JP2005254924A - タイヤの制音具 - Google Patents

Abstract

【課題】 リム組み作業の能率を高めかつ高速走行中での位置ズレがなく空洞共鳴の抑制効果を維持しうるタイヤの制音具を提供する。
【解決手段】 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装着されるタイヤの制音具であって、比重０．００５〜０．０６０のスポンジ材からなり、かつ前記装着によりタイヤトレッドのタイヤ内腔面とは圧接しながらタイヤ周方向に一周する外周面を有する環状基体を具え、前記環状基体は、タイヤ内腔に装着されない自由状態でのタイヤ軸を含む断面において、断面積Ｓを１〜６０ｃｍ² 、前記外周面から内周端までの高さＨを０．５〜６．０ｃｍ、タイヤ軸方向の巾が前記外周面で１〜２５ｃｍとするとともに該外周面から内周端に向かって一定又は減少し、さらに自由状態での前記外周面の直径Ｒを前記タイヤ内腔の直径Ｒｔの１．００〜１．１０倍としたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、タイヤ内腔に装着され走行中のロードノイズを低減しうるタイヤの制音具に関する。

タイヤにより生じる騒音には様々なものがあるが、中でも荒れた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は、車内に伝達されて車室内でのこもり音となり乗員に不快感を与える。そしてこのロードノイズは、タイヤとリムとが囲むタイヤ内腔が気柱管を構成して、空気が共鳴振動（空洞共鳴）することが主原因であることが知られている。

そこで、本出願人は、スポンジを用いた制音用の帯状シートをタイヤ内腔内に配置し、このような空洞共鳴を効果的に抑制してロードノイズを低減することを提案している（例えば、特許文献１参照）。

さらに本出願人は、高速走行中タイヤ内腔内に自由状態で配される帯状シートが位置ズレ、そのズレによる損傷、振動の発生等を防止するため、帯状シートをトレッド内方のタイヤ内腔面に接着剤を用いて固定することを提案している（例えば、特許文献２参照）。

特開２００２−６７６０８号公報 特開２００３−６３２０８号公報

しかしながら、スポンジ製の帯状シートをタイヤ内面に装着するのみでは、制音具が起動、制動じの相対移動により欠け、摩耗などの損傷を受ける場合があり、又接着するものは、接着剤塗布、帯状シート位置決め、接着剤硬化などタイヤ内部での作業を必要とするため、特にタイヤの組み込み時に装着すること場合には、リム組み時間を延長しかつその能率を低下させる。また接着剤の保存、接着後の養生などに手間を要する。

本発明は、タイヤ内腔面と圧接しうる外径の外周面を有する環状基体を具えることを基本とし、リム組み作業の能率を高めかつ高速走行中での位置ズレがなく空洞共鳴の抑制効果を維持しうるタイヤの制音具の提供を課題としている。

前記目的を達成するために、本件請求項１に係る発明は、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装着されるタイヤの制音具であって、
比重０．００５〜０．０６０のスポンジ材からなり、かつ前記装着によりタイヤトレッド内方の内腔面と圧接しながらタイヤ周方向に一周する外周面を有する環状基体を具え、 前記環状基体は、タイヤ内腔に装着されない自由状態でのタイヤ軸を含む断面において、断面積Ｓを１〜６０ｃｍ² 、前記外周面から内周端までの高さＨを０．５〜６．０ｃｍ、タイヤ軸方向の巾Ｗは前記外周面で１〜２５ｃｍ、かつ該外周面から内周端に向かって巾が一定又は減少し、さらに自由状態での前記外周面の直径Ｒを前記内腔面の直径Ｒｔの１．００〜１．１０倍としたことを特徴とする。

