JP6334441B2 - タイヤ - Google Patents

Description

本発明は、タイヤに関するものである。

近年、車両に対する静粛化に伴って、タイヤの負荷転動に起因した自動車騒音に対する寄与が大きくなり、その低減が求められている。中でも、高周波数、特に、１０００Ｈｚ周辺のタイヤノイズが車外騒音の主たる原因となっており、環境問題への対応からも、その低減対策が求められている。

この１０００Ｈｚ周辺のタイヤノイズは、主に気柱共鳴音により発生する。気柱共鳴音とは、トレッド部踏面の周方向に連続して延びる周方向溝と、路面とによって囲曉される管内の空気の共鳴により発生する騒音であり、一般的な乗用車では８００〜１２００Ｈｚ程度に観測されることが多く、ピークの音圧レベルが高く、周波数帯域が広いことから、タイヤから発生する騒音の大きな部分を占めている。

また、人間の聴覚は、１０００Ｈｚ周辺の周波数帯域（Ａ特性）で特に敏感であることから、走行時のフィーリング面での静粛性を向上させる上でも、このような気柱共鳴音の低減は有効である。

そこで、かかる気柱共鳴音の低減を目的として、気室部と気室部を周方向溝に連通する枝溝部とを有するヘルムホルツタイプの共鳴器を陸部に配設することによって、反共振を用いて気柱共鳴音を低減する技術が提案されている（特許文献１参照）。

国際公開第２００７／１１４４３０号パンフレット

ここで、ヘルツホルムタイプの共鳴器の配置などは、陸部の剛性バランスに影響を与え得るので、場合によっては陸部の偏摩耗の発生に悪影響を及ぼすおそれがある。

したがって、かかる事情に鑑みてなされた本発明は、周方向溝によって発生される気柱共鳴音を効果的に低減しながら、陸部の偏摩耗を抑制し得るタイヤを提供することを目的とする。

上述した諸課題を解決すべく、本発明のタイヤは、トレッド踏面に、周方向に延びる少なくとも２本の周方向溝と、該２本の周方向溝に挟まれる陸部とを備え、前記陸部は気室部と前記気室部を前記２本の周方向溝の夫々に連通させる第１の枝溝部および第２の枝溝部とを有する共鳴器を備えるタイヤであって、前記２本の周方向溝は、前記周方向溝の延在方向に垂直な面による断面における断面積がより小さな第１の周方向溝と、前記周方向溝の延在方向に垂直な面による断面における断面積がより大きな第２の周方向溝とからなり、前記気室部の重心が、前記陸部のタイヤ幅方向中心に対して、前記第１の周方向溝側に偏在し、前記第１の枝溝部は前記気室部を第１の周方向溝に連通させ、前記第１の枝溝部の長さは前記第２の枝溝部の長さより短いことを特徴とする。本発明のタイヤによれば、２つの周方向溝に連通する共鳴器により、共鳴器の数を抑制しながらタイヤの気柱共鳴音が低減される。また、本発明のタイヤによれば、気室部の上述のような配置により陸部の偏摩耗が抑制される。

また、本発明のタイヤでは、前記気室部のタイヤ周方向断面における断面積が、タイヤ幅方向に沿って前記第１の周方向溝側に向かうに従い漸減していることが好ましい。このような構成によれば、旋回時の操縦安定性が維持される。

上記のように構成された本発明によれば、周方向溝によって発生される気柱共鳴音を効果的に低減しながら、陸部の偏摩耗を抑制し得るタイヤを提供することができる。

（ａ）は本発明の一実施形態に係るタイヤのトレッド部の一部の拡大展開図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線におけるタイヤ幅方向断面図である。 （ａ）は比較例１のタイヤのトレッド部の一部の展開図であり、（ｂ）は比較例２のタイヤのトレッド部の一部の展開図であり、（ｃ）は実施例のタイヤのトレッド部の一部の展開図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して例示説明する。

