(57)【要約】  ホイールリム（９）およびホイールリムに装着されたタイヤを備える空気式ホイールアセンブリに用いられるタイヤ内部の吸音材（１）が開示される。吸音材（１）は、第１の繊維層（５）と、第１の繊維層よりも高い空気流抵抗を有する第２の繊維層（３）とを備ええている。この吸音材（１）では、第１の層（５）がホイールリム（９）の表面に接触して第２の層（３）とホイールリム（９）との間に実質的に延在するようにホイールリム（９）の周囲に装着されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホイールリムおよび前記ホイールリムに装着されたタイヤを備える空気式ホイールアセンブリに用いられるタイヤ内の吸音材であって、
第１の繊維層と第２の繊維層とを備え、前記第２の繊維層を前記第１の繊維層よりも高い空気流抵抗を有するように構成し、前記第１の繊維層を、前記ホイールリムの表面に当接するとともに前記第２の層と前記ホイールリムとの間に実質的に延在するように構成し、かつ前記ホイールリムの周囲に装着するように構成していることを特徴とする吸音材。
【請求項２】
前記第１の層および前記第２の層は不織繊維ウエブから作製されていることを特徴とする請求項１に記載の吸音材。
【請求項３】
前記第１の繊維層は前記ホイールリムの表面と略直交する向きに配向された繊維を含んでいることを特徴とする請求項１または２に記載の吸音材。
【請求項４】
前記層の各々の空気流抵抗は、一定周波数の騒音を低減するために比較的一定の音響吸収をもたらすように略均一になっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の吸音材。
【請求項５】
前記第２の層の空気流抵抗の空間平均値は４００Raylsから１０００Raylsまでの間となっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の吸音材。
【請求項６】
前記第２の層の前記空気流抵抗の空間平均値は６００Raylsから８００Raylsまでの間となっていることを特徴とする請求項５に記載の吸音材。
【請求項７】
前記第１の層の空気流抵抗の空間平均値は８００Rayls／ｍから８０００Rayls／ｍまでの範囲内となっていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の吸音材。
【請求項８】
前記第１の層の前記空気流抵抗の空間平均値は２０００Rayls／ｍから４０００Rayls／ｍの範囲内となっていることを特徴とする請求項７に記載の吸音材。
【請求項９】
前記第２の層の前記空気流抵抗は前記第１の層の前記空気流抵抗に対して２５倍から３５倍までの間の比率となっていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の吸音材。
【請求項１０】
前記比率は約３０：１となっていることを特徴とする請求項９に記載の吸音材。
【請求項１１】
前記吸音材の前記第１の層はポリエステル繊維の繊維ウエブから作製されていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の吸音材。
【請求項１２】
前記吸音材の前記第２の層はポリエステル繊維の繊維ウエブから作製されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の吸音材。
【請求項１３】
タイヤと、ホイールリムと、多孔性インサートとを備え、前記ホイールリムおよび前記タイヤが密閉されたタイヤ空洞を形成し、前記多孔性インサートが、前記タイヤ空洞の内部で前記ホイールリムの表面に隣接して配置されるとともに、前記ホイールリムの表面に近い内側繊維層と前記ホイールリムの表面から遠い外側繊維層とを備え、前記外側繊維層が前記内側繊維層よりも高い空気流抵抗を有しており、前記多孔性インサートが前記リムへの前記タイヤの装着中に損傷を発生させないように成形されていることを特徴とする吸音システム。
【請求項１４】
前記タイヤのビードが前記吸音材を前記損傷の危険性の低減する位置に押すことを助けるために、前記多孔性インサートが湾曲したエッジを有していることを特徴とする請求項１３に記載の吸音システム。
【請求項１５】
前記湾曲したエッジは熱成形によって形成されていることを特徴とする請求項１４に記載の吸音システム。
【請求項１６】
前記湾曲したエッジには、前記多孔性インサートに皺が発生することを避けるために、スリット部または溝部が形成されていることを特徴とする請求項１４あるいは１５に記載の吸音システム。
【請求項１７】
前記多孔性繊維インサートは前記ホイールリムに取り外し可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の吸音システム。
