JP6014318B2 - スタッドレスタイヤのトレッドのサイプパターン - Google Patents

Description

本発明は、一般には、車両のタイヤに関し、特に、冬型のタイヤ用の中央トレッドパターンに関する。

冬季の運転条件に合わせて構成されたスタッドレスタイヤは、雪で覆われた車道のような、密集度が減少した表面の走行に向くようにすることを目的としている。そのようなタイヤには、乾燥道路性能、摩耗性能、およびノイズレベル性能をそれぞれ良好に発揮しながら、トラクション（グリップ）特性、動力特性、制動特性、およびハンドリング特性をそれぞれ適切に発揮することが要求される。スタッドレスタイヤのトレッドパターンは、満足できるタイヤ性能をユーザに提供するために、上述の競合する目的を達成する必要がある。

本発明の一態様によれば、車両のホイールのタイヤは、ブロック要素がタイヤの周方向の赤道面の両側に対称に配置された、周方向の中央トレッド領域を有するタイヤトレッドを有している。赤道面の両側に対称に配置されたブロック要素は、ブロック要素を横切って間隔をおいて横方向に延びる複数の波形サイプを有している。隣接するサイプの選択対は、周方向を向いた１つ以上のノッチによって相互接続されている。

さらに別の態様では、中央トレッド領域の横方向の両側部は、それぞれ周方向溝によって境界が規定され、それらの周方向溝は、タイヤトレッドの各半部内での唯一の周方向溝である。

さらに別の態様によれば、タイヤトレッド内でのノッチは、中央トレッド領域に限定して設けられている。各ブロック要素内でのノッチは、実質的に直線状であって、周方向には互いに揃えられていない。

別の態様では、相互接続された隣接する一対の波形サイプは、深さが変化する領域を有するとともに、１つ以上の凹んだ領域と、１つ以上の凹んでいない領域と、を有している。隣接する一対の波形サイプを両端部で相互接続する、周方向に配置されたノッチは、サイプの凹んでいない領域で波形サイプと交差している。

（定義）
タイヤの「アスペクト比」は、タイヤの断面幅（ＳＷ）に対する断面高さ（ＳＨ）の比を意味し、百分率で表現するために１００を乗じたものを意味する。

「非対称トレッド」は、タイヤの中心面つまり赤道面（ＥＰ）に関して対称ではないトレッドパターンを有するトレッドを意味する。

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

「チェーファー」は、タイヤビードの外側周囲に配置され、リムに対する摩耗と切断からコードプライを保護し、リム上方の屈曲を分散させる幅の狭い材料ストリップである。

「周方向」は、軸方向に垂直な環状トレッドの表面の周囲に沿って延びるラインまたは方向を意味する。

「赤道面（ＣＰ）」は、タイヤの回転軸に垂直でトレッドの中心を通る平面を意味する。

「フットプリント」は、速度が零で、標準荷重および標準圧において、平坦な面と接触するタイヤトレッドの接触部分または接触領域を意味する。

「溝」は、トレッドに対して周方向または横方向に、直線状、曲線状、またはジグザグ状に延びていてよい、トレッド内の細長い隙間領域を意味する。周方向および横方向に延びる溝は、共通の部分を有することもある。「溝の幅」は、その幅が問題となっている、溝または溝の部分によって占められたトレッドの表面積を、溝または溝の部分の長さで除したものに等しく、したがって、溝の幅は、その長さに対する平均の幅となる。溝は、深さがタイヤ内で変化していてよい。溝の深さが、トレッドの円周にわたって変化していてよく、あるいは、ある溝の深さが、一定ではあるが、タイヤの他の溝の深さとは異なっていてよい。そのような幅狭または幅広の溝は、相互接続された幅広の周方向溝と比べて、その深さが実質的に減少していると、トレッド領域でリブのような特徴を保持する「タイバー」を形成すると見なされる。

