JP2006182280A - 空気入りタイヤとリムとの組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】 高速耐久性を損ねることなくロードノイズを低減する。
【解決手段】 トレッド内腔面ＴＳに、スポンジ材からなりかつタイヤ周方向にのびる帯状の制音体１０を固着する。制音体１０は、その内向き面Ｓｉに、タイヤ周方向と交わる向きにのびる断面矩形状の複数のラジエーション溝１１をタイヤ周方向に隔設した。なお、ラジエーション溝１１は、その深さＨｇを制音体１０の厚さの０．５〜０．９倍とし、タイヤ周方向の溝幅Ｗｇを１０〜５０ｍ、そのピッチ間隔Ｐを３０〜１００ｍｍとした。
【選択図】 図３

Description

本発明は、高速耐久性を損ねることなくロードノイズを低減しうる空気入りタイヤに関する。

タイヤ騒音の一つに、路面を走行した際に約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、その主たる原因の一つとして、タイヤ内腔内で生じる空気の共鳴振動（空洞共鳴）が知られている。そこで本件出願人は、例えば図６に示すように、トレッド部のタイヤ内腔側の面であるトレッド内腔面に、スポンジ材からなる長尺帯状の制音体ａを周方向に貼着することを提案している（例えば特許文献１、２参照）。

この制音体ａは、防振性、吸音性を有するため、タイヤ内腔内で生じた共鳴音エネルギー（振動エネルギー）を吸収緩和でき、前記空洞共鳴を効果的に抑制することができる。又トレッド下のタイヤ内腔面に固定されているため、リム組性能を損ねることがなく、しかも走行時に制音体ａが動いて、制音体同士の擦れやタイヤ内腔面との擦れ、衝突が起こらないため、制音体ａ自身の耐久性を向上しうるという利点もある。

特開２００３−０６３２０８号公報 特開２００３−２５２００３号公報

しかしながら、スポンジ材を用いた制音体ａは、最高速度表記がＨレンジ（２１０ｋｍ／ｈ）より低い通常のタイヤに対しては特に問題ないが、最高速度が２４０ｋｍ／ｈ以上の例えばＶ、Ｗ、Ｙ、ＺＲレンジの高速走行用のタイヤに対してはその高速耐久性を低下させる傾向があることが判明した。

ここで、継続した高速走行は、タイヤの各部に大きな歪と内部発熱とをもたらし、走行速度の増加とともにタイヤ内部の温度を上昇させる。そしてタイヤの内部温度がある臨界温度を超えるとゴムの熱劣化が促進され、カーカスコードやベルトコード等がゴムから剥離する所謂コードルースといった損傷が生じ始める。このとき、前述のスポンジ材は熱を蓄える蓄熱体であるから、これがトレッド内腔面に貼着されていると、その部分の温度を大巾に上昇させ、コードルースといった損傷による高速耐久性の低下が生じるものと考えられる。

そこで本発明は、制音体におけるタイヤ内腔側の内向き面に、複数のラジエーション溝をタイヤ周方向に隔設することを基本として、スポンジ材の蓄熱を抑制することができ、制音体によるロードノイズ低減効果を確保しながら、高速耐久性を向上しうる空気入りタイヤを提供することを目的としている。

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を含む空気入りタイヤとリムとの組立体であって、
前記空気入りタイヤのトレッド部のタイヤ内腔側の面であるトレッド内腔面に、スポンジ材からなりかつタイヤ周方向にのびる帯状の制音体を固着するとともに、
該制音体は、タイヤ内腔側の内向き面に、タイヤ周方向と交わる向きにのびかつこの制音体が蓄熱した熱を放出する断面矩形状の複数のラジエーション溝をタイヤ周方向に隔設したことを特徴としている。

又請求項２の発明では、前記ラジエーション溝は、その深さＨｇを前記制音体の厚さＴの０．５〜０．９倍、しかもタイヤ周方向の溝幅Ｗｇを１０〜５０mmとしたことを特徴としている。
又請求項３の発明では、前記ラジエーション溝は、タイヤ周方向のピッチ間隔Ｐを３０〜１００mmとしたことを特徴としている。
又請求項４の発明では、前記制音体は、スポンジ材の比重が０．００５〜０．０６であることを特徴としている。
又請求項５の発明では、前記制音体は、スポンジ材の体積がタイヤ内腔の全体積の０．４〜２０％であることを特徴としている。

