JP6749968B2

JP6749968B2 - 空気入りタイヤ

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Publication number: JP6749968B2
Application number: JP2018125000A
Authority: JP
Inventors: 一泰榊原
Original assignee: Toyo Tire Corp
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2018-06-29
Filing date: 2018-06-29
Publication date: 2020-09-02
Anticipated expiration: 2038-06-29
Also published as: EP3587145B1; EP3587145A1; JP2020001619A; US20200001666A1; CN110654181A

Description

本発明は、空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤに起因した騒音の１つとして、空洞共鳴音（タイヤ空洞共鳴音とも呼ぶ）が知られている。空洞共鳴音は、タイヤ内腔の空気が、路面の凹凸に起因したトレッド部の振動によって加振されて、タイヤ内腔で伝播される際に共鳴することによって生じる。空洞共鳴音を低減するためにトレッド部の内周面にスポンジ部材が取り付けられた空気入りタイヤが知られている（例えば、特許文献１参照）。

スポンジ部材は蓄熱体としても作用するので、トレッド部での発熱がスポンジ部材に蓄熱されて、タイヤ内部の温度が上昇しやすくなる。この結果、特にトレッド部での発熱量が大きくなり得る高速走行時において、空気入りタイヤの耐久性が悪化しやすい。このため、特許文献１は、放熱を企図したラジエーション溝をスポンジ部材に形成することを開示している。

特許第４５３３１３０号公報

特許文献１は、放熱を促進させるようにスポンジ部材に断面矩形状のラジエーション溝を形成することを開示するものであって、吸音性を更に向上させることついては特段の検討がなされていない。したがって、スポンジ部材に、溝を形成するに際して、放熱性のみならず、吸音性を向上させる観点でさらに改良する余地がある。

本発明は、トレッド部の内周面に取り付けられたスポンジ部材の、放熱性のみならず、吸音性を向上させることができる空気入りタイヤを提供することを課題とする。

本発明は、
トレッド部のタイヤ内周面の全周にわたって、タイヤ周方向に延びるスポンジ部材が取り付けられた空気入りタイヤであって、
前記スポンジ部材は、
トレッド部のタイヤ内周面に取り付けられたベース部と、
前記ベース部からタイヤ径方向内側に突出してタイヤ幅方向に延びており、タイヤ周方向に間隔を空けて形成された、複数の突部と、
前記複数の突部の間に形成された複数の凹部と
を備え、
前記凹部の底隅部には、隅Ｒ部が形成されており、
前記隅Ｒ部の曲率半径は、前記凹部のタイヤ周方向における幅の２５％より大きく、
前記凹部は、溝底部が、タイヤ周方向に一対の前記隅Ｒ部と、これらの間においてタイヤ周方向に延びる前記ベース部のうち径方向内側に位置する平坦な内周面により構成される平坦部とによって形成されている、空気入りタイヤを提供する。

本発明によれば、タイヤ内腔を放射状に伝播される空洞共鳴音は、スポンジ部材の突部と凹部とにより受けとめられやすく、これらに吸音されて効果的に低減される。さらに、スポンジ部材の凹部は、底隅部に形成された隅Ｒ部の曲率半径が凹部の幅の２５％より大きく形成されているので、凹部を矩形状に形成する場合に比して、底部の表面積が大きく構成される。これによって、凹部において空洞共鳴音を受ける面積が拡大するので、凹部における吸音性が向上する。

しかも、面積が拡大した凹部によりトレッド部からの伝熱が効率的に放熱されるので、凹部における放熱性が向上する。

さらに、凹部の底隅部に隅Ｒ部を形成することにより凹部の屈曲性が向上するので、トレッド部の接地時におけるタイヤ周方向における変形にスポンジ部材を追従させやすく、これによりスポンジ部材の屈曲耐久性が向上する。

