JP5253538B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、トレッド面にタイヤ周方向に延びる縦溝を有する空気入りタイヤに関するものである。

トレッド面にタイヤ周方向に延びる縦溝を有する空気入りタイヤにおいて、走行時に発生する騒音としては、ポンピング作用による騒音（ポンピング音）、気柱管共鳴による騒音（気柱管共鳴音）などが知られている。

ポンピング音は、縦溝が接地部分に踏み込んだ時に圧縮された縦溝内の空気が、接地部分から離れる時に放出されることにより発生する。すなわち、タイヤが路面と接地する際、縦溝の両側の溝壁は、接地により踏面に負荷が作用するため圧縮されて内側に膨らみ、縦溝が閉塞する方向に接近し、タイヤの回転と共に圧縮状態から開放されていくと、溝壁の膨らみが元に戻り、変形が解除される。このような縦溝の閉塞と開放とが繰り返されることにより、縦溝内の空気が圧縮、放出されてポンピング音が発生する。また、気柱管共鳴音は、接地部分において縦溝と路面とによって形成された空洞内の空気が振動し、共鳴することにより発生する。

下記特許文献１には、ポンピング音及び気柱管共鳴音を低減する目的で、縦溝の対向する溝壁の両側または片側の溝壁から溝幅方向へ突出する突出体を設けた空気入りタイヤが開示されている。かかる突出体は、縦溝の側壁にタイヤ周方向に沿って断続的に設けられており、タイヤ接地時に、縦溝内で対向する突出体同士あるいは突出体と溝壁とが接触することで、元来ブロックパターンのピッチ数で決まるポンピング音の周波数をランダム化することができる。その結果、ポンピング音の周波数は、ブロックパターンによる路面への打撃音の周波数と一致しなくなり、ピッチ数とタイヤ回転数で決まる１次ピーク周波数のレベルの低減が可能となる。また、突出体が、接地の際に縦溝と路面で形成された気柱管内の振動モードを特定の周波数から断続的或いは連続的に変化する周波数とするため、気柱管共鳴音を実質的に消滅することができる。

上記のように、特許文献１の空気入りタイヤは、ポンピング音の周波数をランダム化するものであり、ポンピング音そのものを低減するものではない。低騒音化のためには、気柱管共鳴音の低減とともに、ポンピング音そのものを低減することが好ましい。

特開２００２−２１９９０９号公報

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ポンピング音と気柱管共鳴音に起因した騒音を低減することができる空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。即ち、本発明に係る空気入りタイヤは、トレッド面にタイヤ周方向に延びる縦溝を有する空気入りタイヤにおいて、縦溝の一方の溝壁の溝深さ方向中央部から他方の溝壁へ向かって突出する帯状突条が、タイヤ周方向に沿って連続して設けられており、前記帯状突条の外側面を前記一方の溝壁に接合する外側補強部が設けられ、前記外側補強部の外側端は前記トレッド面と同一面内であることを特徴とする。

この空気入りタイヤでは、縦溝の一方の溝壁に帯状突条がタイヤ周方向に沿って連続して設けられており、接地時に両側の溝壁が内側に膨らみ、帯状突条の突端部が他方の溝壁に当接することで、縦溝は路面側と溝底側とに分割される。このとき、帯状突条は外側補強部により補強されているため、溝底側の空気は、閉じ込められたまま圧縮されて高圧となる。その一方で、外側補強部の外側端がトレッド面と同一面内であるため、路面からの入力が外側補強部を通じて帯状突条に伝達され、帯状突条は、外側補強部の設置位置でタイヤ径方向内側へわずかに変形し、他方の溝壁との間に微小空隙が生じる。そして、溝底側の高圧の空気が、この微小空隙を通過して路面側へと移動することで、エネルギー損失が発生し、音圧が低減されるため、ポンピング音を低減することができる。さらに、縦溝に外側補強部が設けられていることにより、縦溝と路面とにより形成された空洞内を通る空気の流れに乱流を引き起こし、気柱管共鳴音を低減することができる。その結果、本発明によれば、ポンピング音と気柱管共鳴音に起因した騒音を低減することができる。

上記において、前記外側補強部は、タイヤ周方向に間隔を置いて複数設けられていることが好ましい。外側補強部を複数設けることで、空洞内を通る空気の流れに多くの乱流を引き起こすことができるため、気柱管共鳴音を効果的に低減することができる。

