JP6690362B2 - タイヤ騒音低減装置及びそれを備えた空気入りタイヤ - Google Patents

タイヤ騒音低減装置及びそれを備えた空気入りタイヤ Download PDF

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Description

本発明は、空気入りタイヤで発生する空洞共鳴音を低減するための装置に関し、更に詳しくは、バンド部材と吸音材及びタイヤ内面との擦れによる吸音材の破断及びタイヤ内面の損傷を抑制し、高速耐久性能を改善することを可能にしたタイヤ騒音低減装置及びそれを備えた空気入りタイヤに関する。
タイヤ騒音を発生させる原因の一つにタイヤ空洞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、車両走行時に路面と接地するタイヤのトレッド部が路面の凹凸によって振動し、この振動がタイヤ空洞部内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なる周波数域があり、その周波数域の騒音レベルを低下させることがタイヤ騒音を低減するのに重要である。
このような空洞共鳴現象による騒音を低減させる方法として、タイヤ内面にスポンジ等の多孔質材料からなる吸音材を弾性固定バンドによりトレッド部の内周面に装着することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
しかしながら、弾性固定バンドが矩形断面である場合、高速域での長時間走行時において遠心力により吸音材が撓むことで、弾性固定バンドのエッジ部と吸音材及びタイヤ内面とが擦れ、吸音材の破断やタイヤ内面の損傷が生じることがある。
特許４２８１８７４号公報
本発明の目的は、バンド部材と吸音材及びタイヤ内面との擦れによる吸音材の破断及びタイヤ内面の損傷を抑制し、高速耐久性能を改善することを可能にしたタイヤ騒音低減装置及びそれを備えた空気入りタイヤ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タイヤ騒音低減装置は、多孔質材料からなる吸音材と、該吸音材をタイヤ内面に装着するためのバンド部材とを備え、該バンド部材が前記吸音材と前記タイヤ内面との間に配置されたタイヤ騒音低減装置において、前記バンド部材がその幅方向両端部の両面側に面取り部を有し、前記バンド部材における各面取り部が平面からなり、前記バンド部材の内周面側に位置する前記面取り部Ｃ１の前記バンド部材の幅方向に対する角度θ１及び前記バンド部材の外周面側に位置する前記面取り部Ｃ２の前記バンド部材の幅方向に対する角度θ２がそれぞれ１１０°≦θ１≦１６０°，１１０°≦θ２≦１６０°の範囲であり、前記角度θ１が前記角度θ２より大きいことを特徴とするものである。
また、本発明のタイヤ騒音低減装置は、多孔質材料からなる吸音材と、該吸音材をタイヤ内面に装着するためのバンド部材とを備え、該バンド部材が前記吸音材と前記タイヤ内面との間に配置されたタイヤ騒音低減装置において、前記バンド部材がその幅方向両端部の両面側に面取り部を有し、前記バンド部材における各面取り部が曲面からなり、前記バンド部材の内周面側に位置する前記面取り部Ｒ１の曲率半径ｒ１及び前記バンド部材の外周面側に位置する前記面取り部Ｒ２の曲率半径ｒ２のそれぞれが前記バンド部材の厚さＴ B に対して、０．１Ｔ B ≦ｒ１≦０．５Ｔ B ，０．１Ｔ B ≦ｒ２≦０．５Ｔ B の関係を有し、前記曲率半径ｒ１が前記曲率半径ｒ２より大きいことを特徴とするものである。
また、本発明の空気入りタイヤは、上述したタイヤ騒音低減装置を空洞部内に備えたものである。