また、好ましくは、前記凹部には、タイヤ径方向内側に突出してタイヤ幅方向に延びており、タイヤ周方向に並ぶ複数の小突部がさらに形成されている。

本構成によれば、凹部の表面積がさらにより一層大きく構成される。これによって、スポンジ部材の放熱性がさらに向上するとともに、吸音性及び屈曲耐久性がさらに向上する。

また、好ましくは、前記突部は、頂部の角部に角Ｒ部が形成されている。

本構成によれば、突部の頂部の角Ｒ部が形成された部分において、空洞共鳴音を、様々な方向からこの面直方向で受けやすい。これによって、頂部における吸音性が向上する。

また、好ましくは、前記突部は、タイヤ周方向における幅を直径としてタイヤ径方向内側に凸となる半円弧状部により形成されている。

本構成によれば、突部の頂部全体において、空洞共鳴音を、様々な方向から面直方向で受けやすい。これによって、頂部における吸音性がさらに向上する。

また、好ましくは、前記突部には、タイヤ幅方向に貫通する中空部が形成されている。

本構成によれば、空洞共鳴音が、突部の表面から中空部に至る間の中実部により吸音されるとともに、中空部においてこの内壁面における乱反射により減衰される。したがって、中実部による吸音と中空部による減衰とを組み合わせることにより、空洞共鳴音が効果的に低減される。

また、好ましくは、前記中空部は、円筒状であって、この直径は前記突部の表面から前記中空部までの厚みに等しい。

本構成によれば、空洞共鳴音が、中実部における吸音と中空部における減衰とをバランスよく組み合わせることにより、広い周波数域にわたってバランスよく低減される。

また、好ましくは、タイヤ周方向に隣り合う一対の前記突部の形成ピッチは、前記空気入りタイヤのタイヤ周方向における接地長より短い。

本構成によれば、空気入りタイヤの接地形状に、突部が少なくとも１つは存在する。これにより、接地時にトレッド部から入力される振動に起因した騒音は、タイヤ内腔へ伝達される際に突部により吸音される。すなわち、空洞共鳴音の原因となり得るトレッド部からの振動入力が、入力源側において低減されるので、空洞共鳴音が低減される。

また、好ましくは、前記スポンジ部材は、前記突部におけるタイヤ径方向における高さが、２０ｍｍ以上且つ前記空気入りタイヤの断面高さの５０％以下である。

本構成によれば、リム組み性の悪化を抑制しつつ、空洞共鳴音の低減効果が得られやすい。すなわち、スポンジ部材の厚みが２０ｍｍより薄いと、低減効果が効果的に十分に得られにくい。また、スポンジ部材の厚みがタイヤ断面高さの５０％より厚くなると、リム組みする際にリムに干渉しやすくなるので、リム組み性が悪化する。

また、好ましくは、前記スポンジ部材のタイヤ幅方向における長さは、前記空気入りタイヤのタイヤ幅の３０％以上７０％以下である。

本構成によれば、スポンジ部材をトレッド部の内周面に沿って取り付け性を維持しつつ、スポンジ部材による空洞共鳴音の低減効果が得られやすい。すなわち、スポンジ部材の幅がタイヤ幅の３０％より短いと、空洞共鳴音の低減効果が十分に得られにくい。また、スポンジ部材の幅がタイヤ幅の７０％より長くなると、トレッド部の両側部に連続するサイドウォール部に干渉して屈曲されやすく取り付け性が悪化する。

本発明によれば、トレッド部の内周面にスポンジ部材が取り付けられた空気入りタイヤにおいて、スポンジ部材の、放熱性のみならず、吸音性を向上させることができる。

本発明の一実施形態に係るリム組立体の子午線断面図。図１のリム組立体のタイヤ赤道面における断面図。スポンジ部材の単体斜視図。接地時におけるリム組立体のタイヤ内腔を示す断面図。変形例に係るスポンジ部材を示す断面図。更なる変形例に係るスポンジ部材を示す断面図。図６のVII−VII線における断面図。

以下、本発明に係る実施形態を添付図面に従って説明する。なお、以下の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物、あるいは、その用途を制限することを意図するものではない。また、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは相違している。

