JP5728018B2 - 空気入りタイヤ用トレッド - Google Patents
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Description
で定義される曲げパラメータが250Pa以上350Pa以下であることを特徴としている。
で定義される。また、hはタイヤ回転軸に対して垂直方向におけるグルーブフェンスの高さである。このように、グルーブフェンスの曲げパラメータ:E・I/(h3l)は、グルーブフェンスの各寸法と、グルーブフェンスに用いられる材料の物性との統合的な関数となっている。
このようなグルーブフェンスの曲げパラメータ
は、本発明者らが、上述した、気柱共鳴音を低減し、排水性能を維持しつつ、グルーブフェンスをトレッド部と同程度に摩耗させる空気入りタイヤ用トレッドの開発にあたり、そのような作用(特に、排水性能、グルーブフェンスの摩耗性能)を評価するために適切なものとして見出したパラメータであり、そのパラメータを上記数値範囲(250Pa以上350Pa以下)とすれば、上述した作用が効果的に得られることを解析及び実験により見出したものである。
このように構成された本発明においては、気柱共鳴音の低減を図りながら、排水性を確保し、トレッド部と近似してグルーブフェンスを磨耗させることが出来る。即ち、グルーブフェンスに用いられている材料の、10%伸び時のモジュラス(M10)を2.0MPaよりも小さくすると、材料剛性の低下により、グルーブフェンスが路面と接触した際に座屈してしまう危険性が高くなり、グルーブフェンスをトレッド部と近似して磨耗させることが難しくなる。一方、グルーブフェンスに用いられている材料の、10%伸び時のモジュラス(M10)を8.0MPaよりも大きくすると、材料剛性が高くなることにより、グルーブフェンスを周方向溝に入り込んだ水の水圧によって倒れこませることが難しくなる。従って、グルーブフェンスに用いられている材料の、10%伸び時のモジュラス(M10)が、2.0MPa〜8.0MPaとすれば、気柱共鳴音の低減を図りながら、排水性を確保し、トレッド部と同程度にグルーブフェンスを磨耗させることが出来る。
このように構成された本発明においては、気柱共鳴音の低減を図りながら、排水性を確保し、トレッド部と同程度にグルーブフェンスを磨耗させることが出来る。即ち、グルーブフェンスの厚みを0.5mmよりも小さくすると、グルーブフェンスの寸法的な剛性の低下により、グルーブフェンスが路面と接触した際に座屈してしまう危険性が高くなり、グルーブフェンスをトレッド部と近似して磨耗させることが難しくなる。一方、グルーブフェンスの厚みを0.7mmよりも大きくすると、グルーブフェンスの寸法的な剛性が高くなることにより、グルーブフェンスを周方向溝に入り込んだ水の水圧によって倒れこませることが難しくなる。従って、グルーブフェンスの厚みを0.5mm〜0.7mmとすれば、気柱共鳴音の低減を図りながら、排水性を確保し、トレッド部と同程度にグルーブフェンスを磨耗させることが出来る。
このように構成された本発明においては、グルーブフェンス部に特別な材料を用いることが無いため、製造時に特別な工程を経ることなく、気柱共鳴音の低減を図りながら、排水性を確保し、トレッド部と同程度にグルーブフェンスを磨耗させることが出来る。
このように構成された本発明においては、接地時の性能に重要であるトレッド部の材料に特殊なものを用いたとしても、グルーブフェンス部にその寸法に合わせた適切な材料を用いることができるため、気柱共鳴音の低減を図りながら、排水性を確保し、トレッド部と同程度にグルーブフェンスを磨耗させることが出来る。
このように構成された本発明においては、グルーブフェンスの断面形状が長方形であるので、効果的なグルーブフェンスの曲げ効率を得ることができ、その結果、より確実に、気柱共鳴音の低減を図りながら、排水性を確保し、トレッド部と同程度にグルーブフェンスを磨耗させることが出来る。
