JP4311788B2

JP4311788B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP4311788B2
Application number: JP35961698A
Authority: JP
Inventors: 知栄子青木
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 1998-12-17
Filing date: 1998-12-17
Publication date: 2009-08-12
Anticipated expiration: 2018-12-17
Also published as: JP2000177320A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、騒音性能を向上しうる空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
一般にタイヤのトレッド面に形成されるトレッドパターンは、その模様構成単位であるピッチをタイヤ周方向に連続してくり返すことにより形成している。前記ピッチには、通常、溝が含まれる。従って、タイヤ転動の際、このピッチ中に溝内の空気の圧縮、開放及び路面とのインパクト音が前記ピッチ毎もしくはその複数次毎に周期的に生じ、そのパルス的振動によってパターンノイズを発生することが知られている。
【０００３】
このパターンノイズを軽減するため、従来、ピッチに、その周方向の長さを違えた複数種類のものを用い、かつこれらをランダムに並べてパターンノイズ自体を広い周波数帯域に分散させホワイトノイズ化するピッチバリエーション法等が広く採用されているが、未だ十分な効果を奏していないのが実状である。
【０００４】
本発明は、以上のような問題に鑑み案出なされたもので、ピッチバリエーション法を基本としつつも、さらにそのノイズ分散効果を高め不快なタイヤノイズを低減しうる空気入りタイヤを提供することを目的としている。
【０００５】
前記目的を達成するために本発明のうち請求項１記載の発明は、トレッド面に模様構成単位をなすＮ個のピッチをタイヤ周方向に配列したトレッドパターンを有する空気入りタイヤであって、タイヤ周方向に配列された前記ピッチの列を、各ピッチを単位パルスとしかつ１つのピッチを起点として前記配列の順にしかも各ピッチの周方向の長さであるピッチ長さを隔てたパルス列に置換するとともに、このパルス列を下記式（１）〜（３）でフーリエ変換して得られる１〜Ｋ次（Ｋ＝１〜２Ｎまでの自然数）の振幅Ｐ（Ｋ）のうち、１〜Ｎ次の各振幅Ｐ（Ｓ）が式（４）を充足し、かつ前記１〜Ｋ次の振幅Ｐ（Ｋ）は、下記式（５）を充足することを特徴としている。
【数４】

【数５】

ここで、
Ｎはピッチの総数
Ｘ（ｊ）はパルス列におけるｉ番目の単位パルスの位置
Ｌは、タイヤ周長変数
Ｋは１〜２Ｎまでの自然数
Ｓは１〜Ｎまでの自然数
【０００６】
また、前記１〜Ｋ次の振幅Ｐ（Ｋ）は、下記式（６）を充足することが望ましい。
【０００７】
【数６】
【０００８】
なお本明細書において、「ピッチ」とは、トレッド部のパターンにおいて前記の通り模様構成単位を形成するものであるが、例えばブロックパターンであれば１つのブロックとこのブロックのタイヤ周方向の一方で隣り合う１つの横溝とから構成され、またリブパターンであればタイヤ周方向に延びるジグザグ溝の谷−谷間又は山−山間の領域として構成され、さらにラグパターンであれば１つのラグ溝とこのラグ溝のタイヤ周方向の一方で隣り合う１つの陸部とでそれぞれ１つのピッチを構成する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
図１には、本実施形態の空気入りタイヤのトレッドパターンの展開図を示しており、図において、トレッド面２には、タイヤ周方向にのびる縦溝３と、この縦溝３と交わる向きにのびる横溝４とにより区分される複数のブロック５が形成されたものを例示している。そして、本例ではトレッドパターンの模様構成単位として、前記１つのブロック５と、このブロックのタイヤ周方向の一方の側に隣り合う１つの横溝４とが１つのピッチ７を構成しているものを例示している。
