JP4363729B2 - ロードノイズ低減液剤及びその充填装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤ空洞共鳴を抑制しうるとともに、タイヤバルブからタイヤ内腔内に便宜に注入できその使い勝手を大巾に高めたロードノイズ低減液剤及びその充填装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロードノイズは、自動車が荒れた路面を走行したとき、車室内に発生する「ゴー」という比較的低い周波数の騒音であり、特に１００〜３００Hzの周波数域の音が問題になることが多い.
【０００３】
このロードノイズは、路面からの振動の入力が、タイヤや車体で共振して増幅され最終的に車室内を振動させることによって発生するものであり、これを抑えるためには、それぞれの振動系の共振を抑えることが必要である。
【０００４】
他方、タイヤはゴムやコードの複合体であるが故にいくつかの固有振動数を有しており、特にロードノイズと密接な関係のあるものとして、次の３種類のものが知られており、例えばインパクトハンマーテストによって確認できる。
▲１▼ 周方向一次共振：
▲２▼ タイヤ空洞共鳴：
▲３▼ タイヤ断面方向ニ次共振：
なお前記インパクトハンマーテストは、図１４（Ａ）に略示する如き装置を用い、リム組みしたタイヤのトレッド部ａをインパクトハンマーｂを用いて打撃することによって入力された振動が、車軸ｃに出力される時の伝達特性を、３軸ロードセルなどのセンサｄを用いて測定するものであり、その測定結果の一例を図１４（Ｂ）に示す。この図１４（Ｂ）における三つのピーク▲１▼、▲２▼、▲３▼が、夫々前記周方向一次共振、タイヤ空洞共鳴、タイヤ断面方向二次共振である。
【０００５】
そして、この三種類の共振点のピークを下げることやピークの周波数を移動させることで、ロードノイズを低減させることが可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしこのうち、▲２▼のタイヤ空洞共鳴は、タイヤとリムとにより囲まれるタイヤ内腔がタイヤ周方向に連続する気柱となって生じる共鳴であるため、タイヤ自身の構造等によって改善することは難しい。
【０００７】
そのため、このタイヤ空洞共鳴を抑制するためには、例えば特公平７−１４６８２号公報に記載する如く、タイヤ内腔内に遮蔽体を介在せしめ、前記気柱が連続するのを阻止することが重要となる。しかしながら、前記公報に記載の遮蔽体は、ゴム、合成樹脂、スポンジなど可撓性材料から形成されるとはいえ、球状等の固体をなす。
【０００８】
従って、この遮蔽体をタイヤ内腔内に装着するためには、タイヤのリムへの組み付けや取り外し、及びタイヤとリムの組立体の車両への着脱が必要になるなど、多くの手間と労力を要し、簡便性に劣り使い勝手を大巾に損ねるものであった。
【０００９】
そこで本発明は、以上のような状況に鑑み案出なされたもので、タイヤ空洞共鳴を減じロードノイズの低減効果を有効に発揮しつつタイヤバルブからタイヤ内腔内に便宜に注入でき、その使い勝手を大巾に高めたロードノイズ低減液剤及びその充填装置の提供を目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本願発明は、リム組されることによりタイヤ周方向に連続するタイヤ内腔内に注入されるロードノイズ低減液剤であって、気体によって泡状化しうる水と界面活性剤との混合溶液である泡状化溶液からなり、かつ泡によって前記タイヤ内腔の空気容積を減じ又はタイヤ内腔の前記周方向の連続を遮断してタイヤ空洞共鳴を抑制することを特徴としている。
【００１３】
なお前記泡状化溶液は、泡状化前の体積Ｖ１と泡状化後の体積Ｖ２との比Ｖ２／Ｖ１が１．５〜５００であることが好ましく、例えば水と界面活性剤との混合溶液によって形成することができる。
