专利名称：轮胎的设计方法和轮胎的制作方法
技术领域：
本发明涉及轮胎的设计方法和轮胎，该轮胎具有花纹块列，该花纹块列由周向沟和横沟划分的多个花纹块构成并沿轮胎周向形成。
背景技术：
作为轮胎因在路面上滚动而产生的噪音即轮胎噪音的主要原因，可列举出由路面和沿轮胎周向延伸的主沟等周向沟形成的气柱管所产生的气柱管共鸣音、形成有横沟的胎面在与路面接触时的冲击所引起的花纹振动音(节距噪音)。以往，作为降低气柱管共鸣音的方法，公知有在胎面中央部形成宽幅的周向沟的方法(例如，专利文献1)。另外，作为降低节距噪音的方法，公知有使形成在胎面上的花纹块的周向长度不规则的方法(例如，专利文献2)。专利文献1 日本特开平6-143932号公报(图1、图2)专利文献2 日本特开平8-118917号公报(图1)但是，在上述以往的方法中存在如下问题。即，在胎面中央部形成宽幅的周向沟的方法、不规则地形成花纹块的周向长度的方法会影响胎面花纹的设计自由度。因此，若为了降低气柱管共鸣音、节距噪音而采用特有的胎面花纹，则会损失在湿滑路面上的性能等对轮胎所要求的其他性能。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种能够在确保胎面花纹的设计自由度的同时有效地降低轮胎噪音的轮胎的设计方法和轮胎。为了解决上述问题，本发明具有如下特征。首先，本发明的第一特征在于，一种轮胎的设计方法，该轮胎具有花纹块列(花纹块列40)，该花纹块列由周向沟(周向沟10)和横沟(横沟20)划分的多个花纹块(花纹块30)构成并沿轮胎周向形成，上述设计方法包括以下步骤确定共鸣音频率(f)的步骤，根据对上述轮胎施加有标准内压和标准载荷的情况下的上述轮胎的接地长度来确定该共鸣音频率(f)，该共鸣音频率(f)是上述轮胎产生的气柱管共鸣音的基准频率；确定上述花纹块列的节距数量的步骤；以及确定花纹块列相位的步骤，当基准速度下的二次节距噪音频率(fp》的频带处于与上述共鸣音频率(f)的频带重叠的范围时，确定由构成上述花纹块列的多个上述花纹块的配置间隔决定的花纹块列相位，上述二次节距噪音频率(fp》是由上述花纹块列引起的节距噪音的基准频率的二次成分，上述基准速度是成为安装有上述轮胎的车辆的基准的行驶速度；在确定上述花纹块列相位的步骤中，上述花纹块列相位被确定为在上述花纹块列的相对于轮胎赤道线(轮胎赤道线CL)的一侧与另一侧之间错开10% 30%。这里，标准内压是指与JATMA(日本汽车轮胎协会)的年报2004年度版的最大负荷能力相对应的空气压，标准载荷是指与JATMA(日本汽车轮胎协会)的年报2004年度版的、应用了单轮时的最大负荷能力相当的载荷。在除日本以外的国家中，标准内压是指与后述的标准中记载的单轮的最大载荷(最大负荷能力)相对应的空气压，标准负载是指后述的标准中记载的适用尺寸下的单轮的最大载荷(最大负荷能力)。根据对生产或使用轮胎的地区有效的工业标准来决定标准。例如，在美利坚合众国所依据的是“美国轮胎轮辋协会 (The Tire and RimAssociation Inc.)的年报”，在欧洲所依据的是“欧洲轮胎轮辋技术组织(The Europe an Tire and Rim TechnicalOrganization)的标准手册，，。根据该特征，当在由花纹块列引起的作为节距噪音的基准频率(Hz)的二次成分的二次节距噪音频率fp2的频带与共鸣音频率f的频带重叠时，以在花纹块列的相对于轮胎赤道线的一侧与另一侧之间错开10% 30%的方式确定由构成花纹块列的多个花纹块的配置间隔决定的花纹块列相位。由此，形成如下倾向形成二次节距噪音频率fp2的噪音等级降低，并且一次节距噪音频率fpl侧的频带的噪音等级增高。