JP5955697B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

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Description

本発明は、空気入りタイヤに関するものである。
近年、空気入りタイヤにおいては、走行時に発生する騒音、特には車外音を低減することが求められている。そのため、例えば、下記特許文献1には、トレッド部における主溝の溝底にヘルムホルツ型共鳴器を設けることが提案されている。ヘルムホルツ型共鳴器では、開口通路としての細い首を介して空気室となる膨張部を設け、これらを気柱管共鳴周波数に合致させることで、一定の周波数の低減を図る。しかしながら、このような細い首の共鳴器を設けようとすると、加硫時にモールドからの脱型が困難となるので、設計通りの形状の共鳴器を設けることは容易ではない。
下記特許文献2には、トレッドの主溝や横溝の側壁に、溝底側をブロック内部へ凹ませた抉り部を設けることにより、見かけの溝幅を一定としたまま、溝容積を増加させることにより排水性能を向上させ、これにより、ノイズ性能と排水性能を両立することが開示されている。しかしながら、この場合、溝底部に設けた抉り部を膨張型消音器であると考えたとしても、このような溝底のみの抉り部では、消音効果を発揮する上で重要な溝断面積の膨張率が十分とは言えない。また、排水機能を担う一般溝部の側壁をそのまま抉っているため、ショルダー領域の横溝について考えた場合、主溝から流れ込んだ水流が接地端外に流出する際に、抉り部で水流の淀みが発生してしまい、排水性能の悪化が懸念される。
下記特許文献3には、耐摩耗性等を損なうことなく、雪上性能を向上するという、ノイズ性能とは異なる目的の下、横溝などの溝の長さ方向の一部に、溝幅及び溝深さの全体にわたって延びる凹状の切欠きを設けることが開示されている。この切欠きも、溝の途中で溝断面積を変化させることができるので、消音器として作用することが期待できるが、特許文献2と同様、一般溝部の側壁にそのまま凹部を設けているため、水流の淀みが発生して、排水性能の悪化が懸念される。
なお、下記特許文献4には、転倒限界性能を向上するために、横溝の溝底に凹部を形成する点が開示されているが、該凹部は、陸部の剛性を低減させるために、接地端よりもタイヤ幅方向外側に設けられたものであり、ノイズ性能の向上には寄与しない。
特開2000−118207号公報 特開平11−321238号公報 特開2002−264614号公報 特開2006−347512号公報
本発明は、排水性能を維持したまま、ノイズ性能を向上す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。
本発明に係る空気入りタイヤは、トレッド部においてタイヤ周方向に延びる主溝により区画されたショルダー領域に、前記主溝から接地端外に貫通して延びる横溝が設けられた空気入りタイヤにおいて、前記横溝は、前記主溝から最大幅ベルトの幅方向端に相当する位置までの部分を有効横溝部として、前記有効横溝部の長さ方向両端部に一般溝部を設けた上で、前記有効横溝部の長さ方向中央部に、前記一般溝部の溝底に対して陥没した凹部を設けるとともに、該凹部を溝幅方向外側に張り出し形成することで、前記一般溝部に対して溝断面積を拡大する膨張部が、前記一般溝部の溝底よりも下側に限定して設けられたものである。
好ましい態様として、前記膨張部は、前記有効横溝部の長さに対し前記主溝から30〜70%の範囲内に設けられてもよい。また、他の態様として、前記横溝は、前記一般溝部における溝断面積に対する前記膨張部を設けた部分での溝断面積の比である膨張率が150%以上であってもよい。また、他の態様として、前記膨張部は、前記横溝を挟んだ両側で前記凹部をそれぞれ溝幅方向外側に張り出し形成することで設けられてもよい。この場合、前記横溝を挟んだ一方側の張り出し部と他方側の張り出し部が60〜100%対向してもよい。また、前記横溝を挟んだ一方側の張り出し部と他方側の張り出し部の張り出し量の比が80〜120%の範囲内であってもよい。これらの各態様は適宜に組み合わせることができる。
