JP2008120380A - 低雑音空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】雑音が少なく、優れたハンドリング特性、優れた摩耗特性、優れた全シーズン牽引特性（湿潤、乾燥、および積雪）を有し、かつ適切な乗り心地をもたらすタイヤを提供する。
【解決手段】空気入りタイヤは、タイヤの周方向長さに沿って延びるトレッドを有する。トレッドは、トレッドの幅を横切って少なくとも２つの異なる領域に分割され、複数のトレッド部材を有する。各トレッド部材は、タイヤの周方向長さに沿って測定されるあるピッチ長を有する。各トレッド領域では、様々なピッチング方法が使用される。様々なピッチング方法が選択され、各トレッド領域で発生する雑音周波数寄与が、他のトレッド領域で発生する雑音周波数寄与を打ち消すかまたは無くすように各領域内のピッチ長が配置されることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気入りタイヤに関する。特に、本発明は、タイヤトレッドのゾーンピッチングによってタイヤによる雑音を低減させた空気入りタイヤに関する。

タイヤ設計者が最も関心を抱くのは、タイヤによる雑音と、トレッドから発生する雑音をどのように低減させるかということとである。タイヤ設計者は、耳障りで不快な音を低減させ、車両の運転者を悩ませないようにするトレッド構成を選択しなければならない。しかし、当技術分野では、タイヤは特定の目的向けに構成され、ある目的向けに構成されたタイヤを他の目的に使用すると十分な特性が得られなくなることが多い。たとえば、特に雪道での使用向けに構成されたタイヤは、乾燥した歩道で使用すると、雑音を発生し、かつ乗り心地が悪くなることが少なくない。同様に、雑音が少なくなるように構成されたタイヤは、湿潤条件では牽引特性が不十分になることが多い。

路面に接触している回転するタイヤによって発生される音は、エネルギー伝達形態をとる。伝達されるエネルギーが狭い周波数範囲を有するとき、音は一般に、単一のピーク周波数によって支配される。このようなタイヤは、エネルギーが可聴周波数スペクトルの狭い範囲に集中することによって発生する音である音調を有する。

使用時に主周波数によって生じる望ましくない音響特性を生じさせるトレッドパターンを避けるために、発生するエネルギーを広い周波数範囲にわたって拡散させる様々な方法が提案されている。最も一般的に受け入れられている方法は、トレッドパターンの反復特性を避けることに関する。この方法は、タイヤトレッドの周方向長さにわたって反復される構成部材の周方向長さを変化させることを含む。反復パターンを変調または変化させるこの方法は一般に、特許文献１で論じられているようにピッチングと呼ばれている。
米国特許第４４７４２２３号明細書

本発明の目的は、雑音が少なく、優れたハンドリング特性、優れた摩耗特性、優れた全シーズン牽引特性（湿潤、乾燥、および積雪）を有し、かつ適切な乗り心地をもたらすタイヤを提供することである。本明細書では、タイヤおよびタイヤトレッドを形成する方法も開示する。

本発明の一態様によれば、トレッドを有する空気入りタイヤが開示される。トレッドは、タイヤの周方向長さに沿って延び、トレッドの幅を横切って少なくとも２つの異なる領域に分割され、複数のトレッド部材を有する。各トレッド部材は、タイヤの周方向長さに沿って測定されるあるピッチ長を有する。各トレッド領域では、様々なピッチング方法が使用される。様々なピッチング方法が選択され、各トレッド領域で発生する雑音周波数寄与が、他のトレッド領域で発生する雑音周波数寄与を打ち消すかまたは無くすように各領域内のピッチ長が配置されることが好ましい。

本発明の一態様では、トレッドは、第１のピッチング方法を使用するトレッド中央領域と、第２の異なるピッチング方法を使用する２つのショルダ領域とを有する。好ましくは、使用される様々なピッチング方法は、反復高調波シーケンスピッチング方法およびランダムピッチシーケンスピッチング方法であるが、それらに限らない。

本発明の他の態様では、各ピッチング方法は、ピッチングシーケンスを形成するのに使用される３つから８つ、好ましくは３つから５つの異なるピッチ長を有する。

本発明の他の態様では、１つのトレッド領域、好ましくは高調波ピッチシーケンス方法を使用する領域に、トレッド領域で使用されるピッチング方法の視覚的表現である構成を有する周方向に延びる溝がある。高調波ピッチシーケンシング方法を使用するトレッド領域では、周方向溝は、長さピッチの増減に同期してトレッド幅を横切って前後に移動する蛇行する低振幅溝である。

