JP4683616B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、トレッド面に形成された溝部に起因して発生するポンピング音を低減しうる空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤのトレッド面には、各種のトレッドパターンが形成され、使用条件に応じた各種のタイヤ性能が付与される。中でも、ファッション性を重視した空気入りタイヤでは、タイヤ性能を高めるだけでなく、視覚を通じて美感を起こさせるような形状のトレッドパターンが形成される。そのようなファッション性を高めうるトレッドパターンとしては種々のものがあり、様々な形状の溝部および陸部がトレッド面に形成される。

図６は、そのようなファッション性を重視した空気入りタイヤのトレッド面の一例を示す斜視図であり、溝部の一部を拡大して示したものである。通常、トレッド面に形成される溝部は、一定の溝幅で又は溝幅を漸減若しくは漸増させて形成されるが、図６に示す溝部は、溝幅を端部で局部的に拡げてなる袋状に形成されている。かかる袋状溝２３は、部分的に開口した略ループ状の内側壁１６を有する溝頭部１７と、その開口に溝頭部１７の最大溝幅よりも小さい溝幅で連通する溝首部１８と、を有する。

このような袋状溝が形成されたトレッド面について、本発明者らが研究したところ、以下の事柄が判明した。即ち、上記のような袋状溝が形成されたトレッド面では、走行時において溝頭部１７と路面とにより略閉空間が形成され、その略閉空間内の圧縮された空気が狭い溝首部１８を通って急激に放出されることでポンピング音が発生し、騒音性能を低下させることがわかった。かかるポンピング音を低減するための対策としては、溝頭部１７の溝幅を小さくしたり溝首部１８の溝幅を大きくしたりすることで、空気の移動を円滑にすることが考えられる。しかしながら、ファッション性を重視した空気入りタイヤでは、デザインの都合上、溝幅の採りうる範囲が制限される場合があり、上記対策は必ずしも採用することができない。

ここで、下記特許文献１には、溝底に突起部を設けることにより騒音性能を向上しうる空気入りタイヤが開示されている。しかし、かかる空気入りタイヤは、柱状をなす横溝の開口端近傍に設けた突起部が、その横溝を通る空気の障壁となることで、圧縮された空気が横溝を通じて急激に放出されることにより生じる気柱共鳴音を低減するものであり、上記のような袋状溝におけるポンピング音を低減しうるものではない。
特開平６−４８１１９号公報

そこで、本発明の目的は、トレッド面に形成された袋状溝に起因して発生するポンピング音を低減しうる空気入りタイヤを提供することにある。

上記目的は、下記の如き構成の本発明により達成することができる。即ち、本発明は、トレッド面に溝部が形成された空気入りタイヤにおいて、前記溝部が、部分的に開口した略ループ状の内側壁を有する溝頭部と、前記溝頭部の開口にその溝頭部の最大溝幅よりも小さい溝幅で連通する溝首部と、を有する袋状溝を備え、前記袋状溝の溝頭部に、前記開口を通過することなく溝底面から隆起する突起部が形成され、前記突起部の前記溝底面を基準とした陸部高さｄと前記溝頭部の溝深さＤとの関係が０．１５≦ｄ／Ｄ≦０．７５であるものである。

本発明の構成によれば、袋状溝の溝頭部に溝底面から隆起する突起部が形成されることにより、走行時において溝頭部と路面とにより形成される略閉空間を小さくすることができ、溝首部を通って放出される空気のボリュームを低減することができる。また、略閉空間内の空気の振動が、突起部により吸収されるという効果も奏される。その結果、袋状溝に起因して発生するポンピング音を効果的に低減して、騒音性能を高めることができる。しかも、袋状溝の溝幅を変更することなくポンピング音を低減可能であるため、ファッション性を重視した空気入りタイヤに対して好適に採用することができる。

上記において、溝断面積が最も小さくなる前記溝首部の横断面を最小横断面とするとき、その最小横断面における溝断面積Ｓ（ｍｍ^２）と、前記溝頭部に最も近い前記最小横断面から前記溝頭部側の、前記突起部が形成されない場合の溝容積Ｖ（ｍｍ^３）との関係が、Ｖ／Ｓ≧２５であるものが好ましい。

