JP4256720B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、操縦安定性と乗り心地性を確保し、ロードノイズ等の車内音の低減を図ることができる空気入りタイヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両が比較的荒れた路面を走行すると、車室内においてロードノイズと呼ばれる騒音が発生する。このロードノイズは、タイヤが関係する騒音の一つであり、路面の凹凸がタイヤトレッドへの入力なってタイヤが振動し、この振動が車軸、サスペンション、車体と伝播経路をたどり、最終的に車室内の騒音となって現われる。
【０００３】
このロードノイズを低減する方法として、主に、タイヤ振動を減衰させる目的でタイヤトレッド部のゴム厚を厚くする、タイヤサイド部の剛性を下げる等があるが、トレッドゴムのゴム厚を大きくすると、タイヤ質量が増加し、燃費などが悪化する。路面からの入力を緩和させるためにトレッドゴムの硬度を下げる手法や、タイヤサイド部の剛性を下げる手法を採用すると、トレッドのパターン剛性が低下し、操縦安定性が低下することになる。したがって、単一のトレッドのゴム配合や硬度の変更では、ロードノイズの低減と操縦安定性を両立させることは困難であった。
【０００４】
この問題を解決するために、特許文献１に示すように、トレッド部をタイヤ軸方向に３分割し、トレッド部の中央部域と両側ショルダー部域とで硬度の異なるゴムを用いる方法が提案されている。この方法では、トレッド部の一部に硬度の低いゴムを使用することによって、ロードノイズ等を低減するとともに、操縦安定性の低下を抑えるようにしている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１０３０８号公報（段落０００６参照）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に示す方法では、操縦安定性を維持するにとどまり、またロードノイズの低減や乗り心地性について十分満足できるものではなく、これらの性能を満足し得る空気入りタイヤの出現が望まれている。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑み、操縦安定性と乗り心地性を確保し、ロードノイズ等の車内音の低減を図ることができる空気入りタイヤの提供を目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明者は、まず、ロードノイズの低減に主眼をおき、種々検討した。車室騒音として伝播される高周波ロードノイズ（２５０Ｈｚ〜３００Ｈｚ）はタイヤの空洞共鳴と重なる部分があり、これが原因となって車室騒音が発生する。タイヤの空洞共鳴は、振動モード周波数をずらす、あるいはレベルを下げることで回避できる。その手法としては、トレッドゴムのモジュラスを種々変化させればよいが、この場合、特許文献１に記載されている３分割方式では十分な効果が期待できない。
【０００９】
そこで、本発明者は、ＦＥＭ解析を用いて、トレッド部をタイヤ幅方向に５つの領域に区分し、各領域のゴムモジュラスを所定の範囲に設定し、このときの縦・横・前後の剛性を大きく変化させないようにしたところ、ロードノイズを十分低減できると共に、操縦安定性や乗り心地性も十分満足できる空気入りタイヤを提供できることを見出した。
【００１０】
すなわち、本発明に係る空気入りタイヤは、トレッド部が、トレッド面側のキャップゴム層と、その内側に配置されるベースゴム層との２層構造とされると共に、タイヤ幅方向において、タイヤ赤道面が通るセンター領域と、センター領域を挟んでその両側に形成される中間領域と、中間領域のさらに外側に形成されるショルダー領域とから５つの領域に区分され、
