JP4575765B2 - 空気入りタイヤとリムとの組立体 - Google Patents

Description

本発明は、走行中のロードノイズを低減しうる空気入りタイヤとリムとの組立体に関する。

タイヤにより生じる騒音には様々なものがあるが、その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」という音が生じる所謂ロードノイズは、車室内でのこもり音となり乗員に不快感を与える。このロードノイズのうちには、タイヤとリムとが囲むタイヤ内腔が気柱管を構成し、空気が共鳴振動（空洞共鳴）することが主原因のものがある。これは、図５に周波数分析したものを示す如く、２００〜２５０Hz付近に耳障りなピーク音を有する。

そこで本件出願人は、タイヤ内腔を囲むタイヤ側内腔面、又はリム側内腔面にスポンジ材からなる制音体を周方向に貼着することを提案している（例えば特許文献１、２参照）。

特開２００３−０６３２０８号公報 特開２００３−２５２００３号公報

しかし、スポンジ材からなる制音体では、厚さが大となるため、リム組時に制音体がリムやタイヤビードに擦れて破損しないように注意を払う必要があり、リム組性の低下原因となる。またスポンジ材は吸水性が高いため、タイヤ保管時やリム組時などにおいて雨水等に濡れて吸水してしまうという恐れがある。この吸水状態でリム組みすると、吸水した水が重量バランスに悪影響を与え、タイヤ振動を発生させたり、又吸水した水がタイヤのゴム内に浸透してタイヤ内部損傷を誘発させる等の問題を招く。そこでリム組み時に、水を充分に取り除く必要があるが、いったん濡れたスポンジ材を瞬時に乾かすことは容易ではなく、その取り扱いを煩わしいものとしている。またスポンジ材は蓄熱性が高いため、タイヤ側内腔面、特にトレッド下に貼着した場合には、トレッド温度の上昇を招き、高速耐久性を損ねるという問題も懸念される。

このような状況に鑑み、本発明者が研究した。その結果、非発泡性のゴム組成材においても、比重Ａと複素弾性率Ｅ＊との積（Ａ×Ｅ＊）を３．８ＭＰａ以下とした場合には、空洞共鳴音のピークに対する低減効果があり、ロードノイズを充分低減しうることを究明し得た。

そこで本発明は、制音体として、タイヤ内腔に向く内表面に、比重Ａと複素弾性率Ｅ＊との積（Ａ×Ｅ＊）が３．８ＭＰａ以下の非発泡性のゴム組成材からなる制音層を設けた制音シートを用いることを基本として、吸水や蓄熱による前述の諸問題を招くことなく、かつリム組性を損ねることなく、ロードノイズを低減しうる空気入りタイヤとリムとの組立体を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、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制音シートを具え、
前記制音シートは、前記タイヤ内腔を囲むタイヤ側内腔面又はリム側内腔面に添設されタイヤ周方向に延在するとともに、該制音シートの前記タイヤ内腔に向く内表面の少なくとも一部に、比重Ａと複素弾性率Ｅ＊との積（Ａ×Ｅ＊）が３．８ＭＰａ以下の非発泡性のゴム組成材からなる制音層を設けたことを特徴としている。

又請求項２の発明では、前記制音シートは、シート厚さが３．０ｍｍ以下、かつ前記制音層の厚さを０．１ｍｍ以上としたことを特徴としている。

又請求項３、４の発明では、前記制音シートは、内表面の全てが、或いは制音シートの全てが制音層で形成されていることを特徴としている。

又請求項５の発明では、前記制音シートは、タイヤ側内腔面に貼付けられることを特徴としている。

又請求項６の発明では、前記制音シートは、リム側内腔面のうちのウエル部表面に貼付けられ、かつ前記積（Ａ×Ｅ＊）を２．７ＭＰａ以下としたことを特徴としている。

本発明は叙上の如く構成しているため、吸水や蓄熱による諸問題を招くことなく、かつリム組性を損ねることなく、ロードノイズを低減できる。

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は本発明の空気入りタイヤとリムとの組立体（以下、単に「組立体」という場合がある）の子午断面図、図２は組立体のタイヤ赤道面に沿った周方向略断面図を示している。

