JP2013511438A - 雪上性能改善用の面取り部を有する側方溝を備えたタイヤ - Google Patents

Abstract

雪上性能と乾燥路面上制動性能が改善されたタイヤが提供され、このタイヤは少なくとも１つの溝を有し、この溝は、溝がタイヤの外周部と交差する箇所に見られる面取り部を備えている。ある実施例では、溝上の第１の面取り部の反対側に第２の面取り部が見られる。多くの実施例では、面取り部を備えた複数の類似構成の溝が、タイヤの外周部に沿って見られる。通常、側方溝の幅は、約２ｍｍから４ｍｍであって２．６ｍｍから３．６ｍｍが好適である。また、面取り部がタイヤの外周部の接線に対してなす角度は約４５度であってもよい。側方溝のスイープ経路がタイヤの側方方向となす角度は、約０度から４５度の範囲にある。

Description

本発明は、概して雪上性能改善用に構成されたタイヤに関し、特に、所定の幅を備えた１以上の側方溝を有するタイヤであって、各溝が雪上性能改善用の１以上の面取り部を有する、タイヤに関する。

タイヤのスカルプチャー又はトレッドを設計する際、乾燥路面上制動性能と雪上トラクション性能とを同時に増大させるのは難しいことが一般的に知られている。通常、タイヤのトレッド又はスカルプチャーに雪上トラクションを改善する特徴を加えると、タイヤの乾燥路面上制動性能は増大しない。逆に、タイヤのスカルプチャー又はトレッドに乾燥路面上制動性能を改善する特徴を加えると、雪上トラクションのタイヤ性能は増大しないのが通常である。

当然ながら、多数のタイヤが世界中の地域で販売、使用されるが、乾燥路面でのトラクションは、１年のうちのある期間、例えば夏に最も重要な性能基準となる一方、雪上のトラクション及び操作は、１年のうちの別の期間、例えば冬に最も重要な性能基準となる。この矛盾に対する１つの解決法は、ユーザーが、夏期用に特によく適し、良好な乾燥路面上制動性能を有するタイヤを春に車両に取り付けるとともに、冬季用に同様によく適し、良好な雪上トラクション性能を有する別のセットのタイヤを秋に車両に取り付けることである。しかしながら、この解決法は２セットのタイヤを購入する必要があるため、多くのユーザーにはコスト面で困難な解決法となりかねない。そのため、ユーザーは、最良の乾燥路面上制動性能と雪上トラクション性能を同時に有することが可能な「オールシーズン」タイヤを購入するのが一般的になった。

あいにく、前述したこれらの性能を同時には増大し難いことにより、オールシーズンタイヤのこれら両方の性能の更なる改善が阻まれてきた。両方の性能を同時に改善させる過去の試みには、特殊なタイヤ構造の使用が伴っていたため、タイヤのコストが増大してしまっていた。

そこで、夏タイヤか冬タイヤで有効な性能をオールシーズンタイヤで見出せるように、タイヤの乾燥路面上制動と雪上トラクション性能の両方を最適化する技術を見つけ出すのが望ましい。さらに、より高いコスト又はより多くの複雑さがタイヤに加わるのを回避する、タイヤのトレッド又はスカルプチャーに通常見られる特徴が、この技術で使用されるのが有利であり得る。

本発明の特定の実施形態は、雪上トラクションが改善され、側方方向及び周方向を有するタイヤを含み、タイヤは、外周部と、外周部上に配置された少なくとも１つの溝とを有するトレッドを含む。溝は、溝がタイヤの外周部と交差する箇所に見られる少なくとも１つの面取り部を有し、溝は、所定の深さと幅、及び所定の抜き勾配を有する側壁を有する。溝の幅は２ｍｍから４ｍｍの範囲にあって、約２．６ｍｍから３．６ｍｍの範囲にあるのが好適である。ある実施例では、溝の幅は約３ｍｍである。

