JP5372059B2

JP5372059B2 - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JP5372059B2
Application number: JP2011082984A
Authority: JP
Inventors: 将明小原
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2011-04-04
Filing date: 2011-04-04
Publication date: 2013-12-18
Anticipated expiration: 2031-04-04
Also published as: JP2012218472A

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）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。

下記特許文献１には、気柱管共鳴音及びポンピング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、縦溝の溝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。

低騒音化のためには、ポンピング音そのものの低減が有効であるが、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。ポンピング音を低減するためには、縦溝の溝容積を減らし、圧縮、放出される空気量を減らすことが好ましいが、縦溝の溝容積を減らすと排水性能が低下するため、排水性能の維持とポンピング音の低減の両立が困難であった。

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、排水性能を維持しつつ、ポンピング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、前記帯状突条と対向するように前記他方の溝壁から突出し、前記帯状突条よりも突出高さの低い小突条が、タイヤ周方向に沿って連続して設けられていることを特徴とする。

この空気入りタイヤによれば、縦溝の接地時に両側の溝壁が内側に膨らんだ際、一方の溝壁にタイヤ周方向に沿って連続して設けられた帯状突条が、他方の溝壁にタイヤ周方向に沿って連続して設けられた小突条に当接するため、接地時において縦溝の溝容積が路面側と溝底側とに分割される。これにより、溝底側の空気を閉じ込めることができ、圧縮、放出される空気のボリュームを削減できるため、ポンピング音を低減することができる。それでいて、縦溝の溝容積の減少を軽微にできるため、排水性能を適切に維持し得る。

上記において、前記帯状突条の突出高さをＨ１、厚みをＴ１とし、前記小突条の突出高さをＨ２、厚みをＴ２とすると、Ｈ１＞Ｔ１かつＨ２＜Ｔ２であることが好ましい。この構成によれば、帯状突条が肉薄の形状となって剛性が低くなり、小突条が肉厚の形状となって剛性が高くなるため、両者が接触した際には帯状突条が小突条よりも変形しやすい。これにより、縦溝の変形に追従して帯状突条のみが変形するため、両者とも変形する場合に比べて両者の接触状態を維持しやすく、溝底側の空気を確実に閉じ込めることができる。

上記において、Ｈ１／Ｔ１が３〜６、Ｈ２／Ｔ２が０．１〜０．８、Ｈ１／Ｈ２が４〜２０であることが好ましい。帯状突条と小突条の寸法がこの範囲であれば、帯状突条と小突条により縦溝の溝容積を確実に分割することができるとともに、縦溝の溝容積の減少をさらに軽微にできる。

上記において、前記帯状突条は、前記縦溝の溝底を基準として溝深さの３５〜５５％の位置から突出し、前記小突条は、前記縦溝の溝底を基準として溝深さの４５〜７５％の位置から突出していることが好ましい。この構成によれば、溝壁が内側に膨らんだ際、帯状突条の突端部が、小突条の溝底側に当接しやすくなる。これにより、溝底側に閉じ込めた高圧の空気によって帯状突条が路面側に押されるのを抑制し、溝底側の空気を堅固に閉じ込めて、ポンピング音を効果的に低減することができる。

また、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、前記縦溝の溝底から突出し、その先端部が前記帯状突条よりも溝底側となる溝底突条が、タイヤ周方向に沿って連続して設けられていることを特徴とする。

この空気入りタイヤによれば、縦溝の接地時に両側の溝壁が内側に膨らんだ際、一方の溝壁にタイヤ周方向に沿って連続して設けられた帯状突条が、溝底にタイヤ周方向に沿って連続して設けられた溝底突条の先端部に当接するため、接地時において縦溝の溝容積が路面側と溝底側とに分割される。これにより、溝底側の空気を閉じ込めることができ、圧縮、放出される空気のボリュームを削減できるため、ポンピング音を低減することができる。それでいて、縦溝の溝容積の減少を軽微にできるため、排水性能を適切に維持し得る。

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別実施形態に係る縦溝の断面図別実施形態に係る縦溝の断面図

