JP2005104314A - 防音タイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】吸音部材をもつ防音タイヤにおいて、十分な吸音特性をもちつつ放熱性も向上させ、タイヤ本体の熱老化を抑制する。
【解決手段】熱伝導材を含む吸音部材２を、タイヤ本体１の内周面に接合した。
路面との摩擦によるタイヤ本体１の発熱は、熱伝導材を含む吸音部材２を介してタイヤ本体１の内周面とリムの外周面とで形成されるリング状の内部空間内に放熱され、リムを伝わって排熱される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、防音機能を有するタイヤに関する。本発明の防音タイヤは、自動車，産業車両，航空機などのタイヤに利用することができる。

主として路面の凹凸に起因する騒音を低減するために、自動車のタイヤに防音部材を設けることが行われている。例えば特開昭62−216803号公報には、加圧空気が充填される充填空洞のインフレート下における全内容積の25％以上、70％未満に相当する見掛け体積のドーナツ状をなし、見掛け密度が 0.1ｇ／cm³ 以下の多孔質物質を配置することが記載されている。このような多孔質体よりなる吸音部材を配置することで、空洞内での共鳴音を低減することができ、ロードノイズを低減することができる。

また特開平07−052616号公報には、タイヤの内周面とリムの外周面とで囲まれた空洞内に、多孔質の吸音部材を移動可能に配設することが記載されている。しかし移動可能に配設したのでは、走行時に吸音部材がタイヤあるいはリムに衝突を繰り返すため、吸音部材の摩耗変形により防音効果が早期に消失してしまう。したがって多孔質の吸音部材は、タイヤ又はリムに固着することが望ましい。

一方、走行時における路面との摩擦熱がタイヤに蓄熱し、タイヤが熱老化するという不具合がある。そして内周表面に多孔質の吸音部材が常時接触しているタイヤの場合には、多孔質の吸音部材は断熱機能をも備えてしまうために、タイヤの蓄熱がさらに促進されるという不具合がある。この点から見れば、吸音部材をタイヤ内に移動可能に配設するのが有利である。

例えば特開2002−240507号公報には、多孔質で球状の吸音部材をタイヤの内周面とリムの外周面とで囲まれた空洞内に移動可能に配設することが記載され、これによりタイヤトレッド部の放熱性が向上することが記載されている。

しかしながら特開2002−240507号公報には、球状の吸音部材の大きさ及び数によってはタイヤとの接触面積が増大して放熱性が低下することが記載されている。したがって吸音部材の大きさ及び数には限界があり、所定の吸音特性が得られない場合がある。すなわち放熱性を重視すると吸音性が低下し、吸音性を重視すると放熱性が低下するという背反事象が問題となっている。
特開昭62−216803号 特開平07−052616号 特開2002−240507号

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、吸音部材をもつ防音タイヤにおいて、十分な吸音特性をもちつつ放熱性も向上させ、タイヤ本体の熱老化を抑制することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の防音タイヤの特徴は、断面略Ｕ字形状のタイヤ本体と、タイヤ本体の内周面とリムの外周面とで形成されるリング状空間内でタイヤ本体の内周面に接した状態で配設された弾性を有する多孔質の吸音部材とよりなり、吸音部材には熱伝導材が混合されていることにある。

吸音部材は発泡ウレタン樹脂からなり、発泡ウレタン樹脂 100重量部に対して熱伝導材が30〜 140重量部混合されていることが好ましい。

また吸音部材は表面に複数の突起をもち、タイヤ本体の内周表面に複数の突起を介して接合されていることが望ましい。

さらに、熱伝導材は粉末であることが望ましい。

本発明の防音タイヤによれば、騒音を低減できるとともに、タイヤ本体の熱老化を防止することができる。

本発明の防音タイヤでは、タイヤ本体の内周面とリムの外周面とで形成されるリング状空間内でタイヤ本体の内周面に接した状態で配設された吸音部材に、熱伝導材が混合されている。この吸音部材は多孔質であり、孔の内部に存在する空気によって断熱性が高いため、タイヤ本体の熱の伝導性が低い。そこで吸音部材に熱伝導材を含むことで、走行時における路面との摩擦によるタイヤの発熱は、熱伝導材を含む吸音部材を介してタイヤ本体の内周面とリムの外周面とで形成されるリング状の内部空間内に放熱され、リムを伝わって排熱されるので、タイヤ本体の熱老化を抑制することができる。

