KR101265674B1 - 공기흡입 타이어와 림의 조립체 - Google Patents

Abstract

림(2)과, 이 림(2)에 장착되는 공기흡입 타이어(3)와, 상기 림(2)과 공기흡입 타이어(3)로 둘러싸이는 타이어 내강(i)에 배치되면서 타이어 둘레방향으로 퍼지는 스폰지재를 이용한 제음체(4)를 구비하고, 상기 제음체(4)는, 상기 타이어 내강(i)의 전체 부피의 0.4~20%의 부피를 가지면서, 상기 타이어 내강(i)의 타이어측 또는 림측의 내강면(2i 또는 3i)에 고착됨과 동시에, 상기 제음체(4)의 상기 내강면으로부터의 높이가 30mm이하이고, 게다가 상기 제음체(4)의 스폰지재는, 경도가 10~250N, 인장강도가 70kPa이상이면서 비중이 0.014~0.052인 것을 특징으로 하는 공기흡입 타이어와 림의 조립체(1)이다.

Description

공기흡입 타이어와 림의 조립체{Assembly of pneumatic tire and rim}

본 발명은, 타이어 내강에 스폰지재로 이루어진 제음체(制音體)를 배치함으로써, 주행중의 로드 노이즈를 저감할 수 있는 공기흡입 타이어와 림의 조립체에 관한 것이다.

타이어 소음 중의 하나로, 노면을 주행할 때에 50~400Hz의 주파수 범위에서 「붕」하는 소리가 발생하는 이른바 로드 노이즈가 알려져 있다. 로드 노이즈의 주요원인은, 타이어 내강 내에서 생기는 공기의 공명진동(공동공명)이라고 생각된다.

이러한 로드 노이즈를 저감하기 위해서, 예를 들어 도 13a에 나타나는 바와 같이, 타이어(b)와 림(c)이 둘러싸는 타이어 내강(i) 내에 타이어 둘레방향으로 퍼지면서 스폰지재로 이루어진 제음체(a)를 배치하고, 타이어 내강(i) 내에서 생긴 공명 에너지를 흡수하는 것이 제안되어 있다(예를 들어, 일본특허공개 2003-63208호 공보 참조). 또한, 주행시의 원심력이나 횡력에 따라 제음체(a)가 타이어 내강면과 빈번하게 충돌하는 것을 막기 위해서, 제음체(a)는 예를 들어 타이어(b)의 내강면에 접착된다.

그러나, 본 발명자의 거듭 연구의 결과, 상기 제음체(a)를 구비한 타이어 조립체에 대해서 드럼 내구 시험기를 이용하여 내구 테스트를 행한 바, 제음체(a)의 높이(H)가 크면 고속주행시에 가로 흔들림 등이 생기기 쉽고, 그 결과 접착이 박리되는 경우가 있음을 알았다.

또한, 도 13b에도 확대하여 나타나는 바와 같이, 제음체(a)의 타이어 둘레방향의 양단부(e)에 있어서, 접착면(f)의 근방에서 균열(g)이 발생하기 쉬움을 알았다. 이 균열(g)은, 접착박리와는 달리 스폰지재 자체의 균열이기 때문에, 타이어(b)와의 접착강도를 높인 경우에도 발생한다고 추측된다.

본 발명은, 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 제음체의 높이, 그것에 이용하는 스폰지재의 경도, 인장강도 및 비중, 그 타이어 둘레방향의 양단부의 형상 등을 구체적으로 특정하는 것을 기본으로 하여, 제음체의 박리나 손상을 방지하여 장기간에 걸쳐 로드 노이즈를 저감할 수 있는 공기흡입 타이어와 림의 조립체를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본원의 공기흡입 타이어와 림의 조립체의 발명은, 림과, 이 림에 장착되는 공기흡입 타이어와, 상기 림과 공기흡입 타이어로 둘러싸이는 타이어 내강에 배치되면서 타이어 둘레방향으로 퍼지는 스폰지재를 이용한 제음체를 구비하고, 상기 제음체는, 상기 타이어 내강의 전체 부피(V1)의 0.4~20%의 부피(V2)를 가지면서 상기 타이어 내강의 타이어측 또는 림측의 내강면에 고착됨과 동시에, 상기 제음체는, 상기 내강면으로부터의 높이가 30mm이하, 게다가 타이어 둘레방향의 양단부는 상기 높이가 점차 감소하는 테이퍼부를 이룸과 동시에, 상기 제음체의 스폰지재는, 경도가 10~250N, 인장강도가 70kPa이상이면서 비중이 0.014~0.052인 것을 특징으로 하고 있다.

또한, 본원의 공기흡입 타이어 장치의 발명은, 트레드부와, 그 양단부에서 타이어 반경방향 안쪽으로 퍼지는 한 쌍의 사이드 월부와, 상기 사이드 월부의 타이어 반경방향 안쪽 끝에 설치된 비드부를 포함하는 공기흡입 타이어 및 당해 공기흡입 타이어의 내강면이면서 트레드 영역에 고착되어 타이어 둘레방향으로 퍼지는 스폰지재로 이루어진 제음체를 포함하고, 또한 상기 제음체는, 상기 내강면으로부터의 높이가 30mm이하이고, 게다가 상기 제음체의 스폰지재는 경도가 10~250N, 인장강도가 70kPa이상이면서 비중이 0.014~0.052인 것을 특징으로 하고 있다.

