WO2007102279A1 - タイヤ騒音低減装置及び空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

　空気入りタイヤの空洞部に面したトレッド部内面に装着されるタイヤ騒音低減装置である。このタイヤ騒音低減装置は、環状の弾性固定バンドと、弾性固定バンドによりトレッド部内面の周上２か所に対設される多孔質材料からなる吸音材を具備している。弾性固定バンドは、吸音材の質量Ｗａ、タイヤ騒音低減装置の総質量Ｗｅ、及びタイヤ内周長Ｌｉとの関係で特定の範囲に規定された外周長Ｌを有している。

Description

明 細 書

タイヤ騒音低減装置及び空気入りタイヤ

技術分野

[0001] 本発明は、タイヤ騒音低減装置及び空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、車体振 動をを改善することができるタイヤ騒音低減装置及び該タイヤ騒音低減装置を装着 した空気入りタイヤに関する。

背景技術

[0002] 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 ィャ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付近に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。

[0003] このような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して、タイヤ空洞部内に 吸音材を配置するようにしたものが知られている (例えば、特許文献 1参照)。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空洞共鳴周波数を車輪の回 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。

[0004] し力しながら、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 布が周上で不均一になるため、高速走行時のュ-フォーミティが悪ィ匕し、それが車体 振動を助長すると 、う問題があった。

[0005] そこで、上記対策として、質量調整部材を配置することにより、タイヤ騒音低減装置 を装着した空気入りタイヤの質量分布を周上で均一化するようにしたタイヤ騒音低減 装置が提案されている (例えば、特許文献 2参照)。しかしながら、質量調整部材の追 加により、タイヤ騒音低減装置の総質量が増加する問題が生じる。更に、高速走行 時の車体振動の 1次成分が悪化するので、車体振動の改善効果が低ぐ車体振動 の十分な改善が得られて 、な 、。

特許文献 1 :日本特開 2003— 226104号公報 特許文献 2 :日本特開 2005— 212577号公報

発明の開示

[0006] 本発明の目的は、空洞共鳴音の低減効果を維持し、かつ重量の増加を招くことなく 、車体振動を効果的に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 ャを提供することにある。

[0007] 上記目的を達成する本発明のタイヤ騒音低減装置は、空気入りタイヤの空洞部に 面したトレッド部内面に装着されるタイヤ騒音低減装置であって、前記トレッド部内面 の周上 2か所に対向して配置される多孔質材料力 なる吸音材と該吸音材をトレッド 部内面に取り付けるための環状の弾性固定バンドを具備し、該弾性固定バンドは下 記式を満足する外周長 L (mm)を有することを特徴とする。

0. 97LO≤L≤l. 03LO

LO= (l— 0. I X (Wa/We) ) X Li

但し、 Wa :吸音材の質量 (g)

We：タイヤ騒音低減装置の総質量 (g)

Li:タイヤ内周長（mm)

[0008] 本発明の空気入りタイヤは、上記タイヤ騒音低減装置をトレッド部内面に装着した ことを特徴とする。

[0009] 上述した本発明によれば、弾性固定バンドの外周長 Lを上記のように特定すること により、車体振動の原因となる振動要素（TFV: Tractive Force Variation)の 1次成分 と 2次成分の両者をバランスして抑制することができるので、車体振動を効果的に改 善することが可能になる。し力も、質量調整部材を追加せずに、弾性固定バンドの長 さを調整するだけでよいので、タイヤ騒音低減装置の重量の増加を回避し、かつ空 洞共鳴音の低減効果を維持することができる。

図面の簡単な説明

[0010] [図 1]図 1は本発明のタイヤ騒音低減装置の一実施形態をリムに装着した空気入りタ ィャに取り付けた状態で示す断面図である。

[図 2]図 2はタイヤ赤道面に対応する位置で切断したタイヤ騒音低減装置の断面図 である。 [図 3]図 3は弾性固定バンドの長さと振動との関係を示すグラフ図である。

[図 4]図 4は弾性固定バンドの長さの最適値とタイヤ内周長の比と、吸音材の質量とタ ィャ騒音低減装置の総質量の比との関係を示すグラフ図である。

[図 5]図 5は振動の評価試験の結果を示すグラフ図である。

発明を実施するための最良の形態

[0011] 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において、 1はタイヤ騒音低減装置、 10はタイヤ騒音低減装置 1を装着した空 気入りタイヤであり、空気入りタイヤ 10はホイール 20のリム 21に装着した状態で示し ている。

