JP4641333B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は空気入りタイヤに係り、特に、加速走行時にタイヤから発生する通過騒音を低減し、耐偏摩耗性の向上を図った空気入りタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ブロックパターンのタイヤは、リブパターンのタイヤに比較して騒音が大きいのが一般的である。
【０００３】
近年、タイヤの低騒音化が強く要求されており、特に加速走行時における通過騒音の低減が強く求められている。
【０００４】
また、その一方で、耐偏摩耗性に優れたブロックパターンも要望されている。
【０００５】
従来この種の要望がなされる空気入りタイヤに関しては、ブロック剛性を高めることにより、加速時通過騒音の低減および耐偏摩耗性の改良を実現してきた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ブロック剛性を高めるには、ラグ溝体積を小さくしなければならないため、排水性能が低下してしまうという問題があった。
【０００７】
そこで本発明の目的は、ラグ溝体積を小さくすることなく、高排水性を維持しつつ、加速走行時の通過騒音を低減するとともに、耐偏摩耗性に優れた空気入りタイヤを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
従来より、加速負荷が生じた場合のタイヤ騒音は、接地面内におけるスティックスリップによりブロックが励振され、高周波（１．２ｋHz〜）のレベルが高くなることがわかっている。
【０００９】
したがって、ブロックのすべりを抑制することが低騒音化につながる。
【００１０】
一般的に、空気入りタイヤにおいては、接地面内におけるブロックのタイヤ周方向せん断変形が接地面離脱時に開放されることがすべりを引き起こすと知れている。
【００１１】
発明者が種々の実験検討を重ねた結果、ブロックの周方向変形を抑制することですべり抑制を実現し、これにより加速時タイヤ騒音を低減し、かつ偏摩耗の抑制が可能となることを見出した。
【００１２】
以下に発明に至る過程を説明する。
【００１３】
従来、加速時においては、ブロックが路面に接地すると、ブロックは全体的に踏面側がタイヤ回転方向とは反対方向（遅れる方向）に倒れるように周方向変形するとされていた。
【００１４】
しかしながら、発明者が加速時のブロックのすべり挙動に関して種々検討したところ、図８（Ａ），（Ｂ）に示すように、ブロック１００が路面に接地した際、ブロック踏込側端の先に接地した部位を着力点１０２として、ブロック１００がタイヤ回転方向（矢印Ｓ方向）とほぼ同じ方向に回転（矢印Ｇ）し、ブロック１００全体としては周方向変形が抑制されることが判明した。
【００１５】
また、ブロック１００の回転角が大きいほど、周方向変形が抑制されることとなり、離脱時のすべりを抑制しうることが確認された。
【００１６】
そこで、本発明では、この回転変形を大きくするため、ブロックの形状等を最適化し駆動力・横力を効果的に利用することを試みた。
【００１７】
請求項１に記載の発明は、上記事実に鑑みてなされたものであって、トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアの周りで折り返されるカーカスと、前記カーカスのタイヤ半径方向外側に配され、コードをタイヤ赤道面に対して小角度で傾けて配列した少なくとも２枚のベルトプライを前記コードが互いに交差する向きに重ね合わせたベルト層と、前記トレッド部に設けられ、複数の周方向溝とラグ溝とによって区画される複数のブロックと、を備えた空気入りタイヤであって、前記トレッド部において、一方のタイヤ幅方向最外側の前記周方向溝の溝中心と他方のタイヤ幅方向最外側の前記周方向溝の溝中心との間を中央区域、前記中央区域のタイヤ幅方向の外側を両端区域としたときに、前記中央区域はトレッド部をタイヤ赤道面を挟んでタイヤ幅方向に夫々トレッド幅の０．