(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターン要素を形成したトレッド表面の路面に対する滑りにより発生するタイヤ騒音をシュミレーションにより評価する方法であって、タイヤが路面に接地した際の接地後端付近となるトレッド部に作用する曲げ変形により、接地したパターン要素表面に働くタイヤ回転方向側への張力Ｇと、路面と前記パターン要素表面との間に作用する最大静止摩擦力Ｆとが略釣り合った際の、前記パターン要素の接地した部分の面積を求め、トレッド面の全パターン要素について、前記と同様にしてその接地した部分の面積を求めた後、それらを合計した面積とタイヤ回転速度とから単位時間当たりのパターン要素の接地した部分の面積の平均値を求め、その平均値からタイヤ騒音の良否を評価するタイヤ騒音の評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パターン要素を形成したタイヤのトレッド表面が路面に対して滑りを発生する際に生じる騒音をシュミレーションにより評価するタイヤ騒音の評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤ騒音には、主として、トレッド面に形成されたトレッドパターンの溝部と陸部の境界に起因して発生する騒音、所謂パターンノイズと、トレッド表面が路面に対して滑りを発生する際に生じる８００Hz〜１．６kHzの周波数帯域が支配的となるタイヤ／路面騒音とがある。
【０００３】
従来、前者のパターンノイズをシュミレーションにより評価する方法としては、例えば、特公平６ー２７６８０号公報に記載される方法等の提案がある。しかし、後者の８００Hz〜１．６kHzの周波数帯域が支配的となるタイヤ路面騒音をシュミレーションにより評価する方法に関しては、何ら提案がなく、実際のタイヤを用いて評価するしかなかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、８００Hz〜１．６kHzの周波数帯域が支配的となるタイヤ路面騒音をシュミレーションにより評価することが可能なタイヤ騒音の評価方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、パターン要素を形成したトレッド表面の路面に対する滑りにより発生するタイヤ騒音をシュミレーションにより評価する方法であって、タイヤが路面に接地した際の接地後端付近となるトレッド部に作用する曲げ変形により、接地したパターン要素表面に働くタイヤ回転方向側への張力Ｇと、路面と前記パターン要素表面との間に作用する最大静止摩擦力Ｆとが略釣り合った際の、前記パターン要素の接地した部分の面積を求め、トレッド面の全パターン要素について、前記と同様にしてその接地した部分の面積を求めた後、それらを合計した面積とタイヤ回転速度とから単位時間当たりのパターン要素の接地した部分の面積の平均値を求め、その平均値からタイヤ騒音の良否を評価することを特徴とする。
【０００６】
このように本発明では、接地したトレッド表面が路面を滑る時に起こる騒音が、その滑りを開始する際の路面と接触しているトレッド表面の面積に対して相関することに注目し、その滑りに大きく影響するタイヤの接地後端付近におけるパターン要素の表面に働くタイヤ回転方向側への張力Ｇと、そのパターン要素における路面とそのパターン要素間の最大静止摩擦力Ｆとが略釣り合った際の面積を全パターン要素について求め、その合計した面積とタイヤ回転速度とから算出した単位時間当たりの接地した部分の面積の平均値を用いて騒音の良否を評価するので、パターン要素を形成したトレッド表面と路面との間に生じる滑りにより発生する８００Hz〜１．６kHzの周波数帯域が支配的となるタイヤ路面騒音をシュミレーションにより評価することが可能になる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は本発明のタイヤ騒音の評価方法に用いられるタイヤのトレッドパターンの一例を示す。トレッド面１には、タイヤ周方向Ｃに沿って延びる複数の主溝２が設けられると共に、タイヤ幅方向に延びる複数の横溝３がタイヤ周方向Ｃに沿って所定のピッチで配置され、それら主溝２と横溝３とにより多数のブロックからなるパターン要素４が区画形成されている。ＣＬはタイヤセンターラインである。
