JP2019064487A - 制音体付き空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 制音体のロードノイズ低減効果を高める。【解決手段】 スポンジ材からなる制音体２０は、ベース部２１の半径方向内面から突出する複数の凸部２２を具える。凸部２２は、ベース部２１の巾方向の一側縁から他側縁まで連続してのびるリブ状をなし、タイヤ周方向に間隔を隔てて配される。タイヤ周方向断面において、ベース部２１の半径方向内面は円弧面部２３を含み、凸部２２の半径方向内面は、タイヤ軸芯に正対する平らなフラット面部２４を含む。【選択図】図２

Description

本発明は、ロードノイズ低減効果を高めた制音体付き空気入りタイヤに関する。

下記の特許文献１には、トレッド内面に、スポンジ材からなる制音体をタイヤ周方向に貼着した制音体付き空気入りタイヤが提案されている。この提案のタイヤでは、制音体の半径方向内面を、凹部と凸部とが繰り返される凹凸面としている。

この凹凸面は、音の反射を和らげること、及び音と接触するスポンジ材の表面積を増やすことにより空洞共鳴の抑制効果を高めている。

しかし、空洞共鳴の抑制効果の観点から、凹凸面の形状に対してさらに検討の余地が残されている。

特許第３６２２９５７号公報

本発明は、制音体の凹凸面を改良することによりロードノイズ低減効果を高めた制音体付き空気入りタイヤを提供することを課題としている。

本発明は、空気入りタイヤと、この空気入りタイヤのトレッド内面上でタイヤ周方向にのびるスポンジ材からなる制音体とを具えた制音体付き空気入りタイヤであって、
前記制音体は、前記トレッド内面に半径方向外面が貼着される帯状のベース部と、このベース部の半径方向内面から突出する複数の凸部とを具え、
前記凸部は、前記ベース部の巾方向の一側縁から他側縁まで連続してのびるリブ状をなし、かつタイヤ周方向に間隔を隔てて配されるとともに、
タイヤ周方向断面において、
前記ベース部の半径方向内面は、前記トレッド内面と同心な円弧面部を含み、かつ前記凸部の半径方向内面は、タイヤ軸芯に正対する平らなフラット面部を含む。

本発明に係る制音体付き空気入りタイヤでは、前記凸部の半径方向外端において、タイヤ周方向で隣り合う凸部間のタイヤ周方向の間隔は、２０〜８０mmであるのが好ましい。

本発明に係る制音体付き空気入りタイヤでは、前記凸部は、長さ方向と直角な断面形状が矩形状をなすのが好ましい。

本発明に係る制音体付き空気入りタイヤでは、前記凸部は、前記一側縁から他側縁までタイヤ周方向に対して２０〜９０°の角度θで直線状にのびる、或いは一側縁から他側縁まで円弧状に湾曲してのびるのが好ましい。

本発明に係る制音体付き空気入りタイヤでは、前記凸部の前記ベース部からの突出高さは、５〜２６mmであるのが好ましい。

本発明に係る制音体付き空気入りタイヤでは、前記ベース部の厚さは、２〜１５mmであるのが好ましい。

本発明に係る制音体付き空気入りタイヤでは、前記制音体は、パンク防止用のシーラント層を介して前記トレッド内面に貼着されるのが好ましい。

本発明に用いられる制音体では、叙上の如く、巾方向に連続してのびるリブ状の凸部が、タイヤ周方向に間隔を有して配される。これにより周方向で隣り合う凸部間に凹部が形成される。そして、タイヤ内腔内の空気が周方向に流れるとき、その空気の一部が、前記凹部内に入り込むとともに渦状の流れとなって凹部から出で行く。このとき、周方向に流れる前記空気を攪乱する。

又凸部の半径方向内面が、タイヤ軸芯に正対するフラット面部を含む。このフラット面部は、周方向に流れる空気の一部を前記凹部内に誘導し凹部内に入り込みやすくする。これにより、前記空気の攪乱効果をさらに高め、空洞共鳴を抑えてロードノイズ低減効果をより向上させうる。