「インボード側（Inboard side）」は、タイヤがホイールに取り付けられ、そのホイールが車両に取り付けられたときの、タイヤの車両に最も近い側を意味する。

「横方向」は、軸方向を意味する。

「横方向縁部」は、赤道面に平行な線であって、標準荷重および標準タイヤ圧において計測された、軸方向で最も外側のトレッド接触面またはフットプリントの接線を意味する。

「ネット接地面積」は、トレッド全周にわたって横方向縁部同士の間で接地するトレッド部分の全面積を、横方向縁部同士の間の全トレッドの総面積で除したものを意味する。

「非方向性トレッド」は、好適な前進方向を有していないトレッドであって、特定のホイールポジション、またはトレッドバターンが好適な進行方向に揃うようにするホイールポジションで車両に配置する必要のないトレッドを意味する。逆に、方向性トレッドパターンは、特定のホイールポジションを必要とする好適な進行方向を有している。

「アウトボード側（Outboard side）」は、タイヤがホイールに取り付けられ、そのホイールが車両に取り付けられたときの、タイヤの車両に最も遠い側を意味する。

「蠕動」は、空気などの含有物を管状経路に沿って推進させる波状収縮による動作を意味する。

「半径方向の」および「半径方向に」は、タイヤの回転軸に向かって放射状に延びる方向、あるいは回転軸から離れるように放射状に延びる方向を意味する。

「リブ」は、少なくとも１つの周方向溝と、同等の第２の溝または横方向縁部のいずれかとによって規定された、トレッド上を周方向に延びるゴムのストリップであって、完全な深さの溝によって横方向に分割されていないゴムのストリップを意味する。

「サイプ」は、トレッド表面を再分割し、トラクションを改善する、タイヤのトレッド部分内に形成された小さいスロットを意味する。サイプは、一般に幅が狭く、タイヤのフットプリント内で開いたままである溝とは対照的に、タイヤのフットプリント内で閉じている。

「トレッド要素」または「トラクション要素」は、隣接する溝の形状を有することによって規定された、リブ要素またはブロック要素を意味する。

「トレッドアーク幅」は、トレッドの横方向縁部同士の間で計測された、トレッドの円弧長を意味する。

タイヤトレッドを有するタイヤの等角図である。 タイヤトレッドの平面図である。 図１に示すトレッド部分の拡大等角図である。 図２に示すトレッド部分の拡大等角図である。 中央トレッドブロックのサイプパターンおよびノッチパターンの拡大図である。 図５Ａの５Ｂ−５Ｂ線に沿ったサイプの断面図である。 図５Ａの５Ｃ−５Ｃ線に沿ったノッチの断面図である。 図３の６−６線に沿ったトレッド部分の部分断面図である。 図４の７Ａ−７Ａ線に沿ったトレッド部分の部分断面図である。 図４の７Ｂ−７Ｂ線に沿ったトレッド部分の部分断面図である。 中央トレッド領域の一部を示す平面図である。 図８の９−９線に沿った中央トレッド領域の部分断面図である。 図８の１０−１０線に沿った中央トレッド領域の部分断面図である。 図８の１１−１１線に沿った中央トレッド領域の部分断面図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。

最初に図１から図４を参照すると、タイヤ１０には周方向のトレッド１２が設けられている。トレッド１２は、周方向の中央トレッド領域１４と、中央トレッド領域１４の両側の２つのショルダートレッド領域１６，１８とを有している。タイヤの赤道面２０により、トレッド１２は対称な２つに分けられている。一対の周方向溝２２，２４が、中央トレッド領域１４の境界を規定し、中央トレッド領域１４を対向するショルダートレッド領域１６，１８から分離している。

