JP2013252741A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤを損傷させることなく、走行時のノイズの発生を効果的に抑制することができ、安価に加工可能とする。
【解決手段】タイヤの内周面とホイールのリム２の外周面とで構成される空洞３内に配置され、環状につながる筒状のノイズ低減部材４を備える。ノイズ低減部材４は、少なくとも一部が伸縮可能な伸縮部１７で構成されることにより、タイヤ１の回転速度に応じて径方向に拡縮可能であるように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は空気入りタイヤに関するものである。

従来、空気入りタイヤとして、例えば、特許文献１〜４に記載のものがある。

特許文献１には、タイヤ内腔に、内径がリム径よりも大きい環状の弛みバンドからなる静音具を配した点が記載されている。

特許文献２には、タイヤの内周面とリムの外周面とで囲まれた空洞内に、タイヤ及びリムのいずれにも拘束されることなく自由に移動することができる多孔質の吸音体を配設した点が記載されている。

特許文献３には、タイヤの空洞に、非通気性材料により立体状に形成され、少なくとも一面が空気遮蔽面で形成された空気攪乱体を転動可能に収容した点が記載されている。

特許文献４には、追加の層１０の縁部をタイヤ構造体に結合し、残りの部分をタイヤの空洞内に膨出可能とした構成が記載されている。

しかしながら、前記いずれの構成であっても、単純に吸音したり、空洞内の空気を乱したりするだけでノイズを低減しているに過ぎない。このため、タイヤの回転速度に応じて発生するノイズのタイプが相違したとしても、必ずしも適切に対応することができない。

特に、特許文献１から３では、タイヤの空洞内で、静音具、吸音体、あるいは、空気攪乱体が自由に移動可能な構成となっているため、これらがタイヤの内周面に衝突してタイヤを損傷する恐れがある。

また、特許文献３では、追加の層１０をタイヤ構造体に結合するための工程が必要であり、加工が困難で、コストアップを招来する。

特開２００１−２３９８０４号公報 特開平７−５２６１６号公報 特開２００１−１８６０８号公報 特開２００８−２８５１５６号公報

本発明は、タイヤを損傷させることなく、走行時のノイズの発生を効果的に抑制することができ、安価に加工することができるノイズ低減部材を備えた空気入りタイヤを提供することを課題とする。

本発明は、前記課題を解決するための手段として、
空気入りタイヤを、
タイヤの内周面とホイールのリムの外周面とで構成される空洞内に配置され、環状につながる筒状のノイズ低減部材を備え、
前記ノイズ低減部材は、少なくとも一部が伸縮可能な伸縮部で構成されることにより、前記タイヤの回転速度に応じて径方向に拡縮可能であるように構成したものである。

この構成により、タイヤが低速回転している場合、ノイズ低減部材は収縮状態となって、その内周がリムの外周面すなわちホイールに直接接触する。このため、ノイズ低減部材で、ホイールの振動を吸収して他の部分への伝播を抑制することができる。

また、空洞内に、平均管長の相違する複数の環状通路を形成することができる。したがって、空洞共鳴音が発生した場合、各環状通路でピーク値の異なる空洞共鳴音をそれぞれ発生させることができる。この結果、各空洞共鳴音のピーク値を単一の環状通路の場合に比べて小さくすることができる。

なお、ノイズ低減部材は拡縮するので、リムの外周に装着する際、外径方向に拡張させて簡単に取り付けることができる。

前記ノイズ低減部材の伸縮部は蛇腹状又はスパイラル状とするのが好ましい。

この構成により、簡単かつ安価に製作することができる。蛇腹状又はスパイラル状とすることで、複数の凹凸が形成され、リムに接触する場合には振動の吸収効果を発揮しやすくなり、リムから離れた場合には吸音効果を発揮しやすくなる。

