JP6620003B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本開示は、気柱管共鳴音を含むノイズを低減する空気入りタイヤに関する。

タイヤが接地した状態では、タイヤ周方向に延びる主溝と路面とにより管状空間が形成される。タイヤが回転すると、管状空間で圧縮された空気が外に放出され、その結果、気柱管共鳴音が発生する。気柱管共鳴音は、周波数が１ｋＨｚ前後の耳障りなノイズであり、従来から気柱管共鳴音を低減することが求められている。

例えば、特許文献１には、タイヤ周方向に延びる主溝に、突出部を設けることで、空気を乱反射させて気柱管共鳴音を低減するタイヤが開示されている。

特開２００２−２９３１０号公報

しかしながら、特許文献１のように、主溝を挟んで隣り合う２つの陸部の側壁に突出部が互いに向かい合うように形成されていると、突出部がない場合に比べて溝面積が減少して排水性能が損なわれてしまう。また、特許文献１のように、双方の突出部の頂点が踏面側に配置されている構成では、タイヤの摩耗初期にノイズ低減効果が適切に発揮されるが、摩耗後期では突出部も摩耗により減少し、ノイズ低減効果が発揮されなくなると考えられる。

本開示は、このような課題に着目してなされたものであって、その目的は、新品時から摩耗末期までノイズ低減効果と排水性能を適切に発揮させる空気入りタイヤを提供することである。

本開示は、上記目的を達成するために、次のような手段を講じている。

本開示の空気入りタイヤは、
トレッド部は、タイヤ周方向の延びる主溝と、前記主溝を挟んで隣り合うセンター側陸部及びショルダー側陸部と、を有し、前記センター側陸部及び前記ショルダー側陸部はタイヤ周方向に複数配列されており、
前記センター側陸部及び前記ショルダー側陸部の主溝を形成する側壁は、溝断面視にて先細り状の突出部を有し、前記突出部は、前記センター側陸部と前記ショルダー側陸部とに交互に設けられ、
前記センター側陸部に形成される前記突出部の先端は、溝最大深さの半分よりも踏面側に設けられ、
前記ショルダー側陸部に形成される前記突出部の先端は、溝最大深さの半分よりも溝底側に設けられている。

このように、平面視にて突出部をセンター側陸部とショルダー側陸部とに交互に設けているので、突出部を有するセンター側陸部に対面するショルダー側陸部には突出部が無く、突出部を有するショルダー側陸部に対面するセンター側陸部には突出部がない。よって、対面する側壁の両方に突出部がある場合に比べて排水性能を向上させることが可能となる。

それでいて、センター側陸部の突出部の先端は、溝最大深さの半分よりも踏面側に設けられているので、新品時から摩耗中期までに生じる気柱管共鳴音をセンター側陸部の突出部が効果的に低減する。また、ショルダー側陸部の突出部の先端は、溝最大深さの半分よりも溝底側に設けられているので、摩耗中期から摩耗後期までに生じる気柱管共鳴音をショルダー側陸部の突出部が効果的に低減する。よって、新品時から摩耗末期までにかけて気柱管共鳴音の低減効果を維持することが可能となる。

さらに、センター側陸部の突出部とショルダー側陸部の突出部４ｂとを高さ違いに設けているので、排水性を悪化させずに確保可能となる。

したがって、新品時から摩耗末期までノイズ低減効果と排水性能を適切に発揮させる空気入りタイヤを提供することが可能となる。

本実施形態の空気入りタイヤのトレッドパターンを模式的に示す平面図。 図１のＡ１−Ａ１部位及びＢ１−Ｂ１部位を示す断面図。 ブロック陸部に形成される突出部を示す平面図。 ブロック陸部に形成される突出部の変形例を示す平面図。 トレッドパターンの変形例を模式的に示す平面図。 比較例２に係る空気入りタイヤのトレッドパターンを模式的に示す図。 比較例３に係る空気入りタイヤのトレッドパターンを模式的に示す図。

以下、本開示の一実施形態について説明する。

本実施形態の空気入りタイヤは、図示を省略するが、通常の空気入りタイヤと同様に、一対のビードコアと、該ビードコアを巻回しトロイダル形状を成すカーカスと、該カーカスのクラウン部のタイヤ半径方向外側に配置されたベルト層と、該ベルト層のタイヤ半径方向外側に配置されたトレッド部と、を備える。

