JP4520146B2

JP4520146B2 - 突起剛性変化に基づくタイヤピッチ列の分析方法

Info

Publication number: JP4520146B2
Application number: JP2003523989A
Authority: JP
Inventors: アーヴィンスタッキージョン
Original assignee: ブリヂストンアメリカズタイヤオペレイションズエルエルシー
Priority date: 2001-08-22
Filing date: 2002-08-21
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2022-08-21
Also published as: US20030040886A1; US7006930B2; ES2338867T3; EP1419054B1; DE60234936D1; EP1419054A2; JP2005500945A; WO2003019173A3; WO2003019173A2; ATE453519T1; AU2002335655A1

Description

関連出願の相互参照
本出願は2001年８月22日付け出願の米国特許出願第60/314,085号及び2001年８月23日付け出願の米国特許出願第60/314,403号の優先権を主張する;これら双方の開示を参照して本明細書に組み入れる。

発明の背景
１．技術分野
本発明は、概して、タイヤ騒音についてトレッドパターンを分析する方法に関する。とりわけ、本発明はラグ（突起）剛性における変化によって生じるトレッドパターンのタイヤ騒音を比較する方法に関する。本発明は、特に、タイヤ騒音ピッチ列における突起の分布に基づくトレッドの突起剛性における変化から生じるタイヤ騒音を分析するための方法に関する。

２．背景情報
タイヤ設計の１種の局面には、望ましくないタイヤ騒音を最小にすることが含まれる。タイヤ騒音はトレッドパターンの突起が路面に接触する場合に発生する。変化のないトレッドパターンは望ましくないモノラルなピッチ音を生じさせる。タイヤ設計者はトレッドパターンを変化させモノラルピッチの音を避ける。代表的に、トレッドパターンは、タイヤの外周を囲むようなトレッドピッチの寸法を変えることによって変化させる。トレッドピッチの寸法を変化させることは、騒音スペクトルの周波数領域を広げることによってモノラルピッチのタイヤ騒音を減少させる傾向があるが、時間領域における望ましくない騒音がまだ生じることがある。

現在、トレッドパターンはトレッドピッチにおける異なった変化によって発生するタイヤ騒音の比較によって分析される。既知の分析技術は、タイヤ設計者が、受け入れ可能なタイヤ騒音を発生させるトレッドの設計のためのピッチパターンを選ぶことができるようにする。かかる技術の１種は、ピッチ列のフーリエスペクトルを用い不愉快なピッチ列を識別する。米国特許第6,112,167号明細書に開示される別の技術は、タイヤの外周を囲むようなピッチ列の部分を分析する。これらの技術は有効であるが、タイヤ設計者は、既知の技術では、最初の選抜を通ってもまだ望ましくないタイヤ騒音を有するタイヤ騒音ピッチ列の設計を招く場合があることを見出した。かかる列を有するタイヤの型は、再構築されるか、又は修正され、望ましくない騒音を減少させなければならない。望ましくない騒音の原因の１種は、タイヤの外周を囲む突起の剛性における変化に起因するタイヤ騒音である。
米国特許第6,112,167号明細書

トレッドピッチの寸法が変化する場合、トレッドパターンの突起の寸法が変化する。したがって、突起は異なる剛性を有し及び突起が路面に接触する場合、異なる音の振幅を生成する。これらの差異は、音の振幅変化を生じさせ、他の点で好ましいピッチ列を好ましくないものにする場合がある。従来、この望ましくないタイヤ騒音は分析されず、及びタイヤは望ましくない騒音が認識される前に生産される。顧客が騒音に反対する場合、タイヤ製造者は、高価なタイヤ型を廃棄しなければならないか、又は型を修正しなければならない。したがって、この技術において、タイヤ設計者が別の好ましいピッチ列の群を比較できるようにする第２の選抜法が望まれる。かかる第２の選抜法は突起剛性の変化から発生するタイヤ騒音を分析する。

発明の概要
上記観点から、本発明はタイヤトレッドの突起剛性の変化によって発生するタイヤ騒音に基づくタイヤ騒音ピッチ列を比較する方法を提供する。本発明の方法は、第１の分析技術として用いることができるか、又は第２の検査技術として用い、通常の評価技術によって選定されたタイヤ騒音ピッチ列を評価することができる。

本発明の方法は、タイヤ騒音ピッチ列及びピッチ長を定義すること、ピッチ列における任意の固定された基準点から各ピッチ長の端部までのアーク長及びその任意基準点からのピッチ数の平均ピッチ長のアーク長の間の差異を算出すること、及び差異を分析し望ましい及び望ましくないタイヤ騒音の特徴を識別することによって達成することができる。

