(57)【要約】【課題】周方向溝に起因した気柱共鳴音を、幅広い周波数帯域で低減する空気入りタイヤを提供する。【解決手段】タイヤのトレッド踏面に、トレッド周線に沿って延びる少なくとも１本の周方向溝と、該周方向溝から分かれて延びる分岐溝とを具える空気入りタイヤにおいて、前記分岐溝は、前記周方向溝側から順に、枝溝部と該枝溝部の断面積より大きい断面積を有する気室部とが並ぶ配列を複数連ねる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤのトレッド踏面に、トレッド周線に沿って延びる少なくとも１本の周方向溝と、該周方向溝から分かれて延びる分岐溝とを具える空気入りタイヤにおいて、
前記分岐溝は、前記周方向溝側から順に、枝溝部と該枝溝部の断面積より大きい断面積を有する気室部とが並ぶ配列を複数連ねてなる、
ことを特徴とする空気入りタイヤ。
【請求項２】
前記枝溝部の断面積は、前記周方向溝側に位置する枝溝部が大きい請求項１に記載の空気入りタイヤ。
【請求項３】
前記気室部の体積は、前記周方向溝側に位置する気室部が大きい請求項１または２に記載の空気入りタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤの騒音を低減した空気入りタイヤ、特にトレッド踏面に形成した周方向溝に起因した気柱共鳴音を低減した空気入りタイヤに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年の車両の静粛化に伴って、自動車騒音における、タイヤ騒音の占める割合が相対的に大きくなっているため、そのタイヤ騒音の低減が大きな課題となっている。なかでも、１０００Ｈｚ前後のタイヤ騒音は車外騒音の主な要因となっており、この騒音は、環境問題の点からも早急な対策が望まれている。
【０００３】
ところで、一般的な乗用車において、８００〜１２００Ｈｚの周波数帯域に属するタイヤ騒音は、タイヤの接地面内で、トレッドに形成した周方向溝と路面とによって区画される気柱が共鳴すること、いわゆる気柱共鳴によって発生することが一般に知られている。
すなわち、周方向溝を有するタイヤが接地した状態において、該周方向溝の溝壁と、接地面との間に接地長と同じ長さの管が形成され、タイヤの走行に伴い、気柱共鳴音と呼ばれるノイズが発生する。この気柱共鳴音の周波数ｆ０は、音速をｃとし、管の長さ、すなわち、周方向溝の長さに開口端補正量を足したものをＬとすると、
ｆ０＝ｃ／２Ｌ
で表わされる一定の周波数である。なお、開口端補正量とは、通常は実験によって求められるものであり、管が円筒形の場合、管の内側の半径に定数を乗じたものとなる。
【０００４】
この気柱共鳴音は高いピークを有し、周波数帯域も広いため、騒音の中でもタイヤ起因の直接音となる主要な要因のひとつである。また、人間の聴覚は、人間の聴覚感度特性を反映したＡ特性と呼ばれる周波数補正特性で示されるように、１０００Ｈｚ前後の周波数帯域で敏感であり、フィーリング面の静粛性を向上させる意味でもこの気柱共鳴音を低減することが望ましい。
【０００５】
このような気柱共鳴の抑制のために、特許文献１には、トレッドに、その周方向に直線状もしくはジグザグ状に連続する２本以上の周方向溝を設け、少なくとも１本の周方向溝に付き、一端がその周方向溝に開口し、他端が陸部内で終了する複数本の分岐溝を形成し、それぞれの分岐溝を、接地面内に常に１本以上が完全に含まれる配設態様とした、サイドブランチ型共鳴器を有するトレッドパターンが提案されている。
【０００６】
このように、周方向溝から枝分かれした分岐溝を設けることにより、気柱共鳴音の周波数を分散させることができる。この周波数の分散効果は、分岐溝の形状により変わる。具体的には、分岐溝の長さに開口端補正量を足したものをＬ、音速をｃとすると、減音周波数ｆは、
【数１】
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ｎ：振動次数（ｎ＝１，３，５・・・）
で表されることがわかっている。
【０００７】
また、特許文献２には、この分岐溝を断面積が小さい枝溝部と断面積が大きい気室部とからなる、いわゆるヘルムホルツ共鳴器とすることによって気柱共鳴音を低減することが、提案されている。
この場合、音速をｃ、枝溝部の長さに開口端補正量を足したものをＬ、枝溝部の断面積をＳ、気室部の体積をＶとすると、減音周波数ｆは、
【数２】