【請求項１８】
フックおよびループの取付け手段が用いられ、前記ループは前記内側繊維層によって形成され、前記フックは前記ホイールリムに取り付けられていることを特徴とする請求項１７に記載の吸音システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気圧タイヤ内部の一定周波数の音を低減させるタイヤ内部の吸音材に関する。
【背景技術】
【０００２】
一定周波数の音は、タイヤとホイールリムとの間の空間内に発生した定常波によって生じる。この定常波は、タイヤの幾何学的形状、並びにタイヤ空洞内の空気の温度および圧力と関係している。このように生じる一定周波数の音は、一般的には６００Ｈｚ未満となっている。
【０００３】
自動車の車室内に一定周波数の騒音が伝わるという問題は、多くの手段によって対策が施されている。米国特許第６，７５５，４８３号（住友ゴム工業（株））は、リムとタイヤとの間に形成される空洞内に配置された騒音ダンパを用いることを記載している。騒音ダンパは、０．００５〜０．００６の密度を有する多孔材料から作製され、特に、開放気泡を有する発泡ポリウレタンから作製されている。その一つの実施形態では、騒音ダンパは、不均一な面を有するか、または低音反射性を有する外層およびホイールリムに隣接する高吸音性を有する内層から作製されている。
【０００４】
しかしながら、従来技術では、騒音ダンパがホイールリムへのタイヤの装着中に損傷するおそれがあるという問題や、または騒音ダンパが通常運転中の裂傷または断裂に耐えるための十分な物理的強度を有していないという問題が、多くの場合存在する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、上記の問題の一部を解消するか、または少なくとも改良を施すか、または少なくとも代替的なタイヤ内部の吸音材料およびタイヤ内部の吸音材料を利用するシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
従って、一態様では、本発明は、ホイールリムおよびホイールリムに装着されたタイヤを備える空気式ホイールアセンブリに用いられるタイヤ内部の吸音材であって、第１の繊維層と第２の繊維層とを備え、第２の繊維層を第１の繊維層よりも高い空気流抵抗を有するように構成し、第１の繊維層を、ホイールリムの表面に当接するとともに第２の層とホイールリムとの間に実質的に延在するように構成し、かつホイールリムの周囲に装着するように構成していることを特徴とする吸音材を提供する。
【０００７】
第１の層の空気流抵抗が小さいために、定常圧力波が第１の層内に伝わることが可能になる。この第１の層内において、一定周波数の騒音を発生させる半径方向の圧力波の空気粒子は、圧力波の方向と直交する方向に速度成分を有している。従って、励起された空気粒子は、第２の層のように高い空気流抵抗内に強制的に通流されることによって、吸音作用をもたらすこととなる。
【０００８】
好ましくは、第１の層および第２の層は不織繊維ウエブから作製されるとよい。好ましい実施形態では、第１の繊維層はホイールリムの表面と略直交する向きに配向された繊維を含んでいる。繊維をホイールリムの表面に略直交する向きに配向することによって、ホイールの表面と直交する方向における吸音材の張力が、繊維を交差配向するような従来の嵩張った不織布と対比して増加することとなる。これは、運転中にホイールの回転速度と共に遠心力が大きくなる本発明にとって、特に有利であり、ホイールリムの表面と直交する方向において増大した張力によって、吸音材の剥離の危険性が減少することとなる。
【０００９】
好ましくは、各層の空気流抵抗は一定周波数の騒音を低減する目的で比較的一定の音響吸収をもたらすように略均一となっている。さらに好ましくは、第１の層に対する第２の層の空気流抵抗の比率は２５：１から３５：１の間となっている。すなわち、第２の層の空気流抵抗は第１の層の空気流抵抗の２５倍から３５倍までの間にあることとなる。さらに好ましくは、この比率は約３０：１である。
【００１０】
好ましくは、第２の層の空気流抵抗の空間平均値は４００ Raylsから１０００ Raylsまでの間にある。さらに好ましくは、第２の層の空気流抵抗の空間平均値は６００ Raylsから８００ Raylsの範囲内にある。
【００１１】
好ましくは、スペーサ層の空気流抵抗の空間平均値は、８００Rayls／ｍから８０００Rayls／ｍまでの範囲内にあるとよい。最も好ましくは、スペーサ層（または第１の層）の空気流抵抗の空間平均値は２０００Rayls／ｍから４０００Rayls／ｍまでの間にあるとよい。
【００１２】
