JP2008007103A - 定められた曲率のサイプを備えたタイヤ及びタイヤトレッド、並びにモールド用のブレード - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤ寿命中のトレッド部材の可撓性の必要性の変化に対応したサイプを有するタイヤ及びタイヤトレッドを提供する。
【解決手段】タイヤトレッドは、トレッド面２６と、路面に噛み込む複数のトレッド部材１０と、を備え、トレッド部材１０の少なくとも１つはサイプ１２を有し、サイプ１２は互いに対向する両側のサイプ端部１８と、対向する両側のサイプ端部１８の間で測ったサイプ長さと、半径方向深さＤｓと、を有する。トレッド面と平行な平面におけるサイプ１２の半径方向外側部の形状は非線形の連続的な湾曲部によって定められ、湾曲部は少なくとも１つの半径Ｒを有し、半径Ｒの値は、トレッド面から、無限大の半径Ｒによって定められる形状を有するサイプ１２の基部２８に向かって増加している。
【選択図】図１

Description

本発明は空気入りタイヤに関する。特に、本発明はタイヤのトレッドとタイヤトレッド内のサイプに関する。

空気入りタイヤのトレッド部は一般に、ブロックまたはリブあるいはそれらの組合せの形をした路面に噛み込むトレッド部材を形成する、周方向および横方向に延びる複数の溝を有している。トレッド部材の特定のサイズおよび形状は、タイヤの全体的な性能に著しく貢献し、そのため、所望のタイヤ特性を実現するように形状される。

トレッド構造に設けられている溝に加えて、タイヤトレッドはサイプを備えていることが多い。サイプは、トレッド幅、すなわち、軸線方向におけるトレッド面の弧の長さの約０．１％から約１％の範囲の幅を有する溝である。サイプは、零速度で標準荷重および標準空気圧の下で接地面内に位置しているときに閉じる傾向がある。サイプは通常、鋳型または機械加工されたモールドまたはトレッドリングに挿入されるスチールブレードによって形成される。

サイプは、トレッドの周りを周方向または横方向に延びることができ、一次トレッド溝と同じ深さを有していてもよく、または溝深さより大きな深さを有していてもよい。サイプは、リブやトレッドブロックの側方を通る場合もあるし、トレッド部材の内側に閉じ込められる場合もある。サイプの長さに沿って深さが変化するサイプを用いることも知られている。

トレッドにサイプが存在することによって、トレッド内のバイティングエッジの数が増える。各バイティングエッジの位置で局所的に圧力が増えるため、トレッド面のワイピング作用およびディギング作用が向上し、濡れた路面、あるいは雪上および氷上での優れたタイヤトラクションが得られる。さらに、サイプは、トレッド部材の剛性を損なわずにトレッド部材の可撓性を向上させる。サイプの互いに向かい合う面同士が容易に長手方向に相対的に滑るため、トレッドと路面との接触領域において、変形に対するトレッド部材の抵抗力が弱まり、したがって、タイヤの蓄熱速度が低下する。しかし、サイプの互いに向かい合う面同士が滑ると、互いに向かい合うサイプ面間に摩擦が生じ、サイプの摩耗につながる可能性がある。しかし、トレッド部材における可撓性の必要性はタイヤの寿命中に変化することがある。本発明は、このような可撓性の必要性の変化に対応したサイプを有するタイヤ及びタイヤトレッドに関する。

本発明は、サイプを備えた路面に噛み込む部材を有するタイヤトレッドに関する。本発明はまた、サイプを備えたタイヤと、サイプを形成するために用いられるブレードを開示する。

本明細書ではタイヤとトレッドの両者が開示される。タイヤトレッドは、トレッド面を形成し、路面に噛み込む複数のトレッド部材を備え、トレッド部材の少なくとも１つはサイプを有している。サイプは互いに対向する両側のサイプ端部と、対向する両側のサイプ端部の間で測ったサイプ長さと、を有している。トレッド面と平行な平面におけるサイプの半径方向外側部の形状は非線形の連続的な湾曲部によって定められ、湾曲部は少なくとも１つの半径Ｒを有している。半径Ｒの値は、トレッド面から、無限大の半径Ｒによって定められる形状を有するサイプの基部に向かって増加している。