本発明者らは、上記目的をより効果的に達成すべく、袋状溝が形成されたトレッド面について鋭意研究したところ、溝頭部の溝容積と溝首部の溝断面積との関係に着目し、実施例に示す方法により図７のグラフに示す結果を得た。このグラフの横軸は、最小横断面における溝断面積Ｓ（ｍｍ^２）と、溝頭部に最も近い最小横断面から溝頭部側の、上記突起部が形成されない場合の溝容積Ｖ（ｍｍ^３）との比Ｖ／Ｓであり、縦軸は、走行時の騒音レベルである。

図７によれば、Ｖ／Ｓが大きいほど、溝首部を通過する空気の溝断面積あたりのボリュームが増えるために、騒音レベルが大きくなることが分かった。特にＶ／Ｓが２５以上では、騒音レベルが実用上問題となることが分かった。即ち、上記構成は、ポンピング音の発生が顕著となる袋状溝に対して、ポンピング音を低減可能な突起部を設けたものであり、本発明に係る構成が特に有用になりうるものである。

ここで、「溝首部の横断面」とは、溝首部が延びる方向に対して直交する断面を意味する。また、「突起部が形成されない場合の溝容積」とは、溝頭部に突起部が形成されない場合の溝底面等を用いて算出される溝容積を意味する。

上記において、溝断面積が最も小さくなる前記溝首部の横断面を最小横断面とするとき、前記突起部の表面積ａ（ｍｍ^２）と、前記溝頭部に最も近い前記最小横断面から前記溝頭部側の、前記突起部が形成されない場合の溝表面積Ａ（ｍｍ^２）との関係が、０．０１≦ａ／Ａ≦０．５であるものが好ましい。

上記構成によれば、溝頭部に対する突起部の大きさを、騒音性能および排水性能に鑑みて適度なものにすることができる。即ち、上記ａ／Ａが０．０１未満であると、溝頭部と路面とにより形成される略閉空間内の空気の振動が、突起部によって吸収される効果が小さくなる傾向にある。一方、上記ａ／Ａが０．５を越えると、溝頭部に対する突起部のサイズが大きくなるため、排水性能が低下する傾向にある。したがって、上記構成によれば、排水性能を確保しながらポンピング音を効果的に低減することができる。

ここで、「溝表面積」は、溝底面および内側壁面の面積であり、「最小横断面から溝頭部側の、突起部が形成されない場合の溝表面積」とは、溝頭部に突起部が形成されない場合の溝底面、内側壁面および最小横断面の溝断面積から算出される面積を意味する。

上記において、前記袋状溝の溝首部を横断したときの溝断面積が最も小さくなる部分の溝幅と同等以下の溝幅を有し、その袋状溝の溝頭部と、その袋状溝に陸部を挟んで隣接する他の溝又は接地端とを連結する連結溝を備えるものが好ましい。

袋状溝の溝頭部と、その袋状溝に陸部を挟んで隣接する他の溝又は接地端とを連結する連結溝を備えることにより、溝頭部と路面とにより形成される略閉空間内の空気が、溝首部および連結溝の両方から分散されて放出される。その結果、放出される空気の圧力が低下するため、ポンピング音をより効果的に低減することができる。しかも、連結溝の溝幅を、袋状溝の溝首部を横断したときの溝断面積が最も小さくなる部分の溝幅と同等以下に設定することにより、連結溝がトレッド面上で目立たずファッション性を損なうことがない。

ここで、「接地端」とは、正規リムにリム組みし、正規内圧を充填した状態でタイヤを平面に垂直に置き、正規荷重を加えたときの平面路面に接地するタイヤ軸方向の最外位置を指す。なお、正規荷重及び正規内圧とは、ＪＩＳＤ４２０２（自動車タイヤの諸元）等に規定されている最大荷重（乗用車用タイヤの場合は設計常用荷重）及びこれに見合った空気圧とし、正規リムとは、原則としてＪＩＳＤ４２０２等に定められている標準リムとする。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。

［第１の実施形態］
本発明の空気入りタイヤは、トレッド面以外は従来公知のタイヤ構造と同じであり、例えば図１に示すものと同様である。

図１に示す空気入りタイヤは、一対の環状のビード部２と、そのビード部２から各々タイヤ外周側へ延びるサイドウォール部５と、そのサイドウォール部５の各々の外周側端にショルダ部を介して連なるトレッド部７とを備える。ビード部２間には、カーカスプライ１が架け渡されるように配され、ビード３およびビードフィラー４を挟み込むように端部を巻き上げられている。トレッド部７のカーカスプライ１外側には、１層もしくは複数層のベルト層８が配され、必要に応じてベルト補強層が配される。ベルト層８のタイヤ外周側には、トレッドゴムが配され、要求されるタイヤ性能や使用条件に応じて、トレッド面６に各種のトレッドパターンが形成される。

