WO2005068223A1 - タイヤホイール組立体 - Google Patents

Abstract

　タイヤの変形への悪影響やリム組み作業性の悪化を生じることなく、空洞共鳴音を効果的に低減することを可能にしたタイヤホイール組立体を提供する。本発明のタイヤホイール組立体は、空気入りタイヤと、該空気入りタイヤに嵌合するリムを備えたホイールとを含み、これら空気入りタイヤとリムとの間に空洞部を形成するタイヤホイール組立体において、空洞共鳴波長の１／４に相当する基準長さＬ0 の５５～１１０％の長さを有すると共に一端が閉塞された少なくとも１本の管を前記空洞部に開口するように設けたものである。

Description

明 細 書

タイヤホイール組立体

技術分野

[0001] 本発明は、空気入りタイヤとホイールと含むタイヤホイール組立体に関し、さらに詳 しくは、空洞共鳴音を効果的に低減するようにしたタイヤホイール組立体に関する。 背景技術

[0002] 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のである。

[0003] 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、タイヤとホイールとにより 形成される閉空間の断面積をタイヤ周方向に変化させることにより、単一の共鳴周波 数で共鳴する時間を短縮することが提案されている (例えば、特許文献 1参照)。より 具体的には、閉空間の断面積を変化させるために、タイヤ内面又はリム外周面に所 定の体積を有するバルタヘッドを装着するようにして ヽる。

[0004] し力しながら、上記手法において、空洞共鳴音の低減効果を高めるために閉空間 の断面積変化を大きくすると、バルタヘッドがタイヤの変形と干渉したり、リム組み作 業性を悪ィ匕させることがある。そのため、ノ レクヘッドの大きさが制限され、空洞共鳴 音の低減効果を高めることが困難である。

特許文献 1 :日本国特開 2001— 113902号公報

発明の開示

[0005] 本発明の目的は、タイヤの変形への悪影響やリム組み作業性の悪ィ匕を生じることな ぐ空洞共鳴音を効果的に低減することを可能にしたタイヤホイール組立体を提供す ることにめる。

[0006] 上記目的を解決するための本発明のタイヤホイール組立体は、空気入りタイヤと、 該空気入りタイヤに嵌合するリムを備えたホイールとを含み、これら空気入りタイヤとリ ムとの間に空洞部を形成するタイヤホイール組立体において、空洞共鳴波長の 1Z4 に相当する基準長さ Lの 55— 110% (好ましくは、 85— 105%)の長さを有すると共

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に一端が閉塞された少なくとも 1本の管を前記空洞部に開口するように設けたことを 特徴とするものである。

[0007] 更に、本発明のタイヤホイール組立体は、空気入りタイヤと、該空気入りタイヤに嵌 合するリムを備えたホイールとを含み、これら空気入りタイヤとリムとの間に空洞部を 形成するタイヤホイール組立体にぉ 、て、空洞共鳴波長の 1Z4に相当する基準長 さしの 55— 110% (好ましくは、 85— 105%)の長さを有すると共に一端が閉塞され

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た複数本の管を前記空洞部に開口するように設け、これら管の開口部を周上の任意 の 1箇所又はタイヤ回転軸を挟んで対向する 2箇所に配置したことを特徴とするもの である。

[0008] 本発明者等は、空気入りタイヤの空洞共鳴につ!、て鋭意研究を重ねた結果、空気 入りタイヤとリムとの間に形成される空洞部に連通する管を設けた場合、その管内の 空気の振動と空洞部内の空気の振動とが互いに干渉することにより、共鳴周波数が ***することを知見した。特に、空洞共鳴波長の 1Z4程度の長さを有する一端閉塞 の管は、空洞共鳴波長より短い長さでありながら共鳴周波数の***を引き起し、転動 に伴う共鳴周波数の変化を発現させることを見い出したのである。そのため、上記の ような一端閉塞の管を設けることにより、従来のように単なる閉空間の断面積変化に 基づ 、て空洞共鳴音を低減する場合とは異なって、タイヤ変形への悪影響やリム組 み作業性の悪ィ匕を生じることなぐ空洞共鳴音を効果的に低減することが可能になる

[0009] 空洞共鳴波長（ λ )とは、空気入りタイヤとリムとの間に形成される空洞部の平均的 な周長である。この空洞共鳴波長の 1Z4に相当する基準長さ L (mm)は、下式（1)

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に基づ!/、て、タイヤサイズから算出することが可能である。

L = a ·Α· Β + β - C · · · ( 1)

o

但し、 Aは断面幅の呼び、 Bは偏平比の呼び、 Cはリム径の呼び、 a (定数）は 8. 3 3 X 10— ³であり、 13 (定数）は 1. 78 X 10¹である。

