JP5253538B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents
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Description
本発明は、トレッド面にタイヤ周方向に延びる縦溝を有する空気入りタイヤに関するものである。
トレッド面にタイヤ周方向に延びる縦溝を有する空気入りタイヤにおいて、走行時に発生する騒音としては、ポンピング作用による騒音(ポンピング音)、気柱管共鳴による騒音(気柱管共鳴音)などが知られている。
ポンピング音は、縦溝が接地部分に踏み込んだ時に圧縮された縦溝内の空気が、接地部分から離れる時に放出されることにより発生する。すなわち、タイヤが路面と接地する際、縦溝の両側の溝壁は、接地により踏面に負荷が作用するため圧縮されて内側に膨らみ、縦溝が閉塞する方向に接近し、タイヤの回転と共に圧縮状態から開放されていくと、溝壁の膨らみが元に戻り、変形が解除される。このような縦溝の閉塞と開放とが繰り返されることにより、縦溝内の空気が圧縮、放出されてポンピング音が発生する。また、気柱管共鳴音は、接地部分において縦溝と路面とによって形成された空洞内の空気が振動し、共鳴することにより発生する。
下記特許文献1には、ポンピング音及び気柱管共鳴音を低減する目的で、縦溝の対向する溝壁の両側または片側の溝壁から溝幅方向へ突出する突出体を設けた空気入りタイヤが開示されている。かかる突出体は、縦溝の側壁にタイヤ周方向に沿って断続的に設けられており、タイヤ接地時に、縦溝内で対向する突出体同士あるいは突出体と溝壁とが接触することで、元来ブロックパターンのピッチ数で決まるポンピング音の周波数をランダム化することができる。その結果、ポンピング音の周波数は、ブロックパターンによる路面への打撃音の周波数と一致しなくなり、ピッチ数とタイヤ回転数で決まる1次ピーク周波数のレベルの低減が可能となる。また、突出体が、接地の際に縦溝と路面で形成された気柱管内の振動モードを特定の周波数から断続的或いは連続的に変化する周波数とするため、気柱管共鳴音を実質的に消滅することができる。
上記のように、特許文献1の空気入りタイヤは、ポンピング音の周波数をランダム化するものであり、ポンピング音そのものを低減するものではない。低騒音化のためには、気柱管共鳴音の低減とともに、ポンピング音そのものを低減することが好ましい。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ポンピング音と気柱管共鳴音に起因した騒音を低減することができる空気入りタイヤを提供することにある。
上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。即ち、本発明に係る空気入りタイヤは、トレッド面にタイヤ周方向に延びる縦溝を有する空気入りタイヤにおいて、縦溝の一方の溝壁の溝深さ方向中央部から他方の溝壁へ向かって突出する帯状突条が、タイヤ周方向に沿って連続して設けられており、前記帯状突条の外側面を前記一方の溝壁に接合する外側補強部が設けられ、前記外側補強部の外側端は前記トレッド面と同一面内であることを特徴とする。
この空気入りタイヤでは、縦溝の一方の溝壁に帯状突条がタイヤ周方向に沿って連続して設けられており、接地時に両側の溝壁が内側に膨らみ、帯状突条の突端部が他方の溝壁に当接することで、縦溝は路面側と溝底側とに分割される。このとき、帯状突条は外側補強部により補強されているため、溝底側の空気は、閉じ込められたまま圧縮されて高圧となる。その一方で、外側補強部の外側端がトレッド面と同一面内であるため、路面からの入力が外側補強部を通じて帯状突条に伝達され、帯状突条は、外側補強部の設置位置でタイヤ径方向内側へわずかに変形し、他方の溝壁との間に微小空隙が生じる。そして、溝底側の高圧の空気が、この微小空隙を通過して路面側へと移動することで、エネルギー損失が発生し、音圧が低減されるため、ポンピング音を低減することができる。さらに、縦溝に外側補強部が設けられていることにより、縦溝と路面とにより形成された空洞内を通る空気の流れに乱流を引き起こし、気柱管共鳴音を低減することができる。その結果、本発明によれば、ポンピング音と気柱管共鳴音に起因した騒音を低減することができる。
上記において、前記外側補強部は、タイヤ周方向に間隔を置いて複数設けられていることが好ましい。外側補強部を複数設けることで、空洞内を通る空気の流れに多くの乱流を引き起こすことができるため、気柱管共鳴音を効果的に低減することができる。
