JP5426410B2

JP5426410B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP5426410B2
Application number: JP2010008463A
Authority: JP
Inventors: 修藤原; 淳一郎和田
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2010-01-18
Filing date: 2010-01-18
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2030-01-18
Also published as: JP2011143897A

Description

この発明は、タイヤ周方向に沿って延びるリブ状陸部内に、溝によってブロックを区画してなる空気入りタイヤに関し、特に、従来にはない新規な手法により、排水性を犠牲にすることなく除水効果及び路面の引っ掻き効果の向上とともに騒音性能の改善を図った空気入りタイヤに関するものである。

氷上やウェット路面上の水膜を除去する除水効果やエッジ部による引っ掻き効果の向上を図る手法としては、従来より様々提案されており、中には実用化されているものもあるが、その代表的なものの一つに、トレッド部に縦溝及び横溝をもって比較的大きなブロックを区画形成するとともに、形成されたブロックの表面に細溝（サイプ）をタイヤ一本あたりで数千本刻んだ空気入りタイヤがある（特許文献１参照）。

しかしながら、上記手法では、細溝を増やすことによって除水性能が向上するとともに、引っ掻き効果が増大することも期待できるが、ブロックの剛性の低下に起因したブロックの倒れ込みが発生し、接地面積が減少するという問題があった。これに対し、せん断入力時の接地面積の減少を防ぐため、細溝を深さ方向に屈曲させたいわゆる３次元サイプや細溝をその延在方向に波状又はジグザグ状に形成したものが提案されているが（例えば特許文献２参照）、ブロックに細溝を形成していることには変わりがないため、この問題の根本的な解決に至るものではなかった。

特開平０６−３２０９１７号公報特開２００７−０１５５１０号公報

そこで発明者らが、上記問題を解決するため研究を重ねたところ、タイヤ周方向に沿って延びるリブ状陸部に、サイプのような細溝を網の目状に形成することによって多数のブロックを区画すれば、従来のようにブロック自体に細溝を刻んだ場合と比べて、ブロックの剛性低下を抑制しつつも同等のエッジ長さ（引っ掻き効果）を得ることができることを見出し、しかも、リブ状陸部内にトレッド接地面に開口する凹部を設けることによって、所望の除水効果を得ることができることも見出した。

ところが、このようなブロックパターンを採用した空気入りタイヤにあっては、リブ状陸部が路面に接地した際に、凹部がいわゆるエアポケットとして機能し、凹部と路面との間に挟まれて逃げ場を失った空気が圧縮、膨張されてポンピング音と呼ばれる騒音が発生することが新たに判明した。しかも、このようなブロックパターンでは、ブロックが比較的密集して配置されることにより、排水性が犠牲となるという問題があった。

それゆえこの発明は、従来にはない新規な手法により、排水性を犠牲にすることなく除水効果及び路面の引っ掻き効果の向上を図るとともに騒音性能の改善した空気入りタイヤを提供することをその目的とする。

前記課題を解決するため、この発明の空気入りタイヤは、タイヤ周方向に沿って延びるリブ状陸部内に分散して配置され、トレッド接地面に開口する複数の凹部と、前記凹部の相互間をそれぞれ連結するとともに、前記リブ状陸部内に複数の独立したブロックを区画する第１の溝及び第２の溝と、前記リブ状陸部に隣接して設けられ、タイヤ周方向に延びる少なくとも一本の周方向主溝と、を備え、前記第１の溝の溝幅は、該第１の溝を介して隔てられた前記ブロックが、タイヤ接地状態にて相互に少なくとも部分的に接触する距離に設定され、前記第２の溝のうち少なくとも一部の第２の溝は、該第２の溝の一端が前記凹部に開口し、該第２の溝の他端が前記周方向主溝に開口し、前記第２の溝は、前記タイヤ接地状態においても前記周方向主溝と前記凹部との連通状態を保持するよう構成され、前記第１の溝のうちの少なくとも一部の第１の溝は、前記凹部の相互間を直接連結し、前記凹部は、両端が前記リブ状陸部内で終端することを特徴とするものである。なお、ここでいう「タイヤ接地状態」とは、ＪＡＴＭＡまたはこれに準ずる規格に記載されている適用リムにタイヤを装着し、そのタイヤ内に同規格に定める最高空気圧を適用し、静止した状態で平板に対し垂直に置き、最大負荷能力の８０％に相当する荷重を加えた状態を指すものとする。また、「周方向主溝」には、タイヤ周方向に沿って直線状に延びる溝のほか、屈曲又は湾曲しながら全体としてタイヤ周方向に延びる溝をも含むものとする。

