JP2003063208A - 空気入りタイヤとリムとの組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高速走行における帯状シートの破壊を防ぎ、
空洞共鳴の抑制効果を長期に亘り安定して維持する。 【解決手段】 タイヤ内腔４に、このタイヤ内腔の全体
積Ｓ１の０．４％以上の体積Ｓ２を有し、かつスポンジ
材を用いた制音用の帯状シート５を配する。帯状シート
５はトレッド下のタイヤ内面４Ｓに固定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リム組み性を損ね
ることなく走行中のロードノイズを低減しうる空気入り
タイヤとリムとの組立体に関する。

【０００２】

【従来の技術、及び発明が解決しようとする課題】タイ
ヤ騒音の一つに、路面を走行した際に、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、その主原因として、タイヤ内腔内で起
こす空気の共鳴振動（空洞共鳴）がある。

【０００３】そこで、本出願人は、特願２０００−２６
３５１９号において、タイヤ内腔内に、スポンジ材を用
いた制音用の帯状シートを、リムやタイヤに固定するこ
となく自由に動く状態で配置することを提案しており、
この時、前記帯状シートの体積Ｓ２を、タイヤ内腔の全
体積Ｓ１の０．４％以上とすることにより空洞共鳴を効
果的に抑制できる。しかし、本発明者のさらなる研究の
結果、前記帯状シートは、自由に動くことによって高速
走行時には負荷がかかってしまい、この帯状シートが破
砕し空洞共鳴の抑制効果が低下することが判明した。

【０００４】本発明は、この帯状シートの改良に係わる
ものであり、前記帯状シートを、トレッド下のタイヤ内
面に固定することを基本として、高速走行における帯状
シートの破壊を防ぐことができ、空洞共鳴の抑制効果を
長期に亘り安定して維持しうる空気入りタイヤとリムと
の組立体の提供を目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本願請求項１の発明は、リムと、このリムに装着さ
れる空気入りタイヤとがなすタイヤ内腔に、このタイヤ
内腔の全体積Ｓ１の０．４％以上の体積Ｓ２を有しかつ
スポンジ材を用いた制音用の帯状シートを具えるととも
に、該帯状シートは、トレッド下かつタイヤ内腔に臨む
タイヤ内面に固定されたことを特徴としている。

【０００６】又請求項２の発明では、前記帯状シート
は、前記タイヤ内面をバフ処理してなるバフ処理面部
に、合成ゴム系接着剤を用いて貼着されたことを特徴と
している。

【０００７】又請求項３の発明では、前記合成ゴム系接
着剤は、シクロヘキサン、アセトン、及び／又はヘキサ
ンからなる有機溶剤中に、クロロプレンゴムを溶解させ
たことを特徴としている。

【０００８】なお本明細書において、前記「帯状シート
の体積Ｓ２」とは、帯状シートの見かけの全体積であっ
て、スポンジ材の空孔部も含めた帯状シートの外形から
定められる体積を言う。また前記「タイヤ内腔の全体積
Ｓ１」は、組立体の正規状態において下記式（１）で近
似的に求めるものとする。 Ｓ１＝Ａ×｛（Ｄｉ−Ｄｒ）／２＋Ｄｒ｝×π …（１） 式中、”Ａ”は前記正規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の横断面積、”Ｄｉ”は
図１に示す正規状態でのタイヤ内腔の最大外径、”Ｄ
ｒ”はリム径、”π”は円周率である。

【０００９】また前記「正規状態」とは、前記組立体に
正規内圧を充填しかつ無負荷とした状態を指す。また
「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 P
RESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "INFL
ATION 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２００ｋＰａとする。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の一形態を図面
に基づき説明する。図１は本発明の空気入りタイヤとリ
ムとの組立体（単に「組立体」ということがある。）の
子午断面図、図２は組立体のタイヤ赤道面に沿った周方
向略断面図を示している。

【００１１】図において、組立体１は、空気入りタイヤ
２（単に「タイヤ２」ということがある。）をリム３に
装着することにより、リム３の周囲にタイヤ２とリム３
とが囲むタイヤ内腔４を形成している。