因而，一次节距噪音频率fpl的频带不与共鸣音频率f的频带重叠，因此能够有效地减小轮胎噪音(节距噪音和气柱管共鸣音)。另外，不用为了减小气柱管共鸣音而在胎面中央部形成宽幅的周向沟、为了减小节距噪音而不规则地形成花纹块的周向长度。因此，能够确保胎面花纹的设计自由度，本发明的第二特征是，根据本发明的第一特征，其中，上述花纹块列包括第一花纹块列(中央花纹块列41)，其形成在胎面宽度方向的最内侧；以及第二花纹块列(中间花纹块列42)，从上述轮胎的胎面看，该第二花纹块列形成在上述第一花纹块列的胎面宽度方向的外侧；在确定上述花纹块列相位的步骤中，由构成上述第一花纹块列的多个上述花纹块的配置间隔决定的第一花纹块列相位(中央花纹块列相位)被确定为在第一花纹块列的一侧与另一侧之间错开10% 30%，由构成上述第二花纹块列的多个上述花纹块的配置间隔决定的第二花纹块列相位(中间花纹块列相位)被确定为在第二花纹块列的一侧与另一侧之间错开10% 30%。本发明的第三特征是，根据本发明的第二特征，其中，上述花纹块列还包括第三花纹块列(端部花纹块列4 ，从上述轮胎的胎面看，该第三花纹块列形成在上述第二花纹块列的胎面宽度方向的外侧，在确定上述花纹块列相位的步骤中，由构成上述第三花纹块列的多个上述花纹块的配置间隔决定的第三花纹块列相位(端部花纹块列相位)被确定为在上述第三花纹块列的一侧与另一侧之间错开10% 30%。本发明的第四特征是，根据本发明的第二特征，其中，在确定上述花纹块列相位的步骤中，上述第一花纹块列相位和上述第二花纹块列相位被确定为相互错开。本发明的第五特征是，根据本发明的第三特征，其中，在确定上述花纹块列相位的步骤中，上述第一花纹块列相位、上述第二花纹块列相位和上述第三花纹块列相位被确定为相互错开。本发明的第六特征是，在确定上述花纹块列相位的步骤中，当上述车辆的行驶速度为60Km/h下的上述二次节距噪音频率( 的频带处于与上述共鸣音频率(f)的频带重叠的范围时，确定上述花纹块列相位。本发明的第七特征是，一种轮胎，具有花纹块列，该花纹块列由周向沟和横沟划分的多个花纹块构成并沿轮胎周向形成，上述花纹块列具有使车辆的行驶速度为60Km/h下的二次节距噪音频率(fp2)的频带处于与共鸣音频率(f)的频带重叠的范围的节距数量，上述二次节距噪音频率(fp》是由上述花纹块列引起的节距噪音的基准频率的二次成分， 上述共鸣音频率(f)是当对上述轮胎施加有标准载荷时上述轮胎产生的气柱管共鸣音的基准频率，由构成上述花纹块列的多个上述花纹块的配置间隔决定的花纹块列相位在上述花纹块列的相对于轮胎赤道线的一侧与另一侧之间错开10% 30%。
本发明的第八特征是，根据本发明的第七特征，其中，上述花纹块列包括第一花纹块列，其形成在胎面宽度方向的最内侧；以及第二花纹块列，从上述轮胎的胎面看，该第二花纹块列形成在上述第一花纹块列的胎面宽度方向的外侧；由构成上述第一花纹块列的多个上述花纹块的配置间隔决定的第一花纹块列相位在第一花纹块列的一侧与另一侧之间错开10% 30%，由构成上述第二花纹块列的多个上述花纹块的配置间隔决定的第二花纹块列相位在第二花纹块列的一侧与另一侧之间错开10% 30%。
本发明的第九特征是，根据本发明的第八特征，其中，上述花纹块列还包括第三花纹块列，从上述轮胎的胎面看，该第三花纹块列形成在上述第二花纹块列的胎面宽度方向的外侧，由构成上述第三花纹块列的多个上述花纹块的配置间隔决定的第三花纹块列相位在上述第三花纹块列的一侧与另一侧之间错开10% 30%。本发明的第十特征是，根据本发明的第八特征，其中，上述第一花纹块列相位和上述第二花纹块列相位相互错开。本发明的第十一特征是，根据本发明的第九特征，其中，上述第一花纹块列相位、 上述第二花纹块列相位和上述第三花纹块列相位相互错开。根据本发明的特征，能够提供一种能够在确保胎面花纹的设计自由度的同时有效地降低轮胎噪音的轮胎的设计方法和轮胎。
