JP5617394B2 - 空気入りタイヤ用静音具 - Google Patents

Description

本発明はタイヤとホイールのリムとの間に装着される空気入りタイヤ用静音具に関する。

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がある。
この空洞共鳴音は、タイヤを転動させたときにトレッド部が路面の凹凸によって振動し、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って生じるものである。

そこで、このような空洞共鳴現象による騒音を低減するために、空気入りタイヤの内腔面に制音具を装着する技術が提案されている（特許文献１参照）。
この制音具は、タイヤ周方向に沿って配された長尺のスポンジ材の端面を突き合わせた状態で端面同士を両面テープあるいは接着剤を用いて接着することによって構成されている。

特開２００９−２０２８５６号公報

しかしながら、上記従来技術では、スポンジ材の端面同士を両面テープあるいは接着剤で接合するため加工コストがかかることに加え、端面同士の接合部分で強度が不足するため耐久性を確保する上で十分とはいえない。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、コストの低減を図りつつ耐久性の向上を図る上で有利な空気入りタイヤ用静音具を提供することを目的とする。また、そのような空気入りタイヤ用静音具の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の空気入りタイヤ用静音具は、厚さよりも大きな幅とこの幅よりも大きな長さを有し、弾性、柔軟性を有する多孔質吸音材料から形成された単一の薄肉帯状部材からなり、半円状を呈し単一の円周上に位置するように互いに対向して配置された一対の円弧部と、前記一対の円弧部の両端を接続し前記単一の円周の半径方向内側に突出する一対の接続部とを備え、環状体を構成していることを特徴とする。
また、本発明の空気入りタイヤ用静音具の製造方法は、厚さよりも大きな幅とこの幅よりも大きな長さを有し、弾性、柔軟性を有する多孔質吸音材料から形成された厚肉帯状部材を用意し、前記厚肉帯状部材の厚さ方向の中央に、前記厚肉帯状部材の幅方向に貫通する切れ目を前記厚肉帯状部材の長さ方向の両端を除いた長さ方向の全長にわたって形成し、前記厚肉帯状部材を、前記切れ目で向かい合う面が外側に位置するように反転し、前記厚肉帯状部材の１／２の厚さの薄肉帯状部材からなり、半円状を呈し単一の円周上に位置するように互いに対向して配置された一対の円弧部と、前記一対の円弧部の両端が接続され前記単一の円周の半径方向内側に突出する一対の接続部とを備えた環状を呈する空気入りタイヤ用静音具を製造することを特徴とする。

本発明の空気入りタイヤ用静音具によれば、多孔質吸音材料から形成された薄肉帯状部材からなり、一対の円弧部と一対の接続部とを備え、環状体を構成しているので、薄肉帯状部材には接合箇所がない。
したがって、従来のような接合箇所を接合する工程が不要となるためコスト低減を図る上で有利となり、接合部分での強度不足がないため耐久性を確保する上で有利となる。
また、本発明の空気入りタイヤ用静音具の製造方法によれば、薄肉帯状部材の２倍の厚さの厚肉帯状部材を用意し、切れ目を入れて反転することにより簡単にかつ確実に空気入りタイヤ用静音具を製造でき製造コストを低減する上で極めて有利となる。

（Ａ）は第１の実施の形態に係る空気入りタイヤ用静音具１０を示す正面図、（Ｂ）は厚肉帯状部材２０の斜視図、（Ｃ）は厚肉帯状部材２０の直線部２０Ａを円弧状に湾曲変形させた状態を示す正面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は接続部１６が環状体１８の半径方向内側に変位した状態を示す正面図である。 （Ａ）は第２の実施の形態に係る空気入りタイヤ用静音具１０を示す正面図、（Ｂ）は厚肉帯状部材２０の斜視図、（Ｃ）は厚肉帯状部材２０の直線部２０Ａを円弧状に湾曲変形させた状態を示す正面図である。 本発明に係る空気入りタイヤ用静音具１０の実施例と比較例とのドラム走行耐久性の評価試験の結果を示す図である。

