(57)【要約】      （修正有）【課題】車両タイヤ内の音響衝撃波を消散する。【解決手段】車両タイヤ内の音響衝撃波を消散するシステムは、ホイール１４０とタイヤ１６０によって画定される内部空気室を作り出すように、その上にタイヤを組み付けられるホイールを含む。流れ抵抗バリア１１０，１２０は、ホイールまたはタイヤに結合され、内部空気室内に空気キャビティ１７０を画定する。バリアは、バリアを通過する音響衝撃波に対して音響抵抗をもたらす材料を含む。バリアによって画定される空気キャビティは、キャビティ内の空気が、バリアを通過して空気キャビティに入る衝撃波の進行に対して比較的小さなインピーダンスを提供するような容積を持つ。バリアは、衝撃波によって変位させられると摩擦熱を発生させることもでき、それによって衝撃波のエネルギーを熱に変換して、衝撃波に付随した騒音を低減する。【選択図】図１Ｂ
2011006063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響衝撃波を消散するシステムであって、
ホイール上に組み付けられるタイヤであって、ホイールと前記タイヤによって画定される内部空気室を作り出すようなタイヤを備え、
内部空気室内に配設され、内部空気室内にあって空気キャビティの境界を画定するような流れ抵抗バリアを備え、
前記流れ抵抗バリアが、前記流れ抵抗バリアを通過する音響衝撃波に対して音響抵抗をもたらす材料を含み、
前記流れ抵抗バリアによって画定される空気キャビティは、空気キャビティ内の空気が、衝撃波が前記流れ抵抗バリアを通過して空気キャビティに入ることを許容するような容積を有する、音響衝撃波を消散するシステム。
【請求項２】
遠心力が、前記流れ抵抗バリアを前記ホイールの周囲に起き上がらせて空気キャビティを作り出す、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記流れ抵抗バリアが、それを通過する音響衝撃波によって変位させられるときに摩擦熱を生じ、
それによって音響衝撃波によって引き起こされる騒音を低減するように音響衝撃波のエネルギーを熱に変換する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
タイヤに組み付けられることにより前記流れ抵抗バリアが内部空気室内に配設される、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記流れ抵抗バリアが、音響衝撃波を消散するシステムの共鳴周波数を変える制動要素を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記流れ抵抗バリアが、流れ抵抗材料の連続した層を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記流れ抵抗バリアが、内部空気室内に連続的に配設された複数の重なり合う要素を備え、前記重なり合う要素それぞれが、前記重なり合う要素の隣接する要素の一端と重なり合う、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記流れ抵抗バリアが、内部空気室内に連続的に配設された複数の要素を備え、前記複数の要素が、１つおきに前記複数の要素の隣接する要素によってその一方の端部で重なり合い、前記複数の要素の隣接する別の要素によってそのもう一方の端部で重なり合う、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記流れ抵抗バリアが、内部空気室内に連続的に配設された複数のインターロッキング要素を備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記インターロッキング要素それぞれが、２つの流れ抵抗材料の構成要素を備え、第１の構成要素が、第２の構成要素よりも長く、前記インターロッキング要素が、内部空気室内に連続的に配設され、前記要素それぞれの長い構成要素が、前記要素の隣接する要素の長い構成要素と短い構成要素との間に配設される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記流れ抵抗バリアが、内部空気室内に複数の空気キャビティを画定し、前記流れ抵抗バリアが、流れ抵抗バリアを通過して各空気キャビティに入る音響衝撃波に対して音響抵抗をもたらし、
各空気キャビティが、それぞれの空気キャビティ内の空気が、前記流れ抵抗バリアを通過してそれぞれの空気キャビティに入る音響衝撃波の進行を許容するような容積を持つ、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記流れ抵抗バリアが、前記ホイールの周囲に配設された少なくとも１つの管状流れ抵抗バリアを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記流れ抵抗バリアが、前記ホイールの周囲に配設された複数の管状流れ抵抗バリアを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
タイヤが組み付けられるホイールをさらに備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
音響衝撃波を消散するシステムであって、
タイヤとホイールによって画定される内部空気室を作り出すために、ホイールに組み付けられることができるタイヤと、
前記タイヤと結合され、かつ内部空気室内に空気キャビティの境界を画定する流れ抵抗バリアとを備え、前記流れ抵抗バリアは、前記流れ抵抗バリアを通過する音響衝撃波に対して音響抵抗をもたらす材料を含み、
前記流れ抵抗バリアによって画定される空気キャビティは、空気キャビティ内の空気が、衝撃波が前記流れ抵抗バリアを通過して空気キャビティに入ることを許容するような容積を持つ、音響衝撃波を消散するシステム。
【請求項１６】
ホイールをさらに備え、前記タイヤが前記ホイールに組み付けられる、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
音響衝撃波を消散する装置であって、
ホイールに組み付けられたタイヤによって作り出される内部空気室内に空気キャビティの境界を画定する流れ抵抗バリアを備え、前記流れ抵抗バリアが、流れ抵抗バリアを通過する音響衝撃波に対して音響抵抗をもたらす材料を含み、
前記流れ抵抗バリアによって画定される空気キャビティは、空気キャビティ内の空気が、衝撃波が前記流れ抵抗バリアを通過して空気キャビティに入ることを許容するような容積を持つ、音響衝撃波を消散する装置。
【請求項１８】
ホイールをさらに備え、前記流れ抵抗バリアが、前記ホイールに取り付けられる、請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
タイヤをさらに備え、前記流れ抵抗バリアが、前記タイヤに取り付けられる、請求項１７に記載の装置。
【請求項２０】
ホイールとタイヤをさらに備え、前記流れ抵抗バリアが、前記ホイールおよび前記タイヤの一方に取り付けられる、請求項１７に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本特許出願は、２００５年６月２４日出願の「タイヤおよびホイールの騒音を吸収する装置およびシステム」と題された、米国仮特許出願第６０／６９４０１８号に対する優先権を、３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．セクション１１９に基づいて主張する。上に特定する優先出願の開示の一切は、参照によって全面的に本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、一般にタイヤおよびホイールに起因する車両騒音を低減することに関する。詳細には、本発明は、タイヤおよびタイヤが組み付けられるホイールによって作り出される内部空気室内に配設される減音装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