図１は本発明の一実施形態に係るタイヤリム組立体１の子午線断面図であり、図２はタイヤリム組立体１のタイヤ赤道面における断面図である。図１及び図２に示されるように、タイヤリム組立体１は、空気入りタイヤ１０がリム２の外周部にリム組みされたものであって、リム２の外周部と空気入りタイヤ１０の内面との間にタイヤ内腔３が画定されている。

空気入りタイヤ１０は、外表面に接地面としてのトレッド面１１ａが構成されるトレッド部１１と、トレッド部１１のタイヤ幅方向両端部からタイヤ径方向内側に延びる一対のサイドウォール部１２と、一対のサイドウォール部１２それぞれのタイヤ径方向内側の端部に位置する一対のビード部１３とを備える。

一対のビード部１３の間には、トレッド部１１及びサイドウォール部１２のタイヤ内面側にわたってカーカスプライ１４が掛け渡されている。トレッド部１１とカーカスプライ１４との間には、ベルト層１５がタイヤ周方向に巻き付けられている。カーカスプライ１４のタイヤ内面側には、インナーライナー１６が配置されている。インナーライナー１６は、空気を透過しにくい材料で形成されている。

空気入りタイヤ１０は、タイヤ内表面を構成するインナーライナー１６にスポンジ部材２０が取り付けられている。スポンジ部材２０は、多孔質体であって、ゴム又は合成樹脂等を発泡させた連続気泡又は独立気泡を含むものであり、比重は０．０２１ｇ／ｃｍ^３以上０．０２７ｇ／ｃｍ^３以下である。スポンジ部材２０としては、例えばポリウレタン系のスポンジを採用できるが、この他、種々のスポンジ状の材料を採用できる。スポンジ部材２０のインナーライナー１６への取り付けは、接着材又は両面テープ等の適宜の接合手段を採用できる。

図２に示されるように、スポンジ部材２０は、タイヤ周方向の全周にわたって環状に延びている。スポンジ部材２０は、インナーライナー１６側に位置するベース部２１と、ベース部２１からリム２側に突出した複数の突部２２とを有している。本実施形態では、スポンジ部材２０には、ベース部２１と複数の突部２２とが一体的に形成されているが、これに限らず、これらを別体で形成したものを接合して構成してもよい。複数の突部２２は、タイヤ周方向に間隔を空けて複数形成されている。

図３は、スポンジ部材２０の単体斜視図であり、環状に巻回されていない状態を示している。なお、スポンジ部材２０の各部寸法は、図３に示される状態を基準に計測される。図３に示されるように、ベース部２１は厚みＴ１が１０ｍｍ以上であるシート状に形成されている。また、ベース部２１のタイヤ幅方向長さＷ１は、空気入りタイヤ１のタイヤ幅Ｗ０（図１参照）の３０％以上７０％以下に設定されている。

突部２２は、タイヤ幅方向に延びており、タイヤ幅方向における長さＷ２がベース部２１の長さＷ１と一致している。すなわち、突部２２は、ベース部２１のタイヤ幅方向にわたって延びている。スポンジ部材２０は、突部２２におけるタイヤ径方向の高さＨ１が、２０ｍｍ以上であって、空気入りタイヤ１０の断面高さＨ０（図１参照）の５０％以下に設定されている。

なお、空気入りタイヤ１０の断面高さＨ０は、タイヤ幅Ｗ０に扁平率を乗じたものとして算出される。

突部２２は、タイヤ幅方向から見て頂部２２ａが円弧状に形成されている。具体的には、頂部２２ａは、突部２２のタイヤ周方向における長さＬ１を直径とする半円弧状部として構成されている。

図４は、タイヤリム組立体１の接地部の周辺を拡大して示す、図２と同様の断面図である。図４に示されるように、タイヤリム組立体１は、規定の空気圧で充填された状態でタイヤ赤道面上において接地長Ｌ０で路面に接地するようになっている。タイヤ周方向に隣接する突部２２は、接地長Ｌ０より短い形成ピッチＰ（図３参照）で形成されている。好ましくは、複数の突部２２の形成ピッチＰは、タイヤ周方向に等間隔に設定されている。これにより、スポンジ部材２０を設けたことによる、空気入りタイヤ１０のユニフォミティ、重量バランスの悪化を抑制しやすい。

