JP6120887B2 - 空洞共鳴音低減タイヤ - Google Patents

Description

本発明は、空洞共鳴音低減タイヤに関し、特にタイヤの内面により形成される空間の断面積対吸音材の断面積の比は２３％〜２９％である空洞共鳴音低減タイヤに関する。

一般的に空気入りタイヤは、不規則な路面による振動を吸収して車両の耐久性を増進させ、車両搭乗者に良好な乗り心地を与えるように内部に空気を充填して使用する。そして、タイヤにおいて路面に当たるトレッドには、複数の溝とグルーブで構成されるトレッドパターンを形成して車両の操向性能および走行性能を向上させる。

しかし、車両走行の際にタイヤは路面の屈曲および表面によって加振され、加振されたタイヤはホイールとタイヤの組立体内部(タイヤの空洞)の空気に流動を発生させる。ホイールとタイヤの組立体内部の空気の流動は騒音を発生させる。ホイールとタイヤの組立体がなす空間が共鳴筒のような役割をして共鳴現象が生じ、このような騒音はますます増幅される。

タイヤの構造による共鳴周波数は、音の速度を空気層の円柱の長さで分けた定数倍に相応するタイヤの特定周波数を持つことになる。

韓国公開特許公報第２００８-００７０８６号、日本登録特許公報第５０７８９０７号、日本登録特許公報第３７２７０２４号、日本登録特許公報第３９７４４３７号などには、このような共鳴による騒音を減少させるためにタイヤ内部に吸音材を配置させることが提示されている。

また、タイヤは非常に劣悪な環境条件で走行する。継続的な衝撃、屈伸が生じ、タイヤの使用温度も高温、常温、低温で非常に多様である。例えば、加速、ブレーキ時にタイヤの温度が急激に増加する傾向があり、一般走行時はタイヤの温度が一定に維持され、冬のような場合にはタイヤの温度が低温である。

韓国公開特許公報第２０１１-００４２０６８号には吸音材の弾性値が４％〜１５％であることが示されている。しかし、このような吸音材は７０〜８０℃の温度(高温)で粘弾性の性能が一定していることだけが示されており、低温では他の化学物質を使用する発泡体を使用しなければならないと記載されているので、低温では粘弾性の性能が維持できないことを示唆している。

また、日本登録特許公報第３７８７３４３号および第４３３０５５０号には、タイヤの吸音材の引張強さを７０ｋＰａ〜１２０ｋＰａとするか、または７０ｋＰａ〜１６０ｋＰａにして、吸音材の耐久性を向上させることが示されている。しかし、このような吸音材は常温および高温で高い剥離強度を有する両面テープを適用することが示されているだけで、低温で接着力を向上させるための手段は示されていない。

このように従来の空洞共鳴音低減タイヤの吸音材は貼着性能および耐久性に対する検討が十分ではないため、タイヤ振動時の変形によって接着界面に応力が集中して吸音材が剥離されたり、外部温度によって吸音材が破損される場合が多い。

また、吸音性能を向上させるために日本登録特許公報第３６２２９５７号には、タイヤ内腔の全体積に対する吸音材の体積を０.４％以上にしたことが示されているが、このような場合、吸音材の高さによって上端部に多くの圧縮変形が生じ、耐久性が低下するという問題点がある。

また、日本登録特許公報第３９６４８７８号には、タイヤ内腔の全体積に対する吸音材の体積を０.４％〜２０％にしたことが示されているが、このような場合、吸音性能が極大化されないという問題点がある。

韓国公開特許公報第２００８-００７０８６号 日本登録特許公報第５０７８９０７号 日本登録特許公報第３７２７０２４号 日本登録特許公報第３９７４４３７号 韓国公開特許公報第２０１１-００４２０６８号 日本登録特許公報第３７８７３４３号 日本登録特許公報第４３３０５５０号 日本登録特許公報第３６２２９５７号 日本登録特許公報第３９６４８７８号

本発明は、前述の問題を解決するために案出されたものであって、空洞共鳴音の低減効果を極大化するとともに吸音材の耐久性を維持することができる空洞共鳴音低減タイヤを提供することにその目的がある。

前述の目的を達成するための本発明の空洞共鳴音低減タイヤは、トレッド部と、上記トレッド部の両側にそれぞれ配置されるビード部と、上記トレッド部と上記ビード部を連結する側壁部とを含むタイヤであって、上記タイヤの内部に配置される吸音材を含み、上記タイヤの内面により形成される空間の断面積対上記吸音材の断面積の比は２３％〜２９％であることを特徴とする。