自動車のタイヤは、路面に接触するときに、大きな騒音を発生する。一部の車両においては、２５ｍｐｈを超える速度では、タイヤ騒音は、自動車のその他の騒音源すべてを合わせたよりも大きくなる可能性がある。そのため、自動車およびタイヤの製造者は、毎年、タイヤ騒音を低減するための研究開発に膨大な資源を注ぎ込んでいる。
【０００４】
タイヤ騒音は、数多くの源から生じる。例えば、タイヤ騒音は、（１）タイヤと路面の接触によってもたらされるタイヤの変形による、タイヤの内部空気室の加振によって発生する低周波数の衝撃波、（２）道路と接触したときのタイヤのたわみによってもたらされる空気室の加振による、低周波数のタイヤ構造のうなり音、（３）トレッドと路面との間に一時的に閉じ込められる空気によって生じる、高周波数のトレッド外側の空気圧縮、および（４）タイヤと路面との間の摩擦による、高周波数の接触こすれ合いによって発生する。
【０００５】
トレッドの空気圧縮騒音の一部は、避けることのできないものである。例えば、トレッドの空気圧縮は、道路との接触時に水と空気を圧縮し、次にトレッドが離れるときにその混合物を膨張させることによって、トレッドの接触面から水を排除する作用を果たす。さらに、タイヤの接地は、路面との間で摩擦および騒音を生じる有限のものである以上、接触こすれ合い騒音の一部も、避けることのできないものである。
【０００６】
タイヤの変形による衝撃波エネルギーは、トレッドの接触面から、タイヤおよびタイヤが取り付けられているホイールによって形成されるタイヤ内部の空気室に伝達される。タイヤ内部の空気室に伝達されたエネルギーは、タイヤのうなり音およびホイールへの騒音の結合によってのみ消散される。こうしたタイヤのうなり音および騒音結合には、タイヤ騒音の全体量の相当部分が含まれる。
【０００７】
タイヤ騒音低減のための従来の方法には、いくつかの欠陥がある。とりわけ、それらの方法は、タイヤ騒音を発生させる衝撃波に付随した低周波数エネルギー（例えば、８００Ｈｚ未満）を効果的に吸収しない。タイヤは、かなりの低周波数エネルギーを発生させるため、効果的なタイヤ騒音吸収装置は、そうした低周波数エネルギーによって発生する騒音を低減するものであるべきである。しかし、従来の方法では、そのような騒音が十分に低減されない。また、低周波数騒音は、トレッドの空気圧縮およびタイヤのこすれ合いによって生じる知覚される高周波数騒音を増大させる。そのため、従来の方法は、低周波数エネルギー騒音を低減することができないために、知覚される高周波数タイヤ騒音を低減することができない。その他の欠陥としては、従来の方法を用いる場合のホイールへのタイヤの組み付けが困難であること、車両の動作中に従来の方法が故障した場合に、損傷の可能性があること、従来の方法の効率が悪いことが挙げられる。
【０００８】
低周波数騒音を吸収するための従来の方法は存在する。しかし、そうした従来の方法は、タイヤ空気室のような小さな内部空気室に対しては実用的でない。そうした低周波数騒音吸収のための従来の方法は、タイヤ空気室には大きすぎ、タイヤを膨らませる妨げになり、効果的でなく、かつ／またはタイヤと組み合わせて使用したときに、安全上の問題を生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０１−１１５７０４号公報
【特許文献２】特開２００４−０８２９４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そのため、当技術においては、タイヤおよびタイヤを組み付けるホイールによって、またはそれらの内部で発生する騒音の低減に対する必要性が存在する。詳細には、当技術においては、タイヤの内部空気室内におけるエネルギーの吸収または低減による、タイヤ騒音低減に対する必要性が存在する。より詳細には、タイヤの空気室のような小さな内部空気室内で機能して、低周波数エネルギーを吸収または低減することができるタイヤ騒音吸収／低減装置に対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
タイヤ騒音低減のための装置は、タイヤ騒音を発生させる低周波数エネルギーを吸収し、低減することができる。この装置は、空気流抵抗バリアを持つ容器の加圧と減圧を交互に行うことによって、音響衝撃波を吸収することができる。空気流抵抗バリアは、容器に出入りする圧力流を減衰することによって、そのバリアを通過する衝撃波を減衰する。さらに、容器の流れ抵抗要素の摩擦は、音のエネルギーを熱に変換し、それによって音を減衰する。さらに、ハイブリッド装置は、空気流抵抗キャビティの吸収体の要素、および摩擦吸収体の要素を有することができる。
【００１２】
１つの態様では、タイヤ騒音吸収装置は、各層に複数の開口を持つ空気流抵抗材料の複数の層を備えることができる。複数の層は、層の開口を、隣接する層の重なり合う部分に関してずらして組み立てられることができる。ずらされた開口は、タイヤが停止しかつ層がたるんでいるときに、空気が層を通り、それによってタイヤが完全に膨らむことを可能にする。重なり合う層は、ホイールに結合されるか、または直接タイヤに結合されることによって、重なり合う要素のループを形成することができる。自動車が動き始め、タイヤが回転し出すと、遠心力が、開口の空気通路を密封し、かつホイールと布地層との間に空気流抵抗キャビティを形成するように、重なり合う層を外にかつともに押しやる。詳細には、内側の層は、外に押しやられて外側の層に押し付けられ、内側の層の開口は、外側の層によって密封され、かつ外側の層の開口は、内側の層によって密封される。層は、層のタイヤ側（外側）と層のホイール側（内側）との間の空気の流れを制限し、それによって、空気が層を通り抜けるときの低周波数エネルギー騒音を吸収する。
【００１３】
さらに別の実施形態では、層は、互いに摺動することができ、低周波数衝撃波によって変位されたときに摩擦を生じる。結果として生じる摩擦は、摩擦で生じる熱によってその種の衝撃波を消散させることで、低周波数エネルギー騒音をさらに吸収することができる。
【００１４】
低周波数エネルギーの吸収を増大させることは、トレッドのデザインやタイヤの接地性を損なうことなしに、知覚される高周波数タイヤ騒音を低減することもできる。その構造は、既存のタイヤに容易に適合できるものであり、既存のホイールに、またはタイヤに、製造工程中に、または製造工程の後で組み付けられることができる。
【００１５】
その他の態様は、装置をホイールまたはタイヤに取り付ける位置および結合手段の変形を含む。例えば、装置は、ホイール上の中心に当たる位置で結合されることができ、または様々な形状の流れ抵抗キャビティを提供する様々な輪郭で結合されることができる。さらに別の態様には、流れ抵抗キャビティを作り出すために、重なり合うまたはインターロッキング端部を持つ複数の要素を含む。それらの要素は、遠心力によって外に押しやられ、重なり合うまたはインターロッキング部分が、空気の流れに抵抗する装置を作り出すようにともに動くときにキャビティを作り出す。さらに、重なり合った部分は、衝撃波によって変位されたときに摩擦を生じ、それによってさらに低周波数騒音を吸収することができる。さらに他の態様は、ホイールまたはタイヤの周囲に２つ以上の流れ抵抗要素を積層することによって、複数の流れ抵抗空気キャビティを作り出すことを含む。こうした複数の流れ抵抗空気キャビティは、衝撃波を吸収することができ、騒音低減を改善することができる。さらに別の態様は、ホイールまたはタイヤ上に配設され、それによって単一の流れ抵抗キャビティを作り出す、管状、三日月形の、または湾曲した要素を含む。こうした管状の要素は、ホイールの周囲に複数の流れ抵抗キャビティを作り出すために複数の部分で使用されることもできる。
【００１６】
