JP2020121684A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】高速耐久性能を確保するとともに、長時間の高速運転に供した場合であっても優れたユニフォミティを実現し続けることが可能な、空気入りタイヤの提供。【解決手段】トレッド部１０において、ベルト層をその全幅にわたって覆う少なくとも１枚のフルカバー層と、前記フルカバー層のタイヤ径方向外側に配置されて前記ベルト層のタイヤ幅方向中央領域を局所的に覆う少なくとも１枚のセンターカバー層とを有し、インナーライナのタイヤ径方向内側に吸音材３８が形成された空気入りタイヤ１であって、吸音材３８は、厚さ及び幅がいずれも均一であり、蛇行しながらタイヤ周方向に延在し、タイヤ赤道面のタイヤ幅方向両側において配設領域が等しく、タイヤ周方向において吸音材３８の蛇行ピッチは一定である。【選択図】図２

Description

本発明は、高速耐久性能とユニフォミティとを両立させた空気入りタイヤに関する。

従来、タイヤの空洞共鳴音を低減することでロードノイズを低減させるべく、トレッド部のタイヤ内腔側に、スポンジからなる吸音材を形成する技術が知られている（特許文献１、２）。

特許文献１、２に開示された技術では、車両の平均走行速度が増大するなどの、タイヤの過酷な使用態様によっては、トレッドバンドが変形し、吸音材にも予定されていなかった外力が加わり、吸音材の優れた耐久性能が得られないおそれがある。このため、近年では、このような状況にも耐え得るように、吸音材の耐久性能を改善した空気入りタイヤが開発されている（特許文献３）。

特許第３６１２０５９号公報 特開２００５−１３８７６０号公報 特許第４９６０６２６号公報

しかしながら、特許文献３に記載された空気入りタイヤを長時間高速運転に使用した場合には、吸音材の配設領域が広いために、吸音材が過度に蓄熱されて損傷し、ひいてはタイヤの優れた高速耐久性能を実現できないおそれがある。

また、近年では、タイヤの操縦安定性能や乗り心地をよりよくすべく、タイヤのユニフォミティの改善についても益々要請がなされている。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、従来と同等以上のユニフォミティを実現した上で、高速耐久性能を改善した空気入りタイヤを提供することを目的とする。

本発明に係る空気入りタイヤは、トレッド部に設けられた少なくとも３本の周方向主溝によって、少なくとも２つのセンター陸部が区画形成され、
上記トレッド部において、ベルト層のタイヤ径方向外側に配置されて上記ベルト層をその全幅にわたって覆う少なくとも１枚のフルカバー層と、上記フルカバー層のタイヤ径方向外側に配置されて上記ベルト層のタイヤ幅方向中央領域を局所的に覆う少なくとも１枚のセンターカバー層とを有し、
インナーライナのタイヤ径方向内側に吸音材が形成され、
上記吸音材は、厚さ及び幅がいずれも均一であり、蛇行しながらタイヤ周方向に延在し、タイヤ赤道面のタイヤ幅方向両側において配設領域が等しく、タイヤ周方向において上記吸音材の蛇行ピッチは一定である。

本発明に係る空気入りタイヤでは、吸音材の形状及び延在態様に改良を加えている。その結果、本発明に係る空気入りタイヤによれば、高速耐久性能とユニフォミティとを両立させることができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る空気入りタイヤのトレッド部を示すタイヤ子午断面図である。 図２は、本発明の実施の形態に係る空気入りタイヤの斜視図である。 図３は、本発明の実施の形態に係る空気入りタイヤの、ベルトに対する吸音材の配置態様の一部を示す模式図である。

以下に、本発明に係る空気入りタイヤの実施の形態（以下に示す、基本形態及び付加的形態１、２）を、図面に基づいて詳細に説明する。なお、これらの実施の形態は、本発明を限定するものではない。また、上記実施の形態の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。さらに、上記実施の形態に含まれる各種形態は、当業者が自明の範囲内で任意に組み合わせることができる。