上記において、前記帯状突条の厚みは、突端部へ向かって薄くなっていることが好ましい。これにより、帯状突条の突端部のみが変形しやすく、微小空隙がより狭くなるため、空気が微小空隙を通過する際のエネルギー損失が大きくなり、ポンピング音を効果的に低減することができる。
上記において、前記帯状突条の内側面を前記一方の溝壁に接合する内側補強部が、前記外側補強部のタイヤ径方向内側に設けられていることが好ましい。内側補強部を設けることにより、帯状突条に対する補強効果が高くなるとともに、空洞内を通る空気の流れにより多くの乱流を引き起こすことができ、ポンピング音と気柱管共鳴音に起因した騒音を効果的に低減することができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明に係る空気入りタイヤの一例を示すタイヤ子午線断面図であり、図2は、図1で示す空気入りタイヤの縦溝周辺の斜視図であり、図3は、縦溝周辺を拡大して示すタイヤ子午線断面図である。図において、WDはタイヤ幅方向、RDはタイヤ径方向、CDはタイヤ周方向を示す。図1および図3では、紙面に垂直な方向がタイヤ周方向CDとなっている。
図1〜3に示す空気入りタイヤは、一対のビード部(不図示)からタイヤ径方向外側へ延びるサイドウォール部1と、両サイドウォール部1間に位置するトレッド部2と、を備える。このトレッド部2のトレッド面3には、タイヤ周方向CDに沿って延びる縦溝4が形成されている。一般的に、縦溝4はタイヤ幅方向WDに並べて複数本形成される。
縦溝4は、両側の溝壁41,42と溝底43とで構成されている。溝壁41,42は、タイヤ径方向RDに対して傾斜角θでそれぞれ傾斜しており、縦溝4の溝幅は、トレッド面3から溝底43へ向かって狭くなっている。例えば、傾斜角θは5〜15°である。縦溝4のトレッド面3での溝幅Wは、例えば3〜20mmである。また、トレッド面3から溝底43までの溝深さDは、例えば5〜25mmである。
縦溝4の一方の溝壁41の溝深さ方向中央部41aには、他方の溝壁42へ向かって突出する帯状突条5が、タイヤ周方向CDに沿って連続して設けられている。帯状突条5は、肉薄の帯状に形成されていて、タイヤ幅方向一端が溝壁41に接合されて根元部5aを構成し、他端が溝壁42へ向かって延びて突端部5bを構成している。
帯状突条5は、溝深さ方向中央部41a、より具体的には溝底43を基準として溝深さDの35〜55%の位置から突出している。本実施形態の帯状突条5は、タイヤ幅方向WDに平行に延びているが、タイヤ幅方向WDに対してタイヤ径方向RDの外側又は内側へ傾斜する方向に延びてもよい。
溝壁41を基準とした帯状突条5の突出高さ、すなわち根元部5aから突端部5bまでの長さを突出高さHとする。また、帯状突条5の溝壁41での溝深さ方向の厚みをTとする。このとき、HとTは、H>Tの関係を満たす。すなわち、帯状突条5は、肉薄帯状の断面形状を有している。
さらに、帯状突条5の突出高さH及び厚みTは、H/Tが5以上であることが好ましく、8以上であることがより好ましい。H/Tが5未満だと、帯状突条5によって縦溝4の溝容積が少なくなり、排水性能が悪化する傾向がある。また、タイヤの接地時に溝壁の膨らみによる隆起量が略最大となる無負荷時50%溝深さ位置の溝幅W1に対し、H/W1は0.6〜0.8とすることが好ましい。H/W1が0.6以下だと、接地時に於ける溝変形による溝空隙の狭小化によっても縦溝4を塞ぐ効果が十分ではなく、H/W1が0.8以上だと、帯状突条5が溝空隙に対して余剰傾向となり、帯状突条5が撓むことにより他方の溝壁42との密着性が低下する傾向にある。さらに溝容積の減少により排水性が低下する傾向にある。
帯状突条5のタイヤ径方向RDの外側には、外側補強部6が設けられている。外側補強部6は、帯状突条5の外側面51を溝壁41に接合して、帯状突条5を補強する機能を有する。本実施形態の外側補強部6は、タイヤ幅方向WD及びタイヤ径方向RDに延設される略矩形板状となっている。外側補強部6のタイヤ径方向RDの外側端6aは、トレッド面3と同一面内である。すなわち、外側補強部6の外側端6aは、トレッド面3とともに接地するため、路面からの入力が外側補強部6を通じて帯状突条5に伝達される。
外側補強部6のタイヤ周方向CDの厚みtは、1〜3mmである。厚みtが1mmより小さいと、帯状突条5に対する補強効果が弱くなるとともに、路面からの入力が帯状突条5に十分伝達されなくなる傾向がある。また、厚みtが3mmより大きいと、質量の増加や乗り心地の悪化となる傾向がある。
