JP4363729B2 - ロードノイズ低減液剤及びその充填装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤ空洞共鳴を抑制しうるとともに、タイヤバルブからタイヤ内腔内に便宜に注入できその使い勝手を大巾に高めたロードノイズ低減液剤及びその充填装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ロードノイズは、自動車が荒れた路面を走行したとき、車室内に発生する「ゴー」という比較的低い周波数の騒音であり、特に100〜300Hzの周波数域の音が問題になることが多い.
【0003】
このロードノイズは、路面からの振動の入力が、タイヤや車体で共振して増幅され最終的に車室内を振動させることによって発生するものであり、これを抑えるためには、それぞれの振動系の共振を抑えることが必要である。
【0004】
他方、タイヤはゴムやコードの複合体であるが故にいくつかの固有振動数を有しており、特にロードノイズと密接な関係のあるものとして、次の3種類のものが知られており、例えばインパクトハンマーテストによって確認できる。
▲1▼ 周方向一次共振:
▲2▼ タイヤ空洞共鳴:
▲3▼ タイヤ断面方向ニ次共振:
なお前記インパクトハンマーテストは、図14(A)に略示する如き装置を用い、リム組みしたタイヤのトレッド部aをインパクトハンマーbを用いて打撃することによって入力された振動が、車軸cに出力される時の伝達特性を、3軸ロードセルなどのセンサdを用いて測定するものであり、その測定結果の一例を図14(B)に示す。この図14(B)における三つのピーク▲1▼、▲2▼、▲3▼が、夫々前記周方向一次共振、タイヤ空洞共鳴、タイヤ断面方向二次共振である。
【0005】
そして、この三種類の共振点のピークを下げることやピークの周波数を移動させることで、ロードノイズを低減させることが可能である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしこのうち、▲2▼のタイヤ空洞共鳴は、タイヤとリムとにより囲まれるタイヤ内腔がタイヤ周方向に連続する気柱となって生じる共鳴であるため、タイヤ自身の構造等によって改善することは難しい。
【0007】
そのため、このタイヤ空洞共鳴を抑制するためには、例えば特公平7−14682号公報に記載する如く、タイヤ内腔内に遮蔽体を介在せしめ、前記気柱が連続するのを阻止することが重要となる。しかしながら、前記公報に記載の遮蔽体は、ゴム、合成樹脂、スポンジなど可撓性材料から形成されるとはいえ、球状等の固体をなす。
【0008】
従って、この遮蔽体をタイヤ内腔内に装着するためには、タイヤのリムへの組み付けや取り外し、及びタイヤとリムの組立体の車両への着脱が必要になるなど、多くの手間と労力を要し、簡便性に劣り使い勝手を大巾に損ねるものであった。
【0009】
そこで本発明は、以上のような状況に鑑み案出なされたもので、タイヤ空洞共鳴を減じロードノイズの低減効果を有効に発揮しつつタイヤバルブからタイヤ内腔内に便宜に注入でき、その使い勝手を大巾に高めたロードノイズ低減液剤及びその充填装置の提供を目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本願発明は、リム組されることによりタイヤ周方向に連続するタイヤ内腔内に注入されるロードノイズ低減液剤であって、気体によって泡状化しうる水と界面活性剤との混合溶液である泡状化溶液からなり、かつ泡によって前記タイヤ内腔の空気容積を減じ又はタイヤ内腔の前記周方向の連続を遮断してタイヤ空洞共鳴を抑制することを特徴としている。
【0013】
なお前記泡状化溶液は、泡状化前の体積V1と泡状化後の体積V2との比V2/V1が1.5〜500であることが好ましく、例えば水と界面活性剤との混合溶液によって形成することができる。
