(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレッドの表面にタイヤ周方向に連続する複数の縦溝と、縦溝に隣接する複数のリブ列を有する空気入りラジアルタイヤにおいて、縦溝の壁面に、タイヤ幅方向への凹凸がタイヤ周方向に交互に並ぶジグザグの繰り返し模様を多数配列し、そのジグザグのピッチ数を少なくとも２００以上とし、
ジグザグのピッチ数を各縦溝間で互いに異ならしめ、 最小ピッチ数の縦溝と他の縦溝とのピッチ数比を１．２〜１．７倍としたことを特徴とする低騒音空気入りラジアルタイヤ。
【請求項２】
縦溝の壁面に、タイヤ幅方向への凹凸が三角形の山と谷とが交互に並ぶジグザグの繰り返し模様を多数配列したことを特徴とする請求項１記載の低騒音空気入りラジアルタイヤ。
【請求項３】
ピッチ数が大きいジグザグの繰り返し模様ほどタイヤ幅方向へのジグザグの山、谷間の高さを小さくしたことを特徴とする請求項１又は２記載の低騒音空気入りラジアルタイヤ。
【請求項４】
ピッチ数の大きい縦溝を、ショルダー側に配置したことを特徴とする請求項１、２又は３記載の低騒音空気入りラジアルタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は空気入りラジアルタイヤにおいて、特に重荷重用ラジアルタイヤに好適なタイヤ騒音の低減化に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来からリブパターンのタイヤ騒音低減化方法として、周方向に配列した繰り返し模様を複数種のピッチ長を用いてバリアブルに変化させ、その繰り返し模様が接地する時に発生する加振力の周波数を多くの値に分散させるバリアブルピッチとしたタイヤが提供されている（特公昭５８−２８４４号）。また、別の手段としてリブ毎にピッチ数を変化させたタイヤがある（特開昭６１−１７５１０４号）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前者のバリアブルピッチを用いたタイヤでは、ピッチ長の変化が基準ピッチ長の±１０〜２０％にとどまる現状では十分な低騒音化の効果は得られない。十分な効果を得るためにピッチ長の比率を大きくとると、ピッチ間の剛性の変化が大きく、偏摩耗を誘発し易くなるという欠点がある。
【０００４】
後者のリブ毎にピッチ数を変化させたタイヤでは、ピッチ数の比率が１〜２倍程度にとられ、ピッチ数は５０〜１２０程度となっているが、ピッチ数がこの範囲ではピッチ数比率は３倍程度とし、且つ２倍の位置からかなり外すことが必要で、さもなくば周波数の分散が悪く低騒音化の効果が少ない。
【０００５】
この発明の目的は、実際の走行時間が長い定常走行において、タイヤ騒音を有効に低減することができる空気入りタイヤを提供する点にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
通常、車両は４０〜１００ｋｍ/ｈの常用速度で走行する時間が長いため、タイヤの車両騒音は、この定常走行におけるタイヤ騒音が最も問題となる。
【０００７】
タイヤ騒音は、リブタイヤではタイヤ振動音がその主たるものであり、トレッドパターンのジグザグのピッチ数とタイヤ回転数で決まる加振周波数は、上記定常走行中でタイヤの接地領域近傍がもつ固有振動数と共振しレベルアップしている。この事はトレッドパターンのピッチ数を２００以上、好ましくは３００以上とすることによって共振時の速度を低速走行域である２０〜３０Ｋｍ/ｈとし、定常走行速度では共振点を越えた加振振幅に対するタイヤ振動振幅の小さくなるところで使用することで騒音低減が図れる。これはタイヤ騒音が振動音であるとしたときの防振の考え方であり、振動エネルギーと音のエネルギーが比例することから大変効果的である。
