JP6473372B2 - 空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、操縦安定性能を向上しながら、優れたノイズ性能を発揮し得る空気入りタイヤに関する。

従来、トレッド部のパターンを不規則に配置して、路面走行時のノイズ性能を改善させた空気入りタイヤが知られている。例えば、下記特許文献１は、トレッド部の模様単位がカオス的関数によって求められる順番に基づいて配列された空気入りタイヤを提案している。

特開平０８−１１３０１２号公報

しかしながら、上記特許文献１のノイズ低減技術を適用した空気入りタイヤは、ノイズ性能を向上させると操縦安定性能が低下し、操縦安定性能とノイズ性能との両立が困難であった。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、陸部ごとに模様単位の数を異ならせることを基本として、操縦安定性能を向上しながら、優れたノイズ性能を発揮し得る空気入りタイヤを提供することを主たる目的としている。

本発明は、車両への装着の向きが指定されたトレッド部を備えた空気入りタイヤであって、前記トレッド部は、タイヤ周方向にのびる少なくとも２本の縦主溝によって区分された少なくとも３個の陸部を有し、前記各陸部には、タイヤ周方向のピッチ長さが異なる複数の模様単位が不規則に配列されており、前記陸部は、車両への装着時に車両外側に位置する外のショルダ陸部と、車両への装着時に車両内側に位置する内のショルダ陸部と、それらの間に位置するセンタ陸部とを含み、前記外のショルダ陸部に含まれる前記模様単位の数Ｎｅと、前記内のショルダ陸部に含まれる前記模様単位の数Ｎｉと、前記センタ陸部に含まれる前記模様単位の数Ｎｃとは、Ｎｅ＜Ｎｃ＜Ｎｉの関係を満たしていることを特徴とする。

本発明に係る空気入りタイヤにおいて、前記各陸部は、複数の前記模様単位がカオス的関数によって求められる順番に基づいて配列されているのが望ましい。

本発明に係る空気入りタイヤにおいて、前記各陸部は、前記ピッチ長さが異なる少なくとも５種類の前記模様単位を含むのが望ましい。

本発明に係る空気入りタイヤにおいて、前記トレッド部のランド比は、８５％以上であるのが望ましい。

本発明に係る空気入りタイヤにおいて、前記各陸部の前記模様単位の数Ｎｅ、Ｎｉ及びＮｃは、５２〜７３個であるのが望ましい。

本発明に係る空気入りタイヤにおいて、タイヤ断面幅Ｗｔが、タイヤ外径Ｄｔの３０％以下であるのが望ましい。

本発明の空気入りタイヤの各陸部には、タイヤ周方向のピッチ長さが異なる複数の模様単位が不規則に配列されている。このような空気入りタイヤは、タイヤが回転したときに模様単位が路面を叩いて生じる振動によるノイズ（以下、「インパクトノイズ」という。）の周波数の分散度合いが向上するので、路面走行時のノイズを低減し得る。

本発明では、外のショルダ陸部に含まれる模様単位の数Ｎｅと、内のショルダ陸部に含まれる模様単位の数Ｎｉと、センタ陸部に含まれる模様単位の数Ｎｃとは、Ｎｅ＜Ｎｃ＜Ｎｉの関係を満たしている。

このため、外のショルダ陸部に含まれる模様単位のピッチ長さは大きくなり、その結果、車両外側のタイヤ剛性は向上し、優れた操縦安定性能が発揮され得る。また、内のショルダ陸部に含まれる模様単位のピッチ長さは小さくなり、その結果、内のショルダ陸部に含まれる模様単位に伴うインパクトノイズが低減され得る。更に、各模様単位のピッチ長さが異なるので、各陸部で発生するインパクトノイズの周波数帯は分散され、ノイズ性能がより向上され得る。