まず、本発明の一実施形態に係るタイヤについて説明する。図１は、本実施形態に係るタイヤのトレッド部の一部の拡大展開図である。

図１（ａ）に示すように、本実施形態のタイヤ１０は、トレッド踏面１１に、タイヤ周方向に連続して延びる少なくとも２本の周方向溝１２、１３と、２本の周方向溝１２、１３に挟まれることにより区画される陸部１４とを備えている。また、タイヤ１０は、陸部１４に形成される共鳴器１５を備えている。なお、周方向溝は、本実施形態のような周方向に平行な直線状の溝だけでなく、例えば、ジグザグ状の溝であってもよい。
図１（ｂ）に示すように、２本の周方向溝１２、１３は、周方向溝の延在方向に垂直な面による断面、本実施形態ではタイヤ幅方向断面における断面積がより小さな第１の周方向溝１２（断面積Ａ）と、周方向溝の延在方向に垂直な面による断面、本実施形態ではタイヤ幅方向断面における断面積がより大きな第２の周方向溝１３（断面積Ｂ）とからなる。なお、図１（ｂ）においては、第１の周方向溝１２および第２の周方向溝１３のタイヤ幅方向長さの相違のみにより断面積を相違させているが、タイヤ径方向深さの相違のみ、あるいはタイヤ幅方向長さの相違およびタイヤ径方向深さの相違によって、断面積を相違させることもできる。
陸部１４は共鳴器１５を有する。共鳴器１５は、気室部１６と、気室部１６を第１の周方向溝１２に連通させる第１の枝溝部１７と、気室部１６を第２の周方向溝１３に連通させる第２の枝溝部１８とを有している。
本実施形態では、気室部１６の重心Ｃが、陸部１４のタイヤ幅方向中心ＣＬに対して、上記断面積がより小さな第１の周方向溝１２側に偏在している。すなわち、図１（ａ）において、気室部１６の重心Ｃから第１の周方向溝１２側の陸部１４の端までの距離ａが、気室部１６の重心Ｃから第２の周方向溝１３側の陸部１４の端までの距離ｂより小さくされている。なお、気室部１６の重心Ｃとは、気室部１６に均質な媒体を充填させたときの当該媒体の重心をいうものとする。本実施形態では、気室部１６のタイヤ径方向深さが一定なので、気室部１６の重心Ｃの図１の展開図上での位置は、三角形をなす気室部１６の当該三角形の幾何学上の重心の位置に一致している。

このような構成においては、共鳴器１５が設けられるので、気柱共鳴音が低減される。また、このような構成においては、気室部１６が第１の周方向溝１２および第２の周方向溝１３の両者に連通するので、それぞれの周方向溝のみに連通する気室部を設ける構成に比べて、同一の気柱共鳴音低減効果を奏するための共鳴器１５の数が低減される。

また、このような構成においては、以下に説明するように、陸部１４の偏摩耗が抑制される。
周方向溝は、当該周方向溝を配置する場所によって好ましい幅および深さが定まるので、通常のタイヤでは、前記周方向溝の延在方向に垂直な面による断面における断面積の異なる複数の周方向溝が形成されることがある。陸部を画定する２本の周方向溝の断面積の相違は、陸部の剛性バランスに影響を及ぼす。陸部の剛性バランスが崩れると、陸部内の局所的な部分における剛性が低くなり得る。局所的に剛性が低くなると、当該部分において偏摩耗が発生しやすくなる。
さらに、上述のように前記周方向溝の延在方向に垂直な面による断面における断面積が異なる２本の周方向溝と連通する気室部のトレッド踏面における開口面積は、比較的大きくなり易い。気室部の面積が大きくなると、陸部における剛性バランスへの影響もいっそう大きくなり、偏摩耗がよりいっそう発生しやすくなる。
そこで、本実施形態においては、気室部１６の重心Ｃを上述のように配置するので、陸部１４におけるタイヤ幅方向の剛性のバランスが維持され、陸部１４のタイヤ幅方向の一方の端側における偏摩耗が抑制される。更に具体的に言うと、気室部の重心が陸部のタイヤ幅方向中心上にあった場合には、陸部の、断面積がより大きな周方向溝側の剛性が相対的に低くなるが、気室部１６の重心Ｃを断面積がより小さな周方向溝１２側に偏在させることにより、陸部１４の剛性の均一化が図られ、偏摩耗が抑制される。さらに、タイヤ幅方向の剛性のバランスが維持されるので、操縦安定性が確保される。

