JP6939777B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、タイヤ内面に接着した帯状吸音材の外周面に切り込みを入れることにより、タイヤのインフレート時におけるタイヤの外径成長に追従し、帯状吸音材に生じる張力を緩和し、帯状吸音材の耐久性を改善すると共に、帯状吸音材からの放熱を促進し、高速耐久性を改善することを可能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、車両走行時に路面と接地するタイヤの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生じる。この空洞共鳴音の中で騒音となる周波数域があり、その周波数域の騒音レベルを低下させることがタイヤ騒音を低減するのに重要である。

このような空洞共鳴現象による騒音を低減させる方法として、タイヤ内面にスポンジ等の多孔質材料からなる吸音材を弾性固定バンドによりトレッド部の内周面に装着することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、吸音材の固定を弾性固定バンドに依存した場合、高速走行時において弾性固定バンドが変形してしまうという問題がある。

これに対して、帯状吸音材をタイヤ内面に直接接着して固定する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。しかしながら、この場合、タイヤ内面に帯状吸音材が直貼りされているためトレッド部に蓄熱が生じ、その蓄熱により高速耐久性が悪化するという問題がある。また、帯状吸音材をタイヤ内面に直貼りした場合、タイヤ転動時に帯状吸音材がタイヤの撓みに追従することができず破断してしまうという問題がある。

一方、帯状吸音材の内周面に切り込みを設けた場合、タイヤ転動時におけるタイヤの変形に対しては追従することができるものの、タイヤのインフレート時にタイヤの外径成長により生じる帯状吸音材の周方向の張力を十分に緩和することができず、帯状吸音材が剥がれ易くなるという問題がある。

日本国特許第４２８１８７４号公報 日本国特許第５２６７２８８号公報

本発明の目的は、タイヤ内面に接着した帯状吸音材の外周面に切り込みを入れることにより、タイヤのインフレート時におけるタイヤの外径成長に追従し、帯状吸音材に生じる張力を緩和し、帯状吸音材の耐久性を改善すると共に、帯状吸音材からの放熱を促進し、高速耐久性を改善することを可能にした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ための本発明の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、前記トレッド部の内面にタイヤ周方向に沿って帯状吸音材が接着された空気入りタイヤにおいて、前記帯状吸音材の外周面に複数の切り込みを有し、かつ各切り込みの両端部が前記帯状吸音材の内側で終端し、前記切り込みが前記帯状吸音材の外周面に開口する一方で前記帯状吸音材の内周面には開口していないことを特徴とするものである。

本発明では、帯状吸音材の外周面に複数の切り込みを形成し、かつ各切り込みの少なくとも一方の端部が帯状吸音材の内側で終端する構成としているので、タイヤのインフレート時にタイヤが外径成長した際に帯状吸音材の切り込みが開いて、タイヤの変形に追従し、帯状吸音材に生じる張力を緩和し、帯状吸音材とタイヤ内面との接着性を向上させることが可能となる。これにより、帯状吸音材の耐久性を改善することができる。また、タイヤのインフレート時に帯状吸音材の切り込みが開くことにより、帯状吸音材の放熱面積が増大するので、帯状吸音材からの放熱を促進し、空気入りタイヤの高速耐久性を向上させることが可能となる。更に、各切り込みはその少なくとも一方の端部が帯状吸音材の内側で終端しているため、帯状吸音材の動きを制限することができ、帯状吸音材同士の擦れを抑制することが可能となる。

本発明では、各切り込みの両端部は帯状吸音材の内側で終端することが好ましい。これにより、より効果的に帯状吸音材同士の擦れを抑制することが可能となる。

本発明では、複数の切り込みのタイヤ周方向に対する角度θは４０°≦θ≦９０°の範囲にあることが好ましい。これにより、タイヤのインフレート時にタイヤが外径成長した際に帯状吸音材の切り込みが開いて、タイヤの変形に追従し、帯状吸音材に生じる張力を緩和し、帯状吸音材とタイヤ内面との接着性を向上させることが可能となる。また、帯状吸音材からの放熱を促進し、空気入りタイヤの高速耐久性を向上させることが可能となる。

本発明では、切り込みの深さｄは帯状吸音材の厚さＤに対して２０％以上であることが好ましい。更に、その上限値を９０％以下とすることが好ましく、より好ましくは５５％以下が良い。これにより、タイヤのインフレート時にタイヤが外径成長した際に帯状吸音材の切り込みが開き、帯状吸音材からの放熱を促進し、空気入りタイヤの高速耐久性を向上させることが可能となる。

