JP6281265B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ内面のトレッド部に対応する領域に帯状の吸音材を接着した空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、吸音材をタイヤ周方向の全域に配置した場合であっても、吸音材の端面の摩耗を防止すると共に、吸音材の剥離を抑制することを可能にした空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤにおいて、騒音を発生させる原因の一つにタイヤ内部に充填された空気の振動による空洞共鳴音がある。この空洞共鳴音は、タイヤを転動させたときにトレッド部が路面の凹凸によって振動し、トレッド部の振動がタイヤ内部の空気を振動させることによって生じるものである。

このような空洞共鳴現象による騒音を低減する手法として、タイヤとホイールのリムとの間に形成される空洞部内に吸音材を配設することが提案されている。より具体的には、タイヤ内面のトレッド部に対応する領域に帯状の吸音材を接着することが行われている（例えば、特許文献１，２参照）。

しかしながら、帯状の吸音材をタイヤ周方向の全域にわたって隙間なく配置しようとした場合、その端面同士が互いに接触した状態になるので、タイヤ走行時に吸音材の端面同士が擦れて摩耗を生じるという問題がある。また、タイヤ走行時に吸音材の端面同士が擦れると、タイヤ内面に接着された吸音材のタイヤ周方向の端部に剥離が生じ、それが起点となって吸音材が剥離するという問題がある。

なお、帯状の吸音材の端面同士が互いに接触しないように吸音材をタイヤ周方向に沿って間欠的に配置することも可能である。しかしながら、帯状の吸音材をタイヤ周方向に沿って間欠的に配置した場合、質量バランスが悪化することに加えて、吸音材のボリュームを十分に確保することができず吸音効果が低下するという不都合がある。そのため、帯状の吸音材をタイヤ周方向の全域にわたって配置し、かつ吸音材の摩耗や剥離を防止することが望まれている。

特開２００２−６７６０８号公報 特開２００５−１３８７６０号公報

本発明の目的は、吸音材をタイヤ周方向の全域に配置した場合であっても、吸音材の端面の摩耗を防止すると共に、吸音材の剥離を抑制することを可能にした空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的を解決するための本発明の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、タイヤ内面の前記トレッド部に対応する領域にタイヤ周方向に沿って接着層を介して帯状の吸音材を接着した空気入りタイヤにおいて、前記吸音材はタイヤ周方向の複数個所で区分された複数の分割片から構成され、該吸音材をタイヤ周方向の全域にわたって実質的に単一の列を形成するように配置すると共に、タイヤ周方向の同一位置に配置される前記吸音材の一対の端面が互いに接触しないように該一対の端面をタイヤ幅方向のずれた位置に配置したことを特徴とするものである。

本発明では、タイヤ内面のトレッド部に対応する領域にタイヤ周方向に沿って接着層を介して帯状の吸音材を接着した空気入りタイヤにおいて、吸音材をタイヤ周方向の全域にわたって実質的に単一の列を形成するように配置すると共に、タイヤ周方向の同一位置に配置される吸音材の一対の端面が互いに接触しないように該一対の端面をタイヤ幅方向のずれた位置に配置したことにより、吸音材をタイヤ周方向の全域に配置した場合であっても、吸音材の端面同士の接触を回避し、吸音材の端面の摩耗を防止することができる。また、吸音材の端面同士が接触しないので、吸音材の剥離を抑制することができる。その結果、吸音材に基づく騒音低減効果を長期間にわたって維持することができる。

しかも、帯状の吸音材をタイヤ周方向の全域にわたって配置するので、タイヤ周方向の質量バランスを良好に保つことができる。また、帯状の吸音材をタイヤ周方向の全域にわたって配置することにより、吸音材のボリュームを十分に確保することができ、その吸音材に基づいて良好な吸音効果を発揮することが可能になる。

本発明において、吸音材をタイヤ周方向に対して一定の角度をなして直線状に延在するように配置することが好ましい。このように吸音材をタイヤ周方向に対して傾斜させることにより、タイヤ周方向の同一位置に配置される吸音材の一対の端面をタイヤ幅方向のずれた位置に配置することが可能になる。しかも、吸音材を直線状に延在させているので、吸音材を曲げた状態で接着する場合とは異なって吸音材の接着面にせん断応力が生じるのを回避することができ、良好な接着耐久性を確保することができる。

或いは、吸音材をタイヤ周方向に沿って蛇行するように配置することも可能である。この場合も、タイヤ周方向の同一位置に配置される吸音材の一対の端面をタイヤ幅方向のずれた位置に配置することができる。

