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Patent Searching and Data


Title:
TIRE AND RIM ASSEMBLY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/063792
Kind Code:
A1
Abstract:
A tire and rim assembly having a sound absorption member mounted in the cavity of the tire, in which cavity resonance is effectively suppressed to reduce road noise. This is achieved while minimizing an increase in the weight of the tire and an increase in the volume of the sound absorption member. The sound absorption member is mounted in the cavity of the tire so as to function as a sound absorption layer for suppressing cavity resonance in the tire. The sound absorption member is nonwoven cloth made from fibers, and the average distance d between the fibers is within the range from 0.50 δ to 4.00 δ.

Inventors:
ISHIHARA TAIGA (JP)
Application Number:
JP2008/070199
Publication Date:
May 22, 2009
Filing Date:
November 06, 2008
Export Citation:
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Assignee:
BRIDGESTONE CORP (JP)
ISHIHARA TAIGA (JP)
International Classes:
B60C5/00; B60B21/12
Domestic Patent References:
WO2007051232A12007-05-10
Foreign References:
JPH08132816A1996-05-28
JP2004082387A2004-03-18
JP3622957B22005-02-23
JP2003048407A2003-02-18
Other References:
See also references of EP 2213478A4
CHRONOLOGICAL SCIENTIFIC TABLES (RIKA NENPYO), 2008
Attorney, Agent or Firm:
SUGIMURA, Kenji et al. (3-2-1 Kasumigaseki, Chiyoda-k, Tokyo 13, JP)
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Claims:
 タイヤ内の空洞共鳴を抑制する吸音層として用いられる吸音部材をタイヤ内腔側に具えるタイヤとリムの組立体において、
 前記吸音部材は複数本の繊維からなる不織布から構成され、該不織布は、タイヤに充填される気体の密度をρ a 、タイヤとリムの組立体の無負荷時のタイヤ内腔における充填気体の空洞共鳴の一次固有角振動数をω、充填気体の粘性係数をηとし、繊維周りの充填気体の表皮厚さδは下記式により定義したとき、
 繊維間の平均距離dが0.50δ~4.00δの範囲内にあることを特徴とするタイヤとリムの組立体。
 インナーライナの内面上に吸音部材を具えることを特徴とする請求項1に記載のタイヤとリムの組立体。
 リム上に吸音部材を具えることを特徴とする請求項1に記載のタイヤとリムの組立体。
Description:
タイヤとリムの組立体

 この発明は、タイヤ内の空洞共鳴を抑制 る吸音層として用いられる吸音部材をタイ 内腔側に具えたタイヤとリムとの組立体に するものであり、特にはタイヤとリムの組 体の重量の増加を抑制し、吸音部材の体積 加を抑制しつつも、かかるタイヤ負荷転動 の空洞共鳴を有効に抑制し、ロードノイズ 低減しようとするものである。

 リム組みされ、車両に取り付けられたタ ヤでは、車両の走行中にトレッド部が路面 凹凸に衝接して振動することによって、タ ヤ内腔に充填された空気が空洞共鳴する。 の空洞共鳴は、いわゆるロードノイズの主 る原因の一つであり、その共鳴周波数の多 は180~300Hzの範囲内に存在する。ロードノイ が、車室内に伝達されると、他の周波数帯 の騒音とは異なり、鋭く高いピーク値を取 ため、車室内の乗員にとって耳障りな騒音 なる。

 かかる空洞共鳴を抑制し、ロードノイズ 低減するため、特許文献1には、リムと、リ ムに装着されるタイヤとがなすタイヤ内腔に 、不織布により構成される制音用の環状の吸 音層をタイヤ周方向に固定したタイヤが提案 されている。また、特許文献2には、スポン 材により構成される吸音層をタイヤ内面に 定したタイヤが提案されている。

特許第3622957号明細書

特開2003-48407号公報

 しかし、特許文献1に記載のタイヤでは、 空洞共鳴の抑制を図っているものの、空洞共 鳴の更なる抑制が希求されている。また、特 許文献2に記載のタイヤは、所定条件のスポ ジ材により、空洞共鳴を抑制しているが、 様に空洞共鳴の更なる抑制が希求されてい 。また、スポンジ材を用いる場合には、吸 層の重量が大きくなり、タイヤ全体として 重量の増加により、転がり抵抗が低下した 、スポンジ材をタイヤ周方向に不均一に貼 付ける場合には、ユニフォミティが低下し りする虞がある。

 したがって、この発明は、これらの問題 を解決することを目的とするものであり、 の目的は、タイヤ重量の増加を抑制し、吸 部材の体積増加を抑制しつつも、空洞共鳴 有効に抑制して、ロードノイズを低減した 吸音部材をタイヤ内腔側に具えるタイヤと ムとの組立体を提供することにある。