ア） 各領域においてベースゴム層がキャップゴム層よりもゴムモジュラスが大に設定され、
イ） キャップゴム層およびベースゴム層の各層において、中間領域のモジュラスが最も小さく、かつセンター領域のモジュラスが中間領域およびショルダー領域のモジュラスの１．５倍〜２倍に設定されていることを特徴としている。
【００１１】
上記ア）、イ）の関係を数式化すると、キャップゴム層におけるセンター領域Ｘ、中間領域Ｙおよびショルダー領域ＺのそれぞれのゴムモジュラスをＸｃ，Ｙｃ，Ｚｃとし、ベースゴム層におけるセンター領域Ｘ、中間領域Ｙおよびショルダー領域ＺのそれぞれのゴムモジュラスをＸｂ，Ｙｂ，Ｚｂとすると、
ア） Ｘｃ＜Ｘｂ，Ｙｃ＜Ｙｂ，Ｚｃ＜Ｚｂ
イ） Ｙｃ≦Ｚｃ、１．５＊Ｙｃ≦Ｘｃ≦２＊Ｙｃ、
１．５＊Ｚｃ≦Ｘｃ≦２＊Ｚｃ
ウ） Ｙｂ≦Ｚｂ、１．５＊Ｙｂ≦Ｘｂ≦２＊Ｙｂ、
１．５＊Ｚｂ≦Ｘｂ≦２＊Ｚｂ
の関係が成り立つように、各領域のゴムモジュラスを設定することになる。
【００１２】
上記構成によると、各領域のゴムモジュラスを変化させることで操縦安定性および乗り心地性の維持とロードノイズの低減が可能となる。これは、各領域におけるゴムモジュラスの変化に対するタイヤ剛性及びロードノイズ等の増加率、すなわち、感度がそれぞれ異なるためである。本発明においてはこれら感度の相違を利用することによって操縦安定性・乗り心地性の維持とロードノイズ等の低減を両立させている。特に、中間領域のゴムモジュラスをショルダー領域のそれ以下にすることで、これらの諸特性の維持・向上が図れる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の実施形態を示す空気入りタイヤのうち、ラジアルタイヤの軸（幅）方向の要部断面図であり、タイヤ赤道面Ａから一側のトレッド端部Ｂまでを図示している。
【００１４】
このラジアルタイヤ１は、一対のビード部２およびビード部から半径方向外向きに延びるサイドウォール部３と、その上端をつなぐトレッド部４と、これらの内周に沿って両端がビードコア５で折返されて支持されたカーカス６とを備えている。トレッド部４とカーカス６の間にベルト層７を備えており、その補強構造は一般的なラジアルタイヤの場合と同様であるので、詳細な説明は省略する。
【００１５】
トレッド部４は、キャップゴム層１０とその内方に位置するベースゴム層１１の２層からなるキャップ−ベース構造を備えている。キャップゴム層１０の外周面にはタイヤ周方向に直線状もしくはジグザグ状をなして延びる複数本の主溝１２が形成され、さらに図の断面図では図示を省略しているが、通常、前記の主溝１２と交叉する方向の横溝、さらにはタイヤ周方向で主溝より細幅の副溝や横溝を繋ぐ補助溝が形成されて、所定のトレッドパターンが形成されている。
【００１６】
キャップゴム層１０およびベースゴム層１１は、それぞれ赤道面Ａを中心に挟んで形成されたセンター領域Ｘと、センター領域Ｘを挟んでその両側に形成される中間領域Ｙと、中間領域Ｙを挟んでその両側に形成されるショルダー領域Ｚの合計５つの領域に区分されている。５つの領域は、上下のキャップゴム層１０およびベースゴム層１１でほぼ一致して区分けされている。図中、キャップゴム層１０におけるセンター領域Ｘ、中間領域Ｙ、ショルダー領域Ｚの各部位を１０ｘ、１０ｙ、１０ｚで示す。また、ベースゴム層１１におけるセンター領域Ｘ、中間領域Ｙ、ショルダー領域Ｚの各部位を１０ｘ、１０ｙ、１０ｚで示す。
【００１７】
そして、キャップゴム層１０におけるセンター領域Ｘ、中間領域Ｙおよびショルダー領域Ｚのそれぞれの部位１０ｘ、１０ｙ、１０ｚのゴムモジュラス（ＪＩＳ Ｋ６２５１ Ｍ１００、以下同じ）をＸｃ，Ｙｃ，Ｚｃとし、ベースゴム層１１におけるセンター領域Ｘ、中間領域Ｙおよびショルダー領域Ｚのそれぞれの部位１１ｘ、１１ｙ、１１ｚのゴムモジュラスをＸｂ，Ｙｂ，Ｚｂとすると、
