JP5545742B2 - タイヤ - Google Patents

Description

本発明はタイヤに関し、詳しくは、トラックやバス等の重荷重用車両に好適に用いられる空気入りタイヤに関する。

近年、自動車に起因する公害問題として騒音が取り上げられている。タイヤが走行中に発する騒音は、主としてタイヤのトレッドと路面との間において、トレッドに設けられた溝から排出される空気に伴い発生する。

特に、トレッド部に広幅の周方向溝を備えるタイヤにおいては、周方向溝の溝内において気柱管共鳴が生じ、これがさらなる騒音悪化の一因となる。気柱管共鳴とは、タイヤの接地転動中に、溝幅が踏み込み部／蹴り出し部で外力の作用によって急変動することに伴い、溝壁（または陸部壁）に高周波振動が発生し、それが接地面における周方向溝内、すなわち、管内の空気を振動させて、それに基づく音響的共鳴作用によって騒音を悪化させるものである。

この気柱管共鳴による騒音の悪化を防止することを目的として、特にトラック・バス用の重荷重用タイヤにおいては、溝壁または溝底から空気の流れを遮る方向に延びる、柔軟なグルーブフェンスまたは遮断物を、周方向に所定間隔をもって設けることが行われている。従来のグルーブフェンスとしては、図６（ａ），（ｂ）の断面図に示すような形状を有するものが一般的であり、グルーブフェンス１０１ａは通常、タイヤの周方向溝のうちセンターライン寄りの中央部に配置された溝内に設けられ、グルーブフェンス１０１ｂは通常、ショルダー部に配置された溝内に設けられる。なお、図中では溝内の一方の溝壁のみにグルーブフェンスが設けられているが、通常は、両側の溝壁に一対にてグルーブフェンスが設けられ、荷重走行時には一対のグルーブフェンス間のスペースが閉じることで、上述の気柱管共鳴を遮断する効果が得られるものである。

また、例えば、特許文献１には、走行時の騒音問題の原因となる気柱管共鳴をグルーブフェンスにより低減させるとともに、走行によりグルーブフェンスにクラックが発生することのない重荷重用空気入りタイヤを提供することを目的として、グルーブフェンス部を、溝壁および／または溝底から延びる少なくとも２枚の突起物からなるものとし、通常の内圧時には互いの突起物間の隙間がタイヤ幅方向に０．５〜２．０ｍｍであるとともに、荷重時には突起物同士が当接しないように周方向に０．４〜３．０ｍｍのずれを有するものとする技術が開示されている。

さらに、特許文献２には、周溝の両溝壁の少なくとも一方に、周溝の延在方向に所定の間隔で、周溝の溝底部に設けられた段差陸部に向かって突出するグルーブフェンスを設け、該グルーブフェンスが、周溝と直交する断面で見て、周溝の溝底側部分を切り欠いた形状をもつ薄肉部を有する空気入りタイヤが開示されている。さらにまた、特許文献３には、周方向に延びる複数の周方向溝とこれら周方向溝によって区分された陸部とを含み、周方向溝にこの溝を遮る方向に延びるグルーブフェンス部を有するトレッドを備えたタイヤにおいて、グルーブフェンス部を、溝壁および／または溝底から延びる少なくとも２枚の突起物からなるものとするとともに、接地していない状態で、これら突起物を周方向溝内にて周方向から見たとき、突起物間に隙間がないように配置したタイヤが開示されている。

