JP4321766B2

JP4321766B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP4321766B2
Application number: JP2004070255A
Authority: JP
Inventors: 篤丹野; 裕司山内; 靖二秋好
Original assignee: Mitsubishi Motors Corp; Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Motors Corp; Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2004-03-12
Filing date: 2004-03-12
Publication date: 2009-08-26
Anticipated expiration: 2024-03-12
Also published as: US20070175559A1; JP2005255015A; DE112005000542B4; WO2005087515A1; DE112005000542T5; CN100484778C; CN1930008A; US7665495B2

Description

本発明は、タイヤ周方向の位置に応じて断面積を変化させたリング状の物体を用いて空洞共鳴音の低減を図った空気入りタイヤに関し、さらに詳しくは、タイヤ周方向の重量バランスを均一化することを可能にした空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤにおいて、騒音を発生させる原因の一つにタイヤ内部に充填された空気の振動による空洞共鳴音がある。この空洞共鳴音は、タイヤを転動させたときにトレッド部が路面の凹凸によって振動し、トレッド部の振動がタイヤ内部の空気を振動させることによって生じるのである。

このような空洞共鳴現象による騒音を低減する手法として、タイヤとホイールのリムとの間に形成される空洞部の断面積をタイヤ周方向に変化させることにより、単一の共鳴周波数で共鳴する時間を短縮することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。更に、空洞部の周期的な断面積変化を具現化するために、リング状の治具により複数の物体をトレッド部の内面に装着することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。

しかしながら、上記手法では、複数の物体を空洞部内の対向位置に配置する必要があるため、タイヤ周方向の重量バランスを均一化することが困難であり、その結果、空気入りタイヤのユニフォミティーが悪化するという問題がある。
特開２００１−１１３９０２号公報特開２００３−２２６１０４号公報

本発明の目的は、タイヤ周方向の位置に応じて断面積を変化させたリング状の物体を用いて空洞共鳴音の低減を図るにあたって、タイヤ周方向の重量バランスを均一化することを可能にした空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的を解決するための本発明の空気入りタイヤは、タイヤ周方向の位置に応じて断面積を変化させたリング状の物体をトレッド部の内面に装着した空気入りタイヤにおいて、密度が５〜７０ｋｇ／ｍ³であってタイヤ周方向に沿って均一断面形状を有する多孔質材を部分的に圧縮加工することによって前記リング状の物体を構成したことを特徴とするものである。

本発明では、タイヤ周方向の位置に応じて断面積を変化させたリング状の物体を用いて空洞共鳴音の低減を図るにあたって、密度が５〜７０ｋｇ／ｍ³であってタイヤ周方向に沿って均一断面形状を有する多孔質材を使用し、この多孔質材を部分的に圧縮加工することで断面積を変化させたリング状の物体を構成する。そのため、上記多孔質材のタイヤ周方向の単位長さ当たりの質量を予め一定にしておけば、タイヤ周方向の重量バランスを均一にしながら、多孔質材に所望の断面積変化を与えることが可能になる。

ところで、タイヤ周方向の単位長さ当たりの質量を一定にしつつ断面積だけを異ならせた複数種類の多孔質材を予め用意し、これら多孔質材をタイヤ周方向に繋ぎ合わせることでも、上記と同様の構造を有するリング状の物体を得ることができる。しかしながら、この場合、複数種類の多孔質材を用意する必要があり、しかも多孔質材同士の接合工程が必要になることから、製造コストの増大を招くことになる。また、多孔質材同士を接着剤等で接合した場合、その接合部が破壊の起点となる恐れがある。

これに対して、本発明では、単一種類の多孔質材を用いることが可能であり、また多数の多孔質材を繋ぎ合わせる必要もないので、製造コストの増大を回避することができる。更に本発明では、多孔質材同士の接合部が減るため、リング状の物体の耐久性が向上するという利点もある。

