JP5129470B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、排水性能を悪化させることなくノイズ性能を向上しうる空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤのトレッド部には、タイヤ周方向にのびる幅の広い縦主溝の１ないし複数本が設けられる。しかしながら、このような縦主溝は、走行時に気柱共鳴が生じやすく、ノイズ性能を悪化させる傾向がある。ノイズ性能を向上させるために、縦主溝の溝幅を小さくすると、排水性能が悪化するため好ましくない。このように、排水性能とノイズ性能とは二律背反の関係にある。

関連する技術としては次のものがある。

特開２００３−１４６０２４号公報

本発明は、以上のような実情に鑑み案出なされたもので、タイヤ周方向にのびる縦主溝の溝壁に、タイヤ半径方向にのびる小凹溝をタイヤ周方向に隔設するとともに、該小凹溝の溝表面に、溝長さ方向において該溝表面を凹凸化させた非平坦部を設けることを基本として、縦主溝内の気流をかき乱して気柱共鳴を低減することによりノイズ性能を向上しうる空気入りタイヤ、とりわけ重荷重用タイヤを提供することを主たる目的としている。

トレッド部に、タイヤ周方向に連続してのびる少なくとも１本の縦主溝を有する空気入りタイヤであって、前記縦主溝は、一対の溝壁を有し、前記溝壁の少なくとも一方には、半径方向にのびる小凹溝がタイヤ周方向に隔設され、前記小凹溝の溝表面には、その溝長さ方向に凸凹にのびる非平坦部が設けられており、前記非平坦部は、前記溝長さ方向に互いに逆向きに傾斜する少なくとも２つの平面を連ねて形成してジグザグ状でのびるジグザグ面を含むことを特徴とする。

また請求項２記載の発明は、前記ジグザグ面は、その振幅が０．３〜２．０mmであり、かつ前記小凹溝は、長さ方向と直角な断面において、溝幅が０．５〜４．０mmかつ溝深さが０．５〜２．０mmである請求項１記載の空気入りタイヤである。

また請求項３記載の発明は、前記小凹溝は、第１のジグザグ面と、この第１のジグザグ面とは山の頂点がタイヤ半径方向にずらされた第２のジグザグ面とを含む請求項１又は２記載の空気入りタイヤである。

また請求項４記載の発明は、前記小凹溝は、前記溝壁に沿って３．５〜８．０mmの距離を隔てて設けられている請求項１乃至３のいずれかに記載の空気入りタイヤである。

また請求項５記載の発明は、前記縦主溝は、最もトレッド接地端側をのびるショルダー縦主溝を含むとともに、前記小凹溝は、該ショルダー縦主溝に設けられている請求項１乃至４のいずれかに記載の空気入りタイヤである。

また請求項６記載の発明は、前記小凹溝は、縦主溝の両側の溝壁にそれぞれ設けられるとともに、該小凹溝は、縦主溝の溝中心線に関して互いに非線対称位置に設けられている請求項１乃至５のいずれかに記載の空気入りタイヤである。

本発明では、縦主溝の溝壁に、半径方向にのびる小凹溝がタイヤ周方向に複数本隔設されるとともに、小凹溝の溝表面には、溝長さ方向に凸凹にのびる非平坦部が設けられている。このような小凹溝は、タイヤ回転時に生じる縦主溝内の気流をかき乱し、気柱共鳴音を低減させる。即ち、小凹溝の非平坦部によって気柱内の音波は乱反射し、溝壁への反射回数が増加する。反射の都度、溝壁で音エネルギーの一部が吸収されるので、気柱共鳴の音圧レベルが小さくなる。このように、本発明の空気入りタイヤでは、溝容積を低下させることなく走行ノイズを低減しうる。

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は本実施形態の空気入りタイヤのトレッド部２の展開図、図２はその部分拡大図、図３はそのＡ−Ａ拡大断面、図４は図３のＢ−Ｂ拡大断面図をそれぞれ示す。

