(57)【要約】【課題】タイヤの重量増加を抑えつつ、吸音効果を効果的に高めることができる空気入りタイヤを提供する。【解決手段】タイヤ内表面の少なくとも一部に短繊維を固着した空気入りタイヤであって、前記短繊維１本の前記タイヤ内表面と接していない断面の平均断面積をＡ（ｍｍ２／本）とし、前記タイヤ内表面の短繊維が固着した領域において、前記領域１ｍｍ２あたりに固着した前記短繊維の本数をＮ（本／ｍｍ２）としたときに、Ａ×Ｎの値が、０．０２〜０．０６である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤ内表面の少なくとも一部に短繊維を固着した空気入りタイヤであって、
前記短繊維１本の前記タイヤ内表面と接していない断面の平均断面積をＡ（ｍｍ２／本）とし、
前記タイヤ内表面の短繊維が固着した領域において、前記領域１ｍｍ２あたりに固着した前記短繊維の本数をＮ（本／ｍｍ２）としたときに、
Ａ×Ｎの値が、０．０２〜０．０６であることを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記短繊維の平均長さが０．５〜１０ｍｍである、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、タイヤ内表面の少なくとも一部に短繊維を固着した空気入りタイヤに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
空気入りタイヤは、その構造上、タイヤ内部の円管長さに起因する空洞共鳴現象を発生することが知られており、この空洞共鳴音は不快な車室内騒音の一因となっている。そして、このような空洞共鳴音を低減することを目的として、特許文献１のように、内表面に多数の短繊維を固着したタイヤが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−８２３８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
これまで、短繊維による吸音効果を高めるための条件は明確でなく、短繊維の材質、断面積、長さ、本数等の諸元をそれぞれ試行錯誤して決定していたが、その最適化が困難であり、必ずしも吸音効果が高いタイヤを得ることはできるとは限らなかった。
【０００５】
また一般に、タイヤ内表面に固着する短繊維の量を増加させることで、吸音効果を高める試みが行われていたが、この場合にはタイヤの重量が増加して、転がり抵抗等のタイヤの性能に悪影響を及ぼすおそれがある。
【０００６】
この発明は、内表面の少なくとも一部に短繊維が固着された空気入りタイヤに生じる、上述した課題を有効に解決するものであり、タイヤの重量増加を抑えつつ、吸音効果を効果的に高めることができる空気入りタイヤを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上述した課題を解決するために鋭意研究を進めた。その結果、短繊維による吸音効果は、タイヤ内表面で短繊維が固着した領域の面積に対する、短繊維が占める断面積の割合、換言すれば、タイヤ内表面で短繊維が固着した領域における、タイヤ内表面の単位面積あたりに短繊維が占める断面積の割合、すなわち、短繊維１本の平均断面積と、タイヤ内表面で短繊維が固着した領域における該領域の単位面積あたりに固着した前記短繊維の本数との積に、大きく影響することが判明した。
【０００８】
以上の知見に基づきなされたこの発明の空気入りタイヤは、タイヤ内表面の少なくとも一部に短繊維を固着した空気入りタイヤであって、前記短繊維１本の前記タイヤ内表面と接していない断面の平均断面積をＡ（ｍｍ２／本）とし、前記タイヤ内表面の短繊維が固着した領域において、前記領域１ｍｍ２あたりに固着した前記短繊維の本数をＮ（本／ｍｍ２）としたときに、Ａ×Ｎの値が、０．０２〜０．０６であることを特徴とする。
この空気入りタイヤによれば、タイヤの重量増加を抑えつつ、吸音効果を効果的に高めることができる。
【０００９】
また、この発明の空気入りタイヤは、前記短繊維の平均長さが０．５〜１０ｍｍであることが好ましい。
この場合には、タイヤの吸音効果をより高めることができる。
【００１０】
なお、この明細書において、上述したＡ及びＮの値等は、適用リムに組み付けるとともに規定内圧を充填した、無負荷状態のタイヤで計測するものとする。
