JP4463559B2 - トレッドパターンおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、乗用車タイヤに取付けることを意図したトレッドに関し、より詳しくは、走行ノイズを大幅に低減できるトレッドパターンを備えたトレッドに関する。また本発明は、走行ノイズを低減できるトレッドパターンを形成する方法に関する。

トレッドパターンを備えたトレッドが設けられたタイヤの走行ノイズを低減するため、広い周波数範囲に亘ってできる限り均一に音響エネルギを分散させるべく、スケールレシオ（scale ratio）を除き１つの同じ基本モチーフから得られる連続モチーフを、トレッドの長手方向に順序正しく配置することは知られている。

また、例えば特許文献１から、各々が複数の反復モチーフで形成されかつ並んで配置された少なくとも２つの環状分布からなるトレッドパターンを構成することは知られており、このトレッドの１／２に配置された環状分布のモチーフ数は、同じトレッドの他の１／２に配置された他の環状分布のモチーフ数の５〜５０％である。

一般に、車両に乗っている人（以下、乗客という）が走行中に受ける主観的感覚は改善できるが、幾つかの場合の最近のトレッドパターンの構造的技術は、車両内部ノイズに関して得られるクオリティは比較的低いものである。従って、タイヤのトレッドパターン、特に乗用車タイヤのトレッドパターンの構造の最適化のための補完的規則を決定する必要があった。

また、特許文献２および３には、複数の分布からなるトレッドパターンが提案されているが、これらのトレッドパターンには、該トレッドパターンの性能を最適化できる異なる分析のための正確な構造的規則が定められていない。

欧州特許ＥＰ １１４ ５９４号明細書 欧州特許ＥＰ ５２４ ５６８号明細書 米国特許第２，８０８，８６７号明細書

上記本発明は、車両内の音響的不快感を低減させることを目的とする少なくとも２つの異なる分布をもつタイヤのトレッドパターンを構成する方法を提供する。

本発明によれば、幅Ｌのタイヤトレッドが複数のモチーフ群で形成されたトレッドパターンを有し、これらのモチーフ群は、トレッドの横方向に、異なる指標（ｉ）、（ｊ）および平均幅Ｌｉ、Ｌｊを有する少なくとも２に等しい分布数Ｍのモチーフ群の環状分布を形成し、これらの幅Ｌｉ、Ｌｊの合計はトレッドの幅Ｌの少なくとも８０％に等しく、モチーフ群の各環状分布は複数のモチーフ群の連続により形成されており、各モチーフ群は１つの同じ基本モチーフ群から得られ、ここで対象とする前記モチーフ群の少なくとも２つは異なる長手方向長さを有し、最小モチーフ群の長手方向長さと最大モチーフ群の長さとの比Ｒｉは、厳密に１より小さい。本発明のトレッドは、それぞれＮｉおよびＮｊ個（Ｎｉ＜Ｎｊ）のモチーフを有する少なくとも２つの分布（１０、２０）について下記関係すなわち、
０．２０≦Ｔ_ij≦０．５０
０．６０≦Ｒ_pg≦０．６６
が満たされ、
ここで、２つずつとった対象とする前記２つの分布の「オーバーラップ量」を表すＴｉｊは、次式すなわち、

により計算され、
ここで、Ｍ個の全ての分布間の「評価全ピッチ比（estimated overall pitch ratio）」を表すＲ_pgは、次式すなわち、

により求められる。

単一分布（Ｍ＝１）の場合には、評価全ピッチ比はピッチ比に等しくなる。

本発明によるトレッドは、環状分布間の過度の相互作用から生じることがある音響放射スペクトルの出現を防止することができる。また本発明のトレッドは、分布間の不充分な相互作用から生じる音響エネルギの隔絶パケットの出現を防止することもできる。

オーバーラップ量Ｔｉｊは０．５より大きいので、他より大きいエネルギの周波数ゾーンが音響放射スペクトル中に存在することに留意されたい。この周波数ゾーンは、ヒューというノイズ（whining noise）またはビートノイズ（beating noise）に関係する不快感を車両の乗客にもたらす。