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、図１で示す空気入りタイヤの縦溝周辺の拡大図である。図１〜３において、ＷＤはタイヤ幅方向を示し、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７〜２０ｍｍ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１１〜２５ｍｍ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、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外側又は内側へ傾斜する方向に延びてもよい。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することにも制約が無い。また、不等厚の帯状突条５とすることにより、帯状突条５の先端部を相対的に柔軟な構成として弾性変形復元力を高め、小突条６との当接をより確実にすることも可能である。

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までの溝幅方向の長さを突出高さＨ１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Ｔ１とする。このとき、Ｈ１とＴ１は、Ｈ１＞Ｔ１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Ｈ１及び厚みＴ１は、Ｈ１／Ｔ１が３〜６であることが好ましく、４．２〜５．５であることがより好ましい。帯状突条５の突出高さＨ１及び厚みＴ１は、縦溝４の溝幅Ｗ、溝深さＤや、当該縦溝４を構成する材料の機械的特性や付加荷重に起因する縦溝４の変形量、さらには帯状突条５の設定位置などによって適宜設定されるが、例えば、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、Ｈ１／Ｗ１は０．６〜０．８とし、Ｔ１は１．２〜２．５ｍｍとするのが好ましい。Ｈ１／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、Ｈ１／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が撓むことにより小突条６（後述する）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。タイヤの接地時に於いては、タイヤ回転方向前方側（踏み込み側）から徐々に荷重が高まり接地中心付近で最大値を取り、タイヤ回転方向後方側（蹴り出し側）にかけ徐々に荷重が減じられる為、望ましくは７０％〜１００％の荷重負荷時に於いて帯状突条５と小突条６の当接により溝断面が複数の気室に分断されるように長さを決定することが好ましい。Ｔ１が１．２ｍｍ以下だと帯状突条５が薄く、変形が容易であるために弾性変形復元力を得ることが困難であるため小突条６との密着性が低下する傾向にあり、Ｔ１が２．５ｍｍ以上だと帯状突条５が撓み変形し難く、小突条６との密着性が低下する傾向にある。

縦溝４の溝壁４２には、帯状突条５と対向するように突出する小突条６が、タイヤ周方向ＣＤに沿って連続して設けられている。小突条６は、図のように断面が山状となっている。溝壁４２を基準とした小突条６の突出高さＨ２は、帯状突条５の突出高さＨ１よりも低くなっている。また、小突条６の溝壁４２での溝深さ方向の厚みをＴ２とする。このとき、Ｈ２とＴ２は、Ｈ２＜Ｔ２の関係を満たす。すなわち、小突条６は、低い小山状の断面形状を有している。

さらに、小突条６の突出高さＨ２及び厚みＴ２は、Ｈ２／Ｔ２が０．１〜０．８であることが好ましく、０．２〜０．４であることがより好ましい。小突条６の突出高さＨ２及び厚みＴ２は、縦溝４の溝幅Ｗ、溝深さＤ、帯状突条５の寸法、小突条６の設定位置などによって適宜設定されるが、例えば、Ｈ２は１〜３ｍｍとし、Ｔ２は３〜６ｍｍとするのが好ましい。Ｈ２が１ｍｍ以下だと、帯状突条５の保持性が低下する傾向にあり、Ｈ２が３ｍｍ以上だと、小突条６自体が変形し易くなることから帯状突起５の保持性が低下する傾向にある。Ｔ２が３ｍｍ以下だと小突条６の剛性を確保し難く、Ｔ２が６ｍｍ以上だと、小突条６の斜面がなだらかに形成されるため帯状突条５の保持性が低下する傾向にある。

また、帯状突条５と小突条６の寸法の関係は、Ｈ１／Ｈ２が４〜２０であるのが好ましい。Ｈ１／Ｈ２が４以下だと、帯状突条５と小突条６の剛性差が少なく互いが変形し易いため、均一・確実な当接を得ることが困難な傾向にあり、Ｈ１／Ｈ２が２０以上だと、相対的に小突条６の***量が少なく帯状突起５が小突条６に引っかかることが困難であるため弾性変形復元力を発揮し難く密着性が低下する傾向にある。

