JP4060628B2 - 空気入りラジアルタイヤ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、通過騒音の悪化を抑えながらロードノイズを低減しうる空気入りラジアルタイヤに関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
空気入りラジアルタイヤでは、高速耐久性を向上するために、ベルト層の外側に、バンドコードを螺旋状に巻回させたバンドプライからなるバンド層を設けることが行われている。そして、このようなバンド層を設けると、周波数250Hz付近のロードノイズ(車内騒音)が低減されることが判明し、特にバンドコードのモジュラスを大とすることにより、ロードノイズ低減効果をより大きくしうることも分かってきた。
【0003】
しかしながら、発明者らの種々の実験の結果、バンド層に高モジュラスのバンドコードを用いた場合、ロードノイズは低減されるものの、車室外で聴取される通過騒音(車外騒音)が悪化することが判明した。
【0004】
さらなる研究の結果、通過騒音を低減するためには、バンドプライとして、ベルト層の両端部を覆う左右一対のエッジバンドプライを用いることが望ましく、しかも、エッジバンドプライのベルト層への拘束力、及びエッジバンドプライの巾を所定範囲に規制することにより、ロードノイズの低減効果を有効に発揮させながら通過騒音の悪化を抑制しうることを見出し得た。
【0005】
即ち本発明は、エッジバンドプライを用いるとともに、このエッジバンドプライのベルト層への拘束力、及び巾を所定範囲に規制することを基本として、ロードノイズの低減効果を有効に発揮させながら通過騒音の悪化を抑制しうる空気入りラジアルタイヤの提供を目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
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、
前記エッジバンドプライは、1本又は複数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されるとともに、
このエッジバンドプライは、前記バンドコードの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 )、エッジバンドプライの巾1cm当たりのバンドコードの配列密度を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)と、前記エッジバンドプライの巾WAのベルト層の巾WBに対する巾比WA/WBとにおいて、
前記エッジバンドプライは、前記伸び抗力値Kが120以上かつ246未満の範囲、しかも巾比WA/WBが0.2以上かつ0.5以下の範囲とするか、前記伸び抗力値Kが246以上かつ276未満の範囲、しかも巾比WA/WBが0より大かつ0.5以下の範囲とするか、又は前記伸び抗力値Kが276以上かつ450以下の範囲、しかも巾比WA/WBが0より大かつ0.41以下の範囲としたことを特徴としている。
【0007】
又請求項2の発明では、前記エッジバンドプライは、前記伸び抗力値Kが120以上かつ246未満の範囲、しかも巾比WA/WBが0.41以上かつ0.5以下の範囲とするか、又は前記伸び抗力値Kが246以上かつ450以下の範囲、しかも巾比WA/WBが0より大かつ0.14以下の範囲としたことを特徴としている。
【0008】
【発明の実施の形態】
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は、本実施形態の空気入りラジアルタイヤの子午断面図を示している。
【0009】
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とを具えている。
【0010】
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折返し部6bを有するとともに、該本体部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。
【0011】
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。
【0012】
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を前記コードが互いに交差する向きに重ね合わせて構成される。なお半径方向内側のベルトプライ7Aのプライ巾は、外側のベルトプライ7Bに比べて巾広に形成されることにより、このプライ巾が前記ベルト層7の巾BWをなす。前記ベルトコードとしては、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用いうる。