２〜０．３５倍まで占めると共に、ラグ溝をタイヤ赤道面上の点を中心とする略点対称位置に配置した非方向性流れパターンを形成し、前記中央区域に配置される前記ブロックのタイヤ回転方向側の踏込側面は、タイヤ半径方向最外側に配された最外ベルトプライのコードとはタイヤ赤道面に対して逆方向に傾斜し、前記踏込側面とタイヤ軸方向線となす角度をθ、タイヤ転動の際の前記ブロックが踏み込む側の接地面輪郭線とタイヤ軸方向線とのなす最大の角度をαとしたときに、前記中央区域に配置される前記ブロックにおいてはθ＞αを満たし、前記両端区域の前記ラグ溝はタイヤ軸方向線と平行である、ことを特徴としている。
【００１８】
次に、請求項１に記載の空気入りタイヤの作用を説明する。
【００１９】
交差ベルト層を有するタイヤが路面上を転動した際、接地してベルト層がフラット化することにより、接地面内には最外ベルトプライのコードに起因するプライステア（横力）が働く。
【００２０】
また、タイヤ赤道面に対して、トレッド部の中央区域においては非対称性の力が大きく、両端区域においてはほとんど非対称性がないことがわかっている。
【００２１】
まず、トレッド部の中央区域を考えると、接地時の入力方向は周方向の力が大きく、横力が働くことで、赤道に対して非対称な力が生じている。
【００２２】
この力を有効に利用するためには、まずラグ溝を軸方向線に対して傾けることで、ブロックの踏込側壁と接地面とのなす角を大きくとり、着力点とブロック中心の距離を大きくすることが挙げられる。
【００２３】
さらに、横力の影響を考慮すると、ラグ溝を最外ベルトプライのコードと逆方向に傾斜させ、タイヤ赤道面上の点を中心とする略点対称位置に配置した非方向性流れパターンを形成することで、接地時のブロックの回転をさらに大きくすることができる。
【００２４】
請求項１に記載の空気入りタイヤでは、中央区域に配置されるブロックのタイヤ回転方向側の踏込側面を、タイヤ半径方向最外側に配された最外ベルトプライのコードとはタイヤ赤道面に対して逆方向に傾斜させると共に、踏込側面とタイヤ軸方向線となす角度をθ、タイヤ転動の際のブロックが踏み込む側の接地面輪郭線とタイヤ軸方向線とのなす角度をαとしたときに、中央区域においてθ＞αを満たすように設定したので、接地時のブロックの回転角を大きくすることができる。
【００２５】
これにより、ブロックの接地時の周方向変形を抑制でき、ブロックの離脱時のすべりを抑制してすべりの振動に起因する騒音の低減を図ることができる。
【００２６】
なお、ラグ溝の角度θが、タイヤ転動の際のブロックが踏み込む側の接地面輪郭線とタイヤ軸方向線とのなす角度αよりも大きくないと、ブロックにおける回転の効果が得られない。
【００２７】
また、本発明では、上記のようにブロックのすべりが抑制されることにより、耐摩耗性も向上する。
【００２８】
さらに、ラグ溝体積を小さくすることがないので、排水性能を低下させる虞もない。
【００２９】
ここでいうトレッド幅とは、タイヤを適用リムに装着し、規定の空気圧とし、静止した状態で平板に対し垂直に置き、規定の質量を加えたときのタイヤ接触面のタイヤ軸方向の最大幅をいい、ＪＡＴＭＡ規格において、２０００年度ＪＡＴＭＡ ＹＥＡＲ ＢＯＯＫに従い、該タイヤを標準リムに装着し、適用サイズ・プライレーティングにおける最大負荷能力およびこれに対応する空気圧（最大空気圧）を基準とする。なお、使用地又は製造地において、ＴＲＡ規格、ＥＴＲＴＯ規格が適用される場合は各々の規格に従う。