本発明の制音体付き空気入りタイヤの一実施例を示す子午断面図である。 その一部を拡大して示すタイヤ周方向断面である。 （Ａ）、（Ｂ）は、貼り付け前の制音体を示す斜視図、及びタイヤ周方向断面である。 （Ａ）、（Ｂ）は、貼り付け前の制音体の他の実施例を示す斜視図、及びタイヤ周方向断面である。 （Ａ）、（Ｂ）は、貼り付け前の制音体のさらに他の実施例を示す斜視図、及びタイヤ周方向断面である。 （Ａ）、（Ｂ）は、貼り付け前の制音体における凸部の配列状態の他の実施例を示す平面図である。 制音体付き空気入りタイヤの他の実施例を示す子午断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、凸部の効果を誇張して示す断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、表１の比較例の制音体の貼り付け前のタイヤ周方向断面である。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態の制音体付き空気入りタイヤＴは、空気入りタイヤ１と、そのトレッド内面２Ｓ上でタイヤ周方向にのびる制音体２０とを具える。

空気入りタイヤ１は、チューブレスタイヤであって、周知構造のものが採用できる。本例の空気入りタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、このカーカス６の半径方向外側かつトレッド部２の内部に配されるベルト層７とを具える。

カーカス６は、タイヤ周方向に対して例えば７５〜９０°の角度で配列するカーカスコードを有する１枚以上（本例では１枚）のカーカスプライ６Ａから形成される。カーカスプライ６Ａは、ビードコア５、５間を跨る本体部６ａの両端に、ビードコア５の廻りで折り返された折返し部６ｂを具える。本体部６ａと折返し部６ｂとの間には、ビードコア５からタイヤ半径方向外方に先細状にのびるビード補強用のビードエーペックスゴム８が配される。

ベルト層７は、タイヤ周方向に対して例えば１０〜４０°の角度で配列するベルトコードを有する複数枚（例えば２枚）のベルトプライ７Ａ、７Ｂから形成される。各ベルトプライ７Ａ、７Ｂは、ベルトコードの傾斜の向きを互いに違えて積層される。高速耐久性を高める等の目的で、ベルト層７の半径方向外側に、バンドコードを周方向に対して螺旋状に巻回させたバンド層（図示省略）を設けても良い。

前記カーカス６の内側には、タイヤ内腔面Ｔｓをなすインナーライナゴム層９が配される。このインナーライナゴム層９は、ブチルゴム等の空気非透過性を有するゴムからなり、タイヤ内圧を気密に保持する。

そして、トレッド内面２Ｓに制音体２０が貼着される。トレッド内面２Ｓとは、トレッド部２の半径方向内面であって、タイヤ内腔面Ｔｓの一部を構成する。

制音体２０は、トレッド内面２Ｓに半径方向外面Ｓｏ１が貼着される帯状のベース部２１と、このベース部２１の半径方向内面Ｓｉ_１から突出する複数の凸部２２（図２、３に示す）とを具える。

図２に示すように、本例の制音体２０は、そのタイヤ周方向の両端Ｅが互いに突き合わされ、これによりタイヤ周方向に連続する環状体として形成される。なお制音体２０では、その両端Ｅ間が離間してもよい。この場合、両端Ｅ間のタイヤ周方向の離間距離は８０mm以下であるのが、重量バランスの観点から好ましい。制音体２０の前記両端Ｅが、凸部２２で途切れる場合、制音体２０の貼着面かつ途切れ端に作用する応力（走行時の加速度によって生じる応力。）が増すため、制音体２０の両端Ｅに、クラック等の損傷が生じる傾向となる。これを抑制するため、制音体２０の両端Ｅは、ベース部２１で途切れるのが好ましい。