本発明の一実施態様では、サイプの形状は、鉛直面におけるサイプの形状は、サイプ長さに沿って、サイプの長さ方向の中点から各サイプ端部に向かって増加する半径Ｙによって定められている。

本発明の他の態様では、サイプを有するトレッド部材は互いに対向する両側の縁部を有し、サイプ端部は、サイプがトレッド部材の幅全体にわたって延びるようにトレッド部材の対向する両側縁部に一致している。あるいは、サイプは、両側のサイプ端部の少なくとも一方がトレッド部材内に位置し、どのトレッド部材縁部とも交差していないブラインドサイプであってもよい。両側のサイプ端部がトレッド部材内に位置している場合、サイプは完全に取り込まれたサイプとであると考えられる。

本発明の他の態様では、サイプは、サイプ深さＤｓの最も半径方向内側寄りの少なくとも１０％、かつ４５％以下にあたる半径方向最内部を有し、半径方向最内部は無限大の半径Ｒによって定められている。

本発明の他の態様では、互いに対向する両側のサイプ端部の間に理論線を引くことが可能であって、理論線と基部とは同一の鉛直面内にある。あるいは、理論線と基部は各々、タイヤの軸線方向に互いにずれた異なる鉛直面内にあってもよい。

本発明の他の態様では、サイプは、両側のサイプ端部の位置において、鉛直方向に延びる直線形状を有している。

開示されたサイプを形成するブレードも開示されている。ブレードは、サイプがトレッド部材内に形成するネガの空間に対するポジの部分を有している。従ってブレードは、互いに対向する両側のブレード端部と、対向する両側のブレード端部の間で測ったブレード長さと、ブレード深さとを有する部分を形成する形状を有している。ブレード深さと垂直な平面におけるブレードの半径方向外側部の形状は非線形の連続的な湾曲部によって定められ、湾曲部は少なくとも１つの半径Ｒを有し、半径Ｒの値は、ブレードの頂部から、無限大の半径Ｒによって定められる形状を有するブレードの底部に向かって増加している。

本明細書で用いられる用語の定義を以下に示す。開示された発明においては以下の定義に従う。

「軸線方向の」および「軸線方向に」は、本明細書では、タイヤの回転軸に平行なラインまたは方向を指すために使用される。

「ブレード」は通常、トレッド形状の一部を形成する、タイヤ硬化モールド内の突起を作るために用いられる、幅の小さな部材である。この突起は、完成したタイヤトレッドに対応するくぼみを形成する。従来から、ブレードはタイヤ硬化モールド内のリブとは区別されている。モールドのリブも凸状であるが、リブは完成したトレッドの溝を形成するのに対して、ブレードはサイプの形成に用いられる。

「半径方向の」および「半径方向に」は、半径方向にタイヤの回転軸に向かい、または半径方向に回転軸から離れる向きを意味するために使用される。

「サイプ」は、タイヤのトレッド部材の中に成形され、トレッド部材を細分し、トラクション特性を向上させる小さな溝を指す。サイプは、トレッド幅の約０．１％から約１％の範囲の幅を持ち、タイヤ接地面で完全に閉じる傾向がある。サイプの深さはトレッドの円周に沿って変化していてもよい。また、サイプの深さは一定で、タイヤ内の他のサイプの深さと異なっていてもよい。

本発明を例示によって、添付の図面を参照して説明する。以下の説明は、本発明を実施するための、現在考えられる最良の形態についてのものである。この説明は、本発明の一般的な原理を示すためのものであり、限定的な意味に取られるべきではない。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適切に決定される。

図１は本発明のサイプ１２を備えたトレッド部材１０を示している。トレッド部材１０は、タイヤの、好ましくは空気入りタイヤのトレッドの特徴部分である。当業者には公知であるように、トレッド部材１０は横方向および／または円周方向に延びる溝の任意の組合せから形成されている。トレッド部材１０は個別のトレッドブロックとして示されているが、当業者には、このトレッド部材１０はタイヤの設計者が望む任意の全体形状を備えることができることが理解されよう。トレッド部材１０は、トレッド部材１０及び対応するタイヤの任意の水平面に沿った長さまたは幅と、鉛直面つまり半径方向平面に沿った深さとを有するものとして定めることができる。さらに、サイプ１２等のトレッド部材１０の特徴部分も同様に、水平面に沿った長さまたは幅と、鉛直面つまり半径方向平面に沿った深さとを有するものとして定めることができる。

