JP5833912B2 - Tire having vibration noise absorbing structure and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は車両の騒音を低減し、乗り心地性能を高めるための振動騒音吸収構造を有するタイヤおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to a tire having a vibration and noise absorbing structure for reducing vehicle noise and improving riding comfort performance, and a manufacturing method thereof.
自動車のタイヤは地面に接触するときに大きな音を発生する。一部の自動車において、時速４０ｋｍ／ｈを超えると、タイヤ騒音は自動車の他のすべての騒音源の音よりも大きくなる可能性がある。このような騒音は自動車の乗り心地を大きく損なうため、自動車およびタイヤの製造者はタイヤ騒音を低減するための研究開発に取り組んでいる。 Automobile tires make a loud noise when they touch the ground. In some vehicles, tire noise can be louder than all other noise sources in the vehicle above 40 km / h. Such noise greatly impairs the ride comfort of automobiles, so automobile and tire manufacturers are working on research and development to reduce tire noise.
タイヤ騒音は様々な原因から生じる。従来のタイヤの断面概念図である図１を利用しながら説明する。例えば、（１）タイヤと地面の接触によって、タイヤの変形による振動がタイヤから車体までの構造体を加振する際に発生する低周波音や、（２）タイヤと地面の接触によって、タイヤの変形による振動が「空気室」１１（タイヤおよびタイヤが取り付けられている「ホイール」１２によって形成される部分）を加振する際に発生する低周波音や、（３）「トレッド」１３（タイヤが地面と接触する部分）の溝と地面との間で一時的に圧縮したり膨張したりする空気によって発生する帯域幅の広い音や、（４）タイヤと地面の接触がすべることによって発生する高周波音などである。 Tire noise comes from a variety of sources. Description will be made with reference to FIG. 1, which is a conceptual sectional view of a conventional tire. For example, (1) low-frequency sound generated when vibrations due to tire deformation vibrate a structure from the tire to the vehicle body due to contact between the tire and the ground, or (2) contact between the tire and the ground, Low frequency sound generated when vibration due to deformation vibrates the “air chamber” 11 (the portion formed by the “wheel” 12 to which the tire and the tire are attached) and (3) “tread” 13 (the tire Generated by air that is temporarily compressed or inflated between the groove and the ground between the groove and the ground), and (4) generated due to slippage between the tire and the ground. High frequency sound.
（１）および（２）による騒音は総じてロードノイズと呼ばれる。（１）はドローンノイズとも呼ばれ、タイヤの素材そのものが加振され、それがホイール１２、シャフト、サスペンションを通じて車室に伝わって生じる騒音で、一般的に高速走行時や、粗い路面走行時に生じる「ゴー」という６０Ｈｚから２００Ｈｚ近辺のピークをもつことを特徴とする。（２）の騒音は空気室内において共鳴を起こして空洞共鳴音と呼ばれる２００Hｚから２５０Hｚのピークを持つことを特徴とする、高速道路等で継ぎ目を通過した際に、「パカン」となる残響感のある音のことである。空洞共鳴音は、タイヤの円周長によってピークの周波数が異なるため、空気室の湾曲導波管構造に起因するものとも考えられる。これはタイヤの幅が変わってもその周波数が変わらないことからも推測され、タイヤの平均円周長を１波長とする周波数の騒音が空洞共鳴音のピークとなっていると考えられている。タイヤと地面の接触によるタイヤの変形は、まずトレッド１３の接触面からはじまり、「サイドウォール」１４（タイヤの側面部分）を変形し、振動させ、その後ホイール１２や、タイヤ内部の空気室１１に伝達される。
The noise due to (1) and (2) is generally called road noise. (1), also called drone noise, is the noise generated when the tire material itself is vibrated and transmitted to the passenger compartment through the
（３）による騒音はパターンノイズと呼ばれる。当該騒音は、トレッド１３の溝に起因するものであるが、トレッド１３の溝はタイヤと地面の間の排水を担っているため、構造上避けることができないものである。なお、当該騒音を緩和するために、溝の間隔をずらしながら配置することが行われている。
Noise due to (3) is called pattern noise. The noise is caused by the groove of the
（４）による騒音はスキールノイズと呼ばれる。当該騒音は、急発進や急ブレーキ、急旋回などの運転方法によって生じるものである。 Noise due to (4) is called squeal noise. The noise is generated by an operation method such as sudden start, sudden brake, or sudden turn.
ロードノイズであるタイヤの加振に起因するタイヤ自体の振動音とタイヤ内部の空気室１１の空洞共鳴音は、タイヤ騒音の全体量の相当部分にあたる。また、ロードノイズのピークの倍音成分は高周波に至るまで存在するので、これらの高周波の騒音によっても乗り心地が損なわれることが分かっている。したがって、ロードノイズを抑えることで、高周波の騒音も抑えることが可能である。つまりタイヤのロードノイズの抑制が、自動車による騒音全般の発生を低減し乗り心地を向上させる。
The vibration noise of the tire itself caused by the vibration of the tire, which is road noise, and the cavity resonance sound of the
ロードノイズ低減のための技術として、特開昭６２−５０２０３号公報においては、空気室内に共鳴阻止剤を封入して空気振動の伝播を抑え、空気室内における共鳴を抑制することが開示されている。しかしながら、タイヤ内部に配置される共鳴阻止剤や吸音スポンジ等は、高速で回転する際には遠心力でつぶれてしまってその効果が薄れる。また、このような共鳴阻止のための部材をタイヤ自体の振動に対してマスダンパーとして有効な制振効果をもたせるためには、その重量をある程度大きくする必要があるが、この方法ではタイヤの変形に悪影響があり、運動性能を損ねてしまうことが多いので、やむなく重量を小さくせざるをえない。したがって、高速走行時や粗い路面走行時には、その効果は非常に小さなものとなる。 As a technique for reducing road noise, Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-50203 discloses that a resonance inhibitor is sealed in an air chamber to suppress propagation of air vibrations and suppress resonance in the air chamber. . However, the resonance inhibitor, the sound absorbing sponge, and the like disposed inside the tire are crushed by centrifugal force when rotating at a high speed, and the effect is reduced. In addition, in order to provide such a member for preventing resonance as an effective mass damper against the vibration of the tire itself, it is necessary to increase its weight to some extent. This has an adverse effect on the body and often impairs exercise performance, so the weight must be reduced. Therefore, the effect is very small when traveling at high speeds or on rough roads.
また、タイヤ自体の振動の抑制のためには、トレッド１３を構造上硬くし変形を抑えることが有効である。例えば、カーカス１５（タイヤの骨格となる部分）の周りを取り囲んで締め付けるラジアルベルト１６の負担張力を増強することが試みられた。しかし、ロードノイズのピーク以外では若干の騒音の減少が見られるものの、２５０Hｚ前後におけるピークにおいては逆に騒音が顕著に生じる傾向にあり、また、特に高速走行時や粗い路面走行時にタイヤの運動性能に悪影響が見られることが多かった。
In order to suppress the vibration of the tire itself, it is effective to make the
以上のような理由から、従来の方法では、高速走行時や粗い路面走行時においてもタイヤの運動性能を悪化させることなく、安全かつ効果的にタイヤのロードノイズを低減し、自動車の乗り心地性能を向上させることができなかった。 For the above reasons, the conventional method reduces the road noise of the tire safely and effectively without deteriorating the tire motion performance even when driving at high speeds or on rough roads. Could not be improved.
上記課題を解決するために、本発明はダイラタントとして振る舞うように粒子とその結合材が配置された層からなる薄層構造部を有するタイヤを提案する。なお、前記ダイラタント層を他の部材と接合し、前記ダイラタント層を保護するための層である弾性を有するバインダー層を、ダイラタント層自身の上層又は／及び下層にさらに含む構成にするのが好ましい。なお、好ましい態様としては、前記薄層構造部をタイヤ内部表面に配置する。また、他の好ましい態様として、前記薄層構造部を、複数のダイラタント層からなるよう構成する。ここで、前記薄層構造部を構成する複数のバインダー層のうちタイヤ回転中心からより外側に配置されるバインダー層は、急激な変形に対し、タイヤ回転中心からより外側に配置されるダイラタント層が、より内側のダイラタント層に対してダイラタンシーを示す反応がより遅くなるようにその構成が調整されていることが好ましい。また、前記複数のダイラタント層のうち、タイヤ回転中心からより外側に配置されるダイラタント層は、急激な変形に対しダイラタンシーを示す反応がより内側のダイラタント層に対して遅くなるように粒子とその結合材の構成が調整されていることが好ましい。 In order to solve the above-described problems, the present invention proposes a tire having a thin layer structure portion composed of a layer in which particles and a binding material thereof are arranged so as to behave as a dilatant. In addition, it is preferable that the dilatant layer is bonded to another member and an elastic binder layer, which is a layer for protecting the dilatant layer, is further included in the upper layer and / or the lower layer of the dilatant layer itself. In a preferred embodiment, the thin layer structure is disposed on the tire inner surface. As another preferred embodiment, the thin layer structure is configured to include a plurality of dilatant layers. Here, among the plurality of binder layers constituting the thin layer structure portion, the binder layer disposed more outward from the tire rotation center is a dilatant layer disposed more outward from the tire rotation center against abrupt deformation. The structure is preferably adjusted so that the reaction that exhibits dilatancy with respect to the inner dilatant layer becomes slower. Further, among the plurality of dilatant layers, the dilatant layer disposed on the outer side from the tire rotation center has a particle and a bond thereof so that a reaction showing dilatancy with respect to rapid deformation is delayed with respect to the inner dilatant layer. It is preferable that the structure of the material is adjusted.
