JP2013536783A5 - - Google Patents

Description

タイヤ空洞共鳴音アブソーバ

本発明は、タイヤ空洞共鳴音アブソーバ（tyre cavity noise absorber）並びにタイヤ空洞共鳴音アブソーバを備えたホイール及びタイヤのアセンブリ（wheel and tyre assembly）に関するものである。

空気で膨らまされた空気式の（pneumatic）ホイール及びタイヤのアセンブリは、音響共鳴を引き起こす（acoustically resonant）トロイダル構造体（toroidal structure）であり、自動車用のホイールの場合、空洞部の周波数は典型的には２００Ｈｚ程度である。大粒の石を含んだコンクリートやアスファルト等の粗い路面（coarse road surface）上を自動車で走行することにより、空気が充填されたトールス（torus）内に定常波（standing wave）が発生すると、共振が発生する。発生した空洞共鳴音は、空気により伝搬する、または、構造を伝搬する経路で、車両の内部に伝達される。発生する共鳴音の大きさ（amplitude）は、車両の乗客が乗り心地を悪く感じさせるのに十分であり、車両の知覚品質（perceived quality）を下げてしまうかもしれない。

タイヤ空洞共鳴音は、駆動関数（forcing function）、伝達関数（transfer function）または応答関数（response function）を変えることにより制御することが可能である。典型的に、最も効果的な処置は、駆動関数に関するもの、すなわち、タイヤ空洞自体に関するものである。このために、定常波が形成されることを防ぐために空洞の空間を分割することで、または、音響減衰材によって定常波のエネルギを吸収することで空洞共鳴を減衰させる、空洞共鳴音アブソーバを空気式のタイヤに導入することが知られている。

従来のタイヤ空洞共鳴音アブソーバは、多くの不利な点を有している。いくつかのものは、タイヤの周壁部（circumferential wall）内に取り付けられている。この位置に取り付けられていると、コストの低減及び車両の重量の軽量化のために、予備のホイールの代わりに昨今備えることが増加している、液体パンク補修システム（liquid puncture repair systems）を展開する（deployment）場合の妨げになる。その他のものは、ホイールの外側に取り付けられ、この位置に取り付けられていると、ホイールにタイヤを嵌め込む工程において妨げになる。また、高速回転時におけるアブソーバの耐久性及び安定性にも課題がある。

本発明の目的は、これらの課題のうちいくつか、または、全てを解決するためのものである。

本発明の第１の実施の形態によれば、タイヤ空洞共鳴音アブソーバであって、吸音材本体（a body of sound absorbing material）と、支持部（support）とを備え、支持部は、タイヤ空洞共鳴音アブソーバがタイヤの空洞内に取り付けられ、且つ、タイヤが静止した状態である場合に、タイヤの内周壁部（inside circumferential wall）から間隔を空けた位置に吸音材本体を支持するために、タイヤの内壁（inside wall）と接触することを特徴とするタイヤ空洞共鳴音アブソーバが提供される。

吸音材本体をタイヤの内周壁部から間隔を空けた位置に支持することで、パンク補修液（liquid puncture repair）を展開することが容易になる。

支持部は、単一の構造体（structure）であってもよく、また、複数の構造体から構成されていてもよい。支持部は、タイヤの内側壁部及び／または内周壁部（inner circumferential wall）と接触するように構成されていてもよい。パンク補修液の展開の妨げとならないようにするため、支持部は、タイヤの内周壁部と接触する箇所において、タイヤの内周壁部の表面積のごく一部、例えば、５％未満、望ましくは１％未満と接触することが望ましい。支持部は、タイヤの内周壁部と吸音材本体との間に位置するように配置されていてもよい。支持部は、液体を吸収しないものであることが望ましい。支持部は、実質的にソリッドな（solid）プラスチック材料から形成されていてもよい。

支持部は、吸音材本体と別体であってもよく、一体であってもよい。支持部は、弾力性を有していてもよい（resilient）。ある配置においては、支持部は、タイヤが回転することにより発生する遠心力の作用により、吸音材本体を、タイヤの内周壁部に向かって移動させ、タイヤの回転が遅くなる、または、停止すると、吸音材本体をタイヤの内壁から間隔を空けた位置に戻すことを可能にする。