本発明によれば、ショルダー領域の横溝において、その長さ方向中央部に、一般溝部の溝底よりも下側に限定して溝断面積を拡大する膨張部を設けたので、主溝で圧縮されて横溝に流れ込んだ水流が、膨張部においてその流れが妨げられることがなく、排水性能の低下を防ぐことができる。その一方で、主溝で発生した音がショルダー領域の横溝を介して側方から放射される際に、上記膨張部が消音器となって、放射音を低減することができるので、ノイズ性能を向上することができる。
第1実施形態に係る空気入りタイヤの半断面図である。 該タイヤのショルダー領域を拡大して示す断面図である。 該タイヤのショルダー領域を拡大して示す平面図である。 (a)は図3のA−A線断面図、(b)はB−B線断面図である。 変更例に係る横溝の断面形状を示す図である。 第2実施形態に係るタイヤショルダー領域を拡大して示す平面図である。 第3実施形態に係るタイヤショルダー領域を拡大して示す平面図である。 第4実施形態に係るタイヤショルダー領域を拡大して示す平面図である。 第5実施形態に係るタイヤショルダー領域を拡大して示す平面図である。 第6実施形態に係るタイヤショルダー領域を拡大して示す平面図である。 第7実施形態に係るタイヤショルダー領域を拡大して示す平面図である。 第8実施形態に係るタイヤショルダー領域を拡大して示す平面図である。 比較例に係る横溝の断面形状を示す図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
(第1実施形態)
実施形態に係る空気入りタイヤは、図1に示すように、リム組みされる左右一対のビード部10と、該ビード部10からタイヤ径方向外側に延びる左右一対のサイドウォール部12と、該一対のサイドウォール部12間に設けられて路面に接地するトレッド部14とから構成されている。一対のビード部10にはそれぞれリング状のビードコア16が埋設されている。
有機繊維コードを用いたカーカスプライ18が、ビードコア16の周りを折り返して係止されるとともに、左右のビード部10間にトロイダル状に架け渡して設けられており、トレッド部14及びサイドウォール部12を補強している。
トレッド部14におけるカーカスプライ18の外周側には、スチールコードやアラミド繊維などの剛直なタイヤコードを用いた2枚以上の交差ベルトプライからなるベルト20が設けられており、カーカスプライ18の外周でトレッド部14を補強している。ベルト20は、この例では、タイヤ径方向内側に配された第1ベルト20Aと、その外周側に配された第2ベルト20Bとの2層構造であり、第1ベルト20Aが、最も幅の広い最大幅ベルトである。
トレッド部14の表面には、タイヤ周方向A(図3参照)にストレート状に延びる複数の主溝22が設けられており、この例では、タイヤ幅方向Bに4本設けられている。このうち接地端側の主溝22Aにより、トレッド部14は、幅方向B内側の中央領域24と、その外側のショルダー領域26とに区画されている。
ショルダー領域26には、主溝22Aに対して交差する方向に延びる横溝28が、タイヤ周方向Aに所定間隔をおいて複数設けられている。横溝28は、陸部であるショルダー領域26を、主溝22Aから接地端外に貫通して延びる溝であり、すなわち、ショルダー領域26内で終端せずに幅方向B外側に向けて開口するように設けられている。横溝28は、この例では、図3に示すようにタイヤ幅方向Bに平行かつストレート状に延びているが、タイヤ幅方向Bに対して傾斜して延びるものであってもよく、また湾曲しながら延びるものであってもよい。
横溝28は、図2に示すように、主溝22Aから第1ベルト20A(最大幅ベルト)の幅方向端20A1に相当する位置までの部分を有効横溝部30として、該有効横溝部30の長さ方向両端部に一般溝部32,32を確保した上で、有効横溝部30の長さ方向中央部に一般溝部32に対して溝断面積を拡大する膨張部34を設けてなる。