ここで、「ダイラタンシー」とは、小さいせん断応力には液体のように振る舞い、大きいせん断応力には固体のように振る舞う性質のことをいう。当該特定の性質を示す混合物のことをダイラタントまたはダイラタント流体といい、非ニュートン流体の一種に分類される。 Here, “dilatancy” refers to a property that behaves like a liquid in a small shear stress and behaves like a solid in a large shear stress. A mixture exhibiting the specific property is called a dilatant or a dilatant fluid, and is classified as a kind of non-Newtonian fluid.
本発明は、高速走行時や粗い路面走行時においても安全かつ効果的にタイヤのロードノイズを低減し、自動車の乗り心地性能を向上させるものである。 The present invention reduces the road noise of a tire safely and effectively even when traveling at a high speed or on a rough road surface, and improves the riding comfort performance of an automobile.
以下、本発明の実施形態について説明する。実施形態と請求項の相互の関係は以下の通りである。実施形態１は主に請求項１、４、５などに関し、実施形態２は主に請求項１、２などに関し、実施形態３は主に請求項１，４，５などに関し、実施形態４は主に請求項３などに関し、実施形態５は主に請求項３などに関し、実施形態６は主に請求項３などに関する。なお、本発明はこれら実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、様々な態様で実施しうる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. The relationship between the embodiment and the claims is as follows. Embodiment 1 mainly relates to claims 1, 4 , 5, etc., Embodiment 2 mainly relates to claims 1, 2, etc., Embodiment 3 mainly relates to claims 1, 4, 5, etc. The fifth embodiment mainly relates to claim 3 and the like, and the fifth embodiment mainly relates to claim 3 and the like, and the sixth embodiment mainly relates to claim 3 and the like. In addition, this invention is not limited to these embodiments at all, and can be implemented in various modes without departing from the gist thereof.
本実施形態のタイヤは、ダイラタントとして振る舞うように粒子とその結合材が配置された層であるダイラタント層を含む薄層構造部を有することを特徴とする。当該構成を有することにより、タイヤと地面の接触による変形からの振動を効率的に吸収し、ロードノイズを低減することが可能になる。また、本実施形態のタイヤは従来の発明と比較して、より軽量かつ安価な材料を用いた部材を簡易な方法でタイヤに設置するだけで製造することが可能である。
<発明の構成>
The tire according to this embodiment has a thin layer structure portion including a dilatant layer that is a layer in which particles and a binding material thereof are arranged so as to behave as a dilatant. By having the said structure, it becomes possible to absorb the vibration from the deformation | transformation by the contact of a tire and the ground efficiently, and to reduce road noise. Further, the tire according to the present embodiment can be manufactured by simply installing a member using a lighter and less expensive material on the tire by a simple method as compared with the conventional invention.
<Structure of invention>
図１は、一般的なタイヤの断面を示し、図２は、実施形態１における薄層構造部の配置例を示す。両図の違いは薄層構造部の有無のみである。実施形態１では薄層構造部０２００はタイヤトレッド壁内部に配置されている。また、図３は、薄層構造部の構成の最も単純な一例を示す。実施形態１では薄層構造部０２００は一つのダイラタント層から構成されている。以下、ダイラタント層における粒子とその結合材の構成と、粒子とその結合材の材料例について説明する。
FIG. 1 shows a cross section of a general tire, and FIG. 2 shows an arrangement example of a thin layer structure portion in the first embodiment. The only difference between the two figures is the presence or absence of a thin layer structure. In the first embodiment, the
「ダイラタント層」（０３１０）とは、ダイラタントとして振る舞うように粒子とその結合材が配置された層である。また、ダイラタントとしてふるまうとは、小さいせん断応力には液体のように振る舞い、大きいせん断応力には固体のように振る舞うことをいう。ダイラタントとして振る舞うように粒子とその結合材を配置する態様としては、例えば、ゴムを結合材として用い、粒径４５μｍ〜５３μｍのアルミナ粒子を粒子として用いた場合は、層中において、結合材の重量を１として粒子の重量が５．０〜１８．０となるように、粒子を結合材中に均一に分散させることが挙げられる。なお、層の強度を保ちながらダイラタンシーを効率的に発揮させるためには、結合材の重量を１として粒子の重量が８．０〜１５．０となるようにすることが好ましい。 The “dilatant layer” (0310) is a layer in which particles and a binding material thereof are arranged to behave as a dilatant. Also, to act as a dilatant means to behave like a liquid for a small shear stress and behave like a solid for a large shear stress. For example, when rubber is used as a binding material and alumina particles having a particle size of 45 μm to 53 μm are used as particles, the weight of the binding material in the layer is used as a mode of arranging the particles and the binding material so as to act as a dilatant. 1 and 1, the particles are uniformly dispersed in the binder so that the weight of the particles is 5.0 to 18.0. In order to efficiently exhibit dilatancy while maintaining the strength of the layer, it is preferable to set the weight of the binder to 1 and the weight of the particles to 8.0 to 15.0.
ただし、ダイラタンシーを発揮する度合いは使用する粒子の種類、質量、粒径、形状、密度などによって変わりうるものであり、また使用する結合材の弾性、密度などによっても変わりうるものである。また粒子の結合材の弾性、密度などによっても変わりうるものである。また以下の構成で述べるように、上記ダイラタント層はタイヤ内においてタイヤの回転による遠心力の負荷を受けるため、タイヤが回転しているときは回転していないときに比べて層の厚みが圧縮される。これによっても粒子とその結合材の相対的な配置が変化することになり、ダイラタンシーを発揮する度合いは変わりうる。したがって、本発明は、ダイラタント層の中での粒子とその結合材の重量比が上記の範囲に限定されるものではない。 However, the degree of exhibiting dilatancy can vary depending on the type, mass, particle size, shape, density, etc. of the particles used, and can also vary depending on the elasticity, density, etc. of the binder used. It can also vary depending on the elasticity and density of the particle binder. In addition, as described in the following configuration, the dilatant layer receives a centrifugal force load caused by the rotation of the tire in the tire, so that the thickness of the layer is compressed when the tire is rotating compared to when the tire is not rotating. The This also changes the relative arrangement of the particles and their binders and can change the degree of dilatancy. Therefore, in the present invention, the weight ratio of the particles to the binder in the dilatant layer is not limited to the above range.
ダイラタント層を構成する粒子の材料としては、アルミナ粒子やシリカ粒子等の無機酸化物粒子を用いることが可能である。アルミナ粒子を例にとると、粒径の範囲が１μｍから１０００μｍに及ぶものが市販されている。結合材に分散させる粒子の粒径としては、上記の範囲から選ぶことが可能であり、１μｍから５００μｍとすることが好ましいが、これに限定されるものではない。 As a material of particles constituting the dilatant layer, inorganic oxide particles such as alumina particles and silica particles can be used. Taking alumina particles as an example, those having a particle size range of 1 μm to 1000 μm are commercially available. The particle size of the particles dispersed in the binder can be selected from the above range, and is preferably 1 μm to 500 μm, but is not limited thereto.
また、粒子の形状や構造も特に限定されるものではない。例えば粒子が中空構造を有し、その中空構造の内部に高分子化合物や極性溶媒または非ニュートン流体を含んでいてもよい。これらの内容物は応力を受けた際に運動エネルギーを吸収することでさらに騒音低減効果を高めることができる。さらに粒子は丸型もしくは切子面を持つ球形など、より大きな充填密度を持つような幾何学的形状とすることができ、特定の形状や構造を有する粒子を選択することによってダイラタンシーを調整することも可能である。 Further, the shape and structure of the particles are not particularly limited. For example, the particles may have a hollow structure, and the inside of the hollow structure may contain a polymer compound, a polar solvent, or a non-Newtonian fluid. These contents can further enhance the noise reduction effect by absorbing kinetic energy when subjected to stress. In addition, the particles can be geometric shapes with larger packing density, such as round or spherical with facets, and the dilatancy can be adjusted by selecting particles with a specific shape or structure. Is possible.
ダイラタント層を構成する結合材は粒子を保持する性質を有すると同時に、タイヤ回転時の変形を受けても薄層構造部が不可逆的に変形し破損することのないように弾性を有することが必要である。これらの性質を有する結合材の例としては、ゴムなどの高分子化合物や、粘着剤、接着剤などが挙げられる。これら結合材に求められる性質として粒子の間に十分入り込む程度の表面張力の小ささが必要である。また粒子の間に入り込むだけ十分な小ささの分子サイズでなければならない。これらは粒子の大きさおよびそれぞれの粒子同士の隙間の大きさとの関係で定められる。ただし、上記の性質を有するものであれば、この例に限定されるものではない。 The binder constituting the dilatant layer has the property of holding particles, and at the same time, it must have elasticity so that the thin layer structure will not be irreversibly deformed and damaged even when subjected to deformation during tire rotation. It is. Examples of the binder having these properties include polymer compounds such as rubber, pressure-sensitive adhesives, and adhesives. As a property required for these binders, it is necessary to have a small surface tension enough to enter between the particles. It must also be small enough to fit between the particles. These are determined by the relationship between the size of the particles and the size of the gap between the particles. However, it is not limited to this example as long as it has the above properties.
