JP2014531365A - スノーおよびドライトラクションが改良されたトレッド付きタイヤ - Google Patents

Abstract

本発明は、一般に好適なスノーおよびドライトラクションを与える構成および／または特性を有するトレッドを備えるタイヤに関し、より詳細には、接地面でのサイプ密度についての最大値と、接地面での横溝密度についての最小値と、縦接触面比についての最小値とを有するトレッドを備えるタイヤに関する。ある実施形態では、ピッチすなわちタイヤの周方向に沿ったトレッド幾何学的形状の繰り返し単位のピッチ長さがある範囲内にあり、トレッド深さが指定値以下である。これらの設計パラメータ範囲内にある構成を有するトレッド付きタイヤは、良好なレベルのスノーおよびドライトラクションを発揮するのが望ましい。【選択図】図１

Description

本発明は、一般に好適なスノーおよびドライトラクションを与える構成および／または特性を有するトレッドを備えるタイヤに関し、より詳細には、接地面でのサイプ密度についての最大値と、接地面での横溝密度についての最小値と、縦接触面比についての最小値とを有するトレッドを備えるタイヤに関する。ある実施形態では、ピッチすなわちタイヤの周方向に沿ったトレッド幾何学的形状の繰り返し単位のピッチ長さがある範囲内にあり、トレッド深さが指定値以下である。これらの設計パラメータの範囲内にある構成を有するトレッド付きタイヤは、良好なレベルのスノーおよびドライトラクションを発揮するのが望ましい。

当業者は、良好なスノートラクションと良好なドライトラクションとの両方を有するタイヤの設計に内在する妥協に精通している。例えば、ドライトラクションを改良する典型的な技術は、タイヤが路面をより効果的に把持しやすいように、スカルプチュアの剛性までの多少の増加させることを伴う。また、トレッド自体の幾何学的形状を、トレッドがより幾何学的に剛性が高くなるように変更することができる。これを、サイプまたはラメラおよび／または溝等のトレッドに見られる空隙を除去することを含むいくつかの方法で達成することができる。ウエットトラクションおよび／またはハイドロプレーニングの防止に必要とされる溝によって規定されるリブおよび／またはトレッドブロックを有するトレッドでは、トレッドが接地面でより剛性が高くなるようにトレッドの深さを減少させてもよい。トレッドブロックが使用される場合には、タイヤが回転する方向であるタイヤの周方向におけるトレッドブロックの長さを増加させてもよい。

一方、タイヤのスノートラクションを改良するための典型的な方法は、タイヤのトレッドまたはスカルプチュアの剛性を低下させることであった。これを、トレッドコンパウンドのその係数等の材料特性を調整することを含むいくつかの方法で行うことができる。トレッドコンパウンドの係数を低下させることによって、トレッドは、より柔軟でよりしなやかになり、それによりトレッドは、よりよく雪に侵入して、路面を把持または路面に付着することができる。さらに、トレッドがより剛性が低くなるすなわちよりしなやかになるように、トレッドの幾何学的形状を変化させることができる。このことを、トレッドへのサイプまたはラメラおよび／または溝を含むスカルプチェアに空隙を付与することによって達成することができる。ウエットトラクションおよび／またはハイドロプレーティングの防止に必要とされる溝によって規定されるリブおよび／またはトレッドブロックを有するトレッドでは、接地面でより剛性が低くなるように、かつ溝が雪の消費のためにより大きな容積を有するようにトレッドの深さを増加させてもよい。トレッドブロックが使用されると、タイヤが回転する方向であるタイヤの周方向におけるトレッドブロックの長さを減少させてもよい。

図に示すように、これらの２つの性能と、これらの性能を最適化するのに必要とされるトレッドの関連するコンパウンド特性および幾何学的配置との間に明らかなかつ強い妥協がある。１つの先行技術の解決策は、夏時間対冬時間について異なるトレッドを使用することであった。この解決策は、春期間に夏タイヤの販売、製造、および配置、ならびに秋期間に冬タイヤの販売、製造、および配置を必要とする。これがタイヤ性能を最適化する優れた方法であるが、コストおよび業務の非効率という著しい欠点がある。言い換えると、これには、ユーザおよびタイヤ製造者が、一年中車両上で使用するために２組のタイヤを購入、装着、および製造するのに著しい費用がかかる。よって、オールシーズンタイヤの設計および販売は、夏タイヤおよび冬タイヤより人気が上昇してきた。

しかしながら、これには、上述した理由のため、ドライトラクションとスノートラクションとの両方に好適である特性を与え、かついずれかの性能を、他方の性能に悪影響を及ぼすことなく高めるという困難を克服するためにオールシーズンタイヤのトレッドが必要である。典型的には、オールシーズンタイヤは、季節タイヤの予想されるような強い性能に匹敵するスノートラクション性能とドライトラクション性能とを提供することができない。

よって、季節タイヤに匹敵する所望のレベルの性能を発揮するオールシーズンタイヤを一年中使用することができるように、スノートラクションとドライトラクションとの妥協を解決することができるタイヤのトレッドについての構造を見つけるのが望ましい。さらに、解決策が、同じトレッドコンパウンドを用いるトレッドの幾何学的配置のある種の最適化を伴うと有利であるだろう。