有効横溝部30は、タイヤが接地したときに、横溝28が路面との間で空気の逃げ道(通路)となる管を形成する部分である。タイヤの接地端は、通常、第2ベルト20Bの幅方向端20B1から最大幅ベルト20Aの幅方向端20A1までの間に位置するので、ここでは、摩耗時等のことを考慮して、最大幅ベルト20Aの幅方向端20A1に相当する位置を仮想接地端Eとする。すると、接地時に横溝28が管を形成するのは、主溝22Aから仮想接地端Eまでの部分と考えることができるので、この部分を有効横溝部30と定義する。
本実施形態では、この有効横溝部30の長さ方向中央部に、消音器となる膨張部34を設けている。膨張型消音器は、音が放射される経路の長さ方向中央部に設けることで、その機能が効果的に発揮されるからである。そのため、有効横溝部30の長さ方向両端部は、膨張部のない一般溝部32に形成されている。ここで、一般溝部32とは、溝底や側壁に、膨張部となる抉り部ないし凹部が設けられていない通常の溝部分のことであり、この例では、図4(a)に示すように、長さ方向に直交する横断面が略矩形状をなしている。
一方、膨張部34は、図2〜図4に示すように、有効横溝部30の長さ方向中央部において、一般溝部32の溝底に対して陥没した凹部36を設けるとともに、該凹部36を溝幅方向外側Woに張り出させてなる張り出し部38を設けることにより形成されている。すなわち、膨張部34は、一般溝部32に対して溝底を抉るとともに、その抉った位置で側壁も抉ることにより形成されている。
これにより、膨張部34は、図4(a)と図4(b)とを対比すると明らかなように、一般溝部32の溝底よりも下側に限定して設けられており、すなわち、溝底よりも上側(即ち、接地面側)に位置する一般溝部32の側壁に相当する部分には、溝断面積を拡大するような抉り部は設けられていない。
詳細には、図4(b)に示すように、この例では、膨張部34は、一般溝部32に対して溝底をその全幅にわたって陥没させて凹部36を形成するとともに、該凹部36を、横溝28の踏込側と蹴出側の両側(即ち、横溝28を挟んだタイヤ周方向Aの両側)で、それぞれ溝幅方向外側Woに張り出し形成することにより設けられており、踏込側と蹴出側の両側に、一般溝部32の側壁に対して溝幅方向外側Woに張り出した張り出し部38が形成されている。そのため、膨張部34では、一般溝部32よりも幅が広く形成されている。
また、図3に示すように、この例では、膨張部34は、踏込側の張り出し部38Aと蹴出側の張り出し部38Bが、有効横溝部30の長さ方向において一致した位置に設けられおり、そのため、両張り出し部38A,38Bは100%対向している(対向率=100%)。また、踏込側の張り出し部38Aの張り出し量Mと蹴出側の張り出し部38Bの張り出し量Nが同じ値に設定されている(M=N)。
なお、膨張部34の横断面形状としては、図4(b)に示すような矩形状には限定されず、例えば、図5(a)に示すように、張り出し部38を断面半円状に形成したトラック形状でもよく、また図5(b)に示すように、張り出し部38を下方ほど溝幅方向外側Woに張り出した断面円弧状に形成してもよい。このように膨張部34の張り出し部38を、丸みを帯びた断面湾曲形状とすることにより、加硫後のモールドからの脱型性を向上することができる。
上記のように、膨張部34は、有効横溝部30の長さ方向中央部に設けられるが、好ましくは、有効横溝部30の長さJに対し、主溝22Aから30〜70%の範囲(以下、この範囲を膨張部配置領域Kという。)内に設けられることが好ましい。該膨張部配置領域K内に膨張部34を設けることにより、膨張型消音器としての機能を高めることができる。
膨張部34は、該膨張部配置領域K内において様々な長さで設けることができるが、膨張部34の長さLは、騒音低減効果の点から、膨張部配置領域Kに対して15〜100%であることが好ましく、より好ましくは60〜90%である。従って、膨張部34の長さLは、有効横溝部30の長さJに対しては、6〜40%であることが好ましく、より好ましくは24〜36%である。
また、膨張部34による溝断面積の膨張率は、騒音低減効果を高める上で、150%以上であることが好ましく、より好ましくは200%以上である。膨張率の上限は、特に限定されないが、通常は400%以下である。ここで、膨張率は、図4(a)に示す一般溝部32における溝断面積に対する、図4(b)に示す膨張部34を設けた部分での溝断面積(即ち、膨張部34を設けた位置での横溝28の断面積)の比である。なお、一般溝部32の溝断面積は、接地端部近傍で徐々に小さく形成される場合もあるので、膨張部34を設ける直前位置(即ち、膨張部34に対してタイヤ幅方向内側の直近位置)での溝断面積を用いればよい。
