JPH06206404A

JPH06206404A - 空気入りタイヤ

Info

Publication number: JPH06206404A
Application number: JP5003575A
Authority: JP
Inventors: Tomohiko Kogure; 知彦小暮
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 1993-01-12
Filing date: 1993-01-12
Publication date: 1994-07-26
Anticipated expiration: 2016-07-30
Also published as: JP3193496B2

Abstract

(57)【要約】【目的】バリアブルピッチ配列法による音圧レベルの
低減に加えて、更に人間の聴覚に対する音質感も心地よ
くするようにした空気入りタイヤを提供する。【構成】長さの異なる複数種類のピッチをトレッド面
のタイヤ周方向にバリアブルに配列したピッチ列を複数
列設けたトレッドパターンを有する空気入りタイヤにお
いて、ピッチ列のタイヤ１周当りのピッチを、その配列
順序に従って等時間間隔に並べて与えられる矩形波列を
原関数としてフーリエ分析し、このフーリエ分析から求
められる各次数ＨＭ毎の振幅ＡＭを、式ＡＭ＝ＨＭ^-C1
×Ｃ₂においてＣ₁＝０．１、Ｃ₂＝１．２として求め
られる最大振幅値曲線Ｘと、Ｃ ₁＝１０．０、Ｃ₂＝
０．８として求められる最小振幅値曲線Ｙとの間に分布
させるようにすると共に、各ピッチ列の基点をタイヤ周
上の異なる位置に分散させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バリアブルピッチのト
レッドパターンを有する空気入りタイヤに関し、更に詳
しくは、パターンノイズの音質感を改善するようにした
空気入りタイヤに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、空気入りタイヤのトレッドパター
ンによる騒音を低減するために、その騒音をできるだけ
広い周波数帯に分散させる工夫がなされてきた。これ
は、周波数変調理論に基づくバリアブルピッチ配列法と
呼ばれるもので、長さの異なる何種類かのピッチをタイ
ヤ周方向にランダムに配列し、各ピッチのエレメントが
接地する際に生じるパルス騒音又は振動の時間間隔をバ
リアブルに変化させ、特定の周波数に騒音が集中しない
ように分散させる方法である。

【０００３】このように上述のバリアブルピッチ配列法
では、全体として騒音（音圧レベル）を低減することは
可能であった。しかしながら、周波数変調理論に基づい
て分散化された音圧レベルが音圧測定器の上で同じであ
っても、人間の聴覚上のフィーリング（即ち、音質感）
では優劣が生じることがあった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、バリ
アブルピッチ配列法による音圧レベルの低減に加えて、
更に人間の聴覚に対する音質感も心地よくするようにし
た空気入りタイヤを提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の空気入りタイヤは、長さの異なる複数種類の
ピッチをトレッド面のタイヤ周方向にバリアブルに配列
したピッチ列を複数列設けたトレッドパターンを有する
空気入りタイヤにおいて、前記ピッチ列のタイヤ１周当
りのピッチを、その配列順序に従って等時間間隔に並べ
て与えられる矩形波列を原関数としてフーリエ分析し、
このフーリエ分析から求められる各次数ＨＭ毎の振幅Ａ
Ｍを、式ＡＭ＝ＨＭ^-C1×Ｃ₂におけるＣ₁を０．１、
Ｃ₂を１．２として求められる最大振幅値と、Ｃ₁を１
０．０、Ｃ₂を０．８として求められる最小振幅値との
間に分布させるようにすると共に、前記各ピッチ列の基
点をタイヤ周上の異なる位置に分散させたことを特徴と
するものである。

【０００６】本発明者は、周波数の分散化によって音圧
レベルが低減しているにも拘わらず、なお音質感として
不快感を与える原因について探究した結果、音質（音の
周波数）に揺らぎを適度に与えることにより人間の聴覚
に対する騒音感覚が向上することを見出した。即ち、ト
レッドパターンを構成するピッチ要素の１つが発生させ
る単一波長（単一音質）を適度な揺らぎを持って変化さ
せること、しかもその揺らぎにおいて、長い周期で音色
がゆったりと変化する成分を可及的に多くし、短い周期
で音色が頻繁に変化する成分を少なくすると良いことを
知見したのである。