好ましくは、吸音材の第１の層はポリエステル繊維の繊維ウエブから作製されるとよい。さらに好ましくは、吸音材の第２の層もまたポリエステル繊維の繊維ウエブから作製されるとよい。
【００１３】
別の態様によれば、本発明は、タイヤと、ホイールリムと、多孔性インサートとを備え、ホイールリムおよびタイヤが密閉されたタイヤ空洞を形成し、多孔性インサートが、タイヤ空洞の内部でホイールリムの表面に隣接して配置され、ホイールリムの表面に近い内側繊維層とホイールリムの表面から遠い外側繊維層とを備え、外側繊維層が内側繊維層よりも高い空気流抵抗を有しており、多孔性インサートがリムへのタイヤの装着中に損傷を発生させないように成形されていることを特徴とする吸音システムを提供する。
【００１４】
多孔性インサートは、装着中における吸音材の損傷防止のため、タイヤのビードによって吸音材を押し退けることを可能とするように成形されている。好ましくは、タイヤビードが吸音材を損傷の危険性の低減する位置に押すことを助けるために、多孔性インサートは湾曲したエッジを有している。さらに好ましくは、湾曲したエッジは熱成形によって形成されるとよい。湾曲したエッジには、多孔性インサートに皺が発生することを避けるために、スリット部または溝部が形成されてもよい。
【００１５】
好ましくは、多孔性繊維インサートは、ホイールリムに取り外し可能に取り付けられている。さらに好ましくは、フックおよびループ取付け手段が用いられ、ループは内側繊維層によって形成され、フックはホイールリムに取り付けられている。
【００１６】
以下、図面を参照して、単なる例示にすぎないが、本発明の好ましい実施形態を説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１〜図４を参照すると、タイヤ内部の吸音材１は熱成形性音響シートからなる第１の層３から構成されており、熱成形性音響シートは、垂直方向に折畳まれる（vertically lapped）とともに三次元的に熱接合された不織布のスペーサ層からなる第２の層５によって裏側から支持されている。熱成形性音響シート３は、透過性の熱可塑性接着剤７を用いて、垂直方向に折畳まれた不織布５に積層されている。吸音材１はタイヤの一定周波数の騒音の少なくとも一部を吸収するためにホイールリム９に取り付けられている。
【００１８】
熱成形性音響シート３は、概して、出願人による国際特許出願公開第０２／０９０８９号パンフレットに開示されるように作製されている。熱成形性音響シート３は、ポリエステル繊維を用いて形成され、４００Raylsから１０００Raylsまでの間の空気流抵抗と引裂きに対する高い抵抗とを有している。代替的には、シート３は、ポリプロピレンまたは他の適切な繊維から形成されてもよい。シート３は、約０．５ｍｍ〜１ｍｍの厚みおよび約５０ｇ／ｍ２〜２５０ｇ／ｍ２の質量を有している。
【００１９】
垂直方向に折畳まれた不織布５もポリエステル繊維から作製されている。２つの層３，５を同一材料から作製すると、吸音材１が再利用可能になるという利点が得られる。不織布５が垂直方向に折畳まれた構造を有しているため、取り付け時に、不織布５の繊維は半径方向に実質的に配向されることとなる。このことは、ホイールの通常の運転中に生じる遠心力によって吸音材１の剥離を防止するための付加的な強度をもたらすこととなる。スペーサ層５の空気流抵抗は、熱成形性音響シート３の空気流抵抗よりも小さく、８００Rayls／ｍから８０００Rayls／ｍまでの間となっている。
【００２０】
ホイールリム９に取り付ける前に、ホイールリム９へのタイヤの装着中に吸音材１が引き裂かれる危険性を減少させるため、熱成形性音響シート３のエッジ１１が、吸音材１に湾曲したエッジをもたらすように成形されている。すなわち、装着中にタイヤビードが吸音材１を押し退けることができ、かつタイヤビードに引っ掛かるような鋭利なエッジが存在しなくなるために、吸音材１の引き裂かれる危険性が減少することとなる。従って、吸音材１を損傷させることなく、かつ吸音材を隠蔽するための特別の溝をホイールリム９に設けることなく、タイヤをホイールリム９に取付けることができる。吸音材のエッジ１１の半径は一般的には１５ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内にある。
【００２１】
湾曲したエッジ１１および熱成形性音響シート３の高い引裂き抵抗がもたらす追加的な利点としては、吸音材１がタイヤの取り外し中にタイヤレバーによって損傷することにも耐性があるということにある。従って、吸音材１は、多数のタイヤと共にホイールリム９に用いられることに適しており、そのために、吸音材１の寿命を延ばすことができる。
【００２２】