吸音材は、タイヤ周方向の複数個所で区分された複数の分割片から構成されている。特に、吸音材をタイヤ周方向の複数個所で区分された複数の分割片から構成した場合、吸音材の接着面に生じるせん断応力が緩和されるという利点がある。

リム組み時にタイヤ内に形成される空洞部の体積に対する吸音材の体積の比率は２０％よりも大きいことが好ましい。このように吸音材の体積を大きくすることで優れた騒音低減効果を得ることができ、しかも大型の吸音材であっても良好な接着状態を長期間にわたって確保することができる。空洞部の体積は、タイヤを正規リムにリム組みして正規内圧を充填した状態でタイヤとリムとの間に形成される空洞部の体積である。「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、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えば、ＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば“Ｄｅｓｉｇｎ Ｒｉｍ”、或いはＥＴＲＴＯであれば“Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｒｉｍ”とする。但し、タイヤが新車装着タイヤの場合には、このタイヤが組まれた純正ホイールを用いて空洞部の体積を求めることとする。「正規内圧」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空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表“ＴＩＲＥ ＲＯＡＤ ＬＩＭＩＴＳ ＡＴ ＶＡＲＩＯＵＳ ＣＯＬＤ ＩＮＦＬＡＴＩＯＮ ＰＲＥＳＳＵＲＥＳ”に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば“ＩＮＦＬＡＴＩＯＮ ＰＲＥＳＳＵＲＥ”であるが、タイヤが新車装着タイヤの場合には、車両に表示された空気圧とする。

吸音材の硬さは６０Ｎ〜１７０Ｎであり、吸音材の引張り強度は６０ｋＰａ〜１８０ｋＰａ以上であることが好ましい。このような物性を有する吸音材はせん断歪みに対する耐久性が優れている。吸音材の硬さは、ＪＩＳ−Ｋ６４００−２「軟質発泡材料−物理特性−第２部：硬さ及び圧縮応力−ひずみ特性の求め方」に準拠して測定されるものであって、そのＤ法（２５％定圧縮して２０秒後の力を求める方法）により測定されるものである。また、吸音材の引張り強度は、ＪＩＳ−Ｋ６４００−５「軟質発泡材料−物理特性−第５部：引張強さ、伸び及び引裂強さの求め方」に準拠して測定されるものである。

接着層は両面接着テープからなり、その引き剥がし粘着力が８Ｎ／２０ｍｍ〜４０Ｎ／２０ｍｍの範囲にあることが好ましい。これにより、吸音材の固定強度を良好に保ちつつ、吸音材の貼り付け作業及びタイヤ廃棄時の解体作業を容易に行うことが可能になる。両面接着テープの引き剥がし粘着力は、ＪＩＳ−Ｚ０２３７に準拠して測定されるものである。即ち、両面粘着シートを、厚さ２５μｍのＰＥＴフィルムを貼り合わせて裏打ちする。この裏打ちされた粘着シートを２０ｍｍ×２００ｍｍの方形状にカットして試験片を作製する。この試験片から剥離ライナーを剥がし、露出した粘着面を、被着体としてのステンレス鋼（ＳＵＳ３０４、表面仕上げＢＡ）板に、２ｋｇのローラーを一往復させて貼り付ける。これを２３℃、ＲＨ５０％の環境下に３０分間保持した後、引張試験機を用い、ＪＩＳ Ｚ ０２３７に準拠して、２３℃、ＲＨ５０％の環境下、剥離角度１８０°、引張速度３００ｍｍ／分の条件にて、ＳＵＳ板に対する１８０°引き剥がし粘着力を測定する。

本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す斜視断面図である。 本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す赤道線断面図である。 本発明の空気入りタイヤの内面に接着された吸音材の一例（参考例）を示す展開図である。 本発明の空気入りタイヤの内面に接着された吸音材の変形例を示す展開図である。 本発明の空気入りタイヤの内面に接着された吸音材の他の変形例（参考例）を示す展開図である。 本発明の空気入りタイヤの内面に接着された吸音材の他の変形例（参考例）を示す展開図である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。 図１及び図２は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示すものである。図１及び図２において、本実施形態の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部１と、該トレッド部１の両側に配置された一対のサイドウォール部２と、これらサイドウォール部２のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部３とを備えている。

