JP5080035B2 - タイヤ成型用金型の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、騒音を改善できるトレッドパターンを形成するためのタイヤ金型の製造方法に関し、さらに詳しくは、タイヤ周方向のパターンの繰り返し単位であるピッチの長さが一定でない、いわゆるバリアブルピッチを配した空気入りタイヤを成型するタイヤ金型の製造方法に関する。

空気入りタイヤが回転するとき、トレッドパターンのピッチ長に対応した周波数を有するノイズが発生する。ピッチ長がすべて同じであれば、そのピッチ長に対応した特定周波数成分が際立ってしまい、非常に耳障りなピークレベルノイズが発生する。
このピークレベルノイズを抑制する方法として、ピッチ長を変化させることにより複数の周波数成分に分散させ、耳障りなノイズの発生を抑える方法がある。このようなピッチの配列は、バリアブルピッチ配列と呼ばれている。例えば、特許文献１に記載された金型により製造される。
特開平１０−３０５７１３号公報

一般的なバリアブルピッチ配列を持つ空気入りタイヤのトレッドパターンについては図３に示した。図３ではタイヤ周方向のピッチ長さがＬ_Ｓ＜Ｌ_Ｍ＜Ｌ_Ｌである３種類のバリアブルピッチ（２）を配したトレッドパターン（１）のトレッドの一部を示した。このような空気入りタイヤは、バリアブルピッチ配列となるトレッドパターンに対応するパターンを形成したタイヤ成型金型を用いて成型を行うことより製造される。したがって、バリアブルピッチを配した空気入りタイヤ製造コストは、前記タイヤ成型用金型の設計コストに直接影響を受ける。このためタイヤ成型金型の設計コストの都合上、通常、空気入りタイヤにバリアブルピッチを配する方法としては、ピッチ長さの異なるＳ，Ｍ，Ｌの３種類程度、多くてもＳＳ，Ｓ，Ｍ，Ｌ，ＬＬの５種類程度のピッチを用意して、各ピッチをタイヤ周方向にランダムに配列する方法が採用される。

このようなバリアブルピッチ配列の空気入りタイヤを用いると、特定周波数に集中していたピークレベルノイズが、いくつかの周波数に分散されるので、人間の感覚としては、不快な騒音が低減されたと感じる。そうであるならば、仮にタイヤ成型用金型の設計コストを度外視して、ピッチ種類を更に増やしてピッチ長の変化を更に細かくしたバリアブルピッチを採用すれば、ピークレベルノイズが更に分散されるので、騒音防止効果は更に大きくなるとも思える。

ところが、ピッチ種類を増やすことは、設計コストの面から困難であるだけでなく、ピッチ種類を増やしてピッチ長の変化を更に細かくすれば、騒音がホワイトノイズ化し、今度はオーバーオールノイズ（全周波数の騒音量を積算したノイズ）が増大するため、人間の感覚としては、却って不快さを感じてしまう。すなわち、オーバーオールノイズの増大という問題があるため、単純にピッチ長の変化を更に細かくする手段では、不快な騒音を低減するという課題を解決できない。

上記課題を解決するため、タイヤ周方向に繰り返されるブロック列の最小繰り返し単位を１ピッチとした場合に、それぞれの前記ピッチが、タイヤ周方向のピッチ長さによって、複数のピッチ長さのグループに分類することのできるトレッドパターンを備えた空気入りタイヤにおいて、
１のグループの平均ピッチ長さと他のグループの平均ピッチ長さの差の絶対値が、いずれも３〜３０ｍｍであり、
前記グループのうち少なくとも１つのグループにおいて、前記１のグループに属するいずれかのピッチのピッチ長さが、前記１のグループの平均ピッチ長さと相違し、
前記平均ピッチ長さの差の絶対値のうち、最小の絶対値をＸとしたとき、各グループに属する全てのピッチのピッチ長さが、前記グループの平均ピッチ長さを基準に、前記最小値Ｘの±１０％の範囲内の値とする空気入りタイヤが好ましい。