【００１４】
また請求項３記載の発明は、前記ロードノイズ低減液剤を泡状化してタイヤ内腔内に充填する充填装置であって、
泡状化溶液を収容する耐圧容器と、高圧気体源に通じるとともにこの高圧気体源の高圧気体によって前記収容された泡状化溶液を泡状化して取り出す泡状化手段と、泡状化した泡状化溶液を高圧気体とともにタイヤ内に吐出する吐出口とを具えることを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図示例とともに説明する。
図１は、タイヤとリムの組立体１の子午断面を示し、図において、空気入りタイヤＴは、トレッド部２からサイドウォール部３を経てビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、このカーカス６のタイヤ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。
【００１６】
またこの空気入りタイヤＴは、そのタイヤ内腔面ＨＳを、空気を透過しにくいインナライナゴム層８によって形成した所謂チューブレス構造をなし、リムＲへの組み付け（リム組）により、このタイヤ内腔面ＨＳとリムＲとによって囲まれかつタイヤ周方向に連続する環状のタイヤ内腔Ｈを構成する。
【００１７】
そしてこのタイヤ内腔Ｈ内には、図２（Ａ）、（Ｂ）に略示する如き、ロードノイズ低減液剤Ｊ１が、或いは図４に略示する如き本発明のロードノイズ低減液剤Ｊ２が、タイヤバルブから注入される。
【００１８】
前記ロードノイズ低減液剤Ｊ１は、液状体であり、タイヤ内腔Ｈ内では、その下部側に集まって滞留する。従って、この下部側においては、ロードノイズ低減液剤Ｊ１の注入量に応じて、タイヤ内腔Ｈの一部に、その空気容積が局部的に減じる絞り部ＫＡ（図２（Ａ）に示す）、或いはタイヤ内腔Ｈの断面が完全に閉鎖され、周方向の連続が遮断される遮断部ＫＢ（図２（Ｂ））が形成される。何れの場合にも、タイヤ内腔Ｈ内での空気流れを阻害し、タイヤ空洞共鳴のピークを低減することができる。
【００１９】
なお、液状をなすものであるならば、例えば水等においても、前記絞り部ＫＡ或いは遮断部ＫＢの形成は可能である。しかし、かかる場合には、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、静止中においては例えば遮断部ＫＢ等が形成されるが、タイヤ回転の際には、遠心力によって水等がタイヤ内腔面ＨＳに沿って周方向に分散される結果、遮断部ＫＢが喪失してしまい、従って多くの注入量が必要となってしまう。特に、充分なタイヤ空洞共鳴の低減効果を得るためには、タイヤ内腔Ｈの全容積Ｖ０の０．６０倍以上注入する必要が生じるなど、大幅な重量増加を招き、燃費性を阻害してしまう。
【００２０】
これに対して、乳化重合体からなるエマルジョンは、図５に示すように、タイヤ回転の際にも、その粘性によってタイヤ内腔面ＨＳに粘着し一体となって回転するなど分散されにくく、より少ない注入量で絞り部ＫＡ或いは遮断部ＫＢを形成及び維持できる。しかも、トレッド部２の振動自体も吸収緩和しうるなど制振効果にも優れ、タイヤ空洞共鳴自体の発生も抑えるため好適である。
【００２１】
なお、ロードノイズ低減液剤Ｊ１の注入量Ｖは、タイヤ内腔Ｈの全容積Ｖ０の０．００５〜０．６倍の範囲が好ましい。
【００２２】
ここで乳化重合体として、ＮＢＲ、ＳＢＲ、ＢＲ、ＮＲ、ＩＲ等のゴム材、及びアルキッド樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の合成樹脂材を用いるが、ゴムのエマルジョンであるゴムラテックスは好ましく使用できる。
【００２３】