【００１２】図１に示すように、本実施形態のリム３
は、例えば前記タイヤ２が装着されるリム本体３ａと、
このリム本体３ａを保持するディスク３ｂとを有するい
わゆる２ピースホイールリムが例示される。また本実施
形態のタイヤ２は、ビード部２ａをリム本体３ａのフラ
ンジ３ａ１に密着させてリム組みされる例えば乗用車用
ラジアルタイヤであって、タイヤ内腔４に臨むタイヤ内
面４Ｓを空気を透過しにくい所謂インナーライナゴム層
で形成したチューブレス構造をなし、前記リム本体３ａ
とで気密なタイヤ内腔４を形成しているものが例示され
る。

【００１３】また本実施形態の組立体１は、タイヤ内腔
４に、スポンジ材を用いた制音用の帯状シート５を配し
ている。この帯状シート５は、タイヤ周方向に長い断面
偏平な帯状体であって、空洞共鳴の抑制効果の観点から
は、タイヤ２及びリム３のいずれにも固定されていない
自由状態でタイヤ内腔４に配しても良い。

【００１４】しかし、かかる場合には、高速走行時、前
記帯状シート５に無理な力及び熱が作用して細かく破砕
されて空洞共鳴の抑制効果が大幅に低下するという問題
がある。又この破壊された帯状シート５は、擦れなどに
よって前記インナーライナゴム層に損傷を与えることも
懸念される。

【００１５】そこで、本発明においては、前記帯状シー
ト５を、トレッド２ｔ下のタイヤ内面４Ｓ１に周方向に
延在するように固定し、これによって高速走行時の帯状
シートの破壊を阻止し、空洞共鳴の抑制効果を長期に亘
って維持している。

【００１６】次に、この帯状シート５をなすスポンジ材
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、およ
び動物繊維、植物繊維又は合成繊維等を絡み合わせて一
体に連結したものを含む。

【００１７】本明細書で言う「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も包含する。こ
のようなスポンジ材は、防振性や吸音性が高いため、前
記タイヤ内腔４内で生じた音エネルギーを効果的に吸収
でき、空洞共鳴を抑制することによりロードノイズを低
減しうる。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を損ねることもなく、しかもソ
リッドゴム体などに比して比重が非常に小さいため、タ
イヤ重量バランスへの悪影響も低く抑えうる。本例で
は、ポリウレタンからなる連続気泡のスポンジ材を用い
た好ましいものを例示している。

【００１８】なお前記スポンジ材は、特に限定はされな
いが、その比重が０．００５〜０．０６、より好ましく
は０．０１０〜０．０５、さらに好ましくは０．０１６
〜０．０５、特に好ましくは０．０１６〜０．０３５で
あることが望ましい。前記比重が０．００５未満又は
０．０６を超えると、空洞共鳴を抑える効果が低下する
傾向がある。

【００１９】ここで重要なことは、前記帯状シート５に
よる空洞共鳴の抑制効果、即ちロードノイズの低減効果
を発揮させるために、帯状シート５の体積Ｓ２（前述の
通り特定される）を、タイヤ内腔の全体積Ｓ１（前述の
通り特定される）の０．４％以上に確保することが必要
であるということである。

【００２０】これは、本発明者らの種々の実験の結果に
基づくものであり、図８に、帯状シート５のスポンジ材
の原材料および比重を同一とし、タイヤ内腔４の全体積
Ｓ１に対して帯状シート５の体積Ｓ２のみを変化させ
て、ロードノイズテストを行ったときのテスト結果を示
す。

【００２１】図８の如く、比Ｓ２／Ｓ１とロードノイズ
とには明らかに相関関係が有り、比Ｓ２／Ｓ１を０．０
０４以上とすることにより必要なロードノイズの低減効
果が発揮される。このロードノイズ低減効果のために、
前記比Ｓ２／Ｓ１は０．０１以上、さらには０．０２以
上、さらには０．０４とするのが好ましい。なお前記比
Ｓ２／Ｓ１が０．２を越えるとロードノイズ低減効果が
頭打ちとなるだけでなく、重量やコストの不必要な増
加、或いは重量バランスの低下を招く。従って、その上
限は０．１以下が望ましい。

