JP4717575B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

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Description

本発明は、空気入りタイヤに関するもので、特に、一端が陸部内で終端するラグ溝が配置されたリブ状のトレッドパターンを有する空気入りタイヤに関する。
近年、車両の静粛化に伴って、タイヤに起因したノイズの自動車騒音に対する寄与が大きくなり、その低減が求められている。上記タイヤノイズの原因としては、タイヤが路面に接地する際に起こる接地摩擦振動音や、路面の凹凸に起因する路面騒音があるが、乗用車の場合には、特に、タイヤトレッド表面に形成されたトレッドパターンに起因するパターンノイズの割合が大きい。特に、ラグパターンやブロックパターンのように、トレッドパターンの不連続部が接地するとき路面と衝突して起こる打撃音は、ラグ溝やブロックのピッチ間隔と車速とに依存した周波数(パターンピッチ周波数)において特に大きくなることから、ピッチノイズとも呼ばれている。
このような打撃音によるタイヤ騒音を低減する方法としては、ピッチ間隔を複数にしたりなどして、単一周波数にピークを持たせないようにする方法などが提案されている。
また、ラグ溝については、タイヤ幅方向に対して角度を持ったラグ溝とすることにより、上記衝撃音を低減する方法が行なわれている。
一方、ブロックパターンを有するタイヤにおいては、ラグ溝に角度を持たせると、ブロック形状が平行四辺形に近づくためブロック剛性が低下したり、偏摩耗が生じるなどの問題があることが指摘されていることから、図14(a)に示すように、ブロック50の周方向溝側に、当該ブロック50の最初に接地する側50Aでは幅が広く、タイヤ周方向に沿ってその幅が次第に狭くなっている、その高さがタイヤクラウン部の仮想輪郭線よりも低い面取り部51を設けて、上記ブロック50を徐々に接地させるようにすることにより、踏み込み、蹴り出しのタイミングをずらし、時間軸で上記ピッチノイズを分散させて、上記ピッチノイズを低減する方法や、図14(b)に示すように、ブロック60の踏み込み縁60Aから蹴り出し縁60Bまで、その高さがタイヤクラウン部の仮想輪郭線と等しく、その延長方向がタイヤ周方向に対して傾いた所定幅の平坦部61を設けるとともに、当該ブロック60の最初に接地する側60Aと最後に接地する側60Aには、周方向溝側に行くに従ってその高さが漸減する低地部62,63を設けて、上記ブロック60を徐々に接地させるようにするとともに、上記ブロック60が徐々に路面から離れるようにすることにより、踏み込み、蹴り出しのタイミングをずらして、上記ピッチノイズを低減する方法などが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
特開2003−25810号公報
ところで、自動車用タイヤのトレッドパターンとしては、図15に示すような、一端が周方向溝71側に開口し、他端が周方向溝71,71で区画された陸部内で終端するラグ溝73を有する、周方向に連続するリブ状部72と上記ラグ溝が配置された翼部74とを有する陸部(ラグ溝付リブ)75を備えたトレッドパターンも多く用いられている。このようなトレッドパターンを有するタイヤにおいても、上記ラグ溝73によって区画された翼部74がトレッドパターンの不連続となるので、上記ラグ溝73のピッチに依存するピッチノイズが発生する。
上記ラグ溝付リブ75のように、周方向に連続するリブ状部72を有するトレッドパターンにおいては、ノイズ対策のため、上記ラグ溝73をその延長方向がタイヤ幅方向に対して角度を持つように形成しているので、踏み込み時や蹴り出し時には上記陸部の接地幅は徐々に変化する。したがって、上記ラグ溝73が傾斜している場合には、時間軸で上記ピッチノイズを引き伸すことができるだけでなく、上記リブ状部では、パターンピッチの周波数成分を持たないので、上記のような面取り部51や低地部62,63を設けなくても、ブロックパターンを有するタイヤに比較して騒音レベルは低くなっている。
