JP2013112062A - 制音体付空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストの上昇を抑制しつつ、タイヤの転がり抵抗性能を向上させる。
【解決手段】トレッド部２に路面と接地するトレッドゴム９が配された空気入りタイヤ１と、該空気入りタイヤ１の内腔面Ｎに固着されかつタイヤ周方向にのびる比重が０．０１６〜０．０３５のスポンジ材からなる制音体１０とを具えた制音体付空気入りタイヤＴである。前記トレッドゴム９は、損失正接ｔａｎδが、０．１３〜０．１８である。タイヤ回転軸を含む子午線断面において、前記制音体１０は、タイヤ内腔面Ｎに沿った長さＷが、タイヤ内腔面Ｎと直角な厚さｔよりも大きい横長状である。しかも制音体１０は、前記トレッド部２の接地端Ｔｅを通るタイヤ半径方向線Ｃｎを横切るようにトレッド部２のショルダー側に寄せて配される。
【選択図】図１

Description

本発明は、製造コストの上昇を抑制しつつ、タイヤの転がり抵抗性能を向上させた制音体付空気入りタイヤに関する。

従来、タイヤの転がり抵抗性能を向上するために、トレッド部に配されたトレッドゴムに、損失正接ｔａｎδの小さいゴムを用いることやトレッドゴム自体の変形を小さくすることが知られている。

しかしながら、トレッドゴムの損失正接ｔａｎδを小さくするためには、特殊なゴム材料やポリマー等を使用しなければならず、製造コストが上昇するという問題があった。また、トレッドゴム自体の変形を小さくするために、トレッド部に溝やサイピング等を設けることが効果的であるが、このような溝やサイピングが設けられたタイヤは、放熱効果が大きくなるため、トレッドゴムの温度が過度に低下する傾向がある。一般にゴムの損失正接ｔａｎδは、温度依存性を有し、温度が高いほど小さくなるため、このような低温のトレッドゴムでは、損失正接ｔａｎδが大きくなり、かえって、転がり抵抗が悪化するという問題があった。関連する技術としては、下記特許文献１、２がある。

特開２００５−２１２５２４号公報 特開２００５−１３８７６０号公報

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、空気入りタイヤのタイヤ内腔面に固着されかつタイヤ周方向にのびる制音体の形状や配設位置を特定することを基本として、製造コストの上昇を抑制しつつ、タイヤの転がり抵抗性能を向上させた制音体付空気入りタイヤを提供することを主たる目的としている。

本発明のうち請求項１記載の発明は、トレッド部に路面と接地するトレッドゴムが配された空気入りタイヤと、該空気入りタイヤの内腔面に固着されかつタイヤ周方向にのびる比重が０．０１６〜０．０３５のスポンジ材からなる制音体とを具えた制音体付空気入りタイヤであって、前記トレッドゴムは、損失正接ｔａｎδが、０．１３〜０．１８であり、タイヤ回転軸を含む子午線断面において、前記制音体は、タイヤ内腔面に沿った長さが、タイヤ内腔面と直角な厚さよりも大きい横長状であり、しかも制音体は、前記トレッド部の接地端を通るタイヤ半径方向線を横切るようにトレッド部のショルダー側に寄せて配されることを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、前記制音体のタイヤ軸方向の内端は、前記接地端からタイヤ軸方向内側にトレッド接地幅の１７．５〜２２．５％の位置にあり、前記制音体のタイヤ軸方向の外端は、ビードベースラインからタイヤ断面高さの７０〜７７％の位置にある請求項１記載の制音体付空気入りタイヤである。

また請求項３記載の発明は、前記制音体の厚さは、５〜１０mmである請求項１又は２に記載の制音体付空気入りタイヤである。

本発明の制音体付空気入りタイヤは、トレッド部に路面と接地するトレッドゴムが配された空気入りタイヤと、該空気入りタイヤの内腔面に固着されかつタイヤ周方向にのびる比重が０．０１６〜０．０３５のスポンジ材からなる制音体とを具える。このようなスポンジ材は、該スポンジ材が固着された部分のトレッドゴムの放熱を妨げることにより、ゴムの低温化を抑制する。従って、該トレッドゴムの損失正接ｔａｎδが小さくなり、転がり抵抗性能を向上させる。

