JPWO2008038629A1 - タイヤ騒音低減装置及び空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

耐久性を確保しかつ更なるタイヤ騒音の低減を図りながら、タイヤ振動を改善することが可能なタイヤ騒音低減装置及び空気入りタイヤを提供する。本発明のタイヤ騒音低減装置１は、タイヤ空洞部１５の断面積をタイヤ周方向に変化させる２つの主吸音材３と、主吸音材３間に配置される２つの補助吸音材４を備えている。各吸音材３，４は、多孔質材料から構成されている。主吸音材３は、トレッド部内面１１ａ側に位置する第１吸音部３Ａと、トレッド部内面１ａから離間する側に位置する第２吸音部３Ｂとから構成されている。第２吸音部３Ｂは密度が第１吸音部３Ａより低くなっている。補助吸音材４は密度が第２吸音部３Ｂより高く、かつ厚さが主吸音材３より薄くなっている。

Description

本発明は、タイヤ騒音低減装置及び該タイヤ騒音低減装置を取り付けた空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、タイヤ振動を改善するようにしたタイヤ騒音低減装置及び空気入りタイヤに関する。

ホイールのリムと該リムに装着された空気入りタイヤとの間に形成される密閉したタイヤ空洞部で発生する空洞共鳴現象が、タイヤ騒音の大きな要因になっている。例えば、走行中に２５０Ｈｚ付近で定常的に聞こえる騒音や道路の継ぎ目などを乗り越す際に発生する衝撃音には、この空洞共鳴現象が関与している。

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、例えば、タイヤの空洞部の断面積をタイヤ周方向に変化させるように、発泡ウレタン樹脂などの多孔質材料からなる吸音材をタイヤ空洞部に面したトレッド部内面の周上２か所に対向して配置するようにした技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。このようにタイヤ空洞部の断面形状をタイヤ周方向に変化させることで共鳴周波数をタイヤの回転と共に刻々と変化させる一方、吸音材による吸音効果により、空洞共鳴音を効果的に低減するようにしている。また、吸音材の密度を高めることで吸音材の機械的な強度を増加させ、耐久性を確保している。

しかしながら、このようなタイヤ騒音低減装置を装着した空気入りタイヤは、質量分布がタイヤの周方向で不均一になるため、車両走行時にタイヤ振動を助長するという問題があった。また、車両の静粛化に伴い、更なるタイヤ騒音の低減が強く求められていた。
日本特開２００３−２２６１０４号公報

本発明の目的は、耐久性を維持しかつ更なるタイヤ騒音の低減を図りながら、タイヤ振動を改善することが可能なタイヤ騒音低減装置及び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本発明のタイヤ騒音低減装置は、タイヤ空洞部に面したトレッド部内面のタイヤ周上２か所に対向して配置される、タイヤ空洞部の断面積をタイヤ周方向に変化させるための、多孔質材料からなる２つの主吸音材と、該主吸音材間に位置するトレッド部内面のタイヤ周上２か所に対向して配置される、多孔質材料からなる２つの補助吸音材とを有し、前記主吸音材は、トレッド部内面側に位置する第１吸音部と、トレッド部内面から離間する側に位置する第２吸音部とから構成され、該第２吸音部は密度が前記第１吸音部より低く、前記補助吸音材は、密度が前記第２吸音部より高く、かつ厚さが前記主吸音材より薄いことを特徴とする。

本発明の空気入りタイヤは、上記タイヤ騒音低減装置をタイヤ空洞部に面したトレッド部内面に装着したことを特徴とする。

上述した本発明によれば、タイヤ空洞部の断面積をタイヤ周方向に変化させる主吸音材を、従来のように密度が高いもののみから構成せずに、密度が高い第１吸音部と密度が低い第２吸音部により構成するようにしたので、主吸音材の質量を従来より軽くすることができる一方、補助吸音材を主吸音材間に配置したので、タイヤ騒音低減装置の主吸音材がある部分とない部分との間の質量差を低減することができる。そのため、タイヤ騒音低減装置を装着したタイヤの質量分布をタイヤ周上で従来より均一化することが可能になるので、タイヤ振動を低減することができる。

しかも、補助吸音材を配置することにより、タイヤ騒音低減装置の吸音効果を高めることができるので、タイヤ騒音を一層低減することが可能になる。

また、密度が高い第１吸音部をトレッド部内面側に配置する一方、補助吸音材は密度の高いものから構成するので、主吸音材及び補助吸音材がトレッド部内面と擦れて破損するのを抑制し、従来と同レベルの耐久性を確保することができる。