[0012] 空気入りタイヤ 10は、トレッド部 11と、左右のビード部 12と、これらトレッド部 11とビ ード部 12とを互 、に連接する左右のサイドウォール部 13とを備えて!/、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になっており、リム 21により空洞 部 15が密閉されるようにして、空気入りタイヤ 10がホイール 20に取り付けられている

[0013] なお、図示せぬ力 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 、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 にタイヤ内側から外側に折り返されている。

[0014] 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って、環状の弾性固定バンド 2と、図 2に示すように、弹 性固定バンド 2によりトレッド部 11の内面 11aの周上 2か所に対向して配置される吸 音材 3とから構成されて 、る。

[0015] 弾性固定バンド 2は弾性体カゝらなる無端のリング状に形成され、弾性固定バンド 2 の弾性力によりタイヤ騒音低減装置 1がトレッド部 11の内面 11aに装着されるようにな つている。弾性固定バンド 2を構成する材料としては、装着可能な弾性を付与できる ものであればよぐステンレス鋼などの金属や、ナイロン榭脂、ポリプロピレン榭脂など の合成樹脂を好ましく例示することができる。弾性固定バンド 2の寸法は、従来と同様 であり、幅が 10〜30mm、厚さが 0. 5〜2. Ommの範囲を好ましく用いることができ る。

[0016] 弾性固定バンド 2の内周面 2aの 180° 離れた位置に吸音材 3がそれぞれ接着剤な どにより取り付けられ、この周上 2か所に対向して配置した吸音材 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。

[0017] 吸音材 3は、多孔質材料から構成されて!ヽる。多孔質材料としては、発泡樹脂が好 ましぐ特に低密度のポリウレタンフォームを好ましく使用することができる。発泡榭脂 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。吸音材 3の寸法としては、従来と同様に、幅をタイヤ断面 幅の 40〜90%、厚さを 5〜50mmの範囲にするのがよい。吸音材 3の幅は一定であ つても可変であってもよ 、。

[0018] 本発明では、上述したタイヤ騒音低減装置 1において、弾性固定バンド 2の外周面 2bの周長である外周長 L (mm)が下記式を満足して 、る。

0. 97LO≤L≤l. 03LO

LO= (l— 0. I X (Wa/We) ) X Li

但し、 Waは吸音材の質量 (g)、 Weはタイヤ騒音低減装置の総質量 (g)、 Liはタイ ャ内周長 (mm)である。

[0019] なお、ここで言うタイヤ内周長 Liとは、リム組する前の空気入りタイヤ 10において、タ ィャ赤道面 CLの位置で測定したトレッド部 11の内面 1 laの周長である。

[0020] 本発明者らは、タイヤ騒音低減装置を装着した空気入りタイヤにおいて、質量分布 が周上で不均一になることにより車体振動が助長される点について鋭意検討し、実 験を繰り返し行った結果、以下のことを知見した。

[0021] 即ち、図 2に示すように周上 2か所に吸音材を対設したタイヤ騒音低減装置を装着 した空気入りタイヤは、高速走行時に車体を振動させる振動要素 (TFV: Tractive Fo rce Variation)の成分として、 1次成分と 2次成分が大きく影響する。この 1次成分は、 タイヤ騒音低減装置の重心がタイヤ回転軸力 偏芯して回転することで発生する振 動成分であり、タイヤ騒音低減装置の総質量が増加する程、またタイヤ回転軸力 の タイヤ騒音低減装置の重心の偏芯量が大きくなる程、 1次成分が大きくなり、高速走 行時の車体振動を悪化させる。

[0022] 他方、 2次成分は、タイヤの回転と共に回転する吸音材 3が、接地したトレッド部分 の橈みにより回転軌道を変化させることで発生する振動成分であり、吸音材 3の質量 が増加する程、また軌道変化が大きい程、 2次成分が大きくなり、高速走行時の車体 振動を悪化させる。

[0023] そこで、本発明者らは、タイヤ騒音低減装置の弾性固定バンドに着目した。弾性固 定バンドの長さを調整することで、タイヤ騒音低減装置の総質量、タイヤ回転軸から のタイヤ騒音低減装置の重心の偏芯量、更に吸音材の軌道変化量が増減する。そ こで、吸音材に同じものを使用し、弾性固定バンドの長さのみを変えて振動要素 (TF V)の 1次成分と 2次成分を調べてみると、図 3に示すように、弾性固定バンド 2の長さ を長くすると、振動要素の 1次成分が減少する一方で振動要素の 2次成分が増加し、 逆に弾性固定バンド 2の長さを短くすると、振動要素の 1次成分が増加する一方で振 動要素の 2次成分が減少し、振動要素の 1次成分と 2次成分の両者は相反する関係 にあり、両者が交差する点 Cが振動要素の 1次成分と 2次成分とを共にバランスして 低減できる弾性固定バンドの長さの最適値であることがわ力つた。