しかしながら、上記ラグ溝73のタイヤ幅方向に対する角度を大きくすると、ラグ溝を有するタイヤの特徴である操縦安定性が低下するだけでなく、偏摩耗が起こりやすくなる恐れがある。このように、上記ラグ溝73の角度を大きくするには限界があることから、現状では、トレッドパターンの基調を変更することなく、上記ピッチノイズを低減することは困難であった。
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、リブ状のトレッドパターンを有する空気入りタイヤにおいて、トレッドパターンの基調を変更することなく、ラグ溝に起因するピッチノイズを抑制して、車両の静粛性を向上させることを目的とする。
本願の請求項1に記載の発明は、タイヤトレッドの表面に、タイヤ周方向に沿って延びる周方向溝により区画され、かつ、一端が上記周方向溝側に開口し他端が陸部内で終端する複数本のラグ溝を備えた、周方向に連続するリブ状部と上記ラグ溝により区画された翼部とを有する陸部が少なくとも1列設けられた空気入りタイヤであって、上記翼部のタイヤ接地面側に多数の小穴設けられており、上記翼部のタイヤ幅方向に沿った長さである翼部幅をL1とし、上記小穴が設けられている領域のタイヤ幅方向に沿った長さである領域幅をL2としたとき、上記領域幅L2の上記翼部幅L1に対する比である幅比(L2/L1)が0.3≦(L2/L1)≦1.0を満たす範囲に設定され、上記小穴の密度が周方向溝側に近い程高いことを特徴とするものである。
請求項2に記載の発明は、上記小穴の開口部の大きさを周方向溝側に近い程大きくしたものである
求項に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の空気入りタイヤであって、上記小穴の断面積が深さ方向変化していることを特徴とする。
請求項に記載の発明は、請求項1〜請求項のいずれかに記載の空気入りタイヤであって、上記小穴の深さ周方向溝側に近い程深いことを特徴とする。
請求項に記載の発明は、請求項1〜請求項のいずれかに記載の空気入りタイヤであって、深さ方向がタイヤ接地面に垂直な方向と所定の角度を有する小穴設けられていることを特徴とす
本発明によれば、周方向に連続するリブ状部とラグ溝により区画された翼部とを有する陸部(ラグ溝付リブ)が少なくとも1列設けられた空気入りタイヤにおいて、上記翼部のタイヤ接地面側に多数の小穴を設けて、翼部の圧縮剛性を低下させるようにするとともに、上記翼部の接地面積を少なくして、翼部の荷重負担を、この翼部と連結されている、周方向に連続なリブ状部にシフトさせるようにしたので、上記翼部に入力する踏み込み時や蹴り出し時の打撃力を減少させることができ、上記ラグ溝に起因するピッチノイズを効果的に低減することができる。
このとき、上記翼部のタイヤ幅方向に沿った長さである翼部幅をL1とし、上記小穴形成されている領域のタイヤ幅方向に沿った長さである領域幅をL2としたとき、上記領域幅L2の上記翼部幅L1に対する比である幅比(L2/L1)が0.3≦(L2/L1)≦1.0を満たす範囲とするとともに、上記小穴の密度を周方向溝側に近い程高くするか、もしくは、上記小穴の開口部の大きさが周方向溝側に近い程大きくすれば、上記ピッチノイズを確実に低減することができる。
なお、上記小穴は上記翼部の周方向溝側に設けてもよいし、リブ状部側に設けてもよいが、周方向溝側の小穴ほどその深さを深くしたりなどして、上記翼部の周方向溝側の圧縮剛性を低下させるようにすれば、上記ピッチノイズを更に低減することができる。
以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