制音体２０をなすスポンジ材として、ゴム及び合成樹脂を発泡させた発泡体が好適に採用される。例えばゴム発泡体として、クロロプレンゴムスポンジ、エチレンプロピレンゴムスポンジ、ニトリルゴムスポンジなどが挙げられる。又合成樹脂発泡体として、ポリウレタン系スポンジ（例えばエーテル系ポリウレタンスポンジ、エステル系ポリウレタンスポンジ、及びポリエーテル／エステル系ポリウレタンスポンジ等）、及びポリエチレン系スポンジ（例えばポリエチレンスポンジ等）などが挙げられる。とりわけ、ポリエーテル／エステル系ポリウレタンスポンジは、耐久性及び品質安定性等の観点から好適である。

このような制音体２０は、その表面や内部の気泡が、タイヤ内腔内で振動する空気の振動エネルギーを熱エネルギーに変換して消費させる。これにより空洞共鳴エネルギーを減じ、即ち、空洞共鳴音を吸音してロードノイズを低減させうる。

前記スポンジ材としては、その密度が１０〜６０kg/m^３のものが好ましい。密度が１０kg/m^３を下回ると、スポンジ内部の吸音効果が低下し、逆に６０kg/m^３を越えると、スポンジ表面で音が反射し易くなってスポンジ表面での吸音効果が低下する。何れもロードノイズの低減効果を減じる。従って、密度の下限は２０kg/m^３以上が好ましく、上限は４０kg/m^３以下が好ましい。

図２、３に示すように、制音体２０の前記ベース部２１は、一定厚さの帯状をなす。そしてベース部２１の半径方向外面Ｓｏ１が、トレッド内面２Ｓに貼着されることにより、タイヤ周方向断面（図２に示す）において、ベース部２１の半径方向内面Ｓｉ_１は、トレッド内面２Ｓと同心な円弧面部２３として湾曲する。

凸部２２は、ベース部２１の巾方向の一側縁ｅ１から他側縁ｅ２まで連続してのびるリブ状をなし、タイヤ周方向に等間隔を隔てて配される。この凸部２２の半径方向内面Ｓｉ_２は、タイヤ周方向断面（図２に示す）において、タイヤ軸芯に正対する平らなフラット面部２４として形成される。

「タイヤ軸芯に正対する」とは、前記フラット面部２４の垂直二等分線Ｘが、タイヤ軸芯を通ることを意味する。

本例では、図６（Ａ）に示すように、凸部２２が、タイヤ周方向に対して９０°の角度θで直線状にのびる場合が示される。しかし、図６（Ｂ）に示すように、凸部２２は、タイヤ周方向に対して９０°より小の角度θで傾斜してもよい。

図２、３に示すように、各凸部２２とも、その長さ方向と直角な断面形状は同一である。本例では、凸部２２の前記断面形状が矩形形状をなす。この場合、凸部２２の半径方向内面Ｓｉ_２全体が、フラット面部２４を構成している。

このような、制音体２０は、スポンジ材による上記の効果に加え、下記の効果をさらに発揮しうる。制音体２０のリブ状の凸部２２が、タイヤ周方向に間隔を有して配されるため、周方向で隣り合う凸部２２、２２間に、凹部２５が形成される。図８（Ａ）に示すように、タイヤ内腔内の空気が周方向に流れるとき、空気の一部が、前記凹部２５内に入り込むとともに渦状の流れとなって凹部２５から出で行く。このとき、周方向に流れる空気を攪乱し、空洞共鳴を抑える。

又図８（Ｂ）に示すように、凸部２２は、そのフラット面部２４により、周方向に流れる空気の一部を前記凹部２５内に誘導し、凹部２５内に入り込みやすくする。これにより、空気の攪乱効果をさらに高め、空洞共鳴を抑えてロードノイズ低減効果をより向上させうる。

図２に示すように、凸部２２の断面形状が矩形形状をなす場合、タイヤ周方向で隣り合う凸部２２の半径方向外端間におけるタイヤ周方向の間隔Ｇｏは、半径方向内端間におけるタイヤ周方向の間隔Ｇｉよりも大となる。これにより凹部２５内で渦状の流れがより起こりやすくなる。なお間隔Ｇｏが間隔Ｇｉに比して小さいほど、渦状の流れができにくくなる。

