(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤのトレッドパターンの加硫性能を予測するトレッドパターンの加硫性能予測方法であって、
前記トレッドパターンを、加硫性能を評価するための基準となる複数個の評価ブロックに区分して定義する定義ステップと、
各評価ブロックの体積Ｖｂを計算するステップと、
各評価ブロックの金型と接触する金型接触面積Ｓを計算するステップと、
各々の評価ブロックについて、その体積Ｖｂと金型接触面積Ｓとの比（Ｖｂ／Ｓ）である加硫判定値を計算するステップと、
各々の評価ブロックの加硫判定値を比較するステップとを含むことを特徴とするトレッドパターンの加硫性能予測方法。
【請求項２】
前記トレッドパターンは、タイヤ周方向にのびる縦溝と、この縦溝と交わる向きにのびる横溝とにより区画されたブロックを含むとともに、
前記定義ステップは、このブロックを評価ブロックとして定義することを特徴とする請求項１記載のトレッドパターンの加硫性能予測方法。
【請求項３】
前記トレッドパターンは、タイヤ周方向に連続してのびるリブを含むとともに、
前記定義ステップは、このリブをパターンピッチでタイヤ周方向に仮想区分して評価ブロックを定義することを特徴とする請求項１又は２記載のトレッドパターンの加硫性能予測方法。
【請求項４】
前記金型接触面積は、評価ブロックの接地面積と、側壁部の面積と、評価ブロック内をのびる溝状体の面積との和により計算されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のトレッドパターンの加硫性能予測方法。
【請求項５】
請求項１ないし４記載のトレッドパターンの加硫性能予測方法を用いたトレッドパターンの設計方法であって、
前記加硫判定値の大きい評価ブロックに、金型接触面積を増す溝状体を設けるステップを含むことを特徴とするトレッドパターンの設計方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トレッドパターンの加硫性能予測方法及びこれを用いたトレッドパターンの設計方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
タイヤのトレッド面には、縦溝、横溝などを凹設することにより陸部の模様、即ちトレッドパターンが形成される。トレッドパターンは、通常、排水性能、ドライグリップ性能、耐摩耗性能などを考慮して種々の形状のブロック、リブなどを含む。
【０００３】
一方、このようなトレッドパターンは、金型で加硫成形されることにより形成される。加硫成形は、金型の成形面をトレッド面に強い圧力で押し付けるとともに熱エネルギーをゴムに与えることにより、前記トレッドパターンを形成する。また、トレッドパターンに含まれるブロック等の大きさ、形状、配設ピッチなどは種々異なるため、各部の最適な加硫時間はそれぞれブロック等の大きさ等に応じて種々異なることとなる。
【０００４】
従来、最適な加硫時間を検討する際には、トレッドパターンに含まれるブロックの大きさ、サイピングの有無といった特徴から、定性的に加硫性能を検討し、実際に金型が完成した後に加硫時間等を実測するとともに、その結果に基づいて各部のゴム厚さなどを再度調節して加硫時間の最適化、短縮化といった加硫性能の検討が行われていた。また近年では有限要素法等の数値解析法を利用して、最適な加硫時間をコンピュータシミュレーションから導き出そうとする試みも行われているが、数値解析モデルの作成やその計算に多くの工数を要し、未だ実用的ではない。
【０００５】