【0014】
また請求項3記載の発明は、前記ロードノイズ低減液剤を泡状化してタイヤ内腔内に充填する充填装置であって、
泡状化溶液を収容する耐圧容器と、高圧気体源に通じるとともにこの高圧気体源の高圧気体によって前記収容された泡状化溶液を泡状化して取り出す泡状化手段と、泡状化した泡状化溶液を高圧気体とともにタイヤ内に吐出する吐出口とを具えることを特徴としている。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図示例とともに説明する。
図1は、タイヤとリムの組立体1の子午断面を示し、図において、空気入りタイヤTは、トレッド部2からサイドウォール部3を経てビード部4のビードコア5に至るカーカス6と、このカーカス6のタイヤ半径方向外側かつトレッド部2の内部に配されるベルト層7とを具える。
【0016】
またこの空気入りタイヤTは、そのタイヤ内腔面HSを、空気を透過しにくいインナライナゴム層8によって形成した所謂チューブレス構造をなし、リムRへの組み付け(リム組)により、このタイヤ内腔面HSとリムRとによって囲まれかつタイヤ周方向に連続する環状のタイヤ内腔Hを構成する。
【0017】
そしてこのタイヤ内腔H内には、図2(A)、(B)に略示する如き、ロードノイズ低減液剤J1が、或いは図4に略示する如き本発明のロードノイズ低減液剤J2が、タイヤバルブから注入される。
【0018】
前記ロードノイズ低減液剤J1は、液状体であり、タイヤ内腔H内では、その下部側に集まって滞留する。従って、この下部側においては、ロードノイズ低減液剤J1の注入量に応じて、タイヤ内腔Hの一部に、その空気容積が局部的に減じる絞り部KA(図2(A)に示す)、或いはタイヤ内腔Hの断面が完全に閉鎖され、周方向の連続が遮断される遮断部KB(図2(B))が形成される。何れの場合にも、タイヤ内腔H内での空気流れを阻害し、タイヤ空洞共鳴のピークを低減することができる。
【0019】
なお、液状をなすものであるならば、例えば水等においても、前記絞り部KA或いは遮断部KBの形成は可能である。しかし、かかる場合には、図3(A)、(B)に示すように、静止中においては例えば遮断部KB等が形成されるが、タイヤ回転の際には、遠心力によって水等がタイヤ内腔面HSに沿って周方向に分散される結果、遮断部KBが喪失してしまい、従って多くの注入量が必要となってしまう。特に、充分なタイヤ空洞共鳴の低減効果を得るためには、タイヤ内腔Hの全容積V0の0.60倍以上注入する必要が生じるなど、大幅な重量増加を招き、燃費性を阻害してしまう。
【0020】
これに対して、乳化重合体からなるエマルジョンは、図5に示すように、タイヤ回転の際にも、その粘性によってタイヤ内腔面HSに粘着し一体となって回転するなど分散されにくく、より少ない注入量で絞り部KA或いは遮断部KBを形成及び維持できる。しかも、トレッド部2の振動自体も吸収緩和しうるなど制振効果にも優れ、タイヤ空洞共鳴自体の発生も抑えるため好適である。
【0021】
なお、ロードノイズ低減液剤J1の注入量Vは、タイヤ内腔Hの全容積V0の0.005〜0.6倍の範囲が好ましい。
【0022】
ここで乳化重合体として、NBR、SBR、BR、NR、IR等のゴム材、及びアルキッド樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂等の合成樹脂材を用いるが、ゴムのエマルジョンであるゴムラテックスは好ましく使用できる。
【0023】
又ロードノイズ低減液剤J1では、エマルジョンの100重量部に占める全固形分含有量が25〜90重量部であることが好ましい。25重量部未満ではタイヤ空洞共鳴の低減効果が過小となる結果、前記範囲を超える多量の注入量が必要となるなど、燃費性を阻害する。又90重量部を越えると、タイヤバルブからの注入が難しくなり、実使用が困難となる。従って、好ましくは60±20重量部の範囲が良い。
