JP2006256531A

JP2006256531A - 中空タイヤ

Info

Publication number: JP2006256531A
Application number: JP2005078717A
Authority: JP
Inventors: Shunpei Yajima; 俊平矢嶋
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2005-03-18
Filing date: 2005-03-18
Publication date: 2006-09-28

Abstract

【課題】省スペースかつ効率的に車両のロードノイズを低減することができる中空タイヤを提供すること。
【解決手段】タイヤ本体１０の空間１５内に、サイドウォール部１２の内側に貼り付けたリング状の弾性部材２１と、この弾性部材２１に弾性支持されたリング状のマス体２２とを備えたダイナミックダンパ２０を設けた。このダイナミックダンパ２０は共振周波数を、ロードノイズに対する寄与の高い中空タイヤＡの軸方向曲げ固有値近傍に設定していて、この軸方向モードを制振することにより、タイヤの振動モードそのものを制振して効果的にロードノイズを低減できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両に用いられる中空タイヤに関するもので、特に、ロードノイズを低減させる技術に関するものである。

近年、特に、乗用車においては、車両の低振動化が急激に進みつつあり、タイヤとしての要求特性にも低騒音化が求められている。

特に、車内に生じるノイズの低減が望まれており、その一つとして、走行中のタイヤが路面の凹凸を拾い、その振動が伝達されて車内の空気を振動させることに基づいて発生するゴーもしくはシャーといった騒音現象であるロードノイズの改良要求はきわめて高い。

このようなロードノイズは、タイヤを加振源、サスペンションを伝達系、車体およびパネルを発音系、と考えることができる。

しかし、タイヤへの要求特性は、乗り心地、操縦安定性、耐久性、振動騒音と多様であるため、従来は、上述のような騒音低減を、伝達系であるサスペンション、発音系である車体およびパネルにおいて対策することが多く行われてきた。

このような対策技術の一つとして、サスペンションリンクにダイナミックダンパを設定したものが知られている（例えば、特許文献１）。
特開２００３−１０４０２１号公報

しかしながら、従来のようにサスペンションリンクなどの伝達系で制振する技術では、一定の制振性能は得られるものの、振動の経路すべてにダイナミックダンパを設定する必要があり、非効率的である。

そこで、本発明は、効率的に車両のロードノイズの低減を可能とする中空タイヤを提供することを目的とするものである。

本発明は、上述事情に鑑みなされたものであって、タイヤ本体の軸方向変形モードを制振するダイナミックダンパをタイヤ本体内側に設けたことを最も主要な特徴とする中空タイヤである。

本発明によれば、タイヤ本体における軸方向変形モードの振動をタイヤ本体内側の空間内に配置したダイナミックダンパが制振する。

このように、車両の加振源であるタイヤにおいて最もロードノイズに対して寄与の高いタイヤ軸方向モードを直接制振するため、サスペンションリンクなどの伝達系にダイナミックダンパを設定する場合よりも、効率よくロードノイズを低減できる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

この実施の形態の中空タイヤは、タイヤ本体１０の軸方向変形モードを制振するダイナミックダンパ２０をタイヤ本体１０の内側に設けた中空タイヤである。

図１および図２は、この発明の最良の実施の形態の実施例１の中空タイヤＡを示しているもので、図１は実施例１の中空タイヤＡを示す縦断面、図２は実施例１の中空タイヤＡの説明図である。

まず、構成から説明すると、この実施例１の中空タイヤＡは、図１に示すように、空気などの気体が封入される空間１５を囲むタイヤ本体１０と、前記空間１５に配置して前記タイヤ本体１０の内側に設けたダイナミックダンパ２０とを有している。

前記タイヤ本体１０は、一般的な中空タイヤと同様のビード部１１、サイドウォール部１２、ショルダー部１３、トレッド部１４を有している。なお、図では、前記タイヤ本体１０において、骨格を成すカーカスや、前記ビード部におけるコードや、前記トレッド部におけるベルト層は図示を省略している。