さらに、本実施形態では、断面積がより小さな周方向溝１２に連通する第１の枝溝部１７の長さは、断面積がより大きな周方向溝１３に連通する第２の枝溝部１８の長さより長くなっている。例えば、図１（ａ）に示すように、第１の枝溝部１７を気室部１６からタイヤ周方向に沿って延びてから第１の周方向溝１２に向かうような形状に形成し、第２の枝溝部１８を、気室部１６からタイヤ幅方向に平行な直線状に形成することによって、第１の枝溝部１７の長さを第２の枝溝部１８の長さより長くなるように構成できる。
このような構成によれば、陸部１４におけるタイヤ幅方向の剛性バランスがいっそう維持され、陸部１４における偏摩耗がいっそう抑制される。

さらに、本実施形態では、気室部１６のタイヤ周方向断面における断面積が、タイヤ幅方向に沿って第１の周方向溝１２側に向かうに従い漸減している。例えば、断面積の漸減は、気室部１６のタイヤ径方向の深さの漸減、および気室部１６のタイヤ周方向の幅の漸減の少なくとも一方により達成され得る。図１の例においては、気室部１６のタイヤ径方向深さが一定なので、タイヤ周方向の幅のみが漸減している。
このような構成によれば、以下に説明するように、陸部１４の偏摩耗がいっそう抑制される。タイヤ幅方向において気室部１６の重心Ｃを偏在させている側の周方向溝１２の近傍における気室部１６の部分の、タイヤ周方向断面の断面積が相対的に大きいと、周方向溝１２と気室部１６との間の剛性が不十分となり得る。周方向溝１２と気室部１６との間の剛性が不十分であると、旋回時に陸部１４の倒れ込みが発生して接地面積が減少することにより、操縦安定性が低下し得る。そこで、本実施形態では、上述のような形状の気室部１６を設けることにより、周方向溝と気室部との間の剛性が確保され、旋回時の操縦安定性が維持される。

さらに、本実施形態では、第１の周方向溝１２、すなわちタイヤ幅方向断面における断面積がより小さな周方向溝が、第２の周方向溝１３に対して、タイヤ幅方向内側、すなわちタイヤ幅方向中心側に位置している。
陸部１４におけるタイヤ幅方向外側の部分は、旋回時に十分な接地面積が求められる。このような要求に対して、第１の周方向溝１２をタイヤ幅方向内側に位置させることにより、上述のような気室部１６の配置によって、より広く地面に接地可能な陸部１４の部分に隣接する第２の周方向溝１３が、タイヤ幅方向外側に位置するので、旋回時に十分な接地面積が確保され、旋回時の操縦安定性が確保される。また、陸部１４の第２の周方向溝１３近傍の部分においては接地圧も高いので、接地面積を広くすることによる操縦安定性の向上効果が大きい。

さらに、本実施形態では、気室部１６の重心Ｃは、タイヤ幅方向において、当該重心Ｃから第１の周方向溝１２側の陸部１４の端までの距離ａに対する、第２の周方向溝１３側の陸部１４の端までの距離ｂの比ｂ／ａが、第１の周方向溝１２のタイヤ幅方向断面における断面積Ａに対する、第２の周方向溝１３のタイヤ幅方向断面における断面積Ｂの比Ｂ／Ａと実質的に一致していることが好ましい。
このような構成によれば、陸部１４におけるタイヤ幅方向の剛性バランスがいっそう維持され、陸部１４における偏摩耗がいっそう抑制される。

なお、上述の実施形態では、偏摩耗をいっそう抑制する観点から、第１の枝溝部１７の長さが第２の枝溝部１８の長さより長くされているが、気柱共鳴音をより効果的に低減する観点からは第１の枝溝部１７の長さを第２の枝溝部１８の長さより短くすること、および第１の枝溝部１７の長さ方向に垂直な断面における断面積が第２の枝溝部１８の長さ方向に垂直な断面における断面積よりも小さくすることの少なくとも一方により、第１の枝溝部１７の容積を第２の枝溝部１８の容積より小さくしてもよい。なお、第１の枝溝部１７および第２の枝溝部１８の容積とは、接地面と枝溝部１７、１８の溝壁および溝底とによって囲まれる空間の容積である。
気柱共鳴音の音圧は周方向溝のタイヤ幅方向断面における断面積に応じて変化する。それゆえ、上記変形例では、タイヤ幅方向断面における断面積が第２の周方向溝１３より小さな第１の周方向溝１２に連通する第１の枝溝部１７の容積が、第２の枝溝部１８の容積より小さいので、第１の周方向溝１２および第２の周方向溝１３夫々において発生する気柱共鳴音が効果的に低減される。

