JP2015502292A - スタッド付きタイヤ - Google Patents

Abstract

氷で覆われている場合のある路面上を転動するよう設計されたタイヤであって、少なくとも１つのゴムコンパウンドで作られていてトレッド表面を備えたトレッドを有し、複数個の収容部がオリフィスを介してトレッド表面上に開口すると共にスタッドを収容しており、オリフィスは、スタッドが収容部内に位置しているとき、トレッド表面上に最大寸法Ｄ０を有し、スタッドは、スタッドをトレッド内に定着させるよう設計された基部と、後輪に接触するためにトレッドから突き出るよう設計された先端部と、基部を先端部に連結していて対称軸線を備えた本体と、本体の対称軸線を通る長手方向軸線とを有し、スタッドを包囲したトレッドは、スタッドのための定着プラットホームを形成し、プラットホームは、トレッド表面上に開口したキャビティによって包囲され、スタッドの長手方向軸線回りのＤ０／２以上且つＤ０／２＋２ｍｍ以下の半径をなしてトレッド表面上に開口した凹部の容積は、２０ｍｍ３以下であり、スタッドの長手方向軸線回りのＤ０／２＋２ｍｍ以上且つＤ０／２＋４ｍｍ以下の半径をなしてトレッド表面上に開口した凹部の容積は、６０ｍｍ３以上且つ１００ｍｍ３以下であることを特徴とするタイヤ。

Description

本発明は、氷上運転のためのスタッド付きのタイヤ（「スタッド付きタイヤ」）に関する。

スタッド付きタイヤは、冬期における運転条件下において、例えば、凍結路面上を運転する場合、これらスタッド付きタイヤの挙動の仕方の面において申し分ないほどの利点を有する。氷との接触、特に氷へのスタッドの食い込み方は、タイヤトレッドのトレッドパターンのところで観察されるグリップの低下を補償する。スタッドは、氷を引っ掻き、氷に加わる追加の力を生じさせる。

スタッド付きタイヤを用いる際の問題のうちの１つは、グリップの値が予想可能な値よりも劣る値でこれらの上限に達するということにある。

この問題を解決するため、スタッドの近くでトレッド中に溝又はキャビティを設け、スタッドが氷を引っ掻いたときに生じる氷の削り屑又は粒子を迅速に除去することができるようにすることが提案された（これについては、例えば、国際公開第２００９／１４７０４６号パンフレット及び同第２００９／１４７０４７号パンフレットを参照されたい）。これら削り屑が迅速に除去されると、タイヤのトレッド表面と氷の表面との間のインターフェースの厚さが減少し、それにより、有効突出度（又は、氷の引っ掻き深さ）が増大し、その結果、氷中へのより確実な固定又は食い込みが得られると共に氷に対するグリップの面での性能がかなり向上する。

国際公開第２００９／１４７０４６号パンフレット 国際公開第２００９／１４７０４７号パンフレット

このやり方は、氷上運転のためのスタッドを有するタイヤのグリップの相当大きな改善を可能にしたが、氷上におけるグリップのレベルとタイヤがアスファルト上で用いられているときのスタッドの保持具合との間に見いだされる妥協点を改善する余地が依然として存在する。

本発明の目的のうちの１つは、氷上におけるスタッドにより達成されるグリップのレベルとタイヤがアスファルト上で用いられているときのスタッド保持具合との間に見いだされる妥協点を改善することにある。

この目的は、氷で覆われている場合のある路面上を転動するよう設計されたタイヤであって、
少なくとも１つのゴムコンパウンドで作られていてトレッド表面を備えたトレッドを有し、複数個の収容部がオリフィスを介してトレッド表面上に開口すると共にスタッドを収容しており、オリフィスは、スタッドが収容部内に位置しているとき、トレッド表面上に最大寸法Ｄ０を有し、
スタッドは、スタッドをトレッド内に定着させるよう設計された基部と、後輪に接触するためにトレッドから突き出るよう設計された先端部と、基部を先端部に連結していて対称軸線を備えた本体と、本体の対称軸線を通る長手方向軸線とを有し、
スタッドを包囲したトレッドは、スタッドのための定着プラットホームを形成し、プラットホームは、トレッド表面上に開口したキャビティによって包囲され、
スタッドの長手方向軸線回りのＤ０／２以上且つＤ０／２＋２ｍｍ以下の半径をなしてトレッド表面上に開口した凹部の容積は、２０ｍｍ³以下であり、
スタッドの長手方向軸線回りのＤ０／２＋２ｍｍ以上且つＤ０／２＋４ｍｍ以下の半径をなしてトレッド表面上に開口した凹部の容積は、６０ｍｍ³以上且つ１００ｍｍ³以下であることを特徴とするタイヤを用いて達成される。

