JP5110969B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

この発明は、トレッド部に、タイヤ周方向に沿って延びる少なくとも一本の周方向溝と、これに隣接するリブとを具え、該リブ内に、該周方向溝に開口する狭窄ネックと、該狭窄ネックを介して該周方向溝と連通し該狭窄ネックよりも断面積が大きい気室部とで構成される、該周方向溝に起因する騒音を減ずる複数の共鳴器が、タイヤ周方向に並べて配設した空気入りタイヤに関するものである。

タイヤ周方向に沿って延びる周方向溝に起因する騒音とは、いわゆる気柱共鳴音のことであり、これは当該周方向溝と、トレッド部の接地域内の路面とによって形成される管内の空気の共鳴によって発生するものである。この気柱共鳴音の周波数は、一般的な乗用車では８００〜１２００Ｈｚ程度に観測されることが多く、ピークの音圧レベルが高く、周波数帯域が広いことから、タイヤの発生騒音の大きな部分を占めることになる。

また、人間の聴覚は、例えばＡ特性で示されるように、上記の周波数帯域でとくに敏感であるので、フィーリング面での静粛性を向上させる上においても、当該気柱共鳴音の低減は有効である。

従来、このような気柱共鳴音を低減する方法として、周方向溝に開口するサイプ（狭窄ネック）と、その狭窄ネックにつながる共鳴室（気室部）とから構成された、いわゆるヘルムホルツ型の共鳴器によって、気柱共鳴音の共鳴周波数付近のエネルギを吸収する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開平５−３３８４１１号公報

かかる共鳴器を用いた場合、共鳴器を構成する気室部及び狭窄ネックを周方向溝に隣接するリブに配設することによって、当該リブ内に陸部が形成される。しかしながら、これら陸部はある程度の剛性を有していることから、車両走行時には、その踏み込み端が路面を打撃することにより、いわゆるピッチノイズが発生するという問題がある。

この発明は、従来技術が抱えるこのような問題点を解決することを課題とするものであり、その目的は、共鳴器の設置により気柱共鳴音を効果的に低減しながらも、その共鳴器に起因するピッチノイズを抑制可能な空気入りタイヤを提供することにある。

前記の目的を達成するため、この発明は、トレッド部に、タイヤ周方向に沿って延びる少なくとも一本の周方向溝と、これに隣接するリブとを具え、該リブ内に、該周方向溝に開口する狭窄ネックと、該狭窄ネックを介して該周方向溝と連通し該狭窄ネックよりも断面積が大きい気室部とで構成される、該周方向溝に起因する騒音を減ずる複数の共鳴器が、タイヤ周方向に並べて配設された空気入りタイヤにおいて、前記共鳴器の気室部及び狭窄ネックのうち少なくとも一方は、タイヤ周方向断面にて、その底部の中心とトレッド踏面におけるその開口の中心とを通る直線である共鳴器中心線が、前記底部の中心を通ってタイヤ径方向外方に延びる法線に対して傾斜し、前記気室部もしくは狭窄ネックを形成する、タイヤ周方向に対向する溝壁面は、前記底部の中心を通ってタイヤ径方向外方に延びる法線に対して互いに異なる方向に傾斜しており、前記底部における溝幅よりも開口部における溝幅が大きいことを特徴とするものである。かかる構成を採用することにより、同一リブ内で共鳴器に挟まれて形成された陸部（以下「共鳴器間陸部」という。）の剛性は低下する。ピッチノイズは、タイヤが路面に接地するときに共鳴器間陸部が路面を打撃することによって発生する打撃音であるから、このように共鳴期間陸部の剛性を低下させることでピッチノイズは抑制される。

なお、ここでいう「周方向溝」には、タイヤ周方向に沿って直線状に延びる溝のみならず、例えば波状又はジグザグ状に屈曲しつつタイヤ全体としてタイヤ周方向に延びる、いわゆる屈曲溝をも含むものとする。また、共鳴器の「断面積」とは、気室部及び狭窄ネックのそれぞれの仮想中心線と直交するそれぞれの面内の断面積を意味するものである。

タイヤ赤道面を挟んで位置する、タイヤ幅方向で最も外側の二つのリブ内に配設された共鳴器の共鳴器中心線は、法線に対してタイヤ周方向にそれぞれ逆向きに傾斜していることが好ましい。

又は、空気入りタイヤは、回転方向が指定された方向性タイヤであり、タイヤ赤道面を挟んで位置する、タイヤ幅方向で最も外側の二つのリブ内に配設された共鳴器の共鳴器中心線は、それらリブのタイヤ幅方向内側に位置するリブ内に配設された共鳴器の共鳴器中心線に対して、相対的に回転方向後方に傾斜していることが好ましい。ここでいう「相対的に回転方向後方に傾斜している」とは、タイヤ幅方向内側に位置するリブ内に配設された共鳴器の共鳴器中心線からみて、タイヤ幅方向最外側に位置するリブ内に配設された共鳴器の共鳴器中心線が、回転方向の後方に傾斜していることを意味する。

