JP5495812B2

JP5495812B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP5495812B2
Application number: JP2010011962A
Authority: JP
Inventors: 敏幸渡辺
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2010-01-22
Filing date: 2010-01-22
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2030-01-22
Also published as: JP2011148423A

Description

この発明は、トレッド踏面に複数本の主溝が形成されている空気入りタイヤに関する。

近年、車両の静粛化に伴って自動車騒音におけるタイヤ騒音の占める割合が大きくなっているため、タイヤ騒音の低減が大きな課題となっている。特に、タイヤの走行時に気柱管共鳴によりタイヤから発生する1000〜2000Ｈｚの周波数帯域の騒音、いわゆる気柱管共鳴音は、そのピークが高くて帯域も広く、しかも、人の聴覚が敏感な帯域の騒音であるため、早急な対策が望まれている。

ここで、気柱管共鳴音とは、周方向に連続して延びる主溝を有するタイヤが接地すると、該主溝の溝壁と接地面との間に接地長と同一長さの管が形成されるが、このような管（主溝）の溝壁が走行時におけるタイヤへの入力により振動し、この振動が前記管内の空気を繰り返し圧縮、開放することで発生する騒音のことで、そのピーク周波数は前記管の長さ（接地長）に依存している。従来、このような気柱管共鳴に基づく騒音を低減させる技術として、例えば以下の特許文献１に記載されているようなものが知られている。

特開２００８−１５５７９８号公報

このものは、主溝から離れた位置の陸部表面に開口する気室、および、該気室と主溝とを連通する狭窄ネックからなるヘルムホルツ共鳴器をトレッド踏面に多数配設し、該共鳴器により気柱管共鳴音の共鳴周波数付近のエネルギーを吸収し、騒音を効果的に低減するようにしたものである。

しかしながら、このような従来の空気入りタイヤにあっては、多数の共鳴器を陸部表面に配設しているため、トレッドパターンが複雑な形状となり、この結果、製造コストの増加を招くという課題があった。また、前述のように多数の共鳴器が陸部に配設されていると、トレッドパターンを設計する際、その自由度が制限されて、騒音低減以外のタイヤ性能、例えば摩耗耐久性能、ウエット性能等を充分な値まで向上させることが難しくなるという課題もあった。

この発明は、製造コストが安価で、しかも、騒音低減以外のタイヤ性能を容易に向上させることができる空気入りタイヤを提供することを目的とする。

このような目的は、トレッド踏面に周方向に連続して延びる複数本の主溝が形成された空気入りタイヤにおいて、少なくとも１本の主溝の少なくとも幅方向片側方に、周方向に離れるとともに、該主溝に近接配置された複数の穴を形成する一方、全ての穴を連通するとともに、周方向に連続して延びる細溝を形成し、さらに、前記主溝の穴側の開口エッジと、該開口エッジから主溝の溝幅だけ幅方向側方に離れた位置との間に前記穴を配置した空気入りタイヤにより、達成することができる。

この発明においては、少なくとも１本の主溝の少なくとも幅方向片側方に、周方向に離れるとともに、該主溝に近接配置された複数の穴を形成したので、主溝の側方における陸部の剛性がこれら複数の穴により低下し、この結果、タイヤ走行時の入力による主溝溝壁の振動が抑制され、気柱管共鳴音が効果的に低減される。但し、前述のように複数の穴を周方向に離して形成すると、これら穴が接地領域内に侵入したとき、路面により穴の開口が閉止されるとともに、内部の空気が圧縮され、その後、接地領域から穴が離脱すると、開口が開放されて圧縮された空気の一部が一気に排出され、2000Ｈｚ以上の高周波騒音（ポンピング音）が発生し、この結果、全体的に見ると騒音の低減は困難となる。

しかしながら、この発明では、全ての穴を連通するとともに、周方向に連続して延びる細溝を形成したので、前述のように穴の開口が閉止されて内部の空気が圧縮されようとすると、該空気は細溝を通じて接地領域から流れ出てしまい、この結果、穴内の空気は圧縮されることはなく、前述のような高周波騒音の発生が阻止される。しかも、前述のような穴、細溝をトレッド踏面に形成するだけでよいため、製造コストは安価となり、また、トレッドパターン設計の自由度が高くなって騒音低減以外のタイヤ性能を容易に向上させることができる。

