(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リムと、このリムに装着される空気入りタイヤとがなすタイヤ内腔に、スポンジ材を用いた制音用の非リング状の帯状シートを具えるとともに、
この帯状シートは、タイヤ内腔の全体積Ｓ１の０．４％以上の体積Ｓ２を有し、
かつ該帯状シートは、トレッド下かつタイヤ内腔に臨むタイヤ内面に固定されるとともに、
前記スポンジ材は、比重が０．００５〜０．０６、
かつ前記帯状シートは、第１のスポンジ材からなる第１層と、この第１のスポンジ材に比して発泡倍率を大きい第２のスポンジ材からなる第２層との多層構造体とし、
しかも前記第１のスポンジ材の比重α１と第２のスポンジ材の比重α２との比α２／α１を０．７以下とするとともに、
前記第２層は、その表面を凹部と凸部が繰り返す凹凸面とし、
かつ凹凸面の表面積Ｓｂと、前記面５Ｓが凹凸のない平滑面と仮定したときの表面積Ｓａとの比Ｓｂ／Ｓａが、１．０４〜５．００の範囲、前記凹凸高さｈ２を５ｍｍ以上とした空気入りタイヤとリムとの組立体。
【請求項２】
前記帯状シートは、前記タイヤ内面をバフ処理してなるバフ処理面部に、合成ゴム系接着剤を用いて貼着されたことを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤとリムとの組立体。
【請求項３】
前記合成ゴム系接着剤は、シクロヘキサン、アセトン、及び／又はヘキサンからなる有機溶剤中に、クロロプレンゴムを溶解させたことを特徴とする請求項２記載の空気入りタイヤとリムとの組立体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リム組み性を損ねることなく走行中のロードノイズを低減しうる空気入りタイヤとリムとの組立体に関する。
【０００２】
【従来の技術、及び発明が解決しようとする課題】
タイヤ騒音の一つに、路面を走行した際に、５０〜４００Hzの周波数範囲で「ゴー」という音が生じるいわゆるロードノイズがあり、その主原因として、タイヤ内腔内で起こす空気の共鳴振動（空洞共鳴）がある。
【０００３】
そこで、本出願人は、特願２０００−２６３５１９号において、タイヤ内腔内に、スポンジ材を用いた制音用の帯状シートを、リムやタイヤに固定することなく自由に動く状態で配置することを提案しており、この時、前記帯状シートの体積Ｓ２を、タイヤ内腔の全体積Ｓ１の０．４％以上とすることにより空洞共鳴を効果的に抑制できる。しかし、本発明者のさらなる研究の結果、前記帯状シートは、自由に動くことによって高速走行時には負荷がかかってしまい、この帯状シートが破砕し空洞共鳴の抑制効果が低下することが判明した。
【０００４】
本発明は、この帯状シートの改良に係わるものであり、前記帯状シートを、トレッド下のタイヤ内面に固定することを基本として、高速走行における帯状シートの破壊を防ぐことができ、空洞共鳴の抑制効果を長期に亘り安定して維持しうる空気入りタイヤとリムとの組立体の提供を目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、リムと、このリムに装着される空気入りタイヤとがなすタイヤ内腔に、スポンジ材を用いた制音用の非リング状の帯状シートを具えるとともに、
この帯状シートは、タイヤ内腔の全体積Ｓ１の０．４％以上の体積Ｓ２を有し、
かつ該帯状シートは、トレッド下かつタイヤ内腔に臨むタイヤ内面に固定されるとともに、
前記スポンジ材は、比重が０．００５〜０．０６、
かつ前記帯状シートは、第１のスポンジ材からなる第１層と、この第１のスポンジ材に比して発泡倍率を大きい第２のスポンジ材からなる多層構造体とし、
しかも前記第１のスポンジ材の比重α１と第２のスポンジ材の比重α２との比α２／α１を０．７以下とするとともに、
前記第２層は、その表面を凹部と凸部が繰り返す凹凸面とし、
かつ凹凸面の表面積Ｓｂと、前記面５Ｓが凹凸のない平滑面と仮定したときの表面積Ｓａとの比Ｓｂ／Ｓａが、１．０４〜５．００の範囲、前記凹凸高さｈ２を５ｍｍ以上とした空気入りタイヤとリムとの組立体である。
【０００６】
又請求項２の発明では、前記帯状シートは、前記タイヤ内面をバフ処理してなるバフ処理面部に、合成ゴム系接着剤を用いて貼着されたことを特徴としている。
【０００７】