空気入りタイヤ（全体図示せず）は、例えば１枚のスチールコードからなるカーカスと、その外側に配された少なくとも２枚、好ましくは３枚以上のスチールベルトプライからなるベルト層とを有する重荷重用の空気入りラジアルタイヤとして形成される。

前記トレッド部２には、タイヤ周方向に連続してのびる少なくとも１本、本実施形態では５本の縦主溝３と、これらの縦主溝３と交わる向きにのびる横溝４とが設けられる。

前記縦主溝３は、最もタイヤ赤道Ｃの近く（本実施形態では、タイヤ赤道Ｃ上）をのびる１本のクラウン縦主溝３ａと、その外側に設けられた一対のミドル縦主溝３ｂと、該ミドル縦主溝３ｂの各外側に設けられた一対のショルダー縦主溝３ｃとを含む。

また、前記横溝４は、クラウン縦主溝３ａとミドル縦主溝３ｂとの間をのびるセンター横溝４ａと、ミドル縦主溝３ｂとショルダー縦主溝３ｃとの間をのびるミドル横溝４ｂと、ショルダー縦主溝３ｃとトレッド接地端Ｅとの間をのびるショルダー横溝４ｃとを含む。

なお、トレッド接地端Ｅは、タイヤを正規リムにリム組みしかつ正規内圧を充填した無負荷の状態である基準状態から、タイヤ回転軸に正規荷重を負荷しかつキャンバー角０゜で平面に接地させたときの路面と接地する最もタイヤ軸方向外側の位置とする。そして、このトレッド接地端Ｅ、Ｅ間のタイヤ軸方向距離をトレッド幅ＴＷとして定める。

また、「正規リム」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばＪＡＴＭＡであれば標準リム、ＴＲＡであれば "Design Rim" 、ＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim"とする。また、「正規内圧」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "INFLATION PRESSURE" とする。さらに「正規荷重」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている荷重であり、ＪＡＴＭＡであれば最大負荷能力、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "LOAD CAPACITY"とする。

以上のような縦主溝３及び横溝４により、トレッド部２には、クラウン縦主溝３ａとミドル縦主溝３ｂとの間に区画されたクラウンブロック５ａと、前記ミドル縦主溝３ｂとショルダー縦主溝３ｃとの間に区画されたミドルブロック５ｂと、前記ショルダー縦主溝３ｃとトレッド接地端Ｅとの間に区画されたショルダブロック５ｃとが設けられる。

本実施形態において、全ての縦主溝３ａないし３ｃは、タイヤ周方向にジグザグ状でのびている。このようなジグザグ溝は、ブロック５ａないし５ｃの側縁に平面視略横Ｖ字状のエッジを付与し、バランス良くトラクション性能を高めるのに役立つ。ただし、縦主溝３には、タイヤ周方向に直線状でのびるストレート溝や、波状溝など種々の形状が採用できる。

また、各ブロック５ａないし５ｃのトラクション性能を向上させるために、センター横溝４ａ及びミドル横溝４ｂは、互いに同じ向き（図１では左上がり）に傾斜し、かつ、そのタイヤ軸方向に対する角度は４５°以下、より好ましくは３０度以下が好ましい。これに対して、ショルダー横溝４ｃは、そのタイヤ軸方向に対する角度を０〜５°と実質的にタイヤ周方向に沿うものとし、ショルダブロック５ｃに十分な剛性を与えるのが望ましい。また、各横溝４は、本実施形態のように、いずれも縦主溝３のジグザグのピーク間を継ぐようにのびるものが望ましい。

