JP2011509213A - トレッド用装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、走行面（１１）を備えると共に全体として円周方向の向き（２）及び深さＨを有する複数の切り込みを備えたトレッドを有するタイヤであって、切り込み（２）は、複数のゴム部材（３，３０）を画定し、これらゴム部材のうちの少なくとも１つは、複数のキャビティ（６）を有し、各キャビティ（６）は、容積Ｖｃを有すると共に全長Ｌｃの全体として細長い形状のものであって且つ全体として円周方向の向き（２）を有する単一の切り込み内に開口するようになっており、各キャビティ（６）の全長Ｌｃの延長部として切れ目（８０）が設けられ、切れ目が走行面（１１）上に開口するよう外方に向かって半径方向に延びている、タイヤにおいて、切れ目（８０）は、走行面に垂直であり且つ切れ目とキャビティ（６）の交点を通る線に対して少なくとも１０°の角度Ａをなした状態でキャビティから始まる切れ目部分（８１）を有することを特徴とするタイヤに関する。キャビティ（６）は、走行ノイズを軽減するためにヘルムホルツ共鳴器又は四分の一波長共鳴器を形成する。

Description

本発明は、タイヤに関し、特に転動ノイズ（タイヤ音）を著しく減少させる手段を備えたかかるタイヤのトレッドに関する。

乗用車用のタイヤは、通常、今日、大部分においてラジアル（半径方向）であるカーカス補強材を有し、この形態では、カーカス補強材の補強要素は、円周方向と８０°以上の角度をなすよう配列されている（このことは、補強要素が子午面平面（回転軸線を含む平面であることを意味している）内に含まれるかこの子午面平面と２０°以下の勾配をなしているかのいずれかであるということに等しい）。

これらタイヤは、通常、エラストマーを主成分とする材料中に埋め込まれた複数の補強要素から成るクラウン補強材を有する。このクラウン補強材は、半径方向外方にゴムトレッドによって覆われ、このトレッドは、タイヤが転動しているときに路面と接触するよう設計された表面（トレッド表面と呼ばれる）を有している。

特に雨天において欠くべからざる安全性レベルを保証するため、トレッドに全体として円周方向（又は長手方向）の向きの複数の溝及び全体として横方向の向き（回転軸線に平行な又はこれと僅かな角度をなす）の溝を設けることが慣例である。

長手方向溝を設けることと関連した１つの問題は、特にこれらの溝が路面に接触するときに空気がこれら溝に沿って動くことにより振動が発生するということにある。これら振動は、転動ノイズを発生させる共鳴源である。

日本国特公平０１−１９１７３４号公報は、この現象を吟味し、重車両用のタイヤのトレッドの厚みの中に小さく区分されたチャネルにより長手方向溝に連結された球形キャビティを形成することによりこれら溝の内部の空気振動により生じる騒音を減少させることを提案している。この手段により、ヘルムホルツ共鳴器の原理で動作する一種の共鳴器を形成することが可能であり、かかるキャビティは、その正確に定められた容積に鑑みて、この機能を実行し、溝が路面接触パッチを通るときに空気が溝に沿って動くことにより生じる振動の振動数のうちの何割かの作用効果を軽減する。各選択振動数に関し、これらキャビティの容積は、適切でなければならず、重車両用のタイヤへの利用は、一般的に言って、トレッド要素が乗用車用のタイヤのトレッド要素よりも厚いので、可能である。

乗用車に関し、トレッドは、薄く（即ち、１０ｍｍ未満）、したがって、これら共鳴器をトレッドのトレッド表面からできるだけ遠くに、具体的に言えば、溝の深さよりも深い深さ位置のところに又は少なくとも溝の深さから法上必要な量（溝の底部のところのゴム片である摩耗標識によって指示され、かかる摩耗標識の半径方向外面は、十分な安全性レベルを維持するために超えてはならないトレッド摩耗限度を指示する）を差し引いた深さのところに配置することが必要不可欠になっている。特公平０１‐１９１７３４号公報に記載されているように、重車両用のタイヤの場合、タイヤを金型に入れ、金型要素が半球形キャビティを成形し、これらキャビティが溝と連通した状態でタイヤを脱型することが可能であるように思われるが、これは、これらキャビティの長さが大きいことに鑑みて（この長さは、必要な容積によって必要とされている）可能ではあるとしても乗用車用タイヤでは困難になる。

