JP2012076739A - 補強されているタイヤトレッド - Google Patents

Abstract

【課題】時間の経過に伴うタイヤトレッドの摩擦と摩耗の好ましくない影響を軽減しながら、定格燃費などのタイヤ性能を最適化するトレッド構成を提供する。
【解決手段】タイヤのトレッド領域は、溝によって離間され、隣り合った第１のブロック要素および第２のブロック要素を有し、補強バーは溝内に配置されている。補強バーは、隣り合った第１および第２のブロック要素の間を、溝内の深い表面端部から半径方向により浅い反対側の表面端部まで所定の傾斜角度で延びている。傾斜面は、半径方向内側のより深い傾斜面端部の位置に半径方向外側向きの凹状の表面部分を含んでいる。
【選択図】図４

Description

本発明は、一般にタイヤ用トレッドに関し、より具体的にはタイヤのフットプリントにわたって摩擦エネルギーが改善されているトレッドに関する。

タイヤのトレッド領域は、タイヤの燃費の最適化やトレッドの摩耗の好ましくない影響への対応などの多くの目的を達成するように設計されている。

トレッドが最適に構成されていないと、トレッドによって達成される燃費とタイヤトレッドの摩耗性能については妥協することになるかもしれない。そのため、時間の経過に伴うタイヤトレッドの摩擦の好ましくない影響と摩耗とを軽減しながら、定格燃費などのタイヤ性能を最適化するトレッド構成を提供することが好ましい。

本発明の一態様によれば、タイヤは第１のブロック要素と、該第１のブロック要素に隣り合った第２のブロック要素とが溝によって離間されており、補強バーが溝内に配置されているトレッド領域を有している。補強バーは隣り合った第１と第２のブロック要素の間を延びており、第１ブロック要素から第２のブロック要素まで所定の傾斜角度で延びている半径方向外側の傾斜面を有している。

さらなる態様によれば、補強バーの傾斜面は、溝内のより深い半径方向の深さ位置で第１のブロック要素に当接している半径方向内側の端部から前記溝内の半径方向のより浅い深さ位置で第２のブロック要素に当接している半径方向外側の端部まで延びている。補強バーの傾斜面は、傾斜面の半径方向内側の端部の位置に、半径方向外側を向いている、凹状の表面部分を有している。他の態様において、所定の傾斜の角度は、凹状の表面部分から約４５度で傾斜面の半径方向外側の端部まで延びている。

（定義）
タイヤの「縦横比」は、タイヤの断面の幅（ＳＷ）に対するタイヤの断面高さ（ＳＨ）の比に、パーセント表現のために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しているトレッドを意味する。

「軸線方向の」および「軸線方向に」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、リムに対する摩耗および切断からコードプライを保護し、リムの上方に屈曲を分散させるようにタイヤビードの外側の周囲に配置された材料の狭い帯である。

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

「カウンターフォート」は、ブロック要素またはリブを強化し剛性を高めるものとして作用して、曲げ応力と剪断応力を減少させるようにブロック要素またはリブに対して盛り上げるように構成されている補強バットレスつまりピアーである。

「赤道中心面（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、速度が零でかつ通常の荷重および空気圧下における、平坦な面とのタイヤトレッドの接触部分、すなわち接触領域を意味する。

「溝」は、トレッドの周囲を周方向または横方向に、まっすぐに、曲線を描いて、またはジグザグに延びることがあるトレッド内の長く延びている隙間の領域を意味する。周方向および横方向に延びている溝は、共通の部分を有することもある。「溝の幅」は、対象としている溝、または（「溝の幅」を有している）溝の部分によって占められているトレッドの表面積を、溝または溝の部分の長さで割ったものに等しく、したがって溝の幅はその長さ全体についての平均の幅となる。溝は、タイヤ内で深さが変化することがある。溝の深さがトレッドの円周の周囲で変化することや、１つの溝の深さは一定であるが、タイヤの他の溝の深さとは異なることがある。そのような狭いまたは広い複数の溝の深さが、相互に接続されている幅広の周方向溝と比較して実質的に減少していると、溝は、含まれるトレッド領域でリブのような特徴を保持する「控え棒」を構成すると見なされる。