上に説明した装置は、様々な方法でホイールまたはタイヤに結合されることができる。例えば、流れ抵抗キャビティを作り出す要素は、ホイールもしくはタイヤの溝もしくはフランジにクリンプされることによって、またはホイールもしくはタイヤに溶接され、成形され、もしくは織られることによって、接着剤またはクランプによってホイールもしくはタイヤに結合されることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１Ａ】例示的実施形態によるタイヤ用にホイールに配設された流れ抵抗バリアを備える、タイヤ騒音吸収システムを示した斜視図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示された例示的システムの断面図である。
【図２】例示的実施形態による図１Ａおよび図１Ｂに示されたタイヤ騒音吸収システムの層の特徴を示した図である。
【図３Ａ】別の例示的実施形態によるタイヤ用にホイールに配設された流れ抵抗バリアを備える、タイヤ騒音吸収システムを示した斜視図である。
【図３Ｂ】図３Ａに示された例示的システムの断面図である。
【図４Ａ】さらに別の例示的実施形態によるタイヤ用にホイールに配設された流れ抵抗バリアを備える、タイヤ騒音吸収システムを示した斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示された例示的システムの断面図である。
【図５】例示的実施形態による流れ抵抗バリアを作り出す複数の要素を備える、タイヤ騒音吸収システムを示した斜視図である。
【図６Ａ】別の例示的実施形態による流れ抵抗バリアを作り出す複数の要素を備える、タイヤ騒音吸収システムの一部を示した斜視図である。
【図６Ｂ】図６Ａに示された例示的システムの側面図である。
【図７】例示的実施形態によるホイールに結合された不連続な要素を備える、タイヤ騒音吸収システムを示した斜視図である。
【図８Ａ】例示的実施形態による流れ抵抗バリアを作り出す複数の要素を備える、タイヤ騒音吸収システムの斜視図である。
【図８Ｂ】図８Ａに示された例示的システムの断面図である。
【図９Ａ】例示的実施形態による複数の流れ抵抗バリアを作り出す２つ以上の要素を備える、タイヤ騒音吸収システムを示した斜視図である。
【図９Ｂ】図９Ａに示された例示的システムの断面図である。
【図１０】別の例示的実施形態による管状の空気流抵抗バリアを備える、タイヤ騒音吸収システムを示した斜視図である。
【図１１】例示的実施形態による連続的な流れ抵抗バリアを備える、タイヤ騒音吸収システムを示した斜視図である。
【図１２】例示的実施形態による複数の管状の空気流抵抗バリアを備える、タイヤ騒音吸収システムを示した斜視図である。
【図１３】例示的実施形態による図１Ａから図１２および図１４に示された任意の実施形態で使用することが可能な、代表的な要素を示した斜視図である。
【図１４】例示的実施形態によるホイールに組み付けられたタイヤに結合された流れ抵抗バリアを備える、タイヤ騒音吸収システムの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１Ａから図１３までを参照しながら、いくつかの例示的実施形態について以下に説明する。図中、同じ参照符号は同様の要素を表す。
【００１９】
図１Ａは、例示的実施形態によるタイヤ１６０用にホイール１４０に配設された流れ抵抗バリアを備える、タイヤ騒音吸収システム１００を示す斜視図である。図１Ｂは、図１Ａに示された例示的システム１００の断面図である。図１Ａおよび図１Ｂに示すように、システム１００は、音響流れ抵抗バリアを形成する材料の複数の重なり合う層１１０、１２０を備える。層１１０は、ホイール１４０に関して外側の層を備え、層１２０は、ホイール１４０に関して内側の層を備える。重なり合う層１１０、１２０は、それぞれの縁部に沿って位置１５０でホイール１４０に結合され、重なり合う材料のループを形成する。換言すれば、層１１０、１２０は、ホイール１４０の周囲に巻き付けられ、位置１５０でホイール１４０の両側に結合される。位置１５０は、流れ抵抗バリアをホイール１４０に結合するのに適切なホイール１４０の任意の位置を指す。あるいは、層１１０、１２０は、それら層１１０、１２０が、流れ抵抗バリアのための重なり合う吸収要素のループを形成するように同様に、タイヤ１６０に直接結合されることもできる（以降議論される図１４を参照のこと）。
【００２０】
図１Ａおよび図１Ｂに示した例示的実施形態では、層１１０、１２０の両縁部は、遠心力によって層１１０、１２０が外に押しやられることで、層１１０、１２０によって画定される流れ抵抗バリアが作り出されるのに十分なたるみを有して、ホイール１４０の相対する側に取り付けられる。流れ抵抗バリアは、タイヤ１６０とホイール１４０によって画定されるタイヤの内部空気室に、内部空気キャビティ１７０を画定する。それによって、流れ抵抗バリアは、タイヤの内部空気室を、内部空気キャビティ１７０と外部空気キャビティ１８０とに分ける。層１１０、１２０は、外部空気キャビティ１８０と内部空気キャビティ１７０との間の空気の流れに抵抗するので、層１１０、１２０によって画定されるバリアは、流れ抵抗を有する。例示的実施形態では、内部空気キャビティの容積は、タイヤの内部空気室の全容積の約８％から約４０％の範囲の容積を持つことができる。キャビティ容積は、その他のものであってよい。内部空気キャビティ１７０の容積は、その中の空気が、外部空気キャビティ１８０から層１１０、１２０を通して内部空気キャビティ１７０に至る音響衝撃波の流れに対してほとんど抵抗をもたらさないような大きさとすることができる。
【００２１】
そのため、バリアは、通過する音響衝撃波に対して音響抵抗をもたらす材料を含む。バリアによって画定される内部空気キャビティ１７０は、内部空気キャビティ１７０内の空気が、バリアを通過して内部空気キャビティ１７０に入る衝撃波の進行に対して比較的小さなインピーダンスを提供するような容積を持つ。動作時には、タイヤが道路上を走行するにつれて、外部空気キャビティ１７０に音響衝撃波が発生する。音響衝撃波は、内部空気キャビティ１７０に向けて進み、層１１０、１２０によって画定される流れ抵抗バリアに遭遇する。音響衝撃波がバリアを通過する際、バリアは、バリアの音響インピーダンスによって、衝撃波からエネルギーを吸収する。内部空気キャビティ１７０内の空気は、最初、バリアを通過して内部空気キャビティ１７０に入る衝撃波の進行に対して比較的小さなインピーダンスを供する。衝撃波が、引き続きバリアを通過して内部空気キャビティ１７０に入るにつれて、内部空気キャビティ１７０は、外部空気キャビティと比べて圧力がかかった状態となる。その時点で、内部空気キャビティ１７０内の空気は、バリアを通過して内部空気キャビティ１７０に入る衝撃波の進行を妨害することができる。内部空気キャビティの圧力が、外部空気キャビティの圧力よりも大きくなると、内部空気キャビティ１７０は、内部空気キャビティ１７０から外部空気キャビティ１８０に空気が流れ出すのにつれて圧力を減じる。この過程は、タイヤが動いている間、続く。さらに、流れ抵抗バリアを通過してホイール１４０に反射した音響衝撃波は、再び流れ抵抗バリアを通過して外部空気キャビティ１８０に向かう。流れ抵抗バリアは、この過程で音響衝撃波からさらにエネルギーを吸収し、それに付随する雑音をさらに低減する。バリアは、以降でさらに詳しく議論するように、こうした衝撃波からのエネルギーを摩擦熱に変換することによって、音響衝撃波に付随する雑音を低減することもできる。
【００２２】
層１１０、１２０は、外部空気キャビティ１８０と内部空気キャビティ１７０との間の空気の流れを制限するが、阻止するわけではない。そのため、層１１０、１２０は、それを通過する音響衝撃波の流れに抵抗することで、音響インピーダンスをもたらす。例示的実施形態では、層１１０、１２０は、柔軟な布地を含むことができる。例えば、層１１０、１２０は、ケブラー、綿、スペクトラ、絹、繊維ガラス、またはその他の適切な材料を含むことができる。そうした適切な材料には、当該材料の織地または構造の空間密度に基づき、材料を通過する空気の流れを制限する織地または構造が一般に含まれる。
