JP4525801B2 - タイヤ騒音低減装置 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ騒音低減装置に関し、さらに詳しくは、タイヤ内周面に配置する多孔質材料からなる吸音材の対低温脆化性能を向上するようにしたタイヤ騒音低減装置にに関するものである。

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の発生がある。この空洞共鳴音は、タイヤが転動するときにトレッド部が路面の凹凸によって振動し、その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り生じる。

このような空洞共鳴現象による騒音を低減する方法として、タイヤの内周面に多孔質材料から環状に形成した吸音材を配設するようにしたタイヤ騒音低減装置が知られている（特許文献１）。

しかし、このようにタイヤ内周面に配設された多孔質材料からなる吸音材は、タイヤの転動に伴い、繰返して変形と回復作用を受け、さらにタイヤ内面との摩擦により損傷を発生するという耐久性の問題がある。このような環状の吸音材のタイヤ内周面との摩擦による損傷は、特許文献１の図６に記載される実施形態のように、環状の吸音材の外周面に熱可塑性樹脂フィルムを保護層として被覆すると有効に防止することができる。

しかしながら、寒冷地などで使用されるタイヤでは、氷雪路面によりトレッドが低温状態になるため、上記のように熱可塑性樹脂で形成したフィルムが脆化して破断を起こし、保護層として機能しなくなるという問題があった。
特開２００４−２９１８５５号公報

上述したような点に鑑み、本発明の目的は、寒冷地を走行するタイヤであっても、多孔質材料からなる吸音材の耐久性を向上するようにしたタイヤ騒音低減装置を提供することにある。

かかる目的を達成する本発明のタイヤ騒音低減装置は、以下の（１）の構成を有する。

（１）タイヤ内周面に多孔質材料からなる吸音材をタイヤ１周にわたり環状に配置したタイヤ騒音低減装置において、前記環状の吸音材の外周面とタイヤ内周面との間に、熱可塑性樹脂中にエラストマーが分散している熱可塑性エラストマー組成物からなる保護層を介在させたタイヤ騒音低減装置。

また、かかる本発明のタイヤ騒音低減装置は、具体的に好ましい態様として、以下の（２）〜（６）のいずれかの構成からなる。

（２）前記保護層の最大外周長を、タイヤの最大内周長の９５．５〜９９．８％にした上記（１）記載のタイヤ騒音低減装置。

（３）前記環状の吸音材が、タイヤ周方向にエンドレスの環状体として形成されてなる上記（１）または（２）記載のタイヤ騒音低減装置。

（４）前記環状の吸音材が、帯状の多孔質材料をタイヤ周方向に螺旋状に複数回巻回して形成されている上記（１）または（２）記載のタイヤ騒音低減装置。

（５）前記帯状の多孔質材料の長さ方向の両端部をタイヤ回転中心軸に対して０〜１５度の範囲ののぞみ角内に配置した上記（４）記載のタイヤ騒音低減装置。

（６）前記帯状の多孔質材料の幅方向に隣接する端縁同士の間隔を１〜５０ｍｍの範囲にした上記（４）または（５）記載のタイヤ騒音低減装置。

また、本発明によれば、上述のタイヤ騒音低減装置を使用した以下の（７）または（８）の空気入りタイヤが提供されるものである。

（７）タイヤの内部に、上記（１）〜（６）のいずれかからなるタイヤ騒音低減装置を挿入してなる空気入りタイヤ。

（８）タイヤのインナーライナー層が、熱可塑性樹脂または熱可塑性樹脂中にエラストマーが分散している熱可塑性エラストマー組成物からなる上記（７）記載の空気入りタイヤ。

本発明によれば、タイヤ内周面に多孔質材料からなる吸音材をタイヤ１周にわたり環状に配置したタイヤ騒音低減装置において、その環状の吸音材の外周面とタイヤ内周面との間に、熱可塑性樹脂中にエラストマーが分散している熱可塑性エラストマー組成物からなる保護層を介在させたことにより、寒冷地を走行するタイヤであっても、多孔質材料からなる吸音材の耐久性が著しく向上したタイヤ騒音低減装置を提供することができる。

