(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤの静止摩擦およびオフロード性能を改善するための方法であって、前記タイヤが、半径方向および軸方向を規定し、
内側部分、外側部分、および自由端を有する、トレッド機構を提供する工程を含み、前記内側部分および前記外側部分が、前記内側部分を囲繞する内側サイプ、および前記トレッド機構の前記自由端から前記内側サイプに延びる連結サイプを画成することによって、作り出され、運転荷重が作用していない場合に前記内側部分および前記外側部分が、前記半径方向に沿って、実質的に同じ高さを有し、運転荷重が作用して前記内側部分および前記外側部分が地表面に接触している場合に前記内側部分は前記外側部分に対して凹部を形成し、
さらに、前記トレッド機構に運転荷重を適用する工程と、
前記運転荷重が作用して前記内側部分および前記外側部分が地表面に接触している場合での、前記外側部分と比較した、前記内側部分の、前記半径方向に沿った、半径方向の位置の差を判定する工程と、
前記運転荷重が作用して前記内側部分および前記外側部分が地表面に接触している場合の前記内側部分と前記外側部分との前記半径方向の位置の差が、０．１ｍｍ以上ではない場合には、前記トレッド機構の前記内側部分、前記外側部分、または双方の、構成を修正する工程と、
前記適用する工程、前記判定する工程、および前記修正する工程のうちの１つ以上を、運転荷重の間の、前記内側部分と前記外側部分との前記半径方向の位置の差が、０．１ｍｍ以上になるまで繰り返す工程と、を含むタイヤの静止摩擦およびオフロード性能を改善するための方法。
【請求項２】
前記トレッド機構の前記外側部分に、少なくとも０．１ｍｍの、または前記トレッド機構の前記内側部分の半径方向の変形よりも大きい、前記半径方向の変形を繰り返し受けさせながら、前記タイヤを動作させる工程を更に含む、請求項１に記載のタイヤの静止摩擦およびオフロード性能を改善するための方法。
【請求項３】
前記トレッド機構の前記内側部分に、少なくとも０．１ｍｍの、または前記トレッド機構の前記外側部分の半径方向の変形よりも大きい、前記半径方向の変形を繰り返し受けさせながら、前記タイヤを動作させる工程を更に含む、請求項１に記載のタイヤの静止摩擦およびオフロード性能を改善するための方法。
【請求項４】
前記画成サイプが、所定の半径の管状の形状を有し、前記管状の形状が、前記タイヤの前記半径方向に沿って延びる長さを有する、請求項１に記載のタイヤの静止摩擦およびオフロード性能を改善するための方法。
【請求項５】
前記連結サイプが、前記軸方向に沿って延びる、請求項４に記載のタイヤの静止摩擦およびオフロード性能を改善するための方法。
【請求項６】
前記内側サイプの前記所定の半径が、約１．５ｍｍ以上である、請求項４に記載のタイヤの静止摩擦およびオフロード性能を改善するための方法。
【請求項７】
前記内側サイプが、前記タイヤの前記半径方向に沿って、波状起伏を含む、請求項１に記載のタイヤの静止摩擦およびオフロード性能を改善するための方法。
【請求項８】
前記トレッド機構の任意の外縁部と、前記内側サイプとの距離が、約３ｍｍ以上である、請求項１に記載のタイヤの静止摩擦およびオフロード性能を改善するための方法。
【請求項９】
改善された静止摩擦およびオフロード性能を有するタイヤであって、前記タイヤは、軸方向および半径方向を規定し、前記タイヤは、
少なくとも１つのトレッド機構を含み、前記トレッド機構が、内側部分、外側部分、および自由端を有し、前記内側部分および前記外側部分が、前記内側部分を囲繞する内側サイプ、および前記トレッド機構の前記自由端から前記内側サイプに延び、前記トレッド機構の前記自由端に対してある角度を形成する連結サイプを画成することによって、作り出され、運転荷重が作用していない場合に前記内側部分および前記外側部分が、前記半径方向に沿って、実質的に同じ高さを有し、運転荷重が作用して前記内側部分および前記外側部分が地表面に接触している場合に前記内側部分は前記外側部分に対して凹部を形成し、
前記内側部分および前記外側部分が地表面に接触し、前記タイヤに運転荷重が作用した場合の前記内側部分および前記外側部分の位置の差が０．１ｍｍ以上であるように前記内側部分および前記外側部分が構成される、改善された静止摩擦およびオフロード性能を有するタイヤ。
【請求項１０】
