(57)【要約】    【課題】  リム組み作業の能率を高めかつ高速走行中での位置ズレがなく空洞共鳴の抑制効果を維持しうるタイヤの制音具を提供する。    【解決手段】  リム２とタイヤ３とがなすタイヤ内腔５に装着される制音具１である。比重０．００５〜０．０６０のスポンジ材からなり、かつ前記装着によりリム２の内腔面５ｓ２と圧接しながらタイヤ周方向に一周する内周面７ｓを有する環状基体７を具える。環状基体７は、自由状態でのタイヤ軸を含む断面において、断面積Ｓを１〜６０ｃｍ2 、高さＨを０．５〜６．０ｃｍ、巾Ｗを前記内周面７ｓで１〜１８ｃｍ、かつ該内周面７ｓから外周端に向かって巾が一定又は減少し、さらに自由状態での前記内周面７ｓの直径Ｒを前記内腔面５ｓ２の直径Ｒｔの０．９０〜１．１０倍とした。【選択図】  図３
2006021723.tif 000002
【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装着されるタイヤの制音具であって、
比重０．００５〜０．０６０のスポンジ材からなり、かつ前記装着によりリムの内腔面と接触しながらタイヤ周方向に一周する内周面を有する環状基体を具え、
前記環状基体は、前記タイヤ内腔に装着されない自由状態でのタイヤ軸を含む断面において、断面積Ｓを１〜６０ｃｍ2   、前記内周面から外周端までの高さＨを０．５〜６．０ｃｍ、タイヤ軸方向の巾Ｗを前記内周面で１〜１８ｃｍ、かつ該内周面から外周端に向かって巾が一定又は減少し、さらに自由状態での前記内周面の直径Ｒを前記内腔面の直径Ｒｔの０．９〜１．１０倍としたことを特徴とするタイヤの制音具。
【請求項２】
前記環状基体は、自由状態において、前記直径Ｒ（単位：ｃｍ）、前記巾Ｗ（単位：ｃｍ）、前記高さＨ（単位：ｃｍ）が以下の式を充足することを特徴とすることを特徴とする請求項１記載のタイヤの制音具。
２．２６Ｄ−２≦Ｒ≦２．２６Ｄ＋３    −−−（１）
Ｗ≦０．５Ｄ−０．５                  −−−（２）
Ｈ≦−０．０２５Ｄ2   ＋１．１３Ｄ−７  −−−（３）
（式中のＤは、リムの呼び径（単位インチ））
【請求項３】
前記環状基体は、エーテル系ポリウレタンスポンジからなることを特徴とする請求項１又は２記載のタイヤの制音具。
【請求項４】
前記環状基体は、継目のない環状をなすことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のタイヤの制音具。
【請求項５】
前記環状基体は、長尺な棒状体の両端を接続した継目を有する環状をなすことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のタイヤの制音具。
【請求項６】
前記環状基体は、前記内周面に両面テープを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のタイヤの制音具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤ内腔に装着することにより走行中のロードノイズを低減するタイヤの制音具に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤにより生じる騒音には様々なものがあるが、中でも荒れた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は、車内に伝達されて車室内でのこもり音となり乗員に不快感を与える。そしてこのロードノイズは、タイヤとリムとが囲むタイヤ内腔が気柱管を構成して、空気が共鳴振動（空洞共鳴）することが主原因であることが知られている。
【０００３】
そこで、本出願人は、スポンジを用いた制音用の帯状シートをタイヤ内腔内に配置し、このような空洞共鳴を効果的に抑制してロードノイズを低減することを提案している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
さらに本出願人は、高速走行中タイヤ内腔内に自由状態で配される帯状シートが位置ズレし、そのズレによる損傷、振動の発生等を防止するため、帯状シートをトレッド下のタイヤ内腔面に接着剤を用いて固定することを提案している（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−６７６０８号公報
