JP2016034779A - 空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】重量増加やコスト増を抑制しつつ、空洞共鳴音を低減できる空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】タイヤ周方向ＣＤに間隔を空けて配置される少なくとも２つの取付部２ａ，２ｂにてトレッド部内面１３ａに対して取り付けられ、かつ隣り合う２つの取付部２ａ，２ｂ間でトレッド部内面１３ａとの間に空間２１を有する板状部材２を備え、空間２１に向かって貫通する貫通孔３が板状部材２に形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、トレッド部内面に板状部材を取り付けることにより、空洞共鳴音を低減し得る空気入りタイヤに関するものである。

車両が荒れた路面を走行したり、路面の継ぎ目を乗り越えたりすると、車内にロードノイズと呼ばれる騒音が発生することがある。ロードノイズは、タイヤが関係する騒音の一つであり、路面の凹凸が入力となってタイヤが加振されると、その振動によってタイヤ内部での空洞共鳴音が励起され、車内での騒音を引き起こす。

特許文献１には、ロードノイズを低減する目的で、リムと空気入りタイヤとで囲まれるタイヤ内腔にスポンジ材からなる制音材を配した空気入りタイヤが記載されている。しかし、このようなスポンジ材は、タイヤ全体の重量を増加させて燃費の悪化を引き起こすおそれがある。また、多くのスポンジ材を要するため、コストの上昇を招くという問題もある。

特許文献２には、大きなコスト増を抑制しながらロードノイズの悪化を防止する目的で、タイヤ内周面とリム外周面との間に形成される空気室内に、該空気室内を周方向に区画する隔壁が設けられている空気入りタイヤが記載されている。隔壁により空気室内を周方向に区画することで、空気室内の気柱の等価長が短くなり、気柱共鳴の共鳴周波数をシフトさせることができるため、気柱共鳴によるロードノイズの悪化を防止できる。

また、特許文献３には、重量の増加を抑制しながら空洞共鳴音に起因するロードノイズを低減する目的で、タイヤ内腔内をほぼ軸方向に延びる薄肉の弾性仕切板をタイヤの内壁に備える空気入りタイヤが記載されている。タイヤ内腔内に弾性仕切板を設けることで、タイヤ内腔内全体の音圧モードが変化し、車内騒音レベルが低減される。

しかしながら、このような隔壁や仕切板は、それら自身が振動し、新たな音源として空洞共鳴音によるロードノイズを悪化させる可能性がある。

特開２００６−３０６３０２号公報 特開平７−１１７４０４号公報 特開平５−２９４１０２号公報

そこで、本発明の目的は、重量増加やコスト増を抑制しつつ、空洞共鳴音を低減できる空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。
即ち、本発明の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に間隔を空けて配置される少なくとも２つの取付部にてトレッド部内面に対して取り付けられ、かつ隣り合う前記２つの取付部間で前記トレッド部内面との間に空間を有する板状部材を備え、前記空間に向かって貫通する貫通孔が前記板状部材に形成されていることを特徴とする。

本発明の空気入りタイヤは、貫通孔が形成された板状部材がトレッド部内面に取り付けられている。板状部材は、タイヤ周方向に間隔を空けて配置される２つの取付部にて取り付けられ、この２つの取付部間でトレッド部内面との間に空間を有している。すなわち、取付部間でトレッド部内面から浮いた状態となった板状部材に貫通孔が形成されている。一般に、音が貫通孔を通過すると、空気と貫通孔の内壁面との摩擦による粘性減衰と、通過によって発生する渦による圧力損失減衰とが生じるため、音が減衰する。よって、貫通孔が形成された板状部材をトレッド部内面に取り付けることで、タイヤ内の音が貫通孔を通過するため、空洞共鳴音を減衰させて低減することができる。また、スポンジ材等の吸音材や制音材を大量に設ける必要がないため、重量増加やコスト増を抑制できる。

本発明にかかる空気入りタイヤにおいて、複数の前記板状部材がタイヤ周方向に等間隔に配置されることが好ましい。

この構成によれば、板状部材を複数設けることで、板状部材による減衰効果を高めて、空洞共鳴音を効果的に低減することができる。また、板状部材をタイヤ周方向に等間隔で配置することにより、ユニフォミティや重量バランスの悪化を抑制できる。