前記内側サイプが、前記トレッド機構の前記内側部分および前記外側部分によって画成される管を含み、前記管は約０．２ｍｍ以上の幅を有し、前記管は約１．５ｍｍ以上の所定の半径を有する、請求項９に記載の改善された静止摩擦およびオフロード性能を有するタイヤ。
【請求項１１】
前記内側サイプおよび前記連結サイプが、前記タイヤの前記半径方向に沿って、波状起伏を更に含む、請求項９に記載の改善された静止摩擦およびオフロード性能を有するタイヤ。
【請求項１２】
前記連結サイプが、前記タイヤの前記半径方向と実質的に垂直の方向で、波状にうねる、請求項９に記載の改善された静止摩擦およびオフロード性能を有するタイヤ。
【請求項１３】
前記連結サイプが前記トレッド機構の前記自由端に対して形成する前記角度が９０度である、請求項９に記載の改善された静止摩擦およびオフロード性能を有するタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤの雪上静止摩擦性能を改善する方法に関し、またそのような方法に従って構成されるタイヤに関する。より具体的には、本発明は、トレッド機構の自由端から、トレッド機構内部の突起又は突出を囲繞する内側サイプに連結する連結サイプを伸ばすことによって、タイヤのトレッドを内側部分および外側部分へと構成する方法に関する。場合によっては、この幾何学形状は、雪上静止摩擦および他の性能上の特徴を改善するために、トレッド機構の内側部分および外側部分が、運転条件下で異なる半径方向の変形を受けるように、それらを設計することによって、更に最適化される。本発明は更に、そのようなトレッド機構を有するタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
積雪条件でのタイヤの性能は、トレッド上の咬み込み縁部の量、およびトレッド材料の素性によって主に決定される。説明の目的のために、図１Ａで、トレッドブロック１００を考察し、ここでｘは、走行方向を表し、ｙは、走行方向に対して垂直な方向（すなわち、軸方向）を表す。静止摩擦に対するトレッド材料の貢献を考慮しない場合には、トレッドブロック１００を有するタイヤの、ｘ方向に沿った雪上静止摩擦は、トレッドブロック１００の咬み込み縁部１０５および咬み込み縁部１１０に依存する。トレッドコンパウンドを変更することなく、雪上静止摩擦を改善するためには、より多くの、１０５および１１０などの縁部が必要である。したがって、図１Ｂに示すように、トレッドブロック１００内に、サイプ１１５が導入される。しかしながら、サイプ１１５の追加は、ｘ方向に沿ったトレッドブロック１００の剛性を低下させるという望ましくない効果を有し、そのことによって、タイヤのハイウェイ性能の劣化が生じることになる。
【０００３】
図１Ａのトレッドブロックと図１Ｂのトレッドブロックとの折衷案を、図１Ｃに示す。ここで、トレッドブロック１００は、ｙ方向でトレッドブロック１００を部分的にのみ横切って延びる、部分的サイプ１２０を含む。図１Ｃのトレッドブロックは、図１Ｂのトレッドブロックよりも高い剛性をもたらすが、咬み込み縁部の量が低減されるために、雪上静止摩擦は減少する。したがって、図１Ｃのトレッドブロックは、図１Ａおよび図１Ｂで示すトレッドブロックの性能の中間の、ハイウェイ磨耗ならびに雪上静止摩擦の性能を示す。しかしながら、オフロード用途では、タイヤトレッドは、砂利および石との相互作用のために、断裂を受ける恐れがある。そのような状況では、サイプ１２０は、末端部分１２５で応力集中を受ける場合があり、その応力集中が、トレッドブロック１００内に、望ましくない亀裂を生じさせる恐れがある。結果として、そのようなオフロード条件での使用期間の後に、トレッド機構１００が部分的に剥ぎ取られる場合がある。
【０００４】
したがって、ハイウェイ性能の望ましくない低下を伴わない、改善された雪上静止摩擦性能を有するタイヤが有用となる。改善された雪上静止摩擦性能、およびオフロード用途で好適な性能も提供するタイヤもまた有用であろう。
【発明の概要】
【０００５】
本発明の目的および利点は、以下の説明で部分的に記載され、またはその説明から明白になり得るか、もしくは本発明の実施を通じて理解することができる。本発明の例示的な一態様では、タイヤの静止摩擦およびオフロード性能を改善するための方法が提供され、このタイヤは、半径方向および軸方向を規定する。この方法は、内側部分、外側部分、および自由端を有する、トレッド機構を提供する工程を含み、この内側部分および外側部分は、内側部分を囲繞する内側サイプ、およびトレッド機構の自由端から内側サイプに延びる連結サイプを画成することによって、作り出される。