【０００７】そこで、上記のように各ピッチ列のタイヤ
１周当りに配列した複数種類のピッチを、その配列順序
に従って等時間間隔に並べた矩形波列を原関数としてフ
ーリエ分析した場合に、各次数（周波数）ＨＭ毎の振幅
ＡＭを、式ＡＭ＝ＨＭ^-C1×Ｃ₂から求められる最大振
幅値と最小振幅値との間に分布させた周波数反比例型の
振幅分布にすることにより、パターンノイズによる不快
な音質感を低減するようにしたのである。

【０００８】しかも、１列のピッチ列における複数種類
のピッチを周波数反比例型の振幅分布にすることに加え
て、各ピッチ列の基点をタイヤ周上の異なる位置に分散
させることにより、それらの周期性によってタイヤ転動
時に振動が発生することを防止し、乗心地性を向上させ
るようにしたのである。本発明において、「ピッチ」と
は、トレッドパターンを構成するトレッドデザインがタ
イヤ周方向に連続する繰り返し模様の最小単位を意味す
る。ブロックパターンであれば隣接するブロック間の長
さ、リブパターンであればタイヤ周方向に延びるジグザ
グ溝の谷−谷間（又は山−山間）の長さ、ラグパターン
であればラグ溝間の長さがそれぞれ相当する。

【０００９】以下、本発明の構成について添付の図面を
参照して詳細に説明する。図１は本発明の実施例からな
る空気入りタイヤのトレッドパターンを示す展開図であ
る。図１において、トレッド１には、タイヤ周方向に延
びる複数の主溝２と、タイヤ幅方向に延びる複数の副溝
３とが設けられており、これら主溝２及び副溝３によっ
て複数のブロック４がタイヤ周方向に４列のブロック列
４ａ〜４ｄを構成するように分割形成されている。各ブ
ロック列４ａ〜４ｄは、ピッチ間隔Ｐの異なる３〜８種
類のピッチがタイヤ周方向にランダムに配列されたバリ
アブルピッチ配列となっている。これらブロック列４ａ
〜４ｄにおいて、複数種類の異なるピッチからなるブロ
ック４の配列順序は、後述するフーリエ級数展開を満足
するように設定されている。また、図２に示すように、
ブロック列４ａ〜４ｄの基点は、タイヤ１周長を略４等
分した位置Ｇ₁〜Ｇ₄に分散するように配置されてい
る。このようにタイヤ接地領域内にブロック列のような
ピッチ列がＧ列存在する場合、それらの基点をタイヤ１
周長を略Ｇ等分した任意の位置に分散させるようにす
る。

【００１０】本発明のトレッドパターンを構成するブロ
ック列４ａ〜４ｄにおけるブロック配列は、それぞれフ
ーリエ分析して求められる各次数（周波数）ＨＭ毎の振
幅ＡＭが、図４に示すような周波数反比例型の振幅分布
になっている。このフーリエ分析は、例えば上記ブロッ
ク列４ａ〜４ｄがピッチ間隔Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの４種類の
異なるピッチをランダムに配列して構成されているとす
ると、各ピッチをその配列順序に従って等時間間隔で並
べて図３のような矩形波列にし、この矩形波列を原関数
として行えばよい。

【００１１】そして、上記周波数反比例型の振幅分布
は、その振幅ＡＭが、関係式ＡＭ＝ＨＭ^-C1×Ｃ₂にお
いて、Ｃ₁＝０．１，Ｃ₂＝１．２を挿入して与えられ
る最大振幅値曲線Ｘと、Ｃ₁＝１０．０，Ｃ₂＝０．８
を挿入して与えられる最小振幅値曲線Ｙとの間に分布す
るようにする。このようにバリアブルピッチのトレッド
パターンにおいて、次数ＨＭが小さい領域で大きな振幅
ＡＭが分布し、次数ＨＭが大きい領域で小さな振幅ＡＭ
が分布することにより、この次数ＨＭと比例関係にある
周波数に対して反比例型の振幅分布を持つことになるの
で、長い周期で音質がゆったりと変化する成分を多く存
在させることになって不快な音質感が減少し、騒音感覚
が向上する。