上記空気入りタイヤにおいて、タイヤ内面４のトレッド部１に対応する領域には、タイヤ周方向に沿って接着層５を介して帯状の吸音材６が接着されている。吸音材６は、連続気泡を有する多孔質材料から構成され、その多孔質構造に基づく所定の吸音特性を有している。吸音材６の多孔質材料としては発泡ポリウレタンを用いると良い。一方、接着層５としては、ペースト状接着剤や両面接着テープを用いることができる。

図３は本発明の空気入りタイヤの内面に接着された吸音材６の一例を示すものであり、タイヤ内面４のトレッド部１に対応する領域をタイヤ周方向の全域にわたって示すものである。図３において、Ｔｃはタイヤ周方向、Ｔｗはタイヤ幅方向である。図３に示すように、吸音材６はタイヤ周方向Ｔｃの全域にわたって実質的に単一の列を形成するように配置され、タイヤ周方向Ｔｃの同一位置に配置される吸音材６の一対の端面６ａ，６ｂが互いに接触しないように該一対の端面６ａ，６ｂがタイヤ幅方向Ｔｗのずれた位置に配置されている。

より具体的には、単一の吸音材６がタイヤ周方向Ｔｃに対して一定の角度をなして直線状に延在するように配置されている。直線状に加工された吸音材６を直線状に延在させた状態でタイヤ内面４に接着した場合、吸音材６を曲げた状態で接着する場合とは異なって吸音材６の接着面にせん断応力が生じることはない。そのため、吸音材６について良好な接着耐久性を確保することができる。

ここで、吸音材６をタイヤ周方向Ｔｃの全域にわたって実質的に単一の列を形成するように配置するとは、吸音材６の長手方向の総長さをタイヤ内周長に対して実質的に一致させることを意味するが、より具体的には、吸音材６の長手方向の総長さをタイヤ内周長の９７％〜１１０％、好ましくは９９％〜１０８％、更に好ましくは１００％〜１０５％の範囲に設定することである。

上述した空気入りタイヤでは、タイヤ内面４のトレッド部１に対応する領域にタイヤ周方向Ｔｃに沿って接着層５を介して帯状の吸音材６を接着するにあたって、吸音材６をタイヤ周方向Ｔｃの全域にわたって実質的に単一の列を形成するように配置すると共に、タイヤ周方向Ｔｃの同一位置に配置される吸音材６の一対の端面６ａ，６ｂが互いに接触しないように該一対の端面６ａ，６ｂをタイヤ幅方向Ｔｗのずれた位置に配置したことにより、吸音材６をタイヤ周方向Ｔｃの全域に配置した場合であっても、吸音材６の端面６ａ，６ｂ同士の接触を回避し、吸音材６の端面６ａ，６ｂの摩耗を防止することができる。また、吸音材６の端面６ａ，６ｂ同士が接触しないので、吸音材６のタイヤ周方向Ｔｃの端部に剥離が生じ、それが起点となって吸音材６が剥離するという不都合を回避することができる。その結果、吸音材６の剥離を抑制し、吸音材６に基づく騒音低減効果を長期間にわたって維持することができる。

しかも、帯状の吸音材６をタイヤ周方向Ｔｃの全域にわたって配置しているので、タイヤ周方向Ｔｃの質量バランスを良好に保つことができる。また、帯状の吸音材６をタイヤ周方向Ｔｃの全域にわたって配置することにより、吸音材６のボリュームを十分に確保することができ、吸音材６に基づいて良好な吸音効果を発揮することができる。

図４は本発明の空気入りタイヤの内面に接着された吸音材６の変形例を示すものであり、タイヤ内面４のトレッド部１に対応する領域をタイヤ周方向の全域にわたって示すものである。図４において、吸音材６はタイヤ周方向Ｔｃの複数個所で区分された複数の分割片６１，６２，６３，６４から構成されている。吸音材６の分割片６１〜６４の各々はタイヤ周方向の一方側に端面６ａを有し、タイヤ周方向の他方側に端面６ｂを有している。これら吸音材６の分割片６１〜６４はタイヤ周方向Ｔｃの全域にわたって実質的に単一の列を形成するように配置され、タイヤ周方向Ｔｃの同一位置に配置される吸音材６の一対の端面６ａ，６ｂが互いに接触しないように該一対の端面６ａ，６ｂがタイヤ幅方向Ｔｗのずれた位置に配置されている。

