(57)【要約】【課題】騒音低減のためのタイヤ設計基準を明確化し、該設計基準により騒音が低減された空気入りタイヤを提供する。【解決手段】タイヤトレッド１に刻まれたタイヤ周方向に連なる主溝２と、主溝１同士又は主溝１とタイヤ接地端３とを連通する横溝４とを備え、主溝１及び横溝４により形成された陸部５がタイヤ周方向に配列された空気入りタイヤにおいて、タイヤ両接地端３と、タイヤ周方向Ｒに０．５〜２．０ｍｍの範囲にある微小間隔Δ（デルタ）を隔てて連続してタイヤ回転軸方向Ａと平行にトレッドの両接地端３を結ぶ直線Ｌとに囲まれる矩形領域７ごとに、タイヤトレッドの接地幅Ｗと微小間隔Δとの積に対する陸部５の占める割合を百分率で算定し、タイヤ全周における陸部５の占める割合の最大値と最小値との差をα［％］、横溝４の幅をｂ［ｍｍ］としたとき、α×ｂが８０以下であることを特徴とする空気入りタイヤとする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤトレッドに刻まれたタイヤ周方向に連なる主溝と、前記主溝同士又は前記主溝とタイヤ接地端とを連通する横溝とを備え、前記主溝及び前記横溝により形成された陸部がタイヤ周方向に配列された空気入りタイヤにおいて、
タイヤ両接地端と、タイヤ周方向に０．５〜２．０ｍｍの範囲にある微小間隔を隔てて連続してタイヤ回転軸と平行にトレッドの両接地端を結ぶ直線とで囲まれる矩形領域ごとに、タイヤトレッドの接地幅と前記微小間隔との積に対する陸部の占める割合を百分率で算定し、
タイヤ全周における前記割合の最大値と最小値との差をα［％］、横溝幅をｂ［ｍｍ］としたとき、
α×ｂが８０以下であることを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記陸部の周方向の配列が、異なる周方向ピッチ長を有する陸部の配列である請求項１に記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
前記陸部の周方向の配列が、同じ周方向ピッチ長を有する陸部の配列である請求項１に記載の空気入りタイヤ。
【請求項４】
横溝幅ｂが周方向ピッチ長の１５％以下である請求項１乃至３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤ周方向にブロック列を備えた空気入りタイヤの騒音低減技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、空気入りタイヤにおいては、騒音低減が課題であった。特に、タイヤ周方向にブロック列を備えた空気入りタイヤにおいては、ピッチ数と走行速度により決定されるピッチ周波数を成分とするタイヤの振動音が問題となる。ブロック列において周方向ピッチ長を変化させるバリアブルピッチ配列法と呼ばれる方法により、ピッチ周波数を分散させ、騒音の低減を図ってきた。
【０００３】
しかし、騒音を効果的に低減するためには、ピッチ長の差を大幅に変化させる必要がある。その反面、ピッチ長の短いブロックは剛性が低下し、接地時の変形はより大きくなる。その結果、ブロックの長短により摩耗量が異なる偏摩耗の発生が容易となる。そのため、騒音の低減と偏摩耗の抑制とを両立させることが困難であった。
【０００４】
かかる問題の解決手段として、発明者は、特開２００１−１３８７１３においては、ブロックの路面に対する打撃のタイミングずらして、打撃による衝撃力を分散させて、タイヤ振動の音圧を低減するためのタイヤ設計基準を提案した。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ブロックを形成する横溝は、路面に対する打撃に伴うトレッドの打撃部分の振動と、その振動がタイヤサイドウォール部に伝達され、サイドウォール部が振動して空気の振動に変換されるタイヤ振動音（以下、打撃振動音と記す）に大きく関係する。すなわち、横溝で外周面を不連続化されたトレッドが路面に衝突する時、その速度は、タイヤの回転角速度が同じであるから、その速度は角速度と回転中心からの距離の関係から、不連続部の長さを、即ち横溝幅に比例する事になる。また衝撃力は、速度の２乗に比例するので、横溝幅が大きいほど、打撃振動音も大きくなる。
