WO2017170154A1 - 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
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Abstract
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。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7がその幅方向両端部の両面側に面取り部C1,C2を有する。
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。
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する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。
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におけ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,C2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及び実施例1~5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及び実施例1~5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及び実施例1~5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。
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。
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。
表1に示すように、実施例1~5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及び実施例1~5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及び実施例6~10の騒音低減装置を製作した。比較例5~8及び実施例6~10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及び実施例6~10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。
表2に示すように、実施例6~10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
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 (6)
- 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することを特徴とするタイヤ騒音低減装置。
- 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°の範囲であることを特徴とする請求項1に記載のタイヤ騒音低減装置。
- 前記角度θ1が前記角度θ2より大きいことを特徴とする請求項2に記載のタイヤ騒音低減装置。
- 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TBに対して、0.1TB≦r1≦0.5TB,0.1TB≦r2≦0.5TBの関係を有することを特徴とする請求項1に記載のタイヤ騒音低減装置。
- 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請求項4に記載のタイヤ騒音低減装置。
- 請求項1~5のいずれか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。
Priority Applications (5)
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---|---|---|---|
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