以上のように、本発明の空気入りタイヤは、操縦安定性能を向上しながら、優れたノイズ性能を発揮することができる。

本発明の空気入りタイヤの一実施形態を示す断面図である。 図１のトレッド部の展開図である。 不規則配列のパターンを示す図である。 実施例の不規則配列のパターンを示す図である。 比較例の不規則配列のパターンを示す図である。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１は、本実施形態の空気入りタイヤ１の正規状態の断面図であり、図２は、この空気入りタイヤ１のトレッド部２の展開図である。図１は、図２のＡ−Ａ線の断面図である。

前記「正規状態」とは、空気入りタイヤ１が、正規リム（図示省略）にリム組みされかつ正規内圧が充填された無負荷の状態である。本明細書において、特に断りがない場合、空気入りタイヤ１の各部の寸法は、正規状態での値である。また、各溝の溝幅は、特に断りがない場合、その長手方向に直交する向きで測定される。

前記「正規リム」とは、空気入りタイヤ１が基づいている規格を含む規格体系において、当該規格がタイヤ毎に定めるリムであり、例えばＪＡＴＭＡであれば "標準リム" 、ＴＲＡであれば "Design Rim" 、ＥＴＲＴＯであれば "Measuring Rim" とする。

前記「正規内圧」とは、空気入りタイヤ１が基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば "最高空気圧" 、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "INFLATION PRESSURE" とする。

図１に示されるように、本実施形態の空気入りタイヤ１は、トレッド部２からサイドウォール部３を経てビード部４のビードコア５に至るカーカス６を備えている。本実施形態の空気入りタイヤ１は、カーカス６のタイヤ半径方向外側に配されるベルト層７と、このベルト層７のタイヤ半径方向外側に配されるバンド層９とを更に備えており、例えば、乗用車用空気入りタイヤとして好適に利用される。

本実施形態の空気入りタイヤ１は、例えば、タイヤ断面幅Ｗｔが、タイヤ外径Ｄｔの３０％以下の、いわゆる、幅狭・大径タイヤであるのが望ましい。このような空気入りタイヤ１は、トレッド部２におけるエネルギー損失量の低減、タイヤ質量の低減、及び、空気抵抗の低減等により、車両の燃費が大幅に改善され得る。

図２に示されるように、本実施形態のトレッド部２は、車両への装着の向きが指定された非対称のパターンが形成されている。車両への装着の向きは、例えば、サイドウォール部３（図１に示す）に、文字等で表示される。

トレッド部２は、車両装着時に車両外側に位置する外側トレッド端Ｔｅｏと、車両装着時に車両内側に位置する内側トレッド端Ｔｅｉとを有している。この外側トレッド端Ｔｅｏと内側トレッド端Ｔｅｉとの間のタイヤ軸方向の距離がトレッド接地幅ＴＷとして定められる。

ここで、前記「外側トレッド端」Ｔｅｏは、正規状態のタイヤに、正規荷重を負荷してキャンバー角０度で平面に接地させたときの接地面において、車両外側でのタイヤ軸方向の最外端である。また、前記「内側トレッド端」Ｔｅｉは、正規状態のタイヤに、正規荷重を負荷してキャンバー角０度で平面に接地させたときの接地面において、車両内側でのタイヤ軸方向の最外端である。

前記「正規荷重」とは、空気入りタイヤ１が基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている荷重であり、ＪＡＴＭＡであれば "最大負荷能力" 、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "LOAD CAPACITY" である。

トレッド部２には、タイヤ周方向に連続してのびる少なくとも２本、本実施形態では２本の縦主溝が設けられている。このような縦主溝は、例えば、外側縦主溝１０及び内側縦主溝１１を含んでいる。外側縦主溝１０及び内側縦主溝１１は、トレッド部２の排水性を向上させる機能を有している。

トレッド部２は、上述の縦主溝によって区分された、少なくとも３つ、本実施形態では３つの陸部を有している。陸部は、車両への装着時に車両外側に位置する外のショルダ陸部１２と、車両への装着時に車両内側に位置する内のショルダ陸部１３と、それらの間に位置するセンタ陸部１４とを含んでいる。

本実施形態では、外のショルダ陸部１２は、外側トレッド端Ｔｅｏを含んでおり、内のショルダ陸部１３は、内側トレッド端Ｔｅｉを含んでいる。また、センタ陸部１４は、タイヤ赤道Ｃを含むのが望ましい。

