JP2015214303A - タイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤ騒音をより確実に低減させることが可能なタイヤを提供する【解決手段】空気入りタイヤ１は、タイヤ周方向に延びる周方向主溝３と、周方向主溝３に区画される陸部５を有する。陸部５の内部に設けられるとともに、一方の端部が周方向主溝３に開口し、他方の端部が陸部５の内部で終端して、共鳴器を構成する共鳴溝部３０と、陸部５の踏面５１に開口するとともに、陸部５の内部において共鳴溝部３０に連通するサイプ部２０とを有し、サイプ部２０は、所定の溝幅Ｄ２１によって形成される幅広サイプ部２１と、前記所定の溝幅Ｄ２１よりも狭い溝幅Ｄ２２によって形成される幅狭サイプ部２２とを有し、幅狭サイプ部２２は、共鳴溝部３０に隣接して設けられていることを要旨とする。【選択図】図２

Description

本発明は、タイヤに関する。

乗用自動車などでは、環境へのさらなる配慮に伴って、タイヤ騒音の低減化の要求が以前にも増して高まっている。

タイヤ騒音のうち、タイヤ周方向に沿って延びる周方向主溝と路面とによって形成される気柱管共鳴音を低減するため、周方向主溝によって区画される陸部において、ヘルムホルツ型共鳴器として機能する共鳴溝部を設けたタイヤが知られている。

ここで、共鳴溝部を陸部の踏面に開口するように設けた場合、陸部の摩耗の進行によってタイヤ騒音を低減する効果が著しく低下する。このため、近年では、陸部の内部に共鳴溝部を設けたタイヤも提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、陸部の内部において、一方の端部が周方向主溝に開口する共鳴溝部を設けるとともに、陸部の踏面にサイプ部を設けて、サイプ部を共鳴溝部に連通させたタイヤが開示されている。

このようなタイヤによれば、摩耗が進行しても、共鳴溝部によって気柱管共鳴音を低減できるとともに、サイプ部によるエッジ効果や徐水効果によって、ウェット制動性能の向上を図ることができる。

特開２０１３−５３９７３５号公報（図２等）

ところで、サイプ部は、タイヤ接地時に溝壁が閉塞するように設定されているが、サイプ部の溝壁全体が確実に密閉するとは限らず、タイヤ接地時の密閉度が十分でない場合もある。

このような場合、例えば、サイプ部の溝壁が陸部の踏面付近のみで閉塞すると、ヘルムホルツ型共鳴器として機能するように設定された共鳴溝部の体積に、サイプ部の閉塞していない部分の体積が追加されてしまうことになる。つまり、共鳴溝部によって低減されるタイヤ騒音の周波数帯域がずれてしまい、この結果、タイヤ騒音が十分に低減できないという問題があった。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、タイヤ騒音をより確実に低減させることが可能なタイヤを提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本発明は、次のような特徴を有している。本発明の第１の特徴に係る発明は、タイヤ周方向に延びる周方向主溝（周方向主溝３）と、前記周方向主溝に区画される陸部（陸部５）を有するタイヤであって、前記陸部の内部に設けられるとともに、一方の端部が前記周方向主溝に開口し、他方の端部が前記陸部の内部で終端して、共鳴器（例えば、ヘルムホルツ型共鳴器）を構成する共鳴溝部（共鳴溝部３０）と、前記陸部の踏面（踏面５１）に開口するとともに、前記陸部の内部において前記共鳴溝部に連通するサイプ部（サイプ部２０）とを有し、前記サイプ部は、所定の溝幅（溝幅Ｄ２１）によって形成される幅広サイプ部（幅広サイプ部２１）と、前記所定の溝幅よりも狭い溝幅（溝幅Ｄ２２）によって形成される幅狭サイプ部（幅狭サイプ部２２）とを有し、前記幅狭サイプ部は、前記共鳴溝部に隣接して設けられていることを要旨とする。

