JP3950088B2 - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、高周波数帯域のロードノイズのみならず、低周波数帯域のロードノイズをも低減しうる空気入りラジアルタイヤに関する。

従来より、高速耐久性の改善を目的として、空気入りラジアルタイヤのべルト層の外側に、ナイロン等の有機繊維のバンドコードを螺旋状に巻回してなるバンド層を設けることが行われている。そして、このような構造を採用することにより、タイヤの共振周波数が増加し、２５０Ｈｚ以上の高周波数帯域においてロードノイズが低減されることが知られている。そして出願人は、バンドコードとして、より高いモジュラスのコ一ドを使用するとともに、トレッド中央領域のバンド層の特性を制限することにより、通過騒音の悪化を伴うことなくロ一ドノイズを低減しうる空気入りタイヤを提案している（特許文献１、２参照）。しかしながら、従来のバンド層を有するタイヤにおいては、高周波数帯域のロードノイズの低減を行うと、逆に１２５Ｈｚ〜１６０Ｈｚ程度の低周波数帯域のロードノイズを低減することが容易でなくなり、車両のもつ周波数特性によっては、逆に悪化するという問題も発生していた。

特開２００２−１３７６０６号公報 特開２００２−１４８１４号公報

そこで発明者は、更にバンドコ一ドの巻き方につき鋭意研究を行った。その結果、従来技術の流れのように、高モジュラスのコ一ドをより拘束力を高めるように巻き付けるのではなく、高モジュラスのコ一ドをあまり延びないように緩く巻きつけることにより、高周波数帯域のノ一ドノイズのみでなく、低周波数帯域のロードノイズをも低減しうることを見出し、本発明を完成させたのである。

本発明は、バンドコードの断面積Ｓ、伸び２％時におけるモジュラスＭ、及びバンド層の１ｃｍ巾当たりのバンドコードの配設密度Ｄによって定まるバンド層の伸び抗力値Ｋ、及びリム組みしていない自然状態でのタイヤ内におけるバンドコードの伸び率を特定することを基本として、高周波数帯域のノ一ドノイズのみでなく、低周波数帯域のロードノイズをも低減しうる空気入りラジアルタイヤを提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、トレッド部の内方かつカーカスの外側に配されるベルト層と、このベルト層の両端部かつその外側に配される両側のエッジバンドプライからなるバンド層とを具える空気入りラジアルタイヤであって、
前記バンド層は、バンドコードの１本当たりの断面積をＳ（単位；mm² ）、伸び２％時におけるモジュラスをＭ（単位；Ｎ／mm² ）、バンド層の１ｃｍ巾当たりのバンドコードの配設密度をＤ（単位；本／cm）としたき、次式
Ｋ＝Ｓ×Ｍ×Ｄ／１００ −−−（１）
で定まる伸び抗力値Ｋ（単位；Ｎ・本／cm）を２７０以上かつ８３０以下とするとともに、
リム組みしていない自然状態でのタイヤ内における前記バンドコードの伸び率Ｔ（％）を０．７５％以上かつ１．２％以下としたことを特徴としている。

又請求項１の発明では、前記バンド層は、３層のエッジバンドプライからなることを特徴としている。

又請求項２の発明では、前記バンド層は、タイヤ軸方向のバンド巾Ｗ１を、前記ベルト層のベルト巾Ｗ２の２％以上かつ２０％以下としたことを特徴としている。

又請求項３の発明では、前記エッジバンドプライは、１〜５本のバンドコードを引揃えてトッピングゴム中に埋設したテープ状の帯状プライを螺旋巻きすることにより形成したことを特徴としている。

本発明は叙上の如く構成しているため、高周波数帯域のノ一ドノイズのみでなく、低周波数帯域のロードノイズをも低減しうる。

以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。

図１において、空気入りラジアルタイヤ１（以下タイヤ１という）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、トレッド部２の内方かつ前記カーカス６の半径方向外側に配されるベルト層７と、該ベルト層７の半径方向外側に配されるバンド層９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赤道Ｃ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。なお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をも採用しうる。

又前記ベルト層７は、ベルトコードをタイヤ赤道Ｃに対して例えば１５〜４５°の角度で配列した２枚以上、本例では２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂから形成され、各ベルトコードがプライ間相互で交差することにより、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強固に補強している。なお半径方向内側のベルトプライ７Ａのプライ巾ＢＷは、外側のベルトプライ７Ｂに比べて巾広をなし、この最大のプライ巾Ｗ２が前記ベルト層７のベルト巾Ｗ２を形成する。なおベルトコードとして、本例ではスチールコードを採用しているが、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、芳香族ポリアミド等の高モジュラスの有機繊維コードも必要に応じて採用しうる。

