JP2006036083A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 制音体により蓄熱した熱を放熱しうるとともに、接地圧の増加に伴う発熱を効果的に抑制でき、制音体によるロードノイズ低減効果を確保しながら、高速耐久性を維持しうる。
【解決手段】 タイヤ本体１０に、そのタイヤ内腔面１０Ｓに接着されタイヤ赤道Ｃ上を周方向にのびるスポンジ材からなる制音体１１を具える。タイヤ本体１０は、トレッド部２の外表面に、タイヤ赤道Ｃ上を周方向にのびかつ前記制音体１１が蓄熱する熱を放熱するラジエーション溝２０を有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高速耐久性を損ねることなくロードノイズを低減しうる空気入りタイヤに関する。

タイヤ騒音の一つに、路面を走行した際に約５０〜４００Hzの周波数範囲で「ゴー」という音が生じるいわゆるロードノイズがあり、その主たる原因の一つにタイヤ内腔内で生じる空気の共鳴振動（空洞共鳴）が知られている。そこで本件出願人は、例えば図４に示すように、トレッド下のタイヤ内腔面に、スポンジ材からなる長尺帯状の制音体ａを周方向に貼着することを提案している（例えば特許文献１、２参照）。

この制音体ａは、防振性、吸音性を有するため、タイヤ内腔内で生じた共鳴音エネルギー（振動エネルギー）を吸収緩和でき、前記空洞共鳴を効果的に抑制することができる。又トレッド下のタイヤ内腔面に固定されているため、リム組性能を損ねることがなく、しかも走行時に制音体ａが動いて、制音体同士の擦れやタイヤ内腔面との擦れ、衝突が起こらないため、制音体ａ自身の耐久性を向上しうるという利点もある。

特開２００３−０６３２０８号公報 特開２００３−２５２００３号公報

しかしながら、このような制音体ａは、最高速度表記がＨレンジ（２１０ｋｍ／ｈ）より低い通常のタイヤに対しては特に問題ないが、最高速度が２４０ｋｍ／ｈ以上の例えばＶ、Ｗ、Ｙ、ＺＲレンジの高速走行用のタイヤに対してはその高速耐久性を低下させることが判明した。

ここで、継続した高速走行は、タイヤの各部に大きな歪と内部発熱とをもたらし、走行速度の増加とともにタイヤ内部の温度を上昇させる。そしてタイヤの内部温度がある臨界温度を超えるとゴムの熱劣化が促進され、カーカスコードやベルトコード等がゴムから剥離する所謂コードルースといった損傷が生じ始める。このとき、前述のスポンジ材は熱を蓄える蓄熱体であるから、これがトレッド内腔面に貼着されていると、その部分の温度を大巾に上昇させ、コードルースといった損傷による高速耐久性の低下を生じさせる。

特に、前記制音体ａはタイヤの重量バランスの観点から、タイヤ赤道Ｃ上に貼着するのが好ましいが、前述の高速走行用のタイヤでは、通常、操縦安定性を高める目的で、タイヤ赤道Ｃ上に周方向リブを形成したトレッドパターンが採用されている。そのためタイヤ赤道付近では、周方向リブ自体による蓄熱作用、及び接地による発熱作用も大となる。しかもタイヤ赤道付近は、制音体ａによる重量増加のために、高速走行時に受ける遠心力が増加し、接地圧を不均一に高めるなど発熱がより大きくなり、前記高速耐久性の低下をより顕著に発生させることとなる。

そこで本発明は、トレッド部の外表面に、タイヤ赤道上を周方向にのびるラジエーション溝を設けることを基本として、制音体により蓄熱した熱を放熱しうるとともに、高速走行時の遠心力の影響による接地圧の増加、及びそれに伴う発熱を効果的に抑制することができ、制音体によるロードノイズ低減効果を確保しながら、高速耐久性を維持しうる空気入りタイヤを提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスを有するタイヤ本体と、そのタイヤ内腔面に接着されタイヤ赤道上を周方向にのびるスポンジ材からなる制音体とを具えるとともに、 前記タイヤ本体は、トレッド部の外表面に、タイヤ赤道上を周方向にのびかつ前記制音体が蓄熱する熱を放熱するラジエーション溝を具えることを特徴としている。

