JP5356976B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ内面に吸音部材を具えた空気入りタイヤに関するものであり、かかる空気入りタイヤによって、ロードノイズを代表とした車内騒音の長期的な防止を図る。

従来、車両走行中の空気入りタイヤは、トレッド部と路面の凹凸との衝突によって生じた振動がタイヤ内部で空洞共鳴を起こすことにより、いわゆるロードノイズと言われる騒音を車両室内に発生させることがあった。このロードノイズは、特に、共鳴周波数において鋭く高いピーク値を有するため、車両室内の乗員にとって耳障りな騒音となる。

これに対し、特許文献１には、スポンジ材を用いた制音用の帯状シートをタイヤ内腔に固定することによって空洞共鳴を抑制する方法が記載されている。また、上記スポンジ材を吸音部材として採用する際には、車両走行中に剥離しないよう、通常、両面粘着テープや接着剤等によって接着して固定される。

しかし、通常、タイヤ内面には加硫成形工程で用いたシリコーンオイルのような離型剤が残存しており、その場合、両面粘着テープや接着剤による接着強度の弱い箇所で、上記吸音部材が剥離するおそれがあった。

上記剥離の防止を図る方法として、タイヤ内面を研磨して接着面を良好にすることによる手法があるが、この手法では研磨時のゴム粉、表面粗さの不均一性、離型剤除去の不均一性のために適切な貼り付け面を得ることが困難であり、研磨量を多くするとインナーライナーゴムの厚みが減少して耐空気透過性を損ねるという問題があった。

また、仮に吸音部材を良好に接着できた場合であっても、上記のような両面粘着テープや接着剤等は、例えば、タイヤ内部の空気との接触による酸化やタイヤ内振動による疲労等によって経年劣化するため、吸音部材を長期的に固定しておくことが困難であり、また、剥離した際の自己修復性がないため、ロードノイズの抑制効果を長期的に維持できないという問題がある。

特開２００３−４８４０７号公報

従って、本発明は、上記課題に鑑み、タイヤ内面に吸音部材を具えた空気入りタイヤにおいて、優れた防音効果を長期的に発揮することが可能な空気入りタイヤを提供することを目的とする。

発明者らは、タイヤ内面に配した吸音部材の優れた防音効果を長期的に維持させるための方途につき、鋭意検討していたところ、吸音部材を磁力の作用によって固定することが効果的であることを知見し、本発明を完成するに到った。従って、上記の課題を解決する本発明の要旨構成は、以下の通りである。

（１）タイヤ内面に吸音部材を具える空気入りタイヤにおいて、前記吸音部材が磁力を有し、該磁力の作用によりタイヤ内面に固定されており、前記吸音部材にかかる単位体積当りの磁力Ｍ（Ｎ／ｍ^３）と前記吸音部材にかかる単位体積当りの重力Ｗ（Ｎ／ｍ^３）とが、下記式（１）：
１≦Ｍ／Ｗ …（１）
の関係を満たすことを特徴とする空気入りタイヤ。

ここで、上記磁力Ｍ（Ｎ／ｍ^３）とは、吸音部材が発生させる磁場に起因する力であって、当該吸音部材をタイヤ内面に密着させた際に、タイヤ内部のベルト層に配設されたスチールコードなどの強磁性体と、当該吸音部材との相互間に生じる引力のことを言う。

前記磁力は、例えば、前記吸音部材に練りこまれた磁石によって発生するものでもよく、前記吸音部材を構成する繊維の表面にコーティングされた磁石により発生するものであってもよい。
また、前記磁力は、例えば、磁力を持たない強磁性体を練り込まれて構成される素材に、強磁場を付与することによって、与えられるものであってもよい。

（２）前記吸音部材が、磁力を持たない材料に磁力を持った材料を練り込んでなるか、磁力を持った材料で構成されているか、または、磁力を持たない材料を磁力を持った材料でコーティングしてなる請求項１に記載の空気入りタイヤ。