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。すなわち、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。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が小突条６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。よって、帯状突条５と小突条６とが溝底側４ｂと路面側４ａとを分割することで、溝底側４ｂの空気を閉じ込めることができ、圧縮、放出される空気のボリュームを削減でき、ポンピング音を低減することができる。それでいて、帯状突条５と小突条６による縦溝４の溝容積の減少を軽微にできるため、排水性能を適切に維持し得る。

帯状突条５の突端部５ｂは、小突条６のいずれかの部分に当接すればよいが、本実施形態では小突条６の溝底４３側に当接する例を示している。帯状突条５は、縦溝４の溝底４３を基準として溝深さＤの３５〜５５％の位置から突出し、小突条６は、縦溝４の溝底４３を基準として溝深さＤの４５〜７５％の位置から突出していることにより、溝壁４１，４２が内側に膨らんだ際、突端部５ｂが溝底４３側へ向き、図４に示すように、突端部５ｂが小突条６の溝底４３側に当接しやすくなる。一方で、帯状突条５を上記の位置よりもトレッド面３側に設けることで、溝壁４１が内側に膨らんだ際、突端部５ｂがトレッド面３側へ向くようになる。

本実施形態では、帯状突条５の厚みを突出高さＨ１方向に一定としているが、これに限られない。また、小突条６の断面を円弧状としているが、これに限られない。さらに、本実施形態では、小突条６が溝壁４２にひとつ設けられている例を示すが、小突条６は、図５のように溝壁４２の溝深さ方向に複数設けてもよい。更に、図示を省略するが適宜小突条６と溝壁４２の接合面を任意の曲率半径の付加によりなだらかに接合することも制限されない。但し帯状突起５の保持性の観点より小突条６本体を構成する曲率半径に比して小径円弧であることが好ましい。

図５（ａ）は、円弧状の断面を有する小突条６を複数設けて、溝壁４２を波状に構成した例を示している。この構成によれば、溝壁４１，４２が内側に膨らんだ際、帯状突条５がいずれかの小突条６に当接するため、より確実に溝底側４ｂの空気を閉じ込めることができる。

図５（ｂ）は、略直角三角形状の断面を有する小突条６を複数設けて、溝壁４２を鋸刃状に構成した例を示している。この構成によれば、溝壁４１，４２が内側に膨らんだ際、帯状突条５がいずれかの小突条６に当接し、さらに鋸刃状となっていることで溝底側に閉じ込めた高圧の空気によって帯状突条５が路面側に押されるのを抑制できるため、より確実に溝底側４ｂの空気を閉じ込めることができる。また、図５（ｂ）では、帯状突条５の厚みが、突端部５ｂに比べて根元部５ａで大きくなっている。この構成によれば、帯状突条５の剛性が高くなるため、より確実に溝底側４ｂの空気を閉じ込めることができる。

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及び小突条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）前述の実施形態では、帯状突条５と小突条６とにより縦溝４の溝底側４ｂの空気を閉じ込める例を示したが、図６（ａ）に例示するように、帯状突条５と縦溝４の溝底４３から突出する溝底突条７とにより閉じ込めるようにしてもよい。溝底突条７は、縦溝４の溝底４３から突出し、その先端部７ａが帯状突条５よりも溝底４３側となっており、タイヤ周方向ＣＤに沿って連続して設けられている。この空気入りタイヤによれば、縦溝４の接地時に両側の溝壁４１，４２が内側に膨らんだ際、一方の溝壁４１にタイヤ周方向ＣＤに沿って連続して設けられた帯状突条５が、溝底４３にタイヤ周方向ＣＤに沿って連続して設けられた溝底突条７の先端部７ａに当接する。