【００１０】
またこのようなピッチ７は、その周方向の長さであるピッチ長さＣＬの異なる複数種類、例えば５種類で構成されるとともに、トレッド面２にこれらのピッチを後述する要件を充足するように並べたピッチ列９を少なくとも１列、本例では５列有している。なお、本例ではタイヤ軸方向に隣り合う各ピッチ７は、いずれも同じものが採用されている。
【００１１】
前記ピッチ７の種類数は３〜１０、好ましくは生産性を考慮して３〜８程度、さらに好ましくは３〜５とするのが望ましい。またタイヤ１周でのピッチ７の総数Ｎは、少なすぎるとピッチバリエーション法による効果が相対的に低下し、逆に多すぎると偏摩耗を招きやすくなるため、例えば４５以上、好ましくは５０〜７０程度とするのが望ましい。
【００１２】
なお前記複数種類のピッチ７をそのピッチ長さの順に並べたとき、隣り合うピッチ間のピッチ長さの増加比が大きすぎると、剛性差が大となるため、偏摩耗をもたらす傾向があり、小さすぎると特定周波数に騒音が集中しかねない。かかる観点より前記隣接ピッチ間のピッチの長さの増加比は、１．０５〜１．４０、より好ましくは１．１０〜１．３０の範囲とするのが好ましい。
【００１３】
さらに前記のように、本発明のタイヤにおいては、タイヤ周方向に配列された前記ピッチ７の列を、図２に示すように、各ピッチ７を大きさが等しい単位パルスＵとしかつ１つのピッチ７を起点として前記ピッチ配列の順にしかも各ピッチ７の周方向の長さであるピッチ長さＣＬに相当する間隔を隔てたパルス列に置換している。また、このようなパルス列は、タイヤ１周に亘り作成される。
【００１４】
図２において縦軸はパルスの大きさを、また横軸は単位パルスＵの発生する間隔を夫々示している。ここで、単位パルスＵの発生間隔は、等間隔ではなく各ピッチ長さＣＬに応じたものとなり、本例ではこれをピッチ比ＰＬで代用する。「ピッチ比」とは、複数種類のピッチの中で基準となる一つの基準ピッチを定めかつこの基準ピッチの長さに対する各ピッチの長さの比で表される。前記基準ピッチは、好ましくは全種類のピッチを長さの順に並べたときの中間もしくはそれに近いピッチとするのが好ましい。
【００１５】
そして、本発明では、このパルス列を次の式（１）、（２）および（３）で定義されるフーリエ変換で得られる１〜Ｋ次（Ｋ＝１〜２Ｎまでの自然数）の振幅Ｐ（Ｋ）のうち、１〜Ｎ次の振幅Ｐ（Ｓ）（Ｓは１〜Ｎまでの自然数）が下記式（４）を充足することを特徴の一つとしている。
【００１６】
【数７】
【００１７】
このようなトレッドパターンのピッチ配列から求めたパルス列をフーリエ変換して得られる振幅は、タイヤの騒音を周波数分析したときのノイズエネルギーに、また次数はその周波数と相関があるため、これらの前記振幅Ｐ（Ｓ）を所定の値以下とすることにより、周波数分散化をより促進でき、不快なノイズエネルギーを効果的に低減して騒音性能を向上するものである。なお、Ｋ次を超える振幅値については、タイヤのノイズ特性を論じる際には殆ど影響を及ぼさないため、本実施形態では１〜Ｋ次の振幅を対象としている。
【００１８】
ここで、前記式（１）、（２）の「Ｌ」はタイヤ周長変数として定義され、タイヤ１周に亘り全てのピッチ７のピッチ比を総和したもので表される。また式（１）、（２の「Ｘ（ｊ）」とは、起点からｊ番目のピッチまでのパルス位置を示し、以下の如く起点からｊ番目までのピッチ比の和をもって表される。
Ｘ（１）＝ＰＬ（１）
Ｘ（２）＝ＰＬ（１）＋ＰＬ（２） …
Ｘ（ｊ）＝ＰＬ（１）＋ＰＬ（２）＋ … ＋ＰＬ（ｊ）
なおＰＬ（ｉ）（ｉは、１〜Ｎまでの自然数）は、起点からｉ番目に配列されているピッチのピッチ比の値を示すものとする。
【００１９】