本発明において、多孔質材を圧縮加工する手段は、特に限定されるものではない。例えば、多孔質材の圧縮部に圧縮状態を維持するための拘束部材を付加したり、多孔質材の圧縮部を熱融解により形成したり、多孔質材の圧縮部を熱プレスにより形成することが可能である。特に、熱プレスによる圧縮加工は、加工精度が高く、短時間での加工が可能である。

多孔質材のタイヤ周方向の単位長さ当たりの質量の変動幅は０〜２％であることが好ましい。このように多孔質材のタイヤ周方向の単位長さ当たりの質量の変動幅を小さくすることにより、重量バランスの均一化をより確実に達成することができる。

多孔質材の圧縮加工後の断面積の最大値Ｓmax と最小値Ｓmin との差は、タイヤとホイールのリムとの間に形成される空洞部の断面積の１０％以上であることが好ましい。このように多孔質材の圧縮加工後の断面積の最大値Ｓmax と最小値Ｓmin との差を大きくすることにより、空洞共鳴音の低減効果が高くなる。

多孔質材の圧縮加工後の厚さの最大値Ｔmax と最小値Ｔmin は、Ｔmax ≧１０ｍｍかつＴmin ≧１ｍｍを満足することが好ましい。Ｔmax ≧１０ｍｍを満たすことにより、空洞共鳴音の低減効果を高くし、Ｔmin ≧１ｍｍを満たすことにより、多孔質材からなるリング状の物体がタイヤ内面に沿う形状を維持するための最適な弾性を得ることができる。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示し、図２は本発明におけるリング状の物体を示し、図３は本発明における多孔質材を示すものである。図１において、空気入りタイヤＴは、トレッド部１と、左右一対のビード部２と、これらトレッド部１とビード部２とを互いに連接するサイドウォール部３とを備えている。一方、ホイールＷはタイヤＴのビード部２，２を装着するためのリム１１と、該リム１１と不図示の車軸とを連結するディスク１２とから構成されている。そして、タイヤＴをホイールＷに装着したとき、タイヤＴとホイールＷとの間には空洞部４が形成される。

上記空洞部４において、トレッド部１の内面には、タイヤ周方向の位置に応じて断面積を変化させたリング状の物体５が装着されている。図２に示すように、リング状の物体５は、例えば、１／４周期毎に断面積の増減を繰り返すものである。これにより、タイヤＴの回転に伴って共鳴周波数が変化し、単一の共鳴周波数で共鳴する時間が短縮されるので、空洞共鳴音を低減することができる。

リング状の物体５は、図３に示すように、多孔質材６を部分的に圧縮加工することで得られたものである。出発材料となる多孔質材６は、破線にて示すようにタイヤ周方向に沿って均一断面形状を有している。但し、多孔質材６はタイヤ周方向に沿うようにリング状に加工されるので、図３では多孔質材６の長手方向がタイヤ周方向に相当する。均一断面形状を有する多孔質材６は適宜の加工手段により部分的に圧縮加工され、それにより多孔質材６には圧縮部６ａと非圧縮部６ｂとがタイヤ周方向に沿って交互に形成される。つまり、出発材料となる多孔質材６のタイヤ周方向の単位長さ当たりの質量を予め一定にしておけば、タイヤ周方向の重量バランスを均一にしながら、多孔質材６に所望の断面積変化を与えることができる。

リング状の物体５を製造するに際して、単一種類の多孔質材６を用い、その多孔質材６を圧縮加工後にリング状に繋ぎ合わせるだけであるので、製造コストを低く抑えることができる。更に、多孔質材６の接合部が少ないため、リング状の物体５の耐久性が向上することができる。

多孔質材６は、密度が５〜７０ｋｇ／ｍ³である。この密度が５ｋｇ／ｍ³未満であるとトレッド部１の内面に装着される物体５の形状安定性が低下し、逆に７０ｋｇ／ｍ³を超えると重量増加の要因となる。多孔質材６の材料としては、樹脂の発泡体を用いることができ、特に発泡ポリウレタンフォームを用いることが好ましい。