（第１の実施の形態）
次に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１（Ａ）に示すように、本実施の形態に係る空気入りタイヤ用静音具１０は、薄肉帯状部材１２からなり、一対の円弧部１４と、一対の接続部１６とを備え、環状体１８を構成している。
空気入りタイヤ用静音具１０は、タイヤとホイールのリムとの間、特にタイヤ内周面（タイヤ内腔面）に装着され、タイヤの回転時、トレッド部の内側のタイヤ内周面に対して摺動しつつタイヤの回転速度よりも遅い回転速度で回転し、タイヤ転動時の空洞共鳴音を抑制する、いわゆる騒音低減材として使用されるものである。

薄肉帯状部材１２は、厚さよりも大きな幅とこの幅よりも大きな長さを有し、弾性、柔軟性を有する多孔質吸音材料から形成されている。
このような多孔質吸音材料として、発泡ウレタン、発泡ゴムなど従来公知のさまざまな材料が使用可能であるが、欠け・裂け等の破損や圧縮（へたり）等の変形を有効に抑制する上で、軟質ポリウレタンフォームが好ましい。
より詳細には、軟質ポリウレタンフォームの単位密度（ｋｇ／ｍ^３）あたりの引裂強さ（単位：Ｎ／ｃｍ）が０．１５以上を有することが破損や変形を有効に抑制する上で好ましい。
なお、単位密度あたりの引裂強さとは、測定された密度および引裂強さから算出される値であり、引裂強さを密度で除することによって得られる値である。
また引裂強さは、試験片の形状を「切込みなしアングル形試験片」としてＪＩＳ Ｋ６４００−５に準じて測定された値を用いている。
軟質ポリウレタンフォームは、例えば、主原料であるポリオール成分の種類により、ポリエステルウレタンフォーム、ポリエーテルウレタンフォームおよびポリエステルエーテルウレタンフォームに大別される。
単位密度あたりの引裂強さの制御の観点からは、ポリエステルウレタンフォームおよびポリエーテルウレタンフォームが好ましい。
このような軟質ポリウレタンフォームは例えば、市販の倉敷紡績社製「クララフォーム」シリーズ等として入手可能である。
また、軟質ポリウレタンフォームは、タイヤの内周面に接触している薄肉帯状部材１２の箇所からタイヤ気室内への熱伝導性が良好となり、タイヤの内周面における熱のこもりを抑制する上で連続気泡を有することが好ましい。

一対の円弧部１４は、半円状を呈し単一の円周上に位置するように互いに対向して配置されている。
一対の接続部１６は、一対の円弧部１４の両端を接続し単一の円周の半径方向内側に突出している。
環状体１８の半径方向外側の各接続部１６の箇所は、一対の円弧部１４の半径方向外側の外周面１４Ａが鋭角をもって、あるいは、鈍角をもって交わることで形成された半径方向外方に開放状の凹部１６０２となっている。
環状体１８は、それら一対の円弧部１４と一対の接続部１６により構成されている。
環状体１８の外周面１８Ａは、一対の円弧部１４の外周面１４Ａと一対の凹部１６０２の壁面とで構成され、環状体１８の内周面１８Ｂは、一対の円弧部１４の内周面１４Ｂと、環状体１８の内側に位置する一対の接続部１６の壁面とで構成されている。

環状体１８の形状は、円弧部１４の内周部分で周方向に沿って発生する圧縮力に反発する力と、円弧部１４の外周部分で周方向に沿って発生する引っ張り力に反発する力とによって保持される。したがって、空気入りタイヤ用静音具１０は、タイヤのトレッド部の内側に挿入すると、トレッド部の内側のタイヤ内周面に沿う形状に保持される。

空気入りタイヤ用静音具１０は、種々のサイズのタイヤに装着可能である。
すなわち、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、接続部１６が環状体１８の半径方向内側に変位することで、一対の円弧部１４と接続部１６で構成される環状体１８の外径が縮小し、あるいは、その逆に接続部１６が環状体１８の半径方向外側に変位することで、一対の円弧部１４と接続部１６で構成される環状体１８の外径が拡大できるので、種々のサイズのタイヤに使用可能であり、したがって、空気入りタイヤ用静音具１０のコストを低減する上で有利となっている。

