JP5432857B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、走行時における１ｋＨｚ付近の高周波ロードノイズを低減できるようにした空気入りタイヤに関する。

近年、車両の高級化及び高品質化に伴って、タイヤの低騒音化に対する要求が高まる傾向にあり、特にトレッド部で受けた路面の凹凸による振動が伝達されて生じるロードノイズの低減が重要になっている。

本発明者は、ロードノイズについて鋭意研究を重ねたところ、１ｋＨｚ付近の高周波ロードノイズに影響する断面方向振動モードを解析と実験により見出し、ベルト層の配設部位とその部位の質量に関して、１ｋＨｚ付近の高周波ロードノイズを低減するのに下記（イ）〜（ハ）の手法が有効であるとの成果を得た。
（イ）タイヤのショルダー領域の周方向剛性を上げる。
（ロ）タイヤのショルダー領域の質量を上げる。
（ハ）タイヤのセンター領域の質量を下げる。

下記特許文献１，２には、ベルト層を構成するベルトプライの幅方向端部を折り返した空気入りタイヤが記載されており、かかる構成によれば、タイヤのショルダー領域の質量が増えるものの、ショルダー領域での周方向剛性を高める効果が十分とは言えず、高周波ロードノイズを低減する効果には乏しい。そもそも、これらは、操縦安定性能の向上、或いは広幅の周方向溝により生じる構造的な弱さの補強を目的としており、１ｋＨｚ付近の高周波ロードノイズの低減に関して、その解決手段を示唆するものではない。

特開２０００−６６１４号公報 特開２００１−７１７１０号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、タイヤの質量分布を調整しつつショルダー領域での周方向剛性を高めて、１ｋＨｚ付近の高周波ロードノイズを低減できるようにした空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成することができる。即ち、本発明に係る空気入りタイヤは、一対のビード部の間に設けられたトロイド状のカーカス層と、タイヤ周方向に対して傾斜して延びるベルトコードを配列してなるベルトプライにより構成され、前記カーカス層のタイヤ径方向外側に配設されたベルト層とを備える空気入りタイヤにおいて、前記ベルトプライの幅方向端部が折り返されているとともに、その折り返し部におけるベルトコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度αが、前記ベルトプライの本体部におけるベルトコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度βよりも小さいものである。

本発明の空気入りタイヤでは、ベルトプライの幅方向端部が折り返されることにより、ショルダー領域の質量を高めつつセンター領域の質量が相対的に低められる。しかも、その折り返し部におけるベルトコードの傾斜角度αが、本体部におけるベルトコードの傾斜角度βよりも小さいため、ベルトコードが周方向成分を多く含む折り返し部によってショルダー領域での周方向剛性が高められる。その結果、タイヤの質量分布を調整しつつショルダー領域での周方向剛性を高めて、１ｋＨｚ付近の高周波ロードノイズを低減することができる。

本発明では、前記ベルトプライの折り返し部が幅方向片側にのみ形成されているものが好ましい。１ｋＨｚ付近の高周波ロードノイズに影響する断面方向振動モードは、タイヤ赤道に関して左右対称な変形を伴うため、本発明の上記構成であれば、折り返し部を幅方向片側にのみ形成した非対称な構造によって、振動伝達の位相差を生じさせて減衰効果を発現し、１ｋＨｚ付近の高周波ロードノイズを効果的に低減することができる。

本発明では、前記ベルトプライの折り返し部の幅が、前記ベルト層の全幅の１０〜４０％の範囲内に設定されているものが好ましい。この割合が１０％以上であると、ショルダー領域の質量を確実に高めるとともに、ショルダー領域での周方向剛性を十分に向上できる。また、この割合が４０％以下であることで、センター領域の質量を確実に低められる。よって、かかる構成によれば、タイヤの質量分布を調整しつつショルダー領域での周方向剛性を高めて、高周波ロードノイズをより有効に低減できる。

本発明では、前記ベルトプライの折り返し部が、タイヤ周方向に対する傾斜角度が他部よりも小さくなるようにベルトコードを予め角度変化させて配列したベルトプライの幅方向端部を折り返して形成されているものが好ましい。かかる構成によれば、上記の如き折り返し部を有するベルトプライを簡便に形成することができる。

本発明に係る空気入りタイヤの一例を示すタイヤ子午線断面図 図１のタイヤが備えるベルト層の平面図 ベルトプライを展開して示す平面図 本発明の別実施形態におけるトレッド部の断面図 図４のタイヤが備えるベルト層の平面図

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る空気入りタイヤの一例を概略的に示すタイヤ子午線断面図であり、ＣＬはタイヤ赤道を表している。図２は、そのタイヤが備えるベルト層５の平面図であるが、図中のコードは概念的に記載されており、実際の配列ピッチはもっと密なものとなる。

空気入りタイヤＴは、一対のビード部１と、そのビード部１からタイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部２と、そのサイドウォール部２の各々のタイヤ径方向外側端に連なるトレッド部３と、一対のビード部１の間に設けられたトロイド状のカーカス層４と、そのカーカス層４のタイヤ径方向外側に配設されたベルト層５とを備える乗用車用空気入りラジアルタイヤである。

