JP2006044648A - タイヤトレッド、および３次元トレッドサイプを形成するモールドブレード - Google Patents

Abstract

【課題】従来の２次元サイプよりも剛性を高め、ハンドリングや安定性などのタイヤ性能を向上させる。
【解決手段】サイプ２０は半径方向Ｖの深さと、第１のサイプ面２０’と、第１のサイプと対向する第２のサイプ面２０”と、両サイプ面２０’，２０”から等距離にある多次元の寸法を持つ中央面とを備えている。中央面は半径方向に互いに隣接する少なくとも２つの突起列を有し、半径方向に互いに隣接する突起列は平坦部分によって分離されている。平坦部分は所定の長さと幅とを持ったジグザグ形状である。
【選択図】 図２

Description

本発明は空気タイヤに関し、特に、タイヤトレッドおよびタイヤトレッドのサイプに関する。

空気タイヤのトレッド部は、一般的に、地面に噛み合い、ブロック、リブ、またはそれらが組合せられた形状のゴム要素を形成する、円周方向および横方向に延びる複数の溝を有している。トレッド要素の特定のサイズや形状は、タイヤの全体的な性能に大きく寄与し、そのため、望まれるタイヤ特性が得られるように設計される。

冬用タイヤは、オールシーズンタイヤと同様、通常複数のサイプを有している。サイプは、トレッド幅、すなわちトレッド面の軸方向の弧長の約０．１％から約１％の幅を持った溝である。サイプは、速度が零でかつ通常の負荷および空気圧の下で路面との接触領域に置かれると閉じようとする。サイプは、鋳造または機械加工によって作られたモールドに、またはその代わりにトレッドリングの中に入れられるスチールのブレードによって作られる。

サイプはトレッドの周りに沿って、直線状、曲線状、またはジグザグ状に、円周方向または横方向に延びことができる。サイプの深さは主トレッド溝と同程度でもよく、溝より深いこともある。サイプは、リブの側面やトレッドブロックを貫いて延びていることもあり、トレッド要素の中に限定されていることもある。また、トレッド面とサイプとの交点において、トレッド面の接線に垂直でない面にサイプが形成されること、隣接するサイプを画定する面の傾斜は同一でもよく、トレッド要素の長さに沿って段階的に異なっていてもよいことも知られている。さらに、長さ方向に深さの異なるサイプを用いることも知られている。

サイプがトレッドに設けられることによって、トレッドに形成される噛み合いエッジの数が増える。各噛み合いエッジで局部的に圧力が増えることによって、トレッド面が路面を擦ったり掘り下げる動作が促進され、雪面や氷面での優れた牽引力が実現される。さらに、サイプは、剛性を損なうことなく、トレッド要素の柔軟性を向上させる。サイプの互いに対向する面同士が長手方向に相対的に容易に滑ることによって、トレッド部材の、トレッドと路面との間の接触領域内での曲げに対する抵抗が弱くなり、そのためにタイヤの発熱の増大が遅くなる。しかしながら、サイプの互いに対向する面同士の滑りによって、これら互いに対向するサイプ面同士の間に摩擦が生じ、サイプの摩耗につながることがある。

特許文献１は、複数のサイプが中に形成されたリブを備えたタイヤを開示している。サイプは３次元形状を有し、複数の頂部と谷部がサイプの中心線を通って形成されている。形成された頂部と谷部の最深部は点状でも線状でもよい。サイプ形状を形成する鋭角な輪郭線によって、サイプの対向する両面は互いに噛み合うが、先端での磨耗が増加する。

特許文献２は、タイヤトレッドの３次元サイプを開示している。形成されたすべての隆起部および空洞はドーム状の形状を有している。サイプの丸められた対向縁部によって摩擦は減るが、対向するサイプ面の動きが減ることはない。特許文献３は、間に平坦部分が設けられた円形の３次元サイプを開示している。サイプの平坦部分は依然として摩擦と磨耗を受ける。
英国特許第１１５０２９５号明細書 米国特許第５７８３００２号明細書 欧州特許第１０７３５６２号明細書