図示したトレッド１２の対称パターンでは、中央トレッド領域１４は、赤道面２０の両側に設けられた様々な幾何学的形状の偏心（off-center）ブロック要素２６を有し、外側の偏心ブロック要素２６は、それぞれの周方向溝２２，２４に隣接した、溝に面する側部２７を有している。中央トレッド領域１４は、ほぼ周方向の赤道面２０上に配置され、様々な幾何学的構成を備えた内側の中心ブロック要素２８をさらに有している。選択された中心ブロック要素２８と偏心ブロック要素２６とを含む、中央トレッド領域の一部またはすべてのブロック要素は、複数の正弦波形（sinusoidal）または波形（wavy）のサイプ３０を有し、それらは、各ブロック要素を横方向に横切って、互いに間隔をおいて平行な方向に延びている。一般に、サイプ３０は、以下で説明するように、波形状に、波打つように（undulating）、または正弦波形状に構成され、長さ方向で深さが可変であり、より深く凹んだサイプ部分から凹んでいないサイプ部分まで変化する。説明のために一般にサイプ３２，３４と呼んでいるが、横方向に延びる波形サイプ３２の隣接対（adjacent pairs）は、周方向に延びる１つ以上のノッチ３６によって相互接続されている。ノッチ３６は、一般に、直線状の側部がまっすぐな一定の深さ（linear straight-side constant depth）となるように構成され、図５Ａに示すように、周方向に延び、隣接する一対の波形サイプを相互接続する。

ショルダートレッド領域１６，１８は、ブロック要素３８によって構成され、ブロック要素３８は、トレッドの各周方向溝２２，２４に隣接する軸方向内側を向いた側部４０を有している。ショルダーブロック要素３８は、ユーザの選択により、中央トレッド領域１４のサイプ３０と同様に構成された複数の正弦波状または波形サイプ４２，４４を有していてよい。同様に、ショルダーサイプ４２，４４は、各ショルダーブロック要素を横方向に横切って、互いに間隔をおいて平行な方向に延び、長さ方向で深さが可変であり、より深く凹んだサイプ部分から凹んでいないサイプ部分まで変化する。隣接する波形サイプ４２，４４は、周方向に延びる１つ以上のノッチ４６によって相互接続されている。ノッチ４６は、一般に、直線状で側部がまっすぐな一定の深さとなるように構成され、周方向延び、隣接する一対の波形サイプを相互接続する。

図４、および、図８から図１１を参照すると、トレッド赤道面２０上には、第１のＶ溝が、互いに間隔をおいて周方向に配列されている。それぞれの第１のＶ溝は、互いに離れるように延びる第１の溝アーム５０と第２の溝アーム５２とを有している。各溝アーム５０，５２は、頂点セグメント５４と、中間セグメント５６、および末端セグメント５８を有している。溝アーム５０，５２は、頂点セグメント５４から中間セグメント５６に、そして末端セグメント５８にかけて、幅および深さが可変である。溝アーム５０，５２の深さは、頂点および末端セグメント５４，５８で最も浅く、中間セグメント５６で最も深い。溝アーム５０，５２の幅は、頂点および末端セグメント５４，５８で最も狭く、中間セグメントで最も広い。図８に示すように、溝アーム５０，５２の端部は、各アーム５０，５２の頂点領域において、収束しているが交わってはいない。

互いに間隔をおいて周方向に配列され、寸法がより小さい第２のＶ溝６０は、赤道面２０に関して対称なトレッドの中央領域１４を中心にして延びている。その配列内でそれぞれの第２のＶ溝６０は、トレッド赤道面２０上の第１のＶ溝４８の配列とは反対の周方向を向いている。それぞれの第２のＶ溝６０は、頂点セグメントから互いに離れるように延びる溝レッグを有し、断面がほぼ半円形であり、好ましくは、溝に沿った深さが一定である。図１０は、図８に示す領域Ｃから領域Ｆ内での第２のＶ溝６０の構成を断面で示している。

