JPH01285407A

JPH01285407A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JPH01285407A
Application number: JP63112545A
Authority: JP
Inventors: Tomohiko Kogure; 知彦小暮
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 1988-05-11
Filing date: 1988-05-11
Publication date: 1989-11-16
Anticipated expiration: 2012-10-22
Also published as: JP2665932B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の技術分野〕本発明は、複数の異なるピッチ長を有するトレンドデザ
インエレメントをトレッド表面に配列したタイヤであっ
て、転勤に伴ってトレッドデザインエレメントが発生す
る騒音（パターンノイズ）を低減せしめた空気入りタイ
ヤに関する。

〔従来技術〕

従来、パターンノイズを低減させるために、ピッチ周波
数のまわりの広い周波数（タイヤの回転数×トレッドデ
ザインエレメント数によってきまる周波数）帯域にパタ
ーンノイズを分散させて騒音を目立たなくさせる工夫が
なされてきた。これは、バリアプルピッチ配列法と呼ば
れるもので、何種類かのピッチ長さの異なるトレッドデ
ザインエレメント　（すなわち、ピッチ）をタイヤ周方
向に適当に配列し、各トレッドデザインエレメントが接
地面と接触する際に発生するパルス的騒音あるいは振動
の時間間隔を変化させ、特定周波数に騒音が集中しない
ようにする方法であり、無線工学等で用いられる周波数
変調理論に基づくものである。しかしながら、パターン
ノイズを十分に低減させるまでには至っていない。

そこで、本発明者は、パターンノイズの低減をはかるべ
く研究した結果、タイヤ騒音のフィーリングを悪くして
いる要因として音圧レベルの脈動性を見逃せないことが
判明した。

すなわち、従来の騒音計測法のように成る一定の時間で
平均化された音圧レベルでは同等であるにもかかわらず
、人間の聴感室上のフィーリングではその音圧レベルに
優劣が生じることがあり、この原因を探究したところ、
約１０　Ｈｚ以下の低い周波数帯域において大きく脈動
する音圧レベルと脈動しない音圧レベルとの違いである
ことが判明した。この音圧レベルの脈動性、すなわち騒
音の要因の１つである脈動性を定量的に観察するには、
高速度で収録された騒音を低速度で再生して音圧レベル
の時間的変化を出力することによって可能である。例え
ば、ＪＡＳＯＣ６０６−７３タイヤ騒音試験方法に準す
る方法、すなわち直径３０００ａｍのスチールドラム上
でタイヤを５０　ｋｍ／ｈで転勤させ（空気圧、リムサ
イズ、荷重はＪＡＴＭ＾標準条件）、脈動性の評価をＯ
Ａ値（１００〜２０００　Ｈｚのバンドパスフィルター
を通過した騒音のオーバーオール値）のタイヤ１回転内
の変動幅で評価することができる。

一方、音圧レベルについての従来のトレッドデザインエ
レメント配列に関する理論では、１つのトレッドデザイ
ンエレメントから１つのサイン波が発生するものと仮定
して、タイヤ１周にトレッドデザインエレメントの並び
順と同じ時間的間隔で発生するサイン波列をフーリエ級
数展開して周波数軸上の分散をシュミレートするのが一
般である。とりわけ、周方向長さ、すなわちピッチ長が
短いトレッドデザインエレメントから長いトレッドデザ
インエレメントへと、そしてまた、短いトレッドデザイ
ンエレメントへと規則的にサイン波的な配列をする場合
の理論解析については多くの研究や工夫がなされている
（例えば、自動車技術Ｖｏ１．２８　、　患１、１９７
４　　ｒタイヤノイズについて」、特開昭５４−１１５
８０１号公報参照）。しかし、これらの考察において、
前述した音圧レベルの脈動性について論ぜられていない
のは、各トレンドデザインエレメントから発生する振動
の大きさを一定に仮定したためである。