接地面内のブロックに作用する周方向剪断力と幅方向剪断力とを調べた結果、図９に示すように、トレッド部の両端区域においては、接地時のブロックへの入力方向は、周方向、幅方向共にほぼ同レベルであることが判明した。このため、ブロックの踏込側面（ラグ溝）を軸方向線に対して傾けると、ブロックにタイヤ回転方向と逆方向への回転が引き起こされるため、ここでのブロックの踏込側面の角度θは０°（両端区域のラグ溝はタイヤ軸方向線と平行）である。
【００３０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の空気入りタイヤにおいて、前記中央区域に配置される前記ブロックの前記踏込側面は、タイヤ軸方向線となす角度θが４５°未満であることを特徴としている。
【００３１】
次に、請求項２に記載の空気入りタイヤの作用を説明する。
【００３２】
中央区域において、ブロックの踏込側面とタイヤ軸方向線とのなす角度θは大きい方がブロックの回転角を大きくする上では好ましいが、角度θが４５°以上になるとブロックの幅方向すべりが大きく悪化してしまい、騒音の低減が図れなくなる。したがって、角度θの上限は４５°未満とすることが好ましい。
【００３３】
【００３４】
【００３５】
【００３６】
【００３７】
【発明の実施の形態】
本発明の空気入りタイヤの一実施形態を図１にしたがって説明する。
【００３８】
本実施形態の空気入りタイヤ１０の構造は、後述するトレッド部１２からサイドウォール部を経てビード部のビードコアの周りで折り返されるカーカスと、カーカスのタイヤ半径方向外側に配され、コードをタイヤ赤道面に対して小角度で傾けて配列した少なくとも２枚のベルトプライをコードが互いに交差する向きに重ね合わせたベルト層と、を備えた一般的なラジアル構造である。なお、内部構造に関しては一般のラジアル構造であるので、説明は省略する。
【００３９】
図１に示すように、本実施形態の空気入りタイヤ１０のベルト１４は、タイヤ径方向内側に配置されるベルトプライ１６及びタイヤ径方向外側に配置されるベルトプライ１８から構成されている。
【００４０】
ベルトプライ１６のコード２０と、ベルトプライ１８のコード２２とは、タイヤ赤道面ＣＬを挟んで互いに反対方向に傾斜している。
【００４１】
本実施形態では、タイヤ径方向最外側のベルトプライ１８のコード２２が、タイヤ外側から見て左上がりに傾斜している。
【００４２】
ベルト１４のタイヤ径方向外側に配置されるトレッド部１２には、タイヤ周方向（矢印Ｓ方向及び矢印Ｓ方向とは反対方向。矢印Ｓ方向はタイヤ回転方向を示す。）に沿って延び、互いに平行でタイヤ幅方向（矢印Ｌ方向及び矢印Ｒ方向）に略等間隔に配置される周方向溝２４を複数本、本実施形態では５本備えている。
【００４３】
また、トレッド部１２には、これら複数の周方向溝２４と、周方向溝２４と交差するラグ溝２６、ラグ溝２９とによって区画される複数のブロック２７（Ａ、Ｆ）が形成されている。
【００４４】
なお、トレッド部１２は、タイヤ赤道面ＣＬから各々両側のタイヤ幅方向最外側の周方向溝（中心）２４までの領域（タイヤ赤道面ＣＬからタイヤ幅方向両側へ各々接地幅Ｗの約０．６７倍までの領域）を中央区域２８とし、さらにそのタイヤ幅方向両側の区域を両端区域３０としており、中央区域２８は、ラグ溝２９がタイヤ赤道面ＣＬ上の点を中心とする略点対称位置に配置された非方向性流れパターンに形成されている。
【００４５】
そして、中央区域２８に配置されるブロック２７（Ｂ〜Ｅ）のタイヤ回転方向側の踏込側面がタイヤ軸方向線となす角度θは、４５°未満に設定する必要があり、本実施形態では３０°に設定されている。
【００４６】
また、中央区域２８に設けたブロック２７（Ｂ〜Ｅ）のタイヤ回転方向側の踏込側面は、タイヤ半径方向最外側に配されたベルトプライ１８のコード２２と逆方向に傾斜している。
【００４７】