横方向と、縦方向と、径方向とを規定するタイヤで使用するトレッドを備える装置であって、トレッドは、トレッド要素およびサイプと、横溝と、縦溝とを有し、かつ関連するサイプ密度と、横溝密度と、縦ＣＳＲとを有し、サイプ密度は、４０ｍｍ^-1未満であり、横溝密度は、３５ｍｍ^-1以上であり、縦ＣＳＲは、.８５以上である。

装置は、トレッド深さが８．５ｍｍ未満のトレッドを備えてもよく、該トレッド深さは、実際には８ｍｍであってもよい。

場合によっては、トレッドは、関連するピッチ長さを有するピッチをさらに備え、該ピッチ長さは、１５ｍｍ〜３５ｍｍである。好ましくは、ピッチ長さは、１９〜２９ｍｍであってもよい。

トレッドを使用するタイヤは、２０５／５５Ｒ１６サイズのタイヤであってもよい。

そのような場合、トレッドは、幅が８ｍｍ〜１０ｍｍである２つの周溝を有してもよい。また、そのサイプは、タイヤの縦方向に互いに約１０ｍｍ離れていてもよい。このトレッドは、幅が３ｍｍ〜５ｍｍであるさらに２つの周溝を有してもよい。

場合によっては、トレッド要素は、トレッドブロックの形である。

他の応用では、縦ＣＳＲは、実際.８７である。場合によっては、横溝密度は、３８ｍｍ^-1である。

さらに他の実施形態では、サイプ密度は、２０ｍｍ^-1である。

ある実施形態では、サイプ密度、横溝密度、および縦ＣＳＲの最適化に加えて、タイヤの肩領域のサイプ間距離とタイヤの中央領域のサイプ間距離との間に変動があってもよい。特に、縦方向で測定されるタイヤの肩領域に見られる隣接するサイプ間で測定されるサイプ間距離は、縦方向で測定されるタイヤの中央領域に見られる隣接するサイプ間で測定されるサイプ間距離より大きくてもよい。また、複数の横溝上に、それらの横端縁に沿って見られる面取り部があってもよい。

本発明の上記および他の目的、特徴、および利点は、同じ参照番号が本発明の同じ部品を示す添付の図面に示すように、本発明の特定的な実施形態の次のより詳細な説明から明らかとなろう。

ＰＲＩＭＡＣＹ ＭＸＶ４タイヤのフットプリントの上面図である。 図１のフットプリントの、その接地面およびそれに関連する領域Ａ_Cをクロスハッチングを用いて示す上面図である。 図１のフットプリントを用いるピッチの例を示す。 ピッチのサイプ密度（ＳＤ）を図３のピッチを用いて計算する様子の例である。 ピッチの横溝密度（ＬＧＤ）を図３のピッチを用いて計算する様子の例である。 図１のフットプリントの、その縦溝領域Ａ_longを細いクロスハッチングを用いて示す上面図である。 図１のフットプリントについての量（Ａ_C−Ａ_long）によって表される領域をクロスハッチングを用いて示す。 本発明の第１実施形態によるタイヤのフットプリントの上面図である。 図８のフットプリントの、その接地面およびそれに関連する領域Ａ_Cを示す上面図である。 図８のフットプリントを用いるピッチの例を示す。 ピッチのサイプ密度（ＳＤ）を図１０のピッチを用いて計算する様子の例である。 ピッチの縦溝密度（ＬＧＤ）を図１０のピッチを用いて計算する様子の例である。 図８のフットプリントの、その縦溝領域Ａ_longを示す上面図である。 図８のフットプリントについての量（Ａ_C−Ａ_long）によって表される領域をクロスハッチングを用いて示す。 所与の横溝およびサイプ溝密度について、縦ＣＳＲを増加させることで、スノートラクション対ドライトラクション／制動の妥協を解決することを示すグラフである。 図８のフットプリントを作成する実際のトレッドの部分上面図である。 本発明の第２実施形態によるトレッドの部分斜視図である。 本発明の第３実施形態によるトレッドの実際のトレッドの部分上面図である。 本発明（図１９〜図２１）の最適化されたパラメータのウインドウの範囲内にあるシナリオの分類と、ドライ制動およびスノートラクション（図２２）におけるそれらに関連する予測性能を示す。 本発明（図１９〜図２１）の最適化されたパラメータのウインドウの範囲内にあるシナリオの分類と、ドライ制動およびスノートラクション（図２２）におけるそれらに関連する予測性能を示す。 本発明（図１９〜図２１）の最適化されたパラメータのウインドウの範囲内にあるシナリオの分類と、ドライ制動およびスノートラクション（図２２）におけるそれらに関連する予測性能を示す。 本発明（図１９〜図２１）の最適化されたパラメータのウインドウの範囲内にあるシナリオの分類と、ドライ制動およびスノートラクション（図２２）におけるそれらに関連する予測性能を示す。

図１〜図１４は、動作荷重下にあるタイヤのフットプリントのインクプロットである。したがって、図示の大きさは、非偏向状態のタイヤの大きさとわずかに異なることを理解すべきである。明確にするために、図１〜図１４に関連する所与の大きさについての全ての値は、偏向状態のタイヤについてのものである。乗用車については、乗用車用タイヤのフットプリントについて、該タイヤに、３５ｐｓｉｇのタイヤ圧で、タイヤの側壁上に刻印されているような最大荷重の８５％で荷重がかけられているときに測定が行われる。軽トラックについては、軽トラック用タイヤのフットプリントについて、該タイヤに、タイヤの側壁上に刻印されているような関連タイヤ圧で、タイヤの側壁上に示すような（単一）最大荷重の８５％で荷重がかけられているときに測定が行われる。