前記ノイズ低減部材を複数備えるようにしてもよい。

この構成により、さらに環状通路の数を増やすことにより、空洞共鳴音のピーク値をより一層分散させてノイズを低減することができる。

前記ノイズ低減部材は開口を有するのが好ましい。

この構成により、さらに吸音及び消音効果を高めることができ、空洞共鳴音のピーク値をさらに低減することが可能となる。

前記ノイズ低減部材は、前記タイヤの回転速度が基準値以下であれば内径方向に収縮することにより、前記リムの外周面に接触するようにすればよい。

この構成により、振動による影響が大きくなる基準値以下の回転速度で、ノイズ低減部材による振動吸収機能を発揮させることができる。

前記ノイズ低減部材は、前記リムの外周面に接触する部分の少なくとも一部が吸音材料からなるのが好ましい。

この構成により、より一層吸音効果を高めることができる。

前記ノイズ低減部材は、前記タイヤの回転速度が想定最大値で、前記タイヤの内周面に接触しないのが好ましい。
この場合、ノイズ低減部材の平均管長は、タイヤの中心周長以下とするのが好適である。

前記ノイズ低減部材は、筒状部と伸縮部を周方向に交互に配置するのが好ましい。

特に、前記筒状部を前記伸縮部の１／２以下の割合で３箇所以上に配置するのが好適である。

この構成により、筒状部と伸縮部とをバランス良く配置することができ、筒状部による吸音作用と、伸縮部によるホイールの振動吸収作用とを、十分に発揮させることができる。

前記ノイズ低減部材は、前記タイヤの内面幅の１／３以下の幅方向を有するのが好ましい。

前記筒状部の断面形状は、前記タイヤの幅方向及び径方向に線対称に位置する、多角形、又は、円形であるのが好ましい。

この構成により、ノイズ低減部材の拡縮を、周方向で偏りのない安定した状態で行うことができる。

本発明によれば、空洞内に伸縮可能な環状につながる筒状部からなるノイズ低減部材を配置するようにしたので、タイヤが低速回転している場合にはリムの外周面に接触してホイールの振動を吸収することができ、タイヤが高速回転している場合には平均管長の相違する複数の環状通路を形成して空洞共鳴音のピーク値を分散させ、ノイズを低減することができる。

（ａ）は本実施形態に係る空気入りタイヤ及びリムの一部を示す横断面概略図、（ｂ）はその空気入りタイヤの全体を示す縦断面概略図である。 （ａ）は図１の空気入りタイヤが基準速度以上で回転した状態を示す横断面図、（ｂ）はその空気入りタイヤの全体を示す縦断面概略図である。 （ａ）はノイズ低減部材のない空気入りタイヤに於ける環状通路を示す説明図、（ｂ）はノイズ低減部材を備えた空気入りタイヤに於ける環状通路を示す説明図である。 （ａ）は図３（ａ）の環状通路内での共鳴周波数の１サイクルを示す説明図、（ｂ）は図３（ｂ）のノイズ低減部材及びその周辺で構成される２つの環状通路内での共鳴周波数の１サイクルを示す説明図である。 （ａ）は図３（ａ）の空気入りタイヤで発生するノイズの周波数とその音圧レベルの関係を示すグラフ、（ｂ）は図３（ｂ）の空気入りタイヤで発生するノイズの周波数とその音圧レベルの関係を示すグラフである。 （ａ）は図１に示す空気入りタイヤの伸縮部の他の例を示す説明図、（ｂ）は（ａ）の伸縮部内に配置可能なコイルスプリングの概略図である。 （ａ）図１に示す空気入りタイヤの伸縮部の他の例を示す説明図、（ｂ）は（ａ）の伸縮部内に配置可能なコイルスプリングの概略図である。

以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。

図１は、本実施形態に係る空気入りタイヤ１（以下、単にタイヤ１と記載する。）をホイールのリム２に装着した状態を示す断面図である。タイヤ１の内周面とリム２の外周面とによって形成される空洞３内には、ノイズ低減部材４が配置されている。