上記吸音材の下端の左右幅は、上記タイヤの最大左右幅の５５％であり、上記吸音材の上端の左右幅は、上記タイヤの最大左右幅の５０％であり、上記吸音材の側面下部には垂直部が形成され、側面上部には傾斜面が形成されることができる。

上記吸音材の上部には上記タイヤの円周方向に沿って溝が複数個形成され、上記吸音材は多孔質の材質で形成され、上記タイヤに接着される面が表面処理されてクローズドセル(Ｃｌｏｓｅｄ Ｃｅｌｌ)になり、上記吸音材は上記タイヤに両面粘着テープを用いて取り付けることができる。

上記吸音材は、上記トレッド部内側に接着され、空洞共鳴音の低減とともに低温耐久性のために、上記タイヤの内面により形成される空間の断面積対上記吸音材の断面積の比が２３％〜２９％であって、上記吸音材は多孔質の材質で形成することができる。

上記吸音材は、弾性(％)が２０以上である多孔質ポリウレタンフォームで形成することができる。

上記吸音材は、引張強さ(ｋｇｆ／ｃｍ^２)が２.３以上であり、上記吸音材の密度(ｋｇ／ｍ^３)は３３〜４５であり、上記吸音材の伸び率(％)は３４０以上であり、上記吸音材は上記トレッド部の内側に接着され、タイヤの低温耐久性のために上記吸音材はＪＩＳ Ｋ ６４０１に準じて測定したとき、弾性(％)が２０以上である多孔質ポリウレタンフォームで形成することができる。

上記吸音材は走行中に圧縮および復元が持続されることができる。

以上で説明した本発明の空洞共鳴音低減タイヤによれば、次のような効果がある。

タイヤの内面により形成される空間の断面積対吸音材の断面積の比は２３％〜２９％であって、空洞共鳴音の低減効果を極大化するとともに吸音材の耐久性を維持することができる。

上記吸音材の下端の左右幅は上記タイヤの最大左右幅の５５％であり、上記吸音材の上端の左右幅は上記タイヤの最大左右幅の５０％であり、上記吸音材の側面下部には垂直部が形成され、側面上部には傾斜面が形成され、上記吸音材の上部には上記タイヤの円周方向に沿って溝が複数個形成されることで、吸音性能をさらに向上させることができる。

上記吸音材は多孔質の材質で形成され、上記タイヤに接着される面が表面処理されてクローズドセルとなり、上記吸音材は上記タイヤに両面粘着テープを用いて取り付けられて、上記吸音材の粘着力が向上して、タイヤを長期間使用しても吸音材が剥離することが防止され、上記吸音材の貼着と剥離が効果的に行われる。

タイヤの内部に配置される吸音材の弾性が２０％以上になって、吸音材が走行中に圧縮および復元が持続されても低温耐久性評価の繰返し曲げ回数が２,８００,０００回以上になって、特に低温特性がさらに向上する。

また、上記吸音材は引張強さ(ｋｇｆ／ｃｍ^２)が２.３以上であって、貼着力の評価で１.４ｋｇｆになって上記吸音材の貼着力が向上する。

このように本発明の空洞共鳴音低減タイヤの吸音材は、高温、低温地域など様々な環境条件における剥離および破損が生じないので、空洞共鳴音低減タイヤの性能を一定に維持することができる効果がある。

本発明の第１の実施例に係る空洞共鳴音低減タイヤの斜視図である。 本発明の第１の実施例に係る空洞共鳴音低減タイヤの断面図である。 本発明の第１の実施例に係る空洞共鳴音低減タイヤの吸音材の断面図である。 本発明の第１の実施例に係る実施例および比較例の吸音材の吸音性能の評価結果を示す表およびグラフである。 図４の実施例および比較例の吸音材の耐久性の評価結果を示す表およびグラフである。 本発明の様々な実施例に係る吸音材の断面図である。 本発明の様々な実施例に係る吸音材の断面図である。 本発明の様々な実施例に係る吸音材の断面図である。 本発明の様々な実施例に係る吸音材の断面図である。 本発明の様々な実施例に係る吸音材の断面図である。 本発明の様々な実施例に係る吸音材の断面図である。 本発明の第２の実施例に係る空洞共鳴音低減タイヤの吸音材の物性値による貼着力と低温耐久性試験の結果を示す表である。 本発明の第２の実施例に係る空洞共鳴音低減タイヤの吸音材の引張強さによる剥離試験の結果を示す表である。 本発明の第２の実施例に係る空洞共鳴音低減タイヤの吸音材の弾性による低温耐久性試験の結果を示す表である。 本発明の第２の実施例に係る空洞共鳴音低減タイヤの剥離試験の際に、熱衝撃の１サイクル内におけるチャンバ温度の変化を示すグラフである。