本発明にかかる空気入りタイヤにおいて、前記板状部材とトレッド部内面との間の前記空間に、別の前記板状部材が配置されることが好ましい。

この構成によれば、タイヤ径方向及びタイヤ周方向に流れる空気が複数の板状部材の貫通孔を通過することになるため、空洞共鳴音を効果的に低減することができる。

本発明にかかる空気入りタイヤにおいて、前記板状部材の板面に多孔質吸音板が貼り付けられており、前記多孔質吸音板には前記貫通孔と対応する位置に貫通孔が形成されていることが好ましい。

この構成によれば、空気が板状部材と多孔質吸音板の貫通孔を通過することとなり、粘性減衰の効果を高め、空洞共鳴音を効果的に低減することができる。また、多孔質吸音板自身の吸音効果も得ることができるため、空洞共鳴音をさらに低減することができる。

本発明にかかる空気入りタイヤにおいて、前記多孔質吸音板は、前記板状部材の２つの板面のうち前記空間に面する板面に貼り付けられていることが好ましい。

この構成によれば、板状部材とトレッド部内面との間の空間に面して多孔質吸音板が設けられているため、空間内で反射する音を多孔質吸音板により適切に吸収することができるため、空洞共鳴音をさらに低減することができる。

本発明の空気入りタイヤの一例を示す斜視図 空気入りタイヤのタイヤ子午線断面図 空気入りタイヤのタイヤ周方向断面図 板状部材の一部を拡大して示す拡大断面図 板状部材の平面図 他の実施形態に係る空気入りタイヤのタイヤ周方向断面図 他の実施形態に係る空気入りタイヤの正面図 他の実施形態に係る空気入りタイヤの正面図 他の実施形態に係る空気入りタイヤのタイヤ周方向断面図 他の実施形態に係る空気入りタイヤのタイヤ周方向断面図 他の実施形態に係る空気入りタイヤの正面図 他の実施形態に係る空気入りタイヤの正面図

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、空気入りタイヤの一例を示す斜視図である。図２Ａは、空気入りタイヤのタイヤ子午線断面図の一例である。図２Ｂは、空気入りタイヤのタイヤ周方向断面図の一例である。ここで、Ｈはタイヤ断面高さを示している。なお、タイヤ断面高さＨは、タイヤ子午線断面において、ＪＡＴＭＡ規定の空気圧を充填した状態で、ノミナルリム径からトレッド表面までの高さである。

空気入りタイヤ１は、図１及び図２Ａに示されるように、一対の環状のビード部１１と、そのビード部１１の各々からタイヤ径方向外側に延びるサイドウォール部１２と、そのサイドウォール部１２の各々のタイヤ径方向外側端に連なるトレッド部１３とを備えている。

空気入りタイヤ１は、トレッド部内面１３ａに取り付けられた板状部材２を備える。板状部材２は、タイヤ周方向ＣＤに間隔を空けて配置される２つの取付部２ａ，２ｂにてトレッド部内面１３ａに取り付けられている。板状部材２は、２つの取付部２ａ，２ｂの間でタイヤ径方向内側へ向かって凸となるように湾曲しており、隣り合う２つの取付部２ａ，２ｂ間でトレッド部内面１３ａとの間に空間２１を有する。

本実施形態では、板状部材２の両端にそれぞれ取付部２ａ，２ｂが配置されているが、取付部２ａ，２ｂは必ずしも板状部材２の両端に配置される必要はない。また、１枚の板状部材２に対し、取付部を少なくとも２つ配置すればよく、３つ以上の取付部を配置してもよい。

板状部材２には、空間２１に向かって貫通する貫通孔３が形成されている。貫通孔３は、１個でもよいが、本実施形態のように複数個形成されているのが好ましい。なお、貫通孔３の貫通方向は、板状部材２の板面に対して垂直である必要はなく、貫通孔３が空間２１の外部から内部へ貫通すればよい。