本発明によれば、タイヤ騒音をより効果的に低減することが可能なタイヤを提供することができる。

図１は、第１実施形態に係る空気入りタイヤ１のトレッド部２を示す一部拡大平面図である。 図２は、本実施形態に係る横溝１０の拡大斜視図である。 図３（ａ）は、本実施形態に係る横溝１０の延在方向に直交する方向（図１に示すＡ−Ａ線）に沿った横溝１０の断面図であり、図３（ｂ）は、本実施形態に係る横溝１０の延在方向に直交する方向（図１に示すＢ−Ｂ線）に沿った横溝１０の断面図である。 図４は、本実施形態に係る横溝１０の延在方向（図１に示すＣ−Ｃ線）に沿った横溝１０の断面図である。 図５は、変形例１に係る横溝１０の延在方向に直交する方向（図１に示すＡ−Ａ線）に沿った横溝１０の断面図である。 図６は、他の実施形態に係る横溝１０の延在方向（図１に示すＣ−Ｃ線）に沿った横溝１０の断面図である。 図７は、他の実施形態に係る横溝１０の延在方向（図１に示すＣ−Ｃ線）に沿った横溝１０の断面図である。 図８は、他の実施形態に係る横溝１０の延在方向（図１に示すＣ−Ｃ線）に沿った横溝１０の断面図である。

［第１実施形態］
次に、本発明の第１実施形態に係るタイヤについて、図面を参照しながら説明する。また、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

（１）空気入りタイヤの全体構成
図１は、第１実施形態に係る空気入りタイヤ１のトレッド部２を示す平面図である。図１に示すように、空気入りタイヤ１は、タイヤ周方向ＴＣに延びる周方向主溝３と、周方向主溝３に区画される陸部５を有する。

本実施形態では、周方向主溝３は、三本形成されている場合を例に挙げているが、周方向主溝３の数は、これに限定されるものではない。

陸部５は、周方向主溝３に区画されることによって、タイヤ周方向ＴＣに延びる。本実施形態では、陸部５は、四つ形成されている場合を例に挙げているが、陸部５の数は、これに限定されるものではない。

本実施形態に係る陸部５には、タイヤ周方向ＴＣに交差する方向に延びる横溝１０が形成されている。横溝１０は、陸部５において、タイヤ周方向ＴＣに所定間隔を空けながら複数形成されている。

横溝１０は、陸部５の踏面５１に開口するサイプ部２０と、陸部５の内部に設けられ、気柱管共鳴器として機能する共鳴溝部３０とを有する。なお、サイプ部２０と共鳴溝部３０との構成は、詳細を後述する。

（２）横溝の構成
次に、横溝１０の構成について詳細を説明する。具体的に、横溝１０が有するサイプ部２０と、共鳴溝部３０との構成について詳細を説明する。

図２は、本実施形態に係る横溝１０の拡大斜視図である。図３（ａ）は、本実施形態に係る横溝１０の延在方向に直交する方向（図１に示すＡ−Ａ線）に沿った横溝１０の断面図であり、図３（ｂ）は、本実施形態に係る横溝１０の延在方向に直交する方向（図１に示すＢ−Ｂ線）に沿った横溝１０の断面図である。図４は、本実施形態に係る横溝１０の延在方向（図１に示すＣ−Ｃ線）に沿った横溝１０の断面図である。

図２〜４に示すように、共鳴溝部３０は、陸部５の内部に設けられ、周方向主溝３に発生する音波の共鳴器を構成する。共鳴溝部３０の一方の端部が周方向主溝３に開口し、他方の端部が陸部５の内部で終端する。具体的に、共鳴溝部３０は、周方向主溝３に開口する通気路３１と、通気路３１に連通する共鳴室３２とを有する。

共鳴溝部３０において、通気路３１の溝幅Ｄ３１は、後述する幅広サイプ部２１の溝幅Ｄ２１よりも大きくなるように構成されている。また、共鳴溝部３０において、共鳴室３２の溝幅Ｄ３２は、通気路３１の溝幅Ｄ３１よりも大きくなるように構成されている。