赤道面上に位置し、周方向に反復して配列された複数の第１のＶ溝は、１つの第１のＶ溝４８が約６〜９つの第２のＶ溝６０に重なるように、第２のＶ溝の配列に重なっている。図８は、説明のために領域Ａから領域Ｈに分割された中央トレッド領域１４を示している。図９は、溝アーム５０，５２の頂点セグメント５４である、中央トレッド領域（図８）の領域Ａ内での第１のＶ溝４８のアーム構成を示している。図示したように、第１のＶ溝のアーム５０，５２は、長さ方向で深さが変化し、頂点セグメント５４でのより浅い深さＤ３から、中間セグメント５６での増加した深さＤ１まで、そして再び末端セグメント５８での減少した深さＤ３まで、約２ｍｍと約７ｍｍとの間で変化することがわかる。アームの頂点および末端セグメント５４，５８での浅い深さＤ３は、約２ｍｍである。溝４８は、図８の領域Ｂおよび領域Ｃを通じて、約４５°の角度βで深くなり、図８の領域Ｄおよび領域Ｅによって表される溝アームの中間セグメント５６で最大深さ７ｍｍに達する。中間部分５６から、溝アームの深さは傾斜していき（図８の領域Ｆから領域Ｈ）、図１１に示すように、アーム端部５８で深さＤ３は３ｍｍまで戻る。

第１のＶ溝４８での深さが可変であることに加えて、第１のＶ溝のアーム５０，５２の幅が、頂点セグメント５４、中間セグメント５６、および末端セグメント５８の間で変化する。頂点および末端での各Ｖ溝４８のアーム５０，５２は、より狭く、約１〜３ｍｍである。中間セグメント５６では、溝アーム５０，５２は、３〜８ｍｍまで、つまり端部での最小幅のほぼ２倍まで広がる。それぞれの第１のＶ溝４８のアーム５０，５２が、頂点および端部では深く幅狭であり、中間ではより浅くなるがより幅広になるため、溝アームの単位長さあたりの内包体積（containment volume）は一定のままである。

図３、図６、図７Ａ、および図７Ｂを参照すると、偏心ブロック要素２６は、側部２７の上縁６３に沿って、ほぼ直角三角形の断面構成を有する一連の鋸歯６２を有している。鋸歯６２は、表面６６と交差するように、表面６４に沿って約４５°の角度αで傾斜している。隣接する鋸歯６２は交差部６８で交わっている。溝２２，２４の反対側では、ショルダーラグ３８も同様に、それぞれの溝を向いた一連の鋸歯７６を有している。ショルダーラグの鋸歯７６は、鋸歯６２とは反対の半径方向に角度αで傾斜している。鋸歯７６は、傾斜した表面７８を有し、表面７８は、歯の側部８０と交わっている。隣接する鋸歯７６は交差部８２で交わっている。鋸歯６２，７６の傾斜角度は約４５°である。鋸歯６２，７６は、深さＤ２が約２〜３ｍｍであり、距離Ｗが約５ｍｍだけ離れている。鋸歯６２，７６は半径方向に傾斜し、溝２２，２４の一方の側の歯の傾斜は、溝の他方の側とは反対の半径方向である。溝の両側にある鋸歯の、互いに反対の半径方向の傾斜は、雪面でのグリップを増加させるように作用する。鋸歯の数は、各トレッドブロックにおいて、横方向の、好ましくは波形のサイプの数と同じであることが好ましい。また、鋸歯は、交差部６８，８２で、各ブロックを横切って延びるそれぞれの波形サイプに揃えられていることが好ましい。

引き続き、図３、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、図６、図７Ａ、および図７Ｂを参照すると、中央およびショルダートレッドブロック内で隣接する波形サイプは、ほぼ軸方向である横方向に延び、１つ以上の周方向ノッチによって接続されていてよい。中央トレッド領域のノッチ３６とショルダーブロック要素のノッチ４６とは、図５Ｃに示すように、断面がほぼ長方形であり、深さが一定である。中央トレッド領域のブロック要素の波形サイプ３０と、ショルダーブロック要素の波形サイプ４２，４４とは、図５Ｂに示す断面構成を有している。周方向を向いた直線状のノッチ３６，４６は、軸方向を向いた隣接する波形サイプ３０，４２，４４を相互接続する。サイプ構成には、半円形の切断部または凹部８４が含まれる。凹部８４は、ノッチ３６が、サイプの凹んだ領域８４ではなく凹んでいない領域において、ノッチ両端部７０，７２で、隣接する一対の波形サイプを相互接続するように配置されている。そうすることで、ノッチは、凹部８４が存在しない箇所で、サイプと交わることになる。ノッチと、それに交差するサイプとは、図５Ｂおよび図５Ｃに示すように、深さがほぼ同じである。