上記のように、「薄層構造部」は、ダイラタントとして振る舞うように粒子とその結合材が配置された層であるダイラタント層からなるが、薄層構造部はダイラタント層のみで構成される必要はなく、他の層がダイラタント層の上部や下部、またはダイラタント層の間に配置されていてもよい。 As described above, the “thin layer structure part” is composed of a dilatant layer in which particles and a binding material thereof are arranged so as to behave as a dilatant. However, the thin layer structure part needs to be composed only of a dilatant layer. Instead, another layer may be disposed above or below the dilatant layer, or between the dilatant layers.
前記薄層構造部は、前記ダイラタント層を他の部材（他のダイラタント層を含む。）と接合し、前記ダイラタント層を保護するための層である弾性を有するバインダー層を、ダイラタント層自身の上層又は／及び下層にさらに含むこともできる（詳しくは実施形態２で説明する）。ダイラタント層とバインダー層との接着、およびタイヤ内部と薄層構造部との接着は結合材およびバインダー層の素材を接着剤そのものとしたり、接着力のある塗料や弾性素材としたり、加硫による熱反応によって接着するような素材を選定することで行うことができるが、これに限定されるものではない。層形成に使用されるバインダー層の一つはパンク時に空気漏れを防ぐ素材を含むこともできる。 The thin-layer structure unit includes an elastic binder layer that is a layer for protecting the dilatant layer by bonding the dilatant layer to another member (including another dilatant layer), and an upper layer of the dilatant layer itself. Alternatively, it can be further included in the lower layer (details will be described in Embodiment 2). Adhesion between the dilatant layer and the binder layer and between the inside of the tire and the thin layer structure is made by using the bonding material and the binder layer as the adhesive itself, an adhesive paint or elastic material, or heat generated by vulcanization. Although it can carry out by selecting the material which adheres by reaction, it is not limited to this. One of the binder layers used for layer formation can also include a material that prevents air leakage during puncture.
前記薄層構造部は、タイヤ外部表面（トレッドパターンによって作られる溝の底面部分又は／及び側面部分）やタイヤ内部、タイヤ内部表面（タイヤ内部のトレッド表面であって、空気室と接する面）のいずれに設けることも可能である。しかしながら、タイヤ内部表面に設けた場合には、より振動を吸収しやすくなる（詳しくは実施形態３で説明する）。 The thin layer structure is formed on the outer surface of the tire (the bottom surface portion or / and the side surface portion of the groove formed by the tread pattern), the inside of the tire, or the inner surface of the tire (the tread surface inside the tire, which is in contact with the air chamber). Either can be provided. However, when it is provided on the inner surface of the tire, it becomes easier to absorb vibrations (details will be described in Embodiment 3).
前記薄層構造部は、複数のダイラタント層からなる複合層とすることもできる（詳しくは実施形態４で説明する）。 The thin layer structure may be a composite layer composed of a plurality of dilatant layers (details will be described in Embodiment 4).
前記薄層構造部を構成する複数のバインダー層のうちタイヤ回転中心からより外側に配置されるバインダー層は、急激な変形に対し、タイヤ回転中心からより外側に配置されるダイラタント層が、より内側のダイラタント層に対してダイラタンシーを示す反応がより遅くなるようにその構成が調整することで、タイヤの運動性能を悪化させることなく、マスダンパー的な性能をさらに高めることが可能となる（詳しくは実施形態５で説明する）。 Among the plurality of binder layers constituting the thin layer structure portion, the binder layer disposed on the outer side from the tire rotation center is the inner side of the dilatant layer disposed on the outer side from the tire rotation center with respect to rapid deformation. By adjusting the configuration so that the reaction showing the dilatancy to the dilatant layer is slower, it is possible to further improve the mass damper performance without deteriorating the tire performance (see details) This will be described in Embodiment 5).
前記複数のダイラタント層のうち、タイヤ回転中心からより外側に配置されるダイラタント層は、急激な変形に対しダイラタンシーを示す反応がより内側のダイラタント層に対して遅くなるように粒子とその結合材の構成を調整することで、タイヤの運動性能を悪化させることなく、マスダンパーとしての性能をさらに高めることが可能となる（詳しくは実施形態６で説明する）。 Among the plurality of dilatant layers, the dilatant layer disposed on the outer side from the tire rotation center is formed of the particles and the binding material thereof so that a reaction indicating dilatancy with respect to a rapid deformation is delayed with respect to the inner dilatant layer. By adjusting the configuration, it is possible to further improve the performance as a mass damper without deteriorating the motion performance of the tire (details will be described in Embodiment 6).
上記薄層構造部は、以下に示すように、タイヤと地面との接触または分離による急激な変形に対しては振動減衰部材として働き、タイヤ内部の空気室での空洞共鳴音に対しては吸音部材としても働く。上記の薄層構造部は、振動低減及び吸音の効果を発揮し、かつ、軽量化を実現する観点において、０．０５０ｍｍ（ダイラタント層１層の場合）から２０ｍｍ（ダイラタント層１層又はダイラタント層を積層した場合）の厚さとすることが好ましい。これらは、いろいろな条件、例えば、タイヤのサイズ（普通自動車用のサイズから大型トラック、鉱山用大型トラック、ジャンボジェット機のタイヤなど）、回転速度（普通自動車程度か、Ｆ１マシーンのタイヤか、モノレールのタイヤかなど）、タイヤの受ける衝撃（普通自動車用か、オフロードカー用か、航空機のタイヤか）などにも応じて適宜選択される。
<ダイラタント層の作用の説明>
As described below, the thin-layer structure acts as a vibration damping member against abrupt deformation caused by contact or separation between the tire and the ground, and absorbs sound from cavity resonance in the air chamber inside the tire. Also works as a member. From the viewpoint of achieving the effects of vibration reduction and sound absorption and realizing weight reduction, the above-described thin layer structure portion has a thickness of 0.050 mm (in the case of one dilatant layer) to 20 mm (one dilatant layer or dilatant layer). It is preferable to have a thickness of (when laminated). These can vary under various conditions such as tire size (from ordinary car size to heavy truck, mining heavy truck, jumbo jet tire, etc.), rotational speed (regular car grade, F1 machine tire, monorail Tires, etc.), impact received by tires (for ordinary automobiles, off-road cars, aircraft tires) and the like.
<Explanation of Dilatant Layer Action>
以下路面走行中のダイラタント層の作用を示す。タイヤが地面との接触または分離による変形を受けない部分でのダイラタント層は、タイヤの回転による遠心力を受けて粒子が最密充填された状態となる。また、タイヤの変形の後でタイヤ全体に伝わる振動と、空気室の空気の共振による振動から、小さな剪断応力を受ける。このようなとき、ダイラタント層は液体のように振る舞って変形をおこし、ダイラタント層内の粒子同士が互いに擦れあって（直接的に接触する場合のほか、間に挟む結合材を介して間接的に押し合いへし合いするような場合も含む）粒子の運動エネルギーを熱エネルギーに変換する。したがって、タイヤ全体を伝わる振動と空気室の共振が減衰され、騒音が低減される。すなわち、タイヤが地面との接触または分離による変形を受けない部分において、薄層構造部は振動騒音吸収体として機能し、ロードノイズを低減することが可能である。 The action of the dilatant layer during road running is shown below. The dilatant layer in a portion where the tire is not deformed due to contact with or separation from the ground is subjected to centrifugal force due to the rotation of the tire and is in a state in which particles are closely packed. In addition, a small shear stress is received from vibration transmitted to the entire tire after deformation of the tire and vibration caused by resonance of air in the air chamber. In such a case, the dilatant layer behaves like a liquid and deforms, and particles in the dilatant layer rub against each other (in addition to direct contact, indirectly through a binder sandwiched between them. Converts the kinetic energy of the particles into thermal energy (including the case of pressing into each other). Therefore, the vibration transmitted through the entire tire and the resonance of the air chamber are attenuated, and noise is reduced. That is, in a portion where the tire is not deformed due to contact with or separation from the ground, the thin layer structure functions as a vibration noise absorber, and road noise can be reduced.
タイヤと地面との接触によって、加圧による変形の開始をする部分では、トレッドは急激な変形を起こし、それまでに受けていた遠心力と逆向きの力を薄層構造部に及ぼす。遠心力の負荷から解放されたダイラタント層は、大きな剪断応力に対して固体のように振る舞い、変形および振動を妨げる。 The tread undergoes abrupt deformation at the portion where deformation due to pressurization starts due to contact between the tire and the ground, and exerts a force in the direction opposite to the centrifugal force received so far on the thin layer structure. The dilatant layer released from the centrifugal load behaves like a solid against large shear stress, preventing deformation and vibration.
これにより、薄層構造部は変形の衝撃で生じるタイヤの加振を局地的かつ重点的に抑制する作用をもつ。当該作用を有することにより、薄層構造部は形状安定のための局所的なマスダンパーと同じ効果をもつ。ここで、マスダンパーとは、一般的にタイヤの振動を抑制するためにタイヤに備えつけられる重量部材のことをいう。すなわち、上記薄層構造部は、運動性能を悪化させずにタイヤの振動を抑制し、騒音を低減することが可能である。 As a result, the thin layer structure portion has a function of locally and intensively suppressing the vibration of the tire caused by the deformation impact. By having this action, the thin layer structure has the same effect as a local mass damper for shape stabilization. Here, the mass damper generally refers to a weight member provided in the tire in order to suppress the vibration of the tire. That is, the thin layer structure can suppress the vibration of the tire and reduce the noise without deteriorating the motion performance.
