JP4485280B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、低騒音の空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、タイヤ内面に装着される吸音用の多孔質材の耐久性を改善するようにした空気入りタイヤに関する。

タイヤ騒音を発生させる原因の一つに、タイヤ空洞部内に充填し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、タイヤを負荷転動させた時に接地するトレッド部が路面の凹凸によって振動し、この振動がタイヤ空洞部内の空気を振動させることによって発生する。この空洞共鳴音の中で、騒音として聞こえる音の周波数は２５０Ｈｚ付近であることが知られている。

このような空洞共鳴音を低減する手法として、本出願人は、タイヤ空洞部内にウレタンフォームなどの発泡樹脂からなる吸音用の多孔質材を、タイヤ空洞部の断面積が周上で変化するように配置し、それにより空洞共鳴音を効果的に低減するようにした空気入りタイヤを提案している（例えば、特許文献１参照）。この空気入りタイヤでは、直方体状に形成された多孔質材を、弾性固定バンドによりトレッド部内側のタイヤ内面に沿わせて装着するようにしている。

しかしながら、実車走行試験において、タイヤ内面に装着した多孔質材の前後の端部、特に後端部の幅方向両側角部に欠けが発生し、角部が早期に損傷することが判明し、耐久性の面から改善の余地が残されていた。
特開２００２−２８４３２号公報

本発明の目的は、タイヤ内面に装着した多孔質材の損傷を抑制し、多孔質材の耐久性を向上することが可能な空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的を達成する本発明の空気入りタイヤは、タイヤ内面にタイヤ回転方向側を前側、反タイヤ回転方向側を後側とする多孔質材を配置した空気入りタイヤにおいて、前記多孔質材の前後の端部の内、少なくとも後端部の幅方向両側角部を平面状に面取りすると共に、平面視において、前記幅方向両側角部の面取り面の幅方向長さをＲ(mm)、前記端部の幅をＷ(mm)、前記端部の厚みをＴ(mm)、面取り面と面取り前の端部側面とのなす面取り角度をθ（°）とすると、２Ｔ≦Ｒ≦Ｗ／２、２０°≦θ≦７０°の関係を満足したことを特徴とする。

本発明の他の空気入りタイヤは、タイヤ内面にタイヤ回転方向側を前側、反タイヤ回転方向側を後側とする多孔質材を配置した空気入りタイヤにおいて、前記多孔質材の前後の端部の内、少なくとも後端部の幅方向両側角部を曲面状に面取りすると共に、前記多孔質材の幅方向両側面の少なくとも一方に切欠き部を設けたことを特徴とする。

上述した本発明によれば、損傷が発生する後端部を面取りするため、欠けの発生を抑制して、多孔質材の耐久性を改善することができる。

以下、本発明の実施の形態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は本発明の空気入りタイヤの一実施形態を示し、１はトレッド部、２はサイドウォール部、３はビード部、４は左右のビード部３が嵌合するリムである。

トレッド部１のタイヤ内面５には、ウレタンフォームなどの発泡樹脂からなる吸音用の多孔質材６が弾性バンド７によりタイヤ内面５に圧着するようにして装着されている。断面長方形状に形成された柔軟性を有する多孔質材６が、周方向に所定の間隔をおいて２つ配置され、それによりリム４で閉止されたタイヤ空洞部８の断面積が周上で変化するようにしてあり、多孔質材６自体の吸音作用とタイヤ空洞部８の断面積変化により空洞共鳴音を低減するようにしている。

図１では、多孔質材６の内周側に固定した弾性バンド７により多孔質材６をタイヤ内面５に取り付けるようにしたが、図２に示すように、弾性バンド７を多孔質材６の外周側に固定し、タイヤ内面５側に弾性バンド７を配置するようにしてもよい。

多孔質材６の数は、図示するように対向する位置に２つ配置するのが空洞共鳴音を最も効果的に低減する上で好ましいが、当然のことながらそれに限定されず、１つであっても、また２つ以上の複数であってもよい。

多孔質材６の幅としては、後述する面取り前の状態において、ダイヤ最大幅の４０％以上にするのが、空洞共鳴音を効果的に低減する上で好ましい。上限値としては、９０％以下にするのがよい。９０％を超えると、サイドウォール部２に干渉して、多孔質材６の耐久性が低下する。

このように弾性バンド７によりタイヤ内面５に取り付けられる多孔質材６は、図１（ｂ）に示す矢印Ｓで示すタイヤ回転方向側を前側、反タイヤ回転方向側を後側とすると、多孔質材６の後端部６Ａの幅方向両側角部６Ａ１が図３に示すように平面で面取り（平面視で直線状に面取り）され、平面状の面取り面ｘを有している。