本発明者は、トレッドデザインエレメントの周方向長さ
が大きいとそのエレメントから発生する振動レベルが大
きくなることに着目して、次のような仮定のもとて理論
計算を試みた。すなわち、各トレッドデザインエレメン
トから発生する振動は、トレッドデザインエレメントの
周方向長さに比例して大きな振幅を有するサイン波であ
ると仮定してフーリエ級数展開するのである。この結果
、第１０図（ａ）、、（ｂ）および第１１図（ａ）、（
ｂ）に示すように、従来の計算法により各トレンドデザ
インエレメントから均等な大きさのサイン波が住しると
仮定すると第１Ｏ図（ｂ）の如く低い周波数帯域で何ら
の振幅も表われないが、トレッドデザインエレメントの
ピッチ長に見合った振幅を有するサイン波が生じると仮
定した場合には、第１１図（ｂ）の如くトレッドデザイ
ンエレメント配列が持つ特別の周期数に相当する低い周
波数帯域で振動のピークが見られる。特に、トレッドデ
ザインエレメント配列が規則的な配列であると、この低
い周波数帯域でのピークが顕著となり、これにより音圧
レベルの脈動性を高め、騒音のフィーリングを悪くして
しまう。

第１０図（ａ）および第１１図（ａ）は、それぞれ、ピ
ッチ配列（トレッドデザインエレメント配列）を示す説
明図である。１は振動波形を示す。第１０図（ｂ）およ
び第１１図（ｂ）は、それぞれ、フーリエ解析を実施し
たときの次数とその次数に対応する振幅との関係図であ
る。第１０図（ａ）および第１１図（ａ）において、ピ
ッチＡのピッチ長＝３１．７　ｍｍ　、ピッチＢのピッ
チ長＝２７．５　ｎｏ＋　、ピッチＣのピッチ長＝２４
．５　ｍ−、ピッチ群Ｅ、＝ＣＣＣＣＣＣ、ピッチ群Ｅ
　ｚ　”　Ｂ　Ｂ　Ｂ　Ｂ　Ｂ　Ｂ　Ｂ　Ｂ　、ピッチ
群Ｅ３　＝　Ａ　Ａ　Ａ　Ａ　Ａ　Ａ　Ａ、ピッチ群Ｅ
４＝ＢＢＢＢ、ピッチ群Ｅ、＝ＣＣＣＣＣＣ。

ピッチ群Ｅｂ　＝ＢＢＢ、ピッチ群Ｅ？　＝ＡＡＡＡＡ
Ａ、ピッチ群Ｅ　＊　＝　Ｂ　Ｂ　Ｂ　Ｂ　Ｂ　Ｂ　Ｂ
　。

ピッチ群Ｅ９　＝　ＣＣＣＣＣＣＣＣＣ，ピッチ群Ｅ、
＠＝ＢＢＢＢ、ピッチ群Ｅ、１＝ＡＡＡＡＡ、ピッチ群
ＥＩｚ＝　Ｂ　Ｂ　Ｂ　Ｂである。第１０図（ａ）のピ
ッチ配列と第１１図（ａ）のピッチ配列とは同じである
。ここで、「ピッチ」とは・一般にタイヤトレッドデザ
インはその周方向に連続する繰り返し模様として構成さ
れるが、その繰り返し模様の最小単位を意味する。また
、「ピッチ群」とは、ピッチのうち同一ピンチが連続し
て配置されている部分を意味する。

〔発明の目的〕

本発明は、ピッチ配列の規則性に伴って発生する低周波
の騒音の脈動性を減少させるためにピッチ配列を工夫し
たもので、音圧レベルの脈動性を改善し、パターンノイ
ズを低減させて自動車の居住性・快適性を向上せしめた
空気入りタイヤを提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

このため、本発明は、異なる長さをもつ複数のピッチで
トレッド表面の１周を構成し、最短ピッチのピッチ長を
Ｐ　ｓｉｎとして最長ピッチのピッチ長をＰ□８とした
ときに、Ｐａ１７のピッチを周期の初めとして次の周期
のＰ１五、のピッチまでの間に少なくとも１つのＰ、□
のピッチを含んでおり、Ｐ　ｓｉｎのピッチから始まり
次の周期の初めのＰ、！、のピッチの１つ手前のピッチ
までを基本周期とした場合に、（１１前記基本周期内の
ピッチ配列が、ピッチ長の逆数とピッチ長とによって形
成される階段状の波形をフーリエ級数展開したときに、
２次以上の次数の成分が１次の成分の８０％〜２００％
であること、（２）前記基本周期内のピッチの種類数が
３〜８であること、（３）前記基本周期内の異なるピッ
チ長の隣接ピッチの長さの比が１．０２〜１．４５であ
ること、（４）前記基本周期の数が１〜４であること、
（５）前記ピンチ配列が全周長の６０％以上を占めるこ
と、（６）前記基本周期は最も短いものでも全周長の１
ノア以上を占めることを特徴とする空気入りタイヤを要
旨とするものである。