図示のサイプ１２は、一方のトレッド部材縁部１４から対向するトレッド部材縁部１６まで延びており、互いに対向する両側のサイプ端部１８がサイプ１２の長さに沿って引かれた同一の理論線２０上に位置している。図３にも示すように、トレッド面２６に平行な平面内における、両側のサイプ端部１８間のサイプ１２の中心線は、サイプ１２の互いに対向する両側表面壁２２，２４の中間に位置しており、初期トレッド面２６では半径Ｒ_Sである所定の半径Ｒの円弧によって定められる形状を有している。トレッド部材の初期高さと初期サイプ深さＤ_Sとを定める初期トレッド面２６は、タイヤが新しく、タイヤの顕著な摩耗がない状態で定められる。

図４，５に示すように、トレッド面２６が摩耗してサイプ深さＤ_Sが減少すると、サイプ１２の両側のサイプ端部１８は一定のままであるが、トレッド面２６に平行な平面内で測ったサイプ１２の弧の半径Ｒは徐々に増加する。図４は、初期サイプ深さＤ_Sを基準としてトレッド部材１０の約２５％が摩耗した後のトレッド部材１０を示している。サイプの中心線の半径はＲ₂₅であり、半径Ｒ₂₅は半径Ｒｓよりも大きい。図５は、初期サイプ深さＤ_Sを基準としてトレッド部材１０の約５０％が摩耗した後のトレッド部材１０を示している。サイプの中心線の半径はＲ₅₀であり、半径Ｒ₅₀は半径Ｒ₂₅よりも大きい。トレッド面に平行な水平面内で測ったサイプ１２の湾曲部については、サイプ１２の各深さにおいて、半径はサイプ１２の弧形状に沿って一定である。

図２Ｂ〜２Ｄに示すように、サイプ１２の半径方向最内部３０は、サイプ深さＤ_Sの最も内側寄りの少なくとも１０％、かつ４５％以下、より好ましくは３０％以下、最も好ましくは２５％以下に相当する長さＤ_Iを有している。サイプ１２の半径方向最内部３０の半径Ｒは無限大であり、すなわちサイプ１２の基部２８は直線形状である。サイプ基部２８の直線形状は、両側のサイプ端部１８間に引いた理論線２０と同一の鉛直面内にあることが好ましい。サイプ基部２８が理論線２０に揃えられている場合、図２Ａに示すように、トレッド部材表面２６に垂直な半径方向平面内で見たときに、両側のサイプ縁部１８の位置で、サイプ１２は鉛直方向に延びる直線状となっている。サイプ縁部１８はトレッド部材の側壁の傾斜のためにわずかにテーパー状になっていてもよい。したがって、トレッド面２６の半径方向上方から見ると、サイプ１２はサイプ１２の深さに沿って、非常に湾曲した形状から一定の形状へと徐々に変化している。

図２Ａ〜２Ｄは、Ａ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線、およびＤ−Ｄ線に沿ったトレッド部材１０の断面図である。サイプ１２は、断面線Ｄ−Ｄに沿って鏡面対称である。前述のように、サイプ１２は、図１，２Ａに示すように、タイヤの半径方向平面内で、サイプ端部１８の位置で鉛直方向に延びる直線形状を有している。両側のサイプ端部１８間の理論線２０と平行に定められるサイプ長さに沿って、サイプ端部１８からサイプ長さの中点３２（図示のサイプでは断面線Ｄ−Ｄの位置）に向かって、サイプ１２の鉛直方向の形状は湾曲が変化する形状となっている。図２Ｂ〜２Ｄから分かるように、サイプ１２の半径方向最内部３０に隣接し、半径方向最内部３０よりも半径方向外側の、サイプ深さＤ_Sの２０〜３０％に相当する部分では、サイプ長さの中点３２に近づくにつれて、曲率Ｙが徐々に減少している。このように、サイプ１２及びトレッド部材１０の水平面内においてサイプ半径Ｒが増加していくこととは無関係に、サイプ１２は、サイプ１２の鉛直面（つまりタイヤの半径方向平面）内において、サイプ長さに沿って、一方のサイプ端部から対向するサイプ端部に向かって、減少しその後増加する曲率を有している。