本発明の他の空気入りタイヤに配置する多孔質材のベースとなる形状は、平面に代えて、図４に示すように、曲面で面取りし、曲面状の面取り面ｙを有する。図４では、平面視において円弧状に面取りされているが、楕円状などの曲面で面取りした面取り面ｙであってもよい。面取りする寸法は、図では半径Ｗ／２（但し、Ｗは後端部６Ａの幅(mm)）で面取りした例を示したが、適宜選択することができる。

上記図３，４の多孔質材６は、面取り前の平面視における形状が長方形状のものを面取りし、前端部６Ｂの幅方向両側角部６Ｂ１は直角状になっているが、図５に示すように、前端部６Ｂを後端部６Ａと突き合わせた際に前端面６Ｂ’が後端面６Ａ’に一致するように、幅方向両側角部６Ｂ１を突出させるようにしてもよい。

これにより、図６に示すように、長尺の多孔質材を切断して各多孔質材６を形成する際に、廃棄物となる屑の発生を招かずに、切断加工により容易に形成することができる。図５では、幅方向両側角部６Ａ１を平面状に面取りしたものを示したが、曲面状に面取りした場合も同様である。

本発明者は、従来の平面視で長方形状の多孔質材の損傷に関して実車及びドラム走行試験を繰り返し行い、損傷の発生状況を観察したところ、以下のことがわかった。

多孔質材６は、図７に示すように、路面Ｋに接地したタイヤＵのトレッド部１の変形に追従してタイヤ径方向に変形する。その変形がタイヤＵの回転に伴って繰り返し発生するが、その変形の際に多孔質材６の空隙部が潰れて、空隙部を取り囲む部分同士が自己接触する。従来の面取りしていない長方形状の多孔質材では、曲がり変形の大きいエッジ側から自己接触した部分の損傷が発生し、それが内部に向かって進行することがわかった。多孔質材の後端部は、タイヤＵの蹴り出し側に位置し、その蹴り出し時に大きな反力が作用するためと推測されるが、その後端部の幅方向両側角部のエッジで自己接触による損傷が最初に発生し、それが内部に進行することで、幅方向両側角部に欠けが発生し、角部が早期に損傷していた。

そこで、上記のように損傷が発生する後端部６Ａの幅方向両側角部６Ａ１を面取りしたところ、実車及びドラム試験で後端部６Ａの面取りした幅方向両側角部６Ａ１が欠け難くなり、損傷が抑制されることがわかった。この知見に基づき、本発明では後端部６Ａの幅方向両側角部６Ａ１を面取りしたのである。これにより、後端部６Ａの幅方向両側角部６Ａ１の損傷が抑制されるので、多孔質材６の耐久性を向上することができる。

本発明の空気入りタイヤでは、図３に示すように、多孔質材６の後端部６Ａの幅方向両側角部６Ａ１を平面で面取りすると共に、図３の平面視において、幅方向両側角部６Ａ１の面取り面ｘの幅方向長さをＲ(mm)、後端部６Ａの幅をＷ(mm)、後端部６Ａの厚みをＴ(mm)、面取り面ｘと面取り前の後端部側面６Ｃ’とのなす面取り角度をθ（°）とすると、２Ｔ≦Ｒ≦Ｗ／２及び２０°≦θ≦７０°の関係を満足するようにする。

幅方向長さＲが２Ｔより小さいと、また面取り角度θが上記範囲を外れると、耐久性の改善効果が小さくなる。幅方向長さＲをＷ／２以下としたのは、多孔質材６の幅方向のバランスを取るためである。好ましくは、幅方向両側角部６Ａ１が対称形状となるようにするのが、外観の点からよい。

上記多孔質材６は、好ましくは、図８，９に示すように、前端部６Ｂの幅方向両側角部６Ｂ１も面取りするのがよい。図８は、図３に示す多孔質材６において、平面で前端部６Ｂの幅方向両側角部６Ｂ１を後端部６Ａと同様に面取りし、平面状の面取り面ｘを有するようにしたものである。図９は、図４に示す多孔質材６において、曲面で前端部６Ｂの幅方向両側角部６Ｂ１を後端部６Ａと同様に面取りし、曲面状の面取り面ｙを有するようにしたものである。