本明細書では、タイヤトレッドに循環パターンを配置する方法も開示される。タイヤトレッドは、各トレッド部材があるピッチ長を有する複数の反復トレッド部材を有する。この方法は（ａ）トレッドを互いに軸方向に隣接する少なくとも２つのトレッドゾーンを分割することと、（ｂ）各トレッドゾーン内のピッチ長の循環パターンが様々なピッチング方法によって実現されるようにトレッド部材を配置することとを含む。様々なピッチング方法によってトレッド部材をトレッドゾーンに配置することによって、様々なピッチング方法による雑音周波数寄与が打ち消されることが好ましい。

本発明について、一例として添付の図面を参照して説明する。

以下の文言は、本発明を実施する、現在考えられる最良の態様についての文言である。この説明は、本発明の概略的な原則を例示するためになされたものであり、制限的な意味で解釈すべきではない。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって決定される。

図１にタイヤ１０が示されている。タイヤ１０の半径方向最外面にトレッド１２がある。トレッド１２は、３つの領域、すなわち、２つの互いに向かい合うショルダ領域１４および中央領域１６に分割されている。領域１４、１６は、周方向に延びる連続的な溝１８によって分割されている。中央領域１６は、トレッド幅ＴＷの３０〜７０％の範囲の幅Ｗ_Cを有し、定義上トレッド１２の中央に配置されている。ショルダ領域１４は、中央トレッド領域１６の両側に配置されており、それぞれ等しい幅Ｗ_Sを有している。

タイヤトレッドの各領域１４、１６には、反復トレッド部材がある。ショルダ領域１４では、反復トレッド部材は、横方向溝２２によって分離された周方向に隣接するトレッドブロック２０である。溝２２は、トレッドの中央面ＣＰに対して２０度から９０度の間の任意の角度に傾斜してよい。中央領域１６では、反復トレッド部材が、中央面ＣＰに対して２０度から９０度の間の任意の角度に傾斜してよい連続的な周方向溝２４、短い周方向溝２６、および横方向溝２８によって形成されている。

各ショルダ領域１４内のトレッド部材は、互いに隣接する反復部材間で測定される周方向のピッチ長Ｐを有している。ショルダ領域１４内の各トレッド部材としては、３つから８つの異なるピッチ長、好ましくは３つから５つの異なるピッチ長を有する部材が選択される。それぞれの異なるピッチ長Ｐは、タイヤの円周に沿って無作為に配置されており、すなわち、ピッチシーケンスパターン内では、パターンのどの部分も反復されない。各ショルダ領域１４は、タイヤに沿って１つまたは２つのランダムピッチシーケンスを有している。

ランダムピッチシーケンスは、様々な振幅を有するすべての変調周波数で構成されている。各ピッチの低周波数構成要素は、ある速度で調和する場合、タイヤの固有半径方向および接線方向周波数を励起することができる。こうなると、タイヤは共振して振動し、望ましくない低周波数乗り心地障害が生じる。従来、このような低周波数乗り心地事象は、知覚される車両性能に悪影響を与えなかった。しかし、自動車製造が進歩を続けるにつれて、車両のサスペンションおよびステアリングシステムから摩擦を無くして燃料効率を改善した結果、車両はこのような低周波数事象の影響を受けやすくなった。

トレッドショルダ領域１４内のランダムピッチングによって生じる低周波数事象を避けるために、中央トレッド領域１６には異なるピッチング方法を使用している。本出願人は、異なるピッチング方法によって、トレッド部材の様々なピッチ長のトレッド部材を中央領域に配置する方法を、ショルダ領域１４に使用される方法とはまったく異なる方法にしている。これは、単に、ショルダ領域１４に存在するランダムシーケンスとは異なるランダムシーケンスを中央トレッド領域で使用することとは異なる。タイヤ１０の中央領域１６での好ましい異なるピッチング方法は高調波ピッチングである。高調波ピッチングでは、タイヤトレッドの周波数長さに沿って同一の高調波セグメントが反復される。各高調波セグメントは、反復高調波パターンを形成するように短いピッチから長いピッチへ長いピッチから短いピッチへと順に配置された３つから８つの異なるピッチ長、好ましくは３つから５つの異なるピッチ長を使用して一群の異なる長さピッチで構成されている。高調波ピッチングでは、ピッチシーケンスには高調波セグメントの変調周波数に対応する周波数コンテントより低い周波数コンテントはなく、したがって、第１高調波および第２高調波に対する低周波数寄与はない。例示的な一高調波パターンが図２に示されている。この雑音分布では、各セグメントが、短い方から順にＡＢＣＤＥＥＤＣＢＡのセグメントパターンとして配置された、５つの異なるピッチ長Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを有する、５つの高調波セグメントがある。