かかる構成の空気入りタイヤにあっては、少なくとも第１の溝は、タイヤ接地状態において少なくとも部分的に閉じ、第１の溝よって隔てられたブロックは相互に接触するので、隣接するブロック相互間の支え合い効果により、従来のようにブロック自体に細溝を刻んでエッジ長さを確保する場合と比べて、同じエッジ長さ対比のブロックの剛性を高めることができ、せん断入力時の接地面積の低下を有効に防止することができる。また、トレッド接地面に開口する複数の凹部を設けたので、トレッド接地面に侵入した水を凹部を介して効率良く接地面外に排出することができる。一方で、周方向主溝と凹部とは、少なくとも一部の第２の溝によって連結され、該第２の溝は、タイヤ接地状態においても周方向主溝と凹部との連通状態を保持する。これにより、凹部は第２の溝を介してタイヤ接地状態においても接地面外に開放されるので、エアポケット（密封空間）が形成されることがなく、凹部に起因した騒音（凹部内での空気の圧縮・膨張による騒音）を顕著に低減することができる。しかも、周方向主溝に繋がる第２の溝及び凹部を周方向主溝に対する共鳴器として作用させることができるので、周方向主溝に起因する騒音（いわゆる気柱管共鳴音）をも効果的に低減することが可能となる。さらに、リブ状陸部に隣接してタイヤ周方向に延びる周方向主溝を設けたことから、第１の溝及び第２の溝と凹部とによってブロックを形成した領域では良好な除水効果及び路面の引っ掻き効果を得るとともに騒音性能の向上を図ることができる一方、その他の領域では排水性を確保することができて、ブロックを密集配置したことによる排水性への弊害を解消することができる。

したがって、この発明の空気入りタイヤによれば、排水性を犠牲にすることなしに除水効果及び路面の引っ掻き効果を向上させることができるとともに、エアポケットによるエアポンピング音及び周方向主溝による気柱管共鳴音を効果的に低減して騒音性能の改善を図ることができる。

なお、この発明の空気入りタイヤにあっては、第２の溝の溝幅は、該第２の溝を介して隔てられたブロックが、タイヤ接地状態においても相互に離間した状態に保持される距離に設定されることが好ましい。

又は、この発明の空気入りタイヤにあっては、第２の溝は、該第２の溝の深さ方向に亘って局所的に幅が拡がる拡幅部を有することが好ましい。この場合、拡幅部は、第２の溝の深さ方向において溝底寄りに配置されていることが好ましい。

さらに、この発明の空気入りタイヤにあっては、上記リブ状陸部の幅をＷ（ｍｍ）、該リブ状陸部内のブロックの基準ピッチ長さをＰＬ（ｍｍ）、該リブ状陸部の幅Ｗと該基準ピッチ長さＰＬとで区画される基準区域内に存在するブロックの個数をａ（個）、該基準区域内のネガティブ率をＮ（％）としたとき、Ｄ＝ａ／{ＰＬ×Ｗ×（１−Ｎ／１００）}で与えられる該リブ状陸部の単位実接地面積当たりのブロック個数密度Ｄ（個／ｍｍ^２）は、０．００３〜０．０４の範囲内であることが好ましい。ここで、「リブ状陸部の幅」とは、リブ状陸部のタイヤ幅方向に沿う長さを指す。また、「ブロックの基準ピッチ長さ」とは、リブ状陸部のブロックによって形成されたタイヤ周方向の繰返しパターンの最小単位又は複数単位の長さを指すものとし、例えば１つのブロックとこのブロックのタイヤ周方向に隣接する凹部によってタイヤ周方向のパターンの繰り返し模様が規定されている場合は、これらのブロック及び凹部のそれぞれのタイヤ周方向長さを合算したものを指す。さらに、「ブロック個数密度」とは、基準区域内の実接地面積（基準区域内に在る全ブロックの総表面積）あたりに何個のブロックが存在するかを密度として表したものである。

この発明によれば、従来にはない新規な手法により、排水性を犠牲にすることなく除水効果及び路面の引っ掻き効果の向上を図るとともに騒音性能の改善した空気入りタイヤを提供することが可能である。

（ａ）は、この発明に従う一実施形態（実施例１のタイヤ）のタイヤのトレッドパターンを示した部分展開図であり、（ｂ）は図１（ａ）中のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、（ｃ）は図１（ａ）中のＢ−Ｂ線に沿う断面図であり、（ｄ）は図１（ａ）中のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。この発明に適用可能な共鳴器を例示する模式図であり、（ａ）はヘルムホルツ型の共鳴器、（ｂ）は段付き管型共鳴器を示している。（ａ）は、この発明に従う他の実施形態（実施例２のタイヤ）のタイヤのトレッドパターンを示した部分展開図であり、（ｂ）は図３（ａ）中のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、（ｃ）は図３（ａ）中のＢ−Ｂ線に沿う断面図であり、（ｄ）は図３（ａ）中のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ、この発明に適用可能な他のブロック形状を例示した図である。（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、この発明に適用可能な他の第２の溝を例示した断面図である。比較のための空気入りタイヤ（比較例１のタイヤ）のトレッドパターンを示した部分展開図である。比較のための空気入りタイヤ（比較例２のタイヤ）のトレッドパターンを示した部分展開図である。従来技術に従う空気入りタイヤ（従来例１のタイヤ）のトレッドパターンを示した部分展開図である。