本発明の１具体例では、差異はタイヤ騒音ピッチ列の順序でピッチ比の数を整理すること、及びピッチ比の数の累積した合計及びピッチ比の数の累積した平均の間の差異を計算することによって算出することができる。フーリエ解析又は他のスペクトル解析の技術を差異に関して実行し分析用具を提供することができる。

本発明は、本発明の方法の適用から導かれるトレッドパターン及びピッチ列を有するタイヤを提供する。本発明はまた本発明の方法を行うために適合されるコンピュータを提供する。

好適例の詳細な記載
本発明の方法は、タイヤ設計者がトレッド突起剛性の変化によって発生するタイヤ騒音を分析することを可能にする。空気入りタイヤのトレッドパターンには、タイヤが望ましくないモノラルピッチのタイヤ騒音を生じさないように、異なる寸法を有するトレッドパターン区分が含まれる。トレッド区分の寸法が変化する場合、トレッド区分の突起の剛性が変化する。これらの突起はタイヤが回転するにつれて地面に影響を与える。この影響により、タイヤ騒音が引き起こされ、振幅が突起の剛性によって変化する。本発明は、タイヤ設計者が、このタイヤ騒音を分析し、試料タイヤが生産される前に望ましくないタイヤ騒音を有するタイヤ設計を排除することができるようにする。

本発明の方法は、タイヤの突起剛性とタイヤの突起寸法と間に、実質的な直線関係が存在する事実を用いる。図１のグラフ10は突起剛性と突起の寸法との間の直線関係を示す。グラフ10は、ピッチ比についての平均ピッチ寸法によって分けられる突起寸法に等しい0.75から1.25までの標準化されたピッチ比を表す横軸12を有する。縦軸14はトレッド要素又はトレッド突起のせん断剛性(N/m)を表す。データ線16はせん断剛性と寸法との間の実質的な直線関係を示す。代表的なデータを、小さな突起20、中間の突起22、及び大きな突起24について示す。剛性は突起寸法に関して直線的に変化し、その理由は大きさの違うタイヤ突起が同じ基本的な形だからである。突起はまたタイヤの外周方向に関して同様な角度で配置される。したがって、本発明の方法は寸法変化を用いて剛性変化から発生する騒音を分析する。

図2A及び2Bは従来の山型ピッチ列の衝撃モデル分析を示す。ピッチ列を、タイヤの外周の60度で表す横軸30を用いて図2Aのグラフで示す。縦軸32はピッチ比を表す。図2Bのグラフは、図2Aのピッチ列の衝撃モデル分析結果を示す。横軸34は調和数を表し、及び縦軸36は振幅を表す。図2Bのグラフは、図2Aのピッチ列が、大きな単一の調和に欠けていることを示し、この列がピッチ列に関する望ましくないタイヤ騒音を生成しないことを示唆する。上述のように、この技術の欠点は、図2Aの列がまだラグ剛性の変化に関する望ましくないタイヤ騒音を生じさせることである。図2Bの従来の分析技術はこの問題を識別しない。

図2C及び2Dは無作為型ピッチ列の従来の衝撃モデル分析を示す。ピッチ列を、タイヤの外周の60度で表す横軸40を用いて図2Cにおいてグラフで示す。縦軸42はピッチ比を表す。図2Dのグラフは図2Cのピッチ列の衝撃モデル分析結果を示す。横軸44は調和数を表し及び縦軸46は振幅を表す。図2Dのグラフは図2Cのピッチ列が数６０での強い調和を含んでいることを示し、この列がタイヤ騒音のピッチ列に関する望ましくないタイヤ騒音を生成することを示唆する。

本発明の方法を、概して、図3Aのフローチャートで示す。一般に、本発明は、タイヤ設計者がトレッドの突起剛性における変化に基づいて異なるタイヤ騒音ピッチ列を比較することができるようにする。本発明の方法はそれ自体に関して用いることができるが、本発明を用いて、他の方法によって識別された好ましい列を比較することができる。したがって、本発明はこの方法で第２の選抜技術として用いられる。このように、本発明は、タイヤに組み込まれる場合のタイヤ騒音ピッチ列によって発生するタイヤ騒音をシミュレートすることによって、タイヤ騒音ピッチ列を比較するための方法に広範囲に関連する。第１工程50及び52は第１及び第２のタイヤ騒音ピッチ列を選定することである。第２工程60及び62は、第１及び第２のタイヤ騒音のピッチ列によって発生するタイヤ騒音を、トレッド突起剛性における変化を分析することによって予測することである。次の工程70は、工程50及び52において選定される列がより一層好ましい騒音特性を有することを定めるために、工程60の結果を工程62の結果と比較することである。