【0024】
次に、図4に、本発明のロードノイズ低減液剤J2がタイヤ内腔H内に注入される場合を例示する。
【0025】
前記ロードノイズ低減液剤J2は、気体によって泡状化しうる泡状化溶液10からなる。この泡状体は、トレッド部2の振動がタイヤ内空気に伝達されること、及びタイヤ内空気自体の振動を吸収緩和し得るなど吸音効果に優れている。しかも、泡によって見かけの容積を大巾に増加できるため、極めて少ない注入量によって、前記絞り部KA或いは遮断部KBを形成することが可能になる。従って、重量増加を最小限に抑えながら、タイヤ空洞共鳴の低減効果をより有効に発揮させることが可能となる。
【0027】
又泡状化溶液10としては、水と界面活性剤との混合溶液が使用できる。このとき、界面活性剤として、とりわけ疎水基が直鎖で長く、親水基が疎水基の端にあって大きくない泡立ちに優れた界面活性剤を含むことが望ましく、より具体的には1種以上の陰イオン界面活性剤を含むことが望ましい。陰イオン界面活性剤としては、例えばカルボン酸系、スルホン酸系、硫酸エステル系、リン酸エステル系などの界面活性剤を用いることができる。ただし、泡状化溶液10は、陰イオン性界面活性剤に限定されるものではなく、泡立ち作用が得られるものであれば、非イオン性界面活性剤、両性界面活性剤、さらには界面活性剤以外にも種々のものが採用できる。
【0028】
またこの水と界面活性剤との混合溶液では、泡の安定性を良くする泡安定剤などを含ませることが好ましい。この泡安定剤としては、例えばアミド類、ヒドロキシルアンモニウム、アミンオキシド、脂肪酸の多価アルコールエステル、アルブミンなどのタンパク質、親水性高分子物質などが挙げられる。これによって、一度発生した泡を長期間に亘り安定して保持することができる点で好ましいものとなる。
【0029】
またロードノイズ低減液剤J2は、泡状化溶液10の泡状化前の体積V1と泡状化後の体積V2との比V2/V1が1.5〜500であることが望ましく、1.5未満では、泡状化が不十分であり、重量増加を抑えながら、タイヤ空洞共鳴の低減効果を有効に発揮させることができなくなってしまう。なお500より大きい泡状体の形成は、通常の化学反応だけでは難しい。
【0030】
なお、ロードノイズ低減液剤J2の場合には、その注入量Vは、タイヤ内腔Hの全容積V0の0.001〜0.6倍の範囲が好ましい。
【0031】
また、ロードノイズ低減液剤J2の泡が、タイヤの内圧によって潰れることなくタイヤ内腔H内で維持されるには、泡内部の気体圧力が、タイヤの内圧程度に高いことが必要である。
【0032】
そのためには、図6〜8に示す如く、充填装置20を用い、高圧気体源21からの高圧気体によって泡状化溶液10を泡状化しつつ高圧状態の基で、タイヤT内に吐出させることが望ましい。
【0033】
この充填装置20は、前記泡状化溶液10を収容する耐圧容器22と、高圧気体源21に通じるとともにこの高圧気体源21の高圧気体によって前記収容された泡状化溶液10を泡状化して取り出す泡状化手段23と、泡状化した泡状化溶液10を高圧気体とともに吐出する吐出口24とを具えている。
【0034】
ここで、図6に示す第1実施例の充填装置20では、前記耐圧容器22に、高圧気体源21に通じるとともにこの高圧気体源21からの高圧気体を耐圧容器22内に注入する気体注入口25と、収容された前記泡状化溶液10を泡状化し注入された高圧気体とともにタイヤTへ吐出する吐出口24とを設けている。
【0035】