外のショルダ陸部１２には、例えば、外側トレッド端Ｔｅｏからタイヤ軸方向内側にのび、外のショルダ陸部１２内で終端する複数の外側ラグ溝１５が設けられている。外のショルダ陸部１２には、更に、隣り合う外側ラグ溝１５間に、タイヤ軸方向にのびる、例えば１本の外側サイプ１７が設けられているのが望ましい。外側サイプ１７は、例えば、タイヤ軸方向の両端部が外のショルダ陸部１２内で終端している。外側サイプ１７は、隣り合う外側ラグ溝１５間に、複数本設けられていてもよい。

内のショルダ陸部１３には、例えば、内側トレッド端Ｔｅｉからタイヤ軸方向内側にのび、内のショルダ陸部１３内で終端する複数の内側ラグ溝１６が設けられている。内のショルダ陸部１３には、更に、内側ラグ溝１６のタイヤ軸方向の内端から内側縦主溝１１までタイヤ軸方向にのびる第１内側サイプ１８と、隣り合う内側ラグ溝１６間をタイヤ軸方向にのびる、例えば２本の第２内側サイプ１９とが設けられるのが望ましい。第２内側サイプ１９は、例えば、タイヤ軸方向の両端部が内のショルダ陸部１３内で終端している。第２内側サイプ１９は、隣り合う外側ラグ溝１５間に、１本のみ設けられていてもよいし、３本以上設けられていてもよい。

センタ陸部１４には、例えば、外側縦主溝１０から内側縦主溝１１までのびる複数のセンタサイプ２０が設けられている。センタサイプ２０は、タイヤ軸方向に対し、同じ方向に傾斜しているのが望ましい。

本実施形態の外のショルダ陸部１２は、Ｎｅ個の外の模様単位２１が、タイヤ周方向に連続して配列されている。各外の模様単位２１は、例えば、１本の外側ラグ溝１５と、１本の外側サイプ１７とを含んで構成されている。外のショルダ陸部１２には、例えば、タイヤ周方向のピッチ長さＰ２１が異なる少なくとも５種類、本実施形態では５種類の外の模様単位２１が含まれている。

本実施形態の内のショルダ陸部１３は、Ｎｉ個の内の模様単位２２が、タイヤ周方向に連続して配列されている。各内の模様単位２２は、例えば、１本の内側ラグ溝１６と、１本の第１内側サイプ１８と、２本の第２内側サイプ１９とを含んで構成されている。内のショルダ陸部１３には、例えば、タイヤ周方向のピッチ長さＰ２２が異なる少なくとも５種類、本実施形態では５種類の内の模様単位２２が含まれている。

本実施形態のセンタ陸部１４は、Ｎｃ個のセンタ模様単位２３が、タイヤ周方向に連続して配列されている。各センタ模様単位２３は、例えば、１本のセンタサイプ２０を含んで構成されている。センタ陸部１４には、例えば、タイヤ周方向のピッチ長さＰ２３が異なる少なくとも５種類、本実施形態では５種類のセンタ模様単位２３が含まれている。

本実施形態の外のショルダ陸部１２の外の模様単位２１の数Ｎｅと、内のショルダ陸部１３の内の模様単位２２の数Ｎｉと、センタ陸部１４のセンタ模様単位２３の数Ｎｃとは、Ｎｅ＜Ｎｃ＜Ｎｉの関係を満たしている。

外の模様単位２１の数Ｎｅが少ないので、外の模様単位２１のピッチ長さＰ２１は、大きくすることができる。このため、車両が旋回する際に大きな力が生じる外のショルダ陸部１２の剛性を高くすることができ、空気入りタイヤ１は、大きなコーナリングパワーを発生させ得る。その結果、空気入りタイヤ１は、良好な操縦安定性能を確保することができる。