本発明では、多孔質材料からなる吸音材と、吸音材をタイヤ内面に装着するためのバンド部材とを備え、バンド部材が吸音材とタイヤ内面との間に配置されたタイヤ騒音低減装置において、バンド部材がその幅方向両端部の両面側に面取り部を有することで、バンド部材と吸音材及びタイヤ内面との擦れによる吸音材の破断及びタイヤ内面の損傷を抑制することが可能となる。
本発明では、バンド部材における各面取り部は平面からなり、バンド部材の内周面側に位置する面取り部Ｃ１のバンド部材の幅方向に対する角度θ１及びバンド部材の外周面側に位置する面取り部Ｃ２のバンド部材の幅方向に対する角度θ２はそれぞれ１１０°≦θ１≦１６０°，１１０°≦θ２≦１６０°の範囲であることが好ましい。このように面取り部Ｃ１，Ｃ２を形成することで、吸音材とバンド部材との擦れによる吸音材の破断及びタイヤ内面の損傷をより効果的に抑制することが可能となる。面取り部Ｃ１，Ｃ２の角度θ１，θ２は、いずれも１３５°〜１６０°の範囲がより好ましい。
本発明では、角度θ１は角度θ２より大きいことが好ましい。タイヤ内面よりも吸音材の方がバンド部材との擦れに対する耐久性が低いため、吸音材側の面取り部Ｃ１の角度θ１を相対的に大きくすることで、吸音材のバンド部材との擦れに対する耐久性の向上に寄与する。その一方で、タイヤ内面側の面取り部Ｃ２の角度θ２を相対的に小さくすることで、バンド部材の断面積を可及的に大きくし、バンド部材の強度の低下を最小限に留めることが可能となる。
本発明では、バンド部材における各面取り部は曲面からなり、バンド部材の内周面側に位置する面取り部Ｒ１の曲率半径ｒ１及びバンド部材の外周面側に位置する面取り部Ｒ２の曲率半径ｒ２のそれぞれがバンド部材の厚さＴBに対して、０．１ＴB≦ｒ１≦０．５ＴB，０．１ＴB≦ｒ２≦０．５ＴBの関係を有することが好ましい。このように面取り部Ｒ１，Ｒ２を形成することで、吸音材とバンド部材との擦れによる吸音材の破断及びタイヤ内面の損傷をより効果的に抑制することが可能となる。曲率半径ｒ１，ｒ２はいずれも０．３ＴB≦ｒ１≦０．５ＴB，０．３ＴB≦ｒ２≦０．５ＴBの範囲内にあることがより好ましい。
本発明では、曲率半径ｒ１は曲率半径ｒ２より大きいことが好ましい。タイヤ内面よりも吸音材の方が、バンド部材との擦れに対する耐久性が低いため、吸音材側の面取り部Ｒ１の曲率半径ｒ１を相対的に大きくすることで、吸音材のバンド部材との擦れに対する耐久性の向上に寄与する。その一方で、タイヤ内面側の面取り部Ｒ２の曲率半径ｒ２を相対的に小さくすることで、バンド部材の断面積を可及的に大きくし、バンド部材の強度の低下を最小限に留めることが可能となる。
本発明の実施形態からなるタイヤ騒音低減装置を備えた空気入りタイヤを示す斜視断面図である。 本発明の実施形態からなるタイヤ騒音低減装置を示す斜視図である。 本発明の実施形態からなるタイヤ騒音低減装置を説明する上で参考例となるバンド部材を模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態からなるタイヤ騒音低減装置におけるバンド部材の一例を模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態からなるタイヤ騒音低減装置を説明する上で他の参考例と なるバンド部材を模式的に示す断面図である。 本発明の実施形態からなるタイヤ騒音低減装置におけるバンド部材の変形例を模式的に示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は本発明の実施形態からなるタイヤ騒音低減装置を説明する 上で他の参考例となるバンド部材を模式的に示す断面図である。 従来のタイヤ騒音低減装置をタイヤ内面に設置した状態を示し、（ａ），（ｂ）は騒音低減装置における吸音材及びバンド部材を示す断面図である。