また、トレッドゴムには、損失正接ｔａｎδが、０．１３〜０．１８のゴムが用いられる。このように、損失正接ｔａｎδが０．１８以下に特定されるため、走行時のヒステリシスロスを小さくでき、転がり抵抗が向上する。また、損失正接ｔａｎδが０．１３以上に特定されるため、特殊なゴム材料等を使用することがなく、製造コストの上昇が抑制される。

また、タイヤ回転軸を含む子午線断面において、前記制音体は、タイヤ内腔面に沿った長さが、タイヤ内腔面と直角な厚さよりも大きい横長状であるため、制音体の剛性が向上し、タイヤの振動や横揺れによる破断が抑制される。これにより、上述の転がり抵抗の向上効果が確実に発揮される。また、制音体は、前記トレッド部の接地端を通るタイヤ半径方向線を横切るようにトレッド部のショルダー側に寄せて配される。即ち、本発明の制音体は、接地領域が小さく放熱効果が大きい接地端の内方を含んだショルダー側に配されるため、トレッドゴムの温度を高く確保し、転がり抵抗をさらに向上することができる。従って、本発明の制音体付空気入りタイヤは、製造コストを抑制しつつ、タイヤの転がり抵抗を効果的に向上させる。

本発明の制音体付空気入りタイヤの一実施形態を示す断面図である。 図１の制音体付空気入りタイヤの周方向断面図である。 （ａ）乃至（ｄ）は、比較例２乃至５の制音体付空気入りタイヤの右半分断面図である。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は、本実施形態の制音体付空気入りタイヤＴの断面図、図２は、制音体が配される部分の周方向断面図が示される。なお、図１の断面図は、正規リム（図示せず）にリム組みされかつ正規内圧が充填された無負荷の正規状態におけるタイヤ回転軸を含む子午線断面を表す。特に断りがない場合、タイヤ各部の寸法等は、この正規状態で測定された値である。

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、各規格がタイヤ毎に定めているリムであり、ＪＡＴＭＡであれば"標準リム"、ＴＲＡであれば "Design Rim" 、ＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim"となる。また、前記「正規内圧」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、各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" とするが、タイヤが乗用車用である場合には１８０ｋＰａとする。

前記制音体付空気入りタイヤＴは、トロイド状をなす空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」ということがある。）１と、このタイヤ１の内腔面Ｎに固着されかつタイヤ周方向にのびる制音体１０とを含んで構成される。

前記タイヤ１は、チューブレスタイヤであって、トレッド部２と、そのタイヤ軸方向両端からタイヤ半径方向内側にのびる一対のサイドウォール部３と、各サイドウォール部３のタイヤ半径方向内側に配されるビード部４とを具えるとともに、そのタイヤ内腔面Ｎは、空気不透過性ゴムからなるインナーライナゴム８で被覆される。このようなタイヤ１としては、その内部構造やカテゴリーに規制されることなく、種々のタイヤが適用できる。

また、本実施形態のタイヤ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トレッド部２の内部に配されるベルト層７とを具えている。なお、トレッド部２には、適宜排水用の溝Ｇが設けられている。

前記カーカス６は、一対のビードコア５、５間をトロイド状に跨る本体部６ａと、この本体部６ａの両側に連なりかつ前記ビードコア５の回りでタイヤ軸方向内側から外側に折り返された折返し部６ｂとを有する少なくとも１枚、本実施形態では１枚のカーカスプライ６Ａからなる。

前記ベルト層７は、少なくとも２枚、本実施形態では、タイヤ半径方向内、外２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂから構成される。各ベルトプライ７Ａ、７Ｂは、タイヤ赤道Ｃに対して１５〜４０°の角度で傾けられたスチールコード等の高弾性のベルトコードを有する。各ベルトプライ７Ａ、７Ｂは、ベルトコードが互いに交差する向きに重ねられている。

また、本実施形態のトレッド部２には、前記ベルト層７のタイヤ半径方向外側に、路面と接地するトレッドゴム９が配される。

前記トレッドゴム９は、損失正接ｔａｎδが０．１３〜０．１８のゴムとする必要がある。即ち、損失正接ｔａｎδが０．１８を超えると、走行時のヒステリシスロスを小さくできず、転がり抵抗性能が悪化する。また、損失正接ｔａｎδが０．１３未満では、ウェット性能を確保するため、特殊なゴム材料等を使用する必要があり、製造コストが上昇する。なお、転がり抵抗性能と製造コストとをさらにバランス良く向上すため、損失正接ｔａｎδは、好ましくは０．１４以上が望ましく、また好ましくは０．１７以下が望ましい。また、本明細書では、ゴムの損失正接は、粘弾性スペクトロメーターを用い、温度７０℃、周波数１０Hz、初期伸張歪１０％、動歪の振幅±２％の条件で測定した値である。