縦または周方向Ｘは、それに沿ってタイヤが転動または回転しかつタイヤの回転軸に垂直であるタイヤの方向である。

横方向Ｙは、そのトレッドの幅に沿った、タイヤの回転軸に実質的に平行であるタイヤの方向である。

径方向Ｚは、その側面から見たタイヤの、タイヤの略円環形の径方向に平行でありかつその横方向に垂直であるタイヤの方向である。

溝とは、トレッドの頂面から通じ少なくとも２．０ｍｍだけ離れている２対向側壁を有するタイヤのトレッドの任意のチャンネルを意味し、すなわち該チャンネルの頂部開口とその底部間の側壁を分離する平均距離は、平均２．０ｍｍ以上であることになる。横溝とは、縦方向に対して斜めの方向に延在する溝を意味する。縦溝とは、実質的に縦方向に延在する溝を意味する。

サイプとは、任意の切り込みであって、２．０ｍｍ未満であり、タイヤが地面上を転動するにつれて該切り込みを含むトレッドブロックまたはリブが転動してタイヤの接地面に出入りするように時々接触する側壁を有する。

トレッド要素とは、地面に接触するトレッドに見られる構造上の特徴の任意の種類または形状を意味する。トレッド要素の例は、トレッドブロックおよびリブである。

リブとは、タイヤの実質的に縦方向Ｘに伸び、実質的に横方向Ｙに伸びる任意の溝またはそれに対して斜めの任意の他の溝によって遮断されないトレッド要素を意味する。

トレッドブロックとは、１つ以上の溝によって規定される外周を有し、トレッドに分離構造を生じさせる、トレッド要素を意味する。

フットプリントとは、タイヤが転動するときのタイヤと地面または路面との間の接触面積を意味する。その面積は、道路または地面に実際に接しない面積を除く。タイヤのフットプリント１００を図１に示し、そこに示すトレッドの各トレッド要素の蛇行外周で規定する。そのため、その領域は、図示のクロスハッチング領域と等価である。それに対して、接地面１０２は、フットプリント内に見られる空隙の量で規定されず、線１０４で表記する図２に示す領域の外周で規定される。図２に最もよく見られるように、接地面Ａ_Cの面積は、そこに見られるいかなる空隙にも影響されない線１０４に囲まれた領域である。

ピッチ１０６とは、タイヤの周囲の円形アレイに配置されるタイヤトレッドの繰り返し幾何学模様を意味する。多くの場合、これらのピッチは、タイヤトレッドの幾何学的形状を成形および硬化する金型の周囲の円形アレイにも配置される同一金型部品を用いて成形される。タイヤのフットプリント１００のピッチ１０６の例については図３を参照されたい。場合によっては、本明細書のように、タイヤのトレッドパターンを、各々がタイヤの周囲で繰り返される多数の特有の幾何学模様すなわちピッチから構成することができる。第１ピッチ１０６は、２回繰り返され、他のピッチ１０６’に隣接することに注目されたい。ピッチ間のこの差は、１つのトレッドブロック１０８がピッチ１０６について同じ位置にある間、ピッチ１０６’の中間列１０７のトレッドブロック１０９に２つのトレッドブロック１０８’があるのを見れば最も顕著である。この２−１パターンは、タイヤの周囲で繰り返される。

サイプ密度（ＳＤ）とは、サイプ（Ｌ_S）の全突出長さを、例えば空隙があるため地面に実際に接していない該サイプの面積にかかわらず、１ピッチの接地面（Ａ_P）の近似面積で割った値を意味する。図４に示すように、この近似面積（Ａ_P）は、図３に最もよく見られるように、フットプリントの最も左の範囲からフットプリントの最も右の範囲まで横Ｙ方向で測定されたフットプリント幅（ＦＷ）に、ピッチの前縁を形成する横溝１１２の中点からピッチ１１２の後縁を形成する他の横溝１１２の中点まで縦方向Ｘで測定されたピッチ長さ（ＰＬ）を掛けて計算する。

サイプ（Ｌ_S）の突出長さは、サイプの個々の長さを合計して計算する。路面またはＸ−Ｙ平面上へＺ方向に沿って突出が行われ、距離をＹ方向で測定する。長さをミリメートルで測定し、面積を平方ミリメートルで測定し、次に比に１０００を掛ける。この関係を次の式で表すことができる。
ここで、計算の単位は、逆数ミリメートルである。この計算の例を、Ｌ１〜Ｌ１５で表記する１５のサイプ１１０がＳＤを計算するために用いられる図４に示す。２つのサイプ１０８が、図４に示すピッチ１０６の各トレッドブロック１１０に示されることに注目されたい。

