JP5111540B2

JP5111540B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP5111540B2
Application number: JP2010056237A
Authority: JP
Inventors: 邦彦永井
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2010-03-12
Filing date: 2010-03-12
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2030-03-12
Also published as: US20110220264A1; JP2011189796A

Description

本発明は、空洞共鳴による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。

車両が荒れた路面を走行したり、路面の継ぎ目を乗り越えたりすると、車内にロードノイズと呼ばれる騒音が発生することがある。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への入力となってタイヤが加振されると、車軸やサスペンションを通じて車体に振動が伝わり、最終的に車内での騒音を引き起こす。この車内騒音のうち２５０Ｈｚ付近に発生するものは、タイヤの空洞共鳴が関与していることが知られている。

このような空洞共鳴によるロードノイズを低減するべく、特許文献１には、タイヤ周方向の位置に応じて断面積を変化させた物体を、弾性体からなるリング状の治具によりトレッド部の内面に装着した空気入りタイヤが記載されている。しかし、トレッド部は路面に接地するたびに屈曲して絶えず変形を繰り返すため、この構造では、走行中に上記物体が脱落する恐れがある。また、上記物体をタイヤに取り付けるための煩雑な工程が必要になるという問題もある。

特許文献２には、タイヤ内面のビードトウからタイヤ最大幅位置に至る範囲に、空洞部の断面積がタイヤ周方向に変化するように形状変化を持たせた空気入りタイヤが記載されている。しかしながら、タイヤ最大幅位置の近辺にてタイヤ内面を突出させると、タイヤの縦剛性の増加を引き起こすため、乗心地性能が悪化する傾向にある。また、特許文献３〜５に記載のタイヤでは、バットレス部又はサイドウォール部のタイヤ内面に突起を設けており、やはり乗心地性能の悪化が懸念される。

特開２００３−２２６１０４号公報特開２００２−１２０５０９号公報特開２００７−２７６７１２号公報特開２００７−３０２０７２号公報特開２００６−２４８３１８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、乗心地性能を損なうことなく、空洞共鳴によるロードノイズを低減できる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できる。即ち、本発明に係る空気入りタイヤは、トレッド部に埋設されたベルト層の端部よりもタイヤ幅方向内側となる領域に、タイヤ内面から突出しつつタイヤ幅方向に延在する複数の突起がタイヤ周方向に間隔を置いて形成されているものである。

この空気入りタイヤでは、タイヤ内面から突出しつつタイヤ幅方向に延在する複数の突起をタイヤ周方向に間隔を置いて形成していることにより、タイヤの空洞部の断面形状がタイヤ周方向において変化するため、空洞共鳴音を効果的に抑えてロードノイズを低減することができる。それでいて、突起をベルト層の端部よりもタイヤ幅方向内側の領域に設けているため、タイヤの縦剛性の増加を引き起こすことなく、優れた乗心地性能を発揮することができる。

本発明の空気入りタイヤでは、タイヤ内面をタイヤ周方向に６等分したときに、前記突起を相対的に密に配置した密領域と、前記突起を相対的に粗に配置した粗領域とが３箇所ずつタイヤ周上で交互に設けられ、タイヤのトレッド、サイドウォール、インナーライナーを構成するゴム部材のジョイント位置に前記３箇所の粗領域が分散して配置されている。

このような突起の密領域と粗領域とをタイヤ周上で交互に設けることにより、トレッド部の剛性がタイヤ周上で変化し、それに応じて路面からの入力が変動するため、空洞共鳴音の低減に寄与できる。それでいて、ゴム部材のジョイント位置に粗領域が配置されることにより、該ジョイント位置に起因する質量アンバランスを低減して、タイヤのユニフォミティを改善することができる。

本発明の空気入りタイヤでは、タイヤ赤道を基準にした車両装着時の外側領域と内側領域とで、前記突起のタイヤ周方向の間隔又は位相を異ならせているものが好ましい。かかる構成によれば、外側領域と内側領域とで振動の周期を相違させて、空洞共鳴を全体的に抑えて騒音レベルを低減できる。