また、縦主溝３において、クラウン縦主溝３ａ、ミドル縦主溝３ｂ及びショルダー縦主溝３ｃの各溝幅をそれぞれＧＷ１、ＧＷ２及びＧＷ３とすると、本実施形態では、下記の関係を満たすように、溝幅が設定される。
ＧＷ１＜ＧＷ２＜ＧＷ３
これにより、接地圧が高いタイヤ赤道Ｃ側のパターン剛性を高め得る。他方、トレッド接地端Ｅ側は、荷重負荷時や内圧充填時の変形量が大きいので、ショルダー縦主溝３ｃ及びミドル縦主溝３ｂの溝底７には比較的大きな円弧を設けて歪を緩和することが望ましい。このためにも、それらの縦主溝３ｂ及び３ｃの溝幅ＧＷ２及びＧＷ３を、クラウン縦主溝３ａよりも大きくすることが望ましい。なお、前記溝幅は、変化する場合には平均値が用いられるものとする。

縦主溝３及び横溝４の溝幅及び深さは、特に限定されないが、小さすぎると排水性能が悪化するおそれがあり、逆に過度に大きすぎると、トレッド部２のパターン剛性やノイズ性能を悪化させるおそれがある。

以上のような観点より、縦主溝３の溝幅ＧＷ１ないしＧＷ３は、好ましくはトレッド幅ＴＷの１．５％以上、より好ましくは２．５％以上が望ましく、また上限に関しては、好ましくは６．５％以下、より好ましくは５．５％以下が望ましい。また、縦主溝３の深さＧＤｔは、好ましくはトレッド幅ＴＷの４．０％以上、より好ましくは５．０％以上が望ましく、また上限に関しては、好ましくは９．０％以下、より好ましくは８．０％以下が望ましい。

同様に、センター横溝４ａ、ミドル横溝４ｂ及びショルダー横溝４ｃの各溝幅ＧＷ４ないしＧＷ６は、好ましくはトレッド幅ＴＷの１．５％以上、より好ましくは２．５％以上が望ましく、また上限に関しては、好ましくは６．５％以下、より好ましくは５．５％以下が望ましい。同様に、横溝４の深さＧＤｙは、好ましくはトレッド幅ＴＷの２．０％以上、より好ましくは２．５％以上が望ましく、また上限に関しては、好ましくは９．０％以下、より好ましくは８．０％以下が望ましい。

図３にショルダー縦主溝３ｃが代表して示されるように、縦主溝３は、一対の溝壁６、６と、この溝壁６間をのびる溝底７とを有する。前記溝壁６は、溝底７からタイヤ半径方向外側に向かって溝幅（この例ではＧＷ３）を増大させる向きに傾斜している。また、溝壁６、６は、溝中心線ＧＬに関して、対称に設けられている。なお、溝底７と溝壁６とは、応力集中を防止するために、滑らかな円弧で接続されるのが望ましい。

なお、縦主溝３の溝壁６の最もタイヤ半径方向外側の位置である溝縁６ｅに立てたタイヤ法線に対する溝壁６の傾斜角度θは、好ましくは１度以上、より好ましくは３度以上が望ましく、また上限に関しては、好ましくは３０度以下、より好ましくは２０度以下が望ましい。前記傾斜角度θが３０度を超える場合、大きな溝幅を確保しないと十分な溝深さが維持できないおそれがある。逆に前記傾斜角度θが１度未満の場合、金型からの抜け性が低下し、生産性が悪化しやすい。

本実施形態において、前記全ての縦主溝３ａないし３ｃの両溝壁６、６には、タイヤ半径方向にのびる小凹溝９がタイヤ周方向に複数本隔設されるとともに、該小凹溝９の溝表面には、溝長さ方向に凸凹にのびる非平坦部１０が設けられる。

このような小凹溝９は、タイヤ回転時に生じる縦主溝３内の気流をかき乱し、ひいてはノイズの原因である定常波の発生を妨げる。また、気流がなす音波の一部は、前記非平坦部１０によって乱反射させられ、溝壁６及び／又は溝底７への反射を繰り返し、音波エネルギーが吸収される。これらによって、縦主溝３ａないし３ｃでの気柱共鳴が抑制され、ひいては走行時のノイズ性能、とりわけ通過騒音が大幅に低減される。また、このような小凹溝９は、縦主溝３の溝容積を減らすことなく増加させるものであるため、排水性能を悪化させるおぞれも無い。