本発明は、３次元サイプを伴い成形されるタイヤ、およびこのような３次元サイプを形成するモールドブレードに関する。本発明は、従来の２次元サイプよりも剛性が高く、ハンドリングや安定性などのタイヤ性能を向上させるブロックとトレッド要素とを備えるタイヤを提供するものである。

本発明は、路面に噛み合う複数のエラストマ要素を備え、エラストマ要素の少なくとも一つはサイプを備えたタイヤトレッドを含んでいる。サイプは半径方向の深さと、第１のサイプ面と、第１のサイプと対向する第２のサイプ面と、両サイプ面から等距離にある多次元の寸法を持つ中央面とを備えている。本発明の一態様によれば、中央面は半径方向に互いに隣接する少なくとも２つの突起列を有し、半径方向に互いに隣接する突起列は平坦部分によって分離されている。平坦部分は所定の長さと幅とを持ったジグザグ形状である。

本発明の他の態様によれば、サイプの中央面において、いずれかの列の突起は、サイプの中央面の深さ方向の長さが異っていてもよく、鉛直方向の高さが異なっていてもよく、水平方向の幅が異なっていてもよい。長さ、高さ、または幅の違いはセットのパターンで変動してもよく、徐々に増加または減少していてもよく、あるいは何らかの順序だったパターンまたはランダムなパターンで増加または減少していてもよい。

本発明の他の態様によれば、サイプの中央面におけるいずれかの突起列は、第２の平坦部分で互いに分離された一連の突起でもよい。

本発明の他の態様によれば、半径方向最外周の突起列は、平坦部分で互いに分離された半円筒管形状の複数の突起を備えていてもよい。

本発明の他の態様によれば、半径方向内側の突起列は、錐台、半球、または半円筒管からなるグループから選択された形状を有している。

また、タイヤモールド内に取付けられ、タイヤトレッドにサイプを形成するモールドブレードが開示されている。ブレードは、中心線によって画定され、複数の平坦部分と少なくとも一つの３次元部分とを持っている。３次元部分は、半径方向に互いに隣接する少なくとも２つの突起列を有し、半径方向に互いに隣接する突起列は平坦部分によって分離されている。分離する平坦部分は所定の長さと幅とを持っている。

モールドブレードの一つの態様によれば、少なくとも一つの突起列の突起は、モールドの深さ方向、モールドの鉛直方向、またはモールドの幅方向にばらついている。

他の態様によれば、半径方向最外周の突起列は、平坦部分で互いに分離された半円筒管形状の複数の突起を備えている。

他の態様によれば、少なくとも一つの突起列の突起は、錐台、半球、または半円筒管からなるグループから選択された形状を有している。

本発明の他の態様によれば、突起列の少なくとも一つは、基部が少なくとも三辺からなる錐台形状の突起を有している。

本願明細書においては、以下の定義が用いられる。

「軸方向の」および「軸方向に」は、タイヤの回転軸に平行な線または方向を意味する。

「ブレード」は、トレッド構造の一部を形成するタイヤ硬化モールド内の隆起部を意味する。隆起部は、完成されたタイヤトレッドに、対応する窪みを形成する。

「半径方向の」および「半径方向に」は、タイヤの回転軸に向けて、または回転軸から離れるように延びている方向を意味する。

「サイプ」は、トレッド要素を分割し、牽引特性を改善する、タイヤのトレッド要素に成形される小さな溝を意味する。サイプは、幅がトレッド幅の約０．１％〜約１％の範囲にあり、タイヤの接地領域で完全に閉じようとする。サイプの深さはトレッドの周方向で異なることがある。また、サイプの深さは一つのサイプ内では一定であるが、タイヤの別のサイプの深さとは異なることもある。

本発明を、図面を参照して例示によって説明する。以下の説明は、本発明を実施する上で現在考えられている最良の一つまたは複数の形態である。以下の説明は、本発明の一般的な原理を説明する目的でなされ、発明を限定する意味に理解されるべきではない。本発明の範囲は、特許請求の範囲を参照することによって最もよく決定される。