【０００８】
一般に、振動体は特定値の固有振動数Ｗｏ（トラック又はバス用等重荷重用ラジアルタイヤでは５００〜７００Ｈｚが多い）をもっており、ピッチ数とタイヤの回転数によって変化する加振振動数Ｗがこれに一致する時、その振幅は極めて大きく増幅されるが、騒音としても定常走行速度の領域内でピーク値が表れることから明らかである。騒音の低減にはこのピーク値を絶対レベルの低い低速走行域で通過させ、定常走行では共振点から外れたＷ／Ｗｏが２1/2 より大きくすることで加振振幅より小振幅として振動エネルギーを、すなわち音のエネルギーの小さい状態で用いることが重要である。この事は、よく知られている様に、図５に示す如く、Ｗ／Ｗｏが０〜２1/2 の範囲では加振源の振動振幅よりも振動部分（音源）の振幅が大きく、Ｗ／Ｗｏが２1/2 を越えると、逆に小さくなるという事実によるものである。前述のピーク値もＷ／Ｗｏが１となるとき、すなわち共振時に生じるもので、ピーク値まではタイヤ回転数即ち車両の速度とともに、騒音レベルの上る勾配は、ピークを越えるとその上る勾配は小さくなる。従って、常用速度でのレベルを低くするためには、その範囲でＷ／Ｗｏ＞２1/2 とすることが必要で、それによって音源の振幅を押さえることができる。なお図５は、振動数比Ｗ／Ｗｏに対する振幅比Ｋ（Ｋ＝振動振幅／加振振幅）の関係を一例として示す図であるが、同グラフは振動系のもつ減衰係数によって形は変わるが、Ｗ／Ｗｏ＝０でＫ＝１、Ｗ／Ｗｏ＝１でＫがピーク値（大きく変わる地点）、Ｗ／Ｗｏ＝２1/2 でＫ＝１となることは変化しない。
【０００９】
上述のことから、加振周波数をアップする手段としては、ピッチ数を２００以上、好ましくは３００以上とすることが必要となる。
【００１０】
すなわちこの発明は、トレッドの表面に周方向に連続する複数の縦溝と、縦溝に隣接する複数のリブ列を有する空気入りラジアルタイヤにおいて、縦溝の壁面に、タイヤ幅方向への凹凸がタイヤ周方向に交互に並ぶジグザグの繰り返し模様を多数配列し、そのジグザグのピッチ数を少なくとも２００以上としたことを特徴とする低騒音空気入りラジアルタイヤである。
【００１１】
一方、加振源が複数の縦溝を持つパターンのごとく複数の場合、ジグザグのピッチ数とタイヤ回転数で決まる周波数は各縦溝ごとにそれぞれ決まるため、各縦溝の１次の周波数と２次以上の高調波がそれぞれにおいて重なりあえばその音圧は高いレベルを維持し騒音となって現れる。従って低騒音化するためには、この１次の周波数と２次以上の高調波、特に２次高調波の周波数が重なりあわない手段を講じることが重要となる。そこでこの発明は、各縦溝のジグザグのピッチ数を変化させ、ジグザグのピッチ数を各縦溝間で互いに異ならしめる構成を採用している。
【００１２】
特にジグザグのピッチ数を少なくとも２００以上とした本発明のタイヤでは、各ピッチ数とも２の倍数とならない様に最小ピッチ数の１．２〜１．７倍とすることで、１次のみならず２次も重なることがなく周波数は分散し低い音圧レベルを維持する。これはタイヤ接地領域の固有振動数は単純な１つの周波数でなく、幾分、幅を有しているためで、従って周波数の分散の場合にも基本周波数に対する比率が１．２未満では分散の効果がなく、１．７を越える時、基本周波数の２次高調波と一致するためやはり効果がない。２．２以上３付近では周波数分散によるレベル低減は非常に効果的であるが、本発明はピッチ数が２００以上の範囲を目標としているので、ピッチ数が多くなりすぎ、ジグザグ状パターンではその振幅が小さくなり、湿潤路での制動性能に問題があり、ブロックパターン等横溝を有するパターンでは横溝の幅が狭くなり、やはり排水性不良の問題から湿潤路での制動性が低下するとともに、ブロックの周方向幅も狭くなり、横剛性の低下から車両の操縦安定性が悪く実用的でない。