多孔質材６のタイヤ周方向の単位長さ当たりの質量の変動幅は０〜２％であると良い。この質量の変動幅が２％超であると重量バランスの均一化が困難になる。上記質量の変動幅は、多孔質材６をタイヤ周方向に１０〜１５ｃｍの間隔で切断し、各切断片の質量を測定し、各々の質量を各々のタイヤ周方向長さで除して単位長さ当たりの質量を求めたとき、その最小値に対する変動量の比率である。

部分的に圧縮加工された多孔質材６の断面積の最大値Ｓmax と最小値Ｓmin との差（Ｓmax −Ｓmin ）は、タイヤとホイールのリムとの間に形成される空洞部４の断面積の１０％以上、より好ましくは１０〜４０％であると良い。差（Ｓmax −Ｓmin ）が空洞部４の断面積の１０％未満であると空洞共鳴音の低減効果が低くなる。多孔質材６の圧縮加工後の断面積及び空洞部４の断面積は、いずれもタイヤ子午線断面での断面積である。また、ここで言うリムとはＪＡＴＭＡイヤーブック（２００３年度版）で規定される標準リムである。

また、部分的に圧縮加工された多孔質材６の厚さの最大値Ｔmax と最小値Ｔmin は、Ｔmax ≧１０ｍｍかつＴmin ≧１ｍｍを満足すると良い。最大値Ｔmax が１０ｍｍ未満であると空洞共鳴音の低減効果が低くなる。但し、最大値Ｔmax が３０ｍｍを超えるとタイヤへの組み付け作業が困難になる。従って、１０ｍｍ≦Ｔmax ≦３０ｍｍを満足することが望ましい。一方、最小値Ｔmin が１ｍｍ未満であると多孔質材６からなるリング状の物体５がタイヤ内面に沿う形状を維持するための最適な弾性を得ることが困難になる。最小値Ｔmin の上限値は５ｍｍであると良い。従って、１ｍｍ≦Ｔmin ≦５ｍｍを満足することが望ましい。

次に、本発明における多孔質材の圧縮加工方法について説明する。図４及び図５はそれぞれ熱プレスによる多孔質材の圧縮加工方法を示すものである。

図４において、多孔質材６の圧縮部６ａは熱プレスにより形成される。即ち、タイヤ周方向に沿って均一断面形状を有する多孔質材６の一部に、加熱されたプレス成形型２１を押し付けることにより、圧縮部６ａが形成される。熱プレスの条件は、多孔質材６の材質に因るが、例えば、温度１００〜１７０℃、プレス時間５〜１２０秒程度にすれば良い。また、図５に示すように、プレス成形型２１の角を直角ではなく斜めにした場合、それによって形成される圧縮部６ａと非圧縮部６ｂとの境界部分における応力集中を緩和することができる。

図６及び図７はそれぞれ熱プレスにより圧縮加工された多孔質材を上から見た状態を示すものである。図６において、圧縮部６ａと非圧縮部６ｂは長方形に加工されている。一方、図７では、圧縮部６ａと非圧縮部６ｂが平行四辺形に加工されている。この場合、タイヤ接地時に受ける力が圧縮部６ａと非圧縮部６ｂとの両方に分散するので、多孔質材６からなるリング状の物体５の耐久性を向上することができる。

上述したような熱プレスによる圧縮加工は、加工精度が高く、短時間での加工が可能であるため最適な手段であるが、本発明では多孔質材の圧縮加工に他の手段を採用することが可能である。例えば、多孔質材の一部を圧縮し、その圧縮状態でミシンによる縫い合わせを施したり、ステープル等による留め付けを行うことができる。つまり、多孔質材の圧縮部に圧縮状態を維持するための拘束部材（糸やステープル）を付加することが可能である。また、多孔質材の一部を温風、赤外線、加熱鉄板、高温スチーム等の熱源を用いて熱融解しても良い。つまり、多孔質材の圧縮部を熱融解により形成しても良い。