ここにおいて、「適用リム」とは、タイヤが生産または使用される地域に有効な産業規格であり、例えば、アメリカ合衆国では、“ＴＨＥ  ＴＩＲＥ  ＡＮＤ  ＲＩＭ  ＡＳＳＯＣＩＡＴＩＯＮ  ＩＮＣ．”の“ＹＥＡＲ  ＢＯＯＫ”、欧州では、“Ｔｈｅ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｔｙｒｅ  ａｎｄ  Ｒｉｍ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ”の“ＳＴＡＮＤＡＲＤＳ  ＭＡＮＵＡＬ”、日本では“日本自動車タイヤ協会”の“ＪＡＴＭＡ  ＹＥＡＲ  ＢＯＯＫ”等に記載されている適用サイズにおける標準リム（または“Ａｐｐｒｏｖｅｄ  Ｒｉｍ”、“Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ  Ｒｉｍ”）をいう。また、「規定内圧」とは、上記の規格において、最大負荷能力に対応して規定される空気圧をいい、「最大負荷能力」とは、上記の規格でタイヤに負荷されることが許容される最大の質量をいう。
ここで、この明細書における、短繊維の「平均断面積」及び「平均長さ」とは、複数本の短繊維における値を平均した、短繊維１本あたりの断面積及び長さの平均値をいうものとする。
そして、短繊維の「タイヤ内表面と接していない断面の断面積」とは、長さ方向に直交する断面の断面積をいい、短繊維１本について当該断面の断面積が変化する場合は、その最大の断面積をいう。また、短繊維の「長さ」とは、タイヤ内表面内の部分を含まず、タイヤの空気室内に露出している部分の長さをいうものとする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、タイヤの重量増加を抑えつつ、吸音効果を効果的に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の一の実施形態の空気入りタイヤを、適用リムに組み付けて所定内圧を充填した無負荷の状態で示すタイヤ幅方向断面図である。
【図２】この発明の他の実施形態の空気入りタイヤを、図１と同様の条件で示すタイヤ幅方向断面図である。
【図３】Ａ×Ｎの値と、吸音率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態を例示説明する。
なお、タイヤの各部の構成は、下記の説明に限定されるものではない。
図１に例示する、本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」とも言う）１は、一対のビード部７間に跨ってラジアル方向に配置したコードによる、一枚以上のカーカスプライにて形成されたカーカス２と、カーカス２のクラウン域の外周側に配設されて、タイヤ周方向に対して傾斜して延びる金属コードからなるベルトプライで構成される、ここでは二層の傾斜ベルト層３と、傾斜ベルト層３の外周側に配設されて、タイヤ周方向に向けて延びる有機繊維コードからなる補強層で構成される、ここでは一層のベルト補強層４と、ベルト補強層４の外周側に配設されて、トレッド接地面を形成するトレッド５と、ビード部７からタイヤ半径方向外側に伸びる一対のサイドウォール部６とを具える。
【００１４】
図１に示すタイヤでは、ビードトウ７ａからタイヤ径方向に一定の距離をおいて、ビードフィラー９の上端（タイヤ径方向外端）９ａよりもタイヤ径方向内側を、短繊維１１の固着領域のタイヤ幅方向の境界１１ａとして、タイヤ内表面８の全周にわたって多数の短繊維１１を固着させている。この短繊維１１により、空気入りタイヤ１が発生する空洞共鳴音を低減することができる。
なお、図示はしないが、タイヤ内表面８の少なくとも一部に短繊維が固着されていればよく、例えば後述する図２に示す実施形態のように、短繊維１１をサイドウォール部６の内周面のみに設けることもできる。
また短繊維１１は、例えばウレタン系の接着剤によって、タイヤ内表面８に固着させることができる。なお接着剤として、その他市販のものや粘着剤を用いることもできる。
【００１５】
そして、この発明に係るタイヤ１は、１本の短繊維１１のタイヤ内表面８と接していない断面の平均断面積をＡ（ｍｍ２／本）とし、タイヤ内表面８の短繊維１１が固着した領域において、前記領域１ｍｍ２あたりに固着した前記短繊維１１の本数をＮ（本／ｍｍ２）としたときに、Ａ×Ｎの値が、０．０２〜０．０６であることを特徴とする。
このように、タイヤ内表面８の短繊維１１が固着した領域において、単位面積あたりに短繊維が占める断面積の割合を示す、Ａ×Ｎの値を０．０２〜０．０６の範囲とすることで、タイヤの重量増加を抑えつつ、短繊維による吸音効果を効果的に高めることができる。
すなわち、Ａ×Ｎが０．０２未満の場合には、タイヤの吸音効果が急激に低下するおそれがある。そして、Ａ×Ｎが０．０６よりも大きい場合には、タイヤの吸音効果がむしろ低下するとともに、タイヤの重量が増加して、転がり抵抗等のタイヤの性能に悪影響を及ぼすおそれがある。同様の観点から、Ａ×Ｎの値は、０．０３〜０．０５の範囲とすることがより好ましい。
【００１６】
ここで、タイヤの吸音効果をより高める観点から、短繊維１１の平均長さＬが０．５〜１０ｍｍであることが好ましい。
すなわち、Ｌが０．５ｍｍ未満の場合には、タイヤの吸音効果が小さくなるおそれがあり、Ｌが１０ｍｍを超える場合には、短繊維同士が絡み合ってダマ（塊）ができ、短繊維が吸音効果を十分に発揮できなくなるおそれがある。同様の観点から、Ｌは、２ｍｍ〜８ｍｍの範囲とすることがより好ましい。