タイヤ１は、図１（ａ）に示すように、リム２に装着される両側のビード部５と、各ビード部５から延びるサイドウォール部６と、サイドウォール部６を繋ぐトレッド部７とで構成されている。ビード部５には、リム２に対してタイヤ１を嵌合させるためのビードコア８が設けられている。ビードコア８にはカーカス９の両端部が係止されている。カーカス９はサイドウォール部６及びトレッド部７の内面側に形成されている。カーカス９とトレッド部７のトレッド面との間には、補強用のベルト層１０が形成されている。

リム２は、図１（ａ）に示すように、タイヤ１を保持するリム部１１と、その内周側のディスク部１２とで構成されている。リム部１１は両側のフランジ部１３からハンプ１４を介してウェル１５へと繋がっている。ウェル１５の外周面が、ノイズ低減部材４が圧接可能なリム２の外周面を構成している。

ノイズ低減部材４は、図１（ｂ）に示すように、環状につながる筒状の連続部材で構成されている。連続部材は、複数の筒状部１６と伸縮部１７を交互に配置したものである。筒状部１６は、織物、不織布、多孔質材料、樹脂材料等、種々の材料で形成することができるが、軽量であるのが好ましい。伸縮部１７は、筒状部１６と同様に、織物、不織布、多孔質材料、樹脂材料等、種々の材料で形成することができ、適宜、形状や材質を選択、あるいは、他の部材を付属することにより収縮するように弾性変形可能となっている。

図１（ｂ）に示すノイズ低減部材４では、筒状部１６は樹脂材料を成形加工することによりリム２の外周面に沿って湾曲した形状に形成されている。そして、筒状部１６は、伸縮部１７が収縮した状態で、内周部がリム２の外周面に当接する。この場合、筒状部１６の内周部は、リム２の外周面に線接触してもよいが、面接触するように形成すると、接触状態を安定させることができる点で好ましい。また、筒状部１６は、リム２の外周面との接触状態で、図１（ａ）に示すように、弾性変形するように構成してもよいが、図２（ａ）に示すような断面略円形の状態を維持可能な構成とすることも可能である。なお、リム２の外周面には、筒状部１６のみが接触する、伸縮部１７のみが接触する、あるいは、両方が接触する構成のいずれでも採用することができる。

また、伸縮部１７は、図６（ａ）に示すように、樹脂又は合金を蛇腹状に形成したもので、収縮するように弾性変形可能に構成されている。伸縮部１７を弾性変形させる構造としては、例えば、伸縮部１７の内面に、図６（ｂ）に示すコイルスプリング１８を一体化したものが挙げられる。また、伸縮部自体を弾性材料で形成してもよい。この場合、伸縮部１７の表面（内周面、外周面、あるいは、その両方）に樹脂コーティングを施して弾性力を高めるようにするのが好ましい。

前記構成のノイズ低減部材４は、伸縮部１７を伸張させて外径方向に弾性変形させることにより、簡単にリム２の外周に装着することができ、加工コストを低減することが可能となっている。

そして、車両を走行させると、タイヤ１の回転速度が増大するが、予め設定した基準速度以下で回転している間は、ノイズ低減部材４に作用する遠心力に比べて伸縮部１７による弾性力が勝り、円筒部１６及び伸縮部１７がリム２の外周面に接触した状態を維持する。これにより、ノイズ低減部材４で、ホイールでの振動を吸収して他の部分に伝播することを防止することができる。特に、伸縮部１７が蛇腹状に形成されているので、その振動吸収能力が高く、車内へのノイズの伝播を確実に防止することができる。