さらに、タイヤ幅方向で最も外側のリブ内の共鳴器中心線は、法線に対して回転方向後方に傾斜し、それらリブのタイヤ幅方向内側に位置するリブ内の共鳴器中心線は、法線に対して回転方向前方に傾斜していることが好ましい。

加えて、タイヤ径方向に対する共鳴器中心線の傾斜角度は、５度から３５度までの範囲内にあることが好ましい。

この発明によれば、共鳴器を構成する気室部及び狭窄ネックの共鳴器中心線をタイヤ周方向断面にてタイヤ径方向に傾斜させることにより共鳴器間陸部の剛性を低下させることができ、これにより気柱共鳴音を効果的に低減しつつ、その共鳴器に起因するピッチノイズを抑制することが可能となる。

以下、図面を参照しつつ、この発明の実施形態を説明する。図1（ａ）は、この発明に従う代表的な空気入りタイヤ（以下「タイヤ」という。）のトレッドパターンを示す展開図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）中のＡ−Ａ線に沿う断面を示す断面図である。

図１（ａ）に示すトレッドパターンを有するタイヤは、トレッド部１に、タイヤ周方向に沿って延びる少なくとも一本（図示例では４本）の周方向溝２と、これに隣接するリブ３と、周方向溝２と路面とで形成される管内の共鳴により発生する騒音を減ずる、同一のリブ３内でタイヤ周方向に並べられた共鳴器４とを具える。またこれら共鳴器４によってリブ３内に共鳴器間陸部５が形成されている。

共鳴器４は、一端が周方向溝２に開口し他端がリブ３内で終了する。また、共鳴器４は、当該他端側であってリブ３の表面に開口する、所要の容積を持つ気室部４ａと、この気室部４ａ及び周方向溝２間を連通する狭窄ネック４ｂとで構成される。さらに、気室部４ａの仮想中心線ＣＬ１と直交する面内の断面積は、狭窄ネック４ｂの仮想中心線ＣＬ２と直交する面内の断面積よりも大きい。

また、図１（ｂ）に示すように、共鳴器４の気室部４ａは、タイヤ周方向断面にて、気室部４ａの底部の中心とトレッド踏面における気室部４ａの開口の中心とを通る直線である共鳴器中心線Ｃｔが、前記底部を通りタイヤ径方向外方に延びる法線ＮＬに対して傾斜している。

この実施形態のタイヤにあっては、共鳴器４の共鳴器中心線Ｃｔを法線ＮＬに対してタイヤ周方向に傾斜させることにより共鳴器間陸部５の剛性を低下させることができる。ピッチノイズは、タイヤが路面に接地するときに共鳴器間陸部５が路面を打撃することによって発生する打撃音であるから、このように共鳴期間陸部５の剛性を低下させることで、ピッチノイズは抑制される。なお、図示の例では、気室部４ａの共鳴器中心線Ｃｔが法線ＮＬに対して傾斜しているが、狭窄ネック４ｂの底部の中心とトレッド踏面における狭窄ネック４ｂの開口の中心とを通る直線である共鳴器中心線Ｃｔが、その底部を通りタイヤ径方向外方に延びる法線ＮＬに対して傾斜していてもよく、また気室部４ａ及び狭窄ネック４ｂのうち、いずれか一方の共鳴器中心線Ｃｔがその法線ＮＬに対して傾斜しているものでもよい。

ところで、このように気室部４ａ及び狭窄ネック４ｂの共鳴器中心線Ｃｔを法線ＮＬに対してタイヤ周方向に傾斜させて当該共鳴器間陸部５の剛性の低下を図ることで、ピッチノイズを効果的に抑制することは可能であるものの、この剛性の低下がトレッド部１の偏摩耗を助長する恐れがある。すなわち、個々の共鳴器間陸部５の剛性が下がり変形し易くなっているため、タイヤ接地時の共鳴器間陸部５の変形（倒れ込み）が大きくなることで、特にショルダ付近の共鳴器間陸部５において、タイヤ周方向の前後で蹴り出し側ほど多く摩耗するヒールアンドトゥ摩耗が発生し易い。ヒールアンドトゥ摩耗は、タイヤ転動時に共鳴器間陸部５が路面から離脱しようとする際、共鳴器間陸部５の蹴り出し部に路面からの制動力と共鳴器間陸部５の圧縮変形によるせん断力との合力が作用して滑りが生じ、早期に摩耗が進展し、各共鳴器間陸部５が鋸刃状に摩耗する現象である。そこで、気柱共鳴音及びピッチノイズを低減しつつ、このような問題にも対処し得る幾つかのタイヤをこの発明の別の実施形態として以下に説明する。

図２（ａ）は、この発明の別の実施形態のタイヤのトレッドパターンを示す展開図であり、図２（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、図２（ａ）中のＢ-Ｂ線及びＣ-Ｃ線に沿う断面図である。