又請求項２に係る発明は、前記環状基体が、前記高さＨを１．５ｃｍ以上かつ３．５ｃｍ以下とし、外周面でのタイヤ軸方向の巾Ｗを２．５ｃｍ以上かつ１０ｃｍ以下としたこと、請求項３に係る発明は、前記環状基体が、自由状態において断面積Ｓ（単位：ｃｍ² ）、外周面の直径Ｒ（単位：ｃｍ）、外周面での巾Ｗ（単位：ｃｍ）が以下の式を充足することを特徴とすることを特徴としている。
０．０７Ｒ−２．０２≦Ｓ≦１．５Ｒ−４７ −−−（１）
Ｗ≦０．７１Ｒ−２６．６６ −−−（２）

又請求項４に係る発明は、前記環状基体が、エーテル系ポリウレタンスポンジからなること、請求項５に係る発明は，前記環状基体が、継目がなくかつ前記外周面に両面テープを有することを特徴としている。

請求項１に係る発明は、タイヤの制音具であって、タイヤ内腔に挿入するだけでスポンジ材の弾性によりタイヤ内腔の内周面に弾性的に装着されてタイヤ内腔に対する接着が不要とし、制音具の取付けをなくしてタイヤの生産性を高め、コストの低下に役立つとともに、接着剤の劣化の影響を無くし、耐久性を増しうる。又リム組時に取付ける場合に比して、リム組みの作業効率を高めることができる。

また環状基体は、自由状態で断面積Ｓを１〜６０ｃｍ² 、高さＨを０．５〜６．０ｃｍ、タイヤ軸方向の巾が前記外周面で１〜２５ｃｍとするとともに該外周面から内周端に向かって一定又は減少するため、タイヤ内腔における比率を良好として、ロードノイズを低減でき、かつタイヤ内腔への装着状態が安定化されて高速走行中でも位置ズレがなく、騒音抑制効果を長期間維持しうる。

また請求項２に係る発明の構成とすることによりさらに前記騒音低減効果を増す。

また請求項３に係る発明により、さらに制音性を高めるとともに、無駄をなくし、かつ取付けの安定性を測りうるなどの効果を奏しうる。

また請求項４に係る発明により、制音性、耐久性などに優れる制音具をうることができ、又請求項５記載の発明のように、前記外周面に両面テープを併用することにより、取付け強度を増し、取付け精度を高めうるとともに、取付け位置の選択の自由度を高める。

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、リム２と、このリム２に装着される空気入りタイヤ（以下、タイヤともいう）３との組立体（以下、単に組立体ということがある）Ａの断面図であり、本発明に係る制音具１は、前記組立体Ａのタイヤ内腔５の内腔面６に装着される環状基体７として形成される。

前記リム２は、前記タイヤ３が装着されるリム本体２ａと、このリム本体２ａを保持するディスク２ｂとを有するいわゆる２ピースホイールリムを用いている（一体リムも用いうる）。又タイヤ３は、トレッド部１２からサイドウォール部１３をへてビード部１４のビードコア１５で折り返すカーカス１６，及び他の適宜の補強部材を具える。又タイヤ内面はインナーライナにより非空気透過性とし、かつ前記ビード部１４のビード底面１４ａとビード外面１４ｂとが、前記リム本体２ａのリムベース２ａ１，リムフランジ２ａ２でそれぞれ支持されることによりリム組され、前記タイヤ３の内面とリム外表面とが前記内腔面６をなして臨む前記タイヤ内腔５を構成する。なおタイヤ３として、本形態では、騒音低下が要求される乗用車用ラジアルタイヤを用いている。

前記環状基体７は、海綿状の多孔構造体であるスポンジ材からなり、例えばゴム、合成樹脂を発泡させ、連続気泡を有する所謂スポンジとともに、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。なお、連続気泡のみならず、独立気泡を有するもの使用しうるが、吸音性から連続気孔を有するものが好ましい。このようなスポンジ材は、防振性、吸音性が高いため、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、制音しうる。

前記スポンジ材として、例えば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るが、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く利用できる。例えば、このようなエーテル系ポリウレタンスポンジとして、丸鈴株式会社製品番Ｅ１６を利用できる。