特公平０１−１９１７３４号公報に記載された発明に関するもう１つの問題は、容積の大きな球形キャビティがこれを有するゴム要素をタイヤの転動の際に路面に押し付けられる仕方、特に、接触圧力の分布に悪影響を及ぼす場合があるということにある。また、特公平０１−１９１７３４号公報のキャビティは、トレッドの部分的摩耗後にこれらキャビティがトレッド表面上に露出状態になるので十分に長い寿命を備えず、かかる露出時点では、容積は、もはや維持されず、共鳴器機能が損なわれる。

日本国特公平０１−１９１７３４号公報

したがって、振動数固定共鳴器として十分に機能することができるようにするために各キャビティの容積の完全な制御を保証しながら、トレッド摩耗によって事実上影響を受けないだけでなく容易に金型に入れて成形したり金型から取り出したりすることができるタイヤトレッド中へのキャビティの新規な配置を案出する技術的努力が行われた。本明細書における「事実上影響を受けない」という表現は、トレッド摩耗がトレッドの厚さの２／３に達するまでキャビティの容積が不変であるということを意味している。

この目的のため、本発明は、クラウン部を有するタイヤであって、クラウン部の各側部の軸方向延長部としてサイドウォールが設けられ、クラウン部がゴム状材料中に埋め込まれた複数の補強要素で構成された補強材を有し、補強材は、タイヤが転動しているときに路面に接触するよう設計されたトレッド表面を形成する半径方向外面を備えたトレッドによって半径方向に覆われており、トレッドが全体として円周方向の向きの且つ深さＨの複数の溝を有し、溝が円周方向に配列された複数のゴム要素を構成し、トレッドの少なくとも１つのゴム要素が複数のキャビティを有し、容積Ｖｃの各キャビティが全長Ｌｃの全体として細長い形状のものであって且つ全体として円周方向の向きの単一の溝と連通するよう設計されており、各キャビティの長さＬｃ全体に沿うその延長部として切り込みが設けられ、切り込みがトレッド表面のところで現れるよう半径方向外方に延びているタイヤに関する。

このタイヤは、切り込みがトレッド表面に垂直であり且つ切り込みとキャビティの交点を通る線と少なくとも１０°の角度Ａをなした状態でキャビティのところで始まる切り込み部分を有し、キャビティが路面接触領域を通るときにキャビティの全容積Ｖｃを維持するために切り込みが少なくともキャビティの付近で閉じるようになっていることを特徴とする。これは、所与の振動数で又は所与の振動数範囲内において生じる騒音を減衰させる共鳴器を事実上得るために各キャビティについて一定の又は少なくともほぼ一定の容積を維持することが最も重要だからである。

本発明の有利な実施形態では、全長Ｌｃの各キャビティは、ヘルムホルツ共鳴器として挙動し、各キャビティは、全長Ｌ及び平均断面積Ｓの全体として細長い形状の第１の部分及び長さｌ及び第１の部分の平均断面積Ｓよりも少ない断面積ｓのチャネルを形成する第２の部分によって形成され、第１の部分に連結された第２の部分は、全体として円周方向の向きの溝と連通するよう設計されている。各キャビティの長さＬｃ全体に沿うその延長部として切り込みが設けられ、切り込みがトレッド表面のところで現れるよう半径方向外方に延びている。

本発明の別の実施形態では、各キャビティは、四分の一波長型共鳴器である。この実施形態は、製作するのが簡単である。というのは、この実施形態では、単一のキャビティ容積部位及び共鳴器の長さに等しいキャビティ長さＬｃが必要であり、この長さは、騒音効果を減衰させるために作用することが望まれる波長の四分の一に等しいからである。また、共通の溝と連通した互いに異なる長さＬｃのキャビティを提供することが可能であり、その目的は、この溝中に生じる音響共鳴の多数の所与の振動数と関連した騒音公害を減少させることにある。

本発明のタイヤは、好ましくは、トレッドが少なくとも１つの溝の底部に設けられた摩耗標識を備え、摩耗標識が溝の底部から測定した高さｈを有し、各キャビティが溝の深さから摩耗標識の高さｈを差し引いた長さ以上のトレッド表面からの距離のところに位置した上側母線を有することを特徴とする。

本発明の他の特徴及び他の利点は、添付の図面を参照して以下に行われる説明に見受けられ、添付の図面は、本発明の内容の実施形態を非限定な例として示している。

本発明のトレッドの第１の形態のトレッド表面の部分立面図である。 図１に示されたトレッドのＩ−Ｉ線矢視部分断面図である。 図１に示されたトレッドのＩＩ−ＩＩ線矢視部分断面図である。 本発明のヘルムホルツ共鳴器型キャビティの一形態の断面図である。 路面との接触圧力の作用を受けた図３−１に見られる形態の断面図である。 本発明のトレッドの別の形態を示す図である。 キャビティが四分の一波長共鳴器である本発明のトレッドの別の形態を示す図である。 図５に示されたトレッドのＶＩ−ＶＩ線矢視断面図である。