図1は、本発明の最良の形態に係る空気入りタイヤ10のトレッドパターンの一例を示す図で、同図において、11a〜11dはタイヤ周方向に沿って延びる周方向溝、12は上記周方向溝11a〜11dのうち、タイヤ幅方向外側に位置する周方向溝11a,11dからそれぞれタイヤ幅外側方向外側に延長する横溝、13はタイヤ幅方向の中央に位置する第1の陸部、14,14は上記中央陸部13の両側に位置し、それぞれに、一端が上記周方向溝11aもしくは周方向溝11d側に開口し他端が当該陸部内で終端する、タイヤ幅方向に対して所定の角度傾斜して形成された複数本のラグ溝15を備えた第2の陸部、16は上記周方向溝11a,11dと上記横溝12とにより区画されたショルダーブロックである。
上記第2の陸部14は、タイヤ周方向に連続して延長するリブ状部14aとこのリブ状部14aから上記周方向溝11d(または、周方向溝11a)側に突出する、上記ラグ溝15,15により区画された多数の翼部14bとを有する陸部で、以下、この第2の陸部14,14をラグ溝付リブと呼ぶ。
本最良の形態では、図2にも示すように、上記ラグ溝付リブ14の各翼部14bの上記周方向溝11d側、すなわち、翼部14bがリブ状部14aと一体となっている側とは反対側に、多数の小穴14hが設けられた小穴領域14cを設けている。
上記小穴14hは、基本的には、その周囲の接地圧を下げる方向に働く。その理由はゴムの非圧縮性にある。すなわち、ピッチに対応した騒音入力はゴムを変形させる力として作用するので、上記翼部14bのような周方向に不連続な部分の接地圧を効果的に下げることができれば、その部分の荷重はピッチ入力のない周方向連続部(リブ状部14a)が負担することになる。また、上記翼部14bにおいては、周方向連続部であるリブ状部14aから遠いほど、部分的には完全に溝で区画されたブロックに近い挙動を示すので、騒音入力としての寄与は周方向溝11d側に近いほど大きい。そこで、本例では、図3(a),(b)に示すように、翼部14bの周方向溝11d側よりに、タイヤ幅方向に沿った長さがL2で、周方向には一様な、等間隔に設けられた多数の小穴14hを配置して成る小穴領域14cを設けることにより、図3(c)に示すように、上記翼部14bの接地圧を下げて、上記翼部14bの荷重負担を、上記翼部14bと連結されている、周方向に連続なリブ状部14aにシフトさせるようにしている。これにより、上記翼部14bに入力する踏み込み時や蹴り出し時の打撃力を減少させることができるので、上記ラグ溝15に起因するピッチノイズを大幅に低減することができる。
このとき、上記小穴領域14cの幅(領域幅)L2としては、図3(a)に示すように、上記翼部14bのタイヤ表面に沿った幅(翼部幅)をL1としたとき、上記L1に対して、0.3≦(L2/L1)≦1.0を満たす範囲に設定することが好ましい。
上記領域幅L2の翼部幅L1に対する比である幅比(L2/L1)が0.3未満である場合には小穴14hを設けた効果が少なく、上記翼部14bの荷重負担を連続部であるリブ状部14aに十分にシフトさせることができないので、パターンノイズの低減が望めない。なお、幅比の上限値が1.0なのは、小穴領域14cを翼部14bにのみ設けることを意味している。すなわち、リブ状部14aにも小穴14hを設けると、リブ状部14aの接地圧まで減少してしまうので、かえってパターンノイズが増大する恐れがある。したがって、幅比(L2/L1)は0.3〜1.0とすることが好ましい。
なお、このような小穴14hは、サイプなどの細溝と異なり、翼部14bそのものの挙動を大きく変えることはないので、偏摩耗や操縦安定性に悪影響を与えることなく、ノイズ特性を改善することができる。
