JP2010000950A

JP2010000950A - タイヤ騒音低減装置

Info

Publication number: JP2010000950A
Application number: JP2008162384A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Tanno; 丹野　　篤; Akira Kuramori; 倉森　　章
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2008-06-20
Filing date: 2008-06-20
Publication date: 2010-01-07

Abstract

【課題】係止部材を吸音材の本来有する吸着性能を低下させることなく、全体に軽量化しながら、加工性と耐久性を向上するように装着可能にしたタイヤ騒音低減装置を提供すること。
【解決手段】タイヤ内周面に装着するための熱可塑性樹脂製の弾性バンド部材の内周面に多孔質材料からなる吸音材を配置し、該吸音材の内面側に配置した係止部材と前記弾性バンド部材との間を前記吸音材を通して熱融着させたタイヤ騒音低減装置において、前記係止部材を熱可塑性樹脂からなるシート状の繊維集合体で構成したタイヤ騒音低減装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気入りタイヤで発生する空洞共鳴音を低減するためのタイヤ騒音低減装置に関する。

さらに詳しくは、多孔質材料からなる吸音材を本来有する吸音性能を低下させることなく、また、全体に軽量化しながら加工性と耐久性を向上するように装着可能にしたタイヤ騒音低減装置に関する。

空気入りタイヤにおいて、騒音を発生させる原因の一つにタイヤ内部に充填された空気の振動による空洞共鳴音がある。この空洞共鳴音は、タイヤが転動するときにトレッド部が路面の凹凸によって振動し、そのトレッド部の振動がタイヤ内部の空気を振動させることによって生じる。

このような空洞共鳴現象による騒音を低減する方法として、タイヤとホイールのリムとの間に形成される空洞部内に多孔質材料からなる吸音材を配設することが提案されている。しかし、この吸音材をホイールのリム外周面に貼り付け固定したのでは、吸音材がリム組み作業性を阻害することになるため、本発明者はタイヤ内周面側に熱可塑性樹脂製のバンド部材を使い、その弾性力を利用して装着することを提案し、さらにこの弾性バンド部材に対して吸音材を熱可塑性樹脂からなるチップ状の係止部材を利用してバンド部材に熱融着させることにより装着するようにしたタイヤ騒音低減装置を提案している（特許文献１）。

しかし、この特許文献１で提案したものは、熱融着箇所ごとに独立したチップ状などの係止部材を使用するため、熱融着箇所と同数の係止部材が必要となり、加工費が高くなるという問題がある。また、吸音材上の融着箇所で、係止部材を正確に位置決めする必要があるため、装着作業が難しいという問題がある。また、帯状に連続した板状の係止部材を使用する場合には、質量が大きくなるため、燃費性能を低下するなどの問題を生じ、また、装着後の耐久性向上のため係止部材の幅を大きくすると、吸音材の表面が覆われるためその覆われた部分だけ吸音効果が損なわれ、全体の吸音性能が低下するという問題があった。
特開２００６−３０６２８５号公報

本発明の目的は、上述したような点に鑑み、係止部材を吸音材の本来有する吸着性能を低下させることなく、全体に軽量化しながら、加工性と耐久性を向上するように装着可能にしたタイヤ騒音低減装置を提供することにある。

上述した目的を達成する本発明のタイヤ騒音低減装置は、以下の（１）の構成からなる。

（１）タイヤ内周面に装着するための熱可塑性樹脂製の弾性バンド部材の内周面に多孔質材料からなる吸音材を配置し、該吸音材の内面側に配置した係止部材と前記弾性バンド部材との間を前記吸音材を通して熱融着させたタイヤ騒音低減装置において、前記係止部材を熱可塑性樹脂からなるシート状の繊維集合体で構成したタイヤ騒音低減装置。

また、かかる本発明のタイヤ騒音低減装置において、より具体的に好ましい態様として以下の（２）〜（１１）のいずれかからなるものである。

（２）前記係止部材が前記弾性バンド部材と同種の熱可塑性樹脂からなる上記（１）記載のタイヤ騒音低減装置。

（３）前記繊維集合体が不織布である上記（１）または（２）記載のタイヤ騒音低減装置。

（４）前記吸音材の多孔質材料が、発泡ポリウレタンである上記（１）から（３）のいずれかに記載のタイヤ騒音低減装置。

（５）前記吸音材を複数の独立片がタイヤ周方向に間欠的に配列するように構成するとともに、前記係止部材をタイヤ周方向に間欠的に形成した上記（１）〜（４）のいずれかに記載のタイヤ騒音低減装置。