本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、簡単な計算にてトレッドパターンの加硫性能を予測しうるトレッドパターンの加硫性能予測方法及びこれを用いたトレッドパターンの設計方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のうち請求項１記載の発明は、タイヤのトレッドパターンの加硫性能を予測するトレッドパターンの加硫性能予測方法であって、前記トレッドパターンを、加硫性能を評価するための基準となる複数個の評価ブロックに区分して定義する定義ステップと、各評価ブロックの体積Ｖｂを計算するステップと、各評価ブロックの金型と接触する金型接触面積Ｓを計算するステップと、各々の評価ブロックについて、その体積Ｖｂと金型接触面積Ｓとの比（Ｖｂ／Ｓ）である加硫判定値を計算するステップと、各々の評価ブロックの加硫判定値を比較するステップとを含むことを特徴としている。
【０００７】
また請求項２記載の発明は、前記トレッドパターンは、タイヤ周方向にのびる縦溝と、この縦溝と交わる向きにのびる横溝とにより区画されたブロックを含むとともに、前記定義ステップは、このブロックを評価ブロックとして定義することを特徴とする請求項１記載のトレッドパターンの加硫性能予測方法である。
【０００８】
また請求項３記載の発明は、前記トレッドパターンは、タイヤ周方向に連続してのびるリブを含むとともに、前記定義ステップは、このリブをパターンピッチでタイヤ周方向に仮想区分して評価ブロックを定義することを特徴とする請求項１又は２記載のトレッドパターンの加硫性能予測方法である。
【０００９】
また請求項４記載の発明は、前記金型接触面積は、評価ブロックの接地面積と、側壁部の面積と、評価ブロック内をのびる溝状体の面積との和により計算されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のトレッドパターンの加硫性能予測方法である。
【００１０】
また請求項５記載の発明は、請求項１ないし４記載のトレッドパターンの加硫性能予測方法を用いたトレッドパターンの設計方法であって、前記加硫判定値の大きい評価ブロックに、金型接触面積を増す溝状体を設けるステップを含むことを特徴とするトレッドパターンの設計方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
本発明のトレッドパターンの加硫性能予測方法は、例えばコンピュータを使用して予め図面等に表されたトレッドパターン（設計パターン）から「加硫判定値」を計算することができる。この加硫判定値は、トレッドパターンの形状に基づいて定義される各評価ブロックにおいて、加硫時間に強い相関関係を有するパラメータである。従って、この加硫判定値を計算することにより、実際にタイヤを試作したり或いは加硫試験を行わなくとも、該トレッドパターンの加硫に関する性能、例えば各部における加硫時間のバラツキなどを予測することができる。これは、技術者に加硫最適時間やその短縮化などを充分に検討させる有効な情報となり、例えば各部において加硫判定値が均一化するよう、加硫時間の最適化が実現できるトレッドパターンの設計等に役立つ。
【００１２】
図１には本発明のトレッドパターンの加硫性能予測方法の一例を示すフローチャートを示し、本実施形態では、図示していないがこれらの各処理の大部分はコンピュータを使用して行われる。先ず本実施形態では、加硫性能の予測対象となるトレッドパターンを特定する（ステップＳ１）。このステップは、自動化しても良いし、また技術者が別途ＣＡＤ等を用いて設計したデータを取り込むことで行われても良い。
【００１３】
図２は、特定されたトレッドパターンＴＰの一例を示す展開図である。本例のトレッドパターンＴＰは、タイヤ周方向にのびる縦溝２と、この縦溝２と交わる向きにのびる横溝３とが形成されることにより、中央のリブ４と、内、外のブロック５，６とを含んで構成される。
【００１４】
前記縦溝２は、本例ではタイヤ赤道Ｃの両側でタイヤ周方向にのびる一対の内の縦溝２ａ、２ａと、その外側に設けられた一対の外の縦溝２ｂ、２ｂとを含む。また前記横溝３は、本例では内の縦溝２ａと外の縦溝２ｂとの間をのびる内の横溝３ａと、前記外の縦溝２ｂとトレッド接地端Ｅとの間をのびる外の横溝３ｂとを含んでいる。これにより、トレッドパターンＴＰは、タイヤ赤道Ｃに沿ってタイヤ周方向に連続してのびる前記中央のリブ４と、その外側に設けられた内のブロック５と、外のブロック６とを含む。