【０００６】
この方法はまた、以下の工程、例えば、トレッド機構に運転荷重を適用する工程と、運転荷重下での、外側部分に対する、内側部分の半径方向に沿った半径方向の変形の差を判定する工程と、内側部分と外側部分との半径方向の変形の差が、０．１ｍｍ以上ではない場合には、トレッド機構の内側部分、外側部分、または双方の構成を修正する工程と、適用する工程、判定する工程、および修正する工程のうちの１つ以上を、運転荷重の間の、内側部分と外側部分との半径方向の変形の差が０．１ｍｍ以上になるまで繰り返す工程とを含み得る。
【０００７】
この例示的な方法は、他の工程または修正を含み得る。例えば、この方法はまた、トレッド機構の外側部分に、少なくとも０．１ｍｍ、またはトレッド機構の内側部分の半径方向の変形よりも大きい、半径方向の変形を繰り返し受けさせながら、タイヤを動作させる工程も含み得る。あるいは、この方法はまた、トレッド機構の内側部分に、少なくとも０．１ｍｍ、またはトレッド機構の外側部分の半径方向の変形よりも大きい、半径方向の変形を繰り返し受けさせながらタイヤを動作させる工程も含み得る。画成サイプは、所定の半径の管状の形状を有し得、この管状の形状は、タイヤの半径方向に沿って延びる長さを有し得る。
【０００８】
この方法は、トレッド機構の単一の外縁部から外側部分を通って延び、画成サイプに連結する連結サイプを提供する工程を含み得る。この連結サイプは、タイヤの軸方向に沿って延びることができる。一部の例示的な実施形態に関しては、この画成サイプの所定の半径は、約１．５ｍｍ以上とすることができ、かつ／または画成サイプは、約０．２ｍｍの幅を有し得る。画成サイプは、タイヤの半径方向に沿って、波状起伏を含み得る。このタイヤは、トレッド機構の任意の外縁部と画成サイプとの距離が、約３ｍｍ以上であるように構成することができる。
【０００９】
本発明のこの例示的な方法によれば、提供する工程は、シミュレートされたトレッド機構を含み得、適用する工程は、トレッド機構に対する運転荷重の適用をシミュレートすることを含み得る。判定する工程は、例えば、提供する工程からのシミュレートされたトレッド機構に対する、有限要素解析の適用を含み得る。構成を修正する工程は、トレッド機構の内側部分、外側部分、または双方の、物理的寸法を変更することを含み得る。あるいは、またはそれに加えて、構成を修正する工程は、トレッド機構の内側部分、外側部分、または双方の、物理的特性を変更することを含み得る。あるいは、またはそれに加えて、構成を修正する工程は、トレッド機構の内側部分、外側部分、または双方のために使用される、材料の組成を変更することを含み得る。
【００１０】
別の例示的な態様では、本発明は、改善された静止摩擦およびオフロード性能を有するタイヤを提供し、このタイヤは、軸方向および半径方向を規定する。このタイヤの例示的な実施形態は、少なくとも１つのトレッド機構を含み、このトレッド機構は、内側部分、外側部分、および自由端を有し、この内側部分および外側部分は、内側部分を囲繞する内側サイプ、およびトレッド機構の自由端から内側サイプに延び、トレッド機構の自由端に対してある角度を形成する連結サイプを画成することによって、作り出される。
【００１１】
内側部分および外側部分は、タイヤが運転荷重を受けているときの、内側部分と外側部分との半径方向の変形の差が、約０．１ｍｍ以上であるように構成することができる。画成サイプは、トレッド機構の内側部分および外側部分によって画成される管を含み得、この管は約０．２ｍｍ以上の幅を有し、この管は約１．５ｍｍ以上の所定の半径を有する。内側サイプおよび連結サイプは、タイヤの半径方向に沿って、波状起伏を含み得る。また、連結サイプは、タイヤの半径方向と実質的に垂直の方向で、波状にうねることができる。場合によっては、連結サイプがトレッド機構の自由端に対して形成する角度は、９０度である。
【００１２】
本発明の、これらの特徴、態様、および利点、ならびに他の特徴、態様、および利点は、以下の説明および添付の特許請求の範囲を参照して、より良好に理解されるであろう。本明細書に組み込まれ、その一部分を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を示し、説明と併せて本発明の原理を説明することに役立つ。
【００１３】
当業者に向けた、本発明の完全かつ可能な開示が、その最良の形態を含めて、本明細書に記載され、以下の添付の図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１Ａ】咬み込み縁部の差異を示す、トレッドブロックの概略図である。