上記において、前記帯状突条の厚みは、突端部へ向かって薄くなっていることが好ましい。これにより、帯状突条の突端部のみが変形しやすく、微小空隙がより狭くなるため、空気が微小空隙を通過する際のエネルギー損失が大きくなり、ポンピング音を効果的に低減することができる。

上記において、前記帯状突条の内側面を前記一方の溝壁に接合する内側補強部が、前記外側補強部のタイヤ径方向内側に設けられていることが好ましい。内側補強部を設けることにより、帯状突条に対する補強効果が高くなるとともに、空洞内を通る空気の流れにより多くの乱流を引き起こすことができ、ポンピング音と気柱管共鳴音に起因した騒音を効果的に低減することができる。

本発明に係る空気入りタイヤの要部を示すタイヤ子午線断面図 空気入りタイヤのトレッド部の要部斜視図 空気入りタイヤのトレッド部の要部拡大図 接地時における縦溝の断面図 接地時における縦溝の要部斜視図 別実施形態の縦溝を示す斜視図 別実施形態の縦溝を示す斜視図 別実施形態の縦溝を示す斜視図

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明に係る空気入りタイヤの一例を示すタイヤ子午線断面図であり、図２は、図１で示す空気入りタイヤの縦溝周辺の斜視図であり、図３は、縦溝周辺を拡大して示すタイヤ子午線断面図である。図において、ＷＤはタイヤ幅方向、ＲＤはタイヤ径方向、ＣＤはタイヤ周方向を示す。図１および図３では、紙面に垂直な方向がタイヤ周方向ＣＤとなっている。

図１〜３に示す空気入りタイヤは、一対のビード部（不図示）からタイヤ径方向外側へ延びるサイドウォール部１と、両サイドウォール部１間に位置するトレッド部２と、を備える。このトレッド部２のトレッド面３には、タイヤ周方向ＣＤに沿って延びる縦溝４が形成されている。一般的に、縦溝４はタイヤ幅方向ＷＤに並べて複数本形成される。

縦溝４は、両側の溝壁４１，４２と溝底４３とで構成されている。溝壁４１，４２は、タイヤ径方向ＲＤに対して傾斜角θでそれぞれ傾斜しており、縦溝４の溝幅は、トレッド面３から溝底４３へ向かって狭くなっている。例えば、傾斜角θは５〜１５°である。縦溝４のトレッド面３での溝幅Ｗは、例えば３〜２０ｍｍである。また、トレッド面３から溝底４３までの溝深さＤは、例えば５〜２５ｍｍである。

縦溝４の一方の溝壁４１の溝深さ方向中央部４１ａには、他方の溝壁４２へ向かって突出する帯状突条５が、タイヤ周方向ＣＤに沿って連続して設けられている。帯状突条５は、肉薄の帯状に形成されていて、タイヤ幅方向一端が溝壁４１に接合されて根元部５ａを構成し、他端が溝壁４２へ向かって延びて突端部５ｂを構成している。

帯状突条５は、溝深さ方向中央部４１ａ、より具体的には溝底４３を基準として溝深さＤの３５〜５５％の位置から突出している。本実施形態の帯状突条５は、タイヤ幅方向ＷＤに平行に延びているが、タイヤ幅方向ＷＤに対してタイヤ径方向ＲＤの外側又は内側へ傾斜する方向に延びてもよい。

溝壁４１を基準とした帯状突条５の突出高さ、すなわち根元部５ａから突端部５ｂまでの長さを突出高さＨとする。また、帯状突条５の溝壁４１での溝深さ方向の厚みをＴとする。このとき、ＨとＴは、Ｈ＞Ｔの関係を満たす。すなわち、帯状突条５は、肉薄帯状の断面形状を有している。

さらに、帯状突条５の突出高さＨ及び厚みＴは、Ｈ／Ｔが５以上であることが好ましく、８以上であることがより好ましい。Ｈ／Ｔが５未満だと、帯状突条５によって縦溝４の溝容積が少なくなり、排水性能が悪化する傾向がある。また、タイヤの接地時に溝壁の膨らみによる***量が略最大となる無負荷時５０％溝深さ位置の溝幅Ｗ１に対し、Ｈ／Ｗ１は０．６〜０．８とすることが好ましい。Ｈ／Ｗ１が０．６以下だと、接地時に於ける溝変形による溝空隙の狭小化によっても縦溝４を塞ぐ効果が十分ではなく、Ｈ／Ｗ１が０．８以上だと、帯状突条５が溝空隙に対して余剰傾向となり、帯状突条５が撓むことにより他方の溝壁４２との密着性が低下する傾向にある。さらに溝容積の減少により排水性が低下する傾向にある。