共鳴溝部３０が、上述のように通気路３１と共鳴室３２とを有することによって、周方向主溝３に連通し、周方向主溝３に発生する音波のヘルムホルツ型共鳴器を構成する。かかる共鳴溝部３０は、周方向主溝３に発生する気柱管共鳴音を打ち消し、相殺して低減させることができる。

なお、音速（３５０ｍ／ｓ、気温２０℃）をＣ、通気路３１の開口面積をσ、通気路３１の長さをＬ、通気路３１の開口半径をｒ、共鳴室３２の容積をＶとすると、通気路３１と共鳴室３２とで形成されるヘルムホルツ型共鳴器の共鳴周波数ｆは、以下の式（１）で表される。

ｆ＝（σ／（Ｌ＋１．５ｒ）Ｖ）^１／２×Ｃ／２π ・・・ 式（１）

上記式（１）からも分かるように、通気路３１の開口面積σ、通気路３１の開口半径ｒ、又は、共鳴室３２の容積Ｖなどが変動すると、共鳴する周波数が変動する。例えば、共鳴する周波数ｆが変動すると、共鳴溝部３０が低減すべき気柱管共鳴音、すなわちタイヤ騒音が低減し難くなる。

サイプ部２０は、陸部５の踏面５１に開口する。サイプ部２０は、陸部５の内部において共鳴溝部３０に連通する。本実施形態において、サイプ部２０は、空気入りタイヤ１の陸部５が接地したときに、開口部分が閉じることが可能な溝幅をもつ。具体的に、サイプ部２０は、２．０ｍｍ以下の溝幅をもつものを示す。ただし、ＴＢＲタイヤといった大型のバスやトラックに用いられるタイヤにおいては、サイプの溝幅は、２．０ｍｍ以上であっても良い。

また、空気入りタイヤ１の陸部５が接地したときとは、正規リムにリム組みした空気入りタイヤ１に正規内圧を充填して、正規荷重を付加した状態で、空気入りタイヤ１の陸部５が接地したときを示す。

なお、「正規リム」とは、ＪＡＴＭＡ（日本自動車タイヤ協会）のＹｅａｒ Ｂｏｏｋ２００８年度版に定められた適用サイズにおける標準リムを指す。日本以外では、次の規格に記載されている適用サイズにおける標準リムを指す。

具体的に、規格は、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、”Ｔｈｅ Ｔｉｒｅ ａｎｄ Ｒｉｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ｉｎｃ．のＹｅａｒ Ｂｏｏｋ”であり、欧州では”Ｔｈｅ Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｔｙｒｅ ａｎｄ Ｒｉｍ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ ＯｒｇａｎｉｓａｔｉｏｎのＳｔａｎｄａｒｄｓ Ｍａｎｕａｌ”である。

「正規内圧」とは、ＪＡＴＭＡ（日本自動車タイヤ協会）のＹｅａｒ Ｂｏｏｋ２００８年度版のタイヤの測定方法で規定された空気圧である。日本以外では、「正規内圧」とは、上述の規格に記載されているタイヤ寸法測定時の空気圧に対応する空気圧である。

「正規荷重」とは、ＪＡＴＭＡ（日本自動車タイヤ協会）のＹｅａｒ Ｂｏｏｋ２００８年度版の単輪を適用した場合の最大負荷能力に相当する荷重である。日本以外では、「正規荷重」とは、上述の規格に記載されている適用サイズにおける単輪の最大荷重（最大負荷能力）のことである。

サイプ部２０は、所定の溝幅Ｄ２１によって形成される幅広サイプ部２１と、所定の溝幅Ｄ２１よりも狭い溝幅Ｄ２２によって形成される幅狭サイプ部２２とを有する。なお、本実施形態において、溝幅は、最大溝幅を示す。

