東洋ゴムが「劇的に静かなタイヤ」を開発。ノイズが12dBも減少

目安時間:約 9分

車で走っているとき、タイヤの走行音(ノイズ)って気になりませんか?

 

例えば、ちょっと道があれている舗装路を走ると「ゴー」っと音が聞こえたり、高速道路のつなぎ目を通り過ぎると「パカーン」と聞こえたりする音は、タイヤから出ているノイズです。

 

 

最近は、ハイブリッドカー(HV)や電気自動車(EV)が増えました。

 

動力がモーターになると、エンジン音がなくなって車内が静かになるので、タイヤのノイズがより聞こえるようになってしまいます。

 

 

そこで、東洋ゴム工業(TOYO TIRES、トーヨータイヤ)が、「ノイズを劇的に減少させたタイヤ」を開発しました。

 

「ノイズを劇的に減少させたタイヤ」の実力は、「静かになった」と感じるくらいの4倍静かになるくらいです。

 

どのようなタイヤなのか、詳しくお話しますね。

 

 

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タイヤのノイズは、「空気の振動」が車内にノイズとして伝わっている

タイヤは、車が走るときに唯一地面と接しています。

 

そのため、タイヤの性能は、車の性能に大きく影響してきます。

 

※タイヤは、走る、止まる、曲がるをすべて受け持っているパーツです

タイヤの種類。車の性能を引き出す重要パーツ

 

 

 

重要なパーツであるタイヤからノイズが発生する原因は、「空気の振動」にあります。

 

 

音は、振動で伝わると学生時代になんとなく聞いたことがありますよね。

 

路面の凸凹にタイヤが接触すると、この凸凹がタイヤ内部の空気を振動させます。

 

振動したタイヤ内部の空気は、車軸を通して車内に音(ノイズ)として伝わるというわけなんです。

 

このタイヤが路面からの入力を受けることにより内部の空気が振動して発生するノイズは、「タイヤ空洞共鳴音」と呼ばれるんですよ。

 

タイヤからのノイズは、空気の振動が原因

 

タイヤ内では、空気が「周方向」と「垂直方向」に流れている

タイヤから発生するノイズは空気の振動が車内に伝わっていることが原因ですが、東洋ゴムは、タイヤ内の空気のながれをさらに詳しく解析(シミュレーション)しました。

 

走行中のタイヤ内部の空気のシミュレーションしたところ、空気自体がタイヤ内部で

 

・周方向の流れ

・垂直方向への流れ

 

が発生していたことが分かったんです。

 

タイヤ内の空気の流れ

(赤:周方向の流れ)

(青:垂直方向の流れ)

 

 

これまで、タイヤのノイズ(タイヤ空洞共鳴音)を減らす方法としては、音を吸収する素材をタイヤ内部に貼るというのが一般的でした。

 

けれど、東洋ゴムは、解析結果から分かった「タイヤ内部の空気の流れを活用」して、ノイズを減らすという技術を開発したんです。

 

 

東洋ゴム(トーヨータイヤ)は、音楽室でみるような独自構造を開発して、ノイズ減少を実現した

東洋ゴムが開発した「ノイズを劇的に減少させたタイヤ」は、『音は穴を通ると低減する(小さくなる)』という技術を利用しています。

 

 

音は穴を通ると、穴の壁面と摩擦が生じて熱エネルギーとなるので、熱エネルギーになった分だけ音のエネルギーは小さくなります。

 

音のエネルギーが小さくなれば、音(ノイズ)も小さくなるというわけです。

 

また、音(空気)が穴を通過した後に出口で渦が発生するのも、音を小さくするメカニズムとなります。

 

 

分かりやすくいうと、小学校の音楽室や音楽ホールなどの壁に、小さな穴が開いているのを見たことありますよね。

 

この小さな穴が開いた壁は、「音が穴を通過すると音が小さくなる」メカニズムを利用しているものなんです。

 

 

 

東洋ゴムが開発した技術は、空気の流れに沿って穴の開いたフィルムと中空スポンジを配置するというものです。

 

穴の開いたフィルムとスポンジにより、振動=音を減らし、タイヤのノイズも減少させたというわけなんです。

 

音が穴を通過する際に空気の流れを活用することによって、さらに音の低減効果が高まることから、当社は、可視化によって判明した空気の流れの向き(空気の通り道)に多孔フィルムを配置し、「発生する音が穴を通る構造」を設ける検討を行ないました。

 

周方向、垂直方向の双方の流れに対応するために、多孔フィルムを「山なり形状」のデバイスとして装着することが、当社が独自に考案したブレークスルーポイントです。

 

東洋ゴムのノイズを低減させたタイヤの仕組み

 

また、この山なり形状を保持するために、円筒状スポンジを周上に16基配置しました。円筒状スポンジの中空構造が音の減衰に効果を持っているため、多孔フィルムとの相乗効果によって、さらなるノイズの低減効果が得ることができました。

 

東洋ゴムのノイズを低減させたタイヤの仕組み2

(引用元:東洋ゴム 公式サイト)

 

 

低周波数域でノイズは12dB減った

この技術によって、どのくらいノイズが減ったかというと、テストを行った結果、低周波数帯域で最大12dBもノイズが減ったんです。

 

人が聞くことのできる音の可聴域はおよそ20Hzから20,000Hzとされていますが、タイヤ空洞共鳴音は200Hzから250Hzという低周波数帯域でのノイズとなります。

 

この周波数帯域をターゲットにノイズ低減をめざしたデバイスの搭載効果を確認するため、上市している当社製タイヤをサンプルに実車試験を行ないました。車内の騒音レベルを計測した結果、デバイス搭載タイヤで走行した乗用車のタイヤ空洞共鳴音は、デバイスを搭載していない現行タイヤでの走行時に比べ、200Hzから250Hz帯域において、最大でマイナス12dBという顕著な低減効果を得ることができました。

(引用元:東洋ゴム 公式サイト)

 

 

12dBといっても、いまいちどのくらい減ったのか分かりにくいですよね。

 

感覚上では、3dB減るとかなり静かになったと感じるそうなので、12dBはさらに4分の1も静かになっている(3dBの4倍静か)ということなんです。

 

 

東洋ゴムが今回開発した装置の重量は、タイヤ1本あたり200g前後だそうです。

 

車1台あたり(タイヤ4本)でも約1kgくらいなので、燃費や走行性能には影響はあまりなさそうです。

 

 

まとめ

東洋ゴムが開発した「ノイズを劇的に減少させたタイヤ」は、現在、開発段階なのでいつ発売されるかは不明です。

 

けれど、ハイブリッドカーや電気自動車が普及するほど、タイヤのノイズは気になってくるので、発売されれば売れることは間違いなしでしょうね。

 

 

東洋ゴムのほかにも、いろいろなメーカーがこれまでにないタイヤを開発しています。

 

※発電するタイヤも出てきています

⇒東京モーターショーに発電タイヤが登場。ハイブリッドカーへ応用は?

 

あまり変わっていないようで、実は大きく進化しているタイヤ。

 

次は、どんなタイヤが出てくるのか楽しみですね。

 

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