前述のように、車両のホイールのタイヤは、（例えば符号２６，２８で示す）ブロック要素がタイヤの周方向の赤道面２０の両側に対称に配置された、周方向の中央トレッド領域１４を有するタイヤトレッド１２を有していることがわかる。対称に構成されたタイヤトレッドの、ユーザにとっての利点は、タイヤを車両に取り付ける際の向きと位置との問題が簡単になることである。赤道面の両側で対称に配置されたブロック要素は、ブロック要素を横切って、互いに間隔をおいて横方向に延びる複数の波形サイプ３０を有している。（例えば符号３２，３４で示す）隣接するサイプの選択対（selective pairs）は、周方向を向いた１つ以上のノッチ３６によって相互接続されている。

中央トレッド領域１４の横方向の両側部は、それぞれ周方向溝２２，２４によって境界が規定され、それらの周方向溝は、タイヤトレッドの各半部内での唯一の溝に相当する。さらに、タイヤトレッド内でのノッチ３６は、中央トレッド領域１４に限定して設けられている。

ノッチ３６，４６は、互いに隣接して平行な、好ましくは波形の２つのサイプを常に連結している。トレッドを弱めないように、つまりトレッドが柔らかくなりすぎないように、ノッチは、サイプの凹んでいない領域でサイプと交わっている。ノッチは、冬季気象条件でのサイドリップ（side-rip）を改善し、ドライハンドリング時には高い快適性を提供して、トレッド性能をさらに改善する。

さらに、前述の説明から、対向するブロック要素の鋸歯縁部によって１つ以上の周方向溝の境界を規定することで、トレッドがトラクション性能を改善させることが実現されることがわかる。対向する各ブロック要素により、溝に面するブロック縁部が、各ブロック縁部に沿って形成され、半径方向に傾斜した鋸歯の配列を備えている。中央トレッド領域のブロック要素の、溝に面するブロック縁部に設けられた鋸歯は、溝のもう一方の側のブロック要素の、溝に面する縁部に設けられた鋸歯の傾斜とは反対方向に傾斜していることが好ましい。サイプは、中央トレッド領域のブロック要素を横切って、ブロック要素の溝に面する縁部に沿って配列された鋸歯まで延びていることが好ましい。サイプの数は、ブロック要素の縁部に沿って設けられた鋸歯の数に、必ずしも等しくなくてよいが、等しいことが好ましく、サイプは、ブロック縁部に沿って間隔をおいて設けられた各鋸歯に揃えられている。溝に隣接する両側のブロック要素は、それぞれ反対方向に傾斜する鋸歯を有し、グリップつまりトラクションを改善させる。

赤道面上に位置し、周方向に反復して配列された複数の第１のＶ溝と、反対方向を向いて周方向に反復して配列された複数の第２のＶ溝とが、トラクションとグリップとを改善させる。第１のＶ溝は、長さ方向で深さが変化し、アームの頂点領域近傍でのより浅い深さから、アームの中間領域での増加した深さまで、そしてアームの末端領域での減少した深さまで、約２ｍｍと約７ｍｍとの間で変化する。さらに、第１のＶ溝のアームの幅が頂点領域から末端領域にかけて変化し、頂点領域から端部領域にかけて、第１のＶ溝の溝アームの深さと幅とが変化することによって、溝アームの単位長さあたりの内包体積が一定となる。