본 명세서에 있어서, 상기 스폰지재의 경도는, JIS K6400의 「연질 우레탄 폼 시험방법」에 규정되는 제6항의 「경도」의 측정법 중의 A법(6.3항)에 준거하여 측정된 값으로 한다.

또한, 상기 스폰지재의 인장강도는, 동 JIS의 제10항의 「인장강도 및 신장」에 준거하여 1호형의 단벨형상 시험편에 대해 측정된 값으로 한다.

또한, 상기 스폰지재의 비중은, 동 JIS의 제5항의 「외관밀도」에 준거하여 측정된 외관밀도를 비중으로 환산함으로써 얻어진 값으로 한다.

또한, 본 명세서에 있어서, 상기 제음체의 「부피(V2)」란, 제음체의 외관의 전체 부피로서, 내부의 기포를 포함한 제음체의 외형으로부터 정해지는 부피를 말한다. 또한, 상기 「타이어 내강의 전체 부피(V1)」는, 조립체에 정규내압을 충진한 무부하의 정규상태에 있어서 하기 식으로 근사적으로 구하는 것으로 한다.

V1=A×{(Di-Dr)/2+Dr}×π

여기서, 상기 식 중에서 "A"는 상기 정규상태의 타이어 내강을 CT스캐닝하여 얻어지는 타이어 내강의 횡단면적, "Di"는 도 1에 나타나는 바와 같이 정규상태에서의 타이어 내강의 최대외경, "Dr"은 림 직경, "π"는 원주율이다.

또한, 상기 「정규내압」이란, 타이어가 기초하고 있는 규격을 포함하는 규격체계에 있어서, 각 규격이 타이어마다 정하고 있는 공기압으로서, JATMA이면 최고 공기압, TRA이면 표 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES"에 기재된 최대값, ETRTO이면 "INFLATION PRESSURE"라고 하는데, 타이어가 승용차용의 경우에는 현실의 사용빈도 등을 고려하여 일률적으로 200kPa로 한다.

본 발명의 공기흡입 타이어와 림의 조립체는, 제음체의 박리가 방지되고, 또한 타이어 둘레방향의 양단부에 생기기 쉬운 균열 등의 손상을 억제하며, 제음체의 내구성을 대폭적으로 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 공기흡입 타이어와 림의 조립체의 일실시예를 나타내는 단면도이다.

도 2는 그 A-A단면도이다.

도 3은 공기흡입 타이어의 단면도이다.

도 4는 부피비(V2/V1)와 로드 노이즈 저감대의 관계를 나타내는 그래프이다.

도 5는 타이어를 림 조립할 때의 타이어 레버와 공기흡입 타이어의 위치관계를 나타내는 부분 단면도이다.

도 6은 제음체를 스폰지 기재로부터 잘라내는 일례를 설명하는 측면도이다.

도 7은 제음체의 일단부를 나타내는 부분 사시도이다.

도 8a는 제음체의 평면도, b는 그 측면도이다.

도 9a, b는 테이퍼부의 다른 실시예를 설명하는 측면도이다.

도 10은 양면 점착 테이프의 박리테스트를 설명하는 선도이다.

도 11은 타이어의 내강면의 접착영역을 설명하는 사시도이다.

도 12는 실시예의 제음체의 단면도이다.

도 13a, b는 종래기술 및 그 문제점을 설명하는 선도이다.

<부호의 설명>

1 조립체

2 림

2i 림의 내강면

3 공기흡입 타이어

3i 타이어의 내강면

4 제음체

4A 고착면

i 타이어 내강

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 기초하여 설명한다.

도 1에는 본 실시예의 공기흡입 타이어(이하, 「타이어」라고 함)와 림의 조립체(이하, 「조립체」라고 함)(1)의 타이어 회전축을 포함하는 자오선 단면도, 도 2에는 그 A-A 단면도, 도 3에는 타이어를 확대하여 나타내는 확대 단면도가 각각 나타나 있다.

본 실시예의 조립체(1)는, 림(2)과, 이 림(2)에 장착되는 타이어(3)와, 상기 림(2)과 상기 타이어(3)가 둘러싸는 타이어 내강(i) 중에 배치되면서 타이어 둘레방향으로 퍼지는 제음체(4)를 포함하여 구성된다.

상기 림(2)은, 본 실시예에서는 타이어(3)의 비드부(3b)가 장착되는 림 본체(2a)와, 이 림 본체(2a)를 유지하여 차축에 고착되는 디스크(2b)를 가지는 이른바 금속제의 2피스 휠 림이 예시된다. 단, 1피스 림 등으로도 되는 것은 물론이다. 본 실시예에 있어서, 림(2)에는 JATMA 등의 상기 규격이 규정하는 정규 림이 채용된다.

상기 타이어(3)는, 도 1 및 도 3에 나타나는 바와 같이, 트레드부(3t)와, 그 양단부에서 타이어 반경방향 안쪽으로 퍼지는 한 쌍의 사이드 월부(3s, 3s)와, 그 안쪽 끝에 설치된 한 쌍의 비드부(3b, 3b)를 가진 튜블리스 타입이면서 승용차용의 것이 나타난다. 따라서, 타이어의 내강면(3i)은 공기 저투과성의 이너라이너 고무로 덮여 있다.

또한, 타이어(3)는, 적어도 래디얼 구조의 카카스(6)와 그 타이어 반경방향 외측이면서 트레드부(3t)의 내부에 배치된 벨트층(7)으로 보강된다.