又前記スポンジ材は、その比重が０．００５〜０．０６０のものを用いる。下限について０．０１０以上のもの、０．０１６以上のものも用いうる。また上限について好ましくは０．０５０未満、より好ましくは０．０３５未満であり、前記上限値、下限値は自在に組合せ得る。なお前記比重が０．００５未満又は０．０６０を超えると、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。又このように低比重とすることにより、タイヤ重量、タイヤバランスへの悪影響も低く抑え、かつ空隙率を増して、吸音性を高める。

前記環状基体７は、自由状態における外周面７ａの直径Ｒが、図１に示される前記タイヤ内腔５の内腔面６の直径Ｒｔに対して１．００〜１．１０倍の大きさに形成され、これにより、環状基体７は、タイヤ内腔５への装着とともに、前記内腔面６により弾性を有して縮径して圧接される。ここで、内腔面６の直径Ｒｔとは、トレッド部１２の内周形状のタイヤ軸方向への変化により異なるが、環状基体７は、通常、内腔面６の最大径位置でタイヤ軸方向への移動がない安定状態で保持されることとなるため、本明細書にいう、環状基体７の外周面７ａの直径Ｒに関してのタイヤ内腔５の直径Ｒとは、タイヤ内腔５の最大の直径を言うこととなる。

１．００倍未満では、環状基体７が内腔面６に対する圧接力不足から位置ズレする恐れがあり、１．１０倍を超えると環状基体７がタイヤ内腔５で過度に圧縮されシワ、折れ曲りなどが生じやすい。なお、この比率は、具体的には、タイヤ３の駆動、停止などの（角）加、減速度、１００ｋｍ／ｈを越える程度の高速走行時の（角）加、減速度に際して、制音具１の慣性モーメントにより生じるトルクに打ち勝つ程度の摩擦力を発揮する以上の値とするのがよく、これにより、制音具１の相対すべりを無くし、摩耗によるへたりなどを低減する。このようなトルクを発揮できる程度に前記スポンジ材の弾性率、摩擦係数などの性状に応じて選択するが、通常、より好ましくは１．０１〜１．０８倍、さらに好ましくは１．０２〜１．０５倍程度とする。

又このように、環状基体７の外周面７ａが、タイヤ周方向全周においてタイヤ３のトレッド部１２の内方において内腔面６と圧接することにより、環状基体７は、タイヤ内腔５に挿入されるだけで接着剤などの固着手段を用いることなく確実に装着され、リム組みの作業工程が簡単となり、熟練を必要としない上作業能率がアップし、しかも接着剤についての管理、作業を省くことができ品質、性能の安定にもつながる。

また前記環状基体７は、前記自由状態において、図２（Ｂ）に示される外周面７ａから内周端７ｂまでの高さＨを０．５〜６．０ｃｍとする。好ましくは１．５ｃｍ以上、より好ましくは２．０ｃｍ以上、又前記いづれかの下限値との組合わせにおいて、より好ましくは５．０ｃｍ以下、さらに好ましくは３．５ｃｍ以下とするのが望ましい。前記高さＨが０．５ｃｍ未満では、気柱共鳴音低減効果が過少となり、逆に６．０ｃｍを超えると、低偏平サイズでリム組時タイヤレバーが干渉し、スポンジが破損するおそれがある。

本発明の環状基体７は、前記自由状態において、タイヤ軸を含む断面の断面積Ｓが１〜６０ｃｍ² である。下限について好ましくは３ｃｍ² 以上、さらに好ましくは１０ｃｍ² 以上、上限については前記いづれかの下限値との組合わせにおいて、より好ましくは４０ｃｍ² 以下、さらに好ましくは３０ｃｍ² 以下とする。前記断面積Ｓが１ｃｍ² 未満では、タイヤ内腔４内での空洞共鳴の音エネルギーを吸収する効果が不足してタイヤ振動の抑制効果が低下する傾向があり、逆に６０ｃｍ² を超えると、タイヤ重量およびタイヤのバランスに影響を与える恐れがある。

