JP4148987B2 - 低騒音空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、低騒音空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、タイヤ内周面に取り付けた吸音材による低騒音性能を高度化しながら、その吸音材の耐久性能の向上とタイヤ振動の抑制を可能にした低騒音空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤが発生する騒音の一つとして、タイヤ内部に充填された空気の振動によって発生する空洞共鳴音がある。この空洞共鳴音は、タイヤが路面走行するとき、その路面の凹凸によりトレッド部が振動し、このトレッド部の振動によりタイヤ内部の空気が振動することから発生する共鳴音である。この空気入りタイヤの空洞共鳴音の周波数は２５０Ｈｚ付近であることが知られている。

従来、空気入りタイヤの空洞共鳴音を低減する手段としては、図７（ａ）及び（ｂ）に例示するように、空気入りタイヤＴにおけるトレッド部１のタイヤ内周面に多孔質材料からなる吸音材５をタイヤ周方向に連続的又は間欠的に貼り付け、この吸音材５により空洞共鳴音を吸収するようにしたものが提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。このような吸音材により空洞共鳴音の低減する効果を向上するためには、その吸音材をタイヤ内周面に出来るだけ広い面積で取り付けることが必要になる。

しかし、図７（ａ）のように吸音材５をタイヤ内周面の全周に渡るように連続配置すると、吸音材５のタイヤ周方向の両端部を接続した部分に、空気入りタイヤＴが１回転する毎に圧縮と伸長が交互に繰り返し作用するため、その接続部分が応力集中により破壊しやすくなるという欠点がある。また、この吸音材の破壊を防止するため図７（ｂ）のように吸音材５を間欠配置し、タイヤ周方向に隣接する二つの吸音材５を大きく離した状態にすると、タイヤの回転バランスが崩れ、タイヤ走行時に振動を発生するようになる。
特開昭６２−２１６８０３号公報 特開２００３−２５２００３号公報

本発明の目的は、タイヤ内周面に取り付けた吸音材による低騒音性能を高度化しながら、その吸音材の耐久性能の向上とタイヤ振動の抑制を可能にした低騒音空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的を達成する本発明の低騒音空気入りタイヤは、タイヤ内周面に多数の多孔質材料からなる吸音材をタイヤ周方向に間欠的に配列するように取り付け、前記吸音材のタイヤ周方向の長さを１８０ｍｍ以上、タイヤ最大内周長の１５％以下にすると共に、タイヤ幅方向の最大幅をタイヤ最大幅の５０〜９０％にし、これら前記吸音材の数を５〜５０個にして、タイヤ周方向に積算した合計長さをタイヤ最大内周長の７５％以上にし、かつ前記吸音材の間の間隔を該吸音材のタイヤ周方向端部における最大厚さの１倍以上にすると共に、タイヤ最大内周長の１５％以下にし、かつ前記吸音材をタイヤ周方向に延長する弾性バンドの内周面及び外周面のいずれか一方に固定し、該弾性バンドを介して前記タイヤ内周面に取り付けたことを特徴とするものである。

本発明の空気入りタイヤは、上記のようにタイヤ内周面に多数の吸音材をタイヤ周方向に間欠的に配列したので、タイヤ接地部の変形に伴う吸音材の屈曲変形を緩和し、連続配置する吸音材に比べて耐久性を向上することができる。また、上記吸音材の数を５〜５０個とし、吸音材間の間隔を該吸音材の端部における最大厚さ以上にしたので、タイヤ走行中の吸音材の端部同士の干渉を防止するため、吸音材の破損を抑制すると共に、吸音材の最大幅をタイヤ最大幅の９０％以下にしたので吸音材の耐久性を確保することができる。しかも、これら吸音材のタイヤ周方向の長さを１８０ｍｍ以上、タイヤ最大内周長の１５％以下にし、タイヤ周方向に積算した合計長さをタイヤ最大内周長の７５％以上にすると共に、吸音材のタイヤ幅方向の最大幅をタイヤ最大幅の５０％以上にしたので、吸音材によるタイヤ内部の空洞共鳴音の吸収量を十分に確保し、高い低騒音性能を発揮することができる。さらに、吸音材の数を５〜５０個にし、吸音材の間の間隔をタイヤ最大内周長の１５％以下にしたので、タイヤ周方向の重量バランスを均一化し、高速走行時のタイヤ振動を抑制することができる。また、吸音材の取付けを弾性バンドを介して間接的に行なうと、異なるタイヤ間で装着替えが容易になる。