図２Ｅのサイプ１２は、サイプ長さの中点３２、すなわち図２Ｄの断面図の断面位置と同じ位置での、サイプ１２の変形例の断面図を示している。このサイプ１２では、半径方向最内部３０は約２５％の長さＤ_Iを有している。

さらに、トレッド面２６に平行な平面内で見た湾曲部の変形例も、前述のように摩耗と共に曲率半径が減少し、直線状のサイプ基部２８に遷移していく限り、本発明の範囲内である。他の湾曲部を備えたいくつかの実施形態が図６，７に示されている。図６に示すサイプでは、サイプ１２′は放物線状に湾曲しているのに対して、サイプ１２″は２つの半径Ｒ_S1，Ｒ_S2によって定められる２つの湾曲部を有している。トレッド面２６に平行な平面内の湾曲部を定める２つの半径Ｒ_S1，Ｒ_S2は互いに等しいことが好ましいが、一方が他方より大きくてもよい。サイプの湾曲部は、３つの曲線など、３つ以上の曲線を有していてもよく、その場合サイプの中心線はジグザグパターンに類似してくる。

本発明のサイプ形状の技術的利点は以下のとおりである。新品のトレッドのように、トレッド深さが比較的大きい場合、トレッド部材は可撓性が高い。トレッドの特徴部分を用いてトレッド剛性を高めるように、湾曲した３次元形状のサイプがロック効果をもたらす。３次元形状のサイプの使用によって、サイプの製造に使用されるブレードの剛性を高めることもできる。特にサイプがトレッド部材内に完全に取り込まれている場合、つまりブラインドサイプの場合にブレードの剛性を高めることができる。トレッドが摩耗すると、トレッド自体が自然に短くなるため、トレッド部材高さが減少して剛性が増加する。このために、トレッドの特徴部分によってトレッド剛性を高める必要性は徐々に減少する。したがって、３次元形状のサイプによってもたらされる剛性向上効果の必要性も減少する。本発明では、サイプ１２は、トレッド面２６でより大きく、トレッド剛性を高める特性の必要性が徐々に低下するにつれて徐々に小さくなる、３次元の態様を有している。必要性が顕著に低下すると、サイプ１２は、剛性を高める効果がなくしたがってトレッド部材１０の剛性を増加させないが、サイプ１２自体の存在によってなお所望のトラクション特性をもたらす２次元形状だけを有する。

本発明のサイプの作成に使用されるブレードは、サイプに一致する形状を備えたブレードの重要部分を有し、本質的には、サイプを説明することによってサイプ形成用のブレードも説明されるような、形成されるサイプの空間部、つまりネガの空間に対するポジの部分である。ブレードは、ブレード長さとブレード深さとを定める互いに対向する両側の端部として定められる。ブレードの半径方向外側部は、ブレード深さに垂直な平面内で、非線形の湾曲部となっており、湾曲部は少なくとも１つの半径Ｒを有し、半径Ｒの値はブレードの深さに沿って、半径Ｒが無限大であるブレードの底部まで徐々に増加する。ブレードの半径Ｒは、底部からブレード深さの４５％以下の部分で無限大であることが好ましい。

図１，６に示すサイプ１２，１２′を作るため、ブレードは鉛直面内で、ブレード長さの中間部に関して鏡面対称になっており、半径は両側のブレード端部から中間部に向かって減少している。

ブレードは金属、好ましくはスチールから作られており、サイプ１２を形成するために、ブレードの直線状の底部がモールドの開空間内に突き出すようにトレッドモールド内に取り付けられる。当業者は、サイプ用ブレードをタイヤモールド内に取り付け使用する適切な方法を容易に理解するであろう。

図８，９には、本発明のサイプ１２及びタイヤトレッドの変形例を示している。

図８では、サイプ１２の半径方向最内部３０は、サイプ１２の半径方向最外部と比較して幅広になっている。幅広の部分は多くの利点をもたらす。幅広の部分を設けることによって、トレッド部材１０がタイヤの回転中に路面接触部を通過するときに、サイプ１２の下側部分で摩擦接触が生じる可能性が減少する。