図3Bは、図3Aに示す各分析工程60及び62のフローチャートを示す。分析処理には、平均ピッチ寸法80のアーク長からのアーク長82の偏差(D)84の累積をフーリエ解析又はスペクトル解析86する工程が含まれる。図4A及び4Bは、図2A及び2Cの構造化された列及び無作為列についてのDをグラフで表す。それぞれのフーリエ解析結果を図５に示す。

Dは、タイヤに沿う固定された任意の基準点(概して所定ピッチの開始)からｉ番目の平均ピッチの端部までの実際のアーク長における差異の軌道である。例えば、第20番目のピッチについての計算には、ピッチ１〜20の長さの合計が必要である。次いで、D₂₀についての差異を定めるために平均ピッチ長の20倍がこの合計から引かれる。このようにして、Dを各ピッチについて算出する。D={D₁、D₂、D₃、・・・D_i、・・・D_N-1、D_N}
Nはタイヤの外周について配置されるトレッドピッチの総数である。
D_iは次の関係を用いて算出することができる：
D=X_i-平均X_i
X_i=合計L_j(j=1〜i)
平均X_i=(i)(C/N)
ここで：
X_iは固定された基準点からｉ番目のトレッドピッチの端部までのアーク長であり;
平均X_iは平均ピッチ寸法のｉピッチ倍のアーク長であり;
Ｌはピッチの長さであり;及び
Ｃはタイヤの外周であり、及び長さ、割合(100)、度(360)、又はそのような種類の他のものによって表すことができる。

本発明の方法は、異なる数のピッチを有する列を比較できるように、Ｃに対する計算を標準化することができる。例えば、20ピッチを備えるタイヤ外周は５％又は18度の平均ピッチ寸法を有し、40ピッチを備える同じ外周は2.5％又は９度の平均ピッチ寸法を有する。本発明の別の具体例では、この方法を標準化する必要はない。この適用では、タイヤの外周の長さを用いる。

図4A、4B、及び５は、本発明の分析技術をどのようにして用い図2Aの構造化された列及び図2Cの無作為列を分析するかを示す。図4Aは平均の累積合計と列の累積合計との間の差異90を示す。最初の10個のピッチ数について累積された平均は1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0、9.0及び10.0である。列の累積された合計は0.8、1.6、2.4、3.2、4.0、4.8、5.6、6.4、7.2、及び8.0である（すべてのピッチが0.8だからである）。次の10個のピッチは1.0であり、及び従って、平均と等しく、その結果、差異が、不変であるか、又はピッチ10及び20の間の曲線の平坦部分によって示される。次の20個のピッチは1.2であり、差異がそれに応じて上昇する。図4Aでは、横軸92は、累積されたピッチ寸法を表す縦軸94を用いる60度上のピッチ数である。フーリエ解析又はスペクトル解析を図4Aのグラフ90上で表される差異に関し実行し、符号116による表示の図５で示される調節情報を生じさせる。図５では、横軸112は、線形振幅を表す縦軸114を用いる剛性変化の順序(回転毎の事象)である。この分析は図2Aの構造化された列が高い第１の順位の大きさ及び概して低い第２から第５順位までの大きさを有することを示す。これは、望ましくないタイヤ騒音が図2Aの列における剛性変化から結果的に生じることを示す。この結果は図2Bで示す従来技術の結果と反対である。同様の分析を図4B及び５に示し、ここでは無作為列を分析する。図4Bでは、横軸102は累積されたピッチ寸法を表す縦軸104を用いる60度上のピッチ数である。フーリエ解析又は他の種類のスペクトル解析を図4Bのグラフ100上で表す差異に関し実行し、符号118による表示の図５で示す調節情報を生じさせる。この分析結果は図2Cの無作為列が第１の５つの順位まで概して低く、及び水平な振幅を有することを示す。これは望ましくないタイヤ騒音が図2Cの列の剛性変化から生じないことを示す。この結果は図2Dに示す従来技術の結果と反対である。したがって、この分析は、望ましくないタイヤ騒音を有する列を識別するために、突起剛性変化を、従来の衝撃モデル技術に加えて別に分析しなければならないことを示す。