他の実施形態では、面取り部は、タイヤの外周部の接線に対して約４５度の角度をなしている。このような実施例では、面取り部の深さと幅は共に約１．５ｍｍであってもよい。別の実施例では、溝の深さは約７ｍｍであってもよい。

ある実施例では、溝は、第１の面取り部の反対側に第２の面取り部を有する。また、タイヤの外周部は、この上に見られる複数の側方溝を有していてもよく、各溝は１つ又は２つの面取り部を有する。

他の実施例では、側方溝は実質的に直線状の経路に沿って続いている。このような実施例では、溝がタイヤの側方方向となす角度は約０度から４５度の範囲にあってもよい。ある実施例では、側壁の抜き勾配は０度から１５度の範囲にある。

ある実施形態では、タイヤのトレッドは周方向溝を更に有し、周方向溝と側方溝は、共にタイヤの周方向における長さが約３５ｍｍである複数のトレッドブロックを画定している。このような実施形態では、トレッドブロックは、この上に４つのサイプを有していてもよく、各サイプは、別のサイプかタイヤの周方向にある側方溝のいずれかから約７ｍｍ離間して配置されている。

ある実施例では、タイヤのサイズは２４５／４５Ｒ１７であってもよい。

本発明の前述及び他の物、特徴及び利点は、同様の参照番号が本発明の同様の部分を表す添付図面に示すように、以下の本発明の特定の実施形態のより詳細な説明から明らかとなろう。

本発明の実施形態に係る面取り部を有する側方溝を備えたタイヤを示す斜視図であって、タイヤの側方すなわち軸方向、周方向及び半径方向も示す。 図１のタイヤの周方向及び側方溝で画定されるセンターリブのトレッドブロックの拡大部分図である。 図２のタイヤの上面図であって、タイヤの側方方向すなわち軸方向に対して側方溝がなす角度に示す。 図３の線４Ａ−４Ａに沿った図３のタイヤの溝の側断面図である。 図４Ａのタイヤの１つの側方溝の拡大図であって、タイヤの外周部の接線に対して面取り部がなす角度を示す。 図４Ａのタイヤの別の側方溝の拡大図であって、側方溝の面取り部の深さと幅を示す。 図４Ａのタイヤの第３の側方溝の拡大図であって、側壁の抜き勾配を示す。 図１のタイヤの側方溝の最適幅を示すグラフである。 タイヤの側方方向に対して溝のスイープ経路がなす角度の最適範囲を示すグラフである。 所定のサイプ密度を有するトレッドブロック用の面取り部を備えた好適なサイズの側方溝を用いることで、タイヤの雪上トラクション性能と乾燥路面上制動性能が最適化されたことを示すグラフである。

図１を参照すると、面取り部１０４を有する側方溝１０２を備えたタイヤ１００が示されており、面取り部１０４は、溝１０２がタイヤの外周部１０６と交差する箇所に配置されている。側方溝１０２は、タイヤの回転軸に平行である、タイヤの側方方向すなわち軸方向Ｌに概して延びているため、そう称されている。タイヤ１００は更に周方向溝１０８を有し、周方向溝１０８は、タイヤが回転する方向である、タイヤの周方向Ｃに概して延びている。周方向溝１０８と側方溝１０２は、共にタイヤ１００の外周部１０６に沿ったトレッドブロック１１０を形成している。水と雪の消費によって湿潤路面上トラクション及び雪上トラクションが促進されるように、これらの溝１０２、１０８により、トレッド内に空洞部が提供される。各トレッドブロック１１０内に４つのサイプ１１２が設けられており、サイプ１１２は、タイヤのトラクションも促進する特別な咬合縁部を提供する薄い切込みである。