内の模様単位２２の数Ｎｉが多いので、内の模様単位２２のピッチ長さＰ２２は、小さくすることができる。その結果、路面走行時のノイズ性能に大きく影響する周波数領域、例えば、２００〜４００Ｈｚ付近の音圧レベルを低下させることができる。また、各内の模様単位２２が小さく、かつ、軽く形成できるので、インパクトノイズが車両内側で低減され、空気入りタイヤ１のノイズ性能は、改善され得る。

更に、各模様単位の数Ｎｅ，Ｎｉ及びＮｃが異なるので、外のショルダ陸部１２、内のショルダ陸部１３及びセンタ陸部１４の各模様単位に伴うインパクトノイズの発生周波数帯は、それぞれ異なるものとなり得る。その結果、空気入りタイヤ１は、インパクトノイズの周波数の分散度合いが向上するので、路面走行時のノイズを低減し得る。

各陸部の模様単位の数Ｎｅ、Ｎｉ及びＮｃは、好ましくは、５２〜７３個の範囲から選択され得る。上述のＮｅ＜Ｎｃ＜Ｎｉの関係から、外のショルダ陸部１２の外の模様単位２１の数Ｎｅは、５２〜７１個が好ましく、内のショルダ陸部１３の内の模様単位２２の数Ｎｉは、５４〜７３個が好ましい。また、センタ陸部１４のセンタ模様単位２３の数Ｎｃは、５３〜７２個が好ましい。模様単位の数Ｎｅ、Ｎｉ及びＮｃが、５１個以下である場合、ノイズ性能が向上しないおそれがあり、７４個以上である場合、操縦安定性能が向上しないおそれがある。

各陸部は、ピッチ長さが異なる複数の模様単位が、例えばカオス的関数によって求められる順番に基づいて、不規則に配列されている。前記カオス的関数の求め方は、例えば、上記特許文献１に詳細に記載されているので、本明細書では省略される。なお、模様単位の配列は、不規則であればよく、例えば、確率論等に基づいて求められてもよい。

図３には、カオス的関数によって求められる不規則配列の一例が示されている。図３は、５種類のピッチ長さを有する模様単位であって、タイヤ周方向の模様単位の数が６８個の場合の一例である。図３の横軸は、タイヤの周方向距離であって、図３の範囲がタイヤ１周分に相当する。図３の縦軸は、５種類のピッチ長さであって、短い方から、ＳＳ、Ｓ、Ｍ、Ｌ、ＬＬで示されている。各ピッチ長さは、例えば、ＳＳがＭより１０％小さく、ＳがＭより５％小さく、ＬがＭより５％大きく、ＬＬがＭより１０％大きい。

このような不規則に配列された複数の模様単位は、各模様単位に伴うインパクトノイズの発生周波数帯が分散され得る。その結果、空気入りタイヤ１は、インパクトノイズの周波数の分散度合いがより向上するので、路面走行時のノイズを更に低減し得る。

図２に示されるように、トレッド部２のランド比は、外側縦主溝１０及び内側縦主溝１１の溝幅、並びに、外側ラグ溝１５及び内側ラグ溝１６の溝長さ、溝幅及び数等を調整することにより、８５％以上に設定されているのが望ましい。なお、「ランド比」とは、外側トレッド端Ｔｅｏと内側トレッド端Ｔｅｉとの間において、各溝全てを埋めた仮想接地面の全面積に対する、実際の接地面積の割合を意味している。

ここで、幅狭・大径タイヤでは、タイヤ断面幅Ｗｔとともにトレッド接地幅ＴＷも狭くなるため、通常のタイヤに比して排水性が優れている。そのため、本実施形態の空気入りタイヤ１は、通常のタイヤと同レベルのウエット性能を確保しながら、従来よりも高いランド比、即ち８５％以上のランド比を採用することが可能となる。このような空気入りタイヤ１は、横剛性が高く、大きなコーナリングパワーを発生させることができる。その結果、空気入りタイヤ１の操縦安定性能は、更に向上され得る。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施し得る。