［基本形態］
以下に、本発明に係る空気入りタイヤについて、その基本形態を説明する。

以下の説明において、タイヤ径方向とは、空気入りタイヤの回転軸と直交する方向をいい、タイヤ径方向内側とはタイヤ径方向において回転軸に向かう側、タイヤ径方向外側とはタイヤ径方向において回転軸から離れる側をいう。また、タイヤ周方向とは、上記回転軸を中心軸とする周り方向をいう。さらに、タイヤ幅方向とは、上記回転軸と平行な方向をいい、タイヤ幅方向内側とはタイヤ幅方向においてタイヤ赤道面ＣＬ（タイヤ赤道線）に向かう側、タイヤ幅方向外側とはタイヤ幅方向においてタイヤ赤道面ＣＬから離れる側をいう。なお、タイヤ赤道面ＣＬとは、空気入りタイヤの回転軸に直交するとともに、空気入りタイヤのタイヤ幅の中心を通る平面である。

図１は、本発明の実施の形態に係る空気入りタイヤのトレッド部を示すタイヤ子午断面図である。また、同図に示す空気入りタイヤは、正規リムに組んで空気圧１８０ｋＰａ以上３５０ｋＰａ以下を付与し、正規荷重の５０％以上９５％以下の荷重を加えた状態を示すものである。なお、空気入りタイヤの子午断面図とは、タイヤ赤道面と垂直な平面上に現れる空気入りタイヤの断面形状を示す図である。

ここで、正規リムとは、ＪＡＴＭＡに規定される「標準リム」、ＴＲＡに規定される「Design Rim」、又はＥＴＲＴＯに規定される「Measuring Rim」をいう。また、正規荷重とは、ＪＡＴＭＡで規定する「最大負荷能力」、ＴＲＡで規定する「TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES」に記載の最大値、又はＥＴＲＴＯで規定する「LOAD CAPACITY」をいう。

図１に示す空気入りタイヤ１は、トレッド部１０を有している。トレッド部１０は、ゴム材（トレッドゴム）等からなり、空気入りタイヤ１のタイヤ径方向の最も外側に位置するとともに、その表面が空気入りタイヤ１の輪郭となる。このトレッド部１０の表面は、空気入りタイヤ１を装着する車両（図示せず）が走行した際に路面と接触する面であるトレッド表面１２として形成されている。

トレッド表面１２には、図１に示すように、少なくとも３本の、同図では４本の周方向主溝１４、１６、１８、２０によって、少なくとも２つの、同図では３つの陸部２２、２４、２６が区画形成されている。

ここで、周方向主溝とは、溝幅（最大幅）が７．５ｍｍ以上８．５ｍｍ以下であり、かつ、溝深さ（最大深さ）が７．５ｍｍ以上８．５ｍｍ以下である溝をいう。

また、本実施の形態に係る空気入りタイヤでは、図１に示すように、タイヤ径方向内側から外側に向かって、順に、インナーライナ２８、カーカス層３０、ベルト層３２（ベルト３２ａから３２ｃ）、ベルトカバー層３４（フルカバー層３４ａ及びセンターカバー層３４ｂ）、トレッドゴム層３６が設けられている。

即ち、ベルト層３２のタイヤ径方向外側には、ベルト層３２をその全幅にわたって覆う少なくとも１枚の、図１においては１枚のフルカバー層３４ａが配置されている。また、フルカバー層３４ａのタイヤ径方向外側には、ベルト層３２のタイヤ幅方向中央領域を局所的に覆う少なくとも１枚の、同図では１枚のセンターカバー層３４ｂが配置されている。

さらに、本実施の形態に係る空気入りタイヤでは、図１に示すように、インナーライナ２８のタイヤ径方向内側に吸音材３８が形成されている。吸音材３８は、連続気泡を有する多孔質材料から構成され、その多孔質構造に基づく所定の吸音特性を有している。吸音材３８を構成する多孔質材料としては、例えば発泡ウレタンを用いることができる。吸音材３８は、タイヤ内面のトレッド部１０に対応する領域に、例えば、接着剤４０を介してインナーライナ２８に接着されている。接着剤４０としては例えば両面テープを用いることができる。