実車及びドラム試験において、従来の多孔質材では、後端部の幅方向両側角部が損傷した後、前端部の幅方向両側角部が同様に損傷した。そこで、このように前端部６Ｂの幅方向両側角部６Ｂ１を面取りしたところ、前端部６Ｂの面取りした幅方向両側角部６Ｂ１が欠け難くなり、損傷が抑制されることがわかった。この知見に基づき、前端部６Ｂの幅方向両側角部６Ｂ１を面取りしている。それにより前端部６Ｂの幅方向両側角部６Ｂ１の損傷を抑制することができるので、多孔質材６の耐久性を一層向上することができる。

多孔質材６の前端部６Ｂの幅方向両側角部６Ｂ１を平面状に面取りする場合、その面取り寸法に関する事項は、上述した後端部６Ａの幅方向両側角部６Ａ１を面取りする場合と同様にすることができる。

上記多孔質材６は、更に好ましくは、図１０，１１に示すように、多孔質材６の幅方向両側面６Ｃの中途部（図では中央部を例示）に切欠き部９を設けるのがよい。図１０は、三角形状の切欠き部９を設けたものであり、図１１は台形状の切欠き部９を形成したものである。

従来の多孔質材では前端部の幅方向両側角部に損傷が発生した後、幅方向両側面に同様の損傷が発生した。そこで、このように切欠き部９を設けたところ、実車及びドラム走行試験で幅方向両側面６Ｃが欠け難くなり、損傷が抑制されることがわかった。この知見に基づき、切欠き部９を設けたものであり、幅方向側面６Ｃにおける損傷を抑制することができるので、多孔質材６の耐久性を更に向上することが可能になる。

切欠き部９は、各幅方向側面６Ｃに１つ以上設けるのがよいが、いずれか一方の幅方向側面６Ｃに設けてもよく、少なくとも一方の幅方向側面６Ｃに設けることができる。また、本発明の他の空気入りタイヤは、多孔質材の少なくとも後端部の幅方向両側角部を曲面状に面取りすると共に、この多孔質材の幅方向両側面６Ｃの少なくとも一方に切欠き部９を設けたものである。

図１０に示すように三角形状の切欠き部９を設ける場合、切欠き部９の幅方向長さＱ１(mm)を切欠き部９が位置する多孔質材６の端部の厚みＴ’(mm)に対して、Ｔ’／３≦Ｑ１≦２Ｔ’とするのがよい。幅方向長さＱ１がＴ’／３より小さいと、改善効果が小さく、逆に２Ｔ’を超えると、多孔質材６全体のくびれが大きくなり、耐久性が悪化する。切欠き部９の開口角度α１（°）としては、９０°以上にするのがよい。開口角度α１が９０°より小さいと、角度が鋭角状になるため、角で亀裂が発生する原因となる。好ましくは１２０°以上にするのがよい。上限値としては、加工効率の点から１５０°以下にするのがよい。

図１１に示すように台形状の切欠き部９を設ける場合、切欠き部９の幅方向長さＱ２(mm)は、三角形状の切欠き部９と同様にＴ’／３≦Ｑ２≦２Ｔ’とするのがよい。台形状の切欠き部９の開口より長さが短い切欠き底長さＰ(mm)としては、多孔質材６の全長Ｌ(mm)の１／３以下とするのがよい。切欠き底長さＰが全長Ｌ(mm)の１／３より大きいと、応力を逃がし難くなるので好ましくない。下限値は０mm、即ち図１０の三角形状の切欠き部９である。切欠き部９の切欠き底９ａに対する開口角度α２（°）としては、９０°以上、好ましくは１２０°以上にするのが上記と同じ理由からよい。上限値も、三角形状の切欠き部９の開口角度α１と同様にすることができる。

多孔質材６は、更に図１２〜１４に示すようにしてもよい。図１２は、多孔質材６を幅方向に沿って切断した時の断面形状を台形状にしたものである。図１３は、同様の断面形状において、幅方向両側面６Ｃを凸となる曲線状（図では円弧状）にしたものあり、図１４は同様の断面形状において、多孔質材９をトレッド部１のタイヤ内面５に沿った曲線形状にしたものである。

タイヤ接地時にタイヤ径方向内側に曲げ変形する多孔質材６は、図１５に示すように、タイヤ空洞部８に面する内側面６ｍが幅方向において矢印で示すように互いに中心側に向かう圧縮応力を受けるが、図１２〜１４のように構成することで、内側面６ｍの端部における表面応力を小さくすることができるので、幅方向側面６Ｃにおける損傷を抑制することができる。

