JP2014169060A - タイヤへのデバイス取付方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤに複数の制音具などのデバイスを取り付けるときでも、タイヤ本来の静アンバランスを低減することができるデバイスの取付方法を提供する。
【解決手段】タイヤ１０に複数のデバイス２２を取り付ける方法であって、取り付け前のタイヤ本来の静アンバランス２４を測定し、複数のデバイス２２を、当該複数のデバイスの質量に起因する静アンバランスの合力によりタイヤ本来の静アンバランスを低減する位置に取り付けるものである。
【選択図】図２

Description

本発明は、タイヤに複数のデバイスを取り付ける方法、及び、複数のデバイスを取り付けたタイヤに関するものである。

一般に、タイヤは、設計、製造、及び製造上の誤差により発生する円周方向での不均一性を有しており、該不均一性に起因する振動問題が顕在化することがある。そのうち、タイヤを回転させなくても存在するどこが重いかという静アンバランスを解消するために、タイヤの軽点位置にアンバランス修正量の大きさに相当する質量の修正パッチやバランス調整材を取り付けることが提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。このように単に静アンバランスを解消するだけであれば、軽点位置に質量体を取り付ければよい。

ところで、タイヤの高機能化に伴い、タイヤや路面の状態を知るためのセンサや、タイヤ及び空気入りタイヤ内部の空気充填部における共鳴を低減させるための制音具などのデバイスを、タイヤに複数個取り付ける必要性が高まっている。しかしながら、タイヤに対してこれらのデバイスを取り付けることは、デバイス自体の質量のため、タイヤに対して新たな静アンバランスを与えることとなり、その取り付け位置によっては、タイヤ回転時における振動を増加させる場合もある。

そのため、例えば、特許文献３には、タイヤの周方向における軽点位置を検出し、該軽点位置に対応させてタイヤ内面にタイヤ内圧警報装置を取り付けることが開示されている。また、特許文献４には、タイヤ又はホイールのデータを送信するためのトランスポンダを、タイヤの静アンバランスに対してカウンターバランスとなる方位で設置することが開示されている。これらの文献では、デバイスをタイヤの軽点位置に取り付けるものであり、取り付けるデバイスの個数が１個であれば、タイヤ本来の静アンバランスを低減することができるが、複数のデバイスを設ける場合には対応できない。

特開平１１−２５４９２１号公報 特開２００４−３１４８９５号公報 特開２００６−２９０２８３号公報 特開２００６−１０３６７３号公報

本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、タイヤに複数のデバイスを取り付けるときでも、タイヤ本来の静アンバランスを低減することができるデバイスの取付方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に係るデバイス取付方法は、タイヤに複数のデバイスを取り付ける方法であって、取り付け前のタイヤ本来の静アンバランスを測定し、複数のデバイスを、当該複数のデバイスの質量に起因する静アンバランスの合力により前記タイヤ本来の静アンバランスを低減する位置に取り付けるものである。

本発明の第２の態様に係るデバイス取付方法は、タイヤに複数のデバイスを取り付ける方法であって、同一品種の複数本のタイヤについて静アンバランスの測定を行って当該品種のタイヤについて統計的にタイヤ本来の静アンバランスの量と位置を求め、前記複数のデバイスの取り付け位置を、当該複数のデバイスの質量に起因する静アンバランスの合力により前記タイヤ本来の静アンバランスが低減される位置に決定しておき、同一品種の別のタイヤに複数のデバイスを取り付ける際に、前記複数のデバイスを、予め定められた前記取り付け位置に取り付けるものである。

本発明に係るタイヤは、複数のデバイスが取り付けられたタイヤであって、タイヤ本来の静アンバランス量をＡ［ｇｍ］とし、該静アンバランスのタイヤ周方向における位置を０［ｒａｄ］とし、ｎ個（但し、ｎは２以上の整数）の前記デバイスについて、各デバイスの質量をｂ_ｉ［ｇ］、各デバイスのタイヤ中心からの距離をｒ_ｉ［ｍ］、及び、各デバイスのタイヤ周方向における位置をθ_ｉ［ｒａｄ］として（但し、ｉ＝１〜ｎ）、下記式（１）を満たすように前記複数のデバイスが配置されたものである。