この特定の実施形態用の図２と図３に最もよく見られるように、タイヤのサイズは２４５／４５Ｒ１７であり、タイヤの周方向Ｃにおけるトレッドブロック１１０の長さＬ_Bは３５ｍｍであり、側方方向Ｌにおけるブロックの幅Ｗ_Bは２４ｍｍである。周方向Ｃにおけるサイプからサイプまでの距離Ｄ_CSSは７ｍｍであり、周方向Ｃにおける側方溝からサイプまでの距離Ｄ_CLSも７ｍｍである。サイプ１１２と側方溝１０２の数を増やすと、雪上トラクションは通常増大するが、タイヤの摩耗などの他の性能は増大し難いことが知られている。そのため、異なる寸法と特徴を有する他のトレッドブロックを使用してもよいと想到される。たとえば、トレッドブロック１１０の長さＬ_Bは２７ｍｍであってもよく、側方溝からサイプまでの距離Ｄ_CLS又はサイプから別のサイプまでの距離Ｄ_CSSが９ｍｍであることが可能なように、トレッドブロック１１０は２つのサイプ１１２を有していてもよい。あるいは、サイプから別のサイプまでの距離Ｄ_CSSとサイプから溝までの距離Ｄ_CLSとは互いに異なっていてもよい。タイヤのセンターリブ１１３に見られるトレッドブロック１１０を見ると、側方溝１０２のスイープ軸すなわちスイープ経路１１４がタイヤの側方方向Ｌに対して角度αをなしている。

本明細書ではタイヤの１つのサイズのみが示されているが、出願人は、経験に基づき、側方溝及び面取り部の寸法及び幾何学的形状が如何なるタイヤにも有効であると考える。このタイヤは、乗用車及び軽トラック用タイヤを含むがこれらに限定されず、かつ、異なったトレッドブロック構成及びサイプ構成を有していてもよい。したがって、これらの他のタイヤサイズと構成は、本発明の範囲内にあるものとみなされる。

側方溝１０２と面取り部１０４に焦点を当てると、図４に見られるように、側方溝１０２は深さＤ_LGを有し、深さＤ_LGは、タイヤの半径方向Ｒにおいてタイヤ１００の外周部１０６の接線Ｔから溝１０２の底部１１６までの距離として測定される。この特定の実施形態について、深さＤ_LGはすべての側方溝１０２で７ｍｍであるが、この深さは、溝の幾つか又はすべてについて値が前後してもよいと想到される。同様に、溝１０２の側壁１１７は抜き勾配γを有し、抜き勾配γは、すべての側方溝の両方の側壁にて２．５度である。しかしながら、この抜き勾配は、溝の幾つか又はすべてについて値が前後してもよいと想到される。また、側方溝１０２は幅Ｗ_LGを有し、幅Ｗ_LGは、側方溝１０２の一方の側の理論上の鋭い角部から溝の反対側の理論上の鋭い角部までの距離として測定される。面取り部１０４に特に議論を戻すと、面取り部１０４はタイヤの外周部の接線Ｔに対して角度βをなすことが見て取れる。タイヤが道路との接地面に入るように回転し、かつ接地面から出るように回転するときに、雪が側方溝１０２に入って出ることが可能な最適角度が４５度であるため、この角度βは４５度が好適である。また、面取り部の深さＤ_Cと幅Ｗ_Cは１．５ｍｍである。しかしながら、面取り部の角度βに３０度又は６０度などの他の角度を用いてもよく、更には、面取り部の深さＤ_Cと幅Ｗ_Cに１ｍｍ又は３ｍｍなどの他のサイズを用いてもよいと想到される。

図５は、側方溝１０２の最適幅Ｗ_LGを示すグラフである。面取り部１０４を備えた側方溝１０２の幅Ｗ_LGの雪上トラクションへの影響の仕方を調べるために、４日間の試験が行われた。この図に示した雪上トラクション試験は、試験機によって提供されたねじ込みトルク下でのタイヤのμ−滑り曲線の分析測定である。試験プロトコルは、摩擦係数μの平均値の測定を含み、この平均値は通常２０％から３００％の範囲に及ぶ。試験が行われた道は柔らかい雪道であり、ＣＴＩ（Comparative Tracking Index比較トラッキング指数）針入度は７５から８０である。４日間すべての試験結果の平均値をプロットした。