タイヤ本体は従来用いられているものをそのまま用いることができる。例えば、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）など、従来と同様の材料から従来と同様の断面略Ｕ字形状に形成することができる。もちろん各種繊維、カーボンブラック，シリカ，硫酸バリウムなどの充填材を従来と同様にゴム中に添加することもできる。ビードコア、ボディプライなどを埋設することができることももちろんである。

本発明の特徴をなす吸音部材は、吸音特性が必要であることから、弾性を有する多孔質体から形成される。例えば発泡ウレタン樹脂、発泡シリコーン樹脂などから形成することができ、軽量であること、コスト、吸音特性などの面から発泡ウレタン樹脂が特に好ましい。この吸音部材に含まれる熱伝導材は、少なくとも吸音部材の材質より熱伝導率が高ければよく、無機物あるいは金属の粉末、短繊維、ウィスカなどを用いることができる。場合によっては有機物を用いることも可能である。

この熱伝導材は、粉末であることが望ましい。粉末とすることで、吸音部材の多孔質形状を維持することが容易であり、吸音特性を維持しつつ熱電導性を向上させることができる。例えば熱伝導シートなどに熱伝導材として利用されているアルミナ、炭酸カルシウムなどは、防音特性をほとんど阻害せず好ましい材料である。

熱伝導材の混合量には特に制限がないが、多く混合すると熱伝導性は向上するものの吸音特性が低下したり製造が困難となったりする場合があるので、吸音部材と熱伝導材の材質に応じて決定される。吸音部材が発泡ウレタンなどの発泡樹脂である場合には、発泡樹脂 100重量部に対して熱伝導材が30〜 140重量部の範囲が好ましく、70重量部程度とするのが特に好ましい。熱伝導材が30重量部未満では熱伝導性の向上を図ることが困難であり、 140重量部を超えると吸音部材の成形が困難となる。

吸音部材は、タイヤの内周表面に固定されている。特許文献２に記載のように、吸音部材を移動可能に配設したのでは、走行時に吸音部材がタイヤあるいはリムに衝突を繰り返すため、摩耗変形により吸音効果が早期に消失してしまう。またタイヤ本体からの熱伝導効率も低い。なお吸音部材の固定方法としては、接合による方法、機械的に固定する方法などを用いることができるが、部品点数の増加を防止するためには接合による方法が望ましい。

吸音部材は、タイヤ本体とリムとで形成されるリング状の内部空間内に沿うリング状とすることが望ましい。もし一部に吸音部材が存在しない部位があると、その部分でロードノイズを低減することが困難となるからである。

吸音部材は表面に複数の突起をもち、タイヤ本体の内周表面に複数の突起を介して接合されていることが望ましい。このように構成することで、タイヤ本体の内周表面と吸音部材の外周表面との間に、タイヤ本体の内部空間に連通する隙間を形成することができる。そして熱伝導材が混入された吸音部材は、突起によって放熱面積が増大するとともに、隙間を介して放射熱を内部空間に逃がすことができる。また吸音部材の断熱性による悪影響を回避できるので、タイヤ本体の放熱性がより向上する。

突起を形成する場合、不連続の突起とすることが望ましい。これにより突起どうしの間を空気の流通路とすることができ、放熱性が一層向上する。また、吸音部材の表裏面を貫通し、上記隙間に連通する貫通孔を設けることも効果的であるが、吸音特性を阻害しない程度に設けることが必要である。