「インボード側」はタイヤが車輪に取り付けられ、車輪が車両に取り付けられたときに、車両に最も近いタイヤの側を意味する。

「横方向」は、軸線方向を意味する。

「横方向縁」は、通常の荷重とタイヤ膨張の下で計測された軸線方向で最も外側のトレッド接触区画つまりフットプリントに接する線を意味し、該線は、赤道中心面に平行である。

「正味接地面積」は、両横方向縁の間の全トレッドの総面積で割った、トレッドの全周にわたる両横方向縁の間の接地トレッド要素の全面積を意味する。

「非方向性トレッド」は、好ましい前進方向を有しておらず、トレッドバターンが好ましい進行方向に揃うように、車両上で特定の１つまたは２つ以上の車輪位置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、特定の車輪への配置が必要な好ましい進行方向を有している。

「アウトボード側」はタイヤが車輪に取り付けられ、車輪が車両に取り付けられたときに、車両に最も遠いタイヤの側を意味する。

「ぜん動性」は、筒状の経路に沿って、空気といった、含まれた物質を前進させる波状の収縮による動作を意味する。

「半径方向の（ラジアル）」および「半径方向に」は、タイヤの回転軸に向けて、または回転軸から離れるように、半径方向に延びている方向を意味する。

「リブ」は、少なくとも１つの周方向溝と第２のそのような溝または横方向縁のいずかとによって画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、タイヤのトレッド要素内に形成されている小さい溝を意味し、サイプは幅が一般に狭く、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、隣り合った複数の溝の形状を有することによって画定されたリブまたはブロック要素を意味する。

「トレッドアーク幅」は、トレッドの両横方向縁の間で計測されたトレッドの弧の長さを意味する。

複数のカウンターフォート補強バーを示しているタイヤの等角図である。 図１Ａから抜き出された部分拡大図である。 タイヤの前部立面図である。 図２Ａから抜き出された部分拡大図である。 図２Ａから抜き出されたブロック要素の拡大図である。 図２Ａ上の溝を通って抜き出された断面図である。 図２Ａ上の補強バーを通って抜き出された断面図である。 完全なトレッド高さでのブロック要素および補強バーの拡大図である。 完全なトレッド高さでのブロック要素および補強バーの拡大図である。 ３分の１（１／３）トレッド磨耗で示されたブロック要素および補強バーの拡大図である。 ３分の１（１／３）トレッド磨耗で示されたブロック要素および補強バーの拡大図である。 ２分の１（１／２）トレッド摩耗で示されたブロック要素および補強バーの拡大図である。 ２分の１（１／２）トレッド摩耗で示されたブロック要素および補強バーの拡大図である。 ３分の２（２／３）トレッド摩耗で示されたブロック要素および補強バーの拡大図である。 ３分の２（２／３）トレッド摩耗で示されたブロック要素および補強バーの拡大図である。 摩耗なしで示されたトレッドおよび補強バーの拡大平面図である。 ３分の１（１／３）摩耗で示されたトレッドおよび補強バーの拡大平面図である。 ２分の１（１／２）摩耗で示されたトレッドおよび補強バーの拡大平面図である。 ３分の２（２／３）磨耗で示されたトレッドおよび補強バーの拡大平面図である。

本発明を、実例として、添付図面を参照して説明する。

図１Ａ，１Ｂ，２Ａおよび２Ｂを参照すると、タイヤ１０は実例となる構成のトレッドパターンを有しているトレッド領域１２を含んでいる。トレッド領域１２は、トレッドブロック要素からなる一対の外側のショルダ列１４，１６、それぞれのショルダ列１４，１６の内側に隣り合って配置されたトレッドブロック要素１８，２０からなる中間列、およびタイヤ１０の赤道中心線とトレッド領域１２の上のトレッドブロック要素２２からなる中央列を有している。本発明は、図示のトレッドパターンに限定されておらず、理解されるように代替のトレッド構成用のより広い用途を有している。