前述のように、サイプ１２の半径方向内側部３０の直線形状は、サイプ１２の半径方向最外部の両側のサイプ端部１８を結ぶ理論線２０と同一の鉛直面内にあることが好ましい。逆言すれば、サイプ基部２８は、理論線２０と一致している鉛直面からずれていてもよい。このような実施形態では、サイプ１２は図９に示すような形状を有している。サイプ基部２８はサイプ１２の半径方向外側部からタイヤ軸線方向に変位している。サイプ１２の中心線に沿って測ったずれの量ｘは、サイプ１２の幅Ｗの５倍以下である。

さらに、図示の形態では、サイプ１２はトレッドの特徴部分を実現するため、両側のトレッド部材縁部１４，１６の間を延びているが、サイプ１２は、トレッド部材１０内に位置するがトレッド部材縁部１４，１６のいずれとも一致しない少なくとも１つの端部１８を有していてもよい。このようなサイプ１２はしばしば「ブラインド」サイプと呼ばれる。あるいは、両側のサイプ端部１８が両側のトレッド部材縁部１４，１６と交差しないようにトレッド部材１０の内側に完全に取り込まれている、つまり取り込まれたサイプであってもよい。サイプ１２のトレッド部材内１０でのタイヤ円周方向についての配置については、サイプ１２はタイヤの設計者の望む任意の方向に向けることができる。

サイプを内部に備えるトレッド部材の図である。 トレッド部材及びサイプの断面図である。 トレッド部材及びサイプの断面図である。 トレッド部材及びサイプの断面図である。 トレッド部材及びサイプの断面図である。 他のサイプ形状の図である。 内部にサイプを備えるトレッド部材の平面図である。 約２５％摩耗時のトレッド部材の平面図である。 約５０％摩耗時のトレッド部材の平面図である。 他のサイプ形状の図である。 他のサイプ形状の図である。 他のサイプ形状の図である。 他のサイプ形状の図である。

符号の説明

１０ トレッド部材
１２ サイプ
１４，１６ トレッド部材縁部
１８ サイプ端（縁）部
２０ 理論線
２２，２４ 表面壁
２６ トレッド面
２８ サイプ基部
３０ 半径方向最内部
３２ サイプ長さの中点
Ｒ サイプ半径

Claims (19)

