JP2005075207A

JP2005075207A - 空気入りタイヤ

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Publication number: JP2005075207A
Application number: JP2003309838A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Tanno; 篤丹野; Toshiyuki Ikeda; 俊之池田; Yuji Yamauchi; 裕司山内; Yasuji Akiyoshi; 靖二秋好
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp; Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp; Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2003-09-02
Filing date: 2003-09-02
Publication date: 2005-03-24
Anticipated expiration: 2023-09-02
Also published as: JP4321756B2

Abstract

【課題】ユニフォミティーの悪化を抑制しながら気柱共鳴音を効果的に低減することを可能にした空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】ホイールＨに装着した状態でタイヤ内面４とリム１１との間に空洞部５を形成する空気入りタイヤにおいて、空洞部５の断面積がタイヤ周方向に変化するようにタイヤ内面４に突起物６を付加し、該突起物６にタイヤ内面４に接着された接着部６ａと該接着部６ａからタイヤ内面４に沿って延出する非接着部６ｂとを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、ホイールに装着した状態でタイヤ内面とリムとの間に空洞部を形成する空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、気柱共鳴音を効果的に低減するようにした空気入りタイヤに関する。

タイヤにより生じた振動が車室内に伝わることで発生する騒音（ロードノイズ）は、タイヤとリムで囲まれた空洞部が気柱を形成し、空洞部内の空気が約２００〜２５０Ｈｚの周波数域で気柱共鳴を起こすことが一つの原因になっていることが分かっている。

このような気柱共鳴音を低減する手段として、タイヤ内部に吸音材や凹凸を付加して共鳴音を吸収することが提案されている。しかしながら、この手法は気柱共鳴の発生を根本的に抑制するものではないので、タイヤ内部において現実的に装着できる吸音材では気柱共鳴音の低減効果を十分に得ることができない。

また、タイヤ内部に遮蔽板を配設したり、充填気体を空気以外の気体に変更する等の方法により、共鳴周波数を変化させることが提案されている。しかしながら、タイヤ内部に遮蔽板を設ける場合、タイヤのリム組み作業を困難にし、タイヤ内部に空気以外の気体を充填する場合、特別な充填設備が必要になるため汎用性に乏しいという不都合がある。そのため、これら手法は実用化に至っていないのが現状である。

これに対して、タイヤ内面形状に基づいて空洞部の断面積をタイヤ周方向に変化させることで、気柱共鳴の発生を抑制することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この手法によれば、気柱共鳴音を効果的に低減することが可能である。しかしながら、比較的剛性が高いビード部付近であっても、タイヤ内面形状をタイヤ周方向に沿って変化させると、それに伴ってタイヤ周方向の剛性分布が不均一になり、ユニフォミティーが悪化するという新たな問題を生じている。
特開２００２−１２０５０９号公報

本発明の目的は、ユニフォミティーの悪化を抑制しながら気柱共鳴音を効果的に低減することを可能にした空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の空気入りタイヤは、ホイールに装着した状態でタイヤ内面とリムとの間に空洞部を形成する空気入りタイヤにおいて、前記空洞部の断面積がタイヤ周方向に変化するようにタイヤ内面に突起物を付加し、該突起物にタイヤ内面に接着された接着部と該接着部からタイヤ内面に沿って延出する非接着部とを設けたことを特徴とするものである。

本発明によれば、空洞部の断面積がタイヤ周方向に変化するようにタイヤ内面に突起物を付加することにより、共鳴周波数がタイヤ回転に伴って変化し、同一周波数で共鳴する時間が短縮されるので、気柱共鳴音を効果的に低減することができる。しかも、突起物の一部を非接着状態にし、タイヤ剛性への影響を低減しているので、空洞部の断面積変化に基づいて気柱共鳴音を低減するにあたって、タイヤのユニフォミティーの悪化を最小限に抑えることができる。特に、接着部の断面形状をタイヤ周上で均一にする一方で、非接着部の断面形状をタイヤ周上で不均一にすれば、突起物に起因するタイヤ周方向の剛性変化が実質的に無くなり、タイヤのユニフォミティーを更に改善することができる。