オーバーラップ量Ｔｉｊが０．２０以下であるときは、隔絶されたパケットにより音響エネルギが周波数スペクトル内で分散され、またこれらの条件下では、タイヤにより引起こされたノイズはもはや乗客隔室の音響環境内に入ることはなく、ビートノイズは車両に生じる。

評価全ピッチ比Ｒ_pgに提案されている値のこの範囲は、車両のフィルタ効果が最小となる範囲に一致する低周波数に音響エネルギが存在しないように防止できる。またこの範囲は、タイヤの修正作動を保証するため、トレッドパターンの剛性に過大な差が生じないように防止できる。

好ましくは、トレッドのトレッドパターンがモチーフ群の２つのみの環状分布からなるときは、相互作用効果は、オーバーラップ量Ｔｉｊが０．３０〜０．４２の間にあり、同時に０．６〜０．６６の全ピッチ比を維持する場合に最適となる。

トレッドのトレッドパターンが２つ以上の環状分布からなるときは、最大数のモチーフ群を有する分布および最小数のモチーフ群を有する分布は、０．２０〜０．３８のオーバーラップ量と、０．６〜０．６６の評価全ピッチ比Ｒ_pgとを有することが有利である。
分布数の如何にかかわらず、各分布の比Ｒｉは次の関係すなわち、
０．５≦Ｒｉ≦０．８
を満たすのが有利である。

分布の比Ｒｉの値が０．８より大きい場合には、前記分布の音響エネルギは限定された周波数に亘って分散され、ヒューという音が出る形式（whining type）の乗客隔室内に不快感が生じる。

比Ｒｉの値が０．５より小さい場合には、分布同士の間に満足できるバランスを見出すことは非常に困難である。

好ましくは、異なる環状分布は、０．１５〜０．４５の溝比（すなわちトレッドの全表面から真の接触表面を減じたものと、トレッドの全表面との比）を有する。

好ましくは、１つの同じトレッドの環状分布の溝比同士の差は大きくても０．１０である。この条件は、性能の平衡の調整を困難にする環状分布間の非対称性を制限できる。また、この条件により、全体としては不充分であっても、トレッドパターンの全体的ノイズへの各環状分布の寄与の相対クオリティを保証でき、これは、タイヤのノイズが乗客隔室の音響環境内に良好に溶け込むことを可能にする。

本発明はまた、幅Ｌのトレッドが設けられかつ該トレッドのトレッドパターン分布の相互作用の効果の最適化により複数のトレッドパターンモチーフで形成されたトレッドパターンを備えたタイヤの走行ノイズを低減する方法を提供する。本発明による方法は、２つの分布で形成されたトレッドパターンについて下記段階回転すなわち、
Ａ）異なる平均長さの少なくとも２つのモチーフ群から第一環状分布を創成／形成する段階を有し、該第一環状分布はＮｉ個の群からなり、長手方向の最短長さと最長長さとの比はＲｉに等しく、
Ｂ）異なる平均長さの少なくとも２つのモチーフ群から第二環状分布を創成する段階を有し、長手方向の最短長さと最長長さとの比はＲｊに等しく、
Ｃ）次式すなわち、

および

を用いて、値Ｎｉ、Ｒｉ、Ｎｊ、Ｒｊからオーバーラップ量Ｔｉｊおよび評価全ピッチ比Ｒ_pgを計算する段階と、
Ｄ）Ｔｉｊの計算値と０．２０〜０．５０の間の所望値とを比較し、かつＲ_pgの計算値と０．６０〜０．６６の間の所望値とを比較する段階と、
Ｅ）Ｔｉｊのこの計算値が０．２０〜０．５０の間にない場合、またはＲ_pgの計算値が０．６０〜０．６６の間にない場合には、下記関係すなわち、
０．２０≦Ｔｉｊ≦０．５０および０．６０≦Ｒ_pg≦０．６６
が満たされるまで、値Ｎｉ、Ｒｉ、Ｎｊ、Ｒｊの値から少なくとも１つの値を修正して段階Ｃ）およびＤ）を再開する段階とを更に有している。