ある実施の形態においては、支持部は、弾力性を有する変形可能なメッシュ部（mesh）を備えている。メッシュ部は、プラスチック材料から形成されていてもよい。メッシュ部は、リングを形成してもよい。リングの両サイドにあるメッシュ部の自由縁部（free edges）は、材料、例えば、プラスチック材料を細長くしたもの（strip）から形成されたリング部に接続されていてもよく、弾力性を有し、変形可能であってもよい。リング部の縁部が、リング部が配置されるタイヤの内周壁部と接触するように、リング部の外周面は、凹んで（concave）いてもよい。

他の実施の形態においては、支持部は、変形可能な複数の脚部（legs）を備えてもよい。複数の脚部は、弾力性を有していてもよい。複数の脚部は、細長くてもよい（elongate）。複数の脚部は、プラスチック材料から形成されていてもよく、メッシュ部の一部、または、広げられた複数の脚部からなるアレンジメント（sprayed arrangement of legs）を形成してもよい。他の実施の形態では、支持部の構造は、吸音材本体の外側表面に配置された複数の足部を備えてもよい。さらに他の実施の形態では、支持部の構造は、吸音材本体の外側表面に配置された１つのまたは複数の隆起部（ridges）を備えてもよい。隆起部は、吸音材本体の両周縁部にそれぞれ配置され、２つ備えられていてもよい。

吸音材本体は、発泡プラスチック（foamed plastics）から作られていてもよい。適切な他のどのような音響減衰材料（acoustic damping material）を用いてもよい。吸音材本体は、可撓性（flexible）を有していてもよく、典型的には、弾力を有する可撓性を有していてもよい。吸音材本体は、断面が略環状（annular）であってもよく、且つ、形状が略トロイダル型であってもよい。吸音材本体は、タイヤが所定の回転速度を超えて回転する場合、変形または支持部を取り込む（absorbing）ことで、取り付けられているタイヤの内周壁部を支えるために広がる（expand）ように構成されていてもよい。パンク補修液が吸音材本体を通過して流れることを許容するために、吸音材本体には、複数の孔部（apertures）が貫通して形成されていてもよい。複数の孔部は、トロイダル型の吸音材本体を貫通していてもよい。吸音材本体は、カバーを備えていてもよい。カバーは、布地（fabric）から形成されていてもよい。

タイヤ空洞共鳴音アブソーバは、ホイール及びタイヤのアセンブリに取り付けられた場合に、ホイールとの間に間隔を空けて配置されるようにすることが望ましい。

本発明をはっきりと理解するために、本発明の実施の態様を、例として、添付の図を参照して示す：

本発明による第１の実施の形態のタイヤ空洞共鳴音アブソーバの透視図である。 ホイールが静止した状態の、図１に示したタイヤ空洞共鳴音アブソーバを嵌め込んだホイール及びタイヤのアセンブリの一部の断面図である。 図２に対応する、ホイールが回転している状態を示す図である。 本発明による第２の実施の形態のタイヤ空洞共鳴音アブソーバの透視図である。 図４に示したタイヤ空洞共鳴音アブソーバを嵌め込んだホイール及びタイヤのアセンブリの一部の断面図である。 本発明による第３の実施の形態のタイヤ空洞共鳴音アブソーバの透視図である。 図６に示したタイヤ空洞共鳴音アブソーバの支持体の透視図である。 本発明による第４の実施の形態のタイヤ空洞共鳴音アブソーバの透視図である。

図１乃至図３を参照すると、タイヤ空洞共鳴音アブソーバは、全体的にトロイダル型の吸音材本体１から構成されている。吸音材本体は、弾力のある可撓性の連続気泡（open celled foamed）のポリエチレン材料からなり、ちぎれる可能性のある発泡材料（foamed material）のいかなる部分をも規制する（contain）ように、伸縮可能な（stretchable）布地のカバー内に配置されている。他の適切な材料を用いてもよい。吸音材本体の軸断面（axial cross-section）は、略環状であり、吸音材本体の径断面（radial cross-section）は、略矩形状である。吸音材本体は、プラスチック材料からモールドされた、全体的に円筒状の弾力性のあるメッシュ部２によって囲まれ且つその内周面に取り付けられている（joined to）。メッシュ部２は、吸音材本体に埋め込まれて、または、一部埋め込まれていてもよい。代わりに（または、さらに）、吸音材本体は、接着剤を用いて、メッシュ部に接着されていてもよい。