上記のゴム層等の原料ゴムとしては、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）等が挙げられ、これらは１種単独で又は２種以上混合して使用される。また、これらのゴムは、カーボンブラックやシリカ等の充填材で補強されると共に、加硫剤、加硫促進剤、可塑剤、老化防止剤等が適宜配合される。

以下、本発明に係る空気入りタイヤのトレッド面について説明する。図２は、本発明の空気入りタイヤが備えるトレッド面の一例を示す平面図である。図３ａは、袋状溝の斜視図である。図３ｂは、袋状溝の平面図である。図３ｃは、図３ｂのｃ−ｃ断面図である。

本実施形態のトレッド面６に形成されるトレッドパターンは、いわゆるブロックタイプと呼ばれるパターンであり、溝部と、その溝部によって区分された複数の陸部（ブロック）とが形成されている。本実施形態の溝部は、タイヤ幅方向外側からトレッド面６の中央に向かって湾曲しながら延びる横溝９と、横溝９同士を連結するようにタイヤ周方向に対して傾斜して延びる細溝１０と、トレッド縁Ｅに開口して溝幅を端部で局部的に拡げてなる袋状に形成されたラグ溝１１（前記袋状溝に相当する。以下、袋状溝１１と呼ぶ。）と、を有する。

袋状溝１１は、図３ａ及び図３ｂに示すように、部分的に開口した略ループ状の内側壁１６を有する溝頭部１７と、その溝頭部１７の開口に溝頭部１７の最大溝幅Ｗよりも小さい溝幅で連通する溝首部１８と、を有する。最小横断面１９は、溝首部１８を横断するときの溝面積が最も小さくなる横断面である。したがって、最小横断面１９における溝幅ｗは溝頭部１７の最大溝幅Ｗよりも小さく、最大溝幅Ｗは少なくとも溝幅ｗの１．２倍以上になるように設定される。

袋状溝１１の溝頭部１７には、溝底面２０から隆起する突起部２１が形成されている。これにより、走行時に溝頭部１７と路面とにより形成される略閉空間が小さくなり、その空間内で圧縮及び放出される空気のボリュームを低減することができる。その結果、袋状溝１１に起因して発生するポンピング音を効果的に低減することができる。

突起部２１の陸部高さｄ（ｍｍ）と、ブロックの陸部高さ（溝頭部１７の溝深さ）Ｄ（ｍｍ）との関係は、０．１５≦ｄ／Ｄ≦０．７５であり、０．２≦ｄ／Ｄ≦０．６であることがより好ましい。ｄ／Ｄが０．１５未満であると、略閉空間を小さくする効果に乏しく、ポンピング音の低減効果が小さくなる傾向にある。一方、ｄ／Ｄが０．７５を越えると、突起部２１の陸部高さが高すぎて袋状溝１１における排水性能が低下する傾向にある。

また、最小横断面１９における溝断面積Ｓ（ｍｍ^２）と、最小横断面１９から溝頭部１７側の、突起部２１が形成されない場合の溝容積Ｖ（ｍｍ^３）との関係がＶ／Ｓ≧２５である場合、既に説明したとおりポンピング音の発生が顕著となるため、本発明に係る構成が特に有用となりうる。突起部２１が形成されない場合の溝容積とは、図６に示すような溝頭部１７に突起部２１が形成されない場合の溝底面２２等を用いて算出される溝容積である。なお、溝首部１８が一定の溝幅で溝頭部に連通する場合など、最小横断面１９が複数箇所にある場合には、溝容積Ｖは溝頭部１７に最も近い最小横断面１９を用いて算出される。

突起部２１の表面積ａ（ｍｍ^２）と、最小横断面１９から溝頭部１７側の、突起部２１が形成されない場合の溝表面積Ａ（ｍｍ^２）との関係は、０．０１≦ａ／Ａ≦０．５であることが好ましく、０．０２≦ａ／Ａ≦０．４であることがより好ましい。ａ／Ａが０．０１未満であると、走行時に溝頭部１７と路面とにより形成される略閉空間内の空気の振動が、突起部２１によって吸収される効果が小さくなる傾向にある。一方、ａ／Ａが０．５を越えると、溝頭部１７に対する突起部２１のサイズが大きくなるため、排水性能が低下する傾向にある。突起部２１が形成されない場合の溝表面積とは、図６に示すような溝頭部１７に突起部２１が形成されない場合の溝底面２２、内側壁１６および最小横断面１９を用いて算出される面積である。なお、最小横断面１９が複数箇所にある場合、溝表面積Ａは溝頭部１７に最も近い最小横断面１９を用いて算出される。