図１に部分立面図で示されているトレッド１は、円周方向（即ち、長手方向）の向きの４つの主要な溝２を有し、これら溝２は、ほぼ同一の平均深さＨのものである。

円周方向の向きのこれらの溝は、３つのリブ３及びエッジ部分３０を構成している。トレッドのこれらエッジ部分は、斜めの横方向溝４を備えており、これら横方向溝は、円周方向溝と一緒になって複数のブロック５を構成している。この図１に見えるリブの外面３１及びブロックの外面５１は、かかるトレッドを備えたタイヤが転動しているときに路面に接触するよう設計されたトレッド表面１１を形成している。

図１には、トレッドの成形中に形成される複数のキャビティ６が見える。これらキャビティ６は、細長い形状のものであり、全体がトレッド内に位置している。破線で示されている各キャビティ６は、全長Ｌｃのヘルムホルツ共鳴器を形成し、各キャビティは、全長Ｌ及び容積Ｖの第１のキャビティ部分６０及び平均断面積ｓ及び長さｌの第２のキャビティ部分７０によって形成され、この第２の部分７０は、第１のキャビティ部分の平均断面積よりも少ない断面積のものであり、円周方向溝２４４通している。この第２のキャビティ部分７０の平均断面積ｓは、第１のキャビティ部分６０の平均断面積Ｓよりも小さい。キャビティ６の第１及び第２のキャビティ部分のそれぞれの容積は、路面接触パッチでの溝の長さの関数として定められる振動数の溝内共鳴を減衰させるために正確な仕方で定められ、溝の長さは、タイヤの支持する荷重及びそのインフレーション圧力の関数である。本明細書における「断面（断面積）」という用語は、考慮中のキャビティ部分を通る横断面の領域（面積）を意味している。

第１のキャビティ部分６０は各々、円周方向に差し向けられた円周方向部分６３を有し、この円周方向部分は、閉鎖端部６１を有し、即ち、自由空気中で終点しておらず、第１のキャビティ部分６０は各々、端部６２を備えた斜めの部分６４を更に有し、この斜めの部分６４は、一端部の延長部分として、断面が減少していて、溝２と連通したキャビティ部分７０が設けられている。

この形態では、所与のリブ３に形成されたキャビティ６０の全ては、共通の円周方向溝２と連通しており、これらキャビティは、溝が路面接触パッチを通っているときに溝内における共鳴現象を制限するよう設計されている。

各キャビティ６０は、図２−１（図１のトレッドのＩ−Ｉ矢視断面を示している）に示されているように、断面積Ｓの円形の形をした横断面を有し、この横断面の最も外側（トレッド表面の方向に）の箇所６５は、溝２の深さＨとゴム片２２の高さｈの差よりも大きいトレッド表面１１からの距離Ｄのところに位置している。このように、トレッドの使用期間全体にわたって共鳴防止効果から恩恵を受けることが可能である。しかしながら、キャビティ６０がトレッドの初期厚さの２／３以上の摩耗後にトレッド表面上に現われるようにする手立てを取っても良い。かくして、キャビティは、これらの使用の終わりまで、新たな溝を形成することができ又は少なくとも、路面に対するトレッドのグリップを増大させるのに有用な新たな隆起部を形成することができる。

第１のキャビティ部分６０及び第２のキャビティ部分７０により形成された各キャビティ６の長さＬｃ全体に沿うその延長部として、切り込み８０が設けられ、この切り込みは、トレッド表面１１のところで現われるよう半径方向外方に延び、各切り込み８０は、トレッド表面に垂直であり且つ切り込み８０とキャビティ６の交点を通る線と少なくとも１０°の角度Ａ（この場合、角度Ａは、１５°に等しい）をなした状態でキャビティのところで始まる切り込み部分を有し、キャビティ６が路面接触パッチを通るときにキャビティの全容積Ｖを維持するために切り込み８０が少なくともキャビティの付近で閉じるようになっている。切り込み８０は、好ましくは、１ｍｍ未満、より好ましくは０．６ｍｍ未満の平均幅を有する。本発明のこの必須の特徴により、あらかじめ選択された振動数での騒音防止効果を提供することが可能である。