本発明の空気入りタイヤでは、前記突起のタイヤ内面からの高さが２〜８ｍｍの範囲にあるものが好ましい。この突起の高さを２ｍｍ以上にすることで、空洞共鳴音の低減効果を確保しやすくなり、突起の高さを８ｍｍ以下にすることで、突起周辺でのゴムボリューム不足を適切に防ぐことができる。

また、空気入りタイヤの製造方法は、トレッド部に埋設されたベルト層の端部よりもタイヤ幅方向内側となる領域に、タイヤ内面から突出しつつタイヤ幅方向に延在する複数の突起がタイヤ周方向に間隔を置いて形成されている空気入りタイヤを製造する製造方法であって、タイヤ幅方向に沿って延在する複数本の細溝がタイヤ周方向に間隔を置いて形成されたブラダー又はコアをグリーンタイヤに挿入し、前記グリーンタイヤを加硫成形する際に、前記ブラダー又はコアを前記グリーンタイヤの内面に押し当てて、前記細溝を局部的に深く且つ幅広にしてなる凹所によって前記突起を形成するものである。

かかる空気入りタイヤの製造方法によれば、余分な工程を経ずとも、通常の加硫成形工程によって、上記の如き突起をタイヤ内面に形成できることから、生産性を損なわずに上述した空気入りタイヤを製造することができる。

空気入りタイヤの一例を示すタイヤ子午線断面図図１の空気入りタイヤを示す斜視断面図突起の（ａ）斜視図と（ｂ）Ａ−Ａ断面図タイヤ内面を模式的に示す平面図突起の疎密配置を説明するためのタイヤ概略側面図別実施形態におけるタイヤ内面の模式図別実施形態におけるタイヤ内面の模式図空気入りタイヤの製造方法で使用されるブラダーを示す概略図突起の変形例を示すタイヤ子午線断面図突起の変形例を示す斜視図

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。本発明は、図５のように密領域と粗領域とが設けられるものであるが、図１〜４において、そのような領域を設けない場合について、このタイヤの構成を予め説明する。図１に示した空気入りタイヤＴは、一対のビード部１と、ビード部１からタイヤ径方向外側へ延びるサイドウォール部２と、そのサイドウォール部２同士を連ねるトレッド部３とを備える。トレッド部３の外周面となるトレッド面には、種々の溝により区分されたブロックやリブが設けられ、要求されるタイヤ性能や使用条件に応じた各種のトレッドパターンが形成されている。

このタイヤＴは、一対のビード部１の間にトロイダル形状のカーカス層４を配設したラジアルタイヤである。カーカス層４は、ラジアル方向に延びるコードを含んだカーカスプライにより構成され、その端部がビードコア１ａを介して折り返されている。カーカス層４の外周には、ベルトプライ５ａ，５ｂからなるベルト層５が配設され、たが効果による補強を行っている。各ベルトプライ５ａ，５ｂは、タイヤ赤道Ｃに対して傾斜して延びるコードを含み、該コードがプライ間で互いに逆向きに交差するように積層されている。

領域Ａは、トレッド部３に埋設されたベルト層５の端部（幅広なベルトプライ５ａの端部）よりもタイヤ幅方向内側となる領域である。図２に示すように、このタイヤＴでは、領域Ａに、タイヤ内面から突出しつつタイヤ幅方向ＷＤに延在する複数の突起１０がタイヤ周方向ＣＤに間隔を置いて形成されている。カーカス層４の内周には、空気圧保持のためにインナーライナーゴム６が配されており、突起１０は、そのインナーライナーゴム６を部分的に突出させて形成されている。

かかる構成により、タイヤＴの空洞部の断面形状がタイヤ周方向ＣＤにおいて変化し、空洞共鳴音を効果的に抑えてロードノイズを低減することができる。しかも、突起１０がベルト層５の端部よりもタイヤ幅方向内側となる領域Ａに設けられ、領域Ａよりも外側に突起１０が張り出していないため、タイヤＴの縦剛性の増加を引き起こすことなく、優れた乗心地性能を発揮することができる。

