JP2011255684A - 低騒音空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】製造コストの低減および、タイヤ内周面から吸音材が剥がれ落ちるような挙動も抑制され、耐久性の向上が実現されるとともに、各種タイヤサイズへのより優れた適応性を実現できるタイヤ騒音低減装置を備えた低騒音空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】複数のコードを含む少なくとも１層のカーカス層から形成されるカーカス４と、少なくとも一層の金属製のベルトコードを含むベルト層７を有して形成される空気入りタイヤにおいて、磁力により、多孔質材料からなる吸音材１０をタイヤ内周面に取り付けた。
【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を備えてなる低騒音空気入りタイヤに関する。

さらに詳しくは、製造コストの低減と耐久性の向上、各種タイヤサイズへの適応性を両立させてタイヤ騒音低減装置が装備されている低騒音空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤにおいて、騒音を発生す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の発生がある。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り振動し、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ずるものである。

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、多孔質材料からなる吸音材を空気入りタイヤのトレッド部の内面にそってその全周にわたって設置することが提案されている（特許文献１、２）。

ここで、多孔質材料からなる吸音材を空気入りタイヤのトレッド部の内面にそってその全周にわたり設置する手法として、吸音材を貫くようにして設置した線状バネ部材の復元力を利用して付勢して固定的に設置する方法（特許文献２）、吸音材の内周面と外周面のいずれか一方に弾性バンドを固定してその弾性バンドの弾性復元力を利用して付勢して固定的に設置する方法（特許文献３）、あるいは、吸音材のタイヤ外周側に弾性バンド部材を配置し、吸音材のタイヤ内周側には熱可塑性樹脂からなる係止部材を配置して、前記弾性バンド部材と係止部材とを該吸音材を介して熱融着させて付勢して固定的に設置する方法（特許文献４）などが提案されている。

しかし、これらの線状バネ部材あるいは弾性バンド部材などを使用して、トレッド部の内面にそって吸音材を固定的に設置するという方法は、それぞれのタイヤサイズに対し適合したサイズに成形した吸音材を加工することが重要であるため、また、さらにバネ部材、弾性バンド部材の加工や、それらを精度良く組立て加工する工程が必要なため、コスト面や生産性の点で不利なものであった。

特開昭６２−５０２０３号公報 特開２００４−２９１８５５号公報 国際公開ＷＯ２００６／０８８０００号 特開２０１０−９５０号公報

本発明の目的は、上述したような点に鑑み、空気入りタイヤで発生する空洞共鳴音を良好に低減するタイヤ騒音低減装置を備えた低騒音空気入りタイヤであって、特に、製造コストの低減および上述したようなタイヤ内周面から吸音材が剥がれ落ちるような挙動も抑制されていて、耐久性の向上が実現されるとともに、各種タイヤサイズへのより優れた適応性を実現できるタイヤ騒音低減装置を備えた低騒音空気入りタイヤ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低騒音空気入りタイヤは、以下の（１）の構成からなる。

（１）複数のコードを含む少なくとも１層のカーカス層から形成されるカーカスと、少なくとも１層の金属製のベルトコードを含むベルト層を有して形成される空気入りタイヤにおいて、磁力により、多孔質材料からなる吸音材をタイヤ内周面に取り付けたことを特徴とする低騒音空気入りタイヤ。