【００２２】このような観点から、前記帯状シート５
は、その体積Ｓ２が前記範囲を満たしていれば、その長
さＬ１、巾Ｗ１、及び厚さＴ１等は特に限定されること
はなく、例えば適用されるタイヤの種類やサイズ等に応
じて適宜設定される。なお通常は、前記長さＬ１として
２０ｍｍ以上、巾Ｗ１として２０ｍｍ以上、厚さＴ１と
して３．０ｍｍ以上が一般的である。なお長さＬ１の上
限はトレッド２ｔ下である前記タイヤ内面４Ｓ１の周方
向の一周長さ以下、巾Ｗ１の上限はタイヤ接地巾＋４０
ｍｍ以下、厚さＴ１の上限はタイヤ断面高さの８０％以
下が一般的である。

【００２３】次に、前記帯状シート５のタイヤ内面４Ｓ
１への固定としては、例えばネジや針などを用いて機械
的に固定する方法、或いは、加硫成型時等のタイヤ製造
段階で組み込む等の方法も考えられるが、加硫成形後の
タイヤ２に、合成ゴム系接着剤９を用いて接着すること
が、コスト、接着の安定性、作業能率などの観点から望
ましい。

【００２４】しかしながら、加硫成形後のタイヤ２のタ
イヤ内面４Ｓには、シリコンオイル等の離型剤が付着し
ているため、合成ゴム系接着剤９の接着強度が損なわ
れ、例えば、１２０ｋｍ／ｈ程度の走行速度において帯
状シート５が剥がれる傾向となる。従って、接着強度を
充分に確保するために、前記離型剤を除去する必要があ
る。そのために、図３に略示する如く、帯状シート５を
固定する位置に、タイヤ内面４Ｓをバフ処理してなるバ
フ処理面部８を形成するとともに、このバフ処理面部８
に合成ゴム系接着剤９を用いて貼着するのが好ましい。
なおバフ処理に代え、有機溶剤を用いて離型剤を化学的
に除去することもできるが、作業能率に劣り、又インナ
ーライナゴム層の変質を招く恐れもある。

【００２５】又接着方法としては、タイヤ２と接触する
側の面の略全域をベタ状に接着することが好ましいが、
接着部分をスポット状に分散させて接着しても良い。

【００２６】又合成ゴム系接着剤９として、合成ゴムを
有機溶剤に溶解した溶液型、及び水に分散させたラテッ
クス型が採用しうるが、特に合成ゴムとしてクロロプレ
ンゴムを用いたクロロプレン系溶液型接着剤は、優れた
接着力を有し、かつ柔軟で曲げや衝撃等にも強いためよ
り好ましく用いうる。

【００２７】又有機溶剤として、シクロヘキサン（脂環
族系）、アセトン（ケトン系）、ヘキサン（脂肪族
系）、或いはこれらを混合したものが溶解性、作業性、
コスト、作業環境への影響などの観点から好適に使用で
きる。この時、前記クロロプレンゴムの含有量は、合成
ゴム系接着剤９の全体を１００重量部としたとき、２５
〜３５重量部が好ましい。２５重量部未満では接着強度
が損なわれる傾向となり、３５重量部を越えると、高粘
度となって塗布しにくくなる。

【００２８】又前記帯状シート５の非接着側の面５Ｓ
ｂ、即ちタイヤ内腔４に向く面５Ｓｂは、平滑な平面と
することができるが、空洞共鳴の抑制効果をさらに高め
るために、図４に示すように、凹部１０Ａと凸部１０Ｂ
とが繰り返す凹凸面１０で形成することが好ましい。

【００２９】このような凹凸面１０は、音の反射を和ら
げるなど反射防止効果に優れ、しかも音と接触するスポ
ンジ材の表面積が増えることと相俟って、空洞共鳴の抑
制効果を一段と高めることができる。

【００３０】なお凹凸面１０としては、前記図４に示す
ように、平滑面部がなく、突起状の凸部１０Ｂと窪み状
の凹部１０Ａとが滑らかに繰り返されるうねり状の面の
他、例えば図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、平滑面部
１１に突起状の凸部１０Ｂを点在させたもの（この時、
平滑面部１１が凹部１０Ａに相当する。）、或いは平滑
面部１１に窪み状の凹部１０Ａを点在させたもの（この
時、平滑面部１１が凸部１０Ｂに相当する。）を採用す
ることができる。なお図５（Ｂ）では、凹部１０Ａを手
でむしる等により、ランダムに形成することもでき、こ
の時各凹部１０Ａの形状、大きさも凹部毎に相違させて
もよい。