【００１２】上述の最大振幅値曲線Ｘと最小振幅値曲線
Ｙは、周波数に対して反比例型の振幅分布を形成するこ
とにより不快な音質感を低減するための限界を示すもの
であり、それらによって規定される範囲が狭くなるほど
不快な音質感を低減する効果が向上する。そのため、さ
らに望ましくは最大振幅値曲線ＸはＣ₁＝０．３，Ｃ₂
＝１．２で与えられることが好ましく、また最小振幅値
曲線ＹはＣ₁＝２．０，Ｃ₂＝０．８で与えられること
が好ましい。

【００１３】また、各ブロック列４ａ〜４ｄはそれぞれ
複数種類のピッチが周波数反比例型の振幅分布となるよ
うに周期性を有しているものの、その基点がタイヤ周上
の異なる位置に分散しているため、それらの周期性によ
ってタイヤ転動時に振動が発生することを防止し、乗心
地性を向上させることができる。次に、上記関係を満足
するようなピッチの配列順序を設計する方法について説
明する。

【００１４】簡易的な方法としては、任意の配列順序を
設計し、これが周波数反比例型振幅分布を有するか否か
を確認することにより、本発明のトレッドパターンの構
成要素であるピッチ列を選択的に得ることができる。し
かしながら、このような方法では設計作業が非効率であ
る。そこで、上記関係を満足する逆フーリエ合成波形を
離散値化した乱数系列の一部若しくは全部を用いること
により、ピッチの配列順序を効率良く設計することがで
きる。即ち、所望の振幅減少度合を与え、周波数反比例
型振幅分布を有する乱数配列を求め、これに従って配列
順序を設定することができる。

【００１５】上述の周波数反比例型振幅分布を有する乱
数配列に基づく配列順序の設定方法では、１列のピッチ
列においてタイヤ周上にＮ個のピッチがあり、そのピッ
チ間隔Ｐ₁〜Ｐ_NはＭ種類の長さＬ₁〜Ｌ_Mを有するも
のと想定する。そして、周波数と共に振幅が減少する度
合Ｋを下記（１）式にしたがってパラメータＣ₁＝０．
１〜１０．０，Ｃ₂＝０．８〜１．２により定める。但
し、ｉは任意の整数からなる次数である。

【００１６】

【数１】Ｋ＝ｉ^-C1×Ｃ₂ ・・・（１）次に、ｉ＝１〜Ｎについて、下記〜の計算を順次繰
り返し実行する。０〜１の一定値又は任意の乱数αを定める。 α，Ｋを下記（２），（３）式に代入し、Ａ_i，Ｂ
_iを求める。

【００１７】

【数２】

【００１８】

【数３】

【００１９】Ａ_i，Ｂ_iを下記（４）式に代入し、
Ｒ_iを求める。

【数４】

【００２０】Ｒ_iとＬ_k（ｋ＝１〜Ｍ）とを比較
し、Ｒ_iに最も近いＬ_k'を選択し、これをｉ番目のピッ
チのピッチ間隔Ｐ_iとする。即ち、Ｐ_i＝Ｌ_k'である。ｉを１つ繰り上げて〜を繰り返す。上記〜の計算により、１列のピッチ列においてＮ個
のピッチについて配列順序を設計することができる。

【００２１】なお、乱数αを種々異ならせることによ
り、同一の振幅減少度合Ｋについて他の配列を得ること
ができる。これにより、周波数反比例型の振幅分布を有
する配列を多数得ることが可能となる。また、多数の配
列において、従来と同様の周波数変調理論（バリアブル
ピッチ配列法）による周波数分散が良好なものを選択す
るようにすれば、不快な音質感だけでなく、全体として
騒音を低減する上でも好適である。

