(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤ内の空洞共鳴を抑制する吸音層として用いられる吸音部材をタイヤ内腔側に具えるタイヤとリムの組立体において、
前記吸音部材は複数本の繊維からなる不織布から構成され、該不織布は、タイヤに充填される気体の密度をρａ、タイヤとリムの組立体の無負荷時のタイヤ内腔における充填気体の空洞共鳴の一次固有角振動数をω、充填気体の粘性係数をη、該不織布の密度をρｂ、該繊維の密度をρｆ、該繊維の平均断面半径をｒとし、繊維周りの充填気体の表皮厚さδ、繊維間の平均距離ｄ及び該不織布の多孔度Φは下記式により定義したとき、
【数１】
0004785820.tif 000014
【数２】
0004785820.tif 000015
【数３】
0004785820.tif 000016
該多孔度Φは０．９５以上であり、
該繊維間の平均距離ｄが０．５０δ〜４．００δの範囲内にあることを特徴とするタイヤとリムの組立体。
【請求項２】
インナーライナの内面上に前記吸音部材を具えることを特徴とする請求項１に記載のタイヤとリムの組立体。
【請求項３】
リム上に前記吸音部材を具えることを特徴とする請求項１に記載のタイヤとリムの組立体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、タイヤ内の空洞共鳴を抑制する吸音層として用いられる吸音部材をタイヤ内腔側に具えたタイヤとリムとの組立体に関するものであり、特にはタイヤとリムの組立体の重量の増加を抑制し、吸音部材の体積増加を抑制しつつも、かかるタイヤ負荷転動時の空洞共鳴を有効に抑制し、ロードノイズを低減しようとするものである。
【背景技術】
【０００２】
リム組みされ、車両に取り付けられたタイヤでは、車両の走行中にトレッド部が路面の凹凸に衝接して振動することによって、タイヤ内腔に充填された空気が空洞共鳴する。この空洞共鳴は、いわゆるロードノイズの主たる原因であり、その共鳴周波数の多くは１８０〜３００Ｈｚの範囲内に存在する。ロードノイズが、車室内に伝達されると、他の周波数帯域の騒音とは異なり、鋭く高いピーク値を取るため、車室内の乗員にとって耳障りな騒音となる。
【０００３】
かかる空洞共鳴を抑制し、ロードノイズを低減するため、特許文献１には、リムと、リムに装着されるタイヤとがなすタイヤ内腔に、不織布により構成される制音用の環状の吸音層をタイヤ周方向に固定したタイヤが提案されている。また、特許文献２には、スポンジ材により構成される吸音層をタイヤ内面に固定したタイヤが提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特許第３６２２９５７号明細書
【特許文献２】特開２００３−４８４０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載のタイヤでは、空洞共鳴の抑制を図っているものの、空洞共鳴の更なる抑制が希求されている。また、特許文献２に記載のタイヤは、所定条件のスポンジ材により、空洞共鳴を抑制しているが、同様に空洞共鳴の更なる抑制が希求されている。また、スポンジ材を用いる場合には、吸音層の重量が大きくなり、タイヤ全体としての重量の増加により、転がり抵抗が低下したり、スポンジ材をタイヤ周方向に不均一に貼り付ける場合には、ユニフォミティが低下したりする虞がある。
【０００６】
したがって、この発明は、これらの問題点を解決することを目的とするものであり、その目的は、タイヤ重量の増加を抑制し、吸音部材の体積増加を抑制しつつも、空洞共鳴を有効に抑制して、ロードノイズを低減した、吸音部材をタイヤ内腔側に具えるタイヤとリムとの組立体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するため、この発明は、タイヤ内の空洞共鳴を抑制する吸音層として用いられる吸音部材をタイヤ内腔側に具えるタイヤとリムの組立体である。かかる吸音部材は、複数本の繊維からなる不織布から構成される。不織布は、タイヤに充填される気体の密度をρａ、タイヤとリムの組立体の無負荷時のタイヤ内腔における充填気体の空洞共鳴の一次固有角振動数をω、充填気体の粘性係数をη、不織布の密度をρｂ、繊維の密度をρｆ、繊維の平均断面半径をｒとし、繊維周りの充填気体の表皮厚さδ、繊維間の平均距離ｄ及び不織布の多孔度Φは下記式により定義される。