【００３１】さらに又凹凸面１０としては、図６（Ａ）
〜（Ｃ）に示すように、平滑面部１１にリブ状の凸部１
０Ｂを配したもの（この時、平滑面部１１が凹部１０Ａ
に相当する。）、平滑面部１１に溝状の凹部１０Ａを配
したもの（この時、平滑面部１１が凸部１０Ｂに相当す
る。）、或いは平滑面部１１を有することなくリブ状の
凸部１０Ｂと溝状の凹部１０Ａとを滑らかに繰り返した
もの等も採用できる。

【００３２】ここで、凹凸面１０では、その表面積Ｓｂ
と、前記面５Ｓが凹凸のない平滑面と仮定したときの表
面積Ｓａとの比Ｓｂ／Ｓａが、１．０４〜５．００の範
囲であるのが好ましい。これは、前記凹凸面１０による
空洞共鳴のさらなる抑制効果は、前記比Ｓｂ／Ｓａが
１．０４を越えるあたりから発揮され、５．００前後で
略飽和しそれ以上の効果が見込めなくなるからである。

【００３３】また前記凹凸面１０の凹凸高さｈ２、凹凸
のピッチｈ３は、表面積の比Ｓｂ／Ｓａが前記範囲１．
０４〜５．００の範囲であるならば、特に規制されない
が、一般的には、音の反射防止のために、前記凹凸高さ
ｈ２を５ｍｍ以上、さらには１０ｍｍ以上とするのが好
ましい。

【００３４】なお前記凹凸面１０の形成により、前記帯
状シート５自体の強度が減じる傾向となるため、帯状シ
ート５をタイヤ２に固定して一体化する本発明は、凹凸
面１０を有する帯状シート５に対して特に有効なものと
なる。

【００３５】又前記帯状シート５による空洞共鳴の抑制
効果を高める他の手段として、前記帯状シート５を、図
７に示すように、吸音性能に優れる第１のスポンジ材か
らなる第１層５Ａと、音の反射防止性能に優れる第２の
スポンジ材からなる第２層５Ｂとの多層構造体として形
成するのも効果的である。

【００３６】なおスポンジでは、吸音性能と、音の反射
防止性能とが背反することが一般に知られている。従っ
て、帯状シート５を前記多層構造体とし、前記第２層５
Ｂをタイヤ内腔４に面して配することにより、吸音性能
と音の反射防止性能とが最大限に発揮され、空洞共鳴の
抑制効果をさらに向上させることができる。

【００３７】ここで、音の反射防止性能に優れる第２の
スポンジ材としては、第１のスポンジ材に比して発泡倍
率を大幅に高め、その比重を減じたものが好適に使用で
きる。この時、第１のスポンジ材の比重α１と第２のス
ポンジ材の比重α２との比α２／α１を０．７以下、さ
らには０．５以下に減じることが音の反射防止性能のた
めに好ましく、又第２層５Ｂの厚さｔを、帯状シート５
の全厚さＴ１の０．０５倍〜０．３倍の範囲にとどめる
ことが吸音性能のために好ましい。

【００３８】なお、音の反射防止性能に優れる第２のス
ポンジ材としては、他にグラスウール、フェルト材、発
泡ゴムも用いうる。

【００３９】又前記多層構造体は、第１層５Ａと第２層
５Ｂとを接着して一体化することによって容易に形成で
きるが、この時、接着剤の層が音を反射せしめ、空洞共
鳴の抑制効果を妨げる恐れがある。そのために、接着剤
の層の面積Ｓｃは、前記表面積Ｓａの０．０５倍以下に
抑えることが好ましい。なお多層構造体は、前記第１層
５Ａと第２層５Ｂとを接着する以外に、発泡剤の配合を
違え、一つのスポンジ内で発泡率を変化させることによ
っても形成することができる。

【００４０】又、この多層構造体の表面、即ち第２層５
Ａの表面を、凹部１０Ａと凸部１０Ｂとが繰り返す凹凸
面１０として形成することもできる。かかる場合には、
音の反射防止性能がさらに高まり、空洞共鳴の抑制効果
を一段と向上させることができる。

【００４１】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。

【００４２】

【実施例】図１の構造をなし、かつ表１の仕様のタイヤ
（１９５／６５Ｒ１５）とリム（１５×６ＪＪ）との組
立体を試作し、ロードノイズ性能、及び高速耐久性のを
テストした。

