JP4682757B2 - 低騒音空気入りタイヤ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、低騒音空気入りタイヤ及びその製造方法に関し、更に詳しくは、長期にわたり空洞共鳴騒音の低減を可能にした低騒音空気入りタイヤ及びその製造方法に関する。

タイヤ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、タイヤを負荷転動させたときに、接地するトレッド部が路面の凹凸によって振動し、こ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。この空洞共鳴音の中で騒音として聞こえる音の周波数は２２５Ｈｚ近傍であることが知られている。

従来、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、タイヤ内部に幅方向に延びるゴムの仕切板を取り付ける（例えば、特許文献１参照）ことにより、空洞共鳴モードを変化させて音圧レベルを低減するようにした提案がある。しかしながら、ゴムの仕切板を加硫後のタイヤ内壁に取り付ける場合、タイヤ内壁には加硫時に使用された潤滑剤が付着していたり、加硫ブラダーの凹凸模様が転写されているため、仕切板の接着が不完全になる傾向があった。そのため、タイヤの転動に伴う繰り返し変形により、長期の使用を通じて仕切板がタイヤ内部から脱落してしまい、耐久性に難があると共に、低騒音効果を長期にわたり維持するのが難しいという問題があった。
特開平５−２９４１０２号公報

本発明の目的は、上述する従来の問題点を解消するもので、長期にわたり空洞共鳴騒音の低減を可能にした低騒音空気入りタイヤ及びその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の低騒音空気入りタイヤは、熱可塑性樹脂を主成分とする材料によりインナーライナーを構成し、該インナーライナーの内壁面に、該インナーライナーと同質材料からなる薄膜をタイヤ径方向に起立し、かつタイヤ幅方向を横切るように設けると共に、該薄膜をタイヤ周方向の複数箇所に間欠的に配置したことを要旨とする。

また、本発明の低騒音空気入りタイヤの製造方法は２つの発明からなり、第１の発明は、熱可塑性樹脂を主成分とする材料からなるフィルムの幅方向に断面がＵ字状の折り返し部を形成すると共に、該折り返し部を長手方向の複数箇所に間欠的に形成した後、該フィルムをインナーライナー材料として前記折り返し部が内側に折り畳まれるように成形ドラムに巻回して未加硫タイヤを成形し、該未加硫タイヤを加硫成形した後に、前記折り返し部をタイヤ径方向内側に起立させることを要旨とする。

第２の発明は、熱可塑性樹脂を主成分とする材料からなるフィルムをインナーライナー材料として未加硫タイヤを成形し、該未加硫タイヤを加硫成形した後、加硫成形後のタイヤ内壁面に前記インナーライナーと同質材料からなる薄膜を、タイヤ径方向に起立し、かつタイヤ幅方向を横切るように熱融着により一体化すると共に、該薄膜をタイヤ周方向の複数箇所に間欠的に設けることを要旨とする。

本発明の低騒音空気入りタイヤによれば、熱可塑性樹脂を主成分とする材料によりインナーライナーを構成すると共に、空洞共鳴モードを変化させるためにタイヤ内面に設ける薄膜をインナーライナーと同質材料で形成し、これをインナーライナーと一体成形又は融着により一体化させるようにしたので、加硫後のタイヤ内壁に潤滑剤が付着していたり、加硫ブラダーの凹凸模様があっても、薄膜をインナーライナーから分離不能にすることができる。したがって、薄膜がタイヤの転動に伴う繰り返し変形を受けても、インナーライナーから離脱することがなく、耐久性を向上させることができると共に、低騒音効果を長期にわたり維持することができる。

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は本発明の低騒音空気入りタイヤの一例を示す子午線断面図、図２（ａ）及び（ｂ）は図１のタイヤ内面に形成された薄膜の配置状況を例示するタイヤセンターラインＣＦに沿った断面における要部の側面図、図３（ａ）は図１のＡ−Ａ断面を拡大して示す一部側面図である。

