JP5002826B2 - タイヤ騒音低減装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両のタイヤハウスに装着されるタイヤ騒音低減装置に関し、更に詳しくは、タイヤ道路騒音を改善するようにしたタイヤ騒音低減装置に関する。

道路交通騒音の一つとしてタイヤ道路騒音がある。このタイヤ道路騒音は、タイヤのトレッド面が路面と接地してから離れるまでの過程で、タイヤと路面の相互作用により生じる複数の音の発生要因が絡み合って発生するものである。主要な音の発生源として、タイヤが接地した際に、トレッド溝内の空気が圧縮、放出のポンピング作用を受けて発生するパターンエアポンピング音や、タイヤのトレッドパターンの不連続な部分が接地する際に、路面から受けた衝撃によりサイドウォール部やリムが振動して発生するパターン加振音がある。

また、トロイダル状のタイヤが接地してトレッド部が平面状に変形する際に、トレッド部が路面に擦られ、その部分が局部的に振動して発生する接地摩擦振動音や、路面の小さな空隙がトレッド面でシールされることにより、路面空隙内の空気がポンプ作用を受けて発生する、路面空隙によるエアポンピング音、更には路面の細かい凹凸がトレッド部を加振することによって発生する、路面凹凸による加振音などがある。

従来、上記タイヤ道路騒音を改善するため、車両のタイヤハウス内に、吸音室を形成したり、あるいは共鳴箱を配設するなどの技術が提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。しかしながら、近年の環境意識の高まりから、道路交通騒音対策に対するニーズが強く、中でもタイヤ道路騒音の低減が重要な課題となっており、タイヤ道路騒音を更に低減できる新たな技術の提案が望まれていた。
特開２０００−２３３６９３号公報 特開平７−３１５２５２号公報

本発明の目的は、タイヤ道路騒音の改善に寄与するタイヤ騒音低減装置を提供することにある。

上記目的を達成する本発明のタイヤ騒音低減装置は、車両のタイヤハウスの開口部に該タイヤハウス内の空気入りタイヤのサイド部に面して配置されるタイヤ騒音低減装置であって、前記タイヤハウスの前記開口部を閉止するように前記タイヤハウスの外側面に蝶番により取り付けられた支持体を有し、該支持体が前記開口部に対して前記蝶番を中心に開閉可能であり、且つ前記時支持体に一端が開口し他端が閉止された共鳴室を有する複数の共鳴管を配設し、これら共鳴管を開口する一端が下向きとなるようにして配列したことを特徴とする。

上述した本発明によれば、空気入りタイヤのサイド部に面して配置されるタイヤ騒音低減装置において、一端が開口する共鳴室を有する複数の共鳴管を開口する一端が下向きとなるようにして配列したので、タイヤのトレッド部と路面が接地する領域で発生して車両側方に放射される、タイヤ道路騒音として生活環境に大きく影響する騒音を、開口する一端から共鳴管の共鳴室内に効率良く導き入れ、侵入する騒音の音波と共鳴室内で反射して出ていく騒音の音波との打ち消し作用により、共鳴室内に侵入した騒音を消音することができる。従って、生活環境に大きく影響する車両側方に放射されるタイヤ道路騒音を効果的に低減することができる。

以下、本発明の実施の形態について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
図１，２は、本発明のタイヤ騒音低減装置の一実施形態を示し、１はタイヤ騒音低減装置、２は車両のタイヤハウス、３はホイール、Ｔはホイール３のリム３Ｒに装着した空気入りタイヤである。

タイヤ騒音低減装置１は、タイヤハウス２の開口部２ａにタイヤハウス２内の空気入りタイヤＴのサイド部Ｔ１に面して配置されるものであり、タイヤハウス２に取り付けられる支持体４と、この支持体４に配設された複数の共鳴管５を有している。

支持体４は、矩形板状に形成され、タイヤハウス２の開口部２ａを閉止するようにして、タイヤハウス２の外側面２ｂに蝶番６により取り付けられるようになっている。路面ＲＳの近くまで延在する支持体４は、開口部２ａに対して、蝶番６を中心に矢印ｍで示すように開閉し、タイヤハウス２内のタイヤを交換する作業などの際に支障とならないようにしている。