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は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示し、図２は本発明の実施形態からなるタイヤ騒音低減装置を示すものである。図３は本発明の実施形態からなる騒音低減装置を説明する上で参考例となるバンド部材を示すものである。
図１において、空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部１と、該トレッド部１の両側に配置された一対のサイドウォール部２と、これらサイドウォール部２のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部３とを備えている。そして、トレッド部１とサイドウォール部２とビード部３とで囲まれた空洞部４には図２に示すリング状のタイヤ騒音低減装置６が装着されている。このタイヤ騒音低減装置６はタイヤ内面５のトレッド部１に対応する領域に配置されている。図３のＴｗはタイヤ幅方向を示し、Ｔｒはタイヤ径方向を示す。
タイヤ騒音低減装置６は、多孔質材料からなる吸音材７と、吸音材７をタイヤ内面５に装着するためのバンド部材８とを備えている。バンド部材８はタイヤ内面５に沿うように環状に成形され、吸音材７はバンド部材８の周方向に沿ってバンド部材８の内周面に対して接合されている。吸音材７の個数としては、特に限定されるものではなく、複数個の吸音材７から構成されていても良く、これら吸音材７を互いに間隔をおいてバンド部材８の内周面に接合することも可能である。吸音材７は多数の内部セルを有し、その多孔質構造に基づく所定の吸音特性を有している。吸音材７の多孔質材料としては発泡ポリウレタンを用いると良い。バンド部材８は弾性復元力に基づいて吸音材７をタイヤ内面５に保持する。このように構成されるタイヤ騒音低減装置６は、通常の空気入りタイヤに対して着脱自在であり、その着脱作業が容易である。
上記タイヤ騒音低減装置６において、吸音材７とバンド部材８の接合手段としては、超音波溶着が採用されている。即ち、吸音材７はバンド部材８と係止部材９との間に配置され、係止部材９が吸音材７を通してバンド部材８に対して超音波溶着されている。バンド部材８の構成材料の構成材料及び係止部材９の構成材料には、同種の熱可塑性樹脂、例えば、ポリプロピレンを用いると良い。これにより、上記超音波溶着による接合を容易に行うことができる。また、吸音材７とバンド部材８の接合手段としては、上述のような超音波溶着を用いることが好ましいが、その接合方法は特に限定されるものではなく、例えば、熱融着、接着剤、両面テープ、或いは機械的係合手段を使用することも可能である。
上記タイヤ騒音低減装置６において、図３に示すバンド部材８はその幅方向両端部の両面側に面取り部Ｃ１，Ｃ２が形成されている。これら面取り部Ｃ１，Ｃ２のうち、バンド部材８の内周面側（タイヤ径方向内側）となる吸音材７に隣接する部位を面取り部Ｃ１とし、他方、バンド部材８の外周面側（タイヤ径方向外側）となるタイヤ内面５に隣接する部位を面取り部Ｃ２とする。また、面取り部Ｃ１，Ｃ２は、バンド部材８の周方向に沿って形成されていることが好ましいが、バンド部材８の周方向に断続的に形成することも可能である。
上述のように多孔質材料からなる吸音材７と、吸音材７をタイヤ内面５に装着するためのバンド部材８とを備え、バンド部材８が吸音材７とタイヤ内面５との間に配置されたタイヤ騒音低減装置６において、バンド部材８がその幅方向両端部の両面側に面取り部Ｃ１，Ｃ２を有することで、バンド部材８と吸音材７及びタイヤ内面５との擦れによる吸音材７の破断及びタイヤ内面５の損傷を抑制することが可能となる。