タイヤの地面への接地による加圧による変形の終了後、タイヤが地面から分離するまでの間、薄層構造部はすぐにまた定常的な遠心力のみを受けることになるので、固体の性状からすぐに元の最密充填の状態に戻る。ここから地面からの分離による減圧による復元の開始前まで、タイヤは接地面で安定した形状を保っているため、薄層構造部はタイヤからの振動と空気室からの音波による振動を受けて液体のように振る舞い、それらの振動を吸収し騒音を低減する。 After the deformation due to the pressure due to the ground contact with the ground of the tire, until the tire is separated from the ground, the thin-layer structure is immediately subjected to only a steady centrifugal force. Immediately return to the original close-packed state. Since the tire maintains a stable shape on the ground contact surface from here until the start of restoration by decompression due to separation from the ground, the thin layer structure is subjected to vibration from the tire and vibration from the air chamber. It absorbs those vibrations and reduces noise.
タイヤと地面との分離によって、減圧による復元の開始をする部分では、トレッドは変形から急激に回復し、その際に遠心力と逆向きの力が薄層構造部に及ぼされる。薄層構造部は先に地面との接触によって、加圧による変形の開始をしたときと同様の振る舞いをする。すなわち、薄層構造部は、運動性能を悪化させずにタイヤの振動を抑制し、騒音を低減する。 The tread recovers rapidly from the deformation at the part where the restoration by decompression starts due to the separation of the tire and the ground, and at that time, a force opposite to the centrifugal force is exerted on the thin layer structure. The thin layer structure behaves in the same manner as when the deformation by pressurization is started by contact with the ground first. That is, the thin layer structure portion suppresses tire vibration and reduces noise without deteriorating motion performance.
また、上述のようなタイヤ壁の変形に伴って、薄層構造部内の粒子同士は縦横方向に互いに押し付け合ったり離れたりするため、この力によって粒子の隙間にある結合材は圧縮と復元を繰り返す。この圧縮と復元の際に生じるヒステリシス・ロスによって、結合材は運動エネルギーを熱エネルギーに変換するため、振動を減衰する。 Further, as the tire wall is deformed as described above, the particles in the thin layer structure are pressed and separated from each other in the vertical and horizontal directions, so that the binding material in the gap between the particles is repeatedly compressed and restored by this force. . Due to the hysteresis loss that occurs during this compression and restoration, the binding material converts kinetic energy into thermal energy, thus damping the vibration.
以上のように、路面走行中のタイヤが地面との接触、分離を繰り返し行うなかで、薄層構造部がロードノイズの低減に効果をあらわす。また、上記薄層構造部自体は軽量かつ安価な材料で製造することができるため、それを加えることによるタイヤ全体の総重量や製造コストの増加を抑えることが可能である。
<製造方法>
As described above, the thin layer structure portion is effective in reducing road noise while the tire traveling on the road repeatedly contacts and separates from the ground. Further, since the thin layer structure itself can be manufactured with a light and inexpensive material, it is possible to suppress an increase in the total weight and manufacturing cost of the entire tire due to the addition.
<Manufacturing method>
図４は、本実施形態のタイヤの製造方法の一例を示すフローチャートである。まず、ステップＳ０４１０において、ダイラタントとして振る舞うように粒子とその結合材が配置された層であるダイラタント層を含む薄層構造部を生成する（薄層構造部生成ステップ）。次に、ステップＳ０４２０において、薄層構造部を加熱処理と加圧処理によってタイヤ内部またはタイヤ内部表面付近に配置する（薄層構造部加圧処理ステップ）。 FIG. 4 is a flowchart showing an example of a tire manufacturing method according to the present embodiment. First, in step S0410, a thin layer structure including a dilatant layer that is a layer in which particles and a binding material thereof are arranged to behave as a dilatant is generated (thin layer structure generation step). Next, in step S0420, the thin layer structure portion is disposed inside the tire or near the tire inner surface by heat treatment and pressure treatment (thin layer structure portion pressure treatment step).
上記ステップＳ０４１０の薄層構造部を生成するステップは、結合材にゴムを用いる場合は、シート状の生ゴム（１０μｍ〜１００μｍ）の上に接着剤などを塗布して、又は接着剤などを利用しないで生ゴムの表面の粘着性を上げて、そのままそこに粒子を配置させ、その後再び同様のシート状のゴムをかぶせることで、薄層構造部を生ゴム中に粒子が配置されたシートとする。 In the step of generating the thin layer structure in step S0410, when rubber is used as the binding material, an adhesive or the like is applied on a sheet-like raw rubber (10 μm to 100 μm) or no adhesive is used. Then, the stickiness of the surface of the raw rubber is increased, the particles are arranged as they are, and then the same sheet-like rubber is covered again, so that the thin layer structure is made a sheet in which the particles are arranged in the raw rubber.
そして、このシート状の薄層構造部を、タイヤの製造工程において加硫前のタイヤ素材と合わせてタイヤ内部に配置することができる。また、このシートはタイヤの構成要素の一つであるインナーライナー１７の構造の一部分とすることも可能である。上記ステップＳ０４２０の薄層構造部加圧処理ステップにおいて、前記薄層構造部生成ステップで生成した薄層構造部をタイヤ中間構造体の内部に配置して薄層構造部を含むグリーンタイヤを形成する。このグリーンタイヤを金型に入れ、加硫工程を実施する。この加硫工程において加熱加圧処理を行い、加硫され、薄層構造部がタイヤ内部に配置（固定）されたタイヤが出来上がる。この時、薄層構造部は、粒子がゴム中に分散された状態となる。これによって、振動騒音吸収構造を有するタイヤを製造することが可能である。
<効果>
And this sheet-like thin layer structure part can be arrange | positioned inside a tire together with the tire raw material before vulcanization in the manufacturing process of a tire. Further, this seat can be a part of the structure of the
<Effect>
本実施形態のタイヤは、タイヤと地面の接触による変形からの振動を効率的に吸収し、かつ空洞共鳴音を吸収することが可能になる。また、本実施形態のタイヤは従来の発明と比較して、より軽量かつ安価な材料を用いた部材を簡易な方法で設置するだけで製造することが可能である。
<<実施形態２>>
<概要>
The tire according to the present embodiment can efficiently absorb vibration from deformation due to contact between the tire and the ground, and can absorb cavity resonance noise. In addition, the tire according to the present embodiment can be manufactured by simply installing a member using a lighter and cheaper material as compared with the conventional invention.
<< Embodiment 2 >>
<Overview>
本実施形態のタイヤは、基本的に実施形態１と同様であるが、前記ダイラタント層を他の部材と接合し、前記ダイラタント層を保護するための層である弾性を有するバインダー層を、ダイラタント層自身の上層又は／及び下層にさらに含むことを特徴とする。当該構成を有することにより、ダイラタント層の構造をより保護することが可能となる。また、振動騒音吸収効果をさらに高めることが可能となる。
<構成>
The tire of the present embodiment is basically the same as that of the first embodiment, but the dilatant layer includes an elastic binder layer that is a layer for joining the dilatant layer to another member and protecting the dilatant layer. Further included in the upper layer and / or the lower layer of itself. By having the said structure, it becomes possible to protect the structure of a dilatant layer more. In addition, the vibration noise absorption effect can be further enhanced.
<Configuration>
図５は、本実施形態における薄層構造部の構成例を概念的に示す。本実施形態では薄層構造部は一のダイラタント層（０５１０）と二つのバインダー層（０５２０）から構成されている。ダイラタント層については、実施形態１と同様である。以下、バインダー層について説明する。 FIG. 5 conceptually shows a configuration example of the thin layer structure portion in the present embodiment. In this embodiment, the thin layer structure is composed of one dilatant layer (0510) and two binder layers (0520). The dilatant layer is the same as in the first embodiment. Hereinafter, the binder layer will be described.
「バインダー層」（０５２０）とは、前記薄層構造部において、前記ダイラタント層（０５１０）をその上部又は／及び下部にある他の部材と接合させるための層である。ここで、他の部材とは、他のダイラタント層を含むことも可能である。これによって、バインダー層がない場合と比べて、ダイラタント層はより保護されることが可能となるため、タイヤの変形を受けた時に構造を保ち、破損するようなことが少なくなる効果がある。 The “binder layer” (0520) is a layer for joining the dilatant layer (0510) to another member at the upper part and / or the lower part in the thin layer structure part. Here, the other member may include another dilatant layer. As a result, the dilatant layer can be more protected as compared with the case without the binder layer, so that the structure is maintained when the tire is deformed, and the damage is less likely to occur.
バインダー層の材料としては、ダイラタント層を構成する結合材と同様に弾性を有するものを使用することが可能である。また、ダイラタント層を保持するために、粘着性や接着性などが必要となるため、ゴム、粘着剤、接着剤、テープ（ベース材料と接着剤あるいは粘着剤との複合材料）などを使用することが可能である。結合材と同じ材料を用いることも可能であるが、これに限定されるものではない。 As the material for the binder layer, it is possible to use a material having elasticity similar to the binder constituting the dilatant layer. Also, stickiness and adhesiveness are required to hold the dilatant layer, so use rubber, pressure-sensitive adhesive, adhesive, tape (composite material of base material and adhesive or pressure-sensitive adhesive), etc. Is possible. The same material as the binder may be used, but is not limited to this.
