JP2007168597A

JP2007168597A - タイヤ

Info

Publication number: JP2007168597A
Application number: JP2005368586A
Authority: JP
Inventors: Jun Yoshino; 純吉野
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2005-12-21
Filing date: 2005-12-21
Publication date: 2007-07-05
Anticipated expiration: 2025-12-21
Also published as: JP4925660B2

Abstract

【課題】特に８００ないし１４００Ｈｚの周波数の気柱共鳴音を抑制してタイヤ騒音を有効に低減させたタイヤにおける、耐磨耗性能の低下を回避する方途について提案する。
【解決手段】トレッド踏面に、周方向に連続する二本以上の周溝を設け、少なくとも一本の周溝につき、一端がその周溝に開口し、他端が陸部内で終了する複数本の横溝を、他の周溝およびトレッド接地縁に開口する他の横方向溝から独立させて形成しタイヤについて、前記横溝を始点として陸部内で延びるサイプを、各横溝宛少なくとも１本は設け、該サイプの少なくとも１mmの延在長さ域において、深さを当該周溝深さの40％以下、かつ幅を１mm以下とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤの耐磨耗性能を低下することなしに、タイヤ騒音、なかでも、ほぼ８００ないし１４００Ｈｚの周波数の気柱共鳴音を有効に低減させたタイヤに関するものである。

近年の車両の静粛化に伴って、自動車騒音に対する、タイヤ騒音の占める割合が相対的に大きくなっているため、そのタイヤ騒音の低減が大きな課題となっている。なかでも、人の耳につき易い、１０００Ｈｚ前後のタイヤ騒音は車外騒音の主な要因となっており、この騒音は、環境問題の点からも早急な対策が望まれるに至っている。

ところで、ほぼ８００ないし１４００Ｈｚのタイヤ騒音は、タイヤの接地面内で、それの周方向溝と路面とによって区画される気柱が共鳴することに起因する気柱共鳴によって発生するものであることが一般に知られており、このような気柱共鳴の抑制のためには、周方向溝の溝容積の減少が有効であることが知られている。

しかるに、周方向溝の溝容積の低減は、一方においてタイヤの排水性能、ひいては、ウェット性能の低下を余儀なくすることから、たとえば特許文献１には、ウェット性能の低下なしに、タイヤ騒音を低減させることを目的に、トレッド中央域に、溝幅が２５〜７０ｍｍの一本の広幅周方向溝を設けるとともに、この広幅周方向溝の両側部に、トレッド接地縁には開口するも、その周方向溝には開口しない、溝幅が、広幅周方向溝のそれの５〜１５％の横溝を設けてなる空気入りタイヤが提案されている。

ところが、この提案タイヤでは、広幅周方向溝の存在の故に、トレッド接地面積の大きな減少が否めず、また、トレッド幅方向での接地圧の大きな段差が不可避となるため、特にドライ路面での、操縦安定性と限界グリップ特性とを両立させることが困難になるという問題があった。

この問題に対して、本出願人は、特許文献２において、ドライ路面での操縦安定性と限界グリップ特性との十分な両立の下、ウェット性能の低下を効果的に抑制しつつ、タイヤの気柱共鳴騒音を大きく低減させた空気入りタイヤおよびタイヤのトレッドパターンの設計方法を提案した。
特開平６−１４３９３２号公報国際公開第２００４／１０３７３７号パンフレット

この空気入りタイヤは、トレッド踏面に設けた複数の周溝の少なくとも一本の周溝につき、一端がその周溝に開口し、他端が陸部内で終了する複数本の横溝を、他の周溝およびトレッド接地縁に開口する横副溝から独立させて形成し、それらの横溝および当該周溝のそれぞれをともに、タイヤの適用リムへの組付け下で、最高空気圧を充填するとともに最大負荷能力に相当する質量を負荷したタイヤ姿勢において、溝壁が相互に接触することのない溝幅とし、また、それぞれの横溝を、接地面内に常に一本以上が完全に含まれる配設態様とし、さらに、接地面内での横溝の幅を規制したものである。
かように横溝の設定を適正化することによって、ウェット性能の低下を効果的に抑制しつつ、タイヤの気柱共鳴騒音を大きく低減させることが可能になった。

しかしながら、ここで提案した横溝の設定を満足させるには、横溝の条件に適った延在を許容する必要があり、特に横溝の一端を陸部内に留める場合には、陸部内の剛性を均一にすることが難しく、初期の耐磨耗性の確保が難しくなることがあった。

そこで、本発明は、特に８００ないし１４００Ｈｚの周波数の気柱共鳴音を抑制してタイヤ騒音を有効に低減させたタイヤにおける、耐磨耗性能の低下を回避する方途について提案することを目的とするものである。