トレッド領域１２の複数のブロック要素は、ブロック要素２４，２６といった、隣り合ったブロック要素の一対を含んでいる。ブロック要素は、必要に応じて様々な構成と幾何学的形状であってもよく、複数の一対のブロック要素が対向して互いに向き合っている、溝３２によって分離されたブロック要素の側壁２８，３０を有している。対象の溝３２は図示されているように傾斜した軸線方向に延びているが、本発明の用途から逸脱することなく他のブロックと溝の向きを採用してもよい。

カウンターフォート補強要素３４は、分離溝３２内に配置されており、かつ一対の対向しているブロック要素２４，２６の対向している側壁２８，３０の間を延びている。本明細書においては「バー」または「こぶ」と代わりに呼ばれる補強要素３４は、ブロック要素２４，２６の間を延びており、ブロック要素２４，２６を強化し、剛性を高めるものとして作用し、ブロック要素２４，２６の曲げ応力と剪断応力を減少させるように、ブロック要素２４，２６に対して形成された補強バットレスつまりピアーとして機能する。以下からわかるように、図示の構成のそのような補強要素３４は、トレッドの所望のトラクションとハンドリングの特性を悪化させることなくブロック要素２４，２６の剛性の増加と補強とを効果的に達成する。

補強こぶ、つまり補強バー３４は溝３２の底端に位置しており、低い端部つまり深い表面端部３８でブロック要素２４と交差する上面３６を有するように構成されている。上面３６は、高い端部つまり浅い端部４４によってブロック要素２６と交差するように深い表面端部３８から傾斜面中間部分４２を通って傾斜している。図３，４，５，６Ａおよび６Ｂに示しているように、上面３６は半径方向内側の深い端部３８に隣接した、半径方向外側を向いている、凹状の表面部分４０を含んでいる。したがって、上面３６の半径方向内側の端部３８は、溝３２の中でブロック要素２６の側壁２８との交差点において凹状の表面部分４０よりも高い。それに応じて、補強バー３４は、凹状部分がなく傾斜面３６の傾斜面中間部分４２が交差点３５まで仮想的に延びている場合に比べてブロック要素２６の比較的強い補強を実現するように、ブロック要素２６の側壁２８のより広い表面領域と交差している。そのため、凹状の表面部分４０が存在することによって、補強バー３４とブロック要素の側壁２８との間の広い表面での係合、および傾斜面中間部分４２にとって比較的急な傾斜角度が可能になる。傾斜面中間部分４２の傾斜角度θは図４に示しているように約４５度である。

側壁４６，４８の間を延びており溝３２内の中心にある補強バー３４の断面が概ね長方形であることが図５からわかる。補強バー３４は、その基部５０の位置でトレッドと一体に構成されており、溝３２とブロック要素２４，２６の幅の３分の１（１／３）に寸法が設定されている。図４からわかるように、補強バー３４の半径方向内側の低い端部３８は、ブロック要素２４，２６の上部から溝の底５２まで計測したときの溝３２の深さの３分の２（２／３）の位置に配置されている。補強バー３４の高い、つまり半径方向外側の端部４４は、トレッド要素２４，２６の上部の下方に、溝の深さの３分の１（１／３）の深さの距離ほど後退している。トレッドパターンにおいて望まれるように、溝の幅に対する補強バーの幅および溝の深さに対する補強バーの深さの他の寸法の割合を利用してもよい。