特開平１１−１０５５１１号公報（特許請求の範囲等） 特開２００８−１７４１９８号公報（特許請求の範囲等） 特開２０１０−５２６９９号公報（特許請求の範囲等）

しかしながら、従来のグルーブフェンスでは、接地時に周方向溝が閉じた際に、グルーブフェンスの溝底部と接する縁部の端部（図６（ａ）中の丸で囲んだ部分）Ｘに歪が集中して、この縁部の端部、すなわち、グルーブフェンスのつけ根部分から、割れが発生する可能性があった。また、周方向溝の閉じ開きが大きいショルダー部においては、通常、上記の割れを回避するために図６（ｂ）に示す形状のグルーブフェンス１０１ｂが用いられるが、この場合、溝底部が開口しているために、グルーブフェンス１０１ａに比べて溝断面の遮蔽効果が小さく、気柱管共鳴の低減効果が低下するという難点があった。さらに、グルーブフェンス１０１ｂにおいては、モールドの釜抜け性を考慮して、図中の丸で囲んだ部分Ｙの角度を鈍角にする必要があった。

そこで本発明の目的は、上記従来形状における問題を解消して、走行時の騒音問題の原因となる周方向溝の気柱管共鳴を低減させることができるとともに、走行にともなうグルーブフェンスにおけるクラックの発生を抑制したタイヤを提供することにある。

本発明者は鋭意検討した結果、周方向溝内に、一方の溝壁から他方の溝壁に向かって突出する突起部からなるグルーブフェンスを設けて、この突起部の形状を特定することで、上記問題を解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明のタイヤは、一対の溝壁と、該一対の溝壁の下端を繋ぐ溝底部とからなる周方向溝の１本以上と、該周方向溝により区分された陸部とを含み、該周方向溝内に、該周方向溝の一方の溝壁から他方の溝壁に向かい突設された板状の突起部を有するトレッドを備えたタイヤにおいて、
前記突起部が、少なくとも前記周方向溝の溝底部を遮蔽するとともに、前記他方の溝壁側でタイヤ径方向外側に開口する開口部分を有し、かつ、該突起部の、該他方の溝壁に接する縁部の上端Ｐが、断面直線状の前記溝壁の下端よりもタイヤ径方向外側に位置し、
前記突起部が、前記周方向溝の両側の溝壁間で一対にて配置され、かつ、タイヤ接地面内の該周方向溝に、該一対の突起部が一箇所のみ含まれることを特徴とするものである。

本発明のタイヤにおいては、前記周方向溝の断面にて、前記突起部の上端Ｐにおける該突起部と前記他方の溝壁との、タイヤ径方向外側においてなす角度αが鈍角であることが好ましい。また、前記開口部分の底部が、略円弧形状を呈することが好ましい。さらに、本発明のタイヤにおいては、タイヤ接地時に、前記一対の突起部が互いにタイヤ幅方向に近接することにより、前記周方向溝がシースルー部を有しないものとなることが好ましい。

本発明によれば、周方向溝内に、上記条件を満足する突起部を配置したことで、走行時の騒音問題の原因となる周方向溝の気柱管共鳴を低減させることができるとともに、走行にともなう突起部におけるクラックの発生を抑制したタイヤを実現することが可能となった。

本発明のタイヤに係る突起部の形状の一例を示す断面図である。 本発明のタイヤの一例のトレッドパターンを示す踏面部の展開図である。 本発明のタイヤに係る一対の突起部の配置状態の一例を示す断面図である。 比較例２のタイヤに係る一対の突起部の配置状態を示す踏面部の部分展開図である。 実施例１のタイヤに係る一対の突起部の配置状態を示す踏面部の部分展開図である。 （ａ），（ｂ）は、従来のグルーブフェンスの形状を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１に、本発明のタイヤに係る突起部の形状の一例を示す断面図を示す。また、図２に、本発明のタイヤの一例のトレッドパターンを示す踏面部の展開図を示す。

図２に示すように、本発明のタイヤは、１本以上、図示例では４本の周方向溝１１ａ〜１１ｄと、これら周方向溝１１ａ〜１１ｄにより区分された陸部１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ，１４とを含むトレッドを備えている。なお、図２は、本発明のタイヤにおけるトレッドパターンの一例を示すものであるので、パターンの詳細については、説明を省略する。