図示の第１のキャビティ部分６０は、円形断面を有するが、当然のことながら、任意他の形状の横断面を使用することができる。同様に、この第１の形態に示されているキャビティの全ては、基本的には同一の幾何学的特徴を有し、即ち、当然のことながら、当業者であれば、キャビティの寸法形状を最適化して溝内の空気の運動によって生じる騒音を制御すると共に他のキャビティの寸法形状を最適化して別の溝内における空気の運動により生じる騒音を制御することが可能である。溝と連通しているキャビティは、これらのうちの幾つかが特定の一振動数で有効であり、同一の溝と連通している他のキャビティが別の振動数で有効であるよう選択されるのが良い。

図２‐２は、図１に示されているトレッドのＩＩ−ＩＩ線矢視断面図である。この図では、深さＨの溝を構成する材料の壁が設けられ、この溝は、高さｈのゴム片２２（トレッドに関して法上の摩耗限度を定める）を備えている。また、溝と連通した第２のキャビティ部分７０のオリフィスが設けられている。この第２のキャビティ部分７０は、切頭円形の形の横断面ｓを有し、その面積は、第１のキャビティ部分６０の横断面積の半分未満である。トレッド表面３１の方向におけるこの第２のキャビティ部分の延長部として、切り込み８０が設けられ、接合部は、トレッド表面に垂直な線と角度Ａをなす切り込み部分８０によって表されている。この場合、キャビティ６の事実上全ての容積Ｖｃ（第１のキャビティ部分の容積と第２のキャビティ部分の容積の和に等しい）は、摩耗標識の高さ位置よりも下に半径方向に位置し、その結果、この形態では、容積Ｖｃは、トレッドの摩耗の影響を受けない。これにより、タイヤの有効寿命全体にわたって同一のキャビティ容積を維持することができ、その結果、キャビティは、溝内の共鳴による騒音を減衰させるのに有効なままである。

工業的に見ると、切り込みの傾斜部分を成形するブレードをキャビティを成形するための本体に連結することが困難な場合があり、この本体は、湾曲した外面を有し、具体化を容易にするために、ブレードには、本体に対してほぼ直角をなして本体に連結された非傾斜取り込み部分が与えられるのが良い。これが行われる場合、キャビティの全有効容積Ｖｃは、図３−１に示されているように切り込みの非傾斜部分の容積を更に含む。キャビティの一形態の横断面を示すこの図３−１で理解できるように、高さｄについて円形断面部分６６１の延長部として非切り込み部分６６２が設けられている。図示のキャビティの有効容積は、円形断面部分６６１の容積に非傾斜切り込み部分６６２の容積を加えた容積を含む。非傾斜切り込み部分６６２の延長部として、切り込み８０、特に１０°を超える角度Ａをなす傾斜部分８１が設けられている。図３−２は、トレッドが路面に対して接触圧力を受けたときの同一キャビティを示している。接触圧力（矢印Ｆで指示されている）下において、容積Ｖｃのキャビティは、このキャビティの延長部としての傾斜切り込み部分８１が閉じるので隔離され、それにより容積Ｖｃは、一定のままである。

図４に示された別の形態では、キャビティは、トレッドの働きを最適化するための２つの曲げ部分６６を有している。この場合、キャビティ６０の第１の部分は、円周方向６３に差し向けられた部分の各側に位置決めされた斜めの向きの２つの部分６４，６４′を有している。

図５に示されている本発明の別の形態では、リブ中に形成された共鳴器は、四分の一波長型共鳴器である。この図５には、溝２′，２″を構成する３つのリブ３が見える。２つの溝２′，２″相互間に位置するリブ３内には全長Ｌ′ｃの複数のキャビティ６０′及び全長Ｌ″ｃの複数のキャビティ６０″が成形により設けられている。これらキャビティ６０′，６０″は、これらの長さ全体にわたって一定断面のものである。キャビティ６０′は、タイヤが転動しているときの空気の運動によって溝２′内に生じる共鳴騒音を減衰させるためにこの溝２′と連通し、キャビティ６０″は、タイヤが転動しているときの空気の運動によって溝２″中に生じる共鳴騒音を減衰させるためにこの別の溝２″と連通している。各キャビティ６０′，６０″は、全体として細長い形状のものであり、各キャビティは、曲がり部を形成し、長手方向に細長い部分及びこの長手方向に細長い部分に垂直な部分を形成している。キャビティ６０′，６０″は、リブ３内の減少空間を占めるように配置されている。