また、主溝の側方における陸部の剛性を効果的に低下させることができる。さらに、請求項２に記載のように構成すれば、偏摩耗を抑制しながら、気柱管共鳴音を効果的に低減することができる。また、請求項３に記載のように構成すれば、気柱管共鳴音を強力に低減することができ、さらに、請求項４に記載のように構成すれば、偏摩耗を抑制しながら、穴からの空気の流出を確実とすることができる。また、請求項５に記載のように構成すれば、加硫モールドを安価に製造することができ、さらに、請求項６に記載のように構成すれば、穴の開口エッジが路面が叩くときに発生する打撃音の周波数が分散し、該打撃音をホワイトノイズ化させることができる。

この発明の実施形態１を示す空気入りタイヤの平面図である。その子午線断面図である。主溝近傍の平面図である。図３のＩ−Ｉ矢視断面図である。騒音のスペクトルを示すグラフである。

以下、この発明の実施形態１を図面に基づいて説明する。
図１、２、３、４において、11は空気入りタイヤであり、この空気入りタイヤ11のトレッド踏面12には周方向に連続して延びる、即ち、途中で途切れることのない複数本、ここでは４本の主溝13が形成され、これらの主溝13は空気入りタイヤ11の幅方向に離れて配置されている。ここで、前記主溝13はこの実施形態のように直線状に延びていてもよいが、ジグザグ状に折れ曲がっていてもよく、また、その溝深さＤは通常一定であるが、周方向に周期的あるいは不規則に変化してもよい。

そして、このような空気入りタイヤ11を適用リムに装着した後、内圧を充填した状態で路面を走行させると、主溝13の溝壁と接地面との間に接地長（接地領域における踏み込み端から蹴り出し端までの長さ）と同一長さの管が形成されるが、このような管（主溝）の溝壁が走行時におけるタイヤへの入力により振動し、この振動が前記管内の空気を繰り返し圧縮、開放し、騒音（気柱管共鳴音）が発生する。

各主溝13の幅方向内側方（タイヤ赤道Ｓ側）および幅方向外側方（トレッド端Ｔ側）におけるトレッド踏面12には周方向に同一ピッチ（等距離）離れた複数の半径方向に延びる有底の穴14、15がそれぞれ形成され、これらの穴14、15は対応する主溝13に近接する位置で、該主溝13に平行な直線上に配置されている。そして、これら穴14、15は断面積が同一で、溝深さも同一（ここでは、主溝13の溝深さＤと同一）である。このように主溝13の幅方向側方に該主溝13に近接配置されるとともに、周方向に離れた複数の穴14、15を形成すると、主溝13の側方における陸部の剛性がこれら複数の穴14、15により低下し、この結果、タイヤ走行時の入力による主溝13の溝壁の振動が抑制され、気柱管共鳴音を効果的に低減することができる。

但し、前述のように複数の穴14、15を周方向に離して形成すると、これら穴14、15が接地領域内に侵入したとき、路面により穴14、15の開口が閉止されるとともに、穴14、15の内部の空気が圧縮され、その後、接地領域から穴14、15が離脱すると、開口が開放されて圧縮された空気の一部が一気に排出され、2000Ｈｚ以上の高周波騒音（ポンピング音）が発生し、この結果、気柱管共鳴音を低減することができるものの、全体的に見ると騒音の低減は困難となってしまう。

このため、この実施形態においては、全ての穴14を連通するとともに、周方向に連続して延び、前記主溝13より細い（断面積の狭い）１本以上、ここでは１本の細溝16、および、全ての穴15を連通するとともに、周方向に連続して延び、前記主溝13より細い１本以上、ここでは１本の直線状に延びる細溝17を、主溝13の幅方向側方におけるトレッド踏面12に形成したのである。この結果、前述のように穴14、15の開口が閉止されて内部の空気が圧縮されようとすると、該空気は細溝16、17を通じて接地領域から流れ出てしまい、この結果、穴14、15内の空気は圧縮されることはなく、前述のような高周波騒音の発生が阻止され、騒音を広い周波数帯域で低減することができる。しかも、前述のような穴14、15、細溝16、17をトレッド踏面12に形成するだけでよいため、製造コストは安価となり、また、トレッドパターン設計の自由度が高くなって騒音低減以外のタイヤ性能を容易に向上させることができる。