【００１３】
各縦溝のピッチ数は多いもの程、そのジグザグの振幅も小さくなるから、ピッチ数の大きい縦溝は、特に偏摩耗（リバーウェア）の生じ易いショルダー寄りに設定する方が良好である。
【００１４】
なお、縦溝の壁面に形成するジグザグは、タイヤ幅方向への凹凸であれば特に限定されない。例えば三角形の山と谷とが交互に並ぶジグザグの繰り返し模様であっても、また鋸歯状や四角形状のジグザグの繰り返し模様であっても差支えない。
【００１５】
【作用】
この発明は、トレッドの表面に周方向に連続する複数の縦溝と、縦溝に隣接する複数のリブ列を有する空気入りラジアルタイヤにおいて、縦溝の壁面に、タイヤ幅方向への凹凸がタイヤ周方向に交互に並ぶジグザグの繰り返し模様を多数配列し、そのジグザグのピッチ数を少なくとも２００以上とした低騒音空気入りラジアルタイヤであるので、タイヤの加振振動数Ｗが固有振動数Ｗｏに一致する共振点（ピーク値）は絶対レベルの低い低速走行域で通過し、定常走行では当該共振点（ピーク値）からはずれたＷ／Ｗｏを２1/2 より大きくすることができるため、加振振幅より小振幅として振動エネルギーの小さい状態で走行することができるものである。従って、実際の走行時間が長い４０〜１００ｋｍ/ｈの定常走行において、タイヤ騒音を低減することができる。
【００１６】
また、これに加えて、ジグザグのピッチ数を各縦溝間で互いに異ならしめた場合、ジグザグのピッチ数とタイヤ回転数で決まる周波数において、各縦溝の１次の周波数と２次以上の高調波を各々重なりあわない様にすることができるので、各縦溝の１次の周波数と２次以上の高調波が重なりあう高い音圧レベルを回避することができるため、この点においてもタイヤ騒音を低減することができる。
【００１７】
特に、各ピッチ数とも２の倍数とならない様に最小ピッチ数の１．２〜１．７とした場合は、１次のみならず２次も重なることがなく周波数は分散し、低いレベルを維持する。
【００１８】
また、ジグザグのピッチ数の大きい縦溝をショルダー側に配置した場合は、ジグザグの振幅も小さくなるから、偏摩耗（リバーウェア）の発生をも防止することができる。
【００１９】
【実施例】
図１はこの発明の低騒音空気入りラジアルタイヤの一実施例に係るトレッドパターンの概略図である。
【００２０】
１はトレッド、２はトレッド１の表面にタイヤ周方向に連続する複数の縦溝、３は縦溝２に隣接する複数のリブ、４はショルダー端、５はショルダー端４側においてタイヤ周方向に延びる細溝である。ＣＬはタイヤ中央線である。
【００２１】
この実施例タイヤは、４本の縦溝２からなり、ショルダーリブ３ａとメディエイトリブ３ｂとの間に挟まれた第１縦溝２ａ、メディエイトリブ３ｂとセンターリブ３ｃとの間に挟まれた第２縦溝２ｂ、センターリブ３ｃとメディエイトリブ３ｄとの間に挟まれた第３縦溝２ｃ、及びメディエイトリブ３ｄとショルダーリブ３ｅとの間に挟まれた第４縦溝２ｄから構成されている。
【００２２】
各第１縦溝２ａ、第２縦溝２ｂ、第３縦溝２ｃ、第４縦溝２ｄの壁面には、タイヤ幅方向への凹凸がタイヤ周方向に交互に並ぶジグザグの繰り返し模様が多数配列されており、この実施例では、三角形の山６と谷７とが交互に並ぶジグザグの繰り返し模様で配列されている。図示の通り、ジグザグの山６と山６間、或いは谷７と谷７間をそれぞれ１ピッチとすると、この実施例は、縦溝２のピッチ数を異ならしめており、ピッチ数の大きい縦溝をショルダー側の縦溝１ａ、１ｄに配置する構成としている。