（６）前記吸音材を複数の独立片がタイヤ周方向に間欠的に配列するように構成し、前記係止部材をタイヤ周方向に連続する帯状片に形成した上記（１）〜（４）のいずれかに記載のタイヤ騒音低減装置。

（７）互いに周方向に隣接する前記吸音材どうしの間隔に掛け渡される前記係止部材の長さを、前記吸音材どうしの間隔の１０２〜１５０％の大きさにした上記（６）記載のタイヤ騒音低減装置。

（８）前記係止部材の目付が５０〜２０００ｇ／ｍ^２である上記（１）〜（７）のいずれかに記載のタイヤ騒音低減装置。

（９）前記係止部材の目付が８０〜１０００ｇ／ｍ^２である上記（８）記載のタイヤ騒音低減装置。

（１０）前記係止部材の不織布が、ポリプロピレン繊維からなる上記（３）〜（９）のいずれかに記載のタイヤ騒音低減装置。

（１１）前記係止部材と弾性バンド部材の熱融着が、超音波溶着によってなされている上記（１）〜（１０）のいずれかに記載のタイヤ騒音低減装置。

本発明のタイヤ騒音低減装置によれば、係止部材を熱可塑性樹脂からなるシート状の繊維集合体で構成し、これを吸音材を通して熱可塑性樹脂から構成した弾性バンド部材と熱融着させたので、空気入りタイヤ内に装着する際の加工性と作業性が良好であり、かつ、繊維構造体は通気性であるので吸音材が本来有する吸音性能を低下させることがなく、また、全体に軽量化され、さらに、高い耐久性を有するように装着することができる。

以下、本発明のタイヤ騒音低減装置の構成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、本発明の実施形態からなるタイヤ騒音低減装置を装着した空気入りタイヤの要部を示し、図２はその騒音低減装置を示すものである。

図１において、空気入りタイヤは、トレッド部１と、左右一対のビード部２と、これらトレッド部１とビード部２とを互いに連接するサイドウォール部３とを備えている。そのトレッド部１の内周面に、図２に示すようなリング状のタイヤ騒音低減装置４が装着されている。

騒音低減装置４は、多孔質材料からなる吸音材５を複数個の独立片としてタイヤ周方向に間欠的に配列するとともに、これらを係止部材７を介して、タイヤ内面に装着された環状の弾性バンドに係合されている。吸音材５は多数の連続気泡を有する多孔質構造を有し、その多孔質構造に基づき所定の吸音性能を有するようになっている。吸音材５の多孔質材料としては発泡ポリウレタンを用いるとよい。

一方、弾性バンド部材６は、熱可塑性樹脂によりタイヤ周方向に連続的に延在するように環状に成形されている。このバンド部材６は、弾性復元力に基づいてタイヤ内面に密着固定されるとともに、その内周面に吸音材５を保持するようになっている。

このように構成される騒音低減装置４は、弾性バンド部材６を利用して、通常の空気入りタイヤに対して着脱自在でありその着脱作業が容易である。

弾性バンド部材６に対する吸音材５の固定は、熱可塑性樹脂からなるシート状の繊維集合体で構成された係止部材７により行われている。係止部材７は吸音材５を通して弾性バンド部材６に対して熱融着させて吸音材５を固定するのである。その熱融着は、スポット状の熱融着箇所を位置や個数を適宜選択して行えばよい。

本発明において、係止部材７を構成するシート状の繊維集合体とは、繊維が集合してミクロな多孔構造を構成しつつ、全体では一定のシート形態を保持している構造体をいう。具体的には、例えば、通常の織物、編物、不織布、フェルト、マット状物あるいは網状物などが該当し、本発明においてはこれらをいずれも使用することができる。

熱融着は、共に熱可塑性樹脂からなる繊維集合体と弾性バンド部材との両者を溶融させながら接合することである。その融着手段としては、超音波溶着機や超音波ミシンなどを使用して行うことができる。例えば、超音波溶着機を使用する場合には、その加振用ホーンを係止部材７の熱融着箇所８に押し付けて局部的な溶融を行う。加振用ホーンの加圧面は円形やその他の形状のものを使用できる。この熱融着によって、吸音材５も熱融着箇所８にて係止部材７側に圧接されて弾性バンド８に固定されることとなる。