吸音部材を発泡ウレタン樹脂から形成する場合には、その連泡率を80〜95％とすることが好ましい。連泡率が80％未満では吸音特性の発現が困難となる。また連泡率が95％を超えると、吸音効果が高い周波数域が高周波数側へ移行し、目的とする低周波数域の騒音を低減することが困難となる。さらに、熱伝導材を含めた見掛け密度を0.05〜 0.2ｇ／cm³ とすることも好ましい。見掛け密度が 0.2ｇ／cm³ より大きいと吸音特性の発現が困難となり、見掛け密度が0.05ｇ／cm³ より小さくなると剛性に不足して走行時に変形が生じる場合がある。

吸音部材をタイヤ本体に接合するには、接着剤を用いて接着する方法、タイヤ本体の内周面に吸音部材を一体発泡成形する方法などが例示される。接着あるいは一体発泡成形によってタイヤ本体に吸音部材を接合する方法を採用する場合には、タイヤ本体の内周表面に脱脂処理を施したり、あるいはタイヤ本体の内周表面にショットブラスト処理などの接合強度増大処理を施しておくことが望ましい。

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。

（実施例１）
図１及び図２に本実施例の防音タイヤを示す。この防音タイヤは、ゴム製で断面略Ｕ字状に形成されたタイヤ本体１と、タイヤ本体１の接地面の裏面側の内周表面に接合された吸音部材２とから構成されている。この防音タイヤは、ゴム系接着剤を用いて、予め形成された吸音部材２を接着することで一体化されている。

吸音部材２は、発泡ウレタン樹脂 100重量部に対して熱伝導材としてのアルミナ粉末（「AS−10」昭和電工（株）製）を 133.3重量部含有する複合樹脂材料から発泡成形により無端のリング状に形成され、見掛け密度0.07ｇ／cm³ 、連泡率90％、厚さ10mmに形成されている。

本実施例の防音タイヤによれば、走行時の路面との摩擦熱でタイヤ本体１が熱せられても、発泡ウレタン樹脂より熱伝導率が小さいアルミナ粉末が吸音部材２に含まれているため、タイヤ本体１の熱は吸音部材２を介してリムとの間に形成された内部空間に放熱され、さらにリムを介して外部へ放熱される。したがってタイヤ本体１の過熱を防止することができ、タイヤ本体１の熱老化を抑制することができる。

（実施例２）
アルミナ粉末の含有量を、発泡ウレタン樹脂 100重量部に対して33.3重量部としたこと以外は実施例１と同様にして製造された吸音部材を用いたものを実施例２とする。

（実施例３）
アルミナ粉末の含有量を、発泡ウレタン樹脂 100重量部に対して66.7重量部としたこと以外は実施例１と同様にして製造された吸音部材を用いたものを実施例３とする。

（比較例１）
アルミナ粉末を含まない発泡ウレタン樹脂から、実施例１と同様にして製造された吸音部材を用いたものを比較例１とする。

（比較例２）
アルミナ粉末の含有量を、発泡ウレタン樹脂 100重量部に対して 200重量部としたこと以外は実施例１と同様にして製造された吸音部材を用いたものを比較例２とする。

＜試験・評価＞
実施例１〜３及び比較例１〜２で用いられた吸音部材について、JIS A 1412に準じて熱伝導率を測定した。結果を表１及び図３に示す。なお表１には、各吸音部材の成形性と熱伝導性の評価も示している。

また実施例１及び比較例１で用いられた吸音部材について、垂直入射吸音率測定法（JIS A 1405）に従って各周波数の音の吸音率をそれぞれ測定した。結果を図４に示す。

表１及び図３より、アルミナの充填量が増すにつれて熱伝導率が増大していることがわかり、発泡ウレタン樹脂 100重量部に対してアルミナ粉末を30重量部以上混合するのが好ましいことが明らかである。しかしアルミナの充填量が 133.3重量部を超えると、成形性が悪化するので、発泡ウレタン樹脂 100重量部に対して 140重量部以下とするのが好ましい。