さらに本発明者は、ノイズの低減について、前記外周面７ａの直径Ｒ（単位：ｃｍ）と、前記断面積Ｓ（単位：ｃｍ² ）とについてテストを行い、その試験データから、図４に示すように、以下の（１）式を充足するのがよいことを見出した。なお、他の諸元は、前記した各中央値としている。
０．０７Ｒ−２．０２≦Ｓ≦１．５Ｒ−４７ −−−（１）
なお、図４は、断面積Ｓを前記１〜６０ｃｍ² の範囲で、直径Ｒは通常使用されるタイヤサイズに対応する寸法として４０〜７０ｃｍの範囲で変化させている。

図４に示すように、好ましい領域は、前記直径Ｒが４０〜７０ｃｍの範囲においては、０．０７Ｒ−２．０２≦Ｓ、かつＳ≦１．５Ｒ−４７を充足する図４のαの領域が最も好ましく、Ｓが１ｃｍ² 以上、かつ０．０７Ｒ−２．０２＞Ｓの範囲β、Ｓが６０ｃｍ² 以下かつ、Ｓ＞１．５Ｒ−４７の範囲γとは、次善の領域といえる。これは、０．０７Ｒ−２．０２＞Ｓとなると、タイヤ内腔５の体積に比して環状基体７の断面積Ｓが小となり、十分な吸音効果を発揮できず、又Ｓ＞１．５Ｒ−４７の範囲ではタイヤ内腔５の体積に比して環状基体７の断面積Ｓが大きく、それ以上の断面積Ｓとしても制音効果が大して増加せず、無駄が生じることに由来すると考えられる。

前記環状基体８は、図２に示されるタイヤ軸方向の外周面での巾Ｗが、１〜２５ｃｍである。下限値についてより好ましくは２ｃｍ以上、さらに好ましくは２．５ｃｍ以上が望ましく、上限値については前記いづれかの下限値との組合わせにおいて、より好ましくは１４ｃｍ以下、さらに好ましくは１０ｃｍ以下とするのが望ましい。前記高さＨが１ｃｍ未満では、前記した断面積Ｓに関連して、制音具１の取付け時において半径方向に形状を保持することが困難となり、倒れによる制音性の低下を生じやすく、又２５ｃｍを超えると、環状基体７が薄肉化して、制音効果、耐久性を低下させる。

さらに本発明者は、前記巾Ｗ（単位：ｃｍ）について、タイヤ３に無理なく挿入でき、かつ安定して保持されるために前記外周面７の直径Ｒ（単位：ｃｍ）との相関を求めるため、断面巾Ｗは前記１〜２５ｃｍの範囲、直径Ｒは通常使用されるタイヤサイズとして４０〜７０ｃｍの範囲で種々変化させてテストし、その試験データを解析した結果、（２）式を得た。
Ｗ≦０．７１Ｒ−２６．６６ −−−（２）
前記した理由に関連して、巾Ｗを増大し、厚さ（高さＨ）を低下するよりもむしろ、Ｗ＝１ｃｍ以上かつ（１）式の範囲δで制音性を発揮し、かつタイヤ３に無理なく挿入でき、かつ安定して保持されることが判る。なお、記外周面から内周端までの高さＨは前記のように０．５〜６．０ｃｍとするのがよい。より好ましくは、１．５〜３．５cmとするのが望ましい。

本形態の環状基体７は、図２に示されるタイヤ軸を含む断面において、外周面７ａから内周端７ｂに向いタイヤ軸方向の巾を漸減する台形をなしている。このように外周面７での断面巾Ｗが大で内周端７ｂ側の巾を小さくすることにより、環状基体８がタイヤ内腔面６に対し安定して圧接支持されるため、高速走行でも位置ズレをおこすことがなく空洞共鳴抑制効果を持続できる。又外周面７ａから内周端７ｂに向かって巾が一定とするなど種々な形状となしうるが、三角状など、内周端７ｂを先鋭とするのは、制音効果を低下する。