【０００６】
一方、同設計基準においては、ブロックにより打撃に伴うタイヤ振動音の大きさに関係する横溝幅が考慮されていなかった。そのため、ブロックの路面打撃のタイミング（位相）をずらして、音圧を分散させても、駆動性能、排水性や耐摩耗性などのタイヤに要求される他の性能を満足するため、横溝幅を広くせざるを得ない場合、結果的に騒音レベルが増加することがあった。したがって、ブロックを形成する横溝幅をも考慮した新たな設計基準が必要となってきたのである。
【０００７】
本発明の目的は、騒音低減のためのタイヤ設計基準を明確化し、該設計基準により騒音が低減された空気入りタイヤを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、鋭意検討した結果、本発明は、タイヤトレッドに刻まれたタイヤ周方向に連なる主溝と、前記主溝同士又は前記主溝とタイヤ接地端とを連通する横溝とを備え、前記主溝及び前記横溝により形成された陸部がタイヤ周方向に配列された空気入りタイヤにおいて、
タイヤ両接地端と、タイヤ周方向に０．５〜２．０ｍｍの範囲にある微小間隔を隔てて連続してタイヤ回転軸と平行にトレッドの両接地端を結ぶ直線とで囲まれる矩形領域ごとに、タイヤトレッドの接地幅と前記微小間隔との積に対する陸部の占める割合を百分率で算定し、
タイヤ全周における前記割合の最大値と最小値との差をα［％］、横溝幅をｂ［ｍｍ］としたとき、
α×ｂが８０以下であることを特徴とする空気入りタイヤを採用した。
【０００９】
陸部（ブロック）がタイヤ周方向に配列されたタイヤ、すなわち、ブロック列を備えたタイヤにおいては、タイヤの回転に応じて、ブロックが路面を打撃する度に打撃振動音が発生する。各ブロック列のブロックが同時期に路面を打撃すると、大きな打撃振動音が発生する。そのため、ブロックの配置を変化させ、打撃のタイミング（位相）をずらすことにより、打撃振動音の音圧を分散させ、騒音の音圧のピークを低減する手法を採る。
【００１０】
打撃のタイミングがすれているか否かは、他のブロック列のブロックの配置との関係により判断される。タイヤの回転による打撃振動音であるから、タイヤ幅方向の陸部の割合の大小に応じて、打撃振動音の音圧強弱が生じると考えられる。したがって、タイヤ全周にわたって、陸部の割合を求め、陸部の割合の差が小さいときは、打撃振動音の音圧が分散されていると見ることができる。
【００１１】
ここで、陸部とは、トレッド面から主溝や横溝を含むボイド部を除いた部分であり、ボイド部は、サイプ、スリット、切り込み、ディンプルなども含まれる。
【００１２】
具体的に、陸部の割合は、タイヤ回転軸と平行にトレッドの両接地端を結ぶ直線上で見ることができるが、サイプや切り込みなどの局所的な変動をきたすことがある。そこで、０．５〜２．０ｍｍの範囲にある微小区間を隔てたタイヤ回転軸と平行にトレッドの両接地端を結ぶ２本の直線と、接地端とで囲まれる矩形領域の面積に対する陸部の割合を百分率で算定する。そして、タイヤ全周に渡って、陸部の割合を求め、前記割合の最大値と最小値との差をα［％］として求める。
【００１３】
ここで、求められたαは、打撃振動音の音圧の強弱の差を表す指標となるので、αを小さくすることにより、ブロックの打撃振動音の音圧が分散されるので、騒音を低減することができる。
【００１４】
一方、ブロックの打撃振動音は、横溝で外周面を不連続化されたトレッドが路面に衝突する時、その速度は、タイヤの回転角速度が同じであるから、その速度は角速度と回転中心からの距離の関係から、不連続部の長さを、即ち横溝幅に比例する事になる。また衝撃力は、速度の２乗に比例するので、横溝幅ｂ［ｍｍ］が大きいほど、打撃振動音も大きくなる。さらに横溝幅が太くなるとブロックの剛性が下がり、負荷による変形が大きくなるから、その変形に伴うポンピング音も大きくなり、横溝幅の影響は更に大きくなる。そのため、ブロック列の配列を工夫し、αを小さくし、打撃振動音の音圧を分散できても、横溝幅ｂが広くなれば、音圧レベル全体が高くなるので、結果的に騒音低減が困難となる。