さらに前記特徴を有する空気入りタイヤは、ゴム型に石膏を流し込み、該石膏を固化して石膏型を作製し、次いで前記石膏に金属を流し込み、該金属を固化して、
タイヤ周方向に繰り返されるブロック列の最小繰り返し単位を１ピッチとした場合に、それぞれの前記ピッチが、タイヤ周方向のピッチ長さによって、複数のピッチ長さのグループに分類することのできるトレッドパターンを備えた空気入りタイヤにおいて、
１のグループの平均ピッチ長さと他のグループの平均ピッチ長さの差の絶対値が、いずれも３〜３０ｍｍであり、
前記グループのうち少なくとも１つのグループにおいて、前記１のグループに属するいずれかのピッチのピッチ長さが、前記１のグループの平均ピッチ長さと相違し、
前記平均ピッチ長さの差の絶対値のうち、最小の絶対値をＸとしたとき、各グループに属する全てのピッチのピッチ長さが、前記グループの平均ピッチ長さを基準に、前記最小絶対値Ｘの±１０％の範囲内の値である、空気入りタイヤの製造に用いるタイヤ成型用金型の製造方法において、
前記タイヤ成型用金型のトレッドパターンの平滑化を行う工程で、併せて前記グループの平均ピッチ長さを基準に、前記最小絶対値Ｘの±１０％の範囲を超えるピッチに相当するパターンについてのみ、該パターン長さの調節を行うタイヤ成型用金型の製造方法で製造されるタイヤ成型用金型を用いることで、その製造も効率的に行うことができる。

いわゆるバリアブルピッチ配列の空気入りタイヤのうち、上記の配列を有する空気入りタイヤでは、バリアブルピッチ配列の効果によるピークレベルによる不快な騒音が、より一層低減できるのみならず、ノイズがホワイトノイズ化することなくオーバーオールノイズの増大を抑えることができる。これにより、人間の感覚として、本発明の空気入りタイヤから発せられるノイズの不快の度合いは、従来の空気入りタイヤよりも小さくなる。本発明のタイヤ成型用金型の製造方法により、上記の配列を有する空気入りタイヤを成型する金型の製造も効率的に行うことができる。

また本発明のバリアブルピッチが配された空気入りタイヤを成型するためのタイヤ成型用金型は、従来の石膏鋳造法による製造方法を大きく変更することなく製造することができるので、余分なタイヤ成型用金型の設計コスト、ひいては本発明の空気入りタイヤの製造コストをほとんどかけることなく、本発明によって得られる効果を奏することができる。

まず、本発明のタイヤ成型用金型の製造方法で製造されたタイヤ成型用金型で製造された空気入りタイヤ（以下、便宜上、本発明の空気入りタイヤという）を説明する。説明を簡単にするために、それぞれピッチが、ピッチ長さによってＳピッチ，Ｍピッチ，Ｌピッチの３種類のグループのいずれかに分類ことができるバリアブルピッチ配列の空気入りタイヤについて説明する。なお、本明細書で記載する「ピッチ」の語は、空気入りタイヤの技術分野でいわゆるバリアブルピッチの説明として一般的に用いられている語と同様の意味であるが、詳しく説明するならば、タイヤ周方向に繰り返されるブロック列の最小繰り返し単位を意味する。

図１及び図２は、本発明において、従来のバリアブルピッチとの相違点を明確にするために、左からタイヤ周方向ピッチ長さの順にピッチを整列させた、説明のための仮想図であり、実際のトレッドパターンではない。図１は、各ピッチグループの平均的長さを有するピッチを並べたものであり、左からＳピッチ、Ｍピッチ、Ｌピッチである。図２はＭピッチに属するピッチのうち４つを左からピッチ長順に並べたものである。

通常のバリアブルピッチでは、同じグループに属するピッチは、ピッチ長さが全て同じである。しかし、本発明の空気入りタイヤにおけるバリアブルピッチは、同じグループに属するピッチであっても同じピッチ長さとは限らないため、グループ内における平均値（Ｐ）を基準として検討する必要がある。

図１に示したように、本発明の空気入りタイヤでは、１のグループの平均ピッチ長さと他のグループの平均ピッチ長さの差の絶対値Ｘ_ＭＳ，Ｘ_ＬＭ及びＸ_ＬＳ（注：Ｘ_ＬＳは図示せず。）を持ち、これらがいずれも３〜３０ｍｍである。すなわち、最も近似する長さを持つグループのピッチ長さ平均値の差の絶対値が３ｍｍ以上であって、かつ最長のピッチグループの平均ピッチ長さと最短のピッチ長さの平均値との差の絶対値が、３０ｍｍ以下であることを意味する。３ｍｍ未満の絶対値Ｘを有するバリアブルピッチの場合、トレッドパターンから発せられる音がホワイトノイズ化してオーバーオールノイズが増大するため、その音を聞いた者に不快感を引き起こしやすくなる。一方３０ｍｍを超える絶対値Ｘを有するバリアブルピッチの場合、トレッドバターンのデザインとしては美観的な問題があるだけでなく、排水特性や偏磨耗特性に関し、タイヤ周方向の部位ごとによる差が大きくなりすぎるので好ましくない。