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、２と、これらトレッド部１とビード部２、２とを互いに連接するサイドウォール部３、３を備えている。空気入りタイヤＴの内面には、タイヤ空気圧を一定に保持するために、熱可塑性樹脂を主成分とする材料により構成されたインナーライナー４が配置されている。図中Ｂ、Ｂはベルト層、Ｃはカーカス層を示している。

そして、インナーライナー４の内壁面には、インナーライナー４と同質材料からなる薄膜５がタイヤ径方向に起立し、かつタイヤ幅方向を横切るように設けられ、この薄膜５が図２（ａ）及び（ｂ）に例示するように、タイヤ周方向の複数箇所に間欠的に配置されている。なお、図２（ａ）ではタイヤ内壁面に４つの薄膜５が形成された場合を示し、図２（ｂ）ではタイヤ内壁面に６つの薄膜５が形成された場合を示している。

図１では、薄膜５がタイヤ内面における幅方向全域にわたって形成されている場合を例示したが、薄膜５はトレッド部１の内壁面を中心にして、サイドウォール部２、２の外周側の内壁面に至る領域に配置するようにしてもよい。

このように、インナーライナー４の内壁面に薄膜５を形成することにより、この薄膜５がタイヤ内部に発生した空洞共鳴音の空洞共鳴モードを変化させて、音圧レベルを低減させることができる。さらに、この薄膜５はインナーライナー４と同質材料により構成されているので、タイヤの転動に伴いタイヤが繰り返し変形を受けても、薄膜５がインナーライナー４から離脱することがなく、耐久性を向上させることができると共に、低騒音効果を長期にわたり維持することができる。しかも、この薄膜５は軽量であるため、タイヤの重量を増加させることがなく、さらにはタイヤの重量バランスを崩すことがない。

図３（ａ）は図１のＡ−Ａ断面を拡大して示す一部側面図で、薄膜５の厚さｔは５０〜１５００μｍ、好ましくは１００〜５００μｍに設定するとよい。薄膜５の厚さｔが５０μｍ未満では空洞共鳴音の音圧レベルを低減させる効果が充分に得られなくなる場合があり、１５００μｍ超ではタイヤの重量バランスを崩す場合がある。

本発明の空気入りタイヤにおいて、上述する薄膜５の厚さｔを、図３（ｂ）に示すように、タイヤ径方向の内端側に向けて肉厚に形成するとよい。これにより、薄膜５の先端側の剛性を高くすることができるため、走行中にタイヤ内部に発生する空洞共鳴音による薄膜５の倒れ込みを防ぎ、空洞共鳴音による騒音を一層確実に低下させることができる。ここで、薄膜５の突出高さｈを、タイヤ断面高さＨの３０〜５０％となるように設定すると更によい。

図４（ａ）は、トレッド部１の内面側から見た薄膜５の他の実施形態による配置形態を示す一部平面図で、タイヤ周方向Ｔに略直交して延びる薄膜５を、タイヤ幅方向に対してジグザグ状に形成した場合を示している。これにより、空洞共鳴音による音圧レベルを一層低減することができる。

さらに、図４（ｂ）に例示するように、図４（ａ）に示す薄膜５に加えて、タイヤ周方向Ｔにジグザグ状に延びる別の薄膜５を形成することができる。薄膜５の配置方向は、上述する配置方向に限られることなく、種々の方向に延びる薄膜５を適宜組合わせて配置することができる。これにより、タイヤ内面に発生する空洞共鳴音を一層効率良く低減させることができる。

本発明において、インナーライナーを構成する熱可塑性樹脂を主成分とする材料は、熱可塑性樹脂にエラストマーを混合した熱可塑性エラストマー組成物からなる。熱可塑性樹脂としては、例えばナイロン６、ナイロン６６、ナイロン６／６６共重合体、ナイロン６Ｔ、ナイロン６／６Ｔ共重合体、等のポリアミド系樹脂、又はポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、等のポリエステル系樹脂、又はポリアクリロニトリル、ポリメタクリロニトリル、等のポリニトリル系樹脂、又はポリメタクリ酸メチル、ポリメタクリ酸エチル、等のポリメタクリレート系樹脂、又は酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、等のポリビニル系樹脂、 又は酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、等のセルロース系樹脂、ポリフッ化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、等のフッ素系樹脂、芳香族ポリイミド等のイミド系樹脂、のような熱可塑性樹脂及びこれらの又はこれらを含む任意の熱可塑性樹脂を挙げることができる。