図１は本発明のタイヤ騒音低減装置の一実施形態を空気入りタイヤに取り付けた状態で示す断面図である。 図２は図１のタイヤ騒音低減装置の側面図である。 図３は図２のタイヤ騒音低減装置を、環状の弾性バンドを１箇所で切断して延ばした状態で示す側面図である。 図４は本発明のタイヤ騒音低減装置の他の実施形態を示す側面図である。 図５は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側面図である。 図６は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側面図である。 図７は本発明のタイヤ騒音低減装置の更に他の実施形態を空気入りタイヤに取り付けた状態でその一部を示す切欠き斜視図である。 図８は本発明のタイヤ騒音低減装置の更に他の実施形態を空気入りタイヤに取り付けた状態でその一部を示す切欠き斜視図である。

符号の説明

１，１００，２００ タイヤ騒音低減装置
２ 弾性バンド（弾性リング）
３ 主吸音材
３Ａ 第１吸音部
３Ｂ 第２吸音部
４ 補助吸音材
１０ 空気入りタイヤ
１１ トレッド部
１１ａ 内面
１５ 空洞部
ｔ１，ｔ２，ｔ４ 厚さ

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、参照番号１はタイヤ騒音低減装置、参照番号１０はタイヤ騒音低減装置１を装着した空気入りタイヤ、参照番号２０はホイールである。

空気入りタイヤ１０は、トレッド部１１、左右のビード部１２、及びトレッド部１１と左右のビード部１２とを連接する左右のサイドウォール部１３を備えている。タイヤ内面１４に囲まれた空間が空気入りタイヤ１０の空洞部１５である。空気入りタイヤ１０がホイール２０のリム２１により空洞部１５が密閉されようにして、ホイール２０のリム２１に取り付けられている。

なお、図示せぬが、タイヤ内部には左右のビード部１２間にカーカス層が延設され、トレッド部１１のカーカス層外周側には複数のベルト層が設けられている。左右のビード部１２にはビードコアがそれぞれ埋設され、カーカス層の両端部がビードコアの周りにタイヤ軸方向内側から外側に折り返されている。

タイヤ騒音低減装置１は、空気入りタイヤ１０の空洞部１５に面したトレッド部１１の内面１１ａに装着されるものであり、図２，３に示すように、トレッド部１１の内面１１ａのタイヤ周上２か所に対向して配置される２つの主吸音材３と、主吸音材３間に位置するトレッド部１１の内面１１ａのタイヤ周上２か所に対向して配置される２つの補助吸音材４と、主吸音材３及び補助吸音材４をトレッド部１１の内面１１ａに取り付けるための環状の弾性バンド２を有している。

弾性バンド２は、帯状の弾性体をリング状に形成した弾性リングから構成され、弾性バンド２の外周面２ｂをトレッド部１１の内面１１ａ側にして、弾性バンド２の弾性復元力によりタイヤ騒音低減装置１をトレッド部１１の内面１１ａに取り付けるものである。弾性バンド２に使用する材料としては、取付可能な弾性復元力を発揮できるものであればいずれの材料であってもよく、例えば、ステンレス鋼などの金属や、ナイロン樹脂、ポリプロピレン樹脂などの合成樹脂が好ましく使用される。弾性バンド２の寸法は、従来と同様であり、幅が１０〜３０ｍｍ、厚さが０．５〜２．０ｍｍの範囲が好ましく用いられる。

環状の弾性バンド２の内周面２ａの１８０°離れた位置に主吸音材３がそれぞれ接着剤などにより固定され、弾性バンド２の周上２か所に対向して配置した主吸音材３によりタイヤ空洞部１５のタイヤ子午線断面における断面積をタイヤ周方向で規則的に変化させるようにしている。主吸音材３間に位置する弾性バンド２の内周面２ａに補助吸音材４がそれぞれ接着剤などにより固定してあり、弾性バンド２に主吸音材３と補助吸音材４がリング周方向に交互に取り付けられている。吸音材３，４は、それぞれ多孔質材料から構成され、弾性バンド２の弾性復元力によりトレッド部１１の内面１１ａに取り付けられる。