本発明によれば、タイヤ本来の静アンバランスを悪化させずに複数のデバイスをタイヤに取り付けることができる。

一実施形態に係る空気入りタイヤの一部欠截斜視図である。 同空気入りタイヤの内部構成を示す断面模式図である。 同空気入りタイヤにおける静アンバランスのベクトル図である。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。

［第１実施形態］
実施形態に係るタイヤ１０は、乗用車用空気入りタイヤである。図１に示すように、タイヤ１０は、左右一対のビード部１２，１２及びサイドウォール部１４，１４と、左右のサイドウォール部１４，１４の径方向外方端部同士を連結するトレッド部１６とを備えてなる。符号１８は、タイヤ１０が装着されるホイールのリムであり、上記ビード部１２がリム１８に係合している。そして、リム１８にタイヤ１０を嵌め込んだ組立体としたときに、タイヤ１０とリム１８との間には、空気充填空洞としての円環状のタイヤ空洞２０が形成される。

タイヤ１０には、複数のデバイス２２が取り付けられる。デバイス２２としては、例えば、タイヤや路面の状態を知るためのセンサ、タイヤの流通や使用履歴を記録するＲＦＩＤ等のチップ、タイヤ及びその空気充填空洞における共鳴を低減させるための制音具、及び、これらに付随する送受信機やバッテリーなどが挙げられる。このような機能性デバイスを複数取り付ける場合、異種のものを組み合わせて用いてもよく、同種のものを複数用いてもよい。デバイス２２の個数は、特に限定されないが、２〜１０個であることが好ましく、より好ましくは２〜５個であり、例えば、吸音器の場合、２〜４個であることが特に好ましい。

ある実施形態においてデバイス２２としては吸音器等の制音具が用いられ、即ち、一実施形態では、複数の制音具がタイヤに取り付けられる。制音具としては、タイヤの発する音を低減することができる様々な器具、装置、部材などが挙げられ、発泡ウレタン樹脂などの多孔質体からなる吸音材（多孔質吸音材）、サイドブランチ型共鳴器やヘルムホルツ型共鳴器などの共鳴器型消音器、及び、これら多孔質吸音材と共鳴器型消音器を組み合わせた消音器、マス−バネ構造を持つ動吸振器（ダイナミックダンパー）、内部空洞を遮って空気の振動エネルギーを乱反射などにより減衰させる隆起物などが挙げられる。複数の制音具を取り付ける場合、多孔質吸音材同士、共鳴器型消音器同士、又はこれらを組み合わせた消音器同士のように、同種の制音具を用いてもよく、異種の制音具を用いてもよい。同種の制音具を複数用いる場合、それらを近接して配置すると複数設ける意味が薄れてしまうため、タイヤ周方向における間隔をできるだけ大きくして配置することが好ましい。

デバイス２２のタイヤ内面側への固定方法は、特に限定されず、公知の種々の固定方法を用いることができ、例えば、接着層を介してデバイス２２をタイヤ内面に取り付けてもよい。

図１に示す実施形態では、デバイス２２として多孔質吸音材からなる制音具が空気入りタイヤ内面に複数設けられている。該制音具２２は、トレッド部１６の内周面に取り付けられており、タイヤ空洞２０内においてタイヤ周方向の空間を遮ることができるように、タイヤ内周面から径方向内方に向けて起立した姿勢に形成されている。