 前記の目的を達成するため、この発明は、 イヤ内の空洞共鳴を抑制する吸音層として いられる吸音部材をタイヤ内腔側に具える イヤとリムの組立体である。かかる吸音部 は、複数本の繊維からなる不織布から構成 れる。不織布は、タイヤに充填される気体 密度をρ a 、タイヤとリムの組立体の無負荷時のタイヤ 内腔における充填気体の空洞共鳴の一次固有 角振動数をω、充填気体の粘性係数をηとし 繊維周りの充填気体の表皮厚さδは下記式に より定義される。
そして、繊維間の平均距離dが0.50δ~4.00δの範 内にある。繊維間の平均距離dは、0.70δ~2.50 の範囲内にあることが更に好ましい。繊維 の平均距離dが0.50δ~4.00δの範囲内にあること から、かかる不織布をタイヤ内に配置した場 合に、重量の顕著な増加を伴うことなく、空 洞共鳴を有効に抑制して、ロードノイズをよ り低減させることが可能となる。なお、繊維 間の平均距離dが0.50δ未満の場合には、繊維 辺の吸音を効果的に発揮する領域が過剰に なってしまい、繊維自体が占有する体積が きくなってしまい、かえって吸音効果が低 してしまう。一方、繊維間の平均距離dが3.00 δを超える場合には、前記繊維周辺の吸音を 果的に発揮する範囲ではない領域が増加し ぎるため、吸音効果が低下してしまう。こ でいう「繊維周りの充填気体の表皮厚さ」 は、空洞共鳴した振動エネルギを有する気 が不織布を構成する繊維に接触した際に、 かる気体がニュートンの粘性法則により繊 周りにトラップされ、振動エネルギが吸収 れる繊維周りの領域の主たる部分をいうも とする。また、ここでいう「タイヤに充填 れる気体の密度」及び「充填気体の粘性係 」は、タイヤ内に充填される気体の一般的 密度及び粘性係数であり、これらは充填気 の温度によって変化するため、測定の際に 平成20年版理科年表に基づき夫々の数値が 定されるものである。更に、ここでいう「 イヤ内腔における充填気体の空洞共鳴の一 固有角振動数」は、タイヤに吸音層を設け いない状態で、タイヤ内腔における空洞共 を測定したときの一次固有角振動数をいう のとする。更にまた、ここでいう「気体」 は、空気、窒素ガス等の不活性ガス等、一 にタイヤに充填されるものをいう。

 また、インナーライナの内面上に吸音部 を具えることが好ましい。

 更に、リム上に吸音部材を具えることが ましい。

 この発明によれば、構成の適正化を図る とで、タイヤ重量の増加を抑制し、吸音部 の体積増加を抑制しつつも、空洞共鳴を有 に抑制して、ロードノイズを低減した、タ ヤ内腔側に吸音部材を具えるタイヤとリム の組立体を提供することが可能となる。

この発明に従うタイヤとリムの組立体 タイヤ幅方向断面図である。 この発明に従うその他のタイヤとリム 組立体のタイヤ幅方向断面図である。 この発明に従うその他のタイヤとリム 組立体のタイヤ幅方向断面図である。

符号の説明

 1 タイヤ
 2 トレッド部
 3 サイドウォール部
 4 ビード部
 5 タイヤ本体部
 6 ビードコア
 7 カーカス
 8 ベルト
 9 タイヤ内腔
 10 インナーライナ
 11 吸音層
 R リム

 以下、図面を参照しつつ、この発明の実 の形態を説明する。図1は、この発明に従う タイヤとリムの組立体のタイヤ幅方向断面図 である。図2及び3は、この発明に従うその他 タイヤとリムの組立体のタイヤ幅方向断面 である。

 タイヤ1は、慣例に従い、路面に接地する トレッド部2と、このトレッド部2の両側部か タイヤ径方向内側に延びる一対のサイドウ ール部3、3と、各サイドウォール部3、3のタ イヤ径方向内側に設けられ、リムRに嵌合さ る一対のビード部4、4とでタイヤ本体部5を 成している。このタイヤ本体部5の内部には 各ビード部4、4に埋設したビードコア6、6間 にトロイド状に延びてタイヤ本体部5の骨格 造をなす、例えばラジアル構造のカーカス7 、このカーカス7のクラウン域の外周側に位 置し、トレッド部2を補強するベルト8とが配 されている。また、タイヤ本体部5の内面側 、すなわちタイヤ1とリムRとにより画定され タイヤ内腔9に面する側には空気不透過性の インナーライナ10が配設されている。