メッシュ部２の両自由端部は、吸音材本体１の縁部を軸方向に越えて突き出ており、弾力性のあるプラスチック材料からなるそれぞれのリング部３に取り付けられている。リング部３は、吸音材本体の軸方向のそれぞれの側に１つずつ取り付けられている。メッシュ部２の外周面は、凹んでいる。

図２及び図３は、ホイール及びタイヤのアセンブリの一部の断面を示す図であり、ホイールのリム部（rim）４が空気式タイヤ５を支持している様子を示している。使用時、タイヤ空洞共鳴音アブソーバは、ホイール及びタイヤのアセンブリのタイヤ５の内部に配置されている。タイヤ空洞共鳴音アブソーバのそれぞれの側面に取り付けられているリング部３の外径は、タイヤの内径と同じまたはわずかに大きくなるように選択されている。タイヤ空洞共鳴音アブソーバは、タイヤの内部に挿入するために変形されると、形成されている材料の弾力性により、元の形状に戻ろうとする。このことにより、タイヤの両側壁（side walls）の内面がタイヤの内周面と接する部分において、リング部３がタイヤの内壁を支える（bear against）ことになる。その形状によって、メッシュ部２は、タイヤの内周面から間隔を空けた位置に吸音材本体１を支持する。

タイヤ空洞共鳴音アブソーバがこの位置に配置されることで、吸音材本体１によって妨げられることなく、タイヤの両側壁の自由端部を共に挟んで締め付けることで（pinched together）、タイヤをホイールに付勢する（urge）ことができ、タイヤをホイールに嵌め込むことができる。

吸音材本体がタイヤの内周面と間隔を空けて配置されていることで、吸音材本体１によって妨げられることなく、または、吸収されることなく、ホイールに嵌め込まれた空気注入バルブ６を通してタイヤ内に注入された液体がタイヤの内周面に沿って（around）流れることが可能であることから、パンク補修液を利用することが許容される。ソリッドなプラスチック材料からできているリング部３及びメッシュ部２は、パンク補修液を吸収することはなく、且つ、タイヤの表面と接触は最小限である。

ホイールが車両に使用されており、車両が運転状態にある場合、タイヤ空洞共鳴音アブソーバは、ホイールと共に回転する。ホイールの回転速度が速くなると、吸音材本体は、遠心力により、図３に符号７で示した方向に、径方向外向きに広がる。これにより、メッシュ部がタイヤの内周面に向かって付勢され、吸音材本体とタイヤにより挟まれた状態になる。このことにより、メッシュ部の両自由縁部が互いに対して離れるように変位し、タイヤ５の内面を横切って、リング部３が互いに対して離れるようにスライドする。ホイールの回転速度が速くなればなるほど、タイヤに対してタイヤ空洞共鳴音アブソーバを接触させる力が大きくなり、吸音材本体をタイヤに対して、よりしっかりと設置することになり、吸音材本体が力平衡（balance forces）を崩す原因となるリスクを減らすことになる。車両が速度を落として停止すると、吸音材本体１及びメッシュ部２の弾性によって、吸音材本体が、ホイール内で図２に示したほぼ元の位置に戻る。

図４及び図５を参照すると、他の実施の形態では、吸音材の発泡プラスチック材料の吸音材本体１は、細長い、略矩形状の径断面を有している。吸音材本体の外周面の周囲には、複数の足部（feet）８が分布している。複数の足部は、吸音材本体１の周囲に、軸方向に延びる４列の列に、間隔を空けて円周上に均等に配置されている。複数の足部は、略円錐台形状であり、且つ、吸音材本体の材料からモールドされている。複数の足部８を有する吸音材本体１は、一体成形されている。他の実施の形態では、複数の足部は、吸音材本体と異なる材料で形成されている。

複数の足部の列の間には、吸音材本体１を貫通して延びている、３列の略円形の複数の孔部９があいている。複数の孔部は、他の形状及び配列であってもよい。

吸音材本体１の大きさは、ホイール及びタイヤのアセンブリに取り付けられた場合に、吸音材本体が複数の足部８をタイヤの内周面と接触するように付勢し、複数の足部８によって、タイヤの内周面と吸音材本体に間隔があけられるように選択されている。吸音材本体は、径方向に比較的薄いものであるため、ホイールにタイヤを嵌め合わせる際に妨げにならない。複数の足部８は、タイヤと吸音材本体１に間隔をあけ、パンク修復液を使用することを可能にし、さらに、複数の孔部９は、タイヤ補修液が吸音材本体を通って流れ、タイヤ補修液がタイヤの内面に良好に行き渡ることを可能にしている。

