WO2023095371A1

WO2023095371A1 - 空気入りタイヤ

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Publication number: WO2023095371A1
Application number: PCT/JP2022/025160
Authority: WO
Inventors: 和磨齊藤; 篤北原
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2021-11-25
Filing date: 2022-06-23
Publication date: 2023-06-01
Anticipated expiration: 2024-05-25
Also published as: JP7697875B2; CN118234630A; US20240399798A1; EP4438344B1; JP2023078001A; EP4438344A1; EP4438344A4

Abstract

本発明の空気入りタイヤは、タイヤ扁平率が１０～６５であり、基準状態においてタイヤ最大幅位置からタイヤ径方向内側及び外側にタイヤ断面高さの１５％ずつ離間した位置間のタイヤ径方向領域におけるサイドウォール部の厚さが、前記サイドウォール部の最も薄い部分の厚さよりも、１．０～４ｍｍ厚い。

Description

空気入りタイヤ

　本発明は、空気入りタイヤに関するものである。

　近年、環境問題への関心の高まりにより、タイヤの静音性がより一層求められるようになってきている。これに対し、サイドウォール部を厚くしたりサイドウォール部に突出部を設けたりして振動を抑制することでタイヤの静音性を高める技術が提案されている（例えば特許文献１、２参照）。

特開平９－１１８１１１号公報特開２０００－３０１９２０号公報

　しかしながら、環境問題への配慮として、タイヤの燃費性を向上させることも求められている中、サイドウォールの厚さを厚くすると、重量増により転がり抵抗が増大して燃費性が低下してしまうおそれがあった。また、特許文献１、２のように突出部を設けることで部分的に厚さが厚くなる場合は、転がり抵抗への影響を極力抑えることはできるものの、静音性の向上効果が十分でなくなるおそれがあった。このように、静音性の向上と転がり抵抗の増大の抑制とを両立させることは一般に困難であった。

　そこで、本発明は、転がり抵抗の増大を抑制しつつも、静音性を向上させることのできる、空気入りタイヤを提供することを目的とする。

　本発明の要旨構成は、以下の通りである。
（１）タイヤ扁平率が１０～６５である空気入りタイヤであって、
　前記空気入りタイヤを適用リムに装着し、規定内圧を充填し、無負荷とした状態を基準状態とするとき、
　前記基準状態においてタイヤ最大幅位置からタイヤ径方向内側及び外側にタイヤ断面高さの１５％ずつ離間した位置間のタイヤ径方向領域におけるサイドウォール部の厚さが、前記サイドウォール部の最も薄い部分の厚さよりも、１．０～４ｍｍ厚いことを特徴とする、空気入りタイヤ。