図３に示されるように、タイヤ周方向に隣接する突部２２の間には、タイヤ幅方向に延びる凹部２３が形成されている。凹部２３のタイヤ周方向における長さＬ２は、形成ピッチＰから突部２２の長さＬ１を減じた長さであるが、好ましくは突部２２の長さＬ１と同じに設定されている。

凹部２３の底隅部には、隅Ｒ部２３ａが形成されている。具体的には、隅Ｒ部２３ａは、突部２２の側壁部２２ｂとベース部２１との間の隅部に形成されており、突部２２に沿ってタイヤ幅方向に延びている。隅Ｒ部２３ａは、ベース部２１側とは反対側に中心Ｏ１を有する円弧状に形成されており、曲率半径Ｒ１が、凹部２３の長さＬ２の２５％より大きく設定されている。

図４に示されるように、タイヤリム組立体１が路面上を転動しているとき、路面Ｇの凹凸に起因してトレッド部１１にタイヤ径方向における振動が生じ得る。このとき、トレッド部１１の振動はタイヤ内腔３の空気に伝達されてタイヤ音Ｎ１となる。トレッド部１１の内周面にはスポンジ部材２０が取り付けられているので、タイヤ音Ｎ１はスポンジ部材２０による吸音によって低減されてタイヤ音Ｎ２となる。

ここで、スポンジ部材２０は、突部２２の形成ピッチＰが、接地長Ｌ０以下に設定されているので、接地領域には少なくとも１つの突部２２が存在することになる。このため、タイヤ音Ｎ１は、スポンジ部材２０のベース部２１により吸音される他、突部２２によっても吸音されることになるので、より低減されてタイヤ内腔３に伝達される。

タイヤ音Ｎ２は、タイヤ内腔３において伝播される際に共鳴して、空洞共鳴音Ｎ３となる。空洞共鳴音Ｎ３は、図４において２点鎖線で示すように、接地部からタイヤ内腔３を放射状に伝播され、このうちの一部はリム２により反射される。すなわち、空洞共鳴音Ｎ３には、接地部から放射状に拡がる音の他、リム２から反射される音も含まれる。

ここで、スポンジ部材２０には複数の突部２２と凹部２３とが交互に設けられているので、放射状に伝播される空洞共鳴音Ｎ３は、複数の突部２２と凹部２３とにより受け止められやすく、これらに吸音されて低減される。しかも、突部２２の頂部２２ａは円弧状に形成されていると共に、凹部２３には隅Ｒ部２３ａが形成されているので、空洞共鳴音Ｎ３がこれらの面直方向で受け止められやすくスポンジ部材２０によって、より効率的に吸音されて低減される。

上記説明したタイヤリム組立体１によれば、次のような効果が得られる。

（１）タイヤ内腔３を接地部から放射状に伝播される空洞共鳴音Ｎ３は、スポンジ部材２０の突部２２と凹部２３とにより受け止められやすく、これらに吸音されて効果的に低減される。

さらに、スポンジ部材２０の凹部２３は、底隅部に形成された隅Ｒ部２３ａの曲率半径Ｒ１が凹部２３の長さＬ２の２５％より大きく形成されているので、凹部２３を矩形状に形成する場合に比して、底部の表面積が大きく構成される。これによって、タイヤ内腔３をタイヤ径方向に伝播される空洞共鳴音Ｎ３を、凹部２３において受ける面積が拡大すると共に、様々な方向において面直方向で受けやすいので、凹部２３における吸音性が向上する。