さらに、エラストマー材料としては、Ｃ₄ 〜Ｃ₇ イソモノオレフィンとＰ−アルキルスチレン共重合体のハロゲン化物、特に臭素化イソブチレン・パラメチルスチレン共重合体、水素化ＮＢＲ、アクリロニトリルブタジエンゴム、塩素化ブチルゴム、臭素化ブチルゴム、等を挙げることができる。そして、上述する熱可塑性樹脂とエラストマー成分とを２軸混練押出機等で溶融混練し、連続相を形成する熱可塑性樹脂中にエラストマー成分を分散させることによって得るようにしている。

以下、本発明の低騒音空気入りタイヤＴの製造方法について述べる。
第１の発明による製造方法は、図５に示すように、熱可塑性樹脂を主成分とする材料からなるフィルム１１の幅方向に断面がＵ字状の折り返し部１２を形成すると共に、この折り返し部１２を長手方向の複数箇所に間欠的に形成した後、フィルム１１をインナーライナー材料として折り返し部１２が内側に折り畳まれるように成形ドラム１３に巻回して未加硫タイヤを成形し、この未加硫タイヤを加硫成形した後に、図６に示すように、折り返し部１２をタイヤ径方向内側に起立させることによって、タイヤ内壁面に薄膜５を備えた低騒音空気入りタイヤＴを得る。

これにより得られた低騒音空気入りタイヤＴは、薄膜５をインナーライナー材料により構成したので、特別の取り付け工程を経ることなく、長期の使用に対してタイヤ内面から脱落することのない薄膜５をタイヤ内壁面に配置した低騒音空気入りタイヤＴを簡単に製造することができる。

また、第２の発明による製造方法は、熱可塑性樹脂を主成分とする材料からなるフィルムをインナーライナー材料として未加硫タイヤを成形し、この未加硫タイヤを加硫成形した後、加硫成形後のタイヤ内壁面にインナーライナー４と同質材料からなる薄膜５を、タイヤ径方向に起立し、かつタイヤ幅方向を横切るように熱融着により一体化すると共に、この薄膜をタイヤ周方向の複数箇所に間欠的に設けることによって、タイヤ内壁面に薄膜５を備えた低騒音空気入りタイヤＴを得る。

この製造方法では、従来の製造方法のように加硫後のタイヤの内壁面に薄膜５を取り付ける工程を必要とするものの、これにより得られた低騒音空気入りタイヤＴは、薄膜５の材料自体がインナーライナー４と同質材料からなり、この薄膜５をインナーライナー４に熱融着することにより一体化しているので、長期の使用に対しても薄膜５がタイヤ内面から脱落することがなく、耐久性を向上させると共に、低騒音効果を長期にわたり維持することのできる低騒音空気入りタイヤＴを得ることができる。

上述するように、本発明の低騒音空気入りタイヤは、タイヤ内壁面に、インナーライナーと同質材料からなる薄膜を、タイヤ径方向に起立させ、かつタイヤ幅方向を横切るように設けると共に、この薄膜をタイヤ周方向の複数箇所に間欠的に配置することにより、タイヤの重量の増加及び重量バランスの均衡を損なうことなしに、長期にわたり空洞共鳴による騒音の低減を可能にする利点がある。

さらに、この低騒音空気入りタイヤにおける薄膜をインナーライナーの一部で構成することにより、特別の取り付け工程を経ることなく、低騒音空気入りタイヤを簡単に製造することができることから、空気入りタイヤの空洞共鳴音による騒音を低減する手法として幅広く適用することができる。

タイヤサイズを１９５／６０Ｒ１５として、タイヤ内面に薄膜を形成しない従来タイヤと、図２（ａ）に示すようにタイヤ内面の周上４ケ所に薄膜を形成した本発明タイヤと、をそれぞれ作製した。なお、本発明タイヤにおける図３（ａ）に示す薄膜の厚さｔを２６０μｍとし、インナーライナーからの突出高さｈを５０ｍｍとした。

