JP2014503418A - 改善された熱摩耗特性を有するトレッドブロック - Google Patents

Abstract

熱摩耗性能を改善する特性を有するタイヤトレッドが提供される。トレッドブロックは、開口部を備える。開口部は、トレッドブロック中の応力および／または歪みを減らし、熱摩耗を低減するように配置され、寸法設定される。開口部の深さおよび形に関する特定のバリエーションが提供される。このようなトレッドの特性は、所与の負荷に対し、より高い速度で操作できるタイヤを提供できる。
【選択図】図１

Description

発明の分野
本発明は、熱摩耗性能改善特性を有するタイヤトレッドに関する。

発明の背景
大きな溝を備えた大きなブロックスカルプチャーのような大きな特徴を持つタイヤトレッドは、例えば、軍用車両、等のオフロード移動用大型車両でよく使われる。大きなブロックは、購入者および使用者にとっては、軟質地盤またはぬかるみでの頑強さ、耐久性、および／または摩擦の改善に繋がっている。例として挙げると、サイズ９０ｍｍｘ８０ｍｍ以上のサイズのトレッドブロックが、特定の軍事用途に使われている。

購入者および使用者は、例えば、車両設計の変更により、このようなタイヤに負荷される重量を増やすことから、このようなタイヤが受ける応力および歪みも増加する。このような応力と歪みは、タイヤの材料中に熱を生成し、これはタイヤ、特にトレッドの寿命に有害である可能性がある。さらに具体的には、材料が熱くなるにつれ、また、例えば、応力と歪みの大きさおよびタイヤの操作によりこのような状態が維持される時間に応じて、その材料が劣化を始めるということから、熱摩耗を受けることになる。

熱摩耗の問題は、速度が増すにつれ、増加する。速度が増加すると、タイヤの接触面を通る回転サイクル数が増える。次に、この増加したサイクル数が、応力と歪みの繰り返しに繋がり、温度および熱摩耗を増やす。

このような熱摩耗を減らすための１つの手法は、タイヤの負荷に基づいてタイヤ使用の速度制限を設けることである。例えば、タイヤは、５６００キログラムのタイヤに加わる加重に対し、９０ｋｐｈの制限を与えてもよい。タイヤの負荷、タイヤの設計、および熱摩耗に影響する他の因子に基づいて異なる制限が適用できる。しかし、一部の適用では、速度制限は、実用的ではない可能性がある。車両への適用で、さらに高速での操作の必要な場合もありうる。さらに、運転者は、要求に応じて、速度を制限するのに気乗りしないかもしれない。

試みられた他の解には、トレッドブロックのサイズの低減、ヒステリシスのより少ない材料の使用、より肉薄の構造の使用、等が含まれる。これらの手法は、しかし、一部の適用には利用できない可能性がある。例えば、トレッドの深さの低減は、一部の購入者には受け入れがたい可能性がある。理由は、例えば、オフロード摩擦に与えるより浅いトレッド深さの影響がわかっているためである。低いヒステリシス材料は、高価になる可能性があるか、または他の所望の特性とトレードオフになる可能性がある。

従って、熱摩耗の改善を備えた特徴を有するタイヤは、有用であろう。さらに具体的には、熱摩耗を減らすために、トレッド内で歪みおよび／または応力の低減をもたらすトレッド特性を有するタイヤは、非常に有益であろう。既存のタイヤ設計およびトレッド構成で容易に実行可能なこのようなトレッド特性もまた、有用であろう。

本発明の態様と利点は、一部は、以下の説明において記述され、またはその説明から自明であり、または本発明の実施により知ることができる。

一代表的実施形態では、本発明は、タイヤの操作中の地面接触用トレッド部を含むタイヤを提供する。少なくとも１つのトレッドブロックが、トレッド部中に置かれる。トレッドブロックは、地面接触表面を規定し、重心を持ち、さらに半径方向に沿って高さＨを持つ。開口部は、トレッドブロックにより規定され、トレッドブロックの地面接触表面に沿って開口する。開口部は、トレッドブロックの重心と半径方向で整列している。半径方向に沿ったトレッドブロック内の開口部の非ゼロ深さＤは、トレッドブロックの高さＨの０．２５未満である。