なおラジエーション溝の寸法などは、制音体がトレッド内腔面に固着される前の自由状態において測定した値とする。

本発明は、スポンジ材からなる制音体の内向き面に、複数のラジエーション溝をタイヤ周方向に隔設している。従って、ラジエーション溝による放熱作用によって制音体の蓄熱を低く抑えることができ、トレッド部の内部温度上昇を抑制し、ロードノイズの低減効果を充分に確保しながら、高速耐久性を向上することができる。

なおトレッド部の内部温度上昇の抑制に対しては、ラジエーション溝をタイヤ周方向に形成し、その形成位置を、トレッド部において最も温度上昇する部位に合わせることが好ましい。しかし、最も温度上昇する部位は、トレッドパターン、タイヤサイズ、タイヤ内部構造等によって相違する。そのため、ラジエーション溝の形成位置を違えた制音体を多数種準備し、トレッドパターンなどに応じてタイヤに装着することが提案されるが、この場合、生産効率、管理効率等の観点から実施は現実的に困難であり、しかもタイヤと制音体との適応が不一致のときには、高速耐久性の向上効果が期待できないというリスクも生じる。これに対して、ラジエーション溝をタイヤ周方向と交わる向きに形成した場合には、種々のトレッドパターン、タイヤサイズ、タイヤ内部構造等に対して適応でき、充分満足しうる温度上昇抑制効果を確実に発揮しうるなど、実使用を可能とする。

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、本発明の空気入りタイヤとリムとの組立体（以下、単に「組立体」ということがある。）のタイヤ軸を含む子午線断面図、図２はタイヤ赤道上に沿った周方向断面図である。
図１において、組立体１は、空気入りタイヤ２（以下、単に「タイヤ２」ということがある。）とリム３とを含んで構成される。

前記リム３は、タイヤ２を嵌着する環状のリム本体３ａと、このリム本体３ａを支持しかつ車軸に固定するディスク部３ｂとを具える周知構造をなし、本例では、正規リムを採用した場合を例示している。なお「正規リム」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リムであり、ＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば "Design Rim" 、ＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim"を意味する。

前記タイヤ２は、本例では、速度記号をＷレンジ以上とした高速走行用の乗用車用タイヤであって、路面に接地するトレッド部２ｔと、その両端から半径方向内方にのびる一対のサイドウォール部２ｓと、各サイドウォール部２ｓの半径方向内方端に位置するビード部２ｂとを具える。なおトレッド部２ｔには、種々なパターンでトレッド溝２ｇが形成される。又タイヤ２には、前記ビード部２ｂ、２ｂ間に架け渡されるカーカス６、及びトレッド部２ｔの内方かつ前記カーカス６の半径方向外側で周方向に巻装されるベルト層７が配される。

前記カーカス６は、例えば有機繊維のカーカスコードをタイヤ周方向に対して例えば７５〜９０°の角度で配列した１枚以上、本例では１枚のカーカスプライ６Ａから形成される、このカーカスプライ６Ａは、トレッド部２ｔからサイドウォール部２ｓをへてビード部２ｂのビードコア２ｃに至るプライ本体部６ａの両側に、前記ビードコア２ｃの周りで折り返されて係止される折返し部６ｂを具える。

又ベルト層７は、例えばスチール製のベルトプライをタイヤ周方向に対して例えば１０〜３５°の角度で配列した２枚以上、本例では２枚のベルトプライからなり、ベルトコードがプライ間相互で交差することによりベルト剛性を高め、タガ効果を有してトレッド部２ｔを強固に補強する。なおベルト層７のさらに外側には、操縦安定性を高める目的で、有機繊維のバンドコードをタイヤ周方向に螺旋巻きしたバンド層を配することができる。