また、小凹溝９は、図５に仮想線で誇張して示されるように、縦主溝３の接地時に圧縮されその溝幅を広げる一方、縦主溝３が路面から開放されることにより開いた溝幅が元に戻る変形を繰り返す。このような小凹溝９が縦主溝３に隔設されているため、縦主溝３にいわゆる石噛みが生じても、噛み込んだ小石と小凹溝９とが接触しやすくなり、かつ、上述の小凹溝９の変形作用により、縦主溝３内に噛み込んだ小石等を縦主溝３の外部に排出させるのに役立つ。

前記小凹溝９は、図３に示されるように、トレッド部２の接地面２Ｐに開口するタイヤ半径方向外側の端部９ｏと、タイヤ半径方向内側の端部９ｉとを有し、これらの間をタイヤ半径方向にのびている。ただし、図示はされていないが、小凹溝９の外側の端部９ｏは、トレッド部２の接地面２Ｐよりも半径方向内側に設けられても良い。

また、本実施形態の小凹溝９は、タイヤ半径方向に沿ってのびるものが示されるが、タイヤ半径方向に対して傾けて設けられても良い。この場合、縦主溝３に沿って流れる空気の音エネルギーを効果的に乱反射させるために、タイヤ半径方向に対して４５度以下、より好ましくは３０度以下、さらに好ましくは２０度以下が望ましい。

小凹溝９のタイヤ半径方向の長さＷＬは、特に限定されないが、小さすぎると上述のノイズ低減効果が十分に発揮できないおそれがある。このような観点より、小凹溝９の前記長さＷＬは、好ましくは縦主溝３の溝深さＧＤｔの５０％以上、より好ましくは６０％以上、さらに好ましくは８０％以上が望ましい。なお、縦主溝３の溝底でのクラック等を防止するために、小凹溝９の長さＷＬは、例えば縦主溝３の溝深さＧＤｔの１００％以下が望ましい。

本実施形態の小凹溝９は、図４に示されるように、前記非平坦部１０からなる溝底部１３と、該溝底部１３の両側に配された側壁部１４とを含み、略台形状の断面形状で形成されている。ただし、小凹溝９の断面形状は、半円状、三角形状、Ｕ字状など種々の形状に変形しうるのは言うまでもない。

ここで、小凹溝９の長さ方向と直角な断面において、その溝幅ｇｗ又は溝深さ（最大深さ）ｇｄが小さすぎると、上述のノイズ低減効果が十分に発揮できない傾向があり、逆に大きすぎると、剛性が低下し、走行時の歪によってクラック等が生じやすくなる。このような観点より、小凹溝９の溝幅ｇｗは、好ましくは０．５mm以上、より好ましくは１．０mm以上が望ましく、また上限に関しては、好ましくは４．０mm以下、より好ましくは３．０mm以下が望ましい。同様に、小凹溝９の溝深さｇｄ（最大深さ）は、好ましくは０．５mm以上、より好ましくは０．８mm以上が望ましく、また上限に関しては、好ましくは２．０mm以下、より好ましくは１．７mm以下が望ましい。

本実施形態の非平坦部１０は、ジグザグ状で溝長さ方向（半径方向）にのびるジグザグ面１０ａから形成される。これにより、小凹溝９は、その溝深さｇｄを増減させながらタイヤ半径方向にのびている。縦主溝３内の気流をより効果的にかき乱すために、該ジグザグ面１０ａは、互いに逆向きに傾斜する少なくとも２つの平面を連ねて形成することにより、タイヤ半径方向と交わる向きにのびる少なくとも１本の稜線１２を有するものが望ましい。本実施形態では、４つの平面を連ねることにより複数（３つ）の稜線１２を有する態様が示されているが、これに限定されるものではない。

