JP4367598B2 - タイヤ／ホイール組み立て体 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤをホイールに装着した状態でタイヤ内面とリムとの間に閉空間を形成するタイヤ／ホイール組み立て体に関し、更に詳しくは、空洞共鳴による騒音を効果的に低減するようにしたタイヤ／ホイール組み立て体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤとホイールとの間に形成される閉空間で発生する空洞共鳴現象は、タイヤ騒音の大きな要因になっている。例えば、走行中に２５０Ｈｚ付近に定常的に聞こえる騒音や道路の継ぎ目などを乗り越す際に発生する衝撃音には、この空洞共鳴現象が関与している。
【０００３】
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、タイヤ内部に吸音材を付加して共鳴音を吸収することが提案されている。しかし、この手法は空洞共鳴の発生を根本的に抑制するものではないので、タイヤ内部において現実的に装着できる吸音材では騒音の低減効果を十分に得ることができなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、空洞共鳴による騒音を効果的に低減することを可能にしたタイヤ／ホイール組み立て体を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明のタイヤ／ホイール組み立て体は、タイヤとホイールとの間に形成される閉空間に、少なくともタイヤ最大幅領域では前記タイヤのサイドウォール内面に対して非接触となるように、任意の物体を周上不連続に配置して前記タイヤ及び前記ホイールのいずれかに固定すると共に、前記物体のタイヤ周方向の端面に凹凸を設けたことを特徴とするものである。
【０００６】
このようにタイヤとホイールとの間に形成される閉空間に任意の物体を周上不連続に配置することにより、該閉空間での空洞共鳴現象の発生を抑制し、空洞共鳴による騒音を効果的に低減することができる。
【０００７】
前記物体を閉空間に配置するにあたって、少なくともタイヤ最大幅領域ではタイヤのサイドウォール内面に対して非接触とすることが必要である。即ち、タイヤのサイドウォール部は走行中にタイヤ最大幅領域で最も大きく変形するが、閉空間に内蔵する物体がタイヤ最大幅領域でサイドウォール内面に接触していると、これが振動して新たな騒音発生源となるので好ましくない。ここで、タイヤ最大幅領域とは、タイヤ最大幅位置を中心としてタイヤ径方向外側及び内側にそれぞれタイヤ断面高さの１０％の領域である。
【０００８】
本発明では、騒音低減効果を向上するために、閉空間に内蔵する物体は下記の要件を満足することが好ましい。
【０００９】
（１）物体は見掛け比重０．１以下の低比重材料から構成する。
（２）物体のタイヤ子午線断面での断面積は閉空間の断面積の５％〜４０％である。
【００１０】
（３）物体のタイヤ周方向の長さはタイヤ径方向の高さよりも大きくする。
（４）物体は多数の気室を内包し、これら気室の平均半径が０．１ｍｍ〜３ｍｍの範囲にある。
【００１１】
更に本発明では、閉空間に内蔵する物体をタイヤ単体の質量アンバランスを調整するためのカウンターバランスとして用いるようにすれば、この物体を騒音の低減だけでなく有効に活用することが可能になる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
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。
【００１３】
図１は本発明を説明するためのタイヤ／ホイール組み立て体を示す子午線断面図である。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との間には閉空間４が形成される。
【００１４】
この閉空間４には、少なくともタイヤ最大幅領域ではタイヤＴのサイドウォール内面に対して非接触となるように物体５が配置されている。即ち、物体５はタイヤ最大幅位置ｍを中心としてタイヤ径方向外側及び内側にそれぞれタイヤ断面高さｈの１０％の幅を有する帯状領域ではサイドウォール内面に対して非接触である。この物体５は、図４に示すように、タイヤ周方向に不連続であり、ホイールＷのドロップ部１３に固着されている。物体５は、図２に示すように、タイヤＴのトレッド内面に固着しても良いが、質量アンバランスを小さくするためには回転軸に近いホイールＷに取り付けることが好ましい。
【００１５】
物体５の固定方法としては、タイヤＴやホイールＷに対して接着剤で固定したり、或いはホイールＷのドロップ部１３に対してバンドで固定しても良い。いずれの場合も、図３に示すように、タイヤＴが回転に伴って変形しても、物体５がタイヤ最大幅領域ではタイヤＴのサイドウォール内面に接触しないのである。
【００１６】