ここで、貫通孔３による空洞共鳴音の減衰効果について説明する。音が貫通孔３を通過する際、媒質としての空気と貫通孔３の内壁面との摩擦によって空洞共鳴音が減衰する（粘性減衰）。また、音が貫通孔３を通過すると、通過によって発生する渦による圧力損失によって空洞共鳴音が減衰する（圧力損失減衰）。そのため、貫通孔３が形成された板状部材２をトレッド部内面１３ａに取り付けることで、タイヤ内の音が貫通孔３を通過するため、空洞共鳴音を減衰させて低減することができる。

さらに、音が貫通孔３を通過する際の粘性減衰と圧力損失減衰には、空気の粒子速度が関係しており、粒子速度が大きい部位に貫通孔３を配置するほど空洞共鳴音の減衰に効果的である。さらに，空気の流れが速度に上乗せされるため、回転するタイヤにおいて、空気の流れが有る場所に貫通孔３を配置するのが好ましい。

図３は、貫通孔３が形成された板状部材２の一部を拡大して示す拡大断面図である。タイヤ内の空気の流れを矢印で示している。タイヤ内には路面との接地によるタイヤの変形により発生する空気の流れＳｒと、変形の復元によって発生するタイヤ周方向ＣＤの空気の流れＳｃが存在する。トレッド部内面１３ａを覆うように板状部材２を配置することで、路面からの入力によって発生する音とタイヤ径方向の空気流れＳｒが貫通孔３を通過するため、空洞共鳴音を効果的に低減できる。さらに、板状部材２をタイヤ径方向内側へ向かって凸となるように湾曲させて取り付けることで、タイヤ周方向ＣＤに伝達する音とタイヤ周方向ＣＤの空気流れＳｃが貫通孔３を通過するため、空洞共鳴音を効果的に低減できる。

また、空気の流れはトレッド部内面１３ａに近いほど速く、そのため、本発明では、貫通孔３が形成された板状部材２をトレッド部内面１３ａに取り付けている。

板状部材２の板厚は、０．１〜１０ｍｍが好ましく、０．５〜２ｍｍがより好ましい。板状部材２の板厚を０．１ｍｍよりも薄くすると、板状部材２による空洞共鳴音の低減効果が小さくなる。一方、板状部材２の板厚を１０ｍｍよりも厚くすると、板状部材２によってトレッド部内面１３ａの局所的な重量増となり、高速ユニフォミティの悪化やそれに伴う振動、乗り心地が悪化する傾向にある。

板状部材２のタイヤ赤道におけるトレッド部内面１３ａからの最大高さＨｐは、タイヤ断面高さＨの１／１０（または１０ｍｍ）以上であることが好ましい。板状部材２の最大高さＨｐをタイヤ断面高さＨの１／１０（または１０ｍｍ）より低くすると、板状部材２による空洞共鳴音の低減効果が小さくなる。一方、板状部材２の最大高さＨｐは、タイヤ断面高さＨの１／２以下であることが好ましい。板状部材２の最大高さＨｐをタイヤ断面高さＨの１／２より高くすると、リム組み付け時に板状部材２がリムフランジ等と接触して故障のおそれがある。

板状部材２のタイヤ幅方向の幅Ｗｐは、接地幅Ｗの３０〜１２０％であることが好ましい。板状部材２の幅Ｗｐを接地幅Ｗの３０％より狭くすると、空洞共鳴音の低減効果が小さくなる。一方、板状部材２の幅Ｗｐを接地幅Ｗの１２０％より広くすると、接地の際の変形によりサイドウォール内面との接触や曲面への追従性の悪化が懸念され、故障の原因となる可能性がある。

板状部材２のタイヤ周方向長さＬｐは、接地長の１／２以下であることが好ましく、１／３以下であることがより好ましい。板状部材２のタイヤ周方向長さＬｐは、踏込と蹴出における接地部をカバーするため、接地長を２つ以上に分割できるサイズが好ましい。

図４は、板状部材２の一部を平面状に広げた状態を示す平面図である。貫通孔３の孔径φは、０．４〜１０ｍｍが好ましく、１〜３ｍｍがより好ましい。孔径φが０．４ｍｍよりも小さいと、音や空気が通過する際の抵抗が過大となり、効果的でなくなる上、生産的にも困難である。一方、孔径φが１０ｍｍよりも大きいと、音や空気が通過する際の抵抗が過小となり、減衰の効果が小さくなる。