各タイヤをリムサイズ１５×６ＪＪのホイールに組み込み、空気圧２００ｋＰａとして排気量１８００ｃｃの乗用車に装着し、車室内における運転席窓側の耳の位置にマイクロフォンを設置し、粗い路面を平均速度６０ｋｍ／ｈで走行した時の車内騒音（伝達率）を測定し、その結果を図７のグラフに示した。図７において、実線は従来タイヤにおける騒音（伝達率）特性を示し、点線は本発明タイヤにおける騒音（伝達率）特性を示している。

図７のグラフより、本発明タイヤは従来タイヤに比して、特に空洞共鳴騒音として聞こえる周波数２２５Ｈｚ近傍域における騒音（伝達率）が約６ｄＢ程度低減していることを確認した。

本発明の実施形態による低騒音空気入りタイヤの一例を示す子午線断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ図１のタイヤ内面に形成された薄膜の配置状況を例示するタイヤセンターラインＣＬに沿った断面における要部の側面図である。 （ａ）は図１のＡ−Ａ断面を拡大して示す一部側面図で、（ｂ）は本発明の他の実施形態による（ａ）に相当する一部側面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、それぞれ本発明の他の実施形態からなるトレッド部の内面側から見た薄膜の配置形態を示す一部平面図である。 本発明の実施形態からなる低騒音空気入りタイヤの製造工程を説明するための側面図である。 図５により得られた低騒音空気入りタイヤにおける薄膜を形成する工程を示す図３に相当する一部側面図である。 本発明タイヤと従来タイヤとの騒音（伝達率）特性を示すグラフである。

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 インナーライナー
５ 薄膜
１１ フィルム
１２ 折り返し部
１３ 成形ドラム

Claims (8)

1. 熱可塑性樹脂を主成分とする材料によりインナーライナーを構成し、該インナーライナーの内壁面に、該インナーライナーと同質材料からなる薄膜をタイヤ径方向に起立し、かつタイヤ幅方向を横切るように設けると共に、該薄膜をタイヤ周方向の複数箇所に間欠的に配置した低騒音空気入りタイヤ。
2. 前記薄膜の厚さを５０〜１５００μｍにした請求項１に記載の低騒音空気入りタイヤ。
3. 前記薄膜の厚さをタイヤ径方向の内端側に向けて肉厚に形成した請求項１又は２に記載の低騒音空気入りタイヤ。
4. 前記薄膜をタイヤ幅方向に対してジグザグ状に形成した請求項１、２又は３に記載の低騒音空気入りタイヤ。
5. 前記薄膜に加えて、タイヤ周方向にジグザグ状に延びる別の薄膜を形成した請求項１〜４のいずれかに記載の低騒音空気入りタイヤ。
6. 前記熱可塑性樹脂を主成分とする材料が熱可塑性樹脂にエラストマーを混合した熱可塑性エラストマーである請求項１〜５のいずれかに記載の低騒音空気入りタイヤ。
7. 熱可塑性樹脂を主成分とする材料からなるフィルムの幅方向に断面がＵ字状の折り返し部を形成すると共に、該折り返し部を長手方向の複数箇所に間欠的に形成した後、該フィルムをインナーライナー材料として前記折り返し部が内側に折り畳まれるように成形ドラムに巻回して未加硫タイヤを成形し、該未加硫タイヤを加硫成形した後に、前記折り返し部をタイヤ径方向内側に起立させる低騒音空気入りタイヤの製造方法。
8. 熱可塑性樹脂を主成分とする材料からなるフィルムをインナーライナー材料として未加硫タイヤを成形し、該未加硫タイヤを加硫成形した後、加硫成形後のタイヤ内壁面に前記インナーライナーと同質材料からなる薄膜を、タイヤ径方向に起立し、かつタイヤ幅方向を横切るように熱融着により一体化すると共に、該薄膜をタイヤ周方向の複数箇所に間欠的に設ける低騒音空気入りタイヤの製造方法。
   

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