また、かかる本発明の空気入りタイヤにおいて、以下の（２）〜（８）のいずれかの構成からなることが好ましい。

（２）前記磁力が、吸着力２〜１２ｋＮ／ｍ^２ であることを特徴とする上記（１）記載の低騒音空気入りタイヤ。
（３）前記吸音材の幅ＷＡが前記ベルト層のタイヤ幅方向の最大幅ＷＢの５０〜１００％であり、該吸音材の厚さが１０〜４０ｍｍであることを特徴とする上記（１）または（２）記載の低騒音空気入りタイヤ。
（４）前記カーカスが、タイヤ幅方向に分断された分断部を有し、タイヤ幅方向における分断部の幅ＷＶが前記ベルト層のタイヤ幅方向の最大幅ＷＢの５０〜９０％であることを特徴とする上記（１）または（２）記載の低騒音空気入りタイヤ。
（５）前記分断部の位置に前記吸音材が配置されていることを特徴とする上記（４）記載の低騒音空気入りタイヤ。
（６）前記分断部により形成された凹部に、前記吸音材の少なくとも一部が嵌って取り付けられていることを特徴とする上記（４）または（５）記載の低騒音空気入りタイヤ。
（７）前記吸音材の最大幅ＷＡが前記分断部の幅ＷＶの５０〜１００％であり、厚さが１０〜４０ｍｍであることを特徴とする上記（４）〜（６）のいずれかに記載の低騒音空気入りタイヤ。
（８）前記磁力の残留磁束密度Ｂｒが０．１８〜１．５Ｔであることを特徴とする上記（１）〜（７）のいずれかに記載の低騒音空気入りタイヤ。

請求項１にかかる本発明によれば、空気入りタイヤで発生する空洞共鳴音を良好に低減する吸音材を用いたタイヤ騒音低減装置を備え、特に製造コストの低減とタイヤ内周面から吸音材が剥がれ落ちるような挙動も抑制されていて、騒音低減装置を含んだタイヤ全体の耐久性の向上が実現され、また、各種タイヤサイズへも容易に適合される騒音低減装置を有する低騒音空気入りタイヤが提供される。

請求項２にかかる本発明によれば、さらに、特に吸音材を用いたタイヤ騒音低減装置の吸音材が剥がれ落ちることがなく耐久性の優れた低騒音空気入りタイヤが提供される。

請求項３にかかる本発明によれば、吸音材を用いたタイヤ騒音低減装置のタイヤ内面への吸着力が強く耐久性に優れ、かつ全体の重量が軽量化されている点で優れた低騒音空気入りタイヤが提供される。

請求項４にかかる本発明によれば、請求項３のものよりも更に、タイヤ騒音低減装置のタイヤ内面への吸着力と固定力が強く、より耐久性に優れ優れた低騒音空気入りタイヤが提供される。

請求項４〜請求項７のいずれかにかかる本発明によれば、請求項４の低騒音空気入りタイヤが有する効果をより明確に有する低騒音空気入りタイヤが提供される。

請求項８にかかる本発明によれば、請求項１〜７の低騒音空気入りタイヤが有する効果をより明確に有する低騒音空気入りタイヤが提供される。

本発明の低騒音空気入りタイヤの態様例を説明するタイヤ子午線方向断面図であり、吸音材を取り付ける直前の状態をモデル的に示した概念図である。 本発明の低騒音空気入りタイヤの他の態様例を説明するタイヤ子午線方向断面図であり、吸音材を取り付ける直前の状態をモデル的に示した概念図である。 図１に示した態様例で、吸音材を取り付けた状態の構造を示したタイヤ子午線方向断面図である。 図２に示した態様例で、吸音材を取り付けた状態の構造を示したタイヤ子午線方向断面図である。 磁石を吸音材に取り付ける各種態様例を示した吸音材の平面図である。

以下、更に詳しく本発明の低騒音空気入りタイヤについて、説明する。

本発明の低騒音空気入りタイヤは、複数のコードを含む少なくとも１層のカーカス層から形成されるカーカスと、少なくとも一層の金属製のベルトコードを含むベルト層を有して形成される空気入りタイヤにおいて、磁力により、多孔質材料からなる吸音材をタイヤ内周面に取り付けたことを特徴とする。

