(57)【要約】【課題】空洞共鳴を有効に抑制し、ロードノイズを低減したタイヤの提供。【解決手段】タイヤは、インナーライナの内面上に、吸音層を具える。かかる吸音層は、繊維間が結合してなる不織布から構成される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
インナーライナの内面上に、吸音層を具えるタイヤにおいて、
前記吸音層は、繊維間が結合してなる不織布から構成されることを特徴とするタイヤ。
【請求項２】
前記繊維間は、熱溶着により結合してなる、請求項１に記載のタイヤ。
【請求項３】
前記繊維間は、接着剤により結合してなる、請求項１に記載のタイヤ。
【請求項４】
前記接着剤は、熱硬化性樹脂、可塑性樹脂、エストラマー系樹脂、複合系樹脂からなる群より選択される、請求項３に記載のタイヤ。
【請求項５】
前記繊維は、芳香族ポリアミド、芳香族ポリイミド、ポリベンゾイミダゾール、ポリフェニレンサルファイド、ポリビニルアルコール、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタレート、炭素繊維、フッ素繊維、ガラス繊維、金属繊維からなる群より選択される、請求項１〜４のいずれか一項に記載のタイヤ。
【請求項６】
前記接着剤が、エポキシ樹脂系又はポリイミド樹脂系からなる群より選択される樹脂である、請求項３〜５のいずれか一項に記載のタイヤ。
【請求項７】
前記接着剤の重量は、前記不織布の重量の２０〜５０％の範囲にある、請求項３〜６のいずれか一項に記載のタイヤ。
【請求項８】
前記不織布の密度は、５〜２０ｋｇ／ｍ３の範囲にあり、該不織布の厚さは、５〜２０ｍｍの範囲にある、請求項１〜７のいずれか一項に記載のタイヤ。
【請求項９】
前記吸音層は層厚方向に耐圧縮性を有する、請求項１〜８のいずれか一項に記載のタイヤ。
【請求項１０】
向心加速度９００ｍ／ｓ２の回転運動による遠心力負荷時における前記不織布の厚さが、遠心力無負荷時の該不織布の厚さの０．６倍以上である、請求項１〜９のいずれか一項に記載のタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、インナーライナの内面上に、吸音層を具えるタイヤに関するものであり、特にはかかるタイヤ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、不織布からな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。
【０００４】
【特許文献１】特許第３６２２９５７号明細書
【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、タイヤ負荷転動時に吸音層に遠心力が負荷されて、吸音層が過剰に圧縮変形して、吸音層の密度が大きくなり過ぎることから、所望の吸音効果が充分に得られずに、空洞共鳴によるロードノイズを有効に低減できない虞がある。
【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、タイヤの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、この発明のタイヤは、インナーライナの内面上に、吸音層を具え、かかる吸音層は、繊維間が結合してなる不織布から構成されることを特徴とする。かかる構成のタイヤは、不織布により構成された吸音層を配することで空洞共鳴によるロードノイズが低減する。また、不織布を構成する繊維間が結合していることから、繊維間が結合していない場合に比べ、不織布の経時変化、温度変化、外力変化、特にはタイヤ回転時に負荷される遠心力により変形し難くなっており、不織布の厚さを維持することができ、不織布内にて音波が通過する距離を充分に確保することが可能となる。その結果、吸音効果を有効に確保して、ロードノイズを低減することができる。更にまた、タイヤ負荷転動時に不織布を構成する繊維の脱落を抑制することが可能となる。
【０００８】
また、繊維間は、熱溶着により結合してなることが好ましい。あるいは、繊維間は、接着剤により結合してなることが好ましい。
【０００９】
更に、上記接着剤は、熱硬化性樹脂、可塑性樹脂、エストラマー系樹脂、複合系樹脂からなる群より選択されることが好ましい。
【００１０】
更にまた、繊維は、芳香族ポリアミド、芳香族ポリイミド、ポリベンゾイミダゾール、ポリフェニレンサルファイド、ポリビニルアルコール、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタレート、炭素繊維、フッ素繊維、ガラス繊維、金属繊維からなる群より選択されることが好ましい。