本発明では、帯状吸音材の切り込みの幅ａは帯状吸音材の幅Ａに対して４０％〜９０％であることが好ましい。これにより、タイヤのインフレート時におけるタイヤの外径成長に追従し、帯状吸音材に生じる張力を緩和し、帯状吸音材の耐久性を改善すると共に、帯状吸音材からの放熱を促進し、タイヤの高速耐久性の向上に寄与する。

本発明では、帯状吸音材の体積はタイヤの内腔体積に対して１０％〜３０％であることが好ましい。これにより、帯状吸音材による吸音効果をより一層得ることが可能となる。このように帯状吸音材の体積を大きくすることで優れた騒音低減効果を得ることができ、しかも大型の帯状吸音材であっても良好な張力緩和効果と放熱効果を発揮することができる。空洞部の体積は、タイヤを正規リムにリム組みして正規内圧を充填した状態でタイヤとリムとの間に形成される空洞部の体積である。「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えば、ＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば“Ｄｅｓｉｇｎ Ｒｉｍ”、或いはＥＴＲＴＯであれば“Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｒｉｍ”とする。但し、タイヤが新車装着タイヤの場合には、このタイヤが組まれた純正ホイールを用いて空洞部の体積を求めることとする。「正規内圧」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表“ＴＩＲＥ ＬＯＡＤ ＬＩＭＩＴＳ ＡＴ ＶＡＲＩＯＵＳ ＣＯＬＤ ＩＮＦＬＡＴＩＯＮ ＰＲＥＳＳＵＲＥＳ”に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば“ＩＮＦＬＡＴＩＯＮ ＰＲＥＳＳＵＲＥ”であるが、タイヤが新車装着タイヤの場合には、車両に表示された空気圧とする。

本発明では、帯状吸音材はタイヤ周方向の少なくとも一箇所に欠落部を有することが好ましい。これにより、タイヤのインフレートによる膨張に起因する接着面のせん断ひずみに長時間耐えることが可能となる。

図１は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す斜視断面図である。 図２は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示す赤道線断面図である。 図３は本発明の空気入りタイヤの内面に接着される帯状吸音材の接着面側の一部を示す展開図である。 図４は図３の吸音材のタイヤ周方向の断面図である。 図５（ａ）〜（ｅ）は本発明の空気入りタイヤの内面に接着される帯状吸音材の切り込みの変形例を示し、図５（ａ）〜（ｅ）は各変形例の接着面側の一部を示す展開図である。

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。 図１及び図２は本発明の実施形態からなる空気入りタイヤを示すものである。図１において、本実施形態の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部１と、トレッド部１の両側に配置された一対のサイドウォール部２と、これらサイドウォール部２のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部３とを備えている。

上記空気入りタイヤにおいて、タイヤ内面４のトレッド部１に対応する領域には、タイヤ周方向に沿って接着層５を介して帯状吸音材６が接着されている。帯状吸音材６は、連続気泡を有する多孔質材料から構成され、その多孔質構造に基づく所定の吸音特性を有している。帯状吸音材６の多孔質材料としては発泡ポリウレタンを用いると良い。一方、接着層５としては、両面接着テープが好ましい。

帯状吸音材６の外周面、即ち、タイヤとの接着面にはタイヤ幅方向に延びる複数の切り込み７が形成されている。また、各切り込み７の両端部は帯状吸音材６の内側で終端しており、帯状吸音材６の幅方向の両端部には非連通である。各切り込み７の一方の端部が帯状吸音材６の内側で終端し、切り込み７の他方の端部のみが帯状吸音材６の幅方向の端部に連通する態様であっても良い。

上述した空気入りタイヤでは、帯状吸音材６の外周面に複数の切り込み７を形成し、かつ各切り込み７の少なくとも一方の端部が帯状吸音材６内で終端した構成としているので、タイヤのインフレート時にタイヤが外径成長した際に帯状吸音材６の切り込み７が開いて、タイヤの変形に追従し、帯状吸音材６に生じる張力を緩和し、帯状吸音材６とタイヤ内面４との接着性を向上させることが可能となる。特に、タイヤに大きな撓みが生じた際には帯状吸音材６と接着層５との界面において破断が生じ易くなるが、帯状吸音材６に切り込み７を付加することにより、そのような破断を効果的に防止することができる。これにより、帯状吸音材６の耐久性を改善することができる。また、タイヤのインフレート時に帯状吸音材６の切り込み７が開くことにより、帯状吸音材６の放熱面積が増大するので、帯状吸音材６からの放熱を促進し、空気入りタイヤの高速耐久性を向上させることが可能となる。更に、各切り込み７の両端部が帯状吸音材６の内側で終端しているため、帯状吸音材６の動きを制限することができ、帯状吸音材６同士の擦れを抑制することが可能となる。