図３は、突起１０の拡大図であり、（ａ）斜視図と（ｂ）Ａ−Ａ断面図を示している。突起１０のタイヤ内面からの高さＨは２〜８ｍｍの範囲にあることが好ましく、それによって空洞共鳴音の低減効果を確保しやすくなり、突起１０の周辺におけるゴムボリューム不足を防ぐことができる。即ち、この高さＨが８ｍｍを超える場合には、突起１０の周辺でインナーライナーゴム６が薄くなり、カーカス層４が露出しやすくなる傾向にある。

上記のような高さを持つ突起１０を実効あらしめるべく、突起１０のタイヤ内面と接する部分の幅Ｗは２ｍｍ以上であることが好ましく、例えば４〜１０ｍｍである。また、工程不良の発生を抑制する観点から、突起１０の側面とタイヤ内面とがなす角部は、Ｒ処理により円弧状に形成することが好ましい。

タイヤ内面には、筋状の微小突起７が形成されているが、これはタイヤ内面からの高さが０．４〜０．８ｍｍ程度であるため、空洞共鳴によるロードノイズの低減には実質的に寄与しない。後述するように、加硫成形時にタイヤ内面に押し当てられるブラダーには、空気の逃げ道として機能する細溝（グルーブ）が形成されており、これらの微小突起７は、その細溝に入り込んだゴムにより形成されたものである。本実施形態では、その微小突起７の延長方向に沿って、微小突起７よりも高く幅広な突起１０が設けられている。

図４は、タイヤＴの内面を模式的に示した平面図であり、突起１０の幅方向中央を通る線分によって突起１０を表現している。本実施形態では、各突起１０がタイヤ幅方向ＷＤと平行に延びているため、タイヤＴの空洞部の断面形状に効率的に変化を与えられる。但し、この突起１０の延在方向は、タイヤ幅方向ＷＤに対して±３０°の角度で傾斜しても構わない。

突起１０を適度に配置する観点から、タイヤ周方向ＣＤにおける突起１０の間隔Ｄは、例えば１０〜３０ｍｍである。同様の理由から、ＪＡＴＭＡが定める標準リムにタイヤを装着し、ＪＡＴＭＡで定められた正規内圧を充填し且つ無負荷の状態において、ベルト層５の幅（幅広なベルトプライ５ａの幅）に対する、突起１０の形成領域の総長さ（本実施形態であればＬ１＋Ｌ２）の割合が、６０〜９０％であることが好ましい。

タイヤＴを構成するゴム部材、例えばトレッドやサイドウォール、インナーライナーを構成するゴム部材が、最終的な断面形状かそれに近い断面形状で押出成形されたゴムを巻き付けることで形成されていると、その巻き付けの始端と終端との継ぎ目となるジョイント位置ではゴム部材の厚みが比較的大きくなり、タイヤのユニフォミティが悪化しやすい。それ故、かかるジョイント位置は、タイヤ周上で等間隔に分散させて配置することが望ましい。

上記の場合には、図５に示すように、突起１０を相対的に密に配置した密領域１０Ｄと、突起１０を相対的に粗に配置した粗領域１０Ｔとをタイヤ周上で交互に設け、ジョイント位置Ｊに粗領域１０Ｔを配置することが好ましい。これにより、ジョイント位置Ｊに起因する質量アンバランスを低減し、タイヤＴのユニフォミティを更に改善できるとともに、空洞共鳴音の低減にも寄与しうる。この例ではタイヤ周方向ＣＤに６等分したタイヤ内面を考え、その各々に配置した突起１０のボリュームに応じて密領域１０Ｄと粗領域１０Ｔを定めている。

本実施形態のように複数の突起１０の各々が同じ形状である場合、突起１０の間隔Ｄを調整することにより密領域１０Ｄと粗領域１０Ｔとを設定できる。即ち、突起１０の間隔Ｄを相対的に小さくして密領域１０Ｄとし、突起１０の間隔Ｄを相対的に大きくして粗領域１０Ｔとすることができる。この場合、突起１０の間隔Ｄは、密領域１０Ｄで１０〜１５ｍｍ、粗領域１０Ｔで１５〜３０ｍｍであるものが例示される。

