(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非リング状の制音用の帯状シートをタイヤ周方向に固定するとともに、
前記帯状シートは、タイヤ内腔の全体積Ｓ１に対する比率Ｓ２／Ｓ１を、０．４％以上とした体積Ｓ２を有し、
しかも前記スポンジ材は、比重が０．００５〜０．０６、
かつ前記帯状シートのタイヤ内腔に向く面を、凹凸面とするとともに
前記凹凸面は、突起状の凸部と窪み状の凹部とが、タイヤ周方向、又はタイヤ軸方向に位置を揃えることなく点在させ凹凸を繰り返すことを特徴とすることを特徴とする空気入りタイヤとリムとの組立体。
【請求項２】
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、このタイヤ内腔の全体積Ｓ１の０．４％以上の体積Ｓ２を有しかつスポンジ材を用いた非リング状の制音用の帯状シートをタイヤ周方向に固定するとともに、
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、
かつ前記第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以下としたことを特徴とする空気入りタイヤとリムとの組立体。
【請求項３】
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。
【請求項４】
前記第２層の厚さは、帯状シート５の全厚さの０．０５倍〜０．３倍の範囲としたことを特徴とする請求項２又は３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、タイヤ内腔に、スポンジ材を用いた制音用の帯状シートを配置することを提案しており、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。
【０００４】
本発明は、この帯状シートの改良に係わるものであり、帯状シートの少なくとも一面を、凹部と凸部が繰り返す凹凸面とする、又は帯状シートを吸音性能に優れる第１のスポンジ材からなる第１層と、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層との多層構造体とすることを基本として、空洞共鳴の抑制効果をさらに高めることができ、ロードノイズを大幅に低減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非リング状の制音用の帯状シートをタイヤ周方向に固定するとともに、
前記帯状シートは、タイヤ内腔の全体積Ｓ１に対する比率Ｓ２／Ｓ１を、０．４％以上とした体積Ｓ２を有し、
かつ前記帯状シートのタイヤ内腔に向く面を、凹凸面とするとともに
前記凹凸面は、突起状の凸部と窪み状の凹部とが、タイヤ周方向、又はタイヤ軸方向に位置を揃えることなく点在させ凹凸を繰り返すことを特徴とすることを特徴とする空気入りタイヤとリムとの組立体である。
【０００６】
請求項２に係る発明は、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、このタイヤ内腔の全体積Ｓ１の０．４％以上の体積Ｓ２を有しかつスポンジ材を用いた非リング状の制音用の帯状シートをタイヤ周方向に接着剤を用いて固定するとともに、
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、
かつ前記第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以下としたことを特徴とする空気入りタイヤとリムとの組立体である。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
【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。
【００１０】
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。
【００１１】
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に向く内面に空気を透過しにくい所謂インナーライナゴムを添設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。
【００１２】
また本実施形態の組立体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即ち非リング状としたシート体を配している。この帯状シート５は、トレッド下かつタイヤ内腔面４Ｓに合成ゴム系接着剤を用いて接着し固定している。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。この発明では０．０１〜０．３５としている。
【００１６】
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。
【００１７】
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７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。
【００１８】
図７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。
【００１９】
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、貼付け位置（タイヤに貼付けるかリムに貼り付けるかなど）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以上かつタイヤ内腔面の周方向の一周長さ以下が一般的である。巾Ｗ１として、２０mm以上かつタイヤ接地巾＋４０mm以下が一般的である。又厚さＴ１として、３．０mm以上かつタイヤ断面高さの８０％以下が一般的である。
【００２０】
そして、本願の第１の発明では、前記帯状シート５による空洞共鳴の抑制効果をさらに高めるために、前記帯状シート５のタイヤ内腔４に向く面５Ｓを、図３に示すように、凹部１０Ａと凸部１０Ｂとが繰り返す凹凸面１０で形成している。
【００２１】
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。
【００２２】