图1是表示本实施方式(实施例)的充气轮胎1的胎面花纹的展开图；图2是表示本实施方式的轮胎的设计方法的流程图；图3是表示本实施方式的共鸣音频率和节距噪音频率的曲线图；图4是表示比较例的共鸣音频率和节距噪音频率的曲线图；图5是表示比较例1的充气轮胎100A的胎面花纹的展开图；图6是表示比较例2的充气轮胎100B的胎面花纹的展开图。
具体实施例方式接下来，参照附图来说明本发明的轮胎的设计方法和轮胎(充气轮胎)的实施方式。详细而言，对(1)充气轮胎的结构、(2)轮胎的设计方法、(3)作用效果、比较评价和( 其他实施方式进行说明。另外，在下述附图中，对于相同或类似的部分标注相同或类似的附图标记。但附图是示意图，需要注意各尺寸的比率等是与实物不同的。因而，必须参考下述说明来判断具体尺寸等。另外，在各附图之间当然也包括彼此的尺寸关系不同、比率不同的部分。(1)充气轮胎的结构首先，参照附图来说明本实施方式的充气轮胎1的结构。图1是表示本实施方式的充气轮胎1的胎面花纹的展开图(从胎面看)。另外，本实施方式的充气轮胎1是具有胎圈部、胎体层、带束层(未图示)的普通的重载用轮胎。如图1所示，充气轮胎1具有花纹块列40，该花纹块列40由多个花纹块30构成， 该花纹块30由周向沟10和横沟20划分而成。花纹块列40沿轮胎的周向形成。详细而言，花纹块列40包括中央花纹块列41 (第一花纹块列)，其形成在胎面宽度方向的最内侧(即，包括充气轮胎1的轮胎赤道线CL在内的区域)，并且分开形成在轮胎赤道线CL的两侧；中间花纹块列42 (第二花纹块列)，从充气轮胎1的胎面看，该中间花纹块列42形成在中央花纹块列41的胎面宽度方向的外侧；端部花纹块列43 (第三花纹块列)，从充气轮胎1的胎面看，该端部花纹块列43形成在中间花纹块列42的胎面宽度方向的外侧。中央花纹块列41具有使二次节距噪音频率fp2的频带处于与共鸣音频率f的频带重叠的范围的节距数量，所述二次节距噪音频率fp2是由中央花纹块列41引起的节距噪音的基准频率的二次成分；所述共鸣音频率f是当在充气轮胎1上施加有标准载荷时充气轮胎1产生的气柱管共鸣音的基准频率。另外，二次节距噪音频率fp2、共鸣音频率f的详细说明见后述。中央花纹块列41形成有沿轮胎周向延伸的刀槽花纹S，中央花纹块列41借助该刀槽花纹S在胎面宽度方向上分开。也就是说，中央花纹块列41由位于相对于轮胎赤道线 CL的一侧(图1的右侧)的中央花纹块列41A和位于相对于轮胎赤道线CL的另一侧(图 1的左侧)的中央花纹块列41B构成。由构成中央花纹块列41的多个花纹块30的配置间隔决定的中央花纹块列相位 (第一花纹块列相位)在中央花纹块列41的一侧与另一侧之间(即，中央花纹块列41A和中央花纹块列41B)，相对于一个花纹块30的轮胎周向的长度Ll错开10% 30%。这里，“花纹块列相位错开”是指花纹块30的相对于轮胎周向的重复花纹的开始位置相对于轮胎周向错开。在本实施方式中，将花纹块30的轮胎周向上的端部视作花纹块 30的重复花纹的开始位置。另外，即使是除图1所示的四边形以外的形状的花纹块30，也可以将花纹块30的轮胎周向上的端部视作花纹块30的重复花纹的开始位置。例如，中央花纹块列41A中的一个花纹块30的轮胎周向上的端部31a相对于中央花纹块列41B中的一个花纹块30的轮胎周向上的端部31b错开α (25% )。