［第２の実施形態］
第２の実施形態について以下に説明する構成以外は、第１の実施形態と同様の構成・作用であるので、共通点を省略して主に相違点について説明する。図４ａは、本発明の空気入りタイヤが備えるトレッド面の一例であり、袋状溝の斜視図である。図４ｂは、その袋状溝の平面図である。

図４ａ及び図４ｂに示す袋状溝２４は、溝幅を端部で局部的に拡げてなる袋状に形成されており、部分的に開口した略ループ状の内側壁２７を有する溝頭部２５と、溝頭部２５の最大溝幅よりも小さい溝幅で連通する溝首部２６と、を有する。溝頭部２５は、平面視略矩形に形成されており、陸部を挟んで別の袋状溝２４の溝頭部２５が並設されている。

溝頭部２５の溝底面２８から隆起する突起部２９は、側面に段差が形成された角柱状に形成されている。このように、突起部２９に段差を形成することにより、突起部２９の表面積を拡大することができ、走行時に溝頭部２５と路面とにより形成される略閉空間内の空気の振動を吸収する効果を向上することができる。

また、溝頭部２５には、突起部２９と内側壁２７とを連ねる接続部３０が設けられている。図４ａでは、突起部２９の下段と同等の陸部高さを有する接続部３０の例を示しているが、接続部３０の陸部高さはこれに限られるものではない。接続部３０を設けることにより、溝頭部２５と路面とにより形成される略閉空間内の空気のボリュームを低減すると共に、突起部２９の剛性を高めて略閉空間内の空気の振動を吸収する効果を高めることができる。

連結溝３１は、袋状溝２４の溝頭部２５同士を連結するように延びている。これにより、溝頭部２５と路面とにより形成される略閉空間内の空気が、溝首部２６および連結溝３１の両方から分散されて放出され、その結果放出される空気の圧力が低下してポンピング音をより効果的に低減することができる。連結溝３１の溝幅は、最小横断面における溝幅と同等以下で且つ２ｍｍ以上であるものが好ましい。連結溝３１の溝幅が２ｍｍ未満であると、接地の際に空気の出入りに必要な溝断面積が確保できなくなり、ポンピング音の低減効果が小さくなる傾向にある。連結溝３１の溝深さは、ブロックの陸部高さ（溝頭部２５の溝深さ）と同等以下で且つその２割以上であるものが好ましい。連結溝３１の溝深さが、ブロックの陸部高さの２割未満であると、分散されて放出される空気のボリュームが少なく、ポンピング音の低減効果が小さくなる傾向にある。

［別実施形態］
（１）本発明に係る空気入りタイヤのトレッド面に形成されるトレッドパターンは、袋状溝が形成されたものであれば前述の実施形態で示したものに限られず、パターンピッチや溝部及び陸部の形状も特に限定されるものではない。

（２）本発明は、前述の第１実施形態のようにラグ溝が袋状である場合に限られず、例えばトレッド中央に形成された溝が袋状である場合にも適用可能である。また、前述の実施形態では、溝頭部及び突起部が平面視楕円形又は平面視略矩形である例を示したが、これらに限られるものではなく、例えば平面視ひょうたん形であってもよい。なお、突起部は単数で設けられるものに限られず、１つの袋状溝に複数の突起部が設けられるものでも構わない。

（３）連結溝は、前述の第２実施形態のように袋状溝の溝頭部同士を連結するものに限られず、袋状溝の溝頭部と、その袋状溝に陸部を挟んで隣接する他の溝とを連結するものでもよい。また、連結溝は、袋状溝の溝頭部と接地端とを連結するものでもよい。連結溝が延びる方向は特に限られるものではなく、タイヤ周方向に沿って又は傾斜して延びるものが挙げられる。