すなわち、金属製のベルトコードを含むベルト層に対して磁力を作用させることにより、吸音材をタイヤ内周面に取り付けるのである。

図１は、本発明の低騒音空気入りタイヤの態様例を説明するものであり、吸音材１０を取り付ける直前の状態をモデル的に示している。図１において、１はトレッド部、２はサイドウォール部、３はビード部であり、左右一対のビード部３、３間には、少なくとも１層のカーカス層から形成されるカーカス４が配置されている。カーカス層は複数本のカーカスコードを含み、カーカス４はビード部３でビードコア５の廻りにタイヤ内側から外側に折り返されている。６はビードフィラーである。

カーカスコードとしては、有機繊維コードを用いることが好ましいが、特に、本発明が磁力を用いて吸音材をタイヤ内周面に取り付けるものであるので、スチールコードをカーカスに使用することも好ましい。

トレッド部１において、カーカス４の外周側には、少なくとも１層のスチール製などの金属製のベルトコードを含む複数層のベルト層７が埋設されている。ベルト層７の外周側には少なくとも１層のベルトカバー層８が配置されている。ベルトカバー層８は、ベルト層７の全域を覆うベルトカバー層８Ａ（フルカバー）と、ベルト層７の両端部を局部的に覆うベルトカバー層８Ｂ（エッジカバー）とから構成されている。

吸音材１０は、磁石を用い、その磁力を金属製ベルトコードに作用させて吸着させ、タイヤ内周面に密着させて固定をする。吸音材は、多孔質構造を有していて吸音効果を有するものであり軽量なものである。その多数の連続気泡を有する多孔質構造に基づき、所定の吸音性能を発揮することができる。吸音材をなす多孔質材料としては、発泡ポリウレタンを用いるのがよく、中でも比重（密度）が２０〜２５ｋｇ／ｍ^３ のものを使用するのがよい。成形体としての吸音材の厚さは吸音効果や作業のしやすさから５〜４０ｍｍが好ましく、より好ましくは１０〜４０ｍｍである。吸音材の幅は５０〜３００ｍｍが好ましく、より好ましくは１５０〜３００ｍｍである。また、その単位面積当たりの重量は０．２〜０．７５ｋｇ／ｍ^２ の範囲内となるように成形するのがよい。重量がこれよりも大きくなると磁力による吸着取付けが難しくなる。

吸音材を磁力により取り付ける吸着力は、２〜１２ｋＮ／ｍ^２ の範囲内であることが、使用中に吸音材が落下することや重量の大きな増加を招かないので好ましい。特に、吸着力が２ｋＮ／ｍ^２ の未満のときは、吸音材の自重により使用中（特に停車中）に吸音材が落下することが考えられ、その場合、タイヤのユニフォーミティが悪化するので好ましくない。吸着力は、吸着力＝全磁石の合計吸着力／吸音材の面積の数式で求められる値である。

図１に示したように、吸音材１０の幅ＷＡは、磁力による吸着作用を効果的に作用させる上で、ベルト層７のタイヤ幅方向最大幅ＷＢの５０〜１００％であることが好ましい。

吸音材１０を磁力を利用してベルトコードに吸着させるには、吸音材１０に磁性を持たせることで行うことができ、例えば、図５（ａ）〜（ｄ）に吸音材１０の各種態様のタイヤへの装着面を示したように、吸音材１０に凹部を設けて該凹部にマグネットシートなどの磁石１１を埋設させて接合し吸音材と磁石を一体化する方法、あるいは吸音材のタイヤ外周方向の面の全体もしくは一部にマグネットシートを貼り合わせる方法、あるいは、吸音材の製造時にその内部に磁石の粉をまぶす方法などにより行うことができる。中では、吸音材のタイヤ外周方向の面の全体もしくは一部にマグネットシートを貼り合わせる方法が簡便で好ましく、所謂フレームラミネートによって加工をするのが好ましい。図５（ａ）、（ｄ）のようにタイヤ周方向（吸音材の周方向）に連続して磁石１１が存在するようにして構成すると、ベルトコードへの吸着力はより安定するので好ましく、図５（ｂ）、（ｃ）のようにタイヤ周方向（吸音材の周方向）に断続して磁石１１が存在するようにして構成すると、全体の柔軟さに優れ、取付けの容易さや各種寸法へのフィット性の点で優れる。特に、図５（ｂ）、（ｃ）の場合、磁石の幅（最大幅）と磁石同士の間隔（最小幅）は、磁力と柔軟性の兼ね合いから、前者が２０ｍｍ〜４５ｍｍ、後者が３ｍｍ〜１０ｍｍの範囲内にするのがよい。