次に、複数の制音具２２をタイヤ１０に取り付ける方法について説明する。

まず、制音具２２の取り付け位置を決めるために、取り付け前のタイヤ本来（即ち、タイヤ単体）の静アンバランスを測定する。静アンバランスの測定は、公知のバランサーを用いて行うことができ、静アンバランスの大きさである静アンバランス量Ａ［ｇｍ］と、タイヤ周方向における位置（角度）として求められる。本実施形態では、タイヤを車軸方向に垂直な面内で見たとき、タイヤ本来の持つ静アンバランス量Ａの方向を基準とするため、静アンバランスのタイヤ周方向における位置（即ち、一番重い周方向位置。最重量位置）を０［ｒａｄ］とする。図２において、符号２４がタイヤ本来の静アンバランスのタイヤ周方向位置を示したものである。また、図３において、タイヤ本来の静アンバランスのベクトルがＡで示されており、このベクトルＡはＸ軸上にある。

このようにしてタイヤ本来の静アンバランスを求めた後、複数の制音具２２を、それらの質量に起因する静アンバランスＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の合力Ｂ（合成ベクトル）によりタイヤ本来の静アンバランスのベクトルＡが低減するように取り付ける。詳細には、ｎ個（但し、ｎは２以上の整数）の制音具２２について、各制音具２２の質量をｂ_ｉ［ｇ］、各制音具２２のタイヤ中心Ｐからの距離をｒ_ｉ［ｍ］、及び、各制音具２２のタイヤ周方向における位置をθ_ｉ［ｒａｄ］として（但し、ｉ＝１〜ｎ）、下記式（１）を満たすように複数の制音具２２を配置する。ここで、各制音具２２のタイヤ中心Ｐからの距離ｒ_ｉ（即ち、半径）とタイヤ周方向における位置θ_ｉ（即ち、静アンバランスＡの周方向位置に対する中心角）は、各制音具２２の重心（即ち、質量中心）に基づいて定められる。

Ｂ_ｘは、元のタイヤの持つ静アンバランス量Ａの方向を基準（即ち、Ｘ方向）として、複数の制音具２２に起因する静アンバランスＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の合力ＢのＸ方向における成分であり、Ｂ_ｙは、該合力ＢのＸ方向に直交する方向（即ち、Ｙ方向）における成分である。そのため、これらＡ、Ｂ_ｘ、及びＢ_ｙを用いて、複数の制音具２２を取り付けた後の静アンバランス量（総静アンバランス量）Ｃを下記式（２）により算出することができる。

本実施形態では、上記式（１）を満たすように複数の制音具２２を配置するために、式（２）で表される総静アンバランス量Ｃを算出し、総静アンバランス量Ｃがタイヤ本来の静アンバランス量Ａよりも小さくなるように、複数の制音具２２の取り付け位置を決定する。好ましくは、複数の制音具２２に起因する静アンバランスＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４の合力Ｂによりタイヤ本来の静アンバランス量Ａを打ち消すように配置することであり、特に好ましい実施形態では、下記式（３）を満たすように複数の制音具２２を配置する。

図２，３は、タイヤ１０に４個の制音具２２−１，２２−２，２２−３，２２−４を取り付けた例である。４個の制音具を取り付ける場合、上記式（１）〜（３）のＢ_ｘ及びＢ_ｙは、次式により算出される。

また、本実施形態のように、デバイスとして制音具２２、とりわけ同種の制音具２２を配置する場合、複数の制音具２２はタイヤ周方向に間隔をおいた位置に配されること、即ち、周上で分散配置されることが好ましい。なお、該デバイスは、タイヤ周方向における寸法が小さく、各デバイスがタイヤ周方向において互いに重ならない（即ち、オーバーラップしない）ように、互いに隣接するデバイス間には周方向で空間が確保されている。このように隣接する制音具２２のタイヤ周方向における間隔をある程度大きくすることにより、制音効果を高めることができる。

そのため、本実施形態では、上記ｎ個のデバイス、即ち制音具２２を、互いに隣接する制音具２２のタイヤ周方向における間隔（質量中心同士の間隔。中心角）が２π／５ｎ［ｒａｄ］以上となるように配置する。このように上記式（１）、好ましくは式（３）を満たすもののうち、各制音具間の間隔が２π／５ｎ［ｒａｄ］以上となるような位置に、複数の制音具２２を配置することにより、元の静アンバランスを打ち消してトータルの静アンバランスを低減しつつ、制音具２２による制音効果を高めることができる。

