JP7003627B2 - 空気入りタイヤ及びタイヤ・リム組立体 - Google Patents

Description

本発明は、ロードノイズを低減しうる空気入りタイヤ及びタイヤ・リム組立体に関する。

走行中の空気入りタイヤの騒音の一つに、「ゴー」という音が生じるいわゆるロードノイズがある。このようなロードノイズの主な原因として、空気入りタイヤの内腔内で起きる空気の共鳴振動（空洞共鳴）が知られている。このような空気の共鳴振動を小さくするために、下記特許文献１では、空気入りタイヤのトレッド部の内面に制音用のスポンジ材を設けることが提案されている。

しかしながら、近年の車両の静粛化に伴い、ロードノイズのさらなる低減が望まれている。

特許第３６２２９５７号公報

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、ロードノイズをより低減することができる空気入りタイヤ及びタイヤ・リム組立体を提供することを主たる目的としている。

本発明は、トレッド部を有する空気入りタイヤであって、前記トレッド部の内面に吸音具が設けられており、前記吸音具は、タイヤ周方向に並べられた複数のスポンジ部材からなり、前記スポンジ部材のそれぞれは、タイヤ半径方向内側を向く内向面を有し、前記内向面には、タイヤ半径方向内側に突出する凸部と、タイヤ半径方向外側に凹む凹部とが交互に形成されている。

本発明の空気入りタイヤは、前記トレッド部には、ベルト層が設けられており、前記スポンジ部材のそれぞれのタイヤ軸方向の幅は、前記ベルト層のタイヤ軸方向の幅の１９％～９０％であるのが望ましい。

本発明の空気入りタイヤは、前記スポンジ部材のそれぞれの最大厚さが１０～２５mmであるのが望ましい。

本発明の空気入りタイヤは、前記スポンジ部材のそれぞれが、タイヤ周方向に等間隔で配置されているのが望ましい。

本発明の空気入りタイヤは、前記スポンジ部材のそれぞれにおいて、前記凸部と前記凹部との高さの差が５mm以上であるのが望ましい。

本発明の空気入りタイヤは、前記内向面には、前記凸部と前記凹部とがタイヤ周方向に交互に形成されているのが望ましい。

本発明の空気入りタイヤは、前記スポンジ部材のそれぞれにおいて、前記凸部が、前記スポンジ部材のタイヤ軸方向の幅方向に、同一の高さで連続するのが望ましい。

本発明の空気入りタイヤは、前記スポンジ部材のそれぞれにおいて、前記凹部が、前記スポンジ部材のタイヤ軸方向の幅方向に、同一の高さで連続するのが望ましい。

本発明の空気入りタイヤは、前記スポンジ部材のそれぞれが、前記凸部の配設ピッチが、前記スポンジ部材のタイヤ軸方向の幅よりも大きいのが望ましい。

本発明の空気入りタイヤは、前記スポンジ部材のそれぞれが、タイヤ周方向の両端のうちの少なくとも一端が、前記凹部とされているのが望ましい。

本発明は、請求項１乃至１０のいずれかに記載された空気入りタイヤと、前記空気入りタイヤが装着されるリムとを含み、前記スポンジ部材の全体積は、前記空気入りタイヤと前記リムとが囲むタイヤ内腔容積の０．９％～１２．８％である、タイヤ・リム組立体である。

本発明の空気入りタイヤでの吸音具は、内向面に凸部と凹部とが交互に形成されたスポンジ部材がタイヤ周方向に複数並べられて構成されているので、ロードノイズをより一層低減することができる。