具体例として、Ｓピッチグループの平均ピッチ長さＰ_Ｓ＝２５ｍｍ、Ｍピッチグループの平均ピッチ長さＰ_Ｍ＝３０ｍｍ、Ｌピッチグループの平均ピッチ長さＰ_Ｌ＝３３ｍｍとした場合で計算する。各グループ間の平均ピッチ長さの差の絶対値は、Ｘ_ＭＳ＝Ｐ_Ｍ−Ｐ_Ｓ＝５ｍｍ、Ｘ_ＬＭ＝Ｐ_Ｌ−Ｐ_Ｍ＝３ｍｍ、Ｘ_ＬＳ＝Ｐ_Ｌ−Ｐ_Ｓ＝８ｍｍとなる。最も近似する長さを持つグループのピッチ長さ平均値の差の絶対値は、Ｘ_ＬＭの３ｍｍであり、最長のピッチグループの平均ピッチ長さと最短のピッチ長さの平均値との差の絶対値は、Ｘ_ＬＳの８ｍｍとなる。従って、１のグループの平均ピッチ長さと他のグループの平均ピッチ長さの差の絶対値は、いずれも３〜３０ｍｍの範囲内である。

また本発明の空気入りタイヤ用いるピッチは、各グループに属するいずれかのピッチのピッチ長さが、該グループの平均ピッチ長さと相違するものであり、また前記平均ピッチ長さの差の絶対値のうち、最小の絶対値をＸとしたとき、各グループに属する全てのピッチのピッチ長さが、前記グループの平均ピッチ長さを基準に、前記最小値Ｘの±１０％の範囲内の値にある。同じグループにおいて、ピッチ長さが、そのピッチグループの平均ピッチ長さよりも前記最小値Ｘの±１０％以内の範囲を超えてばらついたものであると、トレッドパターンから発せられる音がホワイトノイズ化してオーバーオールノイズが増大するため、トレッドパターンから発せられる音を聞いた者に不快感を引き起こしやすくなる。

なお本発明では、グループに属するピッチのピッチ長さが全て平均長さの値と相違している必要はなく、グループに属するいずれかのピッチ長さが、当該グループの平均ピッチ長さと相違するものであれば足りる。１のピッチが平均ピッチ長さと相違すれば、最低でも該ピッチ以外の１のピッチが、前記平均ピッチ長さと相違することになる。

上記と同じ例を用いて具体的に説明すると、前記絶対値のうちの最小値Ｘは、Ｘ_ＬＭの３ｍｍであるので、その１０％は０．３ｍｍとなり、同じグループに属するピッチのピッチ長さのバラツキの範囲は、０．２Ｘ＝０．６ｍｍとなる。従って、図２に示したように、Ｍピッチグループにおいては、ピッチ長さがＭグループの平均ピッチ長さＰ_Ｍの３０ｍｍではないものが少なくとも２ピッチ含まれており、かつＭピッチグループに属するピッチの長さは、Ｍグループの平均ピッチ長さＰ_Ｍを基準に−０．３ｍｍ〜＋０．３ｍｍの範囲、すなわち２９．７〜３０．３ｍｍの範囲内でばらついている。

なお、上記のように、各ピッチ長さが該ピッチの属する平均ピッチ長さを基準に、前記最小値Ｘの±１０％の範囲でばらつくピッチグループが、少なくとも１グループ存在すれば、本発明の効果を奏することができるが、全てのピッチグループにおいて、上記のような前記最小値Ｘの±１０％の範囲でばらつく関係を有していれば、本発明の奏する効果が、より顕著に現れるため好ましい。すなわち、前記Ｍグループだけでなく、Ｓグループ及びＬグループに属するピッチも同様の関係を有していることが、より好ましい。