상기 카카스(6)는, 예를 들어 유기섬유코드를 이용한 1 내지 복수매, 이 예에서는 1장의 카카스 플라이(6A)로 구성되고, 그 양단부는 비드 코어(8)의 둘레에서 접혀서 꺾여 있다. 또한, 상기 벨트층(7)은, 본 예에서는 타이어 반경방향으로 겹쳐진 안, 밖 2장의 벨트 플라이(7A, 7B)에 의해 구성된다. 각 벨트 플라이(7A, 7B)는, 스틸 코드를 타이어 적도(C)에 대해 예를 들어 10~30˚정도의 각도로 경사지어 배열되고, 서로 스틸 코드가 교차하는 방향으로 겹쳐져 있다. 타이어 반경방향 내측의 벨트 플라이(7A)는, 외측의 플라이(7B)보다도 폭넓게 형성된다.

상기 제음체(4)는, 스폰지재에 의해 구성된다. 스폰지재는, 해면형상의 다공구조체로서, 예를 들어 고무나 합성수지를 발포시킨 연속기포를 가지는 이른바 스폰지 그 자체 이외에 동물섬유, 식물섬유 또는 합성섬유 등을 서로 얽히게 하여 일체로 연결한 웹형상의 것을 포함하는 것으로 한다. 또한, 상기 「다공구조체」에는 연속기포뿐만 아니라 독립기포를 가지는 것을 포함한다. 본 실시예의 제음체(4)에는 폴리우레탄으로 이루어진 연속기포의 스폰지재가 사용된다.

상술한 바와 같은 스폰지재는, 표면 내지 내부의 다공부가 진동하는 공기의 진동에너지를 열에너지로 변환하여 소비시킴으로써 소리(공동공명 에너지)를 작게 하고, 로드 노이즈를 저감한다. 또한, 스폰지재는 수축, 굴곡 등의 변형이 용이하기 때문에, 주행시의 타이어의 변형에 실질적인 영향을 주지 않는다. 이 때문에, 조종 안정성이 악화되는 것을 방지할 수 있다. 게다가 스폰지재는 솔리드 고무에 비해 비중이 매우 작기 때문에, 타이어의 중량 균형의 악화를 방지할 수 있다.

스폰지재는, 바람직하게는 에테르계 폴리우레탄 스폰지, 에스테르계 폴리우레탄 스폰지, 폴리에틸렌 스폰지 등의 합성수지 스폰지, 클로로프렌고무 스폰지(CR스폰지), 에틸렌 프로필렌고무 스폰지(EPDM 스폰지), 니트릴고무 스폰지(NBR 스폰지) 등의 고무 스폰지를 매우 적합하게 사용할 수 있고, 특히 에테르계 폴리우레탄 스폰지를 포함하는 폴리우레탄계 또는 폴리에틸렌계 등의 스폰지가 제음성, 경량성, 발포의 조절 가능성, 내구성 등의 관점에서 바람직하다.

또한, 조립체(1)에 컴프레서를 이용하여 고압공기를 충진할 때에, 당해 공기에 포함되는 수분(습기)이 타이어 내강(i)에 진입하는 경우가 있다. 이 의미에서도, 상기 스폰지재에는 가수분해에 강한 에테르계의 폴리우레탄 스폰지가 매우 적합하다. 또한, 스폰지재가 젖었을 때에도 내부에 수분이 스며들지 않도록 발수성을 가지게 하는 것도 바람직하다. 또한, 상기 수분에 의한 곰팡이의 발생을 방지하기 위해서, 스폰지재에 방미성을 가지게 하는 것도 매우 적합하다. 또, 폐타이어를 소각 처분할 때의 배기가스 독성을 줄이기 위해서, 할로겐 원자를 포함하지 않는 재료로 스폰지재를 형성하는 것이 매우 적합하다.

또한, 상기 제음체(4)는 타이어 내강의 전체 부피(V1)의 0.4~20%의 부피(V2)를 가진다. 도 4에는, 타이어 내강(i) 중에 제음체(4)를 배치하여 로드 노이즈를 측정한 실험결과가 나타난다. 종축에는 로드 노이즈 저감대가, 횡축에는 부피(V2/V1)가 주어져 있다. 로드 노이즈 저감대는, 타이어 내강(i) 내에 제음체(4)를 배치하지 않은 조립체와 비교했을 때의 로드 노이즈 저감량을 나타낸다.

도 4로부터 명백한 바와 같이, 타이어 내강(i)의 전체 부피(V1)에 대해 제음체(4)의 부피(V2)를 0.4% 이상 확보함으로써, 대략 2dB이상의 로드 노이즈 저감효과를 기대할 수 있다. 이 노이즈 저감 레벨은 차 실내에서 명료하게 느낄 수 있다. 특히 바람직하게는, 제음체(4)는, 타이어 내강(i)의 전체 부피(V1)의 1% 이상, 더 바람직하게는 2% 이상, 보다 바람직하게는 4% 이상의 부피(V2)를 가진다. 한편, 제 음체(4)의 부피(V2)가 타이어 내강(i)의 전체 부피(V1)의 20%를 넘는 경우, 로드 노이즈의 저감효과가 한계가 될 뿐만 아니라 비용을 증가시키거나 또는 조립체(1)의 중량 균형을 악화시키기 쉽다. 이러한 관점에서, 제음체(4)의 부피(V2)는 타이어 내강(i)의 전체 부피(V1)의 10% 이하가 바람직하다. 또, 이 실험결과는 1개의 제음체(4)를 사용한 것이지만, 그것을 2개로 나누어 구성해도 그 전체 부피가 상기 수치범위 내이면 같은 효과가 발휘되는 것이 확인되어 있다.