以下、この発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。ここに図１は、この発明に従う一実施形態の空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」という）のトレッドパターンを示した部分展開図である。

この実施形態のタイヤは、図示を省略するが、タイヤの踏面を形成するトレッド部、該トレッド部の幅方向外側にショルダー部を介して連なる一対のサイドウォール部、及びこれらのサイドウォール部のタイヤ径方向内側に配置される一対のビード部を備え、タイヤ内部に一対のビード部間でトロイド状に延びるカーカスと、このカーカスのクラウン域のタイヤ径方向外側に配置されたベルト層とを備える慣例に従ったタイヤ構造を有するタイヤである。

図１に示すように、このタイヤは、トレッド接地面１に、タイヤ周方向に延びる少なくとも１つ、ここでは３つのリブ状陸部３、４、５を備え、これらのリブ状陸部３、４、５間にはタイヤ周方向に延びる２本の周方向主溝７、８が設けられている。周方向主溝７、８は、タイヤ赤道面Ｅを中心にしたトレッド接地幅（トレッド接地端ＴＷ間のタイヤ幅方向長さ）の３５％以内に相当する位置に配置することが好ましい。なぜなら、接地端ＴＥと周方向溝７、８との間におけるブロック列の幅が小さくなると、摩耗性能が低下するおそれがあるからである。また、周方向溝７、８の溝幅は、十分な排水性を確保するため、トレッド接地幅の１０〜４０％とすることが好ましい。ここで、周方向主溝７、８よりもタイヤ幅方向外側の両領域は便宜上それぞれショルダー域とし、周方向主溝が３本以上配設される場合は、複数の周方向主溝のうちタイヤ幅方向最外側に位置する周方向主溝よりもタイヤ幅方向外側の両領域をそれぞれショルダー域とする。

各リブ状陸部３、４、５には、トレッド接地面１（路面に接する面）に開口する凹部１０が複数分散配置されている。凹部１０は、トレッド接地面１と路面との間に介在する水や氷雪をその内部に取り込むものであり、該凹部１０内に取り込まれた水や氷雪はタイヤの回転に伴う遠心力によって外部に排出される。凹部１０の深さ、容積、個数、形状及び配設位置等はそのタイヤに必要とされる除水能力等に応じて適宜設定することができ、例えば凹部１０の深さは３ｍｍ〜８ｍｍ、容積は３０ｍｍ^２〜４００ｍｍ^２とすることが好ましい。凹部１０の断面積Ｓ１０（長手方向に直交する面における断面積）は、後述する第２の溝１３の断面積Ｓ１３（長手方向に直交する面における断面積）よりも大きい。

また、各リブ状陸部３、４、５には、隣接する凹部１０の相互間をそれぞれ連結するとともに、リブ状陸部３、４、５内に複数の独立したブロック１１を区画する第１の溝１２及び第２の溝１３を備える。つまり、ブロック１１は、第１の溝１２及び第２の溝１３を網の目状に配設することによって形成される。これによりリブ状陸部３、４、５には複数のブロック１１が密集して区画形成されることとなる。なお、図１（ａ）では、第１の溝１２と第２の溝１３とを図面上で区別できるようにするため、便宜的に第２の溝１３を第１の溝１２よりも太いラインで図示している。

また、リブ状陸部３、４、５内のブロック１１はそれぞれ千鳥状に配置されている。すなわち、ブロック１１はタイヤ周方向に並んで配置されることにより複数のブロック列が構成され、一のブロック列におけるブロック１１と、このブロック列のタイヤ幅方向に隣接する他のブロック列におけるブロック１１とは、タイヤ周方向に位相が異なるように配置されている。ここで、「タイヤ周方向に位相が異なる」とは、例えば図１の例において、隣り合うブロック列相互間にて、それぞれのブロック１１が半ピッチずつタイヤ周方向にずれた状態のことを言う。このような千鳥状配置を採用することで、凹部１０の接地タイミングをずらすことができ、パターンノイズの低減に有利となる。また、全てのブロック列相互間にて、凹部１０のタイヤ周方向における位置をずらすことで、より一層パターンノイズを低減することができる。