タイヤの走行ノイズを低減させるこの方法は、このタイヤの走行性能の平衡を調節する自由度を解放するので特に有利である。

もちろんこの方法は、例えば前記環状分布のモチーフ数をほぼ２つずつ増大することにより２つ以上の分布の処理に適用できる。これらの分布のオーバーラップ量は、効果的には０．２０〜０．５０の間、好ましくは０．３０〜０．４２の間であり、また、評価全ピッチ比Ｒ_pgは０．６〜０．６６の間である。

分布が、それぞれのモチーフ数Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３が増大していく順序（Ｎ２がＮ１より大きく、Ｎ３がＮ２より大きい順序）で配置される場合、本発明による方法を適用する他の態様は次のパラメータすなわち、モチーフ群の数、およびモチーフ（Ｎ１、Ｎ２）および（Ｎ２、Ｎ３）の数に等しい全ての分布対について最大群に対する最小群の比を、これらの各対のオーバーラップ量が０．２０〜０．５０の間、好ましくは０．３０〜０．４２の間にあるように決定することからなる。この場合、評価全ピッチ比を０．６〜０．６６とすることも必要である。

本発明の他の特徴および長所は、本発明によるタイヤのトレッドパターンを非制限的態様で示す添付図面を参照して述べる以下の説明から明らかになるであろう。

図１は、本発明によるトレッド１のトレッドパターンの表面の長手方向の一部を示す図面である。実線で示す輪郭は、新しいときのトレッドの接触表面上のレリーフ２、３、４、５、６、７のモチーフの境界を示すものである。

このトレッドパターンは２つの環状分布で形成されており、各環状分布は、レリーフ１１、１２、１３、１４の複数のモチーフ群で形成されている。

第一環状分布１０は、トレッド１の幅Ｌの１／２に実質的に等しい軸線方向幅Ｌ１を占めている。この第一環状分布１０はレリーフ１１、１２のＮ１個（この場合、５５個に等しい）のモチーフ群からなり、該モチーフは、横方向すなわち軸線方向溝９と、長手方向溝８とにより形成されている。第一分布１０は、４３．５４５ｍｍに等しい最大長さＲ１Ｍの群１２と、３０．９１７ｍｍに等しい最小長さＲ１ｍの群１１とからなる（これにより、ピッチ比Ｒ１＝Ｒ１ｍ／Ｒ１Ｍ＝０．７１が得られる）。３６．１６ｍｍに等しい中間長さのモチーフの群も設けられている。ここで、第一分布１０の溝比（この比は、全表面に対する、路面に接触しないトレッドの表面の比に等しい）は、モチーフの各群について２９％に等しい。

第二環状分布２０は、トレッドの幅Ｌの１／２に実質的に等しい軸線方向幅Ｌ２を占める。この第二環状分布２０はレリーフ２１、２２のＮ２個（この場合、７５個に等しい）のモチーフ群からなり、該モチーフは、横方向すなわち軸線方向溝９と、長手方向溝８とにより形成されている。第二分布２０は、３０．７９７ｍｍに等しい最大長さＲ２Ｍの群２２と、２３．０９８ｍｍに等しい最小長さＲ２ｍの群２１とからなる（これにより、ピッチ比Ｒ２＝Ｒ２ｍ／Ｒ２Ｍ＝０．７５が得られる）。２６．３９８ｍｍに等しい中間長さのモチーフ群も設けられている。ここで、第二分布２０の溝比（この比は、全表面に対する、路面に接触しないトレッドの表面の比に等しい）は、各モチーフ群について３９％に等しい。

２つの環状分布１０、２０について選択された値を考慮すると、このトレッドパターンは０．３５に等しいオーバーラップ量Ｔｉｊおよび０．６２５に等しい評価全ピッチ比Ｒ_pgを有する。

このような形状では、図２から分るように、音響放射スペクトルでの音響エネルギの理論的分布が比較的均一である。横座標に高調波階数（harmonic rank）を表しかつ縦座標に放射エネルギの相対振幅を表すグラフを示すこの図２には、図１に示したトレッドパターンの各環状分布について、理論的エネルギ分布がプロットされている（実線で示す分布Ｄ１０は第一環状分布１０に対応し、破線で示す分布Ｄ２０は第二環状分布２０に対応する）。