【０００８】
本発明は、上記のようなタイヤにおいて、そのパターン要素４が形成されたタイヤのトレッド表面１が路面に対して滑りを発生する際に生じる、８００Hz〜１．６kHzの周波数帯域が支配的となるタイヤ路面騒音を、シュミレーションにより以下のようにして評価することができる。
トレッド表面が路面に対して滑る際に発生する騒音は、次のようにして発生するものであることを、本発明者は実験により知得した。即ち、図２（ａ）に示すように、路面Ｒにおいたゴムブロック５を矢印Ｙの方向に引っ張ることを考える。この時、路面とゴムブロック表面の境界部を拡大してみると、図２（ｂ）のように路面のミクロな凹凸がゴムブロック表面のゴムに食い込むような状態となる。もちろん、ゴムブロック表面に加わる路面への垂直抗力が大きくなるほどこの食い込みの度合いは大きくなる。このような状況で、Ｙの方向へ力を加えると、図２（ｂ）に示すように引っ掛る力を増すか、もしくは路面への垂直抗力が小さくなるとゴムブロック表面はこの突起を乗り越えることになる。即ち、ゴムブロック表面が路面に対して滑っているという状態となる。一方、この突起により一部は圧縮され一部は引っ張られていたゴムブロック表面は、ゴム特有の性質により元の状態（即ち、何ら負荷もかからず、接触もしていない状態）へ戻ろうとする。また、ゴムは、非常に長い分子構造を持つため、元の状態に戻ろうとする際に示す分子の挙動は伏在なものとなり、一部エネルギーのロスが発生する。この元の状態に戻ろうとする際、当然ゴムブロック表面周縁の空気にも変位を与え、この空気の変位が音として発生する。
【０００９】
このように考えれば、音の大きさは突起の数とその大きさに依存するが、このミクロな凹凸は、マクロに考えれば、略一定の割合で分散しており、支配的な要因は突起の数ということになる。そして、突起の数はゴムと路面との接触面の面積と相関し、路面とゴムブロック表面とが滑っている（相対的に速度差が生じている）状況下での路面とゴムブロック表面との接触部面積が音の大小に大きく寄与していることになる。
【００１０】
タイヤでは、図３（ａ），（ｂ）に示すように、タイヤＴが路面Ｒに接地した際の接地後端Ｔ２付近となるトレッド部のパターン要素４（上記ゴムブロックに相当）は曲げ変形を受ける。そのため、図のように張力Ｇがタイヤ回転方向Ｎ側に働く。本発明では、先ず、この接地したパターン要素４表面に働く張力Ｇを求める。この張力Ｇは、有限要素法等による計算により求めてもよく、また、実験的に求めることもできる。
【００１１】
次に、路面とパターン要素４表面（一般に、トレッド面は同一のゴムで構成されているので、トレッド面１表面でもよい）との間に作用する最大静止摩擦力Ｆ＝μＡＰ（但し、μは摩擦係数、Ａは接地面積、Ｐは単位面積当たりの垂直接地圧）とが略釣り合った状態、即ち、Ｇ≒μＡＰにおけるパターン要素４の接地した部分の面積Ａを前記の式から求める。
【００１２】
図４に、滑りを発生する際の、パターン要素４の接地した部分の面における、タイヤ接地後端Ｔ２にある位置ｍ１からタイヤ周方向にその接地した部分側のパターン要素４の一端ｍ２までの垂直接地圧分布の一例を示す。接地後端Ｔ２側では、単位面積当たりの垂直接地圧Ｐは低くなっており、これらの垂直接地圧Ｐ（接地圧の分布曲線）は、接地面における３次元も含めて、シュミレーションや実験によりそのデータを予め求めることができる。摩擦係数μは、通常０．７〜１．２の範囲である。
【００１３】
張力Ｇがパターン要素４表面に作用する最大静止摩擦力Ｆよりも大きくなると、パターン要素４は滑り、騒音を発生するため、その滑り出す瞬間の接地面積Ａが上記により求められる。
続いて、トレッド面１の全パターン要素４について、前記と同様にしてその接地した部分の面積Ａを求めた後、それらを合計した面積ΣＡを積算する。そして、このタイヤが装着された際の条件として与えられるタイヤ回転速度から、単位時間当たりのパターン要素４の接地した部分の全面積の平均値からタイヤ路面騒音の良否を評価するのである。算出値Ｘが小さい程、滑る面積が小さくなるため、滑り量が少なく、タイヤ／路面騒音が小さくなって良好である。逆に、算出値Ｘが大きい程、滑る量が多くなるため、タイヤ／路面騒音が大きくなって悪化する。
【００１４】