図１の基本構造を有し、図２の基本トレッドパターンを有するサイズ１６５／６５Ｒ１９の幅狭・大径タイヤである空気入りタイヤが、表１の仕様に基づき、ランド比を８５％に調整されて試作された。このときの各模様単位の不規則配列のパターンは、図３、図４及び図５に示される配列パターンが採用された。それぞれ模様単位のピッチ長さは、短い方から、ＳＳ、Ｓ、Ｍ、Ｌ、ＬＬで示されている。

図３には、上述のように、模様単位の数が６８個の場合の配列パターンが示されている。同様に、図４（ａ）は、模様単位の数が５２個の場合の配列パターンが示されており、図４（ｂ）は、模様単位の数が７２個の場合の配列パターンが示されている。また、図５（ａ）は、模様単位の数が４２個の場合の配列パターンが示されており、図５（ｂ）は、模様単位の数が１００個の場合の配列パターンが示されている。図４及び図５の配列パターンは、それぞれ、図３と同様に、カオス的関数に基づいて求められた。

この試供タイヤを用いて、ノイズ性能及び操縦安定性能が評価された。
テスト方法は、以下の通りである。

＜ノイズ性能＞
試供タイヤのトレッドパターンに基づいて、ノイズシミュレーションが実施され、時速５０ｋｍ／ｈにおける各周波数に対するパワースペクトル密度が計算された。更に、各試供タイヤ毎にパワースペクトル密度の大きい５つの周波数が選択され、それらのパワースペクトル密度の平均値が求められた。結果は、平均値の逆数を指数化しており、比較例２を１００として、数値が大きい程、ノイズ性能が優れていることを示す。

＜操縦安定性能＞
試供タイヤが、一般乗用車の前後輪に装着され、前後輪の空気圧が３１０ｋＰａに調整された。上記車両が、舗装路のテストコースの周回路に持ち込まれ、ステアリングの手応え、応答性、横方向のグリップに関する特性が、ドライバーの官能により評価された。結果は、比較例２を１００とする評点であり、数値が大きい程、操縦安定性能が優れていることを示す。

テストの結果が表１に示される。

表１から明らかなように、実施例の空気入りタイヤは、比較例に対し、操縦安定性能を向上しながら、優れたノイズ性能を発揮することが確認された。

２ トレッド部
１０ 外側縦主溝
１１ 内側縦主溝
１２ 外のショルダ陸部
１３ 内のショルダ陸部
１４ センタ陸部
２１ 外の模様単位
２２ 内の模様単位
２３ センタ模様単位

Claims (5)

1. 車両への装着の向きが指定されたトレッド部を備えた空気入りタイヤであって、
   前記トレッド部は、タイヤ周方向にのびる少なくとも２本の縦主溝によって区分された少なくとも３つの陸部を有し、
   前記各陸部には、タイヤ周方向のピッチ長さが異なる複数の模様単位が不規則に配列されており、
   前記陸部は、車両への装着時に車両外側に位置する外のショルダ陸部と、車両への装着時に車両内側に位置する内のショルダ陸部と、それらの間に位置するセンタ陸部とを含み、
   前記外のショルダ陸部に含まれる前記模様単位の数Ｎｅと、前記内のショルダ陸部に含まれる前記模様単位の数Ｎｉと、前記センタ陸部に含まれる前記模様単位の数Ｎｃとは、Ｎｅ＜Ｎｃ＜Ｎｉの関係を満たし、
   前記各陸部の前記模様単位の数Ｎｅ、Ｎｉ及びＮｃは、５２〜７３個であることを特徴とする空気入りタイヤ。
2. 前記各陸部は、複数の前記模様単位がカオス的関数によって求められる順番に基づいて配列されている請求項１に記載の空気入りタイヤ。
3. 前記各陸部は、前記ピッチ長さが異なる少なくとも５種類の前記模様単位を含む請求項１又は２に記載の空気入りタイヤ。
4. 前記トレッド部のランド比は、８５％以上である請求項１乃至３のいずれかに記載の空気入りタイヤ。
5. タイヤ断面幅Ｗｔが、タイヤ外径Ｄｔの３０％以下である請求項１乃至４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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