ここで、第１の溝１２の溝幅ｗ１２は、該第１の溝１２を介して隔てられたブロック１１が、タイヤ接地状態にて相互に少なくとも部分的に接触する距離に設定されている。第２の溝１３の溝幅ｗ１３は、該第２の溝１３を介して隔てられたブロック１１が、タイヤ接地状態においても相互に離間した状態に保持される距離に設定されている。ここで隣接するブロックが「部分的に接触する」とは、ブロック１１が路面に圧接することにより変形し、隣接するブロック１１の側壁面１１ａが互いに部分的に接触することを意味する。この実施形態では、第１及び第２の溝１２、１３の溝幅ｗ１２、ｗ１３は、深さ方向に亘って一定であるが、深さ方向に向かって溝幅ｗ１２、ｗ１３が漸増又は漸減するよう構成しても良い。

各凹部１０には、このような第２の溝１３が少なくとも一本は接続されている。第２の溝のうち少なくとも一部の第２の溝、具体的には、周方向主溝７、８に隣接する第２の溝１３の一端は、凹部１０に開口し、該第２の溝１３の他端は、周方向主溝７、８に開口し、これにより凹部１０は周方向主溝７、８に繋がっている。それ以外の第２の溝１３、ここではリブ状陸部３、５においてタイヤ幅方向外側に配置された第２の溝１３は、周方向主溝７、８に開口せず隣り合う凹部１０の相互間を連結している。これにより、リブ状陸部３、５では、２本の第２の溝１３と２つの凹部１０とが交互に接続されている。勿論、３本以上の第２の溝１３と３つ以上の凹部１０とを交互に接続してもよい。

なお、第１の溝１２の溝幅ｗ１２は０．７ｍｍ未満とすることが好ましく、第２の溝１３の溝幅ｗ１３は０．７ｍｍ以上とすることが好ましい。第１の溝１２の溝幅ｗ１２が０．７ｍｍ以上である場合には、タイヤ接地状態において第１の溝１２を介して隔てられたブロック１１が相互に接触しなくなるおそれがあり、また第２の溝１３の溝幅ｗ１３が０．７ｍｍ未満の場合には、該第２の溝１３を介して隔てられたブロック１１が、タイヤ接地状態においても相互に離間した状態に保持できなくなるおそれがあるためである。
これら第１及び第２の溝１２、１３の溝幅ｗ１２、ｗ１３を変更するに際してはタイヤの加硫成形金型に適用されるブレードの厚さを調整することで容易に実現することが可能である。

かかる構成を採用したタイヤによれば、少なくとも第１の溝１２は、タイヤ接地状態において少なくとも部分的に閉じ、第１の溝１２によって隔てられたブロック１１は相互に接触するので、隣接するブロック１１相互間の支え合い効果により、従来のようにブロック自体に細溝を刻んでエッジ長さを確保する場合と比べて、同じエッジ長さ対比のブロック１１の剛性を高めることができ、せん断入力時の接地面積の低下を有効に防止することができる。また、トレッド接地面１に凹部１０を設けたことにより、トレッド接地面１に侵入した水を、凹部１０を介して効率良く接地面外に排出することができる。一方で、周方向主溝７、８と凹部１０とは、少なくとも一部の第２の溝１３によって連結され、該第２の溝１３は、タイヤ接地状態においても周方向主溝７、８と凹部１０との連通状態を保持する。これにより、凹部１０は、第２の溝１３ひいては周方向主溝７、８を介してタイヤ接地状態においても接地面外に開放されるので、エアポケット（密封空間）が形成されることがなく、凹部１０に起因した騒音（凹部１０内での空気の圧縮・膨張による騒音）を顕著に低減することができる。しかも、周方向主溝７、８に繋がる第２の溝１３及び凹部１０を周方向主溝７、８に対する後述の共鳴器として作用させることができるので、周方向主溝７、８に起因する騒音（いわゆる気柱管共鳴音）をも効果的に低減することが可能となる。さらに、トレッド接地面１にリブ状陸部３、４、５に隣接してタイヤ周方向に延びる周方向主溝７、８を設けたことから、第１の溝１２及び第２の溝１３と凹部１０とによってブロック１１を形成した領域（リブ状陸部３、４、５）では良好な除水効果及び路面の引っ掻き効果を得るとともに騒音性能の向上を図ることができる一方、その他の領域（周方向主溝７、８）では排水性を確保することができて、ブロック１１を密集配置したことによる排水性への弊害を解消することができる。

なお、周方向主溝７、８に開口する第２の溝１３及びこれに繋がる凹部１０を共鳴器として機能させるにあたっては、これらの第２の溝１３と凹部１０との連結数を増減させることで気柱管共鳴音に対する共鳴周波数の高低を容易に調整することができる。例えば、リブ状陸部３、５では、共鳴器一つあたり２本の第２の溝１３と２つの凹部１０とを交互に連結したことからリブ状陸部４の共鳴器よりも対応共鳴周波数を低くすることができる。