図１に示すように、周方向溝１１は、一対の溝壁１１Ａ，１１Ｂと、これら一対の溝壁１１Ａ，１１Ｂの下端を繋ぐ溝底部１１Ｃとからなる。本発明のタイヤのトレッドにおいては、周方向溝１１内に、その一方の溝壁１１Ａから他方の溝壁１１Ｂに向かい突設された板状の突起部１が設けられている。本発明において、突起部１は、図示するように、少なくとも周方向溝１１の溝底部１１Ｃを遮蔽するとともに、他方の溝壁１１Ｂ側でタイヤ径方向外側に開口する開口部分２を有している。また、突起部１の、他方の溝壁１１Ｂに接する縁部の上端Ｐは、溝底部１１Ｃの上端よりもタイヤ径方向外側に位置している。このように、突起部１を、溝底部１１Ｃを完全に遮蔽するような形状として、周方向溝１１の溝底部１１Ｃに、突起部１の縁部の端部が存在しないものとすることで、図６（ａ）に示すような従来形状において発生しやすかった、溝底部に存在するグルーブフェンス１０１ａの端部Ｘからのクラックの発生を防止することが可能となった。また、突起部１は溝底部１１Ｃを遮蔽できる形状であるので、図６（ｂ）に示す従来のグルーブフェンス１０１ｂよりも気柱管共鳴の抑制効果が高く、騒音低減効果がより良好に得られるものである。

ここで、本発明において溝底部１１Ｃとは、例えば、図示する周方向溝１１では、断面直線状の一対の溝壁１１Ａ，１１Ｂの下端を繋ぐ、断面略円弧形状の部位をいう。また、直線状とは、製造上許容される範囲内で実質的に直線状であることを意味し、略円弧形状とは、溝底部の断面形状が単一の円弧または複数の円弧からなる形状であることを意味する。

本発明においては、１本以上の周方向溝１１について、上記条件に従い突起部１を配置する点のみが重要であり、それ以外の点については、常法に従い適宜設定することができ、特に制限されるものではない。

本発明に係る突起部の具体的形状としては、上記条件を満足するものであれば特に制限はないが、接地時において周方向溝内の空気の流れを遮れることが重要である。例えば、図示するように、周方向溝１１の断面にて、突起部１の上端Ｐにおける突起部１と他方の溝壁１１Ｂとの、タイヤ径方向外側においてなす角度αは、鈍角であることが好ましい。ここで、上記角度αとは、実質的には、図示するように、突起部１の上端Ｐにおける突起部１の上方縁部の接線Ｌと、溝壁１１Ｂとがなす角度である。これにより、上端Ｐにおけるクラックの発生を、より効果的に抑制することができる。この角度αは、例えば、１２０°〜１８０°とすることができる。また、図示するように、開口部分２の底部は、略円弧形状を呈することが好ましく、これによっても、クラック発生の抑制効果を向上することができる。ここで、略円弧形状とは、前述と同様の意味である。したがって本発明においては、図１に示すような形状の突起部１とすることで、突起部の上端Ｐにおける歪の集中をより効果的に抑制して、図６（ａ）に示す従来形状と比較して割れの発生を回避する効果が得られるものである。

なお、前述したように、特にショルダー部に位置する周方向溝ではクラック発生のリスクが大きいため、従来は中央部の周方向溝とショルダー部の周方向溝とで異なる形状のグルーブフェンス１０１ａ，１０１ｂを配置せざるを得なかったが、本発明に係る突起部においてはグルーブフェンス１０１ａと比較して耐クラック性が向上するため、中央部とショルダー部とを共通の突起部形状とすることができる。これにより、タイヤの製造上、加工性を向上する効果も得られる。

また、本発明に係る突起部は、周方向溝１１の両側の溝壁１１Ａ，１１Ｂ間で一対にて配置され、かつ、タイヤ走行時に形成される接地面内の周方向溝１１に、一対の突起部が常に一箇所のみ含まれることが好ましい。一対の突起部１Ａ，１Ｂは、例えば、図３の断面図に示すような形状で、互いに平行に配置することができる。このように、突起部を一対にてタイヤ周方向に近接配置して、タイヤ転動時に接地面内において各周方向溝ごとに複数対の突起部が含まれないものとすることで、溝内で圧縮された空気がはじけ出されるときのポンピング音の発生を回避することができる。また、この場合、湿潤路面走行時に、周方向溝内の水の流通が実質上阻害されることがない。