又請求項３の発明では、前記合成ゴム系接着剤は、シクロヘキサン、アセトン、及び／又はヘキサンからなる有機溶剤中に、クロロプレンゴムを溶解させたことを特徴としている。
【０００８】
なお本明細書において、前記「帯状シートの体積Ｓ２」とは、帯状シートの見かけの全体積であって、スポンジ材の空孔部も含めた帯状シートの外形から定められる体積を言う。また前記「タイヤ内腔の全体積Ｓ１」は、組立体の正規状態において下記式（１）で近似的に求めるものとする。
Ｓ１＝Ａ×｛（Ｄｉ−Ｄｒ）／２＋Ｄｒ｝×π      …（１）
式中、”Ａ”は前記正規状態のタイヤ内腔をＣＴスキャニングして得られるタイヤ内腔の横断面積、”Ｄｉ”は図１に示す正規状態でのタイヤ内腔の最大外径、”Ｄｒ”はリム径、”π”は円周率である。
【０００９】
また前記「正規状態」とは、前記組立体に正規内圧を充填しかつ無負荷とした状態を指す。また「正規内圧」とは、タイヤ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 LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "INFLATION PRESSURE" とするが、タイヤが乗用車用の場合には、現実の使用頻度などを考慮し２００ｋＰａとする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
図１は本発明の空気入りタイヤとリムとの組立体（単に「組立体」ということがある。）の子午断面図、図２は組立体のタイヤ赤道面に沿った周方向略断面図を示している。
【００１１】
図において、組立体１は、空気入りタイヤ２（単に「タイヤ２」ということがある。）をリム３に装着することにより、リム３の周囲にタイヤ２とリム３とが囲むタイヤ内腔４を形成している。
【００１２】
図１に示すように、本実施形態のリム３は、例えば前記タイヤ２が装着されるリム本体３ａと、このリム本体３ａを保持するディスク３ｂとを有するいわゆる２ピースホイールリムが例示される。また本実施形態のタイヤ２は、ビード部２ａをリム本体３ａのフランジ３ａ１に密着させてリム組みされる例えば乗用車用ラジアルタイヤであって、タイヤ内腔４に臨むタイヤ内面４Ｓを空気を透過しにくい所謂インナーライナゴム層で形成したチューブレス構造をなし、前記リム本体３ａとで気密なタイヤ内腔４を形成しているものが例示される。
【００１３】
また組立体１は、タイヤ内腔４に、スポンジ材を用いた制音用の帯状シート５を配している。この帯状シート５は、タイヤ周方向に長い断面偏平な帯状体、即ち、非リング状のシートとしている。又図１〜図６は、帯状シート５として、厚さ方向に同質なスポンジを用いるごとく記載しているが、本発明においては、図７に示す、吸音性能に優れる第１のスポンジ材からなる第１層５Ａと、音の反射防止性能に優れる第２のスポンジ材からなる第２層５Ｂとの多層構造体を用いている。
【００１４】
なお、空洞共鳴の抑制効果の観点からは、タイヤ２及びリム３のいずれにも固定されていない自由状態でタイヤ内腔４に配することも考えらるが、かかる場合には、高速走行時、前記帯状シート５に無理な力及び熱が作用して細かく破砕されて空洞共鳴の抑制効果が大幅に低下するという問題がある。又この破壊された帯状シート５は、擦れなどによって前記インナーライナゴム層に損傷を与えることも懸念される。
【００１５】
そこで、本発明においては、前記帯状シート５を、トレッド２ｔ下のタイヤ内面４Ｓ１に周方向に延在するように固定し、これによって高速走行時の帯状シートの破壊を阻止し、空洞共鳴の抑制効果を長期に亘って維持している。
【００１６】
次に、この帯状シート５をなすスポンジ材は、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、および動物繊維、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む。
【００１７】