この実施形態のタイヤは、トレッド部１に、図２（ａ）に示すトレッドパターンを具えるとともに、タイヤ周方向に沿って延びる例えば４本の周方向溝２より、トレッド部１のタイヤ幅方向最外側に位置する幅方向最外側リブ３ａと、そのタイヤ幅方向内側に位置する幅方向内側リブ３ｂと、さらにそのタイヤ幅方向内側に位置するセンタリブ３ｃとが形成されている。さらにそれらリブ３ａ、３ｂ内には先の実施形態と同様に、気室部４ａ及び狭窄ネック４ｂで構成される共鳴器４がタイヤ周方向に沿って並べて配設されている。また、これら共鳴器４に挟まれてリブ３ａ、３ｂ内に共鳴器間陸部５が形成されている。そして、幅方向最外側リブ３ａに配設された共鳴器４の共鳴器中心線Ｃｔは、タイヤ周方向断面にて、図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、気室部４ａ及び狭窄ネック４ｂの底部の中心を通ってタイヤ径方向外方に延びる法線ＮＬに対してそれぞれタイヤ周方向に相互に逆向きとなるように傾斜している。すなわち、トレッド部１のタイヤ幅方向で最も外側に位置する２つの幅方向最外側リブ３ａのうち、いずれか一方のリブ３ａに形成された共鳴器間陸部５は、タイヤ接地時に共鳴器間陸部５が圧縮変形する方向に予め傾いており、他方のリブ３ａに形成された共鳴器間陸部５は、タイヤ接地時に共鳴器間陸部５が圧縮変形する方向とは逆の方向に予め傾いている。

前記一方の幅方向最外側リブ３ａの共鳴器間陸部５は、タイヤ転動時に圧縮変形によるせん断力が小さくなり、それゆえ共鳴器間陸部５の蹴り出し部の滑りが小さくなり摩耗は減少する。反対に、前記他方の幅方向最外側リブ３ａの共鳴器間陸部５は、タイヤ転動時に圧縮変形によるせん断力が大きくなり、それゆえ共鳴器間陸部５の蹴り出し部の滑りが大きくなり摩耗は増加する。しかし、前記他方の幅方向最外側リブ３ａの共鳴器間陸部５は、タイヤ接地時に共鳴器間陸部５が変形する方向とは逆の方向に傾いていることから、タイヤ転動時に路面から受ける力に対する剛性は比較的大きくなり、この幅方向最外側リブ３ａの共鳴器間陸部５における摩耗の増加効果は、前記一方の幅方向最外側リブ３ａの共鳴器間陸部５における摩耗の減少効果に比べ小さくなる。従って、タイヤ全体でみたときの耐偏摩耗性は向上する。

図３（ａ）は、この発明に従うさらに別の実施形態のタイヤのトレッドパターンを示す展開図であり、図３（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、図３（ａ）中のＤ−Ｄ線及びＥ−Ｅ線に沿う断面図である。

この実施形態のタイヤは回転方向が図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）中の矢印方向に指定された方向性タイヤである。このタイヤは、トレッド部１に、図３（ａ）に示すトレッドパターンを具えるとともに、タイヤ周方向に沿って延びる例えば４本の周方向溝２より、トレッド部１のタイヤ幅方向最外側に位置する幅方向最外側リブ３ａと、そのタイヤ幅方向内側に位置する幅方向内側リブ３ｂと、さらにそのタイヤ幅方向内側に位置するセンタリブ３ｃとが形成されている。さらにそれらリブ３ａ、３ｂ内には先の実施形態と同様に、気室部４ａ及び狭窄ネック４ｂで構成される共鳴器４がタイヤ周方向に沿って並べて配設されている。また、これら共鳴器４に挟まれてリブ３ａ、３ｂ内に共鳴器間陸部５が形成されている。そして、幅方向最外側リブ３ａに配設された共鳴器４の共鳴器中心線Ｃｔは、図３（ｃ）に示すように、タイヤ周方向断面にて、気室部４ａ及び狭窄ネック４ｂの底部の中心を通ってタイヤ径方向外方に延びる法線ＮＬに対して、回転方向後方に傾斜角度θ_３ａをもって傾斜し、幅方向最内側リブ３ｂに配設された共鳴器４の共鳴器中心線Ｃｔは、図３（ｂ）に示すように、タイヤ周方向断面にて、気室部４ａ及び狭窄ネック４ｂの底部の中心を通ってタイヤ径方向外方に延びる法線ＮＬに対して、回転方向後方に傾斜角度θ_３ｂをもって傾斜し、かつ、傾斜角度θ_３ａは、傾斜角度θ_３ｂよりも大きい。なお、この実施形態のタイヤは、幅方向最外側リブ３ａ内の共鳴器中心線Ｃｔが、幅方向内側リブ３ｂ内の共鳴器中心線Ｃｔからみて回転方向の後方に傾斜していればよく、上記構成に代えて、幅方向内側リブ３ｂ内の共鳴器中心線Ｃｔを回転方向の前方に傾斜させ、その傾斜よりも小さい傾斜角度をもって、幅方向最外側リブ３ａ内の共鳴器中心線Ｃｔを回転方向の前方に傾斜させることができる。上記構成により、タイヤ転動時には、幅方向最外側リブ３ａ内の共鳴器間陸部５のほうが幅方向内側リブ３ｂ内の共鳴器間陸部５に比べて圧縮変形し易くなる。