最小溝比をもつ分布はエネルギの全分布に対する寄与が最小であること、および音響放射スペクトルのエネルギの高調波分布を確保するには、環状分布間の溝比の差を１０％以下にする（これにより、タイヤノイズが乗用車の隔室の音響環境内により良く溶け込む）のが好ましいことが更に注目された。本発明によるトレッドパターンが設けられたタイヤが装着された車両の乾燥路面上での良好な挙動を確保するには、第一分布を車両に対して外側に配置するのが有利である。

図３は、スポーツセクタからの２２５／４０ Ｒ １８の寸法をもつ３つのタイヤＰ１、Ｐ２およびＰ３の音響出力の測定結果を示すものである。
・タイヤＰ１には本発明によるトレッドが設けられている。このタイヤのトレッドパターンは図１に示されている（このスペクトルは、参照番号１で示す太い実線で示されている）。
・タイヤＰ２には、２つの環状分布（１つは、１０．８に等しいピッチ比をもつ４５個のモチーフ群からなり、他は０．８１のピッチ比をもつ６８個のモチーフ群からなる）を有するトレッドパターンが設けられている。この場合、オーバーラップ量Ｔ_ijは０．０２に等しく、評価全ピッチ比Ｒ_pgは０．６５５に等しい（このスペクトルは、参照番号２で示す細い線で示されている）。
・タイヤＰ３は慣用タイヤに相当し、かつ７２個のモチーフ群および０．７１のピッチ比を有する単分布トレッドパターンが設けられている。このトレッドパターンのレリーフのモチーフ分布は、当業者に知られたイントロダクションと呼ばれる方法に従って音響エネルギを大幅に低減させるように最適化されている。Ｎ₁＝Ｎ₂およびＲ₁＝Ｒ₂であるとすると、このトレッドパターンは、１に等しいオーバーラップ量と、ピッチ比すなわち０．７１に等しい評価全ピッチ比とを有する（このスペクトルは、参照番号３で示す破線で示されている）。

これらの３つのタイヤは、次の条件すなわち、荷重：４１２ｄａＮ、圧力：２．５バール、速度：８０ｋｍ／ｈで、半無響室内で測定された。

本発明によるトレッドパターンをもつタイヤＰ１のスペクトルは、他の２つのタイヤＰ２およびＰ３のスペクトルのレベルより非常に低い位置にあることが理解されよう。

また、タイヤＰ１のスペクトルは、エネルギが４つの別個のパケットすなわち５０Ｈｚ以下の高調波の第一パケット、約７５Ｈｚの高調波の第二パケット、約１００Ｈｚの高調波の第三パケット、および約１３０Ｈｚの高調波の第四パケットに分布されるタイヤＰ２のスペクトルとは異なり、音響エネルギのパケットの出現または隔絶されたパケットのいずれをも呈しない。

本発明は上記単一例に限定されるものではなく、当業者ならば上記例に種々の変更をなし得ることはもちろんである。

本発明に従って構成された新規なトレッドパターンの表面を示す図面である。 図１のトレッドパターンの各環状分布の音響エネルギの理論的分布を示す図面である。 ３つの異なるトレッドパターン（これらの１つは図１に示した本発明によるトレッドパターンである）について測定した音響放射スペクトルを示す図面である。

符号の説明

１ トレッド
２、３、４、５、６、７、１１、１２、２１、２２ レリーフ
８ 長手方向溝
９ 軸線方向溝
１０ 第一環状分布
２０ 第二環状分布

Claims (8)