　本明細書において、「適用リム」とは、タイヤが生産され、使用される地域に有効な産業規格であって、日本ではＪＡＴＭＡ（日本自動車タイヤ協会）のＪＡＴＭＡＹＥＡＲＢＯＯＫ、欧州ではＥＴＲＴＯ（ＴｈｅＥｕｒｏｐｅａｎＴｙｒｅａｎｄＲｉｍＴｅｃｈｎｉｃａｌＯｒｇａｎｉｓａｔｉｏｎ）のＳＴＡＮＤＡＲＤＳＭＡＮＵＡＬ、米国ではＴＲＡ（ＴｈｅＴｉｒｅａｎｄＲｉｍＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ，Ｉｎｃ．）のＹＥＡＲＢＯＯＫ等に記載されているまたは将来的に記載される、適用サイズにおける標準リム（ＥＴＲＴＯのＳＴＡＮＤＡＲＤＳＭＡＮＵＡＬではＭｅａｓｕｒｉｎｇＲｉｍ、ＴＲＡのＹＥＡＲＢＯＯＫではＤｅｓｉｇｎＲｉｍ）を指す（即ち、上記の「リム」には、現行サイズに加えて将来的に上記産業規格に含まれ得るサイズも含む。「将来的に記載されるサイズ」の例としては、ＥＴＲＴＯ２０１３年度版において「ＦＵＴＵＲＥＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴＳ」として記載されているサイズを挙げることができる。）が、上記産業規格に記載のないサイズの場合は、タイヤのビード幅に対応した幅のリムをいう。また、「規定内圧」とは、上記ＪＡＴＭＡ等に記載されている、適用サイズ・プライレーティングにおける単輪の最大負荷能力に対応する空気圧（最高空気圧）を指し、上記産業規格に記載のないサイズの場合は、「規定内圧」は、タイヤを装着する車両毎に規定される最大負荷能力に対応する空気圧（最高空気圧）をいうものとする。
　ここで、「サイドウォール部の厚さ」とは、タイヤ幅方向断面において、カーカスラインに垂直な方向に計測した際の厚さを意味する。
　また、当該タイヤ径方向領域におけるサイドウォール部の厚さが、「前記サイドウォール部の最も薄い部分の厚さよりも、１．０～４ｍｍ厚い」とは、当該タイヤ径方向領域におけるサイドウォール部の厚さの平均が、「前記サイドウォール部の最も薄い部分の厚さよりも、１．０～４ｍｍ厚い」ことを意味する。なお、上記タイヤ径方向領域において凸部が形成されている場合は、その凸部の高さも含めて厚さとする。

　本発明によれば、転がり抵抗の増大を抑制しつつも、静音性を向上させることのできる、空気入りタイヤを提供することができる。

本発明の一実施形態にかかる空気入りタイヤのタイヤ幅方向部分断面図である。第１の変形例にかかる空気入りタイヤのタイヤ幅方向部分断面図である。第２の変形例にかかる空気入りタイヤのタイヤ幅方向部分断面図である。実施例１の評価結果を示す図である。実施例２の評価結果（発明例４及び比較例２、３）を示す図である。実施例２の評価結果（発明例４及び比較例４）を示す図である。

　以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に例示説明する。

　図１は、本発明の一実施形態にかかる空気入りタイヤのタイヤ幅方向部分断面図である。図１は、タイヤ赤道面ＣＬを境界とするタイヤ幅方向の一方の半部のみを示しているが、他方の半部についても同様の構成である。また、図１は、上記基準状態におけるタイヤ幅方向部分断面図である。

　図１に示すように、この空気入りタイヤ（以下、単にタイヤとも称する）１は、一対のビード部２と、該ビード部２に連なる一対のサイドウォール部６と、該一対のサイドウォール部６に連なるトレッド部５と、を有している。

　本例では、ビード部２は、ビードコア２ａと、ビードフィラ２ｂとを有している。ビードコア２ａは、この例では、周囲をゴムにより被覆された複数のビードワイヤを備える。ビードワイヤは、この例では、スチールコードによって形成されている。ビードフィラ２ｂは、ゴム等で構成され、ビードコア２ａのタイヤ径方向外側に位置している。この例では、ビードフィラ２ｂは、タイヤ径方向外側に向けて厚みが減少する断面略三角形状の形状をなしている。一方で、ビードコア２ａ及びビードフィラ２ｂは、上記の例には限定されず、様々な構成とすることができ、ビードコア２ａやビードフィラ２ｂを有しないものとすることもできる。

　図１に示すように、タイヤ１は、一対のビード部２にトロイダル状に跨る１枚以上のカーカスプライからなるカーカス３を有している。カーカス３は、ビードコア２ａ間に配置されたカーカス本体部３ａと、ビードコア２ａの周りにタイヤ幅方向内側からタイヤ幅方向外側へ折り返されてなるカーカス折返し部３ｂと、を有している。本例では、カーカス折り返し部３ｂの端は、タイヤ最大幅位置よりもタイヤ径方向内側に位置しているが、カーカス折返し部３ｂのタイヤ幅方向内側からタイヤ幅方向外側への延在長さは、適宜設定することができる。カーカス３は、カーカス折返し部３ｂを有しない構造とすることもでき、あるいはカーカス折返し部３ｂをビードコア２ａに巻き付けた構造とすることもできる。カーカスプライは、有機繊維をゴム被覆して構成することができる。