前記ダイナミックダンパ２０は、図２に示すように、両側のサイドウォール部１２の内側のそれぞれに設けている。なお、図１では、両ダイナミックダンパ２０の一方のみを示している。

前記ダイナミックダンパ２０は、前記タイヤ本体１０の軸方向変形モードを制振するもので（図２においてＰがタイヤ軸心を示している）、リング状の弾性部材２１およびマス体２２を備えている。前記弾性部材２１は、ゴムなどの弾性体により形成され、一側面が前記サイドウォール部１２の内側に溶着や接着などにより貼り付けられているとともに、他側面が前記マス体２２に溶着や接着などにより貼り付けられて、前記マス体２２を前記サイドウォール部１２に弾性的に支持している。

さらに、前記ダイナミックダンパ２０は、前記マス体２２と弾性部材２１とにより構成される１自由度の共振周波数（前記中空タイヤＡの軸方向への並進振動するモードの固有振動数）を、前記タイヤ本体１０の軸方向曲げ固有値近傍に設定している。

具体的には、前記ダイナミックダンパ２０の軸方向剛体モード固有値ｆと、前記マス体２２の質量ｍと、前記弾性部材２１のタイヤ軸方向のばね定数ｋとの関係が、
ｆ＝（１／２π）（ｋ／ｍ）^１／２
となるように設定した。

次に、この実施例１の中空タイヤＡの作用について説明する。

図３は実施例１の中空タイヤの説明図であり、（ａ）は概略図、（ｂ）は作用説明図である。

走行時には、この図３（ｂ）に示すように、サイドウォール部１２がタイヤ軸方向に変形してトレッド部１４が左右に振れる振動が発生する。この振動の振動数が軸方向剛体モード固有値ｆの近傍になると、ダイナミックダンパ２０にあっては、マス体２２が、図において矢印Ｙに示す方向に振動してこの振動を制振させる。

このように、実施例１の中空タイヤＡにあっては、車両の加振源である中空タイヤＡにおいて最もロードノイズに対して寄与の高いタイヤ軸方向モードを直接制振するため、サスペンションリンクなどの伝達系にダイナミックダンパを設定する場合よりも、効果的に制振でき、かつ、質量低減・設置スペースの確保・コストの面でも有利となる。

本実施例１の中空タイヤＡが如何に効率的に制振を行っているかを、図４および図５に基づいて説明する。

図４（ａ）は、ある２車種の実走行時の運転席耳位置騒音レベルの測定結果を示しており、２車種共に１２５Ｈｚの周波数帯において、鋭いピークが立っていることがわかる。なお、この図において、線上の符号が四角の線と、ダイヤの線とで車種の違いを示している。

さらに、この波形のピークに影響の高い振動モードは、ホイールの振動である。すなわち、図４（ｂ）は、同じ２車種の実走行時のサスペンション振動を示しており、図において円Ｒ部に示す上記１２５Ｈｚの周辺域において、ホイールの振動がピークとなっていることがわかる。なお、図において、実線と点線により車種の違いを示している。

この図４に示す測定結果からわかるように、車両の騒音には、タイヤの影響が非常に大きい。また、このホイールの振動は、タイヤが走行時に軸方向に変形するためである。

図５は、従来の中空タイヤと実施例１の中空タイヤＡとの走行時における接地面入力に対するホイール振動レベルの測定結果を示したものである。なお、図５において点線が実施例１の中空タイヤＡ、実線がダイナミックダンパ未設定のタイヤの測定結果を示している。

この図に示すように、車体への入力点となるホイールの振動が、制振目標周波数域である１２５Ｈｚ近傍域（軸方向剛体モード固有値ｆ近傍域）にあっては、実施例１の中空タイヤＡのピーク値ＰＥ２が、ダイナミックダンパ未設定のタイヤのピーク値ＰＥ１よりも大きく低減している。