図１において、本実施形態の組立体１は、空気入りタイヤ２（単にタイヤ２という場合がある）と、これをリム組みするリム３とがなすタイヤ内腔４に、制音シート５を装着している。

前記リム３は、タイヤ２を嵌着する環状のリム本体３ａと、このリム本体３ａを支持しかつ車軸に固定するディスク３ｂとを具える周知構造をなし、本例では、正規リムを採用した場合を例示している。なお「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。

又前記タイヤ２は、そのビード部２ａを前記リム本体３ａのフランジに密着させてリム組みされる例えば乗用車用ラジアルタイヤであって、タイヤ内腔４を囲む内腔面Ｓのうちのタイヤ側内腔面Ｓ１を、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したチューブレス構造を具える。これにより、タイヤ２は、前記リム本体３ａとで気密なタイヤ内腔４を形成する。

次に、前記制音シート５は、タイヤ周方向に長いゴム状シートからなり、タイヤ側内腔面Ｓ１、またはリム側内腔面Ｓ２のうちの一方、或いは双方に添設される。この制音シート５は、タイヤ周方向の全周に亘って延在させることが、制音効果や均一性の観点から好ましいが、要求により３／４周〜１周の範囲、１／２周〜３／４周の範囲、或いは１／３周〜１／２周の範囲であっても良い。

本例では、制音シート５が、タイヤ側内腔面Ｓ１に、かつ少なくともトレッド領域Ｙを含む範囲に、タイヤ全周に亘って貼付けされた場合を例示している。前記トレッド領域Ｙとは、トレッド端を通りタイヤ側内腔面Ｓ１に直交するトレッド端線Ｘ、Ｘ間の領域を意味する

この制音シート５は、タイヤ内腔４に向く内表面の少なくとも一部に、制音層６を有する。このとき制音層６の表面は平滑面として形成される。

本例では、制音シート５の全てが制音層６で形成されたものを例示しているが、例えばタイヤ側内腔面Ｓ１に貼着されるベース層と、内表面側の制音層６とを積層した複層構造（例えば２層構造）とすることができ、係る場合にも、内表面の全てを制音層６で形成することが好ましい。

そして前記制音層６として、比重Ａと複素弾性率Ｅ＊との積（Ａ×Ｅ＊）を３．８ＭＰａ以下とした非発泡性のゴム組成材を使用する。なお、タイヤ内腔面Ｓをなすインナーライナゴムは、前記積（Ａ×Ｅ＊）が４．５２ＭＰａと、制音層６に比して高い値を示している。

図３に、前記積（Ａ×Ｅ＊）の値を違えたゴム組成材からなる制音シート５を、タイヤ側内孔面Ｓ１の全面に貼着し、荒れたロードノイズテストコースを速度６０ｋｍ／ｈで走行するとともに、そのときのドライバーの右耳元で測定した車内騒音を周波数分析し、２００〜２５０Hz付近で発生するピーク音の音圧レベルの変化を示した本発明者の実験の結果のグラフを示す。図３の如く、前記積（Ａ×Ｅ＊）の値を減じた低比重、或いは低弾性のゴム組成材は、空洞共鳴音のピークに低減効果があり、ロードノイズを改善しうることが確認できる。

これは、ゴムの比重Ａ及び複素弾性率Ｅ＊が、ゴムの音響インピーダンスに相関があり、前記比重Ａと複素弾性率Ｅ＊との積（Ａ×Ｅ＊）を減じることにより、音響インピーダンスが小さくなるからであると推測される。そして、前記音響インピーダンスが小さくなることにより、タイヤ内孔面Ｓにおける反射特性が変化し、タイヤ内腔４内の定在波の存続が弱まって空洞共鳴音のピーク値の音圧レベルが下がるからと推測される。