【0013】
そして本実施形態では、前記バンド層9を、ベルト層7の両端部を覆う左右一対のエッジバンドプライ9A、9Aにより形成している。その理由は、エッジバンドプライ9Aは、ベルト層7の全体を覆うフルバンドプライに比して重量の増加が少なく、しかもほぼ同レベルのロードノイズ低減効果を発揮しながら、通過騒音の悪化を低く抑えることが可能になるからである。
【0014】
このエッジバンドプライ9Aは、そのタイヤ軸方向外端が、巾広の前記ベルトプライ7Aの外端とほぼ整一して配されている。
【0015】
又エッジバンドプライ9Aは、図2に示すように、1本又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、このバンドコード11とタイヤ周方向とのなす角度を5度以下に設定している。このような帯状プライ13の螺旋巻により形成されたエッジバンドプライ9Aは、継ぎ目のないいわゆるジョイントレス構造をなすため、タイヤのユニフォミティに優れかつベルト層7を強固かつ確実に拘束するのに役立つ。
【0016】
なお本例では、2本以上、例えば10本のバンドコード11を埋設した、巾W1が例えば10mm程度の帯状プライ13を用いている。
【0017】
又前記帯状プライ13をベルト層7の外側に螺旋巻きするに際しては、隣り合う帯状プライ13の側縁が接するように巻き付けることが、均一性のために好ましいが、側縁を離間させて巻き付ける、或いは側縁を重ね合わせて巻き付けるなど種々の巻き付け方法が採用できる。
【0018】
又前記バンドコード11としては、高い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を用いている。そして、このような高モジュラスの有機繊維コードを使用することによる通過騒音の悪化を極力抑えるために、バンド層9をエッジバンドプライ9A、9Aで形成する一方、次式(1)で定めるエッジバンドプライ9Aの伸び抗力値Kと、前記エッジバンドプライの巾WAのベルト層の巾WBに対する巾比WA/WBとにおいて、前記エッジバンドプライ9Aを、
▲1▼ 伸び抗力値Kが120以上かつ246未満の範囲、しかも巾比WA/WBが0.2以上かつ0.5以下の範囲、とするか
▲2▼ 伸び抗力値Kが246以上かつ276未満の範囲、しかも巾比WA/WBが0より大かつ0.5以下の範囲、とするか
▲3▼ 伸び抗力値Kが276以上かつ450以下の範囲、しかも巾比WA/WBが0より大かつ0.41以下の範囲、
に規制している。
【0019】
K=S×M×D/100 −−−(1)
式中、Sはバンドコードの1本当たりの断面積(単位;mm2 )、Mはバンドコードの1本当たりの伸び2%時におけるモジュラス(単位、N/mm2 )、Dはフルバンドプライの巾1cm当たりのバンドコードの配列密度(単位;本/cm)である。なお、前記モジュラスMは、JIS L1017に準拠して測定した値でり、また前記配列密度Dは、エッジバンドプライ9Aにおけるバンドコード11のトータル本数をその巾WAで除すことにより求めた平均値である。
【0020】
ここで、前記伸び抗力値Kは、エッジバンドプライ9A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。
【0021】
又本実施形態では、巾比WA/WBが0.5、即ち、左右のエッジバンドプライ9A、9Aがタイヤ赤道C上で実質的に接する場合を包含するが、バンドコードが一端から他端に至り連続する一般のフルバンドプライとは明確に区別される。
【0022】
そして発明者らは、この伸び抗力値Kを違えた種々のタイヤを試作し、伸び抗力値Kと、巾比WA/WBとをそれぞれ変化させたときの、ロードノイズ及び通過騒音に与える影響について研究した。その結果を図3、4に示す。
【0023】
図3は、試作タイヤにおける伸び抗力値Kをx軸、巾比WA/WBをy軸、そのときのロードノイズをz軸にそれぞれプロットして得た、伸び抗力値Kと巾比WA/WBとロードノイズとの三次元的関係を、z軸側からみた鳥瞰図である。図中の曲線は、各プロット値から推測されるロードノイズの等高線に相当している。なおロードノイズは、後述する【実施例】の欄で説明するロードノイズテストによって測定した比較例1(ナイロンコードのエッジバンドプライ(伸び抗力値Kが80N・本/cm、巾比WA/WBが0.5))の250Hzバンドの騒音レベル(dB)を基準とし、この基準からの変化量としている。マイナス表示は、比較例1よりロードノイズが小さく良好である。
【0024】
この図3から明らかなように、伸び抗力値Kが大、かつ巾比WA/WBが大な領域で、ロードノイズ低減効果が高い。従って、斜線で示す領域Y1、即ち、