以下、本発明の好ましい一実施例を添付図面を参照して詳しく説明する。
ご参考に、以下で説明する本発明の構成のうち従来技術と同一構成については、前述した従来技術を参照し、別途の詳細な説明は省略する。

＜第１の実施例＞
図１乃至図５に示すように、本実施例の空洞共鳴音低減タイヤは、トレッド部１と、上記トレッド部１の両側にそれぞれ配置されるビード部２と、上記トレッド部１と上記ビード部２を連結する側壁部３とを含むタイヤ１０において、上記タイヤ１０の内部に配置される吸音材５を含み、上記タイヤ１０の内面により形成される空間の断面積(Ａ＋Ｂ)対上記吸音材５の断面積(Ｂ)の比は２３％〜２９％であることを特徴とする。

図１に示すように、タイヤ１０はトレッド部１と、トレッド部１の両側にそれぞれ配置されるビード部２と、トレッド部１とビード部２を連結する側壁部３とを含む。

吸音材５はトレッド部１の内側に設けられて、タイヤ１０の内部に配置される。
吸音材５は両面粘着テープ(未図示)によりトレッド部１に取り付けられる。
すなわち、吸音材５とトレッド部１との間には上記両面粘着テープが配置される。
吸音材５は帯状に形成され、両端が触れ合ってリンク状になる。

タイヤ１０の内面により形成される空間の断面積(Ａ＋Ｂ)対吸音材５の断面積(B)の比は２３％〜２９％である。
すなわち、

である。

吸音材５は、下端の左右幅が上端の左右幅よりも長く形成される。
吸音材５の下端の左右幅Ｗ１はタイヤ１０の最大左右幅ＳＷの５５％であり、吸音材５の上端の左右幅Ｗ２は、上記タイヤ１０の最大左右幅ＳＷの５０％である。

吸音材５の上端の左右幅Ｗ２を指定するための、吸音材５の上端の左右両端は以下に述べる波形の最低点と最高点の中間を通る水平線と接する両端の地点である。

また、吸音材５は側面下部に垂直部６が形成され、側面上部に傾斜面７が形成される。垂直部６の高さよりも傾斜面７の高さが高くなるように形成される。

吸音材５の高さＨ１は次の式で定められる。

ＳＨはタイヤ１０の下端から上端までの長さの高さである。

垂直部６の高さＨ２は次の式で定められる。
Ｈ２＝Ｈ１×０.５

さらに、吸音材５の上部にはタイヤ１０の円周方向に沿って溝８が複数個(４個)形成されて、吸音材５の上部は屈曲して形成される。溝８は円弧状に形成され、半径Ｒが次の式で定められる。したがって、吸音材５の上部断面の形状は波形に形成される。
Ｒ＝０.０００５×(Ｗ１)^２＋０.０４７５×Ｗ１
Ｗ１は吸音材５の下端の左右幅である。

吸音材５は多孔質ポリウレタンフォームで形成される。
吸音材５において、タイヤ１０のトレッド部１に接着される面(吸音材の下面)は熱処理等の表面処理が施されてクローズドセルになる。熱処理の際、吸音材５において、トレッド部１に接着される面の表面に熱を加える。

図４の表およびグラフは吸音材５の吸音性能の評価結果である。
また、図５の表およびグラフは吸音材５の耐久性の評価結果である。
実施例Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５および比較例１、２、３、４(Ｖ０、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ６)は、互いに異なる断面積比を持つ多孔質ポリウレタンフォームで形成される吸音材である。

評価結果、本実施例のように、吸音材５の断面積比ＲＡが２３％〜２９％である場合、騒音が７.８８ｄＢ、８.３２ｄＢ、８.５８ｄＢが低減されるとともに、低温の−２０℃での低温耐久性試験の結果も３０３万回、２９５万回、２８１万回であって、耐久性も高いことが分かった。

騒音試験は２４５／４５Ｒ１９タイヤを使用し、６０ｋｍ／ｈ、８０ｋｍ／ｈの速度で、実車状態(大型乗用車基準)の荷重を加えた状態で、空気圧は３２ｐｓｉにして試験を実施した。

低温耐久性試験は次のような方法で行われる。低温耐久性試験は低温Ｒｏｓｓ Ｆｌｅｘｉｎｇ試験機を使用し、−２０℃条件で秒当たり２回速度で９０度曲げ試験をする。また、低温耐久性試験に使用される試片は幅２５ｍｍ、高さ１５ｍｍ、長さ２００ｍｍで製作して使用する。