なお前記積（Ａ×Ｅ＊）が３．８ＭＰａを越えると、十分なロードノイズ低減効果が発揮できず、従って、前記積（Ａ×Ｅ＊）は、特に２．７ＭＰａ以下とするのが好ましい。なお積（Ａ×Ｅ＊）の下限値は、製造上の観点から０．４ＭＰａ以上が好ましい。

又前記制音層６は、前述の如く、音の反射特性を変化させるものであるため、スポンジ材を用いた従来の制音体の如き厚さを必要としない。従って、制音シート５全体としてのシート厚さを３．０ｍｍ以下、さらには１．０ｍｍ以下にまで減じることが可能であり、又制音層６は、それ自体の厚さが０．１ｍｍ以上あれば、前記空洞共鳴音のピーク低減効果を発揮することができる。なお前記シート厚さの下限値は、制音層６の厚さの下限値と同様０．１ｍｍ以上であり、又制音層６の厚さの上限値は、シート厚さの上限値と同様３．０ｍｍ以下である。

なお前記制音層６のゴム部材としては、特に規制されることがなく、例えばニトリルゴム（ＮＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）等のジエン系ゴム、及びブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、シリコンゴム等の非ジエン系ゴムなどが採用しうる。又ゴム部材には、前述の物性を得るために、周知のゴム用添加剤を配合することができる。なお前記「複素弾性率Ｅ＊」の値は、粘弾性スペクトロメーターを用い、温度７０℃、周波数１０Ｈｚ、動歪±２％の条件で測定した値である。

又本例では、加硫成形後のタイヤ２のタイヤ側内腔面Ｓ１に、前記制音シート５が接着剤（両面接着テープを含む）を用いて貼り着されたものを例示している。しかし、加硫前の生タイヤのタイヤ側内腔面Ｓ１に、生の制音シート５を粘着する、或いは生タイヤを形成する際のフォーマ上の生（未加硫）のインナーライナゴムの内周面に、生の制音シート５を粘着し、その後の加硫成形により、タイヤと制音シート５とを一体に加硫接着させることもできる。係る場合には、皺などを生じることなく、前記タイヤ側内孔面Ｓ１の全面に、制音シート５を貼り付ける、即ちタイヤ側内孔面Ｓ１の全面を制音層６で被覆することができ、ロードノイズ低減効果をより高く発揮することが可能となる。

次に、図４に、前記制音シート５が、リム側内腔面Ｓ２に添設される場合を例示する。ここで、リム本体３ａは、前記ビード部２ａを着座させるリムシート１０、１０間に、リム組み時にタイヤのビード部２ａをいったん落とし込むための凹溝状のウエル部１１を形成している。そして、本例では、前記ウエル部１１表面に、制音シート５を巻回しかつ接着剤（両面接着テープを含む）を用いて貼り着している。係る場合には、制音シート５の周方向の両端を貼り着していれば、その全面を貼り着する必要はない。又制音シート５を環状に形成し、ゴム弾性を利用して、前記ウエル部１１に嵌着することもできる。係る場合には、接着剤の使用を排除できる。

なお制音シート５は、前述と同様、制音層６のみの１層構造とすることができるが、ベース層を含む複層構造（例えば２層構造）であっても良い。又制音シート５は、ウエル部１１の全巾に亘りできるだけ巾広に形成することが、ロードノイズ低減の観点から好ましいが、要求によりウエル部１１よりも巾狭に形成することもできる。なお制音シート５をウエル部１１表面に設けるする場合、タイヤ側内腔面Ｓ１に設ける場合に比して、ロードノイズ低減効果に劣る傾向がある。従って、係る場合には、制音層６におけるゴム組成材の積（Ａ×Ｅ＊）は、２．７ＭＰａ以下、さらには１．９ＭＰａ以下とするのが好ましい。