本明細書で言う「多孔構造体」には、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材は、防振性や吸音性が高いため、前記タイヤ内腔４内で生じた音エネルギーを効果的に吸収でき、空洞共鳴を抑制することによりロードノイズを低減しうる。またスポンジ材は、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もなく、しかもソリッドゴム体などに比して比重が非常に小さいため、タイヤ重量バランスへの悪影響も低く抑えうる。本例では、ポリウレタンからなる連続気泡のスポンジ材を用いた好ましいものを例示している。
【００１８】
なお前記スポンジ材は、特に限定はされないが、その比重が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であることが望ましい。前記比重が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。
【００１９】
ここで重要なことは、前記帯状シート５による空洞共鳴の抑制効果、即ちロードノイズの低減効果を発揮させるために、帯状シート５の体積Ｓ２（前述の通り特定される）を、タイヤ内腔の全体積Ｓ１（前述の通り特定される）の０．４％以上に確保することが必要であるということである。
【００２０】
これは、本発明者らの種々の実験の結果に基づくものであり、図８に、帯状シート５のスポンジ材の原材料および比重を同一とし、タイヤ内腔４の全体積Ｓ１に対して帯状シート５の体積Ｓ２のみを変化させて、ロードノイズテストを行ったときのテスト結果を示す。
【００２１】
図８の如く、比Ｓ２／Ｓ１とロードノイズとには明らかに相関関係が有り、比Ｓ２／Ｓ１を０．００４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。このロードノイズ低減効果のために、前記比Ｓ２／Ｓ１は０．０１以上、さらには０．０２以上、さらには０．０４とするのが好ましい。なお前記比Ｓ２／Ｓ１が０．２を越えるとロードノイズ低減効果が頭打ちとなるだけでなく、重量やコストの不必要な増加、或いは重量バランスの低下を招く。従って、その上限は０．１以下が望ましい。
【００２２】
このような観点から、前記帯状シート５は、その体積Ｓ２が前記範囲を満たしていれば、その長さＬ１、巾Ｗ１、及び厚さＴ１等は特に限定されることはなく、例えば適用されるタイヤの種類やサイズ等に応じて適宜設定される。なお通常は、前記長さＬ１として２０ｍｍ以上、巾Ｗ１として２０ｍｍ以上、厚さＴ１として３．０ｍｍ以上が一般的である。なお長さＬ１の上限はトレッド２ｔ下である前記タイヤ内面４Ｓ１の周方向の一周長さ以下、巾Ｗ１の上限はタイヤ接地巾＋４０ｍｍ以下、厚さＴ１の上限はタイヤ断面高さの８０％以下が一般的である。
【００２３】
次に、前記帯状シート５のタイヤ内面４Ｓ１への固定としては、例えば加硫成形後のタイヤ２に、合成ゴム系接着剤９等を用いて接着する。
【００２４】
しかしながら、加硫成形後のタイヤ２のタイヤ内面４Ｓには、シリコンオイル等の離型剤が付着しているため、合成ゴム系接着剤９の接着強度が損なわれ、例えば、１２０ｋｍ／ｈ程度の走行速度において帯状シート５が剥がれる傾向となる。従って、接着強度を充分に確保するために、前記離型剤を除去する必要がある。そのために、図３に略示する如く、帯状シート５を固定する位置に、タイヤ内面４Ｓをバフ処理してなるバフ処理面部８を形成するとともに、このバフ処理面部８に合成ゴム系接着剤９を用いて貼着するのが好ましい。なおバフ処理に代え、有機溶剤を用いて離型剤を化学的に除去することもできるが、作業能率に劣り、又インナーライナゴム層の変質を招く恐れもある。
【００２５】
又接着方法としては、タイヤ２と接触する側の面の略全域をベタ状に接着することが好ましいが、接着部分をスポット状に分散させて接着しても良い。
【００２６】
又合成ゴム系接着剤９として、合成ゴムを有機溶剤に溶解した溶液型、及び水に分散させたラテックス型が採用しうるが、特に合成ゴムとしてクロロプレンゴムを用いたクロロプレン系溶液型接着剤は、優れた接着力を有し、かつ柔軟で曲げや衝撃等にも強いためより好ましく用いうる。
【００２７】
又有機溶剤として、シクロヘキサン（脂環族系）、アセトン（ケトン系）、ヘキサン（脂肪族系）、或いはこれらを混合したものが溶解性、作業性、コスト、作業環境への影響などの観点から好適に使用できる。この時、前記クロロプレンゴムの含有量は、合成ゴム系接着剤９の全体を１００重量部としたとき、２５〜３５重量部が好ましい。２５重量部未満では接着強度が損なわれる傾向となり、３５重量部を越えると、高粘度となって塗布しにくくなる。
