JP2005212577A - タイヤ空洞共鳴抑制装置及び空気入りタイヤ - Google Patents

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Abstract

【課題】タイヤ振動を改善することが可能なタイヤ空洞共鳴抑制装置及び該タイヤ空洞共鳴抑制装置を装着した空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】空気入りタイヤ１０の空洞部１５に面したトレッド部１１の内面１４ａに装着されるタイヤ空洞共鳴抑制装置１である。空洞部１５のタイヤ子午線断面における断面積を変化させるための断面積変化部材２と、断面積変化部材２を内面１４ａに固定するためのリング状の弾性固定部材３を具備している。弾性固定部材３は断面積変化部材２を取り付ける取付部３Ｘと非取付部３Ｙとを有し、弾性固定部材３の質量を取付部３Ｘより非取付部３Ｙで重くしている。
【選択図】図３

Description

本発明は、タイヤ空洞共鳴抑制装置及び空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、タイヤ振動を改善するようにしたタイヤ空洞共鳴抑制装置及び該タイヤ空洞共鳴抑制装置を装着した空気入りタイヤに関する。
タイヤとホイールのリムとの間に形成される密閉した空洞部で発生する空洞共鳴現象は、タイヤ騒音の大きな要因になっている。例えば、走行中に２５０Ｈｚ付近に定常的に聞こえる騒音や道路の継ぎ目などを乗り越す際に発生する衝撃音には、この空洞共鳴現象が関与している。
このような空洞共鳴現象による騒音を低減する手法として、タイヤ内部に吸音材を付加して共鳴音を吸収したり、空洞部を区画するようにリムに遮蔽板を装着することが提案されている。しかし、吸音材は空洞共鳴の発生を根本的に抑制するものではないので、タイヤ内部に現実的に装着できる吸音材では騒音の低減効果を十分に得ることができない。また、リムに遮蔽板を装着した場合、リム組み性が悪化するという問題があった。
これに対して、近年、空洞部の断面形状をタイヤ周方向に変化させることで共鳴周波数を車輪の回転と共に刻々と変化させ、それによって僅かな改良で空洞共鳴音を効果的に低減することが提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。しかしながら、これらの技術では、タイヤの質量分布が周上で不均一になるため、車両走行時にタイヤの振動を助長するという問題があった。
特開２０００−１１３９０２号公報 特開２００３−２２６１０４号公報
本発明の目的は、タイヤ振動を改善することが可能なタイヤ空洞共鳴抑制装置及び該タイヤ空洞共鳴抑制装置を装着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タイヤ空洞共鳴抑制装置は、空気入りタイヤの空洞部に面したトレッド部内面に装着されるタイヤ空洞共鳴抑制装置であって、前記空洞部のタイヤ子午線断面における断面積を変化させるための断面積変化部材と、該断面積変化部材を前記トレッド部内面に固定するためのリング状の弾性固定部材とを具備し、該弾性固定部材は前記断面積変化部材が取り付けられる取付部と該断面積変化部材から離間する非取付部とを有し、前記弾性固定部材の質量を取付部より非取付部で重くしたことを特徴とする。
本発明の他のタイヤ空洞共鳴抑制装置は、空気入りタイヤの空洞部に面したトレッド部内面に装着されるタイヤ空洞共鳴抑制装置であって、前記空洞部のタイヤ子午線断面における断面積を変化させるための断面積変化部材と、該断面積変化部材を前記トレッド部内面に固定するためのリング状の弾性固定部材とを具備し、該弾性固定部材に取り付けられる前記断面積変化部材に孔部を形成したことを特徴とする。
本発明の更に他のタイヤ空洞共鳴抑制装置は、空気入りタイヤの空洞部に面したトレッド部内面に装着されるタイヤ空洞共鳴抑制装置であって、前記空洞部のタイヤ子午線断面における断面積を変化させるための断面積変化部材と、該断面積変化部材を前記トレッド部内面に固定するためのリング状の弾性固定部材とを具備し、該弾性固定部材は前記断面積変化部材が取り付けられる取付部と該断面積変化部材から離間する非取付部とを有し、該非取付部に質量調整部材を設けたことを特徴とする。