空気入りタイヤ用静音具１０は、次のようにして製造される。
図１（Ｂ）に示すように、厚さよりも大きな幅とこの幅よりも大きな長さを有し、弾性、柔軟性を有する多孔質吸音材料から形成された厚肉帯状部材２０を用意する。
より詳細には、薄肉帯状部材１２の２倍の厚さの厚肉帯状部材２０を用意する。
厚肉帯状部材２０に用いる材料は薄肉帯状部材１２と同様である。

次に、厚肉帯状部材２０の厚さ方向の中央に、厚肉帯状部材２０の幅方向に貫通する切れ目２２を厚肉帯状部材２０の長さ方向の両端を除いた長さ方向の全長にわたって形成する。
切れ目２２の形成は、レーザーカッター、超音波カッター、ウォータカッター、ナイフなどの従来公知のさまざまな切断装置を使用した切断加工で行うことができる。
超音波カッターやナイフを用いる場合は、厚肉帯状部材２０を幅方向に圧縮した状態で切断加工を行えば、切断すべき厚肉帯状部材２０の寸法を短くすることができ作業性を高める上で有利となる。
レーザーカッターで切断加工する場合は、多孔質吸音材料として難燃性を有するものを用いることが切断加工を安定して行う上で好ましい。

切れ目２２により厚肉帯状部材２０には、切れ目２２において互いに対向する直線部２０Ａと、切れ目２２が形成されていない厚肉帯状部材２０の両端部２０Ｂとが形成される。

次に、図１（Ｃ）に示すように、厚肉帯状部材２０を、その両端部２０Ｂが近づく方向に変形させ、互いに対向する直線部２０Ａを円弧状に湾曲変形させる。
次に、厚肉帯状部材２０を、切れ目２２で向かい合う面が外側に位置するように反転させる。
これにより、図１（Ａ）に示すように、直線部２０Ａが円弧部１４となり、両端部２０Ｂが接続部１６となった空気入りタイヤ用静音具１０が製造される。

環状体１８の形状は、切れ目２２が外周面１８Ａとなるように裏返すことによって、厚肉帯状部材２０の両端部２０Ｂには環状体１８が円形を保持する方向のバネ力が作用することで保持される。したがって、空気入りタイヤ用静音具１０は、タイヤのトレッド部の内側に挿入すると、トレッド部の内側のタイヤ内周面に沿う形状に保持される。

以上説明したように、本実施の形態の空気入りタイヤ用静音具１０によれば、弾性、柔軟性を有する多孔質吸音材料から形成された薄肉帯状部材１２からなり、一対の円弧部１４と、一対の円弧部１４の両端を接続し単一の円周の半径方向内側に突出する一対の接続部１６とを備え、環状体１８を構成しているので、薄肉帯状部材１２には接合箇所がない。
したがって、従来のような接合箇所を両面テープあるいは接着剤で接合する工程が不要となるためコスト低減を図る上で有利となり、接合部分での強度不足がないため耐久性を確保する上で有利となる。

また、空気入りタイヤ用静音具１０は、薄肉帯状部材１２の２倍の厚さの厚肉帯状部材２０を用意し、切れ目２２を入れて反転することにより簡単にかつ確実に製造できるため、空気入りタイヤ用静音具１０の製造コストを低減する上で極めて有利となる。

空気入りタイヤ用静音具１０の実効外周長は、挿入されるタイヤのインフレート時の内周長の８０〜１１０％の範囲が好ましく、９０〜１００％の範囲であることがより好ましい。
空気入りタイヤ用静音具１０の実効外周長は、略円形に保持された環状体１８の外周を包絡する円（または楕円）の周長とし、タイヤのインフレート時の内周長は、（タイヤのインフレート時の外径−タイヤのトータルゲージ×２）×πにより求めればよい。
タイヤのインフレート時の内周長に対する空気入りタイヤ用静音具１０の実効外周長の周長比が大きすぎると、タイヤの転動に伴う接地歪みの影響によりタイヤ内で環状体１８が圧縮されるため、過度のシワや歪みが生じ、耐久性が不足する。
一方、タイヤのインフレート時の内周長に対する空気入りタイヤ用静音具１０の実効外周長の周長比が小さすぎると、環状体１８がタイヤの転動軸からの偏心を生じやすくなるため、車体振動や異音の原因となる。
本発明では、接続部１６が環状体１８の半径方向内側に変位させることで空気入りタイヤ用静音具１０の実効外周長を調節できるので、空気入りタイヤ用静音具１０をタイヤに装着する際に、その実効外周長を、挿入されるタイヤのインフレート時の内周長の８０〜１１０％の範囲、あるいは、９０〜１００％の範囲に調節すればよい。また、この範囲に実効外周長を調節できない場合には、この範囲に調節できる実効外周長の異なる（サイズの異なる）別の空気入りタイヤ用静音具１０を用いればよい。