本発明の一実施形態のタイヤ・リム組立体の断面図である。 空気入りタイヤの正規状態のタイヤ子午線断面図である。 スポンジ部材の斜視図である。 タイヤ・リム組立体のタイヤ赤道Ｃに沿った周方向断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、他の実施形態のスポンジ部材の斜視図である。 さらに他の実施形態のスポンジ部材の斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は、実施例のスポンジ部材の斜視図である。 比較例のスポンジ部材の斜視図である。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は、タイヤ・リム組立体（以下、単に「組立体」という場合がある）Ｔの断面図である。図１に示されるように、本実施形態の組立体Ｔは、リムＲと、このリムＲに装着される空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」という場合がある）１とを含んで構成される。本実施形態では、好ましい態様として、車室内での静粛性が強く求められる乗用車用のタイヤ１が示される。但し、本発明は、自動二輪車用、ライトトラック用、重荷重用を含め、他のカテゴリーのタイヤ１にも適用しうるのは、言うまでもない。

組立体Ｔは、タイヤ１をリムＲに装着することにより、リムＲの周囲にタイヤ１とリムＲとが囲むタイヤ内腔Ｔａが形成されている。

本実施形態のリムＲは、タイヤ１のビード部４を装着する環状のリム本体Ｒａと、リム本体Ｒａを車軸に固定する円盤状のディスクＲｂとを具える周知構造の正規リムで形成されている。

「正規リム」は、タイヤ１が基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばJATMAであれば "標準リム" 、TRAであれば "Design Rim" 、ETRTOであれば "Measuring Rim" である。

図２は、タイヤ１の正規状態のタイヤ子午線断面図である。図２に示されるように、本実施形態のタイヤ１は、チューブレスのタイヤ１であって、トレッド部２と、その両端部からタイヤ半径方向内方にのびる一対のサイドウォール部３と、各サイドウォール部３のタイヤ半径方向内方に位置するビード部４とを有する。

前記「正規状態」は、タイヤ１が正規リム（図示省略）にリム組みされかつ正規内圧が充填された無負荷の状態である。以下、特に言及されない場合、タイヤ１の各部の寸法等はこの正規状態で測定された値である。

「正規内圧」は、タイヤ１が基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、JATMAであれば "最高空気圧" 、TRAであれば表 "TIRE LOAD LIMITSAT VARIOUSCOLD INFLATION PRESSURES"に記載の最大値、ETRTOであれば "INFLATION PRESSURE" である。

本実施形態のタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３をへてビード部４のビードコア５に至るカーカス６と、カーカス６のタイヤ半径方向外側に配されるベルト層７とを含んで構成されている。

カーカス６は、少なくとも１枚、本実施形態では１枚のカーカスプライ６Ａにより形成されている。カーカスプライ６Ａは、タイヤ赤道Ｃに対して、例えば７５～９０°の角度で傾けて配列されたカーカスコードの配列体がトッピングゴムで被覆されて形成されている。

ベルト層７は、カーカス６のタイヤ半径方向外側かつトレッド部２の内部に配されている。ベルト層７は、少なくとも１枚、本実施形態では、タイヤ半径方向内外に配される２枚のベルトプライ７Ａ、７Ｂで構成されている。ベルトプライ７Ａ、７Ｂは、例えば、ベルトコードの配列体がトッピングゴムで被覆されて形成されている。なお、必要に応じて、ベルト層７の外側に、公知のバンド層などが設けられても良い。

ベルト層７のタイヤ軸方向の幅Ｗａは、特に、限定されるものではないが、トレッド幅ＴＷの６０％～１１０％が望ましい。

「トレッド幅ＴＷ」は、正規状態のタイヤ１に、正規荷重を負荷してキャンバー角０度で平面に接地させたときの最もタイヤ軸方向両外側の接地位置のタイヤ軸方向の距離として定められる。前記「接地位置」が、トレッド端Ｔｅとして規定される。

「正規荷重」とは、タイヤ１が基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている荷重であり、JATMAであれば "最大負荷能力" 、TRAであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ETRTOであれば "LOAD CAPACITY" である。

本実施形態のタイヤ１は、トレッド部２の内面２ａに吸音具１０が設けられている。吸音具１０は、本実施形態では、タイヤ周方向に並べられた複数のスポンジ部材１１で形成されている。