ところで、ブロック１１の総エッジ長さ（各ブロック１１の周縁の長さを全て合計した長さ）を増大させるには、ブロック個々の大きさを小さくしてより多くのブロック１１を形成する必要があるが、その適正な範囲は以下の通りである。すなわち、各リブ状陸部３、４、５の幅をＷ（Ｗ３、Ｗ４、Ｗ５）（ｍｍ）、該リブ状陸部３、４、５内のブロック１１の基準ピッチ長さをＰＬ（ＰＬ３、ＰＬ４、ＰＬ５）（ｍｍ）、該リブ状陸部３、４、５の幅Ｗと該基準ピッチ長さＰＬとで区画される基準区域Ｚ（Ｚ３、Ｚ４、Ｚ５）（図中斜線で示す区域）内に存在するブロック１１の個数をａ（ａ３、ａ４、ａ５）（個）、該基準区域Ｚ内のネガティブ率をＮ（Ｎ３、Ｎ４、Ｎ５）（％）としたとき、

として表される、各リブ状陸部３、４、５の単位実接地面積当りのブロック個数密度Ｄ（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３）はそれぞれ、０．００３（個／ｍｍ^２）以上０．０４（個／ｍｍ^２）以下である。ここで、リブ状陸部３、４、５の幅Ｗは、タイヤ幅方向の一側縁及び他側縁間のタイヤ幅方向距離を指し、一側縁又は他側縁がトレッド接地端ＴＷを越える場合には、一側縁又は他側縁とトレッド接地端ＴＷとの相互間のタイヤ幅方向距離を指すものとする。ブロック個数密度Ｄは、各リブ状陸部の実接地面積（溝分を除いた面積）の単位面積当りに何個のブロック１１が存在するかということを密度として表現したものである。ちなみに、例えば通常のスタッドレスタイヤの場合には、この密度Ｄは概ね０．００２以下となる。なお、基準区域Ｚ内のブロックの個数ａをカウントするに際して、ブロック１１が基準区域Ｚの内外に跨って存在し、１個として数えることができない場合は、基準区域Ｚを跨るブロック１１の表面積に対する、基準区域内に残った同ブロック１１の残存面積の比率を用いて数えることとする。例えば、基準区域Ｚの内外に跨り、基準区域Ｚ内にその半分しか存在しないブロック１１の場合は、１／２個と数えることができる。

リブ状陸部３、４、５におけるブロック個数密度Ｄが０．００３（個／ｍｍ^２）未満の場合は、ブロック１１内へのサイプの形成なしには、総エッジ長さの増大を図ることは難しく、一方、ブロック個数密度Ｄが０．０４（個／ｍｍ^２）を超えるとブロック１１の大きさが小さくなり過ぎて所要のブロック剛性の実現が難しくなる。また、リブ状陸部３、４、５におけるブロック個数密度Ｄを、０．００３５〜０．０３個／ｍｍ^２の範囲内とすれば、ブロック剛性の確保と総エッジ長さの増大との両立をより高い次元で達成することができる。

なお、リブ状陸部３、４、５におけるネガティブ率Ｎは５％〜５０％とすることが好ましい。リブ状陸部３、４、５におけるネガティブ率Ｎが５％未満の場合は、溝面積が小さ過ぎ排水性が不十分となる他、ブロック個々の大きさが大きくなり過ぎて本発明が狙いとするところのエッジ長さの増大を図り難くなり、一方、５０％を超えると接地面積が小さくなり過ぎて、操縦安定性が低下するおそれがあるからである。

ここで、凹部１０とこの凹部１０に繋がり周方向主溝７、８に開口する第２の溝１３とにより構成され、この発明に適用可能な種々の共鳴器について、図２を参照して説明する。図２は、この発明に適用可能な共鳴器を例示する模式図であり、（ａ）は、いわゆるヘルムホルツ型の共鳴器、（ｂ）は、いわゆる段付き管型の共鳴器である。

上述のように、第２の溝１３及び凹部１０を共鳴器として作用させるためには、第２の溝１３を周方向主溝７、８に開口させるとともに、該第２の溝１３に繋がる凹部１０の断面積Ｓ１０を第２の溝１３の断面積Ｓ１３よりも大きくする必要がある。このような共鳴器は、第２の溝１３及び凹部１０がともに路面によって密閉された状態の下では、図２（ａ）に模式的に示すようなヘルムホルツ型の共鳴器を形成することになり、その共鳴器の共鳴周波数ｆは、第２の溝１３の長さをｌ_ｈ、第２の溝１３の半径をｒ、第２の溝１３の断面積をＳ１３とするとともに凹部１０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、周方向主溝７、８の気柱共鳴周波数との関連の下で、第２の溝１３の長さｌ_ｈ、第２の溝１３の断面積Ｓ１３（半径ｒ）及び凹部１０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、共鳴器を構成する第２の溝１３の断面形状が円形ではない場合（本実施形態では矩形）は、上記の式中の半径rは、該第２の溝１３の断面積Ｓ１３から逆算して求められる。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。