 図1に夫々示すように、吸音層11は、トレ ド部内面上配されている。これにより、タ ヤ内腔9で生じた空洞共鳴に伴う充填気体の 振動エネルギを、吸音層11を構成する不織布 内部振動エネルギに変換し、そして熱エネ ギとして消費させ、空洞共鳴音が低減する 吸音層は、トレッド部内面上のみならず、 2に示すように、サイドウォール部3内面上 配することもできる。また、図3に示すよう 、リム上に配することもできる。

 タイヤ内にて吸音層11として取り付けられ 吸音部材は複数本の繊維からなる不織布か 構成される。不織布は、タイヤに充填され 気体の密度をρ a 、タイヤとリムの組立体の無負荷時のタイヤ 内腔9における充填気体の空洞共鳴の一次固 角振動数をω、充填気体の粘性係数をηとし 繊維周りの充填気体の表皮厚さδは下記式 より定義される。
〔数1〕
そして、繊維間の平均距離dが0.50δ~4.00δの範 内にあることが好ましい。繊維間の平均距 dは、0.70δ~2.50δの範囲内にあることがより ましい。繊維間の平均距離dを変更した種々 吸音部材をタイヤ内に配し、有効吸音率を 揮する距離範囲を実験により解析した結果 飛躍的に吸音効果が向上し、有効吸音率を 揮する繊維間の平均距離dが0.50δ~4.00δの範 内にあることがわかった。これは、夫々の 維における吸音効果を効果的に奏する吸音 域が過剰に重なり合わないことから、空洞 鳴を有効に抑制して、ロードノイズをより 減させることによるものである。なお、繊 間の平均距離dが0.50δ未満の場合には、繊維 辺の吸音を効果的に発揮する領域が過剰に なってしまい、繊維自体が占有する体積が きくなってしまい、かえって吸音効果が低 してしまう。一方、繊維間の平均距離dが3.0 0δを超える場合には、前記繊維周辺の吸音を 効果的に発揮する範囲ではない領域が増加し 過ぎるため、吸音効果が低下してしまう。こ れらのことから、吸音効果を有効に確保しつ つも、スポンジ材を吸音層として貼り付けた ときのようなタイヤ重量の増加を抑制するこ とが可能となる。

 また、不織布は、不織布の密度をρ b 、繊維の密度をρ f 、繊維の平均断面半径をrとすると、繊維間 平均距離d及び不織布の多孔度φは下記式に り定義される。

 この繊維間の平均距離dは、不織布の単位断 面積あたりの繊維の本数をn、繊維の平均断 半径をrとしたとき、不織布の単位断面積あ りの繊維の面積Aは、A=πr 2 として求められる。このとき、
という関係が成り立ち、かかる数式を変形す ることで、
とすることできる。繊維間の平均距離dは、
として求めることができることから、上記式 5を式6に代入して、上述したように、
繊維間の平均距離を
〔数2〕
として求めることができる。なお、ここでい う「繊維の平均断面半径r」とは、例えば、 査型電子顕微鏡(SEM)や光学顕微鏡等を用いて 、10箇所の任意の位置にて繊維の断面半径を 定し、それらの平均半径を算出したもので る。

 ところで、不織布の多孔度が小さくなる 、不織布内に空洞共鳴音の原因となる振動 ネルギを有する音波を不織布表面にて反射 易くなり、不織布内にてかかる振動エネル を吸収し難くなる。そのことから、多孔度 は0.95以上であることが好ましい。多孔度φ 0.95以上とすることにより、空洞共鳴音の原 となる振動エネルギを有する音波が不織布 有効に透過し、不織布がかかる振動エネル を充分に吸収して、ロードノイズを低減す ことが可能となる。このことは、吸音効果 更に向上させることを可能とする。

 また、不織布の密度ρ b は20kg/m 3 未満であることが好ましい。なぜなら、不織 布の密度ρ b が20kg/m 3 以上である場合には、吸音層11の重量が大き なり過ぎて、重量増加に起因して燃費が低 する可能性があるからである。また、不織 をタイヤ内に不均一に貼り付けた場合には 不織布の重量増加に伴い、タイヤ1のユニフ ォミティが低下する可能性があるからである 。

 リムR上又はタイヤ本体5に吸音層11を貼り 付ける場合には、スチレン-ブタジエンゴム のラテックス接着剤、水性高分子-イソシア ート系の接着剤、又はアクリル系、合成樹 系の粘着テープを用いてインナーライナ10 内面に化学的に接着することもでき、また 未加硫のタイヤ本体5に吸音層11を貼り付け 場合には、かかる接着テープや接着剤によ 仮固定した後に、加熱及び加圧による加硫 形により、吸音層11をインナーライナ10の内 に含浸させて物理的に固定することもでき 。