又ロードノイズ低減液剤Ｊ１では、エマルジョンの１００重量部に占める全固形分含有量が２５〜９０重量部であることが好ましい。２５重量部未満ではタイヤ空洞共鳴の低減効果が過小となる結果、前記範囲を超える多量の注入量が必要となるなど、燃費性を阻害する。又９０重量部を越えると、タイヤバルブからの注入が難しくなり、実使用が困難となる。従って、好ましくは６０±２０重量部の範囲が良い。
【００２４】
次に、図４に、本発明のロードノイズ低減液剤Ｊ２がタイヤ内腔Ｈ内に注入される場合を例示する。
【００２５】
前記ロードノイズ低減液剤Ｊ２は、気体によって泡状化しうる泡状化溶液１０からなる。この泡状体は、トレッド部２の振動がタイヤ内空気に伝達されること、及びタイヤ内空気自体の振動を吸収緩和し得るなど吸音効果に優れている。しかも、泡によって見かけの容積を大巾に増加できるため、極めて少ない注入量によって、前記絞り部ＫＡ或いは遮断部ＫＢを形成することが可能になる。従って、重量増加を最小限に抑えながら、タイヤ空洞共鳴の低減効果をより有効に発揮させることが可能となる。
【００２７】
又泡状化溶液１０としては、水と界面活性剤との混合溶液が使用できる。このとき、界面活性剤として、とりわけ疎水基が直鎖で長く、親水基が疎水基の端にあって大きくない泡立ちに優れた界面活性剤を含むことが望ましく、より具体的には１種以上の陰イオン界面活性剤を含むことが望ましい。陰イオン界面活性剤としては、例えばカルボン酸系、スルホン酸系、硫酸エステル系、リン酸エステル系などの界面活性剤を用いることができる。ただし、泡状化溶液１０は、陰イオン性界面活性剤に限定されるものではなく、泡立ち作用が得られるものであれば、非イオン性界面活性剤、両性界面活性剤、さらには界面活性剤以外にも種々のものが採用できる。
【００２８】
またこの水と界面活性剤との混合溶液では、泡の安定性を良くする泡安定剤などを含ませることが好ましい。この泡安定剤としては、例えばアミド類、ヒドロキシルアンモニウム、アミンオキシド、脂肪酸の多価アルコールエステル、アルブミンなどのタンパク質、親水性高分子物質などが挙げられる。これによって、一度発生した泡を長期間に亘り安定して保持することができる点で好ましいものとなる。
【００２９】
またロードノイズ低減液剤Ｊ２は、泡状化溶液１０の泡状化前の体積Ｖ１と泡状化後の体積Ｖ２との比Ｖ２／Ｖ１が１．５〜５００であることが望ましく、１．５未満では、泡状化が不十分であり、重量増加を抑えながら、タイヤ空洞共鳴の低減効果を有効に発揮させることができなくなってしまう。なお５００より大きい泡状体の形成は、通常の化学反応だけでは難しい。
【００３０】
なお、ロードノイズ低減液剤Ｊ２の場合には、その注入量Ｖは、タイヤ内腔Ｈの全容積Ｖ０の０．００１〜０．６倍の範囲が好ましい。
【００３１】
また、ロードノイズ低減液剤Ｊ２の泡が、タイヤの内圧によって潰れることなくタイヤ内腔Ｈ内で維持されるには、泡内部の気体圧力が、タイヤの内圧程度に高いことが必要である。
【００３２】
そのためには、図６〜８に示す如く、充填装置２０を用い、高圧気体源２１からの高圧気体によって泡状化溶液１０を泡状化しつつ高圧状態の基で、タイヤＴ内に吐出させることが望ましい。
【００３３】
この充填装置２０は、前記泡状化溶液１０を収容する耐圧容器２２と、高圧気体源２１に通じるとともにこの高圧気体源２１の高圧気体によって前記収容された泡状化溶液１０を泡状化して取り出す泡状化手段２３と、泡状化した泡状化溶液１０を高圧気体とともに吐出する吐出口２４とを具えている。
【００３４】
ここで、図６に示す第１実施例の充填装置２０では、前記耐圧容器２２に、高圧気体源２１に通じるとともにこの高圧気体源２１からの高圧気体を耐圧容器２２内に注入する気体注入口２５と、収容された前記泡状化溶液１０を泡状化し注入された高圧気体とともにタイヤＴへ吐出する吐出口２４とを設けている。
【００３５】