【図１Ｂ】咬み込み縁部の差異を示す、トレッドブロックの概略図である。
【図１Ｃ】咬み込み縁部の差異を示す、トレッドブロックの概略図である。
【図２Ａ】タイヤの半径方向と実質的に垂直の方向で波状にうねる連結サイプを示す、本発明に従って構成されるトレッド機構、具体的にはトレッドブロックの、例示的な実施形態の概略図である。
【図２Ｂ】トレッド機構の自由端に対して垂直ではない角度を形成する連結サイプ、および任意の周縁部を有する内側サイプを示す、本発明に従って構成されるトレッド機構、具体的にはトレッドブロックの、例示的な実施形態の概略図である。
【図２Ｃ】トレッド機構の自由端に対して垂直な角度を形成する連結サイプ、および管状の形状を有する内側サイプを示す、本発明に従って構成されるトレッド機構、具体的にはトレッドブロックの、例示的な実施形態の概略図である。
【図３Ａ】図２Ａの線３Ａ−３Ａに沿った、本発明に従って構成されるトレッドブロックの、例示的な実施形態の概略側面図である。
【図３Ｂ】図２Ａの線３Ｂ−３Ｂに沿った、本発明に従って構成されるトレッドブロックの、例示的な実施形態の概略側面図である。
【図４】本発明の例示的な方法の説明のための、シミュレートトレッドブロックの斜視図である。
【図５】本発明の態様を説明する目的ためのデータのプロットである。
【図６】本発明の態様を説明する目的ためのデータのプロットである。
【図７】本発明の態様を説明する目的ためのデータのプロットである。
【図８】本発明の試験態様の目的のために比較されるトレッドである。
【図９】本発明の試験態様の目的のために比較されるトレッドである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
ここで本発明の実施形態を詳細に参照し、それらの実施形態のうちの１つ以上の実施例を図面に示す、各実施例は、本発明の説明のために提供されるものであり、本発明を限定するものではない。実際に、本発明の範囲及び趣旨から逸脱することなく、様々な修正および変形を、本発明において実施できることが、当業者には明らかであろう。例えば、一実施形態の一部分として示されるか、または説明される特徴を、別の実施形態と共に使用して、更に他の実施形態を生み出すことができる。それゆえ、本発明は、そのような修正および変形を、添付の特許請求の範囲ならびにその等価物の範囲内にあるものとして包含することを意図する。
【００１６】
図２Ａは、トレッド機構の例示的な実施形態、すなわち、本発明に従って構成されるトレッドブロック１５０を示す。トレッドブロック１５０は、咬み込み縁部１５５および咬み込み縁部１６０を含む。それらに加えて、トレッドブロック１５０は、画成または内側サイプ１６５、すなわち、トレッドブロック１５０を内側部分１７０および外側部分１７５へと画成するサイプ１６５を含む。したがって、サイプ１６５は、表面１８０および表面１８５によって作り出される追加的な咬み込み縁部を作り出すことにより、雪上静止摩擦を改善する。連結サイプ２４２によって、追加的な咬み込み縁部が提供され、雪上静止摩擦を改善する。図示のように、連結サイプ２４２は、波形、すなわち波状にうねり、サイプ２４２が延びる全般的な方向に、追加的なトレッドブロック剛性を提供する。図１Ｂのトレッドブロック１００と比較すると、トレッドブロック１５０は、増大したトレッドブロック剛性を有し、したがって、サイプ１６５および波状の連結サイプ２４２により、改善されたハイウェイ磨耗性能を有する。図１Ｃのトレッドブロック１００と比較すると、トレッドブロック１５０は、応力集中を減少させ、その結果として、砂利などのオフロード条件での、トレッド断裂の可能性を減少させる。また、サイプ２４２によって提供される追加の咬み込み縁部は、図１Ｃのトレッドブロック１００に勝る改善であり、図２Ａのトレッドブロック１５０を、図１Ｂのトレッドブロック１００の雪上静止摩擦に匹敵させるために役立つ。
【００１７】
同様に、図２Ｂは、連結サイプ２４２が、比較的直線状であり、トレッドブロック１５０の自由端に対してある角度を形成する、類似のトレッドブロック１５０を示す。この場合には、その角度は９０度ではなく、連結サイプは、任意の配向を有する任意の自由端から延びて、それらに対して任意の所望の角度を形成し得ることが考慮される。また、サイプが延びる全般的な方向は、タイヤの軸方向、円周方向、または任意の他の方向を含めた、所望されるいずれの方向であってもよい。内側または画成サイプ１６５を見ると、このサイプ１６５は、相補的な形状の内側部分１７０を囲繞する、任意の周縁部を形成する。またこの周縁部は、多角形であってもよいことが考慮される。それゆえ、この実施形態は、トレッド機構の内側部分および外側部分が作り出されるのであれば、内側または画成サイプは、任意の形状を有し得ることを示す。