溝底４３を基準とした溝底突条７の突出高さＨ３と、溝底突条７の溝底４３でのタイヤ幅方向ＷＤの厚みＴ３との関係は、Ｈ３／Ｔ３が０．５〜２．０であることが好ましく、０．６５〜１．７であることがより好ましい。溝底突条７の突出高さＨ３及び厚みＴ３は、縦溝４の溝幅Ｗ、溝深さＤや縦溝４の変形量、さらには帯状突条５の設定位置などによって適宜設定されるが、例えば、Ｈ３／Ｄは０．２〜０．４とし、溝底底部幅Ｗ２に対してＴ３／Ｗ２は０．１５〜０．５０とするのが好ましい。Ｈ３／Ｄが０．２以下だと、分割された気室の容積が溝容積に比して小さく、ポンピング音低減の効果が得られ難い傾向にあり、Ｈ３／Ｄが０．４以上だと、溝容積に占める溝底突条７の容積が大きく、排水性への影響が懸念される傾向にある。Ｔ３／Ｗ２が０．１５以下だと、溝底突条７の剛性が低くなるため溝底突条７自身の変形により帯状突条５との確実な当接が困難である傾向にあり、Ｔ３／Ｗ２が０．５０以上だと、溝底領域の溝容積が小さくなるため摩耗末期状態で溝容積の確保が困難となり排水性の問題が懸念される。また帯状突条５により分断形成される気室の容積が相対的に小さくなるためポンピング音低減の効果を得ることが困難となる傾向にある。

（２）また、図６（ａ）に示した例では、帯状突条５を縦溝４の一方の溝壁４１にのみ設けているが、図６（ｂ）に例示するように、帯状突条５を両側の溝壁４１，４２にそれぞれ設けてもよい。この場合、両側の溝壁４１，４２が内側に膨らんだ際、両側の帯状突条５が溝底突条７の先端部７ａに当接する。この構成によれば、図６（ａ）の場合に比べ、より多くの空気を溝底側に閉じ込めることができるため、ポンピング音を効果的に低減することができる。なお、この場合接地時の溝断面の変化により、双方の帯状突条５が互いに干渉し合うことがない様に突条高さに配慮する必要がある。また、帯状突条５の溝壁４１，４２との接合角部、及び溝底突条７の溝底４３との接合角部には比較的小径の曲率半径により応力の集中することが無い様に構成することもなんら制約されるものではない。

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時の帯域において、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１５°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。

比較例２
比較例１の縦溝の諸元を溝幅Ｗを１５ｍｍ、溝深さＤを１０ｍｍ、傾斜角θを５°とした空気入りタイヤを作製し、比較例１同様に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、帯状突条および小突条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Ｈ１を５ｍｍ、厚みＴ１を１ｍｍとし、小突条の突出高さＨ２を１ｍｍ、厚みＴ２を５ｍｍとした。また、帯状突条は、縦溝の溝底から７ｍｍの位置から突出し、小突条は、縦溝の溝底から９ｍｍの位置から突出するようにした。その結果を表１に示す。

実施例２
比較例２の縦溝に、帯状突条および溝底突条を設けた空気入りタイヤを作製し、騒音性能を評価した。なお、帯状突条は、図６（ｂ）のように両側の溝壁にそれぞれ設けた。帯状突条の突出高さＨ１を３ｍｍ、厚みＴ１を１ｍｍとし、溝底突条の突出高さＨ３を３ｍｍ、厚みＴ３を７ｍｍとした。また、帯状突条は、縦溝の溝底から４．５ｍｍの位置から突出し、溝底突条は、縦溝の溝底の溝幅方向中央部から突出するようにした。その結果を表１に示す。

表１に示すように、実施例１は、比較例１を１００とすると８９となり音圧が小さく、騒音性能に優れる。実施例２は、比較例２を１００とすると９４となり音圧が小さく、騒音性能に優れる。

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小突条
７溝底突条
７ａ先端部
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
ＣＤタイヤ周方向
Ｗ溝幅
Ｄ溝深さ
Ｈ１帯状突条の突出高さ
Ｈ２小突条の突出高さ
Ｈ３溝底突条の突出高さ
Ｔ１帯状突条の厚み
Ｔ２小突条の厚み
Ｔ３溝底突条の厚み

Claims

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、
前記縦溝の溝底から突出し、その先端部が前記帯状突条よりも溝底側となる溝底突条が、タイヤ周方向に沿って連続して設けられており、
接地時に両方の溝壁が内側に膨らんだ際、前記帯状突条が前記溝底突条の先端部に当接することを特徴とする空気入りタイヤ。