７】逆に、ベルト幅が０．８ＢＷよりも広いベ
ルト層だけであれば、トレッド部の剛性を効果的に低下
させることができないため不適切となる。

【００１８】なお、タイヤモード周波数を低下させるた
めには、トレッド部以外の部分の剛性を変化させてもよ
くタイヤ重量を増加させてもよい。しかし、トレッド部
以外の部分で剛性を低下させる場合には、元々剛性が小
さいため構造を変更することによる剛性低下率が小さく
あまり効果的ではない。

【００１９】また、タイヤ重量を増加させる場合には、
剛性を増加させずに局所的に重量を大きく増加させるこ
とは困難である。例えば、タイヤのサイドゴム層の厚さ
を大きくすることで重量増を行っても、サイドゴム層の
厚さが大きくなるため断面２次モーメントが大きくなり
曲げ剛性も増加するため重量増の効果を効率良く得るこ
とはできない。また、タイヤの重量を増加すると、車両
の燃費性の面からも望ましくない。

【００２０】請求項２に記載の空気入りタイヤでは、ト
レッドゴム表面にはタイヤ周方向に延びる周方向溝が複
数形成され、ベルト幅０．８ＢＷ以下の前記ベルト層の
タイヤ幅方向の両端部の位置と前記周方向溝の位置を一
致させたことを特徴とする。

【００２１】次に、請求項２に記載の空気入りタイヤの
作用効果について説明する。

【００２２】タイヤのトレッド部の剛性に対して寄与す
るものとして、ベルト層のタイヤ径方向外側に位置する
トレッドゴムの厚さがある。

【００２３】ここで、トレッドゴム表面にタイヤ周方向
に沿って周方向溝が形成されているタイヤでは、トレッ
ド部のタイヤ赤道線近傍が局所的に変形する場合（タイ
ヤ断面幅方向４節のモード形態をとる場合）には、トレ
ッドゴムが最も薄い部分である周方向溝部分の剛性がト
レッド部の他の部分よりも小さいため、周方向溝部分が
大きく変形することになる。

【００２４】そこで、本発明のように、ベルト幅０．８
ＢＷ以下のベルト層のタイヤ幅方向の両端部の位置と周
方向溝の位置を一致させたことにより、周方向溝部分の
剛性をさらに低下させることができる。

【００２５】この結果、トレッド部の幅方向剛性が低下
するため、問題としているタイヤ断面幅方向４節のモー
ド周波数をさらに低下させることができ、より効果的に
空洞共鳴音を低減できる。

【００２６】請求項３に記載の空気入りタイヤでは、空
気入りタイヤのタイヤ最大幅は１．２ＢＷ以下であるこ
とを特徴とする。

【００２７】次に、請求項３に記載の空気入りタイヤの
作用効果について説明する。

【００２８】上記請求項１に記載した発明では１層のベ
ルト層のベルト幅を狭くしたが、ベルト幅を狭くすると
タイヤを周方向に拘束する剛性が低下するため、内圧充
填時のタイヤ変形がトレッド部のタイヤ赤道線近傍に対
してショルダー部で大きくなり、車両の操縦性能、摩耗
性能に悪影響を及ぼすおそれがある。これを回避するた
めに、トレッド部の厚さを調整して、金型（モールド）
のトレッド曲率半径を小さくすることが一般的である
が、本発明のようにベルト層の剛性を大きく低下させた
場合には必要なトレッドゲージを確保できない問題があ
る。

【００２９】そこで、本発明のように、空気入りタイヤ
のタイヤ最大幅を１．２ＢＷ以下と狭くすることによ
り、内圧充填時のタイヤの変形を制御することができ
る。

【００３０】すなわち、空気入りタイヤのタイヤ最大幅
を狭くしたことにより、タイヤのバットレス部〜サイド
部をタイヤ軸方向内側に位置させることができる。この
ため、従来のタイヤのように内圧充填時にタイヤ軸方向
内側に変形するはずのバットレス部〜サイド部を内圧充
填時にタイヤ軸方向外側に変形させることができる。こ
の結果、ショルダー部がバットレス部に引張られタイヤ
径方向外側に変形することが抑制されるため、タイヤ変
形が操縦性能、摩耗性能に悪影響を及ぼすことを回避す
ることができる。