従って、タイヤ転動時に、幅方向最外側リブ３ａ内の共鳴器間陸部５の圧縮変形によるせん断力は、幅方向内側リブ３ｂ内の共鳴器間陸部５に比べて小さくなり、すなわち幅方向最外側リブ３ａ内の共鳴器間陸部５の蹴り出し部の滑りが、幅方向内側リブ３ｂ内の共鳴器間陸部５の蹴り出し部の滑りよりも小さくなるので、幅方向最外側リブ３ａ内の共鳴器間陸部５の摩耗と、幅方向内側リブ３ｂ内の共鳴器間陸部５の摩耗は平均化され偏摩耗は抑制される。

図４（ａ）は、この発明に従うさらに別の実施形態のタイヤのトレッドパターンを示す展開図であり、図４（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、図４（ａ）中のＦ−Ｆ線及びＧ−Ｇ線に沿う断面図である。

この実施形態のタイヤは、回転方向が図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）中の矢印方向に指定された方向性タイヤである。このタイヤは、トレッド部１に、図４（ａ）に示すトレッドパターンを具えるとともに、タイヤ周方向に沿って延びる例えば４本の周方向溝２より、トレッド部１のタイヤ幅方向最外側に位置する幅方向最外側リブ３ａと、そのタイヤ幅方向内側に位置する幅方向内側リブ３ｂと、さらにそのタイヤ幅方向内側に位置するセンタリブ３ｃとが形成されている。さらにそれらリブ３ａ、３ｂ内には先の実施形態と同様に、気室部４ａ及び狭窄ネック４ｂで構成される共鳴器４がタイヤ周方向に沿って並べて配設されている。また、これら共鳴器４に挟まれてリブ内に共鳴器間陸部５が形成されている。そして、幅方向最外側リブ３ａに配設された共鳴器４の共鳴器中心線Ｃｔは、図４（ｃ）に示すように、タイヤ周方向断面にて、気室部４ａ及び狭窄ネック４ｂの底部の中心を通ってタイヤ径方向外方に延びる法線ＮＬに対して、回転方向後方に傾斜し、幅方向最内側リブ３ｂに配設された共鳴器４の共鳴器中心線Ｃｔは、図４（ｂ）に示すように、タイヤ周方向断面にて、気室部４ａ及び狭窄ネック４ｂの底部の中心を通ってタイヤ径方向外方に延びる法線ＮＬに対して、回転方向前方に傾斜している。すなわち、幅方向最外側リブ３ａ内の共鳴器間陸部５は、タイヤ接地時に共鳴器間陸部５が圧縮変形する方向に予め傾いており、幅方向内側リブ３ｂ内の共鳴器間陸部５は、タイヤ接地時に共鳴器間陸部５が圧縮変形する方向とは逆の方向に予め傾いている。つまり、幅方向最外側リブ３ａ内の共鳴器間陸部５は、タイヤ転動時に圧縮変形によるせん断力が小さくなり、それゆえ共鳴器間陸部５の蹴り出し部の滑りが小さくなり摩耗は減少し、幅方向内側リブ３ｂ内の共鳴器間陸部５は、タイヤ転動時に圧縮変形によるせん断力が大きくなり、それゆえ共鳴器間陸部５の蹴り出し部の滑りが大きくなり摩耗は増加する。

従って、幅方向最外側リブ３ａ及び幅方向内側リブ３ｂ内の共鳴器４の共鳴器中心線Ｃｔの法線ＮＬに対する傾斜角度を小さくても、幅方向最外側リブ３ａ内の共鳴器間陸部５の摩耗と、幅方向内側リブ３ｂ内の共鳴器間陸部５の摩耗は効果的に平均化され、偏摩耗を効果的に抑制することが可能となる。このタイヤは、共鳴器中心線Ｃｔの法線ＮＬに対する傾斜が小さくても偏摩耗の抑制が可能であることから、共鳴器間陸部５の剛性が過度に低下することがない。それゆえピッチノイズ及び偏摩耗を抑制しつつ、操縦安定性も維持することができることから前述の実施形態のタイヤに比べて優位である。

なお、上述したいずれの実施形態のタイヤにおいても、法線ＮＬに対する共鳴器中心線Ｃｔの傾斜角度は、５度から３５度までの範囲内にあることが好ましい。この傾斜角度が５度未満では、共鳴器中心線Ｃｔの傾斜によるピッチノイズの低減効果が十分でなく、３５度を超えると共鳴器間陸部５の剛性が過度に低下し十分な操縦安定性が得られなくなる可能性があるからである。

次いで、この発明のタイヤに用い得る種々の共鳴器４について、図面を参照しながら説明する。ここで、図５は、この発明のタイヤに適用可能な共鳴器の一例を模式的に示した模式図であり、（ａ）は、ヘルムホルツ型の共鳴器、（ｂ）は、段付き管型の共鳴器をそれぞれ示すものである。