図１に示すように、トレッド部は、タイヤ周方向ＰＤに延びる主溝１ａ，１ｂと、タイヤ幅方向に延びる横溝２と、主溝（１ａ，１ｂ）と横溝２で区画される複数のブロック陸部３ａ，３ｂを有する。ここで「横溝」とは、新品の状態で踏面を複数のブロック陸部に区画すればよく、細い溝及びサイプも含まれる。主溝は、タイヤ周方向に延びていれば、タイヤ周方向に一致していても傾斜してもよく、ジグザグ状であってもよい。横溝は、タイヤ幅方向に延びていれば、タイヤ幅方向に一致していても傾斜していてもよい。

図１に示すように、トレッド部は、タイヤ周方向ＰＤに延びる主溝１ａと、主溝１ａを挟んで隣り合うセンター側陸部３ａ及びショルダー側陸部３ｂと、を有する。センター側陸部３ａ及びショルダー側陸部３ｂは、タイヤ周方向ＰＤに複数配列されている。図１及び図２に示すように、センター側陸部３ａ及びショルダー側陸部３ｂの主溝１ａを形成する側壁３０は、溝断面視にて先細り状の突出部４ａ，４ｂを有する。本実施形態において側壁３０は平坦面である。突出部４ａ，４ｂは、センター側陸部３ａとショルダー側陸部３ｂとに交互に設けられている。図２に示すように、センター側陸部３ａに形成される突出部４ａの先端Ｐは、溝最大深さＤの半分よりも踏面ｔｒ側に設けられている。ショルダー側陸部３ｂに形成される突出部４ｂの先端Ｐは、溝最大深さＤの半分よりも溝底側に配置されている。なお、図２では、突出部４ａ，４ｂの溝断面形状は、三角形状であるが、先細り形状であれば、台形状又は円弧状に突出していてもよい。

センター側陸部３ａに形成される突出部４ａの先端Ｐは、踏面ｔｒから溝最大深さＤの３０〜４０％の範囲にあり、ショルダー側陸部３ｂに形成される突出部４ｂの先端Ｐは、踏面ｔｒから溝最大深さＤの７０〜８０％の範囲にあることが好ましい。本実施形態では、センター側陸部３ａに形成される突出部４ａの先端Ｐは、踏面ｔｒから溝最大深さＤの３５％の位置にあり、ショルダー側陸部３ｂに形成される突出部４ｂの先端Ｐは、踏面ｔｒから溝最大深さＤの７５％の位置にある。

図３Ａに示すように、平面視において、突出部４ａ，４ｂの最も突出している部位の中心Ｃ１，Ｃ３が、陸部３ａ，３ｂの周方向中央Ｃ２，Ｃ４を中心として陸部３ａ，３ｂの周方向長さＬ１，Ｌ２の１５％の範囲内にある。突出部４ａ，４ｂが上記範囲から外れて、前後方向のいずれかに偏っていると、ブロック剛性が前後方向に偏ることになる。ブロック剛性が前後方向に偏ると、接地圧も前後方向に偏りが生じることになり、その結果、直進時にふらつきが生じてしまう。本実施形態のように突出部４ａ，４ｂを陸部３ａ，３ｂの周方向ＰＤの中央部に配置することで、ブロック剛性が前後方向に均一化され、直進操縦安定性能が向上する。なお、図３Ａの例では、平面視にて突出部４ａ，４ｂが段状に突出しているが、図３Ｂの変形例に示すように、平面視にて突出部４ａ，４ｂが台形状又は円弧状に突出していても同様である。

図２に示すように、センター側陸部３ａに形成される突出部４ａの溝断面視における最大断面積は、ショルダー側陸部３ｂに形成される突出部４ｂの溝断面視における最大断面積よりも大きい。直進時は、ショルダー側陸部３ｂよりもセンター側陸部３ａのブロック剛性が直進操縦安定性能に与える影響が大きい。よって、突出部の溝断面視における最大断面積をショルダー側よりもセンター側を大きくすることで、センター側陸部３ａのブロック剛性を高め、直進操縦安定性能を向上させることが可能となる。大小関係が逆になると、直進操縦安定性能が悪化する。具体的には、センター側陸部３ａに形成される突出部４ａの溝断面視における最大断面積が、ショルダー側陸部３ｂに形成される突出部４ｂの溝断面視における最大断面積の２〜４倍であることが、効果を発揮するうえで好ましい。