【００１８】
トレッドブロック１５０に対する更なる改善もまた、図２Ｃに示すような直線状サイプ２４２の追加によって達成することができる。この直線状サイプ２４２の追加は、サイプ１６５内に通常であれば捕捉されるであろう空気を放出することができる出口チャネルを提供することによって、トレッドノイズに対する改善をもたらし得る。直線状サイプ２４２はまた、追加的な咬み込み縁部を提供することによって、雪上静止摩擦も更に改善する。図示されているように、任意の連結サイプの配向および経路を、実質的に任意の、所望される方式で変更することができる。また、複数個の内側または画成サイプを、トレッド機構内部に使用することができ、それぞれのサイプが、そこから延びる１つ以上の連結サイプを有し得る。また連結サイプおよび／または内側サイプの幾何学形状は、波状起伏などの他の特徴を有することによって、変化し得ることも考慮される。同様に、サイプの厚さは、１ｍｍ以上などの、産業分野で使用される典型的な範囲内とすることができる。内側部分１７０と外側部分１７５との半径方向の変形の必要とされる差を提供する構成は、以降で説明する本発明の方法によって、判定することができる。
【００１９】
本発明者らは、トレッドブロック１５０を利用するタイヤの雪上静止摩擦性能は、ハイウェイおよびオフロード性能を損ねることなく、劇的に改善され得ることを見出した。本明細書でより詳細に説明するように、そのような性能の改善は、運転荷重下で、内側部分１７０および外側部分１７５が、半径方向に沿って異なる量で変形するように、トレッドブロック１５０などのトレッド機構を、慎重に設計することによって達成される。より具体的には、雪上静止摩擦の改善は、少なくとも約０．１ｍｍの、内側部分１７０と外側部分１７５との半径方向の変形の差が、運転中に生じるように、内側部分１７０および外側部分１７５を構成することによって達成されることを、本発明者らは判定した。本発明者らはまた、少なくとも０．１ｍｍの半径方向の変形の差が、確実に運転中に生じるように、そのようなトレッド機構を構成する方法も見出した。
【００２０】
図３Ａは、ｙ軸、すなわち横断方向に沿った、トレッドブロック１５０の横断面図である。トレッドブロック１５０は、一方の側面でベルト２００に連結され、走行表面１９５上の積雪１９０に接触する。サイプ１６５は、トレッドブロック１５０を、外側部分１７５および内側部分１７０へと区分けする。図３Ａでは、トレッド機構１５０は、いずれの荷重も加えられない状態で示される。
【００２１】
図３Ｂは、矢印Ｌによって表される運転荷重下の、トレッドブロック１５０を示す。この状態では、荷重Ｌが、ベルト２００を下向きに押す一方で、圧縮された積雪１９０が、等しい反対方向の力を、外側部分１７５の接触表面２０５および内側部分１７０の接触表面２１０に対して、上向きに加える。トレッドブロック１５０のそのような部分を適切にサイズ設定することによって、外側部分１７５は、内側部分１７０とは異なる量の、半径方向の変形（すなわち、ｚ軸に沿った変形）を受ける。説明の目的のために、この変形の差は、図３Ｂでは誇張されており、仮想線で示される。本発明者らは、静止摩擦性能を改善するためには、少なくとも約０．１ｍｍの変形の差が運転中に生じるように、内側部分１７０および外側部分１７５を構成するべきであることを判定した。
【００２２】
図３Ｂに示すように、外側部分１７５は、内側部分１７０よりも、半径方向に沿って大きく変形している。そのような場合では、内側部分１７０はスタッドとして機能し、積雪１９０内に貫入して、より大きな静止摩擦をもたらす。トレッドブロック１５０はまた、内側部分１７０が外側部分１７５よりも大きく変形することにより、表面２１０で凹部が作り出されるように設計することもできる。この構成では、タイヤが回転してトレッドブロック１５０が地面から離れると、適切にサイズ設定されている場合には、内側部分１７０は、クリーナーとして、すなわち、サイプ１６５および表面２１０の凹部内に詰まった積雪を排出するように機能する。
【００２３】