トレッドパターンが異なるピッチから構成される場合には、トレッドパターンＳｉｐｅ Ｄｅｎｓｉｔｙは、該トレッドパターンの各ピッチＳｉｐｅ Ｄｅｎｓｉｔｙ（ＳＤ_W）の加重平均である。重み付けは、トレッドパターンの周りの所与のピッチの円周比率に基づく。例えば、３つの異なるピッチがタイヤの周囲で用いられる状況では、加重平均を、以下の式２を用いて計算してもよい。
３つの異なるピッチが用いられる場合には、ＳＤ_Wを、次のデータを用いて、以下のように計算する。
ピッチ１の長さ：ＰＬ₁
ピッチ１の番号：ＮＰ₁
ピッチ１サイプ密度：式１を用いて計算するとＳＤ₁
ピッチ２の長さ：ＰＬ₂
ピッチ２の番号：ＮＰ₂
ピッチ２サイプ密度：式１を用いて計算するとＳＤ₂
ピッチ３の長さ：ＰＬ₃
ピッチ３の番号：ＮＰ₃
ピッチ３サイプ密度：式１を用いて計算するとＳＤ₃であり、式２は次のようになる：
さらなる例として、これらの変数が次の値：ＰＬ₁＝３５ｍｍ、ＮＰ₁＝２０、ＳＤ₁＝５０、ＰＬ₂＝３０ｍｍ、ＮＰ₂＝２５、ＳＤ₂＝６０，ＰＬ₃＝２５ｍｍ，ＮＰ₃＝３０，ＳＤ₃＝７０を有する場合には、重み付けされたＳＤ_Wを計算すると、６０．２３になる。

横溝密度（ＬＧＤ）とは、横溝（Ｌ_I）の全突出長さを、例えば空隙があるため地面に実際に接していない該横溝の面積にかかわらず、１ピッチの接地面（Ａ_P）の全面積で割った値を意味する。この近似面積（Ａ_P）は、サイプ密度（ＳＤ）について上で述べたのと全く同様に、横方向Ｙで測定されたフットプリント幅（ＦＷ）に、縦方向Ｘで測定されたピッチ長さ（ＰＬ）を掛けて計算するとともに、横溝の突出長さは、該横溝の個々の長さを合計して計算する。路面またはＸ−Ｙ平面上へＺ方向に沿って突出が行われ、距離をＹ方向で測定する。長さをミリメートルで測定し、面積を平方ミリメートルで測定し、次に比に１０００を掛ける。この関係を次の式で表すことができる。
ここで、計算の単位は、逆数ミリメートルである。この計算の例を、Ｌ１〜Ｌ８で表記する８つの横溝がＬＧＤを計算するために用いられる図５に示す。これらの横溝１１２の存在が、実際には正Ｘ方向または逆Ｘ方向に示すピッチに直ぐ隣接していることに注目されたい。言い換えると、横溝は、実際に示されていないが、図３に示すピッチ１０６の最も前方の範囲か最も後方の範囲かを規定する線に追従することによって見られる。また、計算を、ピッチを規定する１組の横溝のみについて行うが、両方については行わない。

トレッドパターンが異なるピッチから構成される場合には、トレッドパターンＬａｔｅｒａｌ Ｇｒｏｏｖｅ Ｄｅｎｓｉｔｙは、該トレッドパターンの各ピッチＬａｔｅｒａｌ Ｇｒｏｏｖｅ Ｄｅｎｓｉｔｙの加重平均である。重み付けは、トレッドパターンの周りの所与のピッチの円周比率に基づく。例えば、３つの異なるピッチがタイヤの周囲で用いられる状況では、加重平均を、以下の式４を用いて計算してもよい。
３つの異なるピッチが用いられる場合には、ＬＧＤ_Wを、次のデータを用いて、以下のように計算する。
ピッチ１の長さ：ＰＬ₁
ピッチ１の番号：ＮＰ₁
ピッチ１横溝密度：式３を用いて計算するとＬＧＤ₁
ピッチ２の長さ：ＰＬ₂
ピッチ２の番号：ＮＰ₂
ピッチ２横溝密度：式３を用いて計算するとＬＧＤ₂
ピッチ３の長さ：ＰＬ₃
ピッチ３の番号：ＮＰ₃
ピッチ３横溝密度：式３を用いて計算するとＬＧＤ₃
さらなる例として、これらの変数が次の値：ＰＬ₁＝３５ｍｍ、ＮＰ₁＝２０、ＬＧＤ₁＝５０、ＰＬ₂＝３０ｍｍ、ＮＰ₂＝２５、ＬＧＤ₂＝６０，ＰＬ₃＝２５ｍｍ，ＮＰ₃＝３０，ＬＧＤ₃＝７０を有する場合には、重み付けされたＬＧＤを計算すると、６０．２３になる。

縦接触面積比（縦ＣＳＲ）とは、縦溝の接触面積比を意味する。これはどの時点でも、タイヤが転動するときに接地面に見られる縦溝（Ａ_long）の全突出面積を、例えば、空隙があるため地面に実際に接していない該縦溝の面積にかかわらず、接地面（Ａ_C）の全面積で割った値である（Ａ_longの例については図６を参照）。路面またはＸ−Ｙ平面上へＺ方向に沿って突出が行われる。両方の面積を、平方ミリメートルで測定する。この関係を、次の式で表すことができる。
ここで、式は、無次元数を生成する。図１のフットプリントについての（Ａ_Cｍｍ²−Ａ_longｍｍ²）の量の例を、図７のクロスハッチング領域で示す。