空気入りタイヤ用静音具１０の最大幅は、挿入されるタイヤの断面幅の５０〜１００％の範囲が好ましく、７０〜９０％の範囲であることがより好ましい。
タイヤの断面幅に対する空気入りタイヤ用静音具１０の最大幅の比率が大きすぎると、タイヤの転動に伴う接地歪みの影響によりタイヤ内で環状体１８が圧縮されるため、過度のシワや歪みが生じ、耐久性が不足する。
一方、タイヤの断面幅に対する空気入りタイヤ用静音具１０の最大幅の比率が小さすぎると、環状体１８のタイヤ内での自由度が過度に高くなり、車体振動や異音の原因となる。

（第２の実施の形態）
次に第２の実施の形態について説明する。
なお、以下の実施の形態では、第１の実施の形態と同様の部分、部材については同一の符号を付して説明する。
第２の実施の形態は、図３（Ａ）に示すように、環状体１８の接続部１６の凹部１６０２の形状が第１の実施の形態と異なっている。
すなわち、凹部１６０２の底部は湾曲面１６１０で形成されている。

この場合、空気入りタイヤ用静音具１０は、次のようにして製造される。
すなわち、図３（Ｂ）に示すように、第１の実施の形態と同様の厚肉帯状部材２０を用意する。
そして、第１の実施の形態と同様に、厚肉帯状部材２０の厚さ方向の中央に、厚肉帯状部材２０の幅方向に貫通する切れ目２２を厚肉帯状部材２０の長さ方向の両端を除いた長さ方向の全長にわたって形成することで、直線部２０Ａと両端部２０Ｂとを形成する。
次いで、第１の実施の形態に加え、厚肉帯状部材２０の両端寄りの切れ目２２の端部に、厚肉帯状部材２０の幅方向に貫通する孔２４を形成する。

次に、図３（Ｃ）に示すように、第１の実施の形態と同様に、厚肉帯状部材２０の互いに対向する直線部２０Ａを円弧状に湾曲変形させる。
次に、厚肉帯状部材２０を、切れ目２２で向かい合う面が外側に位置するように反転させる。
これにより、図３（Ａ）に示すように、直線部２０Ａが円弧部１４となり、両端部２０Ｂが接続部１６となり、環状体１８の接続部１６の凹部１６０２の底部が湾曲面１６１０をなした空気入りタイヤ用静音具１０が製造される。

第２の実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果が奏されることは無論のこと、環状体１８の接続部１６の凹部１６０２の底部が湾曲面１６１０をなしていることから凹部１６０２に加わる応力の集中を抑制できるため、応力集中による凹部１６０２の亀裂進展を抑制でき、したがって、第１の実施の形態に比較して耐久性の向上を図る上でより一層有利となる。
また、孔２４の周囲に位置する厚肉帯状部材２０の箇所の厚さを、厚肉帯状部材２０の厚さの１／４以上とすると、反転したのちの接続部１６の強度を十分に確保でき、耐久性を確保する上で有利となる。
また、孔２４の径が大きすぎると、孔２４の周囲に位置する厚肉帯状部材２０の箇所の厚さが小さくなり、反転したのちの接続部１６の強度を十分に確保できず、耐久性を確保する上で不利となる。
また、孔２４の径が小さすぎると、反転したのちの接続部１６の凹部１６０２の底部の湾曲面１６１０の曲率半径が小さくなり、応力の集中の抑制効果が小さくなる不利がある。