このような前提の下、本実施の形態に係る空気入りタイヤにおいては、吸音材３８は、厚さ及び幅がいずれも均一である。ここで、厚さとは吸音材３８のタイヤ径方向寸法を意味し、幅とは吸音材３８の延在方向に垂直な方向における寸法を意味する。

通常、吸音材３８はその吸音効果を発揮するため、車両走行状態（タイヤ回転状態）で、空気が充填されたタイヤ内部の容積に対して２０％以上の体積とすることが肝要である。本実施の形態では、上述のとおり吸音材３８はその厚さや幅が均一であるので、吸音材３８の厚さは、その延在方向長さ（後述する蛇行に伴う長さ）が分かれば、以下に示す幅を考慮して算出することができる。

図２は、本実施の形態に係る空気入りタイヤの斜視図である。同図に示すように、本実施の形態に係る空気入りタイヤにおいては、吸音材３８は、蛇行しながらタイヤ周方向に延在し、タイヤ赤道面ＣＬのタイヤ幅方向両側において配設領域が等しい。また、本実施の形態に係る空気入りタイヤにおいては、吸音材３８の蛇行ピッチ（吸音材の蛇行形状における波長）は一致である。

ここで、吸音材３８の配設領域がタイヤ赤道面ＣＬのタイヤ幅方向両側において等しいとは、図２において、空気入りタイヤ１をタイヤ赤道面ＣＬに垂直なＡ−Ａ´線で切断して展開し、タイヤ内腔面を平面視した場合に、タイヤ赤道面ＣＬのタイヤ幅方向一方側における吸音材３８の配設面積と、タイヤ幅方向他方側における吸音材３８の配設面積と、が等しいことを意味する。

（作用等）
本実施の形態に係る空気入りタイヤでは、吸音材３８を蛇行させながらタイヤ周方向に延在させている。即ち、図２に示す空気入りタイヤでは、吸音材３８の配設領域をタイヤ幅方向に変化させつつ、吸音材３８をタイヤ周方向に延在させている。このような吸音材の配設形態によれば、従来技術（例えば、特許文献３に記載された発明）と比べて、吸音材の配設領域を著しく小さく、かつ、分散させることができる。これにより、吸音材３８が過度に蓄熱されて損傷することを抑制することができる（作用１）。

また、本実施の形態に係る空気入りタイヤでは、吸音材３８の厚さ及び幅をいずれも均一とすることで、吸音材３８のインナーライナ２６との接触領域をタイヤ周方向において過度に異ならせることなく、さらに、インナーライナ２６と接触する吸音材３８の体積をタイヤ周方向において過度に異ならせることもない。このため、長時間の高速走行に供した場合であっても、吸音材３８がインナーライナ２８から剥離することを効果的に抑制することができる（作用２）。

さらに、本実施の形態に係る空気入りタイヤでは、タイヤ赤道面ＣＬのタイヤ幅方向両側において吸音材３８の配設領域を等しくし、しかも、タイヤ周方向において吸音材３８の蛇行ピッチを一定としている。これにより、上記の作用１、２を得た上で、従来と同等以上のユニフォミティを実現することできる（作用３）。

以上により、本実施の形態に係る空気入りタイヤでは、吸音材３８の延在態様に起因した蓄熱による損傷の抑制（作用１）と、吸音材３８の形状に起因した吸音材３８のインナーライナ２８からの剥離抑制（作用２）と、が相まって優れた高速耐久性能を実現することができる。また、本実施の形態に係る空気入りタイヤでは、吸音材３８の配設領域及び配設態様に起因して従来と同等以上のユニフォミティの実現（作用３）により、上記のように優れた高速耐久性能を実現した上で、操縦安定性能や乗り心地をも高いレベルで実現することができる。