このように本発明では、路面Ｒとトレッド表面１との滑りによって発生する騒音が、トレッド面のパターン要素が路面に対し滑り始める際に路面と接触しているトレッド表面１の面積に相関する点に着目し、その滑りに大きく影響するタイヤの接地後端付近におけるパターン要素４の表面に働くタイヤ回転方向側への張力Ｇと、そのパターン要素４における路面との最大静止摩擦力Ｆとが略釣り合った際の面積を全パターン要素について求め、それをタイヤ回転速度から単位時間当たりの平均値を求め騒音の良否を評価するため、パターン要素４を形成したトレッド表面１が路面Ｒに対して滑りを発生する際に生じる、８００Hz〜１．６kHzの周波数帯域が支配的となるタイヤ路面騒音をシュミレーションにより容易に評価することができる。
【００１５】
なお、上記実施形態では、評価するタイヤＴのトレッドパターンに、ブロックからなるパターン要素を用いた例を示したが、これに限定されるものではないことは言うまでもない。
【００１６】
【実施例】
タイヤサイズを２０５／６５Ｒ１５、トレットパターンを図１で共通にし、横溝に面するブロックの傾斜角度をタイヤ幅方向に対して、０°、１５°、３０°及び４５°の４種類の試験タイヤにおいて、本発明の評価方法によりタイヤ路面騒音を評価すると共に、実際に製作した各試験タイヤを以下に示す測定条件により、騒音性能の評価試験を行ったところ、表１に示す結果を得た。
騒音性能
各試験タイヤをリムサイズ１５×６1/2 ＪＪのリムに装着し、空気圧を２００kPa にして、２．０リットルの国産ＦＲの車両に取付け、ＩＳＯ３６２に定める通過騒音試験法により騒音を評価した。
【００１７】
なお、本発明の評価方法及び上記測定の結果は、共に、傾斜角度を０°にした試験タイヤを１００とする指数値で評価している。この値が大きい程、タイヤ路面騒音が小さい。
【００１８】
【表１】
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表１から明らかなように、本願発明のタイヤ騒音評価方法と実際に測定したタイヤ路面騒音とは略一致した相関関係を示していることが判る。
【００１９】
【発明の効果】
上述のように本発明は、パターン要素を形成したトレッド表面の路面に対する滑りにより発生するタイヤ騒音をシュミレーションにより評価する方法であって、タイヤが路面に接地した際の接地後端付近となるトレッド部に作用する曲げ変形により、接地したパターン要素表面に働くタイヤ回転方向側への張力Ｇと、路面と前記パターン要素表面との間に作用する最大静止摩擦力Ｆとが略釣り合った際の、前記パターン要素の接地した部分の面積を求め、トレッド面の全パターン要素について、前記と同様にしてその接地した部分の面積を求めた後、それらを合計した面積とタイヤ回転速度から単位時間当たりのパターン要素の接地した部分の面積の平均値を求め、その平均値からタイヤ騒音の良否を評価するので、８００Hz〜１．６kHzの周波数帯域が支配的となるタイヤ路面騒音をシュミレーションにより容易に評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のタイヤ騒音の評価方法に用いられるタイヤのトレッド面の一例を示す要部正面図である。
【図２】ゴムブロックを用いた場合の滑りと騒音との関係を説明する説明図で、（ａ）はゴムブロックを路面に載置した状態を示す正面図、（ｂ）は（ａ）のＸの部分の拡大図である。
【図３】本発明のタイヤ騒音の評価方法を示す説明図で、（ａ）はタイヤが路面に接地した状態を示す正面図、（ｂ）は（ａ）のタイヤの接地後端付近の拡大図である。
【図４】タイヤ接地後端からパターン要素の接地端までのタイヤ周方向における垂直接地圧分布の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
１  トレッド面                    ２  主溝
３  横溝                          ４  パターン要素
Ｃ  タイヤ周方向                  Ｒ  路面
Ｔ  タイヤ                        Ｔ１  接地面
Ｔ１  接地後端
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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