突起物の接着部は、タイヤのユニフォミティーへの影響を最小限にするために、タイヤ最大幅位置からビードトウに至る領域内に配置することが好ましく、更にはタイヤ断面高さの３０％の位置からビードトウに至る領域内に配置することが好ましい。同様の理由から、接着部の接着幅はタイヤ断面高さの２０％以下にすると良い。

突起物は、軽量であることが望ましく、膨張性ゴムから構成すると良い。膨張性ゴムとは、発泡剤等の存在により見掛けの比重が低下した状態のゴムである。このような膨張性ゴムとしては、発泡剤を配合したゴム、熱膨張性マイクロカプセルを配合したゴム、又は、発泡剤含有樹脂を配合したゴムを使用することができる。

本発明では、気柱共鳴音を効果的に低減するために、空洞部のタイヤ周方向の断面積変化率は２．０〜５．０％であることが好ましい。ここで、空洞部のタイヤ周方向の断面積変化率とは、空洞部をタイヤ子午線に沿って切り欠き、その切り欠き位置をタイヤ周方向に沿って移動させたときに測定される断面積の最大値に対する変化率である。また、本発明の空気入りタイヤに装着するホイールのリムは、ＪＡＴＭＡイヤーブック（２００２年度版）に規定される標準リムである。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明の実施形態の空気入りタイヤとホイールからなる車輪を示す子午線断面図であり、図２はその空気入りタイヤを赤道線に沿って切り欠いた状態のタイヤ内面を示す概略説明図である。

図１において、タイヤＴはトレッド部１と、左右一対のビード部２と、これらトレッド部１とビード部２とを互いに連接するサイドウォール部３とを備えている。一方、ホイールＨはタイヤＴのビード部２，２を装着するためのリム１１と、該リム１１と不図示の車軸とを連結するディスク１２とから構成されている。タイヤＴをホイールＨに装着して車輪を構成したとき、タイヤ内面４とリム１１との間には空洞部５が形成される。

タイヤ内面４には、空洞部５の断面積がタイヤ周方向に変化するように突起物６が付加されている。突起物６は左右一対のビード部２，２にそれぞれ付加することが好ましいが、いずれか一方だけであっても良い。これら突起物６はタイヤ内面４に接着された接着部６ａと、該接着部６ａからタイヤ内面４に沿って延出する非接着部６ｂとを備えている。接着部６ａと非接着部６ｂを有する突起物６は、図２に示すように、タイヤ周方向に沿って間欠的に配置されている。接着部６ａはタイヤ内面４に接着されているためタイヤ剛性に影響を与えるが、非接着部６ｂはタイヤ内面４に対して非接着状態であるためタイヤ剛性に殆ど影響を与えることがない。突起物６の接着方法は特に限定されるものではなく、加硫接着や接着剤による接着等が可能である。

上述のように構成される空気入りタイヤでは、タイヤ内面４に付加された突起物６に基づいて空洞部５の断面積がタイヤ周方向に変化しているため、共鳴周波数がタイヤ回転に伴って変化し、同一周波数で共鳴する時間が短縮される。そのため、気柱共鳴音を効果的に低減することができる。しかも、突起物６の一部を非接着状態にし、タイヤ剛性への影響を低減しているので、空洞部５の断面積変化に基づいて気柱共鳴音を低減するにあたって、タイヤのユニフォミティーの悪化を最小限に抑えることができる。

突起物６の接着部６ａは、タイヤ最大幅位置Ｐ₁からビードトウ７に至る領域内、更に好ましくは、タイヤ断面高さＳＨの３０％の位置Ｐ₂からビードトウ７に至る領域内に配置すると良い。このように突起物６の配置領域を振動が発生し難いビード部付近に限定することで、タイヤのユニフォミティーに与える影響が小さくなる。ここで、接着部６ａの上端位置が上記境界を超えてトレッド側に近づくと、タイヤのユニフォミティーへの影響が大きくなる。突起物６において、接着部６ａの接着幅Ｗはタイヤ断面高さＳＨの２０％以下にすると良い。接着部６ａの接着幅Ｗがタイヤ断面高さＳＨの２０％を超えると、タイヤのユニフォミティーへの影響が大きくなる。