図１及び図２において、空気入りタイヤＴはトレッド部１の左右両側に、それぞれ左右一対づつのサイドウォール部３，３とビード部２，２を連接するように形成している。この空気入りタイヤＴがリムＲに装着されると、タイヤの内側に空洞部４が形成され、その空洞部４に規格に定められた圧力の空気が充填される。

トレッド部１のタイヤ内周面１ａには、弾性バンド６がタイヤ周方向に環状に圧着するように支持され、その弾性バンド６の長手方向に沿って複数の独立片からなる吸音材５が間欠的に固定されている。これら吸音材５は連続気泡を有する多孔質材料から構成されている。複数の吸音材５は、図３に示すように、直線状の弾性バンド６の片面に一定間隔Ｄに間欠的に固定された後、その弾性バンド６を環状に湾曲してタイヤ内周面１ａに沿うように挿入し、両端部をフック７などを介して連結している。

弾性バンド６に対する吸音材５の固定は、超音波等により融着させるか、或いは接着剤で接着させるとよい。また、弾性バンド６の両端部の連結は、図４に示すように、止金８により行なってもよい。或いは、弾性バンド６の両端部の連結は、接着剤による接着或いは融着などで行なってもよい。

上記のように空気入りタイヤＴのタイヤ内周面１ａに対する吸音材５の取付けを、弾性バンド６を介して間接的に行なうと、異なるタイヤ間で装着替えが容易になるので、使用中のタイヤが摩耗或いはパンクで使用不能になった場合に、その使用不能になったタイヤに使用されている吸音材を弾性バンドと共に、新しい別のタイヤに再使用することができる。

弾性バンド６により吸音材５をタイヤ内周面１ａに取付ける方法としては、図示の例のように、吸音材５を弾性バンド６の内周側に配置し、その弾性バンド６をタイヤ内周面１ａに直接圧接するように取り付けることが好ましい。勿論、これとは逆に、吸音材５を弾性バンド６の外周側に配置し、その吸音材５を弾性バンド６によりタイヤ内周面１ａに押圧するように取り付けるものであってもよい。後者の場合は、吸音材５の表面の一部が弾性バンド６により閉塞されるため、その閉塞された分だけ吸音材５の吸音効果が低減する。しかし、前者の場合は、吸音材５の表面を弾性バンド６が閉塞しないため、より高い消音効果を得ることができる上に、弾性バンド６の周方向全体がタイヤ内周面１ａに密着するため高い摩擦力が得られ、吸音材５の保持を一層安定して行なうことができる。

また、吸音材５のタイヤ内周面１ａに対する取付け方法としては、弾性バンド６を吸音材５の厚み方向中間部に貫通させて支持する方法も考えられるが、この取付け方法は吸音材５の貫通部に弾性バンド６の押圧により大きな応力を集中させやすいため、早期に破損を招きやすい。

上記吸音材５は多孔質材料により構成されている。その多孔質材料としては連続気泡を有する発泡樹脂が好ましい。さらに好ましくは、発泡ウレタン樹脂を使用するとよい。発泡ウレタン樹脂の中でも、特に低密度のポリエーテル系ウレタンフォームは、タイヤ内圧に対して圧縮変形し難く、優れた耐圧性を有するので好ましい。弾性バンド６の材料としては、金属及び樹脂のいずれであってもよいが、好ましくは樹脂がよい。樹脂としては、特にポリプロピレン樹脂やポリエチレン樹脂が高い引張り弾性率を有するので好ましい。

本発明の空気入りタイヤでは、上記構成において、タイヤ周方向に複数の独立片として配列する吸音材５の数を５〜５０個とし、かつ、これら全ての吸音材５の長さをタイヤ周方向に積算した合計長さを、タイヤ最大内周長の７５％以上、好ましくは８５％以上にする。また、複数の吸音材５において、それらのタイヤ周方向の相互間の間隔Ｄを、その吸音材５のタイヤ周方向端部における最大厚さの１倍以上、好ましくは１．２倍以上であって、かつタイヤ最大内周長の１５％以下、好ましくは１０％以下にする。