また共鳴器を構成する凹部１０は、その深さ方向の全体に亘って、開口面積と同一の断面積（トレッド接地面に沿った面での断面積）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断面積が漸増もしくは漸減する錐形状のものを採用してもよい。また、凹部１０の底部は実質的に平坦面としてもよく、開口側に向けて凸もしくは凹状の曲面としてもよい。

さらに、上記実施形態においては、共鳴器を構成する凹部１０のトレッド接地面１への開口形状は矩形であるが、この開口形状はこれ以外の多角形や円形、楕円形としてもよい。

あるいは、上述したようなヘルムホルツ型の共鳴器に代えて、図２（ｂ）に示すように凹部１０及び第２の溝１３をそれぞれ第一管路１０’、第二管路１３’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につき、境界における第一管路１０’側の音響インピーダンスをＺ_１２、境界における第二管路１３’側の音響インピーダンスをＺ_２１、第一管路１０’の断面積をＳ_１（Ｓ_１＝Ｓ１０）、第二管路１３’の断面積をＳ_２（Ｓ_２＝Ｓ１３）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。

第二管路１３’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、第二管路１３’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、第二管路１３’の長さ、Ｖ_２は、第二管路１３’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、第一管路１０’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、第一管路１０’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）｝）〕・Ｖ_０ｅ^ｊｗｔ
と表される。ここに、ｌ_１は、第一管路１０’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、第二管路１３’の一端は周方向主溝７、８の溝壁で開口していることが不可欠となるが、第一管路１０’、第二管路１３’は、トレッド接地面と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、その上端をリブ状陸部３、４、５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。

次いで、この発明の他の実施形態について図３を参照して説明する。なお、図１で説明したタイヤにおける構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。

図３に例示するタイヤでは、第２の溝１３の溝幅ｗ１３は、該第２の溝１３を介して隔てられたブロック１１が、タイヤ接地状態にて相互に少なくとも部分的に接触する距離に設定されている。また、第２の溝１３は、図３（ｃ）に示すように、深さ方向（タイヤの半径方向）に亘って局所的に幅が拡がった拡幅部１４を有する。よって、第２の溝１３には、拡幅部１４とこの拡幅部１４よりも溝幅の小さい狭幅部１５とが形成される。ここでは、拡幅部１４は、第２の溝１３によって隔てられた両ブロック１１の各側壁面１１ａが局所的にドーム状に凹むことにより形成され、これにより、拡幅部１４は略球状をなす。拡幅部１４は、タイヤ接地状態においても閉じることがない。つまり、拡幅部１４が設けられたブロック１１の側壁部位は、当該側壁部位に拡幅部１４を挟んで対向するブロック１１の側壁部位に対して、タイヤ接地状態においても離間した状態に保持される。また、拡幅部１４は、第２の溝１３の深さ方向において溝底寄り、より具体的には溝底に接して配置されている。ここでいう「溝底寄り」とは、拡幅部１４を第２の溝１３の深さ方向中央位置よりも下方に配置することを意味する。

なお、第２の溝１３の拡幅部１４における溝幅ｗ１４（最大値）は、０．７ｍｍ以上、３ｍｍ以下とすることが好ましい。第２の溝１３の拡幅部１４における溝幅ｗ１４が０．７ｍｍ未満の場合には、タイヤ接地状態において拡幅部１４が閉じてしまうおそれがあるためであり、一方、３ｍｍを超えると拡幅部１４を形成する分ブロック１１の体積が減少して、十分なブロック剛性を確保し得なくなるおそれがあるからである。

この実施形態のタイヤによれば、第２の溝１３の溝幅ｗ１３を、該第２の溝１３を介して隔てられたブロック１１がタイヤ接地状態にて相互に少なくとも部分的に接触する距離に設定したことから、第１の溝１２のときと同様、第２の溝１３によって隔てられたブロック１１は相互に接触するので、隣接するブロック１１相互間の支え合い効果が発揮される。従って、同じエッジ長さ対比のブロック１１の剛性をより一層高めることができる。

また、ブロック１１の剛性は、拡幅部１４が第２の溝１３の深さ方向において溝底に近いほど高くなるところ、この実施形態では、拡幅部１４を溝底寄りに配置したことから、ブロック剛性が高いために操縦安定性に優れ、しかも摩耗によってブロック１１が擦り減っても拡幅部１４を残留させることができ、騒音低減効果を長期間に亘って持続させることができる。