このように制音シート５は、空洞共鳴音のピーク値の音圧レベルを下げることができ、ロードノイズを低減することができる。又その厚さが極めて薄いため、リム組時にリムやタイヤビードに擦れて破損することがなく、リム組性能を向上させることができる。又スポンジ材の如き吸水性がないため、雨水等に濡れた場合にも拭き取り等により容易に乾燥させることができるため、保管性や取扱い性が高まり、又吸水によるタイヤ内部損傷等を防止することができる。又蓄熱性が低いため、トレッド領域に配した場合にもタイヤの高速耐久性を維持することが可能となる。

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。

制音層のみからなる一層構造の制音シートを表１の仕様で試作し、タイヤ側内腔面、或いはリム側内腔面に貼り着した空気入りタイヤ（２４５／４５Ｒ１８）とリム（１８×７．５ＪＪ）との組立体を試作し、実車走行テストによりロードノイズ性能を比較した。なお従来例は、制音シートを装着していない場合であって、インナーライナゴムにおける比重Ａと複素弾性率Ｅ＊との積（Ａ×Ｅ＊）は、４．５２ＭＰａであった。また比較例１，２、実施例１，２は、制音シートを生タイヤ形成時に貼り付けし、加硫成形した。また実施例３〜５、比較例３は、厚さ２．２mm（両面粘着テープの厚さ０．２mmを含む）の制音シートを、加硫後のタイヤ、及びリムに貼り付けしている。

（１）ロードノイズ性能：
制音シート付きのタイヤとリムの組立体に、内圧２４０ｋＰａを充填し、車両（国産４３００ｃｃのＦＲ車）の全輪に装着し、ロードノイズ計測路（アスファルト粗面路）を速度６０ｋｍ／ｈで走行したときの車内騒音を、ドライバーの右耳元位置にて測定し、た車内騒音を周波数分析し、２００〜２５０Hz付近で発生するピーク音の音圧レベルを、制音シートを装着してない従来例を基準として比較した。マイナス（−）は音圧レベルが下がったことを意味する。

表の如く、実施例のものは、空洞共鳴のピーク音を下げることができ、ロードノイズを低減しうるのが確認できる。

本発明の空気入りタイヤとリムとの組立体の一実施形態を示す子午断面図である。 そのタイヤ赤道に沿った周方向断面図である。 空洞共鳴のピーク音と、積（Ａ×Ｅ＊）との関係を示すグラフである。 空気入りタイヤとリムとの組立体の他の実施形態を示す子午断面図である。 ロードノイズの周波数分析結果を示すグラフである。

符号の説明

２ リム
３ 空気入りタイヤ
４ タイヤ内腔
５ 制音シート
６ 制音層
１１ ウエル部
Ｓ１ タイヤ側内腔面
Ｓ２ リム側内腔面

Claims (6)

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制音シートを具え、
   前記制音シートは、前記タイヤ内腔を囲むタイヤ側内腔面又はリム側内腔面に添設されタイヤ周方向に延在するとともに、該制音シートの前記タイヤ内腔に向く内表面の少なくとも一部に、比重Ａと複素弾性率Ｅ＊との積（Ａ×Ｅ＊）が３．８ＭＰａ以下の非発泡性のゴム組成材からなる制音層を設けたことを特徴とする空気入りタイヤとリムとの組立体。
2. 前記制音シートは、シート厚さが３．０ｍｍ以下、かつ前記制音層の厚さを０．１ｍｍ以上としたことを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤとリムとの組立体。
3. 前記制音シートは、内表面の全てが制音層で形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の空気入りタイヤとリムとの組立体。
4. 前記制音シートは、その全てが制音層で形成されていることを特徴とする請求項３記載の空気入りタイヤとリムとの組立体。
5. 前記制音シートは、タイヤ側内腔面に貼付けられることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の空気入りタイヤとリムとの組立体。
6. 前記制音シートは、リム側内腔面のうちのウエル部表面に貼付けられ、かつ前記積（Ａ×Ｅ＊）を２．７ＭＰａ以下としたことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の空気入りタイヤとリムとの組立体。

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