また、結合材と異なる材料からなるバインダー層を配置する場合には、変形や振動を受ける際に異なる材料からなる隣接した層の間で摩擦が生じ、結果として振動騒音吸収効果を高めることが可能である。また、結合材とバインダー層の材料とが同じである場合でも、例えば結合材を用いてダイラタント層を形成後、バインダー層形成前に、ダイラタント層の結合材の表面が空気中にさらされたことで起こる空気分子との作用による結合材表面の性質の変化などにより、その後に形成されるバインダー層との間に実質的に境界が生じていると見ることができる場合もある。この場合には、結合材とバインダー層の材料とが同じ材料であっても、異なる材料である場合と同様の効果を得られる。さらに、材料の異同は問わず、ダイラタント層とバインダー層との間に何らかの境界（その他の例としては平均密度の違いや、変形のしやすさの違いなどによって）が生じるようであればこの効果を得られる。ここで、仮にバインダー層を明確に配置しないようなダイラタント層単層のみの場合でも、上記のようなダイラタント層の結合材の表面が空気中にさらされたことで起こる空気分子との作用による結合材表面の性質の変化などにより、薄層構造部が粒子とその結合材の構成のみであっても、実質的にバインダー層を含む複層構造であると判断することもできる。 In addition, when a binder layer made of a material different from the binding material is disposed, friction occurs between adjacent layers made of different materials when subjected to deformation or vibration, and as a result, the vibration noise absorption effect can be enhanced. It is. Even when the binder and the binder layer are the same material, the surface of the binder of the dilatant layer was exposed to the air after forming the dilatant layer using the binder and before forming the binder layer. In some cases, it may be considered that a boundary is substantially formed between the binder layer and the subsequently formed binder layer due to a change in the properties of the surface of the binder due to the action of air molecules. In this case, even when the binder and the binder layer are made of the same material, the same effect as that obtained when the materials are different can be obtained. Furthermore, this effect can be achieved if there is any boundary between the dilatant layer and the binder layer (other examples include differences in average density and ease of deformation) regardless of the difference in materials. Can be obtained. Here, even in the case of only a single layer of a dilatant layer in which the binder layer is not clearly arranged, the binding by the action of air molecules caused by exposure of the surface of the binding material of the dilatant layer as described above to the air. Even if the thin layer structure portion is composed only of particles and a binding material thereof due to a change in the properties of the material surface, it can be determined that the structure is substantially a multilayer structure including a binder layer.
実施形態１と同様に、路面走行中、タイヤが地面との接触または分離による変形を受けない部分でのダイラタント層は、タイヤの回転による遠心力を受けて粒子が最密充填された状態となる。また、タイヤの変形の後でタイヤ全体に伝わる振動と、空気室の空気の共振による振動から、小さな剪断応力を受ける。このようなとき、ダイラタント層は液体のように振る舞って変形をおこし、ダイラタント層内の粒子同士が互いに擦れあって粒子の運動エネルギーを熱エネルギーに変換する。ここで、さらにバインダー層が配置されることによって、ダイラタント層とバインダー層が互いに擦れあって熱エネルギーへの変換が生じる。したがって、タイヤ全体を伝わる振動と空気室の共振が減衰され、さらに騒音が低減される。すなわち、バインダー層を配置することによって、タイヤが地面との接触または分離による変形を受けない部分において、薄層構造部は振動騒音吸収体として機能し、ロードノイズをさらに低減することが可能である。
<製造方法>
As in the first embodiment, during traveling on the road surface, the dilatant layer in a portion where the tire is not deformed due to contact with or separation from the ground is subjected to centrifugal force due to rotation of the tire and is in a state in which particles are closely packed. . In addition, a small shear stress is received from vibration transmitted to the entire tire after deformation of the tire and vibration caused by resonance of air in the air chamber. In such a case, the dilatant layer behaves like a liquid and deforms, and particles in the dilatant layer rub against each other to convert the kinetic energy of the particles into thermal energy. Here, when the binder layer is further disposed, the dilatant layer and the binder layer are rubbed with each other to be converted into thermal energy. Therefore, the vibration transmitted through the entire tire and the resonance of the air chamber are attenuated, and noise is further reduced. That is, by arranging the binder layer, the thin layer structure functions as a vibration noise absorber in a portion where the tire is not deformed by contact with or separation from the ground, and road noise can be further reduced. .
<Manufacturing method>
本実施形態のタイヤの製造方法は基本的に実施形態１と同様であり、相違点はバインダー層の形成の有無である。図６は、本実施形態のタイヤの製造方法の一例を示すフローチャートである。まず、ステップＳ０６１０において、ダイラタントとして振る舞うように粒子とその結合材が配置された層であるダイラタント層を含む薄層構造部を生成する（薄層構造部生成ステップ）。次に、ステップＳ０６２０において、薄層構造部を加熱処理と加圧処理によってタイヤ内部またはタイヤ内部表面付近に配置する（薄層構造部加圧処理ステップ）。 The manufacturing method of the tire of this embodiment is basically the same as that of Embodiment 1, and the difference is whether or not a binder layer is formed. FIG. 6 is a flowchart showing an example of a tire manufacturing method according to the present embodiment. First, in step S0610, a thin layer structure including a dilatant layer, which is a layer in which particles and a binding material thereof are arranged, is generated so as to behave as a dilatant (thin layer structure generation step). Next, in step S0620, the thin layer structure portion is disposed in the tire or near the tire inner surface by heat treatment and pressure treatment (thin layer structure portion pressure treatment step).
まず、最初のステップである薄層構造部を生成するステップは、実施形態１と同様のダイラタント層の形成ステップ（Ｓ０６１１）にさらにバインダー層を重ねて形成するステップ（Ｓ０６１２）を追加したものである。ただし、ダイラタント層の結合材とバインダー層の材料とを同じ材料としてバインダー層を追加で形成することも可能であるし、バインダー層を追加的に形成しないで、ダイラタント層の最表面を改質する（積極的に分子の結合状態を変化させる、例えば何かの材料の吹きつけによる変化、光、例えば紫外線を照射することによる変化など）ことでバインダー層を形成することも可能である。 First, the step of generating the thin layer structure portion, which is the first step, is obtained by adding a step (S0612) of superposing a binder layer to the dilatant layer forming step (S0611) as in the first embodiment. . However, it is possible to additionally form a binder layer using the same material as the binder of the dilatant layer and the material of the binder layer, or to modify the outermost surface of the dilatant layer without forming the binder layer additionally. It is also possible to form the binder layer by actively changing the binding state of the molecules (for example, a change by spraying some material, a change by irradiating light, for example, ultraviolet rays, etc.).
なお、本実施形態の場合には、バインダー層によってダイラタント層が保護され、また、被覆される構成となるので、ダイラタント層を完成する中間工程においてはダイラタント層の粒子と結合材との一体性、あるいはダイラタント層の粒子同士の一体性はぜい弱なものであってもよい。例えば、熱と圧力に反応して初めて結合材となるような高分子化合物で被覆された粒子を用いることもできる。このような被覆を持つ粒子はタイヤの製造工程においてバインダー層となる薄いシート状の生ゴムによって挟まれ、加硫工程後にタイヤ内でダイラタント材料としての機能を満たすダイラタント層を形成することができる。 In the case of the present embodiment, the dilatant layer is protected and covered by the binder layer, so that in the intermediate process of completing the dilatant layer, the integrity of the particles of the dilatant layer and the binder, Alternatively, the integrity of the particles in the dilatant layer may be weak. For example, particles coated with a polymer compound that becomes a binder only after reacting with heat and pressure can be used. Particles having such a coating can be sandwiched between thin sheet-like raw rubbers serving as a binder layer in the tire manufacturing process, and a dilatant layer satisfying the function as a dilatant material can be formed in the tire after the vulcanization process.
薄層構造部はタイヤの構成要素の一つであるインナーライナー１７の構造の一部分とすることも可能である。
The thin layer structure can be a part of the structure of the
次に、前のステップにて形成された薄層構造部をタイヤと一体化するステップとなる。このステップは、基本的に実施形態１の薄層構造部加圧処理ステップと同様である。ただし、本実施形態においてはバインダー層が新たに加えられたので、その部分に関して以下に説明する。前述のとおり、前記薄層構造部生成ステップで生成した薄層構造部をタイヤ中間構造体の内部に配置して薄層構造部を含むグリーンタイヤを形成する。このグリーンタイヤを金型に入れ、加硫工程を実施する。この加硫工程において加熱加圧処理を行い、加硫され、薄層構造部がタイヤ内部に配置（固定）されたタイヤが出来上がる。この時、薄層構造部は、ダイラタント層内にて粒子が結合材中に分散された状態となるとともに、ダイラタント層およびバインダー層は熱と圧力に反応して上述の条件を満たす層を形成するような構造となる。
<効果>
Next, the thin layer structure formed in the previous step is integrated with the tire. This step is basically the same as the thin layer structure pressing process step of the first embodiment. However, since a binder layer is newly added in this embodiment, the part will be described below. As described above, the thin layer structure portion generated in the thin layer structure portion generation step is disposed inside the tire intermediate structure to form a green tire including the thin layer structure portion. The green tire is put in a mold and a vulcanization process is performed. In this vulcanization process, a heat and pressure treatment is performed, and the tire is vulcanized and the thin layer structure portion is disposed (fixed) inside the tire. At this time, the thin layer structure is in a state in which particles are dispersed in the binder in the dilatant layer, and the dilatant layer and the binder layer form a layer that satisfies the above-described conditions by reacting to heat and pressure. It becomes such a structure.