ア） Ｘｃ＜Ｘｂ，Ｙｃ＜Ｙｂ，Ｚｃ＜Ｚｂ
イ） Ｙｃ≦Ｚｃ、１．５＊Ｙｃ≦Ｘｃ≦２＊Ｙｃ、
１．５＊Ｚｃ≦Ｘｃ≦２＊Ｚｃ
ウ） Ｙｂ≦Ｚｂ、１．５＊Ｙｂ≦Ｘｂ≦２＊Ｙｂ、
１．５＊Ｚｂ≦Ｘｂ≦２＊Ｚｂ
の関係が成り立つように設定されている。
【００１８】
また、センター領域Ｘと中間領域Ｙとを区分する第一境界線１５は、主溝１２の底面に沿って形成されている。中間領域Ｙとショルダー領域Ｚとを区分する第二境界線１６は、ベルト層端部付近に設定されている。これら第一境界線１５および第二境界線１６は、それぞれ赤道面Ａを挟んで対称位置に一対ずつ形成されている。なお、第一境界線１５及び第二境界線１６は、トレッド部４の陸部表面に形成してもよい。
【００１９】
第一境界線１５および第二境界線１６の配置は、ＦＥＭ解析によれば、赤道面を０としてトレッド端部の位置を１００とするとき、第一境界線１５を５〜６０の範囲内に位置させ、第二境界線を３０〜９０の範囲内に位置させるのが好ましいことが判明した。さらに、第一境界線１５を３０〜６０、第二境界線１６を７０〜９０の範囲内に位置させると、より好ましい結果が得られた。
【００２０】
上記構成の空気入りタイヤの実施例について説明する。表１は、６種類のラジアルタイヤを作製してロードノイズ、操縦安定性、乗り心地性能について評価試験を行った結果を示すものである。
【００２１】
【表１】

【００２２】
実施例１，２はキャップゴム層およびベースゴム層を夫々５領域に区分し、夫々のモジュラスを本発明の範囲に設定したラジアルタイヤの諸特性を示す。キャップゴム層１０およびベースゴム層１１を、センター領域Ｘ、中間領域Ｙおよびショルダー領域Ｚの５つの領域に区分し、赤道面Ａの位置を０としトレッド端部Ｂの位置を１００とするときに、第一境界線１５を５０、第二境界線１６を８０の位置にそれぞれ設定した。
【００２３】
比較例１は、キャップゴム層について特許文献１に示すように３分割構成とし、ベースゴム層は５分割構成としたものを示し、比較例２はキャップゴム層及びベースゴム層を共に３分割構成としたものを示す。比較例３はキャップゴム層及びベースゴム層を共に５分割構成としたものの、各部位のモジュラスが本発明の範囲外のものを示す。比較例４は、キャップゴム層及びベースゴム層がそれぞれ単一のゴムを使用したものを示し、これをコントロールとして、各タイヤのロードノイズ、操縦安定性、および乗り心地性の評価を行った。
【００２４】
供試タイヤは、タイヤサイズが２３５／４５ＺＲ１７のラジアルタイヤを使用し、テスト車両は３０００ｃｃのＦＲ車を使用した。操縦安定性および乗り心地性の評価はパネラーによる官能評価である。比較例４を１００とした場合の相対値で表しており、数値が高いほど操縦安定性および乗り心地性が優れていることを示す。
【００２５】
また、ロードノイズは、空気圧２２０ｋＰａを充填したタイヤ単体を回転ドラム上において行う単体台上試験により、ＪＡＳＯ Ｃ ６０６−８１に準拠したタイヤ騒音試験方法を採用した。ただし、騒音測定は、タイヤセンター部に鉛直下向きの荷重が入力したときのタイヤホイール鉛直下向きの伝達関数の２３５Ｈｚ〜２８０Ｈｚのパーシャル平均レベルを比較例４を「０」として、そのレベル差［ｄＢ］により評価した。レベルが低い（−）であるほど、ロードノイズが低減されていることを示す。
【００２６】
表１に示すように、キャップゴム層１０を５区域に区分した実施例１、２では、いずれも比較例４に比べてロードノイズが「−０．８」「−１．７」と低減されており、操縦安定性は維持あるいは向上しており、乗り心地性も良好になっている。
【００２７】