又請求項２の発明では、前記ラジエーション溝は、その断面積Ｓが次式（１）を充足することを特徴としている。
Ｓ≧（Ｍ１＋Ｍ２）／Ｇ・Ｄ・π −−−−（１）
（式中の、Ｍ１は制音体の質量、Ｍ２は接着剤の質量、Ｇはトレッドゴムの比重、Ｄはタイヤ赤道上でのタイヤ外径、πは円周率）

又請求項３の発明では、前記ラジエーション溝は、溝深さｄを、４．０ｍｍ以上かつ溝巾Ｗの２．５倍以下としたことを特徴としている。

本発明は叙上の如く構成しているため、制音体により蓄熱した熱を放熱しうるとともに、高速走行時の遠心力の影響による接地圧の増加、及びそれに伴う発熱を効果的に抑制しうる。その結果、制音体によるロードノイズの低減効果を充分に確保しながら、高速耐久性を維持することができる。

以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。
図１は、本発明の空気入りタイヤのリム組状態を示す断面図である。

図１において、空気入りタイヤ１は、チューブレスタイヤであるタイヤ本体１０と、そのタイヤ内腔面１０Ｓに接着されるスポンジ材からなる制音体１１とから構成される。

前記タイヤ本体１０は、本例では、速度記号をＷレンジ以上とした高速走行用の乗用車用タイヤであって、路面に接地するトレッド部２と、その両端から半径方向内方にのびる一対のサイドウォール部３と、各サイドウォール部３の半径方向内方端に位置するビード部４とを具える。又タイヤ本体１０には、前記ビード部４、４間に架け渡されるカーカス６、及びトレッド部２の内方かつ前記カーカス６の半径方向外側で周方向に巻装されるベルト層７が配される。

前記カーカス６は、例えば有機繊維のカーカスコードをタイヤ周方向に対して例えば７５〜９０°の角度で配列した１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａから形成される、このカーカスプライ６Ａは、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るプライ本体部６ａの両側に、前記ビードコア５の周りで折り返されて係止される折返し部６ｂを具える。

又ベルト層７は、例えばスチール製のベルトプライをタイヤ周方向に対して例えば１０〜３５°の角度で配列した２枚以上、本例では２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂからなり、ベルトコードがプライ間相互で交差することによりベルト剛性を高め、タガ効果を有してトレッド部２を強固に補強する。なおベルト層７のさらに外側には、操縦安定性を高める目的で、有機繊維のバンドコードをタイヤ周方向に螺旋巻きしたバンド層８を配することができる。

又前記カーカスプライ６Ａの内側には、低空気透過性ゴムからなりタイヤ内腔面１０Ｓを形成するインナーライナゴム層９が添設される。

次に、前記制音体１１は、スポンジ材からなる長尺帯状をなし、タイヤ内腔面１０Ｓに接着されるとともに、タイヤ赤道Ｃ上を周方向に延在する。

前記スポンジ材は、海綿状の多孔構造体であり、例えばゴムや合成樹脂を発泡させた連続気泡を有するいわゆるスポンジそのものの他、動物繊維、植物繊維又は合成繊維等を絡み合わせて一体に連結したウエブ状のものを含む。また前記「多孔構造体」には、連続気泡のみならず独立気泡を有するものを含む。好ましくは、エーテル系ポリウレタンスポンジ、エステル系ポリウレタンスポンジ、ポリエチレンスポンジなどの合成樹脂スポンジ、クロロプレンゴムスポンジ（ＣＲスポンジ）、エチレンプロピレンゴムスポンジ（ＥＤＰＭスポンジ）、ニトリルゴムスポンジ（ＮＢＲスポンジ）などのゴムスポンジを好適に用いることができ、とりわけエーテル系ポリウレタンスポンジを含むポリウレタン系又はポリエチレン系等のスポンジが、制音性、軽量性、発泡の調節可能性、耐久性などの観点から好ましい。

