JP4087625B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、操縦安定性を確保しつつロードノイズを低減しうる空気入りタイヤに関する。
【0002】
【従来の技術】
空気入りタイヤでは、通常、図5に示すように、カーカスaのプライ本体部a1とプライ折返し部a2との間に、ビードコアbから半径方向外方に向けて先細状にのびるビードエーペックスゴムcを配置し、これによってタイヤ剛性を高め操縦安定性を確保している。そのため、通常は、ビードコアbからのビードエーペックスゴムcの半径方向高さh1は、タイヤ断面高さHの30%以上に設定されている。
【0003】
これに対して、近年、ロードノイズを減じ車両の静粛性を高めるために、前記ビードエーペックスゴムcの高さh1を、タイヤ断面高さHの10〜25%の範囲にまで減じることが提案されている。これは、前記高さh1の減少によって、タイヤ周方向の共振周波数が下がることによるものと推測され、特に160Hz前後の低周波数域のロードノイズ低減に効果があることが知られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記高さh1を前記範囲にまで下げた場合には、タイヤ剛性が必然的に減少するため操縦安定性の著しい低下を招くという問題がある。
【0005】
そこで本発明は、短繊維をタイヤ周方向に配向させた短繊維補強ゴム層を、ビードエーペックスゴムの外側面に沿って、かつ該ビードエーペックスゴムの半径方向外方端をこえて半径方向に延在させることを基本として、周方向の共振周波数への影響の少ないタイヤの周方向剛性(前後剛性)及び捻り剛性を主として高めることができ、これによって必要な操縦安定性を確保しながら、低周波数域でのロードノイズを低減しうる空気入り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、トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスと、断面三角形状の硬質のゴムからなり、前記カーカスのプライ本体部とプライ折返し部との間を通り前記ビードコアの半径方向外面からタイヤ半径方向外方に向けて先細状にのびるビードエーペックスゴムとを具える空気入りタイヤであって、
前記ビードエーペックスゴムは前記カーカスのプライ折返し部の半径方向外方端よりも内方で終端し、
かつ前記ビードエーペックスゴムのタイヤ軸方向外側面に沿い、該ビードエーペックスゴムの半径方向外方端をこえて半径方向に延在する短繊維入りゴムからなる短繊維補強ゴム層を配するとともに、
該短繊維補強ゴム層は、タイヤ周方向の複素弾性率Ea*と半径方向の複素弾性率Eb*の比Ea*/Eb*を10〜30、かつ前記タイヤ半径方向の複素弾性率Eb*を5MPa以下、
前記ビードエーペックスゴムの半径方向外方端の前記ビードコアの半径方向外面からの半径方向高さh1は、タイヤ断面高さHの10〜25%、
かつ前記短繊維補強ゴム層の半径方向外方端の前記ビードコアの半径方向外面からの半径方向距離h2は、前記タイヤ断面高さHの30〜60%としている。
【0007】
また請求項1に係る発明は、短繊維補強ゴム層の半径方向内方端が、前記ビードエーペックスゴムの半径方向内方端から前記ビードエーペックスゴムの半径方向高さh1の2/3の領域範囲Yに位置し、
しかも前記短繊維補強ゴム層の半径方向外方端と内方端との間の半径方向高さh3は、前記タイヤ断面高さHの30〜50%とするとともに、
前記短繊維補強ゴム層は、短繊維をタイヤ周方向に配向させたことを特徴とする。
【0008】
又請求項2の発明では、前記短繊維補強ゴム層は、その厚さが0.5〜2.0mmであることを特徴としている。
【0009】
なお本明細書において、「タイヤ断面高さH」とは、ビードベースラインBLからタイヤ赤道C上のトレッド面までの半径方向高さを意味し、又前記「ビードベースラインBL」とは、タイヤが基づく規格で定められるビード径位置を通るタイヤ軸方向線を意味する。
【0010】
【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は本発明の空気入りタイヤ1が乗用車用タイヤである場合の子午断面図、図2はその主要部を拡大して示す断面図である。
【0011】
図1、2において、空気入りタイヤ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、前記ビードコア5の半径方向外面5S(以下ビードコア外面5Sという場合がある)からタイヤ半径方向外方にのびるビードエーペックスゴム8とを具える。
【0012】