上記実施形態では突起物６の接着部６ａ及び非接着部６ｂがいずれもタイヤ周方向に沿って間欠的に配置されているが、本発明は上記実施形態の構造に限定されるものではない。例えば、図３に示すように、接着部６ａを同一断面形状でタイヤ周方向に連続的に延在させる一方で、非接着部６ｂをタイヤ周方向に間欠的に延在させても良い。つまり、接着部６ａのタイヤ子午線断面形状をタイヤ周上で均一にする一方で、非接着部６ｂのタイヤ子午線断面形状をタイヤ周上で不均一にすると、タイヤ剛性に影響を与える接着部６ａがタイヤ周上で均一に存在することになるので、突起物６に起因するタイヤ周方向の剛性変化が小さくなり、タイヤのユニフォミティーを更に改善することができる。

また、図４に示すように、非接着部６ｂの断面積をタイヤ周方向に沿って連続的に変化させることが可能である。例えば、非接着部６ｂの断面積を正弦波に基づいて変化させると良い。これにより、気柱共鳴音による騒音をより効果的に低減することができる。

本発明では、共鳴周波数を変化させる上で音響空間の形状のみが重要であるので、突起物の構成材料は特に限定されるものではなく、ゴム、樹脂、金属等を使用することができる。勿論、タイヤ内面への接着性を考慮すると、突起物はゴムから構成することが好ましい。特に、質量アンバランスを可及的に小さくするために、突起物を膨張性ゴムから構成すると良い。

膨張性ゴムとしては、発泡剤を配合したゴム、熱膨張性マイクロカプセルを配合したゴム、及び、発泡剤含有樹脂を配合したゴムのいずれかを使用することができる。膨張性ゴムの膨張率は１００％以上、より好ましくは２００％以上であることが望ましい。この膨張率とは、膨張前の体積をＡとし、膨張後の体積をＢとしたとき、（Ｂ−Ａ）／Ａ×１００％にて表される。例えば、ゴム成分の比重が膨張状態での見掛けの比重の２倍であれば、膨張率は１００％である。また、膨張性ゴムの見掛けの比重は０．６以下、より好ましくは０．４以下であることが望ましい。

ゴムに配合する発泡剤としては、アゾ化合物、ニトロソ化合物、ヒドラジン誘導体、アゾ化合物、重炭酸塩の中から選ばれる少なくとも１種を用いることができ、具体的にはアゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）、４，４’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）、ヒドラゾジカルボンアミド（ＨＤＣＡ）、バリウムアゾシカルボキシレート（Ｂａ／ＡＣ）、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ₃）等が挙げられる。これら発泡剤としては、永和化成工業社の「ビニルホール」（ＡＤＣＡ）、「セルラー」（ＤＰＴ）、「ネオセルボン」（ＯＢＳＨ）、「エクセラー」（ＤＰＴ／ＡＤＣＡ）、「スパンセル」（ＡＤＣＡ／ＯＢＳＨ）、「セルボン」（ＮａＨＣＯ₃）等が市販されている。

熱膨張性マイクロカプセルは、熱により気化して気体を発生する液体を熱可塑性樹脂に内包した熱膨張性熱可塑性樹脂粒子であり、この粒子をその膨張開始温度以上の温度、通常１３０〜１９０℃の温度で加熱して膨張させて、その熱可塑性樹脂からなる外殻中に気体を封入した気体封入熱可塑性樹脂粒子となる。熱膨張性マイクロカプセルの膨張前の粒子径は、特に限定されないが、膨張前で５〜３００μｍであるものが好ましく、さらに好ましくは粒径１０〜２００μｍのものである。熱膨張性マイクロカプセルの配合量は、ゴム１００重量部に対して、１〜３０重量部、より好ましくは５〜１５重量部にすると良い。これにより、良好な膨張性を得ることが可能となる。

このような熱膨張性マイクロカプセルとしては、例えば、現在、スウェーデンのＥＸＰＡＮＣＥＬ社より商品名「エクスパンセル０９１ＤＵ−８０」または「エクスパンセル０９２ＤＵ−１２０」等として、あるいは松本油脂社より商品名「マツモトマイクロスフェアーＦ−８５」または「マツモトマイクロスフェアーＦ−１００」等として入手可能である。