次に本発明に従うタイヤを試作して、騒音性および偏摩耗性に関する性能評価を行ったので、以下に説明する。図２（ａ）から（ｃ）に示すように、タイヤ赤道面Ｅを挟んだ、タイヤ幅方向両側それぞれに、前記周方向溝の延在方向に垂直な面による断面における断面積の比が２：３である２本の周方向溝１２'、１３'（または１２、１３）を、タイヤ幅方向間隔が３８ｍｍとなるように備え、当該２本の周方向溝１２'、１３'（または１２、１３）間の陸部１４'、１４に、周上４６ピッチで、図２（ａ）の形状および配置の共鳴器１５'を有する比較例１のタイヤ、図２（ｂ）の形状および配置の共鳴器１５''を有する比較例２のタイヤ、および図２（ｃ）の形状および配置の共鳴器１５を有する実施例のタイヤをタイヤサイズ１９５／４５Ｒ１５で夫々試作した。
図２（ａ）に示すように、比較例１のタイヤでは、気室部１６'の重心Ｃを、陸部１４'のタイヤ幅方向中心ＣＬ上に配置した。図２（ｂ）に示すように、比較例２のタイヤでは、気室部１６''の重心Ｃを、陸部１４'のタイヤ幅方向中心ＣＬより、タイヤ幅方向断面における断面積がより大きな周方向溝１３'側に偏在させた。図２（ｃ）に示すように、実施例のタイヤでは、気室部１６の重心Ｃを、陸部１４のタイヤ幅方向中心ＣＬより、タイヤ幅方向断面における断面積がより小さな周方向溝１２側に偏在させた。
また、図２（ａ）から（ｃ）に示すように、比較例１、２および実施例のタイヤにおいて、トレッド踏面における気室部１６'、１６''、１６の平面形状は、タイヤ周方向に平行な２６ｍｍの長さの第１の辺１９とタイヤ幅方向に平行な１０ｍｍの長さの第２の辺との間の角度が９０°である直角三角形となり、且つ気室部のタイヤ径方向深さが６ｍｍとなるように形成し、比較例１および実施例のタイヤでは、第１の辺を、陸部１４'、１４のタイヤ幅方向中心ＣＬより、前記周方向溝の延在方向に垂直な面による断面における断面積がより小さな周方向溝側に偏在させ、比較例２のタイヤでは、第１の辺を、陸部１４'のタイヤ幅方向中心ＣＬより、前記周方向溝の延在方向に垂直な面による断面における断面積がより大きな周方向溝側に偏在させた。
また、図２（ａ）から（ｃ）に示すように、比較例１、２および実施例のタイヤにおいて、気室部の直角三角形の形状の斜辺の２つの頂点から、夫々の頂点からより近い周方向溝に連通する枝溝部を設けた。
比較例１のタイヤにおいては、周方向溝１２'に連通する枝溝部１７'を、気室部１６'からタイヤ幅方向に離れるにつれてタイヤ周方向にも離れる方向に傾斜させ、周方向に対する傾斜角度が４５°となるように形成した。また、枝溝部１７'を、長さ、幅、およびタイヤ径方向深さがそれぞれ１０ｍｍ、０．７５ｍｍ、２ｍｍとなるように形成した。また、周方向溝１３'に連通する枝溝部１８'を、気室部１６'からタイヤ幅方向に離れるにつれてタイヤ周方向にも離れる方向に傾斜させ、周方向に対する傾斜角度が４５°となるように形成した。また、枝溝部１８'を、長さ、幅、およびタイヤ径方向深さがそれぞれ１０ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍとなるように形成した。
比較例２のタイヤにおいては、周方向溝１２''に連通する枝溝部１７''を、気室部１６''からタイヤ幅方向に離れるにつれてタイヤ周方向にも離れる方向に傾斜させ、周方向に対する傾斜角度が４５°となるように形成した。また、枝溝部１７''を、長さ、幅、およびタイヤ径方向深さがそれぞれ１７．７ｍｍ、０．７５ｍｍ、２ｍｍとなるように形成した。また、周方向溝１３''に連通する枝溝部１８''を、気室部１６''からタイヤ幅方向に離れるにつれてタイヤ周方向にも離れる方向に傾斜させ、周方向に対する傾斜角度が４５°となるように形成した。また、枝溝部１８''を、長さ、幅、およびタイヤ径方向深さがそれぞれ３．５ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍとなるように形成した。
実施例のタイヤにおいては、周方向溝１２に連通する枝溝部１７を、気室部１６からタイヤ幅方向に離れるにつれてタイヤ周方向にも離れる方向に傾斜させ、周方向に対する傾斜角度が４５°となるように形成した。また、枝溝部１７を、長さ、幅、およびタイヤ径方向深さがそれぞれ３．５ｍｍ、０．７５ｍｍ、２ｍｍとなるように形成した。また、周方向溝１３に連通する枝溝部１８を、気室部１６からタイヤ幅方向に離れるにつれてタイヤ周方向にも離れる方向に傾斜させ、周方向に対する傾斜角度が４５°となるように形成した。また、枝溝部１８を、長さ、幅、およびタイヤ径方向深さがそれぞれ１７．７ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍとなるように形成した。
比較例１、２および実施例のタイヤは、表１に示す重心位置を有する。
比較例１、２および実施例のタイヤをサイズ７．５Ｊ−１５のリムに装着し、内部に１８０ｋＰａの空気圧を適用して、車両に取付けた。当該車両を速度を時速８０ｋｍの定速で走行させた後、エンジンを停止して車両を惰性走行させた。