このような加振源であるホイールの振動レベルの低減代は、ロードノイズの低減代であり、効果が大きいことがわかる。

加えて、ダイナミックダンパ２０は、マス体２２ならびに弾性部材２１をリング状に形成したため、回転時に、常に安定して軸方向変形モードを制振する。すなわち、ダイナミックダンパ２０の弾性部材２１ならびにマス体２２をリング状に形成しているため、図３に示すように、中空タイヤＡの回転時に、接地して路面入力を受けているトレッド部１４に対する相対位置が変化することがなく、軸方向変形モードに対するマス体２２の位置が変化しない。

よって、実施例１の中空タイヤＡにあっては、タイヤ回転角度や転舵角にかかわらず、常に、ダイナミックダンパ２０が、安定して中空タイヤＡの軸方向変形モードを制振する機能を発揮する。

しかも、上述のように、ダイナミックダンパ２０のマス体２２ならびに弾性部材２１をリング状に形成したため、実施例１の中空タイヤＡの重量バランスがアンバランスとなることが無く、このため、アンバランスを原因とした、ステアリング系への入力や車体への入力への悪影響を防止できる。すなわち、タイヤ重量バランスがアンバランスになると、ステアリング入力系にあっては、ステアリングシミーなどの振動現象の発生や、操舵感へ悪影響が生じるおそれがあり、また、車体入力系にあっては、乗り心地を損なうおそれがあるが、重量バランスがとれた実施例１の中空タイヤＡにあっては、このような悪影響が生じるのを防止できる。

さらに、本実施例１では、このロードノイズの低減達成を、サイドウォール部１２の剛性を高めることなく行っているため、乗り心地に悪影響を与えることがない。すなわち、サイドウォール部１２の剛性を高めることでタイヤ軸方向の剛性を高くし、ロードノイズを改善することができるが、この場合、タイヤ上下方向（タイヤ半径方向）のばねが硬くなるため、路面入力が増えて結果的に乗り心地が悪化するが、本実施例１では、サイドウォール部１２の剛性を変えていないため、乗り心地が悪化することがない。

次に、実施例２の中空タイヤＢについて説明する。なお、前記実施例１と同一ないし均等な部分については、同一符号を付して説明を省略し、相違する部分を中心として説明する。

図６は、この実施例２の中空タイヤＢの縦断面図である。

まず、構成から説明すると、この実施例２の中空タイヤＢは、両サイドウォール部１２に設けた各ダイナミックダンパ２２０のマス体２２２に、パンク時にサイドウォール部１２が潰れるのを防ぐランフラット機能を持たせたことを特徴としている。

すなわち、前記ダイナミックダンパ２２０の前記マス体２２２は、パンク時にサイドウォール部１２が潰れるのを防ぐことができるように、実施例１で用いたマス体２２よりもその半径方向（図中上下方向）の幅を大きくして前記サイドウォール部１２の半径方向寸法に近づけているとともに、その厚みを実施例１のマス体２２よりも薄くして、その質量が設定値となるようにしている。

さらに、前記ビード部１１には、前記空間１５の方向へ突出させるとともに、前記マス体２２２の内周面２２２ａに対向させた受け部１１ａを形成している。この受け部１１ａは、パンク時に、前記マス体２２２の内周面２２２ａを受け止めて、前記マス体２２２をタイヤ軸心Ｐに略直交した状態に保持する。

次に、この実施例２の中空タイヤＢの作用について説明する。

この実施例２の中空タイヤＢにあっては、パンク時には、サイドウォール部１２が潰れて来ると、ダイナミックダンパ２２０のマス体２２２が、その外周面２２２ｂでトレッド部１４を受け止めるとともに、その内周面２２２ａがビード部１１の受け部１１ａに受け止められて、この受け部１１ａとトレッド部１４との間で突っ張ってサイドウォール部１２が潰れるのを防ぐランフラット機能を発揮する。