一方、３分割タイプの比較例１および比較例２においては、ロードノイズの低減はみられるものの、比較例１は、そのキャップゴム層１０において、センター領域１０Ｘのゴムモジュラスが、中間領域Ｙおよびショルダー領域Ｚのそれに比べて所定範囲（Ｘｃ／Ｙｃ≧１．５、Ｘｃ／Ｚｃ≧１．５）に設定されていないため、乗り心地性が比較例４に比べて低下している。また、比較例２は、そのベースゴム層１１において、センター領域１１Ｘのゴムモジュラスが、中間領域Ｙおよびショルダー領域Ｚのそれに比べて所定範囲（Ｘｂ／Ｙｂ≧１．５、Ｘｂ／Ｚｂ≧１．５）に設定されていないため、操縦安定性が比較例４に比べて低下している。比較例３は、そのキャップゴム層１０およびベースゴム層１１において、中間領域Ｙのゴムモジュラスをセンター領域Ｙおよびショルダー領域Ｚのそれに比べて高く設定した例であり、本発明の範囲外に設定されている。それ故、比較例３のタイヤでは、ロードノイズは比較例４に比べて高く（０．７）なり、また、乗り心地性も悪化している。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によると、キャップゴム層およびベースゴム層を夫々５領域に区分し、各部位のゴムモジュラスを変化させることで、操縦安定性および乗り心地性の維持とロードノイズの低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示すラジアルタイヤの要部断面図
【符号の説明】
１ ラジアルタイヤ
２ ビード部
３ サイドウォール部
４ トレッド部
５ ビードコア
６ カーカス
７ ベルト層
１０ キャップゴム層
１１ ベースゴム層
１５ 第一境界線
１６ 第二境界線
Ａ タイヤ赤道面
Ｂ トレッド端部
Ｘ センター領域
Ｙ 中間領域
Ｚ ショルダー領域

Claims (2)

1. トレッド部が、トレッド面側のキャップゴム層と、その内側に配置されるベースゴム層との２層構造とされると共に、タイヤ幅方向において、タイヤ赤道面が通るセンター領域と、センター領域を挟んでその両側に形成される中間領域と、中間領域のさらに外側に形成されるショルダー領域とから５つの領域に区分され、
   ア） 各領域においてベースゴム層がキャップゴム層よりもゴムモジュラスが大に設定され、
   イ） キャップゴム層およびベースゴム層の各層において、中間領域のモジュラスが最も小さく、かつセンター領域のモジュラスが中間領域およびショルダー領域のモジュラスの１．５倍〜２倍に設定されていることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. トレッド部が、トレッド面側のキャップゴム層Ｃと、その内側に配置されるベースゴム層Ｂとの２層構造とされると共に、タイヤ幅方向において、タイヤ赤道面が通るセンター領域Ｘと、センター領域を挟んでその両側に形成される中間領域Ｙと、中間領域のさらに外側に形成されるショルダー領域Ｚとから５つの領域に区分され、キャップゴム層におけるセンター領域Ｘ、中間領域Ｙおよびショルダー領域ＺのそれぞれのゴムモジュラスをＸｃ，Ｙｃ，Ｚｃとし、ベースゴム層におけるセンター領域Ｘ、中間領域Ｙおよびショルダー領域ＺのそれぞれのゴムモジュラスをＸｂ，Ｙｂ，Ｚｂとすると、
   ア） Ｘｃ＜Ｘｂ，Ｙｃ＜Ｙｂ，Ｚｃ＜Ｚｂ
   イ） Ｙｃ≦Ｚｃ、１．５＊Ｙｃ≦Ｘｃ≦２＊Ｙｃ、
   １．５＊Ｚｃ≦Ｘｃ≦２＊Ｚｃ
   ウ） Ｙｂ≦Ｚｂ、１．５＊Ｙｂ≦Ｘｂ≦２＊Ｙｂ、
   １．５＊Ｚｂ≦Ｘｂ≦２＊Ｚｂ
   の関係が成り立つように、各領域のゴムモジュラスが設定されていることを特徴とする空気入りタイヤ。

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