この場合もまた、少なくとも約０．１ｍｍの半径方向の変形の差が運転中に生じるように、トレッドブロック１５０を構成するべきである。上述のように、必要とされる半径方向の変形の差は、トレッドブロック１５０の、サイプ１６５、内側部分１７０、および外側部分１７５のサイズの、慎重な設計を通じて達成することができる。本発明の例示および更なる説明として、有限要素解析を使用するシミュレーションを通じて、トレッドブロック１５０を設計するプロセスを、ここで説明する。本明細書に開示される教示を使用して、本発明が、トレッドブロックのみならず、例えばトレッドリブなどの、他のトレッド機構にも同様に適用されることを、当業者は理解するであろう。また、この現象は、連結サイプを有するトレッド機構、および連結サイプを有さないトレッド機構に、等しく適用される。
【００２４】
図４は、有限要素解析と共に使用するための、トレッドブロック１５０に関するシミュレートモデルの３次元表示を示す。内側部分１７０は、半径２１５を有する。サイプ１６５は、サイプ幅２２０およびサイプ深さ２２５によって画成される。トレッドブロック１５０は、半径方向すなわちｚ方向に沿った深さ２３０、走行方向すなわちｘ方向（タイヤの円周方向と称される場合もある）に沿った幅２３５、および軸方向すなわちｙ方向に沿った横断方向幅２４０を有する。
【００２５】
サイプ１６５は、図４に示すように、管状の形状である。しかしながら、サイプ１６５に関しては他の形状を使用してもよい。例として、サイプ１６５は、星形、十字形、円形、楕円形、および他の形状としても、成形することができる。更には、サイプ１６５の３次元構成が、円錐、円柱、ワッフル、および様々な他の形状を作り出すように、半径方向すなわちｚ方向に沿ったサイプ１６５の形状もまた、直線状の壁、曲線状の壁、および波状の壁などに変更することができる。
【００２６】
運転の条件をシミュレートするために、トレッドブロック１５０のトレッド表面（表面２０５および表面２１０）に５つの０．０５ｄａＮ／ｍｍ2（５ｂａｒ）の呼び圧力を加え、また、そのトレッドブロックが、ベルト２００（図３Ａおよび図３Ｂ）と連結する表面に沿って変位することを抑制した。１０パーセントの歪みで、５．４７ＭＰａの、トレッドブロックのゴムに関する弾性係数を選択した。更には、ｘ方向およびｙ方向の双方で２８ｍｍの幅２３５、２４０と、０．４ｍｍのサイプ幅２２０と、８ｍｍのサイプ深さ２２５と、１３ｍｍのトレッドブロック深さ２３０とを有する、トレッドブロック１５０をシミュレートした。有限要素解析を使用して、様々なサイプ半径２１５を有する、内側部分１７０および外側部分１７５の半径方向の変形を判定し、その結果を表１に示す。
表１
種々のサイプ半径を有するトレッドブロック表面の変位
（ブロック深さ＝１３ｍｍ、ブロック幅＝２８ｍｍ、サイプ間隙＝０．２ｍｍ、サイプ深さ＝８ｍｍ、弾性係数＝５．４７ＭＰａ）
0005559878.tif 000002
【００２７】
表１によって示されるように、サイプ半径２１５が増大するにつれて、所定の荷重に関する外側部分１７５の変形もまた増大するが、その一方で、内側部分１７０の変形は減少する。しかしながら、予期せぬ形ではあるが、サイプ半径２１５が増大するにつれて、内側部分１７０と外側部分１７５との半径方向の変形の差が減少し、次いで増大することにも留意されたい。結果として、表１でシミュレートされるトレッドブロックに関しては、４ｍｍ〜６ｍｍのサイプ半径は、雪上静止摩擦を明らかに改善するための、半径方向の変形の十分な差（少なくとも約０．１ｍｍ）をもたらさない。したがって、本発明者らはまた、内側部分および外側部分を有するトレッド機構の全てが、雪上静止摩擦を改善する半径方向の変形を受けるわけではなく、その代わりに、所望の量の半径方向の変形、すなわち、少なくとも約０．１ｍｍの半径方向の変形を受けるためには、本明細書で説明されるように、特別に設計されなければならないことも見出した。
【００２８】
表１の結果はまた、この特定のトレッドブロック１５０の構成に関して、サイプ半径２１５が２ｍｍ以下である場合、内側部分１７０は、外側部分１７５よりも、半径方向すなわちｚ方向に沿って大きく変形し、したがって、クリーナーとして機能することも示している。サイプ半径２１５が６ｍｍ以上である場合、内側部分１７０は、外側部分１７５よりも、半径方向すなわちｚ方向に沿って小さく変形し、したがって、スタッドとして機能する。
【００２９】