【数１】
0004785820.tif 000002
【数２】
0004785820.tif 000003
【数３】
0004785820.tif 000004
そして、多孔度Φは０．９５以上であり、繊維間の平均距離ｄが０．５０δ〜４．００δの範囲内にある。繊維間の平均距離ｄは、０．７０δ〜２．５０δの範囲内にあることが更に好ましい。繊維間の平均距離ｄが０．５０δ〜４．００δの範囲内にあることから、かかる不織布をタイヤ内に配置した場合に、重量の顕著な増加を伴うことなく、空洞共鳴を有効に抑制して、ロードノイズをより低減させることが可能となる。なお、繊維間の平均距離ｄが０．５０δ未満の場合には、繊維周辺の吸音を効果的に発揮する領域が過剰に重なってしまい、繊維自体が占有する体積が大きくなってしまい、かえって吸音効果が低下してしまう。一方、繊維間の平均距離ｄが３．００δを超える場合には、前記繊維周辺の吸音を効果的に発揮する範囲ではない領域が増加し過ぎるため、吸音効果が低下してしまう。また、不織布の多孔度Φが０．９５以上であることから、空洞共鳴音の原因となる振動エネルギを有する音波が不織布に有効に透過し、不織布がかかる振動エネルギを充分に吸収して、気体の空洞共鳴に起因するロードノイズを低減することが可能となる。ここでいう「繊維周りの充填気体の表皮厚さ」とは、空洞共鳴した振動エネルギを有する気体が不織布を構成する繊維に接触した際に、かかる気体がニュートンの粘性法則により繊維周りにトラップされ、振動エネルギが吸収される繊維周りの領域の主たる部分をいうものとする。また、ここでいう「気体」とは、空気、窒素ガス等の不活性ガス等、一般にタイヤに充填されるものをいう。
【０００８】
繊維間の平均距離ｄは、不織布の単位断面積あたりの繊維の本数をｎ、繊維の平均断面半径をｒとしたとき、不織布の単位断面積あたりの繊維の面積Ａは、Ａ＝πｒ２として求められる。このとき、
【数４】
0004785820.tif 000005
という関係が成り立ち、かかる数式を変形することで、
【数５】
0004785820.tif 000006
とすることできる。繊維間の平均距離ｄは、
【数６】
0004785820.tif 000007
として求めることができることから、上記式５を式６に代入して、上述したように、
繊維間の平均距離を
【数２】
0004785820.tif 000008
として求めることができる。
【０００９】
また、インナーライナの内面上に吸音部材を具えることが好ましい。
【００１０】
更に、リム上に吸音部材を具えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、構成の適正化を図ることで、タイヤ重量の増加を抑制し、吸音部材の体積増加を抑制しつつも、空洞共鳴を有効に抑制して、ロードノイズを低減した、タイヤ内腔側に吸音部材を具えるタイヤとリムとの組立体を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態を説明する。図１は、この発明に従うタイヤとリムの組立体のタイヤ幅方向断面図である。図２及び３は、この発明に従うその他のタイヤとリムの組立体のタイヤ幅方向断面図である。
【００１３】
タイヤ１は、慣例に従い、路面に接地するトレッド部２と、このトレッド部２の両側部からタイヤ径方向内側に延びる一対のサイドウォール部３、３と、各サイドウォール部３、３のタイヤ径方向内側に設けられ、リムＲに嵌合される一対のビード部４、４とでタイヤ本体部５を構成している。このタイヤ本体部５の内部には、各ビード部４、４に埋設したビードコア６、６間にトロイド状に延びてタイヤ本体部５の骨格構造をなす、例えばラジアル構造のカーカス７と、このカーカス７のクラウン域の外周側に位置し、トレッド部２を補強するベルト８とが配設されている。また、タイヤ本体部５の内面側、すなわちタイヤ１とリムＲとにより画定されるタイヤ内腔９に面する側には空気不透過性のインナーライナ１０が配設されている。
【００１４】
図１に夫々示すように、吸音層１１は、トレッド部内面上配されている。これにより、タイヤ内腔９で生じた空洞共鳴に伴う充填気体の振動エネルギを、吸音層１１を構成する不織布の内部振動エネルギに変換し、そして熱エネルギとして消費させ、空洞共鳴音が低減する。吸音層は、トレッド部内面上のみならず、図２に示すように、サイドウォール部３内面上に配することもできる。また、図３に示すように、リム上に配することもできる。