또한, 상기 제음체(4)는, 타이어의 내강면(3i) 또는 림의 내강면(2i)에 고착된 고착면(4A)과, 그것과는 반대측에 위치하여 타이어 내강(i)에 향하는 자유면(4B)을 가진다. 이에 의해, 제음체(4)는 주행 중에서도 타이어 내강(i) 내에서 자유롭게 이동하는 일이 없다. 또, 타이어의 내강면(3i)은 타이어 내강(i)에 면한 타이어(3)의 표면이고, 림의 내강면(2i)은 타이어 내강(i)에 면한 림(2)의 표면이다. 단, 림의 내강면(2i)은 타이어 교환시에 비드부(3b)가 강하게 눌러질 우려가 있기 때문에, 제음체(4)는, 바람직하게는 타이어의 내강면(3i)에 고착되는 것이 좋다. 상기 내강면(2i) 또는 (3i)과의 접착면적이 충분히 확보되도록, 본 실시예의 제음체(4)의 고착면(4A)은 실질적으로 평활한 면으로 형성되어 있다.

또한, 제음체(4)는, 타이어의 내강면(3i) 중에서 트레드 영역(3ti)에 고착된다. 트레드 영역(3ti)은 벨트층(7)으로 보강되어 있는 영역으로 한다. 고속주행시의 원심력은 타이어의 반경방향 바깥쪽으로 향하기 때문에, 제음체(4)를 상기 트레드 영역(3ti)에 고착함으로써, 상기 원심력을 이용하여 제음체(4)를 타이어(3)에 효과적으로 누르고, 그 움직임을 구속할 수 있다. 특히 바람직한 태양으로서는, 제 음체(4)의 고착면(4A)의 타이어 축방향의 폭(SW)의 중심이 타이어 적도(C)와 실질적으로 갖춰지는 것이 바람직하다.

또한, 제음체(4)의 단면형상으로서는, 특히 제한되지 않고, 예를 들어 직사각형상, 사다리꼴형상, 삼각형상, 탄두형상, 반원형상 등 여러가지의 것이 채용된다. 이들은, 제음체(4)의 생산성, 내구성 및 로드 노이즈 저감효과 등의 관점에서 적절히 정해진다. 특히 바람직한 제음체(4)의 단면형상은, 본 실시예와 같이 그 폭(SW)의 중심선에 관하여 좌우대칭인 것이 바람직하다. 상기 단면형상이 비선대칭 형상의 경우, 제음체(4)의 횡강성이 좌우로 상이하고, 당해 강성이 낮은 쪽으로 제음체(4)가 옆으로 쓰러지기 쉬워지는 경향이 있다.

본 실시예의 제음체(4)는, 타이어 축방향에 따른 상기 폭(SW)의 대략 중앙부이면서 상기 자유면(4B)측에 타이어 둘레방향으로 연속하여 퍼지는 1개의 홈(4G)이 설치된 것이 나타난다. 이러한 홈(4G)은, 단면이 단순한 직사각형상인 것에 비해, 타이어 내강(i)에 면하는 제음체의 표면적을 증가시키고, 보다 많은 공명에너지를 흡수하는 데에 도움이 된다. 또한, 제음체(4)는 트레드 영역(3ti)에 배치되기 때문에, 트레드부(3t)가 노면과 접지 및 개방을 반복하는 것에 따라 주기적인 왜곡을 받아 발열하는데, 상기 표면적의 증가는 제음체(4)의 방열성을 향상시키고, 자신의 열파괴 등을 방지하는 데에도 도움이 된다.

상술한 효과를 한층 더 높이기 위해서, 상기 홈(4G)의 깊이(D)는, 제음체(4)의 높이(H)의 20% 이상, 보다 바람직하게는 30% 이상이고, 또한 상한에 대해서는 95% 이하, 보다 바람직하게는 90% 이하이다. 또한, 홈(4G)의 최대폭(GW)은, 바람직 하게는 제음체(4)의 폭(SW)의 15% 이상, 보다 바람직하게는 25% 이상이고, 또한 상한에 대해서는 70% 이하, 보다 바람직하게는 45% 이하이다.

또한, 제음체(4)는, 상기 고착면(4A)으로부터의 상기 높이(H)를 30mm이하로 정할 수 있지만, 보다 바람직하게는 25mm이하, 더 바람직하게는 20mm이하이다. 당해 높이(H)는, 타이어(3)에 제음체(4)가 장착된 림조립 전의 상태(상온, 상압하)에서 측정되는 것으로 하고, 고착면(4A)에 대해 직각방향으로 측정된다.

발명자들은, 제음체(4)의 상기 높이(H)를 여러가지 변화시켜 고속주행시험 후의 제음체(4)의 옆으로 쓰러짐 및 균열손상의 유무를 확인하는 시험을 하였다. 제음체로는, 주식회사 마루스즈 제품의 스폰지재 「E16」 및 「NE28」(모두 상세한 것은 후기 실시예에 기재함)을 사용하였다. 단면형상은 표 1과 같은 치수를 가지는 직사각형상이고, 길이는 1850mm의 긴 직사각형으로 하며(양단부에는 테이퍼부 없음), 이를 타이어의 내강면(3i)의 트레드 영역에 따르도록 만곡시키면서 거기에 양면점착 테이프로 고착하였다. 고속주행시험은, ECE30에 준거한 스피드 스텝업 테스트로 하였다. 또한, 균열손상의 유무에 대해서는 후술하는 내구성 테스트에 준거하고 있다.