例えば、図２，３のようにタイヤ１０に４個の制音具２２−１，２２−２，２２−３，２２−４を取り付ける場合、各制音具間の間隔は、タイヤ周方向における位置を角度θ_ｉの小さいものから順にθ_１、θ_２、θ_３、θ_４［ｒａｄ］としたとき、図２に示すように、（θ_２−θ_１）、（θ_３−θ_２）、（θ_４−θ_３）、（θ_１＋２π−θ_４）で表されるので、これらの各間隔がいずれも２π／５ｎ以上となるように設定すればよい。

上記の式（１）の条件と各制音具間の間隔の条件の双方を満足するように、複数の制音具２２の配置を定める具体的な方法は、特に限定されない。例えば、各制音具間の間隔の条件を制約条件として、式（１）を満足するように式（２）の総静アンバランス量Ｃが最小となるような最適化計算により求めてもよい。

また、複数の制音具について質量ｂ_ｉとタイヤ中心からの距離ｒ_ｉとの積ｂ_ｉ×ｒ_ｉが実質的に同等であれば、式（１）を満足すること（より好ましくは式（３）を満足すること）と各制音具間の間隔の条件を制約条件として、隣接する制音具間の間隔（中心角）の自乗和が最大となるような最適化計算により、複数の制音具の配置を定めてもよい。ここで、該自乗和は、制音具の個数が４個の場合、次式（４）により表される。

また、取り付ける制音具の個数とタイヤ本来の静アンバランス量Ａの大きさ毎に、予め上記式（１）の条件と各制音具間の間隔の条件の双方を満足する取り付け位置を求めておき、タイヤについて静アンバランスを測定した後、その測定結果に基づいて取り付け位置を決定してもよい。

以上よりなる本実施形態によれば、タイヤ１０に複数の制音具等のデバイス２２を取り付けるときに、その質量やタイヤ周方向における位置を考慮しながら、元の静アンバランス量Ａを打ち消すように配置するようにしたので、デバイス２２を含むトータルの静アンバランス量を低減することができる。従って、タイヤ本来の静アンバランスを悪化させずに複数のデバイス２２をタイヤ１０に取り付けることができる。

また、制音具のようにタイヤ周方向に間隔をおいた位置に配置することでその機能が有効に発揮されるデバイス２２の場合に、互いに隣接するデバイス２２間の間隔がある程度以上大きくなるように、デバイス２２をタイヤ周方向に分散させて配置するようにしたので、タイヤ本来の静アンバランスを悪化させずに、複数のデバイス２２の機能を有効に発揮することができる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態に係るデバイスの取付方法について説明する。上記第１実施形態では、取り付け前のタイヤについてそのタイヤ本来の静アンバランスを測定しているが、本実施形態では、取付け対象となるタイヤ自体の静アンバランスは測定しない。

この実施形態では、まず、同一品種の複数本のタイヤについて静アンバランスの測定を行って、当該品種のタイヤについて統計的にタイヤ本来の静アンバランスの量と位置を求めておく。

ここでいう同一品種とは、トレッドパターン、使用材料及び内部構造を含めたタイヤ構成が同一のタイヤであり、より好ましくはタイヤサイズを含む寸法諸元が同一のタイヤである。

同一品種のタイヤについては、静アンバランスの量や位置に一定の傾向が見られる場合があるので、複数本のタイヤを用いて静アンバランスのデータ取りを行っておけば、得られたデータベースから統計的に当該タイヤについてのタイヤ本来の静アンバランスの量と位置（角度）を求めることができる。なお、静アンバランスの測定方法自体は、第１実施形態と同様に行うことができる。また、統計処理についても、特に限定されず、例えば、複数本のタイヤについての平均値、中央値、最頻値などから、当該品種のタイヤについての統計上の静アンバランスを求めることができる。