本実施形態の各スポンジ部材１１は、海綿状の多孔構造体であり、例えばゴムや合成樹脂を発泡させた連続気泡を有するいわゆるスポンジ、及び動物繊維、植物繊維又は合成繊維等を絡み合わせて一体に連結したものを含んでいる。

「多孔構造体」は、本明細書では、連続気泡のみならず、独立気泡を有するものも包含する。このようなスポンジ部材１１は、防振性や吸音性が高いため、タイヤ内腔Ｔａ内で生じた音エネルギーを効果的に吸収でき、共鳴振動を抑制することによりロードノイズを低減しうる。また、スポンジ部材１１は、収縮、屈曲等の変形が容易であるためリム組み性を損ねることがない。スポンジ部材１１は、例えば、エーテル系ポリウレタン又はエステル系ポリウレタンからなる連続気泡のものが好適に採用される。

図３は、スポンジ部材１１の斜視図である。図３に示されるように、各スポンジ部材１１は、タイヤ半径方向内側を向く内向面１１ａと、内向面１１ａとは逆向きで、タイヤ半径方向外側を向く外向面１１ｂとを含んでいる。外向面１１ｂは、本実施形態では、トレッド部２の内面２ａと、例えば、合成ゴム系接着剤を用いて固定されている。

本実施形態の内向面１１ａは、タイヤ半径方向内側に突出する凸部１２と、タイヤ半径方向外側に凹む凹部１３とが交互に形成されている。このように、本実施形態のタイヤ１は、内向面１１ａに凸部１２と凹部１３とが交互に形成されたスポンジ部材１１がタイヤ周方向に複数並べられて設けられているので、ロードノイズをより一層低減することができる。このような効果は、凸部１２及び凹部１３が、内向面１１ａの表面積を大きくするとともに、タイヤ１周に亘ってスポンジ部材１１が設けられたことによって、スポンジ部材１１の吸音効果が相乗的に発揮されたものである。

内向面１１ａには、本実施形態では、凸部１２と凹部１３とがタイヤ周方向に交互に設けられている。タイヤ１は、タイヤ回転軸Ｃｏ（図１に示す）を中心として回転するので、タイヤ内腔Ｔａ内の空気は、主に、タイヤ周方向に沿って流れる。このため、タイヤ周方向に交互に設けられた凸部１２と凹部１３とは、空気の共鳴振動を効率良く吸音するので、ロードノイズをさらに低減する。内向面１１ａは、複数の凸部１２、本実施形態では、２個の凸部１２が設けられている。

本実施形態の凸部１２は、スポンジ部材１１のタイヤ軸方向の幅方向に、同一の高さｈ１で連続している。また、本実施形態の凹部１３は、スポンジ部材１１のタイヤ軸方向の幅方向に、同一の高さｈ２で連続している。このような凸部１２及び凹部１３は、共鳴振動をさらに効率良く吸音する。

本実施形態のスポンジ部材１１の内向面１１ａは、本実施形態では、内面２ａに沿って形成される平滑面部１５と、平滑面部１５からタイヤ半径方向内側に突出する凸部１２を設けたものであって、平滑面部１５が凹部１３に相当するものとして形成されている。

本実施形態の凸部１２は、タイヤ周方向の断面視、タイヤ半径方向内側に向かって先細りの台形状で形成されている。このような凸部１２は、スポンジ部材１１の質量の増加を抑制しつつ、吸音効果を高く維持する。なお、凸部１２は、このような態様に限定されるものではなく、例えば、タイヤ周方向の断面視、タイヤ半径方向内側に向かって先細りの三角形状（図示省略）、又は、矩形状、波状、円形状で形成されても良い。