【００１１】
加えて、接着剤が、エポキシ樹脂系又はポリイミド樹脂系からなる群より選択される樹脂であることが好ましい。
【００１２】
加えてまた、接着剤の重量は、不織布の重量の２０〜５０％の範囲にあることが好ましい。
【００１３】
また、不織布の密度は、５〜２０ｋｇ／ｍ３の範囲にあり、その厚さは５〜２０ｍｍの範囲にあることが好ましい。ここでいう「厚さ」とは、不織布の平均厚さをいうものとする。
【００１４】
更に、吸音層は層厚方向に耐圧縮性を有することが好ましい。
【００１５】
更にまた、向心加速度９００ｍ／ｓ２の回転運動による遠心力負荷時における不織布の厚さが、遠心力無負荷時の不織布の厚さの０．６倍以上であることが好ましく、よりこのましくは０．８倍以上であり、更に好ましくは０．９倍以上である。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、吸音層の適正化を図ることで、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】
【００１７】
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、この発明に従う代表的なタイヤをリムＲに装着して構成したタイヤとリムＲの組立体のタイヤ幅方向における断面を示している。図２は、図１に示すタイヤのタイヤ周方向断面図である。
【００１８】
この発明のタイヤ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。
【００１９】
インナーライナ１０の内面上には、繊維間が結合してなる不織布から構成される１枚の帯状の吸音層１１が全周にわたって配設されており、これにより、タイヤ内腔９で生じた空洞共鳴に伴う充填空気の振動エネルギを、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、空洞共鳴音の低減を達成している。不織布を構成する繊維１２は、その一本一本が吸音を効果的に発揮する領域を夫々の繊維周辺に有しており、その領域が大きければ大きいほど吸音効果も大きくなる。しかし、不織布の密度が大きくなり過ぎると、繊維同士の配置が密になり過ぎて、吸音効果を奏する領域が互いに重なり合ってしまうことから、かかる領域が小さくなってしまい、吸音効果も低減する。かかる構成のタイヤ１は、不織布を構成する繊維間が結合していることから、繊維間が結合していない不織布を具えた場合に比べ、不織布の厚さ方向の圧縮剛性が向上しており、不織布が経時的に劣化して変化したとしても、不織布が温度による影響を受け易い材料から構成されていて温度変化したとしても、あるいは、タイヤ１が回転した際に遠心力が不織布に負荷されるなどして外力変化したとしても、不織布が過剰に変形することなく、不織布を構成する繊維間距離が小さくなり過ぎない。それらのことから、前述した吸音効果を奏する領域の体積を充分に確保して、吸音効果を低減させることなく、ロードノイズの発生を抑制することが可能となる。更にまた、繊維間が結合していることから、繊維間が結合していない不織布に比べ、一本一本の繊維１２が外れ難くなっており、タイヤ負荷転動時に不織布を構成する繊維１２の脱落を抑制することができる。なお、不織布は、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、レーヨン又はアラミド等の有機繊維、ガラス又はカーボン等の無機繊維、動物由来の繊維、及び植物由来の繊維等を絡み合わせて一体化したものである。具体的に繊維は、芳香族ポリアミド、芳香族ポリイミド、ポリベンゾイミダゾール、ポリフェニレンサルファイド、ポリビニルアルコール、ポリエチレンテレフタラート、ポリエチレンナフタレート、炭素繊維、フッ素繊維、ガラス繊維、金属繊維からなる群より選択することが好ましい。また、繊維の長さは任意に設定することができる。
【００２０】