このようなスポンジ材は、防振性、吸音性が高いため、タイヤ内腔内で生じた共鳴音エネルギー（振動エネルギー）を効果的に吸収緩和でき、空洞共鳴を抑制することでロードノイズを低減し、制音しうる。またスポンジ材は、収縮、屈曲等の変形が容易であるため、リム組み性の悪化や操縦安定性には影響を与えることもない。

又前記スポンジ材としては、その比重が０．００５〜０．０６０のものが好ましく、この範囲を外れると、気孔比率などの点で空洞共鳴を抑える効果が低下する傾向がある。このような観点から、比重の下限値は０．０１０以上、さらには０．０１６以上であるのがより好ましく、又上限値は０．０５０以下、さらには０．０３５以下であるのが好ましい。又このように低比重とすることにより、タイヤ重量バランスへの悪影響も低く抑えうる。

制音体１１の断面形状としては、特に規制されないが、本例の如き矩形状、或いは半径方向内周側を巾狭とした台形状などが、接着時の姿勢安定の観点から好ましい。しかし半径方向内周側を先鋭とした三角状などは、ロードノイズ低減効果を低下するため好ましくない。又制音体１１は、その高さｈａが高い方が、ロードノイズ低減効果の観点から好ましいが、高すぎると接着時の姿勢安定性を損ねて倒れ込み易い傾向となり、従って、半径方向外周側の巾Ｗａの３０〜１６０％、さらには５０〜１２０％の範囲が好ましい。

ここで、前記制音体１１の体積Ｖ２は、前記特許文献１に記載の場合と同様、空気入りタイヤ１とリムとが囲むタイヤ内腔の全体積Ｖ１の０．４〜２０％の範囲に設定するのが良く、比Ｖ２／Ｖ１が０．４％未満では、空洞共鳴の抑制効果が十分に発揮されなくなる。又比Ｖ２／Ｖ１が２０％を越えると、空洞共鳴の抑制効果が頭打ちとなるばかりかコストの不必要な増加を招く。

なお前記「体積Ｖ２」は、制音体１１の外形から定まる見かけの体積であり、内部の気泡が占める体積も含めたものとする。また「タイヤ内腔の全体積Ｖ１」は、リム組みしたタイヤに正規内圧を充填した状態において下記式（１）で近似的に求めた値Ｖ１として定める。
Ｖ１＝Ａ×｛（Ｄｉ−Ｄｒ）／２＋Ｄｒ｝×π …（１）
式中、”Ａ”は前記正規内圧充填状態のタイヤ内腔をＣＴスキャニングして得られるタイヤ内腔面積、”Ｄｉ”は正規内圧充填状態でのタイヤ内腔の最大外径、”Ｄｒ”はリム径、”π”は円周率である。なお前記「正規内圧」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "INFLATION PRESSURE" とするが、タイヤが乗用車用の場合には、現実の使用頻度などを考慮して一律に２００ｋＰａとする。

また前記制音体１１は、実質的に一定の断面形状を有してタイヤ周方向に延在する。「実質的」であるから、図２の如く、制音体１１の周方向の両端部１１ｅについては先細状に形成しても良い。また前記制音体１１のタイヤ周方向の長さは、前記断面形状、体積Ｖ２などからも規制されるが、該周方向の長さをタイヤ周方向の円周角αで表すしたとき、乗用車用タイヤの場合、３００〜３６０゜、さらには３５０〜３６０゜であるのが好ましい。なお３６０°の場合、前記両端部１１ｅを接着剤により互いに連結するのが、端部同士の擦れ抑制の観点から好ましい。

又制音体１１をタイヤ内腔面１０Ｓに接着するための接着剤として、特に規制されることがなく、例えば合成ゴム系の種々のものが使用できるが、貼付け作業能率などの観点から所謂粘着テープが好適に採用しうる。