 なお、上述したところはこの発明の実施 態の一部を示したに過ぎず、この発明の趣 を逸脱しない限り、これらの構成を交互に み合わせたり、種々の変更を加えたりする とができる。

 次に、吸音層を具えない従来のタイヤ(従 来例タイヤ)、スポンジ材により構成される 音層をトレッド部内面に具える従来のタイ (比較例タイヤ1)、繊維間の平均距離dが0.50δ~ 4.00δの範囲内にない不織布により構成される 吸音層をトレッド部内面に具える比較例のタ イヤ(比較例タイヤ2~4)及びこの発明に従い、 維間距離dが0.50δ~4.00δの範囲内にある不織 により構成される吸音層を具えるタイヤ(実 例タイヤ1~6)を、タイヤサイズ215/45R17の乗用 車用ラジアルタイヤとして、夫々試作し、各 種評価に供したので、以下に説明する。

 これら各供試タイヤをサイズ17×7JJのリムに 取り付けてタイヤ車輪とし、空気圧:210kPa(相 圧)、タイヤ温度:25℃、タイヤ負荷荷重:3.92k Nを適用した状態で、車両に装着し、以下の 種評価に供した。このとき、タイヤとリム 組立体の無負荷時のタイヤ内腔における充 気体の空洞共鳴の一次固有角振動数ωは1414ra d/s、充填空気の粘性係数η1.82×10 -5 Pa・s、充填空気の密度ρ a は3.64kg/m 3 である。したがって、表皮厚さδは、84.3μmと なる。

 比較例タイヤ1は、密度:50kg/m 3 、材質:ポリウレタンのスポンジ材をトレッ 部内面のインナーライナ上に具える。比較 タイヤ2~4は、リムに装着した際の繊維間の 均距離dが夫々39.4μm、373.9μm、144.8μmである 織布をトレッド部内面のインナーライナ上 具え、夫々表1に示す諸元を有する。実施例 イヤ1~6は、繊維間距離dが夫々44.0μm、50.8μm 64.0μm、128.0μm、204.8μm、334.4μmである不織布 をトレッド部内面のインナーライナ上に具え 、夫々表1に示す諸元を有する。なお、吸音 となる不織布は、厚さ14mm、幅100mmの帯状のPE T不織布から構成されており、トレッド部内 にて全周にわたって両面テープ(アクリル系 着材)で貼り付けられている。

 空洞共鳴の抑制効果は、従来例タイヤ1及 び2、比較例タイヤ1及び2、実施例タイヤ1~3を 具える車両を速度60km/hの条件下でアスファル ト路面を走行した際の室内騒音を測定した。 この測定結果を周波数分析し、230Hz付近に見 れるピークの音圧レベルにより空洞共鳴の 制効果を評価した。なお、表中の評価結果 、従来例タイヤの音圧レベルを基準とし、 較例タイヤ1における音圧レベルの低減量を 100として指数換算し、その他のタイヤにおけ る低減量をその相対値にて表示した。なお、 数値が大きいほど空洞共鳴の抑制効果が大き く、その評価結果は表2に示す。

 また、タイヤ重量は、夫々のタイヤの重 を測定することにより評価した。なお、表 の評価結果は、従来例タイヤの重量を基準 したとき、比較例タイヤ1における増加重量 を100として指数換算し、その他のタイヤにお ける増加重量をその相対値にて表示した。な お、数値が大きいほどタイヤ重量が大きく、 その評価結果は表2に示す。

 表2の結果から明らかなように、吸音層を 具えない従来例タイヤに比べ、吸音層を具え る比較例タイヤ1~4、実施例タイヤ1~6は空洞共 鳴を抑制して、ロードノイズを低減していた 。比較例タイヤ1~4よりも、実施例タイヤ1~6に おいて空洞共鳴抑制効果が向上しており、特 には実施例タイヤ4及び5においてその効果が 著であった。また、タイヤ重量は、比較例 イヤ3、実施例タイヤ1~6においてその増加が 抑制されていた。それらのことから、タイヤ 重量の増加を抑制しつつも、タイヤの空洞共 鳴を有効に抑制しているのは、実施例タイヤ 1~6である。

 以上のことから明らかなように、この発 により、タイヤ重量の増加を抑制し、吸音 材の体積増加を抑制しつつも、空洞共鳴を 効に抑制して、ロードノイズを低減した、 イヤ内腔側に吸音部材を具えるタイヤとリ との組立体を提供することが可能となった