この場合も、吸音材６をタイヤ周方向Ｔｃの全域に配置するにあたって、吸音材６の端面６ａ，６ｂの摩耗を防止すると共に、吸音材６の剥離を抑制することができる。また、吸音材６のタイヤ周方向の長さが大きくなると接着面に生じるせん断応力が大きくなる傾向があるが、吸音材６をタイヤ周方向Ｔｃの複数個所で区分された複数の分割片６１〜６４から構成した場合、その接着面に生じるせん断応力を緩和することができる。

図５は本発明の空気入りタイヤの内面に接着された吸音材６の他の変形例を示すものであり、タイヤ内面４のトレッド部１に対応する領域をタイヤ周方向の全域にわたって示すものである。図５においては、単一の吸音材６がタイヤ周方向Ｔｃに沿って延在し、その端面６ａ，６ｂの近傍で吸音材６が蛇行するように配置されている。この場合も、タイヤ周方向Ｔｃの同一位置に配置される吸音材６の一対の端面６ａ，６ｂをタイヤ幅方向Ｔｗのずれた位置に配置することができる。

図６は本発明の空気入りタイヤの内面に接着された吸音材６の他の変形例を示すものであり、タイヤ内面４のトレッド部１に対応する領域をタイヤ周方向の全域にわたって示すものである。図６においては、単一の吸音材６がタイヤ周方向Ｔｃに沿って蛇行するように配置されている。より具体的には、吸音材６がタイヤ周方向Ｔｃに沿って周期的に波状に蛇行している。この場合も、タイヤ周方向Ｔｃの同一位置に配置される吸音材６の一対の端面６ａ，６ｂをタイヤ幅方向Ｔｗのずれた位置に配置することができる。

上記空気入りタイヤにおいて、単一の吸音材６がタイヤ周方向に延在しており、吸音材６はその長手方向に直交する断面において少なくとも接着面に対応する範囲では均一な厚さを有し、その断面形状が長手方向に沿って一定であることが好ましい。特に、吸音材６の長手方向に直交する断面での断面形状は長方形（正方形を含む）であることが好ましいが、場合によっては、接着面側が狭くなるような逆台形にすることも可能である。これにより、接着面積当たりの吸音材６の容量を最大限に大きくし、優れた騒音低減効果を得ることができる。また、このような形状を有する吸音材６は加工が容易であるため製造コストも安価である。

上記空気入りタイヤをリム組みしたときタイヤ内面４とリムとの間には空洞部７が形成されるが、その空洞部７の体積に対する吸音材６の体積の比率は２０％よりも大きいことが好ましい。このように吸音材６の体積を大きくすることで優れた騒音低減効果を得ることができ、しかも大型の吸音材６であっても良好な接着状態を長期間にわたって確保することができる。なお、吸音材６の幅はタイヤ接地幅の３０％〜９０％の範囲であることが好ましい。

吸音材６の硬さ（ＪＩＳ−Ｋ６４００−２）は６０Ｎ〜１７０Ｎであり、吸音材６の引張り強度（ＪＩＳ−Ｋ６４００−５）は６０ｋＰａ〜１８０ｋＰａであることが好ましい。このような物性を有する吸音材６はせん断歪みに対する耐久性が優れている。吸音材６の硬さ又は引張り強度が小さ過ぎると吸音材６の耐久性が低下することになる。特に、吸音材６の硬さは、好ましくは７０Ｎ〜１６０Ｎとし、より好ましくは８０Ｎ〜１４０Ｎとするのが良い。また、吸音材６の引張り強度は、好ましくは７５ｋＰａ〜１６５ｋＰａとし、より好ましくは９０ｋＰａ〜１５０ｋＰａとするのが良い。

接着層５はその引き剥がし粘着力（ＪＩＳ−Ｚ０２３７：２００９）が８Ｎ／２０ｍｍ〜４０Ｎ／２０ｍｍの範囲にあることが好ましい。これにより、吸音材６の固定強度を良好に保ちつつ、吸音材６の貼り付け作業及びタイヤ廃棄時の解体作業を容易に行うことが可能になる。つまり、接着層５の剥離力が弱過ぎると吸音材６の固定状態が不安定になり、逆に接着層５の剥離力が強過ぎると吸音材６の貼り付け作業において貼り付け位置を変更することが困難になり、タイヤ廃棄時には吸音材６を引き剥がすことが困難になる。特に、接着層５の引き剥がし粘着力は、好ましくは９Ｎ／２０ｍｍ〜３０Ｎ／２０ｍｍ、より好ましくは１０Ｎ／２０ｍｍ〜２５Ｎ／２０ｍｍとするのが良い。