（騒音レベルの評価）
車両の中心から側方に７．５ｍの位置、地面からの高さ１．２ｍでＪＡＳＯ Ｃ６０６に定める条件にしたがって側方音を測定し、測定期間中の全測定値の平均を算出した。結果を表１に、比較例１を基準とした騒音の変化量（ｄＢ）で示した。

（偏摩耗性の評価）
走行後のタイヤにおける、共鳴器１５'、１５''、１５を有する陸部１４'、１４における最も摩耗の大きい部分と最も摩耗の少ない部分との摩耗量の差を測定し、偏摩耗性を評価した。結果を表１に、比較例１の値を１００とする指数にて示した。値が小さいほど良好である。

表１において、※１は、陸部１４'、１４のタイヤ幅方向中心ＣＬに対して、タイヤ幅方向断面における断面積が大きな周方向溝側を正とする位置である。

表１に示すように、比較例１、２および実施例の騒音レベルは同じである。気室部の重心の位置を変えても、騒音の低下効果に変動が生じにくいことが分かる。また、比較例１、2に比べて、実施例では偏摩耗性が向上していることが分かる。したがって、気室部の重心の位置を、陸部のタイヤ幅方向中心ＣＬに対して、タイヤ幅方向断面における断面積の小さな周方向溝に偏在させることにより、偏摩耗性が向上することが分かる。

１０ タイヤ
１１ トレッド踏面
１２ 第１の周方向溝
１３ 第２の周方向溝
１４ 陸部
１５ 共鳴器
１６ 気室部
１７ 第１の枝溝部
１８ 第２の枝溝部
１９ 第１の辺
２０ 第２の辺
Ｃ 重心
ＣＬ 陸部のタイヤ幅方向中心
Ｅ タイヤ赤道面

Claims (2)

1. トレッド踏面に、タイヤ周方向に延びる少なくとも２本の周方向溝と、該２本の周方向溝に挟まれる陸部とを備え、前記陸部は気室部と前記気室部を前記２本の周方向溝の夫々に連通させる第１の枝溝部および第２の枝溝部とを有する共鳴器を備えるタイヤであって、
   前記２本の周方向溝は、前記周方向溝の延在方向に垂直な面による断面における断面積がより小さな第１の周方向溝と、前記周方向溝の延在方向に垂直な面による断面における断面積がより大きな第２の周方向溝とからなり、
   前記気室部の重心が、前記陸部のタイヤ幅方向中心に対して、前記第１の周方向溝側に偏在し、
   前記第１の枝溝部は前記気室部を第１の周方向溝に連通させ、
   前記第１の枝溝部の長さは前記第２の枝溝部の長さより短い
   ことを特徴とするタイヤ。
2. 前記気室部のタイヤ周方向断面における断面積が、タイヤ幅方向に沿って前記第１の周方向溝側に向かうに従い漸減している、請求項１に記載のタイヤ。

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