本発明の更に他のタイヤ空洞共鳴抑制装置は、空気入りタイヤの空洞部に面したトレッド部内面に装着され、該空洞部のタイヤ子午線断面における断面積を変化させるための断面積変化部材を備えた環状のタイヤ空洞共鳴抑制装置であって、該タイヤ空洞共鳴抑制装置を周方向に沿って１周にわたり任意に３６等分した際に形成される領域において、最大質量Ｍａの領域と最小質量Ｍｂの領域における質量比Ｍａ／Ｍｂを１〜１０にしたことを特徴とする。
本発明の空気入りタイヤは、上記タイヤ空洞共鳴抑制装置を装着したことを特徴とする。
上述した本発明によれば、質量分布を周上で従来より均一化することができるので、車両走行時に発生するタイヤ振動を改善することが可能になる。空洞共鳴抑制に影響する断面積変化部材の断面積を変更することがないため、空洞共鳴抑制効果を損なうことがない。
以下、本発明の実施の形態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、本発明のタイヤ空洞共鳴抑制装置及びそれを装着した空気入りタイヤの一実施形態を示し、１はタイヤ空洞共鳴抑制装置、１０はホイール２０のリム２１に装着した状態で示す空気入りタイヤである。
空気入りタイヤ１０は、トレッド部１１と、左右一対のビード部１２と、これらトレッド部１１とビード部１２とを互いに連接する左右のサイドウォール部１３とを備えている。タイヤ内面１４に囲まれた空間が空洞部１５になっており、リム２１により空洞部１５が密閉されようにして、空気入りタイヤ１０がホイール２０に取り付けられている。
タイヤ空洞共鳴抑制装置１は、空気入りタイヤ１０の空洞部１５に面したトレッド部１１の内面１４ａに装着され、空洞部１５のタイヤ子午線断面における断面積を変化させるための断面積変化部材２と、断面積変化部材２をトレッド部１１の内面１４ａに固定するためのリング状の弾性固定部材３とを具備している。
断面積変化部材２は、図２に示すように一定の厚みを有し、弾性固定部材３の外周面３ａの対向する２箇所の位置に取り付けられている。断面積変化部材２は、図示する２か所に限定されず、それ以上の複数箇所に配置してもよい。好ましくは、２〜４箇所に等間隔で配置するのがよい。
断面積変化部材２を構成する材料としては、断面積変化が可能な材料であれば特に限定されるものではないが、軽量化の観点から低比重の材料を好ましく使用することができ、例えば、発泡樹脂（スポンジ）などを好ましく挙げることができる。
弾性固定部材３は、弾性体からなる帯状のバンド体をリング状にしたものであり、その両端部３ｂを１対の締結バンド４で締結するようにしている。この弾性固定部材３の弾性力によりタイヤ空洞共鳴抑制装置１がトレッド部１１の内面１４ａに装着されるようになっている。
弾性固定部材３は、断面積変化部材２が取り付けられる取付部３Ｘと、取り付けられないで離間する非取付部３Ｙを有し、図３に示すように、非取付部３Ｙの厚さが取付部３Ｘの厚さより厚くなっており、これにより弾性固定部材３の質量を取付部３Ｘより非取付部３Ｙで重くなるようにしている。
弾性固定部材３を構成する材料としては、装着可能な弾性を付与できるものであればよく、ステンレス鋼などの金属や、ナイロン樹脂、ポリプロピレン樹脂などの樹脂を好ましく例示することができる。
弾性固定部材３の質量を取付部３Ｘより非取付部３Ｙで重くする手法としては、図３に代えて、図４，５に示すようにしてもよい。図４は、弾性固定部材３の幅を取付部３Ｘより非取付部３Ｙで広くしたものであり、図５は、弾性固定部材３の取付部３Ｘにのみ複数の貫通する孔部５を所定の間隔で周方向に沿って形成したものである。弾性固定部材３の厚さはいずれも一定である。
上述したタイヤ空洞共鳴抑制装置１を装着した空気入りタイヤ１０は、断面積変化部材２により空洞部１５のタイヤ子午線断面での断面積がタイヤ周方向に変化し、空洞共鳴周波数がタイヤ回転に伴って刻々と変化し、同一周波数で共鳴する時間が短縮される。そのため、従来から問題とされている概ね２００〜２５０Ｈｚの空洞共鳴に起因する騒音を効果的に低減することができる一方、弾性固定部材３の質量を断面積変化部材２を取り付けた取付部３Ｘより非取付部３Ｙで重くすることにより、質量分布を周上で従来より均一にすることができるので、車両走行時に発生するタイヤの振動を改善することができる。