さらに、本発明において突起部を一対にて配置する場合には、これら一対の突起部は、タイヤ接地時に、一対の突起部が互いにタイヤ幅方向に近接して、周方向溝がシースルー部を有しないものとなるよう形成することが好ましい。すなわち、一対の突起部の形状を適宜設定して、タイヤ接地時に接地面内で周方向溝が閉じた際に、タイヤ幅方向断面で見た場合に、周方向溝内でシースルー部がなくなるものとすることで、気柱管共鳴を抑制する効果を得ることができる。

本発明に係る突起部は、全ての周方向溝に配置することが好ましいが、一部の周方向溝のみに配置してもよく、また、従来形状のグルーブフェンス等と併用してもよく、特に、溝底部の歪が大きいショルダー部の周方向溝に適用することが有効である。

また、本発明において、突起部の周方向溝に対する配設角度は、例えば、突起部と周方向溝の溝壁とのなす角が２０〜９０°、特には２０〜８５°となる範囲で設定することができる。突起部の溝壁に対する配設角度が小さすぎると、走行時において破損が生じやすくなるため好ましくない。通常は、周方向溝の溝壁に対し９０°をなす方向に突起部を設ける。さらに、突起部を一対にて設ける場合には、一対の突起部間のオフセット量は、突起部間の距離が０．５ｍｍ〜２０ｍｍとなるよう設定することができる。

さらにまた、本発明において突起部は、各周方向溝間でタイヤ周方向に位相差をもって設けることが好ましい。突起部を位相差をもって設けた場合、周方向溝相互間の騒音のピークが分散し、すなわち、騒音の周波数帯をずらすことができる。また、一対の突起部をタイヤ周方向に互いに近接配置した場合には、より高い溝内の空気振動の伝播抑制効果を得ることができる。

さらに、突起部の最大高さは、周方向溝深さの７０％以上１００％未満とすることが好ましい。気柱管共鳴はタイヤ転動時の周方向溝壁（または陸部壁）の高周波振動が周方向溝内の空気に伝播して発生する。このため、突起部の最大高さを周方向溝深さの１００％とすると、周方向溝壁（または陸部壁）の振動が突起部にまで伝播してしまうために、周方向溝内の空気まで振動させてしまい、十分な騒音抑制効果が得られず、また、周方向溝の水の流通を十分に確保することが困難となり、耐ウェットスキッド性を損なうおそれがある。一方、突起部の最大高さが周方向溝深さの７０％未満であると、気柱管共鳴による騒音の悪化を防止する効果が十分に得られないおそれがある。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
＜比較例１＞
タイヤサイズ２７５／８０Ｒ２２．５にて、図２に示すような、タイヤ周方向にジグザグ状に延びる４本の周方向溝１１ａ〜１１ｄと、これら周方向溝１１ａ〜１１ｄにより区分された陸部１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ，１４とを含むトレッドを有する比較例１のタイヤを作製した。

＜比較例２＞
図４の拡大図に示すように、一対の突起部を、それぞれ、タイヤ中央部の周方向溝１１ｂ，１１ｃについては図６（ａ）に示す形状で、タイヤショルダー部の周方向溝１１ａ，１１ｄについては図６（ｂ）に示す形状で、走行時の接地面内の各周方向溝に一対の突起部が常時実質上１箇所だけ含まれる周方向間隔をもって、周方向溝の溝壁に対し垂直な方向に設けた以外は比較例１と同様にして、比較例２のタイヤを作製した。