上述のように、気室部４ａ及び狭窄ネック４ｂにより構成される共鳴器４は、気室部４ａのリブ開口及び狭窄ネック４ｂがともに路面によって密閉された状態の下では、図５（ａ）に模式的に示すようなヘルムホルツ型の共鳴器４を形成することになり、その共鳴器４の共鳴周波数ｆは、狭窄ネック４ｂの長さをｌ_ｈ、狭窄ネックの半径をｒ、狭窄ネック４ｂの断面積をＳとするとともに気室部４ａの容積をＶ、音速をｃとしたとき、

として表すことができるので、この共鳴周波数ｆは、周方向溝２の気柱共鳴周波数との関連の下で、狭窄ネック４ｂの長さにｌ_ｈ、狭窄ネック４ｂの断面積をＳ（半径ｒ）及び気室部４ａの容積Ｖの大きさを選択的に変えることによって、所要に応じて変化させることができる。

なお、狭窄ネック４ｂの断面形状が円形ではない場合は、上記の式中の半径rは、狭窄ネック４ｂの断面積を基にして逆算することによって求められる。また、式中の係数「１．３」は文献によっては異なる値が存在するが、一般的には実験式から求めることが可能で、この発明においても一つの係数として用いるものとする。

また、気室部４ａは、その深さ方向の全体に亘って、開口面積と同一の横断面積を有するものを適用することができるが、深さ方向に向けて当該横断面積が漸増もしくは漸減するものを適用してもよい。また、気室部４ａの底部は実質的に平坦面としてもよく、あるいは開口側に向けて凸もしくは凹状の曲面とすることもできる。

さらに、気室部４ａの、リブ表面への開口形状はどのような形状でもよく、図１〜４に示すような矩形でも良く、多角形と、円形と、楕円形と、その他の閉鎖曲線形状と、不規則な閉鎖形状等の形状でも良い。

あるいは、上述したようなヘルムホルツ型の共鳴器４に代えて、図５（ｂ）に示すように気室部４ａ及び狭窄ネック４ｂをそれぞれ第１管路４ａ’、第２管路４ｂ’とみなしてそれらを相互に連結した連結管路からなる段付き管型の共鳴器４’を適用することもでき、この場合には、以下の説明のようにして共鳴周波数ｆを求めることができる。

段付き管型の共鳴器４’につき、境界における第１管路４ａ’側の音響インピーダンスをＺ_１２、境界における第２管路４ｂ’側の音響インピーダンスをＺ_２１、第１管路４ａ’の断面積をＳ_１、第２管路４ｂ’の断面積をＳ_２とすると、連続の条件から、
Ｚ_２１＝（Ｓ_２／Ｓ_１）・Ｚ_１２
との関係が成り立つ。

第２管路４ｂ’について、境界条件を、ｘ＝０でＶ_２＝Ｖ_０ｅ^ｊｗｔ、ｘ＝ｌ_２でＰ_２／Ｖ_２＝Ｚ_２１とすると、第２管路４ｂ’の開口からの距離ｘの位置のおける音圧Ｐ_２は、
Ｐ_２＝Ｚ_ｃ・｛（Ｚ_２１ｃｏｓ（ｋ（ｌ_２−ｘ））＋ｊＺ_ｃｓｉｎ（ｋ（ｌ_２−ｘ）））／（Ｚ_ｃｃｏｓ（ｋｌ_２）＋ｊＺ_２１ｓｉｎ（ｋｌ_２ ））｝・Ｖ_０ｅ^ｊｗｔ
と表される。
ここに、ｌ_２は、第２管路４ｂ’の長さ、Ｖ_２は、第２管路４ｂ’の粒子速度分布、Ｖ_０は、入力点の粒子速度、ｊは、虚数単位、Ｚ_ｃは、ρｃ（ρは、空気の密度、ｃは、音速）、ｋは、２πｆ／ｃである。

また、第１管路４ａ’について、境界条件を、ｘ＝ｌ_１でＶ_１＝０、ｘ＝０でＰ_２＝Ｐ_１とすると、第１管路４ａ’の開口からの距離ｘの位置のおける音圧Ｐ_１は、
Ｐ_１＝Ｚ_ｃ・〔Ｚ_２１ｃｏｓ（ｋ（ｌ_１−ｘ））／（ｃｏｓ（ｋｌ_１）・｛Ｚ_ｃｃｏｓ（ｋｌ_２）＋ｊＺ_２１ｓｉｎ（ｋｌ_２）｝）〕・ｅ^ｊｗｔ
と表される。
ここに、ｌ_１は、第１管路４ａ’の長さである。

ここで、共鳴の条件 ｘ＝０でＰ_２＝０より、
ｔａｎ（ｋl_１）ｔａｎ（ｋｌ_２）−（Ｓ_２／Ｓ_１）＝０ となり、この共鳴の条件式に基づいて、ｋ、ｌ_１、ｌ_２、Ｓ_２、Ｓ_１、ｃを決定して共鳴周波数ｆを求めることができる。