ところで、車両走行時、タイヤ１のトレッド面に路面の小突起が衝突すると、空洞共鳴音が発生するが、そのｉ次共鳴周波数ｆｉは次式で表される。

前記空気入りタイヤ１では、図３（ａ）に示すノイズ低減部材４を備えないものと異なり、図３（ｂ）に示すように、空洞３内がノイズ低減部材４によって通路が２分割されている。すなわち、ノイズ低減部材４内の第１環状通路と、その周囲の断面ドーナツ状の第２環状通路とに２分割されている。そして、図４（ｂ）に示すように、各環状通路の平均周長Ｌ１，Ｌ２は相違している（図３（ａ）の空気入りタイヤ１では、図４（ａ）に示すように、単一の環状通路であり、平均周長はＬ）。したがって、図５（ｂ）に示すように、空洞共鳴音の共鳴周波数は２分割され、それぞれのピーク値は低減される。つまり、図５（ａ）に示す図３（ａ）に示す空気入りタイヤ１に比べてピーク値を低減し、車内に伝播するノイズを抑制することが可能となる。

その後、タイヤ１の回転速度が増大し、前記基準速度を超えれば、ノイズ低減部材４に作用する遠心力が大きくなって伸縮部１７による弾性力に勝り、図２（ａ），（ｂ）に示すように、円筒部及び伸縮部１７がリム２の外周面から離れ、前記両環状通路の平均周長が変化することがある。この場合でも、前記同様に、共鳴周波数のピーク値を２分割することができ、ピーク値を低減することにより車内へのノイズの伝播を抑制することが可能となる。

次のような種々の形態のノイズ低減部材４について、ノイズの発生、損傷具合を調べた結果を示す。ここでは、周波数帯域として、１６０Ｈｚ帯域と、２５０Ｈｚ帯域と（周波数帯域幅は共に１／３オクターブバンド）を使用し、車両速度を時速２０ｋｍと８０ｋｍで走行した場合の車内のノイズを測定した。また、タイヤ１の内面及びノイズ低減部材４の損傷の有無について目視により検査した。

なお、以下に記載されるタイヤ１の中心位置は、図１（ａ）に示すように、空洞３の横断面の重心位置、すなわち、空洞３の断面幅の中心線と断面高さの中心線の交点を意味する。また、タイヤ１の平均（中心）周長ＣＬは次式で求めた。

実施例１では、断面六角形の筒状部１６と伸縮部１７とを８個ずつ周方向に交互に配置し、最大周長をタイヤ１の平均（中心）周長とした。
比較例１では、ノイズ低減部材４の全体を伸縮部１７で構成した。
比較例２では、ノイズ低減部材４の全体を筒状部１６で構成し、その中心周長をリム２の外周面の周長とした。
比較例３では、ノイズ低減部材４の全体を筒状部１６で構成し、その中心周長をタイヤ１の平均（中心）周長とした。
比較例４では、実施例１の筒状部外径側に開口を形成した。開口は、直径５ｍｍで円周上に等間隔で２箇所に配置した。但し、形成する開口は、共鳴器として−３ｄＢを達成できるものとした。
比較例５では、実施例１の筒状部１６及び伸縮部１７の断面形状を円形とした。
比較例６では、実施例１の最大周長をタイヤ１の平均（中心）周長よりも大きくした。

表１に示す実験結果から明らかなように、実施例１で最もノイズの発生を抑制できた。また、タイヤ１の内面やノイズ低減部材４の損傷もなかった。

なお、本発明は、前記実施形態に記載された構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。

前記実施形態では、伸縮部１７を蛇腹状に形成したが、スパイラル状に形成することも可能である。例えば、伸縮部１７を、図７（ａ）に示すように、樹脂又は合金をスパイラル状で、それ自身で収縮するように弾性変形可能な構成とすればよい。また、伸縮部１７を、樹脂又は合金をスパイラル状に形成した胴体と、その内面に接着等により一体化したスパイラル状のコイルバネ１８とで構成してもよい。また、図示しないが伸縮部１７の内周又は外周にゴムバンド等の環状の弾性部材を配置し、内径側に収縮させるようにすることも可能である。