【００３１】逆に、空気入りタイヤのタイヤ最大幅を
１．２ＢＷよりも大きくすると、ショルダー部のタイヤ
径方向外側への変形を効果的に抑制できなくなるため不
適切となる。

【００３２】請求項４に記載の空気入りタイヤでは、空
気入りタイヤのタイヤ最大幅を示す部分の高さは、該空
気入りタイヤの最大高さをＴＨとした場合に、０．４５
ＴＨ以下であることを特徴とする。

【００３３】次に、請求項４に記載の空気入りタイヤの
作用効果について説明する。

【００３４】空気入りタイヤのタイヤ最大幅を示す部分
の高さを空気入りタイヤの最大高さをＴＨとした場合に
０．４５ＴＨ以下としたことにより、請求項３に記載し
た発明と同様に、ショルダー部がバッドレス部に引張ら
れタイヤ径方向外側に変形することが抑制されるため、
タイヤ変形が操縦性能、摩耗性能に悪影響を及ぼすこと
を回避することができる。

【００３５】逆に、空気入りタイヤのタイヤ最大幅を示
す部分の高さを０．４５ＴＨよりも高くすれば、ショル
ダー部のタイヤ径方向外側への変形を効果的に抑制でき
なくなるため不適切となる。

【００３６】なお、タイヤの高さとは、従来から周知の
ようにタイヤ断面のリム基準面上からタイヤ径方向に沿
って測定した距離を指す。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の一実施形態に係る空気入りタイヤについて説明す
る。図１は本発明の空気入りタイヤの断面図である。

【００３８】先ず、本発明である空気入りタイヤの全体
構造について説明する。

【００３９】図１に示すように、空気入りタイヤ１０
（以下、適宜「タイヤ１０」と略称する。）は、１対の
ビードコア１２と、１対のビードコア１２にトロイド状
に跨るカーカス１４を有している。このカーカス１４
は、１枚のカーカスプライ（カーカス層）１６から構成
されている。このカーカスプライ１６は、タイヤ赤道線
に対して７０〜９０度傾斜したコードがゴムコーティン
グされて構成されている。なお、カーカスプライ１６は
１枚に限られず複数枚あってもよい。

【００４０】カーカスプライ１６は、ビードコア１２の
回りをタイヤ軸方向内側から外側へ向けて折返されてい
る。このカーカスプライ１６の本体部１６Ａと折返部１
６Ｂとの間には、ビード部２０の剛性を確保するため
に、比較的硬度の高いゴムからなるスティフナ２２が配
設されている。また、カーカス１４のタイヤ軸方向外側
にはサイドゴム層２４が形成されている。一方、カーカ
ス１４のタイヤ軸方向内側にはインナーライナー３４が
形成されている。

【００４１】カーカス１４のタイヤ径方向外側には、内
側ベルト層２６がカーカス１４と接触して設けられてい
る。また、内側ベルト層２６のタイヤ径方向外側には、
外側ベルト層２８が設けられている。これら内側ベルト
層２６及び外側ベルト層２８は、比較的小さな角度で互
いに交差したコードをゴムコーティングして構成されて
いる。本実施形態では、内側ベルト層２６及び外側ベル
ト層２８の２層からなる交錯層を例示したが、これに限
られず３層以上のベルト層を設けてもよい。

【００４２】ここで、内側ベルト層２６のベルト幅はＢ
Ｗに設定されており、そのタイヤ幅方向両端部はショル
ダー部３０まで延びている。

【００４３】一方、外側ベルト層２８のベルト幅Ｓは
０．８ＢＷ以下に設定されており、そのタイヤ幅方向の
両端部はトレッド部３２を構成するトレッドゴム３３表
面にタイヤ周方向に沿って形成された主溝３４近傍まで
延びている。