また、幅広サイプ部２１の溝幅Ｄ２１は、０．４〜２．０ｍｍの範囲内であることが好ましい。

一方、幅狭サイプ部２２の溝幅Ｄ２２は、０．２〜０．８ｍｍの範囲内であることが好ましい。

本実施形態では、幅狭サイプ部２２は、共鳴溝部３０に隣接して設けられている。具体的に、幅狭サイプ部２２は、幅広サイプ部２１よりも共鳴溝部３０側に設けられている。

ここで、図３に示すように、本実施形態に係る共鳴溝部３０は、タイヤ径方向ＴＤにおいて、横溝１０の中間部分に設けられている。具体的に、共鳴溝部３０は、タイヤ径方向ＴＤにおいて、陸部５の踏面５１から離間しており、かつ、横溝１０の底面１０Ａから離間するように設けられている。

従って、図４に示すように、共鳴溝部３０の延在方向に沿った断面において、サイプ部２０は、共鳴溝部３０の周囲を囲むように設けられる。具体的に、サイプ部２０では、幅狭サイプ部２２が、共鳴溝部３０に隣接して、共鳴溝部３０の周囲を囲むように設けられる。

本実施形態では、図３（ａ）〜（ｂ）に示すように、共鳴溝部３０の延在方向に直交する方向に沿った断面において、共鳴溝部３０の溝壁の断面形状は、円弧形状である。具体的に、通気路３１の溝壁３１Ａの断面形状と共鳴室３２の溝壁３２Ａの断面形状は、円弧形状である。なお、本実施形態では、共鳴溝部３０の断面形状が円弧形状である場合を例に挙げて説明するが、矩形状であってもよい。

（３）作用及び効果
本発明の実施形態の作用及び効果について説明する。本発明の第１実施形態に係る空気入りタイヤ１は、陸部５に横溝１０が形成され、横溝１０は、サイプ部２０と、共鳴溝部３０とを有する。なお、共鳴溝部３０は、陸部５の内部に設けられ、共鳴器を構成する。また、サイプ部２０は、陸部５の踏面５１に開口するとともに、陸部５の内部において共鳴溝部３０に連通する。

サイプ部２０は、所定の溝幅Ｄ２１によって形成される幅広サイプ部２１と、所定の溝幅Ｄ２１よりも狭い溝幅Ｄ２２によって形成される幅狭サイプ部２２とを有し、幅狭サイプ部２２は、共鳴溝部３０に隣接して設けられている。

かかる空気入りタイヤ１によれば、共鳴溝部３０に隣接して幅狭サイプ部２２が設けられているため、空気入りタイヤ１の陸部５が接地してサイプ部２０が閉塞する際に、幅狭サイプ部２２が積極的に閉塞される。すなわち、陸部５が接地した際に、共鳴溝部３０の外縁が確実に密閉されるため、共鳴溝部３０の内部空間の体積変動を抑制できる。

これにより、幅狭サイプ部２２を有していない場合に比べて、共鳴溝部３０が、ヘルムホルツ型共鳴器としてより確実に機能できる。よって、かかる空気入りタイヤ１によれば、共鳴溝部３０によって低減すべき周波数帯のタイヤ騒音をより確実に低減することができる。

また、かかる空気入りタイヤ１によれば、陸部５が接地した際に、幅狭サイプ部２２が積極的に閉塞されるため、陸部５の剛性が高まる。これにより、陸部５が接地した際に、陸部５の踏面５１に開口するサイプ部２０（幅広サイプ部２１）の角部が捲れにくくなり、エッジ効果が高まるため、ウェット制動性能も向上する。

また、かかる空気入りタイヤ１によれば、共鳴溝部３０の延在方向に直交する方向に沿った断面において、共鳴溝部３０の溝壁の断面形状は、円弧形状である。これにより、かかる共鳴溝部３０の溝壁が、例えば、矩形状である場合に比べて、共鳴溝部３０の溝壁の非圧縮性及びせん断剛性を向上させることが可能になる。