그 결과, 제음체(4)의 높이가 커지면, 고속주행시에 옆으로 쓰러짐이 발생하기 쉽고, 제음체(4)의 균열이 발생하기 쉬워지는 것을 알 수 있다. 한편, 제음체(4)의 옆으로 쓰러짐이나 박리를 효과적으로 억제하기 위해서는, 당해 제음체(4)의 높이(H)는 30mm이하(시험예 4, 5, 8 및 9 참조)가 좋은 것을 알 수 있다.

또한, 제음체(4)의 높이(H)가 너무 작아도 공명에너지의 흡수효과가 저하되는 경향이 있다. 이러한 관점에서, 제음체(4)의 높이(H)는, 바람직하게는 10mm이상, 보다 바람직하게는 15mm이상이다. 여기서, 제음체(4)의 높이(H)가 일정하지 않은 경우, 최대의 높이(H)가 상기 수치범위를 만족하는 것으로 한다.

또한, 표 1에서도 알 수 있는 바와 같이, 제음체(4)는 내구성의 면에서 그 높이(H)와 같거나, 그것보다도 큰 타이어 축방향의 폭(SW)을 가지는 것이 바람직하다. 이에 의해, 제음체(4)의 안정성을 높이고, 고속주행시에서의 제음체(4)의 옆으로 쓰러짐 등을 보다 확실히 방지할 수 있다. 특히, 제음체(4)의 폭(SW)이 높이(H)보다도 큰 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 높이(H)와 폭(SW)의 비(H/SW)가 0.7이하, 보다 바람직하게는 0.6이하, 더 바람직하게는 0.4이하, 가장 바람직하게는 0.3이하이며, 또한 하한은 0.10이상으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 타이어(3)를 림(2)에 내장할 때에는, 도 5에 나타나는 바와 같이 타이어 레버(12)가 타이어 내강(i)에 끼워 넣어지면서, 그 선단부가 타이어의 내강면(3i)의 트레드 영역(3ti) 부근에서 X~Y방향으로 요동한다. 이 때문에, 제음체(4)의 폭(SW)이 너무 크면, 타이어 레버(12)와 제음체(4)가 간섭하기 쉽고, 박리나 손상이 발생하기 쉬워지며, 내강면(3i)에의 점착 작업성이 좋지 않다. 이러한 관점에서, 상기 제음체(4)의 폭(SW)은 벨트층(7)의 폭(BW)의 80% 이하, 보다 바람직하게는 70% 이하, 더 바람직하게는 65% 이하이다.

또한, 상술한 타이어 레버(12)와의 간섭을 막기 위해서, 제음체(4)는, 단면형상의 폭방향(타이어 축방향에 상당)의 양 외단부에 있어서, 그 높이가 외단으로 향하여 줄어드는 숄더부(11)를 포함하는 것이 바람직하다. 본 실시예의 숄더부(11)는, 제음체(4)의 상기 높이가 폭방향의 바깥쪽으로 향하여 서서히 감소하는 경사부(11a)와, 그 단부에 연속하여 거의 같은 크기로 폭방향 외단까지 퍼져 종단하는 저높이부(11b)로 구성된다. 또, 상기 거의 같은 크기란, 상기 저높이부(11b)에서의 높이의 최대값과 최소값의 차이가 7mm이하를 의미한다. 상기 저높이부(11b)는, 제음체의 고착을 안정시키는 데에 유효하다.

또한, 본 실시예의 제음체(4)는, 예를 들어 도 6에 나타나는 바와 같이, 일정한 두께(t)를 가지는 스폰지 기재(P)를 일정한 주기의 사다리꼴 파형상의 커트 라인(C1)으로 슬라이스하면서, 그것을 일정한 폭 피치로 커트 라인(C2 또는 C3)으로 분할함으로써 효율적으로 복수 취할 수 있다. 따라서, 생산성이 좋고, 재료의 수율을 향상시킬 수 있다. 단, 제음체(4)의 숄더부(11)의 형상은, 예시의 태양에 한정되지 않고 여러가지의 태양으로 변형하여 실시할 수 있는 것은 물론이다.

또한, 도 2, 도 7 및 도 8에 나타나는 바와 같이, 제음체(4)의 타이어 둘레방향의 양단부(4e, 4e)는 상기 높이(H)가 둘레방향 끝으로 향하여 점차 감소하는 테이퍼부(10)로 형성된다. 상기 테이퍼부(10)는, 상기 고착면(4A)과 상기 자유면(4B)의 사이에 두는 각도(θ)가 예각으로 형성된다. 이러한 테이퍼부(10)는, 제음체(4)의 타이어 둘레방향의 양단부(4e)의 질량을 다른 부분에 비해 상대적으로 줄일 수 있다. 여기서, 도 13b에 나타낸 제음체(4)의 타이어 둘레방향의 양단부(4e)에 발생하는 균열(g)은, 주행중에 제음체(4)에 작용하는 응력이 그 타이어 둘레방향의 양단부의 접착면(f)에 국부적으로 집중하기 때문이라고 생각된다. 따라서, 제음체(4)의 양단부(4e)에 상기 테이퍼부(10)를 설치하여 질량의 경감을 도모함으로써, 상기 균열(g)은 효과적으로 억제할 수 있다.