以下、本発明の構成につき詳しく説明する。

本発明者は、前述したパターンノイズの脈動性について
、さらにつぎのような理論計算を試みた。すなわち、ピ
ッチ長の逆数とピッチ長とによって形成される階段状の
波形をフーリエ級数展開したときの１０次以下の次数に
おける成分の構成を研究した。低周波数に表われるピー
クを分散させるには従来のピッチノイズの分散と同様に
周期の長さを変化させればよいということが容易に類推
される。つまり第１図（ａ）、　　（ｂ）に示すように
、ピッチ長の短いものから長いものへ、そして再び短い
ものへと漸次変化させながらサイン波状に変化させるよ
うな配列では、長いピッチから大きい振動が発生しかつ
短いピッチから小さい振動が発生するので、その振動レ
ベルの変化が丁度ピッチ配列のサイン波状変化と一致し
、その繰り返し周期数（第１図（ａ）。

（ｂ）では３）に相当する低い次数で大きなピークが発
生してしまう。そこで、従来、ピンチノイズの分散をは
かるために複数種のピッチ長のピッチを配したように、
配列の周期を複数種類膜ければよいことが容易に准察さ
れる、第２図（ａ）、（ｂ）および第３図（ａ）、　　
（ｂ）は、この考え方に基づいて各周期の長さに変化を
つけて計算したものである。

ここで、βは１つの周期の長さとその次に長い周期の長
さとの比率を示すものであり、例えば、最長の周期の長
さと２番目に長い周期の長さとの比率、２番目に長い周
期の長さと３番目に長い周期の長さとの比率である。第
１図（ａ）、（ｂ）ではβ−１で等周期である。第２図
（ａ）、（ｂ）ではβ＝１．４であり、最長周期は全体
の約１／２、第２周期は約ｌ／３、最短周期は約１／４
を占めている。また、第３図（ａ）、（ｂ）ではβ＝２
．０であり、各々全体の約１７２、約１７４、約１７７
を占めている。

これらの結果から、各周期の長さを変化させると従来の
ピッチノイズ分散におけると同様に低次のピークが僅か
に分散することが理解される。しかし、周期数が少ない
ほどピッチノイズの分散はよいものの、周期数が少な過
ぎると低次の分散をはかるための周期長の種類数が不足
してしまうという欠点がある。

例えば、周期数が１では周期長を変化させようにもさせ
られない。

そこで、本発明者は、ピッチノイズの分散を良好に保つ
ために基本的な周期数を減じ、１つの周期内に複雑な周
期を組み込んで低次の分散を改良すべく、その組み込み
効果について理論計算した。第４図（ａ）、　　（ｂ）
および第５図（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、３回の等し
い長さの基本周期をもつ配列に、基本周期（殆ど１次成
分だけからなる）よりも高次の成分を加え合わせた場合
の計算結果を示す、ここでｒｌはｉ次の成分の１次成分
（基本周期）に対する存在比率を示したもので、１次成
分を１としている。第４図（ａ）、（ｂ）ではｒ！ｘｉ
、Ｑ、すなわち各基本周期に１次成分と同じ割合で２次
成分を加えた場合である。第５図（ａ）、（ｂ）ではｒ
２　＝ｒ３＝１．０、すなわち各基本周期に１次成分と
同じ割合で２次成分および３次成分を加えた場合である
。これらの図から判るように、基本周期長が等しい場合
でも（β＝１．０　）　、高次の波形を組み込むと低次
の分散が飛躍的に同上する。このことは、前述した第１
図（ａ）。