したがって、ダイナミックダンパ機能・ランフラット機能をそれぞれ別個に設ける場合に比べ、部品点数を削減でき、重量およびコストの点で有利である。

他の構成および作用効果については、前記実施例１の中空タイヤＡと同一ないし均等であるので、説明を省略する。

次に、実施例３の中空タイヤＣについて説明する。なお、前記実施例１と同一ないし均等な部分については、同一符号を付して、相違する部分を中心として説明する。

図７は実施例３の中空タイヤＣを示す縦断面、図８は実施例３の中空タイヤＣの説明図である。

まず、構成から説明すると、この実施例３の中空タイヤＣは、ダイナミックダンパ３２０を構成するマス体３２２を弾性部材３２１により前記トレッド部１４の内側に弾性的に支持している。

すなわち、前記ダイナミックダンパ３２０は、リング状の弾性体で形成した弾性部材３２１の内周にリング状のマス体３２２を溶着や接着により貼り付け、かつ、前記弾性部材３２１の外周を前記トレッド部１４の内周に溶着や接着により貼り付けたものである。

この実施例３の中空タイヤＣにあっても、前記ダイナミックダンパ３２０の、１自由度の共振周波数を、タイヤ軸方向曲げ固有値近傍に設定していることで、タイヤ本体１０における軸方向変形モードを制振し、効果的にロードノイズを低減する。

また、１個のダイナミックダンパ３２０により、制振を行うため、部品点数を削減し、コストおよび重量を抑えることができる。

次に、実施例４の中空タイヤＤについて説明する。なお、前記実施例１と同一ないし均等な部分については、同一符号を付して、相違する部分を中心として説明する。

図９は実施例４の中空タイヤＤの説明図であり、（ａ）は側面から見た概略図、（ｂ）は作用説明図である。

この実施例４の中空タイヤＤは、タイヤ本体１０の軸心Ｐを中心に対称となる２箇所にダイナミックダンパ４２０，４２０を設けた例である。

前記ダイナミックダンパ４２０は、実施例３と同様に、トレッド部１４に支持したもので、図示は省略するが、それぞれ、略四角形のマス体とこのマス体をトレッド部１４に弾性的に支持する弾性部材とを備えている。

この実施例４の中空タイヤＤにあっては、各ダイナミックダンパ４２０が、図９に示すように、接地面の位置に来たときに、効果的な制振を行う。

以上、図面を参照して、本発明の実施の形態および各実施例１ないし４を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態および各実施例１ないし４に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

すなわち、前記実施の形態の各実施例１〜３の中空タイヤＡ，Ｂ，Ｃでは、マス体２２，２２２，３２２ならびに弾性部材２１，３２１をリング状に形成した例を示したが、その断面形状は、実施例１〜３に示した形状に限れるものではない。また、請求項４に記載の発明を実施するにあたり、実施例１〜３に示したように、リング形状のマス体２２，２２２，３２２を弾性支持する弾性部材は、必ずしもリング形状に形成する必要はなく、複数の弾性部材によりタイヤ本体１０の内側に弾性支持させてもよい。

また、各実施例１〜３の中空タイヤＡ，Ｂ，Ｃでは、弾性部材２１，３２１として、ゴムなどで形成したリング状の弾性体で形成したものを示したが、ダイナミックダンパを構成する弾性部材は、ゴムなどの弾性体に限定されるものではなく、金属や樹脂など他の素材で形成した、板ばねやコイルばねなどを適用することができる。要は、弾性部材は、マス体を弾性支持するものであれば、どのようなものを用いてもよい。

また、実施例１，２の中空タイヤＡ，Ｂでは、ダイナミックダンパ２０，２２０をタイヤ両側のサイドウォール部１２，１２に設けた例を示したが、いずれか一方のみに設けてもよい。

また、実施例１，２の中空タイヤＡ，Ｂのように、ダイナミックダンパ２０，２２０を両サイドウォール部１２，１２に設ける場合、各サイドウォール部１２，１２の剛性特性に応じてそれぞれで共振周波数の設定を異ならせることもできる。

また、実施例３の中空タイヤＣのように、トレッド部１４にリング状のダイナミックダンパ３２０を設ける場合も、共振周波数の異なるダイナミックダンパを複数並列に設けることができる。