又前記カーカスプライ６Ａの内側には、低空気透過性ゴムからなりタイヤ内腔面を形成するインナーライナ層９が添設される。

次に本発明の組立体１では、タイヤ２のトレッド部２ｔのタイヤ内腔側の面であるトレッド内腔面ＴＳに、スポンジ材からなる長尺帯状をなし周方向に延在する制音体１０を固着している。

前記スポンジ材は、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そのものの他、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。また前記「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を含む。好ましくは、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、とりわけ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い。

このようなスポンジ材は、防振性、吸音性が高いため、タイヤ内腔内で生じた共鳴音エネルギー（振動エネルギー）を効果的に吸収緩和でき、空洞共鳴を抑制することでロードノイズを低減し、制音しうる。またスポンジ材は、収縮、屈曲等の変形が容易であるため、リム組み性の悪化や操縦安定性には影響を与えることもない。

又前記スポンジ材としては、その比重が０．００５〜０．０６０のものが好ましく、この範囲を外れると、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。このような観点から、比重の下限値は０．０１０以上、さらには０．０１６以上であるのがより好ましく、又上限値は０．０５０以下、さらには０．０３５以下であるのが好ましい。又このように低比重とすることにより、タイヤ重量バランスへの悪影響も低く抑えうる。

制音体１０の断面形状としては、姿勢安定の観点から、本例の如き矩形状、或いは半径方向内周側を巾狭とした台形状などが好ましい。特に本発明の如く、タイヤ周方向と交わる向きにラジエーション溝１１を設けた場合には、姿勢安定性が減じて倒れ込み易い傾向があり、そのために制音体１０の厚さＴを、半径方向外周面である外向き面Ｓｏの巾Ｗｏの１．０倍より小、好ましくは０．２〜０．５倍の範囲の横長偏平形状とするのが望ましい。

なお前記制音体１０の体積Ｖ２は、前記特許文献１に記載の場合と同様、タイヤとリムとが囲むタイヤ内腔の全体積Ｖ１の０．４〜２０％の範囲に設定するのが良く、比Ｖ２／Ｖ１が０．４％未満では、空洞共鳴の抑制効果が十分に発揮されなくなる。又比Ｖ２／Ｖ１が２０％を越えると、空洞共鳴の抑制効果が頭打ちとなるばかりかコストの不必要な増加を招く。

前記「体積Ｖ２」は、制音体１０の外形から定まる見かけの体積であり、内部の気泡が占める体積も含めたものとする。また「タイヤ内腔の全体積Ｖ１」は、リム組みしたタイヤに正規内圧を充填した状態（正規内圧状態）において下記式（１）で近似的に求めた値Ｖ１として定める。
Ｖ１＝Ａ×｛（Ｄｉ−Ｄｒ）／２＋Ｄｒ｝×π …（１）
式中、”Ａ”は前記正規内圧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面積、”Ｄｉ”は正規内圧状態でのタイヤ内腔の最大外径、”Ｄｒ”はリム径、”π”は円周率である。なお前記「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 PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "INFLATION 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て一律に２００ｋＰａとする。

また前記制音体１０のタイヤ周方向の長さは、前記断面形状、体積Ｖ２などからも規制されるが、該周方向の長さをタイヤ周方向の円周角αで表すしたとき、乗用車用タイヤの場合、３００〜３６０゜、さらには３５０〜３６０゜であるのが好ましい。なお３６０°の場合、両端部１０ｅ間を接着剤により互いに連結するのが、端部１０ｅ同士の擦れ抑制の観点から好ましい。

また前記制音体１０をトレッド内腔面ＴＳに固着する方法として、例えばネジや取付金具などを用いる、加硫成型時等のタイヤ製造段階で組み込む、さらには接着剤を用いる等が挙げられる。しかし、コスト、接着後の安定性、及び取り付け作業時の能率などの観点から接着剤を用いる方法が望ましい。接着剤としては、例えば合成ゴム系の種々のものが使用できるが、貼付け作業能率などの観点から、所謂両面粘着テープが好適に採用しうる。

しかしながら、このような制音体１０をトレッド内腔面ＴＳに固着した場合には、制音体１０の蓄熱によってトレッド部２ｔの内部温度が上昇し、前述の如くコードルース等の損傷を招くなど高速耐久性を損ねる傾向となる。