（３）前記吸音部材が、磁力を持たない材料に磁力を持たない強磁性体を練り込み、磁力を持たない強磁性体で構成し、または、磁力を持たない材料を磁力を持たない強磁性体でコーティングしてなる吸音部材用の素材に、強磁場を付与し、該素材に磁力を持たせることによってなる上記（１）に記載の空気入りタイヤ。

（４）前記吸音部材が、不織布またはスポンジからなる上記（１）〜（３）のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

ここで、前記不織布とは、繊維を織らずに結合させた素材を言い、その製法や繊維の種類を問わない。また、前記スポンジとは、いわゆる多孔構造体のことを言い、例えばゴムや合成樹脂を発泡させてなるいわゆる合成スポンジの他、動物性または植物性のいわゆる天然スポンジを含む。

（５）前記吸音部材の単位体積当りの重量が５〜３０ｋｇ／ｍ^３である上記（１）〜（４）のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

本発明による空気入りタイヤは、吸音部材が磁力によりタイヤ内面に固定されているため、例えば、従来の両面粘着テープやケミカルボンドを用いた固定方法のように、タイヤ内面での離型剤の残留状況等に左右されることがなく、常に吸音部材を強固に固定することが可能である。そのため、従来のように、吸音部材の固定前にタイヤ内面の剥離材を除去したり、研磨したりする必要性がないため生産が簡易であり、また経済的である。

さらに、吸音部材を磁力で固定することにより、例えば、従来の固定方法のように接着面が劣化したりすることがなく、また、仮に吸音部材が一度剥離した場合であっても前記磁力の力によって再びタイヤ内面に密着して固定されるため、空気入りタイヤの優れた防音効果を長期的に発揮することが可能である。

リム組みした、本発明に係る代表的なタイヤのタイヤ幅方向断面図である。 図１に示すタイヤのタイヤ周方向断面図である。 図１で示す吸音部材１１の固定の様子を示す拡大模式図である。

以下、本発明について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、リムＲに装着した際の、本発明に係る代表的な空気入りタイヤのタイヤ幅方向断面を示す図であり、図２は、図１に示す空気入りタイヤ１のタイヤ周方向断面を示す図であり、また、図３は、図１に示す吸音部材１１の固定の様子を示す拡大模式図である。

図示例における本発明の空気入りタイヤ１は、路面に接地するトレッド部２と、このトレッド部２の両幅方向端部からタイヤ径方向内側に延びる一対のサイドウォール３と、各サイドウォール部３のタイヤ径方向内側に設けられ、リムＲに嵌合される一対のビード部４とでタイヤ本体部５を構成している。このタイヤ本体部５の内部には、各ビード部４に埋設したビードコア６間にトロイド状に延びてタイヤ本体部５の骨格構造をなす、例えばラジアル構造のカーカス７と、このカーカス７のクラウン域の外周側に位置し、トレッド部２を補強するベルト８とが配設されている。また、タイヤ本体部５の内面側、即ちタイヤ１とリムＲとにより画定されるタイヤ内腔９に面する側には耐空気透過性の高いインナーライナー１０が配設されている。さらに、図示例では、前記インナーライナー１０のタイヤ径方向内側に隣接して、例えば不織布からなる吸音部材１１を具える。図示例では、前記吸音部材１１は、インナーライナー上のタイヤ幅方向中央部に配置されており、図２に記載のように、タイヤ全周にわたって配置されている。

ここで、本発明の空気入りタイヤ１は、前記吸音部材１１が磁力を有し、該磁力の作用によりタイヤ内面に固定されており、前記吸音部材１１にかかる単位体積当りの磁力Ｍ（Ｎ／ｍ^３）と前記吸音部材１１にかかる単位体積当りの重力Ｗ（Ｎ／ｍ^３）とが、下記式：
１≦Ｍ／Ｗ …（２）
の関係を満たすことを特徴とする。

吸音部材１１に磁力を持たせる方法としては、例えば、磁力を持った材料を磁力を持たない樹脂中に練りこんだり、磁力を持った材料で吸音部材１１を構成したり、磁力を持たない材料を磁力を持った材料でコーティングしたりする方法や、或いは、磁石の材料となる磁力を持たない強磁性体を有する吸音部材１１の素材を完成させた後、当該素材に強力な磁場を付与することによって、磁力を持たせる方法等がある。