ホイールが回転すると、吸音材本体は、タイヤの内面に対して、さらにしっかりと付勢され接触するようになり、よりしっかりとタイヤ空洞共鳴音アブソーバを設置することになり、吸音材本体が力平衡を崩す原因となるリスクを減らすことになる。

図６及び図７を参照すると、本実施の形態のタイヤ空洞共鳴音アブソーバは、図１乃至図３に示したものと同様の形状の吸音材本体１を含んでいる。メッシュ支持部２が備えられている代わりに、吸音材本体には、円周上に間隔を空けて配置された複数の支持部１０を備えている。支持部１０は、可撓性を有する、弾力性を有するプラスチック材料からモールドされており、一方の端部に矢じり型部（arrow head）１２を有し、他方に５つの広げられた脚部（splayed legs）１３を有するシャフト１１から構成されている。

支持部１０は、矢じり型部１２が吸音材本体の内周面から突出し、脚部１３が吸音材本体の外周面から突出するように、吸音材本体１に対して径方向に貫通して挿入されている。矢じり型部１２は、支持部が吸音材本体から引き抜かれることを防ぐ。広げられた脚部は、吸音材本体の表面から径方向の外側に向かって突出し、使用する際に、それらがタイヤ空洞共鳴音アブソーバが配置されるタイヤの内周面と接触するようになっている。支持部は、吸音材本体をタイヤの内壁から離すことになるが、遠心力を受けると、支持部の弾力性及び可撓性を有する特質（nature）から、脚部１３がさらに広がり、吸音材本体がタイヤに接触することを許容する。そして、遠心力が取り除かれるまたは弱められると、吸音材本体をほぼ元の位置に戻す。したがって、本実施の形態は、図１乃至図３に示した実施の形態と同様の利点を提供することができる。

図８を参照すると、本実施の形態のタイヤ空洞共鳴音アブソーバは、全体的にトロイダル型であり、可撓性を有し、弾力性を有するプラスチック材料からモールドされた一体成形品である。タイヤ空洞共鳴音アブソーバの外周面は、凹んでおり、タイヤ内に配置された場合に、タイヤ空洞共鳴音アブソーバが、タイヤ空洞共鳴音アブソーバの軸方向の両縁部のそれぞれに位置している隆起部１４のみによってタイヤの内周面に接触するようになっている。したがって、タイヤ空洞共鳴音アブソーバは、タイヤの内側の周壁部のみと接触するため、タイヤとの接触を最小化し、且つ、パンク補修液を利用することを可能にする。

取り付けられるタイヤとタイヤ空洞共鳴音アブソーバが接触することをさらに減らすために、タイヤ空洞共鳴音アブソーバの軸方向側は、波形状に加工されている（scalloped）。

複数の孔部９は、タイヤ補修液が吸音材本体を通って流れることを許容するために、タイヤ空洞共鳴音アブソーバを貫通して径方向に形成され、円周上に分布している。

タイヤ空洞共鳴音アブソーバは、タイヤ空洞共鳴音アブソーバが取り付けられているタイヤが回転すると、タイヤ空洞共鳴音アブソーバがタイヤの内壁に対して、より強く付勢されて接触するように、発泡材料のような弾力性を有する圧縮性の材料から形成されていてもよい。

上述の全てのタイヤ空洞共鳴音アブソーバは、ホイールに取り付けられているタイヤに取り付けられた場合、タイヤ空洞共鳴音アブソーバがホイールと間隔を空けて配置される大きさになるように大きさが定められている。

様々な実施の形態の全ては、タイヤ修復液を展開することを可能にし、同時に、タイヤをホイールに取り付けることを容易にするために、ホイールから間隔を空けることを可能にする。使用時には、望まない力平衡の崩れが生じるリスクを低減させるために、遠心力が、タイヤ空洞共鳴音アブソーバのタイヤに対する位置を決める、または、位置を改善する。発泡性の吸音材本体を布地やその他の適切なカバー（例えば、フィルム）に封入する（encapsulating）ことによって、吸音材本体からちぎれる可能性のある物（material）を規制し、ホイールのバルブと干渉する、または、その他の問題が生じることを防ぐことができる。

上記実施の態様は、例示としてのみ説明されている。添付の請求の範囲に定めたように、本発明の範囲を逸脱することなく、多くの変形例が可能である。