また、実施例２の中空タイヤＢでは、マス体２２２にランフラット機能を持たせるにあたり、パンク時にサイドウォール部１２を補強してタイヤが潰れないようにする形式のものを示したが、トレッド部１４と図示しないリムとの間で突っ張ってタイヤが潰れるのを防ぐ中子式としてもよい。この場合、ダイナミックダンパを実施例３のようにトレッド部１４で支持するようにしてもよい。

また、実施例４の中空タイヤＤにあっては、リング状ではないマス体および弾性部材を備えたダイナミックダンパ４２０を複数設けたものを示したが、このように、複数のダイナミックダンパ４２０を設ける場合、その形状・数は、実施例４で示したものに限られるものではなく、３以上の複数設けてもよい。また、この実施例４の中空タイヤＤにあっては、ダイナミックダンパ４２０を、トレッド部１４に設けた例を示したが、サイドウォール部１２など、他の部位に設けてもよい。

本発明の実施の形態の実施例１の中空タイヤＡを示す縦断面図である。本発明の実施の形態の実施例１の中空タイヤＡの斜め方向から見た説明図である。本発明の実施の形態の実施例１の中空タイヤＡの説明図であり、（ａ）は概略図、（ｂ）は作用説明図である。本発明の実施の形態の実施例１の中空タイヤＡと比較する従来の中空タイヤにおける２車種の実走行時のロードノイズレベルおよび振動レベルを示す図であり、（ａ）は運転席耳位置騒音レベルを示し、（ｂ）はサスペンション振動を示している。本発明の実施の形態の実施例１の中空タイヤＡによる接地面入力に対するホイール振動の測定結果を示す振動周波数特性図である。本発明の実施の形態の実施例２の中空タイヤＢを示す断面図である。本発明の実施の形態の実施例３の中空タイヤＣを示す断面図である。本発明の実施の形態の実施例３の中空タイヤＡの斜め方向から見た説明図である。本発明の実施の形態の実施例４の中空タイヤＤの説明図であり、（ａ）は側面から見た概略説明図、（ｂ）は作用説明図である。

符号の説明

１０タイヤ本体
１２サイドウォール部
１４トレッド部
１５空間
２０ダイナミックダンパ
２１弾性部材
２２マス体
２２０ダイナミックダンパ
２２２マス体
３２０ダイナミックダンパ
３２１弾性部材
３２２マス体
４２０ダイナミックダンパ
Ａ中空タイヤ
Ｂ中空タイヤ
Ｃ中空タイヤ
Ｄ中空タイヤ

Claims

気体を封入する空間を覆うタイヤ本体を有した中空タイヤにおいて、
前記タイヤ本体の軸方向変形モードを制振するダイナミックダンパを、前記空間内に位置するよう前記タイヤ本体内側に設けたことを特徴とする中空タイヤ。
前記ダイナミックダンパは、マス体と弾性部材とにより構成される１自由度の共振周波数を、タイヤの軸方向曲げ固有値近傍に設定したことを特徴とする請求項１に記載の中空タイヤ。
前記ダイナミックダンパは、その軸方向剛体モード固有値をｆ、前記マス体の質量をｍ、前記弾性部材のタイヤ軸方向のばね定数をｋとしたときに、
ｆ＝（１／２π）（ｋ／ｍ）^１／２
となるように設定したことを特徴とする請求項２記載の中空タイヤ。
前記マス体を、タイヤ本体内側全周に配置したリング形状としたことを特徴とする請求項２または３に記載の中空タイヤ。
前記ダイナミックダンパを、前記タイヤ本体のサイドウォール部の少なくとも一側に支持したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の中空タイヤ。
前記ダイナミックダンパを、前記タイヤ本体のトレッド部の内側に支持したことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の中空タイヤ。
前記マス体に、パンク時に前記タイヤ本体が潰れるのを防ぐランフラット機能を持たせたことを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の中空タイヤ。