このように閉空間４に物体５を周上不連続に配置することにより、閉空間４での空洞共鳴現象の発生を抑制し、空洞共鳴による騒音を効果的に低減することができる。また、物体５を少なくともタイヤ最大幅領域ではタイヤＴのサイドウォール内面に対して非接触としているので、これが走行時の振動発生源になることもない。
【００１７】
閉空間４に内蔵する物体５を全周にわたって連続的に形成すると、タイヤ重量が過大になり、また騒音低減効果を損なうことになる。そのため、物体５の周方向長さ（複数個配置する場合は、それらの総長さ）を周長の５％以上９０％以下にすると良い。また、騒音低減効果をより一層高めるには、物体５のタイヤ子午線断面での断面積をタイヤ周方向に沿ってサイン波状に変化させても良い。
【００１８】
閉空間４に内蔵する物体５は、見掛け比重０．１以下、より好ましくは０．０５以下、更に好ましくは０．００５以下の低比重材料から構成すると良い。つまり、物体５の構成材料の比重が大きいとタイヤ／ホイール組み立て体に質量アンバランスが生じ、そのアンバランスを調整するバランスウエイトが過大になるので好ましくない。特に、見掛け比重が０．００５以下であると所望の騒音低減効果を発揮するために必要な体積を持たせた物体５を配置しても、アンバランス調整が容易である。なお、見掛け比重を０．００５以下とした場合でも、物体５の表面層を弾性率１ＭＰａ以上の薄膜で覆うことにより、騒音低減効果を十分に発揮することが可能である。上記のような低比重材料として、発泡樹脂（スポンジ）などを挙げることができる。
【００１９】
物体５のタイヤ子午線断面での断面積は閉空間４の断面積の５％〜４０％であることが望ましい。この物体５の断面積が閉空間４の断面積の５％未満であると騒音低減効果が不十分になり、逆に４０％を超えると路面の凹凸などによってタイヤ変形が過度に起こった状態で内蔵物体とタイヤ内面が接触し、タイヤ剛性が増大し、タイヤ衝撃緩衝能力を低下させる。これにより、車両サスペンションに過度の入力を与えるので、車両耐久性上好ましくない。
【００２０】
物体５のタイヤ周方向の長さはタイヤ径方向の高さよりも大きくすると良い。即ち、物体５のタイヤ径方向高さに対する周方向長さのアスペクト比が１．０以上であることが好ましい。このアスペクト比が１．０未満であるとタイヤ回転中に物体５が不安定になり、騒音低減効果が低下する。つまり、騒音低減効果は物体５の周上の配置数には因らず、周方向の長さに因るのである。物体５の周方向の配置は特に限定されるものではなく、周方向の配置間隔を均等又は不均等にすることができる。質量アンバランスの点からは均等な配置が好ましいが、不均等な配置は低減される騒音の周波数域を拡大する効果が期待される。なお、質量アンバランスはタイヤＴをホイールＷに組んだ後で調整可能である。
【００２１】
物体５は多数の気室を内包する発泡体又は多孔質であると良い。そして、これら気室の平均半径は０．１ｍｍ〜３ｍｍの範囲であることが好ましい。気室の寸法（平均半径）と吸収される騒音の周波数との間には相関性があり、タイヤ騒音の場合、気室の平均半径を上記範囲にすることで、有効な騒音低減効果が得られる。
【００２２】
図５及び図６に示すように、物体５の表面には凹凸６を設けると良い。このように物体５の表面に凹凸６を設けると、閉空間４での音波を乱反射させて空洞共鳴現象の発生をより効果的に抑制することができる。この凹凸６はジグザグ形状や波形状であっても良く、或いは円筒状の彫り込み穴であっても良い。特に、図５のように、凹凸６を物体５のタイヤ周方向の端面に設けた場合に、顕著な騒音低減効果が得られる。また、円筒状の彫り込み穴の場合には、その半径や深さを種々異ならせたものを混在させることにより、低減される騒音の周波数域を拡大する効果が期待される。
【００２３】
閉空間４に内蔵する物体５はタイヤ単体の質量アンバランスを調整するためのカウンターバランスとして用いることができる。即ち、タイヤＴは一般に不可避的な質量アンバランスをもっているが、タイヤＴの周方向で相対的に質量不足となる部位に物体５を配置することにより、カウンターバランスとして有効に活用することができる。
【００２４】
【実施例】
タイヤサイズ１６５／６５Ｒ１５ ８１Ｓの空気入りタイヤと、リムサイズ１５×５Ｊのホイールとの組み立て体において、タイヤとホイールとの間に形成される閉空間の条件だけを下記の如く異ならせた従来タイヤ１及び参考タイヤ１，２をそれぞれ製作した。但し、閉空間に内蔵する低比重の物体の見掛け比重は０．０５とした。
【００２５】
従来タイヤ１：
タイヤとホイールとの間に形成される閉空間に何も配置しなかった。
【００２６】
参考タイヤ１：
タイヤとホイールとの間に形成される閉空間に、タイヤ子午線断面での断面積が閉空間の３０％を占める低比重の物体（図１参照）を周上不連続に配置し、これをホイールドロップ部に接着した。
【００２７】
参考タイヤ２：
タイヤとホイールとの間に形成される閉空間に、タイヤ子午線断面での断面積が閉空間の３０％を占める低比重の物体（図２参照）を周上不連続に配置し、これをタイヤトレッド部の内面に接着した。
【００２８】