以下、更に詳しく本発明のタイヤ騒音低減装置の構成について添付の図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の実施形態からなるタイヤ騒音低減装置を示し、図２は本発明の他の実施形態からなるタイヤ騒音低減装置を示したものである。

図１において、タイヤ騒音低減装置は、タイヤ内周面に多孔質材料からなる吸音材１をタイヤ１周にわたり環状に配置したタイヤ騒音低減装置において、環状の吸音材の外周面とタイヤ内周面との間に、熱可塑性樹脂中にエラストマーが分散している熱可塑性エラストマー組成物からなる保護層２を介在させたものである。この保護層２がタイヤとの摩擦によって吸音材が損傷するのを抑制する。また、保護層２を構成する材料として、熱可塑性樹脂中にエラストマーが分散している熱可塑性エラストマー組成物からなる樹脂を使用することで低温における耐久性が向上する。

特に、円筒成形で保護層２を形成すれば、さらに耐久性が向上する。吸音材１の幅は、ベルト幅の５０％〜（タイヤ内部の最大幅の範囲内）とすることが好ましく、さらに好ましくは、ベルト幅の７０％〜（タイヤ内部の最大幅）である。

吸音材１の厚みは、５〜５０ｍｍが好ましく、さらに好ましくは１０〜３０ｍｍである。また、幅方向に均一な厚みでなくてもよい。また、保護層２は完全な円筒形でもよいが、タイヤ内面形態に適合したプロファイルを持っていてもよい。

保護層２の最大外周長は、タイヤの最大内周長の９５．５〜９９．８％であることが好ましく、そのように構成すると、吸音材が無理な圧縮力を受けることが少なくなるので、吸音材とタイヤ騒音低減装置の耐久性が一層向上する。

また、環状の吸音材１は、タイヤ周方向にエンドレスの環状体として形成されてなることが好ましい。すなわち、環状の吸音材を形成するために、帯状の吸音材の端部どおしを接合するとその接合面での耐久性が著しく低下することがあるため、接合面が存在しないようにして製造することが好ましい。その具体的な構造例としては、例えば、ブロック状の吸音材から打ち抜き加工またはくり抜き加工によって製造することにより、高い耐久性を有する吸音材を製造することができる。

あるいは、環状の吸音材は、図２に示したように、帯状の吸音材１がタイヤ周方向に螺旋状に複数回巻回されて円筒状に配置されて形成された構成であってもよい。この場合、特定の形状に打ち抜き加工あるいはくり抜き加工をするのではなく、タイヤの内周面のプロファイル形状に合わせて応変に装着できることから、加工性やコスト面で優れている。このように螺旋状にして形成する場合、帯状の吸音材１を、その長さ方向の両端部Ａ、Ｂのタイヤ回転中心軸に対してのぞみ角が０〜１５度の範囲内になるように配置することが好ましい。このように配置することにより、質量アンバランスの発生を抑制することができる。好ましくは０〜１０度の範囲とすることである。そして、吸音材の幅は好ましくは１０〜６０ｍｍ、より好ましくは幅１５〜４５ｍｍ、厚み１０〜３０ｍｍである。

また、帯状の多孔質材料（吸音材）を、図２に示したように、タイヤ周方向に螺旋状に複数回巻回して円筒状に配置し形成する場合、帯状の多孔質材料の幅方向に隣接する端縁同士の間隔を１〜５０ｍｍの範囲の間隔を有して配置することが好ましい。このように間隔を有して配置することにより、多孔質材料同士の摩耗によって損傷するのを抑制することができるからであり、より好ましくはその間隔は２〜３０ｍｍの範囲である。

本発明のタイヤ騒音低減装置は、完成している空気入りタイヤに対してその内周面に挿入されて使用される。

特に、熱可塑性樹脂または熱可塑性樹脂中にエラストマーが分散している熱可塑性エラストマー組成物からなる樹脂層をタイヤの内周面に形成した上で、本発明にかかるタイヤ騒音低減装置を挿入した構成にすることが好ましく、その場合、タイヤ内周面と、吸音材の保護層のマトリクス樹脂を同種の素材で構成することができるため、さらには、より好ましくは同種の熱可塑性樹脂で構成することができるため、静電気を発生しにくくでき好ましい。