また、本実施形態のトレッドゴム９は、接地端Ｔｅの外側からタイヤ軸方向内側に連続してのびる。これにより、上述の作用がより効果的に発揮される。なお、トレッドゴム９が、例えばキャップゴムやベースゴム等の複数のゴム層からなる場合は、少なくとも路面と接する最外ゴム層のゴムが、上記損失正接ｔａｎδを満足すれば良い。

なお、前記「接地端」Ｔｅは、前記正規状態のタイヤに、正規荷重を負荷してキャンバー角０度で平面に接地させたときの最もタイヤ軸方向外側の接地位置として定められる。そして、この接地端Ｔｅ、Ｔｅ間のタイヤ軸方向の距離がトレッド接地幅ＴＷとして定められる。また、「正規荷重」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、各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" であるが、タイヤが乗用車用の場合には前記荷重の８８％に相当する荷重とする。

また、前記制音体１０は、海綿状の多孔構造体をなすスポンジ材からなり、本実施形態では例えば、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。このような制音体１０は、該スポンジ材が固着された部分のゴム（本実施形態では、トレッドゴム９）の放熱を妨げることにより、ゴムの低温化を抑制する。従って、制音体１０は、トレッドゴム９の損失正接ｔａｎδを小さくし、転がり抵抗性能を向上させる。

また、本実施形態の制音体１０は、比重が０．０１６〜０．０３５で構成される必要がある。即ち、比重が０．０１６よりも小さくなると、上述のゴムの放熱抑制効果を発揮できない他、制音体１０の耐久性が悪化する。逆に、比重が０．０３５を超えると、製造コストの増加やタイヤの質量が大きくなる。なお、前記スポンジ材の比重は、ＪＩＳＫ６４００の「軟質ウレタンフォーム試験方法」に規定される第５項の「見掛け密度」に準拠して測定された見掛け密度を比重に換算することにより得られた値とする。

また、制音体１０は、前記タイヤ子午線断面において、タイヤ内腔面Ｎに沿った長さＷが、タイヤ内腔面Ｎと直角な厚さｔよりも大きい横長状をなす。このような制音体１０は、剛性が向上し、タイヤの振動や横揺れによる破断が抑制される。これにより、上述の転がり抵抗性能の向上効果が長期間に亘って発揮される。なお、前記作用を効果的に発揮させるため、前記長さＷと厚さｔとの比ｔ／Ｗは、０．０５〜０．５が望ましい。

また、前記厚さｔが小さいと、転がり抵抗性能を向上することができないおそれがあり、逆に前記厚さｔが大きいと、転がり抵抗性能の向上よりも製造コストが過度に上昇するおそれがある。このため、前記厚さｔは、５〜１０mmであるのが望ましい。

また、制音体１０は、トレッド部２の接地端Ｔｅを通るタイヤ半径方向線Ｃｎを横切るようにトレッド部２のショルダー側に寄せて配される必要がある。即ち、本発明の制音体１０は、接地領域が小さく放熱効果が大きい接地端Ｔｅの内方を含んだショルダー側に配されるため、トレッドゴム９の温度がさらに高く確保され、転がり抵抗性能を一層向上することができる。なお、本実施形態の制音体１０は、図１に示されるように、左右夫々の接地端Ｔｅのタイヤ半径方向内側の内腔面Ｎに配された一対からなり、トレッドゴム９の温度がより一層高く確保される。

また、このような制音体１０のタイヤ軸方向の内端１０ｉは、前記接地端Ｔｅからタイヤ軸方向内側にトレッド接地幅ＴＷの１７．５〜２２．５％の位置にあるのが望ましい。即ち、前記内端１０ｉが、接地端Ｔｅからタイヤ軸方内側に過度に遠くなると、トレッドゴム９の放熱抑制効果よりも製造コストの上昇が大きくなるおそれがある。逆に、前記内端１０ｉがタイヤ軸方向外側に配されると、前記放熱抑制効果が発揮されないおそれがある。このため、前記内端１０ｉは、より好ましくはトレッド接地幅ＴＷの１９％以上の位置にあるのが望ましく、また好ましくは２１％以下の位置にあるのが望ましい。なお、接地端Ｔｅから前記内端１０ｉまでのタイヤ軸方向距離がＬ１で示される。