このように、本最良の形態によれば、タイヤトレッドの表面に、タイヤ周方向に連続して延長するリブ状部14aとこのリブ状部14aから上記周方向溝11d側に突出する、上記ラグ溝15,15により区画された多数の翼部14bとを有するラグ溝付リブ14が設けられたトレッドパターンを有する空気入りタイヤにおいて、上記ラグ溝付リブ14の各翼部14bの上記周方向溝11d側に、タイヤ幅方向に沿った長さがL2が翼部14bの幅L1に対して0.3〜1.0である、周方向に一様に、かつ、等間隔に設けられた多数の小穴14hを配置して成る小穴領域14cを設けて、上記翼部14bの荷重負担を上記リブ状部14aに有効にシフトさせるようにしたので、上記翼部14bに入力する踏み込み時や蹴り出し時の打撃力を減少させることができ、上記ラグ溝15に起因するパターンノイズを大幅に低減することができる。
なお、上記実施の形態では、その断面積が深さ方向に一様な小穴14hを設けた場合について説明したが、上記小穴14hは、上記翼部14bの接地圧を下げるために設けられるものであるので、その断面形状としては、必ずしも一様なものである必要はなく、図4(a),(b)に示すように、その断面積が深さ方向に変化したものであってもよい。
また、図5(a),(b)に示すように、その深さ方向がタイヤ接地面に垂直な方向と所定の角度を有するものや、螺旋穴のような3次元的な形状のものであってもよい。この場合には、ラグ溝付リブ14の厚さ以上の深い穴を設けることができるので、ピッチノイズを更に低減することができる。
また、小穴14hの深さは必ずしも同じである必要はなく、複数の異なる深さの小穴を設けるようにしてもよい。このとき、小穴の底のクラックを懸念した場合には、例えば、図6(a),(b)に示すように、1つの小穴14h(14H)の深さが周囲の小穴14H(14h)と異なるように、深さの異なる小穴14Hと小穴14hとを組合わせた分布とする方が、深さが全て同一の小穴を設けた場合に比べて有利である。
また、上記小穴14hの開口部の径、あるいは、断面積についても全て同じである必要はなく、例えば、図7に示すように、大小の開口部径を有する小穴14K,14kをランダムに組み合わせたものであってもよい。
また、上記例では、上記小穴領域14cを上記翼部14bの周方向溝11d側に設けて周方向連続部であるリブ状部14aから遠い部分の接地圧を小さくするようにしたが、これに加えて、図8(a)に示すように、小穴14hの密度を周方向溝11d側で高くしたり、図8(b)に示すように、上記小穴領域14cに形成する小穴14hの深さに分布を持たせるとともに、周方向溝11d側に位置する小穴14hの深さを深くしても、リブ状部14aから遠い部分の接地圧を更に小さくできるので、ピッチノイズを更に低減することができる。
あるいは、図9に示すように、上記小穴領域14cを上記翼部14bの周方向溝11d側に設けるとともに、周方向溝11d側には開口部の径の大きな小穴14pを配置し、リブ状部14a側には開口部の径の小さな小穴14qを配置し、その中間部には、開口部の径が小穴14pよりも小さく小穴14qよりも大きな小穴14rを配置するなどすれば、リブ状部14aから遠い部分の接地圧を更に小さくできるので、ピッチノイズを更に低減することができる。
なお、図10(a),(b)に示すように、上記小穴14hが形成された小穴領域14cを上記翼部14bのリブ状部14a側に設けた場合でも、図10(c)に示すように、上記翼部14bの接地圧を小さくして上記翼部14bの荷重負担を上記リブ状部14aにシフトさせることができるので、上記周方向溝11d側に設けた場合よりも効果は小さいものの、従来の小穴14hが形成されていないラグ溝付リブ75を有するタイヤに比較して、ピッチノイズを十分に低減することができる。
また、本発明は、図11(a),(b)に示すような、例えば、溝幅が1mm以下である細溝(サイプ)19などでリブ状部14aが分断されているようなトレッドパターンであっても適用可能である。これは、上記細溝19の幅がラグ溝15の溝幅よりも狭く、かつ、接地面内において閉じてしまうので、ノイズ入力にはなりにくいので、ノイズ入力としては、ラグ溝15によるもののみを対象とすればよいからである。同様に、ラグ溝幅に分布がある場合には、周方向断面から見て、その幅の広い部分に上記小穴14hを設けるようにすれば、ピッチノイズを効果的に低減することができる。