高調波ピッチングパターン変調周波数の最大振幅ＭＨの位相が、ランダムピッチングパターンの変調周波数の対応する成分ＭＲの位相から１８０度ずれるように高調波ピッチングパターンおよびランダムピッチングパターンを移相させることによって、変調周波数によって生じる外乱を最小限に抑えることができる。２つの異なるピッチングパターンの変調周波数が重ね合わせられた図３を参照されたい。

高調波ピッチング方法は、所望のトレッド領域内の任意の反復トレッド部材、すなわち、任意の公知の種類のトレッド部材の構成によって実現される。図１のトレッドでは、高調波ピッチング方法およびそのピッチ長は、横方向溝２８を使用することによって実現される。図１に示されている厳密な溝およびトレッド部材構成は、タイヤの単一の領域に高調波ピッチングを使用したタイヤの一表現に過ぎない。

トレッド中央領域１６には、反復高調波パターンの視覚表現を形成する周方向溝２４も配置されている。トレッド中央領域１６内の周方向溝２４は、低振幅、低周波数の蛇行構成を有している。溝２４は、タイヤの円周に沿って３つから８つ、最も好ましくは５つの反復正弦曲線によって形成される構成を有している。長さＬ_Cを有する正弦曲線は、各セグメントが長さＬ_Sを有する一対の溝セグメントで構成されている。各溝セグメントのセグメント長Ｌ_Sは、タイヤトレッド１２の周方向長さの少なくとも１／１６または約６．２５％である。好ましい最大セグメント長Ｌ_Sは、タイヤトレッド１２の周方向長さの１／６または約１６％である。理想的には、溝の曲率は、トレッド中央領域内のトレッド部材の高調波ピッチングと同期し、すなわち、溝２４の蛇行パターンはタイヤ長に沿って８回以下の回数反復されるため、雑音パターンの単一の高調波セグメントは蛇行パターンの各発生に対応している。

溝２４は、溝２４の基準線ＲＬから溝２４の中心まで測定される幅のＷ_Aを有する低い振幅または横方向範囲を有している。基準線ＲＬは、中央面ＣＰに平行であり、溝２４内の反復パターンの始点、中点、および終点を連結する。横方向範囲Ｗ_Aは、少なくともトレッド幅Ｔ_Wの５％に等しい。各溝セグメントの横方向範囲Ｗ_Aはまた、周方向セグメント長ＬＳの５〜４０％の範囲である。横方向範囲Ｗ_Aは、周方向セグメント長Ｌ_Sの５〜２５％の範囲であることが好ましい。溝２４の低蛇行構成はまた、タイヤの溝ずれを最小限に抑え、それによってタイヤ性能を向上させる。

図１の溝２４は、各溝セグメントが湾曲した反復正弦状パターンを有しているが、周方向溝はジグザグ構成を有してもよい。ジグザグ溝の溝パターン長Ｌ_Cは、この場合も溝パターンの始点と終点との間で測定され、溝は、始点、中点、および終点でパターン基準線ＲＬと一致している。溝２４は、本出願と同じ日に出願され、内容が引用によって完全に本明細書に組み込まれる、本出願人の同時係属出願米国特許出願第ＸＸＸ号（当所記録番号ＤＮ２００６１８７）に詳しく記載されている。

図１のトレッドおよび他のトレッド実施形態は高調波ピッチングによって形成されるトレッド領域内の非直線状周方向溝を示しているが、トレッド領域内に配置されるあらゆる周方向溝は直線状の溝であっても、その他の構成を有してもよい。

トレッドショルダ領域内のピッチシーケンスと中央領域内のピッチシーケンスは異なるので、製造および型形成を容易にするために、ショルダ領域１４と中央領域１６は直線状の溝１８によって分離されている。型製造技術が向上し、より複雑なパターンを製造できるようになるにつれて、非直線状構成を有する分離溝を形成できるようになる可能性がある。

本発明の目標は、互いに相殺するかまたは打ち消しあうように選択された２つの異なるピッチング技術を使用してトレッドパターンにおける各ピッチング技術の位置を変更できるようにすることである。図４のトレッドでは、中央面ＣＰの一方の側の一方のトレッド半分４０は、トレッド部材のランダム化ピッチングを備え、他方のトレッド半分４０は、高調波ピッチングを備えている。図５のトレッドでは、トレッド部材の高調波ピッチングはタイヤの一方のショルダ領域４４に限定され、一方、残りのトレッド領域４６内のトレッド部材は、ランダムピッチ方法に従って配置されている。あるいは、トレッド部材の高調波ピッチングをトレッドショルダ領域に設け、ランダム化ピッチングをトレッド中央領域内に設けることができる。