具体的には、共鳴溝部３０では、通気路３１において３０％程度の体積の減少が抑制できるとともに、共鳴室３２において１０％程度の体積の減少が抑制できると考えられる。このように、かかる空気入りタイヤ１によれば、共鳴溝部３０によって低減すべき周波数帯のタイヤ騒音をより確実に低減することができる。

更に、共鳴溝部３０の溝壁の断面形状は、円弧形状であることによって、共鳴溝部３０の溝壁の非圧縮性及びせん断剛性を向上させることが可能になるため、共鳴溝部３０の体積を増加させても、陸部５が、剛性の低下によって、変形してしまうことを抑制できる。すなわち、陸部５が接地した際に、陸部５の変形に起因して、サイプ部２０（幅広サイプ部２１）のエッジ効果が低下してしまうことを抑制できるため、ウェット制動性能の低下も抑制できる。

［変形例］
次に、上述した第１実施形態の変形例について、第１実施形態との構成上の相違点に着目して説明する。

（変形例１）
図５は、変形例１に係る横溝１０の延在方向に直交する方向（図１に示すＡ−Ａ線）に沿った横溝１０の断面図である。本実施形態に係るサイプ部２０では、幅広サイプ部２１は、タイヤ径方向ＴＤに向かってジグザグ状に延びる。なお、本実施形態に係る幅広サイプ部２１は、３Ｄサイプであるとも言い換えることができる。

ここで、周方向主溝３のタイヤ幅方向ＴＷにおける間隔が狭く、陸部５のタイヤ幅方向ＴＷの間隔も狭い場合、陸部５の剛性は、低下しやすい。このような場合、陸部５に付与されるせん断力が大きいと、サイプ部２０において、幅広サイプ部２１の溝壁２１Ａ及び幅狭サイプ部２２の溝壁２２Ａにズレが発生して、密着し難くなる。つまり、かかる場合、サイプ部２０の溝壁のズレに起因して、共鳴溝部３０の内部空間の体積変動が大きくなる。

本実施形態に係るサイプ部２０では、幅広サイプ部２１は、タイヤ径方向ＴＤに向かってジグザグ状に延びるため、陸部５の接地時において、幅広サイプ部２１の両側の溝壁２１Ａが互いに噛み合う。これにより、サイプ部２０の溝壁のズレに起因して、共鳴溝部３０の内部空間の体積変動が大きくなることを抑制できる。

更に、幅広サイプ部２１の両側の溝壁２１Ａが互いに噛み合うことによって、陸部５の剛性も確保できる。すなわち、陸部５が接地した際に、陸部５の変形に起因して、サイプ部２０（幅広サイプ部２１）のエッジ効果が低下してしまうことを抑制できるため、ウェット制動性能の低下も抑制できる。

［比較評価］
次に、本発明の効果を更に明確にするために、以下の比較例及び実施例に係る空気入りタイヤを用いて行った比較評価について説明する。なお、本発明はこれらの例によって何ら限定されるものではない。

（１）評価方法
複数種類のタイヤを用いて、タイヤ騒音の低減性能（ノイズ低減性）とウェット制動性能とについて評価した。まず、比較例に係るタイヤと実施例に係るタイヤを準備した。

比較例１に係るタイヤは、陸部において、共鳴器として機能する共鳴溝部と、サイプ部と、を有していないタイヤを用いた。比較例２に係るタイヤは、陸部の外側（踏面に露出）に設けられる共鳴溝部を有し、サイプ部を有していないタイヤを用いた。比較例２に係るタイヤは、陸部の内部に設けられる共鳴溝部と、サイプ部と、を有するタイヤを用いた。なお、比較例２に係るタイヤは、サイプ部において、幅狭サイプ部を有していないタイヤである。

実施例１〜３に係るタイヤは、陸部の内部に設けられる共鳴溝部と、幅狭サイプ部を有するサイプ部と、を有するタイヤを用いた。なお、実施例１〜３に係るタイヤのそれぞれの詳細な構成を表１に示す。