【００１５】
タイヤ内にて吸音層１１として取り付けられる吸音部材は複数本の繊維からなる不織布から構成される。不織布は、タイヤに充填される気体の密度をρａ、タイヤとリムの組立体の無負荷時のタイヤ内腔９における充填気体の空洞共鳴の一次固有角振動数をω、充填気体の粘性係数をη、不織布の密度をρｂ、繊維の密度をρｆ、繊維の平均断面半径をｒとし、繊維周りの充填気体の表皮厚さδ、繊維間の平均距離ｄ及び不織布の多孔度Φは下記式により定義される。
【数１】
0004785820.tif 000009
【数２】
0004785820.tif 000010
【数３】
0004785820.tif 000011
そして、多孔度Φは０．９５以上であり、繊維間の平均距離ｄが０．５０δ〜４．００δの範囲内にあることが好ましい。繊維間の平均距離ｄは、０．７０δ〜２．５０δの範囲内にあることがより好ましい。繊維間の平均距離ｄを変更した種々の吸音部材をタイヤ内に配し、有効吸音率を発揮する距離範囲を実験により解析した結果、飛躍的に吸音効果が向上し、有効吸音率を発揮する繊維間の平均距離ｄが０．５０δ〜４．００δの範囲内にあることがわかった。これは、夫々の繊維における吸音効果を効果的に奏する吸音領域が過剰に重なり合わないことから、空洞共鳴を有効に抑制して、ロードノイズをより低減させることによるものである。なお、繊維間の平均距離ｄが０．５０δ未満の場合には、繊維周辺の吸音を効果的に発揮する領域が過剰に重なってしまい、繊維自体が占有する体積が大きくなってしまい、かえって吸音効果が低下してしまう。一方、繊維間の平均距離ｄが３．００δを超える場合には、前記繊維周辺の吸音を効果的に発揮する範囲ではない領域が増加し過ぎるため、吸音効果が低下してしまう。不織布の多孔度が小さくなると、不織布内に空洞共鳴音の原因となる振動エネルギを有する音波を不織布表面にて反射し易くなり、不織布内にてかかる振動エネルギを吸収し難くなる。この発明の不織布は、多孔度Φが０．９５以上であることから、空洞共鳴音の原因となる振動エネルギを有する音波が不織布に有効に透過し、不織布がかかる振動エネルギを充分に吸収して、ロードノイズを低減することが可能となる。これらのことから、吸音効果を有効に確保しつつも、スポンジ材を吸音層として貼り付けたときのようなタイヤ重量の増加を抑制することが可能となる。
【００１６】
また、不織布の密度ρｂは２０ｋｇ／ｍ３未満であることが好ましい。なぜなら、不織布の密度ρｂが２０ｋｇ／ｍ３以上である場合には、吸音層１１の重量が大きくなり過ぎて、重量増加に起因して燃費が低下する可能性があるからである。また、不織布をタイヤ内に不均一に貼り付けた場合には、不織布の重量増加に伴い、タイヤ１のユニフォミティが低下する可能性があるからである。
【００１７】
リムＲ上又はタイヤ本体５に吸音層１１を貼り付ける場合には、スチレン−ブタジエンゴム系のラテックス接着剤、水性高分子−イソシアネート系の接着剤、又はアクリル系、合成樹脂系の粘着テープを用いてインナーライナ１０の内面に化学的に接着することもでき、また、未加硫のタイヤ本体５に吸音層１１を貼り付ける場合には、かかる接着テープや接着剤により仮固定した後に、加熱及び加圧による加硫成形により、吸音層１１をインナーライナ１０の内面に含浸させて物理的に固定することもできる。
【００１８】
なお、上述したところはこの発明の実施形態の一部を示したに過ぎず、この発明の趣旨を逸脱しない限り、これらの構成を交互に組み合わせたり、種々の変更を加えたりすることができる。
【実施例】
【００１９】
次に、吸音層を具えない従来のタイヤ（従来例タイヤ）、スポンジ材により構成される吸音層をトレッド部内面に具える従来のタイヤ（比較例タイヤ１）、繊維間の平均距離ｄが０．５０δ〜４．００δの範囲内にない不織布により構成される吸音層をトレッド部内面に具える比較例のタイヤ（比較例タイヤ２〜４）及びこの発明に従い、繊維間距離ｄが０．５０δ〜４．００δの範囲内にある不織布により構成される吸音層を具えるタイヤ（実施例タイヤ１〜６）を、タイヤサイズ２１５／４５Ｒ１７の乗用車用ラジアルタイヤとして、夫々試作し、各種評価に供したので、以下に説明する。
【００２０】