図６Ａ，６Ｂ，および１０Ａは、トレッドの摩耗前の初期の完全なトレッド構成の状態における、トレッドブロック要素２４，２６、間隔を空ける溝３２、および補強バー３４を示している。理解されるように、傾斜している補強バー３４つまり補強こぶは、間隔を空ける溝３２内で溝の深さの３分の１（１／３）ほど後退している。そのように配置され構成されると、補強バー３４つまり補強こぶは、必要なトラクション特性を実現するブロック要素２４，２６の複数の縁と緩衝せずにブロック要素２４，２６に対する曲げ応力と剪断応力とを減少させるように、ブロック要素２４，２６の剛性を高め補強する機能を果たす。タイヤ１０の燃費性能は、トレッドブロック要素の残存と摩耗の特性とによって影響されるため、結果的に犠牲にならない。

図７Ａ，７Ｂおよび１０Ｂは３分の１（１／３）が摩耗している状態のトレッドブロック要素２４，２６を示している。図示のように、トレッド摩耗のこの段階において、ブロック要素２４，２６の外形の道路係合面は、縁５６が傾斜している補強バー３４つまり補強こぶの半径方向外側の「高い」端部４４の位置まで半径方向に摩耗している。３分の１（１／３）の摩耗の程度においては、補強バー３４は、ブロック要素２４，２６に対する補強バットレスとして機能し続け、ブロック要素２４，２６の間にわたるリブ構造を構成しない。補強バー３４がトレッド摩耗によってブロック要素２４，２６の係合面と同一平面の上側の表面を有しているリブになるのを回避することが有益である。トレッドの摩耗を通して縁５６の存在と機能とを維持することは、ブロック要素の末端と先端の摩耗を改善し、タイヤによって達成する全燃費を改善する。さらに、タイヤのフットプリントにわたる摩擦エネルギー分布が改善される。

図８Ａ，８Ｂおよび１０Ｃは半径方向に２分の１（１／２）が摩耗している状態のトレッドブロック要素２４，２６を示している。トレッド摩耗のこの段階では、縁５６が溝３２上を外向きに延びて突張り表面部分５８を形成するまで、ブロック要素２４，２６の外形の道路係合面が摩耗していることわかるであろう。しかし、縁５６は、２分の１（１／２）の摩耗では、突張り表面部分５８の前方端部の位置に依然として存在し、それによって、トラクションおよびエネルギー分配の利点が維持される。補強バー３４は、ブロック要素２４，２６に対する補強バットレスとして機能し続け、ブロック要素２４，２６の道路係合面と同一平面のリブ構成となる好ましくない状態にはなっていない。トレッドの摩耗が２分の１（１／２）程度にさえなるまでずっと縁５６の存在と機能とを維持することは、ブロック要素の末端と先端の摩耗を改善し、タイヤによって達成する全燃費を改善する。さらに、補強バー３４によって達成されたタイヤのフットプリントにわたる改善された摩擦エネルギー分配が維持される。

図９Ａ，９Ｂおよび１０Ｄは３分の２（２／３）が摩耗している状態のトレッドブロック要素２４，２６を示している。図示のように、トレッド摩耗のこの段階において、ブロック要素２４，２６の外形の道路係合面は、縁５６がなくなる点まで半径方向に摩耗している。しかし、ブロック要素２４，２６の幅に対する補強バー３４の幅の寸法（１／３）は、所望のトレッドトラクション性能が継続するように、対向しているブロック要素２４，２６に沿った縁と、補強バー３４の横方向の縁６０とを維持している。