【００２８】
又前記帯状シート５の非接着側の面５Ｓｂ、即ちタイヤ内腔４に向く面５Ｓｂは、平滑な平面とすることができるが、空洞共鳴の抑制効果をさらに高めるために、図４に示すように、凹部１０Ａと凸部１０Ｂとが繰り返す凹凸面１０で形成することが好ましい。
【００２９】
このような凹凸面１０は、音の反射を和らげるなど反射防止効果に優れ、しかも音と接触するスポンジ材の表面積が増えることと相俟って、空洞共鳴の抑制効果を一段と高めることができる。
【００３０】
なお凹凸面１０としては、前記図４に示すように、平滑面部がなく、突起状の凸部１０Ｂと窪み状の凹部１０Ａとが滑らかに繰り返されるうねり状の面の他、例えば図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、平滑面部１１に突起状の凸部１０Ｂを点在させたもの（この時、平滑面部１１が凹部１０Ａに相当する。）、或いは平滑面部１１に窪み状の凹部１０Ａを点在させたもの（この時、平滑面部１１が凸部１０Ｂに相当する。）を採用することができる。なお図５（Ｂ）では、凹部１０Ａを手でむしる等により、ランダムに形成することもでき、この時各凹部１０Ａの形状、大きさも凹部毎に相違させてもよい。
【００３１】
さらに又凹凸面１０としては、図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、平滑面部１１にリブ状の凸部１０Ｂを配したもの（この時、平滑面部１１が凹部１０Ａに相当する。）、平滑面部１１に溝状の凹部１０Ａを配したもの（この時、平滑面部１１が凸部１０Ｂに相当する。）、或いは平滑面部１１を有することなくリブ状の凸部１０Ｂと溝状の凹部１０Ａとを滑らかに繰り返したもの等も採用できる。
【００３２】
ここで、凹凸面１０では、その表面積Ｓｂと、前記面５Ｓｂが凹凸のない平滑面と仮定したときの表面積Ｓａとの比Ｓｂ／Ｓａが、１．０４〜５．００の範囲とする。これは、前記凹凸面１０による空洞共鳴のさらなる抑制効果は、前記比Ｓｂ／Ｓａが１．０４を越えるあたりから発揮され、５．００前後で略飽和しそれ以上の効果が見込めなくなるからである。
【００３３】
また前記凹凸面１０の凹凸高さｈ２、凹凸のピッチｈ３は、表面積の比Ｓｂ／Ｓａが前記範囲１．０４〜５．００の範囲であるならば、特に規制されないが、一般的には、音の反射防止のために、前記凹凸高さｈ２を５ｍｍ以上とする。好ましくは１０ｍｍ以上とすることもできる。
【００３４】
なお前記凹凸面１０の形成により、前記帯状シート５自体の強度が減じる傾向となるため、帯状シート５をタイヤ２に固定して一体化する本発明は、凹凸面１０を有する帯状シート５に対して特に有効なものとなる。
【００３５】
又前記帯状シート５は、その詳細を、図７に示すように、吸音性能に優れる第１のスポンジ材からなる第１層５Ａと、音の反射防止性能に優れる第２のスポンジ材からなる第２層５Ｂとの多層構造体として形成している。
【００３６】
なおスポンジでは、吸音性能と、音の反射防止性能とが背反することが一般に知られている。従って、帯状シート５を前記多層構造体とし、前記第２層５Ｂをタイヤ内腔４に面して配することにより、吸音性能と音の反射防止性能とが最大限に発揮され、空洞共鳴の抑制効果をさらに向上させることができる。
【００３７】
ここで、音の反射防止性能に優れる第２のスポンジ材としては、第１のスポンジ材に比して発泡倍率を大幅に高め、その比重を減じたものが好適に使用できる。この時、第１のスポンジ材の比重α１と第２のスポンジ材の比重α２との比α２／α１を０．７以下とする。さらには０．５以下に減じることが音の反射防止性能のために好ましく、又第２層５Ｂの厚さｔを、帯状シート５の全厚さＴ１の０．０５倍〜０．３倍の範囲にとどめることが吸音性能のために好ましい。
【００３８】
なお、音の反射防止性能に優れる第２のスポンジ材としては、他にグラスウール、フェルト材、発泡ゴムも用いうる。
【００３９】
又前記多層構造体は、第１層５Ａと第２層５Ｂとを接着して一体化することによって容易に形成できるが、この時、接着剤の層が音を反射せしめ、空洞共鳴の抑制効果を妨げる恐れがある。そのために、接着剤の層の面積Ｓｃは、前記表面積Ｓａの０．０５倍以下に抑えることが好ましい。なお多層構造体は、前記第１層５Ａと第２層５Ｂとを接着する以外に、発泡剤の配合を違え、一つのスポンジ内で発泡率を変化させることによっても形成することができる。