これに対して、図８（ａ）に示す従来のタイヤ騒音低減装置６におけるバンド部材８が矩形断面を有する場合、面取り部を設けたバンド部材と比較してバンド部材８の断面積が大きい分、その強度は優れているものの、図８（ｂ）に示すように、高速走行時においてはタイヤの転動による遠心力で吸音材７がタイヤ径方向外側に向かって反復的に撓み、吸音材７とバンド部材８とが互いに擦れる。その結果、バンド部材８のエッジ部（図８（ｂ）の破線部）において吸音材７の破断に至ることになる。
図３に示すように、面取り部Ｃ１，Ｃ２は、それぞれ平面で面取りが施されている。面取り部Ｃ１，Ｃ２がバンド部材８の幅方向に対して傾斜している角度をそれぞれ角度θ１，θ２とする。このとき、面取り部Ｃ１の角度θ１は１１０°≦θ１≦１６０°の範囲内にあり、面取り部Ｃ２の角度θ２は、１１０°≦θ２≦１６０°の範囲内にある。面取り部Ｃ１，Ｃ２の角度θ１，θ２は、いずれも１３５°〜１６０°の範囲がより好ましい。また、図３に示す態様において、面取り部Ｃ１の角度θ１と面取り部Ｃ２の角度θ２は同一である。即ち、バンド部材８は、その幅方向と平行な中心線を基準として線対称の形状を有している。このように面取り部Ｃ１を形成することで、吸音材７とバンド部材８との擦れによる吸音材７の破断及びタイヤ内面５の損傷をより効果的に抑制することが可能となる。ここで、面取り部Ｃ１，Ｃ２の角度θ１，θ２が１１０°より小さいとバンド部材８のエッジ部が直角に近くなり吸音材７及びタイヤ内面５との擦れによる損傷レベルが悪化し、他方で面取り部Ｃ１，Ｃ２の角度θ１，θ２が１６０°を超えると吸音材７の破断及びタイヤ内面５の損傷を抑制する効果が低下する。
図４に示す例において、面取り部Ｃ１の角度θ１は面取り部Ｃ２の角度θ２より大きく設定されている。面取り部Ｃ１，Ｃ２の角度θ１，θ２はいずれも１３５°〜１６０°の範囲が好ましい。タイヤ内面５よりも吸音材７の方がバンド部材８との擦れに対する耐久性が低いため、吸音材７側の面取り部Ｃ１の角度θ１を相対的に大きくすることで、吸音材７のバンド部材８との擦れに対する耐久性の向上に寄与する。その一方で、タイヤ内面５側の面取り部Ｃ２の角度θ２を相対的に小さくすることで、バンド部材８の断面積を可及的に大きくし、バンド部材８の強度の低下を最小限に留めることが可能となる。
図５に示す例において、バンド部材８はその幅方向両端部の両面側に面取りを施された面取り部Ｒ１，Ｒ２が形成されている。これら面取り部Ｒ１，Ｒ２のうち、バンド部材８の内周面側（タイヤ径方向内側）となる吸音材７に隣接する部位を面取り部Ｒ１とし、他方、バンド部材８の外周面側（タイヤ径方向外側）となるタイヤ内面５に隣接する部位を面取り部Ｒ２とする。
面取り部Ｒ１，Ｒ２は、それぞれ曲面で面取りが施されている。これら面取り部Ｒ１，Ｒ２の曲率半径をそれぞれ曲率半径ｒ１，ｒ２とする。このとき、面取り部Ｒ１の曲率半径ｒ１及び面取り部Ｒ２の曲率半径ｒ２のそれぞれがバンド部材８の厚さＴBに対して、０．１ＴB≦ｒ１≦０．５ＴB，０．１ＴB≦ｒ２≦０．５ＴBの関係を有する。曲率半径ｒ１，ｒ２はいずれも０．３ＴB≦ｒ１≦０．５ＴB，０．３ＴB≦ｒ２≦０．５ＴBの範囲内にあることがより好ましい。また、図５に示す態様において、面取り部Ｒ１の曲率半径ｒ１と面取り部Ｒ２の曲率半径ｒ２は同一である。即ち、バンド部材８は、その幅方向と平行な中心線を基準として線対称の形状を有している。このように面取り部Ｒ１，Ｒ２を形成することで、吸音材７とバンド部材８との擦れによる吸音材７の破断及びタイヤ内面５の損傷をより効果的に抑制することが可能となる。ここで、面取り部Ｒ１，Ｒ２の曲率半径ｒ１，ｒ２が０．１ＴBより小さいと吸音材７の破断及びタイヤ内面５の損傷の抑制効果を十分に得ることができず、他方で面取り部Ｒ１，Ｒ２の曲率半径ｒ１，ｒ２が０．５ＴBを超えると吸音材７の破断及びタイヤ内面５の損傷を抑制する効果が低下する。