1. 少なくとも２に等しい異なる分布（１０、２０）の数Ｍで横方向に配置されたモチーフ（１１、１２、２１、２２）の群で形成されたトレッドパターンを有し、前記分布は平均幅Ｌｉ、Ｌｊを有し、該幅Ｌｉ、Ｌｊの合計はトレッドの幅Ｌの少なくとも８０％に等しく、モチーフ群の各分布は複数の群の連続により形成されており、各群は１つの同じ基本モチーフ群から得られ、ここで対象とする前記モチーフ群の少なくとも２つは異なる長手方向長さを有し、最小モチーフ群の長手方向長さと最大モチーフ群の長さとの比Ｒｉは、厳密に１より小さい構成の幅Ｌのタイヤトレッド（１）において、それぞれＮｉおよびＮｊ個（Ｎｉ＜Ｎｊ）のモチーフを有する少なくとも２つの分布（１０、２０）について下記関係すなわち、
   ０．２０≦Ｔ_ij≦０．５０
   ０．６０≦Ｒ_pg≦０．６６
   が満たされ、
   ここで、前記２つの分布のオーバーラップ量を表すＴｉｊは、次式すなわち、
   

   

   により計算され、
   ここで、Ｍ個の全ての分布間の「評価全ピッチ比（estimated overall pitch ratio）」を表すＲ_pgは、次式すなわち、
   

   

   により求められることを特徴とするタイヤトレッド。
2. 最大数のモチーフ群を有する分布および最小数のモチーフ群を有する分布は、少なくとも０．２０および多くても０．５０のオーバーラップ量と、少なくとも０．６および多くても０．６６の評価全ピッチ比Ｒ_pgとを有することを特徴とする請求項１記載のトレッド。
3. 前記数Ｍは２つの分布に等しく、かつ下記関係すなわち、
   ０．３０≦Ｔ₁₂≦０．４２
   が満たされることを特徴とする請求項１記載のトレッド。
4. ２より大きい分布数Ｍを有し、最大数のモチーフ群を有する分布および最小数のモチーフ群を有する分布は、０．６〜０．６３の間の評価全ピッチ比で、少なくとも０．２０に等しくかつ多くても０．３８に等しいオーバーラップ量を有することを特徴とする請求項１記載のトレッド。
5. 前記分布のモチーフ数をほぼ２つずつ増大した全ての分布は、下記関係すなわち、
   ０．３０≦Ｔ_ij≦０．４２および０．６０≦Ｒ_pg≦０．６６
   を満たすことを特徴とする請求項１記載のトレッド。
6. 各モチーフ群は、この群の全表面に対する溝の表面の比として定義される、０（ゼロ）以外の溝比を有し、各分布の溝比間の差は大きくても０．１０に等しいことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のトレッド。
7. 各分布の比Ｒｉは次式すなわち、
   ０．５≦Ｒｉ≦０．８
   で表されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載のトレッド。
8. 複数のトレッドパターンモチーフで形成されたトレッドパターンを有するトレッドが設けられたタイヤの走行ノイズを最適化しおよび低減させる方法において、
   Ａ）異なる長さの少なくとも２つのモチーフ群から第一分布を形成する段階を有し、該第一分布はＮｉ個の群からなり、長手方向の最短長さと最長長さとの比はＲｉに等しく、 Ｂ）異なる長さの少なくとも２つのモチーフ群から第二環状分布を創成する段階を有し、長手方向の最短長さと最長長さとの比はＲｊに等しく、
   Ｃ）次式すなわち、
   

   

   および
   

   

   を用いて、値Ｎｉ、Ｒｉ、Ｎｊ、Ｒｊからオーバーラップ量Ｔｉｊおよび評価全ピッチ比Ｒ_pgを計算する段階と、
   Ｄ）Ｔｉｊの計算値と０．２０〜０．５０の間の所望値とを比較し、かつＲ_pgの計算値と０．６０〜０．６６の間の所望値とを比較する段階と、
   Ｅ）Ｔｉｊのこの計算値が０．２０〜０．５０の間にない場合、またはかつＲ_pgの計算値が０．６０〜０．６６の間にない場合には、下記関係すなわち、
   ０．２０≦Ｔｉｊ≦０．５０および０．６０≦Ｒ_pg≦０．６６
   が満たされるまで、値Ｎｉ、Ｒｉ、Ｎｊ、Ｒｊの値から少なくとも１つの値を修正して段階Ｃ）およびＤ）を再開する段階とを更に有することを特徴とする方法。

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