なお、本実施形態では、タイヤ赤道面ＣＬからタイヤ幅方向両側へ各々接地幅Ｗの約０．６７倍までの領域を中央区域２８としているが、タイヤ回転方向側の踏込側面がタイヤ軸方向線に対して傾斜しているブロック２７（Ｂ〜Ｅ）の位置によっては中央区域２８の幅は本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更される。
【００４８】
さらに、タイヤ転動の際にブロック２７が踏み込む側の接地面輪郭線３２がタイヤ軸方向線となす最大の角度をαとしたときに、中央区域２８においてはθ＞αを満たすことが必要である。
【００４９】
次に、両端区域３０に配置されるラグ溝２６の軸方向線となす角度θは、５°未満が好ましい。
【００５０】
本実施形態では、ラグ溝２６が軸方向線と平行に形成されており、ラグ溝２６の軸方向線となす角度θは０°である。
（作用）
本実施形態の空気入りタイヤ１０では、中央区域２８に配置されるブロック２７（Ｂ〜Ｅ）のタイヤ回転方向側の踏込側面を、タイヤ径方向最外側のベルトプライ１８のコード２２とはタイヤ赤道面ＣＬに対して逆方向に傾斜させると共に、タイヤ転動の際のブロック２７（Ｂ〜Ｅ）が踏み込む側の接地面輪郭線３２とタイヤ軸方向線とのなす角度αを、ブロック２７（Ｂ〜Ｅ）のタイヤ回転方向側の踏込側面とタイヤ軸方向線となす角度θよりも小さく設定したので、接地時のブロック２７（Ｂ〜Ｅ）の回転角を大きくすることができる。
【００５１】
これにより、ブロック２７（Ｂ〜Ｅ）の接地時の周方向変形を抑制でき、ブロック２７（Ｂ〜Ｅ）の離脱時のすべりを抑制してすべりの振動に起因する騒音の低減を図ることができる。
【００５２】
また、両端区域３０においてはブロック２７（Ａ、Ｆ）のタイヤ回転方向側の踏込側面とタイヤ軸方向線となす角度θを０°に設定したので、両端区域３０のブロック２７（Ａ、Ｆ）にタイヤ回転方向と逆方向への回転が引き起こされることがなく好ましい。
【００５３】
なお、中央区域２８において、ブロック２７（Ｂ〜Ｅ）の踏込側面とタイヤ軸方向線とのなす角度θが角度αよりも大きくない場合には、ブロック２７（Ｂ〜Ｅ）における回転の効果が得られなくなる。
【００５４】
さらに、中央区域２８において、ブロック２７（Ｂ〜Ｅ）の踏込側面とタイヤ軸方向線とのなす角度θが４５°以上になると、ブロック２７（Ｂ〜Ｅ）の幅方向すべりが大きく悪化してしまい、騒音の低減が図れなくなる。
【００５５】
また、本実施形態の空気入りタイヤ１０、上記のようにブロック２７のすべりが抑制されることにより、耐摩耗性も向上する。
【００５６】
さらに、ラグ溝体積を小さくすることがないので、排水性能を低下させる虞もない。
（試験例）
タイヤサイズ２５５／４０ R１７の乗用車用空気入りラジアルタイヤにおいて、比較例のタイヤ４種（タイヤＡ，Ｂ，Ｃ，Ｅ）及び本発明の適用された実施例のタイヤ１種（タイヤＤ）を試作し、その性能を評価した。
【００５７】
タイヤＡ〜Ｅのトレッドパターンは図２〜６に示す通りであり、各部の寸法角度及び寸法等は以下の表１に記載した通りである。
【００５８】
【表１】
【００５９】
[耐偏摩耗性能]
５種の供試タイヤをそれぞれリム９J×１７に装着し、空気圧２５０kPa、荷重４．５０kN、負荷駆動力１．４７kNとし、特開平７−６３６５８に示すタイヤ踏面接地部測定装置により、速度５０ｍｍ／s、キャンバ角０°、スリップ角０°の条件下においてブロック中心のすべり量（mm）を測定した。
【００６０】
測定結果は、図７のグラフに示す通りである。
【００６１】
このグラフから、全体としてタイヤＤが最もすべりが抑制され偏摩耗性能が向上しており、タイヤＤの次にタイヤＣの性能が良いことが分かる。
【００６２】
また、中央区域においてθ＝５°＜αのタイヤＥでは、特にブロック２７Ｂ、Ｃのすべりが悪化している。
【００６３】
[加速走行騒音]
５種の供試タイヤをそれぞれリム９J×１７に装着し、空気圧２５０kPaを充填して乗用車に装着した。
【００６４】