同样，中间花纹块列42具有使二次节距噪音频率fp2的频带处于与共鸣音频率f 的频带重叠的范围的节距数量，所述二次节距噪音频率fp2是由中间花纹块列42引起的节距噪音的基准频率的二次成分，所述共鸣音频率f是在充气轮胎1上施加有标准载荷时充气轮胎1产生的气柱管共鸣音的基准频率。中间花纹块列42由位于相对于轮胎赤道线CL的一侧(图1的右侧)的中间花纹块列42A和位于相对于轮胎赤道线CL的另一侧(图1的左侧)的中间花纹块列42B构成。由构成中间花纹块列42的多个花纹块30的配置间隔决定的中间花纹块列相位 (第二花纹块列相位)在中间花纹块列42的一侧与另一侧之间(中间花纹块列42A和中间花纹块列42B)，相对于中间花纹块列42的轮胎周向上的长度L2错开10% 30%。另外， 中间花纹块列相位与上述中央花纹块列相位错开。例如，中间花纹块列42A中的一个花纹块30的轮胎周向上的端部3 相对于中间
7花纹块列42B中的一个花纹块30的轮胎周向上的端部32b错开6(25% )。同样，端部花纹块列43具有使二次节距噪音频率fp2的频带处于与共鸣音频率f 的频带重叠的范围的节距数量，所述二次节距噪音频率fp2是由端部花纹块列43引起的节距噪音的基准频率的二次成分；所述共鸣音频率f是在充气轮胎1上施加有标准载荷时充气轮胎1产生的气柱管共鸣音的基准频率。端部花纹块列43由位于相对于轮胎赤道线CL的一侧(图1的右侧)的端部花纹块列43A和位于相对于轮胎赤道线CL的另一侧(图1的左侧)的端部花纹块列43B构成。由构成端部花纹块列43的多个花纹块30的配置间隔决定的端部花纹块列相位 (第三花纹块列相位)在端部花纹块列43的一侧与另一侧之间(端部花纹块列43A和端部花纹块列43B)，相对于端部花纹块列43的轮胎周向上的长度L3错开10% 30%。另外， 端部花纹块列相位与上述中央花纹块列相位、中间花纹块列相位错开。
例如，端部花纹块列43A中的一个花纹块30的轮胎周向上的端部33a相对于端部花纹块列43B中的一个花纹块30的轮胎周向上的端部33b错开、(25% )。(2)轮胎的设计方法接下来，参照附图来说明本实施方式的轮胎的设计方法。图2是表示本实施方式的轮胎的设计方法的流程图。图3是表示本实施方式的共鸣音频率和节距噪音频率的曲线图。如图2所示，轮胎的设计方法包括速度确定工序、共鸣音频率确定工序、节距数量确定工序和相位确定工序。(2-1)速度确定工序在步骤10的速度确定工序中，确定基准速度ν (km/h)，该基准速度ν是成为安装有充气轮胎1的车辆的基准的行驶速度。基准速度ν表示轮胎/路面噪音(road noise)容易成为问题的长距离行驶时的平均速度(所谓的平均滚动速度)等。另外，关于基准速度V，有时也采用高速道路上的限制速度、法定速度等。例如，可以采用60 80km/h的速度作为安装有重载用轮胎的车辆的基准速度V。(2-2)共P鸟咅步页率石角定工序在步骤20的共鸣音频率确定工序中，根据在充气轮胎1上施加有标准内压和标准载荷时的充气轮胎1的接地长度1来确定共鸣音频率f (Hz)，该共鸣音频率f是充气轮胎1 所产生的气柱管共鸣音的基准频率。当将充气轮胎1的接地长度(m)设为“1”、将音速(m/s)定为“C”时，共鸣音频率 f满足下式关系。(式1} Cf= — 其中，充气轮胎1的接地长度1表示充气轮胎1的与路面接触的周向沟10的平均长度。另外，虽然优选采用与花纹块列40相邻的周向沟10的平均长度来计算接地长度1， 但有时也采用各周向沟10的平均长度、整个接地面上的轮胎周向上的平均长度来计算接地长度1。音速c表示在物质(介质)中传播的声音的速度。