先ず、図1及至図3により、本発明の一実施形態による空気入りタイヤ用トレッドを説明する。
図1は、本発明の一実施形態による空気入りタイヤ用トレッドを模式的に示す図であり、図2は、図1のII−II線に沿って見た空気入りタイヤ用トレッドの拡大断面図であり、図3は、図1のIII−III線に沿って見た空気入りタイヤ用トレッドの拡大断面図である。
先ず、図1に示すように、符号1は、本実施形態による空気入りタイヤトレッド1を示し、このトレッド1には、XX‘にて示すタイヤ周方向に延びる幅Wの二本の周方向溝2が形成され、トレッド1には、これらの周方向溝2に区切られたリブ3が形成されている。なお、この例におけるタイヤサイズは225/55R16である。本実施形態においては、周方向溝2の溝幅Wは14.5mmである。
この図上には、タイヤが定格内圧に充填され、定格荷重が負荷された際のトレッド踏面5及びその際のトレッド踏面長さLが図示されている。なお”ETRTO STANDARD MANUAL 2010“によれば、当該サイズの適用リムは7J、定格内圧は250kPa、定格荷重は690kgであり、本実施形態においては、踏面長さLは143mmである。
図1に示すように、この気柱の長さを変化させる目的で、各周方向溝2には、周方向溝2を大きく遮断することが可能な、幅lのグルーブフェンス4が複数形成されている。同一の周方向溝2内に形成される各グルーブフェンス4の設置間隔Pは、タイヤ転動中に、少なくとも一つのグルーブフェンスが、各周方向溝2の踏面5内に常に存在するように、踏面長さLよりも短い間隔になるように設けられている。本実施形態においては、グルーブフェンス4の幅lは13.5mmである。
また、図2に示すように、グルーブフェンス4は、周方向溝2の長手方向から見て(正面視)長方形状に形成され、図2及び図3に示すように、周方向溝2の深さDよりやや低い高さhを有している。
なお、例えば、本実施形態のタイヤの例において、グルーブフェンス4を、周方向溝2の断面積の少なくとも70%を遮断するように、およそ5.6mm以上の高さhを有する長方形状のものとしてもよい。なお、本実施形態の例に限らず、タイヤ周方向溝2の溝幅W及び溝深さDが変われば、このグルーブフェンス4の高さhもそれに応じて変更して、周方向溝2の断面積の少なくとも70%を遮断するようにすればよい。
で規定(定義)されるグルーブフェンス4の曲げパラメータは、304Paである。この曲げパラメータ304Paの値は、通常の乾燥路面上を走行する際、周方向溝2を通過する空気の流れのみではグルーブフェンス4を倒れこませないような値であり、結果として気柱長さが短くなり、気柱共鳴音が低減される。なお、曲げパラメータの値が250Pa以上350Pa以下であれば、同様の作用が得られる。
ここで、Eはグルーブフェンス4に用いられている材料の10%伸び時のモジュラス(M10)であり、lはグルーブフェンス4のタイヤ回転軸に平行な面に投影した際の幅であり、Iは、上記グルーブフェンス4の幅lと、グルーブフェンス4の厚みeとで、
で定義される断面2次モーメントであり、hはタイヤ回転軸に対して垂直方向におけるグルーブフェンス4の高さである。
図4は、図1のII−II線に沿って見た空気入りタイヤ用トレッドの濡れた路面を走行中の状態を示す拡大断面図であり、図5は、図1のIII−III線に沿って見た空気入りタイヤ用トレッドの濡れた路面を走行中の状態を示す拡大断面図である。
図6は、図1のIII−III線に沿って見た空気入りタイヤ用トレッドが、約30%磨耗した状態の拡大断面図である。
図6は、所定距離走行後、周方向溝2の溝深さDが、磨耗によりグルーブフェンス4の初期高さhよりも浅いD’まで減少した状態を示す。上述した曲げパラメータ304Paの値に設定されたグルーブフェンス4は、所定距離走行後、路面と接触する先端部が斜めに磨耗し、高い側でh’、低い側でh”までその初期高さhから減少し、低い側の高さh”は、周方向溝2の深さD’と同じ位のの高さとなっている。なお、曲げパラメータの値が250Pa以上350Pa以下であれば、同様の作用が得られる。