なお、以上に示す、本実施の形態の空気入りタイヤは、図２に示すように、タイヤ子午断面視で、タイヤ径方向内側から外側に向かって、ビード部Ｂ、サイドウォール部Ｓ及びトレッド部Ｔを有する。そして、当該空気入りタイヤは、例えば、タイヤ子午断面視で、トレッド部から両側のビード部まで延在して一対のビードコアの周りで巻回されたカーカス層（図１における符号３０の部材）と、該カーカス層のタイヤ径方向外側に順次形成された、ベルト層等（図１における符号３２の部材）と、を備える。

また、本実施の形態の空気入りタイヤは、通常の各製造工程、即ち、タイヤ材料の混合工程、タイヤ材料の加工工程、グリーンタイヤの成型工程、加硫工程及び加硫後の検査工程等を経て得られるものである。本実施の形態の空気入りタイヤを製造する場合には、特に、加硫用金型の内壁に、所望の周方向主溝や陸部に対応する凸部を形成し、この金型を用いて加硫を行う。

[付加的形態]
次に、本発明に係る空気入りタイヤの上記基本形態に対して、任意選択的に実施可能な、付加的形態１及び２を説明する。

（付加的形態１）
図３は、本発明の実施の形態に係る空気入りタイヤの、ベルトに対する吸音材の配置態様の一部を示す模式図である。基本形態においては、図３に示すように、吸音材３８のタイヤ幅方向端部Ｅ１〜Ｅ３は、ベルト層のタイヤ幅方向端部ｅ１、ｅ２よりもタイヤ幅方向内側に位置するとともに、吸音材３８のタイヤ幅方向における延在寸法Ｄ１は、ベルト層のタイヤ幅方向寸法（ベルト幅）ｄの７０％以上９０％以下であること（付加的形態１）が好ましい。

吸音材３８のタイヤ幅方向端部Ｅ１〜Ｅ３を、ベルト層のタイヤ幅方向端部ｅ１、ｅ２よりもタイヤ幅方向内側に位置させている。これにより、仮に長時間の高速走行を行い、タイヤが大きな遠心力を受けてせり上がる場合であっても、図１において、吸音材３８が当該せり上がりに起因した歪を受け難い。従って、吸音材３８がインナーライナ２８から剥がれることはなく、ひいては吸音材３８の破損を防止して、さらに高い高速耐久性能を実現することができる。

また、吸音材３８のタイヤ幅方向における延在寸法Ｄ１を、ベルト層のタイヤ幅方向寸法（ベルト幅）ｄの７０％以上とすることで、吸音材３８をタイヤ幅方向の広い範囲に分散させることできる。このため、吸音材３８が過度に蓄熱されて損傷することをより効率的に抑制することができ、ひいてはさらに優れた高速耐久性能を実現することができる。

これに対し、また、吸音材３８のタイヤ幅方向における延在寸法Ｄ１を、ベルト層のタイヤ幅方向寸法（ベルト幅）ｄの９０％以下とすることで、仮に長時間の高速走行を行い、タイヤが大きな遠心力を受けてせり上がる場合であっても、図１において、吸音材３８が当該せり上がりに起因した歪を受け難い。従って、吸音材３８のインナーライナ２８からの剥がれによる破損をより効果的に抑制し、ひいてはさらに優れた高速耐久性能を実現することができる。

なお、吸音材３８のタイヤ幅方向における延在寸法Ｄ１を、ベルト層のタイヤ幅方向寸法（ベルト幅）ｄの７３％以上８７％以下とした場合には、上記効果がそれぞれより高いレベルで奏されるため好ましく、７５％以上８５％以下とした場合には、上記効果がそれぞれよりさらに一層高いレベルで奏されるより好ましい。

（付加的形態２）
基本形態又は基本形態に付加的形態１を付加した形態においては、図３において、吸音材３８の幅Ｄ２は、ベルト層のタイヤ幅方向寸法（ベルト幅）ｄの１５％以上２５％以下であり、蛇行ピッチ数は２５以上３５以下であること（付加的形態２）が好ましい。ここで、蛇行ピッチ数とは、図３に示す、１蛇行ピッチ長さＰのタイヤ周方向に存在する個数である。