このようにタイヤ周方向に配列する吸音材５の数を５〜５０個にし、かつタイヤ周方向に対して積算した合計長さをタイヤ最大内周長の７５％以上にしたことにより、空洞共鳴音の吸収量が十分に確保されるため、高い低騒音性能を発揮し、かつ高速走行時のタイヤ振動を抑制することができる。吸音材５の数が４個以下であると、タイヤ周方向の重量バランスが崩れるため、高速走行時のタイヤ振動が増大する。また、吸音材５の数が５０個を超えると、１個当たりの吸音材５のタイヤ周方向の長さＬが短くなりすぎるため破損し易くなる。また、全ての吸音材５の長さをタイヤ周方向に積算した合計長さが、タイヤ最大内周長の７５％よりも少ないと、騒音低減効果が得にくくなる上に、重量バランスが崩れるためタイヤ振動も起こりやすくなる。

また、本発明の空気入りタイヤでは、タイヤ周方向に隣接する二つの吸音材５，５間の間隔Ｄを、吸音材５のタイヤ周方向端部の最大厚さ以上にしたことにより、タイヤ回転時に吸音材の端部同士が擦れ合う干渉を防止し、吸音材の破損を防止する。また、吸音材５，５間の間隔Ｄをタイヤ最大内周長の１５％以下にしたことにより、吸音材の重量バランスが均一化して、タイヤ振動を抑制することができる。

吸音材５，５間の間隔Ｄが吸音材５のタイヤ周方向端部の最大厚さよりも狭いと、隣接する二つの吸音材の端部同士が干渉するため破損を招き易くなる。また、上記間隔Ｄがタイヤ最大内周長の１５％よりも広いと、吸音材の重量バランスが崩れるため、高速走行時にタイヤ振動を発生するようになる。

吸音材５のタイヤ周方向の長さＬとしては、１８０ｍｍ以上、タイヤ最大内周長の１５％以下にする。吸音材５の長さＬが１８０ｍｍ未満であると、タイヤ幅方向の曲げ剛性が低下し過ぎるため損傷し易くなる。また、吸音材５の長さＬがタイヤ最大内周長の１５％よりも大きいと、タイヤ回転時における吸音材５のタイヤ半径方向に対する変形が大きくなり、吸音材が損傷し易くなる。複数個の吸音材５は、タイヤ振動を抑制するためには、それらの長さＬを互いに同じにすることが好ましいが、振動を許容できる範囲であれば異なっていてもよい。

吸音材５の最大幅Ｗは、タイヤ最大幅の５０〜９０％にする。好ましくは５５〜８０％にするとよい。吸音材５の最大幅Ｗがタイヤ最大幅の５０％よりも狭いと、空洞共鳴音の低減効果が十分に得られなくなる。また、吸音材５の最大幅Ｗがタイヤ最大幅の９０％より大きいと、吸音材５がサイドウォール部３まで延長するため、吸音材５の耐久性を低下させるようになる。

吸音材５の厚さとしては、５〜５０ｍｍが好ましく、さらに好ましくは１０〜４０ｍｍにするのがよい。また、吸音材の厚さは、タイヤ周方向に配置した複数の吸音材５の全てが同一であることがタイヤ振動を抑制する上で好ましいが、タイヤ振動を許容できる範囲であれば、互いに異なっていてもよい。また、１個当たりの吸音材の厚さは、全体に均一であっても、或いは長手方向及び／又は幅方向に変化していてもよい。

吸音材５の平面視形状は特に限定されないが、図３に例示する８角形などのように、内角を鈍角とする五角形以上の多角形が好適である。これら五角形以上の多角形は、吸音材の端部近傍に発生しやすい損傷を抑制することができる。また、吸音材５の平面視形状として、図５（ａ）に示すような内角を直角とする四角形、図５（ｂ）に示すような円形、及び図５（ｃ）に示すような楕円形などを例示することができる。吸音材５の平面視形状としては、全ての内角が鈍角の多角形又は円形若しくは楕円形にするとよい。

また、吸音材５の平面視形状を、図６に示すような内角θが鋭角の隅部Ｅを有する平行四辺形にすることもできる。しかし、このように内角θが鋭角の隅部Ｅを有する形状の場合は、その内角が鋭角の隅部Ｅを円弧状に面取りするのがよい。この面取りにより、吸音材の隅部Ｅの損傷を低減することができる。

なお、本件明細書において、「タイヤ最大内周長」とは、ＪＡＴＭＡに規定されたリムに空気入りタイヤを組み付け、正規内圧を充填した状態におけるタイヤ内周面の赤道位置での内周長をいう。また、「タイヤ最大幅」とは、同じくＪＡＴＭＡに規定されたリムに空気入りタイヤを組み付け、正規内圧を充填した状態におけるタイヤ最大幅をいう。