이러한 효과를 한층 더 높이기 위해서는, 제음체(4)의 테이퍼부(10)의 상기 각도(θ)가 특히 15~70도인 것이 바람직하다. 상기 각도(θ)가 15도 미만인 경우, 테이퍼부(10)를 형성하는 스폰지재의 양이 적어지기 때문에 이 부분에서의 로드 노이즈 저감효과를 충분히 얻을 수 없는 경향이 있고, 반대로 70도를 넘는 경우, 제음체(4)의 타이어 둘레방향의 양단부의 경량화가 충분하지 않아 균열(g)의 억제효과를 충분히 얻을 수 없는 경향이 있다.

또한, 상기 테이퍼부(10)는, 생산성의 관점에서 상기 자유면(4B)측을 상기 고착면(4A)에 대해 상기 각도(θ)로 경사지는 평탄한 사면으로 형성되는 것이 바람직하다. 단, 예를 들어 도 9a, b에 측면도로서 나타나는 바와 같이, 자유면(4B)에 예를 들어 볼록형상, 오목형상으로 만곡하는 원호면형상 및 구면형상의 만곡면(14)을 설치해도 된다. 이 경우, 상기 만곡면(14)의 상하단을 연결하는 직선(X)과 고착면(4A)이 이루는 각도(θ1)를 상기 범위로 함과 동시에, 만곡면(14)의 상기 직선(X)으로부터의 최대이간거리(h)를 10mm이하로 하는 것이 바람직하다.

또한, 제음체(4)의 스폰지재는, 경도가 10~250N, 인장강도가 70kPa이상이면서 비중이 0.014~0.052로 구성된다.

상기 스폰지재의 경도를 한정함으로써, 제음체(4)의 스폰지재로서 구할 수 있는 적당한 신장이 확보된다. 당해 신장은, 제음체(4)에 왜곡이 작용했을 때, 응력을 넓게 분산시켜 내강면(3i)과의 접착면(f)에 응력이 집중되는 것을 방지할 수 있다. 특히 바람직하게는, 상기 스폰지재의 경도는 20N이상, 보다 바람직하게는 50N이상, 더 바람직하게는 80N보다도 크고, 또한 상한에 대해서는, 바람직하게는 240N이하, 보다 바람직하게는 230N이하, 특히 바람직하게는 220N이하이다.

또한, 스폰지재의 인장강도를 한정함으로써 상기 응력에 대한 강도가 높아진다. 특히 바람직하게는, 스폰지재의 인장강도는 80kPa이상인 것이 바람직하고, 또한 상한은 특히 규제되지 않지만, 비용, 생산성, 시장에서의 입수 용이성 등으로부터 160kPa이하, 더 바람직하게는 150kPa이하이다.

또, 스폰지재의 비중을 한정함으로써 제음체(4)를 한층 더 경량화할 수 있고, 가속도에 의해 생기는 제음체(4)에의 외력을 경감하며, 상기 접착면에 작용하는 응력의 경감을 도모할 수 있다.

그리고, 이들 스폰지재의 한정된 경도, 인장강도 및 비중의 상승효과에 의해 상기 균열(g)의 발생이 억제되고, 제음체(4)의 내구성을 향상한다. 따라서, 본 발명의 조립체(1)는 장기간에 걸쳐 로드 노이즈를 저감할 수 있다.

또, 스폰지재의 경도가 250N보다 크고, 인장강도가 70kPa미만 또는 비중이 0.052보다 큰 경우, 균열(g)의 손상의 억제효과가 유효하게 쉽게 발휘되지 않는다. 반대로, 스폰지재의 상기 경도가 10N미만 또는 비중이 0.014미만의 경우, 스폰지재의 방진성이나 흡음성이 저하되고, 로드 노이즈의 저감효과가 작아진다.

또한, 상기 균열(g)의 억제를 위해서, 스폰지재는 파단시의 신장이 200%이상 및 인열강도가 5N/cm²이상인 것이 바람직하다. 상기 파단시의 신장 및 인열강도의 상한값은 특히 한정되는 것은 아니지만, 비용, 생산성 및 시장에서의 입수 용이성 등의 관점에서, 예를 들어 각각 600%이하 및 10N/cm²이하로 할 수 있다. 또한, 스폰지재의 파단시의 신장은, JIS K6400의 「연질 우레탄 폼 시험방법」의 제10항의 「인장강도 및 신장」의 측정법에 준거하여 1호형의 단벨형상 시험편에 대해 측정된 값으로 하고, 스폰지재의 인열강도는 동 JIS의 제11항의 「인열강도」의 측정법에 준거하여 1호형의 시험편에 대해 측정된 값으로 한다.

또한, 제음체(4)는, 예를 들어 접착제 또는 양면 점착 테이프 등에 의해 내강면(2i 또는 3i)에 매우 적합하게 고착된다. 본 실시예에서는, 양면 점착 테이프(15)가 사용된다.

상기 접착제로서는, 예를 들어 합성 고무를 유기용제에 용해한 용액형 또는 물에 분산시킨 라텍스형 등의 합성 고무계의 액상 접착제가 매우 적합하다.

또한, 상기 양면 점착 테이프(15)로서는, 예를 들어 직포 등의 시트형상의 기재(基材)의 양면에 점착층을 형성한 것이나, 상기 기재를 가지지 않고 점착층만으로 형성한 것 등 여러가지의 것이 사용된다. 이러한 양면 점착 테이프(15)는, 예를 들어 그 한쪽의 점착층을 제음체(4)의 고착면(4A)에 점착할 수 있음과 동시에, 다른 쪽의 점착층을 박리지로 덮어 둠으로써, 필요할 때에 박리지를 벗겨 간단히 내강면(2i 또는 3i)에 점착할 수 있다. 따라서, 취급이 용이하게 되고, 점착작업효율도 뛰어난 점에서 접착제보다 바람직하게 사용된다.