また、前記ジグザグ面１０ａの振幅Ａ（図３に示す）が小さすぎると、縦主溝３の内部の気流をかき乱す効果が低下する傾向があり、逆に大きすぎると、ジグザグ面１０ａの入隅部を起点としたクラックなどが生じタイヤの耐久性を低下させるおそれがある。このような観点より、ジグザグ面１０ａの振幅Ａは、好ましくは０．３mm以上、より好ましくは０．５mm以上が望ましく、また上限に関しては、好ましくは２．０mm以下、より好ましくは１．７mm以下が望ましい。

また、図７に示されるように、前記ジグザグ面１０ａは、第１のジグザグ面１０ａ１と、この第１のジグザグ面１０ａ１とはジグザグの位相が異なる第２のジグザグ面１０ａ２とからなるものでも良い。この実施形態では、溝底部１３に、第１のジグザグ面１０ａ１と第２のジグザグ面１０ａ２とがタイヤ周方向に並べて設けられている。第１のジグザグ面１０ａ１の山の頂点（又は谷の頂点）は、第２のジグザグ面１０ａ２の山の頂点（又は谷の頂点）とは、タイヤ半径方向にずらされている。このような実施形態では、非平坦部１０がより複雑に凹凸化される結果、縦主溝３の内部の音波をさらに乱反射させ、音波エネルギーをより効果的に低減させ得る点で好ましい。

また、上記各実施形態では、小凹溝９の側壁部１４は滑らかな表面で形成されているが、例えば図８に示されるように、一方の側壁部１４又はより好ましくは両方の側壁部１４に非平坦部１０が設けられても良い。この場合、溝底部１３に小凹溝９を設けるか否かは任意に定め得る。

また、ノイズ性能をより一層向上させるために、小凹溝９は、縦主溝３の片側の溝壁６における１ピッチの中に、好ましくは６本以上、より好ましくは７本以上含まれていることが望ましい。他方、前記１ピッチ中に過度に多くの小凹溝９が設けられていると、小凹溝９、９間の溝壁剛性が低下し、走行中の歪によってこの部分を起点としたクラックやゴム欠け等が生じるおそれがある。このような観点より、小凹溝９は、縦主溝３の片側の溝壁６における１ピッチの中に、好ましくは１４本以下、より好ましくは１２本以下で含まれていることが望ましい。

小凹溝９、９間の溝壁剛性の低下をより確実に防止するために、図５に示されるように、小凹溝９は、溝壁６に沿って３．５〜８．０mmの距離Ｄを隔てて設けられるのが望ましい。

なお、縦主溝３の前記「ピッチ」とは、図２に符号Ｐで表されるように、縦主溝３の繰り返し模様を構成する最小単位とするが、縦主溝３がタイヤ周方向に直線状でのびる場合には、横溝やラグ溝等の縦主溝３以外のトレッドパターンの構成要素のピッチを基準として定められる。

また、図２に示されるように、縦主溝３の向き合う溝壁６、６に設けられた小凹溝９は、溝中心線ＧＬに関して非線対称位置に設けられることが望ましい。言い換えると、向き合う小凹溝９、９は、溝中心線ＧＬ方向にずれ量Ｓを有して設けられることが望ましい。これにより、小凹溝９の偏在を防止して分散配置することができるため、縦主溝３内のより多くの気流をこの小凹溝９と接触させることができる。前記ずれ量Ｓは、特に限定されないが、好ましくは、小凹溝９のタイヤ周方向のピッチ（図２に示される。）Ｋのほぼ１／２が望ましい。

小凹溝９は、本実施形態では全ての縦主溝３に設けられているが、少なくともショルダー縦主溝３ｃに設けられるのが望ましい。

以上本発明の実施形態について説明したが、前記小凹溝９は、タイヤ加硫金型によってトレッドパターンと同時に成形されても良いし、加硫後に切削によって形成されても良い。また、本発明は、重荷重用タイヤのみならず、乗用車用タイヤや二輪車用タイヤなど各種のタイヤに採用しうるのは言うまでもない。