使用する磁石の材料となる強磁性体としては、例えば、鉄、ニッケル、コバルト及びこれらの合金などの導電性を有する金属、ＺｒＦｅ₂、ＦｅＢｅ₂、ＦｅＲｈなどの導電性を有する金属間化合物、化学式：ＭＯ・Ｆｅ₂Ｏ₃（Ｍは、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｚｎなどの金属）で表されるフェライト、及びこれらの混合物であるＭｎ−ＺｎフェライトやＮｉ−Ｚｎフェライト、ＦｅＭｎ₂Ｏ₄などのマンガナイト、化学式：ＭＯ・Ｃｏ₂Ｏ₃（Ｍは、Ｆｅ、Ｎｉなどの金属）で表されるコバルタイトなどの絶縁性を有する金属酸化物などが挙げられる。

一方、磁力を持たない材料としては、後述するウレタン等の樹脂や、不織布等が挙げられる。

かくして磁力を有した吸音部材１１は、例えば、図３に示した拡大模式図のようにしてタイヤ内面に固定される。図示例では、吸音部材１１は、繊維１２を絡め合わせてなる不織布であり、繊維１２表面に磁力を持った磁性体を蒸着させることによって磁力を有する。吸音部材１１は、当該磁力によって吸音部材１１とベルト８内に埋設されたスチールコードとの間に作用する力によってタイヤ内面に固定されている。

即ち、通常、ベルト８には、補強性をより強化させるためにスチールコードが埋設されており、図示例のように、タイヤ内面上に上記磁性シート１５を配置するだけで、磁性シート１５と上記スチールコードとの間に磁力が発生し、この磁力の作用によって吸音材１１がタイヤ内面に強固に固定されることとなる。

また、その際、前記吸音部材１１にかかる単位体積当りの磁力Ｍ（Ｎ／ｍ^３）は、当該吸音部材１１にかかる単位体積当りの重力Ｗ（Ｎ／ｍ^３）よりも大きい。即ち、前記磁力Ｍと前記重力Ｗとの合力は、常にタイヤ径方向外側に向くことになる。

上記のように、前記吸音部材１１を磁力の作用でタイヤ内面に固定し、さらに、前記吸音部材１１にかかる単位体積当りの磁力Ｍ（Ｎ／ｍ^３）と前記吸音部材１１にかかる単位体積当りの重力Ｗ（Ｎ／ｍ^３）とが、上記式を満たすよう前記磁力Ｍを設計することにより、該吸音部材１１を長期的にタイヤ内面上に固定しておくことが可能である。

即ち、従来、これらの吸音部材１１は両面粘着テープや接着剤等を用いて固定されていたが、離型剤の残留や接着面の経年劣化等によって吸音部材が剥離してしまうことが問題であった。これに対し本発明の空気入りタイヤでは、吸音部材１１を磁力により固定しているため、タイヤ内面での離型剤の残留状況等に左右されることなく常に吸音部材１１を強固に固定することが可能である。さらに、吸音部材１１の固定前にタイヤ内面の剥離材を除去したり、研磨したりする必要性がないため生産が簡易であり、また経済的である。

加えて、この方法によれば、従来の固定方法のように接着面が劣化することがなく、また、仮に経年劣化等により吸音部材１１が一度剥離した場合であっても、前記磁力の力によって再びタイヤ内面に密着して固定されるため、空気入りタイヤの優れた防音効果を長期的に発揮することが可能である。

本発明による空気入りタイヤにおいては、前記吸音部材１１が、磁力を持たない材料に磁力を持った材料を練り込んでなるか、磁力を持った材料で構成されているか、または、磁力を持たない材料を磁力を持った材料でコーティングしてなることが好ましい。

磁力を持たない材料に磁力を持った材料を練り込み、磁力を持った材料で構成し、または、磁力を持たない材料を磁力を持った材料でコーティングすることによって、前記吸音部材１１に磁力を持たせることが、容易である。また、この製法を適用することにより、吸音部材１１の材料の制限を取り除くことができる。