【００２３】
例示的実施形態では、層１１０、１２０は、閉じたタイヤ空気キャビティ内の共鳴エネルギーを基準にして、キャビティ飽和時のキャビティ充填で約１０％から約５０％の範囲の空隙率の織地を持つ材料を含むことができる。「キャビティ飽和時のキャビティ充填」は、層１１０、１２０によって形成される流れ抵抗バリアを通過する音響衝撃波による、内部空気キャビティ１７０の加圧に必要な時間の長さを表す。内部空気キャビティ１７０の充填または抜き取りに要する時間は、システム１００の低周波数吸収の限度を決定する。空隙率は、その他のものであってよい。例えば、内部空気キャビティ１７０の加圧に適した代替空隙率は、低周波数で約１０％から約７５％である。より低い周波数での流れ抵抗吸収体の性能は、内部空気キャビティ１７０の大きさ、および層１１０、１２０によって作り出される流れ抵抗バリアの抵抗の効率に応じる。流れ抵抗は、層１１０、１２０の材料の空隙率に応じる。キャビティが、流れ抵抗バリアを通過してくる音響衝撃波による空気で満たされると、圧力抵抗キャビティ吸収体は、より低い周波数限度に到達することができる。低周波数限度は、内部空気キャビティ１７０の充填または抜き取りに要する時間に基づいて規定される。内部空気キャビティ１７０が大きいほど、周波数限度は低くなる。例示的実施形態では、流れ抵抗バリアの音響抵抗と内部空気キャビティ１７０の大きさは、音響波を、それに付随する騒音を低減するのに十分な速さでバリアを通過させることができる一方、内部空気キャビティ１７０が完全に加圧されるのに十分な緩慢さでバリアを通過させる。内部空気キャビティ１７０は、音響波によって発生する圧力と同じ圧力に達したときに、完全に加圧される。システム１００のエネルギー吸収体は、加圧された空気室（すなわち、タイヤの内部空気室）に配設されるため、システム１００は、通常の大気圧下で必要とされるよりも小さな空気キャビティを備えることができる。
【００２４】
図１Ａおよび図１Ｂに示された例示的実施形態では、隙間１３０は、層１１０、１２０に形成されたスリットを含む。それぞれの層１１０、１２０の隙間１３０は、隣接する層１１０、１２０の開口が、重なり合うことのないようにずらされている。ホイール１４０が停止状態にあるとき、層１１０、１２０は、たるんでいる。その状態では、隙間１３０は、空気を通過させることができ、それによってタイヤの内部空気室を完全に膨張させることが可能である。完全な膨張とは、タイヤと層１１０、１２０との間の外部空気キャビティ１８０、および層１１０、１２０とホイール１４０との間の内部空気キャビティ１７０の膨張を意味する。隙間１３０は、層１１０、１２０がホイール１４０に適合すること、およびタイヤの膨張のために空気が層１１０、１２０の間を通り抜けることを可能とする、あらゆる適切な幾何学形状を有することができる。
【００２５】
例示的実施形態では、層１１０、１２０は、接着剤を用いて位置１５０でホイール１４０に直接結合されることができる。例えば、接着剤は、エポキシ、または層１１０、１２０をホイール１４０に取り付けるのに適切なその他のあらゆる接着剤を含むことができる。接着剤は、層１１０、１２０をホイール１４０に接着させ、ホイール１４０の回転によって発生する遠心力およびタイヤの内部空気室内に発生する熱に耐える特定の用途に基づいて選定されることができる。
【００２６】
別の例示的実施形態では、他の適切な方法を用いて、層１１０、１２０をホイール１４０に結合させることができる。例えば、層１１０、１２０は、ホイール１４０に取り付けられるか、または成形された溝（図示しない）またはフランジ（図示しない）にクリンプされることができる。あるいは、層１１０、１２０は、層１１０、１２０の縁部に沿って金属フランジ（図示しない）を備えることができ、そのフランジは、ホイール１４０の周囲に溶接されるか、またはその他結合されることができる。
【００２７】
図１Ａおよび図１Ｂに図示するように、システム１００は、２つの層１１０、１２０を備えることができる。しかし、別の例示的実施形態では、追加の層を使用することができる。例えば、システム１００は、３つまたはそれ以上の層を備えることができる。これらの層は、隣接する層間の隙間１３０がずらされ、重なり合わないように組み立てられることができる。
【００２８】
図２は、例示的実施形態による図１Ａおよび図１Ｂに示されたタイヤ騒音吸収システム１００の層１１０、１２０の特徴を示したものである。ここに示すように、システム１００の層１１０、１２０は、それぞれの層に複数の隙間１３０を持つ平らな材料の連続した層を備える。例示的実施形態では、開口は約１インチ（約２．５ｃｍ）から約５インチ（約１３ｃｍ）までの範囲の間隔をあけることができる。開口の間隔は、その他の間隔であってよい。連続した層は、図１Ａおよび図１Ｂに示すようにホイール１４０の周囲に巻いて取り付けられることができる。
【００２９】
別の例示的実施形態（図１Ａ、図１Ｂ、図２、および図１４には図示しない）では、それぞれの層１１０、１２０は、互いに隣接して配設され、重なり合うことによって隙間１３０を形成する複数の材料の帯を備えることができる。この例示的実施形態では、帯は、約１インチ（約２．５ｃｍ）から約５インチ（約１３ｃｍ）までの範囲の幅を持つことができる。帯の幅はその他であってよい。この実施形態では、材料の帯は、２つの輪に組み立てられ、ホイール１４０の周囲に巻いて取り付けられることができる。あるいは、材料の帯は、所望の構成でホイール１４０に個々に取り付けられることができる。
【００３０】
別の例示的実施形態（図１Ａ、図１Ｂ、図２、および図１４には図示しない）では、材料の個別の帯は、片方または両方の縁で先細りにされることができる。ホイール１４０への取り付け箇所で材料の帯を先細りにすることで、帯の重なり合いをより完全なものとすることが可能となる。また、材料の帯を先細りにすることで、帯を２つの異なる直径のホイール１４０に取り付けることが可能となり、それによって、帯を異なる直径の異なるホイール１４０に合わせることが可能となる。さらに、帯の縁部を先細りにすることで、キャビティの形状を他の適切な形状に形成することが可能となる。例示的実施形態では、キャビティの形状は、円錐台を含むことができる。
【００３１】
層１１０、１２０の長さは、位置１５０に沿うホイール１４０の円周に等しい。別の例示的実施形態では、層１１０、１２０の長さは、層１１０、１２０をホイール１４０に結合するときに、層１１０、１２０の両端を重ね合わせるために、ホイール１４０の円周より長くすることができる。
【００３２】
図１Ａに示すように、層１１０、１２０は、ホイール１４０が停止状態にあるときは、ホイール１４０に近いところで潰れて（たるんで）いる。タイヤの回転は、層１１０、１２０をホイール１４０の中心から外側に引っ張ることによって、層１１０、１２０を膨張／起立させる。ホイール１４０が取り付けられた自動車が、動き出し、ホイール１４０が回転し始めると、遠心力が、層１１０、１２０を外に押しやり、内側の層１２０に外側の層１１０とともに流れ抵抗バリアを作り出させる。層１１０、１２０は、内側の層１２０の隙間１３０が、外側の層１１０によって密封されるように、および外側の層１１０の隙間１３０が、内側の層１２０によって密封されるように、ともに強制される。これにより、システム１００は、ホイール１４０に取り付けられたタイヤの内部空気室内に２つの空気キャビティ１７０、１８０を形成し、内部空気室は、タイヤ１６０とホイール１４０によって画定される。外部空気キャビティ１８０は、層１１０、１２０のタイヤ側（外側）に形成され、内部空気キャビティ１７０は、層１１０、１２０のホイール１４０側（内側）に形成される。
【００３３】
別の例示的実施形態では、タイヤ騒音低減装置が、ホイールの空気注入口（図示しない）を覆わない場合は、システム１００の層１１０、１２０の隙間１３０は、割愛されることができる。この場合、２つの連続した層が、２層の円環体を形成することができる。