また、タイヤ騒音の低減性能の評価は、比較例及び実施例に係るタイヤを車両に装着して路面上を走行させ、走行時の気柱間共鳴音（周波数８００Ｈｚ〜１２５０Ｈｚ程度の範囲）における音圧を測定して、それぞれの測定結果を比較した。

ウェット制動性能の評価は、比較例及び実施例に係るタイヤを車両に装着して湿潤路面上を所定速度で走行中にフルブレーキをかけて、完全静止までの制動距離を測定し、測定結果を比較した。

（２）評価結果
表１に、評価結果について示す。

表１に示すように、陸部の内部に設けられる共鳴溝部と、幅狭サイプ部を有するサイプ部と、を有する実施例１〜３に係るタイヤは、比較例１〜３に係るタイヤに比べて、ノイズ低減性能が向上することが証明された。すなわち、タイヤ騒音を低減させる効果を向上できることが証明された。特に、幅広サイプ部の断面形状がジグザグ状に形成される場合（すなわち、幅広サイプ部が３Ｄサイプである場合）、幅広サイプ部の密閉性がより高まるため、共鳴溝部における体積が確保されて、ノイズ低減性能が高まる。更に、この場合、陸部の剛性が確保されて、陸部の変形が抑制されるため、サイプ部のエッジ効果が向上して、ウェット制動性能も向上する。

［その他の実施形態］
上述したように、本発明の実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。

第１実施形態では、図４に示すように、サイプ部２０は、共鳴溝部３０の周囲を囲むように設けられていたが、これに限定されるものではない。例えば、図６に示すように、共鳴溝部３０が、横溝１０の溝底側に設けられている場合、サイプ部２０は、共鳴溝部３０のタイヤ径方向ＴＤ外側に設けられていてもよい。なお、この場合も、サイプ部２０では、幅狭サイプ部２２が、共鳴溝部３０に隣接して設けられている。

また、第１実施形態では、共鳴溝部３０は、通気路３１と共鳴室３２とをそれぞれ一つずつ有していたが、これに限定されるものではない。例えば、図７に示すように、共鳴溝部３０は、共鳴室３２の両側に、複数の通気路３１を有していてもよいし、図８に示すように、分離された複数の共鳴室３２と、複数の通気路３１とを有していてもよい。

このように、共鳴溝部３０の構成は、特に限定されない。更に、第１実施形態では、共鳴溝部３０は、陸部５の内部に形成されて、ヘルムホルツ型共鳴器として構成される場合を例に挙げて説明したが、共鳴溝部３０がサイプ部に連通する構成であれば、様々な共鳴器に適用可能である。例えば、共鳴溝部３０は、サイドブランチ型共鳴器として構成してもよい。

この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

１…空気入りタイヤ、２…トレッド部、３…周方向主溝、５…陸部、１０…横溝、２０…サイプ部、２１…幅広サイプ部、２２…幅狭サイプ部、３０…共鳴溝部、３１…通気路、３２…共鳴室

Claims (3)

1. タイヤ周方向に延びる周方向主溝と、前記周方向主溝に区画される陸部を有するタイヤであって、
   前記陸部の内部に設けられるとともに、一方の端部が前記周方向主溝に開口し、他方の端部が前記陸部の内部で終端して、前記周方向主溝に発生する音波の共鳴器を構成する共鳴溝部と、
   前記陸部の踏面に開口するとともに、前記陸部の内部において前記共鳴溝部に連通するサイプ部と
   を有し、
   前記サイプ部は、所定の溝幅によって形成される幅広サイプ部と、前記所定の溝幅よりも狭い溝幅によって形成される幅狭サイプ部とを有し、
   前記幅狭サイプ部は、前記共鳴溝部に隣接して設けられている
   ことを特徴とするタイヤ。
2. 前記共鳴溝部の延在方向に直交する方向に沿った断面において、
   前記共鳴溝部の溝壁の断面形状は、円弧形状である
   ことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ。
3. 前記幅広サイプは、タイヤ径方向に向かってジグザグ状に延びる
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載のタイヤ。
   

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