第１の有利な実施形態よれば、キャビティの最大深さは、ＨＡ／２以下であり、ＨＡは、スタッドを収容する収容部の深さである。深さがＨＡ／２を超えると、事実、スタッドの保持具合が損なわれる。

第２の有利な実施形態によれば、スタッドのための定着プラットホームをトレッドの残部に連結するゴムコンパウンドの少なくとも１つのブリッジがキャビティを横切ると共にこれを通過している。キャビティのこの横断は、例えばキャビティの深さを減少させるよう局所的であると説明できる。かかるブリッジの存在により、タールマカダムで舗装され、濡れていて、雪で覆われ且つ／又は氷で覆われている路面上におけるスタッドの保持具合が向上する。

好ましくは、ゴムコンパウンドのブリッジの数は、２以上であり、それにより半径方向に垂直な幾つかの方向におけるスタッドの定着具合を向上させることができる。

好ましくは、ゴムコンパウンドのブリッジの数は、３以上であり、ブリッジは、スタッドの周りに等間隔を置いて分布して配置されている。

特に有利な一構成例では、スタッドの周りに等間隔を置いて分布して配置されているブリッジの数は、６に等しい。この数は、ブリッジのうちの１つが切断状態になった場合でも良好なスタッド保持具合を保証するのに十分に多い。

ゴムコンパウンドのブリッジは、新品のままの（未摩耗）状態ではタイヤのトレッド表面と交差しても良く、或いはゴムコンパウンドのブリッジは、新品のままの（未摩耗）状態ではタイヤのトレッド表面との交差部を備えなくても良い。

好ましくは、ゴムコンパウンドのブリッジは、丸形の幾何学的形状を有し、それにより亀裂がトレッドの内部に向かって広がる恐れが減少する。

第３の好ましい実施形態によれば、スタッドのための定着プラットホームを包囲したキャビティは、深さの関数として細くなっている

当業者であれば、上述の実施形態のうちの幾つか又はそれどころか全てを組み合わせることが可能であり、多くの場合そのようにすることが望ましいことを理解されよう。

スタッドを備えた先行技術のタイヤを示す図である。 先行技術のスタッドを示す図である。 先行技術のスタッド収容部を示す図である。 先行技術のスタッド収納部内に挿入されたスタッドを示す図である。 先行技術のスタッド付きタイヤがどのように働くかを示す図である。 先行技術のスタッド付きタイヤがどのように働くかを示す図である。 先行技術のかかるタイヤのスタッドの一部分を示す図である。 先行技術のかかるタイヤのスタッドの一部分を示す図である。 本発明の実施形態としてのタイヤのトレッドの一部分を示す図である。 本発明の実施形態としてのタイヤのトレッドの一部分を示す図である。 本発明の実施形態としてのタイヤのトレッドの一部分を示す図である。 スタッドの挿入前後における本発明の実施形態としてのタイヤのトレッドの一部分を示す図である。 スタッドの挿入前後における本発明の実施形態としてのタイヤのトレッドの一部分を示す図である。 スタッドの挿入前後における本発明の実施形態としてのタイヤのトレッドの一部分を示す図である。 スタッドの挿入前後における本発明の実施形態としてのタイヤのトレッドの一部分を示す図である。 本発明の実施形態としてのタイヤのトレッドの一部分を成形するためのモールド要素を示す図である。 本発明の実施形態としてのトレッドのゴムブロック４０の平面図である。