支持体４を構成する材料としては、共鳴管５を支持可能であればいずれの材料を使用してもよく、例えば、金属、樹脂などを挙げることができる。

支持体４の裏面４ａの下側領域に、直線状に延在する上記複数の共鳴管５が取り付けられている。各共鳴管５は、一端５ａが開口し、他端５ｂが閉止されており、共鳴管５内にはタイヤ道路騒音が共鳴する長さを有する共鳴室５Ｘ（図３参照）が形成されている。複数の共鳴管５は、開口する一端５ａを下向きにして、所定の間隔で車両の前後方向となる方向に配列されている。

開口する一端５ａは、支持体４の下端に位置し、路面ＲＳに接地する空気入りタイヤＴのトレッド部Ｔ２の接地部分Ｔ２ａに近い位置に配置されている。路面ＲＳから共鳴管５の開口する一端５ａまでの距離としては、例えば、７０ｍｍ程度にすることができる。

複数の共鳴管５は、接地領域全体をカバーするように、路面ＲＳと接地する空気入りタイヤＴの周方向におけるタイヤ接地長ＴＬを超えるように配列されている。このようにタイヤ接地長ＴＬを超える範囲に共鳴管５を配置することより、空気入りタイヤＴのトレッド部Ｔ２の接地部分Ｔ２ａから車両側方外側に向けて放射されるタイヤ道路騒音を共鳴管５により効果的に低減するようにしている。

共鳴管５を構成する材料としては、一端が開口する共鳴室５Ｘを形成できればいずれの材料を使用してもよく、例えば、金属、樹脂、ゴムなどを挙げることができる。好ましくは、ゴムや樹脂などの弾性材料を使用するのがよく、それにより路面ＲＳ上の突起物などが共鳴管５に衝突した際に、共鳴管５が弾性変形して損傷を回避することができる利点がある。

共鳴管５の共鳴室５Ｘの長さＬとしては、略４ｃｍ〜１５ｃｍにすることができる。一端を開口し、他端を閉止した管は、管内の空洞部の長さＬ１と音の周波数ｆが、Ｌ１＝ｃ／（４ｆ）の関係を満足すると、開口する一端から空洞部内に入った音が共鳴する。即ち、管の空洞部内に入ってくる音波と反射により空洞部から出ていく音波が打ち消し合い、消音する。前述したパターンエアポンピング音などのタイヤ道路騒音の周波数は約５７０Ｈｚから約２．１ｋＨｚの範囲であり、この範囲において共鳴室５Ｘが共鳴する長さが略４ｃｍ〜１５ｃｍである。なお、式中ｃは音速である。

これら複数の共鳴管５は、図１に示す例では、共鳴室５Ｘの長さＬが同じになっているが、好ましくは、図４のタイヤ騒音低減装置１に示すように、共鳴室５Ｘの長さＬが異なる複数の共鳴管５から構成するのがよい。これによりタイヤと路面の相互作用により生じる複数の音の発生要因が絡み合って発生するタイヤ道路騒音をより効果的に低減することができる。図４に示す例では、共鳴室５Ｘの長さＬが異なる３種類の共鳴管５から構成されているが、これに限定されず、共鳴室５Ｘの長さＬが異なる２種類以上複数種類の共鳴管５から構成することができ、必要に応じて適宜選択することができる。

上記した複数の共鳴管５は、円管状であっても、角管状であってもよく、その断面形状は特に限定されない。

上記のように構成されるタイヤ騒音低減装置１は、タイヤハウス２に装着した際に、タイヤハウス２内のホイール３やリム３Ｒに装着した空気入りタイヤＴに接触しない寸法になっている。

走行する車両側方には歩道や人家があるため、車両通過時にタイヤハウス内から車両側方外側に放射される音が、タイヤ道路騒音として生活環境に大きく影響する。この外側に放射される騒音は、主としてトレッド部Ｔ２と路面ＲＳが接地する領域で発生する。そこで、本発明では、一端５ａが開口する共鳴室５Ｘを有する複数の共鳴管５を開口する一端５ａが下向きとなるようにして配列し、開口する一端５ａをトレッド部Ｔ２と路面ＲＳが接地する領域の方に向くようにしたのである。