段付き管型の共鳴器４’は、図示の例では、直方体になる管路を組み合わせたものを示したが、上記の条件式で共鳴周波数を求めるには各管路の断面積及び長さを決定すればよいので、管路の形状は直方体に限定されることはなく種々の形状のものを適用し得る。

また、第２管路４ｂ’の一端は周方向溝２の溝壁で開口していることが不可欠となるが、第１管路４ａ’、第２管路４ｂ’は、トレッド踏面の接地面内で路面との接触により閉鎖空間を形成することになるので、その上端をリブの表面で開口させておくことが可能であり、この点についても限定されることはない。

上述したところは、この発明の実施形態の一部を示したにすぎず、この発明の趣旨を逸脱しない限り、これらの構成を相互に組み合わせたり、種々の変更を加えたりすることができる。例えば、共鳴器４は、その共鳴器中心線Ｃｔが法線ＮＬに対して傾斜していればよいので、タイヤ周方向断面にて、図６（ａ）〜（ｊ）にそれぞれ示すようにような形状を有していてもよい。しかも、タイヤ周方向断面におけるタイヤ周方向に対向する壁面の形状は、この発明が狙いとする作用及び効果に影響を与えるものではないので、その断面形状は図８（ａ），（ｂ）にそれぞれ例示すようにステップ状であっても曲線状であっても良い。

次に、この発明に従うタイヤを試作し性能評価を行ったので、以下に説明する。

（実験１）
実験１では、共鳴器の共鳴器中心線の法線に対する傾斜が、ピッチノイズに与える影響を調べた。実施例１〜１０のタイヤは、タイヤサイズがいずれも１９５／６５Ｒ１５の乗用車用ラジアルタイヤであるとともに図１に示すトレッドパターンを有するものであり、表１に示す諸元を有する。周方向溝は幅が７ｍｍ、深さが７ｍｍであり、ヘルムホルツ型の共鳴器は、気室部のタイヤ幅方向長さが１８ｍｍ、タイヤ周方向長さが６ｍｍ、深さが７ｍｍ、狭窄ネックの長さが６ｍｍ、幅が１ｍｍ、深さが２ｍｍであり、その作用周波数が１０６１Ｈｚである。共鳴器は、各リブ（タイヤ赤道面を含むリブは除く）内の周上に６０個ずつそれぞれ配置されている。共鳴器中心線の法線に対する傾斜角度は、いずれも３０度である。

比較のため、タイヤサイズ及びトレッドパターンは実施例１〜１０と同じであるものの、共鳴器を有していない従来例１のタイヤと、タイヤサイズ及びトレッドパターンは実施例１〜１０と同じであるものの、共鳴器中心線が法線に対して傾斜しておらず、表1に示す諸元を有する従来例２及び比較例１〜２のタイヤについても併せて試作した。

なお、各実施例、各比較例及び従来例２のいずれのタイヤにおいても、気室部及び狭窄ネックの容積は同一であり、また回転方向は、図６及び図７中の矢印で示す方向である。

前記各供試タイヤを、サイズ６ＪＪのリムに装着してタイヤ車輪とし、このタイヤ車輪に空気圧２１０ｋＰａ（相対圧）を適用し、タイヤ負荷荷重４．４７ｋＮ、走行速度８０ｋｍ／ｈの条件下でドラム試験機上を走行させ、タイヤ側方音をＪＡＳＯ Ｃ６０６に定める条件で測定し、１／３Ｏｃｔａｖｅ Ｂａｎｄ 中心周波数８００−１０００−１２５０Ｈｚ帯域のＰａｒｔｉａｌ Ｏｖｅｒａｌｌ値により気柱共鳴音の低減効果を評価し、ピッチ一次帯域の音圧においてピッチノイズの低減効果を評価した。それら評価結果を表１に示す。なお、表中の気柱共鳴音の数値は、従来例１のタイヤの側方音の音圧レベルと各比較例及び各実施例のタイヤの側方音の音圧レベルとの差を表しており、ピッチノイズの数値は、従来例２のタイヤの側方音の音圧レベルと各比較例及び各実施例のタイヤの側方音の音圧レベルとの差を表している。この数値は、負側に大きいほど騒音の低減効果が大きく、逆に正側に大きいほど騒音が増したことを示している。この場合、効果ありと判断するのは何れも１ｄＢ以上の音圧低下とする。

表１に示す結果から明らかなように、共鳴器の共鳴器中心線をタイヤ周方向に傾斜させることにより、気柱共鳴音を低減しつつ、その共鳴器に起因するピッチノイズを低減可能であることがわかる。

（実験２）
実験２では、共鳴器の共鳴器中心線の傾斜がピッチノイズ及び偏摩耗に与える影響を調べた。実施例１１〜１８のタイヤは、タイヤサイズがいずれも１９５／６５Ｒ１５の乗用車用ラジアルタイヤであるとともに図１に示すトレッドパターンを有するものであり、かつリブ内に配設された共鳴器の共鳴器中心線は、各リブごとにその傾斜方向及び傾斜角度が異なるものであり、それぞれのタイヤの諸元を表２に示す。ここで説明の便宜上、トレッド部に形成されたリブは、図１の紙面向かって左側からタイヤ幅方向右側に、第１リブ、第２リブ、第３リブ及び第４リブとする。