（ｂ）〜第３図（ａ）、　　（ｂ）の場合と比較すると
よく理解できる。また、第６図（ａ）。

（ｂ）は、基本周期長自身もβ−１，２で変化させ、か
つ各周期内に２次の波形を組み込んだもので、第４図（
ａ）、　　（ｂ）の場合と比較して分散がいっそう向上
していることが判る。

このような研究結果から、本発明では、異なる長さをも
つ複数のピッチでトレンド表面の１周を構成し、最短ピ
ンチのピッチ長をＰｓｉｎとして最長ピッチのピッチ長
をＰ、□とじたときに、Ｐ、ｔ、ｌのピンチを周期の初
めとして次の周期のＰ　＊ｉ、ｌのピッチまでの間に少
なくとも１つのＰ、、８のピンチを含んでおり、Ｐ　ａ
ｈａのピッチから始まり次の周期の初めのＰ・・・のピ
ッチの１つ手前のピッチまでを基本周期とした場合にお
いて、下記（１１〜（６）の要件を規定したのである。

ここで、１つの周期には、Ｐｌ、８のピッチが少なくと
も１つ含まれる　ｐ、□のピッチを含まずに次のＰ　ａ
ｉ＋ｓのピッチとなった場合には、その周期はさらに次
の周期まで延長される。

＋１）　　基本周期内のピッチ配列が、ピッチ長の逆数
とピッチ長とによって形成される階段状の波形をフーリ
エ級数展開したときに、２次以上の次数の成分が１次の
成分の８０％〜２００％であること（０，８〜２．０の
割合）、好ましくは１００％〜１２０％であること（１
，０〜１゜２の割合）。

第７図に１周期内のピッチ配列次数分析法を示す、第７
図では、横軸にトレッド表面の周上の長さを１周期分と
り、縦軸にピッチ長ＰＣ，Ｐｂ　、Ｐ−、Ｐａのそれぞ
れの逆数をとる。１周期内の配列に従って第７図に示す
ように配列図をつ（る、常法によりフーリエ級数展開す
る。

このようにフーリエ級数展開した場合において、２次以
上の次数の成分が１次の成分の８０％未満の場合には低
次の分散効果が少なく、一方、２００％超の場合には、
基本周期が実質的に複数の周期をもつことと同等になる
ためピッチノイズの分散が悪化する。

（２）基本周期内のピッチの種類数が３〜８であること
、４〜６であることが好ましい。

２以下では基本周期内に高次の波形配列をつくり出せな
い、また、９以上では金型制作費が高くなりすぎるから
である。

（３）　　基本周期内の異なるピッチ長の隣接ピッチの
長さの比が１．０２〜１．４５であること。１゜０４〜
１．３０であることが好ましい。

１つの基本周期のうちで高次の波形配列をつくるために
は隣接するピッチの長さの差が大きくなりがちではある
が、比が１．０２未満では有効な変調効果を発揮できず
、また、１．４５超では差が大きすぎて異常摩耗の原因
となる。

（４）基本周期の数が１〜４であること・好ましくは１
〜３であること。

５以上ではピッチノイズの分散がわるくなり、かつ基本
周期内に十分な高次の波形配列を取り込めなくなる。一
方、基本周期の数が１であっても・基本周期内に高次の
波形配列が含まれれば低次の分散は良好となる。

（５）１次の成分の８０％〜２００％の２次以上の次数
の成分を取り込んだ前記（１）のピッチ配列が全周長の
６０％以上を占めること、好ましくは８０％以上を占め
ること。

６０％未満では低次の分散効果が少ないからである。

（６）　　基本周期は最も短いものでも全周長の１／７
以上を占めること。好ましくは１／６以上を占めること
。

１７７未満では、長さが短すぎて高次の成分を十分に取
り込むことができないからである。

さらに、本発明では、１つの基本周期内には、２次〜１
０次の成分が少なくとも１つ以上、望ましくは２次〜５
次の成分が少なくとも１つ以上台まれることが好適であ
る。１０次超の成分では低次の分散への寄与が少なく、
かつピンチノイズの分散が悪化することがあるからであ
る。