図１Ａは、本発明によるブレード１０を示している。ブレード１０は、タイヤの成形中にタイヤトレッドにサイプを形成するために用いられる。ブレード１０は、互いに隣接しまたは間隔をおかれて配置された複数の突起１４を有する３次元部分１２を備えている。突起は、ブレードの一方の側からは隆起部として見えるが、ブレードの反対の側からは窪みとして見える。ブレード１０は金属、好ましくはスチール製で、突起要素１４はスチールの帯材にスタンピング加工またはエンボス加工を施すことによって作られる。このようなブレード１０は、３次元サイプをタイヤトレッドに形成するため、ブレード１０の頂部１６がモールド側に、突起１４がモールドの開放空間側になるように、タイヤモールドの中に取付けられる。ブレード１０は、水平寸法Ｈと、鉛直寸法Ｖとを持っている。突起は、ブレードの少なくとも一方の側から延び、ブレードに深さ寸法Ｚを与えている（図１Ｂ参照）。図示されている種々のブレードに設けられている開口部は、ブレードをタイヤモールドに取付けるためのものである。

本発明のブレード１０および、本明細書でさらに述べられる、ブレード１０に対応して形成されるサイプ２０は、図１Ａの実施形態に示されるように、半径方向に互いに隣接した、３次元突起１４の列２２，２４を有している。ブレード１０に関しては、半径方向と鉛直寸法Ｖは同義である。半径方向に隣接する列２２，２４は、平坦部分２６によって分離されている。平坦部分２６は鉛直方向Ｖに一定の高さを持ち、水平方向Ｈに一定の長さを持っているが、第三の方向Ｚには深さを持っていない。平坦部分２６は、板や、シートや、一定の高さを持った直線部材などからなる任意の２次元形状を有している。平坦部分２６は、図１Ａに示されるように、鉛直方向Ｖに一定の高さを持ち、水平方向Ｈに一定の長さを持ったジグザグ形状であるのが好ましい。鉛直方向Ｖの一定の高さは、点よりも大きく、望ましくは、ブレード１０を形成する材料の実際の厚み以上である。

半径方向最外周の３次元突起１４の列２２は、第２の２次元平坦部分３０によって分離され、互いに間隔をおいて設けられた一連の突起１４である。３次元突起は半管状あるいは半円筒形の形状である。深さ方向Ｚにおける突起１４の深さは、Ｚ方向のブレードの全深さと異なっていてもよい。突起１４の鉛直方向の高さもまた、隣接する突起１４同士で異なっていてもよい。突起の鉛直高さは、図１Ａに示されるように、ブレード１０の水平方向Ｈに沿って増えていてもよい。また、図示はしていないが、ブレード１０の水平方向Ｈにおける突起の長さは、隣接する突起の間で増えていてもよい。すなわち、突起の水平長さは隣接する突起より大きくてもよく、または他の態様で変化していてもよい。また、突起１４の深さ方向の寸法は連続的または非連続的に変わっていてもよい。

半径方向内側の突起１４の列２４は、半管状あるいは半円筒状の一連の列である。半径方向外側の列２２と同様、管の深さ方向Ｚの長さは異なっていてもよい。また、半径方向外側の列２２と同様、半径方向内側列の突起１４は、鉛直方向および／または水平方向および／または深さ方向に変化していてもよい。このような変化は、半径方向外側列２２の選択された形状に依存していてもよい。

あるいは、ブレード１０を、中に突起を有する開いた２層の蜂の巣構造を有するものとして定義することも可能であろう。ブレードの２次元の端部部分と同一の平面に沿って、積層された２つの開いた蜂の巣状の層が２次元平面に沿って存在しているということになる。その概略図については、図１Ｃを参照されたい。

ブレード１０を用いてタイヤを成形するときは、ブレード１０のトレッドゴムへの進入深さと、ブレードの頂部１６の形状は、望まれるタイヤ特性に応じて変えることができる。夏用タイヤでは、ブレード１０の頂部１６を２次元の平坦部分となるように形成してもよく、ブレード１０は頂部の平坦部分がトレッドゴムに入る深さまで挿入される。このように形成されたサイプは、トレッドが未磨耗状態のときには直線状となる。トレッドの磨耗が進むと、サイプの状態は変わっていく。冬用タイヤでは、ブレード１０は、未磨耗タイヤのトレッド面に複数のエッジを有する初期サイプが形成される深さまで、トレッドゴムに挿入してもよい。このような複数のエッジはトレッドの噛み込みエッジの数を増加させる。夏用タイヤでは、磨耗に進展に伴い夏用タイヤから冬用タイヤのトレッド深さとなり、更に噛み込み面を作ることが望ましい。