見て取れるように、４日間すべての試験結果の平均値は、２ｍｍの幅Ｗ_LGで雪上トラクションが幾らか改善されたことを示している。試験結果の平均値は、約２．６ｍｍの側方溝幅Ｗ_LGにて雪上トラクションが有意に１０％改善されたことを示している。雪上トラクションにおける最大の改善は約３ｍｍの側方溝幅Ｗ_LGで達せられ、ここでは、試験結果の平均値は、雪上トラクションが１５％改善されたことを示している。約３．６ｍｍの溝幅Ｗ_LGでも、まだ５％の平均値の改善があった。また、約４ｍｍの側方溝幅Ｗ_LGでは雪上トラクションに実質的な改善が見られなかった。よって、側方溝幅Ｗ_LGは、２ｍｍから４ｍｍの範囲にあるべきであって、約２．６ｍｍから３．６ｍｍの範囲にあるのが好適である。また、最適幅は約３ｍｍである。これらの範囲外の側方溝１０２は、雪上トラクション性能を改善せずに実質的に雪上トラクション性能を低減してしまうため、幅Ｗ_LGの範囲が非常に重要であることに注意すべきである。

先に述べたように、側方溝１０２は、タイヤの純粋な軸方向すなわち側方方向Ｌ以外の方向に延びていてもよい。ある実施例では、図１から図３でセンターリブのトレッドブロックに関し示されているように、溝１０２は、実質的に直線状の経路で延びていてもよい。しかしながら、側方溝１０２は、一般的なスイープ軸すなわちスイープ経路１１４に沿ってジグザグ状、波状又は任意の形態で延びていてもよく、これら形態の側方溝１０２も本発明の範囲内にあるものと出願人は想到する。図６に、単一の側方溝又は複数の側方溝１０２のスイープ軸すなわちスイープ経路１１４の角度αがタイヤ１００の側方方向Ｌとなすことが可能な角度の範囲を示す。更に、図６に、どの範囲の角度αが適切な雪上横断トラクションを依然として提供可能かを表すグラフを示す。この試験は、ＣＴＩ針入度の読み値が約８５である固い雪道でのラップタイムを計る試験である。試験結果は、角度αが０度から４５度に及ぶことができることを示している。よって、請求項を含む本願の範囲内の「側方溝」という用語は、スイープ経路すなわちスイープ軸１１４に続くセクションを有する任意の溝１０２を含み、スイープ経路すなわちスイープ軸１１４はタイヤ１００の側方方向Ｌと角度αをなし、角度αはこれらの角度範囲内にあることを理解すべきである。同様に、本願とその請求項内の様々な変量用に角度範囲を与え、この角度範囲は所与の境界値を含むことを理解すべきである。

最後に図７に議論を移すと、本発明に係る面取り部を有するように適切に構成された溝によって、雪上トラクションと乾燥路面上トラクションの両方が同時に改善されたという予期せぬ結果が示されている。点線は、雪上トラクションと乾燥路面上トラクションの間に通常存在する関係を示す典型的な性能曲線１１８を表す。このグラフは、グラフの縦軸に沿って示され、標準の乾燥路面上制動試験から取得されたデータに基づいているとともに、グラフの横軸に沿って示され、前述した標準の雪上トラクション試験から取得されたデータにも基づいている。乾燥路面上制動試験は、試験されるタイヤが取り付けられた車両の制動距離が、硬質アスファルトの表面上で測定される車両試験である。乾燥路面上制動を改善するようにタイヤのスカルプチャーを変更すると、通常、タイヤ性能が曲線１１８に沿って上昇することで、雪上トラクションは改善されない。たとえば、乾燥路面上制動指数が約１０６であると、雪上トラクション指数は約７５となる。逆に、雪上トラクションを改善するようにタイヤのスカルプチャーを変更すると、タイヤ性能が曲線１１８に沿って下降することで、乾燥路面上制動性能は改善されない。たとえば、雪上トラクション指数が約１３２であると、乾燥路面上制動性能指数は約９６となる。曲線１１８は、サイプ密度の乾燥路面上制動性能と雪上トラクション性能への影響の程度を測定したタイヤ結果に基づいていることに注意すべきである。これらのタイヤには、その側方溝上に面取り部がなかった。