次に、上記で得られたタイヤ本来の静アンバランスデータに基づいて、複数のデバイスの取り付け位置を決定する。すなわち、複数のデバイスの取り付け位置を、当該複数のデバイスの質量に起因する静アンバランスの合力により、前記タイヤ本来の静アンバランスが低減される位置に決定する。

複数のデバイスの取り付け位置の決定方法自体は、第１実施形態と同様に行うことができる。すなわち、第２実施形態では、取り付け位置を決定する際の基礎となるデータとして、取付け対象となるタイヤ自体の静アンバランスを用いるのではなく、統計的に求めた静アンバランスを用いる点に特徴があり、その他は、第１実施形態と同様に行うことができる。

このように複数のデバイスの取り付け位置を予め決定しておいて、同一品種の別のタイヤに複数のデバイスを取り付ける際に、上記複数のデバイスを、この予め定められた取り付け位置に取り付ける。

第２実施形態であると、複数のデバイスを取り付けるために、全てのタイヤについて静アンバランスを測定する必要がないので、実際にタイヤに複数のデバイスを取り付ける際の生産現場での作業効率を向上することができる。

なお、以上の実施形態では、デバイス２２をタイヤ内面に取り付ける場合について説明したが、デバイスはタイヤ外面に取り付けることもでき、タイヤ内面に取り付けるものとタイヤ外面に取り付けるものを混在させてもよい。また、デバイスの質量やタイヤ中心からの距離は、複数のデバイス間で同一でも異なってもよい。その他、一々列挙しないが、本発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の変更が可能である。

表１に、デバイスとして複数の制音具を用いた場合における、タイヤ本来の静アンバランス量Ａ［ｇｍ］と、各制音具の質量ｂ_ｉ［ｇ］、タイヤ中心からの距離ｒ_ｉ［ｍ］、及びタイヤ周方向における位置θ_ｉ［ｒａｄ］と、取り付け後の静アンバランス量Ｃとの関係を示す。なお、タイヤサイズは２３５／５０Ｒ１８とした。

比較例１では２個の制音具を取り付けることにより、取り付け後の静アンバランス量Ｃが、元の静アンバランス量Ａよりも大きくなっているのに対し、実施例１〜３では、複数の制音具を取り付けることにより、元の静アンバランス量Ａを打ち消すことができ、取り付け後の静アンバランス量Ｃは、ほぼ０［ｇｍ］になっている。

次に、隣接する制音具間の間隔を変えることによる吸音効果の違いについて確認した。表２に、タイヤ本来の静アンバランス量Ａ［ｇｍ］と、４個の制音具の質量ｂ_ｉ［ｇ］、タイヤ中心からの距離ｒ_ｉ［ｍ］、及びタイヤ周方向における位置θ_ｉ［ｒａｄ］と、取り付け後の静アンバランス量Ｃとの関係を示す。実施例４と実施例５は、ともに、制音具として発泡ウレタン樹脂からなる多孔質吸音材をタイヤ内面に４個取り付けたものであり、タイヤサイズは２３５／５０Ｒ１８とした。

実施例４と実施例５は、ともに上記式（３）を満たし、取り付け後の静アンバランス量Ｃが０［ｇｍ］になっていた。実施例４では、隣接する制音具間の間隔が最も狭いところで５°であり、上記２π／５ｎ［ｒａｄ］以上との条件を満たしていない。これに対し、実施例５では、隣接する制音具間の間隔が最も狭いところでも２０°であり、該条件を満たしていたことから、実施例４に対して１ｄＢ低減されており、吸音効果の向上が認められた。

なお、吸音効果は、タイヤ（リムサイズ：１８×７．５ＪＪ）を３５００ｃｃクラスのミニバンに装着し、所定の空気圧（２４０ｋＰａ）とした後、時速６０ｋｍでテストコースを走行し、運転席窓側の耳位置に取り付けたマイクロフォンで音圧を測定し、ＦＦＴで周波数分析をおこなったときの200〜250Hz帯域にある空洞共鳴のピークレベルを比較し、実施例４に対するｄＢの差で評価した。