図２は、図１のブレード１０で形成されたサイプ２０を備えたトレッド要素３２を示している。一つのエラストマトレッド要素３２はトレッドパターンの一部をなしており、サイプ２０がトレッドゴムに形成された加硫ステップ後の状態が示されている。トレッドパターンの隣接するトレッド要素またはリブは、図面の簡略化のために表示されていない。同様に図面の簡略化のために、トレッド要素３２は、一つのサイプ２０だけが表示されているが、トレッド要素３２には、隣接する溝に対して任意の傾斜角で複数のサイプが設けられていてもよい。

トレッド要素３２は、サイプ２０の位置で、サイプ２０の互いに対向する面２０’，２０”を見せて、２つの部分３２’，３２”に分けられている。各サイプ面２０’，２０”の隆起部３４は、対向するサイプ面２０”，２０’の窪み３６と協働している。タイヤの通常作動状態でサイプ２０が路面との接触領域に入ると、サイプ２０は閉じ、対向するサイプ面２０’，２０”は噛み合い、２つの対向する側面２０’，２０”の間の滑りが減少する。対向するサイプ面から等距離の位置に中央面が形成されている。中央面は多次元の形状であり、サイプ２０を形成するブレード１０の形状に近似している。中央面３８の寸法は、ａ）従来からタイヤの半径方向寸法と呼ばれる、所定高さの鉛直寸法Ｖ、ｂ）トレッド要素内のサイプの向きに拘らず中央面の最長面と平行な、所定長さの水平寸法Ｈ、ｃ）トレッド要素３２内のサイプ２０の向きに拘らず中央面３８の短い面と平行で、かつ互いに間隔をおいた突起１４の窪み３６と隆起部３４とを形成する中央面３８の変位に対応する深さ寸法Ｚとを有している。中央面３８はサイプのブレード１０の形状に近似しているため、各サイプ面２０’，２０”もまた、ブレード１０の各面と近似している。

サイプ２０は、好ましくはトレッド幅の約０．１〜約１％の範囲の、所定の幅を有している。この幅によって、トレッド要素３２がタイヤ回転中に接触領域に入ったときに、サイプ２０は完全に閉じられる。サイプ２０は部位によって３次元形状かつ２次元形状であるが、サイプの幅は好ましくは一定である。

サイプ用ブレードの他の実施形態が図３に示されている。図１Ａのブレード１０と同様、ブレード１０は半径方向に互いに隣接する３次元突起１４の２つの列２２，２４を有している。半径方向に隣接する列２２，２４は、ジグザグ形状の平坦部分２６によって分離されている。半径方向外側の突起１４の列２２は図１Ａのそれと同様であるが、半径方向内側の突起１４の列２４は、球の半分すなわち半球状の突起のセットを有し、各突起は円形ベース４０と、平坦部分４６で分離されたドーム状の突起４２とを有している。

サイプ用ブレードの他の実施形態が図４に示されている。半径方向内側の３次元突起１４の列２４は、頂部が半球状の突起となるように丸められた四つの側面を持つ錐台状(frustrum)の突起４４を含んでいる。錐台の基部は四辺として示されているが、任意の辺数を有していてもよく、すなわち、三角形（図７参照）、五角形、六角形、七角形などの任意の多角形でもよい。多角形の形状は全ての辺が同じ長さで、すべての頂点が同じ角度の正多角形でもよい。

図５は、本発明のブレードを用いた別の成形方法を示している。ブレード５０は図１に示されているのと同じ全体形状を有しているが、ブレード５０の深さは一方の縁部から他方のブレード縁部に向かって増加している。ブレード５０の突起の形状は図６に示すブレードと同様である。成形されるトレッドゴム５２は平らではなく、少なくとも一つの曲率半径によって定められている。トレッドゴム５２の成形時には、ブレード５０の一部だけがトレッドゴム５２に挿入される。ブレード５０の一部だけがトレッドゴム５２に挿入されるため、半径方向外側の突起２２の列はブレード５０の頂部縁まで延びている必要はない。