前記高圧気体源２１は、本例では、小型のエアコンプレッサであって、このエアコンプレッサからのびる電気ケーブルの先端には、例えば車のシガレットライターのコンセントに接続可能なプラグ２１Ａを設けている。従って、高圧気体源２１は車のバッテリで作動し、例えば１００〜２０００ｋｐａ程度の圧力の高圧気体（高圧空気）を連結ホース２６Ａから耐圧容器２２に供給する。
【００３６】
また前記耐圧容器２２は、前記泡状化溶液１０を泡状化前の液状状態で収容する耐圧容器本体２２Ａを有し、この耐圧容器本体２２Ａの上端には、タイヤＴに通じる連結ホース２６Ｂを着脱しうるアダプタ状の吐出口２４が突設される。なお吐出口２４の内端２４Ｅは、耐圧容器２２内かつ収容される泡状化溶液１０の液面よりも上方位置で開口する。
【００３７】
また前記連結ホース２６Ａが着脱自在に接続されるアダプタ状の気体注入口２５は、その内端２５Ｅが、収容された泡状化溶液１０の液内で開口する。従って、高圧気体源２１からの高圧気体は、気体注入口２５の内端２５Ｅから放出される時、前記泡状化溶液１０を勢い良く泡立てることができ、高圧気体源２１の圧力下の基で、前記高圧気体を内包する泡を高圧気体とともに吐出口２４からタイヤＴに充填することができる。従って、本例では、気体注入口２５の内端２５Ｅによって、前記泡状化手段２３を構成している。
【００３８】
次に、図７に示す第２実施例の充填装置２０では、前記泡状化手段２３が霧吹き状をなす場合を例示している。即ち、泡状化手段２３は、前記耐圧容器２２に通じる溶液ノズル２３Ａを有する溶液流路と、高圧気体源２１に通じこの高圧気体源２１からの高圧気体を前記溶液ノズル２３Ａの開口面に吹き付ける気体ノズル２３Ｂを有する気体流路とを具える。
【００３９】
従って、溶液ノズル２３Ａからの泡状化溶液１０は、気体ノズル２３Ｂからの高圧気体によって霧吹き状に微細化され高圧気体と混合することによって、泡状化が行われ、その後、下流側の吐出口２４から高圧気体とともに吐出される。
【００４０】
次に、図８に、第３実施例の充填装置２０を示す。本例では、充填装置２０が、エアゾール缶状をなす場合を例示している。即ち、耐圧容器２２は、その内部に、泡状化溶液１０と液化ガスとを混合したものが収容される。なお液化ガスとしては、特に規制されないが、プロパン・ブタン混合ガスが一般的であり、またフッ化クロロ炭化水素など液化ガスとして周知の種々のものが採用できる。また耐圧容器２２には、吐出口２４の内端２４Ｅが泡状化溶液１０の液内で開口する。従って、耐圧容器２２の内圧によって前記内端２４Ｅから流出する泡状化溶液１０と液化ガスとの混合液は、吐出口２４から放出される過程で泡状化し、液化ガスのガス化による高圧気体とともに、タイヤＴに吐出される。
【００４１】
従って本例では、耐圧容器２２が高圧気体源２１を兼用するとともに、液化ガスによって高圧気体を構成する。また泡状化溶液１０と液化ガスとの混合液、及びこの混合液を減圧し液化ガスのガス化によって泡状化溶液を泡状化して取り出す吐出口２４が、前記泡状化手段２３を構成している。
【００４２】
なお充填装置２０に用いる泡状化溶液１０としては、第２発明のロードノイズ低減液剤Ｊ２で開示したものであるならば特に規制されないが、水と界面活性剤との混合溶液、さらにはこれに泡安定剤を添加したものが好適に使用できる。
【００４３】
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、種々の態様にて変形して実施しうる。
【００４４】
【実施例】
（実施例Ａ）
サイズが１９５／６５Ｒ１５である図１に示す空気入りタイヤに、下記に示す充填溶液Ａ〜Ｃを表１の仕様で注入し、インパクトハンマーテストによって、タイヤの振動伝達関数を充填前と後とで比較した。なお実施例２は、図６の充填装置を用いて、充填溶液の注入及びタイヤのポンプアップを連続して行ったもので、それ以外は、充填溶液をタイヤ内圧０で注入した後、別途ポンプアップを行っている。
【００４５】