そこで本発明の制音体１０では、前記自由状態における制音体１０の斜視図を図３に示すように、タイヤ内腔側の内向き面Ｓｉ（半径方向内周面）に、タイヤ周方向と交わる向きにのびる断面矩形状の複数のラジエーション溝１１をタイヤ周方向に隔設している。このラジエーション溝１１は、放熱効果が高く、制音体１０の蓄熱によるトレッド部２ｔの内部温度上昇を低く抑えうるため、高速耐久性を向上させることができる。

ここで、ラジエーション溝１１を断面矩形状としたのは、トレッド内腔面ＴＳに最も近接する溝底１１Ｂの面積をより広く確保できるからである。即ち、トレッド部２ｔの熱は、溝下の薄肉部分２１を経て溝底１１Ｂから主に放出されるが、このとき溝底１１Ｂの面積が広いほど、また薄肉部分２１が薄いほど放熱効果に優れ、トレッド部２ｔの内部温度を下げることができる。従って、例えば図４に示す如き断面三角形状の溝Ｇａの場合には、同じ溝容積を有する断面矩形状の溝１１と比較したとき、溝底１１Ｂの両側に、厚肉部２２（ハッチングで示す）が形成されるため放熱の大きな妨げとなり、トレッド部２ｔの内部温度を充分に下げることができない。このような理由により、高速耐久性の向上のためには、ラジエーション溝１１を断面矩形状にする必要がある。なお補強の観点から、溝底１１Ｂのコーナに、曲率半径を、前記ラジエーション溝１１のタイヤ周方向の溝巾Ｗｇの２５％以下とした小円弧部１１Ｂａを形成しても良い。

また前記制音体１０では、より高い放熱効果を得るために、ラジエーション溝１１の深さＨｇを前記制音体の厚さＴの０．５〜０．９倍、しかも前記溝幅Ｗｇを１０〜５０mmとするのが好ましい。

前記深さＨｇが０．５×Ｔより小、溝幅Ｗｇが１０mmより小では、トレッド部２ｔの温度上昇抑制効果が不十分となる。また深さＨｇが０．９×Ｔより大では、前記薄肉部分２１が薄過ぎて強度不足となり、接着作業時や取り扱い時に制音体１０が破断したり、生産性を損ねる等の問題を招く。また溝幅Ｗｇが５０mmより大では、制音体１０の体積確保が難しく、ロードノイズ低減効果を不十分なものとする。上記範囲でも温度上昇抑制効果、ロードノイズ低減効果が得られるが、バランス良く両性能を満足させるためには、下記範囲が好ましい。

すなわち、前記深さＨｇでは、その下限値を前記厚さＴの０．６倍以上、上限値を前記厚さＴの０．８倍以下とするのがさらに好ましく、また溝幅Ｗｇではその下限値を２０mm以上、上限値を４０mm以下とするのがさらに好ましい。また前記薄肉部分２１の厚さｔを３〜１０mmの範囲とするのも好ましい。

また制音体１０では、前記ラジエーション溝１１のタイヤ周方向のピッチ間隔Ｐが広すぎても、温度上昇抑制効果が不十分となり、狭すぎても制音体１０の体積確保が難しくなってロードノイズ低減効果が十分発揮されない。このような観点から前記ピッチ間隔Ｐは、３０〜１００mmの範囲が好ましい。このとき前記ピッチ間隔Ｐと溝幅Ｗｇとの比Ｗｇ／Ｐが０．３〜０．７であるのが望ましい。

またラジエーション溝１１のタイヤ周方向に対する角度θは、３０°以上が好ましく、３０°を下回るとトレッドのブロック列の配置位置に近くなり、温度上昇抑制効果を妨げる可能性がある。又前記角度θが９０°のとき、パターンによってはトレッドの横溝配置位置に近くなり、温度上昇抑制効果を妨げる可能性がある。従って、汎用性を高めるために前記角度θの上限値を９０°より小、さらには８０°以下、さらには７０°以下とするのも好ましい。