【特許文献２】特開２００３−６３２０８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、スポンジ製の帯状シートをタイヤ内面に装着するのみでは、制音具が起動、制動時の相対移動により欠け、摩耗などの損傷を受ける場合があり、又接着するものは、接着剤塗布、帯状シートの位置決め、接着剤硬化などタイヤ内部での作業を必要とするため、特にタイヤのリム組の際に装着する場合には、リム組み時間を延長しかつその能率を低下させる。また接着剤の保存、接着後の養生などに手間を要する。
【０００７】
そこで本発明は、リムに装着される環状基体を具えることを基本として、リム組み作業の能率を高めることができ、かつ空洞共鳴の抑制効果を維持しうるタイヤの制音具を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本願請求項１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装着されるタイヤの制音具であって、
比重０．００５〜０．０６０のスポンジ材からなり、かつ前記装着によりリムの内腔面と接触しながらタイヤ周方向に一周する内周面を有する環状基体を具え、
前記環状基体は、前記タイヤ内腔に装着されない自由状態でのタイヤ軸を含む断面において、断面積Ｓを１〜６０ｃｍ2   、前記内周面から外周端までの高さＨを０．５〜６．０ｃｍ、タイヤ軸方向の巾Ｗを前記内周面で１〜１８ｃｍ、かつ該内周面から外周端に向かって巾が一定又は減少し、さらに自由状態での前記内周面の直径Ｒを前記内腔面の直径Ｒｔの０．９〜１．１０倍としたことを特徴としている。
【０００９】
又請求項２の発明では、前記環状基体は、自由状態において、前記直径Ｒ（単位：ｃｍ）、前記巾Ｗ（単位：ｃｍ）、前記高さＨ（単位：ｃｍ）が以下の式を充足することを特徴としている。
２．２６Ｄ−２≦Ｒ≦２．２６Ｄ＋３    −−−（１）
Ｗ≦０．５Ｄ−０．５                  −−−（２）
Ｈ≦−０．０２５Ｄ2 ＋１．１３Ｄ−７  −−−（３）
（式中のＤは、リムの呼び径（単位インチ））
【００１０】
又請求項３の発明では、前記環状基体は、エーテル系ポリウレタンスポンジからなること、又請求項４の発明では、前記環状基体は、継目のない環状をなすこと、又請求項５の発明では、前記環状基体は、長尺な棒状体の両端を接続した継目を有する環状をなすこと、又請求項６の発明では、前記環状基体は、前記内周面に両面テープを有することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の制音具は、叙上の如く構成しているため、スポンジ材の弾性によって、リムの内腔面上に弾性的にかつ容易に嵌着することができ、タイヤ又はリムとの接着作業を排除しうる。そのため、制音具の取付け作業効率を大巾に高めることができ、かつ接着剤の廃止に伴うコストダウンを達成しうる。又接着剤の劣化の影響がなく、接着剥がれ等による損傷を防止しうるなど制音具の耐久性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。
図１は、リム２と、このリム２に装着される空気入りタイヤ（以下、タイヤともいう）３との組立体（以下、単に組立体ということがある）Ａの断面図であり、本発明に係る制音具１は、前記組立体Ａのタイヤ内腔５内に装着される環状基体７として形成される。
【００１３】
前記タイヤ３は、チューブレスタイヤであって、路面に接地するトレッド部１２と、その両端から半径方向内方にのびる一対のサイドウォール部１３と、その半径方向内方端に位置するビード部１４とを具える。前記タイヤ内腔５を囲む内腔面５ｓのうち、タイヤ側の内腔面５ｓ１は、低空気透過性ゴムからなる所謂インナーライナゴムで形成され、これによって、タイヤ３はリム２とで気密なタイヤ内腔５を形成している。なお本例では、タイヤ３として、騒音低下が強く要求される乗用車用ラジアルタイヤを用いた場合を例示している。
【００１４】
又前記リム２は、前記ビード部１４が装着される環状のリム本体２ａと、このリム本体２ａを保持するディスク２ｂとを具える。前記リム本体２ａは、図３に拡大して示す如く、ビード部１４のビード底面１４ａが着座するリムベース２ａ１と、そのタイヤ軸方向外端から半径方向外方に立ち上がるリムフランジ２ａ２と、前記リムベース２ａ１のタイヤ軸方向内端間を継ぐウエル部２ａ３とを一体に具える。そして、このウエル部２ａ３の外周面により、前記内腔面５ｓのうちのリム側の内腔面５ｓ２を形成している。なお前記リム２として、正規リムが好適に採用できる。「正規リム」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リムであり、ＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば "Design Rim" 、ＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim"を意味する。