不管充气轮胎1的基准速度ν是多少，共鸣音频率f均大致恒定。例如，在充气轮胎1的接地长度1为0. 213m、音速C为340m/s的情况下，共鸣音频率f为340/(2X0. 213) =800Hz。另外，如图3所示，共鸣音频率f通常位于800Hz左右的频带中。(2-3)节距数量确定工序在步骤30的节距数量确定工序中，确定花纹块列40的节距数量。例如，根据充气轮胎1的轮胎周向的长度来确定花纹块列40的节距数量。(2-4)相位确定工序在步骤40的相位确定工序中，在二次节距噪音频率fp2 (Hz)的频带处于与共鸣音频率f的频带重叠的范围的情况下，确定由构成花纹块列40的多个花纹块30的配置间隔决定的花纹块列相位，所述二次节距噪音频率fp2 (Hz)是在基准速度ν (例如，车辆的行驶速度为60km/h)下由花纹块列40引起的节距噪音的基准频率(Hz)的二次成分。另外，车辆的行驶速度为60km/h是车辆在通常道路上行驶时的最大速度，是在实际应用中出现频率最高的速度区域。因此，通过最大限度地发挥在车辆的行驶速度为60km/ h的情况下的轮胎噪音的减小效果，能够适宜地减小在通常行驶过程中的轮胎噪音。详细而言，在下述情况下确定花纹块列相位由中央花纹块列41引起的节距噪音中的二次节距噪音频率fp2 (Hz)的频带、由中间花纹块列42引起的节距噪音中的二次节距噪音频率fp2(Hz)的频带和由端部花纹块列43引起的节距噪音中的二次节距噪音频率 fp2(Hz)的频带处于与共鸣音频率f的频带重叠的范围的情况。这里，关于二次节距噪音频率fp2 (Hz)的频带与共鸣音频率f的频带重叠的范围， 以最大噪音等级的共鸣音频率f为基准，将共鸣音频率f的频带的士 15%以内视作该范围。 另外，若重叠的范围大于士 15%，则即使在预定范围内错开花纹块列相位，也不能充分地发挥出降低花纹块列40中的二次节距噪音频率fp2的噪音等级的效果。另外，节距噪音的基准频率fp根据基准速度ν而变化。节距噪音的基准频率fp 至少包括作为一次成分的一次节距噪音频率fp 1、作为二次成分的二次节距噪音频率fp2 和作为三次成分的三次节距噪音频率fp3。当将基准速度(km/h)设为“V”、将节距数量(个数/1周)设为“P”、将动载荷半径(m)设为“r”、将节距声音次数设定为“η”时，节距噪音的基准频率fp满足下式关系。(式2)
权利要求
1.一种轮胎的设计方法，该轮胎具有花纹块列，该花纹块列由周向沟和横沟划分的多个花纹块构成并沿轮胎周向形成，上述轮胎的设计方法包括以下步骤确定共鸣音频率(f)的步骤，根据对上述轮胎施加有标准内压和标准载荷的情况下的上述轮胎的接地长度来确定该共鸣音频率(f·)，该共鸣音频率(f)是上述轮胎产生的气柱管共鸣音的基准频率；确定上述花纹块列的节距数量的步骤；以及确定花纹块列相位的步骤，当基准速度下的二次节距噪音频率(fp2)的频带处于与上述共鸣音频率(f)的频带重叠的范围时，确定由构成上述花纹块列的多个上述花纹块的配置间隔决定的花纹块列相位，上述二次节距噪音频率(fp2)是由上述花纹块列引起的节距噪音的基准频率的二次成分，上述基准速度是成为安装有上述轮胎的车辆的基准的行驶速度；在确定上述花纹块列相位的步骤中，上述花纹块列相位被确定为在上述花纹块列的相对于轮胎赤道线的一侧与另一侧之间错开10% 30%。
2.根据权利要求1所述的轮胎的设计方法，其中，上述花纹块列包括第一花纹块列，其形成在胎面宽度方向的最内侧；以及第二花纹块列，从上述轮胎的胎面看，该第二花纹块列形成在上述第一花纹块列的胎面宽度方向的外侧；在确定上述花纹块列相位的步骤中，由构成上述第一花纹块列的多个上述花纹块的配置间隔决定的第一花纹块列相位被确定为在第一花纹块列的一侧与另一侧之间错开 10% 30%，由构成上述第二花纹块列的多个上述花纹块的配置间隔决定的第二花纹块列相位被确定为在第二花纹块列的一侧与另一侧之间错开10% 30%。