【００１５】
発明者は、騒音を低減するためには陸部の割合の差α［％］及び横溝幅ｂ［ｍｍ］を小さくすることが必要であることを知見し、さらに種々の実験を行った結果、α［％］×ｂ［ｍｍ］を８０以下にするという設計基準によれば、騒音を大幅に低減できることを見出したのである。
【００１６】
本発明においては、陸部の周方向の配列を異なる周方向ピッチ長を有する陸部の配列とすることもできる。
【００１７】
陸部の周方向の配列を異なる周方向ピッチ長を有する、いわゆるバリアブルピッチ配列においては、ブロックの配置がランダムに近い。そのため、陸部の割合の変動を見極めにくいが、本発明の設計基準によれば、変動を的確に捉えられ、当該変動を小さくできる。その結果、打撃振動音の音圧を分散させ、騒音を低減できる。
【００１８】
また、陸部の周方向の配列を同じ周方向ピッチ長を有する陸部の配列とすることもできる。
【００１９】
陸部の周方向の配列が同じ周方向ピッチ長を有する、いわゆる等ピッチ配列では、陸部の割合の変化は、ピッチ配列と同じ周期性を有するので、１ピッチ配列内で陸部の割合を算出し、陸部の割合の差αを求めればよいことになる。
【００２０】
また、横溝幅ｂが周方向ピッチ長の１５％以下とすることもできる。
【００２１】
前述したように、横溝幅ｂは、打撃振動音に大きく関係する。横溝幅ｂをピッチ長の１５％以下にすることにより、騒音の音圧レベルが上げることなく、騒音低減が可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る空気入りタイヤの一実施形態を、図面を用いて説明する。図１は本発明に係る空気入りタイヤの概略パターン展開図である。図において、タイヤ周方向Ｒに連なる主溝２と、主溝２同士又は主溝２と接地端３とを連通する横溝４がトレッド１に刻まれ、ブロック５を形成している。そして、ブロック５が周方向Ｒに配列されて、ブロック列６を形成している。なお、ブロック列６は、ピッチ長Ｐを有する等ピッチ配列である。
【００２３】
タイヤ回転軸方向Ａに平行で両接地端３を結ぶ直線Ｌを、微小区間Δ（デルタ）ごとに間隔をおいて、周方向Ｒに沿って引く。隣り合う直線Ｌと両接地端３に囲まれる矩形領域７（図中、斜線部）において、矩形領域７の面積（トレッド接地幅Ｗ×微小区間Δ）に対する陸部の割合を、矩形領域７ごとに百分率にて算出する。
【００２４】
このようにして求められた陸部の割合は、グラフ８に示すように周方向Ｒにみると変動している。当該変動は、ブロック打撃振動音の音圧の強弱と見ることができる。したがって、陸部の割合の最大値と最小値の差αを小さくすれば、ブロック打撃振動音の音圧を分散させてそのレベルを小さくできる。
【００２５】
しかしながら、陸部の割合の差αを小さくし、音圧を分散しても、横溝４の幅ｂが広ければ、横溝４による衝撃力による打撃振動音やポンピング音が大きくなり、結果的に、音圧レベルが上昇してしまう。本発明では、横溝４の幅ｂをも考慮し、α［％］×ｂ［ｍｍ］が８０以下とすることにより、音圧を分散し、しかも音圧レベルを抑え、騒音低減を可能としたものである。
【００２６】
なお、微小区間Δは０．５〜２．０ｍｍが好ましい。０．５ｍｍ未満であると、サイプや切り込みなどの局所的な変動が現れるおそれがあり、２．０ｍｍを越えると、陸部の割合の変化が緩やかになりすぎるからである。
【００２７】
陸部は、路面に接地する部分であり、トレッド面から主溝や横溝を含むボイド部を除いた部分であり、ボイド部は、サイプ、スリット、切り込み、ディンプルなども含まれる。
【００２８】
等ピッチ配列であれば、陸部の割合はピッチ長Ｐの周期性を有するので、αは１ピッチ内の最大値と最小値の差となる。バリアブルピッチ配列では、一般に、陸部の割合に周期性がないので、タイヤ全周に渡って陸部の割合を求めてから、最大値と最小値の差αを求めることになる。