図６は、本発明のタイヤ空洞共鳴抑制装置の他の実施形態の要部を示し、このタイヤ空洞共鳴抑制装置１Ａは、上述した図１のタイヤ空洞共鳴抑制装置１において、リング状の弾性固定部材３の厚さを一定にする一方、断面積変化部材２の内周面２ａに複数の孔部６を形成し、断面積変化部材２を軽量化することで、質量分布を周上で従来より均一にするようにしたものである。
孔部６は、内周面２ａから外周面２ｂ（図２参照）に貫通するようにしてもよく、また貫通しないものであってもよい。孔部６は、図示するように内周面２ａに形成し、その開口６ａが空洞部１５に面するようにするのがよく、その孔部６を利用して空洞共鳴を一層抑制することができる。
図７は、本発明のタイヤ空洞共鳴抑制装置の更に他の実施形態の要部を示し、このタイヤ空洞共鳴抑制装置１Ｂは、上述した図１のタイヤ空洞共鳴抑制装置１において、リング状の弾性固定部材３の厚さを一定にする一方、非取付部３Ｙに帯状の質量調整部材７を設けることで、質量分布を周上で従来より均一にするようにしたものである。
質量調整部材７は、質量調整可能であれば従来公知の材料が使用可能であり、好ましくは、断面積変化部材２の見かけ密度の５倍以上の密度(kg/m3) を有する部材から構成するのがよく、例えば、質量や耐久性の観点からゴムなどを好ましく挙げることができる。上限値は特に限定されず、大きければ大きいほど、質量調整部材７の厚さを薄くできるのでよい。質量調整部材７は、非取付部３Ｙの少なくとも一方の面（図では外周面３ａを例示）に周方向に沿って全長に連続的に均一の厚さで設けるのが質量分布をより均一にする上で好ましい。
当然のことながら、図３，４，５，６，７に示す構成を適宜組み合わせるようにしてもよい。
本発明では、上述したタイヤ空洞共鳴抑制装置１，１Ａ，１Ｂは、図２にその一部を示すように、リング状の弾性固定部材３の周方向に沿って１周にわたり任意に３６等分した際に形成される領域（分割角度が１０°の領域）Ｎにおいて、最大質量Ｍａ(kg)の領域Ｎａと最小質量Ｍｂ(kg)の領域Ｎｂにおける質量比Ｍａ／Ｍｂが１〜１０の範囲になるようにするのが、タイヤ振動を効果的に改善する上でよい。好ましくは、１〜６、更に好ましくは１〜３にするのが、ユニフォミティ、特にＲＦＶ（ラテラル・フォース・バリエーション）の点からよい。
上述した実施形態では、空洞部１５のタイヤ子午線断面における断面積を変化させるための断面積変化部材２と、それをトレッド部１１の内面１４ａに固定するためのリング状の弾性固定部材３を具備するタイヤ空洞共鳴抑制装置１，１Ａ，１Ｂについて説明したが、本発明はそれに限定されず、弾性固定部材３を使用せずに、トレッド部１１の内面１４ａに装着される断面積変化部材２を環状に形成し、その内周面を波状、あるいは凹凸状にすることにより空洞部１５の断面積を変化させるようにした構成などを有する、空洞部１５の断面積を変化させる断面積変化部材２を備えた環状のタイヤ空洞共鳴抑制装置であってもよく、その場合、上述した質量比Ｍａ／Ｍｂの範囲となるようにするのがよい。
タイヤサイズ２０５／６５Ｒ１５の空気入りタイヤに使用する、質量調整部材を設けた本発明のタイヤ空洞共鳴抑制装置（実施例）と、質量調整部材がないタイヤ空洞共鳴抑制装置（比較例）をそれぞれ作製した。
各装置共に、断面積変化部材に密度５０kg/m3 のスポンジ（断面積６．０×１０-3ｍ2 ）、弾性固定部材に密度９００kg/m3 のポリプロピレン樹脂からなるバンド体（断面積２．０×１０-5ｍ2 ）を使用し、断面積変化部材を弾性固定部材の２箇所に図２のように設けた。質量調整部材は、密度１３００kg/m3 のゴムを使用し、断面積が１．２×１０-5ｍ2 である。質量比Ｍａ／Ｍｂは表１に示す通りである。
両装置をタイヤサイズ２０５／６５Ｒ１５の空気入りタイヤにそれぞれ装着し、リムサイズ１５×６ 1/2ＪＪのリムに組み付け、空気圧を２２０ｋＰａにして、排気量２５００ｃｃの乗用車に取り付け、空洞共鳴音と振動の評価試験を以下に示す方法により行ったところ、表１に示す結果を得た。
空洞共鳴音と振動
テストコースにおいて、テストドライバーによるフィーリングテストを実施し、その結果をタイヤ空洞共鳴抑制装置を装着していない空気入りタイヤを使用した場合を基準として評価した。
Figure 2005212577
表１から、本発明は、空洞共鳴抑制効果を維持しつつタイヤ振動を改善できることがわかる。