比較のため、タイヤサイズ及びトレッドパターンは実施例１１〜１８と同じであるものの、共鳴器を有していない従来例３のタイヤと、タイヤサイズ及びトレッドパターンは実施例１１〜１８と同じであるものの、共鳴器中心線が法線に対して傾斜しておらず、表２に示す諸元を有する従来例４のタイヤについても併せて試作した。

なお、従来例４及び各実施例のいずれのタイヤにおいても、気室部及び狭窄ネックの容積は同一である。また回転方向は、図６及び図７中の矢印で示す方向である。

前記各供試タイヤに対して、実験１と同様にして、気柱共鳴音及びピッチノイズの低減効果を評価し表３に示す。なお、表中の気柱共鳴音の数値は、従来例３のタイヤの側方音の音圧レベルと従来例４及び各実施例のタイヤの側方音の音圧レベルとの差を表しており、表中のピッチノイズの数値は、従来例４のタイヤの側方音の音圧レベルと各実施例のタイヤの側方音の音圧レベルとの差を表している。またこれら数値は、負側に大きいほど騒音の低減効果が大きく、逆に正側に大きいほど騒音が増したことを示している。この場合、効果ありと判断するのは何れも１ｄＢ以上の音圧低下とする。

また前記各供試タイヤを、サイズ６ＪＪのリムに装着してタイヤ車輪とし、このタイヤ車輪に空気圧２１０ｋＰａ（相対圧）を適用し、室内ドラム試験機上にて、タイヤ負荷荷重４．４７ｋＮ、走行速度８０ｋｍ／ｈの条件下、フリーローリング１０分と制動方向に０．１Ｇの力を加えて１０分とをそれぞれ交互に繰り返し、計１２００ｋｍ相当走行した後の摩耗重量（摩耗したゴムの重量）により摩耗効果を評価した。摩耗重量は、実験後の各供試タイヤの重量から実験前の各供試タイヤの重量を差し引いたものである。その評価結果を表３に示す。表中、磨耗効果の数値は、摩耗効果［％］＝｛（各実施例のタイヤの摩耗重量／従来例４のタイヤの摩耗重量）−１｝×１００より算出した値であり、その値が負側であれば、従来例４のタイヤに比べて摩耗重量が少ないことを示し、反対に正側であれば、従来例４のタイヤに比べて摩耗重量が多いことを示している。なお、その数値が±５％未満であれば誤差とみなし、それ以上で有意な差であると判断する。

表３に示す結果から明らかなように、共鳴器の共鳴器中心線を法線に対して傾斜させることにより、ピッチノイズは低減されることがわかる。

さらに、トレッド部の中心付近のリブ（第２及び第３リブ）内の共鳴器中心線からみてトレッド部のショルダ付近のリブ（第１及び第４リブ）内の共鳴器中心線を、回転方向の後方に傾斜させた場合に摩耗の低減効果がみられ、さらにその傾斜の差が大きいほど摩耗の低減効果が大きいことがわかる。

（実験３）
実験３では、共鳴器中心線の法線に対する傾斜角度がピッチノイズ及び操縦安定性に与える影響を調べた。実施例１９〜２５のタイヤは、タイヤサイズがいずれも１９５／６５Ｒ１５の乗用車用ラジアルタイヤであるとともに図１のトレッドパターンを有するものであり、表４に示す諸元を有する。

比較のため、タイヤサイズ及びトレッドパターンは実施例１９〜２５と同じであるものの、共鳴器を有していない従来例５のタイヤと、タイヤサイズ及びトレッドパターンは実施例１９〜２５と同じであるものの、共鳴器中心線が法線に対して傾斜しておらず、表４に示す諸元を有する従来例６のタイヤについても併せて試作した。

なお、従来例６及び各実施例のいずれのタイヤにおいても、気室部及び狭窄ネックの容積は同一である。また回転方向は、図６及び図７中の矢印で示す方向である。

前記各供試タイヤに対して、実験１と同様にして、気柱共鳴音及びピッチノイズの低減効果を評価した。なお、表中の気柱共鳴音の数値は、従来例５のタイヤの側方音の音圧レベルと従来例６及び各実施例のタイヤの側方音の音圧レベルとの差を表しており、表中のピッチノイズの数値は、従来例６のタイヤの側方音の音圧レベルと各実施例のタイヤの側方音の音圧レベルとの差を表している。またこれら数値は、負側に大きいほど騒音の低減効果が大きく、逆に正側に大きいほど騒音が増したことを示している。この場合、効果ありと判断するのは何れも１ｄＢ以上の音圧低下とする。