또, 타이어(3)는, 고속주행시 내부온도가 120℃정도까지 상승하는 경우가 있다. 따라서, 양면 점착 테이프(15)에는 상온시 및 고온시의 쌍방에 있어서 높은 접착강도가 요구된다. 매우 적합한 예로서, 양면 점착 테이프(15)의 박리강도는 25℃(상온)에서 0.147N/mm(0.015kgf/mm)이상이고, 또한 125℃(고온)에서 0.0588N/mm(0.006kgf/mm)이상인 것이 바람직하다.

또, 상기 박리강도는 다음의 방법으로 측정된다. 우선, 도 1O에 나타나는 바와 같이, 제음체(4)가 점착되는 부재(이 예에서는 타이어의 내강면(3i)과 동일 조성의 고무 시트)(16)에 양면 점착 테이프(15)를 개재하여 제음체(4)와 동일 조성의 스폰지 시트(17)가 고착된다. 상기 스폰지 시트(17)는 폭 20mm, 길이 120mm, 높이 10mm의 직사각형상으로 하고, 길이방향의 일단에 20mm의 길이를 가지는 비접착부(17a)가 설치된다. 다음에, 인장시험기를 이용하여 상기 비접착부(17a)를 양측으로 잡아당겨서 박리가 생겼을 때의 인장력(N)을 측정한다. 그리고, 박리강도는 상기 인장력(N)을 스폰지 시트(17)의 상기 폭 20mm으로 나눈 값으로서 구한다.

그런데, 타이어(3)를 가류성형할 때에 사용되는 블래더(도시생략)의 외표면에는, 일반적으로 타이어 내강면(3i)과의 사이의 공기를 외부로 놓치기 때문에 배기홈이 이격 설치된다. 따라서, 도 11에 나타나는 바와 같이, 타이어의 내강면(3i)에는, 상기 블래더의 배기홈이 전사되면서 비드부(3b, 3b) 사이를 퍼지는 낮은 높이의 볼록조(19)가 형성된다. 만일 이대로의 상태에서 타이어의 내강면(3i)에 제음체(4)를 고착한 경우, 상기 볼록조(19)에 의해 제음체(4)와 타이어의 내강면(3i)의 접착강도가 저하되기 쉽다.

따라서, 제음체(4)와 타이어의 내강면(3i)의 접착강도를 보다 높이기 위해서, 제음체(4)가 고착되는 타이어의 내강면(3i)은 평활한 표면을 가진 접착영역(Y)을 구비하는 것이 바람직하다. 이러한 접착영역(Y)은, 제음체(4)와의 접착면적을 늘리고, 그 접착강도를 높일 수 있다. 또한, 접착영역(Y)은, 상기 볼록조(19)를 연마나 절삭에 의해 제거하는 것이나, 적어도 상기 접착영역(Y)에 상당하는 부분에 상기 배기홈을 가지지 않는 블래더를 이용하여 타이어(3)를 가류함으로써 형성된다.

이상, 본 발명의 특히 바람직한 실시예에 대해서 상술하였지만, 본 발명은 도시한 실시예에 한정되지 않고 여러가지의 태양으로 변형하여 실시할 수 있다. 예를 들어, 제음체(4)는 2개 이상 설치되어도 된다. 이 경우, 타이어 둘레방향으로 끊어지는 태양이나 타이어 축방향으로 이간한 태양의 쌍방을 포함할 수 있다. 이 경우, 제음체의 부피(V2)는 모든 총합으로 얻어진다. 또한, 본 발명은, 타이어(3)에 미리 제음체(4)를 고착한 공기흡입 타이어 장치라는 태양을 포함한다. 이는, 림(2)에 내장하는 것만으로 조립체(1)를 간단히 얻을 수 있다. 제음체(4)의 부피는, 미리 정규 림의 형상 등으로부터 바람직한 값이 설정된다.

실시예

도 1의 기본구성을 가지면서 표 2의 사양에 기초한 타이어 조립체를 시작(試作)하고, 각각에 대해서 제음체의 내구성 및 로드 노이즈 성능을 테스트하였다. 공통 사양은 다음과 같다.

타이어 사이즈: 195/65R15

림 사이즈: 15×6JJ

타이어 내강의 전체 부피(V1): 35900cm³

제음체

단면형상: 도 12와 같이 좌우대칭이다(단, 기본 치수를 나타냄).

타이어 둘레방향의 길이(L): 1850mm

테이퍼부의 각도: 표 2의 사양과 같다

제음체의 고착방법: 막대형상의 제음체를 타이어의 내강면의 트레드 영역에 따라서 만곡시켜 양면 점착 테이프(닛토 전공사 제품「5000NS」)로 점착하였다.

타이어 내강의 접착영역: 평활면에 마무리가공 완료

또한, 표 2 중에서 제음체의 스폰지재의 제조사명은 다음과 같다.

※1: 아킬레스 주식회사

※2: 주식회사 이노악 코퍼레이션

※3: 구라시키 방적 주식회사

※4: 주식회사 마루스즈

또한, 테스트 방법은 다음과 같다.

<내구성 테스트>

각 공시(供試) 조립체를 하기의 조건으로 드럼(직경 1.7m) 상을 6000km 및 12000km 주행시키고, 각각의 시점에서 제음체의 둘레방향의 양단부에서의 균열의 유무를 육안으로 확인하였다. 균열이 없는 것을 ○, 균열이 있는 것을 ×로서 평가하였다.