以上よりなる本実施形態の空気入りタイヤであると、ショルダー領域26の横溝28において、有効横溝部30の中央部に、一般溝部32の溝底よりも下側に限定して溝断面積を拡大する膨張部34を設けたので、湿潤路面を走行する際に、主溝22Aで圧縮されて横溝28に流れ込んだ水流が、膨張部34においてその流れが妨げられることがなく、排水性能の低下を防ぐことができる。すなわち、膨張部34は、一般溝部32の側壁をそのまま抉ったものではなく、一般溝部32よりも下側に限定して設けたものであるため、膨張部34において水流の淀みが発生するのを抑えることができ、排水性能を維持することができる。
その一方で、主溝22Aで発生した音がショルダー領域26の横溝28を介して側方から放射される際に、膨張部34が消音器となって、放射音を低減することができるので、ノイズ性能を向上することができる。特に、膨張部34は、溝底だけでなく溝幅方向外側Woにも抉って形成されているので、膨張率、即ち溝断面積の変化を大きく設定することができ、音響インピーダンスの変化を大きくして、放射音を有効に低減することができる。
(第2実施形態)
図6は、第2実施形態における横溝28の構成を示したものである。第2実施形態は、踏込側の張り出し部38Aの張り出し量Mと蹴出側の張り出し部38Bの張り出し量Nを異なる値に設定した点が、第1実施形態と異なる。
この例では、踏込側の張り出し量Mが蹴出側の張り出し量Nよりも大きく設定しているが、逆に設定してもよい。踏込側の張り出し量Mと蹴出側の張り出し量Nの比は、特に限定されないが、踏込側に対する蹴出側の比N/M(×100)で、80〜120%であることが好ましい。第2実施形態について、その他の構成及び作用効果は第1実施形態と同様であり、説明は省略する。
(第3実施形態)
図7は、第3実施形態における横溝28の構成を示したものである。第3実施形態は、横溝28の踏込側と蹴出側の両側に張り出し部38を設ける代わりに、片側のみに張り出し部38を設けた点が、第1実施形態と異なる。
このように張り出し部38は、横溝28を挟んだ両側に設ける必要はないが、第1実施形態のように、両側に設けた方が、加硫成形後のモールドからの脱型性を確保しながら、膨張部34での膨張率を大きく設定しやすいので、好ましい。第3実施形態について、その他の構成及び作用効果は第1実施形態と同様であり、説明は省略する。
(第4実施形態)
図8は、第4実施形態における横溝28の構成を示したものである。第4実施形態は、踏込側の張り出し部38Aと蹴出側の張り出し部38Bを対向させずに設けた点が、第1実施形態と異なる。
すなわち、この例では、膨張部配置領域Kの全体にわたって凹部36を形成した上で、踏込側の張り出し部38Aと蹴出側の張り出し部38Bが対向しないように、両者を有効横溝部30の長さ方向においてずらした位置に設けている。また、図8では、踏込側の張り出し部38Aが主溝22Aに近い側に設けられ、蹴出側の張り出し部38Bが接地端側に設けられているが、逆に設定してもよい。
このように踏込側の張り出し部38Aと蹴出側の張り出し部38Bは対向している必要はないが、ノイズ性能の点からは、第1実施形態のように対向していることが好ましい。第4実施形態について、その他の構成及び作用効果は第1実施形態と同様であり、説明は省略する。
(第5実施形態)
図9は、第5実施形態における横溝28の構成を示したものである。第5実施形態は、膨張部34の凹部36の形状が第4実施形態とは異なる。
すなわち、この例では、踏込側の張り出し部38Aと蹴出側の張り出し部38Bにそれぞれ対応させて凹部36が設けられており、そのため、凹部36は、有効横溝部30の長さ方向において、2つに分断して設けられている。また、図9では、蹴出側の張り出し部38Bが主溝22Aに近い側に設けられ、踏込側の張り出し部38Aが接地端側に設けられている。第5実施形態について、その他の構成及び作用効果は第4実施形態と同様であり、説明は省略する。