次に、前記バンド層９は、ベルト層７の外端部かつその外側に配される左右一対のエッジバンド部９Ａ、９Ａからなるとともに、各エッジバンド部９Ａは、３層のエッジバンドプライ１０から形成される。

このエッジバンド部９Ａは、タイヤ軸方向のバンド巾Ｗ１が、ベルト層７の前記ベルト巾Ｗ２の２％以上かつ２０％以下であって、２％未満では、高周波数帯域及び低周波数帯域の双方におけるロ一ドノイズ低減効果が充分に発揮できなくなる。又２０％を越えると、高周波数帯域でのロ一ドノイズ低減効果が若干高まるものの、低周波数帯域でのロ一ドノイズ低減効果が十分に発揮されず、しかもコストの不必要な上昇を招くとともに通過騒音性にも悪影響を及ぼす。

又前記エッジバンドプライ１０は、図２に示すように、１本のバンドコード１１または（本例では）複数本のバンドコード１１を引揃えてトッピングゴム１２中に埋設した小巾テープ状の帯状プライ１３をタイヤ周方向に沿って螺旋巻することにより形成され、このとき、バンドコード１１のタイヤ周方向となす角度は５度以下に設定される。これにより、エッジバンドプライ１０は、継ぎ目のない所謂ジョイントレス構造をなし、タイヤのユニフォミティを高め、かつベルト層７を強固かつ確実に拘束する。なお本例では、例えば１０本程度のバンドコード１１を引き揃えて埋設した巾Ｗａが１０mm程度の帯状プライ１３を用いたものを例示している。ここで、エッジバンドプライ１０による拘束力を適正に確保するためには、前記帯状プライ１３を３周以上巻回することが必要であり、従って、特にバンド巾Ｗ１がベルト層７の前記ベルト巾Ｗ２の１０％以下の場合には、３周以上巻回するために、帯状プライ１３としてバンドコード本数を１〜５本とした巾Ｗａが５ｍｍ以下のものを採用するのが好ましい。

次に、前記バンドコード１１としては、高周波数帯域及び低周波数帯域でのロードノイズ低減効果を得るために、例えばポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、芳香族ポリアミド、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール（ＰＢＯ）等の高モジュラスの有機繊維コード、より具体的には２％モジュラスが８０００Ｎ／mm² 以上、さらには１００００Ｎ／mm² 以上のものを用いるのが好ましい。特にＰＥＮは、エネルギーロス（ tanδ）が低く、かつ温度による物性変化を小とするとともに安価である等の観点から好適に採用できる。

そして本発明では、前記バンド層９は、バンドコード１１の１本当たりの断面積をＳ（単位；mm² ）、該バンドコード１１の伸び２％時におけるモジュラスをＭ（単位；Ｎ／mm² ）、バンド層９の１ｃｍ巾当たりのバンドコードの配設密度をＤ（単位；本／cm）としたき、次式
Ｋ＝Ｓ×Ｍ×Ｄ／１００ −−−（１）
で定まるバンド層の伸び抗力値Ｋ（単位；Ｎ・本／cm）を２７０以上かつ８３０以下とするとともに、
リム組みしていない自然状態でのタイヤ内における前記バンドコード１１の伸び率Ｔ（％）を０．７５％以上かつ１．２％以下に限定している。

なお前記「モジュラスＭ」は、ＪＩＳ Ｌ１０１７の化学繊維タイヤコード試験方法における引張強さ及び伸び率の試験（８．５項）に準拠し、引張速度３０±２ｃｍ／分にて測定した伸び２％における引張弾性率である。

又前記「伸び率Ｔ」とは、リム組みしていない自然状態でのタイヤ内におけるバンドコード１１の伸び率（％）であって、従来的なタイヤの場合、この伸び率Ｔは、１．６％以上、通常２〜４％である。なおタイヤ内に存在しているバンドコード１１の伸び率を実際に測定するのは困難であるため、本明細書では、以下に示す手順にて測定するものとする。

まず図３（Ａ）に示す如く、リム組みしていない自然状態のタイヤ１（内圧は大気圧）のトレッド部２にナイフ等を差し込み、バンドコード１１が表面に露出するようにトレッドゴムＴｇをタイヤ周方向に剥離する。この状態で、タイヤ周方向の一定区間でバンドコード１１の長さＬｂを測定する。前記一定区間は、任意に定めうるが、バンドコード１１の伸び率を精度良く測定するべく、前記長さＬｂが１ｍ以上となるように設定するのが望ましい。