図６、７、及び８は、本発明の方法をどのように用いて３種の列130、140、及び150を比較するかを示す。図６はこれらの列を一覧にする。図７は図2B及び2Dで描写するグラフと同様のグラフを示す。図８は図５で描写する図表と同様のグラフを示す。従来の分析技術は図７でグラフに示し、列150と関連付けられる線152は、60のまわりで振幅ピークを有する。他の２種の線132及び142は、従来技術の方法の下での良好な結果を示す。本発明の分析法の結果を図８に示すが、そこで、図７の２種の良好な結果132及び142は、第１の順位において劇的に異なる結果を有する。図８における線142は第１の順位で高い振幅ピークを有し、列140が突起剛性変化に関連付けられる望ましくないタイヤ騒音を有することを示す。線132は最初の５種の順位まで概して水平である。したがって、タイヤ設計者は双方の試験から列の受諾可能な結果を与える列140を選定する。

上述の本発明の方法を、上述の工程のいくつかを行うコンピュータ上で実行することができる。かかるコンピュータはソフトウェアを動かし、この方法を行うのに必要なタイヤ情報を受け入れる。ソフトウェアは方法を実行し、及び上記で論議したような分析結果を出力する。前述の説明では、特定の用語を、簡潔さ、明確性、及び理解のために用いた。かかる用語は説明的な目的のために用い、及び広く解釈されるように意図するもので、不必要な限定は、それらから従来技術の条件を越えて意味されるべきでない。
さらに、本発明の説明及び例示は１例であり、本発明は、示されているか又は記述されている厳密な細部には限られない。

トレッド突起のせん断剛性及び寸法の間の直線関係をグラフで示す図である。 0.8で10の１群、1.0で10の２群、1.2で20の３群、1.0で10の２群、及び0.8で10の１群を有する構造化されたタイヤ騒音ピッチ列をグラフで示す図である。 50、60、75、100、及び120の周りで小さい振幅のピークを示す2Aの構造化されたタイヤ騒音ピッチ列のフーリエ解析結果であり;この分析技術は従来技術である。列において、１群、２群、及び３群が無作為に配列された無作為タイヤ騒音ピッチ列をグラフで示す図である。 60の周りの大きな振幅ピークを示す2Cの無作為タイヤ騒音ピッチ列のフーリエ解析結果である。本発明の一般的な方法のフローチャートである。分析技術の工程を示すフローチャートである。 4Aは図2Aで示す構造化された列の累積された差異をグラフで示す図であり、4Bは図2Cで示す無作為列の累積された差異をグラフで示す図である。構造化された列及び無作為列の双方からのデータのフーリエ解析結果を示すグラフである。３種のピッチ寸法を有する各列を用いた３種の模範的な列を示す図である。すべての３種の模範的な列についての従来の分析技術の結果をグラフで示す図である。図６の３種の列に関して用いる本発明の分析法の結果をグラフで示す図である。図１〜８について、明細書中、同様な符号は同様な部分を示す。