なお凹凸面１０としては、前記図３、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ものを用いる。なお、図４（Ａ）のように、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。）、或いは図４（Ｂ）のように、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。このように、本願発明においては前記帯状シート５のタイヤ内腔に向く面を、凹凸面１０とするとともに、この凹凸面１０は、突起状の凸部１０Ｂ、あるいはくぼみ状の凹部１０Ａは、図示のように、該突起状の凸部と窪み状の凹部とが、タイヤ周方向、又はタイヤ軸方向に位置を揃えることなく点在させ凹凸を繰り返している。なお図４（Ｂ）では、凹部１０Ａを手でむしることによりランダムに形成することもでき、このとき各凹部１０Ａの形状、大きさも、凹部ごとに相違させてもよい。
【００２３】
なお、図５（Ａ）〜（Ｃ）は、本願発明とは異なる帯状シートの表面形状を参考までに示し、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すが、タイヤ軸方向は全体として単列の凹凸に形成される。
【００２４】
ここで、凹凸面１０では、その表面積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の範囲であるのが好ましい。これは、後述する表１〜３からもわかるように、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。
【００２５】
なお凹凸面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、さらには１０ｍｍ以上とするのが好ましい。
【００２６】
次に、本願の第２の発明では、前記帯状シート５による空洞共鳴の抑制効果を高めるために、前記帯状シート５を、図６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。
【００２７】
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。
【００２８】
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、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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
又、この多層構造体の表面、即ち第２層５Ａの表面を、前記第１の発明と同様、凹部１０Ａと凸部１０Ｂとが繰り返す凹凸面１０として形成することもできる。かかる場合には、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。
【００３２】
なお前記帯状シート５は、リム３に取付けても良く、かかる場合には接着剤の他ビス等を用いて固着しても良い。
【００３３】
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。
【００３４】
【実施例】
図１の構造をなし、かつ表１、２の仕様のタイヤ（１９５／６５Ｒ１５）とリム（１５×６ＪＪ）との組立体を試作し、ロードノイズ性能をテストした。
【００３５】
なお帯状シートは、比較例１、２及び実施例１、２、参考例１〜１０では、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、又実施例３〜６では、比重０．０２２のポリウレタンスポンジ（連続気泡）の第１層と、比重０．０１０のポリウレタンスポンジ（連続気泡）の第２層との複層構造体として形成した。テストの内容は次の通りである。
【００３６】
（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。
【００３７】
【表１】
0003622957.tif 000002
【００３８】
【表２】
0003622957.tif 000003
【００３９】
従来例と比較例１、２とを比べる如く、凹凸面のない平滑な帯状シートを配するだけでも、３．９〜４．６ｄＢのロードノイズが低減できる。しかし、比較例１と実施例１、２との比較からわかるように、帯状シートの表面を凹凸面とすることにより、ロードノイズをさらに低減しうる。
【００４０】
又比較例１と実施例３〜６とを比べる如く、帯状シートの表面を、音の反射防止性能に優れるスポンジ材で形成することによっても、凹凸面の場合と同様のロードノイズ低減効果が見込まれる。この時、実施例３〜５にからわかるように、接着剤の層の面積が少ないほど、ロードノイズ低減効果が高くなる。
【００４１】
又実施例６の如く、音の反射防止性能に優れるスポンジ材と凹凸面とを組み合わせることにより、ロードノイズ低減効果をよりいっそう向上させることが可能となる。
【００４２】
【発明の効果】
叙上の如く本発明は、帯状シートの少なくとも一面を凹凸面とする、又は帯状シートを吸音性能に優れる第１のスポンジ材からなる第１層と、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層との多層構造体としている。従って、吸音性能および音の反射防止性能等との相乗作用によって空洞共鳴の抑制効果をさらに高めることができ、ロードノイズを大幅に低減しうる。
【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】帯状シートの凹凸面の一例を示す斜視図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）は、凹凸面のさらに他の例を示す斜視図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は、凹凸面の単なる参考図である。
【図６】帯状シートが多層構造体からなる場合を例示する斜視図である。
【図７】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
５Ａ    第１層
５Ｂ    第２層
１０    凹凸面
１０Ａ  凹部
１０Ｂ  凸部
【図１】
0003622957.tif 000004
【図２】
0003622957.tif 000005
【図３】
0003622957.tif 000006
【図４】
0003622957.tif 000007
【図５】
0003622957.tif 000008
【図６】
0003622957.tif 000009
【図７】
0003622957.tif 000010