これらタイヤとホイールとの組み立て体を排気量１．６リットルの国産ＦＦ車に装着し、ロードノイズの評価を実施した。ロードノイズの評価として、ロードノイズ評価路面において速度４０ｋｍ／ｈで走行し、車内騒音を計測した。解析は１／３オクターブ分析にて行い、２５０Ｈｚのレベル（ｄＢ〔Ａ〕）にて判断した。
【００２９】
その結果、従来タイヤ１の騒音レベルを基準としたとき、参考タイヤ１，２はいずれも基準比で−４ｄＢであった。
【００３０】
次に、上記と同じサイズの空気入りタイヤとホイールとの組み立て体において、タイヤとホイールとの間に形成される閉空間の条件だけを下記の如く異ならせた従来タイヤ２、参考タイヤ３及び本発明タイヤ１をそれぞれ製作した。但し、閉空間に内蔵する低比重の物体の見掛け比重は０．０５とした。
【００３１】
従来タイヤ２：
タイヤとホイールとの間に形成される閉空間に、タイヤ子午線断面での断面積が閉空間の３０％を占める低比重の物体（図７参照）を全周にわたって連続的に配置し、これをホイールドロップ部に接着した。
【００３２】
参考タイヤ３：
タイヤとホイールとの間に形成される閉空間に、タイヤ子午線断面での断面積が閉空間の３０％を占める低比重の物体（図４参照）を周長の１５％の領域に配置し、これをホイールドロップ部に接着した。
【００３３】
本発明タイヤ１：
タイヤとホイールとの間に形成される閉空間に、タイヤ子午線断面での断面積が閉空間の３０％を占め、かつタイヤ周方向の端面に凹凸を設けた低比重の物体（図５参照）を周長の１５％の領域に配置し、これをタイヤトレッド部の内面に接着した。
【００３４】
これらタイヤとホイールと組み立て体を排気量１．６リットルの国産ＦＦ車に装着し、上記と同じ条件でロードノイズの評価を実施した。
【００３５】
その結果、従来タイヤ２の騒音レベルを基準としたとき、参考タイヤ３は基準比で−１ｄＢであり、本発明タイヤ１は基準比で−１．５ｄＢであった。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、タイヤとホイールとの間に形成される閉空間に、少なくともタイヤ最大幅領域ではタイヤのサイドウォール内面に対して非接触となるように、任意の物体を周上不連続に配置してタイヤ及びホイールのいずれかに固定すると共に、前記物体のタイヤ周方向の端面に凹凸を設けたから、このような閉空間での空洞共鳴現象の発生を抑制し、空洞共鳴による騒音を効果的に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を説明するためのタイヤ／ホイール組み立て体（参考例）を示す子午線断面図である。
【図２】 本発明を説明するための他のタイヤ／ホイール組み立て体（参考例）を示す子午線断面図である。
【図３】 図１のタイヤ／ホイール組み立て体においてタイヤが撓んだ状態を示す子午線断面図である。
【図４】 図１のタイヤ／ホイール組み立て体を赤道線に沿って切り欠いた状態を示す概略説明図である。
【図５】 タイヤとホイールとの間に形成される閉空間に内蔵する物体の変形例（実施例）を示す断面図である。
【図６】 タイヤとホイールとの間に形成される閉空間に内蔵する物体の他の変形例（参考例）を示す断面図である。
【図７】 従来のタイヤ／ホイール組み立て体を赤道線に沿って切り欠いた状態を示す概略説明図である。
【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 閉空間
５ 物体
６ 凹凸
１１ リム
１２ ディスク
１３ ドロップ部
Ｔ タイヤ
Ｗ ホイール
ｍ タイヤ最大幅位置
ｈ タイヤ断面高さ

Claims (6)

1. タイヤとホイールとの間に形成される閉空間に、少なくともタイヤ最大幅領域では前記タイヤのサイドウォール内面に対して非接触となるように、任意の物体を周上不連続に配置して前記タイヤ及び前記ホイールのいずれかに固定すると共に、前記物体のタイヤ周方向の端面に凹凸を設けたタイヤ／ホイール組み立て体。
2. 前記物体が見掛け比重０．１以下の低比重材料からなる請求項１に記載のタイヤ／ホイール組み立て体。
3. 前記物体のタイヤ子午線断面での断面積が前記閉空間の断面積の５％〜４０％である請求項１又は請求項２に記載のタイヤ／ホイール組み立て体。
4. 前記物体のタイヤ周方向の長さをタイヤ径方向の高さよりも大きくした請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のタイヤ／ホイール組み立て体。
5. 前記物体が多数の気室を内包し、これら気室の平均半径が０．１ｍｍ〜３ｍｍの範囲にある請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のタイヤ／ホイール組み立て体。
6. 前記物体を前記タイヤ単体の質量アンバランスを調整するためのカウンターバランスとして用いた請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のタイヤ／ホイール組み立て体。

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