　カーカス３のクラウン部のタイヤ径方向外側には、ベルト４、及びトレッド部５を構成するトレッドゴムが設けられている。ベルト４は、例えば、タイヤ径方向に積層された複数層のベルト層によって構成することができる。本例では、ベルト４は、層間でベルトコードが互いに交差する２層ベルト層からなる、傾斜ベルトとしている。ベルトコードは、例えばスチールコードを用いることもできる。なお、ベルト層の層数やベルトコードの傾斜角度、各ベルト層のタイヤ幅方向の幅等は、特に限定されず、適宜設定することができる。

　タイヤ１は、タイヤ内面８にインナーライナー（図示せず）を有している。

　ここで、本実施形態のタイヤは、タイヤ扁平率が、１０～６５（好ましくは３５～５５）である。なお、サイド補強ゴムを有しない構成であることが好ましい。

　また、図１に示すように、上記基準状態においてタイヤ最大幅位置Ｐからタイヤ径方向内側及び外側にタイヤ断面高さＳＨの１５％ずつ離間した位置間のタイヤ径方向領域をＲとする。このとき、上記タイヤ径方向領域Ｒにおけるサイドウォール部の厚さが、サイドウォール部の最も薄い部分の厚さよりも、１．０～４ｍｍ厚い。本例では、タイヤ径方向領域Ｒに（タイヤ径方向領域Ｒのみに）おいて、ゴム部材（本例ではゴムシート）７をサイドウォール部表面に貼り付けることで、上記の厚さの範囲となるようにしている。
　以下、本実施形態の空気入りタイヤの作用効果について説明する。

　本発明者らは、タイヤの振動による騒音が発生する現象について検討したところ、タイヤ最大幅位置及びその近傍が、８００Ｈｚ～１０００Ｈｚでの腹（振幅の変位量が大きくなる部分）となっているという知見を得た。そして、本発明者らは、上記タイヤ最大幅位置Ｐからタイヤ径方向内側及び外側にタイヤ断面高さＳＨの１５％ずつ（図示で上下に０．１５×ＳＨずつ）離間した位置間のタイヤ径方向領域Ｒにおいて局所的に厚さを増加させることで、８００Ｈｚ～１０００Ｈｚの振幅を低減して、タイヤの静音性を向上させ得ること、及び、厚さの増大を局所的なものとしてタイヤ重量増を極力抑えることができることを見出した。

　厚さを厚くする位置が上記タイヤ径方向領域Ｒよりもタイヤ径方向外側又は内側だと、振動モードの振幅を低減させる効果が十分に得られず、タイヤの静音性を向上させる効果を十分に得ることができない。
　上記タイヤ径方向領域Ｒにおけるサイドウォール部の厚さが、サイドウォール部の最も薄い部分の厚さよりも１．０ｍｍ未満の範囲で厚いと、上述した振動を抑制する効果を十分に高めることができず、タイヤの静音性を向上させることができない。一方で、４ｍｍ超厚いと、タイヤ最大幅位置Ｐ付近での厚さが局所的に大きくなり過ぎて重量の偏りが大きくなり、タイヤを加硫する際に流れてしまったりずれてしまったりするおそれがある。

　そして、上記の範囲の扁平率を有するタイヤでは、サイドウォール部を比較的薄くすることも可能であるため、サイドウォール部の薄肉化による転がり抵抗の低減と、上記タイヤ径方向領域Ｒにおける局所的重量増による振動ひいては騒音の低減とを両立させるのに特に適している。すなわち、タイヤの扁平率が１０未満だと路面振動を拾いやすくなってしまう他、局所的に重量部を設けることができるサイドウォール部が小さくなってしまうため、発明の十分な効果を得ることが難しい。一方で、タイヤの扁平率が６５超だとタイヤ自体の重量が大きくなってしまうため転がり抵抗を低減することができなくなってしまう。