(a) 伸び抗力値Kが120以上かつ246未満で、しかも巾比WA/WBが0.2以上かつ0.5以下の範囲、及び
(b) 伸び抗力値Kが246以上かつ450以下で、しかも巾比WA/WBが0より大かつ0.5以下の範囲、
において、少なくとも−0.3dB以上の低減効果が確保できる。
【0025】
又図4に、試作タイヤにおける伸び抗力値Kをx軸、巾比WA/WBをy軸、そのときの通過騒音をz軸にそれぞれプロットして得た、伸び抗力値Kと巾比WA/WBと通過騒音との三次元的関係を、z軸側からみた鳥瞰図として示している。図中の曲線は、各プロット値から推測される通過騒音の等高線に相当している。この通過騒音も同様に、後述する【実施例】の欄で説明する通過騒音テストによって測定した前記比較例1の通過騒音の最大レベルdB(A)を基準とし、この基準からの変化量としている。マイナス表示は、比較例1より通過騒音が小さく良好である。
【0026】
この図4から明らかなように、伸び抗力値Kが大、かつ巾比WA/WBが0.5に近い領域で、通過騒音が大きく悪化する傾向にある。従って、斜線で示す領域Y2、即ち、
(c) 伸び抗力値Kが276以上かつ450以下、しかも巾比WA/WBが0.41より大かつ0.5以下の範囲、
においては、エッジバンドプライ9Aを用いた構造であった場合にも、ロードノイズと通過騒音とを両立させるのが難しいことが判明した。
【0027】
これは、言い換えると、前記領域Y1からY2を削除した領域、即ち前記▲1▼、▲2▼、▲3▼の領域においては、ロードノイズと通過騒音とを両立させることが可能であることを意味し、このことから本願が見出されたのである。
【0028】
しかしながら、本発明者らのさらなる研究の結果、エッジバンドプライ9Aを用いた構造にあっては、このエッジバンドプライ9Aが配されるトレッドショルダ部と、その内側のトレッドクラウン部との間の剛性差が大となるため、接地時にすべりが生じやすくなり、またトレッドクラウン部が丸くなって接地時のトレッド部の変形量が大きくなるため、転がり抵抗が悪化する場合があることも判明した。
【0029】
そこで発明者らは、前述と同様、伸び抗力値Kと、巾比WA/WBとをそれぞれ変化させたときの、転がり抵抗に与える影響について研究した。その結果を図5に示す如く、エッジバンドプライとして一般的な巾比WA/WBが0.3付近を中心として、伸び抗力値Kが大きくなるにつれ、転がり抵抗が悪化する傾向があることが判明した。
【0030】
従って、斜線で示す領域Y3、即ち、
(d) 伸び抗力値Kが120以上かつ246未満、しかも巾比WA/WBが0.2より大かつ0.41未満の範囲、および
(e) 伸び抗力値Kが246以上かつ450以下、しかも巾比WA/WBが0.14より大かつ0.5以下の範囲
においては、エッジバンドプライ9Aの構造に起因して、ロードノイズと転がり抵抗とを両立させるのが難しことが判明した。
【0031】
従って、特に前記領域Y1から領域Y2、Y3を削除した領域、即ち
▲4▼ 伸び抗力値Kが120以上かつ246未満、しかも巾比WA/WBが0.41以上かつ0.5以下の範囲、又は
▲5▼ 伸び抗力値Kが246以上かつ450以下、しかも巾比WA/WBが0より大かつ0.14以下の範囲
においては、ロードノイズと通過騒音と転がり抵抗との両立を達成することが可能となる。
【0032】
なお本発明では、前記断面積S、モジュラスM、配列密度Dの個々の値については特に規制しないが、モジュラスMにおいては、10000N/mm2 以上、さらには12000N/mm2 以上が好ましい。このモジュラスMが小さすぎると、伸び抗力値Kを高めるために断面積Sや配列密度Dが大となってタイヤの成形が困難になりやすい他、耐久性が低下しやすい。
【0033】
また断面積Sにおいては、0.05mm2 以上、さらには0.08mm2 以上、さらには0.13〜0.35mm2 が好ましく、断面積Sが小さすぎると、伸び抗力値Kを高めるためにモジュラスMや配列密度Dを大とする必要があり、材料の選定が困難となる他、前記同様の不具合がある。逆に断面積Sが大きすぎると、タイヤの成形性が低下する傾向がある。
【0034】
また配列密度Dにおいては、4〜16(本/cm)、さらには7〜13(本/cm)とするのが好ましく、配列密度Dが小さすぎると、伸び抗力値Kを高めるために断面積SやモジュラスMが大となるため、タイヤの製造コストが増大したり、またタイヤの耐久性が低下しやすい。逆に配列密度Dが大きすぎてもゴム付着性が低下しタイヤの耐久性を低下させる傾向がある。
【0035】
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。