一対のビード部１には、それぞれ環状のビードコア１ａと、そのビードコア１ａのタイヤ径方向外側に配された硬質ゴムからなるビードフィラー１ｂとが設けられている。カーカス層４は、タイヤ周方向に対して略直交する方向に延びるカーカスコードを配列してなるカーカスプライにより構成され、その両端部がビードコア１ａとビードフィラー１ｂを挟み込むようにして折り返されている。カーカスコードには、ポリエステル、レーヨン、ナイロン、アラミド等の有機繊維やスチール繊維が好ましく用いられる。

ベルト層５は、タイヤ周方向に対して傾斜して延びるベルトコード５Ｃを配列してなる複層の（本実施形態では２層の）ベルトプライ５ａ，５ｂにより構成され、各ベルトプライ５ａ，５ｂは、コード５Ｃが互いに逆向きに交差するように積層されている。ベルトコード５Ｃには、上述した有機繊維を採用しうるが、ショルダー領域の質量と周方向剛性を高めるうえでスチール繊維が好ましい。ベルト層５の外周側には、必要に応じて、実質的にタイヤ周方向と平行に延びる補強コードを配列してなるベルト補強層を設けてもよい。

本実施形態では、ベルトプライ５ｂの幅方向端部が折り返されているとともに、その折り返し部５１におけるベルトコード５Ｃのタイヤ周方向に対する傾斜角度αが、ベルトプライ５ｂの本体部５２におけるベルトコード５Ｃのタイヤ周方向に対する傾斜角度βよりも小さくなっている。傾斜角度α，βは、それぞれコード５Ｃとタイヤ周方向とがなす鋭角の角度であり、折り返し部５１と本体部５２との間でベルトコード５Ｃは互いに逆向きに交差している。

このタイヤＴでは、ベルトプライ５ｂの幅方向端部が折り返されているため、タイヤのショルダー領域（トレッド部３のタイヤ幅方向外側の部位）の質量を高めつつセンター領域の質量が相対的に低められる。しかも、傾斜角度αが傾斜角度βよりも小さいため、ベルトコード５Ｃが周方向成分を多く含む折り返し部５１によってショルダー領域での周方向剛性が高められる。その結果、タイヤの質量分布を調整しつつショルダー領域での周方向剛性を高めて、１ｋＨｚ付近の高周波ロードノイズを低減することができる。

ベルトプライ５ｂの幅方向端部を折り返してなる折り返し部５１は、本体部５２と一体化されており、部材点数を増やすことなく、ショルダー領域の質量と周方向剛性の向上に寄与しうる。傾斜角度αは例えば１５〜３０°に設定され、傾斜角度βは例えば２０〜３５°に設定される。また、傾斜角度αと傾斜角度βとの差（βーα）は、５〜２０°が好ましく、５〜１５°がより好ましい。ベルトプライ５ａにおけるコード５Ｃのタイヤ周方向に対する傾斜角度γは、傾斜角度βと同程度であり、例えば２０〜３５°に設定される。

本実施形態では、ベルトプライ５ｂの折り返し部５１を幅方向片側にのみ形成した非対称な構造を有するため、タイヤ赤道ＣＬに関して左右対称な変形を伴う断面方向振動モードに対し、振動伝達の位相差を生じさせて減衰効果を発現しうる。それ故、１ｋＨｚ付近の高周波ロードノイズを効果的に低減できる。但し、本発明では、ベルトプライ５ｂの両端部を折り返して、折り返し部５１を幅方向両側に形成しても構わない。

ベルトプライ５ｂの折り返し部５１の幅Ｗａは、ベルト層５の全幅Ｗｂの１０〜４０％の範囲内に設定されることが好ましく、１０〜２５％の範囲内であれば更に好ましい。これによって、折り返し部５１が適度な幅を有し、タイヤの質量分布を調整しつつショルダー領域での周方向剛性を高めて、高周波ロードノイズをより有効に低減できる。本実施形態では、折り返し部５１を形成したベルトプライ５ｂがベルトプライ５ａよりも幅広であるため、全幅Ｗｂに対する幅Ｗａの割合を確保しやすい。

ベルト層５の全幅Ｗｂは、ベルト層５を構成するベルトプライ５ａ，５ｂの最大幅として求められ、例えばトレッド幅ＴＷの９５〜１１０％に設定される。トレッド幅ＴＷは、タイヤの子午線断面において、トレッド面の曲率半径でショルダ側へ延長した仮想線と、両側のバットレス面の曲率半径でショルダ側へ延長した仮想線とが交わる２つのショルダ点Ｐのタイヤ幅方向距離として求められる。