スペーサ層５の空気流抵抗は必要とされる吸音を達成する目的で小さくされているため、定常圧力波がスペーサ層５内に伝わることが可能になる。一定周波数の騒音を生じる半径方向の圧力波の空気粒子は、圧力波の方向と直交する方向に速度成分を有している。従って、励起された空気粒子は、高空気抵抗の熱成形性音響シート３内に強制的に通流されることによって、吸音作用をもたらすこととなる。
【００２３】
吸音材１は、接着剤、機械的な締付け、または両者の組合せによって、ホイールリム９に取り付けられている。接着剤、機械的な締付け、または両者の組み合わせは、取り付け中に、タイヤビードが吸音材を押すことを可能にすると共に、タイヤの交換中に吸音材１を適当な位置に確実に保持しなければならない。
【００２４】
図３に示される実施形態では、吸音材１をホイールリム９に取り付けるために、フックおよびループ取付け手段が用いられている。垂直方向に折畳まれたスペーサ材料５がループをもたらし、フック１３がホイールリム９に取り付けられている。この構成では、もしも吸音材１が役に立たなくなった場合、またはホイールリム９のタイヤが大きく変更されて、わずかに異なる特性を有する吸音材がこのホイールリム９およびタイヤの新しい構成に適用される場合、吸音材１は他の吸音材と交換可能である。
【００２５】
ホイールリム９への吸音材１の取付けを容易にするために、吸音材１がホイールリム９に取り付けられた後に、吸音材１の２つの端が、締付け装置によって互いに接続されてもよい。図４Ａ，図４Ｂに示される締付け装置１４は、ホイールリムの周囲に円環面を効果的に形成するために、熱成形性音響シート３の２つの端に舌片部１５およびスロット部１７からなる装置を用いている。また、吸音材１をホイールリムに固定するのに、接着剤が用いられる。
【００２６】
代替的実施形態では、吸音材の２つの端部は、フックおよびループ締付け装置によって、接続されてもよい。この場合、フック部分は、縫付け、接着、または熱カシメによって、吸音材の一端部に取り付けられ、ループ部分は、同様の手段によって他端部に取り付けられる。
【００２７】
吸音材１の２つの両端部を接続する他の方法、例えば、ステープル止め、リベット打ち、接着などが、本発明の目的から逸脱することなく、用いられてもよい。
【００２８】
具体的な実施形態では、吸音材１の厚みは、１２ｍｍから４０ｍｍまでの間、さらに一般的には、２０ｍｍから３０ｍｍまでの間となっている。しかしながら、実際の取り付けに用いられる厚みは、物理的および音響的な要件に依存して決定されることとなる。スペーサ層５の具体的な最大高さは、通常では約２５ｍｍとなっている。
【００２９】
吸音材１は、通常ではホイールリム９の形状および構成に依存しており、５０ｍｍから１５０ｍｍまでの幅を有している。しかし、ほとんどのホイールリムでは、幅は、５０ｍｍから１００ｍｍまでの間となっている。吸音材１の幅は、一般的には吸音作用に悪影響を与えない限りにおいて、最小値に維持されている。なぜならば、吸音材は、その幅が広いほど、タイヤの装着および取外しに悪影響を与えるからである。好ましい幅は、７０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲内にある。幅が１００ｍｍよりも広い場合、タイヤビードが吸音材１を引っ掛けることによって、タイヤを適切に密封することができない可能性があるからである。
【００３０】
ホイール寸法は、それぞれ、異なる長さとなっているために、吸音材はホイールリムの周囲と実質的に等しい長さに作製されているとよい。代替的には、吸音材の長さが標準的な長さの吸音材から余分な材料を切断することによって作製されていてもよい。この実施形態では、フック部分によって吸音材の一端部に取り付けられたフックおよびループ締付け装置用のループをもたらすために、布地が第２の層に積層されていてもよい。このような構成では、標準的な吸音材の長さから除去された量とは無関係に、フックおよびループ締付け装置を用いることができる。
【００３１】
図５に示される代替的な実施形態では、吸音材２３のエッジ２１は、第２の層２５、すなわち熱成形音響シートが、吸音材２１の両側部の大部分に沿って延在するように成形されている。吸音材２１の両側部に沿って熱成形性音響シート２５を延在させることによって、タイヤ装着中、第１の層２７、すなわち垂直方向に折畳まれた不織布の損傷に対する吸音材２１の耐性が向上することとなる。
【００３２】
ホイールリムに取り付けられたとき、吸音材の厚みが大きくなるにつれて吸音材の湾曲が小さくなるために、熱生成性音響シート３の両縁部に吸音材の長さに沿ってスリット部が規則的な間隔で形成されてもよい。これによって、熱生成性音響シートのこれらの間隔の部分において縁部が重なるので、吸音材に隆起が形成されてタイヤの装着をより困難にする可能性を低減することができる。代替的に、熱成形性音響シートの縁部に、溝部が形成されてもよい。吸音材に実質的に永久的な湾曲を成形するように、吸音材が円形の成形工具によって成形されてもよいことに留意されたい。