図１２に示すように、多孔質材６の断面形状を台形状に形成する場合、図１６，１７に示すように、いずれの側をタイヤ内面５側にして取り付けるようにしてもよい。

また、台形の下底をＷａ(mm)、上底をＷｂ(mm)、高さをｈ(mm)とすると、ｈ／２≦｜Ｗ
ａ−Ｗｂ｜≦４ｈの関係を満足するようにするのが、幅方向側面６Ｃにおける損傷をより
効果的に抑制する上でよい。

図１８，１９は、上記多孔質材６の更に他の例を示す。これらの実施形態では、後端部６Ａの幅方向両側角部６Ａ１の面取りに代えて、後端部６Ａの厚さ方向角部６Ａ２を平面で面取りしたものである。図１８は、タイヤ内面５側に位置する厚さ方向角部６Ａ２ａを面取りしたものであり、図１９はタイヤ空洞部８側に位置する厚さ方向角部６Ａ２ｂを面取りしたものである。このようにしても、実車及びドラム走行試験で後端部６Ａの幅方向両側角部６Ａ１での欠けが抑制できることがわかり、その知見に基づいて後端部６Ａの厚さ方向角部６Ａ２を面取りしたのである。

好ましくは、図３，４に示す面取りと組み合わせるようにするのが、抑制効果を一層高める上でよい。

図１８，１９に示すように平面状の面取り面ｚとなるように面取りする場合、面取り面ｚの長手方向長さＭ(mm)としては、後端部６Ａの厚みＴに対して、Ｔ≦Ｍ≦２Ｔとするのがよい。長手方向長さＭがＴより小さいと、改善効果を得ることが難しくなり、逆に２Ｔを超えると、タイヤ内面５または弾性バンド７に追従し難くなる。面取り後のエッジ厚さＮ(mm)としては、Ｔ／４≦Ｎ≦３Ｔ／４とするのがよい。エッジ厚さＮがＴ／４より小さいと、エッジの厚さが薄くなり過ぎて耐久性が悪化する。逆に３Ｔ／４より大きいと、改善効果が小さくなる。

好ましくは、図２０，２１に示すように、前端部６Ｂの厚さ方向角部６Ｂ２も平面で面取りし、平面状の面取り面ｚを有するようにするのがよい。図２０は、図１８の多孔質材６において、タイヤ内面５側に位置する厚さ方向角部６Ｂ２ａを面取りしたものであり、図１９は、図１９の多孔質材６において、タイヤ空洞部８側に位置する厚さ方向角部６Ｂ２ｂを面取りしたものである。その面取り寸法に関する事項は、上述した後端部６Ａの厚さ方向角部６Ａ２を面取りする場合と同様にすることができる。

図１８〜２１では、平面状の面取り面ｚを形成するようにしたが、曲面で面取りし、曲面状の面取り面を形成するようにしてもよい。

また、多孔質材６の後端部６Ａの幅方向両側角部６Ａ１を平面で面取りする場合には、図２２，２３に示すように、多孔質材６のタイヤ内面５に面する外側面６Ｄとタイヤ空洞部８に面する内側面６Ｅに対して、垂直にならずに傾斜した面取り面ｘ’となるようにしてもよい。因みに、図３，４等に示す面取り面ｘは、多孔質材６の外側面６Ｄと内側面６Ｅに対して、垂直にしている。

タイヤサイズを２１５／６０Ｒ１６で共通にし、後端部の幅方向両側角部を平面で面取りした図３に示す多孔質材を図１のように装着した本発明タイヤ１、本発明タイヤ１において、多孔質材の前端部の幅方向両側角部を平面で面取りした図８に示す多孔質材を用いた本発明タイヤ２、本発明タイヤ２において、多孔質材の幅方向両側部に切欠き部を設けた図１１に示す多孔質材を用いた本発明タイヤ３、本発明タイヤ３において、多孔質材を更に断面台形状にした本発明タイヤ４、多孔質材の後端部の厚さ方向角部を平面で面取りした図１８に示す多孔質材を図１のように装着した本発明タイヤ５、及び本発明１において多孔質材を面取りしていない従来タイヤをそれぞれ作製した。

各試験タイヤの多孔質材は、ウレタンフォームから構成され、面取り前の直方体形状の多孔質材（従来タイヤの多孔質材）の寸法は、幅が１５０mm、長さ４５０mm、厚さ２０mmで共通である。

本発明タイヤ１，２において、多孔質材の前端部と後端部の面取り面の幅方向長さＲと面取り角度θは、それぞれ６０mmと４５°である。本発明タイヤ３において、多孔質材の切込み部の開口角度α２は１２０°、幅方向長さＱ２は１０mmである。本発明タイヤ４において、｜Ｗａ−Ｗｂ｜は、４０mmである。本発明タイヤ５において、面取り面ｚの長手
方向長さＭは３０mm、面取り後のエッジ厚さＮは１０mmである。