　上記と同様の理由により、上記タイヤ径方向領域Ｒにおけるサイドウォール部の厚さが、サイドウォール部の最も薄い部分の厚さよりも、１．５～４ｍｍ厚いことがさらに好ましい。
　なお、上記タイヤ径方向領域Ｒにおけるサイドウォール部の厚さが、サイドウォール部の最も薄い部分の厚さよりも、１．０～４ｍｍ（好ましくは１．５～４ｍｍ）厚い部分のタイヤ径方向の幅は、タイヤ断面高さの７％以上であることが好ましく、１０％以上とすることがより好ましい。上記の効果を十分に得ることができるからである。
　また、上記タイヤ径方向領域Ｒは、円環状にサイドウォール部の最大幅位置に重量部（凸部）が設けられることが最も好ましいが、周上で途切れても良く、周上１周のうち合計して５０％以上に配置されていることが好ましい。

　また、タイヤ最大幅位置Ｐにおけるサイドウォール部の厚さが、サイドウォール部の最も薄い部分の厚さの１１０％～２００％であることが好ましい。１１０％以上とすることにより、上述した振動を抑制する効果をより一層高めて、タイヤの静音性をより一層向上させることができ、一方で、２００％以下とすることにより、タイヤ最大幅位置Ｐでの重量が局所的に大きくなり過ぎて重量の偏りが大きくなり、タイヤを加硫する際に流れてしまったりずれてしまったりすることを抑制することができるからである。

　上記基準状態においてタイヤ最大幅位置Ｐからタイヤ径方向内側及び外側にタイヤ断面高さの１０％ずつ離間した位置間のタイヤ径方向領域Ｒ（１０％）における、サイドウォール部の厚さが、サイドウォール部の最も薄い部分の厚さよりも、１．０～４ｍｍ厚いことが好ましい。振動をより有効に低減させて、タイヤの静音性をより一層向上させ得るからである。同様の理由により、タイヤ径方向領域Ｒ（１０％）におけるサイドウォール部の厚さが、サイドウォール部の最も薄い部分の厚さよりも、１．０～３ｍｍ厚いことがさらに好ましい。

　図２は、第１の変形例にかかる空気入りタイヤのタイヤ幅方向部分断面図である。図３は、第２の変形例にかかる空気入りタイヤのタイヤ幅方向部分断面図である。タイヤ径方向領域Ｒ（またはＲ（１０％））において局所的に厚さを増加させるに当たり、図２に示すように、ゴム部材（ゴムシート）７をサイドウォール部６内に配置することもでき、あるいは、図３に示すように、ゴム部材（ゴムシート）７をタイヤ内面８（インナーライナーを有する場合は、インナーライナーの内側でも外側でも良い）に貼り付けることもできる。ただし、ゴム部材（ゴムシート）７をタイヤ内面８に貼り付けると、インナーライナーのエネルギーロスが大きくなるため、ゴム部材（ゴムシート）７は、タイヤ外表面に貼り付けるか、あるいは、サイドウォール部内（サイドウォールゴムの内部）に配置することがより好ましい。
　図１～図３では、ゴム部材がゴムシートである例を示したが、シート状のゴム部材には限定されず、断面半円状や断面矩形状の突出形状等、様々なものとすることができる。