本発明の実施形態は、スノートラクション性能とドライトラクション性能との間に見られる妥協を解決するために、タイヤのトレッド上に見られるトラッド要素の剛性を修正する構造を含む。以下で論じる実施形態の１つ、全て、または任意の組み合わせが、その用途によっては、これらの所望の性能を達成するために満足のいくものであることに注目すべきである。また、これらの技術を、トレッドブロックおよびリブを含む多数のトレッド要素に対して用いることができる。

図１を再度見ると、オールシーズンタイヤ上で以前から用いられていたタイヤのトレッドのフットプリントの上面図が見られる。これは、商標ＰＲＩＭＡＣＹ ＭＸＶ４の下で本発明の出願人によって現在販売されている２０５／５５Ｒ１６サイズのタイヤである。このタイヤは、６つの縦溝１１４と、２つの中間列１０７のトレッドブロック１０８と、２つの中央リブ１１６と、４つの肩列１１８のトレッドブロック１０８とを有する。縦溝の幅は、トレッドの中央では８ｍｍ〜１０ｍｍであり、トレッドの肩部に見られる溝については約数ミリメートルであり、隣接するサイプ１１０間の距離は、縦Ｘ方向で平均約８．５ミリメートルである。

図２〜図７を再度参照して、サイプ密度と、横溝密度と、縦ＣＳＲとを含むこのタイヤについて上で規定した設計パラメータを規定するおよび／または計算するために用いられる部品を示す。図２では、接地面の全表面積すなわちＡ_Cを、線１０４で囲んで示すとともに、図３は、その周囲で繰り返されるこのタイヤについてのピッチを規定する。図４および図５は、サイプおよび横溝の長さを測定するために用いられる長さ部分を示す。図６は、Ａ_longを計算するために用いられる輪郭領域で示される表面積を示す。最後に、図７は、クロスハッチングパターンを用いて、図１のフットプリントについての（Ａ_Cｍｍ²−Ａ_longｍｍ²）の量を示す。ピッチの数およびトレッド深さは、このタイヤについてのこれらの図面のいずれにも示されていないことに注目されたい。

それに対して、図８は、本発明の実施形態のフットプリント２００を示す。このトレッドは、２０５／５５Ｒ１６サイズのタイヤと共に使用され、４つの縦溝２１４によって分離される、３つの中央列２０７のトレッドブロック２０８および２つの肩列２０８のトレッドブロック２０８を有する。溝の幅は、２つの中央縦溝については約９ｍｍであり、外側の２つの縦溝については約３．５ｍｍであり、サイプ２１０とトレッドブロック２０８の端縁との間の距離は、縦Ｘ方向において約１０ｍｍである。トレッドブロックは、一般的ならせん状配向を有する横溝２１２によってさらに規定される。

上で述べたのと同様に、図９〜図１４は、サイプ密度と、横溝密度と、縦ＣＳＲとを含むこのタイヤについて上で規定した設計パラメータを規定するおよび／または計算するために用いられる部品を示す。図９では、接地面２０２の全表面積すなわちＡ_Cを、線２０４で囲んで示すともに、図１０は、このタイヤについてのピッチ２０６の定義を示す。ＰＲＩＭＡＣＹＴ ＭＸＶ４とは違って、１つのピッチのみタイヤの周囲で繰り返される。図１１および図１２は、サイプ２１０および横溝の長さを測定するために用いられる長さ部分を示す。図１３は、Ａ_longを計算するために用いられるクロスハッチング領域で示される表面積を示す。最後に、図１４は、クロスハッチングパターンを用いて、図８のフットプリントについての（Ａ_Cｍｍ²−Ａ_longｍｍ²）の量を示す。ピッチの数およびトレッド深さは、このタイヤについてのこれらの図面のいずれにも示されていないことに注目されたい。

図１に示す先行技術のトレッドおよび図８に示すような本発明の実施形態によって構成されるトレッドについてのこれらのパラメータの計算値を、以下の表１に示す。サイプ密度と、溝密度と、縦ＣＳＲとに加えて、Ｘ方向のタイヤの円周に沿って繰り返される各ピッチまたは幾何学模様に関連しているピッチ長さならびにトレッド深さを含むさらなる設計パラメータも挙げる。より浅いトレッド深さは、ドライ制動を改良するが、スノーフラクションを悪化させる。縦ＣＳＲを維持しつつピッチの数を減らすかピッチ長さを増加させると、ドライ制動は良くなり、スノートラクションは悪くなる。多くの場合、ピッチすなわちタイヤトレッドの繰り返し幾何学模様を作製する成型品は、多数組が用いられるように同一である。したがって、ピッチの数は、通常トレッドを形成するために用いられる同一の成形品の数に等しい。

ＰＲＩＭＡＣＹ ＭＸＶ４が、その周囲の２−１繰り返しシーケンスに配置される異なる２ピッチを用いるが、実施形態＃１はその周囲で繰り返される１ピッチしか用いないので、ＰＲＩＭＡＣＹ ＭＸＶ４タイヤの平均化されたサイプ密度および横溝密度を、式２および４を用いて重み付して計算するとともに、実施形態＃１のサイプ密度および横溝密度を、それぞれ式１および３を用いて計算した。したがって、異なる構成を有する多数のピッチ付きタイヤが、式２および４と同様の加重平均手法を用いて計算されたそれらのサイプ密度と横溝密度とを有し、これらの値が、それらの性能を判定しかつそれらが添付の特許請求の範囲でカバーされるかどうか判定すると考えられている。
＊特許出願における誤字の修正