次に図３（Ｂ）に示すように、タイヤ内部で前記長さＬｂをなしていたバンドコード１１を、周囲のゴムとともにバンド層の１／２以上の巾でテープ状のサンプル片Ｙとしてタイヤから剥ぎ取る。サンプル片Ｙのバンドコード１１に付着するゴムについては、極力薄くして剥ぎ取るのが好ましい。そして、このサンプル片Ｙを室温（温度２０℃、湿度６５％）で２４時間放置することにより除荷し、十分に収縮させる。即ち、タイヤ内でのバンドコード１１は、一定の伸びを持った状態であるが、タイヤから該バンドコード１１を取り出すことによってバンドコード１１への負荷が除去され、前記伸びを収縮させうる。そして、各サンプル片Ｙについて、２４時間経過後のバンドコード１１の長さＬａを測定し、
（Ｌｂ−Ｌａ）／Ｌｂ×１００
によりバンドコード１１の収縮率（％）を求め、この平均を取る。そしてこの収縮率を、便宜上、自然状態のタイヤ内でのバンドコードの伸び率Ｔ（％）として用いる。

ここで、前記伸び抗力値Ｋは、バンド層９の単位巾当たりかつ単位長さ当たりの伸びに対する抗力の指標を示す値であって、この値Ｋが大きいほどベルト層７への拘束力は大となる。又前記伸び率Ｔは、自然状態のタイヤの内部においてバンドコード１１が付与されている伸びであって、この値Ｔが小さいほど、バンドコード１１は緩く巻装されていることを意味する。

そして本発明者の研究の結果、伸び抗力値Ｋの大きなバンド層９を、トレッドショルダー域において、あまり締め付けることなく、即ち小さな伸び率Ｔを有して緩く配置することで、このバンド層９による低周波数帯域の共振モードへの影響を少なくするとともに、高周波数帯域に影響を与える固有振動数を高めうることを究明し得た。そしてこれにより、従来的なバンド層を配したタイヤに比して、低周波数帯域及び高周波数帯域の双方においてロードノイズのノイズレベルを低減しうることを可能としたのである。

なお、伸び率Ｔが０．７５％未満では、従来的なタイヤ製法では製造を困難とし、又前記伸び抗力値Ｋが２７０未満では、ベルト層７に対する最低限の拘束力が確保できず、そのため高速耐久性の向上や、高周波数帯域でのロードノイズ低減効果が発揮されなくなる。又伸び率Ｔが１．２％を越えると、バンドの拘束力が強すぎ、タイヤの仕上がりが悪くなるとともに、低周波数帯域でのロードノイズ低減効果が発揮されなくなる。又伸び抗力値Ｋが２７０を越えて大きくなるに従い、高周波数帯域のロードノイズ低減効果は高まる。しかし、伸び抗力値Ｋが８３０を越えた場合には、タイヤの仕上がりが悪くなるとともに伸び率Ｔを１．２％以下に減じても、低周波数帯域でのロードノイズを充分に低くすることができなくなる。

このような観点から、前記伸び抗力値Ｋは、３６０〜８３０の範囲とするのがより好ましく、又前記伸び率Ｔは、０．７５〜１．０％の範囲とするのがより好ましい。なお、前記伸び率Ｔは、例えばバンドコード１１の撚り数、撚り方法、撚りピッチなどを変化させたり、トレッドリング形成用のデッキ（ドラム）の輪郭形状を変化させることにより、前記範囲に設定することができる。

又、バンドコード１１としては、高モジュラスのものほど瞬間的な変動に対する拘束力が高いため、ロードノイズ低減に効果的であり、従って、ナイロン等の低モジュラスコードではなく、前述の如く、２％モジュラスが８０００Ｎ／mm² 以上、さらには１００００Ｎ／mm² 以上の高モジュラスコード、例えばＰＥＮコードが好適に採用される。

又本例では、より高い伸び抗力値Ｋを確保するため、エッジバンド部９Ａを、エッジバンドプライ１０の３層構造としている。なお、層数の増加に代えて太いバンドコード１１を用いて伸び抗力値Ｋを高めた場合には、曲げ剛性が過度に高まるなどトレッド部２に剛性段差が生じるという弊害を招く。そのため、バンドコードの断面積Ｓは、０．１０〜０．３５mm² の範囲が好ましい。

次に、本発明のタイヤにおいては、前記エッジバンド部９Ａ、９Ａの間に、低モジュラスのバンドコードを用いた中間バンドプライ２０からなる中間バンド部９Ｂを、タイヤ赤道Ｃを中心として形成することもできる。本例では、中間バンド部９Ｂが一層の中間バンドプライ２０からなる場合を例示する。