【００２３】
図２〜図４は、供試タイヤの騒音試験結果である。騒音試験方法はＪＡＳＯ Ｃ６０６ タイヤ車体台上騒音試験方法による。タイヤサイズは１０．００Ｒ２０（リムサイズ２０×７．００）、空気圧は７２５ｋＰａを充填し、荷重は２７００ｋｇを与えた。トレッドパターン（リブ）の条件は、表１に示す。表１は供試タイヤ１〜９のピッチ数、及びタイヤ幅方向におけるジグザグの山谷間の高さ(ｍｍ)を示している。
【００２４】
なお、前記図１に示した実施例は、供試タイヤ６を示している。
【００２５】
【表１】
0003561286.tif 000002
【００２６】
図２、図３及び図４から理解できる様に、供試タイヤ１はピッチ数が８０ピッチと少ないため、タイヤ固有振動数との共振速度（ピーク値）が８０〜９０Ｋｍ付近にあり、定常速度域での騒音レベルを大きくしている。ピッチ数が１２０とした供試タイヤ２は、全体的に騒音レベルは下がっているが、タイヤ固有振動数との共振速度（ピーク値）は５０〜６０Ｋｍ付近にあり、定常速度域での騒音レベルの低減は充分でない。
【００２７】
これに対して、ピッチ数を２００とした多ピッチの供試タイヤ４は、共振速度３５Ｋｍ/ｈ付近でタイヤ固有振動数との共振速度（ピーク値）があり、これは定常速度域から外れた共振倍率の低い領域にあり、全体として騒音レベルのレベルダウンが図られている。
【００２８】
ただし、供試タイヤ４は各溝すべて同じピッチ数であるため、騒音の第一要因の１次周波数の分散がない。供試タイヤ５〜７は、ジグザグのピッチ数を２００以上とするとともに、ジグザグのピッチ数を各縦溝間で互いに異ならしめているため、騒音の第一要因の１次周波数の分散がはかられ、騒音レベルのレベルダウンが達成されている。
【００２９】
特に、供試タイヤ５、供試タイヤ３と比べて、供試タイヤ６は定常走行速度領域における騒音レベルの降下が著しい。供試タイヤ５は多ピッチ化で全体として１次レベルが下がっているが、最小ピッチ数に対する多ピッチ溝のピッチ数が２倍のものが含まれているため、その１次レベルが高速度域で少ピッチの２次レベルとの重なりがあり、騒音レベルを大きくしている。
【００３０】
図２、図３及び図４には、ピッチ数の多さとジグザグ等のタイヤ幅方向への出入りすなわちジグザグの山谷間の高さ(ｍｍ)との関係をも示している（表１にジグザグの山谷間の高さ(ｍｍ)を示す）。図３及び図４より、ジグザグのピッチを供試タイヤ６より増加させても、供試タイヤ７の如く幅方向の出入り、すなわちジグザグの山谷間の高さ(ｍｍ)をそのままにしたものは、騒音レベルは同等か、かえって大きくなっている。これはピッチ数増加による振動倍率の低い所で作用するようになったのであるが、幅方向の出入りがそのままのため、ピッチ毎に路面を打ちつける衝撃エネルギーがピッチ数の倍率を同じになって差し引きはかえって振動エネルギーが大きくなるからと考えられる。従って、ジグザグの山谷間の高さ(ｍｍ)を変化させることも騒音レベルの低下を達成する上で重要であることが認められる。
【００３１】
また、図３及び図４より、供試タイヤ６、７は最小ピッチ数の縦溝と他の縦溝とのピッチ数比が１．２〜１．７倍の範囲にあるため、同範囲外にある供試タイヤ８及び９より騒音レベルの低減効果が顕著である。これは、タイヤ接地領域の固有振動数は単純な１つの周波数でなく、幾分、幅を有しているため、周波数の分散の場合にも、基本周波数に対する比率が１．２未満では分散の効果がなく、１．７を越える時、基本周波数の２次高調波と一致するためやはり効果がないと考えられる。以上のことから、供試タイヤ６、７が、著しい騒音レベルの低減効果を発揮する。