又本例の如く、前記制音体１０が、そのタイヤ周方向外端部１０ｅ、１０ｅ間に間隔を有して貼着された場合、走行時の加速度により、外端部１０ｅかつ接着面近傍に応力が集中し、そこから亀裂が発生する傾向がある。そこで本例では、図５に自由状態での制音体１０の側面図を示すように、外端部１０ｅを、その外端面ｅＳが前記外向き面Ｓｏに対して鋭角の角度βで交わる傾斜面で形成している。これにより、外端部１０ｅでの高さ及び質量を低減でき、前記接着面に作用する応力自体を減じ、亀裂発生を抑制しうる。そのために、前記角度βを７０°以下に抑えることが好ましい。しかし角度βが小さすぎると、外端面ｅＳにおけるスポンジ量が過小となるため、この部分でのロードノイズ低減効果が過小となり、全体としてロードノイズ低減効果を不十分なものとする。従って、角度βの下限値は１５°以上が好ましい。

図１の構造をなすタイヤサイズ２３５／５０Ｒ１８ ９７Ｖの乗用車用ラジアルタイヤのトレッド内腔面に、表１の仕様の制音体を固着し、かつリム（１８×７．５ＪＪ）に装着した組立体を試作し、そのノイズ性能と高速耐久性とを評価した。

制音体は、比重０．０１６のエーテル系ポリウレタンスポンジ（丸鈴株式会社 製品番号Ｅ１６）を使用し、また断面形状は、厚さＴ（＝２４mm）、巾Ｗｏ（＝１５０mm）の横長矩形状とした。また制音体は、両面粘着テープ（日東電工社製 ５０００ＮＳ）を用いてトレッド内腔面に接着した。

＜ノイズ性能＞
内圧２００ｋＰａを充填して車両（国産２０００ｃｃ；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 で走行したときの車内騒音を運転席窓側耳許位置にて測定し、２４０Hz付近の気柱共鳴音のピーク値の音圧レベルを、比較例１を基準とした増減値で示した。＋（プラス）表示は、ロードノイズの増加を意味する。

＜高速耐久性＞
ドラム試験機を用いてＥＣＥ３０により規定された荷重／速度性能テストに準拠して、ステップスピード方式により実施した。テストは、逐次走行速度を上昇させるとともに、タイヤが破壊したときの速度（km／H ）と時間（分）を測定した。テストの結果などを表１に示す。

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断面図である。 その周方向の断面図である。 ラジエーション溝を制音体とともに拡大して示す斜視図である。 ラジエーション溝の作用効果を説明する側面図である。 制音体の周方向外端部を拡大して示す側面図である。 背景技術を説明する空気入りタイヤとリムとの組立体の断面図である。

符号の説明

１ 組立体
２ 空気入りタイヤ
２ｔ トレッド部
３ リム
１０ 制音体
１１ ラジエーション溝
Ｓｉ 内向き面
ＴＳ トレッド内腔面

Claims (5)

1. リムと、このリムに装着される空気入りタイヤとを含む空気入りタイヤとリムとの組立体であって、
   前記空気入りタイヤのトレッド部のタイヤ内腔側の面であるトレッド内腔面に、スポンジ材からなりかつタイヤ周方向にのびる帯状の制音体を固着するとともに、
   該制音体は、タイヤ内腔側の内向き面に、タイヤ周方向と交わる向きにのびかつこの制音体が蓄熱した熱を放出する断面矩形状の複数のラジエーション溝をタイヤ周方向に隔設し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. 前記ラジエーション溝は、その深さＨｇを前記制音体の厚さＴの０．５〜０．９倍、しかもタイヤ周方向の溝幅Ｗｇを１０〜５０mmとし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. 前記ラジエーション溝は、タイヤ周方向のピッチ間隔Ｐを３０〜１００mmとしたことを特徴とする請求項１又は２記載の空気入りタイヤとリムとの組立体。
4. 前記制音体は、スポンジ材の比重が０．００５〜０．０６であることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の空気入りタイヤとリムとの組立体。
5. 前記制音体は、スポンジ材の体積がタイヤ内腔の全体積の０．４〜２０％であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の空気入りタイヤとリムとの組立体。

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