【００１７】
図２には、本発明の他の実施形態に係るタイヤ１０１を示している。タイヤ１０１は、短繊維１１を、タイヤ赤道面ＣＬ付近には設けず、サイドウォール部６の内周面のみに設けている。その他の構成については、タイヤ１０１は、図１に示すタイヤ１と同様の構成を持つ。
図２に示すタイヤ１０１によれば、パンク修理作業時に、パンク修理液が短繊維１１に吸収されて作業が妨げられることを防止することができる。また、短繊維を互いに離れた複数の領域に固着させることで、短繊維１１をタイヤ内表面８に接着している接着剤がタイヤの内表面８から剥離した場合でも、当該接着剤ひいては短繊維の剥離がタイヤ内表面全体に広がらず、短繊維による吸音効果を維持することができる。
ここで、タイヤに発生する空洞共鳴音を確実に低減して吸音効果を高める観点から、タイヤ内表面８の全面積の２５％以上の部分に短繊維が固着していることが好ましい。
【００１８】
以上に述べたタイヤ１またはタイヤ１０１において、タイヤに発生する空洞共鳴音を確実に低減して吸音効果を高める観点から、タイヤ内表面８の短繊維１１が固着した領域には、１ｃｍ２あたりに１００本以上の平均密度で短繊維が固着していることが好ましい。
【００１９】
そして、短繊維１１には、平均直径Ｄが１〜５００μｍの短繊維を用いることが好ましい。
すなわち、Ｄを１μｍ未満とすると、短繊維の製造工程で糸切れが多発して生産性が低下する。一方、Ｄが５００μｍを超えると、タイヤの重量増加によって転がり抵抗が大きくなり、該タイヤを装着した車両の燃費が悪化するおそれがある。
【００２０】
なお、短繊維１１には、有機合成繊維、無機繊維、再生繊維、天然繊維等を用いることができる。
有機合成繊維としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン等のポリオレフィン、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンサクシネート、ポリメチルメタクリレート等のポリエステル、シンジオタクチック−１，２−ポリブタジエン、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体、ポリスチレン、及びこれらの共重合体等を用いることができる。これらの有機合成繊維は一般に、安価であり、化学的に安定しており、ウレタン系の接着剤と相性が良いことから、本発明に係るタイヤで使用するのに好適である。
無機繊維としては、例えば、カーボン繊維、グラスファイバー等の繊維を、再生繊維としては、例えば、レーヨン、キュプラ等を、天然繊維としては、例えば、綿、絹、羊毛等を用いることができる。
【実施例】
【００２１】
上述したＡ×Ｎの値を変化させたときの吸音効果の変化について、シミュレーションにより検証した。
【００２２】
シミュレーションの前提条件として、短繊維は、一定断面の円柱状であり、固着面に対して垂直に延びているものとした。また、タイヤの空洞共鳴音は通常２００〜２５０Ｈｚであり、シミュレーションでは２２５Ｈｚの音が発生しているものとした。
そして、短繊維の繊維径が、平均直径Ｄは３５μｍ（１０デニール）、平均直径Ｄは５０μｍ（２０デニール）及び平均直径Ｄは６０μｍ（３０デニール）の場合について、短繊維１本の平均断面積Ａ（ｍｍ２／本）と、前記短繊維が固着した領域における、該領域１ｍｍ２あたりに固着した前記短繊維の本数Ｎ（本／ｍｍ２）との積（Ａ×Ｎ）を変化させてシミュレーションを行い、吸音効果を表す吸音率を求めた。その結果を図３に示す。
なお吸音率とは、短繊維が固着する固着面に向けて入射した音のエネルギーと、該固着面から反射されなかった音のエネルギーとの比率をいう。
また、いずれの場合も、短繊維の長さは４ｍｍとした。
なお、吸音率は、叙述した短繊維の材質には、実質上影響されないことが判明している。
【００２３】
図３に示すシミュレーション結果から、Ａ×Ｎが０．０２以上であれば、高い吸音効果が得られることがわかった。一方、Ａ×Ｎが０．０２未満の場合には、吸音効果が急激に低下することがわかった。また、Ａ×Ｎが０．０６よりも大きくなると、吸音率が徐々に低下することがわかった。
【符号の説明】
【００２４】
１、１０１：空気入りタイヤ、  ２：カーカス、  ３：傾斜ベルト層、  
４：ベルト補強層、  ５：トレッド、  ６：サイドウォール部、  ７：ビード部、  
７ａ：ビードトウ、  ８：タイヤの内表面、  ９：ビードフィラー、  
９ａ：ビードフィラーの上端（タイヤ径方向外端）、  １１：短繊維、  
１１ａ：短繊維の固着領域のタイヤ幅方向の境界、  ＣＬ：タイヤ赤道面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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