センター側陸部３ａに形成される突出部４ａの先端Ｐの突出量は、主溝幅Ｗの２５〜３５％であることが気柱管共鳴音の低減と排水性を両立するうえで好ましい。本実施形態では、上記突出量は主溝幅Ｗの３０％である。ショルダー側陸部３ｂに形成される突出部４ｂの先端Ｐの突出量は、主溝幅Ｗの２０〜３０％であることが気柱管共鳴音の低減と排水性を両立するうえで好ましい。本実施形態では、上記突出量は主溝幅Ｗの２５％である。

図３Ａに示すように、平面視にて突出部４ａ，４ｂが壁面３０から突出する段状の場合は、突出部４ａ，４ｂの周方向ＰＤの長さは、陸部３ａ，３ｂの周方向長さＬ１，Ｌ２の５０〜７０％であることが好ましい。気柱管共鳴音の低減効果と排水性能とを両立するためである。５０％未満であると気柱管共鳴音の低減効果が発揮されにくくなり、７０％を超えると排水性能に悪影響を与えるおそれがある。図２に示すように、センター側陸部３ａの突出部４ａの上端Ｐ１は、踏面ｔｒと一致していることがブロック剛性確保の観点で好ましい。センター側陸部３ａの突出部４ａの下端Ｐ２は、踏面ｔｒから溝最大深さＤの６０〜７０％の範囲内にあることが、ノイズ低減と排水性能を両立するうえで好ましい。ショルダー側陸部３ｂの突出部４ｂの上端Ｐ３は、踏面ｔｒから溝最大深さＤの５０％以上に深い位置にあることが排水性能の観点から好ましい。

本実施形態では、図１に示すように、タイヤ赤道ＣＬを挟んでタイヤ幅方向ＷＤの両側に、主溝１ａ、センター側陸部３ａ及びショルダー側陸部３ｂがそれぞれ配置されている。タイヤ幅方向一方側と他方側とで突出部４ａ，４ｂの配置位相を周方向ＰＤにて一致させている。

図１の配置に比べて気柱管共鳴音を低減するためには、図４に示すように、タイヤ幅方向一方側と他方側とで突出部４ａ，４ｂの配置位相を周方向ＰＤにて異ならせることが好ましい。

以下、本開示の構成と効果を具体的に示す実施例などについて説明する。

（１）ノイズ低減性能
タイヤサイズ「２１５／５５Ｒ１７ ９４Ｖ」を用い、ＪＡＳＯ−Ｃ６０６に準拠し、時速８０ｋｍ／ｈでオーバーオールレベルを測定し、比較例１のタイヤの新品時の結果を１００とする指数で表現した。数値が大きいほど、ノイズが低減されていることを示す。摩耗初期（新品時）と、摩耗末期について測定した。

（２）直進操縦安定性能
テストタイヤをリム（１７×７．０）に組み付け、内圧２３０ｋＰａにし、実車の全輪にテストタイヤを装着し、荷重４７０ｋｇにて、直進走行を実施して、ドライバーの官能試験により評価した。比較例１のタイヤの結果を１００とする指数で表現した。数値が大きいほど、直進安定性能が優れていることを示す。

（３）排水性能
テストタイヤをリム（１７×７．０）に組み付け、内圧２３０ｋＰａにし、実車の全輪にテストタイヤを装着し、荷重４７０ｋｇにて、水深４ｍｍのウェット路面を有する直線コースを走行して、ハイドロプレーニング現象が発生するときの速度を測定した。評価は比較例１の新品時を１００としたときの指数で示し、数値が大きいほど速度が大きく耐ハイドロプレーニング性が高い、即ち排水性能に優れていることを示す。摩耗初期（新品時）と、摩耗末期について測定した。

実施例１
図１及び図２に示すように、センター側陸部３ａ及びショルダー側陸部３ｂに交互に突出部４ａ，４ｂを設けた。センター側陸部３ａの突出部４ａは、踏面ｔｒ側に配置されている。ショルダー側陸部３ｂの突出部４ｂは、溝底側に配置されている。センター側陸部３ａの突出部４ａの断面積がショルダー側陸部３ｂの突出部４ｂの断面積よりも大きい。タイヤ幅方向一方側と他方側とで突出部４ａ，４ｂの配置位相を周方向ＰＤにて一致させている。