図３に示すように、切り込み７のタイヤ周方向に対する角度を角度θとする。図３においてＴｃはタイヤ周方向、Ｔｗはタイヤ幅方向である。このとき、切り込み７のタイヤ周方向に対する角度θは４０°≦θ≦９０°の範囲にある。このように角度θを適度に設定することで、タイヤのインフレート時に帯状吸音材６の切り込み７が開いて、タイヤの変形に追従し、帯状吸音材６に生じる張力を緩和し、帯状吸音材６とタイヤ内面４との接着性を向上させることが可能となる。また、帯状吸音材６からの放熱を促進し、空気入りタイヤの高速耐久性を向上させることが可能となる。ここで、角度θが小さ過ぎると、タイヤのインフレート時に切り込み７が開き難くなるため、上述した張力緩和効果と放熱効果が低下することになる。

また、図３において切り込み７の幅を幅ａとし、帯状吸音材６の幅を幅Ａとする。このとき、帯状吸音材６の切り込み７の幅ａは帯状吸音材６の幅Ａに対して４０％〜９０％である。特に、帯状吸音材６の切り込み７の幅ａが帯状吸音材６の幅Ａに対して５０％〜８０％であることがより好ましい。このように幅ａを幅Ａに対して適度な大きさに設定することで、タイヤのインフレート時におけるタイヤの外径成長に追従し、帯状吸音材６に生じる張力を緩和し、帯状吸音材６の耐久性を改善すると共に、帯状吸音材６からの放熱を促進し、タイヤの高速耐久性の向上に寄与する。ここで、切り込み７の幅ａが広過ぎると帯状吸音材６が安定しにくくなり、帯状吸音材６の耐久性の改善効果が低下する。

図４は帯状吸音材６のタイヤ周方向の断面図である。切り込み７は、帯状吸音材６の外周面（タイヤとの接着面）にのみ開口しており、帯状吸音材６の内周面には開口していない。切り込み７の深さを深さｄとし、帯状吸音材６の厚さを厚さＤとする。このとき、切り込み７の深さｄは帯状吸音材６の厚さＤに対して２０％以上であり、その上限値を９０％以下とすることが好ましく、より好ましくは５５％以下が良い。このように深さｄを厚さＤに対して適度な大きさに設定することで、タイヤのインフレート時に帯状吸音材６の切り込み７が開き、帯状吸音材６からの放熱を促進することが可能となる。ここで、切り込み７の深さｄが浅過ぎると帯状吸音材６からの放熱が鈍くなり、タイヤの高速耐久性が悪化する。

上記の空気入りタイヤにおいて、帯状吸音材６の体積はタイヤの内腔体積に対して１０％〜３０％である。また、帯状吸音材６の幅はタイヤ接地幅に対して３０％〜９０％である。このように帯状吸音材６の体積及び幅を適度に設定することで、帯状吸音材６による吸音効果をより一層得ることが可能となる。ここで、帯状吸音材６の体積がタイヤの内腔体積に対して１０％を下回ると吸音効果を適切に得ることができない。また、帯状吸音材６の体積がタイヤの内腔体積に対して３０％を超えると空洞共鳴現象による騒音の低減効果が一定となり、より一層の低減効果が望めなくなる。

また、図２に示すように、帯状吸音材６はタイヤ周方向の１箇所に欠落部９を有する。欠落部９とはタイヤ周上で帯状吸音材６が存在しない部分である。帯状吸音材６に欠落部９を設けることにより、タイヤのインフレートによる膨張に起因する接着面のせん断ひずみに長時間耐えることができ、帯状吸音材６の接着面に生じるせん断歪みを効果的に緩和することが可能となる。このような欠落部９はタイヤ周上で１箇所又は３〜５箇所設けるのが良い。つまり、欠落部９をタイヤ周上の２箇所に設けると質量アンバランスに起因してタイヤユニフォミティの悪化が顕著になり、欠落部９をタイヤ周上の６箇所以上に設けると製造コストの増大が顕著になる。

なお、欠落部９をタイヤ周上の２箇所以上に設ける場合、帯状吸音材６がタイヤ周方向に途切れることになるが、そのような場合であっても、例えば、両面接着テープからなる接着層５のような他の積層物で複数の帯状吸音材６を互いに連結するようにすれば、これら帯状吸音材６を一体的な部材として取り扱うことができるため、タイヤ内面４への貼り付け作業を容易に行うことができる。