上述の係止部材７を構成する繊維集合体は、良好な可撓性を有するため、装着に際しての加工性が良好であるばかりでなく、空気入りタイヤのトレッド部１が走行中に変形回復を繰り返して受ける場合にあっても、その変形と回復に追従して優れた耐久性を有する。

また、多孔構造であるため軽量であり、車両の燃費も有利にすることができる。

また、係止部剤７が多孔構造を有しているため、係止部材７が吸音材５の表面を覆っていても、吸音材５が本来有している吸音性能を損なうことがほとんどない。また、その係止部材自体もポーラスな繊維集合体で形成されているので、吸音効果を有しており、吸音材５と共に全体の吸音効果がプラスすることにもなる。

本発明において、係止部材７を構成する繊維構造体の熱可塑性樹脂は１種類に限定されることなく複数種類であってもよい。少なくとも一部は、弾性バンド部材６の熱可塑性樹脂と同種の樹脂を含むようにすることが好ましい。このように係止部材７の繊維集合体に、少なくともその一部に、弾性固定バンド６を構成する熱可塑性樹脂と同種の樹脂を含ませることにより融着を容易にすることができる。特に、超音波溶着加工により熱融着させる場合に好ましい。例えば、弾性バンド部材がポリプロピレン樹脂からなる場合には、ポリプロピレン樹脂繊維を含んだ繊維集合体を使用するのがよい。

また、係止部材７の繊維構造体としては、不織布が好ましい。不織布は繊維集合体の中でも機械特性が安定して制御しやすく、製造が容易であり、また、寸法安定性が高く、かつ可撓性があって柔らかいため、樹脂製板などに比べて耐久性に優れている。長繊維不織布は、短繊維不織布に比べて強度が強いが、単一素材だけでしか製造できないため、所望する強度レベル等に合わせていずれを使用しても構わない。

不織布は、スパンボンド法、メルトブロー法あるいはフラッシュ紡糸法などの直接的に製布する方式で得られる、いわゆる直接製布不織布または長繊維不織布や、あるいは、いったん繊維化して後に、水流絡合法、ニードルパンチ絡合法、カード法あるいは湿式法などの方式で得られる短繊維不織布などを使用できる。不織布の強度の高さやコストなどの点からは、スパンボンド法、メルトブロー法あるいはフラッシュ紡糸法などの直接的に製布する方式によるものがよい。

吸音材５を構成する多孔質材料は発泡ポリウレタンであることが好ましい。発泡ポリウレタンは、吸音効果と耐久性の双方に最も優れているからである。特に、軟質発泡ポリウレタンフォームであることがさらに好ましく、エーテル系あるいはエステル系を問わずに最適に使用することができる。

また、吸音材５はタイヤ周方向に帯状に連続した形状であってもよいが、好ましくは、複数の独立片にして間欠的に配列した方が、タイヤの変形とその回復が繰返されても耐えることができる。

図３〜図５は、本発明のタイヤ騒音低減装置の他の例を示すものである。

図２の例では、係止部材７の係止部材の幅と長さを吸音材５と同一にしたものであるが、図３の実施形態は、係止材７を吸音材５の幅よりも狭いのとして構成するとともに、細幅のテープ状にしてタイヤ周方向に連続状にしたものである。

また、図４および図５の実施形態は、タイヤ周方向に連続する係止部材７を、互いにタイヤ周方向に隣接し合う吸音材５どうしの間隔部分において、その間隔よりも長くしてたるみをもたせるようにしたものである。その間隔の間を掛け渡される係止部材７の長さとしては、吸音材５どうしの周方向間隔距離の１０２〜１５０％の長さにするとよい。係止部材の掛け渡し長さをこのように設定することにより、吸音材どうしの間隔部分において、ゆとり長さをもって装着されていることから、タイヤ接地部付近において係止部材７に無理な張力がかからないため耐久性を向上することができる。また、その場合、係止部材７の掛け渡される部分の一部を吸着材５どうしの間隔部における弾性バンド５に固定するようにしてもよい。このようにすることで係止部材７の動きが抑制されることになるため耐久性が一層向上する。