開口部には、種々の形状が使用可能である。例えば、開口部は、円形形状であってもよく、トレッドブロックの形に類似の形を含んでもよく、また他の形も同様に含むことができる。さらなる例では、開口部は、円形で、トレッドブロックの重心に交わる中心線を規定できる。あるいは、開口部は、円形であってもよく、トレッドブロックの重心に対し、外れている中心線を規定する。

開口部は、投影表面積Ｓ₁を有する。トレッドブロックは、非開口地面接触表面積Ｓ₂を有する。Ｓ₂に対するＳ₁の比率は、約５パーセント〜約２５パーセントの範囲であってよい。特定の実施形態では、Ｓ₁は、約２５２ｍｍ²〜約１３００ｍｍ²の範囲にある。

タイヤは、開口部内に配置された突起を有するトレッドブロックをさらに含むことができる。突起は、突起の周りの開口部内に位置する溝を規定する。突起は、頂面を規定し、これは時計回り方向に沿って４ｍｍ以下の非ゼロ深さであってもよい。

さらに別の代替例では、タイヤは、開口部を規定する壁を有するトレッドブロックを含む。この壁は、半径方向に対し傾斜していてもよい。例えば、壁は、半径方向に対し８０°未満の非ゼロ角度を与えられてもよい。

これらおよび他の本発明の特徴、態様、および利点は、以下の説明および添付の請求項に照らしてより良く理解できるであろう。本発明の明細書に組み込まれ、一部を構成する付随する図は、本発明の実施形態を説明と一緒に図示し、本発明の原理を説明する役割を果たす。
最良モードを含む完全で、権限を付与できる本発明の開示が、当業者を対照として、明細書で説明され、下記の添付図への言及がなされる。

本発明の代表的実施形態に従って、タイヤトレッドの一部の斜視図を提供する。 本発明のトレッドブロックの代表的実施形態の、図１のライン３−３に沿って切り取った、断面図を提供する。 それぞれ、さらに他の本発明のトレッドブロックの代表的実施形態の断面図を提供する。 図１のトレッドブロックの地面接触表面の斜視図であり、また、より完全に下記で記載されるような、図１の代表的実施形態の表面積Ｓ１およびＳ２の識別を提供する。

発明の詳細な説明
本発明は、熱摩耗性能を改善する特性を有するタイヤトレッドを提供する。さらに具体的には、開口部を規定するトレッドブロックが提供される。開口部は、熱摩耗を減らすためにトレッドブロックでの応力および／または歪みを低減する方式で、配置され、サイズ決定される。開口部の深さおよび形の特定のバリエーションは、下記に提供される。このトレッド特性は、所与の負荷でより高い速度で運転できるタイヤを提供できる。

本発明を記載するために、実施形態および／または本発明の方法に対し以降で詳細に言及がなされるが、それらの内の１つまたは複数の例は、図中で、または図を用いて例示される。それぞれの例は、本発明の説明のために提供され、本発明を制限するものではない。実際、本発明において、本発明の範囲または趣旨を逸脱することなく、種々の修正および変更がなされうることは、当業者には自明であろう。例えば、ある実施形態の一部として例示されたまたは説明された特性またはステップは、別の実施形態またはステップでまたさらなる実施形態または方法を得るために使用できる。従って、本発明は、このような修正および変更を、添付の請求項およびそれらの等価物の範囲内にあるものとして、包含することが意図されている。

ここで、図１を参照すると、本発明の代表的実施形態に従って、タイヤトレッド１０の一部の斜視図が提供される。トレッド部１０は、円周方向Ｃおよび軸方向Ａに沿って配置された複数のトレッドブロック１２を含む。トレッド部１０は、タイヤの側壁および／またはショルダー（示さず）のあいだの軸方向に沿って、伸びる。