また、前記各供試タイヤをサイズ６ＪＪのリムに装着してタイヤ車輪とし、このタイヤ車輪をテスト車両に組み付け、空気圧２１０ｋＰａ（相対圧）、タイヤ負荷荷重４ｋＮの条件の下、ドライ路面のテストコースをプロのドライバーが走行したときの操縦安定性をフィーリング評価した。その評価結果を表４に示す。なお、表中の数値は、従来例６のタイヤのフィーリング評価の採点に対する各実施例のタイヤのフィーリング評価の採点の差を表しており、その数値が負側に大きいほど操縦安定性が低いことを示している。この場合、−３点以上で有意差であると判断する。

表４に示す結果から明らかなように、法線に対する共鳴器中心線の傾斜角度が５度以上でピッチノイズの低減効果があり、さらに３５度を超えると操縦安定性に悪影響を与えることがわかる。

以上の説明から明らかなように、この発明によって、気柱共鳴音を低減しつつ、その共鳴器に起因するピッチノイズを効果的に抑制可能な空気入りタイヤを提供することが可能となった。

この発明に従う代表的な空気入りタイヤのトレッドパターンを示す展開図であり、（ｂ）は、（ａ）中のＡ−Ａ線に沿う断面を示す断面図である。 （ａ）は、この発明の別の実施形態のタイヤのトレッドパターンを示す展開図であり、図２（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、図２（ａ）中のＢ-Ｂ線及びＣ-Ｃ線に沿う断面図である。 （ａ）は、この発明に従うさらに別の実施形態のタイヤのトレッドパターンを示す展開図であり、図３（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、図３（ａ）中のＤ−Ｄ線及びＥ−Ｅ線に沿う断面図である。 （ａ）は、この発明に従うさらに別の実施形態のタイヤのトレッドパターンを示す展開図であり、図４（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、図４（ａ）中のＦ−Ｆ線及びＧ−Ｇ線に沿う断面図である。 この発明のタイヤに適用可能な共鳴器の一例を模式的に示した模式図であり、（ａ）は、ヘルムホルツ型の共鳴器、（ｂ）は、段付き管型の共鳴器をそれぞれ示すものである。 （ａ）〜（ｊ）はそれぞれ、この発明に従う空気入りタイヤの共鳴器の、タイヤ周方向における断面を示す断面図である。 （ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、従来例及び比較例の空気入りタイヤの共鳴器の、タイヤ周方向における断面を示す断面図である。 （ａ），（ｂ）はそれぞれ、この発明に従うタイヤに含まれる共鳴器のタイヤ周方向における断面形状を例示する断面図である。

符号の説明

１ トレッド部
２ 周方向溝
３ リブ
３ａ 幅方向最外側リブ
３ｂ 幅方向内側リブ
４ 共鳴器
４ａ 気室部
４ｂ 狭窄ネック
４’ 共鳴器
４ａ’ 第１管路
４ｂ’ 第２管路
５ 共鳴器間陸部

Claims (5)

1. トレッド部に、タイヤ周方向に沿って延びる少なくとも一本の周方向溝と、これに隣接するリブとを具え、該リブ内に、該周方向溝に開口する狭窄ネックと、該狭窄ネックを介して該周方向溝と連通し該狭窄ネックよりも断面積が大きい気室部とで構成される、該周方向溝に起因する騒音を減ずる複数の共鳴器が、タイヤ周方向に並べて配設された空気入りタイヤにおいて、
   前記共鳴器の気室部及び狭窄ネックのうち少なくとも一方は、タイヤ周方向断面にて、その底部の中心とトレッド踏面におけるその開口の中心とを通る直線である共鳴器中心線が、前記底部の中心を通ってタイヤ径方向外方に延びる法線に対して傾斜し、
   前記気室部もしくは狭窄ネックを形成する、タイヤ周方向に対向する溝壁面は、前記底部の中心を通ってタイヤ径方向外方に延びる法線に対して互いに異なる方向に傾斜しており、前記底部における溝幅よりも開口部における溝幅が大きいことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. タイヤ赤道面を挟んで位置する、タイヤ幅方向で最も外側の二つのリブ内に配設された共鳴器の共鳴器中心線は、前記法線に対してタイヤ周方向にそれぞれ逆向きに傾斜している、請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記空気入りタイヤは、回転方向が指定された方向性タイヤであり、タイヤ赤道面を挟んで位置する、タイヤ幅方向で最も外側の二つのリブ内に配設された共鳴器の共鳴器中心線は、それらリブのタイヤ幅方向内側に位置するリブ内に配設された共鳴器の共鳴器中心線に対して、相対的に回転方向後方に傾斜している、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
4. タイヤ幅方向で最も外側の前記リブ内の前記共鳴器中心線は、前記法線に対して回転方向後方に傾斜し、それらリブのタイヤ幅方向内側に位置する前記リブ内の前記共鳴器中心線は、前記法線に対して回転方向前方に傾斜している、請求項３に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記法線に対する前記共鳴器中心線の傾斜角度は、５度から３５度までの範囲内にある、請求項１〜４の何れかに記載の空気入りタイヤ。

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