【００１５】
前記中央のリブ４には、例えば小長さの切り込み７が所定のパターンピッチ（繰り返し模様の配設ピッチ）で隔設されている。また前記内、外のブロック５、６には、厚さが小のサイピング８が設けられている。また各縦溝２ａ、２ｂ、横溝３ａ、３ｂ、切り込み７及びサイピング８は、その形状、すなわち溝巾や溝深さなど各部の寸法が定義されている。
【００１６】
次に本実施形態では、特定された前記トレッドパターンＴＰを、評価ブロックに区分する（ステップＳ２）。評価ブロックとは、加硫性能を評価するための最小単位を構成する陸部の一塊りを意味し、本実施形態では次のように定義する。先ず、縦溝２と横溝３とにより区画された内、外のブロック５、６については、この各ブロック５、６をそれぞれ一つの評価ブロックＢ１、Ｂ２として定義する。なお縦溝２と横溝３との溝深さが異なる場合には、大きい方の溝深さに揃えて評価ブロックを同高さとして定義する。
【００１７】
一方、タイヤ周方向に連続してのびる前記中央のリブ４については、図３に拡大して示すように、該リブ４を切り込み７のパターンピッチＰａ、Ｐｂ…でタイヤ周方向に仮想区分して評価ブロックＢ３を定義する。なおパターンピッチＰａ、Ｐｂ…は、一定の場合もあるし、また５種類程度の長さで構成される場合もある。なお図９に示すように、ラグ溝ｒを主体とするトレッドパターンＴＰの場合には、ラグ溝のパターンピッチＰａ…でトレッド面を仮想区分することで評価ブロックＢを定義できる。
【００１８】
次に本実施形態では、各評価ブロックＢ１、Ｂ２及びＢ３の体積Ｖｂ１、Ｖｂ２及びＶｂ３をそれぞれ計算する（ステップＳ３）。図４に示すように、例えば評価ブロックＢ１の体積Ｖｂ１は、次式により計算している。
Ｖｂ１＝（Ｗ１×Ｌ１×ｈ１）−２×（Ｗｓ×Ｌｓ×ｈｓ）
ここで、Ｗ１はブロック巾、Ｌ１はブロック長さ、ｈ１はブロック高さ、Ｗｓはサイピングの厚さ、Ｌｓはサイピングの長さ、ｈｓはサイピングの深さである。なおこの例では２つのサイピング８、８がともに同一形状をなすものを示している。
【００１９】
また評価ブロックＢ１は、実際にはその接地面が円弧状となるため、上記式は厳密に言えば評価ブロックＢ１の体積を正しく表してはいない。しかし、その差は小さく結果への影響は少ないため、本実施形態では評価ブロックを、縦溝２と横溝３等によって押し出された略直方体形状と考えて体積を計算している。また評価ブロックＢ２についても、同様の手順によりその体積Ｖｂ２が計算できる。さらに中央のリブ４を仮想区分して定義した評価ブロックＢ３についても、図３に示すように、Ｗ３×Ｌ３×ｈ３で求まる直方体ブロック体積から２つの切り込み７が占める体積Ｖｋを差し引いてその体積Ｖｂ３を計算できる。なお評価ブロックＢ１ないしＢ３の体積の計算方法は、この例に限定されるものではなく、例えばより正確な計算式を導入しても良く、種々変更しうるのは言うまでもない。
【００２０】
次に本実施形態では、各評価ブロックＢ１、Ｂ２及びＢ３において、金型と接触する金型接触面積Ｓ１、Ｓ２及びＳ３をそれぞれ計算する（ステップＳ４）。評価ブロックＢ１において、この金型接触面積Ｓ１は、評価ブロックＢ１の接地面積Ｓ１ａと、側壁部の面積Ｓ１ｂと、評価ブロック内をのびる溝状体の面積Ｓ１ｃとの和により計算される。
【００２１】
例えば図４において、評価ブロックＢ１の接地面積Ｓ１ａは、該評価ブロックＢ１の接地面１１の面積として計算できる。また側壁部の面積Ｓ１ｂは、評価ブロックＢ１の縦溝２に沿った２つの縦壁面９の面積と横溝３に面する２つの横壁面１０の面積とを足し合わせて計算できる。さらに評価ブロックＢ１内をのびる溝状体の面積Ｓ１ｃは、２つのサイピング８、８の面積の和により計算できる。なおサイピング又は溝の面積とは、二つの溝壁面と溝底面とが含まれ得る。一方、図３に示した中央のリブ４を仮想区分して定義した評価ブロックＢ３については、側壁部の面積Ｓ１ｂが縦溝２に面する２つの縦壁面９の面積によって計算され、現実に金型と接触しない２つの仮想区分面ＶＰは含まない。