【００４４】なお、内側ベルト層２６及び外側ベルト層
２８のベルト幅とは、タイヤ軸方向両端部間を回転軸に
沿って平行に測定した距離を指す。

【００４５】また、タイヤ１０のタイヤ最大幅Ｈは、
１．２ＢＷ以下に設定されている。

【００４６】また、タイヤ１０のタイヤ最大幅Ｈを示す
部分の高さＭは、タイヤ１０の最大高さをＴＨとした場
合に、０．４５ＴＨ以下に設定されている。

【００４７】なお、タイヤ１０の高さとは、タイヤ断面
のリム基準面ｌ（タイヤ高さの測定において周知の基準
面）上からタイヤ径方向に沿って測定した距離を指す。

【００４８】次に、本発明の空気入りタイヤ１０の作用
及び効果について説明する。

【００４９】従来技術において空洞共鳴音を低減する手
段として、タイヤ構造を改良することにより行うことは
不可能と考えられていた。

【００５０】しかしながら、本発明に至る種々の研究の
結果、タイヤモードが空洞共鳴に影響を与えることを発
見し、３００〜５００Ｈｚにあるタイヤモード（タイヤ
断面幅方向４節のモード）を低減すれば、問題となって
いる空洞共鳴（２５０Ｈｚ付近）の音も低減できること
が判明した。

【００５１】この理由として、トレッド部を加振して車
軸力を測定してみると、空洞共鳴の成分はトレッド加振
方向と同相で車軸力が発生するが、該当タイヤモード
（タイヤ断面幅方向４節のモード）に起因する車軸力は
トレッド加振方向と逆相で発生することから、この両者
は路面入力に対しては逆相で車軸力を発生していること
が判った。そのため両者の周波数が一致する方向になる
ほど上記車軸力が打ち消されると考えることができる。

【００５２】一般的な空気入りラジアルタイヤでの空洞
共鳴周波数とタイヤモード周波数の関係は、空洞共鳴周
波数が低くタイヤモード周波数が高い関係にある。

【００５３】ここで、空洞共鳴周波数はタイヤ内部の円
管長さによって決定されるためタイヤサイズが一定の場
合にはタイヤ構造によらず略一定となるため、空洞共鳴
周波数を高くするよりも、タイヤモード周波数の方を低
下させることが改良課題となる。そして、タイヤモード
周波数を低減するためにさらに解析を進めた結果、その
モード形態からトレッド部の剛性を低下させるのが効果
的であることが判明した。

【００５４】そこで、本発明の空気入りタイヤ１０のよ
うに、２層のベルト層のうち外側ベルト層２８のベルト
幅Ｓを０．８ＢＷ以下として狭くすることにより、重量
の低下をできるだけ抑制するとともに、トレッド部３２
の剛性を大きく低下することができる。これにより、タ
イヤモード周波数を低下することができ空洞共鳴周波数
と一致させることができるため、上記車軸力を打ち消す
ことができ、空洞共鳴音を低減できる。

【００５５】特に、外側ベルト層２８のタイヤ幅方向両
端部を主溝３４近傍に位置させることにより、主溝３４
部分のトレッド部３２の剛性をさらに低下させることが
できる。この結果、タイヤモード周波数をさらに低下さ
せることができ、より効果的に空洞共鳴音を低減でき
る。

【００５６】次に、内圧充填時におけるタイヤ１０の変
形について説明する。

【００５７】先ず、図２に示すように、従来のタイヤ５
０では、内圧充填時において、バットレス部５２〜サイ
ド部５４にかけてはタイヤ軸方向内側（矢印Ａ方向）に
変形するとともに、ショルダー部５６はタイヤ径方向外
側（矢印Ｂ方向）に向かって大きく変形する（２点鎖線
参照）。このようにショルダー部５６が大きく変形する
と、操縦性能、摩耗性能に悪影響を及ぼすため問題とな
る。

【００５８】本発明では、タイヤ１０のタイヤ最大幅Ｈ
は１．２ＢＷ以下に設定し、かつそのタイヤ最大幅Ｈを
示す部分の高さＭがタイヤ１０の最大高さをＴＨとした
場合に０．４５ＴＨ以下に設定されているため、内圧充
填時にショルダー部３０がタイヤ径方向外側に大きく突
出するのを抑制できる。

【００５９】すなわち、図３に示すように、タイヤ１０
の形状を上記のように設定することにより、内圧充填時
にタイヤ幅方向内側に変形するはずのバットレス部３６
〜サイド部３８がタイヤ幅方向外側（矢印Ｃ方向）に変
形する（２点鎖線参照）。このとき外側に変形したバッ
トレス部３６によりショルダー部３０が引張られるた
め、ショルダー部３０のタイヤ径方向外側（矢印Ｂ方
向）への変形が抑制される（２点鎖線参照）。