【００３４】
別法として、内部の空気キャビティ１７０および外部の空気キャビティ１８０を作り出す流れ抵抗構造を、隙間１３０のない（すなわち、スリットのない）流れ抵抗材料の連続した単一の層で形成することができる。材料の織地は、空気の流れを全面的に妨げるわけではないため、タイヤの内部空気室は、隙間１３０なしで完全に膨らませることができる。換言すれば、材料の空隙率は、タイヤが停止状態にあるときに、タイヤを膨らませることも、ホイールが動いているときの遠心力を受けて、バリアを起き上がらせるのに十分な流れ抵抗特性も共に可能とすることができる。以下では、曲面形状に形成された同様の連続した構造について、図１１および図１Ｂを参照しながら説明する。
【００３５】
層１１０、１２０は、タイヤの内部空気室内の２つのキャビティ１７０、１８０間の空気の流れを制限する。「孔隙」（材料の織目の開口）は、そうした空気の流れを制限するが、妨げるわけではない。そのため、外部キャビティ１８０から内部キャビティ１７０に、およびその逆に伝わる音響衝撃波は、層１１０、１２０を通過するはずである。層１１０、１２０は、空気の流れに抵抗することで、衝撃波が層１１０、１２０を通過するときに衝撃波のエネルギーを吸収し、それによって、特に約１５Ｈｚから約８００Ｈｚまでの範囲の低周波数騒音を、さらに約１５Ｈｚから約２０ｋＨｚまでの範囲にわたって騒音を低減する。
【００３６】
別の例示的実施形態では、層１１０、１２０は、互いを横切る方向に摺動でき、衝撃波によって変位させられるときに摩擦を生じる。そうして起こる摩擦は、衝撃波のエネルギーを熱に変換することで、衝撃波の低周波数エネルギーを低減し、それによって、低周波数エネルギーに付随する低周波数騒音をさらに低減する。例えば、２つの層１１０、１２０は、遠心力によって所定の場所に保持される。音エネルギーによる衝撃で、層１１０、１２０が変位させられると、要素の幾何学形状によって、層１１０、１２０の間に動きが誘発される。そのような動きは、層１１０、１２０の間に摩擦を生じる。音響衝撃波を熱に変換すると、音エネルギーが低減される。層１１０、１２０の一方の面が他方の面よりも粗くなっていれば、２つの粗い面を隣り合わせに配することによって、層１１０、１２０の間の摩擦を大きくすることができる。摩擦を大きくすることで、摩擦膜効果を高め、より効率的に音エネルギーを熱に変換することができる。
【００３７】
さらに、単一層の連続した流れ抵抗バリアは、材料の織地内の繊維の動きに基づく摩擦によって、騒音の低減を行うことができる。音エネルギーの衝撃は、繊維を相互に動かし、それによってバリア内に摩擦を生じさせ、音エネルギーを熱に変換することで音エネルギーを低減する。
【００３８】
例示的実施形態では、外側の層１１０は、隙間１３０の間に３インチ（約７．６ｃｍ）幅の部分を備えることができ、内側の層１２０は、その隙間１３０の間に４インチ（約１０ｃｍ）幅の部分を備えることができる。一方の層の付加的な幅は、回転時に層１１０、１２０の間の密封を高め、流れ抵抗バリアを形成できる。
【００３９】
図１４に図示するもう１つの別の例示的実施形態では、層１１０、１２０は、タイヤ１６０に結合されることができ、そのタイヤ１６０は、次にホイール１４０に組み付けられる。図１４は、例示的実施形態によるホイール１４０に組み付けられたタイヤ１６０に結合された流れ抵抗バリアを備える、タイヤ騒音吸収システム１４００の断面図である。図に示すとおり、流れ抵抗バリアは、位置１４０６でタイヤ１６０に結合された２つの層１４０２、１４０４を備え、タイヤ１６０は、ホイール１４０に組み付けられる。層１４０２、１４０４は、図１Ａ、図１Ｂ、図２、および図１４を参照して上に説明した層１１０、１２０の材料と同様の材料を含むことができる。したがって、それらの材料は、流れ抵抗バリアおよび摩擦騒音減衰体を作り出す同様の流れ抵抗特性を持つことができる。さらに、層１４０２、１４０４は、図１Ａ、図１Ｂ、図２、および図１４を参照して上に説明した層１１０、１２０と同様の構造を備えることができる。したがって、層１４０２、１４０４は、そこに形成される隙間１３０を持つ。外側の層１４０２は、外側の層１４０２および内側の層１４０４の開口１３０が重なり合うことがないように、内側の層１４０４に対してずらされる。
【００４０】
層１４０２、１４０４は、あらゆる適切な方法でタイヤ１６０に結合されることができる。例えば、層１４０２、１４０４は、タイヤ１６０のビードまたはサイドウォールに接着または成形されることができる。こうした別法による例示的実施形態には、例えば、層１４０２、１４０４の縁部のタイヤ１６０への織り込み、層１４０２、１４０４のタイヤ１６０への成形、層１４０２、１４０４のタイヤケーシングの溝への挿入、層１４０２、１４０４のタイヤ１６０内もしくはタイヤ１６０上への接着、または層１４０２、１４０４のタイヤ１６０への接合のためのその他の適切な方法が含まれる。
【００４１】
図３Ａは、他の例示的実施形態によるホイール１４０に配設された流れ抵抗バリアを備える、タイヤ騒音吸収システム３００を示した斜視図である。図３Ｂは、図３Ａに示した例示的システム３００の断面図である。図３Ａおよび図３Ｂに示されるように、システム３００は、空気流抵抗バリアを作り出すように、ホイール１４０に取り付けられた材料の２つの層３０２、３０４を備える。層３０２、３０４は、図１Ａ、図１Ｂ、図２、および図１４を参照して上に説明した層１１０、１２０の材料と同様の材料を含むことができ、同様にホイール１４０またはタイヤ１６０に結合されることができる。したがって、それらの材料は、流れ抵抗バリアおよび摩擦騒音減衰体を作り出す同様の流れ抵抗特性を持つことができる。さらに、層３０２、３０４は、図１Ａ、図１Ｂ、図２、および図１４を参照して上に説明した層１１０、１２０と同様の構造を備えることができる。したがって、層３０２、３０４は、そこに形成される隙間１３０を持つ。外側の層３０２は、外側の層３０２および内側の層３０４の開口が重なり合うことがないように、内側の層３０４に対してずらされる。図示されるとおり、システム３００は、図１Ａおよび図１Ｂに図示されたシステム１００よりも薄い輪郭を有する。システム１００と３００との主な違いは、層３０２、３０４が、層１１０、１２０によって作り出される流れ抵抗バリアよりも薄い輪郭を持つ流れ抵抗バリアを作り出すことにある。層３０２、３０４の大きさは、所望の輪郭が作り出されるように調整されることができる。薄い輪郭であることで、ホイール１４０上の層３０２、３０４上に、タイヤ１６０を組み付けるのを容易にすることができる。
【００４２】
図４Ａは、さらに別の例示的実施形態によるホイール１４０に配設された流れ抵抗バリアを備える、タイヤ騒音吸収システム４００を示した斜視図である。図４Ｂは、図４Ａに示された例示的システム４００の断面図である。図４Ａおよび図４Ｂに示されるように、システム４００は、空気流抵抗バリアを作り出すように、ホイール１４０に取り付けられた材料の２つの層４０２、４０４を備える。層４０２、４０４は、図１Ａ、図１Ｂ、図２、および図１４を参照して上に説明した層１１０、１２０の材料と同様の材料を含むことができ、同様にホイール１４０またはタイヤ１６０に結合されることができる。したがって、それらの材料は、流れ抵抗バリアおよび摩擦騒音減衰体を作り出す同様の流れ抵抗特性を持つことができる。さらに、層４０２、４０４は、図１Ａ、図１Ｂ、図２、および図１４を参照して上に説明した層１１０、１２０と同様の構造を備えることができる。したがって、層４０２、４０４は、そこに形成される隙間１３０を持つ。外側の層４０２は、外側の層４０２および内側の層４０４の隙間１３０が重なり合うことがないように、内側の層４０４に対してずらされる。図示されたシステム４００の層４０２、４０４は、図示されるとおり、上で議論された装置１００および３００よりも中心寄りの位置で、ホイール１４０に取り付けられる。すなわち、層４０２、４０４は、ホイール１４０の外側部分に取り付けられない。むしろ、層４０２、４０４は、ホイール１４０の中心断面近くに取り付けられる。図４Ａおよび図４Ｂに示された構成は、ホイール１４０の空気注入バルブ（図示しない）を覆うことなく、層４０２、４０４をホイール１４０に設置するのを容易にすることができる。