[0010] 例えば、タイヤサイズが 215Z60R16の場合、 A= 215, B = 60, C = 16となり、 L o

= 392mmとなる。つまり、上式（1)はタイヤサイズから空洞共鳴波長の 1Z4に相当 する基準長さ Lを簡便に算出するための式である。

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[0011] 本発明では、少なくとも 1本の管を空洞部に開口するように設けることが必要である 力 複数本の管を空洞部に開口するように設け、これら管の開口部を周上の任意の 1 箇所又はタイヤ回転軸を挟んで対向する 2箇所に配置することで、空洞共鳴音の低 減効果を高めることができる。このとき、管の開口部が配置される各箇所の範囲を規 定するタイヤ回転軸廻りの角度は 35° 以下にすることが好ましい。このように管の開 口部が配置される箇所の角度範囲を規定することにより、共鳴周波数の***が顕著 になる。

[0012] 管の断面積は空洞部の断面積の 0. 2— 10%にすることが好ましい。また、管の内 部に通気性を有する多孔質材又は不織布を充填することが好ましい。これら多孔質 材又は不織布は、それ自体が吸音効果を有し、しかも共鳴周波数の分散を阻害する ことがな 、。管は空気入りタイヤ及びホイールの 、ずれに配設しても良!、。

図面の簡単な説明

[0013] [図 1]本発明のタイヤホイール組立体を概略的に示す赤道断面図である。

[図 2] (a) , (b)及び (d)は本発明における共鳴の状態を示す説明図である。

[図 3]本発明における騒音レベルと周波数との関係を示すグラフである。

[図 4]本発明における共鳴周波数と管の長さ Lとの関係を示すグラフである。

[図 5]本発明における共鳴周波数の差の絶対値と管の長さ Lとの関係を示すグラフで ある。

[図 6]本発明のタイヤホイール組立体において、周上の任意の 1箇所に複数本の管 の開口部を開口させた構造を概略的に示す説明図である。

[図 7]本発明のタイヤホイール組立体において、タイヤ回転軸を挟んで対向する 2箇 所にそれぞれ複数本の管の開口部を開口させた構造を概略的に示す説明図である

[図 8]本発明における開口部のタイヤ回転軸廻りの相対的な角度と共鳴周波数の分 裂幅との関係を示すグラフである。

[図 9]本発明における管の開口部の配置箇所（1箇所)を示す説明図である。

[図 10]本発明における管の開口部の配置箇所 (2箇所)を示す説明図である。 [図 11]本発明における管を備えた空気入りタイヤの一例を示す子午線断面図である

[図 12]本発明における管を備えた空気入りタイヤの他の例を示す子午線断面図であ る。

[図 13]本発明における管を備えたホイールの一例を示す子午線断面図である。

[図 14]本発明における管を備えたホイールの他の例を示す子午線断面図である。

[図 15]本発明における管を備えたホイールの更に他の例を示す子午線断面図である 発明を実施するための最良の形態

[0014] 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。

[0015] 図 1は本発明のタイヤホイール組立体を概略的に示すものである。図 1において、 1 は空気入りタイヤ、 2はホイールである。このホイール 2は空気入りタイヤ 1に嵌合する リム 21を備えている。そして、空気入りタイヤ 1とホイール 2のリム 21との間には空洞 部 3が形成されている。そして、このタイヤホイール組立体には 2本の管 4, 4が空洞 部 3に開口するように形成されて!、る。

[0016] 各管 4は、空洞共鳴波長えの 1Z4に相当する基準長さ L に近似した長さ Lを有す

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ると共に、一端が閉塞されている。これら管 4の開口部 4aは周上の任意の 1箇所又は タイヤ回転軸を挟んで対向する 2箇所に配置されて 、る。

[0017] 上述のように構成されるタイヤホイール組立体では、空洞部 3内の振動と管 4内の 振動とが干渉し、また、その干渉は管 4の開口部の位置によって変化するため、結果 として、転動時に図 2 (a) , (b)及び (d)に示す 3つの共鳴が存在することになる。但し 、図中の「 +」と「一」は音圧の振幅が大きい腹の箇所を表し、符号の違いは互いに逆 位相となっていることを表している。管 4の開口部が接地位置から 90° の位置にある 図 2 (b)では、空洞部 3の音圧変化の節の位置に開口部があるため、空洞部 3内の振 動は管 4の干渉を受けず、共鳴周波数は管 4が無い場合とほぼ一致した fbとなる。管 4の開口部が接地位置とその反対位置にある図 2 (a)及び (d)の時には、空洞部 3内 の振動と管 4内の振動とが干渉し、共鳴周波数が変化する。図 2 (a)では管 4内の振 動が空洞部 3内の振動と同位相となって共鳴周波数を下げるように作用して fbより低 い共鳴周波数 faとなり、図 2 (d)では管 4内の振動が空洞部 3内の振動と逆位相とな つて共鳴周波数を上げるように作用して fbより高い共鳴周波数 fdとなる。つまり、管 4 の開口部が接地位置とその反対位置にある時には、 fa及び fdの 2つの共鳴を持つよ うになる。