帯状突条５のタイヤ径方向ＲＤの外側には、外側補強部６が設けられている。外側補強部６は、帯状突条５の外側面５１を溝壁４１に接合して、帯状突条５を補強する機能を有する。本実施形態の外側補強部６は、タイヤ幅方向ＷＤ及びタイヤ径方向ＲＤに延設される略矩形板状となっている。外側補強部６のタイヤ径方向ＲＤの外側端６ａは、トレッド面３と同一面内である。すなわち、外側補強部６の外側端６ａは、トレッド面３とともに接地するため、路面からの入力が外側補強部６を通じて帯状突条５に伝達される。

外側補強部６のタイヤ周方向ＣＤの厚みｔは、１〜３ｍｍである。厚みｔが１ｍｍより小さいと、帯状突条５に対する補強効果が弱くなるとともに、路面からの入力が帯状突条５に十分伝達されなくなる傾向がある。また、厚みｔが３ｍｍより大きいと、質量の増加や乗り心地の悪化となる傾向がある。

外側補強部６は、タイヤ周方向ＣＤに間隔を置いて複数設けられている。隣り合う外側補強部６同士の間隔Ｐは、１５〜６０ｍｍである。間隔Ｐが１５ｍｍより狭いと、外側補強部６間の帯状突条５にも路面からの入力が伝達されて、他方の溝壁４２との間に空隙が生じてしまうため好ましくない。また、間隔Ｐが６０ｍｍよりも広いと、帯状突条５に対する補強効果が弱くなる傾向がある。

縦溝４は、接地時には図１の状態から例えば図４のように変形する。図４で、隣り合う外側補強部６の間の位置での断面図であり、外側補強部６は図示していない。図５は接地時の縦溝４の斜視図であり、溝壁４１、帯状突条５、及び外側補強部６の状態を示している。空気入りタイヤが路面と接地する際、縦溝４の両側の溝壁４１，４２は、接地により圧縮されて内側に膨らむ。また、溝底４３も***する。本実施形態の空気入りタイヤでは、接地時に両側の溝壁４１，４２が内側に膨らんだ際に、帯状突条５の突端部５ｂが溝壁４２に当接するため、接地時において縦溝４の溝容積が路面側４ａと溝底側４ｂとに分割される。

一般に、接地時における縦溝４の変形は、溝底側４ｂの変形が路面側４ａに比べて大きく、縦溝４の変形による空気の圧縮圧力は、溝底側４ｂが支配的となる。これに加えて、路面の粗さによりトレッド面３は路面と完全には密着しておらず、路面側４ａから幾分か空気が抜けることが可能であるため、溝底側４ｂの圧力は、路面側４ａに比べて相対的に高くなる。このとき、帯状突条５は外側補強部６により補強されているため、溝底側４ｂの空気は、閉じ込められたまま圧縮されて高圧となる。その一方で、外側補強部６の外側端６ａがトレッド面３と同一面内であるため、路面からの入力が外側補強部６を通じて帯状突条５に伝達され、帯状突条５は、図５に示すように、外側補強部６の設置位置でタイヤ径方向ＲＤの内側へわずかに変形する。これにより帯状突条５の突端部５ｂと他方の溝壁４２との間に微小空隙が生じる。そして、溝底側４ｂの高圧の空気が、この微小空隙を通過して路面側４ａへと移動することで、エネルギー損失が発生し、音圧が低減されるため、ポンピング音を低減することができる。さらに、縦溝４に外側補強部６が設けられていることにより、縦溝４と路面とにより形成された空洞内を通る空気の流れに乱流を引き起こし、気柱管共鳴音を低減することができる。

本発明の空気入りタイヤは、縦溝４に上記の如き帯状突条５及び外側補強部６を設けたこと以外は、通常の空気入りタイヤと同等であり、従来公知の材料、形状、構造、製法などが何れも本発明に採用できる。

［他の実施形態］
（１）本発明において、外側補強部６に加えて、帯状突条５の内側面５２を一方の溝壁４１に接合する内側補強部７が、外側補強部６のタイヤ径方向ＲＤの内側に設けられてもよい。図６に外側補強部６及び内側補強部７を設けた例を示す。内側補強部７は、外側補強部６と同様に略矩形板状をしており、その厚みも外側補強部６の厚みｔと同じにしている。