気体封入熱可塑性樹脂粒子の外殻成分を構成する熱可塑性樹脂としては、その膨張開始温度が１００℃以上、好ましくは１２０℃以上で、最大膨張温度が１５０℃以上、好ましくは１６０℃以上のものが好ましく用いられる。そのような熱可塑性樹脂としては、例えば（メタ）アクリロニトリルの重合体、また（メタ）アクリロニトリル含有量の高い共重合体が好適に用いられる。その共重合体の場合の他のモノマー（コモノマー）としては、ハロゲン化ビニル、ハロゲン化ビニリデン、スチレン系モノマー、（メタ）アクリレート系モノマー、酢酸ビニル、ブタジエン、ビニルピリジン、クロロプレン等のモノマーが用いられる。

なお、上記熱可塑性樹脂は、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリエチレングリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、１，３−ブチレングリコールジ（メタ）アクリレート、アリル（メタ）アクリレート、トリアクリルホルマール、トリアリルイソシアヌレート等の架橋剤で架橋可能にされていても良い。架橋形態については、未架橋が好ましいが、熱可塑性樹脂としての性質を損わない程度に部分的に架橋していても構わない。

熱により気化して気体を発生する液体としては、例えば、ｎ−ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、ブタン、イソブタン、ヘキサン、石油エーテルのような炭化水素類、塩化メチル、塩化メチレン、ジクロロエチレン、トリクロロエタン、トリクロルエチレンのような塩素化炭化水素のような液体が挙げられる。

一方、発泡剤含有樹脂は、樹脂成分に発泡剤を含有させたものである。発泡剤含有樹脂の配合量は、ゴム１００重量部に対して、０．５〜２０重量部、より好ましくは２〜１０重量部にすると良い。これにより、良好な膨張性を得ることが可能となる。

発泡剤含有樹脂を構成する樹脂成分としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂を主成分としたものが用いられる。なお、ここで主成分とはポリオレフィン系樹脂が全樹脂成分の７５重量％以上、好ましくは８５重量％以上のものを言い、他の成分としては、例えば、オレフィンモノマーの未反応残基、重合開始剤や触媒等の残査、加工助剤、ポリオレフィン系樹脂以外のポリマー状樹脂等が挙げられる。この樹脂成分は、ジエン系ゴムとの共架橋を防ぐため分子の主鎖中に二重結合が残っていないものが好ましい。ポリオレフィン系樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ−４−メチルペンテン−１、ポリブチレン−１等の中から選ばれる少なくとも１種を用いることができ、これらの混合物や共重合体も使用することができる。また、発泡剤含有樹脂における発泡剤の含有率は、５〜６５重量％、好ましくは１５〜５０重量％であると良い。

上記発泡剤の分解温度は１２０〜１８０℃、好ましくは１４０〜１６０℃であるのが好ましい。この温度が低過ぎると、混合、押出加工中に十分な大きさの樹脂被覆気泡を形成することができない。なお、この分解温度が高過ぎる場合には尿素等の発泡助剤との併用によって分解温度を１２０〜１８０℃に調整することもできる。発泡助剤は、例えば永和化成工業社の「セルペースト」として入手可能である。

上記発泡剤の成分は、アゾ化合物、ニトロソ化合物、ヒドラジン誘導体、アゾ化合物、重炭酸塩の中から選ばれる少なくとも１種を用いることができ、具体的にはアゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＰＴ）、４，４’−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）、ヒドラゾジカルボンアミド（ＨＤＣＡ）、バリウムアゾシカルボキシレート（Ｂａ／ＡＣ）、炭酸水素ナトリウム（ＮａＨＣＯ₃）等が挙げられる。これら発泡剤としては、永和化成工業社の「ビニルホール」（ＡＤＣＡ）、「セルラー」（ＤＰＴ）、「ネオセルボン」（ＯＢＳＨ）、「エクセラー」（ＤＰＴ／ＡＤＣＡ）、「スパンセル」（ＡＤＣＡ／ＯＢＳＨ）、「セルボン」（ＮａＨＣＯ₃）等が市販されている。

発泡剤含有樹脂の粒子径は、１０〜２００μｍであるのが好ましい。このような発泡剤含有樹脂としては、例えば永和化成工業社から「セルパウダー」が市販されている。また、加硫ゴム組成物内に形成されるマイクロカプセル状気泡は球形であるが、原料段階での発泡剤含有樹脂の形状は球形である必要はない。