【００４３】なお帯状シートは、比重０．０２２のポリ
ウレタンスポンジ（連続気泡）の一層構造とした。テス
トの内容は次の通りである。

【００４４】（１）ロードノイズ性能； 内圧２００ｋＰａでリム組みして車両（国産２０００ｃ
ｃのＦＦ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
走行したときの前席車内音を測定し、２４５Hz近辺の気
柱共鳴音のピーク値の音圧レベルを、従来例を基準とす
る増減値（ｄＢ（Ａ））にて評価した。−（マイナス）
表示は、ロードノイズの減少を意味している。

【００４５】（２）高速耐久性 内圧２８０ｋＰａ、荷重４．８３ｋＮの条件にて、ドラ
ム上で速度１２０ｋｍ／ｈで２０分走行後、中の帯状シ
ートの状態を確認し、問題なければ速度を１０ｋｍ／ｈ
あげてテストを行い、以後２５０ｋｍ／ｈまで確認し
た。

【００４６】

【表１】

【００４７】比較例１では、帯状シートによって４．９
ｄＢのロードノイズ低減効果があったが、タイヤ内で帯
状シートが自由に動くことによって負荷がかかり、１６
０ｋｍ／ｈ走行後、帯状シートが破壊された。この破壊
状態でのロードノイズ低減効果は０．７ｄＢと著しく悪
くなる。

【００４８】これに対して、実施例２、３では、帯状シ
ートが固定されるため、ロードノイズ低減効果が３．９
〜４．２ｄＢと比較例１に比してやや劣るが、２５０ｋ
ｍ／ｈ走行後も、帯状シートが破壊されずロードノイズ
低減効果が維持される。なお実施例１では、バフ処理し
ていないため、１２０ｋｍ／ｈ走行後に接着が外れ、１
６０ｋｍ／ｈ走行後には帯状シートが破壊されてしまっ
た。

【００４９】又実施例４、５では、帯状シートの表面を
凹凸面とすることにより、ロードノイズ低減効果を比較
例１よりも高いレベルまで向上することができる。

【００５０】

【発明の効果】叙上の如く本発明は、スポンジ材の帯状
シートを、トレッド下のタイヤ内面に固定しているた
め、高速走行における帯状シートの破壊を防ぐことがで
き、空洞共鳴の抑制効果を長期に亘り安定して維持でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の空気入りタイヤとリムとの組立体の一
実施例を示す子午断面図である。

【図２】そのタイヤ赤道に沿った周方向断面図である。

【図３】帯状シートの固定方法の一例を示す線図であ
る。

【図４】帯状シートの凹凸面の一例を示す斜視図であ
る。

【図５】（Ａ）、（Ｂ）は、凹凸面のさらに他の例を示
す斜視図である。

【図６】（Ａ）〜（Ｃ）は、凹凸面のさらに他の例を示
す斜視図である。

【図７】帯状シートが多層構造体からなる場合を例示す
る斜視図である。

【図８】体積比Ｓ２／Ｓ１とロードノイズとの関係を示
す線図である。

【符号の説明】

２ タイヤ ３ リム ４ タイヤ内腔 ５ 帯状シート ８ バフ処理面部 ９ 合成ゴム系接着剤

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リムと、このリムに装着される空気入りタ
   イヤとがなすタイヤ内腔に、このタイヤ内腔の全体積Ｓ
   １の０．４％以上の体積Ｓ２を有しかつスポンジ材を用
   いた制音用の帯状シートを具えるとともに、 該帯状シートは、トレッド下かつタイヤ内腔に臨むタイ
   ヤ内面に固定されたことを特徴とする空気入りタイヤと
   リムとの組立体。
2. 【請求項２】前記帯状シートは、前記タイヤ内面をバフ
   処理してなるバフ処理面部に、合成ゴム系接着剤を用い
   て貼着されたことを特徴とする請求項１記載の空気入り
   タイヤとリムとの組立体。
3. 【請求項３】前記合成ゴム系接着剤は、シクロヘキサ
   ン、アセトン、及び／又はヘキサンからなる有機溶剤中
   に、クロロプレンゴムを溶解させたことを特徴とする請
   求項２記載の空気入りタイヤとリムとの組立体。