これによりトレッド部Ｔ２と路面ＲＳが接地する領域で発生する、タイヤ道路騒音として生活環境に大きく影響する騒音を開口する一端５ａから共鳴管５の共鳴室５Ｘ内に効率良く導き入れて共鳴させ、音波の打ち消し合い作用により共鳴室５Ｘ内に侵入した騒音を消音することができる。従って、生活環境に大きく影響する車両側方に放射されるタイヤ道路騒音を効果的に低減することが可能になり、タイヤ道路騒音の改善に大きく寄与する。

また、タイヤ道路騒音の音源と共鳴管５の開口する一端５ａが波長に比べて十分に近い距離となるため、発生音響パワー自体の低減も期待することができる。更に、支持体４によりタイヤハウス２の開口部２ａを塞ぐことで、タイヤハウス２内で発生した、車両側方外側に放射されるタイヤ道路騒音が支持体４により反射され、側方外側への放射を抑えることができる。従って、タイヤ道路騒音の一層の改善が可能になる。

本発明において、共鳴管５は、上記のように直線状に延在する構成に代えて、曲線状であってもよく、更には図５に示すタイヤ騒音低減装置１のように、文字や記号、数字などの表示体を構成する形状に形成してもよい。騒音低減効果は共鳴管５内の共鳴室５Ｘの長さに依存するため、各表示体の下端に位置する部分を開口し、その下端から共鳴室５Ｘの長さを適宜設定するようにすればよい。

表示体の形状に共鳴管５を形成した際に、支持体４が透明な材料から構成されている場合には、表示体が視認できるので上述したように支持体４の裏面４ａに設けることができるが、支持体４が非透明な材料から構成されている場合には、図５に示すように、支持体４の表面４ｂに共鳴管５を取り付け、視認できるようにする。その際に、表示体の下端（共鳴管５の一端５ａ）の開口が支持体４の下端より上に位置すると、支持体４に遮られて開口から騒音が共鳴室５Ｘ内に入らないため、表示体の下端の開口が支持体４の下端と同じか、それより下側となるようにする。

当然のことながら、図１，４に示す共鳴管５も、同様にして支持体４の表面４ｂに設けることができる。

また、図６に示すタイヤ騒音低減装置１のように、支持体４の裏面４ａに上記共鳴管５を上下２段に配置するようにしてもよい。共鳴管５の上側に位置する支持体４の領域に配置される上側の共鳴管５Ｍは、サイドウォール部Ｔ３やリム３Ｒが加振されることにより発生する加振音のタイヤ道路騒音を低減するために配置したものであり、共鳴室５Ｘの長さＬがその加振音を低減する長さにしてある。図６の例では、複数の共鳴管５Ｍが斜めに傾斜するようにして配置され、開口する一端５Ｍａを下向きにして開口する一端５Ｍａがサイドウォール部Ｔ３やリム３Ｒの近傍となるようにしてある。

共鳴管５Ｍの開口する一端５Ｍａが、サイドウォール部Ｔ２やリムＲ２に近い位置になれば、開口する一端５Ｍａは上記した下向きに限定されず、横向きであっても上向きであってもよい。

本発明のタイヤ騒音低減装置１は、特にタイヤ道路騒音の大きいバスやトラックなどに使用される重荷重用空気入りタイヤ用のタイヤ騒音低減装置として好ましく用いることができるが、当然のことながらそれに限定されない。

直径を３０ｍｍで共通にし、共鳴室の長さＬが８５ｍｍの共鳴管Ａを１４個、共鳴室の長さＬが６８ｍｍの共鳴管Ｂを８個、共鳴室の長さＬが１０６ｍｍの共鳴管Ｃを８個、合計３０個のプラスチック製共鳴管をアクリル板からなる支持体に取り付けた本発明のタイヤ騒音低減装置を作製した。共鳴管Ａ，Ｂ，Ｃは、車両進行方向側から、ＢＡＣＡＢＡＣＡＢＡＣＡＢＡＣＡＢＡＣＡＢＡＣＡＢＡＣＡＢＣの順で配置した。各共鳴管間の中心間距離は４０ｍｍである。