【実施例】
【００３３】
（実施例１）
低空気流抵抗のスペーサ層および高空気流抵抗の熱成形性音響シートを有する本発明による試作品の吸音材を作製し、感圧接着剤を用いて、合金ホイールリムに取り付けた。次いで、この偏平タイヤを通常の方法によってリムに装着した。
【００３４】
合金ホイールリムは、１８インチ（４５７．２ｍｍ、１インチ＝２５．４ｍｍ）直径×８インチ（２０３．２ｍｍ）幅の大きさを有し、タイヤは、ポンテンザ（Pontenza）RE55S、265/35Ｚ18である。
【００３５】
吸音材の寸法を測定したところ、２０ｍｍの厚みおよび９０ｍｍの幅を有していた。また、吸音材は前縁部を湾曲させて成形した。
【００３６】
吸音材の熱成形性音響シートを測定したところ、６００Raylsの空気流抵抗の空間平均値、１８０ｇ／ｍ２の重量、および約０．５ｍｍの厚みを有していた。
【００３７】
スペーサ層は、６００ｇ／ｍ２の密度を有していた。スペーサ層は、６デニール（denier）の平均繊維径を有するポリエステル繊維をブレンドしたものからなる。具体的には、３０％のポリエステル複合繊維と７０％のポリエステル短繊維からなる。スペーサ層の空気流抵抗の空間平均値は、約２０Rayls、すなわち、熱成形性音響シートの空気流抵抗の空間平均値の約１／３０であった。
【００３８】
前述したようにタイヤおよび吸音材を装着したホイールをチェーンから自由支持状態で吊り下げるとともに電磁式の加振器に穏やかに当接させ、アセンブリ全体を励起した。加速度計を加振器に当接して、入力励起信号を測定した。また、他の加速度計をタイヤに取り付けて、２チャンネル信号分析器を用いて、伝達関数を測定した。
【００３９】
タイヤの２つの励起スポットにおいて試験を行い、各励起スポットごとに、１６の異なる測定点でデータを採取して、得られた結果を同様に記録した。試験における全ての伝達関数を代表する３つの測定点の測定結果が、図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃに示されている。曲線の下の面積は総パワー成分を決定するための積分範囲であり、この全パワー成分を、タイヤ内部の吸音材を装着していないタイヤにおいて測定した全パワー成分と比較した。次いで、これらの例において、パワー成分を引き算することによって、０Ｈｚから６００Ｈｚの範囲内おける見込みパワー成分の減少を計算した。
【００４０】
タイヤの内側に伝えられた音響エネルギーの均一な減少が認められた。パワー成分の総減少は、測定位置によるが、５．５デシベル（ｄＢ）から９デシベル（ｄＢ）までの範囲内となっている。
【００４１】
このような音響エネルギーの減少は、タイヤ、車両のサスペンション、および車体間の振動励起の減少につながり、その結果、車両内の騒音低減がもたらされることとなる。しかしながら、実際の車両内の騒音低減は、タイヤと車両内部との間における伝達経路の感度に依存することとなる。
【００４２】
以上の説明は、本発明のいくつかの実施形態の説明にすぎず、本発明の範囲から逸脱することなく、修正がなされてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態によるタイヤ内部の吸音材の断面図である。
【図２】ホイールに取り付けられた図１のタイヤ内部の吸音材を用いるタイヤ内吸音システムの断面図である。
【図３】他の実施形態による図１のタイヤ内部の吸音材を用いるタイヤ内吸音システムの断面図である。
【図４Ａ】図１のタイヤ内部の吸音材用の舌片部およびスロット部接合システムの底面図である。
【図４Ｂ】図１のタイヤ内部の吸音材用の舌片部およびスロット部接合システムの断面図である。
【図５】本発明の代替的実施形態によるタイヤ内部の吸音材の断面図である。
【図６Ａ】実施例１の試験結果の騒音対周波数のグラフである。
【図６Ｂ】実施例１の試験結果の騒音対周波数のグラフである。
【図６Ｃ】実施例１の試験結果の騒音対周波数のグラフである。
【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】
2009513440.tif 000007
【図６Ａ】
2009513440.tif 000008
【図６Ｂ】
2009513440.tif 000009
【図６Ｃ】
2009513440.tif 000010
【国際調査報告】
2009513440.tif 000011
2009513440.tif 000012