切り込み７としては、図１に示す他に図５（ａ）に示すように切り込み７を互い違いに配置した場合や、図５（ｂ）に示すように切り込み７を帯状吸音材６の片側に寄せて配置した場合、図５（ｃ）に示すようにランダムに配置した場合を例示することができる。また、図５（ｄ）に示すように切り込み７を互い違いに斜めに配置した場合、図５（ｅ）に示すように２方向の切り込み７を互いに交差させて配置した場合を例示することができる。

以下、実施例により本発明を更に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。

タイヤサイズ２７５／３４ＺＲ２０で、タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、トレッド部の内面にタイヤ周方向に沿って帯状吸音材が接着された空気入りタイヤにおいて、切り込みの有無、切り込みの配置、切り込みの角度θ、切り込みの深さ（深さｄ／厚さＤ×１００％）、切り込みの幅（幅ａ／幅Ａ×１００％）を表１及び表２のように設定した従来例、比較例及び実施例１〜１２のタイヤを製作した。

これら試験タイヤについて、下記試験方法により、高速耐久性及び高撓み時の帯状吸音材の耐久性を評価し、その結果を表１及び表２に併せて示した。

表１及び表２において、切り込みの配置は、帯状吸音材の外周面に形成された切り込みが、帯状吸音材の幅方向の両端部に連通している場合に「連通」とし、帯状吸音材の幅方向の両端部に連通していない場合に「非連通」とする。

高速耐久性：
各試験タイヤをそれぞれリムサイズ２０×９ １/２Ｊのホイールに組み付け、空気圧３６０ｋＰａ、荷重５ｋＮの条件でドラム試験機にて走行試験を実施した。具体的には、初期速度２５０ｋｍ／ｈとし、２０分毎に１０ｋｍ／ｈずつ速度を増加させ、タイヤに故障が発生するまで走行させ、その到達ステップ（速度）を測定した。その結果を表１及び表２に示す。

高撓み時の帯状吸音材の耐久性：
ここで言う耐久性は、主として帯状吸音材同士の擦れに対する評価を示す。各試験タイヤをそれぞれリムサイズ２０×９ １/２Ｊのホイールに組み付け、走行速度８０ｋｍ／ｈ、空気圧１６０ｋＰａ、荷重８．５ｋＮ、走行距離６，０００ｋｍの条件でドラム試験機にて走行試験を実施した後、帯状吸音材同士の擦れの有無を目視により確認した。その結果を表１及び表２に示す。上記の項目において、帯状吸音材同士の擦れが無い場合を「◎」で示し、帯状吸音材同士の擦れが帯状吸音材全体の１／８未満の場合を「○」で示し、帯状吸音材同士の擦れが帯状吸音材全体の１／８以上１／４未満の場合を「△」で示し、帯状吸音材同士の擦れが帯状吸音材全体の１／４以上の場合を「×」で示した。

この表１、表２から判るように、実施例１〜１２の空気入りタイヤは高速耐久性及び高撓み時の帯状吸音材の耐久性が同時に改善されていた。

一方、比較例においては、切り込みを帯状吸音材の幅方向の両端部に連通させて形成したため、高撓み時の帯状吸音材の耐久性の改善効果が十分でなかった。

１ トレッド部
２ サイドウォール部
３ ビード部
４ タイヤ内面
５ 接着層
６ 帯状吸音材
７ 切り込み
８ 空洞部
９ 欠落部

Claims (6)

1. タイヤ周方向に延在して環状をなすトレッド部と、該トレッド部の両側に配置された一対のサイドウォール部と、これらサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置された一対のビード部とを備え、前記トレッド部の内面にタイヤ周方向に沿って帯状吸音材が接着された空気入りタイヤにおいて、前記帯状吸音材の外周面に複数の切り込みを有し、かつ各切り込みの両端部が前記帯状吸音材の内側で終端し、前記切り込みが前記帯状吸音材の外周面に開口する一方で前記帯状吸音材の内周面には開口していないことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記切り込みのタイヤ周方向に対する角度θが４０°≦θ≦９０°の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記切り込みの深さｄが前記帯状吸音材の厚さＤに対して２０％以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記帯状吸音材の切り込みの幅ａが前記帯状吸音材の幅Ａに対して４０％〜９０％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. 前記帯状吸音材の体積が前記タイヤの内腔体積に対して１０％〜３０％であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
6. 前記帯状吸音材がタイヤ周方向の少なくとも一箇所に欠落部を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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