また、本発明の低騒音空気入りタイヤは、カーカスが、タイヤ幅方向に分断された分断部を有した構造の空気入りタイヤにも、特に好適に採用され得るものである。

カーカスが分断された空気入りタイヤは、全体の軽量化や乗り心地の改善するものとして知られている（特開２００８−３７２６５号公報、特開２００８−３７２６６号公報、特開２００８−２７９８２０号公報など）。このような構造の空気入りタイヤは、カーカスが分断されてトレッドの中央部領域で存在していない構造であるので、カーカスを中間に介さないので、直接的に吸音材の持つ磁力をベルトコードに作用させることになり吸着力がより強くなるからである。

その構造のモデルを図２に示した。カーカス４がタイヤ幅方向に幅ＷＣで分断部を有し、タイヤ内面はカーカス４が分断されている分、タイヤ周方向に連続した凹面を有することなり、該凹面に吸音材を配置することができる。そのため、吸音材の取付けをより安定したものにできる。

タイヤ幅方向におけるカーカスの分断部の幅ＷＣは、ベルト層のタイヤ幅方向の最大幅ＷＢの５０〜９０％であることが好ましい。ベルト層の存在する領域以外で分断されていると耐久性が低下するからである。そして、吸音材の最大幅ＷＡは、分断部の幅ＷＣの５０〜１００％とすることが好ましく、前述したように厚さは１０〜４０ｍｍであることが好ましい。

吸音材は、その子午線断面の形状が凸形を呈していてもよく、その凸部の出ている部分が、タイヤ内面の凹部の凹んだ箇所に嵌って取り付けられていてもよい。すなわち、凹部には吸音材の少なくとも一部が嵌って取り付けられていればよく、安定して取り付ける上で好ましいものである。

吸音材を磁力により取り付ける吸着力は、前述のように２〜１２ｋＮ／ｍ^２ の範囲内であることが好ましいが、該吸着力を得る上で、本発明者らの検討によれば、吸音材に取り付ける磁石は磁力の残留磁束密度Ｂｒで０．１８〜１．５Ｔであるものを用いることが好ましい。

代表的な磁石の吸着力は、残留磁束密度Ｂｒ（Ｔ）で示せば表１のとおりであり、この表１に記載した磁石は本発明に採用することができる。中では、ネオジボンドやネオジム、サマコバなどが、高い磁力を実現できる点で本発明に好適に使用できる磁石と言える。磁石は、シート状でかつ可撓性を有したもの、例えばマグネットシートと称される態様のものなどを用いることも好ましい。

以下、実施例により本発明の具体的構成、効果について説明する。

実施例１〜２、比較例１
タイヤ騒音低減装置として、以下の実施例１、実施例２、比較例１の合計３種のものを製作した。

吸音材は、帯状の多孔質物質として発泡ポリウレタン（厚さ１５ｍｍ）を用意し、それぞれタイヤサイズ２２５／４５Ｒ１８の空気入りタイヤのトレッド内周面に装着し、リム組して、以下のロードノイズ騒音テスト、ユニフォーミティテスト、走行耐久性テストを行い評価した。

吸音材の取付け方法や仕様は、表２中に記載したとおりである。

実施例１と同２で使用した磁石は、吸着力（吸着力＝全磁石の合計吸着力／吸音材の面積）がいずれも５ｋＮ／ｍ^２ のものであり、図５（ｃ）の態様で使用した。比較例１のものは、樹脂製弾性バンドで吸音材を固定した。