本発明は、乗用車用タイヤをはじめとして、トラックやバス用の重荷重用タイヤなど、各種タイヤに利用することができる。

１０…タイヤ
２０…タイヤ空洞
２２，２２−１〜４…デバイス（制音具）
２４…タイヤ本来の静アンバランス位置
Ａ…タイヤ本来の静アンバランス
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４…各デバイスに起因する静アンバランス

Claims (9)

1. タイヤに複数のデバイスを取り付ける方法であって、取り付け前のタイヤ本来の静アンバランスを測定し、複数のデバイスを、当該複数のデバイスの質量に起因する静アンバランスの合力により前記タイヤ本来の静アンバランスを低減する位置に取り付ける
   ことを特徴とするタイヤへのデバイス取付方法。
2. タイヤに複数のデバイスを取り付ける方法であって、
   同一品種の複数本のタイヤについて静アンバランスの測定を行って当該品種のタイヤについて統計的にタイヤ本来の静アンバランスの量と位置を求め、前記複数のデバイスの取り付け位置を、当該複数のデバイスの質量に起因する静アンバランスの合力により前記タイヤ本来の静アンバランスが低減される位置に決定しておき、
   同一品種の別のタイヤに複数のデバイスを取り付ける際に、前記複数のデバイスを、予め定められた前記取り付け位置に取り付ける
   ことを特徴とするタイヤへのデバイス取付方法。
3. 前記タイヤ本来の静アンバランス量をＡ［ｇｍ］とし、該静アンバランスのタイヤ周方向における位置を０［ｒａｄ］とし、ｎ個（但し、ｎは２以上の整数）の前記デバイスについて、各デバイスの質量をｂ_ｉ［ｇ］、各デバイスのタイヤ中心からの距離をｒ_ｉ［ｍ］、及び、各デバイスのタイヤ周方向における位置をθ_ｉ［ｒａｄ］として（但し、ｉ＝１〜ｎ）、下記式（１）を満たすように前記複数のデバイスを配置することを特徴とする請求項１又は２記載のデバイス取付方法。
   

   
4. 下記式（２）で表される総静アンバランス量Ｃを算出し、該総静アンバランス量Ｃが前記タイヤ本来の静アンバランス量Ａよりも小さくなるように前記複数のデバイスの取り付け位置を決定することを特徴とする請求項３記載のデバイス取付方法。
   

   
5. ｎ個（但し、ｎは２以上の整数）の前記デバイスを、互いに隣接するデバイスのタイヤ周方向における間隔が２π／５ｎ［ｒａｄ］以上となるように配置することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のデバイス取付方法。
6. 前記複数のデバイスが、複数の制音具であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のデバイス取付方法。
7. 複数のデバイスが取り付けられたタイヤであって、
   タイヤ本来の静アンバランス量をＡ［ｇｍ］とし、該静アンバランスのタイヤ周方向における位置を０［ｒａｄ］とし、ｎ個（但し、ｎは２以上の整数）の前記デバイスについて、各デバイスの質量をｂ_ｉ［ｇ］、各デバイスのタイヤ中心からの距離をｒ_ｉ［ｍ］、及び、各デバイスのタイヤ周方向における位置をθ_ｉ［ｒａｄ］として（但し、ｉ＝１〜ｎ）、下記式（１）を満たすように前記複数のデバイスが配置されたタイヤ。
   

   
8. 前記ｎ個のデバイスは、互いに隣接するデバイスのタイヤ周方向における間隔が２π／５ｎ［ｒａｄ］以上となるように配置されたことを特徴とする請求項７記載のタイヤ。
9. 前記複数のデバイスが、複数の制音具であることを特徴とする請求項７又は８記載のタイヤ。

Images