前記高圧気体源21は、本例では、小型のエアコンプレッサであって、このエアコンプレッサからのびる電気ケーブルの先端には、例えば車のシガレットライターのコンセントに接続可能なプラグ21Aを設けている。従って、高圧気体源21は車のバッテリで作動し、例えば100〜2000kpa程度の圧力の高圧気体(高圧空気)を連結ホース26Aから耐圧容器22に供給する。
【0036】
また前記耐圧容器22は、前記泡状化溶液10を泡状化前の液状状態で収容する耐圧容器本体22Aを有し、この耐圧容器本体22Aの上端には、タイヤTに通じる連結ホース26Bを着脱しうるアダプタ状の吐出口24が突設される。なお吐出口24の内端24Eは、耐圧容器22内かつ収容される泡状化溶液10の液面よりも上方位置で開口する。
【0037】
また前記連結ホース26Aが着脱自在に接続されるアダプタ状の気体注入口25は、その内端25Eが、収容された泡状化溶液10の液内で開口する。従って、高圧気体源21からの高圧気体は、気体注入口25の内端25Eから放出される時、前記泡状化溶液10を勢い良く泡立てることができ、高圧気体源21の圧力下の基で、前記高圧気体を内包する泡を高圧気体とともに吐出口24からタイヤTに充填することができる。従って、本例では、気体注入口25の内端25Eによって、前記泡状化手段23を構成している。
【0038】
次に、図7に示す第2実施例の充填装置20では、前記泡状化手段23が霧吹き状をなす場合を例示している。即ち、泡状化手段23は、前記耐圧容器22に通じる溶液ノズル23Aを有する溶液流路と、高圧気体源21に通じこの高圧気体源21からの高圧気体を前記溶液ノズル23Aの開口面に吹き付ける気体ノズル23Bを有する気体流路とを具える。
【0039】
従って、溶液ノズル23Aからの泡状化溶液10は、気体ノズル23Bからの高圧気体によって霧吹き状に微細化され高圧気体と混合することによって、泡状化が行われ、その後、下流側の吐出口24から高圧気体とともに吐出される。
【0040】
次に、図8に、第3実施例の充填装置20を示す。本例では、充填装置20が、エアゾール缶状をなす場合を例示している。即ち、耐圧容器22は、その内部に、泡状化溶液10と液化ガスとを混合したものが収容される。なお液化ガスとしては、特に規制されないが、プロパン・ブタン混合ガスが一般的であり、またフッ化クロロ炭化水素など液化ガスとして周知の種々のものが採用できる。また耐圧容器22には、吐出口24の内端24Eが泡状化溶液10の液内で開口する。従って、耐圧容器22の内圧によって前記内端24Eから流出する泡状化溶液10と液化ガスとの混合液は、吐出口24から放出される過程で泡状化し、液化ガスのガス化による高圧気体とともに、タイヤTに吐出される。
【0041】
従って本例では、耐圧容器22が高圧気体源21を兼用するとともに、液化ガスによって高圧気体を構成する。また泡状化溶液10と液化ガスとの混合液、及びこの混合液を減圧し液化ガスのガス化によって泡状化溶液を泡状化して取り出す吐出口24が、前記泡状化手段23を構成している。
【0042】
なお充填装置20に用いる泡状化溶液10としては、第2発明のロードノイズ低減液剤J2で開示したものであるならば特に規制されないが、水と界面活性剤との混合溶液、さらにはこれに泡安定剤を添加したものが好適に使用できる。
【0043】
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、種々の態様にて変形して実施しうる。
【0044】
【実施例】
(実施例A)
サイズが195/65R15である図1に示す空気入りタイヤに、下記に示す充填溶液A〜Cを表1の仕様で注入し、インパクトハンマーテストによって、タイヤの振動伝達関数を充填前と後とで比較した。なお実施例2は、図6の充填装置を用いて、充填溶液の注入及びタイヤのポンプアップを連続して行ったもので、それ以外は、充填溶液をタイヤ内圧0で注入した後、別途ポンプアップを行っている。
【0045】
充填溶液A〜Cの成分は以下に示す。