充填溶液Ａ〜Ｃの成分は以下に示す。
（Ａ）充填溶液
・界面活性剤 … ２５重量％（薬品名：硫酸トリエタノールアミン）
・水 … ７５重量部
・泡立て状態 V2/V1 … １９．３
（Ｂ）充填溶液
・ゴムラテックス（全固形分含有量）… ６０重量部（ゴムの種類：ＳＢＲ）
（Ｃ）充填溶液
・水 … １００重量部
【００４６】
（１）インパクトハンマーテスト；
供試タイヤをリム（１５×６ＪＪ）にリム組みしかつ内圧（２００ｋＰａ）を充填するとともに、そのトレッド部を、インパクトハンマーで入力し、その出力を例えば圧電型３軸ロードセルなどにより軸力を計測し、これらの入力と出力の間の相関関係をコンピュータ解析によりタイヤの振動伝達関数を求める。タイヤ空洞共鳴が生じている場合には、約２５０Ｈｚ付近に鋭いピークが現れる。
【００４７】
【表１】

【００４８】
インパクトハンマーテストの結果を図９〜１３に示す。実施例のものは、タイヤ空洞共鳴が大幅に低減され、ロードノイズが改善されるのが確認できる。また実施例２は、高圧の基で泡状化されているため、泡の潰れが少なく、実施例１に比べて空洞共鳴のピーク近傍での値自体も軽減している。
【００４９】
【発明の効果】
本発明は叙上の如く構成しているため、タイヤ空洞共鳴を減じロードノイズの低減効果を有効に発揮しつつタイヤバルブからタイヤ内腔内に便宜に注入でき、その使い勝手を大巾に高めうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に用いる空気入りタイヤの一例を示す子午断面図である。
【図２】 （Ａ）、（Ｂ）は、ロードノイズ低減液剤の充填状態を示すタイヤ赤道面での縦断面図である。
【図３】 （Ａ）、（Ｂ）はタイヤ内腔内に水を充填した場合の作用を示す説明図である。
【図４】 本発明のロードノイズ低減液剤の充填状態を示すタイヤ赤道面での縦断面図である。
【図５】 その作用を示す説明図である。
【図６】 充填装置の第１実施例を示す概念図である。
【図７】 充填装置の第２実施例を示す概念図である。
【図８】 充填装置の第３実施例を示す概念図である。
【図９】 実施例１の振動伝達関数のグラフである。
【図１０】 実施例２の振動伝達関数のグラフである。
【図１１】 参考例の振動伝達関数のグラフである。
【図１２】 比較例１の振動伝達関数のグラフである。
【図１３】 比較例２の振動伝達関数のグラフである。
【図１４】 （Ａ）はインパクトハンマーテスト方法を説明する線図、（Ｂ）はインパクトハンマーテストにより測定された従来タイヤの振動伝達関数のグラフである。
【符号の説明】
１０ 泡状化溶液
２１ 高圧気体源
２２ 耐圧容器
２３ 泡状化手段
２４ 吐出口
Ｈ タイヤ内腔
Ｊ１、Ｊ２ ロードノイズ低減液剤

Claims (3)

1. リム組されることによりタイヤ周方向に連続するタイヤ内腔内に注入されるロードノイズ低減液剤であって、
   気体によって泡状化しうる水と界面活性剤との混合溶液である泡状化溶液からなり、かつ泡によって前記タイヤ内腔の空気容積を減じ又はタイヤ内腔の前記周方向の連続を遮断してタイヤ空洞共鳴を抑制するロードノイズ低減液剤。
2. 前記泡状化溶液は、泡状化前の体積Ｖ１と泡状化後の体積Ｖ２との比Ｖ２／Ｖ１が１．５〜５００であることを特徴とする請求項１記載のロードノイズ低減液剤。
3. 請求項１のロードノイズ低減液剤を泡状化してタイヤ内腔内に充填する充填装置であって、
   泡状化溶液を収容する耐圧容器と、高圧気体源に通じるとともにこの高圧気体源の高圧気体によって前記収容された泡状化溶液を泡状化して取り出す泡状化手段と、泡状化した泡状化溶液を高圧気体とともにタイヤ内に吐出する吐出口とを具えることを特徴とするロードノイズ低減液剤の充填装置。

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