本発明において、保護層を構成する熱可塑性エラストマー組成物をなす熱可塑性樹脂は、例えば、ポリアミド系樹脂〔例えば、ナイロン６（Ｎ６）、ナイロン６６（Ｎ６６）、ナイロン４６（Ｎ４６）、ナイロン１１（Ｎ１１）、ナイロン１２（Ｎ１２）、ナイロン６１０（Ｎ６１０）、ナイロン６１２（Ｎ６１２）、ナイロン６／６６共重合体（Ｎ６／６６）、ナイロン６／６６／６１０共重合体（Ｎ６／６６／６１０）、ナイロンＭＸＤ６（ＭＸＤ６）、ナイロン６Ｔ、ポリエステル系樹脂〔例えば、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンナフタレート（ＰＢＮ）、ポリビニル系樹脂〔例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ビニルアルコール／エチレン共重合体（ＥＶＯＨ）などが好ましく使用できる。

また、その熱可塑性樹脂中に分散しているエラストマーは、例えば、オレフィン系ゴム〔例えば、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ、ＥＰＭ）、マレイン酸変性エチレンプロピレンゴム（Ｍ−ＥＰＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、含ハロゲンゴム〔例えば、Ｂｒ−ＩＩＲ、ＣＩ−ＩＩＲ、イソブチレンパラメチルスチレン共重合体の臭素化物（Ｂｒ−ＩＰＭＳ）などを好ましく使用できる。

熱可塑性エラストマー組成物において、マトリックス成分たる熱可塑性樹脂と、その中に分散して存在するエラストマーの組成比は、その好ましい範囲は、重量比で熱可塑性樹脂／エラストマー＝９０／１０〜３０／７０である。

この組成物は、低温状態における対脆化性能に優れるものであり、低温耐久性に著しく優れたタイヤ騒音低減装置を形成できる。保護層の形成は、特に限定されるものではないが、熱可塑性エラストマー組成物を構成する熱可塑性樹脂を、フィルム状などのシート状物として形成し、該シート状物を、低融点樹脂などの接着性樹脂あるいは接着材を用いて、あるいは熱接着などの方法により、環状の吸音材の外周に接合させて形成することができる。

以下、実施例により本発明のタイヤ騒音低減装置の構成、効果について具体的に説明する。

以下の実施例１〜３において熱可塑性エラストマー組成物は、表１に記載したとおりの配合としたものであり、その製造は、エラストマーおよび架橋剤を密閉型バンバリーミキサー（神戸製鋼所製）にて１００℃で２分間混合してゴムコンパウンドを作製し、ゴムペレタイザー（森山製作所製）によりペレット状に加工した。一方、樹脂と可塑剤を２軸混練機（日本製鋼所製）にて２５０℃で３分間、最大剪断速度１２００ｓ^−１で混練してペレット化し、得られた樹脂組成物とゴムコンパウンドのペレットと変性ポリオレフィンを、２軸混練機（日本製鋼所製）にて２７０℃で３分間混練して熱可塑性エラストマー組成物のペレットを得た。

このペレットを使用し、吸音材の保護層の材料として、熱可塑性エラストマー樹脂組成物からなるシート状物（厚さ０．２ｍｍ）を作製した。

比較例１では、保護層にＰＶＤＣ（ポリ塩化ビニリデン）のシート状物（厚さ０．２ｍｍ）を準備して使用した。

実施例１〜３、比較例
タイヤ騒音低減装置として、以下の実施例１〜３、比較例の合計４種のものを製作した。全て吸音材は多孔質のウレタンフォーム（帯状、ブロック状）を使用した。

実施例１では、帯状のウレタンフォーム材料の両端部どうしを接合して環状にし、その外周面に保護層として上記の熱可塑性エラストマー樹脂組成物からなるシート状物を接着剤を使用して接合した。保護層の最大外周長は、後記する試験タイヤの最大内周長の１００％とした。