以下、本発明の実施例を比較例と比較しつつ説明する。
図４は本発明に係る空気入りタイヤ用静音具１０の実施例と比較例とのドラム走行耐久性の評価試験の結果を示す図である。
試験条件は、以下の通りである。
１）空気入りタイヤ用静音具１０の材料：
実施例１〜５において、薄肉帯状部材１２の材質は軟質ポリウレタンフォームとした。
比較例において、環状体の材質は軟質ポリウレタンフォームとした。
２）タイヤ仕様：
タイヤサイズ：215/60R16 95H
リムサイズ：17×7JJ
空気圧：120ｋPa（通常の半分程度の低圧条件）
３）ドラム走行条件：
荷重：6.8ｋN（ロードインデックス値ＬＩの１００％とした）
ドラム直径：1707mm
走行速度：81km/h
４）評価方法：
目視によって空気入りタイヤ用静音具の外観の損傷が大きく使用不可能であると確認された時点での走行距離をドラム走行耐久性とした。
空気入りタイヤ用静音具の外観の確認は、1000km走行まで、100kmおきに走行を中断してタイヤ内部を目視することで行い、1000km以降は、500kmおきに走行を中断してタイヤ内部を目視することで行った。

図４に記載した項目のうち、「実効外周長の周長比」とは、環状体１８の実効外周長Ｃｏ／タイヤ内周長Ｃｉで示される周長比Ｃｏ／Ｃｉを示す。
また、「最大幅の比」とは、環状体１８の最大幅Ｗｃ／タイヤ断面幅Ｗｔで示される最大幅の比Ｗｃ／Ｗｔを示す。
また、「孔径の比」とは、孔２４の半径Ｒ／厚肉帯状部材２０の厚さＴで示される比率Ｒ／Ｔを示す。
また、「最小厚さの比」とは、孔２４が形成されていない場合は、厚肉帯状部材２０の箇所の厚さの最小値ｔ１／厚肉帯状部材２０の厚さＴで示される比率ｔ１／Ｔを示す。また、孔２４が形成されている場合は、孔２４の周囲に位置する厚肉帯状部材２０の箇所の厚さの最小値ｔ２／厚肉帯状部材２０の厚さＴで示される比率ｔ２／Ｔを示す。

比較例は、従来技術に相当するものであり、帯板状の長手方向の両端面を突き合わせて接着剤によって接着する工程を実施することで環状体を形成したものである。
周長比は９５％であり９０〜１００％の範囲内となっており、最大幅の比は８５％であり７０〜９０％の範囲内となっている。

実施例１は、第１の実施の形態に対応しており、孔２４無しで、周長比は９５％であり９０〜１００％の範囲内となっており、最大幅の比は８５％であり７０〜９０％の範囲内となっている。
また、最小厚さの比は、５０％となっている。

実施例２は、第２の実施の形態に対応しており、厚肉帯状部材２０の切れ目２２の端部に孔２４が形成され、実施例１と同様に周長比は９５％であり９０〜１００％の範囲内となっており、最大幅の比は８５％であり７０〜９０％の範囲内となっている。
また、孔径の比は２０％である。
また、最小厚さの比は３０％であり、２５％（１／４）を上回っている。

実施例３は、第１の実施の形態に対応しており、孔２４無しで、周長比は１１５％であり８０〜１１０％の範囲を上回っており、最大幅の比は８５％であり７０〜９０％の範囲内となっている。
また、最小厚さの比は５０％となっている。

実施例４は、第１の実施の形態に対応しており、孔２４無しで、周長比は９５％であり９０〜１００％の範囲内となっており、最大幅の比は１１０％であり５０〜１００％の範囲を上回っている。
また、最小厚さの比は５０％となっている。

実施例５は、第２の実施の形態に対応しており、孔２４が形成されており、周長比は９５％であり９０〜１００％の範囲内となっており、最大幅の比は８５％であり７０〜９０％の範囲内となっている。
また、孔径の比は３０％であり、最小厚さの比は２０％であり２５％（１／４）を下回っている。