また、図３に示すように、繊維間は、熱溶着することで結合してなることが好ましい。あるいは、図４に示すように、繊維間は、接着剤１３を塗布することで結合してなることが好ましい。繊維間を熱溶着した状態とする方法としては、編み込まれた繊維を熱で溶融させて繊維間を結合するサーマルボンディング法が挙げられる。サーマルボンディング法は、具体的には、繊維全体を熱可塑性樹脂により構成し、繊維そのものを加熱して溶融させることで、繊維間が接触した部分を直接結合させる方法や、繊維よりも融点が低い熱可塑性樹脂を溶融させて、繊維間に塗布することにより繊維同士を間接的に結合させたりする方法などがある。また、接着剤を塗布することで繊維間を結合させるケミカルボンディング法では、接着剤は、繊維間の接着性の観点から、熱硬化性樹脂、可塑性樹脂、エストラマー系樹脂、複合系樹脂からなる群より選択した接着剤として使用することが好ましい。このとき、接着剤の重量は、不織布の重量の２０〜５０％の範囲にあることが好ましい。なぜなら、接着剤の重量が、不織布の重量の２０％未満の場合には、繊維間の結合が不充分となり、不織布から繊維は脱落してしまったり、不織布がタイヤ内面から剥れてしまったりする可能性があるからである。一方、接着剤の重量が、不織布の重量の５０％を超える場合には、充分な吸音効果を奏する繊維量を確保すると、不織布の重量が大きくなり過ぎて、タイヤのユニフォミティが悪化し、かつ、燃費が低下する可能性があるからである。また、発明者は、高速走行時にタイヤが発熱し、更にタイヤの回転により不織布に遠心力が負荷されることから、繊維間を熱により軟化し易い接着剤で接着してしまうと、高速走行時に不織布が圧縮変形してしまい、吸音効果が充分に得られない可能性があることを見出した。その対策として、接着剤は、エポキシ樹脂系又はポリイミド樹脂系からなる群より選択される樹脂であることが好ましい。なぜなら、接着剤を、熱硬化する特性を有する、エポキシ樹脂系又はポリイミド樹脂系からなる群より選択した樹脂とすることで、高速走行時にタイヤが発熱したとしても、不織布の変形が抑制され、吸音効果が有効に確保される可能があるからである。
上記結合方法に加え、返しのある針を不織布に突き刺して機械的に繊維を結合させるニードルパンチ法や、高圧水流を利用して繊維を絡み合わせるスパンレース法などを上記結合方法に組み合わせることも可能である。また、不織布の密度は、５〜２０ｋｇ／ｍ３の範囲にあり、かつ、その厚さは５〜２０ｍｍの範囲にあることが好ましい。なぜなら、不織布の密度及び厚さが夫々の両範囲外となる場合には、吸音効果が充分に確保されずに、不織布を配設することによる静音性が有効に向上しなかったり、あるいは、不織布を配設することによる静音性は有効に向上するものの、タイヤ重量が大きくなり過ぎて、タイヤのユニフォミティが悪化し、燃費が低下してしまったりする可能性があるからである。
【００２１】
更に、吸音層１１は、層厚方向に対する耐圧縮性、すなわち走行中における不織布吸音材の厚み方向に対する形状安定性を有することが好ましい。吸音層１１が層厚方向に耐圧縮性を有することから、耐圧縮性を有しない場合に比べ、不織布の経時変化、温度変化、外力変化、特にはタイヤ回転時に負荷される遠心力による変化を有効に抑制して、不織布の厚さを維持することができ、不織布内にて音波が通過する距離を充分に確保することが可能となる。そのことから、吸音効果を有効に確保して、ロードノイズを低減することができる。
【００２２】
更にまた、向心加速度９００ｍ／ｓ２の回転運動による遠心力負荷時における不織布の厚さが、遠心力無負荷時の不織布の厚さの０．６倍以上であることが好ましく、よりこのましくは０．８倍以上であり、更に好ましくは０．９倍以上である。一般に、時速６０ｋｍ／ｈｒの乗用速度におけるタイヤ内の向心加速度は９００ｍ／ｓ２である。そのことから、不織布の厚さを規定する場合には、向心加速度９００ｍ／ｓ２の回転運動による遠心力負荷時の不織布の厚さが重要となる。上記遠心力を不織布に負荷したときに、不織布の厚さが、遠心力無負荷時の不織布の厚さの０．６倍以上であれば、不織布の圧縮変形が充分に抑制されており、不織布を構成する繊維間の距離が小さくなり過ぎないので、前述したように吸音効果を奏する領域を充分に確保できる。なお、向心加速度は、回転半径ｒ、回転角速度ωとしたとき、回転半径ｒに回転角速度ωを二乗した数値を乗じた数値、すなわちｒω２として算出される。
【００２３】
タイヤ本体に吸音層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に吸音層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、吸音層をインナーライナの内面に含浸させて物理的に固定することもできる。
【００２４】
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。例えば、図示は省略するが、吸音層をサイドウォール部内面等に取り付けることもできる。また、吸音層をタイヤ内面にて周上にわたって貼り付けることもできるが、タイヤ内面に部分的に貼り付けることも可能である。
【実施例】
【００２５】