【００３２】
この発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば、この実施例では、いずれも４本の縦溝でトレッドを構成しているが、他の本数であっても差支えない。なお、この発明タイヤは、リブ列を有するトレッドパターンを有するタイヤに限定しているが、これはブロックパターンを有するタイヤの場合、タイヤ幅方向に横溝が設定されるため、騒音の発生条件が自ずと相違してくるためである。ただし、ブロックを構築しない程度のサイプやスリット等はリブに形成しても差支えない。具体的には幅２ｍｍ又は深さ２ｍｍ未満の溝については、これをリブ列に形成しても、本発明のタイヤでは充分騒音低減効果が認められる。
【００３３】
【発明の効果】
この発明は、トレッドの表面に周方向に連続する複数の縦溝と、縦溝に隣接する複数のリブ列を有する空気入りラジアルタイヤにおいて、縦溝の壁面に、タイヤ幅方向への凹凸がタイヤ周方向に交互に並ぶジグザグの繰り返し模様を多数配列し、そのジグザグのピッチ数を少なくとも２００以上とした低騒音空気入りラジアルタイヤであるので、タイヤの加振振動数Ｗが固有振動数Ｗｏに一致する共振点（ピーク値）を絶対レベルの低い低速走行域で通過させ、定常走行では当該共振点（ピーク値）を外すことができることから、振動エネルギーの小さい状態で走行することができる。従って実際の走行時間が長い４０〜１００ｋｍ/ｈの定常走行において、タイヤ騒音を低減することができる。
【００３４】
特に、ジグザグのピッチ数を各縦溝間で互いに異ならしめた場合、ジグザグのピッチ数とタイヤ回転数で決まる周波数において、各縦溝の１次の周波数と２次以上の高調波の周波数を各々重なりあわない様にすることができるので、各縦溝の１次の周波数と２次以上の高調波の周波数が重なりあう高い音圧レベルを回避することができるため、この点においてもタイヤ騒音を低減することができる。
【００３５】
また、各ピッチ数とも２の倍数とならない様に最小ピッチ数の１．２〜１．７とした場合は、１次のみならず２次も重なることがなく周波数は分散し、低いレベルを維持する。
【００３６】
また、ジグザグのピッチ数の大きい縦溝をショルダー側に配置した場合は、ジグザグの振幅も小さくなるから、偏摩耗（リバーウェア）の発生をも防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の低騒音空気入りラジアルタイヤの一実施例に係るトレッドパターンの概略図である。
【図２】供試タイヤ１〜３の騒音レベルと走行速度との関係を示す図である。
【図３】供試タイヤ４〜６の騒音レベルと走行速度との関係を示す図である。
【図４】供試タイヤ７〜９タイヤの騒音レベルと走行速度との関係を示す図である。
【図５】振動数比Ｗ／Ｗｏに対する振幅比Ｋ（Ｋ＝振動振幅／加振振幅）の関係を示す図である。
【符号の説明】
１ トレッド
２ 縦溝
３ リブ
４ ショルダー端
５ 細溝
６ 山
７ 谷
２ａ 第１縦溝
２ｂ 第２縦溝
２ｃ 第３縦溝
２ｄ 第４縦溝
３ａ ショルダーリブ
３ｂ メディエイトリブ
３ｃ センターリブ
３ｄ メディエイトリブ
３ｅ ショルダーリブ
【図１】
0003561286.tif 000003
【図２】
0003561286.tif 000004
【図３】
0003561286.tif 000005
【図４】
0003561286.tif 000006
【図５】
0003561286.tif 000007