図６は、ブレードの別の変形例を示している。突起列２２，２４の突起１４は、鉛直方向Ｖにすべて高さを持っている。さらに、近似する突起１４の間の少なくとも一つスペース５８は、連続的に変化する突起の代わりに平坦であってもよい。

図７に示すブレード６０においては、半径方向内側の突起１４の列２４は三角錐台の形状をしている。突起列２２，２４はジグザグ状の平坦部分６２によって分離されている。

図１Ａに示すブレードを用いてタイヤを成形し、標準的な２次元サイプと比較した。試験されたタイヤは、サイプ形状だけが異なるように、すべて同一構造とし、トレッド形状も同一とした。従来技術のタイヤは３つのグループＡ，Ｂ，Ｃに分けてテストされ、同様に本発明のサイプ１，２，３を備えたタイヤがテストされ、グループＡと１、グループＢと２、およびグループＣと３が互いに直接テストされた。様々な運転条件でのテスト結果が以下に示されている。従来技術のタイヤを基準値１００として、３次元サイプを備えたタイヤが従来技術のタイヤと対比して判定された。

上記試験結果の大半は運転者の主観的な結果である。騒音試験結果は、タイヤの近くにマイクロフォンを設置して、記載の速度で得られたものである。

試験結果より、本発明のサイプを備えたタイヤは、ドライ路面ハンドリング、とりわけ操舵性と安定性の領域で改善されたことがわかる。さらに、ウエット路面ハンドリング時間とウエット路面制動性能は従来技術のサイプと同等であった。騒音試験については、従来技術のタイヤの１セットだけが本発明のタイヤと比較してテストされたが、５５ｋｍ／ｈと８０ｋｍ／ｈの両者で、本発明のタイヤはより静かであるとのテスト結果が得られた。

以上説明したように、本発明は、サイプの噛み込みによってもたらされる剛性の増加したタイヤブロックを含む、タイヤ性能の改善されたタイヤを提供することができる。

本発明のブレードを示す図である。 図１Ａの１Ｂ−１Ｂ線に沿ったブレードの断面図である。 図１Ａのブレードの概略図である。 対向する両側サイプ面と、対向するサイプ面の間に形成された中央面とを示す、トレッド要素の切断図である。 多次元サイプの形成に用いられるブレードの他の実施形態を示す図である。 ブレードの他の実施形態を示す図である。 ブレードおよび成形中のトレッドの一部を示す図である。 本発明のブレードの更に別の実施形態を示す図である。 本発明のブレードの更に別の実施形態を示す図である。

符号の説明

１０ ブレード
１２ ３次元部分
１４ 突起
１６ 頂部
２０ サイプ
２０’ 第１のサイプ面
２０” 第２のサイプ面
２２ 半径方向外側の列
２４ 半径方向内側の列
２６ 平坦部分
３２ トレッド要素
３４ 隆起部
３６ 窪み
３８ 中央面
Ｈ 水平方向
Ｖ 鉛直方向
Ｚ 深さ方向

Claims (3)

1. 路面に噛み合う複数のエラストマ要素を備え、該エラストマ要素の少なくとも一つはサイプを備え、該サイプは半径方向の深さと、第１のサイプ面と、該第１のサイプと対向する第２のサイプ面と、該両サイプ面から等距離にある多次元の寸法を持つ中央面とを備えたタイヤトレッドにおいて、
   前記中央面は半径方向に互いに隣接する少なくとも２つの突起列を有し、該半径方向に互いに隣接する突起列は、所定の長さと幅とを持ったジグザグ形状の平坦部分によって分離されていることを特徴とする、タイヤトレッド。
2. 半径方向外側の前記突起列は、第２の平坦部分によって互いに分離された、一連の突起である、請求項１に記載のタイヤトレッド。
3. タイヤモールド内に取付けられ、タイヤトレッドにサイプを形成するモールドブレードであって、中心線によって画定され、複数の平坦部分と少なくとも一つの３次元部分とを持つモールドブレードにおいて、
   前記３次元部分は、半径方向に互いに隣接する少なくとも２つの突起列を有し、該半径方向に互いに隣接する突起列は、所定の長さと幅とを持ったジグザグ形状の平坦部分によって分離されていることを特徴とする、モールドブレード。
   
   

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