主吸音材３は、主吸音材３のトレッド部内面１１ａ側（弾性バンド内周面２ａ側）に位置する第１吸音部３Ａと、主吸音材３のトレッド部内面１１ａから離間する側（第１吸音部３Ａの内周側）に位置する第２吸音部３Ｂとから構成されている。第１吸音部３Ａは従来と同様に高い密度を有している。第２吸音部３Ｂは密度が第１吸音部３Ａより低くなっており、これにより主吸音材３を軽量化している。図１〜３に示すタイヤ騒音低減装置１では、第１吸音部３Ａと第２吸音部３Ｂがそれぞれ１層の吸音層からなり、その吸音層を積層して接着することにより主吸音材３を構成している。これに代えて、主吸音材３の密度を上記のように変えた第１吸音部３Ａと第２吸音部３Ｂを有する肉厚の１層の吸音層から構成してもよい。

補助吸音材４は、第２吸音部３Ｂより密度が高く、第１吸音部３Ａと同様の密度を有している。補助吸音材４の厚さｔ４は、主吸音材３の厚さより薄くなっており、それによりタイヤ空洞部の断面積を周上で変化させ、タイヤ空洞共鳴音を低減するようにしている。

図２，３では、補助吸音材４の厚さｔ４を主吸音材３の第１吸音部３Ａの厚さｔ１と同じにしているが、図４に示すように、補助吸音材４の厚さｔ４を主吸音材３の第１吸音部３Ａの厚さｔ１より厚くするようにしてもよい。

主吸音材３と補助吸音材４の長さとしては、それぞれ実質的にタイヤ赤道面上でのタイヤ内周長の１／４の長さとなるようにするのが、タイヤ空洞共鳴音を効果的に低減させる点から好ましい。図２，４に示す例では、主吸音材３と補助吸音材４がそれぞれタイヤ赤道面上でのタイヤ内周長の１／４の長さを有し、隣接する主吸音材３と補助吸音材４とが互いに接するように配置されている。図５，６に示す例では、主吸音材３と補助吸音材４との間に若干の隙間ａを介在させて主吸音材３と補助吸音材４を配置したものであり、主吸音材３と補助吸音材４の長さがそれぞれ実質的にタイヤ内周長の１／４になっている。

吸音材３，４を構成する多孔質材料としては、発泡樹脂が好ましく、特に発泡ウレタン樹脂（軟質ポリウレタンフォーム）が好ましく使用される。発泡樹脂を発泡させた発泡体の気泡の形態は、吸音効果の点から隣接する気泡同士が連通する連続気泡が好ましい。

第１吸音部３Ａの密度及び補助吸音材４の密度としては、１８ｋｇ／ｍ³ 〜４０ｋｇ／ｍ³ の範囲にするのがよい。第１吸音部３Ａ及び補助吸音材４の密度が１８ｋｇ／ｍ³ より低いと、車両走行時に第１吸音部３Ａ及び補助吸音材４とトレッド部内面１１ａとが接触して擦れた際に破損し易くなる。第１吸音部３Ａ及び補助吸音材４の密度が４０ｋｇ／ｍ³ を超えると、過度の重量の増加を招くので好ましくない。なお、ここで言う密度は、ＪＩＳ Ｋ７２２２に準拠して測定するものである。

第２吸音部３Ｂの密度としては、第１吸音部３Ａの密度の４０％〜８０％の範囲にするのがよい。第２吸音部３Ｂの密度が第１吸音部３Ａの密度の４０％未満であると、機械的な強度が低下し、繰り返し曲げ変形により第２吸音部３Ｂが損傷を招き易くなる。第２吸音部３Ｂの密度が第１吸音部３Ａの密度の８０％を超えると、重量を効果的に低減することが難しくなる。

主吸音材３の厚さとしては、第１吸音部３Ａの厚さｔ１及び第２吸音部３Ｂの厚さｔ２をぞれぞれ４ｍｍ〜２０ｍｍの範囲でタイヤサイズに応じて適宜選択することができる。第１吸音部３Ａ及び第２吸音部３Ｂの厚さｔ１，ｔ２が４ｍｍ未満であると、吸音材として吸音効果を発揮することが難しくなる。第１吸音部３Ａ及び第２吸音部３Ｂの厚さｔ１，ｔ２が２０ｍｍを超えると、曲げ剛性が高くなり過ぎて装着するタイヤの曲率に沿って主吸音材３を配置することが難しくなるため、振動の原因になる。より好ましくは、第２吸音部３Ｂの厚さｔ２を第１吸音部３Ａの厚さｔ１より厚くするのがよく、それにより重量の増加を抑制しながらタイヤ空洞部の断面積を変化させることができる。補助吸音材４の厚さｔ４の範囲としては、第１吸音部３Ａと同様に、４ｍｍ〜２０ｍｍの範囲にするのが、装着性と吸音効果の点からよい。