【００６０】この結果、車両の操縦性を安定させること
ができ、特にショルダー部３０近傍に生じる摩耗を効果
的に抑制することができる。 （試験例）次に、本発明のタイヤを用いた試験例につい
て説明する。

【００６１】本発明の構成を備えたタイヤサイズ１９５
／６５Ｒ１４の発明タイヤ（構造は２ｓｔｅｅｌ＋１Ｐ
Ｈ）、比較タイヤ及び従来タイヤを用いて、ハンマーに
よるインパクト試験及び実車実走による車内音測定試験
を行った。

【００６２】この実車実走による車内音測定試験では、
２０００ＣＣクラスの乗用車に２名乗車して、荒れたア
スファルト路を速度５０ｋｍ／ｈで走行し、ドライバー
の耳元で騒音を測定した。

【００６３】ここで、本試験で用いた本発明のタイヤで
は、ベルト幅１５０ｍｍの内側ベルト、ベルト幅１００
ｍｍの外側ベルトを用い、主溝をタイヤ赤道線からの距
離が６０ｍｍの位置にタイヤ赤道線に関して対称に形成
し外側ベルトのタイヤ幅方向両端部の位置と一致させ
た。

【００６４】一方、従来タイヤでは、内側ベルトのベル
ト幅１５０ｍｍ、外側ベルトのベルト幅１４０ｍｍのベ
ルト層を用いた。

【００６５】これらの各タイヤを１４−６ＪＪのアルミ
リムに組み付け空気圧２００ｋｐａを充填した。

【００６６】なお、従来タイヤと比較タイヤのタイヤ形
状は同じとした。

【００６７】この試験の結果は以下の表１に示すように
なった。

【００６８】

【表１】

【００６９】上記表１に示すように、本発明のタイヤで
は、タイヤ断面幅方向４節のタイヤモード周波数が約３
５Ｈｚ低下し、接地形状も適正であり、かつ車内音をナ
ローバンドの周波数解析することにより空洞共鳴に起因
するピークレベルが約４ｄＢ低下したことが確認でき
た。

【００７０】

【発明の効果】本発明の空気入りタイヤによれば、１層
のベルト層のベルト幅を狭くするというタイヤ構造を変
更することにより、重量の低下を抑制するとともにトレ
ッド部の剛性を低下させることができる。この結果、タ
イヤモード周波数を低下することができ、空洞共鳴音
（騒音）を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の空気入りタイヤのタイヤ
幅方向の断面図である。

【図２】内圧充填時における従来タイヤの変形図であ
る。

【図３】内圧充填時における本発明の一実施形態に係る
空気入りタイヤの変形図である。

【符号の説明】

１０ 空気入りタイヤ １２ ビードコア １６ カーカス層 ２６ 内側ベルト層（ベルト層） ２８ 外側ベルト層（ベルト層） ３３ トレッドゴム ３４ 主溝（周方向溝）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １対のビードコアと、タイヤ赤道線に対
   して傾斜したコードを有し前記ビードコアにトロイド状
   に跨る少なくとも１層のカーカス層と、前記カーカス層
   のタイヤ半径方向外側に配置された少なくとも２層のベ
   ルト層と、前記ベルト層のタイヤ径方向外側に配置され
   たトレッドゴムと、を備えた空気入りタイヤであって、 ベルト幅ＢＷのベルト層と、ベルト幅０．８ＢＷ以下の
   ベルト層を備えたことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 【請求項２】 前記トレッドゴム表面にはタイヤ周方向
   に延びる周方向溝が複数形成され、 ベルト幅０．８ＢＷ以下の前記ベルト層のタイヤ幅方向
   の両端部の位置と前記周方向溝の位置を一致させたこと
   を特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 【請求項３】 前記空気入りタイヤのタイヤ最大幅は、
   １．２ＢＷ以下であることを特徴とする請求項１又は２
   に記載の空気入りタイヤ。
4. 【請求項４】 前記空気入りタイヤのタイヤ最大幅を示
   す部分の高さは、該空気入りタイヤの最大高さをＴＨと
   した場合に、０．４５ＴＨ以下であることを特徴とする
   請求項３に記載の空気入りタイヤ。