なお前記間隔Ｇｏは２０〜８０mmの範囲が好ましい。間隔Ｇｏが２０mmを下回ると、渦状の流れができにくく空気の攪乱効果が減じる。又間隔Ｇｏが８０mmを越えても渦状の流れができにくく、又凸部２２及び凹部２５の形成数も少なくなるため、空気の攪乱効果が減じる。

凸部２２の半径方向外端におけるタイヤ周方向巾Ｗは間隔Ｇｏの０．８〜１．２倍の範囲、さらには０．９〜１．１倍の範囲が好ましい。

凸部２２のベース部２１からの突出高さｈは、５〜２６mmの範囲が好ましい。
突出高さｈが５mmを下回ると、渦状の流れができにくく空気の攪乱効果が減じる。逆に突出高さｈが２６mmを越えると、凸部２２の強度が不足し、倒れや損傷を招く傾向がある。そのため、突出高さｈの下限は１０mm以上がより好ましく、上限は２０mm以下がより好ましい。

ベース部２１の厚さｔは、２〜１５mmの範囲が好ましい。厚さｔが２mmを下回ると、ベース部２１の強度が不足し、制音体２０の貼付け作業性を低下する。逆に厚さｔが１５mmを越えると、制音体２０全体の質量が増し、燃費性に不利となる。或いは制音体２０全体の質量を同じとした場合には、凸部２２の突出高さｈが十分確保できず空気の攪乱効果が減じる。そのため、厚さｔの下限は５mm以上がより好ましく、上限は１０mm以下がより好ましい。

ここで、前記間隔Ｇｏ、間隔Ｇｉ、周方向巾Ｗ、突出高さｈ、厚さｔは、それぞれ制音体２０が空気入りタイヤ１に貼着された状態における値である。便宜上、上記寸法に相当する貼り付け前の制音体２０（図３、４、５に示される）における寸法は、間隔Ｇｏ’、間隔Ｇｉ’、周方向巾Ｗ’、突出高さｈ’、厚さｔ’として表記される。間隔ＧｏとＧｏ’、タイヤ周方向巾ＷとＷ’、突出高さｈとｈ’、厚さｔとｔ’は実質的に等しい。又間隔ＧｉとＧｉ’とは相違する。

図６（Ｂ)に示すように、凸部２２がタイヤ周方向に対して９０°より小の角度θで傾斜する場合、角度θの下限値は２０°以上さらには４５°以上が好ましい。前記角度θが２０°を下回ると、空気の攪乱効果の減少を招く。又図６（Ｃ）に示すように、凸部２２は、前記一側縁ｅ１から他側縁ｅ２まで円弧状に湾曲してのびても良い。この場合、湾曲の円弧中心が、ベース部２１の巾方向中心線２１ｊ上に位置する（即ち、巾方向中心線２１ｊに対して線対称に形成する）のが好ましい。

図４（Ａ）、（Ｂ）に、制音体２０の他の実施例を示す。本例では、ベース部２１の半径方向内面Ｓｉ_１の一部に、小突起部２８が配される。この場合、ベース部２１の半径方向内面Ｓｉ_１のうちの、小突起部２８以外の面が円弧面部２３を構成する。又凸部２２の半径方向内面Ｓｉ_２の一部に、小凹部２９が配される。この場合、凸部２２の半径方向内面Ｓｉ_２のうちの、小凹部２９以外の面がフラット面部２４を構成する。なお小突起部２８の高さｈａ、小凹部２９の深さｈｂは、ベース部２１の厚さｔの１．０以下、さらには０．５倍以下が好ましい。