＜実施例１＞
図５の拡大図に示すように、各周方向溝１１ａ〜１１ｄ内に、周方向溝の一方の溝壁から他方の溝壁に向かい突設された板状の突起部１Ａ，１Ｂを、周方向溝の両側の溝壁間で一対にて設けた以外は比較例２と同様にして、実施例１のタイヤを作製した。この突起部１Ａ，１Ｂは、図１に示すように、周方向溝の溝底部を遮蔽するとともに、他方の溝壁側でタイヤ径方向外側に開口する開口部分を有し、かつ、他方の溝壁に接する縁部の上端Ｐが、溝底部の上端よりもタイヤ径方向外側に位置するような形状を有していた。また、周方向溝の断面にて、突起部の上端Ｐにおける突起部と他方の溝壁との、タイヤ径方向外側においてなす角度αは１６０°であった。この実施例１のタイヤにおいては、タイヤ接地時に、一対の突起部が互いにタイヤ幅方向に近接して、周方向溝がシースルー部を有しないものとなった。

＜室内騒音試験＞
得られた各供試タイヤにつき、常温下、３０．８９ｋＮ（７．５０リム，９００ｋＰａ）、速度６０ｋｍ／ｈの条件にて、１／３オクターブ（ｄＢＡ）の騒音評価試験を行った。結果は、比較例２の気柱管共鳴周波数バンド帯値を１００とする指数で表した。数値が大きいほど、騒音レベルが大きいことを示す。その結果を、下記の表中に示す。

＜耐クラック試験＞
得られた各供試タイヤにつき、常温下、３０．８９ｋＮ（７．５０リム，９００ｋＰａ）、速度６０ｋｍ／ｈの条件にて、耐クラック試験（ドラム試験）を行った。結果は、ロングランドラムにて１０万ｋｍ走行時の各供試タイヤにおけるクラック発生の有無およびクラックレベルを確認することにより行った。クラック発生がない場合を○、クラックが２ｍｍ未満である場合を△、クラックが２ｍｍ以上である場合を×とした。その結果を、下記の表中に示す。

上記表中に示すように、実施例１の供試タイヤにおいては、比較例２の供試タイヤと比較して、突起部による周方向溝の遮蔽効果が向上することで、気柱管共鳴の低減を図ることができ、クラックの発生なしで騒音レベルが低減されていることが確かめられた。

１，１Ａ，１Ｂ 突起部
２ 開口部分
１１Ａ，１１Ｂ 溝壁
１１Ｃ 溝底部
１１，１１ａ〜１１ｄ 周方向溝
１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂ，１４ 陸部
１０１ａ，１０１ｂ グルーブフェンス
Ｌ 接線
Ｐ 上端

Claims (4)

1. 一対の溝壁と、該一対の溝壁の下端を繋ぐ溝底部とからなる周方向溝の１本以上と、該周方向溝により区分された陸部とを含み、該周方向溝内に、該周方向溝の一方の溝壁から他方の溝壁に向かい突設された板状の突起部を有するトレッドを備えたタイヤにおいて、
   前記突起部が、少なくとも前記周方向溝の溝底部を遮蔽するとともに、前記他方の溝壁側でタイヤ径方向外側に開口する開口部分を有し、かつ、該突起部の、該他方の溝壁に接する縁部の上端Ｐが、断面直線状の前記溝壁の下端よりもタイヤ径方向外側に位置し、
   前記突起部が、前記周方向溝の両側の溝壁間で一対にて配置され、かつ、タイヤ接地面内の該周方向溝に、該一対の突起部が一箇所のみ含まれることを特徴とするタイヤ。
2. 前記周方向溝の断面にて、前記突起部の上端Ｐにおける該突起部と前記他方の溝壁との、タイヤ径方向外側においてなす角度αが鈍角である請求項１記載のタイヤ。
3. 前記開口部分の底部が、略円弧形状を呈する請求項２記載のタイヤ。
4. タイヤ接地時に、前記一対の突起部が互いにタイヤ幅方向に近接することにより、前記周方向溝がシースルー部を有しないものとなる請求項１〜３のうちいずれか一項記載のタイヤ。

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