シート状繊維構造体の係止部材７は、その目付が５０ｇ／ｍ^２〜２０００ｇ／ｍ^２であることが好ましく、吸音材の吸音効果を阻害しない範囲で、加工性と耐久性に優れるタイヤ騒音低減装置となる。５０ｇ／ｍ^２よりも軽い場合には耐久性が不足しがちであり、２０００ｇ／ｍ^２よりも目付が大きい場合には振動が発生する場合があり好ましくない。より好ましくは、６５ｇ／ｍ^２〜１５００ｇ／ｍ^２であり、最も好ましくは８０ｇ／ｍ^２〜１０００ｇ／ｍ^２である。

不織布の遮光率（ＪＩＳＬ１９０６）は、５０％以上のものを使用することが好ましい。弾性バンド部材がポリプロピレンである場合には、紫外線に対する耐光性が低いため、前述の紫外線の遮蔽効果が高くなって、弾性バンド部材の劣化を防止することができる。

また、係止部材７や弾性バンド６がポリプロピレン樹脂からなる場合など、そのポリプロピレン樹脂材料中に、耐候安定剤（たとえば、ヒンダードアミン系の光安定剤等）を適宜添加して使用することが好ましい。

実施例１、２、比較例１、２
タイヤ騒音低減装置として、以下の実施例１、２、比較例１、２の合計４種のものを製作した。

実施例１は、図２に示したように、係止部材７としてポリプロピレン繊維からなるスパンボンド不織布（厚さ１．０ｍｍ、目付２００ｇ／ｍ^２）を使用して、直方体状のウレタンフォーム（長さ４００ｍｍ×幅１５０ｍｍ×厚さ２０ｍｍ）からなる吸音材５に対して全面に載置して、超音波溶着機（加振用ホーンの形状は、円錐台形状）を用いて吸音材１つに対して３箇所ずつ熱溶着させて、該係止部材をポリプロピレン樹脂製の弾性バンド部材（幅２０ｍｍ×厚さ２ｍｍ×タイヤ内周長）に対して熱接合させたものである。吸音材は、タイヤ内周上に、上記寸法のものが４個用いられて装着されている。超音波溶着機の加振用ホーンの形状は円錐台形状のものを使用した。

実施例２は、図３に示したように、係止部材７としてポリプロピレン繊維からなる連続した帯状のスパンボンド不織布（厚さ０．５ｍｍ×幅２０ｍｍ、目付２００ｇ／ｍ^２）を使用して、直方体状のウレタンフォーム（長さ４００ｍｍ×幅１５０ｍｍ×厚さ２０ｍｍ）からなる吸音材５上に載置して、超音波溶着機を用いて吸音材１つに対して２箇所ずつ熱溶着させて、該係止部材をポリプロピレン樹脂製の弾性バンド部材（幅２０ｍｍ×厚さ２ｍｍ×タイヤ内周長）に対して熱接合させたものである。超音波溶着機の加振用ホーンの形状は、実施例１で用いたのと同様の円錐台形状のものを使用した。

比較例１は、係止部材７としてポリプロピレン樹脂製の板（厚さ１．０ｍｍ）を使用して、直方体状のウレタンフォーム（長さ４００ｍｍ×幅１５０ｍｍ×厚さ２０ｍｍ）からなる吸音材５上に対して、上記樹脂板状の係止部材を全面に載置して、超音波溶着機を用いて、係止部材７をポリプロピレン樹脂製の弾性バンド部材（幅２０ｍｍ×厚さ２ｍｍ×タイヤ内周長）に対して熱接合したものである。超音波溶着機の加振用ホーンの形状は、前述した特許文献３の図５に示されているものを使用した。

比較例２は、係止部材７としてポリプロピレン樹脂の板状チップ（長さ５０ｍｍ×幅２０ｍｍ×厚さ１．０ｍｍ）を使用して、直方体状のウレタンフォーム（長さ４００ｍｍ×幅１５０ｍｍ×厚さ２０ｍｍ）からなる吸音材５上に載置して、超音波溶着機を用いて吸音材１つに対して２箇所ずつ熱溶着させて、該係止部材７をポリプロピレン樹脂製の弾性バンド部材（幅２０ｍｍ×厚さ２ｍｍ×タイヤ内周長）に対して熱接合させたものである。超音波溶着機の加振用ホーンの形状は、前述した特許文献３の図５に示されているものを使用した。