前述のように、第１のブロック要素と第２のブロック要素とに隣接しているトレッド領域１２は、前述の補強バー系統を利用してもよい複数のトレッドブロック要素の代表にすぎないことがわかるであろう。本発明から逸脱することなく、他の構成やトレッドパターンとブロックの寸法形状に代替してもよい。さらに、隣り合った複数のブロック要素を図示のように円周方向に向けてもよいし、異なるように向けてもよい。結合用の補強バー３４は、複数のブロック要素の向きに適するように方向を変更することになる。したがって、補強バー３４は、タイヤの赤道中心面に対して軸線方向に、円周方向に、または図１０Ｄに示しているように中心線（Ｃ／Ｌ）に対して角度をつけた配置に向けてもよい。さらに、概ね４５度と示している補強バーの傾斜角度は、当業者にとって明白であるように、所望のトレッド性能に適するように変更してもよい。大きいまたは小さい傾斜角度を複数のブロック要素の所望の摩耗特性を実現するように採用してもよい。

さらに、溝３２内の補強バー３４の傾斜面３６の両端部の深さを、所与のタイヤのトレッド摩耗とエネルギー分散の要件に適するように変更してもよい。傾斜面３６の半径方向内側の端部３８の半径方向の溝の深さの３分の２（２／３）の位置と浅い端部４４または表面３６の半径方向の溝の深さの３分の１（１／３）の位置とを変更してもよい。

前述の補強バー３４の傾斜面３６は、半径方向外側を向いている、凹状の表面部分４０を半径方向内側の傾斜面の端部３８の位置に含んでいる。したがって傾斜面３６の端部３８は、補強バー３４とブロック要素２４との間の表面対表面の突き当たっている領域を大きくするようにブロック要素２４に対して上向きである。したがって、そのようなブロック要素２４に対して設けられているバットレス３４による補強が強化される。傾斜面３６の経路を凹状の表面部分４０を通して凹状の表面部分４０の半径方向最も内側の湾曲部分６２まで設定することによって（図４を参照）、傾斜面３６の傾斜面中間部分４２の、凹状部分４０からの開始部分の半径方向の深さが深くなる。傾斜面中間部分４２の開始部分の半径方向の深さを凹状部分４０の湾曲６２の高さまで深くすると、傾斜面３６の傾斜角度が対向しているブロック要素２６まで増加するかもしれない。

本発明の変形例が本明細書に示している説明の観点から可能である。対象としている発明を説明する目的で、特定の代表的な実施形態と詳細とを示しているが、当業者には対象としている発明の範囲から逸脱することなく、実施形態において様々な変更と修正が可能であることが明らかになるであろう。そのため、当然のことながら、添付の特許請求の範囲で定めている本発明の意図した完全な範囲において、説明している特定の実施形態の変更が可能である。

１０ タイヤ
１２ トレッド領域
１４、１６ ショルダ列
１８、２０ トレッドブロック要素列
２２ トレッドブロック要素
２４、２６ トレッドブロック要素
２８、３０ 側壁
３２ 溝
３４ 補強バー
３６ 傾斜面
３８ 深い端部
４０ 凹状の表面部分
４２ 傾斜面中間部分
４４ 浅い端部
４６、４８ 側壁
５０ 基部
５２ 溝の底
５６ 縁
５８ つなぐ部分
６０ 横方向の縁
６２ 湾曲部分

Claims (19)