　ここで、上記タイヤ径方向領域Ｒ（またはＲ（１０％））におけるサイドウォール部の質量は、空気入りタイヤ１の全体の質量の０．５％～５％であることが好ましく、１．５％～５％とすることがより好ましい。０．５％以上（より好ましくは１．５％以上）とすることにより、上述した振動を抑制する効果をより一層高めて、タイヤの静音性をより一層向上させることができ、一方で、５％以下とすることにより、タイヤ最大幅位置Ｐ付近での重量が局所的に大きくなり過ぎて重量の偏りが大きくなり、タイヤを加硫する際に流れてしまったりずれてしまったりするのを抑制することができるからである。
　同様の理由により、タイヤ径方向領域Ｒ（１０％）におけるサイドウォール部の質量は、空気入りタイヤの全体の質量の１．５％～４．５％であることがより好ましく、さらに好ましくは、１．８％以上である。

　上記タイヤ径方向領域Ｒ（またはＲ（１０％））において、サイドウォール部の厚さは、５ｍｍ～１５ｍｍとすることが好ましい。５ｍｍ以上とすることにより、振動を抑制して静音性を向上させる効果をより一層高めることができ、一方で、１５ｍｍ以下とすることにより、重量増を極力抑制することができるからである。

　なお、ゴム部材（例えばゴムシート）７の比重は、サイドウォールゴムの比重の１．０５倍以上であることが好ましく、１．１倍以上であることがより好ましい。局所的に重量を増大させるのに適しているからである。一方で、重量の偏りが大きくなり過ぎないようにするためには、ゴム部材（例えばゴムシート）７の比重は、サイドウォールゴムの比重の２倍以下であることが好ましい。比重は、例えば充填剤の配合量を調整することにより調整することができる。充填剤としては、特には限定されないが、例えばシリカ、水酸化アルミニウム、炭酸カルシウム、塩基性炭酸マグネシウム、クレー、珪藻土、再生ゴム及び粉末ゴム、カーボンブラック等を用いることができる。

　上記の例では、ゴム部材を配置して、上記径方向領域Ｒの重量を局所的に増大させていたが、他にも様々な方法が可能である。例えば、上記タイヤ径方向領域Ｒにおいて、金属又は繊維（金属繊維又は非金属繊維）からなる加重部材を有することも好ましい。金属及び繊維としては、鋼（鉄を主成分（金属フィラメントの全質量に対する鉄の質量が５０質量％を超える）とする線状の金属）、又は鉄のみで構成されていてもよいし、鉄以外の、例えば、亜鉛、銅、アルミニウム、スズ等の金属を含んでいてもよい。スチールや銅およびそれらを含む合金等を例示することもできる。ゴムとの接着性を強化するためにメッキ処理を行っても良い。
　なお、上記タイヤ径方向領域Ｒにゴム部材を配置している上記の実施形態によれば、繰り返し変形に対する耐久性が高いという利点がある。

　ここで、トレッドゴムのゲージは、２～１５ｍｍとすることが好ましい。２ｍｍ以上とすることにより、静音性をより一層高めることができ、一方で、１５ｍｍ以下とすることにより、軽量化により転がり抵抗を低減することができるからである。転がり抵抗の低減と静音性とをより一層高い次元で両立させるため、トレッドゴムのゲージは、８ｍｍ以下とすることがより好ましい。
　「トレッドゴムのゲージ」とは、上記基準状態にて、タイヤ赤道面における、トレッド表面からタイヤ径方向最外側の補強部材（例えばタイヤ径方向最外側ベルト層であり、ベルトのタイヤ径方向外側にベルト補強層が配置されている場合は、タイヤ径方向最外側ベルト補強層）までのタイヤ径方向の厚さである。ただし、タイヤ赤道面に溝が配置されている場合は、溝が無いものと仮定して考えるものとする。