【００２９】
横溝がタイヤ回転軸方向Ａに平行であり、幅が一定であれば、当該幅が横溝幅ｂとなる。しかし、所望のタイヤ性能を得るため、横溝がタイヤ回転軸方向Ａに平行でない場合、溝幅が一定でない場合、あるいは、ジグザグ状である場合が多い。かかる場合は、以下のようにして横溝幅ｂを規定する。
【００３０】
図２（ａ）は、横溝４がタイヤ回転軸方向Ａに対して角度をもって刻まれている場合を示す。この場合、横溝４の両開口端のタイヤ周方向Ｒの中点Ｂを結ぶ直線と、タイヤ回転軸方向Ａとのなす角をθとする。両開口端中点Ｂ間の距離をＪとする。また、横溝の面積（図中、斜線部分）をＳとする。かかる定義をした上で、横溝幅ｂは、
ｂ＝Ｓ／（Ｊ・ｃｏｓθ）
で規定される。
【００３１】
図２（ｂ）は、横溝４が、ジグザグ状に刻まれている場合を示す。この場合、横溝４の両開口端のタイヤ周方向Ｒの中点Ｂを結ぶ直線と、タイヤ回転軸方向Ａとのなす角をθとする。また、横溝の面積（図中、斜線部分）をＳとする。横溝がジグザグ状なので、両開口端中点Ｂ間の距離は求めず、開口端終点Ｂから他の開口端中点Ｂまで、横溝４のタイヤ周方向Ｒの中点の軌跡である折れ線の長さを距離Ｊとする。すなわち、折れ線の各部の長さの和を距離Ｊとする。図では、Ｊ＝Ｊ１＋Ｊ２＋Ｊ３となる。かかる定義をした上で、横溝幅ｂは、
ｂ＝Ｓ／（Ｊ・ｃｏｓθ）
で規定される。
【００３２】
なお、トレッドパターンによって、横溝幅が異なることがある場合、その中の最大値をもって横溝幅ｂとする。また、横溝幅ｂが打撃振動音の音圧レベルを決定する要因の１つである。したがって、等ピッチ配列の場合、横溝幅ｂは当該ピッチ長の１５％以下とすることが好ましく、バリアブルピッチ配列の場合、横溝幅ｂは最大ピッチ長の１５％とすることが好ましい。
【００３３】
【実施例】
実施例として、同じタイヤサイズで、陸部の割合の差α［％］及び横溝幅ｂ［ｍｍ］が異なる複数のタイヤを試作し、タイヤ騒音試験を行い、評価をした。試験方法は、ＪＡＳＯ　Ｃ６０６に規定される台上試験法（ドラム表面はセフティウォーク）により、８０ｋｍ／ｈにおけるパターン加振周波数に相当する４０４Ｈｚでの音圧レベルを測定した。
【００３４】
なお、タイヤサイズは１１Ｒ２２．５　１４４／１４１Ｌ、空気圧は８５０ｋＰａ、リムサイズは２２．５×７．５０、負荷は２７２５ｋｇとした。トレッドパターンはブロックパターンで、ピッチ数は６０の等ピッチ配列とし、溝深さは１４ｍｍとした。また、トレッドパターンは各試作タイヤごとに異なるので、図示は省略する。
【００３５】
図３は、試作したタイヤについて、横軸をα×ｂ、縦軸をα×ｂ＝８０のときの音圧レベルを基準としたレベル差をプロットしたグラフである。同図によれば、α×ｂが小さくなるほど、音圧レベルが低下する。α×ｂが８０までは、レベル低下の程度はさほど大きくないが、α×ｂが８０より小さくなると、急激に低下する。すなわち、α×ｂを８０以下とすることにより、音圧レベルを効果的に低減することが可能となる。
【００３６】
【発明の効果】
以上の通り、本発明の空気入りタイヤでは、陸部の割合の差α［％］と横溝幅ｂに着目し、α［％］×ｂ［ｍｍ］を８０以下とすることにより、騒音を大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る空気入りタイヤのパターン概略展開図である。
【図２】本発明における横溝幅の定義を説明する図である。
【図３】本発明に係る空気入りタイヤの騒音レベルを示す図である。
【符号の説明】
１　　　　　トレッド
２　　　　　主溝
３　　　　　接地端
４　　　　　横溝
５　　　　　ブロック
６　　　　　ブロック列
７　　　　　矩形領域
【図１】
2004034878.tif 000003
【図２】
2004034878.tif 000004
【図３】
2004034878.tif 000005