トレッドブロック１２は、図１で特殊な形で特殊なパターンの部分として、示されている。しかし、本発明は、トレッドブロック１２に対し、特殊な形、またはトレッド部１０に対し、特殊なパターンに限定されない。異なるトレッドパターンに配置されたブロック１２に対する他の形状もまた、使用可能である。さらに、ブロック１２は、軸方向Ａに沿ったトレッド部１０の全幅に比較して相対的に大きい。本発明は、このようなより大きなブロックトレッドでより大きな影響を与えることができるが、本発明の範囲には、以下の請求項から理解されるように、種々のサイズのブロックが含まれる。

図１と２に示すように、トレッドブロック１２は、壁１５および底表面１７を有する開口部１４を規定する。開口部１４は、トレッドブロック１２の重心１３と交差する中心線Ｃ／Ｌを含む。本明細書で使われるトレッドブロックの重心は、トレッドブロック１２の質量の中心を意味する。均質ゴム組成物、等の比較的均質な材料から構築されたトレッドブロックでは、重心の位置は、密度変動を気にせず、幾何学的に決定できる。

開口部１４は、また、図２に示す深さＤを有し、開口部１４が地面接触表面１９より下に陥没している量である。図に示されるように、開口部１４は、トレッドブロック１２の重心１３を含まない。さらに具体的には、重心１３は、開口部１４の外側に位置している。しかし、重心１３に対する開口部１４の深さは、深さＤが高さＨの０．２５未満の非ゼロ値に維持されている限り、変わってもよい。従って、高さＨが、例えば、約２５ｍｍの代表的実施形態に対しては、深さＤは、好ましくは、５ｍｍ未満の非ゼロ値である。さらにもっと好ましくは、例えば、高さ約２５ｍｍのトレッドブロックに対しては、深さＤは、約１ｍｍ〜５ｍｍ未満の範囲である。軸方向Ａに沿った種々の幅も使用可能である。他の寸法と同様に、例えば、５ｍｍ〜３０ｍｍの範囲の幅が使用可能である。

ここで、図６を参照すると、Ｓ₁は、開口部１４の投影表面積である。別の言い方をすれば、Ｓ₁は、開口部１４により除去されている地面接触表面１９の表面積である。Ｓ₂は、トレッドブロック１２の地面接触表面の非開口表面積である。さらに具体的には、Ｓ₂は、開口部１４が存在しない場合に、トレッドブロック１２が持つであろう地面接触表面積の量である。従って、Ｓ₂は、地面接触表面１９の表面積、ならびに開口部１４の投影表面積Ｓ₁を含む。

しかし、Ｓ₁およびＳ₂に対する表面積の相対的量は、表面積Ｓ₂に対する表面積Ｓ₁の比率が、約５パーセント〜約２５パーセントの範囲にある限り、変わってもよい。例えば、図１にあるように、トレッドの中心側に位置し、５２００ｍｍ²の表面積Ｓ₂および約２６０ｍｍ²〜約１３００ｍｍ²の範囲の投影表面積Ｓ₁の開口部１４を有するをトレッドブロック１２は、使用可能である。トレッドのショルダーまたは外側近くに位置するトレッドブロックに対しては、５０３７ｍｍ²の表面積Ｓ₂、約２５２ｍｍ²〜約１２５９ｍｍ²の範囲の投影表面積Ｓ₁を有するトレッド部１０は使用可能である。

重心１３と交差する開口部１４の中心線Ｃ／Ｌを使って示されているが、開口部１４の位置がトレッドブロック１２の重心１３と半径方向で整列して残される限り、他の配置が同様に使用可能であることは理解されよう。本明細書で使われる「半径方向で整列」は、ある部分の開口部１４が重心１３を通過する半径（すなわち、半径方向にＲ平行なライン）と交差することを意味する。図２では、開口部１４の中心線は、このような半径と一致する。しかし、他の構成を使用可能であり、その場合、中心線Ｃ／Ｌは、重心１３を通過する半径に対しずれる。