(第6実施形態)
図10は、第6実施形態における横溝28の構成を示したものである。第6実施形態は、踏込側の張り出し部38Aと蹴出側の張り出し部38Bを部分的に対向させて設けた点が、第1実施形態と異なる。
すなわち、この例では、踏込側の張り出し部38Aと蹴出側の張り出し部38Bは、第1実施形態のように100%対向するものではないが、膨張部配置領域Kの中央部に対向した部分を確保しつつ、両張り出し部38A,38Bを有効横溝部30の長さ方向においてずらした位置に設けている。対向率は、ノイズ性能の点からはできるだけ大きいことが好ましく、好ましくは60〜100%であり、より好ましくは90〜100%である。ここで、対向率は、一方の張り出し部38(踏込側と蹴出側の張り出し部の長さが異なる場合、長い方の張り出し部)の長さPに対する、対向部の長さQの比Q/P(×100)である。
なお、図10では、踏込側の張り出し部38Aが主溝22Aに近い側に設けられ、蹴出側の張り出し部38Bが接地端側に設けられているが、逆に設定してもよい。第6実施形態について、その他の構成及び作用効果は第1実施形態と同様であり、説明は省略する。
(第7実施形態)
図11は、第7実施形態における横溝28の構成を示したものである。第7実施形態は、膨張部34の凹部36の形状が第6実施形態とは異なる。
すなわち、この例では、凹部36は、膨張部34の長さ方向全体にわたって、一般溝部32の全幅では設けられておらず、踏込側の張り出し部38Aと蹴出側の張り出し部38Bとの対向部の範囲内のみで全幅にて設けられている。そして、対向部以外では、それぞれの張り出し部38A,38Bに隣接する半幅の範囲で凹部36が形成されている。このように、凹部36は、必ずしも一般溝部32の全幅で設ける必要はないが、膨張部34での膨張率を大きくしてノイズ性能を向上する上では、全幅で設けられることが好ましい。第7実施形態について、その他の構成及び作用効果は第6実施形態と同様であり、説明は省略する。
(第8実施形態)
図12は、第8実施形態における横溝28の構成を示したものである。第8実施形態は、踏込側の張り出し部38Aと蹴出側の張り出し部38Bを部分的に対向させた点は第6実施形態と同じであるが、その形態が異なるものである。
すなわち、この例では、踏込側の張り出し部38Aは凹部36の長さ方向の全体で設けられているが、蹴出側の張り出し部38Bは凹部36の長さ方向において接地端側に寄せて設けられている。このように、踏込側の張り出し部38Aと蹴出側の張り出し部38Bを異なる長さに設定した上で、両者が部分的に対向するように設けてもよい。なお、踏込側と蹴出側を逆に設定してもよい。第8実施形態について、その他の構成及び作用効果は第6実施形態と同様であり、説明は省略する。
(その他の実施形態)
上記実施形態では、ショルダー領域26に設けられた横溝28の全てに膨張部34を設けることとしたが、必ずしも全ての横溝に膨張部を形成しなくてもよい。また、ベルト20が2枚の場合に限定されるものではなく、3枚以上のものであってもよい。その他、一々列挙しないが、本発明の趣旨を逸脱しない限り、種々の変更が可能である。
タイヤサイズ195/65R15の空気入りラジアルタイヤについて、従来例として、ショルダー領域の横溝がタイヤ幅方向に延びるストレート状で膨張部を設けていないものをコントールタイヤとし、その横溝に下記表1に示すような膨張部を設けた実施例及び比較例のタイヤについて、ノイズ性能と排水性能の評価を行った。
比較例1は、上記特許文献2の開示に基づいて、図13(a)に示すように、横溝100の長さ方向中央部における両側壁に、膨張部として抉り部102を設けた例である。比較例2は、上記特許文献3の開示に基づいて、図13(b)に示すように、横溝110の長さ方向中央部における溝底及び両側壁にかけて、膨張部として凹状の切欠き112を設けた例である。比較例3は、図7に示す第3実施形態と同様の膨張部を設けたものであるが、その配置を有効横溝部の中央部ではなく端部とした例である。