ＩＳＯ３６２に規定する実車加速騒音試験によって実施し、供試タイヤを装着した実車を実線上のテストコースにおいて、騒音測定区間の十分手前から５０ｋｍ／ｈの定速度で走行し、車両前端が測定区間に達した時から車両後端が測定区間を抜けるまで、アクセルペダルを一杯踏み込む際、該コースの中間地点において走行中心線から横に７．５ｍを隔てて、かつテスト路面から１．２ｍの位置に設置した定置マイクロホンにより、加速走行騒音を測定した。
【００６５】
すべりに起因する高周波（１．２ｋＨｚ〜）騒音レベルを比較すると、タイヤＡに対して、タイヤＢは０．４ｄＢ、タイヤＣは０．７ｄＢ、タイヤＤは０．８ｄＢの低下が確認された。
【００６６】
また、θ＝５°＜αのタイヤＥではタイヤＡに対して０．３ｄＢの悪化が確認された。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ラグ溝体積を小さくすることなく、高排水性を維持しつつ、加速走行時の通過騒音を低減するとともに、耐偏摩耗性に優れた空気入りタイヤを提供することが可能となる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る空気入りタイヤのトレッド及びベルトの平面図である。
【図２】 タイヤＡのトレッドの平面図である。
【図３】 タイヤＢのトレッドの平面図である。
【図４】 タイヤＣのトレッドの平面図である。
【図５】 タイヤＤのトレッドの平面図である。
【図６】 タイヤＥのトレッドの平面図である。
【図７】 ５種類のパターンのブロック中心のすべり量計測結果である。
【図８】 （Ａ）は接地時にブロックが回転してすべりを抑制する様子を示す接地面及びブロックの平面図であり、（Ｂ）は図８（Ａ）に示すブロックの側面図である。
【図９】 接地面に作用する剪断力の大きさを示す剪断力測定結果である。
【符号の説明】
１０ 空気入りタイヤ
１２ トレッド部
１４ ベルト層
１６ ベルトプライ
１８ ベルトプライ（最外ベルトプライ）
２２ コード
２４ 周方向溝
２６ ラグ溝
２７ ブロック
２８ 中央区域
２９ ラグ溝
３０ 両端区域
３２ 接地面輪郭線
ＣＬ タイヤ赤道面

Claims (2)

1. トレッド部からサイドウォール部を経てビード部のビードコアの周りで折り返されるカーカスと、
   前記カーカスのタイヤ半径方向外側に配され、コードをタイヤ赤道面に対して小角度で傾けて配列した少なくとも２枚のベルトプライを前記コードが互いに交差する向きに重ね合わせたベルト層と、
   前記トレッド部に設けられ、複数の周方向溝とラグ溝とによって区画される複数のブロックと、
   を備えた空気入りタイヤであって、
   前記トレッド部において、一方のタイヤ幅方向最外側の前記周方向溝の溝中心と他方のタイヤ幅方向最外側の前記周方向溝の溝中心との間を中央区域、前記中央区域のタイヤ幅方向の外側を両端区域としたときに、前記中央区域はトレッド部をタイヤ赤道面を挟んでタイヤ幅方向に夫々トレッド幅の０．２〜０．３５倍まで占めると共に、ラグ溝をタイヤ赤道面上の点を中心とする略点対称位置に配置した非方向性流れパターンを形成し、
   前記中央区域に配置される前記ブロックのタイヤ回転方向側の踏込側面は、タイヤ半径方向最外側に配された最外ベルトプライのコードとはタイヤ赤道面に対して逆方向に傾斜し、前記踏込側面とタイヤ軸方向線となす角度をθ、タイヤ転動の際の前記ブロックが踏み込む側の接地面輪郭線とタイヤ軸方向線とのなす最大の角度をαとしたときに、前記中央区域に配置される前記ブロックにおいてはθ＞αを満たし、
   前記両端区域の前記ラグ溝はタイヤ軸方向線と平行である、ことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記中央区域に配置される前記ブロックの前記踏込側面は、タイヤ軸方向線となす角度θが４５°未満であることを特徴とする請求項１に記載の空気入りタイヤ。