スポンジ部材１１は、そのタイヤ周方向の両端１１ｅ、１１ｅのうちの少なくとも一端１１ｅが、凹部１３とされているのが望ましい。このように、一端１１ｅが凹部１３とされた場合、この一端１１ｅは、凹部１３、及び、凹部１３と内面２ａとを継ぐ継ぎ面１６で形成される。このため、例えば、一端１１ｅが凸部１２とされた場合に比して、一端１１ｅでの表面積が大きくなるので、より効果的に共鳴振動を吸音できる。また、一端１１ｅが、凹部１３とされていると、スポンジ部材１１と内面２ａとが強固に固定されるので、ロードノイズの低減効果が長く発揮される。このような観点より、スポンジ部材１１は、そのタイヤ周方向の両端１１ｅ、１１ｅが、凹部１３とされているのが望ましい。

凸部１２は、その配設ピッチｐ１が、スポンジ部材１１のタイヤ軸方向の幅Ｗ１よりも大きく形成されているのが望ましい。これにより、内向面１１ａの表面積の増加が確保されるので、空洞共鳴を一層、抑制することができる。

スポンジ部材１１のタイヤ軸方向の幅Ｗ１は、ベルト層７の幅Ｗａの１９％～９０％であるのが望ましい。スポンジ部材１１の幅Ｗ１がベルト層７の幅Ｗａの１９％未満の場合、空洞共鳴を抑制できないおそれがある。スポンジ部材１１の幅Ｗ１がベルト層７の幅Ｗａの９０％を超える場合、空洞共鳴の抑制効果の向上を期待できない。スポンジ部材１１のタイヤ軸方向の幅Ｗ１は、ベルト層７の幅Ｗａの４０％～７０％であるのが、さらに望ましい。

同様の観点より、スポンジ部材１１の最大厚さｔは、１０～２５mmであるのが望ましい。本実施形態では、スポンジ部材１１の最大厚さｔは、凸部１２の高さｈ１と一致する。

各スポンジ部材１１において、凸部１２と凹部１３との高さの差（ｈ１－ｈ２）は、５mm以上が望ましい。これにより、内向面１１ａの表面積を大きくする効果が確保されるので、ロードノイズを、一層効果的に抑低減できる。なお、タイヤ１の回転や振動によるスポンジ部材１１のクラックの発生を抑制するため、前記差（ｈ１－ｈ２）は、２０mm以下が望ましい。

スポンジ部材１１のタイヤ周方向の長さＬ１は、特に限定されるものではないが、過度に小さい場合、空洞共鳴の抑制効果が発揮されないので、５０mm以上が望ましい。スポンジ部材１１の長さＬ１の上限は、スポンジ部材１１の個数に応じて、種々選択される。

スポンジ部材１１は、その比重が好ましくは０．００５～０．０６、より好ましくは０．０１０～０．０５、さらに好ましくは０．０１６～０．０５、特に好ましくは０．０１６～０．０３５であるのが望ましい。スポンジ部材１１の比重が０．００５未満又は０．０６を超えると、空洞共鳴を抑える効果が低下する傾向がある。

図４は、組立体Ｔのタイヤ赤道Ｃに沿った周方向断面図である。図４に示されるように、各スポンジ部材１１は、タイヤ周方向に等間隔Ｐで配置されるのが望ましい。これにより、空洞共鳴をさらに効果的に抑制することができる。また、このようにスポンジ部材１１が配されたタイヤ１は、そのユニフォミティが高く維持されるので、タイヤ１の走行による振動が抑制される。各スポンジ部材１１は、本実施形態では、タイヤ周方向に１周分を等間隔Ｐで配置されている。

スポンジ部材１１の全体積Ｖａは、タイヤ内腔Ｔａのタイヤ内腔容積Ｖの０．９％～１２．８％であるのが望ましい。スポンジ部材１１の全体積Ｖａをタイヤ内腔容積Ｖの０．９％以上とすることにより、必要なロードノイズの低減効果が発揮される。スポンジ部材１１の全体積Ｖａをタイヤ内腔容積Ｖの１２．８％以下とすることにより、タイヤ１の質量の過度の増加や、質量バランスの低下を抑えることができる。