発明者らは、タイヤの気柱共鳴騒音を低減させるに有利な横溝の配置とした際に、陸部の剛性を均等化するには、横溝意外の溝とりわけサイプの配置が有効であることを見出し、本発明を完成するに到った。

すなわち、本発明は、トレッド踏面に、周方向に連続する二本以上の周溝を設け、少なくとも一本の周溝につき、一端がその周溝に開口し、他端が陸部内で終了する複数本の横溝を、他の周溝およびトレッド接地縁に開口する他の横方向溝から独立させて形成し、これらの横溝および当該周溝のそれぞれを、タイヤを適用リムに組付けて最高空気圧を充填するとともに最大負荷能力に相当する質量を負荷したタイヤ姿勢の下で、接地面内で溝壁が相互に接触しない溝幅とするとともに、それぞれの横溝を、接地面内に常に一本以上が完全に含まれる配設態様とし、また、接地面内で、横溝の溝幅が、当該周溝の溝幅の３０％以上となる各横溝部分の延在長さを、接地面内での当該周溝の延在長さの４０％以上としたタイヤであって、
前記横溝を始点として陸部内で延びるサイプを、各横溝宛少なくとも１本は設け、該サイプの少なくとも１mmの延在長さ域において、深さが当該周溝深さの40％以下、かつ幅が１mm以下であることを特徴とするタイヤである。

ここで、適用リムとは下記の規格に規定されたリムをいい、最高空気圧とは、下記の規格において、最大負荷能力に対応して規定される空気圧をいい、最大負荷能力とは、下記の規格でタイヤに負荷することが許される最大の質量をいう。

そして、規格とは、タイヤが生産又は使用される地域に有効な産業規格によって決められている。例えば、アメリカ合衆国では“ＴＨＥＴＩＲＥＡＮＤＲＩＭＡＳＳＯＣＩＡＲＩＯＮＩＮＣ．のＹＥＡＲＢＯＯＫ ”あり、欧州では、“ＴｈｅＥｕｒｏｐｅａｎＴｙｒｅａｎｄＲｉｍＴｅｃｈｎｉｃａｌＯｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎのＳＴＡＮＤＡＲＤＳＭＡＮＵＡＬ”であり、日本では日本自動車タイヤ協会の“ＪＡＴＭＡＹＥＡＲＢＯＯＫ”である。

また、トレッド踏面とは、タイヤを適用リムに装着するとともに、それに最高空気圧を充填して平板上に垂直に置き、そこへ最大負荷能力に相当する質量を負荷したときに平板と接触することになるトレッドゴムの表面領域をいうものとする。

さらに、サイプとは、溝幅が２ｍｍ以下の細溝であり、トレッドパターンのピッチ長によらず一定の溝幅にて形成されるものである。

本発明によれば、トレッドにおける優れた耐磨耗性を確保した上で、タイヤの発生騒音、中でもとくに気柱共鳴音を効果的に低減させることができる。

以下に、本発明の実施の形態を図面に示すところに基いて説明する。
図１は、本発明の実施の形態を模式的に示すトレッドパターンの展開図である。
なお、タイヤの内部補強構造等は一般的なラジアルタイヤのそれと同様であるので図示は省略する。

図中１はトレッド踏面を示し、このトレッド踏面１に、タイヤ赤道線Ｃに沿って直線状またはジグザグ状に連続して延びる３本の周溝２、３および４を設け、これら周溝２、３および４と両トレッド端Ｅとによって、４列の陸部５、６、７および８を区画してなる。

これら陸部５、６、７および８のうち陸部６および７には、タイヤ赤道線Ｃに近接して位置する周溝３および４をそれぞれ起点として周溝２および３に向かって延びて、一端がその周溝３または４に開口し、他端が陸部６または７内で終了する複数本の横溝９を、図示例では右下がりに延在させて設け、これらの横溝９のそれぞれを、他の周溝２或いは他の陸部に設ける副溝１０、横方向溝１１および１２からは完全に独立させて形成する。

なお、横溝９は、タイヤ赤道線Ｃに対して傾斜して延び、かつその傾斜角度が周溝側の一端から陸部側の他端へと漸減する形態をとるが、直線状に延びる溝であってもよく、タイヤ赤道線Ｃに対する角度も特に限定する必要はない。

さらにこのタイヤでは、以上のようなトレッドパターンを形成したところにおいて、それを適用リムに組付けて最高空気圧を充填するとともに最大負荷能力に相当する質量を負荷した状態の下での接地面内で、図２にこのときのフットプリントを示すところから明らかなように、周溝３および４はもちろん、横溝９の溝幅を、溝壁が相互に接触しない幅寸法を有するものとし、また、横溝９の一本以上がその接地面内に常に完全に含まれる横溝配設態様とし、さらに、その接地面内で、横溝９の溝幅が、周溝３または４の溝幅の３０％以上となる横溝部分の長さ、図２に示すところでは横溝９の全長ｌを、接地面内での周溝３または４の延在長さＬの４０％以上とする。