【００４３】
図５は、例示的実施形態による流れ抵抗バリアを作り出す複数の要素５０２を備える、タイヤ騒音吸収システム５００を示した斜視図である。図示されたシステム５００は、複数の個別の要素５０２を備えており、隣り合う要素５０２の端部が重なり合う。図示するとおり、隣接する要素５０２の端部は、交互に重なり合うことができる。換言すれば、それぞれの要素５０２は、隣接する要素５０２によって重なり合わせられる一方の端と、他の隣接する要素５０２と重なり合う他方の端とを有することができる。
【００４４】
それぞれの要素５０２は、図１Ａ、図１Ｂ、図２、および図１４を参照して上に説明した層１１０、１２０の材料と同様の材料を含むことができ、同様にホイール１４０またはタイヤ１６０に結合されることができる。したがって、それらの材料は、流れ抵抗バリアおよび摩擦騒音減衰体を作り出す同様の流れ抵抗特性を持つことができる。
【００４５】
例示的実施形態では、要素５０２は、一度に１つずつホイール１４０に結合されることができる。あるいは、要素５０２は、要素５０２の帯を作り出すためにその外側縁部で互いに結合されることができ、要素５０２の帯は、ホイールの周囲に巻き付けられかつホイールに結合されることができる。さらに、隣接する要素５０２によって重なり合わせられる各要素５０２の一部は、その縁部でホイール１４０に固定されないままであることができる。この構成は、製造工程により大きな公差を許容することができる。
【００４６】
要素５０２は、遠心力によって外に押しやられ、重なり合った部分で互いに接することで、流れ抵抗バリアを作り出す。さらに、要素５０２の重なり合った部分は、音響衝撃波によって偏りを生じると互いにすれ合い、それによって摩擦を生じることで音エネルギーを熱に変換し、音を減衰することができる。したがって、図示されたシステム５００は、ホイール１４０に組み付けられたタイヤ１６０内において騒音を低減する膜摩擦および流れ抵抗をもたらすことができる。
【００４７】
図５に示すように、要素５０２の重なり合った部分は、それらの重なり合いの中間点で、ファスナ５０６によって互いに留められる。ファスナ５０６は、隣接する要素５０２の間の位置合わせを保つことができるとともに、要素５０２によって作り出される内部空気キャビティ１７０の完全性を維持することを助長することができる。例示的実施形態では、ファスナ５０６は、薄いプラスチックファスナ、糸、膠、ステープル、超音波スポット溶接、または隣接する要素５０２を互いに適切に所定の位置に保持することができるその他の適切な材料を含むことができる。あるいは、要素５０２は、留めずにおくことも、または重なり合いに沿った様々な位置で、１つ以上のファスナ５０６によって留められることもできる。ファスナ５０６は、本明細書に説明する他の実施形態で、流れ抵抗バリアの位置合わせを保つために使用するのに適している。
【００４８】
また、図示されたシステム５００の要素５０２は、ホイール１４０の空気注入バルブ（図示しない）を覆うように、または覆わないようにして取り付けることが可能であり、タイヤ１６０をホイール１４０に信頼性をもって組み付けるための一層の余裕を提供することができる。
【００４９】
図６Ａは、他の例示的実施形態による、流れ抵抗バリアを作り出す複数の要素６０２、６０４を備える、タイヤ騒音吸収システム６００を示した斜視図である。図６Ｂは、図６Ａに示された例示的システム６００の側面図である。図６Ａおよび図６Ｂに示されるように、システム６００は、複数の個別の要素６０２を備え、各個別の要素６０２は、２つの隣接する要素６０４の端部を、量６０６だけ重なり合う。換言すれば、それぞれの要素６０２は、隣接する要素６０４に重なり合う一方の端部と、他の隣接する要素６０４に重なり合う他方端部とを持つ。それぞれの要素６０２は、ホイール１４０に関して外側の要素を表す。それぞれの要素６０４は、ホイール１４０に関して内側の要素を表す。
【００５０】
それぞれの要素６０２、６０４は、図１Ａ、図１Ｂ、図２、および図１４を参照して上に説明した層１１０、１２０の材料と同様の材料を含むことができ、同様にホイール１４０またはタイヤ１６０に結合されることができる。したがって、それらの材料は、流れ抵抗バリアおよび摩擦騒音減衰体を作り出す同様の流れ抵抗特性を持つことができる。
【００５１】
例示的実施形態では、要素６０２、６０４は、一度に１つずつ位置１５０でホイール１４０に結合されることができる。あるいは、要素６０２、６０４は、要素６０２、６０４の帯を作り出すように、その外側縁部で互いに結合されることができ、要素６０２、６０４の帯は、ホイール１４０の周囲に巻き付けられることができ、かつホイール１４０に結合されることができる。さらに、隣接する要素６０２によって重なり合わせられるそれぞれの要素６０４の一部は、その縁部でホイール１４０に固定されないままであることができる。この構成は、製造工程により大きな公差を許容することができる。
【００５２】
図７は、例示的実施形態によるホイール１４０に結合された不連続な要素７０２を備える、タイヤ騒音吸収システム７００を示した斜視図である。システム７００は、接触摩擦を通して騒音を低減する。それぞれの要素７０２は、重なり合った材料の２つの帯を備えており、それら２つの帯は、衝撃波によって衝撃を与えられたときに互いに対して動く。回転するホイールによってもたらされる遠心力は、２つの帯を互いに接した状態に保ち、両帯間の変位は摩擦を発生させる。摩擦による効果は、音響衝撃波を熱に変え、それによって衝撃波に付随した騒音を低減するというものである。別の例示的実施形態では、それぞれの要素７０２に追加的な材料の帯を設けることができる。さらに別の例示的実施形態では、要素７０２をただ１つ備えるだけであることも、ホイール１４０に結合した任意の数の複数の要素７０２を備えることもできる。
【００５３】
図８Ａは、例示的実施形態による流れ抵抗バリアを作り出す複数の要素８０２を備える、タイヤ騒音吸収システム８００の斜視図である。図８Ｂは、図８Ａに示された例示的システム８００の断面図である。図８Ａおよび図８Ｂに示されるように、システム８００は、それぞれが構成要素８０２ａ、８０２ｂを備える複数のインターロッキング要素８０２を備える。
【００５４】
構成要素８０２ａは、位置１５０でホイール１４０に取り付けられる流れ抵抗材料の外側の層（ホイール１４０に関して）である。構成要素８０２ｂは、構成要素８０２ａの下になるその縁部だけで、ホイール１４０に取り付けられる流れ抵抗材料の内側の層（ホイール１４０に関して）である。そのため、構成要素８０２ａ、８０２ｂの表面の間には空間が存在する。
【００５５】
構成要素８０２ｂは、構成要素８０２ａよりも長く、Ｄの距離だけ構成要素８０２ａを超えて突き出る。構成要素８０２ａを超えて延在する構成要素８０２ｂの部分は、その縁部が、ホイール１４０に直接結合する必要がないように、やや細くなっている。図示されたシステム８００は、示されるように、複数の連続的な要素８０２を備え、その１つの要素８０２の各構成要素８０２ｂの突き出た端部が、隣接する要素８０２の構成要素８０２ａと８０２ｂの表面の間にインターロックされる。遠心力が、構成要素８０２ａ、８０２ｂを外に押しやり、互いに接触させて流れ抵抗バリアを作り出す。さらに、構成要素８０２ａ、８０２ｂは、互いにすれ合い、それによって摩擦を生じて音エネルギーを熱に変換する。したがって、図示されたシステム８００は、ホイール１４０に組み付けられたタイヤ１６０内において騒音を低減する、膜摩擦および流れ抵抗をもたらすことができる。
【００５６】