また、開孔率Ｐは、１〜２０％が好ましく、１〜１０％がより好ましい。開孔率Ｐが１％よりも小さいと、音や空気が通過する際の抵抗が過大となり、効果的でなくなる。一方、開孔率Ｐが２０％よりも大きいと、音や空気が通過する際の抵抗が過小となり、減衰の効果が小さくなる。貫通孔３同士の孔間隔をｔとすると、本実施形態のように複数の貫通孔３を上下左右に並列に並べた場合の開孔率Ｐは、Ｐ＝（π×φ^２）／（４×ｔ^２）で定義される。例えば、孔径φを３ｍｍ、孔間隔ｔを１０ｍｍとすると、開孔率Ｐは約７％となる。

貫通孔３同士の孔間隔ｔは、上記の式を用いることで開孔率Ｐと孔径φにより適宜設定されるが、例えば、孔間隔ｔは、１〜３０ｍｍが好ましく、５〜１５ｍｍがより好ましい。孔間隔ｔが１ｍｍよりも小さいと、必然的に孔数が多くなり、音や空気が通過する際の抵抗が過小となり、減衰の効果が小さくなるうえ、板そのものの強度が損なわれる。一方、孔間隔ｔが３０ｍｍよりも大きいと、必然的に孔数が少なくなり，得られる減衰の効果が小さくなる。

板状部材２は、板状もしくはフィルム状の樹脂で形成されている。樹脂としては、ＰＥＴ、ＰＵ、ＴＰＵ、ＰＶＣ、ＰＣ、ＰＥ、ＰＥＮ等の汎用の樹脂が例示される。

板状部材２は、取付部２ａ，２ｂにてトレッド部内面１３ａに取り付けられる。板状部材２は、接着剤や両面テープ等でトレッド部内面１３ａに固定される。このとき、図５に示すように、板状部材２は、クッション層４を介してトレッド部内面１３ａに固定されることが好ましい。クッション層４は、伸縮性を有するクッション層本体４１と、クッション層本体４１の両側の接着剤層４２，４３とで構成されている。これにより、クッション層４中のクッション層本体４１が変形して、タイヤ内周面１３ａの曲面の形状と接地時の変形に追従できるので、板状部材２をトレッド部内面１３ａに安定して固定することができる。

板状部材２の重量は、１５ｇ以下が好ましく、１０ｇ以下がより好ましい。板状部材２の重量はトレッド部内面１３ａの局所的な重量増となり、高速ユニフォミティの悪化やそれに伴う振動、乗り心地が悪化する傾向にある。なお、上記のクッション層４を設ける場合には、板状部材２とクッション層４を合わせた総重量を２０ｇ以下とするのが好ましく、１５ｇ以下とするのがより好ましい。

［他の実施形態］
（１）本発明において、空気入りタイヤ１は、複数の板状部材２を備えるのが好ましく、図６に示すように、複数の板状部材２は、タイヤ周方向ＣＤに等間隔に配置されるのが好ましい。また、複数の板状部材２は、図７に示すように隣り合う板状部材２同士を繋げるように配置されることもできる。

（２）本発明において、図８に示すように、板状部材２とトレッド部内面１３ａとの間の空間２１に、別の板状部材２が配置されることが好ましい。これにより、タイヤ径方向及びタイヤ周方向に流れる空気が複数の板状部材２の貫通孔３を通過することになるため、空洞共鳴音を効果的に低減することができる。板状部材２は、図８のように２枚重ねて配置されてもよく、３枚以上重ねて配置されてもよい。

（３）本発明において、図９に示すように、板状部材２の板面に多孔質吸音板５が貼り付けられており、多孔質吸音板５には貫通孔３と対応する位置に貫通孔６が形成されていることが好ましい。多孔質吸音板５は、板状部材２の少なくとも一方の板面に貼り付けられていればよいが、板状部材２の両方の板面に貼り付けられてもよい。また、多孔質吸音板５は、板状部材２の２つの板面のうち空間２１に面する板面に貼り付けられていることが特に好ましい。さらに、図９のような多孔質吸音板５を貼り付けた板状部材２を、図８のように複数重ねて配置してもよい。多孔質吸音板５の材質としては、特に限定されないが、軟質ポリウレタンフォームからなるスポンジが好ましく用いられる。ただし、多孔質吸音板５の材質は、吸音効果があれば、軟質ポリウレタンフォームでなくともよく、グラスウール、不織布等の繊維体でもよい。多孔質吸音板５の板厚は、３〜１５ｍｍが好ましい。