図に示すように、以前のタイヤは、本明細書で論じた本発明の第１実施形態より長いピッチ長さと、ほぼ同じトレッド深さと、より低い縦ＣＳＲと、より低い横溝密度と、より高いサイプ密度とを有する。これらのパラメータを構成する部品を図式化して示すそれぞれの図面を見ると、これらのタイヤ間でのそれらのトレッドの幾何学的配置におけるコントラストが明らかである。例えば、実施形態＃１の横溝間距離は、ＰＲＩＭＡＣＹ ＭＸＶ４タイヤについての横溝間距離未満である。実際に、ＰＲＩＭＡＣＹ ＭＸＶ４タイヤが、先行技術を代表するものであり、よって基準タイヤとして選択されたと発明者は考えている。本発明者によって行われた調査により、現在市販されている典型的なオールシーズンタイヤは、３５ｍｍより大きいピッチ長さと、３０未満である横溝密度と、.８５未満である縦ＣＳＲとを有することがわかる。以下から明らかなように、これらのパラメータの一つ以上を変更することで、重要かつ予想外の結果が得られる。

ＰＲＩＭＡＣＹ ＭＸＶ４タイヤと本発明の第１実施例によるタイヤとの両方を、ドライ制動およびスノートラクションにおいて検査した。すなわち、それらは、検査のためにタイヤが装着されている車両について６０ＭＰＨから０ＭＰＨまで制動するのに必要な距離を測定することによってドライ制動について検査した。この検査は、ドライアスファルト面上で急制動して行われる。任意には１００に設定される基準タイヤの値より大きい値は、改良された結果、すなわち、より短い制動距離および改良されたドライグリップを示す。スノートラクションを、当該技術分野において周知である（ＡＳＴＭ Ｆ１８０５としても既知である）ＧＭスピン検査を用いて測定した。検査結果を、以下の表２に示す。当業者には予想外であるが、約４％のドライ制動と約２８％のスノートラクションとの両方の増加が達成された。スノートラクションの予想外の改善量、特に２８％の増加だけでなく、ドライトラクションとスノートラクションとが同時に改良されたということにより、スノートラクションとドライトラクションとの妥協を解決する重大な結果が、少なくとも一つにはこれらの設計パラメータを変更することによって達成されたことがわかる。

本発明者らは、設計パラメータを変更する、特に、縦ＣＳＲを増加させ、横溝密度を増加させかつサイプ密度を減少させることによって、雪を消費しかつスノートラクションを増加させるしなやかなトレッドを提供するのに必要な空隙を、ドライトラクションにマイナスの影響を及ぼすことなく使用することができると考えている。ドライトラクションにマイナスの影響を及ぼす多数のサイプを使用する代わりに、より少ないサイプを使用し、より多くの溝を使用する。このように、低サイプ密度を有するとともに、雪の消費に十分な空隙も有するスカルプチュアは、好適には剛性が高い。したがって、ドライトラクションは、悪影響を及ぼされず、実際に改良されるとともに、同時にスノートラクションも改良された。

ところで図１５を見ると、スノートラクションとドライトラクション／制動との妥協を解決した方法をよりはっきりと見ることができる。このグラフにより、所与の横溝およびサイプ密度について、スノートラクションとドライトラクションとの間にほぼ線形関係があることがわかる。このことは、所与の横溝密度およびサイプ密度について、溝およびサイプの大きさおよび位置によっては、ドライトラクションとスノートラクションとの間に、１つの性能を改良することによって他の性能に悪影響が及ぼされるような強い妥協があることを意味する。しかしながら、縦ＣＳＲを増加させることによって、この線形関係は、グラフに示すように右にずれて、この妥協を解決し、スノートラクションを改良するとともに、ドライトラクション／制動を維持する。トレッド剛性は、一次効果があるので、サイプ密度と溝密度との合計の逆数に比例する。溝の効率は、スノートラクションについてのサイプの効率より高いので、横溝密度および縦溝ＣＳＲを増加させかつサイプ密度を低下させることにより、スノー性能を高めるとともに、同時にトレッドの剛性の増加によりドライ性能も改良される。

実際に、この改良は、サイプ密度、横溝密度、および縦ＣＳＲの最適化だけでなくトレッドのさらなる特徴に起因している。例えば、第１実施形態の実際のトレッド２００の一部分を示す図１６に戻ると、該トレッドには、この場合トレッドブロック２０７の中央列である周方向Ｘのタイヤトレッドの中央部分、およびこの場合肩列のトレッドブロック２０８であるタイヤトレッドの肩部分に見られるサイプ２１０間の距離にばらつきもある。特に、トレッドの中央領域より肩領域で、縦方向Ｘに隣接するサイプ間の距離が大きいのが望ましい。前に述べたように、サイプ間の距離は、トレッドの縦方向Ｘでほぼ１０ｍｍである。肩部分にはサイプが無く、このことはサイプ間に無限遠の距離があることと等価であることに注目されたい。タイヤの肩領域のサイプ間の距離の増加は、ドライ制動性能に悪影響を及ぼすことなくスノートラクションにプラスの影響を及ぼす。トレッドの中央部分に見られるサイプ間の距離が、トレッドの肩部分と比べて少なくとも半分であれば理想的である。