図６に示す例において、面取り部Ｒ１の曲率半径ｒ１は面取り部Ｒ２の曲率半径ｒ２より大きく設定されている。タイヤ内面５よりも吸音材７の方が、バンド部材８との擦れに対する耐久性が低いため、吸音材７側の面取り部Ｒ１の曲率半径ｒ１を相対的に大きくすることで、吸音材７のバンド部材８との擦れに対する耐久性の向上に寄与する。その一方で、タイヤ内面５側の面取り部Ｒ２の曲率半径ｒ２を相対的に小さくすることで、バンド部材８の断面積を可及的に大きくし、バンド部材８の強度の低下を最小限に留めることが可能となる。
バンド部材８における面取り部の断面形状は特に限定されるものではなく、例えば図７（ａ）のように平面の面取り部Ｃ１，Ｃ２についてバンド部材８の幅方向に対する角度を同一かつ大きな角度で形成した場合、図７（ｂ）のように曲面の面取り部Ｒ１，Ｒ２について同一かつ小さな曲率半径で形成した場合、図７（ｃ）のようにバンド部材８の幅方向両端部をタイヤ径方向外側に向けて屈曲させ該バンド部材８の全てのエッジ部に曲面の面取り部Ｒ１，Ｒ２を形成した場合を例示することができる。
多孔質材料からなる吸音材と、吸音材をタイヤ内面に装着するためのバンド部材とを備え、バンド部材が吸音材とタイヤ内面との間に配置されたタイヤ騒音低減装置において、バンド部材に平面からなる面取り部を形成し、バンド部材の面取り部の構成を種々異ならせた比較例１〜４、参考例１〜３及び実施例１，２の騒音低減装置を製作した。また、バンド部材に面取り部を設けない従来例１の騒音低減装置を用意した。これら騒音低減装置はタイヤサイズ２４５／５０Ｒ１８の空気入りタイヤに適合するものである。
比較例１〜４、参考例１〜３及び実施例１，２において、面取り部の有無、面取り部の位置（バンド部材幅方向）、面取り部の位置（バンド部材厚さ方向）、面取り部Ｃ１の角度θ１及び面取り部Ｃ２の角度θ２を表１のように設定した。
表１において、面取り部の位置（バンド部材厚さ方向）は、バンド部材の内周面側にのみ面取り部を設けた場合を「吸音材側」とし、バンド部材の外周面側にのみ面取り部を設けた場合を「タイヤ内面側」とし、バンド部材の内周面側及び外周面側に面取り部を設けた場合を「両面側」として示す。
上述した従来例１、比較例１〜４、参考例１〜３及び実施例１，２の騒音低減装置について、下記試験方法により、吸音材の破断発生速度及びタイヤ内面の損傷の程度を評価し、その結果を表１に併せて示した。
吸音材の破断発生速度：
酸素を封入し温度８０度で１２０時間の乾熱処理を行った各騒音低減装置をタイヤサイズ２４５／５０Ｒ１８の空気入りタイヤの空洞部内に装着し、その空気入りタイヤをリムサイズ１８×８Ｊのホイールに組み付け、空気圧２００ｋＰａ、荷重７．８ｋＮの条件でドラム試験機にて走行試験を実施した。具体的には、初期速度１２０ｋｍ／ｈとし、２４時間毎に１０ｋｍ／ｈずつ速度を増加させ、吸音材に破断が発生するまで走行させ、その到達速度を測定した。
タイヤ内面の損傷の程度：
上記吸音材の破断発生速度試験を行った後、タイヤ内面の状態を調べた。タイヤ内面の損傷の程度は、インナーライナーに擦り傷がない場合を「Ａ」で示し、インナーライナーに擦り傷がある場合を「Ｂ」で示し、インナーライナーにめくれが発生した場合を「Ｃ」で示した。
Figure 0006690362
表１に示すように、実施例１，２及び参考例１〜３の騒音低減装置は、従来例１との対比において、吸音材の破断発生速度及びタイヤ内面の損傷の程度が同時に改善されていた。これに対して、比較例１では、タイヤ内面側にのみ面取り部を設けたため吸音材の破断発生速度の改善効果が不十分であった。比較例２〜４では、吸音材側にのみ面取り部を設けたためタイヤ内面に損傷が認められた。