以上、図示例に基づき説明したが、この発明は上述の実施形態に限定されるものでなく、特許請求の範囲の記載範囲内で適宜変更することができるものであり、例えば、第１及び第２の溝１２、１３と凹部１０とによって区画形成するブロック１１の形状は、図４（ａ）〜（ｃ）に例示するように、四角形や五角形、あるいは六角形としても良く、これらのブロック１１に囲まれる凹部１０の形状も矩形の他、三角形や円形等（図示省略）種々の形状としても良い。また、第２の溝１３の拡幅部１４の深さ方向における配設位置は、上述の実施形態に限らず、例えば図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、拡幅部１４をトレッド接地面に開口するよう設けたり、深さ方向中央位置に設けたりすることができる。さらに拡幅部１４の形状も上述の実施形態に限らず、例えば図５（ｃ）及び（ｄ）に示すように、溝底において最大幅をとってそこから狭幅部１５に向かうに連れて幅が漸減する断面略三角形状としたり、第２の溝１３によって隔てられた対向するブロック１１のうち、一方のブロック１１の側壁面１１ａのみを局所的にドーム状に凹ませて断面略半月形状としたりすることができる。しかも、拡幅部１４の個数は、第２の溝１３一本あたりに２個以上設けても良い。

次に、この発明に従う実施例１及び２のタイヤ、比較のための比較例１、２のタイヤ、及び従来技術に従う従来例１のタイヤをそれぞれ試作し、騒音低減効果、ドライ操縦安定性能、ウェット操縦安定性能についての性能評価を行ったので、以下説明する。なお、これらのタイヤはいずれもタイヤサイズが１９５／６５Ｒ１５の乗用車用ラジアルタイヤであり、トレッド接地幅は１４０ｍｍである。

実施例１のタイヤは、図１に示すトレッドパターンをトレッド部に有する。
周方向主溝７は、タイヤ赤道面Ｅを中心としたトレッド接地幅の２０％に相当する位置に配置され、周方向主溝８は、タイヤ赤道面を中心としたトレッド接地幅の２０％に相当する位置に配置される。周方向主溝７の溝幅は、１４ｍｍであり、溝深さは８．３ｍｍである。周方向主溝８の溝幅は、１７ｍｍであり、溝深さは８．３ｍｍである。凹部１０の容積は、１４５ｍｍ^３であり、断面積Ｓ１０は、１８．０ｍｍ^２であり、各リブ状陸部にタイヤ一周でそれぞれ２３６個設けられている。第１の溝１２の溝幅ｗ１２は、０．５ｍｍであり、溝深さは６．０ｍｍである。第２の溝１３の溝幅ｗ１３は、０．７ｍｍであり、溝深さは６．０ｍｍであり、断面積Ｓ１３は４．２ｍｍ^２である。リブ状陸部３、４、５において、周方向主溝７、８に開口する第２の溝１３の長さは、１６．５ｍｍであり、それ以外の第２の溝１３の長さは、６．６ｍｍである。

実施例２のタイヤは、図３に示すトレッドパターンをトレッド部に有する。実施例２のタイヤは、第２の溝１３が拡幅部１４を有する点で実施例１のタイヤと異なる。第２の溝１３の溝幅（狭幅部の溝幅）ｗ１３は、０．５ｍｍであり、溝深さは６．０ｍｍであり、断面積Ｓ１３は２．０ｍｍ^２である。拡幅部１４は、溝底に接して設けられている。拡幅部１４の幅ｗ１４は、１．２ｍｍである。周方向主溝７、８を含んだトレッド部全体のネガティブ率は２８％である。その他の諸元を表１に示す。

比較例１のタイヤは、図６に示すトレッドパターンをトレッド部に有し、各リブ状陸部３、４、５にてブロック１１を区画形成する溝を全て第１の溝１２で構成した点を除いて実施例１のタイヤとほぼ同様の構成を有するものである。第１の溝１２の溝幅ｗ１２は、０．５ｍｍであり、溝深さは６．４ｍｍである。周方向主溝７、８を含んだトレッド部全体のネガティブ率は２８％である。その他の諸元を表１に示す。

比較例２のタイヤは、図７に示すトレッドパターンをトレッド部に有し、比較例１のタイヤとは異なり、周方向主溝を設ける代わりにトレッド部をブロック１１で満たしたものである。第１の溝１２の溝幅ｗ１２は、０．５ｍｍであり、溝深さは６．４ｍｍである。トレッド部全体のネガティブ率は７．５％である。また、比較例１のタイヤにおいて、基準区域内のブロック個数は１２個であり、基準区域内のネガティブ率は７．５％であり、ブロック個数密度は０．００５３個／ｍｍ^２である。