同様に、ドライ制動とスノートラクションとの両方を改良するのに役立つ他の特徴が存在する。この特徴は、面取り部２１６を、タイヤの横溝２１４の横端縁に追加することである。面取り部が、タイヤの円周の正接と４５度の角度をなし、しかも１．５ｍｍ×１．５ｍｍの構成であって、面取り部の長さを横溝のスイープ軸に垂直な方向で測定し、深さをＺ方向で測定すると理想的である。スノートラクションの改良を最適化するためには、溝のスイープ軸に垂直な方向で測定した横溝の幅が、２ｍｍと４ｍｍとの間であるのが理想的である。この技術に関するより以上の情報は、本発明の出願人によって共同所有されている公開特許出願第ＷＯ２０１１０６２５９５（Ａ１）号明細書に見られる。

本発明の発明者らは、シュミレーションツールを用いて、タイヤの中央部分と肩部分との間のサイプ間距離の変動および面取り部の特徴によって与えられるスノートラクションとドライトラクションへの相対寄与を決定し、サイプ密度、横溝密度、および縦ＣＳＲを最適化することによって与えられる実際の寄与を計算することができるように、それらを観察された検査済み性能から減じた。以下の表３に、この情報を示す。

図に示すように、１３％のスノートラクションの最も大きな利得および１．５％のドライトラクションの最も大きな利得は、サイプ密度、横溝密度、および縦ＣＳＲの最適化によって達成されている。また、ドライ制動とスノートラクションとの両方が同時に改良されたが、これは本発明がスノートラクションとドライトラクションとの妥協を実際に解決していることを示し、驚くべき結果である。

図１７は、肩領域にサイプがなく縦溝も一切ない横溝３１２の山形模様を用いる２０５／５５Ｒ１６サイズのタイヤである本発明のトレッド３００の第２実施形態を示す。横溝の幅が２．５ｍｍ〜６ｍｍであり、横溝がタイヤの中心近くで周方向となすスイープ角がほぼ４５度であり、肩領域の近くでなす角度は９０度に近づいている。横溝３１２は、第１実施形態について説明したのと同様に構成された面取り部３１６も有する。最後に、サイプ３１０からトレッドブロックまたは横溝の端縁までの距離は、縦方向Ｘでほぼ９．５ｍｍである。ＰＲＩＭＡＣＹ ＭＸＶ４タイヤと第２実施形態の間で上で規定したように計算する設計パラメータの相対比較を、以下の表４に示す。
＊特許出願における誤字の修正

図に示すように、これらのそれぞれのタイヤについてサイプ密度と、横溝密度と、縦ＣＳＲとの間に著しい差がある。第２実施形態の検査を行い、そのスノートラクション性能およびドライトラクション性能を、ＰＲＩＭＡＣＹ ＭＸＶ４タイヤと比較し、さまざまな特徴の両性能の改良への相対寄与を、上記の第１実施形態について用いたのと同様の方法で計算した。このデータを、以下の表５に示す。

本実施形態は、その最も高い利得として、５％および５０％のドライトラクションとスノートラクションとの両方について、サイプ密度、横溝密度、および縦ＣＳＲの最適化に起因しているものを有する。また、スノートラクションとドライトラクションとの妥協は、両性能が同時に改良され、スノートラクションにおける５０％の利得が驚くほど高いときに解決されることが示された。したがって、これらの結果は、当業者にとって重大かつ驚くべきものである。

さらに、第３実施形態を、図１８に示す。本実施形態は、２０５／５５Ｒ１６サイズのタイヤについて、らせん状配向横溝４１２と、該らせん状配向横溝４１２のいくつかを接続する一連の角のある横溝４１４と、複数の横溝４１２上の面取り部４１６と、トレッドブロックの肩列４０８でのサイプ４１０間距離１２ｍｍと、トレッドブロックの中央列４０７でのサイプ４１０間距離７．５ｍｍとを有するトレッド４００を備える。横溝の幅は、２．５ｍｍ〜８ｍｍである。ＰＲＩＭＡＣＹ ＭＸＶ４タイヤと第３実施形態との間で上で規定したように計算した設計パラメータの相対比較を、以下の表６に示す。
＊特許出願における誤字の修正

また、これらのそれぞれのタイヤについて、サイプ密度と、横溝密度と、縦ＣＳＲとの間に著しい差がある。第３実施形態の検査を行い、そのスノートラクション性能とドライトラクション性能とを、ＰＲＩＭＡＣＹ ＭＸＶ４タイヤと比較し、さまざまな特徴の両性能の改良への相対寄与を、上で第１実施形態について用いたのと同様の方法で計算した。このデータを、以下の表７に示す。

これらの結果を見ると、３組の特徴全てを用いることによって、ドライ制動が本質的に維持され、スノートラクションが６６％だけ増加したように思われる。これにより、このタイヤは、良好なスノートラクションを必要としかつドライ性能の改良を受けることができない人にとって有力な候補となる。しかしながら、調整された数により、本実施形態が、サイプ密度、横溝密度、および縦ＣＳＲの最適化のためドライ制動において３．５％を失ったことがわかる。この減少は、一つには、第１および第２実施形態の下方トレッド深さと比較してトレッド深さが９ｍｍ増加したことに起因している。これにもかかわらず、本発明の最適化により、スノートラクションが４９％改良された。スノートラクションのこの大きな増加は、当業者にとってさらに驚くべきことである。