なお、この実施形態では、各主溝13の幅方向両側方に穴14、15をそれぞれ形成したが、この発明においては、いずれか１本の主溝13の幅方向片側方(幅方向内側方または幅方向外側方)に周方向に離れた複数の穴を形成するようにしてもよく、少なくとも１本の主溝13の少なくとも幅方向片側方に形成していればよい。ここで、この実施形態のように主溝13の幅方向両側方に穴14、15をそれぞれ形成すれば、主溝13の幅方向片側方にのみ穴を形成した場合に比較し、剛性が低下した陸部の面積が広くなるため、気柱管共鳴音をさらに効果的に低減することができる。

そして、一部の主溝13の幅方向側方に穴を形成する場合には、タイヤ赤道Ｓに近接する主溝13が気柱管共鳴音の発生に大きく寄与しているので、タイヤ赤道Ｓに近接配置されている主溝13の幅方向側方に形成することが好ましい。さらに、前述の実施形態においては、加硫モールドの製造費を安価とするために、穴14、15を周方向に同一ピッチ離して配置したが、この発明においては、前記穴14、15の開口エッジが路面が叩くときに発生する打撃音の周波数を分散させて、該打撃音をホワイトノイズ化させるために、周方向に異なったピッチ離して配置するようにしてもよい。また、この実施形態においては、半径方向に直交する平面における穴14、15の断面形状を円形としたが、この発明においては、前記断面形状は正方形、矩形、楕円等であってもよい。

また、前記穴14は、主溝13の穴14側に位置する開口エッジ13ａと、該開口エッジ13ａからトレッド踏面12の溝幅Ｗだけ幅方向内側方に離れた位置Ｐとの間に、一方、前記穴15は、主溝13の穴15側に位置する開口エッジ13ｂと、該開口エッジ13ｂからトレッド踏面12の溝幅Ｗだけ幅方向外側方に離れた位置Ｑとの間に配置している。その理由は、穴14、15を位置Ｐ、Ｑより幅方向内、外側方に配置した場合には、これら穴14、15による主溝13側方の剛性低下が不十分となることがあるが、前述の範囲内に配置すると、主溝13の側方における陸部の剛性を効果的に低下させることができ、気柱管共鳴音を充分に低減させることができるからである。

さらに、前記１個の穴の周方向一端から周方向他端までの距離をＬとしたとき、各穴14、15の容積を、距離Ｌの範囲内における（距離Ｌで切り出した）主溝13の容積の 0.2〜 0.5倍の範囲内とすることが好ましい。その理由は、前記値が 0.2倍未満であると、穴14、15による主溝13側方の剛性低下が不十分となって気柱管共鳴音を有効に低減できないことがあり、一方、 0.5倍を超えると、穴14、15により主溝13側方の剛性が大きく低下して偏摩耗が生じるおそれがあるが、前述の範囲内とすれば、偏摩耗を抑制しながら、気柱管共鳴音を効果的に低減することができるからである。

また、前記細溝16、17は、穴14、15からの空気の流出を円滑とするため、全ての穴14、15の断面中心上を通過させており、また、これら細溝16、17の子午線断面は、この実施形態では正方形であるが、矩形、半円形等であってもよい。そして、これら細溝16、17の子午線断面における断面積は主溝13の断面積の0.02〜0.10倍の範囲内とすることが好ましい。その理由は、前記値が0.02倍未満であると、穴14、15からの圧縮された空気の流出が不十分となって高周波騒音が生じ易くなり、一方、前記値が0.10倍を超えると、穴14、15近傍の陸部における剛性が大きく低下して偏摩耗が発生するおそれがあるが、前述の範囲内とすれば、偏摩耗を抑制しながら、穴からの空気の流出を確実とすることができるからである。