図３は、本発明で使えるような開口部２４を有するトレッドブロック２２の別の代表的実施形態を提供する。開口部２４は、トレッドブロック２２により与えられる壁２５により規定される。開口部２４内で、突起２８は、半径方向にＲに沿って伸びる。開口部２４の突起２８および壁２５は、突起２８を取り囲む溝２６を規定する。図３に示すように、Ｄ₂は、溝２６を含む開口部２４の深さを示す。この代表的実施形態に対しては、深さＤ₂は、好ましくは、高さＨの０．２５未満の非ゼロ値である。例えば、トレッドブロック２２の高さＨが、約２５ｍｍの場合には、好ましくは、深さＤ₂は、５ｍｍ未満の非ゼロ値である。前の実施形態の場合のように、表面積Ｓ₂に対する投影表面積Ｓ₁は、約５パーセント〜約２５パーセントの範囲である。

突起２８は、開口部２４の内部に配置される頂面２７を規定する。Ｄ₁は、頂面２７が地面接触部分２９の下に陥没している半径方向にＲに沿った距離を示す。好ましくは、Ｄ₁は、５ｍｍ未満の範囲の非ゼロ値である。またさらに好ましくは、Ｄ₁は、約４ｍｍ以下の範囲の非ゼロ値である。図１と２の実施形態の場合のように、開口部２４が、このような重心２３と半径方向で整列している限りは、開口部２４の中心線Ｃ／Ｌは、トレッドブロック２２の重心２３と交差することができるか、またはそれから外れることができる。

図１〜３は、円形状の開口部を示すが、開口部に対する深さおよび投影表面積の制約が上記に従う限りにおいて、他の形状および配置を適切に使用できる。例えば、非円形形状を適用可能である。本発明の一代表的実施形態では、開口部は、トレッドブロックの形に実質的に類似の形を含む。さらに具体的には、このような開口部の壁は、トレッドブロック形に従うが、変位して地面接触部を与える。

前に記載の深さおよび投影表面積が維持される限り、開口部の壁に対する異なる形状もまた、適用可能である。例えば、トレッドブロック３２の別の本発明の代表的実施形態を、図４に示す。トレッドブロック３２は、壁３５により規定される開口部３４を含む。図で示されるように、壁３５は、半径方向Ｒに対して角度γである。この方法では、壁３５は、開口部３４の頂面３９および底面３７の間のよりスムーズな移行が行え、これは特定の用途に対し好ましいであろう。例ではあるが、角度γは、０〜８０°の範囲であってもよい。

図５は、別のトレッドブロック４２の本発明の代表的実施形態を示す。トレッドブロック４２は、中心が中心線Ｃ／Ｌと一致する半径の円弧として形成されたスムーズ表面４５を有する開口部４４を含む。開口部４４は、前に記載した範囲の深さＤを有する。異なる形状の円弧を適切に使用可能である。前の実施形態の場合のように、開口部４４の中心線Ｃ／Ｌは、開口部４４が重心と半径方向で整列したままである限り、ブロック４２の重心と交差できるか、または外れることができる。トレッド４２の円弧の交点および頂面４９の間でブレンドも可能である。前に記載した深さおよび表面積の制約は、図４と５の代表的実施形態の開口部にも同様に適用される。