以下に実施例を示す。

実施例外径６６７　ＩＩＩｍ、タイヤサイズ１９５／８０　Ｒ
１４のスチールラジアルタイヤ（本発明タイヤ、従来タ
イヤ）につき、騒音の脈動幅（ｄＢ）および静音のフィ
ーリングにつき評価した。この結果を表１に示す０表１
中、（）内は（周期長／全長二分数表示）を意味し、（
）内は（１次に対して０．８以上の割合で含まれる次数
）を意味する。

立の　　　の甑　　　　：ＪＡＳＯＣ６０６−７３タイヤ騒音試験方法に準する方
法、すなわち直径３０００ｍｍのスチールドラム上でタ
イヤを５０　ｋｍ／ｈで転勤させ（空気圧、リムサイズ
、荷重はＪＡＴＭ八標準へ件）、豚動性の評価をＯＡ値
（１００〜２０００　Ｈｚのバンドパスフィルターを通
過した騒音のオーバーオール値）のタイヤ１回転内の変
動幅で評価した。

第８図に従来タイヤについての周期向配列形の次数と該
次数の１次数分に対する比率との関係を示す、第８図中
、Ｐｉ、Ｒ２，Ｒ３゜Ｒ４はそれぞれ周期を表わす、Ｐ
１〜Ｐ４のどの周期においても１次数分が主として配列
されており、２次以上の成分は極めて少ない。

ピッチの種類は、Ａ、　Ｂ、　Ｃ，Ｄ、　Ｅである。

ピンチの種類数は、Ａ４０．　Ｒ３６，Ｃ３３，Ｄ２９
゜Ｒ２６である。

ＰＩ　　：ＥＥＤＤＣＣＢＢＡＡＢＢＣＣＤＤ。

Ｒ２：　ＥＥＥＤＤＤＣＣＣＢＢＢＢＡＡＡＢＢＢＣＣ
ＣＤＤＤＤ。

Ｒ３：　ＥＥＤＣＢＢＡＡＢＣＣＤＤ。

Ｒ４：　ＥＤＣＣＢＡＢＣＤ。

従来タイヤ１の全周：　ＰＩ　＋Ｐ１　＋ＰＬ　＋Ｐ１
　。

従来タイヤ２の全周：　Ｒ２＋Ｐ１　＋Ｐ３　＋Ｐ４　
。

第９図に本発明タイヤについての周期向配列形の次数と
該次数の１火成分に対する比率との関係を示す、第９図
中、Ｂｌ、Ｂ２．Ｂ３、Ｂ４．Ｂ５．Ｂ６はそれぞれ周
期を表わす、Ｂｌ〜Ｂ６のどの周期においても２次以上
の成分が１次の成分の８０％以上であり、しかも前記の
Ｐｉ−Ｐ４の周期に比較すると２次以上の成分が非常に
多くなっている。ピッチの種類は、Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ、Ｅ
である。ピッチの種類数は、Ａ４０．　Ｂ３６．　Ｃ３
３，Ｄ２９゜Ｂ２６である。

Ｂｌ　　ｊＥＥｃＡＡＢｃＤｃＢＢｃＤＤＢＤ。

Ｂ２　　：ＥＥＥＣＡＡＡＢＢＣＣＤＤＣＣＢＢＢＣＣ
ＤＤＤＤＢＢＤＤ。

Ｂ３　　：ＥＥＥＣＡＡＡＢＣＤＣＣＢＢＣＤＤＢＢＤ
ゆＢ４　　：ＥＥＣＡＡＢＢＣＤＣＢＢＣＤＤＤ。

Ｂ５　　：ＥＥＥＣＡＡＡＡＡＢＢＢＣＣＤＣＣＣＢＢ
ＢＣＣＤＤＤＤＢＢＢＤＤ。

Ｂ６　　：ＥＥＥＥＥＣＡＡＡＢＣＣＤＤＤＣＣＣＢＢ
ＢＢＣＣＤＤＤＢＢＤＤＤ。

本発明タイヤｌの全周：　Ｂｌ　＋Ｂ１　＋Ｂ１　＋Ｂ
１　。

本発明タイヤ２の全周：　Ｂ２　＋Ｂ３　＋Ｂ４　。

本発明タイヤ３の全周：Ｂ５＋Ｂ６゜（本頁以下余白）第８図、第９図、および表１から下記のことが判る。従
来タイヤｌは、１次の成分によって構成される１つの周
期Ｐ１を４回繰り返し配列したもので、周期長に変調が
なく、また、Ｐｌが１次の配列であるので、騒音の脈動
幅が大きく、かつピッチノイズも分散されていないので
フィーリング上実用に耐えない。