ここで、横溝９の全長ｌは、図２に示すように、横溝９の中心軸長であり、これが曲線の場合は曲線の長さ、そして直線の場合は直線の長さとなる。

このように構成してなるタイヤによれば、先にも述べたように、複数本の横溝等の形成態様の下で、ドライ路面での操縦安定性と限界グリップ特性とを両立させるとともに、すぐれたウェット性能を確保してなお、それぞれの周溝３および４の、気柱共鳴周波数を相違させることができ、たとえば、周溝３および４の共鳴周波数を、周溝２のそれに比して相当小さくすることができ、これにより、気柱共鳴騒音のピークレベルを有効に低減させ、併せて、ホワイトノイズ化を大きく促進することができる。

すなわち、気柱共鳴音は、接地面内で、周溝と路面とによって区画される気柱が、転動時のタイヤの各部位の振動に基づいて加振されることにより、気柱の長さの２倍の波長をもって共鳴振動することに基づいて発生されるものであり、この場合の気柱共鳴音の周波数ｆ_０は、音速をｖとし、トレッド踏面の周方向接地長さ、いいかえれば、そこに含まれる周溝長さをＬとすると、
ｆ_０＝ｖ／２Ｌ
で表わされる。

また、このような気柱共鳴は、タイヤのトレッドパターンにおいて、トレッド周方向に連続して延びる複数本の周溝の相互が、周溝に交差して延びる横溝によって連通されている場合には、一の特定の周波数による気柱共鳴だけを生じることになる。
なお、周溝の幅、深さおよび本数は、共鳴周波数よりもむしろ共鳴音の音圧レベルに大きく影響することになる。

そこで、周溝の共鳴現象に及ぼす横溝の影響を検討したところ、その横溝を陸部の途中で終了させたときは、接地面内での横溝長さをｌ、音速をｖとした場合、
ｆ＝（２ｎ−１）×ｖ／４ｌ
ｎ：振動次数（ｎ＝１，３，５・・・）
で表わされる周波数ｆで音が吸音されることが明らかになった。
従って、この吸音周波数を、周溝の気柱共鳴周波数である、ほぼ８００ないし１４００Ｈｚに近づけた場合には、共鳴騒音を低減させることが可能となる。

また、横溝の幅、深さおよび本数は、これもまた吸振周波数よりもむしろ吸音能力に大きく影響することが明らかになった。
ところで、気柱共鳴周波数は、トレッド踏面の接地長さに応じて、ほぼ８００ないし１４００Ｈｚの間で変化することになるので、上記吸音周波数をこれらの周波数に近づけるためには、接地面内に含まれる横溝の延在長さの、周溝長さに対する比率を４０％以上、より好ましくは４０％以上９０％以下とすることが必要となる。
すなわち、その比率が４０％未満では、吸音周波数と、気柱共鳴周波数域とが大きく相違することになって、共鳴騒音の実効ある低減を期し難い。

なお、横溝にこのような吸音機能を十分に発揮させるためには、その横溝の溝壁が接地面内で相互に接触しないことおよび、所定の周溝に開口する横溝の一本以上が接地面内に常に完全に含まれることが必要である。
この場合において、横溝の延在長さを、それの溝幅が、周溝の溝幅の３０％以上である部分の長さに限っているのは、それ以下の溝幅では、路面と接触した際の溝幅が狭く、溝容積が小さいので、十分な吸音効果が得られないことによる。

さらに、一端を特定の周溝に開口させ、他端を陸部内で終了させた横溝を、他の周溝に開口させたほかの横溝および、トレッド接地縁に開口させたさらに他の横溝のいずれにも交差させることなく形成して、その特定の周溝の共鳴周波数をコントロールすることで、タイヤの負荷転動に際する、複数本の周溝の共鳴周波数を有効に分散させることができ、この結果として、特定の一の周波数だけによる気柱共鳴音が発生する場合に比して、騒音のピークレベルを低減させるとともに、ホワイトノイズ化を大きく促進することができる。

上述したように、気柱共鳴低減のために、横溝の他端を陸部途中で終了させると、その閉塞された横溝他端の周辺の陸部部分が、それ以外の陸部部分に比較して剛性が高くなり、同一陸部内において剛性段差が発生し、特に初期の耐磨耗性に悪影響を及ぼすことが問題になるのは、既に述べたとおりである。これは、とりわけ横溝のタイヤ赤道線に対する傾斜角が大きくなるほど顕著になる。