Claims

タイヤに組み込まれた場合のタイヤ騒音ピッチ列により発生するタイヤ騒音をシミュレートすることによってタイヤ騒音ピッチ列を比較するための方法であって、次の、即ち
（ａ）第１のタイヤ騒音ピッチ列を選定する工程、
（ｂ）第１のタイヤ騒音ピッチ列によって発生するタイヤ騒音を、トレッドの突起剛性における変化の分析によって予測する工程、
（ｃ）第２のタイヤ騒音ピッチ列を選定する工程、
（ｄ）第２のタイヤ騒音ピッチ列によって発生するタイヤ騒音を、トレッドの突起剛性における変化の分析によって予測する工程、および
（ｅ）工程（ｂ）の結果を工程（ｄ）の結果と比較する工程
を具え、
工程（ｂ）および（ｄ）が、平均ピッチ寸法のアーク長からのアーク長の偏差の累積をスペクトル解析する工程を具え、
工程（ｂ）および（ｄ）が次の、即ち
（ｆ）タイヤ騒音ピッチ列についてのピッチ長を定義する工程、
（ｇ）任意の固定された基準点からピッチ列の各ピッチ長の端部までのアーク長（Ｘ）を算出する工程、
（ｈ）ピッチ列の各ピッチ長について平均ピッチ寸法に基づく平均アーク長（平均Ｘ）を算出する工程、および
（ｉ）ピッチ列のアーク長（Ｘ）と平均ピッチ長の平均アーク長（平均Ｘ）との間の差異を算出する工程
を具える、方法。
さらに、式Ｄ＝Ｘ _ｉ −平均Ｘ _ｉ〔式中、Ｘ _ｉ＝合計Ｌ _ｊ（ｊ＝１からｉまで）および平均Ｘ _ｉ＝（ｉ）（Ｃ／Ｎ）であり、ここで、Ｎはタイヤの外周について配置されるトレッドピッチの総数であり、Ｃはタイヤの外周であり、Ｘ _ｉは固定された基準点からｉ番目のトレッドピッチの端部までのアーク長であり、Ｌはピッチの長さであり、および平均Ｘ _ｉは平均ピッチ寸法のｉピッチ倍のアーク長である〕を用いる差異の算出工程を具える、請求項１記載の方法。
さらに、フーリエ解析によって識別される第１から第５順位における変動を分析する工程を具える、請求項１記載の方法。
さらに、第１から第５順位の振幅を分析する工程を具える、請求項３記載の方法。
タイヤトレッドの突起剛性変化に基づくタイヤ騒音ピッチ列を分析する方法であって、次の、即ち
（ａ）タイヤ騒音ピッチ列およびピッチ比を定義する工程、
（ｂ）タイヤ騒音ピッチ列についてのピッチ長を定義する工程、および
（ｃ）平均ピッチ寸法のアーク長からのアーク長の偏差の累積のスペクトル分析を行う工程
を具え、
工程（ｃ）が次の、即ち
（ｄ）任意の固定された基準点からピッチ列の各ピッチ長の端部までのアーク長（Ｘ）を算出する工程、
（ｅ）ピッチ列の各ピッチ長についての平均ピッチ寸法に基づく平均アーク長（平均Ｘ）を算出する工程、および
（ｆ）ピッチ列のアーク長（Ｘ）と平均ピッチ長の平均アーク長（平均Ｘ）との間の差異を算出する工程
を具える、方法。
さらに、式Ｄ＝Ｘ _ｉ −平均Ｘ _ｉ〔式中、Ｘ _ｉ＝合計Ｌ _ｊ（ｊ＝１からｉまで）および平均Ｘ _ｉ＝（ｉ）（Ｃ／Ｎ）であり、ここで、Ｎはタイヤの外周について配置されるトレッドピッチの総数であり、Ｃはタイヤの外周であり、Ｘ _ｉは固定された基準点からｉ番目のトレッドピッチの端部までのアーク長であり、Ｌはピッチの長さであり、および平均Ｘ _ｉは平均ピッチ寸法のｉピッチ倍のアーク長である〕を用いる差異の算出工程を具える、請求項５記載の方法。
さらに、スペクトル解析によって識別される第１から第５順位における変動を分析する工程を具える、請求項５記載の方法。
さらに、第１から第５順位の振幅を分析する工程を具える、請求項７記載の方法。
タイヤトレッドの突起剛性の変化に基づくタイヤ騒音ピッチ列を分析する方法であって、次の、即ち
（ａ）タイヤ騒音ピッチ列およびピッチ比を定義する工程、
（ｂ）タイヤ騒音ピッチ列についてのピッチ長を定義する工程、
（ｃ）任意の固定された基準点からピッチ列の各ピッチ長の端部までのアーク長（Ｘ）を算出する工程、
（ｄ）ピッチ列の各ピッチ長について平均ピッチ寸法に基づく平均アーク長（平均Ｘ）を算出する工程、
（ｅ）フーリエ解析を用いてピッチ列のアーク長（Ｘ）と平均ピッチ長の平均アーク長（平均Ｘ）との間の差異を分析する工程であって、差異が式Ｄ＝Ｘ _ｉ −平均Ｘ _ｉ〔式中、Ｘ _ｉ＝合計Ｌ _ｊ（ｊ＝１からｉまで）および平均Ｘ _ｉ＝（ｉ）（Ｃ／Ｎ）であり、ここで、Ｎはタイヤの外周について配置されるトレッドピッチの総数であり、Ｃはタイヤの外周であり、Ｘ _ｉは固定された基準点からｉ番目のトレッドピッチの端部までのアーク長であり、Ｌはピッチの長さであり、および平均Ｘ _ｉは平均ピッチ寸法のｉピッチ倍のアーク長である〕を用いて算出される工程、および
（ｆ）フーリエ解析によって識別される第１から第５順位における変動を分析する工程
を具える、方法。
さらに、第１から第５順位の振幅を分析する工程を具える、請求項９記載の方法。