しかしながら、このような制音体１１を、タイヤ赤道Ｃに沿って貼着した場合、特に速度記号がＷレンジ以上の高速走行用の乗用車用タイヤでは、タイヤ赤道付近において、
（ａ） 制音体１１により、熱が蓄熱される；及び
（ｂ） 制音体１１による重量増加のために、高速走行時に受ける遠心力が増加し、接地圧を高め発熱を大きくする；
という現象により温度上昇が顕著となり、タイヤの高速耐久性を低下させるという問題がある。

そこで本発明では、図３に拡大して示すように、トレッド部２の外表面に、タイヤ赤道Ｃ上を周方向にのびるラジエーション溝２０を形成している。

このラジエーション溝２０は、表面積の増加による放熱効果によって、タイヤ赤道付近の温度上昇を抑えることができる。又その溝容積に相当するトレッドゴムのゴム量が減じるため、制音体１１の重量と相殺させることができ、遠心力の増加を抑え、接地圧の上昇に起因する発熱を低減することができる。そしてこれらの相互作用により、制音体１１に伴うタイヤ赤道付近での温度上昇を抑制でき、優れた高速耐久性を確保することができる。又前記接地圧の上昇に伴って発生するタイヤ赤道付近の偏摩耗を抑制できる等、耐偏摩耗性能をも改善できる。

このような効果を充分発揮させるためには、前記ラジエーション溝２０において次式（１）を充足させることが好ましい。
Ｓ≧（Ｍ１＋Ｍ２）／Ｇ・Ｄ・π −−−−（１）
（式中の、Ｓはラジエーション溝２０の断面積Ｓ、Ｍ１は制音体１１の質量、Ｍ２は接着剤の質量、Ｇはトレッドゴムの比重、Ｄはタイヤ赤道Ｃ上でのタイヤ外径、πは円周率）

即ち、ラジエーション溝２０の形成により除去されるトレッドゴムの質量を、制音体１１の接着によって増加する質量よりも大に設定するのである。これにより、放熱効果、及び遠心力の増加に起因する接地圧上昇の抑制効果を充分に発揮でき、前述の高速耐久性の確保、及び耐偏摩耗性能の改善を高く達成しうるのである。なおラジエーション溝２０では、その断面積Ｓが大きすぎると、操縦安定性を含む他のタイヤ性能を減じる恐れがあり、従って、次式（２）で定まる比Ｋを１．５以下、さらには１．２以下に設定するのが好ましい。
Ｋ＝Ｓ／｛（Ｍ１＋Ｍ２）／Ｇ・Ｄ・π｝ −−−−（２）

又ラジエーション溝２０では、放熱効果の観点からは、その溝深さｄを４．０ｍｍ以上と深く形成するのが好ましく、又タイヤの金型強度や金型コストの観点からは、溝巾Ｗの２．５倍以下とするのが好ましい。即ち、２．５Ｗ≧ｄ≧４．０ｍｍ の範囲が好ましい。なお前記溝巾Ｗは、トレッド部２の外表面で測定した値であり、この溝巾Ｗは、操縦安定性等の観点から２０．０ｍｍ以下が一般的である。

なおタイヤ１では、前記制音体１１の巾領域Ｙ内に、前記ラジエーション溝２０の全体が形成されているのが、放熱効果及び遠心力の増加抑制の観点から好ましく、特に、ラジエーション溝２０の溝中心と、制音体１１の巾中心とが一致するのが、さらに好ましい。なおラジエーション溝２０では、その一部がタイヤ赤道Ｃ上を通っていれば良いが、溝中心がタイヤ赤道Ｃ上を通ることが好ましく、又前記制音体１１も、その一部がタイヤ赤道Ｃ上を通っていれは良いが、巾中心がタイヤ赤道Ｃ上を通ることが好ましい。又ラジエーション溝２０として、直線溝が望ましいが、ジグザグ溝も採用でき、係る場合にはジグザグ中心を溝中心と定義する。