<Effect>
本実施形態のタイヤは、前記ダイラタント層を他の部材と接合したり、あるいは前記ダイラタント層を保護したりするための層である弾性を有するバインダー層を、ダイラタント層自身の上層又は／及び下層にさらに含むことで、ダイラタント層をより保護することが可能となる。また、振動騒音吸収効果も高めることが可能となる。
<<実施形態３>>
<概要>
In the tire according to the present embodiment, an elastic binder layer, which is a layer for joining the dilatant layer to another member or protecting the dilatant layer, is formed on an upper layer and / or a lower layer of the dilatant layer itself. Further inclusion makes it possible to further protect the dilatant layer. In addition, the vibration noise absorption effect can be enhanced.
<< Embodiment 3 >>
<Overview>
本実施形態のタイヤは、基本的に実施形態１、２と同様であるが、薄層構造部がタイヤ内部表面に配置されていることを特徴とする。
<構成>
The tire of this embodiment is basically the same as that of Embodiments 1 and 2, but is characterized in that the thin layer structure is disposed on the tire inner surface.
<Configuration>
図７は、実施形態３における薄層構造部０７００の配置を示すタイヤの断面図である。「タイヤ内部表面」（１８）とは、タイヤを構成するゴムの部分のうち、タイヤ内部の空気が入っている部分と接触している部分であって、特にタイヤの接地面であるトレッド１３の裏側の部分のことをいう。また、薄層構造部をタイヤ内部表面１８に配置するとは、タイヤ内部表面１８全てに薄層構造部を配置することの他に、タイヤ内部表面１８の一部に薄層構造部を配置する構成も含まれるものである。また、タイヤ内部表面１８に薄層構造部を配置した後に、さらに塗料などによって上塗りすることも可能である。
<製造方法>
FIG. 7 is a cross-sectional view of a tire showing the arrangement of the thin
<Manufacturing method>
図８は本実施形態のタイヤの製造方法の一例を示すフローチャートである。本実施形態の製造方法では薄層構造部をベースとなるタイヤの製造後に配置する点に特徴がある。 FIG. 8 is a flowchart showing an example of a tire manufacturing method according to this embodiment. The manufacturing method according to the present embodiment is characterized in that the thin layer structure portion is disposed after manufacturing the tire as a base.
この製造プロセスはさらに２種類に分類できる。一番目は、ベースとなるタイヤと別体として薄層構造部を製造し（薄層構造部形成ステップＳ０８１１）、後にベースとなるタイヤと、薄層構造部とを一体化するプロセス（内部表面接着ステップＳ０８１２）をもつ種類のものである（図８（ａ））。 This manufacturing process can be further classified into two types. First, a thin layer structure is manufactured separately from the base tire (thin layer structure forming step S0811), and the process of integrating the base tire and the thin layer structure later (internal surface adhesion) It is of a type having step S0812) (FIG. 8A).
二番目は、ベースとなるタイヤを準備して、そのベースとなるタイヤの内部表面にダイラタント層又は／及びバインダー層を順次形成することで薄層構造部を製造し、同時に一体化するというプロセスをもつ種類のものである（図８（ｂ））。 The second is the process of preparing the tire that will be the base, and forming the thin layer structure by sequentially forming the dilatant layer and / or the binder layer on the inner surface of the base tire and integrating them at the same time. (FIG. 8 (b)).
ベースとなるタイヤの製造プロセスは一般的なタイヤの製造プロセスとほぼ同様であるのでここでの説明は省略する。ここでは、まず、一番目の種類の製造方法についてその一例を説明する（図８（ａ））。 Since the manufacturing process of the base tire is almost the same as the manufacturing process of a general tire, description thereof is omitted here. Here, first, an example of the first type of manufacturing method will be described (FIG. 8A).
まず、薄層構造部形成ステップＳ０８１１で、シート状の薄層構造部を形成するための土台となるベースを準備する。このベースから最終的に薄層構造部は離脱させる必要があるので、ベースとダイラタント層との離脱性が必要である。またダイラタント層の下にバインダー層を付加する場合には、このバインダー層とベースとの離脱性が必要となる。このようなベースを準備し、ベース上にバインダー層とダイラタント層や、ダイラタント層をバインダー層でサンドイッチしたものを形成し、又は直接的にダイラタント層を形成することで薄層構造部を形成する。 First, in a thin layer structure forming step S0811, a base that serves as a base for forming a sheet-like thin layer structure is prepared. Since it is necessary to finally detach the thin layer structure portion from the base, the detachability between the base and the dilatant layer is necessary. Further, when a binder layer is added under the dilatant layer, the binder layer and the base must be separated. Such a base is prepared, and a binder layer and a dilatant layer, a dilatant layer sandwiched between binder layers is formed on the base, or a thin layer structure is formed by directly forming a dilatant layer.
その後、内部表面接着ステップＳ０８１２で、ベースから形成された薄層構造部を離脱し、すでに完成しているベースとなるタイヤの内部表面に接着する。この接着は強固になされる必要がある。例えば、タイヤ内部表面を下地処理し、接着剤を薄く塗布し、薄層構造部を貼り付ける。または、薄層構造部のタイヤ内部表面対向面が接着性を有するものである場合には、その接着力を利用してタイヤ内部表面に薄層構造部を接着する。この接着性は結合材やバインダー層のもつ性質を利用してもよいし、これらとは別に前記対向面に接着剤を薄く塗布して得てもよい。 Thereafter, in the inner surface bonding step S0812, the thin layer structure formed from the base is detached and bonded to the inner surface of the tire that has already been completed. This adhesion needs to be made firmly. For example, the inner surface of the tire is ground-treated, the adhesive is thinly applied, and the thin layer structure portion is attached. Alternatively, when the tire inner surface facing surface of the thin layer structure portion is adhesive, the thin layer structure portion is bonded to the tire inner surface using the adhesive force. This adhesiveness may utilize the properties of the binder or binder layer, or may be obtained by thinly applying an adhesive to the facing surface.
また、シート状の生ゴムを準備して、この生ゴムの間に粒子を分散させ、加硫することでシート状の薄層構造部を得ることもできる。 Alternatively, a sheet-like raw rubber is prepared, and particles are dispersed between the raw rubbers and vulcanized to obtain a sheet-like thin layer structure.
さらにまた、テープの間に粒子を挟み込むことでシート状の薄層構造部を製造することも可能である。このテープは、粒子を挟み込む側に結合材となる接着材を有し、テープで粒子を挟んだ状態で加圧などすることで、結合材中に分散した粒子を有する薄層構造部を製造することができる。その後、このようにして製造された薄層構造部をベースとなるタイヤの内部表面に接着する。 Furthermore, it is also possible to manufacture a sheet-like thin layer structure by sandwiching particles between tapes. This tape has an adhesive material as a binder on the side where the particles are sandwiched, and pressurizes in a state where the particles are sandwiched between the tapes, thereby producing a thin layer structure having particles dispersed in the binder. be able to. Thereafter, the thin layer structure manufactured in this way is bonded to the inner surface of the tire as a base.
次に二番目の製造方法について説明する（図８（ｂ））。二番目は、ベースとなるタイヤを準備して、そのベースとなるタイヤ内部表面１８にダイラタント層又は／及びバインダー層を順次形成することで薄層構造部を製造し、同時にタイヤと一体化するというプロセスをもつ種類のものである。
Next, the second manufacturing method will be described (FIG. 8B). The second is to prepare a tire as a base, and to form a thin layer structure by sequentially forming a dilatant layer or / and a binder layer on the tire
まず、ベースとなるタイヤを準備し、このタイヤ内部表面１８の下地処理を行う。これは、薄層構造部とタイヤ内部表面１８との接着性を高めるための処理である。次に、タイヤ内部表面１８にバインダー層とダイラタント層（バインダー層接着ステップＳ０８２１とダイラタント層接着ステップＳ０８２２）、バインダー層でサンドイッチされたダイラタント層（バインダー層接着ステップＳ０８２１とダイラタント層接着ステップＳ０８２２とバインダー層接着ステップＳ０８２３）又は直接的にダイラタント層（ダイラタント層接着ステップＳ０８２２のみ）を形成する。ここで薄層構造部接着ステップのうち、薄層構造部の構成によって、バインダー層接着ステップＳ０８２１又は／及びバインダー層接着ステップＳ０８２３は省略できる。これが薄層構造部となる。特に最初にベースとなるタイヤ内部表面１８に形成される層は、ベースとなるタイヤ内部表面との接着性が高くなる材料を用いて形成する。薄層構造部の形成はベースとなるタイヤ内部表面１８から順次積層することで行われる。
First, a tire serving as a base is prepared, and the ground treatment of the tire
例えば、結合材およびバインダー層に液状ゴムを用いる場合、加熱・加圧処理されたタイヤ内部表面１８において液状ゴムを塗り、その上から粒子粉末をかけて、その上にさらに液状ゴムを塗り、ダイラタントとして振る舞うように粒子とその結合材が配置された層からなる薄層構造部をタイヤ内部表面１８に形成することができる。
<効果>
For example, when liquid rubber is used for the binder and the binder layer, liquid rubber is applied to the heated / pressurized tire
<Effect>
本実施形態のタイヤは、薄層構造部がタイヤ内部表面に配設されているためタイヤ内部に配設されていることに比べて、空気室の空洞共鳴音に対する効果を高くすることができる。
<<実施形態４>>
<概要>
In the tire according to the present embodiment, since the thin layer structure portion is disposed on the inner surface of the tire, the effect on the cavity resonance sound of the air chamber can be enhanced as compared with the case where the thin layer structure portion is disposed inside the tire.