本明細書で使用するとき、内側トレッドブロック１７０と外側トレッドブロック１７５との約０．１ｍｍの変形の差は、クリーナーまたはスタッドを画成するために使用される。より具体的には、外側部分１７５が、内側部分１７０よりも、半径方向に沿って０．１ｍｍ大きく変形する場合に、トレッドブロック１５０によって、スタッドが作り出され、内側部分１７０が、外側部分１７５よりも、半径方向に沿って０．１ｍｍ大きく変形する場合に、クリーナーが作り出される。内側部分１７０と外側部分１７５との変形の差の増大は、雪上静止摩擦の改善をもたらす。
【００３０】
オフロード性能に関しては、断裂を減少させるために、応力集中を最小限に抑えるべきである。したがって、一般的には、サイプ半径２１５を、約１．５ｍｍ未満にするべきではなく、サイプ１６５と、外側縁部２４５、２５０など外側縁部との距離は、３ｍｍよりも大きくするべきである。したがって、表１で使用される寸法を有する、図４のトレッドブロックと同様のトレッドブロックに関しては、サイプ半径２１５は、以下の２つの範囲の一方の内に収めるべきである。
範囲１：１．５ｍｍ＜サイプ半径２１５＜２ｍｍ
範囲２：６ｍｍ＜サイプ半径２１５＜９．５ｍｍ
【００３１】
図１Ｂに示す設計と比較すると、これらの範囲の双方は、オフロード断裂またはハイウェイ磨耗を妥協することなく、雪上静止摩擦の改善をもたらす。しかしながら、範囲２は、より多量の咬み込み縁部を提供するため、より良好な雪上静止摩擦をもたらす。しかしながら、範囲２のハイウェイ磨耗は、範囲１ほど良好に機能しないが、これは、範囲２から生じるトレッドブロック１５０の剛性が、範囲１のものよりも低くなるためである。したがって、範囲１および範囲２は、異なる用途に関しての選択を提供し、範囲２は、より多くの積雪または冬季使用を目的とするタイヤに、より一層適している。
【００３２】
サイプ１６５の深さ２２５もまた、サイプ半径２１５の設計に影響を及ぼす重要なパラメータである。表２は、１１ｍｍのサイプ深さ２２５に関するシミュレーション結果を示し、他のパラメータは全て、表１のシミュレーションで使用したものと同じである。
表２
種々のサイプ半径を有するトレッドブロック表面の変位
（ブロック深さ＝１３ｍｍ、ブロック幅＝２８ｍｍ、サイプ間隙＝０．２ｍｍ、サイプ深さ＝１１ｍｍ、弾性係数＝５．４７ＭＰａ）
0005559878.tif 000003
【００３３】
表１と比較すると、サイプ半径２１５の増大と共に、外側部分１７５の変形が更に増大し、その一方で、内側部分１７０の変形は減少した。しかしながら、予期せぬ形ではあるが、表２のトレッドブロックに関する、サイプ半径２１５の関数としての内側部分と外側部分との半径方向の変形の差は、表１のトレッドブロックとは異なっている。例えば、図５は、サイプ半径２１５の増大が、内側部分１７０と外側部分１７５との半径方向の変形の差にサイプ深さ２２５の増大が影響を及ぼす比率を、変化させることを示す。
【００３４】
前述の設計指針を使用すると、表２および図５は、１１ｍｍの深さを有するサイプに関して、サイプ半径２１５の設計は、以下の２つの範囲の一方に従うべきであることを示す。
範囲１：１．５ｍｍ＜サイプ半径２１５＜３．５ｍｍ
範囲２：７．５ｍｍ＜サイプ半径２１５＜９．５ｍｍ
【００３５】
表１および表２の実施例に関しては、０．２ｍｍのサイプ幅２２０をシミュレートした。表３は、０．４ｍｍのサイプ幅２２０をシミュレートした場合の結果を示す。
表３
種々のサイプ半径を有するトレッドブロック表面の変位
（ブロック深さ＝１３ｍｍ、ブロック幅＝２８ｍｍ、サイプ間隙＝０．４ｍｍ、サイプ深さ＝８ｍｍ、弾性係数＝５．４７ＭＰａ）
0005559878.tif 000004
【００３６】
図６は、表３のシミュレーション結果のプロットを提供し、サイプ幅２２０を変更した場合の差を明示している。図６は、０．４ｍｍのサイプ幅２２０に関して、半径方向の変形の差が少なくとも約０．１ｍｍではないため、サイプ半径２１５は、３ｍｍ〜５ｍｍにするべきではないことを示している。その他の点では、オフロード断裂劣化を回避するために、半径は、１．５ｍｍよりも大きくするべきであり、サイプとトレッドブロックの外側縁部２５０との距離は、３ｍｍよりも大きくするべきである。前述の設計指針を使用すると、表３および図６は、このトレッドブロック１５０に関して、サイプ半径２１５の設計は、以下の２つの範囲の一方の内に収めるべきであることを示す。
範囲１：１．５ｍｍ＜サイプ半径２１５＜３ｍｍ
範囲２：５ｍｍ＜サイプ半径２１５＜９．５ｍｍ
【００３７】