本発明者らは、上記と同じシミュレーションツールを用いて、指定された縦ＣＳＲと、サイプ密度と、横溝密度とを有するさまざまなシナリオを策定することによってこれらの驚くべき結果を与えるパラメータのウインドウを決定するとともに、ＣＳＲおよびトレッド密度等の他の設計パラメータを同一に維持する。次に、これらのシナリオを、それぞれのスノートラクション性能とドライ制動性能とを示すグラフ上にプロットする。

図１９〜図２２を見ると、横溝密度が３５ｍｍ^-1以上であり、サイプ密度が４０ｍｍ^-1未満であり、縦ＣＳＲが.８５以上である場合には、タイヤトレッドのスノートラクションとドライトラクションとを改良することができることがわかる。これらの図面によって、これらのパラメータがこれらの範囲内である場合には、スノートラクションの改良が、ほぼ常に達成され、多くの場合、ドライ制動も改良され、スノートラクションとドライ制動との妥協を解決することがわかる（図２２に最もよく見られる）。これは、本発明のウインドウの範囲内に入る日時点と、本発明のウイのンドウの範囲外である日時点との相関を見ることによってわかる。ドライ制動にわずかにマイナスの影響が及ぼされる場合には、実施形態＃３の場合と同様、これを、タイヤの中央領域と肩領域との間のサイプ間距離の変動を用いるおよび／または横溝に面取り部を付加すること等、他の特徴を付加することによって否定することができる。発明者らは、前で挙げた理由で、ピッチすなわち同一のトレッド幾何学模様の繰り返しの平均ピッチ長さが、１５ｍｍと３５ｍｍとの間であり、好ましくは１９ｍｍと２９ｍｍとの間であり、かつトレッド深さが、８．５未満であれば有効であるとも考える。

図に示すように、本発明のある実施形態は、組み合わせてまたはそれだけで、ドライ性能とスノー性能との妥協を解決するのに役立つ。よって、本明細書で論じた実施形態の異なる組み合わせは、発明者によって想定され、本開示の一部と考えられ、異なるタイヤ応用に役立つかもしれない。例えば、縦ＣＳＲ、サイプ密度、および横溝密度の指定範囲の値を有するだけで、本発明を実施するのに十分であると思われる。

本発明をその特定の実施形態を参照して説明してきたが、そのような説明が制限としてではなく実例としていることを理解すべきである。例えば、本発明を、さらなる改良をもたらすためにトレッドゴムの材料特性と組み合わせることができる。同様に、本発明を、リブおよびトレッドブロックを含む全ての種類のトレッド要素を有するタイヤに応用することができる。さらに、特定の大きさが挙げられているが、これらの大きさに対して調整を行い、かつ本発明の精神を実施することは十分当業者の範囲内である。よって、本発明の範囲および内容は、添付の特許請求の範囲によってのみ規定されるべきである。

Claims (15)

1. 横方向と、縦方向と、径方向とを規定するタイヤで使用するトレッドを備える装置であって、前記トレッドは、トレッド要素およびサイプと、横溝と、縦溝とを有し、かつ関連するサイプ密度と、横溝密度と、縦ＣＳＲとを有する装置であって、
   前記サイプ密度は、４０ｍｍ^-1未満であり、
   前記横溝密度は、３５ｍｍ^-1以上であり、
   前記縦ＣＳＲは、.８５以上である、装置。
2. 前記トレッドは、トレッド深さが８．５ｍｍ未満である、請求項１に記載の装置。
3. 前記トレッドは、関連する平均ピッチ長さを有する複数のピッチをさらに備え、前記ピッチ長さは１５ｍｍ〜３５ｍｍである、請求項１に記載の装置。
4. 前記トレッドは、２０５／５５Ｒ１６サイズのタイヤで使用される、請求項１に記載の装置。
5. 前記トレッドは、幅が８ｍｍ〜１０ｍｍである２つの周溝を有する、請求項４に記載の装置。
6. 前記トレッドは、タイヤの縦方向に互いに約１０ｍｍ離れているサイプを有する、請求項５に記載の装置。
7. 前記トレッドは、幅が３ｍｍ〜５ｍｍである２つの周溝を有する、請求項６に記載の装置。
8. 前記トレッドは、トレッドブロックの形のトレッド要素を有する、請求項１に記載の装置。
9. 前記トレッド深さは、８ｍｍである、請求項２に記載の装置。
10. 前記ピッチ長さは、２９ｍｍである、請求項３に記載の装置。
11. 前記縦ＣＳＲは、.８７である、請求項１に記載の装置。
12. 前記横溝密度は、３８ｍｍ^-1である、請求項１に記載の装置。
13. 前記サイプ密度は、２０ｍｍ^-1である、請求項１に記載の装置。
14. 前記縦方向で測定されるトレッドの肩領域の隣接するサイプ間のサイプ間距離は、縦方向で測定されるトレッドの中央領域の隣接するサイプ間のサイプ間距離より大きい、請求項１に記載の装置。
15. 複数の横溝は、それらの横端縁に沿って位置決めされる面取り部を有する、請求項１に記載の装置。