主吸音材３及び補助吸音材４の幅としては、タイヤ断面幅の４０％〜９０％にすることができ、その幅は一定であっても可変であってもよい。

従来のタイヤ騒音低減装置では、トレッド部内面のタイヤ周上２か所に対向して配置され、タイヤ空洞部の断面積をタイヤ周方向に変化させる２つの吸音材に、密度の高い吸音材（密度１８ｋｇ／ｍ³ 〜４０ｋｇ／ｍ³ ）を使用し、それによりトレッド部内面との擦れによる吸音材の破損を抑制し、吸音材の耐久性を確保するようにしている。しかし、密度が高い吸音材は質量が大きくなるため、タイヤ騒音低減装置の吸音材がある部分とない部分との質量差が大きく、それがタイヤ騒音低減装置を装着したタイヤの質量分布をタイヤ周上で不均一にして、車両走行時にタイヤの振動を助長していた。特に振動の２次成分が大きくなり、それがステアリング系と共振して車体振動を発生させていた。

そこで、上述した本発明では、タイヤ空洞部１５の断面積をタイヤ周方向に変化させる主吸音材３を密度が高い第１吸音部３Ａと密度が低い第２吸音部３Ｂにより構成するようにしたのである。これにより主吸音材３の質量を従来より軽くすることができる。他方、補助吸音材４を主吸音材３間に配置したので、タイヤ騒音低減装置１の主吸音材３がある部分とない部分との間の質量差が減少し、タイヤ騒音低減装置１を装着した空気入りタイヤ１０の質量分布のタイヤ周上での不均一度合いを改善して、タイヤ振動を低減することができる。

また、補助吸音材４を配置することで、吸音効果を高めることができるので、タイヤ騒音を一層低減することができる。

更に、密度が高い第１吸音部３Ａをトレッド部内面１１ａ側に配置する一方、補助吸音材４の密度を第１吸音部３Ａと同様に高くしたので、主吸音材３及び補助吸音材４のトレッド部内面１１ａとの擦れによる破損を抑制し、従来と同レベルの耐久性を確保することができる。

図７は、本発明のタイヤ騒音低減装置の他の実施形態を示す。図７のタイヤ騒音低減装置１００は、主吸音材３及び補助吸音材４を弾性バンド２の内周側に取り付ける上述した構成に代えて、主吸音材３及び補助吸音材４を弾性バンド２の外周側に固定するようにしたものである。このようなタイヤ騒音低減装置１００をタイヤ空洞部１５に面するトレッド部１１の内面１１ａに装着するようにしても、上記と同様の効果を発揮することができる。

図８は、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。図８のタイヤ騒音低減装置２００は、上記した弾性バンド２を有しておらず、主吸音材３と補助吸音材４とを接着剤などにより直接トレッド部内面１１ａに貼り付けることで、主吸音材３をタイヤ空洞部１５に面したトレッド部内面１１ａのタイヤ周上２か所に対向して配置する一方、補助吸音材４を主吸音材３間に位置するトレッド部内面１１ａのタイヤ周上２か所に対向して配置するようにしたものである。このように主吸音材３と補助吸音材４を直接空気入りタイヤ１０に取り付けるようにしても、上記と同様の効果を得ることができる。

図２に示す構成を有し、主吸音材の第１吸音部と第２吸音部の厚さと密度、及び補助吸音材の厚さと密度を表１のようにした本発明のタイヤ騒音低減装置１〜３（本実施例１〜３）と、補助吸音材がなく、主吸音材を厚さ１５ｍｍの第１吸音部のみから構成した他は本発明のタイヤ騒音低減装置１と同じ構成を有する従来のタイヤ騒音低減装置（従来例）、及び補助吸音材がなく、主吸音材を厚さ１５ｍｍの第２吸音部のみから構成した他は本発明のタイヤ騒音低減装置１と同じ構成を有する比較のタイヤ騒音低減装置（比較例）をそれぞれ作製した。タイヤ騒音低減装置の各吸音材には軟質ポリウレタンフォームを使用した。

各タイヤ騒音低減装置をタイヤサイズ２１５／５５Ｒ１６の空気入りタイヤのトレッド部内面に装着し、その空気入りタイヤを標準リムに組み付け、以下に示す方法によりタイヤ騒音と振動、及び耐久性の評価試験を行ったところ、表１に示す結果を得た。