比較例４(Ｖ６)のように断面積比ＲＡが３２％以上の場合、吸音性能は良いが、耐久性が基準タイヤの寿命に必要な２８０万回より低い(２４７万回)ことが分かった。タイヤ１０の内部で吸音材５の高さによって(断面積比によって)上端部に多くの圧縮変形が生じて耐久性が低下する。

吸音材は、図６に示すように、上端と下端の左右幅が同一に形成され、上部に波形状の溝が形成されることができる。

吸音材は、図７に示すように、上端と下端の左右幅が同一に形成され、上部に、上部に向かうほど左右幅が広くなるように両側に傾斜面が形成される溝が２つ形成されることができる。このような吸音材は、上部に低いグルーブが形成されて耐久性に優れる。

吸音材は、図８に示すように、上端と下端の左右幅が同一に形成され、上部が緩やかな流線形状になるように溝が形成され、溝の半径が図６に示された吸音材に形成された溝の半径よりも大きく形成されることができる。

吸音材は、図９に示すように、両側壁および上部に溝が角ばった形状に形成されることができる。

吸音材は、図１０に示すように、両側が傾斜して形成され、上部に角ばった溝が形成され、中心線に対して非対称になるように両側の断面形状が異なるように形成されることができる。

吸音材は、図１１に示すように、上部及び両側に波形状の溝が複数個形成されることができる。
図６乃至図１１に記載された溝は吸音材の長さ方向に沿って形成される。

＜第２の実施例＞
図１、図１２乃至図１５に示すように、本実施例の空洞共鳴音低減タイヤは、トレッド部１と、上記トレッド部１の両側にそれぞれ配置されるビード部２と、上記トレッド部１と上記ビード部２を連結する側壁部３とを含むタイヤ１０において、上記タイヤ１０の内部に配置される吸音材５を含み、上記吸音材５は走行中に圧縮および復元が持続され、上記吸音材５は弾性(％)が２０以上である多孔質ポリウレタンフォームで形成される。

図１に示すように、タイヤ１０はトレッド部１と、トレッド部１の両側にそれぞれ配置されるビード部２と、トレッド部１とビード部２を連結する側壁部３とを含む。

吸音材５はトレッド部１の内側に設置され、タイヤ１０の内部に配置される。
吸音材５は両面粘着テープ(未図示)によりトレッド部１に取り付けられる。
すなわち、吸音材５とトレッド部１との間には上記両面粘着テープが配置される。

吸音材５は帯状に形成され、両端が触れ合ってリング状になる。
吸音材５は、下端の左右幅が上端の左右幅よりも長く形成される。
また、吸音材５は側面下部に垂直部６が形成され、側面上部に傾斜面７が形成される。垂直部６の高さよりも傾斜面７の高さが高くなるように形成される。

さらに吸音材５の上部には、タイヤ１０の円周方向に沿って溝８が複数個(４個)形成されて、吸音材５の上部は屈曲して形成される。したがって、吸音材５の上部の断面形状は波形に形成される。
吸音材５は多孔質ポリウレタンフォームで形成される。

本明細書において、弾性と密度はＪＩＳ Ｋ ６４０１に準じて測定された値を利用し、引張強さと伸び率はＪＩＳ Ｋ ６３０１に準じて測定された値を利用しているが、当該規格によって測定されなければならないのではなく、上記規格と同様の原理・原則によって測定可能な方法であれば、如何なる方法によって測定されても良い。

吸音材５は弾性(％)が２０以上であり、引張強さ(ｋｇｆ／ｃｍ^２)が２.３以上であり、密度(ｋｇ／ｍ^３)は３３〜４５であり、伸び率(％)は３４０以上である。

車両の走行中に、タイヤ１０にはいつも屈伸が発生する。したがって、タイヤ１０の内部に取り付けられた吸音材５は、タイヤ１０が地面に接触する部分の走行方向への端部分で圧縮と復元が持続的に発生する。すなわち、吸音材５の弾性および復元力はタイヤ１０で要求される吸音材５の重要な材料特性である。

吸音材５の弾性および復元力を評価することができる繰返し曲げ試験は実際タイヤ１０が使用される環境条件で常温、高温、低温に分けて実施した。

実施例１、２、３および比較例１は、異なる物性値を持つ多孔質ポリウレタンフォームで形成される吸音材である。
常温は２５℃、高温は８０℃で評価しており、実施例１、２、３および比較例１が同等の性能を見せた。