システム８００は、タイヤが回転しているときは基本的に密封された流れ抵抗バリアをもたらし、装置がたるんでいるときは、タイヤを膨らませるのに十分な空気の流れをもたらすことができる。例示的実施形態では、それぞれの要素８０２の構成要素８０２ａ、８０２ｂは、糸、接着剤、またはその他の適切な材料で結合されることができる。複数の隣接する要素８０２は、要素８０２の帯を作るように、それぞれの縁部で互いに結合されることができ、要素８０２の帯は、ホイール１４０の周囲に巻かれて結合されることができる。あるいは、要素８０２は、ホイール１４０に個別に結合されることができる。
【００５７】
要素８０２は、本明細書で別に説明する様々な方法で、帯または個別のいずれかの形で、ホイール１４０またはタイヤ１６０に結合されることができる。例えば、要素８０２は、ホイールに膠で接着される、溝にはめ込まれる、またはタイヤに膠で接着されるなどが可能である。さらに、隣接する要素８０２は、図５を参照して上に説明したように、ファスナ５０６を用いて互いに留められることができる。
【００５８】
要素８０２は、図１Ａ、図１Ｂ、図２、および図１４を参照して上に説明した層１１０、１２０の材料と同様の材料を含むことができ、同様にホイール１４０またはタイヤ１６０に結合されることができる。したがって、それらの材料は、流れ抵抗バリアおよび摩擦騒音減衰体を作り出す流れ抵抗特性を持つことができる。
【００５９】
図９Ａは、例示的実施形態による複数の流れ抵抗バリアを作り出す２つ以上の要素９０２、９０４を備える、タイヤ騒音吸収システム９００を示した斜視図である。図９Ｂは、図９Ａに示された例示的システム９００の断面図である。図９Ａおよび図９Ｂに示すように、要素９０２、９０４は、本明細書において１つ以上の図１Ａから図８Ｂの図において示されまたは説明されてきた、１つ以上の実施形態を表す。さらに、要素９０２、９０４は、以降、１つ以上の図１０から図１２において説明する１つ以上の実施形態を表すことができる。
【００６０】
例示的実施形態において、要素９０２、９０４は、同じ構造を含む。あるいは、要素９０２、９０４は、異なる構造を備えることができる。例えば、要素９０２は、図１Ａから図４Ｂのいずれかに示されるような開口を有する、２つの重なり合う連続した材料の層を備えることができる。要素９０４は、要素９０２と同じであることができる。あるいは、要素９０４は、図５に示された交互に重なり合う要素など、図５から図８Ｂまたは図１０から図１２までに示された構造のいずれかを備えることができる。
【００６１】
要素９０２、９０４の構造にかかわりなく、それぞれの要素は、図１Ａ、図１Ｂ、図２、および図１４を参照して上に説明した層１１０、１２０の材料と同様の材料を含むことができ、同様にホイール１４０またはタイヤ１６０に結合されることができる。したがって、それらの材料は、それぞれの要素９０２、９０４について流れ抵抗バリアおよび摩擦騒音減衰体を作り出す流れ抵抗特性を持つことができる。
【００６２】
２つの要素９０２、９０４は、３つの流れ抵抗空気キャビティをタイヤの内部空気室内に形成するように、ホイール１４０またはタイヤ１６０に結合される。内部空気キャビティ１７０は、ホイール１４０と内側の要素９０２との間に形成される。中間空気キャビティ９７５は、要素９０２と要素９０４との間に形成される。外部空気キャビティ１８０は、要素９０４とタイヤとの間に形成される。別の例示的実施形態では、追加の要素を使用して、タイヤの内部空気室の中により多くの空気流抵抗バリアおよび空気キャビティを作り出すことができる。複数の流れ抵抗バリアを設けることで、それぞれのバリアを通る空気の流れが制限され、それによって通過する音響衝撃波に付随した騒音が吸収される。例示的実施形態では、中間空気キャビティ９７５は、内部空気キャビティ１７０の容積よりも小さい容積を持つことができる。別の例示的実施形態では、中間空気キャビティ９７５は、内部空気キャビティ１７０の容積よりも約６０パーセント〜約７５パーセント小さい容積を持つことができる。
【００６３】
例示的実施形態では、要素９０２、９０４は、互いに結合され、次にホイール１４０またはタイヤ１６０に位置１５０で結合されることができる。あるいは、それぞれの要素は、同じ位置または別々の位置で個別にホイールまたはタイヤに結合されることができる。結合には、接着剤、クランプ、溝への挿入、またはその他の適切な方法を含め、本明細書で議論されるように、様々な結合手段を用いることができる。
【００６４】
図９Ａおよび図９Ｂに示すように、要素９０２、９０４は、３つの空気キャビティ１７０、１８０、９７５を、タイヤの内部空気室内に作り出す。所望であれば、追加的な空気キャビティを作り出すために、追加的な要素を使用することができる。さらに、空気キャビティ１７０、１８０、９７５は、要素９０２、９０４をタイヤ１６０に結合することによって形成されることができる。
【００６５】
図１０は、他の例示的実施形態による管状空気流抵抗バリア１００２を備える、タイヤ騒音吸収システム１０００を示した斜視図である。バリア１００２は、バリア１００２が、ホイール１４０およびタイヤ１６０によって画定されるタイヤの内部空気室内にはめ込まれるように、曲面形状に織られた流れ抵抗材料の管状要素を備える。回転するホイールによってもたらされる遠心力は、管状バリアを起き上がらせて空気で満たし、流れ抵抗空気キャビティを作り出し、流れ抵抗空気キャビティが、バリア１００２を通り抜ける衝撃波を吸収することによって、タイヤ騒音が低減される。
【００６６】
管状バリア１００２は、様々な適切な方法でホイールの周囲に結合されることができる。例えば、管状バリア１００２は、両端を先細りにして結合されることが可能で、そうすることで空気キャビティを１箇所で密封することができる。また、ともに織り上げて、連続した円形の空気キャビティを作り出すこともできる。そうした実施形態は、織り上げられ、またはホイールの周りに直接任意のその他の適切な方法で結合され、あるいは前もって結合され、その後ホイールにはめられることができる。要素１００２は、次にホイールまたはタイヤに結合されることができる。あるいは、要素１００２は、固定されないまま、ホイール１４０の外周を取り巻く位置に留まることができる。
【００６７】
要素１００２は、図１Ａ、図１Ｂ、図２、および図１４を参照して上に説明した層１１０、１２０の材料と同様の材料を含むことができ、同様にホイール１４０またはタイヤ１６０に結合されることができる。したがって、それらの材料は、流れ抵抗バリアを作り出す流れ抵抗特性を持つことができる。
【００６８】
図１１は、例示的実施形態による連続的な流れ抵抗バリア１１０２を備える、タイヤ騒音吸収システム１１００を示した斜視図である。バリア１１０２は、ホイール１４０の周囲に合うように、曲面形状に織られた三日月形の要素を備える。あるいは、バリア１１０２の湾曲は、半円またはその他の適切な湾曲であることができる。例えば、バリア１１０２は、その両端が距離１１０４だけ隔てられた状態で、円の１８０度から２７０度までをなすように湾曲されることができる。バリア１１０２は、本明細書に説明するあらゆる適切な手段によって、タイヤまたはホイールに結合されることができる。回転するホイール１４０によってもたらされる遠心力は、バリア１１０２を起き上がらせて空気で満たし、流れ抵抗バリアを作り出し、流れ抵抗バリアが、要素１００２を通り抜ける衝撃波を吸収することによって、タイヤ騒音が低減される。
【００６９】
バリア１１０２は、図１Ａ、図１Ｂ、図２、および図１４を参照して上に説明した層１１０、１２０の材料と同様の材料を含むことができ（ただし、隙間１３０は持たない）、同様にホイール１４０またはタイヤ１６０に結合されることができる。したがって、それらの材料は、流れ抵抗バリアを作り出す流れ抵抗特性を持つことができる。その一方で、この材料は、タイヤを完全に膨らませるに足るだけの空気の流れをなお提供することができる。
【００７０】