3 根据权利要求2所述的轮胎的设计方法，其中，上述花纹块列还包括第三花纹块列，从上述轮胎的胎面看，该第三花纹块列形成在上述第二花纹块列的胎面宽度方向的外侧，在确定上述花纹块列相位的步骤中，由构成上述第三花纹块列的多个上述花纹块的配置间隔决定的第三花纹块列相位被确定为，在上述第三花纹块列的一侧与另一侧之间错开 10% 30%。
4 根据权利要求2所述的轮胎的设计方法，其中，在确定上述花纹块列相位的步骤中，上述第一花纹块列相位和上述第二花纹块列相位被确定为相互错开。
5.根据权利要求3所述的轮胎的设计方法，其中，在确定上述花纹块列相位的步骤中，上述第一花纹块列相位、上述第二花纹块列相位和上述第三花纹块列相位被确定为相互错开。
6.根据权利要求1所述的轮胎的设计方法，其中，在确定上述花纹块列相位的步骤中，当上述车辆的行驶速度为60Km/h下的上述二次节距噪音频率(fp2)的频带处于与上述共鸣音频率(f)的频带重叠的范围时，确定上述花纹块列相位。
7.一种轮胎，具有花纹块列，该花纹块列由周向沟和横沟划分的多个花纹块构成并沿轮胎周向形成，上述花纹块列具有使车辆的行驶速度为60Km/h下的二次节距噪音频率(fp2)的频带处于与共鸣音频率(f)的频带重叠的范围的节距数量，上述二次节距噪音频率(fp2)是由上述花纹块列引起的节距噪音的基准频率的二次成分，上述共鸣音频率(f)是在对上述轮胎施加有标准载荷时上述轮胎产生的气柱管共鸣音的基准频率，由构成上述花纹块列的多个上述花纹块的配置间隔决定的花纹块列相位在上述花纹块列的相对于轮胎赤道线的一侧与另一侧之间错开10% 30%。
8.根据权利要求7所述的轮胎，其中，上述花纹块列包括第一花纹块列，其形成在胎面宽度方向的最内侧；以及第二花纹块列，从上述轮胎的胎面看，该第二花纹块列形成在上述第一花纹块列的胎面宽度方向的外侧；由构成上述第一花纹块列的多个上述花纹块的配置间隔决定的第一花纹块列相位在第一花纹块列的一侧与另一侧之间错开10% 30%，由构成上述第二花纹块列的多个上述花纹块的配置间隔决定的第二花纹块列相位在第二花纹块列的一侧与另一侧之间错开10% 30%。
9.根据权利要求8所述的轮胎，其中，上述花纹块列还包括第三花纹块列，从上述轮胎的胎面看，该第三花纹块列形成在上述第二花纹块列的胎面宽度方向的外侧，由构成上述第三花纹块列的多个上述花纹块的配置间隔决定的第三花纹块列相位在上述第三花纹块列的一侧与另一侧之间错开10% 30%。
10.根据权利要求8所述的轮胎，其中，上述第一花纹块列相位和上述第二花纹块列相位相互错开。
11.根据权利要求9所述的轮胎，其中，上述第一花纹块列相位、上述第二花纹块列相位和上述第三花纹块列相位相互错开。
全文摘要
本发明提供轮胎的设计方法和轮胎。本发明的轮胎的设计方法包括以下步骤确定共鸣音频率(f)的步骤(20)，根据对轮胎施加有标准内压和标准载荷的情况下的轮胎的接地长度来确定共鸣音频率(f)；确定花纹块列的节距数量的步骤(30)；以及确定花纹块列相位的步骤(40)，当基准速度下的二次节距噪音频率(fp2)的频带处于与共鸣音频率(f)的频带重叠的范围时，确定由构成花纹块列的多个上述花纹块的配置间隔决定的花纹块列相位，上述二次节距噪音频率(fp2)是由花纹块列引起的，上述基准速度是成为安装有轮胎的车辆的基准的行驶速度；在步骤(40)中，花纹块列相位被确定为在花纹块列的相对于轮胎赤道线的一侧与另一侧之间错开10％～30％。
文档编号B60C11/03GK102159409SQ20098013636
公开日2011年8月17日 申请日期2009年9月16日 优先权日2008年9月18日
发明者樱庭一树 申请人:株式会社普利司通