又本例ではタイヤ１は、タイヤ赤道Ｃの両側に、タイヤ周方向にのびる内の縦主溝２１を具えるとともに、この内の縦主溝２１の溝中心間距離Ｌを、前記制音体１１の巾Ｗａよりも大に形成しており、このような場合において、前記ラジエーション溝２０はより高い効果を発揮しうる。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

図１の構造をなすタイヤサイズ２１５／４５Ｒ１７の乗用車用ラジアルタイヤを表１の仕様で試作するとともに、試供タイヤのノイズ性能、及び高速耐久性を評価した。

制音体１１は、比重０．０１６のエーテル系ポリウレタンスポンジ（丸鈴株式会社 製品番号Ｅ１６）を使用し、高さｈａは２４mm、巾Ｗａは６０mmの矩形断面形状とし、又長さ方向の両端部を図２の如く４５゜の角度で先鋭にカットした。制音体１１の長さは円周角αに換算して実質的に３５８゜である。また各例において、制音体１１の体積Ｖ２は、いずれも同じである（２６３５cm³ ）。またタイヤ内腔の全体積Ｖ１は３５３２０cm³ であり、その比Ｖ２／Ｖ１は１０．４％である。また制音体１１とタイヤ本体１０とは、両面粘着テープ（日東電工社製 ５０００ＮＳ）を用いて接着した。なお制音体１１の質量Ｍ１は４２．２ｇ、接着剤の質量は１９．９ｇであった。

（１）ノイズ性能：
試供タイヤを、リム（１７×７ＪＪ）、内圧（２００ｋＰａ）の条件で、車両（国産２５００cm³ のＦＲ車）の全輪に装着し、１名乗車にてロードノイズ計測路（アスファルト粗面路）を速度６０km／H で走行した。そしてそのときの車内騒音を運転席窓側耳許位置にて測定し、２４０Hz付近の気柱共鳴音のピーク値の音圧レベルを、比較例１を基準とした増減値で示した。＋（プラス）表示は、ロードノイズの増加を意味する。

＜高速耐久性＞
ドラム試験機を用いてＥＣＥ３０により規定された荷重／速度性能テストに準拠して、ステップスピード方式により実施した。テストは、逐次走行速度を上昇させるとともに、タイヤが破壊したときの速度（km／H ）と時間（分）を測定した。

表の如く、実施例のタイヤは、制音体によるロードノイズ低減効果を充分に発揮しながら、タイヤ赤道上にラジエーション溝を形成しない比較例１のタイヤに比して、高速耐久性を向上しうるのが確認できる。特に、実施例１のタイヤでは、制音体を貼着していない従来のタイヤと同レベルまで高速耐久性を高めうるのが確認できる。

本発明の空気入りタイヤの一実施例を示す断面図である。 空気入りタイヤの周方向断面図である。 ラジエーション溝を制音体とともに拡大して示す断面図である。 背景技術を説明するタイヤの断面図である。

符号の説明

２ トレッド部
３ サイドウォール部
４ ビード部
５ ビードコア
６ カーカス
１０ タイヤ本体
１１ 制音体
２０ ラジエーション溝
Ｃ タイヤ赤道

Claims (3)

1. トレッド部からサイドウォール部をへてビード部のビードコアに至るカーカスを有するタイヤ本体と、そのタイヤ内腔面に接着されタイヤ赤道上を周方向にのびるスポンジ材からなる制音体とを具えるとともに、
   前記タイヤ本体は、トレッド部の外表面に、タイヤ赤道上を周方向にのびかつ前記制音体が蓄熱する熱を放熱するラジエーション溝を具えることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記ラジエーション溝は、その断面積Ｓが次式（１）を充足することを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。
   Ｓ≧（Ｍ１＋Ｍ２）／Ｇ・Ｄ・π −−−−（１）
   （式中の、Ｍ１は制音体の質量、Ｍ２は接着剤の質量、Ｇはトレッドゴムの比重、Ｄはタイヤ赤道上でのタイヤ外径、πは円周率）
3. 前記ラジエーション溝は、溝深さｄを、４．０ｍｍ以上かつ溝巾Ｗの２．５倍以下としたことを特徴とする請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。

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