【００１５】
次に、前記環状基体７は、海綿状の多孔構造体であるスポンジ材からなり、リム２への装着により、前記リム側の内腔面５ｓ２とは接触しつつタイヤ周方向に一周する内周面７ｓを有する環状に形成される。
【００１６】
前記スポンジ材としては、例えばゴム、合成樹脂を発泡させ、連続気泡を有する所謂スポンジ、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ウエブ状のものを含む。又連続気泡のみならず、独立気泡を有するものも使用しうるが、吸音性の観点から連続気孔を有するものが好ましい。このようなスポンジ材は、防振性、吸音性が高いため、前記タイヤ内腔５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、制音しうる。
【００１７】
具体的には、前記スポンジ材として、例えばエーテル系ポリウレタンスポンジ、エステル系ポリウレタンスポンジ、ポリエチレンスポンジなどの合成樹脂スポンジ、クロロプレンゴムスポンジ（ＣＲスポンジ）、エチレンプロピレンゴムスポンジ（ＥＤＰＭスポンジ）、ニトリルゴムスポンジ（ＮＢＲスポンジ）などのゴムスポンジが好適に採用できる。特にエーテル系ポリウレタンスポンジを含むポリウレタン系、又はポリエチレン系等のスポンジは、制音性、軽量性，発泡の調節可能性、耐久性などの観点から好ましく用いうる。このようなエーテル系ポリウレタンスポンジとして、例えば、丸鈴株式会社製の品番Ｅ１６のものが挙げられる。
【００１８】
又前記スポンジ材では、その比重が０．００５〜０．０６０の範囲であることが必要であり、その下限値を０．０１０、さらには０．０１６以上とするのが好ましい。又上限値は０．０５０未満、さらには０．０３５未満であるのが好ましく、この上限値、下限値は自在に組合せ得る。前記比重が０．００５未満又は０．０６０を超えると、気孔比率などの点で空洞共鳴を抑える効果が低下する傾向がある。又このように低比重とすることにより、タイヤ重量およびタイヤバランスへの悪影響を低く抑ることができ、かつ空隙率を増して吸音性を高めうる。
【００１９】
次に、前記環状基体７では、自由状態（図４に示す）における内周面７ｓの直径Ｒが、図１、３に示すように、前記リム側の内腔面５ｓ２の直径Ｒｔに対して０．９〜１．１０倍の大きさに形成される。
【００２０】
なお前記内腔面５ｓ２の直径Ｒｔは、前記ウエル部２ａ３の外周形状のタイヤ軸方向への変化により異なるが、環状基体７は、通常、内腔面５ｓ２の最少径位置でタイヤ軸方向への移動が抑えられた安定状態で保持されることとなる。そのため、本明細書においては、前記リム側の内腔面５ｓ２の直径Ｒｔは、該内腔面５ｓ２の最少径部における直径を意味し、又前記環状基体７の内周面７ｓの直径Ｒは、該内周面７ｓの最少径部における直径を意味する。
【００２１】
ここで、前記環状基体７は、前記直径の比Ｒ／Ｒｔが０．９以上かつ１．００未満の範囲（０．９≦Ｒ／Ｒｔ＜１．０）では、前記内腔面５ｓ２とは圧接状態で嵌着される。そのため、始動停止を含む走行状態において、前記環状基体７の位置ズレを抑えることが可能となり、スポンジ材の欠け、摩耗などの損傷を確実に抑制できる。しかしその反面、前記嵌着の場合には、環状基体７をリム２に装着する際、リムフランジ２ａ２を乗り越えさせるために必要な環状基体７への引き伸しが大きくなる。そのため、装着作業性に不利であり、又装着時に環状基体７を傷つける恐れも生じる。このような観点から、前記比Ｒ／Ｒｔの下限値は、０．９以上であることが必要であり、好ましくは０．９３以上、さらに好ましくは０．９５以上である。
【００２２】