本明細書に記載された本発明の説明を考慮すると、本発明の変形例が可能である。対象となる発明を説明する目的で、特定の代表的な実施形態および詳細を示しているが、当業者には、対象となる発明の範囲から逸脱することなく様々な変更および修正を行うことができることが明らかであろう。したがって、前述の特定の実施形態において、添付の特許請求の範囲によって規定される本発明の対象となる全範囲内で行う変更が可能であることを理解されたい。

１０ タイヤ
１２ トレッド
１４ 中央トレッド領域
１６，１８ ショルダートレッド領域
２０ 赤道面
２２，２４ 周方向溝
２６ 偏心ブロック要素
２７ 溝に面する側部
２８ 中心ブロック要素
３０，３２，３４，４２，４４ サイプ
３６，４６ ノッチ
３８ ショルダーブロック要素
４０ 軸方向内側を向いた側部
４８ 第１のＶ溝
５０ 第１のＶ溝の第１の溝アーム
５２ 第１のＶ溝の第２の溝アーム
５４ 頂点セグメント
５６ 中間セグメント
５８ 末端セグメント
６０ 第２のＶ溝
６２，７６ 鋸歯
６３ 上縁
６４，６６，７８ 表面
６８，８２ 交差部
７０，７２ ノッチ端部
８０ 歯の側部
８４ 凹部

Claims (9)

1. 周方向の中央トレッド領域を有するタイヤトレッドを有し、前記中央トレッド領域が、タイヤの周方向の赤道面の両側に対称に配置された複数のブロック要素を少なくとも有し、
   前記赤道面の両側に対称に配置されたブロック要素が、前記ブロック要素を横切って周方向に間隔をおいて横方向に延びる複数のサイプであって、隣接する一対の前記サイプがそれぞれ波形である、複数のサイプと、周方向を向き、相互に互い違いに周方向に配列されたノッチ配列を形成する複数のノッチであって、前記各ノッチが、前記周方向のノッチ配列において周方向に隣接するノッチから軸方向にずれて互い違いに配置され、前記各ノッチが、隣接する一対の前記サイプに交差して終端する両側の終端部を有することにより、隣接する一対の前記サイプを相互接続する、複数のノッチと、を有し、
   隣接する一対の前記サイプはそれぞれ、該サイプに沿って少なくとも１つの凹んだ領域と少なくとも１つの凹んでいない領域とを有するように、前記サイプに沿って深さが変化し、
   周方向を向いた前記ノッチが、その両端において、隣接する一対の前記サイプに、該サイプ内の前記凹んでいない領域で交差し、
   前記ノッチと前記サイプとの交差部において、前記サイプ内に一対の底上げ部が設けられ、前記底上げ部が、前記ノッチの位置において、該ノッチの幅と同じ幅を有する、車両のホイールのタイヤ。
2. 前記中央トレッド領域の横方向の両側部は、それぞれ周方向溝によって境界が規定されている、請求項１に記載のタイヤ。
3. 前記中央トレッド領域の境界を規定する前記各周方向溝が、前記タイヤトレッドの各半部内での唯一の周方向溝を有する、請求項２に記載のタイヤ。
4. 前記タイヤトレッド内での前記ノッチが、前記中央トレッド領域に限定して設けられている、請求項３に記載のタイヤ。
5. 前記タイヤトレッド内での前記ノッチが、前記中央トレッド領域に限定して設けられている、請求項１に記載のタイヤ。
6. 相互接続された隣接する一対の前記サイプが、該サイプに沿って長さ方向で深さが変化する領域を有する、請求項１に記載のタイヤ。
7. 前記各ブロック要素内での前記ノッチが、直線状であって、互いにずらされ、周方向には直線状に揃えられていない、請求項６に記載のタイヤ。
8. 前記各ノッチが、長方形の断面形状を有する、請求項１に記載のタイヤ。
9. 前記各サイプの前記凹んだ領域が、半円形の断面形状を有する、請求項８に記載のタイヤ。

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