[0024] 更に、弾性固定バンドの長さの最適値を関連する他の要素との関係で調べてみる と、弾性固定バンドの長さの最適値と弾性固定バンドが取り付けられるトレッド部内面 のタイヤ赤道面の位置での内周長であるタイヤ内周長との比（バンド長最適値 Zタイ ャ内周長）が、吸音材の質量とタイヤ騒音低減装置の総質量との比（吸音材質量 Z 総質量）に対して一定の関係にあり、図 4に示すように、比（吸音材質量 Z総質量)が 増加すると、比 (バンド長最適値 Zタイヤ内周長）が低下し、逆に比（吸音材質量 Z 総質量)が減少すると、比 (バンド長最適値 Zタイヤ内周長）が増加し、下記の式を満 足する関係にあることがわ力つた。

比 (バンド長最適値 Zタイヤ内周長） = 1 0. 1 X比 (吸音材質量 Z総質量）

[0025] そこで、本発明では、弾性固定バンド 2の外周面 2bの外周長 Lを上記のように規定 したのである。これにより車体振動の原因となる振動要素 (TFV)の 1次成分と 2次成 分とが抑制され、車体振動を効果的に改善できる一方、弾性固定バンド 2の長さを調 整 (従来より短く）するだけでよいので、重量の増加を招くことがなぐかつ空洞共鳴 音の低減効果を損なうことがな 、。

[0026] 弾性固定バンド 2の外周長 Lが 0. 97LOより短くなると、振動要素の 1次成分の増加 により車体振動を効果的に低減することが難しくなる。弾性固定バンド 2の外周長 が 1. 03LOより長くなると、振動要素の 2次成分の増加により車体振動を効果的に低減 することが難しくなる。

[0027] 弾性固定バンド 2の外周長 Lは、好ましくは 0. 98LO〜l. 02L0、より好ましくは 0.

99LO〜l. 01LO、最も好ましくは LOにするの力 車体振動をより効果的に低減する 上でよい。

[0028] 本発明において、弾性固定バンド 2の外周長 Lは、耐久性の観点からは、タイヤ内 周長 Liの 88%〜98%の範囲にするのがよい。外周長 Lがタイヤ内周長 Liの 88%よ り短いと、タイヤ騒音低減装置 1がタイヤ内面に固定されずに動きが大きくなるので、 吸音材 3がタイヤ内面と擦れて摩耗し、吸音材 3に損傷が発生し易くなる。外周長 L がタイヤ内周長 Liの 98%より長いと、弾性固定バンド 2にバックリングが発生し易くな り、弾性固定バンド 2の耐久性が低下する。弾性固定バンド 2の外周長 Lは、より好ま しくは、タイヤ内周長 Liの 92%〜97%、更に好ましくは 93%〜95%にするのがよい

[0029] 吸音材 3の質量 Waとタイヤ騒音低減装置 1の総質量 Weとの比 WaZWeとしては、 0. 1〜0. 5の範囲にするのが好ましい。比 WaZWeが 0. 1より小さいと、吸音材 3の 比率が少なすぎてタイヤ騒音低減装置 1による空洞共鳴音の改善効果が不十分に なる。比 WaZWeが 0. 5より大きいと、吸音材 3の質量割合が大きくなり過ぎて、バン ド長を利用して車体振動を改善しょうとしても振動要素の 2次成分が十分なレベルま で改善することができなくなる。

[0030] タイヤ騒音低減装置 1の総質量 Weは、装着される空気入りタイヤの質量 (総質量） の 3%以下となるようにするのがよぐこれにより装着される空気入りタイヤに比べてタ ィャ騒音低減装置 1の質量が十分小さくなるので、高速走行時の振動要素 (TFV)の 各次数の成分を全体的に低減し、車体振動を更に改善することができる。タイヤ騒音 低減装置 1の総質量 Weの下限値としては、吸音材の吸音特性を確保する点から、 装着される空気入りタイヤの質量の 0. 2%以上にするのがよ 、。 実施例

[0031] 弾性固定バンドの外周長 Lを表 1のように変えた、タイヤサイズ 215Z60R16 (タイ ャ内周長：1970mm)の空気入りタイヤに装着されるタイヤ騒音低減装置 (試験品） 1 〜4を作製した。各試験品の吸音材にはウレタンフォーム（幅 150mm、長さ 480mm 、厚さ 20mm)を使用した。各試験品の 2つの吸音材の総質量は 82gである。また、 試験品の質量を 125gで共通にし、試験品の弾性固定バンドはポリプロピレン榭脂か ら構成した。なお、試験品 4は、従来のタイヤ騒音低減装置である。