タイヤサイズ２０５／６５Ｒ１５の空気入りタイヤとリムサイズ１６×６．５ＪＪのホイールからなる車輪において、空気入りタイヤの内面形状だけを下記の如く異ならせた従来例、比較例及び実施例１〜３をそれぞれ製作した。

従来例：
タイヤ内面に突起物を付加することなく、空洞部の断面積変化率を０％にした。

比較例：
ビード部のタイヤ内面にタイヤ周方向に沿って間欠的に突起物を付加し、該突起物を全幅にわたってタイヤ内面に接着した。空洞部の断面積変化率は３．０％にした。

実施例１：
図１及び図２に示すように、ビード部のタイヤ内面に突起物を付加し、該突起物にタイヤ内面に接着された接着部と該接着部からタイヤ内面に沿って延出する非接着部とを設けた。空洞部の断面積変化率は３．０％にした。

実施例２：
図３に示すように、ビード部のタイヤ内面に突起物を付加し、該突起物にタイヤ内面に接着された接着部と該接着部からタイヤ内面に沿って延出する非接着部とを設けた。空洞部の断面積変化率は２．０％にした。

実施例３：
図４に示すように、ビード部のタイヤ内面に突起物を付加し、該突起物にタイヤ内面に接着された接着部と該接着部からタイヤ内面に沿って延出する非接着部とを設けた。空洞部の断面積変化率は２．０％にした。

これら空気入りタイヤとホイールからなる車輪について、以下の測定条件により、空洞共鳴音（気柱共鳴音）及びユニフォミティーを評価し、その結果を表１に示した。

空洞共鳴音：
各試験タイヤを空気圧２２０ｋＰａとして排気量２５００ｃｃの乗用車に装着し、５人のパネラーにより空洞共鳴音の発生状況について１０段階で評価した。評価結果は、５人のパネラーの平均点にて示した。この評価点が小さいほど空洞共鳴音が少ないことを意味する。

ユニフォミティー：
ＪＡＳＯＣ６０７の自動車用タイヤのユニフォミティー試験方法に準拠してラジアルフォースバリエーション（ＲＦＶ）を測定した。評価結果は、比較例を１００とする指数にて示した。この指数値が小さいほどユニフォミティーが良好であることを意味する。

この表１から判るように、実施例１〜３はいずれも従来例に比べて空洞共鳴音が少なく、しかも比較例に比べてユニフォミティーが良好であった。

本発明の実施形態の空気入りタイヤとホイールからなる車輪を示す子午線断面図である。図１の空気入りタイヤを赤道線に沿って切り欠いた状態のタイヤ内面を示す概略説明図である。本発明の他の実施形態の空気入りタイヤを赤道線に沿って切り欠いた状態のタイヤ内面を示す概略説明図である。本発明の更に他の実施形態の空気入りタイヤを赤道線に沿って切り欠いた状態のタイヤ内面を示す概略説明図である。

符号の説明

１トレッド部
２ビード部
３サイドウォール部
４タイヤ内面
５空洞部
６突起物
６ａ接着部
６ｂ非接着部
７ビードトウ
１１リム
１２ディスク
Ｈホイール
Ｔタイヤ

Claims

ホイールに装着した状態でタイヤ内面とリムとの間に空洞部を形成する空気入りタイヤにおいて、前記空洞部の断面積がタイヤ周方向に変化するようにタイヤ内面に突起物を付加し、該突起物にタイヤ内面に接着された接着部と該接着部からタイヤ内面に沿って延出する非接着部とを設けた空気入りタイヤ。
前記接着部の断面形状をタイヤ周上で均一にする一方で、前記非接着部の断面形状をタイヤ周上で不均一にした請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記接着部をタイヤ最大幅位置からビードトウに至る領域内に配置した請求項１又は請求項２に記載の空気入りタイヤ。
前記接着部をタイヤ断面高さの３０％の位置からビードトウに至る領域内に配置した請求項１又は請求項２に記載の空気入りタイヤ。
前記接着部の接着幅をタイヤ断面高さの２０％以下にした請求項３又は請求項４に記載の空気入りタイヤ。
前記突起物を膨張性ゴムから構成した請求項１〜５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。