表２からわかるように、本発明の低騒音空気入りタイヤは、ロードノイズ騒音テスト、ユニフォーミティテスト、走行耐久性テストのいずれにおいても優れていることがわかる。

（１）吸着力
吸着力は、吸音材の全体と全磁石から、吸着力＝全磁石の合計吸着力（ｋＮ）／吸音材の面積（ｍ^２ ）の数式により絶対値として求めた。
（２）磁束密度
テスラメーターＧＸ−１００（商品名、日本電磁測器株式会社製）を用いて測定した。
（３）ロードノイズ騒音
粗い路面を有するテストコースを５０ｋｍ／ｈで実車走行させ、車内音を計測した。評価結果は逆数をもって評価し、従来タイヤの値（逆数）を基準（１００）とする指数値で表した。この指数が大きいほどロードノイズが小さく優れていることを表している。
（４）ユニフォーミティ（ＬＦＶ）
各試験タイヤをリムサイズ１８×８Ｊのリムに装着し、ＪＡＳＯＣ６０７に準拠し、ユニフォーミティ測定試験器に取付け、そのＬＦＶを測定した。測定した結果を従来タイヤを１００とする指数値を基準として評価した。この数値が小さいほどユニフォーミティ（ＬＦＶ）が優れていることを表している。
（５）走行耐久性
各試験タイヤをリムサイズ１８×８Ｊのリムに装着し、空気圧２４０ｋＰａにして、ドラム径１７０７ｍｍの試験機にて速度を８２ｋｍ／ｈとし、最大荷重の８８％から２時間毎に１３％ずつ荷重を増加させて３２時間走行した後、多孔質吸音材の損傷程度を評価した。評価した結果を従来タイヤを１００とする指数値で表した。この数値が大きいほど走行耐久性に優れている。

１：トレッド部
２：サイドウォール部
３：ビード部
４：カーカス
５：ビードコア
６：ビードフィラー
７：ベルト層
８：ベルトカバー層
９：インナーライナー
１０：吸音材
１１：磁石
ＷＡ：タイヤ幅方向における吸音材の幅
ＷＢ：ベルト層のタイヤ幅方向の最大幅
ＷＣ：タイヤ幅方向におけるカーカスの分断部の幅

Claims (8)

1. 複数のコードを含む少なくとも１層のカーカス層から形成されるカーカスと、少なくとも１層の金属製のベルトコードを含むベルト層を有して形成される空気入りタイヤにおいて、磁力により、多孔質材料からなる吸音材をタイヤ内周面に取り付けたことを特徴とする低騒音空気入りタイヤ。
2. 前記磁力が、吸着力２〜１２ｋＮ／ｍ^２ であることを特徴とする請求項１記載の低騒音空気入りタイヤ。
3. 前記吸音材の幅ＷＡが前記ベルト層のタイヤ幅方向の最大幅ＷＢの５０〜１００％であり、該吸音材の厚さが１０〜４０ｍｍであることを特徴とする請求項１または２記載の低騒音空気入りタイヤ。
4. 前記カーカスが、タイヤ幅方向に分断された分断部を有し、タイヤ幅方向における分断部の幅ＷＣが前記ベルト層のタイヤ幅方向の最大幅ＷＢの５０〜９０％であることを特徴とする請求項１または２記載の低騒音空気入りタイヤ。
5. 前記分断部の位置に前記吸音材が配置されていることを特徴とする請求項４記載の低騒音空気入りタイヤ。
6. 前記分断部により形成された凹部に、前記吸音材の少なくとも一部が嵌って取り付けられていることを特徴とする請求項４または５記載の低騒音空気入りタイヤ。
7. 前記吸音材の最大幅ＷＡが前記分断部の幅ＷＣの５０〜１００％であり、厚さが１０〜４０ｍｍであることを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の低騒音空気入りタイヤ。
8. 前記磁力の残留磁束密度Ｂｒが０．１８〜１．５Ｔであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の低騒音空気入りタイヤ。

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