また図４より、実施例１で用いた吸音部材２は比較例１で用いた吸音部材より僅かに吸音率が低いだけであることがわかる。この差はアルミナ粉末の有無に起因し、実施例１では 133.3重量部の添加量でこの程度であるので、特に望ましい70重量部程度の添加量とすれば、吸音率はさらに比較例１に近くなることが明らかである。また図４における吸音率の差も特に問題が生じるレベルではなく、アルミナ粉末の添加は吸音特性にほとんど影響を及ぼさない。

（実施例４）
図５に本実施例の防音タイヤを、図６にこの防音タイヤに用いた吸音部材の要部を示す。吸音部材２は、長尺板状の基部20と、基部20の一表面に形成された複数の突起21とから構成され、発泡ウレタン樹脂 100重量部に対して実施例１と同様のアルミナ粉末を66.7重量部含有する複合樹脂材料から発泡成形により形成されている。アルミナ粉末は、基部20及び突起21に均一に含まれている。

この吸音部材２は、突起21がタイヤ本体１の接地面の裏面側に対向するようにリング状に配置され、ゴム系接着剤を用いて突起21の先端面がタイヤ本体１の内周表面に接合されている。

本実施例の防音タイヤによれば、基部20及び突起21に熱伝導材であるアルミナ粉末が含まれているため、タイヤ本体１の熱の一部は突起21から基部20に伝達され、基部20からリムとの間に形成された内部空間に放熱され、さらにリムを介して外部へ放熱される。またタイヤ本体１と基部20との間には突起21の高さ分の隙間10が形成され、隙間10は突起21どうしの間で内部空間と連通しているので、タイヤ本体１の熱の大部分は隙間10から内部空間へ直接放熱される。

したがって突起21によって放熱面積がきわめて大きいので、タイヤ本体１の熱を効率よく放熱することができる。さらに、隙間10によって吸音部材２の断熱性による悪影響を回避することができる。

したがって本実施例の防音タイヤによれば、実施例１と同様の吸音作用が奏されるとともに、実施例１より放熱性がさらに向上するので、タイヤ本体１の熱老化をさらに抑制することができる。

本発明の防音タイヤは、自動車、産業車両、航空機などのタイヤに利用することができ、特に高速走行用、急制動用あるいは山岳地用など、負荷が大きく熱が蓄積されやすい用途に最適である。

本発明の一実施例の防音タイヤの縦断面図である。 本発明の一実施例の防音タイヤの横断面図である。 アルミナ粉末の充填量と熱伝導率との関係を示すグラフである。 実施例１及び比較例１で用いた吸音部材の吸音率を示すグラフである。 本発明の第４の実施例の防音タイヤの縦断面図である。 本発明の第４の実施例の防音タイヤに用いた吸音部材の要部斜視図である。

符号の説明

１：タイヤ本体 ２：吸音部材 10：隙間
20：基部 21：突起

Claims (4)

1. 断面略Ｕ字形状のタイヤ本体と、該タイヤ本体の内周面とリムの外周面とで形成されるリング状空間内で該タイヤ本体の内周面に接した状態で配設された弾性を有する多孔質の吸音部材とよりなり、該吸音部材には熱伝導材が混合されていることを特徴とする防音タイヤ。
2. 前記吸音部材は発泡ウレタン樹脂からなり、前記発泡ウレタン樹脂 100重量部に対して前記熱伝導材が30〜 140重量部混合されている請求項１に記載の防音タイヤ。
3. 前記吸音部材は表面に複数の突起をもち、前記タイヤ本体の内周表面に複数の該突起を介して接合されている請求項１又は請求項２に記載の防音タイヤ。
4. 前記熱伝導材は粉末である請求項１〜３のいずれかに記載の防音タイヤ。