表１の仕様に基づいて、サイズ１１Ｒ２２．５ １４ＰＲの重荷重用ラジアルタイヤが試作され、それらの性能がテストされた。実施例の小凹溝は、図６に示したように、非平坦部がジグザグ面からなるものとした。テスト方法は次の通りである。

＜ノイズ性能＞
各テストタイヤを以下の条件で車両の全輪に装着し、通過速度を８０km／Ｈとして５０ｍの距離をエンジンオフで惰行走行させるとともに、該コースの中間点において走行中心線から横に７．５ｍを隔てかつテスト路面から高さ１．２ｍの位置に設置したマイクロホンにより通過騒音の最大レベルｄＢ（Ａ）が測定された。結果は、比較例を１００とする指数で表示した。数値が小さいほど通過騒音が小さく良好である。
リム：７．５０×２２．５
内圧：８００ｋＰａ
車両：１０屯積み２−Ｄ車（無積載）

＜排水性能＞
水深５mmのアスファルト路面において、上記車両で速度６０ｋｍからＡＢＳをオンとした条件でフルブレーキングを行い、制動距離が測定された（ｎ＝５の平均値）。評価は、比較例の制動距離を１００とする指数で表示した。数値が小さいほど良好である。

＜小凹溝の損傷＞
上記車両にて１０万kmを走行させた後、各テストタイヤの小凹溝を肉眼で観察し、クラック、欠け又はちぎれといった損傷の有無を調べた。
テストの結果などは表１に示される。

テストの結果、実施例の空気入りタイヤは、排水性を悪化させることなくノイズ性能を有意に向上していることが確認できた。

本発明の実施形態を示すトレッド部の展開図である。 その部分拡大図である。 図２のＡ−Ａ断面図である。 図３のＢ−Ｂ断面図である。 図１のＣ−Ｃ視断面図である。 小凹溝の斜視図である。 他の実施形態を示す小凹溝の斜視図である。 他の実施形態を示す小凹溝の斜視図である。

符号の説明

２ トレッド部
２Ｐ トレッド部の接地面
３ 縦主溝
３ａ クラウン縦主溝
３ｂ ミドル縦主溝
３ｃ ショルダー縦主溝
４ 横溝
４ａ センター横溝
４ｂ ミドル横溝
４ｃ ショルダー横溝
６ 溝壁
７ 溝底
９ 凹溝
１０ 非平坦部
１０ａ ジグザグ面

Claims (6)

1. トレッド部に、タイヤ周方向に連続してのびる少なくとも１本の縦主溝を有する空気入りタイヤであって、
   前記縦主溝は、一対の溝壁を有し、
   前記溝壁の少なくとも一方には、半径方向にのびる小凹溝がタイヤ周方向に隔設され、
   前記小凹溝の溝表面には、その溝長さ方向に凸凹にのびる非平坦部が設けられており、
   前記非平坦部は、前記溝長さ方向に互いに逆向きに傾斜する少なくとも２つの平面を連ねて形成してジグザグ状でのびるジグザグ面を含むことを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記ジグザグ面は、その振幅が０．３〜２．０mmであり、かつ
   前記小凹溝は、長さ方向と直角な断面において、溝幅が０．５〜４．０mmかつ溝深さが０．５〜２．０mmである請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 前記小凹溝は、第１のジグザグ面と、この第１のジグザグ面とは山の頂点がタイヤ半径方向にずらされた第２のジグザグ面とを含む請求項１又は２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記小凹溝は、前記溝壁に沿って３．５〜８．０mmの距離を隔てて設けられている請求項１乃至３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. 前記縦主溝は、最もトレッド接地端側をのびるショルダー縦主溝を含むとともに、
   前記小凹溝は、該ショルダー縦主溝に設けられている請求項１乃至４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
6. 前記小凹溝は、縦主溝の両側の溝壁にそれぞれ設けられるとともに、該小凹溝は、縦主溝の溝中心線に関して互いに非線対称位置に設けられている請求項１乃至５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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