図１２および図１４には実施例１、２、３および比較例１の低温の−２０℃での低温耐久性試験の結果を示す。

低温耐久性試験は実際タイヤの圧縮復元の約１０倍の過酷度で進行され、次のような方法で行われる。低温耐久性試験は低温Ｒｏｓｓ Ｆｌｅｘｉｎｇ試験機を使用し、−２０℃条件で秒当たり２回速度で９０度曲げ試験をする。
また、低温耐久性試験に使用される試片は幅２５ｍｍ、高さ１５ｍｍ、長さ２００ｍｍで製作して使用する。

試験結果、本実施例のように吸音材５の弾性(％)が２０以上の場合、耐久性評価の繰返し曲げ回数が２,８４０,０００であって、他の比較例に比べて低温耐久性が極めて向上され、一般的なタイヤの寿命で必要な約２,８００,０００回を満たすことが分かる。

また、図１２および図１３には実施例１、２、３および比較例１の剥離試験の結果を示している。

剥離試験(Ｐｅｅｌ ｔｅｓｔ)はタイヤ１０の内部に吸音材５を上記両面粘着テープにより貼り付けた後、吸音材５とタイヤ１０の端を貼着面に対して垂直方向に引っ張って、吸音材５とタイヤ１０が互いに脱落するまで必要な力を測定する。

詳しくは、剥離試験は３０５ｍｍ／ｍｉｎの速度で垂直引張力を加えて、落ちる時までの最大値を測定する。剥離試験に使用される試片はタイヤのインナーライナに両面テープにより吸音材を貼り付けて、吸音材とインナーライナ接着面にプライマーを塗布する。吸音材の試片は幅４０ｍｍ、長さ１２３ｍｍ、高さ２５ｍｍであり、インナーライナ試片は幅５０ｍｍ、長さ８０ｍｍ、高さ２ｍｍで製作して使用する。また、両面テープは吸音材の端部６０ｍｍだけに貼り付ける。チャンバ内の常温(約２４℃)で約２４時間の接着熟成、安定化過程を経て、試片に対して３０サイクルの熱衝撃試験後に剥離試験を遂行する。図１５に示すように、熱衝撃の１サイクル内におけるチャンバ温度は、４０分間８０℃から−２０℃に落ち、−２０℃で３０分間維持され、４０分間−２０℃から８０℃に上がって、３０分間８０℃で維持される。

試験結果、実施例１のように吸音材５の引張強さ(ｋｇｆ／ｃｍ^２)が２.３以上の場合、貼着力が１.４ｋｇｆ以上であって、他の比較例に比べて貼着力が極めて向上することが確認できた。

上述のように、本発明の好ましい実施例を参照して説明したが、該当技術分野の当業者は特許請求の範囲に記載された本発明の思想および領域から逸脱しない範囲内で本発明を多様に修正または変形して実施することができる。

１：トレッド部、 ２：ビード部、 ３：側壁部、 ５：吸音材

Claims (6)

1. トレッド部と、前記トレッド部の両側にそれぞれ配置されるビード部と、前記トレッド部と前記ビード部を連結する側壁部とを含むタイヤであって、
   前記タイヤの内部に配置される吸音材を含み、
   前記吸音材は前記トレッド部の内側に接着され、
   空洞共鳴音の低減とともに低温耐久性のために、前記タイヤの内面により形成される空間の断面積対前記吸音材の断面積の比は２３％〜２９％であり、
   前記吸音材の下端の左右幅は前記タイヤの最大左右幅の５５％であり、
   前記吸音材の上端の左右幅は前記タイヤの最大左右幅の５０％であり、
   前記吸音材は、ＪＩＳ Ｋ ６４０１に準じて測定したとき弾性(％)が２０以上である多孔質ポリウレタンフォームであり、前記吸音材は、引張強さ(ｋｇｆ／ｃｍ ^２ )が２.３以上であり、前記吸音材の密度(ｋｇ／ｍ ^３ )は３３〜４５であり、前記吸音材の伸び率(％)は３４０以上であることを特徴とする空洞共鳴音低減タイヤ。
2. 前記吸音材の側面下部には垂直部が形成され、側面上部には傾斜面が形成されることを特徴とする請求項１に記載の空洞共鳴音低減タイヤ。
3. 前記吸音材の上部には前記タイヤの円周方向に沿って溝が複数個形成されることを特徴とする請求項１に記載の空洞共鳴音低減タイヤ。
4. 前記吸音材は、前記タイヤに接着される面が表面処理されてクローズドセルになることを特徴とする請求項１に記載の空洞共鳴音低減タイヤ。
5. 前記吸音材は、前記タイヤに両面粘着テープにより取り付けられることを特徴とする請求項４に記載の空洞共鳴音低減タイヤ。
6. 前記吸音材は、走行中に圧縮および復元が持続される請求項１に記載の空洞共鳴音低減タイヤ。
   

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