【００２２】このように１列のピッチ列におけるタイヤ
周方向のピッチ配列順序を設計した後に、各ピッチ列の
基点をタイヤ周上の異なる位置に分散させることによ
り、本発明のトレッドパターンを設計することができ
る。

【００２３】

【実施例】タイヤサイズ１７５／７０Ｒ１４として４列
のブロック列からなるブロックパターンを設けるに当
り、ブロックのピッチの種類及び配列順序を下記のよう
に種々異ならせた３種類のスチールラジアルタイヤを製
作した。本発明タイヤ１列のブロック列においてピッチ間隔を、Ａ＝２２．０
ｍｍ，Ｂ＝２５．０ｍｍ，Ｃ＝２８．０ｍｍ，Ｄ＝３
２．０ｍｍ，Ｅ＝３６．０ｍｍの５種類とし、これらＡ
〜Ｅをタイヤ周上に下記の順序で配列すると共に、各ブ
ロック列の基点をタイヤ周上に均等に分散させた。

【００２４】ＥＣＢＥＤＣＤＤＣＤＣＤＣＣＤＣＤＢＣＢＡＢＣＥＤＢＣＢＢＢＢＣＤＤＢＣＣＢＢＢＣＡＢＢＣＢＣＢＣＢＢＣＣＢＢＡＡＤＢＢＢＡＡＢＢＢＡＡＡＢ上記配列順序を等時間間隔に並べた矩形波列は図５のよ
うになり、これを原関数としてフーリエ分析した結果は
図６のようになった。フーリエ分析結果の振幅分布は、
最大振幅値曲線Ｘ（ＡＭ＝ＨＭ^-0.3×１．２）と最小振
幅値曲線Ｙ（ＡＭ＝ＨＭ^-2×０．８）との間に収まって
いる。比較タイヤ１列のブロック列におけるピッチ間隔の種類及び配列順
序を本発明タイヤと同一にし、各ブロック列の基点をタ
イヤ周上の同一位置にした。従来タイヤ１列のブロック列におけるピッチ間隔を、Ａ＝２１．３
ｍｍ，Ｂ＝２４．２ｍｍ，Ｃ＝２７．１ｍｍ，Ｄ＝３
０．９ｍｍ，Ｅ＝３４．８ｍｍの５種類とし、これらＡ
〜Ｅをタイヤ周上に下記の順序で配列し、各ブロック列
の基点をタイヤ周上の同一位置にした。

【００２５】ＥＣＢＤＤＣＡＥＡＤＤＢＤＤＤＤＤＢＢＢＣＡＡＤＡＣＡＡＥＡＡＡＢＢＡＡＣＤＤＤＡＡＡＥＤＣＢＡＢＤＥＣＡＣＢＤＥＥＣＥＡＤＤＡＥＤＢＣＢＢ上記配列順序を等時間間隔に並べた矩形波列は図７のよ
うになり、これを原関数としてフーリエ分析した結果は
図８のようになった。フーリエ分析結果の振幅分布は、
最大振幅値曲線Ｘ（ＡＭ＝ＨＭ^-0.3×１．２）から大幅
に外れている。

【００２６】これら３種類のタイヤについて、下記の方
法により従来の周波数分散理論における最大振幅値、車
内騒音、音質感覚及び乗心地性を評価し、その結果を表
１に示した。従来の周波数分散理論における最大振幅値：タイヤ１周
当りのブロック列のピッチの三角関数波列を原関数と
し、この原関数をフーリエ分析し、その最大振幅値を求
めた。なお、従来の周波数分散理論では、この数値が大
きいほど騒音性能が悪いとされている。

【００２７】車内騒音：試験タイヤを空気圧２００ＫＰ
ａとして排気量１８００ｃｃの乗用車に装着し、速度６
０ｋｍ／ｈで走行したときの車内中央における音圧レベ
ルのオーバーオール値を測定した。音質感覚：上記車内騒音試験において、１０名のテスト
ドライバーによりタイヤ騒音の音質感覚を評価した。