図５（Ａ）、（Ｂ）に、制音体２０のさらに他の実施例を示す。本例では、凸部２２の断面形状が、台形状をなす場合が示される。この場合、凸部２２の側面３０は、フラット面部２４を構成する半径方向内面Ｓｉ_２から円弧面部２３を構成する半径方向内面Ｓｉ_１まで傾斜してのびる。なお半径方向内面Ｓｉ_２と側面３０との間、及び側面３０と半径方向内面Ｓｉ_１との間を滑らかな円弧面部で連結することもできる。この場合、前記間隔Ｇｉは、半径方向内面Ｓｉ_２の仮想延長線と、側面３０の仮想延長線との交点に基づいて設定される。又間隔Ｇｏは側面３０の仮想延長線と、半径方向内面Ｓｉ_１の仮想延長線との交点に基づいて設定される。

なお図３（Ａ）、（Ｂ）、 図４（Ａ）、（Ｂ）、 及び図５（Ａ）、（Ｂ）において、制音体２０は、凸部２２と凹部２５とは、実質的に同じ断面形状を有することが好ましい。

図７に、制音体付き空気入りタイヤＴの他の実施例を示す。図７に示すように、制音体２０は、パンク防止用のシーラント層３５を介してトレッド内面２Ｓに貼着される。この場合、ロードノイズ低減効果を損ねることなく、パンクシール性を発揮することができる。シーラント層３５は少なくともトレッド内面２Ｓを含むタイヤ内腔面Ｔｓに配される。

シーラント層３５をなすシーラント材として、ゴム成分と、液状ポリマーと、架橋剤等とを含有する。ゴム成分として、ブチルゴム及びハロゲン化ブチルゴム等のブチル系ゴムが採用される。なおゴム成分として、前記ブチル系ゴムと、ジエン系ゴムとを混用しうるが、流動性等の観点から、ゴム成分１００質量％中のブチル系ゴムの含有量は、９０質量％以上とするのが好ましい。

液状ポリマーとして、液状ポリブテン、液状ポリイソブテン、液状ポリイソプレン、液状ポリブタジエン、液状ポリα−オレフィン、液状イソブチレン、液状エチレンα−オレフィン共重合体、液状エチレンプロピレン共重合体、液状エチレンブチレン共重合体等が挙げられる。なかでも、粘着性付与等の観点から、液状ポリブテンが好ましい。

液状ポリマーの含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、５０質量部以上、さらには１００質量部以上が好ましい。５０質量部未満では、粘着性が低下するおそれがある。該含有量の上限は、４００質量部以下、さらには３００質量部以下が好ましい。４００質量部を超えると、走行時、シーラント材が流動する恐れを招く。

架橋剤として、周知の化合物を使用できるが、有機過酸化物が好ましい。有機過酸化物架橋系において、ブチル系ゴムや液状ポリマーを用いることで、粘着性、シール性、流動性、加工性が改善される。

有機過酸化物としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、ジベンゾイルパーオキサイド、ｐ−クロロベンゾイルパーオキサイド等のアシルパーオキサイド類、１−ブチルパーオキシアセテート、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ｔ−ブチルパーオキシフタレートなどのパーオキシエステル類、メチルエチルケトンパーオキサイドなどのケトンパーオキサイド類、ジ−ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、１，３−ビス（１−ブチルパーオキシイソプロピル）ベンゼンなどのアルキルパーオキサイド類、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイドなどのハイドロパーオキサイド類、ジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド等が挙げられる。なかでも、粘着性、流動性の観点から、アシルパーオキサイド類が好ましく、ジベンゾイルパーオキサイドが特に好ましい。

有機過酸化物（架橋剤）の含有量は、ゴム成分１００質量部に対して、０．５質量部以上、さらには１．０質量部以上が好ましい。０．５質量部未満では、架橋密度が低くなり、シーラント材の流動が生じるおそれがある。該含有量の上限は、４０質量部以下、さらには２０質量部以下が好ましい。４０質量部を超えると、架橋密度が高くなり、シール性が低下するおそれがある。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