図５のＶＩ‐ＶＩ線矢視断面で示されている図６で理解できるように、新品時におけるトレッドのトレッド表面１１に向かって半径方向における各キャビティ６０′，６０″の延長部として、それぞれ、切り込み８０′，８０″が設けられている。各切り込み８０′，８０″とこの下に位置するキャビティ６０′，６０″のそれぞれの接合部は、それぞれトレッド表面に垂直な線と角度Ａ′，Ａ″をなす切り込み部分８１′，８１″によって示されており、これら角度は、少なくとも１０°である。角度Ａ′，Ａ″をなして傾斜したこれら取り込み部分は、タイヤが転動しているときにキャビティ６０′，６０″の容積を維持する。キャビティ６０′，６０″は両方共、同一の横断面積Ｓを有するが、この場合、互いに異なる容積を有する。

本発明は、図示すると共に説明した例には限定されず、本発明の範囲から逸脱することなく種々の改造を行うことができる。具体的に言えば、溝と連通する第２のキャビティ部分７０は、任意形状の断面を有して良い。特にトレッド材料の変形を含む特定の寸法形状を備えた各共鳴器を作ることができる。もう１つの考えられることとして、例えばトレッドのパターンのピッチに結び付けられるよう振動数がずらされた共鳴器が提供される。同様に、乗用車用のタイヤに提供される技術内容は、重車両用のタイヤを含む任意他形式のタイヤに利用できる。

Claims (7)

1. クラウン部を有するタイヤであって、前記クラウン部の各側部の軸方向延長部としてサイドウォールが設けられ、前記クラウン部がゴム状材料中に埋め込まれた複数の補強要素で構成された補強材を有し、前記補強材は、前記タイヤが転動しているときに路面に接触するよう設計されたトレッド表面（１１）を形成する半径方向外面を備えたトレッドによって半径方向に覆われており、前記トレッドが全体として円周方向の向きの且つ深さＨの複数の溝（２）を有し、前記溝（２）が円周方向に配列された複数のゴム要素（３，３０）を構成し、前記トレッドの少なくとも１つのゴム要素（３，３０）が複数のキャビティ（６）を有し、容積Ｖｃの各キャビティ（６）が全長Ｌｃの全体として細長い形状のものであって且つ全体として円周方向の向きの単一の溝（２）と連通するよう設計されており、各キャビティ（６）の長さＬｃ全体に沿うその延長部として切り込み（８０）が設けられ、前記切り込みが前記トレッド表面（１１）のところで現れるよう半径方向外方に延びている、タイヤにおいて、前記切り込み（８０）は、前記トレッド表面に垂直であり且つ前記切り込みと前記キャビティの交点を通る線と少なくとも１０°の角度Ａをなした状態で前記キャビティのところで始まる切り込み部分（８１）を有し、前記キャビティ（６）が路面接触パッチを通るときに前記キャビティ（６）の全容積Ｖｃを維持するために前記切り込み（８０）が少なくとも前記キャビティ（６）の付近で閉じるようになっている、タイヤ。
2. 前記トレッドは、少なくとも１つの溝（２）の底部に設けられた摩耗標識（２２）を備え、前記摩耗標識（２２）は、前記溝の前記底部から測定した高さｈを有し、各キャビティ（６）は、前記溝（２）の深さから前記摩耗標識の高さｈを差し引いた長さ以上の前記トレッド表面からの距離のところに位置した上側母線（６５）を有する、請求項１記載のタイヤ。
3. 前記キャビティ（６）の第１の部分（６０）は、円周方向に差し向けられたキャビティ部分（６３）を有する、請求項１又は２記載のタイヤ。
4. 前記キャビティの前記第１の部分（６０）は、全体として円周方向に平行な部分に加えて、円周方向に差し向けられた前記部分（６３）の各側に位置決めされた全体として斜めの向き（６４′，６４″）の２つの部分を有する、請求項３記載のタイヤ。
5. 前記切り込み（８０）の平均幅は、０．６ｍｍ未満である、請求項１〜４のうちいずれか一に記載のタイヤ。
6. 少なくとも幾つかのキャビティは、ヘルムホルツ共鳴器を形成し、前記キャビティは各々、長さＬ及び平均断面積Ｓの第１の部分（６０）及び長さｌ及び前記第１の部分の平均断面積よりも少ない断面積ｓのチャネルを形成する第２の部分（７０）を有し、前記第２の部分（７０）は、前記第１の部分（６０）に連結されると共に溝と連通しており、前記キャビティの容積Ｖｃは、前記第１の部分（６０）の容積と前記第２の部分（７０）の容積の和に等しい、請求項１〜５のうちいずれか一に記載のタイヤ。
7. 少なくとも幾つかのキャビティは、四分の一波長共鳴器である、請求項１〜５のうちいずれか一に記載のタイヤ。

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