前記カーカス6は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して70〜90度の角度で配列した1枚以上、本例では1枚のカーカスプライ6Aからなり、このカーカスプライ6Aは、前記ビードコア5、5間を跨るプライ本体部6aの両端に、前記ビードコア5の廻りで内から外に折り返すプライ折返し部6bを一体に具える。前記カーカスコードとして、ナイロン、レーヨン、ポリエステル、芳香族ポリアミドなどの有機繊維コードの他、スチールコードも適宜用いることができるが、軽量化の観点から有機繊維コードが好ましい。
【0013】
又前記カーカス6の外側かつ前記トレッド部2の内方には、強靱なベルト層7が配される。
【0014】
このベルト層7は、高弾性のベルトコードをタイヤ周方向に対して例えば10〜35°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から構成される。各ベルトプライ7A、7Bは、ベルトコードがプライ間相互で交差し、これによってベルト剛性を高め、トレッド部2の略全巾をタガ効果を有して強固に補強する。前記ベルトコードとして、スチールコード或いは、これに匹敵する例えば芳香族ポリアミド繊維等のハイモジュラスの有機繊維コードが好適に使用される。
【0015】
又本例では、前記ベルト層7に対する拘束力を高めて高速耐久性能等を向上させる目的で、ベルト層7の外側にバンド層9を配した場合を例示している。このバンド層9は、タイヤ周方向に対して例えば5°以下の角度で螺旋巻きしたバンドコードを有し、少なくとも前記ベルト層7のタイヤ軸方向外端部を覆って延在する。
【0016】
次に、前記ビードエーペックスゴム8は、断面三角形状の硬質のゴムからなり、前記カーカス6のプライ本体部6aとプライ折返し部6bとの間を通り、前記ビードコア外面5Sからタイヤ半径方向外方に向けて先細状に延在する。また図1,2から自明なように、前記ビードエーペックスゴム8の半径方向外方端8eは、前記カーカス6のプライ折返し部6bの半径方向外方端よりも内方で終端している。
【0017】
このビードエーペックスゴム8では、前述の如く、周方向の共振周波数を減じて低周波数域でのロードノイズを低減させるために、ビードエーペックスゴム8の半径方向外方端8e(以下エーペックス外方端8eという場合がある)の前記ビードコア外面5Sからの半径方向高さh1を、タイヤ断面高さHの10〜25%の範囲にまで減じている。なおロードノイズ低減のためには、前記高さh1を、タイヤ断面高さHの25%以下でできるだけ低く、例えば20%以下、さらには15%以下とすることが好ましいが、10%未満となると低すぎ、後述する短繊維補強ゴム層10を設けた場合にも剛性が不十分となって、必要なレベルまで操縦安定性を高めることが困難となる。
【0018】
そして本実施形態では、前記ビードエーペックスゴム8の高さh1を減じることによる利点であるロードノイズ低減効果を有効に発揮しながら、その欠点である操縦安定性の低下を抑えるために、ビード部4からサイドウォール部3にかけて、以下の構造の短繊維補強ゴム層10を配している。
【0019】
詳しくは、前記短繊維補強ゴム層10は、実質的に一定のゴム厚さtを有する薄いゴム層であって、前記ビードエーペックスゴム8のタイヤ軸外側面に沿い、かつ前記エーペックス外方端8eをこえて半径方向に延在する。
【0020】
このとき、短繊維補強ゴム層10の半径方向外方端Ueの前記ビードコア外面5Sからの半径方向距離h2は、前記タイヤ断面高さHの30〜60%の範囲であり、しかも短繊維補強ゴム層10の前記半径方向外方端Ueと内方端Leとの間の半径方向高さh3は、前記タイヤ断面高さHの30〜50%としている。
【0021】
又この短繊維補強ゴム層10は、ゴム中に短繊維を配合させた短繊配合ゴムからなり、図3に略示するように、この短繊維をタイヤ周方向に配向させている。なお「タイヤ周方向に配向する」とは、短繊維の90%以上がタイヤ周方向を中心として±20度以下の角度範囲に配向することを意味する。
【0022】
この短繊維の配向により、図4に示すように、前記短繊維補強ゴム層10は、タイヤ半径方向の複素弾性率Eb*の上昇を抑えながら、タイヤ周方向の複素弾性率Ea*を大幅に増加させることが可能となり、その比Ea*/Eb*を、例えば10以上にまで高めることができる。なお図4は、短繊維の配合量に基づく、周方向及び半径方向の複素弾性率Ea*、Eb*の変化の一例を示す。
【0023】
このように、短繊維補強ゴム層10は、タイヤ周方向の複素弾性率Ea*を大幅に増加させているため、タイヤの周方向剛性(前後剛性)及び捻り剛性を主として高めることができ、操縦安定性を向上しうる。他方、図4の如く、半径方向の複素弾性率Eb*への影響をほとんど回避しうるなどタイヤ縦剛性を低く維持できるため、低いビードエーペックスゴム8によるロードノイズ低減効果を有効に発揮させることができる。