吸音材３８の幅Ｄ２を、ベルト層のタイヤ幅方向寸法ｄの１５％以上とすることで、インナーライナ２８に対して吸音材３８を十分に形成することができ、タイヤの空洞共鳴音を、ひいてはロードノイズを低減することができる。また、ベルト層のタイヤ幅方向寸法ｄの１５％以上とすることで、タイヤ赤道面ＣＬ近傍における蓄熱を抑制することができるため、吸音材３８がインナーライナ２８から剥がれることをさらに一層抑制し、吸音材３８の破損をさらに効率的に防止して、さらに一層高い高速耐久性能を実現することができる。

これに対し、吸音材３８の幅Ｄ２を、ベルト層のタイヤ幅方向寸法ｄの２５％以下とすることで、蛇行ピッチ数を十分に確保してタイヤ赤道面ＣＬ付近での吸音材３８の蓄熱をさらに抑制することができる。これにより、吸音材３８が過度に蓄熱されて損傷することをさらに一層効率的に抑制することができ、ひいてはさらに優れた高速耐久性能を実現することができる。

なお、吸音材３８の幅Ｄ２を、ベルト層のタイヤ幅方向寸法ｄの１８％以上２２％以下とすることで、上記効果がそれぞれより高いレベルで奏されるため好ましい。

次に、蛇行ピッチ数を２５以上とすることで、インナーライナ２８に形成する吸音材３８をタイヤ幅方向においてさらに分散させることができ、ひいては吸音材３８の配設領域を十分に確保することができる。これにより、タイヤの空洞共鳴音を低減してロードノイズをさらに低減させることができる。

これに対し、蛇行ピッチ数を３５以下とすることで、インナーライナ２８に対する吸音材３８の配設領域を過度に多くすることなく、タイヤ赤道面ＣＬ付近での吸音材３８の蓄熱をさらに抑制することができる。これにより、吸音材３８が過度に蓄熱されて損傷することをさらに一層効率的に抑制することができ、ひいてはさらに優れた高速耐久性能を実現することができる。

なお、蛇行ピッチ数を２７以上３３以下とした場合には、上記効果がそれぞれより高いレベルで奏されるため好ましく、２８以上３２以下とした場合には、上記効果がそれぞれよりさらに一層高いレベルで奏されるより好ましい。

（供試タイヤの作製）
タイヤサイズが２７５／４０Ｒ２１ １０７Ｙであって、図１に示す各構成要素（インナーライナ２８、カーカス層３０、ベルト層３２（ベルト３２ａから３２ｃ）、ベルトカバー層３４（フルカバー層３４ａ及びセンターカバー層３４ｂ）、トレッドゴム層３６及び吸音材３８）を含み、同図に示す陸部２２、２４、２６を有する空気入りタイヤであって、さらに、以下の表１、２に示す諸条件を満たす従来例及び実施例１〜７の各空気入りタイヤを作製した。なお、従来例及び実施例１〜７のいずれについても、吸音材３８の幅は均一とした。また、従来例（特許文献３に開示の技術に相当）における吸音材３８の厚さは最大厚さとした。さらに、従来例及び実施例１〜７のいずれについても、吸音材３８はタイヤ赤道面ＣＬのタイヤ幅方向両側において配設領域を等しく設定した。

なお、表１中、吸音材の幅方向端部位置とは、図３に示す点Ｅ１〜Ｅ３等のタイヤ幅方向位置を意味する。また、表１の、延在寸法Ｄ１、幅Ｄ２、ベルト層幅ｄ、蛇行ピッチ数については、図３に示す吸音材３８のタイヤ幅方向における延在寸法、吸音材３８の幅、ベルト層のタイヤ幅方向寸法（ベルト幅）、１蛇行ピッチ長さＰに、それぞれ起因して定義された指標である。