（２）前述の実施形態では、外側補強部６を略矩形板状としたが、これに限定されない。例えば、図７（ａ）は、外側補強部６を略三角形板状とした例を示す。また、図７（ｂ）は、外側補強部６を略Ｌ字状とした例を示す。ただし、これらの形状を有する外側補強部６であっても、外側端６ａはトレッド面３と同一面内とする。また、内側補強部７を設ける場合、内側補強部７の形状も外側補強部６と同様に種々の形状とすることができる。

（３）前述の実施形態では、帯状突条５の厚みＴを突出方向に一定としているが、帯状突条５の厚みは、突端部５ｂへ向かって薄くなっていることが好ましい。図８（ａ）に、帯状突条５の厚みを根元部５ａから突端部５ｂへ向かって一定の割合で薄くしている例を示す。また、図８（ｂ）のように帯状突条５の厚みは、根元部５ａから突出方向中間部までを一定とし、突出方向中間部から突端部５ｂへ向かって一定の割合で薄くしても構わない。更には、帯状突条５の根元部クラックを抑制するために角部のみを肉厚形状としても構わない。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例について説明する。実施例等における騒音性能を評価するため、速度を６０ｋｍ／ｈとしたときの音圧をＪＡＳＯ−Ｃ６０６に準拠して計測し１／３オクターブバンドの１ｋＨｚ帯域において、そのエネルギー比を比較した。エネルギー比が小さいほど騒音性能に優れていることを示す。

比較例１
縦溝の溝幅Ｗを１５ｍｍ、溝深さＤを１５ｍｍ、傾斜角θを１０°とした直線状に延びる周方向縦溝をトレッド半幅１１８ｍｍの中央部にタイヤ赤道面に対して対称に２本配設したタイヤサイズ２７５／８０Ｒ２２．５の空気入りタイヤを作製し、ＪＡＴＭＡ規格規定の標準リムに装着し、標準内圧及び標準荷重を負荷し、無響室内でのドラム評価にて騒音性能を評価した。その結果を表１に示す。

実施例１
比較例１の縦溝に、帯状突条、外側補強部、及び内側補強部を設けた空気入りタイヤを作製し、騒音性能を評価した。帯状突条の突出高さＨを８ｍｍ、厚みＴを１．４ｍｍとし、外側補強部及び内側補強部の厚みｔを１ｍｍ、外側補強部（内側補強部）同士の間隔Ｐを３０ｍｍとした。外側補強部及び内側補強部は、図６のような略矩形板状とした。その結果を表１に示す。

実施例２
比較例１の縦溝に、帯状突条、外側補強部、内側補強部を設けた空気入りタイヤを作製し、騒音性能を評価した。帯状突条の突出高さＨを６ｍｍ、厚みＴを０．８ｍｍとし、外側補強部及び内側補強部の厚みｔを１ｍｍ、外側補強部（内側補強部）同士の間隔Ｐを６０ｍｍとした。外側補強部は図７（ａ）のような略三角形板状、内側補強部は図６のような略矩形板状とした。その結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例１、２は、比較例１を１００とするとそれぞれ９１及び９５の音圧エネルギーであり比較例１に比べて音圧が小さく、騒音性能に優れることが分かる。

３ トレッド面
４ 縦溝
４ａ 路面側
４ｂ 溝底側
５ 帯状突条
５ａ 根元部
５ｂ 突端部
６ 外側補強部
６ａ 外側端
７ 内側補強部
４１ 溝壁
４１ａ 溝深さ方向中央部
４２ 溝壁
４３ 溝底
ＷＤ タイヤ幅方向
ＲＤ タイヤ径方向
ＣＤ タイヤ周方向
Ｗ 溝幅
Ｄ 溝深さ

Claims (4)

1. トレッド面にタイヤ周方向に延びる縦溝を有する空気入りタイヤにおいて、
   縦溝の一方の溝壁の溝深さ方向中央部から他方の溝壁へ向かって突出する帯状突条が、タイヤ周方向に沿って連続して設けられており、
   前記帯状突条の外側面を前記一方の溝壁に接合する外側補強部が設けられ、前記外側補強部の外側端は前記トレッド面と同一面内であることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記外側補強部は、タイヤ周方向に間隔を置いて複数設けられている請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記帯状突条の厚みは、突端部へ向かって薄くなっている請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記帯状突条の内側面を前記一方の溝壁に接合する内側補強部が、前記外側補強部のタイヤ径方向内側に設けられている請求項１〜３のいずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
   

Images