また、前記実施形態では、ノイズ低減部材４は空洞３内に１つだけ設けるようにしたが、複数（例えば、２個）設けることも可能である。この構成によれば、環状通路の数をさらに増やして空洞共鳴音のピーク値をさらに分散させることができ、より一層、ノイズの発生を抑制することが可能となる。

また、前記実施形態では、ノイズ低減部材４は環状に繋がる筒状としたが、その横断面形状は前記実施例に記載した六角形、円形のほか、四角形、三角形等、種々の形態を取ることができる。

また、前記実施形態では、ノイズ低減部材４には開口は形成しなかったが、外径側壁面には開口を形成することも可能である。これにより、吸音及び消音効果を高めることができる。
形成する開口の形状は、円形、四角形等、種々の形状を採用することができ、その数は少なくとも１箇所にあればよいが、１２箇所以下とする必要があり、２箇所であるのが最も好ましい。
また、開口の大きさは、ノイズ低減部材４のタイヤ高さ方向の厚み（空気層：図２（ａ）参照）に対して１／５以下、好ましくは、１／１０〜１／１６である（例えば、ノイズ低減部材４の横断面が円形である場合、その直径の１／５以下、好ましくは、１／１０〜１／１６となる。）

また、前記ノイズ低減部材４には、吸音材料を設けるようにするのが好ましい。吸音部材としては、ウレタン、スポンジ等の吸音性に優れた材料を使用し、ノイズ低減部材４に貼着すればよい。貼着位置は、ノイズ低減部材４の内周側、外周側等、いずれの位置であってもよいが、内周側とすることにより、さらに吸音効果を発揮させることができる。

また、前記実施形態では、筒状部１６と伸縮部１７を周方向に交互に配置するようにしたが、筒状部１６の占有空間をノイズ低減部材４の全体の１／２以下とし、３箇所以上とすればよい。筒状部１６の占有空間をノイズ低減部材４の全体の１／２以下、すなわち、筒状部１６に比べて伸縮部１７の割合を大きくすることにより、速度の変動に対する対応性を確保することができる。また、筒状部１６を３箇所以上とすることにより、各筒状部１６がリム２の外周面に接触した状態を安定させることができる。

また、前記実施形態では、ノイズ低減部材４の幅寸法については特に記載しなかったが、タイヤ１の内面幅の１／３以下とするのが好ましい。これは、ノイズ低減部材４が外径側に伸張したときに、タイヤ１の内面と接触することを防止するためである。

１…タイヤ
２…リム
３…空洞
４…ノイズ低減部材
５…ビード部
６…サイドウォール部
７…トレッド部
８…ビードコア
９…カーカス
１０…ベルト層
１１…リム部
１２…ディスク部
１３…フランジ部
１４…ハンプ
１５…ウェル
１６…筒状部
１７…伸縮部
１８…コイルスプリング

Claims (8)

1. タイヤの内周面とホイールのリムの外周面とで構成される空洞内に配置され、環状につながる筒状のノイズ低減部材を備え、
   前記ノイズ低減部材は、少なくとも一部が伸縮可能な伸縮部で構成されることにより、前記タイヤの回転速度に応じて径方向に拡縮可能であるように構成したことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記ノイズ低減部材の伸縮部は蛇腹状又はスパイラル状としたことを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記ノイズ低減部材を複数備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記ノイズ低減部材は、前記筒状部に開口を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記ノイズ低減部材は、前記筒状部と前記伸縮部を周方向に交互に配置したことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
6. 前記筒状部を前記伸縮部の１／２以下の割合で３箇所以上に配置したことを特徴とする請求項５に記載の空気入りタイヤ。
7. 前記ノイズ低減部材は、前記タイヤの内面幅の１／３以下の幅方向を有することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
8. 前記筒状部の断面形状は、前記タイヤの幅方向及び径方向に線対称に位置する、多角形、又は、円形であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。