내압: 200kPa

하중: 6.5kN(JATMA규정의 최대값의 1.2배)

주행속도: 80km/h

<로드 노이즈 성능>

각 공시 조립체를 국산 2000cc의 FF차의 모든 바퀴에 장착하여 로드 노이즈 계측로(아스팔트 조면로)를 속도 60km/h로 주행시켰을 때의 차내 소음을 운전석 창측 귓전위치에 설치한 마이크로 폰으로 채취하고, 240Hz부근의 기주공명음의 피크값의 음압레벨을 측정하였다. 평가는 비교예 1을 기준으로 하는 증감값으로 표시하고 있다. 0(영) 표시는 기준과 같음, +(플러스) 표시는 로드 노이즈가 증가하고 있음을 의미한다.

<제음체의 점착작업성>

양면 점착 테이프를 이용하여 제음체를 타이어의 내강면에 점착작업을 하고, 그 난이도를 작업자의 관능에 의해 이하의 기준으로 평가하였다.

○: 양호

△: 보통

×: 어려움

테스트의 결과, 실시예의 조립체는, 로드 노이즈 저감효과를 확보하면서 제음체의 옆으로 쓰러짐, 영구변형, 타이어 둘레방향의 양단부에서의 균열의 발생을 억제하고, 제음체의 내구성이 향상하는 것을 확인할 수 있었다.

Claims (10)

1. 림과, 이 림에 장착되는 공기흡입 타이어와, 상기 림과 공기흡입 타이어로 둘러싸이는 타이어 내강에 배치되면서 타이어 둘레방향으로 퍼지는 스폰지재를 이용한 제음체를 구비하고,

   상기 제음체는, 상기 타이어 내강의 전체 부피(V1)의 0.4~20%의 부피(V2)를 가지면서, 상기 타이어 내강의 타이어측 또는 림측의 내강면에 고착됨과 동시에,

   상기 제음체는, 상기 내강면으로부터의 높이가 30mm이하, 게다가 타이어 둘레방향의 양단부는 상기 높이가 점차 감소하는 테이퍼부를 이룸과 동시에,

   상기 제음체의 스폰지재는, 경도가 10~250N, 인장강도가 70kPa이상이면서 비중이 0.014~0.052인 것을 특징으로 하는 공기흡입 타이어와 림의 조립체.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제음체는, 상기 내강면에 고착된 고착면과, 당해 고착면과는 반대측에 위치하여 타이어 내강에 향하는 자유면을 포함하고,

   상기 테이퍼부는, 상기 고착면과 상기 자유면의 사이에 두는 각도가 15~70도인 것을 특징으로 하는 공기흡입 타이어와 림의 조립체.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 공기흡입 타이어는, 트로이드 형상의 카카스와, 이 카카스의 타이어 반 경방향 외측이면서 트레드부의 내부에 배치된 벨트층을 구비하고,

   상기 제음체는, 타이어측의 내강면이면서 트레드 영역에 고착됨과 동시에, 제음체의 타이어 축방향의 폭이 상기 벨트층의 폭의 80% 이하인 것을 특징으로 하는 공기흡입 타이어와 림의 조립체.
4. 제3항에 있어서,

   상기 제음체는, 상기 높이와 같거나 그것보다도 큰 타이어 축방향의 폭을 가지는 것을 특징으로 하는 공기흡입 타이어와 림의 조립체.
5. 트레드부와, 그 양단부에서 타이어 반경방향 안쪽으로 퍼지는 한 쌍의 사이드 월부와, 상기 사이드 월부의 타이어 반경방향 안쪽 끝에 설치된 비드부를 포함하는 공기흡입 타이어 및

   당해 공기흡입 타이어의 내강면이면서 트레드 영역에 고착되어 타이어 둘레방향으로 퍼지는 스폰지재로 이루어진 제음체를 포함하고,

   상기 제음체는, 상기 내강면으로부터의 높이가 30mm이하이고, 게다가 상기 제음체의 스폰지재는, 경도가 10~250N, 인장강도가 70kPa이상이면서 비중이 0.014~0.052이며,

   상기 제음체의 타이어 둘레방향의 양단부는, 상기 높이가 점차 감소하는 테이퍼부를 이루는 것을 특징으로 하는 공기흡입 타이어 장치.
6. 삭제
7. 제5항에 있어서,

   타이어를 정규 림에 림 조립하면서 정규내압이 충진된 정규상태에 있어서, 상기 제음체는, 상기 공기흡입 타이어와 상기 정규 림이 둘러싸는 타이어 내강의 전체 부피(V1)의 0.4~20%의 부피(V2)를 가지는 것을 특징으로 하는 공기흡입 타이어 장치.
8. 제5항에 있어서,

   상기 제음체는, 타이어 축방향의 중앙부에 타이어 둘레방향으로 퍼지는 홈이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 공기흡입 타이어 장치.
9. 제5항에 있어서,

   상기 제음체는, 타이어 축방향의 양 외단부에 상기 높이가 타이어 축방향 외단으로 향하여 줄어드는 숄더부를 구비하는 것을 특징으로 하는 공기흡입 타이어 장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기 숄더부는, 상기 높이가 타이어 축방향 바깥쪽으로 향하여 서서히 줄어드는 경사부와, 그 단부에 연결되어 같은 높이로 타이어 축방향 외단까지 퍼져 종단하는 저높이부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공기흡입 타이어 장치.

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