次に、試験例について説明する。この試験に当たっては、タイヤ赤道Ｓ上のトレッド踏面に溝幅Ｗが 8mm、溝深さＤが 8mmである１本の主溝を形成した比較タイヤ１と、前記比較タイヤ１における主溝に加え、該主溝の幅方向両側方で両開口エッジから 3mm離れた周方向線上に中心が位置し、周方向に 5mmの等ピッチだけ離れた断面円形である直径 4mmの穴を複数形成した比較タイヤ２と、前記比較タイヤ２における主溝、穴に加え、前記主溝の幅方向両側方に位置する周方向線上に幅が 1.5mm、深さが 1.5mmである断面正方形の細溝をそれぞれ形成した実施タイヤとを準備した。なお、直線状に延びる主溝をタイヤ赤道Ｓ上に１本だけ形成したのは、効果が確認し易くなると考えたからである。

ここで、各タイヤのサイズは 195／65Ｒ15であった。次に、このような各タイヤを適用リムに装着するとともに、 220ｋPaの内圧（ゲージ圧）を充填した後、４ｋＮの荷重を負荷しながら室内ドラム試験機の回転ドラムに押付けるとともに、80ｋｍ／ｈの速度で走行させ、タイヤ側方における騒音をＪＡＳＯＣ６０６に定められた条件下で測定した。その測定結果から気柱管共鳴に対応する 1/3オクターブの1000〜2000Ｈｚの帯域におけるパーシャルオーバーオール値ｄＢ（Ａ）を求めたところ、比較タイヤ１では82.0であったが、比較タイヤ２では81.1、実施タイヤでは 81.0と、それぞれパーシャルオーバーオール値が比較タイヤ１に比べて0.9、 1.0だけ低下し、気柱管共鳴音を効果的に低減することができた。

しかしながら、全周波数帯域におけるオーバーオール値ｄＢ（Ａ）は、比較タイヤ１では、85.2であったが、比較タイヤ２では85.4と0.2だけ悪化する一方、実施タイヤでは84.7と0.5だけ低減した。なお、図５には、前述した試験において各タイヤが発生した全周波数帯域における騒音スペクトルを示しているが、比較タイヤ１は三角（△）で、比較タイヤ２は白丸（○）で、実施タイヤはクロス（×）でそれぞれ表している。この図５から比較タイヤ２ではポンピングにより3000Ｈｚ以上の高周波域で音圧レベルが比較タイヤ１、実施タイヤより高くなっていることが理解できる。

この発明は、トレッド踏面に複数本の主溝が形成されている空気入りタイヤの産業分野に適用できる。

11…空気入りタイヤ 12…トレッド踏面
13…主溝 13ａ、13ｂ…開口エッジ
14、15…穴 16、17…細溝
Ｗ…溝幅Ｌ…距離
Ｐ、Ｑ…位置

Claims

トレッド踏面に周方向に連続して延びる複数本の主溝が形成された空気入りタイヤにおいて、少なくとも１本の主溝の少なくとも幅方向片側方に、周方向に離れるとともに、該主溝に近接配置された複数の穴を形成する一方、全ての穴を連通するとともに、周方向に連続して延びる細溝を形成し、さらに、前記主溝の穴側の開口エッジと、該開口エッジから主溝の溝幅だけ幅方向側方に離れた位置との間に前記穴を配置したことを特徴とする空気入りタイヤ。
前記１個の穴の周方向一端から周方向他端までの距離をＬとしたとき、各穴の容積を、距離Ｌの範囲内における主溝の容積の 0.2〜 0.5倍の範囲内とした請求項１記載の空気入りタイヤ。
前記穴および細溝を主溝の幅方向両側方にそれぞれ形成した請求項１または２記載の空気入りタイヤ。
前記細溝の断面積を主溝の断面積の0.02〜0.10倍の範囲内とした請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
前記穴を周方向に同一ピッチ離して配置した請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
前記穴を周方向に異なったピッチ離して配置した請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。