実施例２
図４に示すように、タイヤ幅方向一方側と他方側とで突出部４ａ，４ｂの配置位相を周方向ＰＤにて異ならせてある。それ以外は、実施例１と同じとした。

比較例１
主溝１ａに突出部を設けていないトレッドパターンを形成した。それ以外は、実施例１と同じタイヤとした。

比較例２
図５に示すように、センター側陸部３ａに突出部１０４ａを設け、センター側陸部３ａに隣接するショルダー側陸部３ｂに突出部１０４ｂを設け、突出部１０４ａ，１０４ｂが対面するようにした。センター側陸部３ａの突出部１０４ａは、踏面ｔｒ側に配置されている。ショルダー側陸部３ｂの突出部１０４ｂは、溝底側に配置されている。センター側陸部３ａの突出部１０４ａの断面積がショルダー側陸部３ｂの突出部４ｂの断面積よりも大きい。それ以外は、実施例１と同じとした。

比較例３
図６に示すように、ショルダー側陸部３ｂの突出部２０４ｂを、センター側陸部３ａの突出部２０４ａと同じ大きさ及び同じ位置（踏面側）に配置した。それ以外は、実施例１と同じとした。

表１より、ノイズ低減性能について、比較例２、３、実施例１、２はいずれも比較例１に対して新品時のノイズを低減している。比較例２、実施例１、２は、摩耗末期において比較例１よりもノイズを低減している。しかし、比較例３は、摩耗末期にノイズ低減効果がないことが分かる。このことから、摩耗初期（新品時）から摩耗末期にかけてノイズ低減を発揮させるためには、突出部の配置位置を上下に異ならせることが有効であることが分かる。

表１より、直進操縦安定性について、センター側陸部の突出部がショルダー側陸部３ｂの突出部よりも大きいことが、有効であることが分かる。比較例２が実施例１，２により効果が大きいのは、単純にセンター側陸部に設けられる突出部の数が多いからである。

表１より、排水性能について、実施例１、２が比較例１と同じであることから、実施例１，２は排水性能を維持できている。一方、比較例２、３は、比較例１に比して新品時の性能が著しく低下している。これは、突出部を対面配置にしたことや、交互配置であっても同じ高さに配置することが悪影響を与えることが理解である。

以上のように、本実施形態の空気入りタイヤは、トレッド部は、タイヤ周方向の延びる主溝１ａと、主溝１ａを挟んで隣り合うセンター側陸部３ａ及びショルダー側陸部３ｂと、を有する。センター側陸部３ａ及びショルダー側陸部３ｂはタイヤ周方向ＰＤに複数配列されている。センター側陸部３ａ及びショルダー側陸部３ｂの主溝１ａを形成する側壁３０は、溝断面視にて先細り状の突出部４ａ，４ｂを有する。突出部４ａ，４ｂは、センター側陸部３ａとショルダー側陸部３ｂとに交互に設けられている。センター側陸部３ａに形成される突出部４ａの先端Ｐは、溝最大深さＤの半分よりも踏面ｔｒ側に設けられている。ショルダー側陸部３ｂに形成される突出部４ｂの先端Ｐは、溝最大深さＤの半分よりも溝底側に設けられている。

このように、平面視にて突出部４ａ，４ｂをセンター側陸部３ａとショルダー側陸部３ｂとに交互に設けているので、突出部４ａを有するセンター側陸部３ａに対面するショルダー側陸部３ｂには突出部が無く、突出部４ｂを有するショルダー側陸部３ｂに対面するセンター側陸部３ａには突出部がない。よって、対面する側壁３０の両方に突出部がある場合に比べて排水性能を向上させることが可能となる。

それでいて、センター側陸部３ａの突出部４ａの先端Ｐは、溝最大深さＤの半分よりも踏面ｔｒ側に設けられているので、新品時から摩耗中期までに生じる気柱管共鳴音をセンター側陸部３ａの突出部４ａが効果的に低減する。また、ショルダー側陸部３ｂの突出部４ｂの先端Ｐは、溝最大深さＤの半分よりも溝底側に設けられているので、摩耗中期から摩耗後期までに生じる気柱管共鳴音をショルダー側陸部３ｂの突出部４ｂが効果的に低減する。よって、新品時から摩耗末期までにかけて気柱管共鳴音の低減効果を維持することが可能となる。

さらに、センター側陸部３ａの突出部４ａとショルダー側陸部３ｂの突出部４ｂとを高さ違いに設けているので、排水性を悪化させずに確保可能となる。

したがって、新品時から摩耗末期までノイズ低減効果と排水性能を適切に発揮させる空気入りタイヤを提供することが可能となる。

本実施形態では、センター側陸部３ａに形成される突出部４ａの先端Ｐは、踏面ｔｒから溝最大深さＤの３０〜４０％の範囲にあり、ショルダー側陸部３ｂに形成される突出部４ｂの先端Ｐは、踏面ｔｒから溝最大深さＤの７０〜８０％の範囲にある。この構成によれば、摩耗初期から摩耗末期まで双方の突出部４ａ，４ｂが溝内に適切に突出することになるため、ノイズ低減を効果的に発揮させると共に、排水性能を適切に確保可能となる。