【0024】
そのために、複素弾性率Ea*、Eb*の比Ea*/Eb*を10〜30とすることが好ましく、比Ea*/Eb*が10未満のとき、操縦安定性の向上効果が不十分、特にハンドル応答性が低下傾向となる。又比Ea*/Eb*が30を越えることは、技術的に難しく、生産性や生産コストに不利を招くほか、ゴム強度が低下傾向となる。従って、前記比Ea*/Eb*は、15〜25がさらに好ましい。
【0025】
このとき、前記タイヤ半径方向の複素弾性率Eb*が、10MPa以下、さらには5MPa以下であることが、ロードノイズ低減のために好ましい。本発明においては5MPa以下としている。
【0026】
なお複素弾性率は、岩本製作所(株)製の粘弾性スペクトロメーターを用い、温度70℃、周波数10Hz、初期歪10%、動歪±1%として測定した値としている。
【0027】
ここで、短繊維は、押出機やカレンダロールにより短繊配合ゴムをシート状に押し出す際、押し出し方向に配向する傾向があり、これを利用して、短繊維補強ゴム層10の短繊維を前記周方向に配向させることができる。しかし、短繊維補強ゴム層10の前記厚さtが2.0mmを越えると、短繊維の配向性が悪化する傾向となるなど、操縦安定性の向上効果が小さくなり、又タイヤ重量も増加して転がり抵抗を増大させる。又厚さtが0.5mmより小では、材料が薄すぎて補強効果を発揮することができなくなり、又その取り扱いが難しく生産性に不利となる。
【0028】
次に、前記短繊配合ゴムのゴム基材として、例えば、天然ゴム(NR)、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)、ブタジエンゴム(BR)、イソプレインゴム(IR)等のジエン系ゴムの一種若しくは複数種を組み合わせたものが好適に使用できる。
【0029】
また前記短繊維としては、例えば、ナイロン、ポリエステル、アラミド、レーヨン、ビニロン、コットン、セルロース樹脂、結晶性ポリブタジエンなどの有機繊維の他、例えば金属繊維、ウイスカ、ボロン、ガラス繊維等の無機繊維が挙げられ、これらは単独でも、又2種以上を組合わせて使用することもできる。さらに好ましくは、短繊維はゴム基材との接着性を向上させるために適宜の表面処理を施してもよい。
【0030】
また前記短繊維の平均繊維長さLは、20μm以上、特に50〜5000μmが好ましい。又平均繊維長さLと繊維径Dとのアスペクト比L/Dは10以上、特に20〜500が好ましい。この平均繊維長さLが20μm未満、及びアスペクト比L/Dが10未満では、短繊維が高精度で配向した場合にも、複素弾性率Ea*、Eb*の間に十分な差が確保できなくなるなど操縦安定性の向上とロードノイズ低減効果との両立が難しくなる。逆に平均繊維長さLが5000μmより大、及びアスペクト比L/Dが500より大では、短繊維の配向性自体が低下し、同様に前記両立を難しいものとする。
【0031】
また短繊維の配合量は、ゴム100重量部に対して10〜30重量部であることが好ましく、10重量部未満では補強効果に劣り、必要なタイヤ周方向の複素弾性率Ea*が確保できなくなるなど、操縦安定性の向上効果が発揮されない。逆に30重量部を越えると、短繊維が高精度で配向した場合にも、タイヤ半径方向の複素弾性率Ea*が上昇傾向となってロードノイズ低減効果が損なわれる。又未加硫ゴムの粘度が増し加工性も低下する。
【0032】
又本実施形態では、短繊維補強ゴム層10は、前述の如く、ビードエーペックスゴム8を半径方向外方にこえて延在し、かつその半径方向外方端Ueのビードコア外面5Sからの半径方向距離h2を、タイヤ断面高さHの30〜60%とすることも重要である。
【0033】
もし、前記距離h2が30%未満の場合、操縦安定性の向上効果が過小となり、又60%をこえると、周方向の共振周波数が上がりロードノイズ低減効果が期待できなくなる。このような観点から、前記距離h2は、タイヤ断面高さHの30〜60%の範囲としている。
【0034】
又短繊維補強ゴム層10では、同様に、その半径方向外方端Ueと内方端Leとの間の半径方向高さh3を、タイヤ断面高さHの30〜50%とすることも重要である。もし前記高さh3が30%未満の場合、操縦安定性の向上効果が過小となり、又50%をこえると、周方向の共振周波数が上がりロードノイズ低減効果が期待できなくなる。このような観点から、前記高さh3は、タイヤ断面高さHの30〜50%の範囲としている。
【0035】