図１に示す基本構造を有し、かつ表１の仕様の制音体が貼着された制音体付き空気入りタイヤ（タイヤサイズ：２１５／５５Ｒ１７）を試作し、各試作タイヤのロードノイズ性能が評価された。制音体として、それぞれ、ポリエーテル／エステル系ポリウレタンスポンジ（密度３１kg/m^３）を使用。各制音体とも、巾は１００mm、制音体の全体積を前記巾で割った平均断面積は、比較例３以外は、全て１５cm^２で同じである。比較例３の平均断面積は、２１cm^２である。

＜ロードノイズ性＞
タイヤを、リム（１７×７．５Ｊ）、内圧（２４０kPa）、荷重（４．６kN）、速度（６０km/h）の条件にて、レプリカドラム上で走行させた。その時の、２０５Hz近傍の空洞共鳴音のピーク値を測定し、比較例１を基準とする増減値で評価した。マイナス（−）表示は、空洞共鳴音のピーク値が低く、ロードノイズが低減していることを意味する。

＜耐久性＞
タイヤを、リム（１７×７．５Ｊ）、内圧（２４０kPa）、荷重（４．６kN）、速度（１００km/h）の条件にて、ドラム上で走行させた。走行距離４０００km毎にチェックし、制音体のクラックの発生を目視で確認した。２００００km完走で合格とした。

表に示されるように、実施例は空洞共鳴音のピーク値が低く、ロードノイズ低減効果が高いことが確認できる。

１ 空気入りタイヤ
２Ｓ トレッド内面
２０ 制音体
２１ ベース部
２１ｊ 巾方向中心線
２２ 凸部
２３ 円弧面部
２４ フラット面部
２５ 凹部
３５ シーラント層
ｅ１ 一側縁
ｅ２ 他側縁
Ｓｉ_１ 半径方向内面
Ｓｉ_２ 半径方向内面
Ｓｏ_１ 半径方向外面
Ｔ 制音体付き空気入りタイヤ

Claims (8)

1. 空気入りタイヤと、この空気入りタイヤのトレッド内面上でタイヤ周方向にのびるスポンジ材からなる制音体とを具えた制音体付き空気入りタイヤであって、
   前記制音体は、前記トレッド内面に半径方向外面が貼着される帯状のベース部と、このベース部の半径方向内面から突出する複数の凸部とを具え、
   前記凸部は、前記ベース部の巾方向の一側縁から他側縁まで連続してのびるリブ状をなし、かつタイヤ周方向に間隔を隔てて配されるとともに、
   タイヤ周方向断面において、
   前記ベース部の半径方向内面は、前記トレッド内面と同心な円弧面部を含み、かつ前記凸部の半径方向内面は、タイヤ軸芯に正対する平らなフラット面部を含むことを特徴とする制音体付き空気入りタイヤ。
2. 前記凸部の半径方向外端において、タイヤ周方向で隣り合う凸部間のタイヤ周方向の間隔は、２０〜８０mmである請求項１記載の制音体付き空気入りタイヤ。
3. 前記凸部は、長さ方向と直角な断面形状が矩形状をなす請求項１又は２記載の制音体付き空気入りタイヤ。
4. 前記凸部は、前記一側縁から他側縁までタイヤ周方向に対して２０〜９０°の角度θで直線状にのびる請求項１〜３の何れかに記載の制音体付き空気入りタイヤ。
5. 前記凸部は、前記一側縁から他側縁まで円弧状に湾曲してのびる請求項１〜３の何れかに記載の制音体付き空気入りタイヤ。
6. 前記凸部の前記ベース部からの突出高さは、５〜２６mmである請求項１〜５の何れかに記載の制音体付き空気入りタイヤ。
7. 前記ベース部の厚さは、２〜１５mmである請求項１〜６の何れかに記載の制音体付き空気入りタイヤ。
8. 前記制音体は、パンク防止用のシーラント層を介して前記トレッド内面に貼着される請求項１〜７の何れかに記載の制音体付き空気入りタイヤ。

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