「半径方向」という用語を用いる際、当業者によるこの用語の種々の互いに異なる使い方を区別することが適切である。まず第１に、この表現は、タイヤの半径に関する。かかる用語のこの意味では、点又は箇所（本明細書では、「点」と「箇所」は区別なく用いられる）Ｐ１が点Ｐ２よりもタイヤの回転軸線の近くに位置する場合、点Ｐ１は、点Ｐ２の「半径方向内側」（又は点Ｐ２の「内側に半径方向」）に位置すると呼ばれる。これとは逆に、点Ｐ３が点Ｐ４よりもタイヤの回転軸線から見て遠くに位置する場合、点Ｐ３は、点Ｐ４の「半径方向外側」（又は点Ｐ４の「外側に半径方向」）に位置すると呼ばれる。小さな半径（大きな半径）の方向に進む場合、「半径方向内方に（又は外方）に」進むと呼ばれる。半径方向距離に関する場合、かかる用語についてもこの意味が当てはまる。

これとは対照的に、細線（糸）又は補強材は、細線又は補強材の補強要素が円周方向と８０°以上且つ９０°以下の角度をなす場合に「半径方向」であると呼ばれる。強調されるべきこととして、本明細書においては、「細線」という用語は、非常に広い意味に解されなければならず、細線は、細線の構成材料又はこれがゴムとのその結合性を促進するために受ける表面処理とは無関係に、モノフィラメント、マルチフィラメント、コード、ヤーン（糸）又はこれらと同等の集成体の形態をした細線を含む。

最後に、「半径方向断面」又は「半径方向横断面」という用語は、この場合、タイヤの回転軸線を含む平面に沿って取った断面を意味している。

「軸方向」は、タイヤの回転軸線に平行な方向である。点Ｐ５が点Ｐ６よりもタイヤの中間平面の近くに位置する場合、点Ｐ５は、点Ｐ６の「軸方向内側」（又は点Ｐ６の「内側に軸方向」）に位置すると呼ばれる。これとは逆に、点Ｐ７が点Ｐ８よりもタイヤの中間平面から見て遠くに位置する場合、点Ｐ７は、点Ｐ８の「軸方向外側」（又は点Ｐ８の「外側に軸方向」）に位置すると呼ばれる。タイヤの「中間平面」は、タイヤの回転軸線に垂直であり且つ各ビードの環状補強構造体相互間の等距離のところに位置する平面である。任意の半径方向断面で見て、中間平面がタイヤを２つのタイヤ「半部」に分割していると言われる場合、このことは、中間平面がタイヤの対称面を必ず構成しているということを意味するものではない。「タイヤ半部」という表現は、本明細書では広い意味を有し、タイヤの軸方向幅の半分に近い軸方向幅のものであるタイヤの一部分を意味している。

「円周方向」は、タイヤの半径と軸方向の両方に対して垂直な方向である。

本明細書において、トレッドの「トレッド表面（「踏み面」ともいう）」は、常用圧力までインフレートされていて、スタッドを備えていないタイヤが路面上を転動しているときに路面に接触するトレッドの部分の全てを意味している。

本明細書との関連において、「ゴムコンパウンド」という表現は、少なくとも１つのエラストマー及び充填剤（フィラー）を含むゴムのコンパウンドを意味している。

図１は、先行技術のタイヤ１０を概略的に示しており、このタイヤは、タイヤが転動しているときに路面に接触するよう設計されたトレッド表面を備えたトレッド２０を有する。トレッド２０は、複数本の横方向溝２５と、複数本の周方向溝２６及び複数個のスタッド３０を有している。スタッド３０は、トレッド２０のゴムブロック４０内でトレッド表面の幅全体を横切って配置され、「ゴムブロック」という用語は、加硫済みゴムコンパウンドで作られると共に溝によって画定されたトレッドの要素を意味している。トレッドの中央リブ５０も又、スタッド３０を備えるのが良い。スタッド３０は、タイヤの周囲に沿って種々の位置に配置され、その結果、任意の時点において、タイヤが転動する路面と接触関係をなすスタッドが存在するようになる。