ブロック幅２３５およびブロック幅２４０もまた、サイプ１６５、ならびに内側部分１７０および外側部分１７５の設計に影響を及ぼすことも判定された。先出の表は、２８ｍｍのブロック幅に関するものであったが、表４は、ブロック幅２３５およびブロック幅２４０が２０ｍｍである場合の結果を示す。
表４
種々のサイプ半径を有するトレッドブロック表面の変位
（ブロック深さ＝１３ｍｍ、ブロック幅＝２０ｍｍ、サイプ間隙＝０．４ｍｍ、サイプ深さ＝８ｍｍ、弾性係数＝５．４７ＭＰａ）
0005559878.tif 000005
【００３８】
図７は、異なるトレッドブロック幅に関する結果を比較したプロットを示し、ここでトレッドブロック１５０は、形状が正方形であることにより、２０ｍｍおよび２８ｍｍの各シミュレート幅に関して、幅２３５および幅２４０は同一である。表４および図７の結果から示されるように、ブロック幅２３５およびブロック幅２４０は、トレッドブロック１５０の設計に影響を及ぼす。より具体的には、２０×２０×１３ｍｍの寸法を有するトレッドブロック１５０に関しては、サイプ半径１６５は、３ｍｍよりも大きくするべきである。前述のように、サイプ１６５とブロックの外側縁部２４５との距離は、３ｍｍよりも大きくするべきである。したがって、この種のトレッドブロックに関しては、スタッドのシナリオのみが存在するため、サイプ半径２１５に関する許容可能な半径は、以下の範囲であることが、本発明の方法によって明らかになる。
範囲１：３ｍｍ＜サイプ半径２１５＜７ｍｍ
【００３９】
本明細書に開示される教示を使用して、当業者は、所望の量の半径方向の変形（すなわち、少なくとも約０．１ｍｍ）を達成するために、本発明を使用して、他の変数を適用し、調整し得ることを理解するであろう。例えば、異なるブロック材料弾性係数を選択するために、ブロック１５０に使用される構成の材料を変更することができ、このことは同様に、例えばサイプ半径１６５の変更につながる。更には、所望の半径方向の変形の差を獲得するために、内側部分１７０および外側部分１７５に関して、異なる材料を使用することもまた可能である。いずれにせよ、それぞれの場合において、少なくとも０．１ｍｍの、内側部分１７０と外側部分１７５との半径方向の変形の差を達成するために、トレッドブロック１５０は、例えば有限要素分析を使用してシミュレートすることにより、必要とされるブロック１５０のサイプ半径および／または他のパラメータを判定することができる。
【００４０】
前述のように構成されたトレッド機構の有効性を更に試験し、実証するために、図８および図９に示すような２つのトレッドパターンを比較した。図８のトレッド５００は、図１Ｂに関連して前述したような直線状サイプを含む。図９のトレッド６００は、トレッドブロック１５０に関して前述したものと同様の管状サイプを有する、トレッド機構６０５、６１０、およびトレッド機構６１５を含む。トレッド機構６０５はクリーナーとして機能するが、その一方で、機構６１０および機構６１５はスタッドとして機能する。トレッド６００に若干多くの咬み込み縁部を与える管状サイプを除いて、トレッド５００およびトレッド６００は、ほぼ同量の咬み込み縁部を有することに留意されたい。これらのトレッド機構を有するタイヤの試験の、正規化した結果を表５に示す。
表５
実地試験の結果
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【００４１】
この試験は、トレッド６００が、トレッド５００と比較して改善されていることを実証するが、これは、トレッド６００が、トレッド５００と比較して、若干多くの咬み込み縁部を有するため、および前述のように、クリーナーおよびスタッドとして作用する、これらのサイプの効果のためである。更には、ハイウェイ磨耗およびオフロード断裂での性能もまた、増大したブロック剛性のために改善された。
【００４２】
本主題を、特定の例示的な実施形態およびその方法に関連して説明してきたが、当業者は、前述の内容を理解すれば、そのような実施形態に対する修正、変型、および等価物を容易に作り出し得ることが理解されよう。したがって、本開示の範囲は、限定としてではなく、むしろ例示としてのものであり、本主題の開示は、当業者には容易に理解されるように、本主題に対するそのような修正、変型、および／または追加を包含することを排除するものではない。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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