同一のタイヤサイズ２１５／６０Ｒ１６を有する３本の空気入りタイヤのタイヤ内周面に対して、それぞれ連続気泡のポリウレタン発泡樹脂を下記３種類の形態に加工した吸音材を、下記する取付け構造になるように装着した。

（ａ）実施例１
取付け構造：図２
吸音材の形状：幅Ｗ：１５０ｍｍ、厚さ：２０ｍｍ、長さＬ：１８０ｍｍで、各隅部を６０ｍｍ×６０ｍｍに面取りした８角形
吸音材の数：９個（間隔Ｄを約３０ｍｍにして配置）
（ｂ）従来例１
取付け構造：図７（ｂ）
吸音材の形状：幅Ｗ：１５０ｍｍ、厚さ：２０ｍｍ、長さＬ：２００ｍｍで、各隅部を６０ｍｍ×６０ｍｍに面取りした８角形
吸音材の数：４個（タイヤ軸に対して９０°の角度で均等配置）
（ｃ）従来例２
取付け構造：図７（ａ）
吸音材の形状：幅Ｗ：１５０ｍｍ、厚さ：２０ｍｍ、周長：１８９０ｍｍで、連続帯状
吸音材の数：１枚（タイヤ内周面の全周に連続配置）

これら３種類の空気入りタイヤをそれぞれホイールにリム組みし、空気圧を１５０ｋＰａにして、以下の試験方法により、各タイヤにおける吸音材の耐久性及び振動性能を測定した。その結果を表１に示す。

〔吸音材の耐久性〕
試験タイヤをドラム試験機の回転ドラムに荷重７．８ｋＮで接圧し、時速８０ｋｍ／ｈで走行させて、吸音材に損傷が発生するまでの距離を測定した。測定結果は、従来例１の測定値を１００とする指数で示した。指数値が大きいほど吸音材の耐久性が優れていることを意味する。

〔振動性能〕
ユニフォミティ−測定機を使用し、試験タイヤを時速１００ｋｍ／ｈで走行させたときのラジアル・フォース・バリエーション（ＲＦＶ）の２次成分を測定した。測定結果は、従来例２の測定値を１００とする指数で示した。指数値が小さいほど振動性能が優れていることを意味する。

表１の結果から、実施例１の空気入りタイヤは、従来例１及び２の空気入りタイヤに比べて、吸音材の耐久性と振動性能とがバランス良く向上していることがわかる。

本発明の実施形態からなる空気入りタイヤをリム組みした状態で示す子午線方向の断面図である。 図１のタイヤを赤道方向の断面で示した断面図である。 本発明に使用される吸音材の一例を示す平面図である。 本発明に使用される吸音材を弾性バンドと共に空気入りタイヤに挿入する前の状態を例示する側面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、それぞれ本発明に使用される吸音材の他の実施形態を示す平面図である。 本発明に使用される吸音材の更に他の実施形態を示す平面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ従来タイヤを赤道方向の断面にして示した断面図である。

符号の説明

５ 吸音材
６ 弾性バンド

Claims (5)

1. タイヤ内周面に多数の多孔質材料からなる吸音材をタイヤ周方向に間欠的に配列するように取り付け、前記吸音材のタイヤ周方向の長さを１８０ｍｍ以上、タイヤ最大内周長の１５％以下にすると共に、タイヤ幅方向の最大幅をタイヤ最大幅の５０〜９０％にし、これら前記吸音材の数を５〜５０個にして、タイヤ周方向に積算した合計長さをタイヤ最大内周長の７５％以上にし、かつ前記吸音材の間の間隔を該吸音材のタイヤ周方向端部における最大厚さの１倍以上にすると共に、タイヤ最大内周長の１５％以下にし、かつ前記吸音材をタイヤ周方向に延長する弾性バンドの内周面及び外周面のいずれか一方に固定し、該弾性バンドを介して前記タイヤ内周面に取り付けた低騒音空気入りタイヤ。
2. 前記弾性バンドの内周側に前記吸音材を固定し、該弾性バンドを前記タイヤ内周面に圧接した請求項１に記載の低騒音空気入りタイヤ。
3. 前記吸音材の厚さを５〜５０ｍｍにした請求項１又は２に記載の低騒音空気入りタイヤ。
4. 前記吸音材を連続気泡を有する発泡樹脂で構成した請求項１，２又は３に記載の低騒音空気入りタイヤ。
5. 前記弾性バンドを樹脂の成形体で構成した請求項１〜４のいずれかに記載の低騒音空気入りタイヤ。

Images