【００２２】
次に本実施形態では、各々の評価ブロックＢ１、Ｂ２及びＢ３について、その体積Ｖｂ１、Ｖｂ２及びＶｂ３と、金型接触面積Ｓ１、Ｓ２及びＳ３との比（Ｖｂ１／Ｓ１）、（Ｖｂ２／Ｓ２）及び（Ｖｂ３／Ｓ３）で表される加硫判定値Ｋ１、Ｋ２及びＫ３を計算する（ステップＳ５）。即ち、加硫判定値Ｋは、その体積Ｖｂの金型接触面積Ｓに対する比（Ｖｂ／Ｓ）として求める。発明者らは、種々の実験の結果、このような評価ブロックの体積と金型接触面積との比で表される加硫判定値Ｋ…は、現実の加硫時間と強い相関関係があることを突き止めた。
【００２３】
図５には、横軸に種々の評価ブロックの加硫判定値Ｋ、縦軸に加硫時間をとったグラフを示している。なお加硫時間は、次のように求めている。先ず図６（Ａ）に略示するように、評価ブロックの接地表面の重心かつ最も内側（評価ブロックの底面）の位置Ｇに熱電対を埋め込み、この部分の加硫中の温度の時刻歴を図６（Ｂ）のように計測する。次に、この図６（Ｂ）のグラフから加硫量ＥＣＵ（Equivalent Cure Time）値を換算式により求めて図６（Ｃ）のように、ＥＣＵ−加硫時間曲線を求める。そして、１０ＥＣＵとなったときの時間を加硫時間（加硫の速さの指標）Ｔｃとして用いた。また図７（Ａ）〜（Ｃ）には、上記テストに用いた評価ブロックのサンプル形状とその加硫判定値とについて、代表的な例を３種類示している。そして、図５から、加硫時間Ｔと加硫判定値Ｋとの間の相関係数を計算すると、Ｒ＝０．９３４となり、両パラメータの間には非常に強い相関関係があることが判明した。つまり、加硫判定値Ｋが大きい評価ブロックは加硫時間が長く、加硫判定値が小さな評価ブロックは、加硫時間が短いことをほぼ精度良く予測することができる。
【００２４】
次に、本実施形態では、必要な全ての評価ブロックについて加硫判定値を計算し終えると（ステップＳ６でＹ）、各々の評価ブロックの加硫判定値の比較を行なう（ステップＳ７）。
【００２５】
例えば評価ブロックＢ３の加硫判定値Ｋ３と、他の評価ブロックＢ１、Ｂ２の加硫判定値Ｋ１又はＫ２との差が大きい場合、評価ブロックＢ３が律速となり、加硫時間はこの評価ブロックＢ３に合わせたものとなる。つまり、評価ブロックＢ１ないしＢ２にとっては、無駄な加硫時間を持つことになり、タイヤの生産性を損ねる。そこで加硫時間の律速となる評価ブロックＢ３については、金型接触面積を増す溝状体を設けることによりデザインの変更を行う（ステップＳ８）。
【００２６】
前記溝状体としては、例えば評価ブロックを横切る細溝、ブロック内で途切れる切り込み、サイピング、スロット等が挙げられる。とりわけ、図８（Ａ）に示すように、サイピング８の数を増すことや、同図（Ｂ）の如くその中央部で厚さを大としてより効果的に金型接触表面積を増大させることもできる。また計算上では表れないが、このような構成は熱エネルギーをより効率良く評価ブロック内部へと伝える。さらにまた、例えば図８（Ｃ）のように、評価ブロックＢがジグザグ状となるように細溝を設け金型接触面積を増すこともでも良い。また評価ブロックの定義を変えることなく物理的な体積を減じることでも良い。これにより、評価ブロックＢ３の加硫判定値と、他の評価ブロックＢ１ないしＢ２とのバラツキを小さくすることができる。
【００２７】
そして、このように設計が見直されたトレッドパターンＴＰについて再度加硫判定値Ｋを計算し（ステップＳ９）、各評価ブロックの加硫判定値のバラツキが許容範囲内であればこのようなトレッドパターンのデザインを採用することができる（ステップＳ１０）。また、許容範囲外であれば、ステップＳ８、ステップＳ９を繰り返す。
【００２８】