また、上記製法の代替的なものとして、磁力を持たない材料に磁力を持たない強磁性体を練り込み、磁力を持たない強磁性体で構成し、または、磁力を持たない材料を磁力を持たない強磁性体でコーティングしてなる吸音部材用の素材に、強磁場を付与し、該素材に磁力を持たせることによって、磁力を持った吸音部材１１を得る製法がある。この製法によっても、吸音部材１１の材料の制限を取り除くことができ、また、製造が容易である。

さらに、本発明による空気入りタイヤにおいては、前記吸音部材１１が、不織布またはスポンジからなることが好ましい。

一般に、これらの材料は防振性や吸音性に優れることが知られている。そのため、前記吸音部材１１を不織布またはスポンジとすることにより、車両走行時のロードノイズを効果的に低減させることが可能である。また、これらの材料は軽量で変形容易であるため、タイヤへの適用に適している。さらに材料としての等方性から、磁性材料を均一に分散させることに適しており、磁力の均一な吸音部材１１を作ることが容易である。

ここで、本発明において不織布とは、繊維を織ることなく結合させた素材のことを言い、その製法を問わない。また、不織布に用いる繊維としては、レーヨン又はアラミド等の有機繊維であっても、ガラスまたはカーボン等の無機繊維であってもよく、具体的には、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリベンゾイミダゾール、ポリフェニレンサルファイド、ポリビニルアルコール、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド、芳香族ポリイミド、炭素繊維、フッ素繊維、ガラス繊維、金属繊維が挙げられる。なかでも、良好な熱寸法安定性及び好適な加工性等を付与する観点から、ポリエチレンテレフタレートが好ましい。なお、これら繊維の長さは任意に設定することができる。

また、本発明においてスポンジとは、人工または天然のいわゆる多孔構造体のことを言い、具体的には、ウレタンフォーム、発泡シリコン、発泡ゴム、発泡ポリプロピレン、発泡スチロール等を挙げることができる。

加えて、本発明では、前記吸音部材１１の単位体積当りの重量が、５〜３０ｋｇ／ｍ^３であることが好ましい。前記吸音部材１１の単位体積当りの重量が３０ｋｇ／ｍ^３以下であれば、タイヤの重量を増加させることなく、優れた転がり抵抗との両立が可能であり、その際、前記吸音部材１１の単位体積当りの重量が５ｋｇ／ｍ^３以上であれば、十分な吸音効果を確保することが可能である。

尚、本発明による空気入りタイヤ１をホイールに装着するに際し、リムＲは、先述した強磁性体以外の材料から成ることが好ましく、具体的にはアルミ製であることが好ましい。リムＲを、通常、磁力による力を受けないアルミより製造し、該リムＲに本発明の空気入りタイヤ１を装着すれば、吸音部材１１とリムＲとが相互間の磁力によって引き合うことが無いため、タイヤ内面と吸音部材１１との密着を妨げることが無い。そのため、空気入りタイヤ１の防音効果を安定して維持することが可能である。

以下、本発明について、実施例に基づき具体的に説明する。

［比較例１〜４、実施例１〜８］
不織布及びスポンジよりなる幅１００ｍｍの吸音部材につき、当該吸音部材をタイヤ内面に密着させた際に、タイヤ内部のベルト層に配設されたスチールコードと当該吸音部材との相互間に生じる吸音部材単位体積当りの引力（以下、吸音部材の単位体積当りの磁力Ｍ（Ｎ／ｍ^３））と、前記吸音部材にかかる単位体積当りの重力Ｗ（Ｎ／ｍ^３)とが、１≦Ｍ／Ｗを満たさない吸音部材（比較例１〜４）、並びに前記磁力Ｍと前記重力Ｗとが、１≦Ｍ／Ｗを満たす吸音部材（実施例１〜８）を作製した。

ここで、構造がスポンジ状である吸音部材は、ポリウレタンを発泡させることにより形成した。その際、磁性材料として鉄粉を配合して一緒に発泡させて吸音部材を製造し、さらに、この吸音部材を強力な磁力にさらすことにより、磁力を付与した。