実施例1〜3は、図7に示す第3実施形態に対応し、実施例4は、図10に示す第6実施形態に対応し、実施例5,7は、図3に示す第1実施形態に対応し、実施例6は、図6に示す第2実施形態に対応している。
なお、表1中の膨張部の位置は、有効横溝部30の長さJに対する主溝22Aからの長さであり、膨張部の始端と終端の位置を「始端−終端%」として示した。
性能評価は実車評価であり、下記方法により行った。
・排水性能(耐ハイドロプレーニング性能):水深8mmのウエット路面を有する直線コースを走行して、ハイドロプレーニング現象が発生するときの速度を測定した。評価は従来例のタイヤを100としたときの指数で示し、数値が大きいほど速度が大きく、排水性能が優れることを意味する。
・ノイズ性能:ISO試験法により評価車外騒音を、タイヤ騒音性能として測定した。詳細には、タイヤ試験場の乾燥路面にて、走行速度80km/時で走行した時の通過音を測定し、従来例のタイヤを用いた場合の通過音を100としたときの指数で示した。数値が大きいほど、通過音が小さく、ノイズ性能が優れることを示す。
Figure 0005955697
結果は、表1に示す通りであり、比較例1では、従来例に比べて、横溝の断面積の膨張により、ノイズ性能は向上したものの、排水性能の悪化が見られた。比較例2では、横溝の切欠き112において水流の淀みが発生したためか、排水性能が大幅に悪化していた。比較例3では、膨張部を有効横溝部の中央部ではなく端部に設けたものであるため、膨張型消音器としての機能が発揮されず、ノイズ性能が得られなかった。
これに対し、実施例によれば、排水性能を損なうことなく、ノイズ性能を向上することができた。実施例1〜3と実施例4〜7との対比より、膨張部34の張り出し部38は、踏込側と蹴出側の双方に設けることがノイズ性能の点で有利であることが分かる。また、実施例4と実施例5との対比より、踏込側と蹴出側の張り出し部の対向率を高くした方がノイズ性能に優れることが分かる。また、実施例5と実施例6との対比より、踏込側と蹴出側の張り出し量が等しくなるほど、ノイズ性能に優れることが分かる。
14…トレッド部 20A…最大幅ベルト 22…主溝
26…ショルダー領域 28…横溝 30…有効横溝部
32…一般溝部 34…膨張部 36…凹部
38…張り出し部 A…タイヤ周方向 Wo…溝幅方向外側
J…有効用溝部の長さ

Claims (6)

  1. トレッド部においてタイヤ周方向に延びる主溝により区画されたショルダー領域に、前記主溝から接地端外に貫通して延びる横溝が設けられた空気入りタイヤにおいて、
    前記横溝は、前記主溝から最大幅ベルトの幅方向端に相当する位置までの部分を有効横溝部として、前記有効横溝部の長さ方向両端部に一般溝部を設けた上で、前記有効横溝部の長さ方向中央部に、前記一般溝部の溝底に対して陥没した凹部を設けるとともに、該凹部を溝幅方向外側に張り出し形成することで、前記一般溝部に対して溝断面積を拡大する膨張部が、前記一般溝部の溝底よりも下側に限定して設けられた
    ことを特徴とする空気入りタイヤ。
  2. 前記膨張部は、前記有効横溝部の長さに対し前記主溝から30〜70%の範囲内に設けられたことを特徴とする請求項1記載の空気入りタイヤ。
  3. 前記横溝は、前記一般溝部における溝断面積に対する前記膨張部を設けた部分での溝断面積の比である膨張率が150%以上であることを特徴とする請求項1又は2記載の空気入りタイヤ。
  4. 前記膨張部は、前記横溝を挟んだ両側で前記凹部をそれぞれ溝幅方向外側に張り出し形成することで設けられたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の空気入りタイヤ。
  5. 前記横溝を挟んだ一方側の張り出し部と他方側の張り出し部が60〜100%対向していることを特徴とする請求項4記載の空気入りタイヤ。
  6. 前記横溝を挟んだ一方側の張り出し部と他方側の張り出し部の張り出し量の比が80〜120%の範囲内であることを特徴とする請求項4又は5記載の空気入りタイヤ。
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