【００４０】
又、この多層構造体の表面、即ち第２層５Ａの表面を、図１〜６に関して記載のように、凹部１０Ａと凸部１０Ｂとが繰り返す凹凸面１０として形成している。このように、多層構造体の帯状シート５の表面を凹凸面１０とすることにより、音の反射防止性能がさらに高まり、空洞共鳴の抑制効果を一段と向上させることができる。
【００４１】
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。
【００４２】
図１の構造をなし、かつ表１の仕様のタイヤ（１９５／６５Ｒ１５）とリム（１５×６ＪＪ）との組立体を試作し（参考例１〜５）、ロードノイズ性能、及び高速耐久性のをテストした。
【００４３】
なお帯状シートは、比重０．０２２のポリウレタンスポンジ（連続気泡）の一層構造とした。テストの内容は次の通りである。
【００４４】
（１）ロードノイズ性能；
内圧２００ｋＰａでリム組みして車両（国産２０００ｃｃのＦＦ車）の全輪に装着し、１名乗車にてロードノイズ計測路（アスファルト粗面路）を速度６０ｋｍ／Ｈで走行したときの前席車内音を測定し、２４５Hz近辺の気柱共鳴音のピーク値の音圧レベルを、従来例を基準とする増減値（ｄＢ（Ａ））にて評価した。−（マイナス）表示は、ロードノイズの減少を意味している。
【００４５】
（２）高速耐久性
内圧２８０ｋＰａ、荷重４．８３ｋＮの条件にて、ドラム上で速度１２０ｋｍ／ｈで２０分走行後、中の帯状シートの状態を確認し、問題なければ速度を１０ｋｍ／ｈあげてテストを行い、以後２５０ｋｍ／ｈまで確認した。
【００４６】
【表１】
0003621899.tif 000002
【００４７】
比較例１では、帯状シートによって４．９ｄＢのロードノイズ低減効果があったが、タイヤ内で帯状シートが自由に動くことによって負荷がかかり、１６０ｋｍ／ｈ走行後、帯状シートが破壊された。この破壊状態でのロードノイズ低減効果は０．７ｄＢと著しく悪くなる。
【００４８】
これに対して、参考例２、３では、帯状シートが固定されるため、ロードノイズ低減効果が３．９〜４．２ｄＢと比較例１に比してやや劣るが、２５０ｋｍ／ｈ走行後も、帯状シートが破壊されずロードノイズ低減効果が維持される。なお参考例１では、バフ処理していないため、１２０ｋｍ／ｈ走行後に接着が外れ、１６０ｋｍ／ｈ走行後には帯状シートが破壊されてしまった。
【００４９】
又参考例４、５では、帯状シートの表面を凹凸面とすることにより、ロードノイズ低減効果を比較例１よりも高いレベルまで向上することができる。
【００５０】
【発明の効果】
叙上の如く本発明は、スポンジ材の帯状シートを、トレッド下のタイヤ内面に固定しているため、高速走行における帯状シートの破壊を防ぐことができ、空洞共鳴の抑制効果を長期に亘り安定して維持できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の空気入りタイヤとリムとの組立体の一実施例を示す子午断面図である。
【図２】そのタイヤ赤道に沿った周方向断面図である。
【図３】帯状シートの固定方法の一例を示す線図である。
【図４】帯状シートの凹凸面の一例を示す斜視図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）は、凹凸面のさらに他の例を示す斜視図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｃ）は、凹凸面のさらに他の例を示す斜視図である。
【図７】帯状シートの詳細を例示する斜視図である。
【図８】体積比Ｓ２／Ｓ１とロードノイズとの関係を示す線図である。
【符号の説明】
２      タイヤ
３      リム
４      タイヤ内腔
５      帯状シート
８      バフ処理面部
９      合成ゴム系接着剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003621899.tif 000009
【図８】
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