【0036】
【実施例】
タイヤサイズが195/65R15 91Hのタイヤを、表1〜4の仕様に基づき試作するとともに、各試供タイヤのロードノイズ性能、通過騒音性能、及び転がり抵抗性能をテストし比較した。
テスト方法は次の通りである。
【0037】
(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60km/hにて走行させ、運転席左耳許位置にて1/3オクターブの250Hzバンドの騒音レベル(dB)を測定し、比較例1を基準とした騒音レベルの変化量として示している。従って、マイナス表示は比較例1からのロードノイズの低減値を示す。
【0038】
(2)通過騒音性能
JASO/C/606に規定する実車惰行試験に準拠して、直線状のテストコース(アスファルト路面)を通過速度53km/hで50mの距離を惰行走行させるとともに、コースの中間点において走行中心線から側方に7.5m、かつ路面から1.2mの位置に設置した定置マイクロフォンにより通過騒音の最大レベルdB(A)を測定し、比較例1を基準とした騒音レベルの変化量として示している。従って、マイナス表示が比較例1からの通過騒音の低減値を示し良好である。
【0039】
(3)転がり抵抗性能
転がり抵抗試験機を用い、各タイヤをリム(15×6JJ)、内圧(230kPa)、荷重(4.0kN)、速度(80km/h)の条件にて転がり抵抗を測定し、比較例1を基準とした変化量として示している。従って、プラス表示が比較例1からの転がり抵抗の増加(悪化)値を示している。
【0040】
【表1】
【0041】
【表2】
【0042】
【表3】
【0043】
【表4】
【0044】
【発明の効果】
叙上の如く本発明の空気入りラジアルタイヤは、バンド層にエッジバンドプライを用いるとともに、このエッジバンドプライの伸び抗力値Kと、エッジバンドプライのベルト層に対する巾比とをそれぞれ所定範囲に規制しているため、ロードノイズの低減効果を有効に発揮させながら通過騒音の悪化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】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。
【図2】バンド層に用いる帯状プライを例示する斜視図である。
【図3】伸び抗力値Kと巾比WA/WBとロードノイズとの関係を示すグラフである。
【図4】伸び抗力値Kと巾比WA/WBと通過騒音との関係を示すグラフである。
【図5】伸び抗力値Kと巾比WA/WBと転がり抵抗との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
2 トレッド部
3 サイドウォール部
4 ビード部
5 ビードコア
6 カーカス
7 ベルト層
9 バンド層
9A エッジバンドプライ
11 バンドコード
13 帯状プライ
Claims (2)
- 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、
前記エッジバンドプライは、1本又は複数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されるとともに、
このエッジバンドプライは、前記バンドコードの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 )、エッジバンドプライの巾1cm当たりのバンドコードの配列密度を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)と、前記エッジバンドプライの巾WAのベルト層の巾WBに対する巾比WA/WBとにおいて、
前記エッジバンドプライは、前記伸び抗力値Kが120以上かつ246未満の範囲、しかも巾比WA/WBが0.2以上かつ0.5以下の範囲とするか、前記伸び抗力値Kが246以上かつ276未満の範囲、しかも巾比WA/WBが0より大かつ0.5以下の範囲とするか、又は前記伸び抗力値Kが276以上かつ450以下の範囲、しかも巾比WA/WBが0より大かつ0.41以下の範囲としたことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。 - 前記エッジバンドプライは、前記伸び抗力値Kが120以上かつ246未満の範囲、しかも巾比WA/WBが0.41以上かつ0.5以下の範囲とするか、又は前記伸び抗力値Kが246以上かつ450以下の範囲、しかも巾比WA/WBが0より大かつ0.14以下の範囲としたことを特徴とする請求項1記載の空気入りタイヤ。
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