しかも、面積が拡大した凹部２３によりトレッド部１１からの伝熱が効率的に放熱されるので、凹部２３における放熱性が向上する。

さらにまた、凹部２３の底隅部に隅Ｒ部２３ａを形成することにより凹部２３の屈曲性が向上するので、トレッド部１１の接地時におけるタイヤ周方向における変形にスポンジ部材２０を追従させやすく、これによりスポンジ部材２０の屈曲耐久性が向上すると共に、インナーライナー１６に対する接着が損なわれにくい。

（２）突部２２は、タイヤ幅方向から見て頂部２２ａが円弧状に形成されているので、突部の頂部全体において、空洞共鳴音を、様々な方向から面直方向で受けやすい。これによって、頂部における吸音性がさらに向上する。

（３）タイヤ周方向に隣り合う一対の突部２２間の形成ピッチＰは、空気入りタイヤ１０のタイヤ赤道面における接地長Ｌ０よりも短いので、空気入りタイヤ１０の接地形状に、突部２２が少なくとも１つは存在する。これにより、接地時にトレッド部１１から入力される振動に起因した騒音は、タイヤ内腔３への伝達される際に突部２２により吸音される。すなわち、空洞共鳴音Ｎ３の原因となり得るトレッド部１１からの振動入力が、入力源側において効果的に低減されるので、空洞共鳴音Ｎ３が低減される。

（４）スポンジ部材２０は、突部２２におけるタイヤ径方向の高さＨ１が、２０ｍｍ以上であって、空気入りタイヤ１０の断面高さＨ０の５０％以下に設定されているので、リム組み性の悪化を抑制しつつ、空洞共鳴音Ｎ３の低減効果が得られやすい。すなわち、突部２２の高さＨ１が２０ｍｍより低いと、空洞共鳴音Ｎ３の低減効果が効果的に十分に得られにくい。また、突部２２の高さＨ１がタイヤ断面高さＨ０の５０％より高くなると、リム組みする際にリム２に干渉しやすくなるので、リム組み性が悪化する。

（５）スポンジ部材２０は、タイヤ幅方向における幅Ｗ１が、空気入りタイヤ１０のタイヤ幅Ｗ０の３０％以上７０％以下であるので、スポンジ部材２０をトレッド部１１の内周面に沿って取り付け性を維持しつつ、スポンジ部材２０による空洞共鳴音Ｎ３の低減効果が得られやすい。すなわち、スポンジ部材２０の幅Ｗ１がタイヤ幅Ｗ０の３０％より短いと、空洞共鳴音Ｎ３の低減効果が十分に得られにくい。また、スポンジ部材２０の幅Ｗ１がタイヤ幅Ｗ０の７０％より長くなると、サイドウォール部１２に干渉して屈曲されやすく取り付け性が悪化すると共にインナーライナー１６に対する接着性が悪化しやすい。

上記実施形態では、スポンジ部材２０の凹部２３に形成した隅Ｒ部２３ａを、曲率半径Ｒ１が、凹部２３の長さＬ２の２５％より大きくなるように設定したが、凹部２３が全て円弧状となるように、凹部２３の長さＬ２を直径としてタイヤ径方向外側に凸となる半円弧状部により形成してもよい。これによって、凹部２３の表面積がより一層大きく構成されるので、スポンジ部材２０の放熱性がさらに向上するとともに、吸音性及び屈曲耐久性がさらに向上する。

図５は、変形例に係るスポンジ部材３０を示すタイヤ周方向に沿った断面図である。図５に示されるように、スポンジ部材３０は、凹部３３に、タイヤ径方向内側に突出してタイヤ幅方向に延びており、タイヤ周方向に並ぶ複数の小突部３４をさらに形成してもよい。これによって、凹部３３の表面積がさらにより一層大きく構成される。これによって、スポンジ部材３０の放熱性がさらに向上するとともに、吸音性及び屈曲耐久性がさらに向上する。

図６は、更なる変形例に係るスポンジ部材４０を示すタイヤ周方向に沿った断面図である。図６に示されるように、スポンジ部材４０の突部４２には、タイヤ幅方向に貫通する円筒状の中空部４４が形成されている。