次に、本発明の構成と効果を具体的に示すために、騒音性能の評価を行ったので、以下に説明する。評価は、テストタイヤ（タイヤサイズＬＴ２６５／７５Ｒ１６ １０ＰＲ）を、空気圧３１０ｋＰａ、荷重６７００Ｎ、使用リム１６×８．５−ＪＪ、速度８０ｋｍ／ｈとして、単体台上試験（ＪＡＳＯ Ｃ６０６−８１）を行った。かかる台上評価において、タイヤ中心より距離１ｍの地点に高さ０．２５ｍで設置したマイクロホンを用いて騒音レベルを測定した。テストタイヤは、トレッド面に表１に示す５種の袋状溝が形成されたものを使用した。

各袋状溝に突起部を設けないものを比較例、各袋状溝に突起部を設けたものを実施例１、各袋状溝に突起部および連結溝を設けたものを実施例２とした。各突起部は、それぞれ上記ｄ／Ｄを０．５、上記ａ／Ａを０．２２とした。また、連結溝は、最小横断面における溝幅よりも小さい４ｍｍの溝幅と、ブロックの陸部高さの９割の深さとを有するものとした。評価結果を図５に示す。

図５に示すグラフより、実施例１は比較例に比べて騒音レベルが低いことがわかる。これは、袋状溝の溝頭部に突起部が形成されたことにより、溝頭部と路面とにより形成される略閉空間内のボリュームが低減されたことと、略閉空間内の空気の振動が突起部により吸収された効果によるものと考えられる。また、実施例２は実施例１よりも更に騒音レベルが低く、連結溝が形成されたことにより、略閉空間内の空気が分散されて放出された効果であると考えられる。

本発明に係る空気入りタイヤの一例を示すタイヤ子午線断面図 本発明の空気入りタイヤが備えるトレッド面の一例を示す平面図 袋状溝の斜視図 袋状溝の平面図 図３ｂにおけるｃ−ｃ断面図 別形態に係る袋状溝の斜視図 別形態に係る袋状溝の平面図 騒音性能の評価結果を示すグラフ 袋状溝の一例を示す斜視図 溝頭部の溝容積と溝首部の溝断面積との関係を示すグラフ

符号の説明

６ トレッド面
９ 横溝
１０ 細溝
１１ 袋状溝（ラグ溝）
１６ 内側壁
１７ 溝頭部
１８ 溝首部
１９ 最小横断面
２０ 溝底面
２１ 突起部
２４ 袋状溝
２５ 溝頭部
２６ 溝首部
２７ 内側壁
２８ 溝底面
２９ 突起部
３０ 接続部
３１ 連結溝
ｄ 突起部の陸部高さ
ｗ 最小横断面における溝幅
Ｄ 溝頭部の溝深さ
Ｗ 溝頭部の最大溝幅

Claims (6)

1. トレッド面に溝部が形成された空気入りタイヤにおいて、
   前記溝部が、部分的に開口した略ループ状の内側壁を有する溝頭部と、前記溝頭部の開口にその溝頭部の最大溝幅よりも小さい溝幅で連通する溝首部と、を有する袋状溝を備え、
   前記袋状溝の溝頭部に、前記開口を通過することなく溝底面から隆起する突起部が形成され、前記突起部の前記溝底面を基準とした陸部高さｄと前記溝頭部の溝深さＤとの関係が０．１５≦ｄ／Ｄ≦０．７５であることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 溝断面積が最も小さくなる前記溝首部の横断面を最小横断面とするとき、その最小横断面における溝断面積Ｓ（ｍｍ２）と、前記溝頭部に最も近い前記最小横断面から前記溝頭部側の、前記突起部が形成されない場合の溝容積Ｖ（ｍｍ３）との関係が、Ｖ／Ｓ≧２５である請求項１記載の空気入りタイヤ。
3. 溝断面積が最も小さくなる前記溝首部の横断面を最小横断面とするとき、前記突起部の表面積ａ（ｍｍ２）と、前記溝頭部に最も近い前記最小横断面から前記溝頭部側の、前記突起部が形成されない場合の溝表面積Ａ（ｍｍ２）との関係が、０．０１≦ａ／Ａ≦０．５である請求項１または２記載の空気入りタイヤ。
4. 前記袋状溝の溝首部を横断したときの溝断面積が最も小さくなる部分の溝幅と同等以下の溝幅を有し、その袋状溝の溝頭部と、その袋状溝に陸部を挟んで隣接する他の溝又は接地端とを連結する連結溝を備える請求項１〜３いずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
5. 前記溝頭部に、前記突起部と前記溝頭部の内側壁とを連ねる接続部が設けられている請求項１〜４いずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
6. 前記突起部に段差が形成されている請求項１〜５いずれか１項に記載の空気入りタイヤ。
   

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