従来タイヤ２は、１次の配列で周期長を全周に対して約
１７２、約１７４、約１７５、約１／７と変化させた配
列を組み合わせたものである。

各周期長を変調したが周期向配列が１次のみであるので
脈動性の改善効果は少なく、未だはっきりと脈動が感知
され、実用に耐えない。

これに対し、本発明タイヤ１は、１次数分に対して８０
％以上の成分が２次、３次にもある配列Ｂｌを等周期で
４回繰り返したものである。高次の成分が基本周期内に
組み込まれたことにより、周期数が比較的多く、等周期
であるにもかかわらず脈動性の改善効果が太き（、総合
したフィーリングで実用レベルにあると判断される。本
発明タイヤ２は、周期数を減らし、周期長に変調を加え
たもので、基本周期内に高次の成分を盛り込んである。

したがって、ピッチノイズの分散が顕著に表われ・ピン
チノイズ・脈動性ともに良好なものとなった０本発明タ
イヤ３は、さらに周期数を減じてピッチノイズの分散を
改良したもので、周期数が少なくとも高次の成分が基本
周期内に取り込まれているので脈動性の問題が生じない
。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、１つの基本周期内
に高次の成分を取り込むようにしたので、低次の騒音の
脈動性が改善され、タイヤ全体の周期数を減することが
でき、これによってピッチノイズの分散効果を発揮でき
、ピッチノイズを低減させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、　　（ｂ）、第２図（ａ）、（ｂ）、第
３図（ａ）、　　（ｂ）、第４図（ａ）。（ｂ）、第５図（ａ）、（ｂ）、および第６図（ａ）、
　　（ｂ）はそれぞれピッチ配列と、フーリエ解析を実
施したときの次数とその次数に対応する振幅との関係図
、第７図は１周期内のピッチ配列次数分析法を示した説
明図、第８図は従来タイヤについての周期向配列形の次
数と該次数の１次数分に対する比率との関係図、第９図
は本発明タイヤについての周期向配列形の次数と該次数
の１次数分に対する比率との関係図、第１０図（ａ）お
よび第１１図（ａ）はそれぞれピッチ配列を示す説明図
、第１０図（ｂ）および第１１図（ｂ）はそれぞれフー
リエ解析を実施したときの次数とその次数に対応する振
幅との関係図である。１・・・振動波形。代理人　弁理士　小　川　信　−

Claims

【特許請求の範囲】

異なる長さをもつ複数のピッチでトレッド表面の１周を
構成し、最短ピッチのピッチ長をＰ＿ｍ＿ｉ＿ｎとして
最長ピッチのピッチ長をＰ＿ｍ＿ａ＿ｘとしたときに、
Ｐ＿ｍ＿ｉ＿ｎのピッチを周期の初めとして次の周期の
Ｐ＿ｍ＿ｉ＿ｎのピッチまでの間に少なくとも１つのＰ
＿ｍ＿ａ＿ｘのピッチを含んでおり、Ｐ＿ｍ＿ｉ＿ｎの
ピッチから始まり次の周期の初めのＰ＿ｍ＿ｉ＿ｎのピ
ッチの１つ手前のピッチまでを基本周期とした場合に、
（１）前記基本周期内のピッチ配列が、ピッチ長の逆数
とピッチ長とによって形成される階段状の波形をフーリ
ェ級数展開したときに、２次以上の次数の成分が１次の
成分の８０％〜２００％であること、（２）前記基本周
期内のピッチの種類数が３〜８であること、（３）前記
基本周期内の異なるピッチ長の隣接ピッチの長さの比が
１．０２〜１．４５であること、（４）前記基本周期の
数が１〜４であること、（５）前記ピッチ配列が全周長
の６０％以上を占めること、（６）前記基本周期は最も
短いものでも全周長の１／７以上を占めることを特徴と
する空気入りタイヤ。