なお、図６に示すように、前記環状基体７の外周面７ａに両面テープ１０を添着しておくこともできる。これにより前記した圧接とともにさらにタイヤ内腔４内への装着に際し環状基体７の位置決めが容易に行えるとともに環状基体７の位置ズレ防止の信頼性が更に高められる点で好ましい。なお前記両面テープ１０は、前記外周面７４の周方向に間隔を隔て隔設することもよい。また、棒状のスポンジでも、端と端を両面テープ、接着材などで接着することで、容易に本特許の環状スポンジを作製する事ができる。

タイヤ（１９５／６５Ｒ１５ ９１Ｈ）用の表１に示す仕様の環状基体を試作して、リムとの組立体に装着し、ドラム耐久試験および実車走行によるロードノイズ試験を行った。ドラム耐久試験では、ドラム径１．７ｍの走行試験機を用い、空気圧を２００ｋＰａとし、該内圧に対しＪＡＴＭＡが規定する最大荷重１．２倍の６．５ｋＮを負荷し、速度１００ｋｍ／ｈで走行試験をおこなった結果を測定した。又２００００ｋｍ走行後の摩耗量を測定した。

ロードノイズ試験では、前記ドラム耐久試験と同じ試験体を２．０ＬのＦＦ国産車に全輪装着し、ロードノイズ計測路（アスファルト粗面路）を時速６０ｋｍ／ｈで走行したときの、運転席窓側耳位置における車内音を測定し、挟帯域２４０Ｈｚ付近の気柱共鳴音のピーク値の音圧レベルを測定した。制音性については、環状基体を装着しない比較例１を１００とし、摩耗量については比較例２を、装着の容易さについては比較例３を１００として評価した。いずれも数値が大であるほど優れていることを示す。

本発明の制音具が組立体に取り付けられた一形態を例示する断面図である。 本発明の制音具の一実施の携帯を例示する断面図である。 そのタイヤ赤道に沿った断面図である。 直径Ｒと断面積Ｓとの関係を説明するグラフである。 直径Ｒと断面巾Ｗとの関係を説明するグラフである。 両面テープを取り付けた一実施の形態を例示する斜視図である。

符号の説明

１ タイヤの制音具
２ リム
３ 空気入りタイヤ
５ タイヤ内腔
６ 内腔面
７ 環状基体
１０ 両面テープ

Claims (5)

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装着されるタイヤの制音具であって、
   比重０．００５〜０．０６０のスポンジ材からなり、かつ前記装着によりタイヤトレッド内方の内腔面と圧接しながらタイヤ周方向に一周する外周面を有する環状基体を具え、 前記環状基体は、タイヤ内腔に装着されない自由状態でのタイヤ軸を含む断面において、断面積Ｓを１〜６０ｃｍ² 、前記外周面から内周端までの高さＨを０．５〜６．０ｃｍ、タイヤ軸方向の巾Ｗは前記外周面で１〜２５ｃｍ、かつ該外周面から内周端に向かって巾が一定又は減少し、さらに自由状態での前記外周面の直径Ｒを前記内腔面の直径Ｒｔの１．００〜１．１０倍としたことを特徴とするタイヤの制音具。
2. 前記環状基体は、前記高さＨを１．５ｃｍ以上かつ３．５ｃｍ以下とし、外周面でのタイヤ軸方向の巾Ｗを２．５ｃｍ以上かつ１０ｃｍ以下としたことを特徴とする請求項１記載のタイヤの制音具。
3. 前記環状基体は、自由状態において断面積Ｓ（単位：ｃｍ² ）、外周面の直径Ｒ（単位：ｃｍ）、外周面での巾Ｗ（単位：ｃｍ）が以下の式を充足することを特徴とすることを特徴とする請求項１又は２記載のタイヤの制音具。
   ０．０７Ｒ−２．０２≦Ｓ≦１．５Ｒ−４７ −−−（１）
   Ｗ≦０．７１Ｒ−２６．６６ −−−（２）
4. 前記環状基体は、エーテル系ポリウレタンスポンジからなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のタイヤの制音具。
5. 前記環状基体は、継目がなくかつ前記外周面に両面テープを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のタイヤの制音具。

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