これら実施例１、２、比較例１、２の騒音低減装置を、それぞれタイヤサイズ２１５／６０Ｒ１６の空気入りタイヤに、空気圧２１０ｋＰａでリム組して装着し、走行テストを行ない、以下の方法によって吸音特性と耐久性について評価した。

この結果、吸音特性では、実施例１は−５．０ｄＢ、実施例２は−４．８ｄＢ、比較例１は−３．２ｄＢ、比較例２は−４．６ｄＢであり、本発明のタイヤ騒音低減装置は吸音特性が優れていることが確認できた。また、耐久性では、本発明の実施例１と実施例２のものでは亀裂・損傷の発生はなかったが、比較例１および比較例２のものはいずれも、樹脂板製の係止部材に亀裂や損傷が発生していることが確認された。

（１）吸音特性
上記空気入りタイヤを３０００ｃｃのＦＲ車両に装着し、速度６０ｋｍ／ｈで走行させて、車内音の空洞共鳴ピークレベルを測定した。
評価は、吸音材を装着していないときのピークレベルを基準にして、それとの大小差で評価した。

（２）耐久性
上記空気入りタイヤを直径１７０１ｍｍのドラム上にて、８．１ｋＮの荷重をかけ、常温で、速度８０ｋｍ／ｈで走行させた。１００００ｋｍ走行後の吸音材を検査し、係止部材の亀裂・損傷の有無を目視観察して評価した。

本発明の実施形態からなるタイヤ騒音低減装置を装着した空気入りタイヤを示した要部斜視図である。本発明の実施形態からなる騒音低減装置を示した要部斜視図である。本発明の他の実施形態からなる騒音低減装置を示した要部斜視図である。本発明の他の実施形態からなる騒音低減装置を示した要部斜視図である。本発明の他の実施形態からなる騒音低減装置を示した要部斜視図である。

符号の説明

１トレッド部
２ビード部
３サイドウォール部
４タイヤ騒音低減装置
５多孔質材料からなる吸音材
６弾性バンド部材
７係止部材
８熱接合部

Claims

タイヤ内周面に装着するための熱可塑性樹脂製の弾性バンド部材の内周面に多孔質材料からなる吸音材を配置し、該吸音材の内面側に配置した係止部材と前記弾性バンド部材との間を前記吸音材を通して熱融着させたタイヤ騒音低減装置において、前記係止部材を熱可塑性樹脂からなるシート状の繊維集合体で構成したタイヤ騒音低減装置。
前記係止部材が前記弾性バンド部材と同種の熱可塑性樹脂からなる請求項１記載のタイヤ騒音低減装置。
前記繊維集合体が不織布である請求項１または２記載のタイヤ騒音低減装置。
前記吸音材の多孔質材料が、発泡ポリウレタンである請求項１から３のいずれかに記載のタイヤ騒音低減装置。
前記吸音材を複数の独立片がタイヤ周方向に間欠的に配列するように構成するとともに、前記係止部材をタイヤ周方向に間欠的に形成した請求項１〜４のいずれかに記載のタイヤ騒音低減装置。
前記吸音材を複数の独立片がタイヤ周方向に間欠的に配列するように構成し、前記係止部材をタイヤ周方向に連続する帯状片に形成した請求項１〜４のいずれかに記載のタイヤ騒音低減装置。
互いに周方向に隣接する前記吸音材どうしの間隔に掛け渡される前記係止部材の長さを、前記吸音材どうしの間隔の１０２〜１５０％の大きさにした請求項６記載のタイヤ騒音低減装置。
前記係止部材の目付が５０〜２０００ｇ／ｍ^２である請求項１〜７のいずれかに記載のタイヤ騒音低減装置。
前記係止部材の目付が８０〜１０００ｇ／ｍ^２である請求項８記載のタイヤ騒音低減装置。
前記係止部材の不織布が、ポリプロピレン繊維からなる請求項３〜９のいずれかに記載のタイヤ騒音低減装置。
前記係止部材と弾性バンド部材の熱融着が、超音波溶着によってなされている請求項１〜１０のいずれかに記載のタイヤ騒音低減装置。