（高速耐久性能の評価）
次に、上記の各供試タイヤを室内ドラム試験機（ドラム半径８５４ｍｍ）にセットし、空気圧を３６０ｋＰａとするとともに荷重を７．２６ｋＮとした状態で速度５０ｋｍ／時で３０分間の予備走行を行い、その後荷重を７．２６ｋＮとした状態で速速度を２６０ｋｍ／時から１０分当たり１０ｋｍ／時だけ速度を徐々に上げていった際の、タイヤ破壊時の速度を測定した。ここで、タイヤ破壊時とは、タイヤを構成するゴムとコードとの間や、ゴムとゴムとの間が剥離して損傷したことが確認された時点をいう。そして、この測定した速度に基づいて従来例を基準（１００）とした指数評価を行った。この評価は、指数が大きいほどタイヤ破壊時の速度が大きく、高速耐久性能が優れていることを示す。

（ユニフォミティの評価）
各供試タイヤ（２０本ずつ）をＪＡＴＭＡ標準リム（リムサイズ：２１×９．５Ｊ）のリムホイールにリム組みして、正規内圧（２００ｋＰａ）を充填することにより行った。具体的には、タイヤユニフォミティＪＡＳＯ Ｃ６０７「自動車タイヤのユニフォミティ試験法」に規定の方法に準じてラジアルフォースバリエーション（ＲＦＶ）を測定して、その結果から歩留りを評価した。そして、この評価結果に基づいて、従来例を１００とした指数評価が行った。その結果を表１に併記する。この指数評価は、数値が大きいほど均一性がよく、ユニフォミティが優れていることを示している。

表１によれば、本発明の技術的範囲に属する（吸音材の形状及び延在態様に所定の改良を加えている）実施例１〜７の空気入りタイヤについては、いずれも、本発明の技術的範囲に属しない、従来例の空気入りタイヤよりも、高速耐久性能とユニフォミティとの両立が高いレベルで図られていることが判る。

１ 空気入りタイヤ
１０ トレッド部
１２ トレッド表面
１４、１６、１８、２０ 周方向主溝
２２、２４、２６ 陸部
２８ インナーライナ
３０ カーカス層
３２ ベルト層
３２ａ、３２ｂ、３２ｃ ベルト
３４ ベルトカバー層
３４ａ フルカバー層
３４ｂ センターカバー層
３６ トレッドゴム層
３８ 吸音材
４０ 接着剤
Ｂ ビード部
ＣＬ タイヤ赤道面
Ｄ１ 吸音材３８のタイヤ幅方向における延在寸法
Ｄ２ 吸音材３８の幅Ｄ２
ｄ ベルト層のタイヤ幅方向寸法（ベルト幅）
Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３ 吸音材３８のタイヤ幅方向端部
ｅ１、ｅ２ ベルト層のタイヤ幅方向端部
Ｐ １蛇行ピッチ長さ
Ｓ サイドウォール部
Ｔ トレッド部

Claims (3)

1. トレッド部に設けられた少なくとも３本の周方向主溝によって、少なくとも２つのセンター陸部が区画形成され、
   前記トレッド部において、ベルト層のタイヤ径方向外側に配置されて前記ベルト層をその全幅にわたって覆う少なくとも１枚のフルカバー層と、前記フルカバー層のタイヤ径方向外側に配置されて前記ベルト層のタイヤ幅方向中央領域を局所的に覆う少なくとも１枚のセンターカバー層とを有し、
   インナーライナのタイヤ径方向内側に吸音材が形成された空気入りタイヤであって、
   前記吸音材は、厚さ及び幅がいずれも均一であり、蛇行しながらタイヤ周方向に延在し、タイヤ赤道面のタイヤ幅方向両側において配設領域が等しく、タイヤ周方向において前記吸音材の蛇行ピッチは一定であること、を特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記吸音材のタイヤ幅方向端部は、前記ベルト層のタイヤ幅方向端部よりもタイヤ幅方向内側に位置するとともに、前記吸音材のタイヤ幅方向における延在寸法は、前記ベルト層のタイヤ幅方向寸法の７０％以上９０％以下である、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記吸音材の幅は、前記ベルト層のタイヤ幅方向寸法の１５％以上２５％以下であり、蛇行ピッチ数は２５以上３５以下である、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。

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