このタイヤ騒音低減装置を路面から支持体の下端までの距離を７０ｍｍにして大型バスの左後輪（単輪）を収容したタイヤハウスに装着した。マイクロホンをテストコースの走行路端（バスの左側面）からの距離が１ｍ、路面からの高さが０．２５ｍの位置に設置した。距離を１ｍと近づけたのは、前輪によるタイヤ道路騒音の影響を排除するためである。

タイヤ騒音低減装置を装着した大型バスをマイクロホンを配置した位置の前後５ｍ（合計１０ｍ）の区間で平均速度が８０ｋｍ／ｈとなるように惰性走行させた時の通過騒音をマイクロホンを介して１０回測定した。各測定値の最大騒音レベルの値の平均値を求めたところ、本発明のタイヤ騒音低減装置がないものと比べて、騒音レベルが６．３ｄＢ減衰した。

本発明のタイヤ騒音低減装置の一実施形態を示す背面図である。 図１のタイヤ騒音低減装置をタイヤハウスに装着した状態で示す断面図である。 共鳴管の拡大断面図である。 本発明のタイヤ騒音低減装置の他の実施形態を示す背面図である。 本発明のタイヤ騒音低減装置の更に他の実施形態を示す要部背面図である。 本発明のタイヤ騒音低減装置の更に他の実施形態を示す要部背面図である。

符号の説明

１ タイヤ騒音低減装置
２ タイヤハウス
２ａ 開口部
３ ホイール
４ 支持体
５ 共鳴管
５Ｘ 共鳴室
５ａ 一端
５ｂ 他端
Ｌ 長さ
Ｔ 空気入りタイヤ
Ｔ１ サイド部
ＴＬ タイヤ接地長

Claims (7)

1. 車両のタイヤハウスの開口部に該タイヤハウス内の空気入りタイヤのサイド部に面して配置されるタイヤ騒音低減装置であって、前記タイヤハウスの前記開口部を閉止するように前記タイヤハウスの外側面に蝶番により取り付けられた支持体を有し、該支持体が前記開口部に対して前記蝶番を中心に開閉可能であり、且つ前記支持体に一端が開口し他端が閉止された共鳴室を有する複数の共鳴管を配設し、これら共鳴管が開口する一端が下向きとなるようにして配列したタイヤ騒音低減装置。
2. 路面に接地する空気入りタイヤの周方向におけるタイヤ接地長を超える領域に前記開口する一端が車両の前後方向となる方向に所定の間隔で配置されるように前記共鳴管を配列すると共に、前記開口する一端が前記支持体の下端に位置して路面に対向し、路面から前記開口する一端までの距離が一定であるようにした請求項１に記載のタイヤ騒音低減装置。
3. 前記共鳴管は、共鳴室の長さが異なる３種類の共鳴管から構成され、前記支持体の車両前後方向の中央部で共鳴室の長さが最大となり、車両前後方向の両端部で共鳴管の長さが最小となるように、共鳴室の長さを徐々に変化させた請求項１又は２に記載のタイヤ騒音低減装置。
4. 前記共鳴管は、共鳴室の長さが異なる３種類の共鳴管から構成され、車両前後方向に沿って共鳴室の長さが最小から最大に徐々に増加し、かつ最大から最小に徐々に減少するように配置した共鳴管群を車両進行方向に対して繰り返し配列した請求項１または２に記載のタイヤ騒音低減装置。
5. 前記共鳴管を前記支持体の下側領域に配列すると共に、前記共鳴管の上側に位置する支持体の領域に、一端が開口し他端が閉止された共鳴室を有する複数の共鳴管を更に配置した請求項１，２，３または４に記載のタイヤ騒音低減装置。
6. 前記共鳴管の共鳴室の長さが４ｃｍ〜１５ｃｍである請求項１乃至５のいずれかに記載のタイヤ騒音低減装置。
7. 前記共鳴管が弾性材料からなる請求項１乃至６のいずれかに記載のタイヤ騒音低減装置。

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