[0018] このように転動時に伴って管 4の開口位置が変化すると、共鳴周波数が fb力 fa及 び fdへ、更には fbへと繰り返し変化するため、空洞共鳴が持続しなくなり、空洞共鳴 音を低減することができる。特に、図 3に示すように、共鳴周波数が 3つに***し、か つ***幅 (faと fdとの差)が大きくなるので、各共鳴周波数での騒音レベルが小さくな り、フィーリングでの改善効果が大きくなる。

[0019] ここで、ホイールのゥエル部に同一長さ及び同一断面積を有する 2本の管を空洞部 に開口するように設け、これら管の開口部をタイヤ回転軸を挟んで対向する 2箇所（1 80° 対向位置）に配置し、その長さ Lを変化させつつ共鳴周波数を測定した結果に ついて説明する。図 4は、共鳴周波数と管の長さ Lとの関係を示すものである。一方、 図 5は、共鳴周波数の差の絶対値と管の長さ Lとの関係を示すものである。但し、管 の長さ Lは基準長さ L ( λ /4)を 100とする指数にて示す。

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[0020] これら図 4及び図 5に示すように、管の長さ Lが基準長さ Lの 55 110%の範囲に

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あるとき、***した共鳴周波数の差の絶対値が十分に大きくなることが判る。特に、管 の長さ Lが基準長さ Lの 85— 105%の範囲にあるとき、より大きな効果があることが

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判る。なお、管の開口部を閉塞した場合、それら管は空洞部の断面積をタイヤ周方 向に変化させる要因となるが、図 5において、閉塞された管による断面積変化に基づ いて共鳴周波数を分散させた場合の測定値を一点鎖線にて示した。この結果より、 断面積変化に基づく空洞共鳴音の低減効果よりも、管の干渉作用に基づく空洞共鳴 音の低減効果の方が遙に大きいことが判る。

[0021] 本発明では、管の断面積を増やして共鳴周波数の分散効果を高めることは有効で ある。ここで、管のタイヤ子午線断面での断面積は、空洞部のタイヤ子午線断面での 断面積の 0. 2— 10%にすると良い。つまり、共鳴周波数の分散効果を発揮するには 0. 2%以上であることが好ましぐリム組み作業性を阻害しないとの観点からは 10% 以下であることが好ましい。 [0022] また、管の本数を増やして管の総断面積を増やすことも可能であるが、その場合、 開口部の位置が重要である。図 6は周上の任意の 1箇所に複数本の管の開口部を 開口させた構造を概略的に示し、図 7はタイヤ回転軸を挟んで対向する 2箇所にそ れぞれ複数本の管の開口部を開口させた構造を概略的に示すものである。これら図 6及び図 7に示すように、複数本の管 4を設ける場合、それら管 4の開口部 4aを周上 の任意の 1箇所又はタイヤ回転軸を挟んで対向する 2箇所に配置することが好ましい

[0023] ここで、ホイールのゥエル部に同一長さ及び同一断面積を有する 2本の管を空洞部 に開口するように設け、これら管の開口部の相対的な位置を変化させつつ共鳴周波 数の***幅を測定した結果について説明する。図 8は、開口部のタイヤ回転軸廻り の相対的な角度と共鳴周波数の***幅との関係を示すものである。但し、共鳴周波 数の***幅は、 2本の管の開口部の位置が互いに一致する場合 (0° )を 100とする 指数にて示す。

[0024] 図 8に示すように、 2本の管の開口部のタイヤ回転軸廻りの角度が 0° 又は 180° であるときに共鳴周波数の分散効果が最も大きくなり、特に、上記角度が 0— 35° 又 は 145— 180° の範囲にあるときに共鳴周波数分散幅の最大値の 80%以上となる ことが判る。従って、複数本の管の開口部をタイヤ周方向の任意の 1箇所に配置する 場合、図 9に示すように、その箇所の範囲を規定する角度 Θを 35° 以下にすると良 い。一方、複数本の管の開口部をタイヤ回転軸を挟んで対向する 2箇所に配置する 場合、図 10に示すように、 2箇所の中心を 180° の角度 αで対向する位置に設定し 、各箇所の範囲を規定する角度 Θを 35° 以下にすると良い。つまり、管の開口部が 配置される 2つの箇所を 145° 以上の角度 13で離間させるのである。