[0032] これら試験品 1〜4について、以下に示す試験方法により振動の評価試験を行った ところ、表 1に示す結果を得た。また、その結果をプロットしたグラフを図 5に示す。

[0033] 振動の評価試験

1. TFV (Tractive Force Variation)

各試験品 1〜4をタイヤサイズ 215Z60R16の空気入りタイヤにそれぞれ装着し、 該装着した空気入りタイヤをリムサイズ 16 X 7JJのリムに組み付け、空気圧を 210kPa にしてドラム試験機に取り付け、荷重 4. 7kPa、速度 120kmZhの条件下で TFVの 1次成分と 2次成分を測定した。また、各試験品 1〜4を装着した空気入りタイヤから 試験品 1〜4を取り外し、該取り外した空気入りタイヤを上記と同様の条件で TFVの 1 次成分と 2次成分を測定した。両測定した値の差分を各試験品 1〜4の TFVの 1次成 分と 2次成分とした。

[0034] 2.官能評価

上記と同様にして各試験品 1〜4を装着した空気入りタイヤを排気量 2000ccの乗 用車に取り付け、テストドライバーによる車体振動のフィーリングテストを実施した。そ の評価結果を試験品 4を 100とする指数値で示す。この値力 S小さい程、車体振動が 低い。なお、指数値が 95以下が顕著な効果ありである。

[0035] [表 1] 外周長し (mm) 1次成分 (N) 2次成分 (N) 官能評価 試験品 1 1 88 5 6 7 1 1 9 94

(1.024L 0) a 品 2 1 835 1 02 8 8 90

(1.001L 0) 3 1 785 1 2 2 5 8 9 5

(0.970L 0) 試験品 4 1 93 5 4 3 1 6 1 1 00

(1.051L 0)

[0036] 表 1から、弾性固定バンドの外周長 Lが 0.97L0〜1.03L0の範囲を満たす試験 品 1〜3は、車体振動を効果的に改善できることがわ力る。

産業上の利用可能性

[0037] 上述した優れた効果を有する本発明のタイヤ騒音低減装置は、空気入りタイヤの 空洞部に面したトレッド部内面に装着されるタイヤ騒音低減装置として、極めて有効 に利用することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 空気入りタイヤの空洞部に面したトレッド部内面に装着されるタイヤ騒音低減装置 であって、前記トレッド部内面の周上 2か所に対向して配置される多孔質材料力 な る吸音材と該吸音材をトレッド部内面に取り付けるための環状の弾性固定バンドを具 備し、該弾性固定バンドは下記式を満足する外周長 L (mm)を有するタイヤ騒音低 減装置。

0. 97LO≤L≤l. 03LO

LO= (l— 0. I X (Wa/We) ) X Li

但し、 Wa :吸音材の質量 (g)

We：タイヤ騒音低減装置の総質量 (g)

Li:タイヤ内周長（mm)

[2] 前記外周長 Lが 0. 98L0〜1. 02L0である請求項 1に記載のタイヤ騒音低減装置

[3] 前記外周長 Lが 0. 99L0〜1. 01L0である請求項 2に記載のタイヤ騒音低減装置

[4] 前記外周長 Lが L0である請求項 3に記載のタイヤ騒音低減装置。

[5] 前記弾性固定バンドの外周長 Lがタイヤ内周長 Liの 88%〜98%の範囲である請 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] 前記弾性固定バンドの外周長 Lがタイヤ内周長 Liの 92%〜97%の範囲である請 求項 5に記載のタイヤ騒音低減装置。

[7] 前記弾性固定バンドの外周長 Lがタイヤ内周長 Liの 93%〜95%の範囲である請 求項 6に記載のタイヤ騒音低減装置。

[8] 前記吸音材の質量 Waと前記タイヤ騒音低減装置の総質量 Weとの比 WaZWeが

0. 1〜0. 5の範囲である請求項 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] 前記タイヤ騒音低減装置の総質量 Weが、装着される空気入りタイヤの質量の 3% 以下である請求項 1乃至 8のいずれか 1項に記載のタイヤ騒音低減装置。

[10] 前記弾性固定バンドの内周面に前記吸音材を取り付けた請求項 1乃至 9のいずれ 力 1項に記載のタイヤ騒音低減装置。

請求項 1乃至 10のいずれか 1項に記載のタイヤ騒音低減装置をトレッド部内面に 装着した空気入りタイヤ。