後述する空気入りタイヤの製造方法に関しては、タイヤＴを構成するゴム部材が、リボン巻き工法により形成されることは一向に構わない。リボン巻き工法は、小幅且つ小厚さの未加硫ゴムリボンを幾重にも巻き付けて、所望の断面形状を有するゴム部材を形成する工法である。

図６は、タイヤ赤道Ｃを基準にした車両装着時の外側領域ＯＡと内側領域ＩＡとで、突起１０のタイヤ周方向ＣＤの間隔を異ならせた例である。これにより、外側領域ＯＡと内側領域ＩＡとで振動の周期を相違させて、空洞共鳴を全体的に抑えて騒音レベルを低減できる。また、トレッド部３に非対称パターンを採用して、外側領域ＯＡと内側領域ＩＡとにボリューム差が生じる場合には、そのボリュームが小さい側で突起１０の間隔を小さくすることにより質量バランスを改善できる。

図７は、外側領域ＯＡと内側領域ＩＡとで、突起１０のタイヤ周方向ＣＤの位相を異ならせた例であり、突起１０を千鳥状に配置している。これにより、外側領域ＯＡと内側領域ＩＡとで振動の周期を相違させて、空洞共鳴を全体的に抑えて騒音レベルを低減できる。（ｂ）の配置では、（ａ）の配置よりも突起１０の形成領域の総長さを大きくできるため、空洞共鳴音の抑制効果を高められる。

この空気入りタイヤＴは、図８に示すようなゴムバッグであるブラダー８を用いた加硫成形工程を経て製造できる。加硫成形工程では、グリーンタイヤＧＴをタイヤモールドにセットするとともに、そのグリーンタイヤＧＴにブラダー８を挿入し、グリーンタイヤＧＴを加硫成形する際に、膨張させたブラダー８の外周面をグリーンタイヤＧＴの内面に押し当てるようにする。ブラダー８のゴム膜の厚みは、例えば６〜９ｍｍである。

ブラダー８の外周面には、タイヤ幅方向ＷＤに沿って延在する複数本の細溝９がタイヤ周方向に間隔を置いて形成されている。この細溝９には、ブラダー８の外周面とタイヤ内面との間の空気を逃がす役割がある。凹所９ａは、細溝９を局部的に深く且つ幅広にしてなり、領域Ａにおけるタイヤ内面に押し当たる箇所に設けられている。凹所９ａは突起１０に対応した形状をしており、これがタイヤ内面に押し当たることで突起１０が形成される。したがって、突起１０を形成するのに余分な工程は不要であり、生産性を損なわない。

タイヤをコア加硫により成形する場合には、ブラダーに代わるコアに上記の如き凹所が設けられ、コアの外周面がグリーンタイヤの内面に押し当てられる際に、その凹所によって突起が形成される。尚、本発明に係る空気入りタイヤは、上記のような製造方法により製造されるものに限られず、タイヤ内面の突起を他の手法により形成しても構わない。

突起の変形例を図９，１０に示す。図９に示す突起１１は、タイヤ幅方向ＷＤに連続して延びるため、突起の形成領域の総長さを大きくして、空洞共鳴音の抑制効果を高められる。図１０のうち、（ａ）の突起１２は断面三角形状をなし、（ｂ）の突起１３は断面四角形状をなし、（ｃ）の突起１４は断面山形状をなす。突起１２では、その延在方向に沿って高さを漸減させているのに対し、突起１３，１４では、高さが一定であるため空洞共鳴音の抑制効果を高められる。（ｄ）の突起１５は、突起１４を更に縦長にして片方の側面を垂直に立ち上げたものに相当し、空洞共鳴音の抑制効果がより向上する。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。尚、実施例等における評価項目は、下記のようにして測定を行った。

（１）空洞共鳴音レベル
実車（国産３．５Ｌミニバン車）にテストタイヤを装着して走行させ、速度６０ｋｍ／ｈ時のノイズをＪＡＳＯ規格に準じて音圧を測定し、２５０Ｈｚ帯域のノイズについて計測を行った。比較例１の結果を１００として指数評価し、数値が大きいほど空洞共鳴音レベルが小さいことを示す。