図1に示した、本発明による翼部14bに多数の小穴14hが形成されたラグ溝付リブ部を備えたトレッドパターンを有するタイヤ(実施例1)と、図15に示した小穴が形成されていないラグ溝付リブ部75を備えたトレッドパターンを有するタイヤ(従来例)とについて、それぞれタイヤ騒音を測定して評価した。
なお、翼部の幅は、いずれもL1=20mmであり、実施例1では領域幅L2=15mmにほぼ等間隔で直径が1mm、深さが7mmの円形の小穴を50個/ブロック設けた。
タイヤサイズは195/65R15で、これを6Jのリムにそれぞれ組込んだ。なお、荷重は4kN、タイヤ内圧は210kPaとした。
タイヤ騒音の評価は、試験タイヤを回転ドラム上で、速度80km/hrにて走行させるとともに、タイヤ横方向1m、高さ0.25mの位置に設置したマイクロフォンを使用して、上記タイヤの発生する音圧レベルを測定し、その音圧レベルを従来例を100とした指数で評価した。このとき、希求水準は実車試験でも効果が見込める値として、指数で10以上の改善(削減)としている。
試験の結果、実施例1の本発明のトレッドパターンを有するタイヤの音圧レベルの指標は80であった。これにより、本発明のトレッドパターンを有するタイヤは、従来のタイヤに比べてタイヤ騒音が大幅に改善されていることが確認された。
次に、小穴の形成領域をL2=4mm〜20mmまで変化させて音圧レベルを測定した結果を図12(a),(b)に示す。小穴は、上記実施例1と同様に、直径が1mm、深さが7mmの円形のものとし、小穴の密度についても実施例1と同じ密度とした。なお、図12(b)の横軸は幅比(L2/L1)、縦軸は従来例の音圧レベルを100としたときに音圧レベルの指数(結果指数)Kである。
図12(a),(b)から明らかなように、結果指数は(L2/L1)が0.9である実施例4がK=77と最も良いが、(L2/L1)の値が0.3〜1.0である実施例2,3においても、指数で10以上の改善が見られ、実車試験でも効果が見込める値となることが確認された。
一方、(L2/L1)の値が0.200である比較例では、K=94とあまり改善効果が見られなかった。また、(L2/L1)の値が1.0、すなわち、翼部全部に小穴を設けた実施例5では、K=78と指数で20以上の改善が見られ、翼部全部に小穴を設けてもよいことが確認された。
また、小穴の形成領域幅をL2=15mmに、穴数を50個/ブロックに固定し、小穴の穴深さ、密度分布、開口部の大きさ、形成領域などを変化させたトレッドパターンを有するタイヤ(実施例6〜実施例11)を作製して、音圧レベルを測定した。
実施例6は、図8(b)に示したような、小穴の深さを3mm〜7mmの間で分布させ、かつ、周方向溝側の小穴の深さを深くしたもので、結果指数はK=76と、穴深さが全て7mmと一様な実施例1よりも騒音低減効果が更に向上していることが分かった。
実施例7は、図8(a)に示したような、周方向溝側に近い程の小穴の密度を高くしたもので、結果指数はK=75と、小穴の密度分布が一定な実施例1よりも騒音低減効果が更に向上していることが分かった。
実施例8は、図9に示したような、開口部の穴径を0.8mm〜3mmに分布させ、かつ、周方向溝側の小穴ほど開口部の径を大きくしたもので、結果指数はK=73と、従来例に比較して指数で27、小穴の開口部の穴径が全て1mmと一定な実施例1に比較して指数で17と大幅な改善が見られた。
実施例9は、図7に示したような、開口部の穴径を大小ランダムに組合わせたものとし、かつ、穴の総面積を実施例1と同じくしたもので、結果指数はK=83と実施例1よりも劣るものの、従来例に比較して指数で15以上の改善が見られた。
実施例10は、図10に示したような、小穴の分布をリブ状部寄りにしたもので、結果指数はK=84と、小穴の分布を周方向溝側よりにした実施例1よりは劣るものの、従来例よりも結果指数は16も小さく、十分に騒音を低減できることが確認された。