また、一般にタイヤノイズの主要な音源となる一次成分は、フーリエ変換したときにピッチ数に相当する次数、すなわちＮ次の次数付近に発生することが多い。従って、フーリエ変換にて得られる振幅において、少なくともこのＮ次の振幅を小さくすることがホワイトノイズ化のために必要であるが、Ｎ次の近傍の次数に一次成分が現れることもあるため、少なくとも１〜Ｎ次までの各振幅Ｐ（Ｓ）を所定値以下に限定することにより、タイヤノイズの分散化を図り、騒音性能を向上しうる。
【００２０】
さらに、本実施形態では、前記パルス列を上記（１）〜（３）式でフーリエ変換して得られる１〜Ｎ次までの振幅Ｐ（Ｓ）を、「７５０×Ｎ^-1.1」の値以下に限定している。これは発明者らの種々の実験結果から得られたものである。すなわち、ピッチ数などを違えた多数のタイヤを試作し、これらの１〜Ｎ次の振幅値を計算するとともに、実車に装着してフィーリングノイズテストを行ったところ、１〜Ｎ次の各振幅値Ｐ（Ｓ）は、７５０×Ｎ^-1.1の値以下のものが良好なノイズ特性を示すことが分かった。
【００２１】
また下記式（５）に示すように、前記パルス列からフーリエ変換により算出される１〜Ｋ次（Ｋは１〜２Ｎまでの自然数）までの広い範囲に亘る前記振幅Ｐ（Ｋ）を、この「７５０×Ｎ^-1.1」の値以下とすることにより、周波数の分散効果を高め、より一層不快なノイズエネルギーを効果的に低減する。
【００２２】
【数８】
【００２３】
また、従来のピッチバリエーション法では、一般的に周波数の分散の散らばり方に主な規則性がないため、周波数を分散したときでも例えばテレビ、ラジオのノイズのように生理的に不快な合成音が形成されてしまうことがある。
【００２４】
一般に、人間の「聴覚特性」は、２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚまでが一般的な可聴範囲とされているが、この範囲の音であるからといって必ずしも均一な感度で聴取されるわけではない。特に５００Ｈｚ〜５ｋＨｚ、とりわけ３ｋＨｚ〜４ｋＨｚ付近が人間に敏感に聴取される周波数帯とされており、それよりも高周波数側や低周波数側の音に対しては鈍感な聴覚特性を示すことが分かっている。従って、ピッチバリエーション法により周波数が分散されているとは言え、上述の敏感な周波数帯域の音のエネルギーが高いと、乗員に生理的な不快感を与える虞がある。
【００２５】
発明者らの実験の結果、このような不快感を減じるためには、敏感な周波数帯域のノイズエネルギーを低減してやればよく、そのためにはタイヤノイズの周波数分散の散らばり方に、振幅が段階的に減少する規則性を与えることが好ましいこと等を知見した。
【００２６】
本実施形態では、このようにタイヤノイズの周波数分布の散らばり方において、振幅の段階的な減少変化という規則性を与えるために、前記パルス列をフーリエ変換して得られる１〜Ｋ次（Ｋは１〜２Ｎまでの自然数）までの振幅Ｐ（Ｋ）を、下記式（６）に示す如く、（７５０×Ｎ^-0.1）／Ｋの値以下としている。図３〜７などに、Ｐ＝（７５０×Ｎ^-0.1）／Ｋの曲線を鎖線にて示している。
【００２７】
【数９】
【００２８】
このように、１〜Ｋ次の振幅Ｐ（Ｋ）が式（６）をも充足することにより、周波数の分散が段階的に減少する規則性を有するため、人間の聴覚特性から見て生理的に不快なノイズエネルギーを効果的に低減しうる点で特に望ましいものとなる。
【００２９】
このようなピッチ配列は、例えば任意のピッチ配列順序を設定して、この配列からパルス列を求めてフーリエ変換し、前記の式（４）〜（６）を充足するか否かを確かめても良いし、例えば前記式（６）を満たす振幅波形を離散値化した配列を求めてこれを逆フーリエ変換して配列順序を決定することもできる。
【００３０】
また以上の実施形態では、ブロックパターンをなすトレッドパターンを例示したが、これ以外にもリブパターン、ラグパターン、およびこれらの２以上を組み合わせた複合パターンなど種々のトレッドパターンに適用しうる。
【００３１】
【実施例】
タイヤサイズが１９５／５５Ｒ１５であり、かつ図１に示すブロックパターンを基調として表１の仕様に基づきピッチ配列した供試タイヤを試作するとともに、該タイヤの騒音性能を実車走行テストにより比較した。