従来例１のタイヤは、図８に示すトレッドパターンをトレッド部に有する。このタイヤは、タイヤ赤道面の両側にそれぞれ周方向主溝２１、２２を有する。周方向主溝２１の溝幅は、１４ｍｍであり、溝深さは８．３ｍｍであり、周方向主溝２２の溝幅は、１７ｍｍであり、溝深さは８．３ｍｍである。周方向主溝２１、２２の間にはブロック陸部２３が形成されており、各ブロック２４には、サイプ２５が形成されている。また、周方向主溝２１、２２のタイヤ幅方向外側にも同様にブロック陸部２６、２７が形成され、各ブロック２８、２９には、サイプ２５が形成されている。また、従来例１のタイヤにおいて、基準区域内のブロック個数は２個であり、基準区域内の周方向主溝を除いたネガティブ率は７．５％であり、ブロック個数密度は０．００１６個／ｍｍ^２である。

なお、騒音低減効果については、上記タイヤをサイズ６Ｊ×１５のリムに装着して、内部に２１０ｋＰａ（相対圧）の空気圧を適用した後、室内騒音試験機（ドラム：速度６０ｋｍ／時）を用い、タイヤから５０ｃｍ離れた位置にマイクを配置して計測し、全帯域のオーバーオール値で比較した。騒音の測定値はオーバーオール値で、比較例１のタイヤを基準としマイナス値が大きい程騒音低減効果が大きいことを示す。測定結果を表２に示す。従来例１のタイヤ及び比較例２のタイヤについては騒音低減効果を確認する試験は行っていない。

また、ウェット操縦安定性能試験は、各供試タイヤを上記リムに組み込み、テスト車両（車種：フォルクスワーゲン・ゴルフ、排気量：２０００ｃｃ）に装着して、ブリヂストンプルービンググラウンドで水深２ｍｍの下、プロのテストドライバによるフィーリングにより行った。評価は０．５点刻みで、０．５点の点差は有意差である。評価結果を表２に示す。

さらに、ドライ操縦安定性能試験は、各供試タイヤを上記リムに組み込み、テスト車両（車種：フォルクスワーゲン・ゴルフ、排気量：２０００ｃｃ）に装着して、ブリヂストンプルービンググラウンドでドライ路面の下、プロのテストドライバによるフィーリングにより行った。評価は０．５点刻みで、０．５点の点差は有意差である。評価結果を表２に示す。

表２に示す結果から、本発明を適用したことによりウェット操縦安定性を確保しつつ、騒音性能が向上したことが分かる。

かくしてこの発明によって、排水性を犠牲にすることなく除水効果及び路面の引っ掻き効果を向上させることができるとともに、騒音性能の改善を図ることが可能となった。

１トレッド接地面
３、４、５リブ状陸部
７、８周方向主溝
１０凹部
１１ブロック
１２第１の溝
１３第２の溝
１４拡幅部
１５狭幅部

Claims

タイヤ周方向に沿って延びるリブ状陸部内に分散して配置され、トレッド接地面に開口する複数の凹部と、
前記凹部の相互間をそれぞれ連結するとともに、前記リブ状陸部内に複数の独立したブロックを区画する第１の溝及び第２の溝と、
前記リブ状陸部に隣接して設けられ、タイヤ周方向に延びる少なくとも一本の周方向主溝と、を備え、
前記第１の溝の溝幅は、該第１の溝を介して隔てられた前記ブロックが、タイヤ接地状態にて相互に少なくとも部分的に接触する距離に設定され、
前記第２の溝のうちの少なくとも一部の第２の溝は、該第２の溝の一端が前記凹部に開口し、該第２の溝の他端が前記周方向主溝に開口し、
前記第２の溝は、前記タイヤ接地状態においても前記周方向主溝と前記凹部との連通状態を保持するよう構成され、
前記第１の溝のうちの少なくとも一部の第１の溝は、前記凹部の相互間を直接連結し、
前記凹部は、両端が前記リブ状陸部内で終端することを特徴とする空気入りタイヤ。
前記第２の溝の溝幅は、該第２の溝を介して隔てられた前記ブロックが、タイヤ接地状態においても相互に離間した状態に保持される距離に設定される、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記第２の溝は、該第２の溝の深さ方向に亘って局所的に幅が拡がる拡幅部を有する、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
前記拡幅部は、前記第２の溝の深さ方向において溝底寄りに配置されている、請求項３に記載の空気入りタイヤ。
前記リブ状陸部の幅をＷ（ｍｍ）、該リブ状陸部内のブロックの基準ピッチ長さをＰＬ（ｍｍ）、該リブ状陸部の幅Ｗと該基準ピッチ長さＰＬとで区画される基準区域内に存在するブロックの個数をａ（個）、該基準区域内のネガティブ率をＮ（％）としたとき、Ｄ＝ａ／{ＰＬ×Ｗ×（１−Ｎ／１００）}で与えられる前記リブ状陸部の単位実接地面積当たりのブロック個数密度Ｄ（個／ｍｍ^２）は、０．００３〜０．０４の範囲内である、請求項１〜４の何れか一項に記載の空気入りタイヤ。