また、同様の観点より、制音体１０のタイヤ軸方向の外端１０ｅは、好ましくはビードベースラインＢＬからタイヤ断面高さＴＨの７０％以上、より好ましくは７２％以上の位置にあるのが望ましく、また好ましくは７７％以下、より好ましくは７５％以下の位置にあるのが望ましい。なお、ビードベースラインＢＬから前記外端１０ｅまでのタイヤ半径方向距離がＬ２で示される。

また、本実施形態の制音体１０は、転がり抵抗性能を確保するために、実質的に同一の断面形状でタイヤ周方向にのびるのが望ましい。なお「実質的」とは、タイヤ周方向の全部に亘り同一の断面形状を含むのは勿論、図２に示されるように、制音具の周方向の両端部１０ｕ、１０ｕの断面形状が、テーパ状である場合を含む。

以上、本発明の空気入りタイヤについて詳細に説明したが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施しうるのはいうまでもない。

図１に示されるトレッド部の基本構成を形成するサイズが１７５／６５Ｒ１５の制音付空気入りタイヤが表１の仕様に基づき試作されるとともに、各試供タイヤのノイズ性能及び排水性能がテストされた。比較例１のタイヤには、制音体が付されていない。また、共通仕様は以下の通りである。
トレッド接地幅ＴＷ：１４８mm
タイヤ断面高さＴＨ：１１５mm
スポンジの比重：０．０２５
テスト方法は、次の通りである。

＜転がり抵抗性能＞
転がり抵抗試験機を用い、下記の条件での転がり抵抗を測定した。結果は、比較例１を１００とする指数で表した。数値が小さいほど転がり抵抗が小さく良好である。
室温：２５℃
内圧：２１０ｋＰａ
荷重：３．９２ｋＮ
速度：８０ｋｍ／ｈ

＜ショルダー部の表面温度＞
上記転がり抵抗試験において、試験終了直前のタイヤ表面の温度が、非接触式の表面温度計により測定された。測定個所は、接地端からタイヤ軸方向内側に１５mmの接地面、及び接地端からタイヤ軸方向外方に１０mmのバットレス面の２か所である。結果は、前記２か所の平均値が表され、数値が大きいほど転がり抵抗性能が良い。

＜製造コスト＞
タイヤ１本を製造するのに要した製造コストが比較例１を１００とする指数で表示されている。数値が小さいほど製造コストが小さく良好である。

テストの結果、実施例のタイヤは、比較例のタイヤに比べて、転がり抵抗性能及び製造コストがバランス良く向上していることが確認できる。また、スポンジの比重を０．０１６〜０．０３５まで変化させて実験を行ったが、同じ結果となった。

１ 空気入りタイヤ
２ トレッド部
９ トレッドゴム
１０ 制音体
Ｎ タイヤ内腔面
Ｔｅ 接地端

Claims (3)

1. トレッド部に路面と接地するトレッドゴムが配された空気入りタイヤと、該空気入りタイヤの内腔面に固着されかつタイヤ周方向にのびる比重が０．０１６〜０．０３５のスポンジ材からなる制音体とを具えた制音体付空気入りタイヤであって、
   前記トレッドゴムは、損失正接ｔａｎδが、０．１３〜０．１８であり、
   タイヤ回転軸を含む子午線断面において、
   前記制音体は、タイヤ内腔面に沿った長さが、タイヤ内腔面と直角な厚さよりも大きい横長状であり、
   しかも制音体は、前記トレッド部の接地端を通るタイヤ半径方向線を横切るようにトレッド部のショルダー側に寄せて配されることを特徴とする制音体付空気入りタイヤ。
2. 前記制音体のタイヤ軸方向の内端は、前記接地端からタイヤ軸方向内側にトレッド接地幅の１７．５〜２２．５％の位置にあり、
   前記制音体のタイヤ軸方向の外端は、ビードベースラインからタイヤ断面高さの７０〜７７％の位置にある請求項１記載の制音体付空気入りタイヤ。
3. 前記制音体の厚さは、５〜１０mmである請求項１又は２に記載の制音体付空気入りタイヤ。

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