（２）乗心地性能
上記の実車にテストタイヤを装着して走行させ、ドライバーの官能評価により１０点満点における採点を行った。点数が多いほど乗心地性能に優れることを示す。

（３）ユニフォミティ
ＪＩＳＤ４２３３に規定する試験方法に基づいて、ＲＦＶ（ラジアルフォースバリエーション）を測定し、タイヤのユニフォミティを評価した。具体的には、所定荷重が負荷されるようにタイヤを回転ドラムに押し付け、両軸間隔を一定に保持しながらタイヤを回転させたときに発生する半径方向の反力の変動量を測定した。比較例１の結果を１００として指数評価し、数値が大きいほどユニフォミティに優れていることを示す。

（４）成型不良
評価本数１００本中、加硫成形工程で不良（内面ガリ(コード露出)、ゴム充填不足など）を生じた本数が５本以内であれば○、６本以上であれば×として評価した。

比較例１〜４
タイヤ内面に突起（筋状の微小突起は除く）を形成していないタイヤを比較例１とした。バットレス部の内面に、タイヤ幅方向に延在する複数の突起をタイヤ周方向に間隔を置いて形成したタイヤを比較例２とした。同じくバットレス部の内面に、網目状の突起を形成したタイヤを比較例３とした。サイドウォール部の内面に、タイヤ径方向に対して傾斜しながら延びる複数の突起をタイヤ周方向に間隔を置いて形成したタイヤを比較例４とした。各例で突起の高さや幅を同じにし、タイヤサイズを２３５／５０Ｒ１８とした。比較例２〜４における突起は、断面山形状をなし且つ側面とタイヤ内面とが略垂直をなすもの（Ｒ処理なし）とした。

参考例１〜３及び実施例１〜４
図１，２のように、ベルト層の端部よりもタイヤ幅方向内側となる領域の内面に、タイヤ幅方向に延在する複数の突起をタイヤ周方向に間隔を置いて形成したタイヤを参考例１〜３及び実施例１〜４とした。突起の形状（図１０ａ〜ｃ）、左右分割の採否（図１，図９）、周方向配置（図５の如き疎密配置の採否）、幅方向配置（図４，６，７）の条件は、表１に示す通りである。各例における突起の高さや幅は比較例２と同じにし、タイヤサイズを２３５／５０Ｒ１８とした。

表１から、参考例１〜３及び実施例１〜４では、比較例１〜４に比べて、乗心地性能を損なうことなく、空洞共鳴によるロードノイズを低減できていることが分かる。中でも、実施例１〜４では、図５の如き疎密配置を採用したことによって、参考例１〜３よりもユニフォミティを低減できている。尚、実施例１〜４は、トレッド、サイドウォール、インナーライナーのジョイント位置に、それぞれ突起の粗領域を配置したものである。

３トレッド部
５ベルト層
６インナーライナーゴム
８ブラダー
９細溝
９ａ凹所
１０突起
１０Ｄ密領域
１０Ｔ粗領域
ＧＴグリーンタイヤ
Ｊジョイント位置

Claims

トレッド部に埋設されたベルト層の端部よりもタイヤ幅方向内側となる領域に、タイヤ内面から突出しつつタイヤ幅方向に延在する複数の突起がタイヤ周方向に間隔を置いて形成されており、
タイヤ内面をタイヤ周方向に６等分したときに、前記突起を相対的に密に配置した密領域と、前記突起を相対的に粗に配置した粗領域とが３箇所ずつタイヤ周上で交互に設けられ、タイヤのトレッド、サイドウォール、インナーライナーを構成するゴム部材のジョイント位置に前記３箇所の粗領域が分散して配置されている空気入りタイヤ。
タイヤ周方向における前記突起の間隔が、密領域で１０〜１５ｍｍであり、粗領域で１５〜３０ｍｍである請求項１に記載の空気入りタイヤ。
タイヤ赤道を基準にした車両装着時の外側領域と内側領域とで、前記突起のタイヤ周方向の間隔又は位相を異ならせている請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
前記突起のタイヤ内面からの高さが２〜８ｍｍの範囲にある請求項１〜３いずれか１項に記載の空気入りタイヤ。