約３ｍｍの幅Ｗ_LGの側方溝１０２、及び溝のいずれかの側にある２つの面取り部１０４を用いることで、乾燥路面上制動と雪上トラクション性能の両方が同時に改善できることが、特に有利であって予期せぬ効果である。この効果は、タイヤの典型的な乾燥路面上制動と雪上トラクション性能を表す曲線１１８の上方かつ右方向に位置する測定点１２０によって、グラフ上に表されている。

適切な幅及び単一の面取り部又は複数の面取り部を備えた側方溝がこのような非常に重要で予期せぬ結果を提供する理由の１つの理論は、タイヤを積雪環境で使用する際、この側方溝が、雪を捕捉して放出する改善された方法を提供するというものである。特に、面取り部と側方溝が、適切にサイズが定められて構成されたときに、適切な期間に雪の保持及び放出を溝の幅が促進している間、面取り部は、雪の溝への進入及び溝からの進出を促進する。また、面取り部は、鋭い縁部がタイヤの半径方向外周部に形成されるように半径に対向して使用するのが好ましい。これにより、いったん溝が雪を受け取ると、縁部は効果的に路面に咬み合うことができることで、雪上トラクションが改善される。しかしながら、本発明は、如何なる特定の理論にも限定されず、更には、非常に重要かつ驚異的で予期せぬ結果を提供する前記構成にも限定されない。

本発明をその特定の実施形態を参照して説明したが、このような説明は例示を目的とし、限定を目的としないことが理解されるであろう。したがって、本発明の範囲及び内容は、添付の請求項のみによって定義すべきである。

Claims (14)

1. 雪上トラクションが改善され、側方方向及び周方向を有するタイヤであって、
   該タイヤは、外周部と、該外周部上に配置された少なくとも１つの溝とを有するトレッドを有し、前記少なくとも１つの溝は、該溝が前記タイヤの前記外周部と交差する箇所に見られる少なくとも１つの面取り部を有し、前記溝は、所定の深さと幅、及び所定の抜き勾配を有する側壁を有し、前記溝の前記幅は２ｍｍから４ｍｍの範囲にある、
   タイヤ。
2. 前記溝の前記幅は２．６ｍｍから３．６ｍｍの範囲にある、請求項１に記載のタイヤ。
3. 前記溝の前記幅は約３ｍｍである、請求項２に記載のタイヤ。
4. 前記面取り部は、前記タイヤの前記外周部の接線に対して約４５度の角度をなしている、請求項１に記載のタイヤ。
5. 前記面取り部の深さと幅は共に約１．５ｍｍである、請求項４に記載のタイヤ。
6. 前記溝の前記深さは約７ｍｍである、請求項１に記載のタイヤ。
7. 前記溝は、前記第１の面取り部の反対側に第２の面取り部を有する、請求項１に記載のタイヤ。
8. 前記トレッドは複数の側方溝を有する、請求項１に記載のタイヤ。
9. 前記溝は実質的に直線状の経路に沿って続いている、請求項１に記載のタイヤ。
10. 前記側方方向の前記溝が前記タイヤの前記側方方向となす角度は約４５度である、請求項９に記載のタイヤ。
11. 前記溝の前記側壁に見られる前記抜き勾配は、０度から１５度である、請求項１に記載のタイヤ。
12. 前記タイヤのサイズは２４５／４５Ｒ１７である、請求項１に記載のタイヤ。
13. 周方向溝を更に有し、前記側方溝及び該周方向溝は、前記タイヤの前記周方向における長さが約３５ｍｍであるトレッドブロックを画定している、請求項８に記載のタイヤ。
14. 前記トレッドブロックは、この上に４つのサイプを有し、各サイプは、別のサイプか前記タイヤの前記周方向にある側方溝のいずれかから約７ｍｍ離間して配置されている、請求項１３に記載のタイヤ。

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