[0025] 図 11は管を備えた空気入りタイヤの一例を示すものである。図 11において、空気 入りタイヤ 1は、トレッド部 11と、左右一対のビード部 12と、これらトレッド部 11とビード 部 12とを互いに連接するサイドウォール部 13とを備えている。そして、トレッド部 11の 内面には一端閉塞の管 4がタイヤ周方向に延長するように形成されて!、る。

[0026] 図 12は管を備えた空気入りタイヤの他の例を示すものである。図 12において、左 右一対のビード部 12の内面にはそれぞれ一端閉塞の管 4がタイヤ周方向に延長す るように形成されている。

[0027] 図 13は管を備えたホイールの一例を示すものである。図 13において、ホイール 2は 、空気入りタイヤのビード部に嵌合するリム 21と、リム 21と不図示の車軸とを連結する スポーク部 22とを備えている。そして、リム 21の外周面には一端閉塞の管 4がリム周 方向に延長するように形成されて 、る。

[0028] 図 14は管を備えたホイールの他の例を示すものである。図 14において、リム 21とス ポーク部 22との結合部分には一端閉塞の管 4がリム周方向に延長するように形成さ れている。この管 4はリム 21の外周面においてタイヤ内の空洞部に連通するようにな つている。

[0029] 図 15は管を備えたホイールの更に他の例を示すものである。図 15において、リム 2 1及びスポーク部 22には一端閉塞の管 4がリム径方向に延長するように形成されて!ヽ る。この管 4は十分な長さを確保するために折り返し構造を有し、リム 21の外周面に ぉ 、てタイヤ内の空洞部に連通するようになって 、る。

[0030] 図 11一図 15において、管 4を構成する材料は榭脂ゃ金属のように通気性が無いも のが適当である。また、管 4の長さを可変とし、必要に応じて調整できるようにしても良 い。管 4の内部には通気性を有する多孔質材又は不織布を充填すると良い。多孔質 材としては、連続気泡の発泡ウレタンフォーム等が挙げられる。不織布としては、ダラ スウール等が挙げられる。これら多孔質材又は不織布は、それ自体が吸音効果を有 し、しかも共鳴周波数の分散を阻害することがない。なお、通気性が悪い材料を用い ると、管 4の通気路としての断面積が実質的に小さくなつたり、その干渉作用が低下 すること〖こなる。多孔質材又は不織布を管 4の全体に充填した場合に最も高い吸音 効果が期待されるが、一部に充填する場合は管 4の開口部付近に配置するのが最も 効果的である。

[0031] 以上、本発明の好ましい実施形態について詳細に説明したが、添付の請求の範囲 によって規定される本発明の精神及び範囲を逸脱しない限りにおいて、これに対して 種々の変更、代用及び置換を行うことができると理解されるべきである。

Claims

請求の範囲

[1] 空気入りタイヤと、該空気入りタイヤに嵌合するリムを備えたホイールとを含み、これ ら空気入りタイヤとリムとの間に空洞部を形成するタイヤホイール組立体において、空 洞共鳴波長の 1Z4に相当する基準長さ Lの 55— 110%の長さを有すると共に一端

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が閉塞された少なくとも 1本の管を前記空洞部に開口するように設けたタイヤホイ一 ル組立体。

[2] 空気入りタイヤと、該空気入りタイヤに嵌合するリムを備えたホイールとを含み、これ ら空気入りタイヤとリムとの間に空洞部を形成するタイヤホイール組立体において、空 洞共鳴波長の 1Z4に相当する基準長さ Lの 55— 110%の長さを有すると共に一端

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が閉塞された複数本の管を前記空洞部に開口するように設け、これら管の開口部を 周上の任意の 1箇所又はタイヤ回転軸を挟んで対向する 2箇所に配置したタイヤホイ ール組立体。

[3] 前記管の開口部が配置される各箇所の範囲を規定するタイヤ回転軸廻りの角度を

35° 以下にした請求項 2に記載のタイヤホイール組立体。

[4] 前記管の長さを基準長さ Lの 85— 105%とした請求項 1一 3のいずれかに記載の

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タイヤホイール組立体。

[5] 前記管の断面積を前記空洞部の断面積の 0. 2— 10%にした請求項 1一 4のいず れかに記載のタイヤホイール組立体。

[6] 前記管の内部に通気性を有する多孔質材又は不織布を充填した請求項 1一 5のい ずれかに記載のタイヤホイール組立体。

[7] 前記管を前記空気入りタイヤに配設した請求項 1一 6のいずれかに記載のタイヤホ ィール組立体。

[8] 前記管を前記ホイールに配設した請求項 1一 6の 、ずれかに記載のタイヤホイール 組立体。