本実施形態では、平面視において、突出部４ａ，４ｂの最も突出している部位の中心Ｃ１，Ｃ３が、陸部３ａ，３ｂの周方向中央Ｃ２，Ｃ４を中心として陸部３ａ，３ｂの周方向長さＬ１，Ｌ２の１５％の範囲内にある。この構成によれば、ブロック剛性が前後方向に均一化され、直進操縦安定性能が向上する。

直進時は、ショルダー側陸部３ｂよりもセンター側陸部３ａのブロック剛性が直進操縦安定性能に与える影響が大きい。本実施形態では、センター側陸部３ａに形成される突出部４ａの溝断面視における最大断面積は、ショルダー側陸部３ｂに形成される突出部４ｂの溝断面視における最大断面積よりも大きい。よって、突出部の溝断面視における最大断面積をショルダー側よりもセンター側を大きくすることで、センター側陸部３ａのブロック剛性を高め、直進操縦安定性能を向上させることが可能となる。

本実施形態では、センター側陸部３ａに形成される突出部４ａの溝断面視における最大断面積は、ショルダー側陸部３ｂに形成される突出部４ｂの溝断面視における最大断面積の２〜４倍である。この構成によれば、上記直進操縦安定性能を効果的に発揮させることが可能となる。

本実施形態では、タイヤ赤道ＣＬを挟んでタイヤ幅方向ＷＤの両側に、主溝１ａ、センター側陸部３ａ及びショルダー側陸部３ｂがそれぞれ配置されており、タイヤ幅方向一方側と他方側とで突出部の配置位相が異なっている。

この構成によれば、タイヤ幅方向一方側で生じるノイズの周波数と、タイヤ幅方向他方側で生じるノイズの周波数とがずれるので、周波数一致による増幅を避けることでノイズを低減することが可能となる。

以上、本開示の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

上記の各実施形態で採用している構造を他の任意の実施形態に採用することは可能である。各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

１ａ…主溝
３ａ…センター側陸部
３ｂ…ショルダー側陸部
３０…側壁
４ａ，４ｂ…突出部
Ｐ…突出部の先端
ＰＤ…タイヤ周方向

Claims (6)

1. トレッド部は、タイヤ周方向に延びる主溝と、前記主溝を挟んで隣り合うセンター側陸部及びショルダー側陸部と、を有し、前記センター側陸部及び前記ショルダー側陸部はタイヤ周方向に複数配列されており、
   前記センター側陸部及び前記ショルダー側陸部の主溝を形成する側壁は、溝断面視にて先細り状の突出部を有し、前記突出部は、前記センター側陸部と前記ショルダー側陸部とに交互に設けられ、
   前記センター側陸部に形成される前記突出部の先端は、溝最大深さの半分よりも踏面側に設けられ、
   前記ショルダー側陸部に形成される前記突出部の先端は、溝最大深さの半分よりも溝底側に設けられ、
   前記突出部の先端は、前記主溝の溝底から離れ且つ前記溝底よりも前記踏面側に位置している、空気入りタイヤ。
2. 前記センター側陸部に形成される前記突出部の先端は、踏面から溝最大深さＤの３０〜４０％の範囲にあり、
   前記ショルダー側陸部に形成される前記突出部の先端は、踏面から溝最大深さＤの７０〜８０％の範囲にある、請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 平面視において、前記突出部の最も突出している部位の中心が、陸部の周方向中央を中心として陸部の周方向長さの１５％の範囲内にある、請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記センター側陸部に形成される前記突出部の前記溝断面視における最大断面積は、前記ショルダー側陸部に形成される前記突出部の前記溝断面視における最大断面積よりも大きい、請求項１〜３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. 前記センター側陸部に形成される前記突出部の前記溝断面視における最大断面積は、前記ショルダー側陸部に形成される前記突出部の前記溝断面視における最大断面積の２〜４倍である、請求項４に記載の空気入りタイヤ。
6. タイヤ赤道を挟んでタイヤ幅方向の両側に、前記主溝、前記センター側陸部及び前記ショルダー側陸部がそれぞれ配置されており、
   タイヤ幅方向一方側と他方側とで前記突出部の配置位相が異なっている、請求項１〜５のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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