（タイヤ成型用金型の製造方法）
本発明のバリアブルピッチ配列の空気入りタイヤを製造するためには、如何にしてタイヤ成型用金型に本発明のバリアブルピッチ形状に対応するパターンを形成するかが問題となる。
タイヤ成型用金型へのパターン形成方法として、数値制御工作機械を用いて、金型のパターンを直接形成する方法を採用する場合に、従来のバリアブルピッチでは、Ｓピッチ、Ｍピッチ、Ｌピッチの３パターンのプログラミングだったものを、同じグループでも、更にピッチごとに、ピッチ長さを前記絶対値のうちの最小値Ｘの±１０％以内で計画的に異ならせたプログラミングを行うことでも達成できる。しかし、この手法ではプログラミングの種類が極端に増大するため、タイヤ成型用金型の設計コストは通常のバリアブルピッチ配列の場合よりも増大する。

しかし、従来から行われている石膏鋳造法を応用すれば、本発明で用いるバリアブルピッチ配列に対応するパターンが「確率的に」設けられているタイヤ成型用金型を効率的に製造できる。石膏鋳造法では、一般的に、まずトレッドパターンの反対パターンを持つゴム型（反転型）を作製し、これに石膏を流し込むことにより石膏型（正型）を作製する。この石膏型にアルミニウムなどの金属を流し込むことにより、タイヤ成型用金型が製造される。

この石膏型を作製する段階、タイヤ成型用金型を作製する段階では、流動化した石膏やアルミニウムなどの金属が固化する過程を踏む。このような石膏や金属が固化する段階では、石膏型やタイヤ成型用金型に収縮が生じる。この際、石膏型やタイヤ成型用金型に設けたパターンは必ずしも均一に収縮せず、必ず一定の長さバラツキが生じる。通常はこのバラツキを補正するために、パターンの平面加工を行う際に、併せてパターンの一部を削ることにより、パターン長さの調整を行っている。

本発明で用いるタイヤ成型用金型においては、このようなバラツキを積極的に利用することで確率的に本発明で用いるバリアブルピッチ配列に対応するパターンが形成されたタイヤ成型用金型を効率的に作製することができる。すなわち、パターンの平面加工を行う際には、基本的に長さ調節行うことなく平面加工のみ行い、前記絶対値のうちの最小値Ｘの±１０％を超えてばらついているピッチに対応するするパターン部位に限り、ピッチ長さ調整を行うことで、本発明で用いるバリアブルピッチ配列に対応するパターンが形成されたタイヤ成型用金型となる。

左からタイヤ周方向のピッチ長さの順にピッチグループの代表ピッチを整列させた説明のための仮想図。 図１のＭピッチグループに属するピッチ４つについて、左からタイヤ周方向のピッチ長さの順にピッチを整列させた説明のための仮想図。。 バリアブルピッチ配列を有するトレッドパターンの例を示す概略図。

符号の説明

１ バリアブルピッチ配列のトレッドパターン
２ ピッチ（１単位）

Claims (1)

1. ゴム型に石膏を流し込み、該石膏を固化して石膏型を作製し、次いで前記石膏に金属を流し込み、該金属を固化して、
   タイヤ周方向に繰り返されるブロック列の最小繰り返し単位を１ピッチとした場合に、それぞれの前記ピッチが、タイヤ周方向のピッチ長さによって、複数のピッチ長さのグループに分類することのできるトレッドパターンを備えた空気入りタイヤにおいて、
   １のグループの平均ピッチ長さと他のグループの平均ピッチ長さの差の絶対値が、いずれも３〜３０ｍｍであり、
   前記グループのうち少なくとも１つのグループにおいて、前記１のグループに属するいずれかのピッチのピッチ長さが、前記１のグループの平均ピッチ長さと相違し、
   前記平均ピッチ長さの差の絶対値のうち、最小の絶対値をＸとしたとき、各グループに属する全てのピッチのピッチ長さが、前記グループの平均ピッチ長さを基準に、前記最小絶対値Ｘの±１０％の範囲内の値である、空気入りタイヤの製造に用いるタイヤ成型用金型の製造方法において、
   前記タイヤ成型用金型のトレッドパターンの平滑化を行う工程で、併せて前記グループの平均ピッチ長さを基準に、前記最小絶対値Ｘの±１０％の範囲を超えるピッチに相当するパターンについてのみ、該パターン長さの調節を行うタイヤ成型用金型の製造方法。

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