(A)充填溶液
・界面活性剤 … 25重量%(薬品名:硫酸トリエタノールアミン)
・水 … 75重量部
・泡立て状態 V2/V1 … 19.3
(B)充填溶液
・ゴムラテックス(全固形分含有量)… 60重量部(ゴムの種類:SBR)
(C)充填溶液
・水 … 100重量部
【0046】
(1)インパクトハンマーテスト;
供試タイヤをリム(15×6JJ)にリム組みしかつ内圧(200kPa)を充填するとともに、そのトレッド部を、インパクトハンマーで入力し、その出力を例えば圧電型3軸ロードセルなどにより軸力を計測し、これらの入力と出力の間の相関関係をコンピュータ解析によりタイヤの振動伝達関数を求める。タイヤ空洞共鳴が生じている場合には、約250Hz付近に鋭いピークが現れる。
【0047】
【表1】
【0048】
インパクトハンマーテストの結果を図9〜13に示す。実施例のものは、タイヤ空洞共鳴が大幅に低減され、ロードノイズが改善されるのが確認できる。また実施例2は、高圧の基で泡状化されているため、泡の潰れが少なく、実施例1に比べて空洞共鳴のピーク近傍での値自体も軽減している。
【0049】
【発明の効果】
本発明は叙上の如く構成しているため、タイヤ空洞共鳴を減じロードノイズの低減効果を有効に発揮しつつタイヤバルブからタイヤ内腔内に便宜に注入でき、その使い勝手を大巾に高めうる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に用いる空気入りタイヤの一例を示す子午断面図である。
【図2】 (A)、(B)は、ロードノイズ低減液剤の充填状態を示すタイヤ赤道面での縦断面図である。
【図3】 (A)、(B)はタイヤ内腔内に水を充填した場合の作用を示す説明図である。
【図4】 本発明のロードノイズ低減液剤の充填状態を示すタイヤ赤道面での縦断面図である。
【図5】 その作用を示す説明図である。
【図6】 充填装置の第1実施例を示す概念図である。
【図7】 充填装置の第2実施例を示す概念図である。
【図8】 充填装置の第3実施例を示す概念図である。
【図9】 実施例1の振動伝達関数のグラフである。
【図10】 実施例2の振動伝達関数のグラフである。
【図11】 参考例の振動伝達関数のグラフである。
【図12】 比較例1の振動伝達関数のグラフである。
【図13】 比較例2の振動伝達関数のグラフである。
【図14】 (A)はインパクトハンマーテスト方法を説明する線図、(B)はインパクトハンマーテストにより測定された従来タイヤの振動伝達関数のグラフである。
【符号の説明】
10 泡状化溶液
21 高圧気体源
22 耐圧容器
23 泡状化手段
24 吐出口
H タイヤ内腔
J1、J2 ロードノイズ低減液剤
Claims (3)
- リム組されることによりタイヤ周方向に連続するタイヤ内腔内に注入されるロードノイズ低減液剤であって、
気体によって泡状化しうる水と界面活性剤との混合溶液である泡状化溶液からなり、かつ泡によって前記タイヤ内腔の空気容積を減じ又はタイヤ内腔の前記周方向の連続を遮断してタイヤ空洞共鳴を抑制するロードノイズ低減液剤。 - 前記泡状化溶液は、泡状化前の体積V1と泡状化後の体積V2との比V2/V1が1.5〜500であることを特徴とする請求項1記載のロードノイズ低減液剤。
- 請求項1のロードノイズ低減液剤を泡状化してタイヤ内腔内に充填する充填装置であって、
泡状化溶液を収容する耐圧容器と、高圧気体源に通じるとともにこの高圧気体源の高圧気体によって前記収容された泡状化溶液を泡状化して取り出す泡状化手段と、泡状化した泡状化溶液を高圧気体とともにタイヤ内に吐出する吐出口とを具えることを特徴とするロードノイズ低減液剤の充填装置。
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