表Ｉは、図１と類似のトレッドパターンを使って行った特定の実験を示し、この実験では、直径２５ｍｍで深さ１ｍｍ、５ｍｍ、および１５ｍｍの開口部を有する高さＨが約２１ｍｍおよび９０ｍｍｘ８０ｍｍサイズのトレッドブロックが用意された。表Ｉは、これらの開口部を使って得られたタイヤの速度制限の改善を示す。予想に反し、１ｍｍ深さの開口部および５ｍｍ深さの開口部は、実質的に類似のタイヤ制限速度の改善の結果が得られ、一方、深さ１５ｍｍの開口部は、効果の少ない結果が得られた。
表Ｉ

kph = km/h

特定の操作理論に限定されるものではないが、開口部は、操作中に、伸縮される材料の量を減少させ、それにより、熱発生の低減を助けると考えられている。これは、速度制限の改善を可能とする。本発明の開口の有効性は、トレッドブロックのサイズが増加するにつれ、さらに顕著になり得る。しかし、予期に反し、効果は、また、表Ｉの結果から示されるように、境界を持つ可能性があるか、または開口部深さとは線形関係にない可能性がある。

特定の代表的実施形態およびその方法に関して、本主題を詳細に記載してきたが、前出の事項の理解を得ることにより、当業者なら、このような実施形態に対し修正、変更、およびその等価物を容易に生成することができることは理解されよう。従って、本開示の範囲は、制限の目的ではなく、例を提示する目的であり、当業者には容易に明らとなるように、開示対象は、本主題に対するこのような修正物、変更物および／または付加物の包含を排除するものではない。

Claims (14)

1. タイヤ操作中の地面接触用のトレッド部；
   前記トレッド部中に配置された少なくとも１つのトレッドブロックであって、地面接触表面を規定し、重心を有し、半径方向に沿った高さＨを有するトレッドブロック；さらに
   前記トレッドブロックに規定され、前記トレッドブロックの地面接触表面に沿って開口している開口部であって、前記トレッドブロックの重心と半径方向で整列し、半径方向に沿った前記トレッドブロック内の前記開口部の非ゼロ深さＤが、前記トレッドブロックの高さＨの０．２５未満である開口部；
   を含み、
   前記開口部が、投影表面積Ｓ₁および前記トレッドブロックが非開口地面接触表面積Ｓ₂を有し、Ｓ₁のＳ₂に対する比率が約５パーセント〜約２５パーセントの範囲にある、
   タイヤ。
2. 前記開口部が、円形であり、前記トレッドブロックの重心と交差する中心線を規定する請求項１に記載のタイヤ。
3. 前記開口部が、円形であり、前記トレッドブロックの重心に対し、外れている中心線を規定する請求項１に記載のタイヤ。
4. Ｓ₁が、約２５２ｍｍ²〜約１３００ｍｍ²の範囲である請求項１に記載のタイヤ。
5. 前記開口部の形が、実質的に前記トレッドブロックの形に類似である請求項１に記載のタイヤ。
6. 前記トレッドブロック内の前記開口部の半径方向に沿った深さが、約１ｍｍ〜約５ｍｍの範囲である請求項１に記載のタイヤ。
7. 前記開口部の内に位置し、前記開口部内で、前記突起の周辺に配置される溝を規定する突起をさらに含む請求項１に記載のタイヤ。
8. 前記突起が頂面を規定し、頂面が半径方向に沿って４ｍｍ以下の非ゼロ深さである請求項７に記載のタイヤ。
9. 前記開口部が、円形であり、前記トレッドブロックの重心と交差する中心線を規定する請求項７に記載のタイヤ。
10. 前記開口部が、円形であり、前記トレッドブロックの重心に対し外れている中心線を規定する請求項７に記載のタイヤ。
11. 前記開口部の形が、実質的に、前記トレッドブロックの形に類似である請求項７に記載のタイヤ。
12. 前記トレッドブロックが、前記開口部を規定する壁を含み、前記壁が、半径方向に対し傾斜している請求項１に記載のタイヤ。
13. 前記トレッドブロックが、前記開口部を規定する壁を含み、前記壁が、半径方向に対し８０°未満の非ゼロ角度である請求項１に記載のタイヤ。
14. 前記トレッドブロックが、前記開口部を規定する壁を含み、前記壁が、湾曲になっている請求項１に記載のタイヤ。

Images