スポンジ部材１１の体積は、本明細書では、スポンジ部材１１の見かけ上の体積であって、内部の空孔部も含めたスポンジ部材１１の外形から定められる体積で求められる。また前記「タイヤ内腔容積Ｖ」は、リム組みされたタイヤ１の正規状態において下記式（１）で近似的に求められる。
Ｖ＝Ａ×｛（Ｄｉ－Ｄｒ）／２＋Ｄｒ｝×π …（１）
式（１）の中で、”Ａ”は、正規状態かつスポンジ部材１１のないタイヤ１が装着された組立体ＴをＣＴスキャニングして得られるタイヤ内腔Ｔａの横断面積である。また、式（１）の中で、”Ｄｉ”は図１に示す正規状態でのタイヤ内腔Ｔａの最大外径、”Ｄｒ”はリム径、”π”は円周率である。

図５（ａ）、（ｂ）は、スポンジ部材１１の他の実施形態の斜視図である。図５（ａ）に示されるように、この実施形態では、スポンジ部材１１の内向面１１ａは、内面２ａに沿って形成される平滑面部１５と、平滑面部１５からタイヤ半径方向外側に凹む凹部１３を設けたものであり、平滑面部１５が凸部１２に相当するものである。この実施形態では、凹部１３は、タイヤ周方向の断面視、円弧状で形成されている。また、凹部１３は、例えば、タイヤ周方向の両端１１ｅ、１１ｅに設けられている。なお、凹部１３は、このような態様に限定されるものではなく、タイヤ周方向の断面視、例えば、タイヤ半径方向外側に向かって先細りの三角形状や台形状、又は矩形状、波状で形成されても良い。

図５（ｂ）に示されるように、この実施形態のスポンジ部材１１の内向面１１ａは、タイヤ周方向の断面視、凸部１２がタイヤ半径方向内側に向かって先細りの三角形状であって、凹部１３がタイヤ半径方向外側に向かって先細りの三角形状で形成されている。即ち、この実施形態では、内向面１１ａは、内面２ａに沿った平滑面が形成ることなく、タイヤ半径方向に傾斜する斜面のみで形成されている。

図６は、スポンジ部材１１のさらに他の実施形態の斜視図である。図６に示されるように、この実施形態のスポンジ部材１１の内向面１１ａは、内面２ａに沿って形成される平滑面部１５と、平滑面部１５からタイヤ半径方向内側に突出する凸部１２と、平滑面部１５からタイヤ半径方向外側に凹む凹部１３とを含んでいる。この実施形態では、凸部１２及び凹部１３は、タイヤ周方向の断面視、矩形状で形成されている。凹部１３は、例えば、スポンジ部材１１のタイヤ周方向の両端１１ｅ、１１ｅに設けられている。なお、凸部１２及び凹部１３は、このような態様に限定されるものではなく、タイヤ周方向の断面視、例えば、三角形状、台形状で形成されても良い。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。

図２の基本構造をなすサイズ２１５／５５Ｒ１７のタイヤが、表１の仕様に基づき試作され、各試供タイヤの騒音性能及び振動性能がテストされた。各試供タイヤの共通仕様やテスト方法は、以下の通りである。
スポンジ部材の比重：０．０３１
スポンジ部材の材質：エステル系ポリウレタンスポンジ（丸鈴株式会社 製品番号Ｅ１６）
タイヤ内腔容積Ｖ：３３．８cm^３
ベルト層の幅Ｗａ：１７８mm
表中のＡは、タイヤ１周を等間隔でスポンジ部材が設けられていることを示す。
表中のＢは、タイヤ半周を等間隔でスポンジ部材が設けられていることを示す。

＜騒音性能＞
ドラム試験機を用い、各試供タイヤが、下記の条件でドラム試験機の疑似路面上を走行され、このときのロードノイズをマイクロホンで採取し、タイヤの上下軸力の２０５Hz近傍の空洞共鳴音のピーク値の音圧レベルが測定された。評価は、吸音具を設けないタイヤによって測定された音圧レベルを基準とする減少値（dB(A)）にて行われた。数値が大きい方が、良好である。
リム：１７×７．５J
内圧：２４０KPa
荷重：４．６KN
速度：６０km/h