幅Ｗａ，Ｗｂなどの寸法値は、タイヤ赤道線ＣＬに対して直角にタイヤを輪切りし、ベルトコード５Ｃなどのコード類の端部が確認できるようにバフ研磨したカットサンプルにおける実ペリフェリにより測定できる。実ペリフェリは、上記カットサンプルを、外部応力を加えていない自然状態にて、バフ研磨した面が上向きとなるように水平台上に載置したときの、測定対象となる部材のタイヤ幅方向における曲率に沿った円弧の長さである。したがって、幅Ｗａ，Ｗｂは、２点間の直線距離ではなく、実際には円弧の長さとして測定される。

図３は、ベルトプライ５ｂを展開して示す平面図であり、このベルトプライ５ｂの幅方向端部を境界線ＢＬで折り返すことにより折り返し部５１が形成される。即ち、境界線ＢＬより右側の部分が折り返し部５１を構成し、境界線ＢＬより左側の部分が本体部５２を構成する。ベルトコード５Ｃは、幅方向の一端から他端にまで連続して延びるとともに、境界線ＢＬで屈曲しており、折り返し部５１を構成する幅方向端部では傾斜角度がα、他部では傾斜角度がβである。

このように、折り返し部５１は、タイヤ周方向に対する傾斜角度が他部よりも小さくなるようにベルトコード５Ｃを予め角度変化させて配列したベルトプライ５ｂの幅方向端部を折り返して形成されている。これにより、上記の如き折り返し部５１を有するベルトプライ５ｂの形成が簡便となる。かかるベルトプライ５ｂは、例えば、本出願人による特開２００２−１２７７１１号公報に記載の製造装置を利用して、コード５Ｃを１本ずつ又は数本ずつ順次に且つ角度を変えながら配置することで作製可能である。

図１，２では、ベルト層５を構成するベルトプライ５ａ，５ｂのうち、外周側に配置されたベルトプライ５ｂの幅方向端部を折り返した例を示したが、本発明では、少なくとも１層のベルトプライを折り返してあればよく、例えば図４，５のようにベルトプライ５ａの幅方向端部を折り返して折り返し部５１を形成してもよい。この場合、折り返し部５１を形成したベルトプライ５ａをベルトプライ５ｂよりも幅広とし、ベルト層５の全幅Ｗｂに対する幅Ｗａの割合を確保しやすくすることが好ましい。

折り返し部５１は、ベルトプライ５ａ，５ｂの幅方向端部を内周側に折り返したものでも構わないが、ベルト層５を作製するうえでは、前述の実施形態で示したように外周側に折り返すことが好ましい。

本発明の構成と効果を具体的に示すため、１ｋＨｚ付近の高周波ロードノイズに関する騒音性能を評価したので、以下に説明する。この性能評価では、テストタイヤ（タイヤサイズ２０５／６０Ｒ１６）を、空気圧２５０ｋＰａ、使用リム１６×６−ＪＪとしてテスト車両（２．５ＬのＦＲ車、２名乗車）に装着し、テストコースのロードノイズ路を１００ｋｍ／ｈの速度で走行したときのロードノイズレベル（６３０〜１．６ｋＨｚ）をマイクロホンを用いて測定した。

図１のタイヤ構造において、ベルトプライの端部を折り返していないものを、比較例１とした。また、ベルトプライの端部を折り返しつつ、その折り返し部における傾斜角度αを本体部における傾斜角度βと同じにしたものを、比較例２，３とした。そして、図１のタイヤ構造のように、ベルトプライの端部を折り返しつつ、その折り返し部における傾斜角度αを本体部における傾斜角度βよりも小さくしたものを、実施例１〜３とした。表１に評価結果を示す。

表１に示すように、実施例１〜３では、比較例１〜３よりも１ｋＨｚ付近の高周波ロードノイズを有効に低減できている。なかでも、実施例２は、折り返し部を片側にのみ形成したことにより実施例１よりも改善効果が大きく、折り返し部の幅を適度な大きさにしたことにより実施例３よりも改善効果が大きい。

１ ビード部
２ サイドウォール部
３ トレッド部
４ カーカス層
５ ベルト層
５ａ ベルトプライ
５ｂ ベルトプライ
５Ｃ ベルトコード
５１ 折り返し部
５２ 本体部

Claims (4)

1. 一対のビード部の間に設けられたトロイド状のカーカス層と、タイヤ周方向に対して傾斜して延びるベルトコードを配列してなるベルトプライにより構成され、前記カーカス層のタイヤ径方向外側に配設されたベルト層とを備える空気入りタイヤにおいて、
   前記ベルトプライの幅方向端部が折り返されているとともに、その折り返し部におけるベルトコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度αが、前記ベルトプライの本体部におけるベルトコードのタイヤ周方向に対する傾斜角度βよりも小さいことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記ベルトプライの折り返し部が幅方向片側にのみ形成されている請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記ベルトプライの折り返し部の幅が、前記ベルト層の全幅の１０〜４０％の範囲内に設定されている請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記ベルトプライの折り返し部が、タイヤ周方向に対する傾斜角度が他部よりも小さくなるようにベルトコードを予め角度変化させて配列したベルトプライの幅方向端部を折り返して形成されている請求項１〜３いずれか１項に記載の空気入りタイヤ。

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