図２は、先行技術のスタッド３０を概略的に示している。スタッド３０は、長手方向軸線３３を有する。スタッド３０の輪郭形状は、円筒形であり、中心が軸線３３上に位置している。スタッド３０は、２つの軸方向端部を有し、これら軸方向端部のうちの一方は、スタッド３０がタイヤ１０に取り付けられ、タイヤ１０が路面（氷で覆われた路面、雪で覆われた路面又は露出した路面）上を転動しているとき、路面に接触するよう設計されたこの場合、先端部６０で具体化された第１の部分を構成している。先端部は、有利には、スタッドの残部の材料とは別の材料で作られるのがよい。それにより、極めて高い機械的応力を受けるこの部分について硬い材料を使用することができる。また、それにより、或る特定の製品系列が先端部の取り付けられている成形又は射出成形本体を有することが可能である。明らかなこととして、全体が単一の材料で作られたスタッドを用いることも又可能である。

スタッド３０の他端部は、スタッド３０をタイヤ１０のトレッド２０内に定着させるよう設計された基部７０を備えている。

本体８０がスタッド３０の第１の部分６０と基部７０を連結している。本体の平均直径ＤＣは、スタッド３０の基部７０の平均直径ＤＴよりも小さく、これら直径は、スタッドの軸線３３に垂直に測定される。本体８０は、直径が基部及び本体の直径よりも小さな部分８５によって基部７０から隔てられている。

図３は、タイヤ１０のトレッド２０の一部を概略的に示している。このトレッドは、収容部９０を備えている。各収容部は、タイヤ１０のトレッド２０の外部に開口した円筒形部分を有し、各収容部は、スタッド３０と協働するよう設計されている。

図４は、スタッド３０を挿入した後におけるトレッド２０の同一部分を概略的に示している。トレッドの構成材料であるゴムコンパウンドの弾性に起因して、トレッド２０は、スタッド３０を完全に包み、そしてスタッド３０をタイヤ内にしっかりと定着させる。
図５は、先行技術の第１のスタッド付きタイヤがどのように働くかを示している。図５は、スタッド３０の一部及びスタッドのこの一部を包囲したゴムコンパウンドで作られているトレッド２０の一部を示している。スタッドは、これが氷１００と接触した時点で示されている。タイヤの回転方向Ｒは、矢印Ｒを用いて示されている。スタッド３０の第１の部分６０は、平均深さＰまで氷１００に食い込む。氷１００に食い込んでこれを引っ掻くことによって、スタッド３０は、氷を局所的に砕き、そして多くの氷削り屑１１０を発生させ、これら氷削り屑は、トレッド２０と氷１００との間のインターフェースのところに堆積し、そして最終的にはスタッド３０の第１の部分６０が氷１００に深く食い込むのを阻止し、したがって、これは、タイヤグリップに対してマイナスの効果を有する。

図６は、このマイナスの効果を軽減することができる先行技術の改良型タイヤ（国際公開第２００９／１４７０４７号パンフレットを比較参照されたい）がどのように働くかを示している。具体的に説明すると、このタイヤは、キャビティ２００を有し、スタッド３０が氷２０に食い込んだときに形成される削り屑１１０がこのキャビティ内に蓄えられる。したがって、削り屑１１０は、トレッド２０のトレッド表面と氷１００との間に集積することがない。かくして、スタッド３０は、氷１００に更に食い込むことができ、その結果、より深い平均侵入深さＰが得られ、タイヤは、氷を良好にグリップする。

図７及び図８は、先行技術のかかるタイヤのトレッドの一部分を示している。これらの図は、トレッドの半径方向外側の位置から見て（図７）及び斜視図で見て（図８）、タイヤのトレッド２０のゴムブロック４０を概略的に示している。図７によって示唆されるように、このゴムブロック４０は、複数個の他のブロックによって包囲され、このゴムブロック４０は、横方向溝２５及び周方向溝２６によってこれら他のブロックから隔てられている。