これらのような場合、断面2次モーメントは、例えば、上述した波形や突起物を設けた場合などには、グルーブフェンス4の平均的な厚みeを使用して上述した定義式(e3l/12)で近似して計算してもよく、或いは、その変形例による断面形状に応じた適した断面2次モーメントの定義式を使用しても良い。
未使用の供試タイヤを、上記リム、内圧にて3台の同一車両(排気量2000ccのFR車)の4輪に装着するとともに、ドライバー各1名乗車にて、規定されたアスファルトのテストコースを3台で連なりながら約7000km走行し、残存溝深さ及びグルーブフェンスの残存高さを測定した。
(2)排水性能:
未使用の供試タイヤを、上記リム、内圧にて車両(排気量4300ccのFR車)の4輪に装着すると共に、ドライバー各1名乗車にて、アスファルト路面に水深約10mmの水たまりを設けた直線コースを走行し、車内のドライバーが、タイヤがハイロドプレーニングを発生したと感じた際の走行速度を、従来例を100とする指数で表示している。指数の大きいほうが良好である。
(3)騒音性能:
未使用の供試タイヤを、上記リム、内圧にて、無響室内に設置された直径2.7mの回転ドラム上にて速度60km/hにて回転させ、タイヤがトレッド踏面に進入する付近に設置したマイクロフォンにより騒音レベルを測定した。測定された騒音は、0〜2000Hzの間の周波数帯の、Aフィルタを付与された音圧レベルとして、従来例に対する音圧レベルの差で表示している。数値の小さいほうが良好である。
2 周方向溝
21 周方向溝2の溝底部
22 周方向溝4の対向する壁面
3 リブ
4 グルーブフェンス
41 グルーブフェンス4の底部(周方向溝2の溝底部21との接続部)
42 グルーブフェンス4の両側の側面部
5 トレッド踏面
Claims (6)
- 底部及び対向する壁面を有する少なくとも一本の周方向溝と、その周方向溝に隣接する少なくとも二つのリブと、前記少なくとも一本の周方向溝内に、前記周方向溝を遮るように形成された複数のグルーブフェンスと、を有する空気入りタイヤ用トレッドであって、
前記グルーブフェンスは前記周方向溝の底部から前記壁面と隙間を有するようにタイヤ回転軸に対して垂直方向に延び、前記グルーブフェンスが形成されている前記周方向溝の断面積の少なくとも70%を遮断するよう形成され、
Eが前記グルーブフェンスに用いられている材料の10%伸び時のモジュラスであり、Iが、前記グルーブフェンスにおけるタイヤの周方向及び幅方向に延びる断面についての断面二次モーメントであり、この断面二次モーメントIは、前記断面におけるタイヤ回転軸方向に沿った中心軸回りの断面二次モーメントであり、hが前記グルーブフェンスの高さであり、lが前記グルーブフェンスの幅であるとき、前記周方向溝の底部からタイヤ回転軸に対して垂直方向に延びるグルーブフェンスの
で定義される曲げパラメータが250Pa以上350Pa以下であることを特徴とする空気入りタイヤ用トレッド。 - 前記グルーブフェンスに用いられている材料の10%伸び時のモジュラス(M10)が2.0MPa以上8.0MPa以下である請求項1に記載の空気入りタイヤ用トレッド。
- 前記グルーブフェンスの厚みは0.5mm以上0.7mm以下である請求項1または請求項2に記載の空気入りタイヤ用トレッド。
- 前記グルーブフェンスに用いられている材料は前記少なくとも二つのリブを含むトレッド部分の材料と同じ材料である請求項1から3の何れか一項に記載の空気入りタイヤ用トレッド。
- 前記グルーブフェンスに用いられている材料は前記少なくとも二つのリブを含むトレッド部分の材料と異なる材料である請求項1から3の何れか一項に記載の空気入りタイヤ用トレッド。
- 前記グルーブフェンスにおけるタイヤの周方向及び幅方向に延びる断面の断面形状は長方形である請求項1から5の何れか一項に記載の空気入りタイヤ用トレッド。
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