＜振動性能＞
各試供タイヤが、下記の条件で、排気量２０００ccの乗用車の全輪に装着された。そして、テストドライバーが、乾燥アスファルト路面のテストコースを走行させ、このときの振動の大小がテストドライバーの官能によって評価された。結果は、振動が小さいほうが、良好である。
リム：１７×７．５J
内圧：２４０KPa
速度：１００km/h

実施例１は、各比較例よりも騒音性能が向上している。とりわけ、実施例１は、比較例１、２よりもスポンジ部材の全質量が小さいにもかかわらず、騒音性能が向上している。これは、内向面の凸部と凹部とがタイヤ周方向に交互に配されかつタイヤ周方向に等間隔で形成されていることに依拠するものと考えられる。実施例２は、比較例１よりもスポンジ部材の全質量を小さくして騒音性能が同じである。実施例４からは、スポンジ部材の全体積がタイヤ内腔容積の０．９％である場合でも、騒音性能が向上していることが理解される。また、実施例４は、比較例３とスポンジ部材の全質量が同じであるにも関わらず、騒音性能が向上している。

実施例５と実施例６とを比較すると、スポンジ部材の全体積がタイヤ内腔容積の１２．８％を境界として、スポンジ部材の全質量の増加に対し、騒音性能の向上が抑制されていることが理解される。実施例２と実施例１１とを比較すると、タイヤ１周に等間隔でスポンジ部材を配置したほうが、タイヤ半周に等間隔でスポンジ部材を配置したものよりも振動性能及び騒音性能が向上していることが理解できる。

１ 空気入りタイヤ
２ トレッド部
２ａ 内面
１０ 吸音具
１１ スポンジ部材
１１ａ 内向面
１２ 凸部
１３ 凹部

Claims (9)

1. トレッド部を有する空気入りタイヤであって、
   前記トレッド部の内面に吸音具が設けられており、
   前記吸音具は、タイヤ周方向に並べられた複数のスポンジ部材からなり、
   前記スポンジ部材のそれぞれは、タイヤ半径方向内側を向く内向面を有し、
   前記内向面には、タイヤ半径方向内側に突出する凸部と、タイヤ半径方向外側に凹む凹部とが交互に形成されており、
   前記内向面には、前記凸部と前記凹部とがタイヤ周方向に交互に形成されており、
   前記スポンジ部材のそれぞれは、前記凸部の配設ピッチが、前記スポンジ部材のタイヤ軸方向の幅よりも大きい、
   空気入りタイヤ。
2. 前記トレッド部には、ベルト層が設けられており、前記スポンジ部材のそれぞれのタイヤ軸方向の幅は、前記ベルト層のタイヤ軸方向の幅の１９％～９０％である、請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記スポンジ部材のそれぞれの最大厚さは１０～２５mmである、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記スポンジ部材のそれぞれは、タイヤ周方向に等間隔で配置されている、請求項１ないし３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. 前記スポンジ部材のそれぞれにおいて、前記凸部と前記凹部との高さの差が５mm以上である、請求項１ないし４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
6. 前記スポンジ部材のそれぞれにおいて、前記凸部は、前記スポンジ部材のタイヤ軸方向の幅方向に、同一の高さで連続する、請求項１ないし５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
7. 前記スポンジ部材のそれぞれにおいて、前記凹部は、前記スポンジ部材のタイヤ軸方向の幅方向に、同一の高さで連続する、請求項１ないし６のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
8. 前記スポンジ部材のそれぞれは、タイヤ周方向の両端のうちの少なくとも一端が、前記凹部とされている、請求項１ないし７のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
9. 請求項１乃至８のいずれかに記載された空気入りタイヤと、前記空気入りタイヤが装着されるリムとを含み、
   前記スポンジ部材の全体積は、前記空気入りタイヤと前記リムとが囲むタイヤ内腔容積の０．９％～１２．８％である、タイヤ・リム組立体。

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