様々なトレッド領域向けに選択される各ピッチング方法において、ピッチ数およびピッチ比は、雑音および周波数障害の所望の軽減が実現されるように選択され、やはりタイヤサイズ、トレッド構成、およびタイヤ用途に依存したものになる。

さらに、より複雑なタイヤ型を製造する能力が向上すれば、図示のタイヤは２つの異なる種類のピッチング方法のみを使用しているが、単一のトレッド構成で２つより多くのピッチング方法を使用することができる。

特定の横方向溝が様々な実施形態で示されているが、当業者には、トレッド内の横方向溝によって形成される厳密なブロック構成を変更することができ、かつ本発明が図示の厳密なトレッドブロック構成に限定されないことが理解されよう。

開示された雑音パターンを組み込んだトレッドを有するタイヤを示す図である。 高調波雑音パターンを示す図である。 高調波雑音パターンとランダム雑音パターンの組み合わせを示す図である。 他のトレッド構成を示す図である。 他のトレッド構成を示す図である。

符号の説明

１０ タイヤ
１２ トレッド
１４ ショルダ領域
１６ 中央領域
１８ 周方向溝
２０ トレッドブロック
２２ 横方向溝
２４ 周方向溝
２６ 周方向溝
２８ 横方向溝
４０ トレッドの２分の１
４４ ショルダ領域
４６ 残りのトレッド領域
ＣＰ 中央面
Ｌ_C 長さ
Ｌ_S セグメント長
ＭＨ 最大振幅
ＭＲ 成分
Ｐ ピッチ長
ＲＬ 基準線
ＴＷ トレッド幅
Ｗ_A 横方向範囲
Ｗ_C 中央領域の幅
Ｗ_S ショルダ領域の幅

Claims (12)

1. トレッドを有する空気入りタイヤであって、前記トレッドが、前記タイヤの周方向長さに沿って延び、前記トレッドが、各トレッド部材があるピッチ長を有する複数のトレッド部材を有し、前記トレッドが、前記トレッドの幅を横切って少なくとも２つの異なる領域に分割される空気入りタイヤにおいて、
   前記様々なトレッド領域内で前記トレッド部材のそれぞれの異なるピッチング方法が使用されることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記トレッドは、第１のピッチング方法を使用するトレッド中央領域および第２のピッチング方法を使用する２つのショルダ領域を有する、請求項１に記載のタイヤ。
3. １つのピッチング方法は反復高調波シーケンスピッチングである、請求項１に記載のタイヤ。
4. １つのピッチング方法はランダムピッチシーケンスピッチングである、請求項１に記載のタイヤ。
5. 前記ランダムピッチシーケンスは２つのランダムピッチシーケンスを有する、請求項４に記載のタイヤ。
6. 前記２つのピッチング方法の組み合わせは、前記ピッチング方法の各々の雑音周波数寄与を打ち消す、請求項１に記載のタイヤ。
7. 前記トレッド中央領域のピッチング方法は反復高調波シーケンスであり、ショルダ領域のピッチング方法はランダムピッチシーケンスである、請求項２に記載のタイヤ。
8. 前記トレッドは２つの隣接するトレッド領域を有し、各トレッド領域は、トレッド幅の２分の１に等しい幅を有し、各トレッド領域は、他方のトレッド領域の前記ピッチング方法とは異なるピッチング方法を有する、請求項１に記載のタイヤ。
9. 前記トレッドは、前記トレッド領域の一方内の周方向に延びる溝をさらに有し、かつ前記溝は、前記トレッド領域で使用されるピッチング方法の種類の視覚表現である構成を有する、請求項１に記載のタイヤ。
10. 各トレッド部材があるピッチ長を有する複数の反復トレッド部材を有するタイヤトレッド内に循環パターンを配置する方法であって、（ａ）前記トレッドを互いに軸方向に隣接する少なくとも２つのトレッドゾーンを分割することと、（ｂ）各トレッドゾーン内の前記ピッチ長の循環パターンが様々なピッチング方法によって実現されるように前記トレッド部材を配置することとを含む方法。
11. 前記様々なピッチング方法によって前記トレッド部材を前記トレッドゾーンに配置することによって、前記様々なピッチング方法による雑音周波数寄与が打ち消される、請求項１０に記載の方法。
12. １つのトレッドゾーン内の前記ピッチング方法はランダムシーケンスピッチングであり、他のトレッドゾーン内の前記ピッチング方法は高調波シーケンスピッチングである、請求項１０に記載の方法。

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