<< Embodiment 4 >>
<Overview>
本実施形態のタイヤは、基本的に実施形態１から３と同様であるが、薄層構造部がダイラタント層を複数積層してなることを特徴とする。
<構成>
The tire of this embodiment is basically the same as that of Embodiments 1 to 3, except that the thin layer structure is formed by laminating a plurality of dilatant layers.
<Configuration>
上記のように、本実施形態のタイヤが有する「薄層構造部」はダイラタント層が複数積層されてなる。図９は、本実施形態における薄層構造部の構成の一例である。本実施形態では薄層構造部は二つのダイラタント層（０９１０）と三つのバインダー層（０９２０）から構成されている。ここで、複数のダイラタント層としては、異なる物性のダイラタント層を用いてもよいし、同じ物性のダイラタント層を用いていてもよい。 As described above, the “thin layer structure portion” of the tire according to the present embodiment is formed by laminating a plurality of dilatant layers. FIG. 9 is an example of the configuration of the thin layer structure in the present embodiment. In this embodiment, the thin layer structure is composed of two dilatant layers (0910) and three binder layers (0920). Here, as the plurality of dilatant layers, dilatant layers having different physical properties may be used, or dilatant layers having the same physical properties may be used.
ダイラタント層が複数積層されることによって、タイヤと地面との接触によって加圧による変形の開始をする部分、およびタイヤと地面との分離によって減圧による復元の開始をする部分においては、薄層構造部全体が同時に固くなるのではなく、タイヤの回転中心に一番近く、遠心力の負荷が小さい内側の層からその外側の層へと順に遠心力の負荷から解放され、漸次的に大きな剪断応力を受け、その大きな剪断応力の入力に対して層ごとに若干の時間差をもって粘性の増大が起こる。すなわち、ダイラタンシーの発揮のタイミングが漸次的になる。 A thin layer structure is used in the part where deformation due to pressurization is started by contact between the tire and the ground by the lamination of a plurality of dilatant layers, and in the part where restoration is started due to decompression due to separation between the tire and the ground. The whole is not hardened at the same time, it is the closest to the center of rotation of the tire and the centrifugal load is released from the inner layer to the outer layer in order, gradually increasing the shear stress. In response to this large shear stress input, the viscosity increases with a slight time difference from layer to layer. That is, the dilatancy is exerted gradually.
これにより、薄層構造部はタイヤのトレッドが接地した瞬間には粘性の増大が抑制され、接地面を形作るために必要な変形に極力抵抗とならないようにし、その後のタイヤのトレッドが地面を離脱するまでの変形が少ない時間帯にタイヤのトレッドの接地の瞬間に生じた衝撃の伝播で生じるタイヤの加振を重点的に抑制する作用をもつ。当該作用を有することにより、薄層構造部は振動抑制のためのマスダンパー的な機能を有する。すなわち、上記薄層構造部は、運動性能を悪化させずにタイヤに生じる振動の伝播を抑制し、騒音を低減することが可能である。
<効果>
As a result, the increase in viscosity is suppressed at the moment when the tire tread contacts the ground, and the thin-layer structure is made to resist as much as possible from the deformation required to form the contact surface, and the subsequent tire tread leaves the ground. It has the effect of preferentially suppressing the vibration of the tire caused by the propagation of the impact generated at the moment of contact of the tire tread in the time zone where the deformation until the time is small. By having this action, the thin layer structure has a mass damper function for suppressing vibration. In other words, the thin layer structure portion can suppress the propagation of vibrations generated in the tire without deteriorating the motion performance and reduce noise.
<Effect>
本実施形態のタイヤは、薄層構造部が複数積層されるため、タイヤの運動性能を悪化させることなく、マスダンパー的な効果をさらに高めることが可能となる。
<<実施形態５>>
<概要>
In the tire according to the present embodiment, since a plurality of thin layer structure portions are stacked, it is possible to further enhance the mass damper effect without deteriorating the motion performance of the tire.
<< Embodiment 5 >>
<Overview>
前記薄層構造部を構成する複数のバインダー層のうちタイヤ回転中心からより外側に配置されるバインダー層は、急激な変形に対し、タイヤ回転中心からより外側に配置されるダイラタント層が、より内側のダイラタント層に対してダイラタンシーを示す反応がより遅くなるようにその構成が調整されている。 Among the plurality of binder layers constituting the thin layer structure portion, the binder layer disposed on the outer side from the tire rotation center is the inner side of the dilatant layer disposed on the outer side from the tire rotation center with respect to rapid deformation. The structure of the dilatant layer is adjusted so that the reaction that exhibits dilatancy becomes slower.
この実施形態は、ダイラタント層が複数積層されている場合に、急激な変形に対し、タイヤ回転中心から見てより内側のダイラタント層がより早くダイラタンシーを発揮することができ、順次タイヤ中心から見て外側にあるダイラタント層がより遅くダイラタンシーを発揮するように構成するためのものである。
<構成>
In this embodiment, when a plurality of dilatant layers are laminated, the inner dilatant layer can exhibit dilatancy more quickly when viewed from the center of the tire rotation with respect to sudden deformation, and sequentially viewed from the center of the tire. This is because the dilatant layer on the outer side is configured so as to exhibit dilatancy more slowly.
<Configuration>
図１０は、本実施形態における薄層構造部の構成の一例を示す概念的な図である。本実施形態では薄層構造部は複数のダイラタント層（１０１０）と複数のバインダー層（１０２１、１０２２、１０２３）を含む構成であり、かつ、このような漸次的な反応を示すことができるようにタイヤ中心から見てより内側のバインダー層の密度や厚みを大きくし、タイヤ中心から見てより内側のダイラタント層の変形がより外側のダイラタント層の変形よりも時間的に前に生じることができるような質量系を形作る。つまり薄層構造部を一つの質量系として見た場合に、タイヤ中心から見てより内側に配置されるバインダー層の質量がより大きくなる構成とする。
<効果>
FIG. 10 is a conceptual diagram showing an example of the configuration of the thin layer structure portion in the present embodiment. In the present embodiment, the thin-layer structure portion includes a plurality of dilatant layers (1010) and a plurality of binder layers (1021, 1022, 1023), and can exhibit such a gradual reaction. Increase the density and thickness of the inner binder layer as seen from the tire center so that the deformation of the inner dilatant layer as seen from the tire center can occur in time before the deformation of the outer dilatant layer. A simple mass system. That is, when the thin layer structure is viewed as one mass system, the mass of the binder layer disposed on the inner side as viewed from the tire center is increased.
<Effect>
本実施形態のタイヤは、前記複数のダイラタント層のうち、タイヤ回転中心からより外側に配置されるものにおいて、急激な変形に対しダイラタンシーを示す反応がより内側の層に対して遅くなるようバインダー層の構成が調整されているため、タイヤの運動性能を悪化させることなく、マスダンパー的な性能をさらに高めることが可能になる。
<<実施形態６>>
<概要>
In the tire according to the present embodiment, among the plurality of dilatant layers, the binder layer is arranged so that a reaction that exhibits dilatancy with respect to rapid deformation is delayed with respect to the inner layer in the one disposed more outward from the tire rotation center. Therefore, the mass damper-like performance can be further improved without deteriorating the tire performance.
<< Embodiment 6 >>
<Overview>
本実施形態のタイヤは、基本的に実施形態１から５に記載のタイヤと同様であるが、前記複数のダイラタント層のうち、タイヤ回転中心からより外側に配置されるダイラタント層において、急激な変形に対しダイラタンシーを示す反応がより内側の層に対して遅くなるよう粒子とその結合材の構成が調整されている。
<構成>
The tire according to the present embodiment is basically the same as the tire according to the first to fifth embodiments, but among the plurality of dilatant layers, a sudden deformation is caused in the dilatant layer disposed on the outer side from the tire rotation center. In contrast, the structure of the particles and the binder is adjusted so that the reaction showing dilatancy is delayed with respect to the inner layer.
<Configuration>
図１１は、複数のダイラタント層からなる薄層構造部の一例を示す概念的な図である。この図の例では、一のダイラタント層（１１１１）と、他のダイラタント層（１１１２）、バインダー層（１１２０）が配置されている。このように、複数のダイラタント層を用いることによって、タイヤの運動性能を損ねることなく効果的なマスダンパーとして効果をもつことが可能となる。 FIG. 11 is a conceptual diagram showing an example of a thin layer structure portion composed of a plurality of dilatant layers. In the example of this figure, one dilatant layer (1111), another dilatant layer (1112), and a binder layer (1120) are arranged. Thus, by using a plurality of dilatant layers, it becomes possible to have an effect as an effective mass damper without impairing the motion performance of the tire.