次に、繊維間が結合してい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１〜４）及びこの発明に従い、繊維間が結合した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１〜３）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。
【００２６】
比較例タイヤ１及び２は、繊維間が結合してい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、また、比較例タイヤ３は、スポンジにより構成される吸音層をトレッド部内面に具え、夫々表１に示す諸元を有する。実施例タイヤ１は、ケミカルボンディング法により接着剤を塗布することで繊維間を結合した不織布により構成された吸音層を具え、夫々表１に示す諸元を有する。なお、吸音層は、トレッド部内面にて全周にわたってアクリル系粘着材の両面テープ（ＮＩＴＴＯ  ＤＥＮＫＯ社製  ５０００Ｎ）で貼り付けられている。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
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、かかるタイヤ車輪を車両に装着し、空気圧：２１０ｋＰａ（相対圧）、タイヤ負荷荷重：３．９２ｋＮを適用した状態で、各種性能の評価に供した。
【００２９】
空洞共鳴の抑制効果は、上記車両を速度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。向心加速度は、回転半径ｒと回転角速度ωから、約９００ｍ／ｓ２となる。この測定結果を周波数分析し、２３０ｋＨｚ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。その評価結果を表２に示す。なお、表中の評価結果は、不織布を具えないタイヤの音圧レベルに対する比較例タイヤ１における音圧レベルの低減量を１００として指数化し、その他のタイヤにおける数値を算出したものである。このとき、数値が大きいほど空洞共鳴の抑制効果が大きい。
【００３０】
また、繊維の脱落は、空洞共鳴の抑制効果を評価するための走行後に、不織布を構成している繊維の一部が脱落しているかどうかを目視にて評価した。その評価結果を表２に示す。
【００３１】
また、高速走行後の不織布厚さは、上述した車両を時速３００ｋｍ／ｈにて、６００ｋｍ走行させた後に、不織布厚さの変化を測定することにより評価した。不織布厚さは、走行前の厚さＴ０に対する、走行後の厚さＴ１を百分率で算出したものであり、比較例タイヤ３における厚さの低減量を１００として指数化し、その他のタイヤにおける数値を算出したものであり、その評価結果は表２に示す。なお、表中の評価結果の数値が小さいほど圧縮変形しており、厚さが減少していることを表している。
【００３２】
【表２】
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【００３３】
表２の結果から明らかなように、比較例タイヤ３は、空洞共鳴抑制効果が有効に向上していないのに対し、比較例タイヤ１〜２、実施例タイヤ１〜３は、空洞共鳴抑制効果が向上していた。このとき、比較例タイヤ１〜２は、不織布を構成している繊維の脱落が発生していたのに対し、実施例タイヤ１〜３は、繊維の脱落が発生していなかった。また、比較例タイヤ１〜３は、実施例タイヤ１〜３に比べ、高速走行後の厚さ保持性が悪化していた。これらのことから、実施例タイヤ１〜３は、上述したいずれの性能にも優れることが明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上のことから明らかなように、この発明により、吸音層の適正化を図ることで、タイヤ内の空洞共鳴を有効に抑制し、ロードノイズを低減したタイヤを提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】リム組みした、この発明に従う代表的なタイヤのタイヤ幅方向断面図である。
【図２】図１に示すタイヤのタイヤ周方向断面図である。
【図３】熱溶着することにより繊維間を結合した不織布のイメージ図である。
【図４】接着剤により繊維間を結合した不織布のイメージ図である。
【符号の説明】
【００３６】
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
１２  繊維
１３  接着剤
Ｒ  リム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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