図７は、図６のVII−VII線に沿った中空部４４における、突部４２の断面図を示している。図７に示されるように、空洞共鳴音Ｎ３は、突部４２の表面から中空部４４に至る間の中実部４５により吸音されて空洞共鳴音Ｎ４に低減される。さらに、空洞共鳴音Ｎ４は、中空部４４においてこの内壁面における乱反射により減衰されるので、空洞共鳴音Ｎ５に更に低減される。また、図示は省略するが、トレッド部１１の振動に起因したタイヤ音Ｎ１も、突部４２において、中実部４５における吸音に加えて、中空部４４における減衰により、より一層低減されたタイヤ音Ｎ２となる。

したがって、中実部４５による吸音と中空部４４による減衰とを組み合わせることにより、タイヤ音Ｎ１がより低減されたタイヤ音Ｎ２となり、空洞共鳴音Ｎ３がより効果的に低減される。

また、中空部４４の直径ｄ１は、突部４２の表面から中空部４４までの厚みｔ１に等しく設定されている。これによって、空洞共鳴音Ｎ３は、中実部４５における吸音と中空部４４における減衰とをバランスよく組み合わせることによって、より一層効果的に低減される。

また、上記実施形態では、突部２２を、タイヤ幅方向から見て頂部２２ａが円弧状となるように形成したが、矩形状に形成したり、矩形状に形成した角部に角Ｒ部を形成するようにしたりしてもよい。

なお、本発明は、上記実施形態に記載された構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。

１タイヤリム組立体
２リム
３タイヤ内腔
１０空気入りタイヤ
１１トレッド部
１２サイドウォール部
１６インナーライナー
２０スポンジ部材
２１ベース部
２２突部
２３凹部
２３ａ隅Ｒ部

Claims

トレッド部のタイヤ内周面の全周にわたって、タイヤ周方向に延びるスポンジ部材が取り付けられた空気入りタイヤであって、
前記スポンジ部材は、
トレッド部のタイヤ内周面に取り付けられたベース部と、
前記ベース部からタイヤ径方向内側に突出してタイヤ幅方向に延びており、タイヤ周方向に間隔を空けて形成された、複数の突部と、
前記複数の突部の間に形成された複数の凹部と
を備え、
前記凹部の底隅部には、隅Ｒ部が形成されており、
前記隅Ｒ部の曲率半径は、前記凹部のタイヤ周方向における幅の２５％より大きく、
前記凹部は、溝底部が、タイヤ周方向に一対の前記隅Ｒ部と、これらの間においてタイヤ周方向に延びる前記ベース部のうち径方向内側に位置する平坦な内周面により構成される平坦部とによって構成されている、空気入りタイヤ。
前記凹部には、タイヤ径方向内側に突出してタイヤ幅方向に延びており、タイヤ周方向に並ぶ複数の小突部がさらに形成されている、
請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記突部は、頂部の角部に角Ｒ部が形成されている、
請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
前記突部は、タイヤ周方向における幅を直径としてタイヤ径方向内側に凸となる半円弧状部により形成されている、
請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
前記突部には、タイヤ幅方向に貫通する中空部が形成されている、
請求項１〜４のいずれか１つに記載の空気入りタイヤ。
前記中空部は、円筒状であって、この直径は前記突部の表面から前記中空部までの厚みに等しい、
請求項５に記載の空気入りタイヤ。
タイヤ周方向に隣り合う一対の前記突部の形成ピッチは、前記空気入りタイヤのタイヤ周方向における接地長より短い、
請求項１〜６のいずれか１つに記載の空気入りタイヤ。
前記スポンジ部材は、前記突部におけるタイヤ径方向における高さが、２０ｍｍ以上且つ前記空気入りタイヤの断面高さの５０％以下である、
請求項１〜７のいずれか１つに記載の空気入りタイヤ。
前記スポンジ部材のタイヤ幅方向における長さは、前記空気入りタイヤのタイヤ幅の３０％以上７０％以下である、
請求項１〜８のいずれか１つに記載の空気入りタイヤ。