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で表されることが分かっている。
【０００８】
あるいは、上述したようなヘルムホルツ型の共鳴器に代えて、図１に示すように、それぞれ、その長さ方向に一定の断面積Ｓ１、Ｓ２を有する断面積の異なる管路を連結した段付き管型の共鳴器を適用することもできる。この場合には、それぞれの管路の長さに開口端補正量を足したものをＬ１、Ｌ２、音速をｃとすると、共鳴周波数ｆは、
【数３】
2009029259.tif 000005
【数４】
2009029259.tif 000006
で表されることが分かっている。
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２００４／１０３７３７号パンフレット
【特許文献２】特開平５−３３８４１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した共鳴器による気柱共鳴音の減音効果は、共鳴器の共鳴周波数では非常に大きいが、それ以外の周波数帯域ではほとんどみられない。それゆえ、幅広い周波数帯域での減音を所期したとき、周方向溝に起因した気柱共鳴音の低減は未だ不十分であった。
【００１１】
そこで、本発明の目的は、上述した問題点を解消して、幅広い周波数帯域の気柱共鳴音の低減を達成する空気入りタイヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の要旨は、以下のとおりである。
（１）タイヤのトレッド踏面に、トレッド周線に沿って延びる少なくとも１本の周方向溝と、該周方向溝から分かれて延びる分岐溝とを具える空気入りタイヤにおいて、
前記分岐溝は、前記周方向溝側から順に、枝溝部と該枝溝部の断面積より大きい断面積を有する気室部とが並ぶ配列を複数連ねてなる、
ことを特徴とする空気入りタイヤ。
【００１３】
ここで、トレッド踏面とは、タイヤを適用リムに装着するとともに、それに最高空気圧を充填して平板上に垂直に置き、そこへ最大負荷能力に相当する質量を負荷したときに平板と接触することになるトレッドゴムの表面領域をいうものとする。
また、枝溝部および気室部の断面積とは、枝溝部および気室部が直線的に延びている場合、管や室を区画する側壁に垂直な向きに枝溝部および気室部を切断した面の面積であり、枝溝部および気室部が曲線状に延びている場合、枝溝部および気室部それぞれの延在長さの中間点における側壁に対する法線で枝溝部および気室部を切断した面の面積のことである。
【００１４】
（２）前記枝溝部の断面積は、前記周方向溝側に位置する枝溝部が大きい上記（１）に記載の空気入りタイヤ。
【００１５】
（３）前記気室部の体積は、前記周方向溝側に位置する気室部が大きい上記（１）または（２）に記載の空気入りタイヤ。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、周方向溝から枝分かれさせた分岐溝に、ヘルムホルツ共鳴器を複数連ねた機能を持たせられるから、幅広い周波数帯域の気柱共鳴音の低減を達成する空気入りタイヤを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明の空気入りタイヤの実施形態を、図面を参照して詳しく説明する。
なお、タイヤの内部補強構造等は一般的なラジアルタイヤのそれと同様であるので図示を省略する。
【００１８】
図２は本発明の空気入りタイヤの一実施形態を示すトレッドパターンの展開図である。本実施形態の空気入りタイヤのトレッド踏面１には、タイヤ周方向に連続して延びる複数本の周方向溝２と、それら周方向溝２のうちトレッド中央部に配置した２本の周方向溝２から分かれて延びる分岐溝３とを設けている。
なお、図２においてはトレッド中央部に配置した２本の周方向溝２に分岐溝３を設けているが、その他の周方向溝２に分岐溝３を設けてもよく、１本の周方向溝２からその両側に向かう分岐溝３を設けてもよい。なお、分岐溝３を全ての周方向溝に対して設ける場合が最も好ましい。
【００１９】