【００３２】
ピッチは以下に示すＡ〜Ｅの５種類とし、ピッチの総数Ｎは５８とした。
Ａピッチ長さ：２４．４mm、ピッチ比：０．７５０
Ｂピッチ長さ：２８．４mm、ピッチ比：０．８７５
Ｃピッチ長さ：３２．５mm、ピッチ比：１．００（基準）
Ｄピッチ長さ：３６．６mm、ピッチ比：１．１２５
Ｅピッチ長さ：４０．６mm、ピッチ比：１．２５
なお「ピッチ比」は、各ピッチのピッチ長さを、ピッチＣのピッチ長さを１とした比率で示したものである。
【００３３】
又前記騒音性能は、タイヤ内圧（２２６ｋＰａ）、リム（１５×６ＪＪ）、走行路面（アスファルト）、走行車両（乗用車：１６００ｃｃ：ＦＦ、車重１．３トン）、速度６０ｋｍ／Ｈの条件下で走行した時の車内騒音をドライバーによるフィーリングによって５点評価したものであって、点数が大なほど優れている。なおテスト結果とピッチ配列順序を表１に示す。さらに、各供試タイヤのトレッドパターンから前記フーリエ変換により求めた次数Ｋと振幅Ｐとの関係を示すグラフを図３〜７に示す。
【００３４】
【表１】
【００３５】
従来例１、従来例２では、いずれも振幅Ｐ（Ｓ）、すなわち、１〜５８（Ｎ）次までに、７５０×Ｎ^-1.1を超える振幅が存在しているため、ノイズフィーリングの大幅な向上は見られない。実施例１〜３では、いずれも１〜５８（Ｎ）次までに、７５０×Ｎ^-1.1を超える振幅が存在していないため、良好な周波数分散、特に５８次数付近の周波数分散化によりノイズフィーリングが向上していることが確認できる。特に実施例３では、１〜１１６（Ｋ）次までの振幅Ｐ（Ｋ）が、前記式（６）をも充足しているため、一定の規則性を有して分散化されているため、非常に優れたノイズフィーリングテスト結果が得られていることが確認できた。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１又は２記載の発明では、タイヤノイズの一次成分において周波数の分散化が向上し騒音特性を大幅に向上しうる。また請求項３記載の発明では、タイヤノイズの周波数分布が、段階的に変化するという規則性を持った散らばりとなるため、人間の聴覚特性に適したホワイトノイズ化が図られ、騒音の不快感をより一層低減しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を説明するトレッドパターンの展開図である。
【図２】パルス列を例示する線図である。
【図３】実施例１のフーリエ変換により得られた次数と次数との関係を示すグラフである。
【図４】実施例２のフーリエ変換により得られた次数と次数との関係を示すグラフである。
【図５】実施例３のフーリエ変換により得られた次数と次数との関係を示すグラフである。
【図６】従来例１のフーリエ変換により得られた次数と次数との関係を示すグラフである。
【図７】従来例２のフーリエ変換により得られた次数と次数との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
２トレッド面
３縦溝
４横溝
５ブロック
Ｂブロック
７ピッチ
ＣＬピッチ長さ

Claims

トレッド面に模様構成単位をなすＮ個のピッチをタイヤ周方向に配列したトレッドパターンを有する空気入りタイヤであって、
タイヤ周方向に配列された前記ピッチの列を、各ピッチを単位パルスとしかつ１つのピッチを起点として前記配列の順にしかも各ピッチの周方向の長さであるピッチ長さを隔てたパルス列に置換するとともに、
このパルス列を下記式（１）〜（３）でフーリエ変換して得られる１〜Ｋ次（Ｋ＝１〜２Ｎまでの自然数）の振幅Ｐ（Ｋ）のうち、
１〜Ｎ次の各振幅Ｐ（Ｓ）が式（４）を充足し、
かつ、前記１〜Ｋ次の振幅Ｐ（Ｋ）は、下記式（５）を充足することを特徴とする空気入りタイヤ。

ここで、
Ｎはピッチの総数
Ｘ（ｊ）はパルス列におけるｉ番目の単位パルスの位置
Ｌは、タイヤ周長変数
Ｋは１〜２Ｎまでの自然数
Ｓは１〜Ｎまでの自然数
前記１〜Ｋ次の振幅Ｐ（Ｋ）は、下記式（６）を充足することを特徴とする請求項１記載の空気入りタイヤ。