このようにして、本実施形態によれば、きわめて簡単な計算方法によってトレッドパターンＴＰに配された各評価ブロックの加硫判定値を知ることができる。従って、この加硫判定値を比較等することにより、該トレッドパターンＴＰの大凡の加硫性能を知ることができる。よって加硫時間の短縮化が可能なトレッドパターンを有するタイヤの設計に役立つ。
【００２９】
【発明の効果】
上述したように、本発明のトレッドパターンの加硫性能予測方法では、トレッドパターンを、加硫性能を評価するための基準となる複数個の評価ブロックに区分して定義する定義ステップと、各評価ブロックの体積Ｖｂを計算するステップと、各評価ブロックの金型と接触する金型接触面積Ｓを計算するステップと、各々の評価ブロックについて、その体積Ｖｂと金型接触面積Ｓとの比（Ｖｂ／Ｓ）である加硫判定値を計算するステップと、各々の評価ブロックの加硫判定値を比較するステップとを含む。そしてこの加硫判定値は、加硫時間と強い相関を有するため、この値を比較するという簡単な手法でトレッドパターンの加硫性能を予測することができる。
【００３０】
また評価ブロックは、請求項２記載の発明のように、縦溝とこの縦溝と交わる向きにのびる横溝とにより区画されたブロックを評価ブロックとして定義すること、さらには請求項３記載の発明のように、タイヤ周方向に連続してのびるリブをそのパターンピッチでタイヤ周方向に仮想区分して定義することでほぼ正確な加硫性能を予測することができる。
【００３１】
また金型接触面積は、請求項４記載の発明のように、評価ブロックの接地面積と、側壁部の面積と、評価ブロック内をのびる溝状体の面積との和により容易に計算することができ、例えばＣＡＤデータなどを有効に利用してコンピュータ上で容易に計算できる。
【００３２】
また請求項１ないし４記載のトレッドパターンの加硫性能予測方法を用いたトレッドパターンの設計方法の一工程に組み入れること、即ち、加硫判定値の大きい評価ブロックに、金型接触面積を増す溝状体を設けるステップを含ませることによって、加硫時間の短縮化を図りうるトレッドパターンの設計、ひいてはタイヤの設計、生産が能率化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すフローチャートである。
【図２】トレッドパターンの一例を示す展開図である。
【図３】リブから評価ブロックを定義する一例を示すリブの部分斜視図である。
【図４】評価ブロックの体積、金型接触面積などを説明する評価ブロックの部分斜視図である。
【図５】加硫時間と加硫判定値との相関関係を示すグラフである。
【図６】（Ａ）は熱電対の埋設位置を示す図、（Ｂ）は加硫時間と熱電対の検知温度との関係を示すグラフ、（Ｃ）は加硫時間とＥＣＵとの関係を示すグラフである。
【図７】（Ａ）〜（Ｃ）は、テストに用いた評価ブロックのサンプルの一例を示す平面図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｃ）は、評価ブロックに溝状体を設ける一例を示す斜視図である。
【図９】ラグパターンから評価ブロックを定義する一例を示すトレッド面の展開図である。
【符号の説明】
２  縦溝
３  横溝
４  中央のリブ
５  内のブロック
６  外のブロック
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３  評価ブロック
Ｖｂ１、Ｖｂ２、Ｖｂ３  評価ブロックの体積
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３  評価ブロックの金型接触面積
ＴＰ  トレッドパターン
【図１】
0004142331.tif 000002
【図２】
0004142331.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004142331.tif 000008
【図８】
0004142331.tif 000009
【図９】
0004142331.tif 000010