外側補強部6は、タイヤ周方向CDに間隔を置いて複数設けられている。隣り合う外側補強部6同士の間隔Pは、15〜60mmである。間隔Pが15mmより狭いと、外側補強部6間の帯状突条5にも路面からの入力が伝達されて、他方の溝壁42との間に空隙が生じてしまうため好ましくない。また、間隔Pが60mmよりも広いと、帯状突条5に対する補強効果が弱くなる傾向がある。
縦溝4は、接地時には図1の状態から例えば図4のように変形する。図4で、隣り合う外側補強部6の間の位置での断面図であり、外側補強部6は図示していない。図5は接地時の縦溝4の斜視図であり、溝壁41、帯状突条5、及び外側補強部6の状態を示している。空気入りタイヤが路面と接地する際、縦溝4の両側の溝壁41,42は、接地により圧縮されて内側に膨らむ。また、溝底43も隆起する。本実施形態の空気入りタイヤでは、接地時に両側の溝壁41,42が内側に膨らんだ際に、帯状突条5の突端部5bが溝壁42に当接するため、接地時において縦溝4の溝容積が路面側4aと溝底側4bとに分割される。
一般に、接地時における縦溝4の変形は、溝底側4bの変形が路面側4aに比べて大きく、縦溝4の変形による空気の圧縮圧力は、溝底側4bが支配的となる。これに加えて、路面の粗さによりトレッド面3は路面と完全には密着しておらず、路面側4aから幾分か空気が抜けることが可能であるため、溝底側4bの圧力は、路面側4aに比べて相対的に高くなる。このとき、帯状突条5は外側補強部6により補強されているため、溝底側4bの空気は、閉じ込められたまま圧縮されて高圧となる。その一方で、外側補強部6の外側端6aがトレッド面3と同一面内であるため、路面からの入力が外側補強部6を通じて帯状突条5に伝達され、帯状突条5は、図5に示すように、外側補強部6の設置位置でタイヤ径方向RDの内側へわずかに変形する。これにより帯状突条5の突端部5bと他方の溝壁42との間に微小空隙が生じる。そして、溝底側4bの高圧の空気が、この微小空隙を通過して路面側4aへと移動することで、エネルギー損失が発生し、音圧が低減されるため、ポンピング音を低減することができる。さらに、縦溝4に外側補強部6が設けられていることにより、縦溝4と路面とにより形成された空洞内を通る空気の流れに乱流を引き起こし、気柱管共鳴音を低減することができる。
本発明の空気入りタイヤは、縦溝4に上記の如き帯状突条5及び外側補強部6を設けたこと以外は、通常の空気入りタイヤと同等であり、従来公知の材料、形状、構造、製法などが何れも本発明に採用できる。
[他の実施形態]
(1)本発明において、外側補強部6に加えて、帯状突条5の内側面52を一方の溝壁41に接合する内側補強部7が、外側補強部6のタイヤ径方向RDの内側に設けられてもよい。図6に外側補強部6及び内側補強部7を設けた例を示す。内側補強部7は、外側補強部6と同様に略矩形板状をしており、その厚みも外側補強部6の厚みtと同じにしている。
(1)本発明において、外側補強部6に加えて、帯状突条5の内側面52を一方の溝壁41に接合する内側補強部7が、外側補強部6のタイヤ径方向RDの内側に設けられてもよい。図6に外側補強部6及び内側補強部7を設けた例を示す。内側補強部7は、外側補強部6と同様に略矩形板状をしており、その厚みも外側補強部6の厚みtと同じにしている。
(2)前述の実施形態では、外側補強部6を略矩形板状としたが、これに限定されない。例えば、図7(a)は、外側補強部6を略三角形板状とした例を示す。また、図7(b)は、外側補強部6を略L字状とした例を示す。ただし、これらの形状を有する外側補強部6であっても、外側端6aはトレッド面3と同一面内とする。また、内側補強部7を設ける場合、内側補強部7の形状も外側補強部6と同様に種々の形状とすることができる。
(3)前述の実施形態では、帯状突条5の厚みTを突出方向に一定としているが、帯状突条5の厚みは、突端部5bへ向かって薄くなっていることが好ましい。図8(a)に、帯状突条5の厚みを根元部5aから突端部5bへ向かって一定の割合で薄くしている例を示す。また、図8(b)のように帯状突条5の厚みは、根元部5aから突出方向中間部までを一定とし、突出方向中間部から突端部5bへ向かって一定の割合で薄くしても構わない。更には、帯状突条5の根元部クラックを抑制するために角部のみを肉厚形状としても構わない。