なお前記短繊維補強ゴム層10は、その半径方向内方端Leを、前記ビードエーペックスゴム8の半径方向内方端(即ちビードコア外面5S)からビードエーペックスゴム8の前記半径方向高さh1の2/3の領域範囲Yに配置する、即ち半径方向内方端Leのビードコア外面5Sからの半径方向高さh4を、前記高さh1の2/3倍以下に設定し、ビードエーペックスゴム8と短繊維補強ゴム層10とをh1×1/3以上の範囲で重ね合わせて結合することが、耐久性のために好ましい。
【0036】
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は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。
【0037】
【実施例】
タイヤサイズが175/65R14であり、かつ図1に示す構造をなすタイヤを表1の仕様に基づき試作するとともに、各試供タイヤのロードノイズ性能、及び操縦安定性をテストした。なお表1以外の仕様は各タイヤとも共通である。
テストの方法は次の通りである。
【0038】
(1)ロードノイズ;
試供タイヤをリム(5.5J×14)、内圧(前;220kPa、後;210kPa)にて車両(1300cc、FF車)の4輪に装着し、ノイズ評価用の荒れたアスファルト路面を速度50km/hにて走行させ、運転席左耳許におけるオーバーオール(O.A)の騒音レベル(dB)、及び160Hzバンドの騒音レベル(dB)を測定した。
【0039】
(2)操縦安定性;
前記車両を使用し、ドライアスファルトのテストコースを走行し、ハンドル応答性、剛性感、グリップ等に関する特性を、ドライバーの官能評価により比較例1を100とする指数で評価した。値の大きい方が良好である。
【0040】
【表1】
【0041】
表の如く、実施例のタイヤは、優れた操縦安定性を発揮しながら、ロードノイズ、特に低周波数域でのロードノイズを低減しうるのが確認できる。
【0042】
【発明の効果】
本発明は叙上の如く構成しているため、周方向の共振周波数への影響の少ないタイヤの周方向剛性(前後剛性)及び捻り剛性を主として高めることができ、必要な操縦安定性を確保しながら、低周波数域でのロードノイズを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のタイヤの断面図である。
【図2】その主要部を拡大して示す断面図である。
【図3】短繊維補強ゴム層を概念的に示す斜視図である。
【図4】短繊維の配合量に基づく、周方向及び半径方向の複素弾性率Ea*、Eb*の変化の一例を示す線図である。
【図5】従来技術を説明する線図である。
【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
5S ビードコアの半径方向外面
6 カーカス
8 ビードエーペックスゴム
8e ビードエーペックスゴムの半径方向外方端
10 短繊維補強ゴム層
Ue、Le 短繊維補強ゴム層の半径方向外方端、半径方向内方端
Claims (2)
- トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスと、断面三角形状の硬質のゴムからなり、前記カーカスのプライ本体部とプライ折返し部との間を通り前記ビードコアの半径方向外面からタイヤ半径方向外方に向けて先細状にのびるビードエーペックスゴムとを具える空気入りタイヤであって、
前記ビードエーペックスゴムは前記カーカスのプライ折返し部の半径方向外方端よりも内方で終端し、
かつ前記ビードエーペックスゴムのタイヤ軸方向外側面に沿い、該ビードエーペックスゴムの半径方向外方端をこえて半径方向に延在する短繊維入りゴムからなる短繊維補強ゴム層を配するとともに、
該短繊維補強ゴム層は、タイヤ周方向の複素弾性率Ea*と半径方向の複素弾性率Eb*の比Ea*/Eb*を10〜30、かつ前記タイヤ半径方向の複素弾性率Eb*を5MPa以下、
前記ビードエーペックスゴムの半径方向外方端の前記ビードコアの半径方向外面からの半径方向高さh1は、タイヤ断面高さHの10〜25%、
かつ前記短繊維補強ゴム層の半径方向外方端の前記ビードコアの半径方向外面からの半径方向距離h2は、前記タイヤ断面高さHの30〜60%、
この短繊維補強ゴム層の半径方向内方端が、前記ビードエーペックスゴムの半径方向内方端から前記ビードエーペックスゴムの半径方向高さh1の2/3の領域範囲Yに位置し、
しかも前記短繊維補強ゴム層の半径方向外方端と内方端との間の半径方向高さh3は、前記タイヤ断面高さHの30〜50%とするとともに、
前記短繊維補強ゴム層は、短繊維をタイヤ周方向に配向させたことを特徴とする空気入りタイヤ。 - 前記短繊維補強ゴム層は、その厚さが0.5〜2.0mmである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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