分岐溝３は、図示例において、周方向溝２に直接開口する第１枝溝部３ａ−１と、第１枝溝部３ａ−１に接続し第１枝溝部３ａ−１よりも断面積が大きい第１気室部３ｂ−１と、第１気室部３ｂ−１に連なる第２枝溝部３ａ−２と、第２枝溝部３ａ−２に接続し第２枝溝部３ａ−２よりも断面積が大きい第２気室部３ｂ−２とからなる。ここで、第１枝溝部３ａ−１の断面積は、図２のＡ−Ａ線に沿う断面積であり、第１気室部３ｂ−１の断面積は、図２のＢ−Ｂ線に沿う断面積であり、第２枝溝部３ａ−２の断面積は、図２のＣ−Ｃ線に沿う断面積であり、第２気室部３ｂ−２の断面積は、図２のＤ−Ｄ線に沿う断面積である。なお、枝溝部および気室部の断面積は、枝溝部および気室部が曲線状に延びているので、枝溝部および気室部それぞれの延在長さの中間点における側壁に対する法線で枝溝部および気室部を切断した面の面積のことである。
【００２０】
また、図２（ｂ）に示すように、枝溝部と気室部は、気室部の枝溝幅に対して拡大する溝壁（拡大溝壁）を延長させた線によって区分けすることができる。すなわち、第１枝溝部と第１気室部は、第１枝溝部に接する第１気室部の拡大溝壁を延長させた線ｌ１によって区分けし、第１気室部と第２枝溝部は、第２枝溝部に接する第１気室部の拡大溝壁を延長させた線ｌ２によって区分けし、第２枝溝部と第２気室部は、第２枝溝部に接する第２気室部の拡大溝壁を延長させた線ｌ３によって区分けする。
【００２１】
ここで、周方向溝２から分岐させた分岐溝３は、第１枝溝部３ａ−１および第１気室部３ｂ−１並びに第２枝溝部３ａ−２および第２気室部３ｂ−２といった、枝溝部と気室部との組み合わせによるヘルムホルツ共鳴器を分岐溝３の延長方向に、複数直列に接続することが肝要である。なお、図２の例では２つのヘルムホルツ共鳴器を設けたが、図３（ａ）に示すように３つのヘルムホルツ共鳴器を設けて、分岐溝３を第１枝溝部３ａ−１、第１気室部３ｂ−１、第２枝溝部３ａ−２、第２気室部３ｂ−２、第３枝溝部３ａ−３、および第３気室部３ｂ−３から構成してもよい。また、図３（ａ）に示したように、枝溝部が同じ向きで直線状に並ぶ配置に限定されることはなく、例えば、図３（ｂ）に示すように、第１枝溝部３ａ−１と第２枝溝部３ａ−２とを直角に配置する、あるいは、図３（ｃ）に示すように、第１枝溝部３ａ−１と第２枝溝部３ａ−２と逆向きに配置してもよい。
【００２２】
さて、上述したように、ヘルムホルツ共鳴器はその共鳴周波数付近の音しか低減せず、それ以外の周波数帯域の音はほとんど低減できない。そこで、幅広い周波数帯域において音圧レベルの低減効果を得るために、共鳴周波数が異なる複数種の共鳴器、すなわち大きさの異なるヘルムホルツ共鳴器が同時に接地面内に入るようにトレッドパターンを設計することが有効であると考えられる。しかし、複数種の共鳴器を同一周方向溝に接続させて配置するには、通常トレッド周方向長さが１００ｍｍ〜２００ｍｍ程度のタイヤ接地面内に複数種の共鳴器を収めることになり、トレッドパターンのデザイン上大きな制約を設けなければならないことになる。
そこで、本発明者が鋭意検討を重ねた結果、周方向溝から枝分かれさせた分岐溝を、周方向溝側から順に、枝溝部と該枝溝部の断面積より大きい断面積を有する気室部とが並ぶ配列を複数連ねてなる、ヘルムホルツ共鳴器を複数連結させた形状とすることにより、周方向溝に起因する気柱共鳴音の周波数近傍で少なくとも２つの共鳴周波数を持たせることが可能であり、幅広い周波数帯域で音圧レベルを低減できることを知見した。これにより、共鳴周波数が異なる複数種の共鳴器を周方向溝に個別に接続させて配置し、これらの複数種の共鳴器が同時に接地面内に入るようにトレッドパターンを設計する場合と同等以上の騒音低減効果が、トレッドパターンのデザイン自由度を阻害することなく得られる。
【００２３】
次に、図４（ａ）〜（ｃ）を用いて分岐溝の詳細をより具体的に説明する。
図４（ａ）に示すように、分岐溝３は、周方向溝２に接続した第１枝溝部３ａ−１の断面積が、第２枝溝部３ａ−２の断面積より大きく、かつ、第１気室部３ｂ−１の体積が第２気室部３ｂ−２の体積より大きいことが好ましい。なぜなら、周方向溝２に起因する気柱共鳴音の周波数近傍で、分岐溝３による共鳴器の共鳴周波数を２つ持たせるためには、断面積および体積をそれぞれ変える必要があるからである。
したがって、枝溝部および気室部の組み合わせが３組以上の場合も、枝溝部の断面積は、周方向溝に接続した枝溝部の断面積が一番大きく、周方向溝から離れる方向に小さくなり、気室部の体積は、周方向溝に接続した枝溝部につながる気室部の体積が一番大きく、周方向溝から離れる方向に小さくなる。