タイヤ騒音
リム組みした空気入りタイヤを空気圧２１０ｋＰａにして排気量２５００ｃｃの乗用車に取り付け、乗用車を時速６０ｋｍ／ｈでテストコースを直進走行させた時に車内で発生した空洞共鳴音のピークレベルを測定した。その測定結果を従来のタイヤ騒音低減装置を装着したタイヤを基準として示す。

タイヤ振動
リム組みした空気入りタイヤを空気圧２１０ｋＰａにして排気量２５００ｃｃの乗用車に取り付け、乗用車をテストコースで走行させた時のステアリングの振動状態をテストドライバーにより感応評価した。その評価結果を従来のタイヤ騒音低減装置を５．０とする５点法で示す。この値が小さい程、タイヤの振動レベルが低いことを意味する。

耐久性
リム組みした空気入りタイヤを空気圧１２０ｋＰａにしてドラム試験機に取り付け、荷重８．１Ｎ、周囲温度３８°±３℃、速度８１ｋｍ／ｈの条件下で８０時間走行させた。その後、各タイヤ騒音低減装置をタイヤから取り出し、目視によりタイヤ騒音低減装置の各吸音材の破損（欠けと裂け）状況を観察し、評価した。その評価結果をＡ１，Ａ２，Ａ３の３段階で示す。Ａ１は破損の発生が全くなし、Ａ２は破損の発生が僅かに観察されるが、欠けた部分の最大長さが１０ｍｍ未満、裂けた部分の最大深さが５ｍｍ未満で実用上問題がない、Ａ３は破損の発生が観察され、欠けた部分の最大長さが１０ｍｍ以上、裂けた部分の最大深さが５ｍｍ以上で実用上問題があることを意味する。

表１から、本発明のタイヤ騒音低減装置は、従来のタイヤ騒音低減装置より更にタイヤ騒音を低減しながら、タイヤ振動を改善できることがわかる。また、本発明のタイヤ騒音低減装置は、耐久性も従来のタイヤ騒音低減装置と同じレベルに維持できることがわかる。

上述した優れた効果を有する本発明は、空気入りタイヤの空洞共鳴現象による騒音を低減するタイヤ騒音低減装置に適用することができる。

Claims (9)

1. タイヤ空洞部に面したトレッド部内面のタイヤ周上２か所に対向して配置される、タイヤ空洞部の断面積をタイヤ周方向に変化させるための、多孔質材料からなる２つの主吸音材と、該主吸音材間に位置するトレッド部内面のタイヤ周上２か所に対向して配置される、多孔質材料からなる２つの補助吸音材とを有し、
   前記主吸音材は、トレッド部内面側に位置する第１吸音部と、トレッド部内面から離間する側に位置する第２吸音部とから構成され、該第２吸音部は密度が前記第１吸音部より低く、
   前記補助吸音材は、密度が前記第２吸音部より高く、かつ厚さが前記主吸音材より薄いタイヤ騒音低減装置。
2. 前記主吸音材と前記補助吸音材が前記トレッド部内面に直接貼り付けられる構成である請求項１に記載のタイヤ騒音低減装置。
3. 前記主吸音材と前記補助吸音材をトレッド部内面に取り付けるための弾性リングを更に有し、該弾性リングに前記主吸音材と前記補助吸音材をリング周方向に交互に固定した請求項１に記載のタイヤ騒音低減装置。
4. 前記第１吸音部及び前記補助吸音材の密度が１８ｋｇ／ｍ³ 〜４０ｋｇ／ｍ³ であり、前記第２吸音部の密度が前記第１吸音部の密度の４０％〜８０％である請求項１，２または３に記載のタイヤ騒音低減装置。
5. 前記第１吸音部及び前記第２吸音部がそれぞれ１層の吸音層からなり、該吸音層を積層して前記主吸音材を構成した請求項１乃至４のいずれか１項に記載のタイヤ騒音低減装置。
6. 前記第１吸音部及び前記第２吸音部の厚さがぞれぞれ４ｍｍ〜２０ｍｍである請求項１乃至５のいずれか１項に記載のタイヤ騒音低減装置。
7. 前記主吸音材及び前記補助吸音材の多孔質材料が発泡ウレタン樹脂である請求項１乃至６のいずれか１項に記載のタイヤ騒音低減装置。
8. 前記主吸音材及び前記補助吸音材の長さが、それぞれ実質的にタイヤ赤道面上でのタイヤ内周長の１／４の長さである請求項１乃至７のいずれか１項に記載のタイヤ騒音低減装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載のタイヤ騒音低減装置をタイヤ空洞部に面したトレッド部内面に装着した空気入りタイヤ。

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