以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例について説明する。実施例等における騒音性能を評価するため、速度を60km/hとしたときの音圧をJASO−C606に準拠して計測し1/3オクターブバンドの1kHz帯域において、そのエネルギー比を比較した。エネルギー比が小さいほど騒音性能に優れていることを示す。
比較例1
縦溝の溝幅Wを15mm、溝深さDを15mm、傾斜角θを10°とした直線状に延びる周方向縦溝をトレッド半幅118mmの中央部にタイヤ赤道面に対して対称に2本配設したタイヤサイズ275/80R22.5の空気入りタイヤを作製し、JATMA規格規定の標準リムに装着し、標準内圧及び標準荷重を負荷し、無響室内でのドラム評価にて騒音性能を評価した。その結果を表1に示す。
縦溝の溝幅Wを15mm、溝深さDを15mm、傾斜角θを10°とした直線状に延びる周方向縦溝をトレッド半幅118mmの中央部にタイヤ赤道面に対して対称に2本配設したタイヤサイズ275/80R22.5の空気入りタイヤを作製し、JATMA規格規定の標準リムに装着し、標準内圧及び標準荷重を負荷し、無響室内でのドラム評価にて騒音性能を評価した。その結果を表1に示す。
実施例1
比較例1の縦溝に、帯状突条、外側補強部、及び内側補強部を設けた空気入りタイヤを作製し、騒音性能を評価した。帯状突条の突出高さHを8mm、厚みTを1.4mmとし、外側補強部及び内側補強部の厚みtを1mm、外側補強部(内側補強部)同士の間隔Pを30mmとした。外側補強部及び内側補強部は、図6のような略矩形板状とした。その結果を表1に示す。
比較例1の縦溝に、帯状突条、外側補強部、及び内側補強部を設けた空気入りタイヤを作製し、騒音性能を評価した。帯状突条の突出高さHを8mm、厚みTを1.4mmとし、外側補強部及び内側補強部の厚みtを1mm、外側補強部(内側補強部)同士の間隔Pを30mmとした。外側補強部及び内側補強部は、図6のような略矩形板状とした。その結果を表1に示す。
実施例2
比較例1の縦溝に、帯状突条、外側補強部、内側補強部を設けた空気入りタイヤを作製し、騒音性能を評価した。帯状突条の突出高さHを6mm、厚みTを0.8mmとし、外側補強部及び内側補強部の厚みtを1mm、外側補強部(内側補強部)同士の間隔Pを60mmとした。外側補強部は図7(a)のような略三角形板状、内側補強部は図6のような略矩形板状とした。その結果を表1に示す。
比較例1の縦溝に、帯状突条、外側補強部、内側補強部を設けた空気入りタイヤを作製し、騒音性能を評価した。帯状突条の突出高さHを6mm、厚みTを0.8mmとし、外側補強部及び内側補強部の厚みtを1mm、外側補強部(内側補強部)同士の間隔Pを60mmとした。外側補強部は図7(a)のような略三角形板状、内側補強部は図6のような略矩形板状とした。その結果を表1に示す。
表1に示すように、実施例1、2は、比較例1を100とするとそれぞれ91及び95の音圧エネルギーであり比較例1に比べて音圧が小さく、騒音性能に優れることが分かる。
3 トレッド面
4 縦溝
4a 路面側
4b 溝底側
5 帯状突条
5a 根元部
5b 突端部
6 外側補強部
6a 外側端
7 内側補強部
41 溝壁
41a 溝深さ方向中央部
42 溝壁
43 溝底
WD タイヤ幅方向
RD タイヤ径方向
CD タイヤ周方向
W 溝幅
D 溝深さ
4 縦溝
4a 路面側
4b 溝底側
5 帯状突条
5a 根元部
5b 突端部
6 外側補強部
6a 外側端
7 内側補強部
41 溝壁
41a 溝深さ方向中央部
42 溝壁
43 溝底
WD タイヤ幅方向
RD タイヤ径方向
CD タイヤ周方向
W 溝幅
D 溝深さ
Claims (4)
- トレッド面にタイヤ周方向に延びる縦溝を有する空気入りタイヤにおいて、
縦溝の一方の溝壁の溝深さ方向中央部から他方の溝壁へ向かって突出する帯状突条が、タイヤ周方向に沿って連続して設けられており、
前記帯状突条の外側面を前記一方の溝壁に接合する外側補強部が設けられ、前記外側補強部の外側端は前記トレッド面と同一面内であることを特徴とする空気入りタイヤ。 - 前記外側補強部は、タイヤ周方向に間隔を置いて複数設けられている請求項1に記載の空気入りタイヤ。
- 前記帯状突条の厚みは、突端部へ向かって薄くなっている請求項1又は2に記載の空気入りタイヤ。
- 前記帯状突条の内側面を前記一方の溝壁に接合する内側補強部が、前記外側補強部のタイヤ径方向内側に設けられている請求項1〜3のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
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