タイヤサイズ２７５／３５Ｒ２０で、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、タイヤ内面のトレッド部に対応する領域にタイヤ周方向に沿って接着層を介して帯状の吸音材を接着した空気入りタイヤにおいて、吸音材の配置を種々異ならせた比較例１、実施例１及び参考例１〜３のタイヤを製作した。

比較例１では、吸音材を単一の吸音材から構成し、該吸音材をタイヤ周方向の全域にわたって実質的に単一の列を形成するように配置し、タイヤ周方向の同一位置に配置される吸音材の一対の端面が互いに接触するように該一対の端面をタイヤ幅方向の同一位置に配置した。

参考例１では、図３に示すように、吸音材を単一の吸音材から構成し、該吸音材をタイヤ周方向に対して一定の角度をなして直線状に延在するように配置し、タイヤ周方向の同一位置に配置される吸音材の一対の端面が互いに接触しないように該一対の端面をタイヤ幅方向のずれた位置に配置した。

実施例１では、図４に示すように、吸音材をタイヤ周方向の複数個所で区分された複数の分割片から構成し、該吸音材をタイヤ周方向に対して一定の角度をなして直線状に延在するように配置し、タイヤ周方向の同一位置に配置される吸音材の一対の端面が互いに接触しないように該一対の端面をタイヤ幅方向のずれた位置に配置した。

参考例２では、図５に示すように、吸音材を単一の吸音材から構成し、該吸音材をその端面の近傍で蛇行するように配置し、タイヤ周方向の同一位置に配置される吸音材の一対の端面が互いに接触しないように該一対の端面をタイヤ幅方向のずれた位置に配置した。

参考例３では、図６に示すように、吸音材を単一の吸音材から構成し、該吸音材をタイヤ周方向に沿って周期的に蛇行するように配置し、タイヤ周方向の同一位置に配置される吸音材の一対の端面が互いに接触しないように該一対の端面をタイヤ幅方向のずれた位置に配置した。

比較例１、実施例１及び参考例１〜３において、以下の事項を共通にした。吸音材の長手方向に直交する断面における断面形状は長方形とし、その断面形状をタイヤ周方向に沿って一定とした。リム組み時にタイヤ内に形成される空洞部の体積に対する吸音材の体積の比率は２５％とした。吸音材の硬さは９１Ｎとし、吸音材の引張り強度は１３２ｋＰａとした。接着層の引き剥がし粘着力は１６Ｎ／２０ｍｍとした。

これら比較例１、実施例１及び参考例１〜３の空気入りタイヤをそれぞれリムサイズ２０×９．５Ｊのホイールに組み付け、空気圧１５０ｋＰａ、荷重６．９ｋＮ、速度１５０ｋｍ／ｈの条件でドラム試験機にて１００時間の走行試験を実施した後、吸音材の端面摩耗の有無及び吸音材の接着剥がれの有無を目視により確認した。その結果を表１に示す。

表１に示すように、比較例１のタイヤでは吸音材の端面摩耗及び接着剥がれが顕著に発生していたが、実施例１及び参考例１〜３のタイヤでは吸音材の端面摩耗及び接着剥がれが全く認められなかった。

１ トレッド部
２ ビード部
３ サイドウォール部
４ タイヤ内面
５ 接着層
６ 吸音材
６ａ，６ｂ 端面
７ 空洞部

Claims (6)

1. タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、タイヤ内面の前記トレッド部に対応する領域にタイヤ周方向に沿って接着層を介して帯状の吸音材を接着した空気入りタイヤにおいて、前記吸音材はタイヤ周方向の複数個所で区分された複数の分割片から構成され、該吸音材をタイヤ周方向の全域にわたって実質的に単一の列を形成するように配置すると共に、タイヤ周方向の同一位置に配置される前記吸音材の一対の端面が互いに接触しないように該一対の端面をタイヤ幅方向のずれた位置に配置したことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記吸音材をタイヤ周方向に対して一定の角度をなして直線状に延在するように配置したことを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記吸音材をタイヤ周方向に沿って蛇行するように配置したことを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
4. リム組み時にタイヤ内に形成される空洞部の体積に対する前記吸音材の体積の比率が２０％よりも大きいことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. 前記吸音材の硬さが６０Ｎ〜１７０Ｎであり、前記吸音材の引張り強度が６０ｋＰａ〜１８０ｋＰａであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
6. 前記接着層は両面接着テープからなり、その引き剥がし粘着力が８Ｎ／２０ｍｍ〜４０Ｎ／２０ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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