実施例１、２は、比較例に比べて耐久性に優れている。
実施例２は、厚肉帯状部材２０の切れ目２２の端部に孔２４が形成されているため、実施例１に比べて耐久性により優れている。
実施例３は、周長比が１１５％であって８０〜１１０％の範囲を上回っていることから、耐久性が実施例１よりも若干低下している。
実施例４は、最大幅の比が１１０％であって５０〜１００％の範囲を上回っていることから、耐久性が実施例１よりも若干低下している。
実施例５は、最小厚さの比が２０％と２５％（１／４）を下回っていることから、耐久性が実施例２よりも若干低下している。

１０……空気入りタイヤ用静音具、１２……薄肉帯状部材、１４……円弧部、１６……接続部、１６０２……凹部、１６１０……湾曲面、１８……環状体、２０……厚肉帯状部材、２２……切れ目、２４……孔。

Claims (10)

1. 厚さよりも大きな幅とこの幅よりも大きな長さを有し、弾性、柔軟性を有する多孔質吸音材料から形成された単一の薄肉帯状部材からなり、
   半円状を呈し単一の円周上に位置するように互いに対向して配置された一対の円弧部と、
   前記一対の円弧部の両端を接続し前記単一の円周の半径方向内側に突出する一対の接続部とを備え、
   環状体を構成している、
   ことを特徴とする空気入りタイヤ用静音具。
2. 前記環状体の半径方向外側の前記各接続部の箇所は、前記一対の円弧部の半径方向外側の外周面が交わることで形成された半径方向外方に開放状の凹部となっている、
   ことを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ用静音具。
3. 前記凹部の底部は湾曲面で形成されている、
   ことを特徴とする請求項２記載の空気入りタイヤ用静音具。
4. 前記環状体の外周を包絡する外周長は、挿入されるタイヤのインフレート時の内周長の８０〜１１０％の範囲である、
   ことを特徴とする請求項１乃至３に何れか１項記載の空気入りタイヤ用静音具。
5. 前記空気入りタイヤ用静音具の最大幅は、挿入されるタイヤの断面幅の５０〜１００％の範囲である、
   ことを特徴とする請求項１乃至４に何れか１項記載の空気入りタイヤ用静音具。
6. 前記多孔質吸音材料は、単位密度（ｋｇ／ｍ^３）あたりの引裂き強さ（Ｎ／ｃｍ）が０．１５以上を有する軟質ウレタンフォームである、
   ことを特徴とする請求項１乃至５に何れか１項記載の空気入りタイヤ用静音具。
7. 前記軟質ウレタンフォームは連続気泡を有する、
   ことを特徴とする請求項６記載の空気入りタイヤ用静音具。
8. 厚さよりも大きな幅とこの幅よりも大きな長さを有し、弾性、柔軟性を有する多孔質吸音材料から形成された厚肉帯状部材を用意し、
   前記厚肉帯状部材の厚さ方向の中央に、前記厚肉帯状部材の幅方向に貫通する切れ目を前記厚肉帯状部材の長さ方向の両端を除いた長さ方向の全長にわたって形成し、
   前記厚肉帯状部材を、前記切れ目で向かい合う面が外側に位置するように反転し、
   前記厚肉帯状部材の１／２の厚さの薄肉帯状部材からなり、半円状を呈し単一の円周上に位置するように互いに対向して配置された一対の円弧部と、前記一対の円弧部の両端が接続され前記単一の円周の半径方向内側に突出する一対の接続部とを備えた環状を呈する空気入りタイヤ用静音具を製造する、
   ことを特徴とする空気入りタイヤ用静音具の製造方法。
9. 前記反転する前に、前記厚肉帯状部材の両端寄りの前記切れ目の端部に、前記厚肉帯状部材の幅方向に貫通する孔を形成する、
   ことを特徴とする請求項８記載の空気入りタイヤ用静音具の製造方法。
10. 前記孔の周囲に位置する前記厚肉帯状部材の箇所は、前記厚肉帯状部材の厚さの１／４以上の厚さを有している、
    ことを特徴とする請求項９記載の空気入りタイヤ用静音具の製造方法。

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