本発明のタイヤ空洞共鳴抑制装置及びそれを装着した空気入りタイヤの一実施形態を示すタイヤ子午線断面図である。 図１のタイヤ空洞共鳴抑制装置の側面図である。 図２のタイヤ空洞共鳴抑制装置の要部拡大図である。 本発明のタイヤ空洞共鳴抑制装置の他の実施形態を内周側から見た要部拡大図である。 本発明のタイヤ空洞共鳴抑制装置の更に他の実施形態を内周側から見た要部拡大図である。 本発明のタイヤ空洞共鳴抑制装置の更に他の実施形態を内周側から見た要部拡大図である。 本発明のタイヤ空洞共鳴抑制装置の更に他の実施形態の要部拡大側面図である。
符号の説明
１，１Ａ，１Ｂ タイヤ空洞共鳴抑制装置
２ 断面積変化部材
３ 弾性固定部材
３Ｘ 取付部
３Ｙ 非取付部
３ａ 外周面
５ 孔部
６ 孔部
６ａ 開口
７ 質量調整部材
１０ 空気入りタイヤ
１１ トレッド部
１４ａ 内面
１５ 空洞部
２０ ホイール
Ｎ 領域

Claims (13)

  1. 空気入りタイヤの空洞部に面したトレッド部内面に装着されるタイヤ空洞共鳴抑制装置であって、前記空洞部のタイヤ子午線断面における断面積を変化させるための断面積変化部材と、該断面積変化部材を前記トレッド部内面に固定するためのリング状の弾性固定部材とを具備し、該弾性固定部材は前記断面積変化部材が取り付けられる取付部と該断面積変化部材から離間する非取付部とを有し、前記弾性固定部材の質量を取付部より非取付部で重くしたタイヤ空洞共鳴抑制装置。
  2. 前記弾性固定部材の厚さを取付部より非取付部で厚くした請求項１に記載のタイヤ空洞共鳴抑制装置。
  3. 前記弾性固定部材の幅を取付部より非取付部で広くした請求項１または２に記載のタイヤ空洞共鳴抑制装置。
  4. 前記弾性固定部材の取付部に孔部を形成した請求項１，２または３に記載のタイヤ空洞共鳴抑制装置。
  5. 空気入りタイヤの空洞部に面したトレッド部内面に装着されるタイヤ空洞共鳴抑制装置であって、前記空洞部のタイヤ子午線断面における断面積を変化させるための断面積変化部材と、該断面積変化部材を前記トレッド部内面に固定するためのリング状の弾性固定部材とを具備し、該弾性固定部材に取り付けられる前記断面積変化部材に孔部を形成したタイヤ空洞共鳴抑制装置。
  6. 前記孔部の開口が前記空洞部に面する請求項５に記載のタイヤ空洞共鳴抑制装置。
  7. 空気入りタイヤの空洞部に面したトレッド部内面に装着されるタイヤ空洞共鳴抑制装置であって、前記空洞部のタイヤ子午線断面における断面積を変化させるための断面積変化部材と、該断面積変化部材を前記トレッド部内面に固定するためのリング状の弾性固定部材とを具備し、該弾性固定部材は前記断面積変化部材が取り付けられる取付部と該断面積変化部材から離間する非取付部とを有し、該非取付部に質量調整部材を設けたタイヤ空洞共鳴抑制装置。
  8. 前記質量調整部材を断面積変化部材の見かけ密度の５倍以上の密度を有する部材から構成した請求項７に記載のタイヤ空洞共鳴抑制装置。
  9. 前記タイヤ空洞共鳴抑制装置を前記リング状の弾性固定部材の周方向に沿って１周にわたり任意に３６等分した際に形成される領域において、最大質量Ｍａの領域と最小質量Ｍｂの領域における質量比Ｍａ／Ｍｂを１〜１０にした請求項１乃至８のいずれか１項に記載のタイヤ空洞共鳴抑制装置。
  10. 前記弾性固定部材が金属または樹脂からなる帯状のバンド体からなる請求項１乃至９のいずれか１項に記載のタイヤ空洞共鳴抑制装置。
  11. 空気入りタイヤの空洞部に面したトレッド部内面に装着され、該空洞部のタイヤ子午線断面における断面積を変化させるための断面積変化部材を備えた環状のタイヤ空洞共鳴抑制装置であって、該タイヤ空洞共鳴抑制装置を周方向に沿って１周にわたり任意に３６等分した際に形成される領域において、最大質量Ｍａの領域と最小質量Ｍｂの領域における質量比Ｍａ／Ｍｂを１〜１０にしたタイヤ空洞共鳴抑制装置。
  12. 前記断面積変化部材がスポンジからなる請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のタイヤ空洞共鳴抑制装置。
  13. 請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のタイヤ空洞共鳴抑制装置を装着した空気入りタイヤ。
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