実施例11は、図6に示したような、穴深さが5mmと9mmの小穴をタイヤ幅方向に交互に設けたもので、この場合も、結果指数はK=80と実施例1とほぼ同等であった。
このように、本発明によれば、トレッドパターンの基調を変更することなく、ラグ溝に起因するピッチノイズを抑制することができるので、車両の静粛性を容易に向上させることができる。
本発明の最良の形態に係る空気入りタイヤのトレッドパターンを示す図である。 本最良の形態に係るラグ溝付リブの概要を示す斜視図である。 本最良の形態に係るラグ溝付リブの接地圧分布を示す図である。 本発明による小穴の形状を示す図である。 本発明による小穴の他の形状を示す図である。 本発明による小穴の形状とその分布を示す図である。 本発明による小穴の形状とその分布を示す図である。 本発明による小穴の形状とその分布を示す図である。 本発明による小穴の形状とその分布を示す図である。 本発明によるラグ溝付リブの他の形態を示す図である。 本発明によるラグ溝付リブを備えたトレッドパターンを示す図である。 小穴領域の幅比と音圧レベルとの関係を示す図である。 小穴のパターンによるノイズ低減効果を比較した図である。 従来のブロックパターンを有する空気入りタイヤのブロックの構成を示す図である。 従来のラグ溝付リブを備えたトレッドパターンを示す図である。
符号の説明
10 空気入りタイヤ、11a〜11d 周方向溝、12 横溝、13 第1の陸部、14 第2の陸部(ラグ溝付リブ)、14a リブ状部、14b 翼部、
14c 小穴領域、14h 小穴、15 ラグ溝、16 ショルダーブロック。

Claims (5)

  1. タイヤトレッドの表面に、タイヤ周方向に沿って延びる周方向溝により区画され、かつ、一端が上記周方向溝側に開口し他端が陸部内で終端する複数本のラグ溝を備えた、周方向に連続するリブ状部と上記ラグ溝により区画された翼部とを有する陸部が少なくとも1列設けられた空気入りタイヤであって、
    上記翼部のタイヤ接地面側に多数の小穴設けられており、
    上記翼部のタイヤ幅方向に沿った長さである翼部幅をL1とし、上記小穴が設けられている領域のタイヤ幅方向に沿った長さである領域幅をL2としたとき、上記領域幅L2の上記翼部幅L1に対する比である幅比(L2/L1)が0.3≦(L2/L1)≦1.0を満たす範囲に設定され、
    上記小穴の密度が周方向溝側に近い程高いことを特徴とする空気入りタイヤ。
  2. タイヤトレッドの表面に、タイヤ周方向に沿って延びる周方向溝により区画され、かつ、一端が上記周方向溝側に開口し他端が陸部内で終端する複数本のラグ溝を備えた、周方向に連続するリブ状部と上記ラグ溝により区画された翼部とを有する陸部が少なくとも1列設けられた空気入りタイヤであって、
    上記翼部のタイヤ接地面側には多数の小穴が設けられており、
    上記翼部のタイヤ幅方向に沿った長さである翼部幅をL1とし、上記小穴が設けられている領域のタイヤ幅方向に沿った長さである領域幅をL2としたとき、上記領域幅L2の上記翼部幅L1に対する比である幅比(L2/L1)が0.3≦(L2/L1)≦1.0を満たす範囲に設定され、
    上記小穴の開口部の大きさが周方向溝側に近い程大きいことを特徴とする空気入りタイヤ。
  3. 上記小穴の断面積が深さ方向変化していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の空気入りタイヤ。
  4. 上記小穴の深さ周方向溝側に近い程深ことを特徴とする請求項1〜請求項のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
  5. 深さ方向がタイヤ接地面に垂直な方向と所定の角度を有する小穴設けられていることを特徴とする請求項1〜請求項のいずれかに記載の空気入りタイヤ
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