他方、環状基体７は、前記比Ｒ／Ｒｔが１．００以上かつ１．１０以下の範囲（１．０≦Ｒ／Ｒｔ≦１．１０）では、前記内腔面５ｓ２とは非圧接の接触状態で遊挿される。このとき環状基体７は、前記ウエル部２ａ３の側壁間でタイヤ軸方向の位置ズレが拘束される。しかも前記比Ｒ／Ｒｔが１．１０以下の範囲では、前記内腔面５ｓ２と内周面７ｓとの接触面積が大きく確保されるため、周方向の位置ズレが抑制されるとともに、環状基体７のたるみ部分が回転によってタイヤ側の内腔面５ｓ１と接触するのを防止できる。このように、前記遊挿の場合には、リム側の内腔面５ｓ２との擦れにはやや不利であるものの、リム側内腔面５ｓ２の摩擦係数が充分に低く、かつ位置ズレ量も低く抑えられるため、リム側の内腔面５ｓ２との擦れによる損傷は抑制される。又摩擦係数が大なタイヤ側の内腔面５ｓ１とは、接触自体を防止しうるため損傷を回避しうるのである。このような観点から、前記比Ｒ／Ｒｔの上限値は、１．１０以下であることが必要であり、好ましくは１．０５以下である。なおこの上限値、下限値は自在に組合せ得る。
【００２３】
又前記環状基体７は、ウエル部２ａ３に填め込むだけで、接着剤などの固着手段を用いることなく確実にリムの装着できる。従って、環状基体７の取付け作業が簡単となり、熟練を必要としない上、作業能率がアップし、しかも接着剤についての管理、作業を省くことができ品質、性能の安定にもつながる。
【００２４】
又前記環状基体７では、前記自由状態において、図４に示す如く、内周面７ｓから外周端７ｂまでの高さＨは、０．５〜６．０ｃｍの範囲であり、０．５ｃｍ未満では、空洞共鳴音の低減効果が過少となり、逆に６．０ｃｍを超えると、リム組時にビード部１４と干渉して、スポンジが破損する恐れがある。従って、前記高さＨの下限値は、１．５ｃｍ以上、さらには２．０ｃｍ以上であるのが好ましく、又その上限値は、５．０ｃｍ以下、さらに好ましくは３．５ｃｍ以下であるのが好ましい。なおこの上限値、下限値は自在に組合せ得る。
【００２５】
又前記環状基体７では、前記自由状態において、タイヤ軸を含む子午断面における断面積Ｓは、１〜６０ｃｍ2   の範囲であり、１ｃｍ2   未満では、タイヤ内腔５内での空洞共鳴の音エネルギーを吸収する効果が不足して、タイヤ振動の抑制効果が低下する傾向となる。又断面積Ｓが６０ｃｍ2   を超えると、タイヤ重量およびタイヤの重量バランスに影響を与える恐れがある。従って、前記断面積Ｓの下限値は、３ｃｍ2   以上、さらには１０ｃｍ2   以上であるのが好ましく、又その上限値は、４０ｃｍ2 以下、さらには３０ｃｍ2   以下であるのが好ましい。なおこの上限値、下限値は自在に組合せ得る。
【００２６】
又前記環状基体７では、前記自由状態において、タイヤ軸方向の前記内周面７ｓでの巾Ｗは、１〜１８ｃｍの範囲であり、前記巾Ｗが１ｃｍ未満では、前記した断面積Ｓに関連して、制音具１の取付け時において半径方向に形状を保持することが困難となり、倒れにより制音性の低下を招く傾向となる。又巾Ｗが１８ｃｍを超えると、環状基体７が薄肉化して、制音効果、耐久性を低下させる。従って、前記巾Ｗの下限値は、２ｃｍ以上、さらには２．５ｃｍ以上であるのが好ましく、又その上限値は１４ｃｍ以下、さらには１０ｃｍ以下であるのが好ましい。なおこの上限値、下限値は自在に組合せ得る。
【００２７】
ここで本発明者は、環状基体７の前記直径Ｒ（単位：ｃｍ）、巾Ｗ（単位：ｃｍ）、及び高さＨ（単位：ｃｍ）について、リム２に無理なく装着でき、かつ位置ズレなどを招くことなく安定して保持させるために、リム２との相関を求めた。その結果を図５〜７に示す。リム２として、乗用車用タイヤに一般的に用いられる深底リムを使用した。
【００２８】
図５は、環状基体７の前記直径Ｒを２５〜６０ｃｍの範囲で、かつリム２の呼び径Ｄを１０〜２２インチの範囲でそれぞれ変化させて行った、環状基体７の装着テストのデータを解析した結果である。そしてその解析結果から、環状基体７は、次式（１）を充足する範囲領域、図５においては斜線部の領域αにおいて、リム２に無理なく装着でき、かつ位置ズレなく安定して保持しうることが判明した。
２．２６Ｄ−２≦Ｒ≦２．２６Ｄ＋３    −−−（１）
【００２９】
又図６は、環状基体７の前記巾Ｗを４．５〜１０．５ｃｍの範囲で、かつリム２の呼び径Ｄを１０〜２２インチの範囲でそれぞれ変化させて行った、環状基体７の装着テストのデータを解析した結果である。そしてその解析結果から、環状基体７は、次式（２）を充足する範囲領域、図６においては斜線部の領域βにおいて、リム２に無理なく装着でき、かつ位置ズレなく安定して保持しうることが判明した。
Ｗ≦０．５Ｄ−０．５                  −−−（２）
【００３０】
又図７は、環状基体７の前記高さＨを１．５〜５．５ｃｍの範囲で、かつリム２の呼び径Ｄを１０〜２２インチの範囲でそれぞれ変化させて行った、環状基体７の装着テストのデータを解析した結果である。そしてその解析結果から、環状基体７は、次式（３）を充足する範囲領域、図７においては斜線部の領域γにおいて、リム２に無理なく装着でき、かつ位置ズレなく安定して保持しうることが判明した。