タイヤサイズ２１５／６０Ｒ１６の空気入りタイヤにおいて、空洞部の条件だけを異ならせた従来例、実施例、比較例のタイヤをそれぞれ製作した。従来例のタイヤは、空洞部に何も配置していないものである。実施例のタイヤは、密度が２０ｋｇ／ｍ³であってタイヤ周方向に沿って均一断面形状を有する多孔質材（発泡ポリウレタンフォーム）を部分的に圧縮加工することで断面積を変化させたリング状の物体（図２参照）を構成し、このリング状の物体をトレッド部の内面に装着したものである。多孔質材の断面積の最大値Ｓmax と最小値Ｓmin との差は空洞部の断面積の１６％とし、多孔質材の厚さの最大値Ｔmax と最小値Ｔmin はそれぞれ２０ｍｍ、４．０ｍｍとした。比較例のタイヤは、実施例と実質的に同じ構造を有するリング状の物体をトレッド部の内面に装着したものであるが、ここでは２種類の多孔質材（発泡ポリウレタンフォーム）を２枚ずつタイヤ周方向に繋ぎ合わせてリング状の物体を得た。

これら従来例、実施例及び比較例のタイヤについて、空洞共鳴音を評価した。即ち、各試験タイヤをリムサイズ１６×１６．５ＪＪのホイールに組み付け、空気圧２１０ｋＰａとして排気量３０００ｃｃのＦＲセダンに装着し、空洞共鳴音のピークレベル（車内音〔ｄＢ〕）を測定した。更に、実施例及び比較例のタイヤについては、多孔質材からなるリング状の物体が破壊するまでの走行距離を測定し、これを耐久性の指標とした。評価結果は、比較例の走行距離を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど耐久性が優れていることを意味する。これら結果を表１に示す。

この表１から判るように、実施例のタイヤは、従来例に比べて空洞共鳴音が少なく、しかも比較例に比べて多孔質材の耐久性が優れていた。実施例のタイヤにおいては、単一種類の多孔質材を圧縮加工することでリング状の物体に断面積変化を与えているので、重量バランスが均一であることは言うまでもない。

本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す子午線断面図である。本発明におけるリング状の物体を示す側面図である。本発明における多孔質材を示す斜視図である。熱プレスによる多孔質材の圧縮加工方法の一例を示す側面図である。熱プレスによる多孔質材の圧縮加工方法の他の例を示す側面図である。熱プレスにより圧縮加工された多孔質材の一例を示す平面図である。熱プレスにより圧縮加工された多孔質材の他の例を示す平面図である。

符号の説明

１トレッド部
２ビード部
３サイドウォール部
４空洞部
５リング状の物体
６多孔質材
６ａ圧縮部
６ｂ非圧縮部
１１リム
１２ディスク
２１プレス成形型
Ｔ空気入りタイヤ
Ｗホイール

Claims

タイヤ周方向の位置に応じて断面積を変化させたリング状の物体をトレッド部の内面に装着した空気入りタイヤにおいて、密度が５〜７０ｋｇ／ｍ³であってタイヤ周方向に沿って均一断面形状を有する多孔質材を部分的に圧縮加工することによって前記リング状の物体を構成した空気入りタイヤ。
前記多孔質材の圧縮部に圧縮状態を維持するための拘束部材を付加した請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記多孔質材の圧縮部を熱融解により形成した請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記多孔質材の圧縮部を熱プレスにより形成した請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記多孔質材のタイヤ周方向の単位長さ当たりの質量の変動幅が０〜２％である請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
前記多孔質材の圧縮加工後の断面積の最大値Ｓmax と最小値Ｓmin との差が、タイヤとホイールのリムとの間に形成される空洞部の断面積の１０％以上である請求項１〜５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
前記多孔質材の圧縮加工後の厚さの最大値Ｔmax と最小値Ｔmin が、Ｔmax ≧１０ｍｍかつＴmin ≧１ｍｍを満足する請求項１〜６のいずれかに記載の空気入りタイヤ。