また、構造が不織布である吸音部材は、ポリエステル、アラミドまたはナイロンの繊維を材質とした。ポリエステル及びナイロン繊維については、溶融紡糸によって繊維状とし、その際、原料となる樹脂のペレットとともに鉄粉を混入し、または押出時に鉄粉を混ぜ、さらに、強力な磁力にさらすことにより磁力を付与した。また、アラミド繊維については、繊維表面にＴｂ−Ｆｅを蒸着させて不織布とした後、強力な磁力にさらすことにより磁力を付与した。

次に、図１のタイヤ構成に従ってタイヤサイズ２１５／４５Ｒ１７の乗用車用ラジアルタイヤを作製した。その際、上記記載の方法にて得た各吸音部材を図２及び図３に記載の方法にて、タイヤ全周にわたって配置した。この乗用車用ラジアルタイヤをサイズ１７×７ＪＪのリムに取り付けてタイヤ車輪として車両に装着し、空気圧：２１０ｋＰａ（相対圧）、タイヤ負荷荷重：３．９２ｋＮを適用した状態で、時速６０ｋｍ／ｈで、１００００ｋｍ走行させた後の、インナーライナーからの吸音部材の剥離の有無を観察した。その結果を表１〜２に示す。

尚、吸音部材の単位体積当りの磁力Ｍ（Ｎ／ｍ^３）は、幅１００ｍｍ、厚さ３０ｍｍとしたある体積の吸音部材を、図１に示すようにして、上記ラジアルタイヤの内面の最下部に吸着させ、これをタイヤ内面に対して垂直、即ち、鉛直方向に向けて引っ張り、吸音部材がタイヤ内面から離れる瞬間の力を測定した。測定された力から吸音部材の重さを引き、さらにこれの体積で除することにより、吸音部材の単位体積当りの磁力Ｍ（Ｎ／ｍ^３）を算出した。

表１及び２によれば、前記磁力Ｍと前記重力Ｗとが、１≦Ｍ／Ｗの関係を満たさない吸音部材は、各比較例１〜４について、走行後、当該吸音部材の剥離が確認されたのに対し、前期磁力Ｍと前記重力Ｗとが、１≦Ｍ／Ｗの関係を満たす本発明の吸音部材は、全ての実施例１〜８について前記剥離が確認されなかった。

従って、上記結果より、本発明による空気入りタイヤは、吸音部材を効果的にタイヤ内面に固定することが可能であると言える。これにより、優れた防音効果を長期的に発揮することができ、ロードノイズを代表とする車内騒音を防止することが可能である。

１ 空気入りタイヤ
２ トレッド部
３ サイドウォール部
４ ビード部
５ タイヤ本体部
６ ビードコア
７ カーカス
８ ベルト
９ タイヤ内腔
１０ インナーライナー
１１ 吸音部材
１２ 繊維
Ｒ リム

Claims (5)

1. タイヤ内面に吸音部材を具える空気入りタイヤにおいて、前記吸音部材が磁力を有し、該磁力の作用によりタイヤ内面に固定されており、前記吸音部材にかかる単位体積当りの磁力Ｍ（Ｎ／ｍ^３）と前記吸音部材にかかる単位体積当りの重力Ｗ（Ｎ／ｍ^３）とが、下記式（１）：
   １≦Ｍ／Ｗ …（１）
   の関係を満たすことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記吸音部材が、磁力を持たない材料に磁力を持った材料を練り込んでなるか、磁力を持った材料で構成されているか、または、磁力を持たない材料を磁力を持った材料でコーティングしてなる請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記吸音部材が、磁力を持たない材料に磁力を持たない強磁性体を練り込み、磁力を持たない強磁性体で構成し、または、磁力を持たない材料を磁力を持たない強磁性体でコーティングしてなる吸音部材用の素材に、強磁場を付与し、該素材に磁力を持たせることによってなる請求項１に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記吸音部材が、不織布またはスポンジからなる請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. 前記吸音部材の単位体積当りの重量が５〜３０ｋｇ／ｍ^３である請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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