また、図４（ｂ）に示すように、第１枝溝部３ａ−１と第２枝溝部３ａ−２の断面積が等しく、第１気室部３ｂ−１と第２気室部３ｂ−２の体積が等しい場合、あるいは、図４（ｃ）に示すように、第１枝溝部３ａ−１の断面積が、第２枝溝部３ａ−２の断面積より小さく、かつ、第１気室部３ｂ−１の体積が第２気室部３ｂ−２の体積より小さい場合も、騒音の低減効果が得られる。
【実施例】
【００２４】
次に、本発明に係る空気入りタイヤ、基準タイヤおよび従来例タイヤを試作し性能評価を行ったので以下に説明する。
上述したとおり、図２は、発明例タイヤのトレッドパターンの展開図を示し、図５は基準タイヤのトレッドパターンの展開図を示し、図６は従来例タイヤのトレッドパターンの展開図を示す。
図２に示す発明例タイヤの分岐溝３は、断面積８ｍｍ２、長さ１８．２ｍｍの第１枝溝部３ａ−１と、体積１６００ｍｍ３の第１気室部３ｂ−１と、断面積１ｍｍ２、長さ１９．４ｍｍの第２枝溝部３ａ−２と、体積３００ｍｍ３の第２気室部３ｂ−２とからなる。この分岐溝３による共鳴周波数は６５２Ｈｚと９９０Ｈｚである。
一方、図５に示す基準タイヤの分岐溝３Ｍは、断面積４ｍｍ２、長さ１０．０ｍｍの枝溝部と、体積１０００ｍｍ３の気室部とからなり、上述の数２式より求まる共鳴周波数は１０１０Ｈｚである。
また、図６に示す従来例タイヤは、枝溝部および気室部の異なる２種類のヘルムホルツ共鳴器である分岐溝３Ｎ１、３Ｎ２を周方向溝に交互に設けた構成であり、分岐溝３Ｎ１は、断面積３ｍｍ２、長さ１７．６ｍｍの枝溝部と、体積１１００ｍｍ３の気室部とからなり、共鳴周波数は６５１Ｈｚとなり、分岐溝３Ｎ２は、断面積５ｍｍ２、長さ１７．４ｍｍの枝溝部と、体積８５０ｍｍ３の気室部とからなり、共鳴周波数は９５０Ｈｚとなる。
【００２５】
発明例タイヤ、基準タイヤおよび従来例タイヤは、タイヤサイズがともに１９５／６５Ｒ１５である。これらのタイヤを１５×６Ｊのリムに組み付けてタイヤ車輪とし、タイヤ内圧を２１０ｋＰａに調整した。そして、荷重４ｋＮを適用し、８０ｋｍ／ｈにて室内ドラム試験機で走行させた際のタイヤ側方音を、ＪＡＳＯ  Ｃ６０６規格にて定める条件で測定し、１／３オクターブバンド分析によって各帯域を評価した。また、気柱管共鳴帯域の総合的な評価として、１／３オクターブ中心周波数８００−１０００−１２５０Ｈｚ帯域のパーシャルオーバーオール値を用いた。
【００２６】
基準タイヤ対比の総合的な減音効果としては、従来例タイヤでは２．４ｄＢ、発明例タイヤでは３．０ｄＢであった。発明例タイヤでは、従来例タイヤの場合に比べて、より狭い周方向幅内で２つの周波数における減音効果が得られているため、分岐溝３が共鳴器として作用する時間が長く（踏面内に存在する時間が長く）、大きな減音効果が得られたものと考えられる。
【００２７】
以上により、２つのヘルムホルツ共鳴器を連結させた分岐溝を周方向溝に設けることによって、トレッドパターンのデザイン自由度を阻害することなく、幅広い周波数帯域の気柱共鳴音の低減を高次元で達成されたことが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】段付き管型の共鳴器を模式的に示す図である。
【図２】発明例タイヤのトレッドパターンの展開図を示す。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は、分岐溝の構成例示す。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は、分岐溝の構成例を具体的に示す。
【図５】基準タイヤのトレッドパターンの展開図を示す。
【図６】従来例タイヤのトレッドパターンの展開図を示す。
【符号の説明】
【００２９】
１                        トレッド踏面
２                        周方向溝
３、３Ｍ、３Ｎ１、３Ｎ２  分岐溝
３ａ−１                  第１枝溝部
３ａ−２                  第２枝溝部
３ａ−３                  第３枝溝部
３ｂ−１                  第１気室部
３ｂ−２                  第２気室部
３ｂ−３                  第３気室部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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