実施例２では、ブロック状に形成した吸音材から一体の環状体として切り出し、その外周面に保護層として上記の熱可塑性エラストマー樹脂組成物からなるシート状物を接着剤を使用して接合した。保護層の最大外周長は、後記する試験タイヤの最大内周長の１００％とした。この実施例２は吸音材の接合面が存在しない点で実施例１と相違する。

実施例３では、ブロック状に形成した吸音材から一体の環状体として切り出し、その外周面に保護層として上記の熱可塑性エラストマー樹脂組成物からなるシート状物を接着剤を使用して接合した。保護層の最大外周長は、後記する試験タイヤの最大内周長の９８％とした。この実施例３は吸音材の接合面が存在しない点で実施例１と相違し、保護層の最大外周長が小さい点で実施例２と相違する。

比較例では、帯状の吸音材の両端部どうしを接合して環状にし、その外周面に保護層として上記のＰＶＤＣからなるシート状物を、接着剤を使用して接合した。保護層の最大外周長は、後記する試験タイヤの最大内周長の１００％とした。

これら実施例１〜３、比較例の騒音低減装置を、それぞれタイヤサイズ２１５／６０Ｒ１６の空気入りタイヤに、空気圧２１０ｋＰａでリム組して装着し、走行テストを行ない、以下の方法によって低温時の耐久性について試験を行ない評価した。

その結果、走行距離は、実施例１が３６０００ｋｍ、実施例２が４８０００ｋｍ、実施例３が５４０００ｋｍ、比較例１が６０００ｋｍであり、実施例１〜３によるものは格段に優れた耐久性を示した。

（１）耐久性試験
上記空気入りタイヤを直径１７０７ｍｍのドラム上にて、４．５ｋＮの荷重をかけ、雰囲気温度を−２０℃（氷点下２０℃）として、速度８０ｋｍ／ｈで走行させた。６０００ｋｍ走行毎に、吸音材の亀裂・損傷の発生有無について目視のよる観察を行ない、亀裂または損傷が発生したと認められた時点で試験終了とし、その試験終了時点までの走行距離を求めて評価した。

本発明の実施形態からなるタイヤ騒音低減装置を示した概略斜視図である。 本発明の他の実施形態からなるタイヤ騒音低減装置を示した概略斜視図である。

符号の説明

１ 吸音材
２ 保護層

Claims (8)

1. タイヤ内周面に多孔質材料からなる吸音材をタイヤ１周にわたり環状に配置したタイヤ騒音低減装置において、前記環状の吸音材の外周面とタイヤ内周面との間に、熱可塑性樹脂中にエラストマーが分散している熱可塑性エラストマー組成物からなる保護層を介在させたタイヤ騒音低減装置。
2. 前記保護層の最大外周長を、タイヤの最大内周長の９５．５〜９９．８％にした請求項１記載のタイヤ騒音低減装置。
3. 前記環状の吸音材が、タイヤ周方向にエンドレスの環状体として形成されてなる請求項１または２記載のタイヤ騒音低減装置。
4. 前記環状の吸音材が、帯状の多孔質材料をタイヤ周方向に螺旋状に複数回巻回して形成されている請求項１または２記載のタイヤ騒音低減装置。
5. 前記帯状の多孔質材料の長さ方向の両端部をタイヤ回転中心軸に対して０〜１５度の範囲ののぞみ角内に配置した請求項４記載のタイヤ騒音低減装置。
6. 前記帯状の多孔質材料の幅方向に隣接する端縁同士の間隔を１〜５０ｍｍの範囲にした請求項４または５記載のタイヤ騒音低減装置。
7. タイヤの内部に請求項１〜６のいずれかからなるタイヤ騒音低減装置を挿入してなる空気入りタイヤ。
8. タイヤのインナーライナー層が、熱可塑性樹脂または熱可塑性樹脂中にエラストマーが分散している熱可塑性エラストマー組成物からなる請求項７記載の空気入りタイヤ。

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