【００２８】乗心地性：上記車内騒音試験において、１
０名のテストドライバーにより振動に対する乗心地性を
評価した。この表１から明らかなように、本発明タイヤは、従来の
周波数分散理論における最大振幅値及び車内騒音につい
て従来タイヤと同等のレベルにあるものの、テストドラ
イバーによる音質感覚については良好な結果を得ること
ができた。即ち、タイヤの騒音性能は、音圧レベルの大
きさばかりでなく、その音質を和らげることが重要であ
るということが明らかになった。しかも、本発明タイヤ
は、ブロック列の基点をタイヤ周上に分散させているた
め、音質感の改善に加えて、乗心地性も向上していた。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、長
さの異なる複数種類のピッチをトレッド面のタイヤ周方
向にバリアブルに配列したピッチ列を複数列設けたトレ
ッドパターンを有する空気入りタイヤにおいて、前記ピ
ッチ列のタイヤ１周当りのピッチを、その配列順序に従
って等時間間隔に並べて与えられる矩形波列を原関数と
してフーリエ分析し、このフーリエ分析から求められる
各次数ＨＭ毎の振幅ＡＭを、式ＡＭ＝ＨＭ^-C1×Ｃ₂に
おけるＣ₁を０．１、Ｃ₂を１．２として求められる最
大振幅値と、Ｃ₁を１０．０、Ｃ₂を０．８として求め
られる最小振幅値との間に分布させるようにし、周波数
に対して反比例型の振幅分布を形成することにより、バ
リアブルピッチ配列法による音圧レベルの低減に加え
て、更に人間の聴覚に対する音質感を心地よくすること
ができる。しかも、上記のようにピッチ列に周期性を持
たせた場合であっても、各ピッチ列の基点をタイヤ周上
の異なる位置に分散させることにより、振動に対する乗
心地性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例からなる空気入りタイヤのトレ
ッドパターンを示す展開図である。

【図２】タイヤ周上に分散させた各ブロック列の基点を
示すタイヤ側面図である。

【図３】タイヤ１周に配列したブロックのピッチ間隔を
配列順序に従って等時間間隔に並べて得た原関数を示す
図である。

【図４】図２に示す原関数のフーリエ分析結果を示す図
である。

【図５】本発明タイヤにおけるタイヤ１周に配列したブ
ロックのピッチ間隔を配列順序に従って等時間間隔に並
べて得た原関数を示す図である。

【図６】図５に示す原関数のフーリエ分析結果を示す図
である。

【図７】従来タイヤにおけるタイヤ１周に配列したブロ
ックのピッチ間隔を配列順序に従って等時間間隔に並べ
て得た原関数を示す図である。

【図８】図７に示す原関数のフーリエ分析結果を示す図
である。

【符合の説明】

４ブロック４ａ〜４ｄブロック列ＨＭ次数ＡＭ振幅Ｘ最大振幅値曲線Ｙ最小振幅値曲線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】長さの異なる複数種類のピッチをトレッ
ド面のタイヤ周方向にバリアブルに配列したピッチ列を
複数列設けたトレッドパターンを有する空気入りタイヤ
において、前記ピッチ列のタイヤ１周当りのピッチを、
その配列順序に従って等時間間隔に並べて与えられる矩
形波列を原関数としてフーリエ分析し、このフーリエ分
析から求められる各次数ＨＭ毎の振幅ＡＭを、式ＡＭ＝
ＨＭ^-C1×Ｃ₂におけるＣ₁を０．１、Ｃ₂を１．２と
して求められる最大振幅値と、Ｃ₁を１０．０、Ｃ₂を
０．８として求められる最小振幅値との間に分布させる
ようにすると共に、前記各ピッチ列の基点をタイヤ周上
の異なる位置に分散させた空気入りタイヤ。