ここでは、陸部剛性の均一化を図るため、陸部途中で終了させた横溝の任意の部分にサイプを入れることで初期の耐磨耗性を改良することを目指した。
すなわち、図１に示すように、横溝９を始点として陸部陸部６または７内で延びるサイプを、各横溝宛少なくとも１本、図示例で各横溝９宛で２本のサイプ１３および１４を設けることが肝要である。該サイプによって、横溝９で分断された各ブロック様陸部毎にサイプの適切な導入をはかって、各ブロック様陸部内、ひいては陸部内での剛性段差を解消する。

なお、サイプは、サイプ１３のように横溝９を起点として周溝２または３を終点として延存しても、またサイプ１４のように横溝９を起点として他の隣り合う横溝９を終点として延存してもよく、その本数も任意でよいが、各横溝９宛１ないし８本程度が好適である。すなわち、８本を超えると、陸部剛性が過度に低下するため、これを避ける観点から８本以下が適当である。

さらに、サイプ１３および１４は、その少なくとも１mmの延在長さ域において、深さが周溝深さの40％以下、かつ幅が１mm以下であることが肝要である。まず、かような深さおよび幅に関する規制を少なくとも１mmの延在長さ域に適用するのは、上記した横溝９を独立させて吸音効果を得るためには、サイプの少なくとも１mmの延在長さ域に上記深さおよび幅の規制に従う部分が存在すればよい。

次に、当該域のサイプの深さを周溝深さの40％以下およびサイプの幅を１mm以下としたのは、サイプの導入によって陸部剛性を均一化する際に、新たに導入したサイプによって上述の気柱管共鳴低減効果が減少するのを回避するためである。すなわち、サイプの深さを周溝深さの40％以下およびサイプの幅を１mm以下とした部分をサイプに形成しておくことによって、横溝における吸音効果がサイプの存在によって低減されるのを防ぐことができる。

図１に示したパターンを基本として、表１に示す種々の仕様変更を加えたトレッドパターンを有する、サイズが２２５／５５Ｒ１７のタイヤを、７ＪＪ−１７のリムに組付けるとともに、そこに２３０ｋＰａの内圧を付与し、そして５．２５ｋＮの荷重を作用させた状態で、気柱共鳴騒音レベルおよび初期磨耗性を評価した。なお、周溝の深さは全て８ｍｍとした。

ここで、気柱共鳴騒音レベルは、気柱共鳴音（１０００Ｈｚ）の音圧低減効果を、ＪＡＳＯＣ６０６規格に準拠して、速度４０ないし１００ｋｍ／ｈまでを１０ｋｍ／ｈの速度刻みで測定し、その測定結果を下記の区分けに従って表１に表示した。
記
×：０ｄＢ以上
△：０未満〜−１ｄＢ
○：−１未満〜−２ｄＢ
◎：−２ｄＢ未満

また、初期磨耗性は、供試タイヤを排気量３０００ｃｃの前輪駆動車に装着し、２名乗車で一般路を５０００ｋｍ走行させたのち、各タイヤにおける横溝を挟む蹴り出し側陸部部分と踏み込み側陸部部分との段差量を測定し、その最大値にて評価した。この評価結果は、従来例の段差量を１００として指数化し、下記の区分けに従って表１に表示した。
記
×：１１０超
△：１００超〜１１０
○：９０超〜１００
◎：９０以下

本発明の実施の形態を示すトレッドパターンの展開図である。図１のタイヤのフットプリントを示す図である。

符号の説明

１トレッド踏面
２周溝
３周溝
４周溝
５陸部
６陸部
７陸部
８陸部
９横溝
１３サイプ
１４サイプ

Claims

トレッド踏面に、周方向に連続する二本以上の周溝を設け、少なくとも一本の周溝につき、一端がその周溝に開口し、他端が陸部内で終了する複数本の横溝を、他の周溝およびトレッド接地縁に開口する他の横方向溝から独立させて形成し、これらの横溝および当該周溝のそれぞれを、タイヤを適用リムに組付けて最高空気圧を充填するとともに最大負荷能力に相当する質量を負荷したタイヤ姿勢の下で、接地面内で溝壁が相互に接触しない溝幅とするとともに、それぞれの横溝を、接地面内に常に一本以上が完全に含まれる配設態様とし、また、接地面内で、横溝の溝幅が、当該周溝の溝幅の３０％以上となる各横溝部分の延在長さを、接地面内での当該周溝の延在長さの４０％以上としたタイヤであって、
前記横溝を始点として陸部内で延びるサイプを、各横溝宛少なくとも１本は設け、該サイプの少なくとも１mmの延在長さ域において、深さが当該周溝深さの40％以下、かつ幅が１mm以下であることを特徴とするタイヤ。