これら各供試タイヤをサイズ１７×７ＪＪのリムに取り付けてタイヤ車輪とし、空気圧：２１０ｋＰａ（相対圧）、タイヤ温度：２５℃、タイヤ負荷荷重：３．９２ｋＮを適用した状態で、車両に装着し、以下の各種評価に供した。このとき、タイヤとリムの組立体の無負荷時のタイヤ内腔における充填気体の空洞共鳴の一次固有角振動数ωは１４１４ｒａｄ／ｓ、充填空気の粘性係数η１．８２×１０−５Ｐａ・ｓ、充填空気の密度ρａは３．６４ｋｇ／ｍ３である。したがって、表皮厚さδは、８４．３μｍとなる。
【００２１】
比較例タイヤ１は、密度：５０ｋｇ／ｍ３、材質：ポリウレタンのスポンジ材をトレッド部内面のインナーライナ上に具える。比較例タイヤ２〜４は、リムに装着した際の繊維間の平均距離ｄが夫々３９．４μｍ、３７３．９μｍ、１４４．８μｍである不織布をトレッド部内面のインナーライナ上に具え、夫々表１に示す諸元を有する。実施例タイヤ１〜６は、繊維間距離ｄが夫々４４．０μｍ、５０．８μｍ、６４．０μｍ、１２８．０μｍ、２０４．８μｍ、３３４．４μｍである不織布をトレッド部内面のインナーライナ上に具え、夫々表１に示す諸元を有する。なお、吸音層となる不織布は、厚さ１４ｍｍ、幅１００ｍｍの帯状のＰＥＴ不織布から構成されており、トレッド部内面にて全周にわたって両面テープ（アクリル系粘着材）で貼り付けられている。
【００２２】
【表１】
0004785820.tif 000012
【００２３】
空洞共鳴の抑制効果は、従来例タイヤ１及び２、比較例タイヤ１及び２、実施例タイヤ１〜３を具える車両を速度６０ｋｍ／ｈの条件下でアスファルト路面を走行した際の室内騒音を測定した。この測定結果を周波数分析し、２３０Ｈｚ付近に見られるピークの音圧レベルにより空洞共鳴の抑制効果を評価した。なお、表中の評価結果は、従来例タイヤの音圧レベルを基準とし、比較例タイヤ１における音圧レベルの低減量を１００として指数換算し、その他のタイヤにおける低減量をその相対値にて表示した。なお、数値が大きいほど空洞共鳴の抑制効果が大きく、その評価結果は表２に示す。
【００２４】
また、タイヤ重量は、夫々のタイヤの重量を測定することにより評価した。なお、表中の評価結果は、従来例タイヤの重量を基準としたとき、比較例タイヤ１における増加重量を１００として指数換算し、その他のタイヤにおける増加重量をその相対値にて表示した。なお、数値が大きいほどタイヤ重量が大きく、その評価結果は表２に示す。
【００２５】
【表２】
0004785820.tif 000013
【００２６】
表２の結果から明らかなように、吸音層を具えない従来例タイヤに比べ、吸音層を具える比較例タイヤ１〜４、実施例タイヤ１〜６は空洞共鳴を抑制して、ロードノイズを低減していた。比較例タイヤ１〜４よりも、実施例タイヤ１〜６において空洞共鳴抑制効果が向上しており、特には実施例タイヤ４及び５においてその効果が顕著であった。また、タイヤ重量は、比較例タイヤ３、実施例タイヤ１〜６においてその増加が抑制されていた。それらのことから、タイヤ重量の増加を抑制しつつも、タイヤの空洞共鳴を有効に抑制しているのは、実施例タイヤ１〜６である。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
以上のことから明らかなように、この発明により、タイヤ重量の増加を抑制し、吸音部材の体積増加を抑制しつつも、空洞共鳴を有効に抑制して、ロードノイズを低減した、タイヤ内腔側に吸音部材を具えるタイヤとリムとの組立体を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明に従うタイヤとリムの組立体のタイヤ幅方向断面図である。
【図２】この発明に従うその他のタイヤとリムの組立体のタイヤ幅方向断面図である。
【図３】この発明に従うその他のタイヤとリムの組立体のタイヤ幅方向断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  タイヤ
２  トレッド部
３  サイドウォール部
４  ビード部
５  タイヤ本体部
６  ビードコア
７  カーカス
８  ベルト
９  タイヤ内腔
１０  インナーライナ
１１  吸音層
Ｒ  リム
【図１】
0004785820.tif 000017
【図２】
0004785820.tif 000018
【図３】
0004785820.tif 000019