次に、比較例１〜４、参考例１〜３及び実施例１，２と同様に、バンド部材に曲面からなる面取り部を形成し、バンド部材の面取り部の構成を種々異ならせた比較例５〜８、参考例４〜６及び実施例３，４の騒音低減装置を製作した。比較例５〜８、参考例４〜６及び実施例３，４において、面取り部の有無、面取り部の位置（バンド部材幅方向）、面取り部の位置（バンド部材厚さ方向）、面取り部Ｒ１の曲率半径ｒ１及び面取り部Ｒ２の曲率半径ｒ２を表２のように設定した。また、バンド部材に面取り部を設けない従来例２の騒音低減装置を用意した。
これら従来例２、比較例５〜８、参考例４〜６及び実施例３，４の騒音低減装置について、上述の評価方法により、吸音材の破断発生速度及びタイヤ内面の損傷の程度を評価し、その結果を表２に併せて示した。
Figure 0006690362
表２に示すように、実施例３，４及び参考例４〜６の騒音低減装置は、従来例２との対比において、吸音材の破断発生速度及びタイヤ内面の損傷の程度が同時に改善されていた。これに対して、比較例５では、タイヤ内面側にのみ面取り部を設けたため吸音材の破断発生速度の改善効果が不十分であった。比較例６〜８では、吸音材側にのみ面取り部を設けたためタイヤ内面に損傷が認められた。
１ トレッド部
２ ビード部
３ サイドウォール部
４ 空洞部
５ タイヤ内面
６ タイヤ騒音低減装置
７ 吸音材
８ バンド部材
Ｃ 平面からなる面取り部
Ｃ１ バンド部材の内周面側の面取り部
Ｃ２ バンド部材の外周面側の面取り部
θ 角度
θ１ 面取り部Ｃ１のバンド部材の幅方向に対する角度
θ２ 面取り部Ｃ２のバンド部材の幅方向に対する角度
Ｒ 曲面からなる面取り部
Ｒ１ バンド部材の内周面側の面取り部
Ｒ２ バンド部材の外周面側の面取り部
ｒ 曲率半径
ｒ１ 面取り部Ｒ１の曲率半径
ｒ２ 面取り部Ｒ２の曲率半径

Claims (3)

  1. 多孔質材料からなる吸音材と、該吸音材をタイヤ内面に装着するためのバンド部材とを備え、該バンド部材が前記吸音材と前記タイヤ内面との間に配置されたタイヤ騒音低減装置において、前記バンド部材がその幅方向両端部の両面側に面取り部を有し、前記バンド部材における各面取り部が平面からなり、前記バンド部材の内周面側に位置する前記面取り部Ｃ１の前記バンド部材の幅方向に対する角度θ１及び前記バンド部材の外周面側に位置する前記面取り部Ｃ２の前記バンド部材の幅方向に対する角度θ２がそれぞれ１１０°≦θ１≦１６０°，１１０°≦θ２≦１６０°の範囲であり、前記角度θ１が前記角度θ２より大きいことを特徴とするタイヤ騒音低減装置。
  2. 多孔質材料からなる吸音材と、該吸音材をタイヤ内面に装着するためのバンド部材とを備え、該バンド部材が前記吸音材と前記タイヤ内面との間に配置されたタイヤ騒音低減装置において、前記バンド部材がその幅方向両端部の両面側に面取り部を有し、前記バンド部材における各面取り部が曲面からなり、前記バンド部材の内周面側に位置する前記面取り部Ｒ１の曲率半径ｒ１及び前記バンド部材の外周面側に位置する前記面取り部Ｒ２の曲率半径ｒ２のそれぞれが前記バンド部材の厚さＴ B に対して、０．１Ｔ B ≦ｒ１≦０．５Ｔ B ，０．１Ｔ B ≦ｒ２≦０．５Ｔ B の関係を有し、前記曲率半径ｒ１が前記曲率半径ｒ２より大きいことを特徴とするタイヤ騒音低減装置。
  3. 請求項１又は２に記載のタイヤ騒音低減装置を空洞部内に備えた空気入りタイヤ。
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