図１２は、例示的実施形態による複数の管状空気流抵抗バリア１２０２を備える、タイヤ騒音吸収システム１２００を示した斜視図である。バリア１２０２は、曲面形状に織られ、次にホイール１４０またはタイヤ１６０に結合された管状要素であって、図１０を参照して上で議論された複数の流れ抵抗空気キャビティにそれぞれ類似する、複数の流れ抵抗空気キャビティを作り出す。あるいは、複数の要素１２０２は、それぞれの端部１２０４でともに結合され、ホイール１４０とタイヤ１６０によって画定されるタイヤの内部空気室にはめ込まれる円を形成することができる。回転するホイールによってもたらされる遠心力は、バリア１２０２を起き上がらせて空気で膨らませ、ホイール１４０の周囲に別個の流れ抵抗キャビティを作り出す。
【００７１】
図１３は、例示的実施形態による、図１Ａから図１２までと図１４に示されたいずれの実施形態でも使用することが可能な代表的な要素１３００を示した斜視図である。このように、図１３は、流れ抵抗バリアを作り出すために上に説明した実施形態のいずれの要素においても利用することができる特徴を持つ要素１３００を示している。要素１３００は、要素１３００に沿って縦方向のパターンをなすように配置された制動体１３０２を備える。制動体１３０２は、材料の固有共鳴振動を低減することができ、それによって要素１３００が、適正な形状を維持しかつ破損の防止するために、高いトルク条件のもとで剛性を保てるようにする。制動は、吸収能力を高めることができる。なぜなら、吸収体は、存在する音源に共鳴して振動すれば、その性能を減じることになるためである。制動体１３０２は、シリコーンゴム、浸透性油、糸、エポキシ樹脂、追加の布要素、またはその他適切な材料などの柔軟な材料を含むことができる。柔軟な材料は、要素１３００に局所的な補強を加えることで、特定のタイプの布に対して異なる共鳴特性を作り出すことができ、それによって、所望のスペクトルの低周波数エネルギーを標的にすることができる。例えば、制動体１３０２は、単一の場所に付加することも、あるいは、要素１３００に沿って横方向、縦方向、または他の適切な構成のパターンをなすように配置することもできる。
【００７２】
要素１３００は、取付部１３０４も備える。取付部１３０４は、要素１３００の縁部に取り付けた材料を含み、要素１３００をホイール１４０またはタイヤ１６０のいずれかに取り付ける際の簡易さと効率を提供する複合的な縁部を構成する。この結合の選択肢は、上に述べた結合の選択肢の可能な代替を提供する。取付部１３０４は、要素１３００の材料をホイール１４０またはタイヤ１６０に結合させるよりも容易に、これらに結合される材料を含む。別の例示的実施形態では、取付部１３０４は、プラスチック、綿、織物、金属、または要素１３０２をホイール１４０もしくはタイヤ１６０に結合するのに適したその他のあらゆる材料を含むことができる。
【００７３】
取付部１３０４は、接着剤、糸、またはその他の適切な手段で要素１３００の材料に取り付けられることができる。図１３に示されるように、取付部１３０４は、要素１３００の縁部の長さに沿って要素１３００に結合された適切な材料の帯を備える。あるいは、取付部１３０４は、要素１３００の縁部に沿って繰り返し取り付けられた、より小さな異なる片を備えることができる。
【００７４】
要素１３００は、図１Ａ、図１Ｂ、図２、および図１４を参照して上に説明した層１１０、１２０の材料と同様の材料を含むことができ、同様にホイール１４０またはタイヤ１６０に結合されることができる。したがって、それらの材料は、流れ抵抗バリアおよび摩擦騒音減衰体を作り出す流れ抵抗特性を持つことができる。
【００７５】
本明細書で議論されるように、タイヤ騒音低減装置は、開口を持ち、重なり合った材料の連続的な空気流抵抗層、開口を持たない単一の連続した流れ抵抗層、重なり合うおよび／もしくはインターロッキング末端部を有する複数の個別要素、複数の不連続な要素、複数の流れ抵抗バリアを作り出す２つ以上の要素の層、単一の管状要素、半円形の要素、または複数の管状要素を備えることができる。
【００７６】
例示的実施形態では、本明細書に説明する流れ抵抗バリアの材料の少量生産工程は、ホイールおよびタイヤの特定の寸法に層または個々の要素のレーザー切断を含むことができる。大量生産工程は、打抜きであることができる。
【００７７】
例示的実施形態では、本明細書に説明するタイヤ騒音吸収システムは、約１５Ｈｚから約２０ｋＨｚまでの可聴帯域全域で音を吸収することができる。一部のタイヤ構造は、８００Ｈｚを著しく超える周波数の騒音を含まないため、本明細書に説明するタイヤ騒音吸収システムは、約１５Ｈｚから約８００Ｈｚまでの範囲の音を吸収することもできる。また、流れ抵抗バリアの材料およびバリアによって画定されるキャビティの大きさを変化させることによって、システムの音響周波数吸収特性を所望の範囲に調整することができる。
【００７８】
本明細書に説明する例示的実施形態によるタイヤ騒音吸収システムは、いくつかの便益を提供することができる。例えば、タイヤ内部のエネルギーの低減は、タイヤ構造のヒステリシスを減らすことができる。この影響は、トレッドの接地バウンスの原因となるエネルギーを低減することで、トレッドの接地性を高めることができる。さらに、ヒステリシスの低減によって、タイヤ温度を下げることができ、それによってタイヤ製造者は、接地性が高い一方で最高温度の低いタイヤコンパウンドを使用することが可能となる。タイヤ温度の低減によって、レーシング条件のもとでのタイヤの寿命を引き延ばすことも可能となる。商業用途では、温度の低減と接地性の増大は、転がり抵抗の低下とタイヤ寿命の増大をもたらすことができる。この影響は、重量トラックや公共輸送などの用途で営業コストの大幅削減につながる。これらの改善点はどれも、タイヤおよび自動車の性能の向上をもたらし得るものである。
【００７９】
装置は、タイヤ内部のエネルギーを吸収し、それによって接地バウンスを低減することで、タイヤの寿命を増大させる。接地バウンスの低減は、路面へのタイヤの接地性を高め、それによってタイヤと路面との間のこすれ合う動きを減らすことができる。接地スリップによってラバーがこすり取られることが、タイヤ摩耗の大きな原因であることから、タイヤ騒音吸収システムは、タイヤの動的性能と接地性を高めることができる。
【００８０】
別の例示的実施形態（図示しない）では、布の層の代わりに、１つ以上の微小孔をあけた金属層を使用することができる。金属層は、ホイール１４０の外周の周囲に所望の形状を得るように形成されることができ、ホイール１４０またはホイール１４０に組み付けたタイヤ１６０に結合されることができ、ならびにタイヤ１６０とホイール１４０との間の内部の空気キャビティ１７０および外部の空気キャビティ１８０を作り出すことができる。層内の穿孔は、外部キャビティ１８０と内部のキャビティ１７０との間の空気の流れを制限し、それによって、外部のキャビティ１８０と内部のキャビティ１７０との間ならびにその逆を伝達される、衝撃波の低周波数エネルギーを吸収することができる。さらに、複数の層が用いられる場合は、衝撃波が、その複数の層を互いに対して動かすようにすることが可能で、それによって、摩擦エネルギーが熱に変換されることで、追加的なエネルギーの吸収が行われる。例示的実施形態によれば、金属層の穿孔は、キャビティ飽和時のキャビティ充填で約１０％から約５０％までの範囲の空隙率を生じることができる。
【００８１】
以上においては具体的な実施形態を詳細に説明してきたが、説明は、あくまでも例証を目的としたものである。上に説明したもののほか、開示された例示的実施形態の態様に対する様々な変形、およびそれらに相当する同等のステップが、特許請求の範囲に規定される本発明の精神および範囲を外れることなく、当業者によって行われ得るものであって、特許請求の範囲に対しては、そうした変更および同等の構造が包含されるべく最も広義の解釈が与えられるべきである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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