1. トレッド面と、路面に噛み込む複数のトレッド部材（１０）と、を備え、該トレッド部材（１０）の少なくとも１つはサイプ（１２）を有し、該サイプ（１２）は互いに対向する両側のサイプ端部（１８）と、該対向する両側のサイプ端部（１８）の間で測ったサイプ長さと、半径方向深さＤｓと、を有するタイヤトレッドにおいて、
   前記トレッド面と平行な平面における前記サイプ（１２）の半径方向外側部の形状は非線形の連続的な湾曲部によって定められ、該湾曲部は少なくとも１つの半径Ｒを有し、該半径Ｒの値は、前記トレッド面から、無限大の半径Ｒによって定められる形状を有する前記サイプ（１２）の基部（２８）に向かって増加していることを特徴とする、タイヤトレッド。
2. 鉛直面における前記サイプ（１２）の形状は、前記サイプ長さに沿って、該サイプ（１２）の長さ方向の中点（３２）から各サイプ端部（１８）に向かって増加する半径Ｙによって定められている、請求項１に記載のタイヤトレッド。
3. 前記トレッド部材（１０）は互いに対向する両側のトレッド部材縁部（１４，１６）を有し、少なくとも一方の前記サイプ端部（１８）は前記トレッド部材縁部（１４，１６）の一方と一致している、請求項１に記載のタイヤトレッド。
4. 前記サイプ（１２）は、前記サイプ深さＤｓの最も半径方向内側寄りの少なくとも１０％、かつ４５％以下にあたる半径方向最内部（３０）を有し、該半径方向最内部（３０）は無限大の半径Ｒによって定められている、請求項１に記載のタイヤトレッド。
5. 前記サイプ（１２）は、前記サイプ深さＤｓの最も半径方向内側寄りの少なくとも１０％、かつ２５％以下にあたる半径方向最内部（３０）を有し、該半径方向最内部（３０）は無限大の半径Ｒによって定められている、請求項１に記載のタイヤトレッド。
6. 前記互いに対向する両側のサイプ端部（１８）の間に理論線（２０）を引くことが可能であって、該理論線（２０）と前記基部（２８）とは同一の鉛直面内にある、請求項１に記載のタイヤトレッド。
7. 前記互いに対向する両側のサイプ端部（１８）の間に理論線（２０）を引くことが可能であって、該理論線（２０）と前記基部（２８）は各々、タイヤの軸線方向に互いにずれた異なる鉛直面内にある、請求項１に記載のタイヤトレッド。
8. 前記サイプ（１２）は、前記トレッド面に垂直な平面内で見たときに、前記両側のサイプ端部（１８）の位置において、鉛直方向に延びる直線形状を有している、請求項１に記載のタイヤトレッド。
9. タイヤトレッドを有し、該タイヤトレッドは、トレッド面と、路面に噛み込む複数のトレッド部材（１０）と、を備え、該トレッド部材（１０）の少なくとも１つはサイプ（１２）を有し、該サイプ（１２）は互いに対向する両側のサイプ端部（１８）と、該対向する両側のサイプ端部（１８）の間で測ったサイプ長さと、半径方向深さＤｓと、を有するタイヤにおいて、
   前記トレッド面と平行な平面における前記サイプ（１２）の半径方向外側部の形状は非線形の連続的な湾曲部によって定められ、該湾曲部は少なくとも１つの半径Ｒを有し、該半径Ｒの値は、前記トレッド面から、無限大の半径Ｒによって定められる形状を有する前記サイプ（１２）の基部（２８）に向かって増加していることを特徴とする、タイヤ。
10. 鉛直面における前記サイプ（１２）の形状は、前記サイプ長さに沿って、該サイプ（１２）の長さ方向の中点（３２）から各サイプ端部（１８）に向かって増加する半径Ｙによって定められている、請求項９に記載のタイヤ。
11. 前記サイプ（１２）は、前記サイプ深さＤｓの最も半径方向内側寄りの少なくとも１０％、かつ４５％以下にあたる半径方向最内部（３０）を有し、該半径方向最内部（３０）は無限大の半径Ｒによって定められている、請求項９に記載のタイヤ。
12. 前記互いに対向する両側のサイプ端部（１８）の間に理論線（２０）を引くことが可能であって、該理論線（２０）と前記基部（２８）とは同一の鉛直面内にある、請求項９に記載のタイヤ。
13. 前記サイプ（１２）は、タイヤの半径方向平面内で見たときに、前記両側のサイプ端部（１８）の位置において、鉛直方向に延びる直線形状を有している、請求項９に記載のタイヤ。
14. 前記トレッド部材（１０）は互いに対向する両側のトレッド部材縁部（１４，１６）を有し、少なくとも一方の前記サイプ端部（１８）は前記トレッド部材縁部（１４，１６）の一方と一致している、請求項９に記載のタイヤトレッド。
15. タイヤトレッドにサイプを形成するためにタイヤモールド内に取り付けられ、互いに対向する両側のブレード端部と、該対向する両側のブレード端部の間で測ったブレード長さと、ブレード深さと、を有するモールド用のブレードにおいて、
    前記ブレード深さと垂直な平面における前記ブレードの半径方向外側部の形状は非線形の連続的な湾曲部によって定められ、該湾曲部は少なくとも１つの半径Ｒを有し、該半径Ｒの値は、前記ブレードの頂部から、無限大の半径Ｒによって定められる形状を有する前記ブレードの底部に向かって増加していることを特徴とする、モールド用のブレード。
16. 鉛直面における前記ブレードの形状は、前記ブレード長さに沿って、該ブレードの長さ方向の中点から各ブレード端部に向かって増加する半径Ｙによって定められている、請求項１５に記載のモールド用のブレード。
17. 前記ブレードのうち、前記ブレード深さの最も底部寄りの少なくとも１０％、かつ４５％以下の部分は、無限大の半径Ｒを有している、請求項１５に記載のモールド用のブレード。
18. 前記互いに対向する両側のブレード端部の間に理論線を引くことが可能であって、該理論線と前記ブレードの底部とは同一の鉛直面内にある、請求項１５に記載のモールド用のブレード。
19. 前記ブレードは、前記ブレード深さと平行な平面内で見たときに、前記両側のブレード端部の位置において、直線形状を有している、請求項１５に記載のモールド用のブレード。

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