この中間バンド部９Ｂを形成する主な目的は、内圧充填によってトレッド中央域が丸く変形するのを抑え、接地時のトレッド変形量が増すことによる転がり抵抗の悪化を抑制すること、並びにトレッドショルダー域との剛性段差を減じて、偏摩耗の悪化を抑制することにある。

そのために、この中間バンド部９Ｂでは、該中間バンド部９Ｂの伸び抗力値Ｋｃ（単位；Ｎ・本／cm）を、前記エッジバンド部９Ａの伸び抗力値Ｋよりも小、好ましくは３０〜１２０の範囲に設定される。伸び抗力値Ｋｃが３０未満では、効果がなく、又１２０を越えると、低周波数帯域でのロードノイズ低減効果が十分に発揮できなくなるとともに、通過騒音（車外騒音）の増加を招く傾向となる。

この中間バンド部９Ｂに用いる低モジュラスのバンドコードとして、２％モジュラスが６０００Ｎ／mm² 以下、さらには１５００〜５０００Ｎ／mm² の範囲としたナイロン、ポリエステル、ビニロン等が好ましく、特にナイロンは、価格及び扱いの面で好適に採用できる。

以上本発明の実施形態について詳述したが、本発明の空気入りラジアルタイヤは、乗用車用のみならず、小型トラック用、重荷重用、さらには自動二輪車用など各種のラジアルタイヤに適用できるなど、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。

タイヤサイズが１９５／６５Ｒ１５のタイヤを、表１の仕様に基づき試作するとともに、各試供タイヤの低周波数帯域（１６０Ｈｚ）及び高周波数帯域（２５０〜３１５Ｈｚ）におけるロードノイズ性能をテストし比較した。なお表１以外は、各試供タイヤとも、実質的に同仕様である
なお表中の「バンド構造」において、１ＦＢは１層のフルバンドプライからなる構造、１ＥＢ〜３ＥＢは１〜３層のエッジバンドプライからなる構造、３ＥＢ＋１ＣＢは３層のエッジバンドプライと１層の中間バンドプライからなる構造を意味する。なお中間バンドプライの仕様は、表２に示す。

テスト方法は次の通りである。
（１）ロードノイズ性能
各試供タイヤを、リム（１５×６ＪＪ）、内圧（２００ｋＰａ）にて国産ＦＦ乗用車（排気量２０００ｃｃ）の全輪に装着し、スムース路面を速度５０ｋｍ／ｈにて走行させ、低周波数帯域として１６０Ｈｚの騒音レベル（ｄＢ）を、又高周波数帯域としては２５０Ｈｚと３１５Ｈｚとの騒音レベル（ｄＢ）の和を、運転席左耳許位置において測定した。そして、比較例１を基準とした騒音レベルの変化量とで評価した。マイナス表示は比較例１よりロードノイズが低く良好である。

表の如く実施例のタイヤは、高周波数帯域のロードノイズのみならず、低周波数帯域のロードノイズをも低減しうるのが確認できる。

本発明の空気入りラジアルタイヤの一実施例を示す断面図である。 バンド層に用いる帯状プライを例示する斜視図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、バンドコードの伸び率の測定方法を例示する斜視図である。

符号の説明

２ トレッド部
６ カーカス
７ ベルト層
９ バンド層
１０ エッジバンドプライ
１１ バンドコード
１２ トッピングゴム
１３ 帯状プライ

Claims (3)

1. トレッド部の内方かつカーカスの外側に配されるベルト層と、このベルト層の両端部かつその外側に配される両側のエッジバンドプライからなるバンド層とを具える空気入りラジアルタイヤであって、
   前記バンド層は、バンドコードの１本当たりの断面積をＳ（単位；mm² ）、伸び２％時におけるモジュラスをＭ（単位；Ｎ／mm² ）、バンド層の１ｃｍ巾当たりのバンドコードの配設密度をＤ（単位；本／cm）としたき、次式
   Ｋ＝Ｓ×Ｍ×Ｄ／１００ −−−（１）
   で定まる伸び抗力値Ｋ（単位；Ｎ・本／cm）を２７０以上かつ８３０以下とするとともに、
   リム組みしていない自然状態でのタイヤ内における前記バンドコードの伸び率Ｔ（％）を０．７５％以上かつ１．２％以下とし、
   かつ前記バンド層は、３層のエッジバンドプライからなることを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記バンド層は、タイヤ軸方向のバンド巾Ｗ１を、前記ベルト層のベルト巾Ｗ２の２％以上かつ２０％以下としたことを特徴とする請求項１記載の空気入りラジアルタイヤ。
3. 前記エッジバンドプライは、１〜５本のバンドコードを引揃えてトッピングゴム中に埋設したテープ状の帯状プライを螺旋巻きすることにより形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りラジアルタイヤ。

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