（４）図１０に示すように、板状部材２のタイヤ径方向内側に、貫通孔が形成された多孔板７を配置してもよい。多孔板７にも貫通孔が形成されており、多孔板７にも板状部材２と同様に空洞共鳴音を低減する効果があるため、空洞共鳴音をさらに低減することができる。

（５）前述の実施形態では、板状部材２は、２つの取付部２ａ，２ｂの間でタイヤ径方向内側へ向かって凸となるように湾曲した形状をしている。図１１に他の実施形態の板状部材２の側面図を示す。図１１のように、板状部材２は、湾曲していても屈曲していてもよく、隣り合う２つの取付部２ａ，２ｂ間でトレッド部内面１３ａとの間に空間２１を有する形状であれば特に限定されない。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。なお、実施例等における評価項目は下記のようにして測定を行った。

ノイズ計測
タイヤサイズ１９５／６５Ｒ１５の空気入りタイヤを実車に装着し、６０ｋｍ／ｈにて凹凸路面を走行した際の運転席での音圧レベル（ｄＢ）を計測した。評価は、比較例１を１００としたときの指数で示し、数値が小さいほど空洞共鳴音が小さいことを示す。評価結果を表１に示す。

比較例１
トレッド部内面に板状部材を設けないものを比較例１とした。

比較例２
トレッド部内面に貫通孔のない板状部材を取り付けたものを比較例２とした。板厚が０．１ｍｍ、幅が８０ｍｍ、長さが１２０ｍｍの板状部材を最大高さが３５ｍｍ、タイヤ周方向長さが８０ｍｍとなるように取り付けた。他の実施例の板状部材も同じ形状とした。

実施例１
比較例２の板状部材に貫通孔を形成したものを実施例１とした。貫通孔は、孔径を１ｍｍ、孔数を６×６個、孔間隔を１３ｍｍとした。

実施例２
比較例２の板状部材に貫通孔を形成したものを実施例２とした。貫通孔は、孔径を３ｍｍ、孔数を８×８個、孔間隔を１０ｍｍとした。開孔率は約７％とした。

実施例３
実施例２の板状部材を図８のように２枚重ねて配置したものを実施例３とした。

実施例４
実施例３の板状部材の２つの板面のうち空間とは反対側の板面（空間の外側の板面）に多孔質吸音板を貼り付けたものを実施例４とした。多孔質吸音板は、板厚を３ｍｍとし、幅及び長さは板状部材と同じとした。

実施例５
実施例３の板状部材の２つの板面のうち空間に面する板面（空間の内側の板面）に多孔質吸音板を貼り付けたものを実施例５とした。多孔質吸音板は、厚みを３ｍｍとし、幅及び長さは板状部材と同じとした。

表１の結果から以下のことが分かる。実施例１〜５の空気入りタイヤは、比較例１と比べて、空洞共鳴音を低減できた。なお、比較例２の空気入りタイヤは、板状部材に貫通孔がないため、空洞共鳴音が低減しなかった。

１ 空気入りタイヤ
２ 板状部材
２ａ 取付部
２ｂ 取付部
３ 貫通孔
５ 多孔質吸音板
２１ 空間
ＣＤ タイヤ周方向

Claims (5)

1. タイヤ周方向に間隔を空けて配置される少なくとも２つの取付部にてトレッド部内面に対して取り付けられ、かつ隣り合う前記２つの取付部間で前記トレッド部内面との間に空間を有する板状部材を備え、
   前記空間に向かって貫通する貫通孔が前記板状部材に形成されていることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 複数の前記板状部材がタイヤ周方向に等間隔に配置されることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記板状部材とトレッド部内面との間の前記空間に、別の前記板状部材が配置される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. 前記板状部材の板面に多孔質吸音板が貼り付けられており、前記多孔質吸音板には前記貫通孔と対応する位置に貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記多孔質吸音板は、前記板状部材の２つの板面のうち前記空間に面する板面に貼り付けられていることを特徴とする請求項４に記載の空気入りタイヤ。

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