この場合、タイヤの回転中心からの距離と内側の層の荷重によってより大きな遠心力の負荷を受けることになる、より外側の層と、その内側の層とが変形時の力に対して同じ量のひずみを起こし、漸次的にダイラタンシーがあらわれるように粒子の大きさを調整することが好ましい。より好ましくは、より外側の層の粒子の大きさがより大きく、より大きな負荷を受ける状況下でも内側の層と同じ量のひずみを起こすようにすることが好ましい。 In this case, the outer layer and the inner layer are subjected to the same amount of the deformation force by the greater centrifugal force depending on the distance from the rotation center of the tire and the load on the inner layer. It is preferable to adjust the size of the particles so as to cause the above-mentioned distortion and gradually exhibit dilatancy. More preferably, the outer layer has a larger particle size, and it is preferable to cause the same amount of strain as the inner layer even under a larger load.
また、薄層構造部は、厚み、密度、弾性の異なる複数のダイラタント層と、隣り合うダイラタント層の間、およびタイヤ壁、タイヤ内部空気室との間に設置されるバインダー層から構成することができる。 Further, the thin layer structure may be composed of a plurality of dilatant layers having different thicknesses, densities, and elasticity, and a binder layer installed between adjacent dilatant layers and between the tire wall and the tire internal air chamber. it can.
この場合、ダイラタント層の厚み、結合材の密度、弾性は、急激な変形時に薄層構造部で効率よく漸次的にダイラタンシーがあらわれるように調整することが好ましい。より好ましくは、より外側のダイラタント層がより厚く、結合材の弾性が高いものとし、変形時の負荷からの解放に対しての反応がその内側の層に対して遅くなるように調整することが好ましい。
<効果>
In this case, it is preferable to adjust the thickness of the dilatant layer, the density of the binder, and the elasticity so that dilatancy appears efficiently and gradually in the thin layer structure portion during rapid deformation. More preferably, the outer dilatant layer is thicker and the elasticity of the binder is higher, and the reaction to release from the load during deformation is adjusted to be slower with respect to the inner layer. preferable.
<Effect>
本実施形態のタイヤは、前記複数のダイラタント層のうち、タイヤ回転中心からより外側に配置されるものにおいて、急激な変形に対しダイラタンシーを示す反応がより内側の層に対して遅くなるよう粒子と結合材の構成が調整されているため、タイヤの運動性能を悪化させることなく、マスダンパーとしての性能をさらに高めることが可能になる。 In the tire according to the present embodiment, among the plurality of dilatant layers, in the one arranged more outward from the tire rotation center, the particles exhibiting a reaction that exhibits dilatancy with respect to rapid deformation is delayed with respect to the inner layer. Since the configuration of the binding material is adjusted, the performance as a mass damper can be further improved without deteriorating the motion performance of the tire.
前記ダイラタントとして振る舞うように粒子とその結合材が配置されたダイラタント層を構成するために使用した粒子は、粒径は４５〜５３μｍのアルミナ粒子である。また結合材およびバインダー層を構成するのに使用したのは「液状ゴムスプレー」である。本実施例では、ダイラタント層を１２層積層した。およその見積もりでは、粒子は隣接粒子との平均距離が５０〜１５０μｍで結合材中に分散されており、ダイラタント層とバインダー層を繰り返し積層して全体の厚は３００〜５００μｍ程度となる。このとき各層はでこぼこに形成されるので必ずしも層の数分の倍数の厚みにはならない（図１２）。 The particles used to constitute the dilatant layer in which the particles and the binder are arranged so as to act as the dilatant are alumina particles having a particle size of 45 to 53 μm. Also, “liquid rubber spray” was used to form the binder and binder layer. In this example, 12 dilatant layers were stacked. As a rough estimate, the particles are dispersed in the binder with an average distance of 50 to 150 μm from adjacent particles, and the total thickness is about 300 to 500 μm by repeatedly laminating the dilatant layer and the binder layer. At this time, since each layer is formed in a bumpy shape, the thickness is not necessarily a multiple of several times the number of layers (FIG. 12).
製造手順としては、まず、タイヤの内部表面に結合材を溶媒に溶かしてスプレイをする。スプレイ後ただちに粒子をその上に撒く。撒いた後しばらく待つ。その後再度結合材を溶媒にとかしたものをスプレイ（複数回に分けてスプレイしてもよい）して、次の粒子をその上に撒く。撒いたのちしばらく待つ。この粒子を撒くことと、スプレイとを必要な分、繰り返す。繰り返し回数は、一般に５回から２０回程度である。この時には、結合材とバインダー層とは同じ材料、すなわち結合材の材料を利用していることとなる。この場合でもバインダー層をもうけることの機能の一つであるエネルギー消費作用が生じるのは、各層形成の際にスプレイされた液状ゴムが空気に接する時間（液状ゴムの溶けている溶媒が乾燥する時間）を適切に設定することによって最表面が所定の変質を起こし、実質的に境界が形成されるからである。このような積層手順を用いることで、薄層構造部の厚み方向への粒子の分散性が高められ、適切にダイラタンシーが発現する積層構造部をつくることができる。
As a manufacturing procedure, first, a binder is dissolved in a solvent on the inner surface of the tire and sprayed. Immediately after spraying, sprinkle particles on it. Wait for a while. After that, the material in which the binder is dissolved in the solvent is sprayed (may be sprayed in a plurality of times), and the next particles are sprinkled thereon. Wait for a while after meeting. Repeating the particles and spraying as many times as necessary. The number of repetitions is generally about 5 to 20 times. At this time, the same material as the binder and the binder layer, that is, the material of the binder is used. Even in this case, energy consumption, which is one of the functions of forming the binder layer, occurs when the liquid rubber sprayed during the formation of each layer is in contact with air (the time during which the solvent in which the liquid rubber is dissolved dries) ) Is appropriately set, the outermost surface undergoes predetermined alteration, and a boundary is substantially formed. By using such a laminating procedure, the dispersibility of the particles in the thickness direction of the thin layer structure portion can be enhanced, and a laminated structure portion in which dilatancy is appropriately expressed can be created.
使用したタイヤのサイズは１９５／６５ Ｒ１５であり、騒音測定は助手席のヘッドレスト部において測定した。測定条件は、気温摂氏２４度、空気圧前２．２／後２．４ｋＰａ、走行速度６０ｋｍ／ｈであり、２名乗車のもとテストが行われた。 The size of the tire used was 195/65 R15, and noise was measured at the headrest portion of the passenger seat. The measurement conditions were 24 degrees Celsius, 2.2 kPa before air pressure / 2.4 kPa after air pressure, and a running speed of 60 km / h.
図１３は実施例での測定を粗い路面で行ったときの結果であり、１５０Ｈｚ近辺のピークで７ｄＢの減少、１２０Ｈｚ近辺のピークで４ｄＢの減少する効果があらわれた。図１４は実施例でのテストを滑らかな路面で行ったときの結果であり、１５０Ｈｚ近辺のピークで４ｄＢの減少、空洞共鳴音も若干減少する効果があらわれた。 FIG. 13 shows the results when the measurement in the example was performed on a rough road surface, and an effect of 7 dB reduction at a peak near 150 Hz and 4 dB reduction at a peak near 120 Hz appeared. FIG. 14 shows the results obtained when the test in the example was performed on a smooth road surface. The effect of 4 dB reduction at the peak in the vicinity of 150 Hz and slight reduction of the cavity resonance sound was observed.
空気室 １１
ホイール １２
トレッド １３
サイドウォール １４
カーカス １５
ラジアルベルト １６
インナーライナー １７
タイヤ内部表面 １８
粒子 １９
結合材 ２０
薄層構造部 ０２００、０７００
ダイラタント層 ０３１０、０５１０、０９１０、１０１０、１１１１、１１１２、１２１０
バインダー層 ０５２０、０９２０、１０２１、１０２２，１０２３、１１２０、１２２０
Tire
Claims (5)
前記粒子の粒径は、１μｍから１０００μｍの範囲であり、
前記結合材は、前記粒子を保持する性質を有すると同時に、層全体にタイヤ回転時の変形を受けても破損することのないような弾性を提供する素材である層と、
前記粒子と前記結合材が配置された層を保護するための層であって、
前記粒子を含まない、弾性を有するバインダー層と
からなる二層が一回以上繰り返し積層された薄層構造部を構成し、
前記薄層構造部は、タイヤ内部表面に設けられ、最もタイヤ回転中心側の層がバインダー層になるように配置されている
タイヤ。 A layer in which particles and their binding material are arranged,
The particle size is in the range of 1 μm to 1000 μm,
The binding material is a layer which is a material that provides elasticity so as not to simultaneously have the property of retaining the particles, even under the deformation during tire rotation throughout the layer damage,
A layer for protecting the layer in which the particles and the binder are disposed,
An elastic binder layer not containing the particles;
Constituting a thin layer structure in which two layers consisting of
The thin layer structure is provided on the inner surface of the tire and is arranged so that the layer closest to the tire rotation center is a binder layer .
Tire .
前記薄層構造部生成ステップにて生成した薄層構造部をタイヤの製造工程における加熱処理と加圧処理によって、タイヤ内部表面に配置する薄層構造部加圧処理ステップを有するタイヤの製造方法。 A thin layer structure generation step for generating the thin layer structure according to any one of claims 1 to 3 ,
A tire manufacturing method including a thin layer structure portion pressurizing process step in which the thin layer structure portion generated in the thin layer structure portion generating step is arranged on a tire inner surface by heat treatment and pressure treatment in a tire manufacturing process.
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