　以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は、以下の実施例に何ら限定されるものではない。

（実施例１）
　タイヤサイズ２０５／５５Ｒ１６のタイヤの上記タイヤ径方向領域Ｒにおいて、図１に示したように、最大幅位置の表面に質量を付加したものを、重量を変えて３つ試作した（発明例１～３）。また、最大幅位置に質量を付加しない従来のものも用意した（比較例１）。発明例１では、質量５５ｇを付加し、発明例２では、質量１０５ｇを付加し、発明例３では、質量１６５ｇを付加した。これにより、発明例１、２、３では、それぞれ、上記タイヤ径方向領域Ｒにおけるサイドウォール部の質量が、それぞれ、空気入りタイヤの全体の質量の０．５％、１％、２％となった。また、発明例１、２、３では、それぞれ、上記タイヤ径方向領域Ｒにおけるサイドウォール部の厚さが、サイドウォール部の最も薄い部分の厚さよりも０．５ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍ厚くなった。

　これらのタイヤについて、上記タイヤ径方向領域Ｒでの振動モードをＦＥＭによるシミュレーションにより測定した。測定結果を図４に示している。

　図４に示すように、発明例１～３では、比較例１に対して、８００Ｈｚ～１０００Ｈｚの振幅が低減していることがわかる。

（実施例２）
　次に、重量を増加させる位置を異ならせて、本発明の効果を確かめた。発明例４では、質量１３０ｇを最大幅位置に付加したタイヤを試作した。発明例４では、上記タイヤ径方向領域Ｒにおけるサイドウォール部の質量が、空気入りタイヤの全体の質量の１．１％となった。また、発明例４では、上記タイヤ径方向領域Ｒにおけるサイドウォール部の厚さが、サイドウォール部の最も薄い部分の厚さよりも１ｍｍ厚くなった。また、比較例２では、タイヤ径方向領域Ｒよりもタイヤ径方向外側の領域において、サイドウォール部の表面に質量１３０ｇを付加した。また、比較例３では、タイヤ径方向領域Ｒよりもタイヤ径方向内側の領域において、サイドウォール部の表面に質量１３０ｇを付加した。比較例４では、サイドウォール部全体にわたるように質量１３０ｇを付加した。

　これらのタイヤについて、ゴムシート貼り付け位置での振動モードをＦＥＭによるシミュレーションにより測定した。発明例４及び比較例２、３の測定結果を図５に示している。また、発明例４及び比較例４の測定結果を図６に示している。

　図５に示すように、発明例４では、比較例２、３に対して、８００Ｈｚ～１０００Ｈｚの振幅が低減していることがわかる。
　また、図６に示すように、発明例４では、比較例４に対して、８００Ｈｚ～１０００Ｈｚの振幅が低減していることがわかる。

　また、発明例１～３において重量増は、それぞれ、０．５％、１％、２％となり、過度な重量増を招かずに済む。なお、このような質量に対応するゴムシートを貼り付けた場合に、加硫時のゴム流れやずれが生じることもなかった。

１：空気入りタイヤ、
２：ビード部、
３：カーカス、
４：ベルト、
５：トレッド部、
６：サイドウォール部、
７：ゴム部材、
８：タイヤ内面

Claims

　タイヤ扁平率が１０～６５である空気入りタイヤであって、
　前記空気入りタイヤを適用リムに装着し、規定内圧を充填し、無負荷とした状態を基準状態とするとき、
　前記基準状態においてタイヤ最大幅位置からタイヤ径方向内側及び外側にタイヤ断面高さの１５％ずつ離間した位置間のタイヤ径方向領域におけるサイドウォール部の厚さが、前記サイドウォール部の最も薄い部分の厚さよりも、１．０～４ｍｍ厚いことを特徴とする、空気入りタイヤ。
　前記タイヤ最大幅位置における前記サイドウォール部の厚さが、前記サイドウォール部の最も薄い部分の厚さの１２０％～２００％である、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
　前記タイヤ径方向領域に、ゴム部材が貼り付けられている、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
　タイヤ内面に前記ゴム部材が貼り付けられている、請求項３に記載の空気入りタイヤ。
　タイヤ外表面に前記ゴム部材が貼り付けられている、請求項３に記載の空気入りタイヤ。
　タイヤ内部に前記ゴム部材が配置されている、請求項３に記載の空気入りタイヤ。