1. 複数の離間ブロック要素を有することによって特徴付けられたトレッド領域を有する種類のタイヤであって、
   溝によって離間された少なくとも第１および第２の隣り合ったブロック要素の対を有するトレッド領域と、
   前記溝内に位置し、隣り合った前記第１および第２のブロック要素の間を延びているとともに、前記第１のブロック要素から前記第２のブロック要素まで所定の傾斜角度で延びている半径方向外側の傾斜面を有している少なくとも１つの補強バーと、を有している、タイヤ。
2. 前記補強バーは、隣り合った前記第１および第２のブロック要素の間をほぼ円周方向に延びていることを特徴とする、請求項１に記載のタイヤ。
3. 前記補強バーの前記傾斜面は、前記溝内の比較的深い深さ位置の半径方向内側の端部から、前記溝内の比較的浅い深さ位置の半径方向外側の端部まで延びていることを特徴とする、請求項１に記載のタイヤ。
4. 前記補強バーの前記傾斜面は、前記溝のほぼ３分の２の深さ位置の前記半径方向内側の端部から、前記溝のほぼ３分の１の深さ位置の前記半径方向外側の端部まで延びていることを特徴とする、請求項３に記載のタイヤ。
5. 前記補強バーの前記傾斜面は、前記傾斜面の、半径方向内側の端部の位置に、半径方向外側を向いている、凹状の表面部分を有することを特徴とする、請求項１に記載のタイヤ。
6. 前記補強バーの前記傾斜面は、前記溝内の比較的深い深さ位置の半径方向内側の端部から、前記溝内の比較的浅い深さ位置の半径方向外側の端部まで延びていることを特徴とする、請求項５に記載のタイヤ。
7. 前記補強バーは、隣り合った前記第１および第２のブロック要素の間をほぼ円周方向に延びていることを特徴とする、請求項５に記載のタイヤ。
8. 前記補強バーの前記傾斜面は、前記溝内で後退して前記第１のブロック要素に当接している半径方向外側の端部と、前記溝内で前記第２のブロック要素に当接している半径方向内側の傾斜面の端部の位置の、半径方向外側を向いている、凹状の表面部分とを有することを特徴とする、請求項１に記載のタイヤ。
9. 前記補強バーは、隣り合った前記第１および第２のブロック要素の公称幅未満の公称幅を有することを特徴とする、請求項８に記載のタイヤ。
10. 前記傾斜面の前記凹状の表面部分は、ほぼ３分の２の半径方向の溝深さ位置で前記溝内に配置されていることを特徴とする、請求項９に記載のタイヤ。
11. 前記所定の傾斜角度はほぼ４５度であることを特徴とする、請求項１０に記載のタイヤ。
12. 前記所定の傾斜角度はほぼ４５度であり、前記補強バーの前記傾斜面は、前記溝内の比較的深い深さ位置の半径方向内側の端部から、前記溝内の比較的浅い深さ位置の半径方向外側の端部まで延びていることを特徴とする、請求項１に記載のタイヤ。
13. 複数の離間ブロック要素を有することによって特徴づけられたトレッド領域を有する種類のタイヤであって、
    溝によって離間され、隣り合った第１および第２のブロック要素を有する前記トレッド領域と、
    前記溝内に位置し、隣り合った前記第１および第２のブロック要素の間を延びているとともに、前記第１のブロック要素に当接している前記溝内の半径方向内側の傾斜面端部から前記第２のブロック要素に当接している半径方向外側の傾斜面端部まで、所定の傾斜角度で延びている半径方向外側の傾斜面を有している少なくとも１つの補強バーと、を有しているタイヤ。
14. 前記補強バーの前記傾斜面は、前記溝内の比較的深い深さ位置の半径方向内側の端部から、前記溝内の比較的浅い深さ位置の半径方向外側の端部まで延びていることを特徴とする、請求項１３に記載のタイヤ。
15. 前記補強バーの前記傾斜面は、前記溝のほぼ３分の２の半径方向の深さ水準の位置の半径方向内側の端部から、前記溝のほぼ３分の１の深さ水準の位置の半径方向外側の端部まで延びていることを特徴とする、請求項１４に記載のタイヤ。
16. 前記補強バーの前記傾斜面は、該傾斜面の半径方向内側の端部の位置に、半径方向外側を向いている、凹状の表面部分を有することを特徴とする、請求項１４に記載のタイヤ。
17. 前記所定の傾斜角度は約４５度であることを特徴とする、請求項１４に記載のタイヤ。
18. 前記補強バーは、隣り合った前記第１および第２のブロック要素の公称幅未満の公称幅を有することを特徴とする、請求項１７に記載のタイヤ。
19. 前記補強バーの前記傾斜面は、該傾斜面の半径方向内側の端部の位置に、半径方向外側を向いている、凹状の表面部分を有することを特徴とする、請求項１８に記載のタイヤ。

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