Ｈ≦−０．０２５Ｄ2   ＋１．１３Ｄ−７  −−−（３）
従って、前記環状基体７では、リム２への装着を容易としかつ位置ズレなく安定して保持させるために、前記式（１）〜（３）をそれぞれ充足させることが好ましい。
【００３１】
次に本例では、環状基体７として、その断面形状が、図４に示すように、前記内周面７ｓから外周端７ｂに向かってタイヤ軸方向の巾を漸減させた台形形状をなす場合を例示している。このように内周面７ｓでの断面巾Ｗが大で外周端７ｂ側の巾を小さくすることにより、環状基体７が内腔面５ｓ２に対し安定して圧接支持されるため、高速走行でも位置ズレを起こすことがなく、空洞共鳴抑制効果を持続できる。又内周面７ｓから外周端７ｂに向かって巾を一定とするなど種々な形状をなしうるが、三角状など、外周端７ｂを先鋭とするのは、制音効果を低下するため好ましくない。
【００３２】
又前記環状基体７では、その内周面７ｓをタイヤ軸と平行な平滑面とするのが、汎用性、即ち種々な品種のリムへの取付け性の観点から好ましいが、より安定した着座のために、内周面７ｓを内腔面５ｓ２の輪郭形状に合わせたプロファイルで形成するのも好ましい。
【００３３】
又なお前記環状基体７では、その内周面７ｓの少なくとも一部に両面テープを添着しておくこともできる。これにより、リム２への装着に際して環状基体７の位置決めが容易に行えるとともに、環状基体７の位置ズレ防止の信頼性が更に高められる点で好ましい。なお前記両面テープは、１箇所のみ設けるのが好ましいが、周方向に間隔を隔て複数箇所設けても良い。
【００３４】
又前記環状基体７は、周方向に継目のない環状のスポンジ体として形成することができる。しかし、例えば長尺な棒状のスポンジ体（棒状体）を用い、その両端を両面テープや接着材などで接続することで、周方向に継目を有する環状に形成しても良い。
【００３５】
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。
【実施例】
【００３６】
リムサイズが１５×６の深底リム用の制音具を表１の仕様で試作するとともに、この制音具をタイヤ（１９５／６５Ｒ１５）とリムの組立体に装着して、ドラム耐久試験および実車走行によるロードノイズ試験を行った。
【００３７】
（１）ドラム耐久試験；
ドラム径１．７ｍの走行試験機を用い、内圧（２００ｋＰａ）、荷重（６．５ｋＮ；ＪＡＴＭＡが規定する最大荷重１．２倍）、速度（１６０ｋｍ／ｈ）の条件にで走行試験を行い、１０分走行後の摩耗量を測定した。
【００３８】
（２）ロードノイズ試験；
前記ドラム耐久試験に使用したのと同じタイヤとリムの組立体を、車両（２０００ｃｃ、ＦＦ国産車）の全輪装着し、ロードノイズ計測路（アスファルト粗面路）を時速６０ｋｍ／ｈで走行したときの、運転席窓側耳位置における車内音を測定し、挟帯域２４０Ｈｚ付近の気柱共鳴音のピーク値の音圧レベルを測定した。制音性については、制音具を装着しない比較例１を１００とし、摩耗量については比較例２を、装着の容易さについては比較例３を１００として評価した。いずれも数値が大であるほど優れていることを示す。
【００３９】
【表１】
2006021723.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の制音具が組立体に取り付けられた一形態を例示する断面図である。
【図２】そのタイヤ赤道に沿った周方向の断面図である。
【図３】本発明の制音具の一実施の形態を、リム本体とともに拡大して示す断面図である。
【図４】制音具の自由状態を示す断面図である。
【図５】直径Ｒとリムの呼び径Ｄとの関係を示すグラフである。
【図６】断面巾Ｗとリムの呼び径Ｄとの関係を示すグラフである。
【図７】断面高さＨとリムの呼び径Ｄとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４１】
１      制音具
２      リム
３      空気入りタイヤ
５      タイヤ内腔
５ｓ２  リム側の内腔面
７      環状基体
７ｓ    内周面
【図１】
2006021723.tif 000004
【図２】
2006021723.tif 000005
【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】
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