これら各試験タイヤを以下に示す試験方法により、耐久性の評価試験を行ったところ、表１に示す結果を得た。
耐久性
各試験タイヤをリムサイズ６．５ＪＪのリムに装着し、空気圧を１５０kPa にしてドラム試験機に装着し、時速８０km/hで回転するドラム上を回転走行させ、多孔質材に欠けが発生するまでの走行距離を測定し、その結果を従来タイヤを１００とする指数値で示した。この値が大きい程、欠けが発生するまでの走行距離が長く、耐久性に優れている。

表１から、本発明タイヤは、耐久性を改善できることがわかる。

本発明の空気入りタイヤの一実施形態をリム組した状態で示し、（ａ）は子午線断面図、（ｂ）はタイヤセンター上での断面図である。 多孔質材の取付方の他の例を示す子午線断面図である。 図１の多孔質材をタイヤから取り外し、縮小した状態で示す平面図である。 多孔質材の他の例を示す平面図である。 多孔質材の更に他の例を示す平面図である。 図５の多孔質材の作製方法を示す説明図である。 作用を説明するための説明図である。 多孔質材の更に他の例を示す平面図である。 多孔質材の更に他の例を示す平面図である。 多孔質材の更に他の例を示す平面図である。 多孔質材の更に他の例を示す平面図である。 多孔質材の更に他の例を示す断面図である。 多孔質材の更に他の例を示す断面図である。 多孔質材の更に他の例を示す断面図である。 作用を説明するための説明図である。 図１２の多孔質材をタイヤに取り付けた一例を示す子午線断面図である。 図１２の多孔質材をタイヤに取り付けた他の例を示す子午線断面図である。 多孔質材の更に他の例を示す断面図である。 多孔質材の更に他の例を示す断面図である。 多孔質材の更に他の例を示す断面図である。 多孔質材の更に他の例を示す断面図である。 多孔質材の更に他の例を示す要部斜視図である。 多孔質材の更に他の例を示す要部斜視図である。

符号の説明

１ トレッド部
５ タイヤ内面
６ 多孔質材
６Ａ 後端部
６Ａ１ 幅方向角部
６Ａ２ 厚さ方向角部
６Ｂ 前端部
６Ｂ１ 幅方向角部
６Ｂ２ 厚さ方向角部
６Ｃ 幅方向側面
９ 切欠き部
Ｕ タイヤ
ｘ，ｙ，ｚ 面取り面

Claims (8)

1. タイヤ内面にタイヤ回転方向側を前側、反タイヤ回転方向側を後側とする多孔質材を配置した空気入りタイヤにおいて、前記多孔質材の前後の端部の内、少なくとも後端部の幅方向両側角部を平面状に面取りすると共に、平面視において、前記幅方向両側角部の面取り面の幅方向長さをＲ(mm)、前記端部の幅をＷ(mm)、前記端部の厚みをＴ(mm)、面取り面と面取り前の端部側面とのなす面取り角度をθ（°）とすると、２Ｔ≦Ｒ≦Ｗ／２、２０°≦θ≦７０°の関係を満足した空気入りタイヤ。
2. 前記多孔質材の幅方向両側面の少なくとも一方に切欠き部を設けた請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. タイヤ内面にタイヤ回転方向側を前側、反タイヤ回転方向側を後側とする多孔質材を配置した空気入りタイヤにおいて、前記多孔質材の前後の端部の内、少なくとも後端部の幅方向両側角部を曲面状に面取りすると共に、前記多孔質材の幅方向両側面の少なくとも一方に切欠き部を設けた空気入りタイヤ。
4. 前記多孔質材の前後の端部の内、少なくとも後端部の厚さ方向角部を面取りした請求項１，２又は３に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記多孔質材を幅方向に沿って切断した時の断面形状を台形状にし、該台形の下底をＷａ(mm)、上底をＷｂ(mm)、高さをｈ(mm)とすると、ｈ／２≦｜Ｗａ−Ｗｂ｜≦４ｈの関係を満足する請求項１乃至４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
6. 前記多孔質材を幅方向に沿って切断した時の断面形状において、幅方向側面を凸となる曲線状にした請求項１乃至４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
7. 前記多孔質材を前記タイヤ内面に沿う形状にした請求項１乃至６のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
8. 前記多孔質材の面取り前の平面視における形状が長方形状である請求項１乃至７のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

Images