ゴムブロック４０は、長手方向軸線３３（図８参照）を備えたスタッドを有し、先端部６０がゴムブロック４０によって形成されたトレッド表面の部分から突き出ている。トレッドの内側に向かうスタッドの延長部として、本体８０（図８参照）が設けられ、この本体の一部だけが点線で示されている。ゴムブロック４０は、スタッド３０と関連した３つのキャビティ２０１〜２０３を更に有し、各キャビティの容積は、６０ｍｍ³である。

この種のスタッド付きタイヤは、氷上運転のためのスタッドを有するタイヤのグリップの相当大きな改善を可能にしたが、氷上におけるグリップのレベルとタイヤがアスファルト上で用いられているときのスタッドの保持具合との間に見いだされる妥協点を改善する余地が依然として存在する。かかる改善は、本発明の実施形態としてのタイヤを用いて得られ、このタイヤのトレッドの一部分が図９〜図１１に示されている。この場合、スタッド（この先端部６０は、トレッドから突き出ている）を包囲したトレッドは、スタッドのための定着プラットホーム１２０を形成し、このプラットホームは、トレッド表面上に開口したキャビティ１３０によって包囲され、その結果、２つの条件が満たされるようになっている。

第１に、スタッドの長手方向軸線回りのＤ０／２（これは、トレッド上におけるスタッド３０の輪郭形状に対応している）以上且つＤ０／２＋２ｍｍ（円１４２を用いて示されている）以下の半径をなしてトレッド表面上に開口した凹部の容積は、２０ｍｍ³以下である。（図示のスタッドの場合、Ｄ０は、６．５ｍｍに等しい。）この条件は、スタッドをトレッド内にしっかりと定着させる上で定着プラットホームが十分であることに相当している。この部分内には小さなキャビティが存在するのが良いが、定着具合を著しくは損ねないようにするためには、容積が大きすぎてはならない。本出願人は、２０ｍｍ³という容積が超えるべきではない値であるという知見を得た。小さなキャビティが図１２〜図１５に見える表面上に示され、図１３では符号１５０で示されている。

第２に、スタッドの長手方向軸線回りのＤ０／２＋２ｍｍ（円１４２を用いて示されている）以上且つＤ０／２＋４ｍｍ（円１４４を用いて示されている）以下の半径をなしてトレッド表面上に開口した凹部の容積は、６０ｍｍ³以上且つ１００ｍｍ³以下である（この特定の状況では、かかる容積は、８０ｍｍ³である）。この条件は、或る特定の量の氷の削り屑をスタッドの軸線から十分に僅かな距離離れたところに保持することができるキャビティが存在していることに相当している。

好ましくは、キャビティの最大深さＨは、ＨＡ／２以下であり、ＨＡは、スタッドを収容する収容部の深さである（図１０参照）。この特定の実施形態では、スタッドのための定着プラットホームを包囲したキャビティは、深さの関数として細くなっている。

有利な一実施形態によれば、スタッドのための定着プラットホームをトレッドの残部に連結するゴムコンパウンドの少なくとも１つのブリッジがキャビティを横切ると共にこれを通過している。図１２〜図１４は、スタッドの挿入前（図１２〜図１４及びスタッドの挿入後（図１５）において定着プラットホームが６個のブリッジ１４０によってトレッドの残部に連結されている箇所のところのタイヤトレッドの一部分を示している。

この特定の場合、ブリッジは、新品のままの状態では、タイヤのトレッド表面と交差しないが、新品のままの状態においてトレッド表面と接触するブリッジを提供することも又可能である。定着プラットホームを包囲したキャビティは、事実、複数個のキャビティで形成されるのが良く、これらキャビティの各々は、トレッド表面上に開口する。これは、キャビティ１６０として図１７に示されている。

図１２〜図１５に見えるブリッジは、ブリッジの形状の観点では丸形の幾何学的形状を有すると共に／或いはキャビティ壁との接合部を有している。これにより、トレッドの内側に向かう亀裂の広がりの恐れが減少する。他の理由で、この恐れが無視できる場合、当然のことながら、幾何学的形状が鋭いコーナーを有するブリッジを提供することが可能である。ブリッジの形状は、一般に、円筒形であるのが良い。

図１６は、図１４に示されているトレッド部分を成形するためのモールド要素を示している。収容部９０（図３参照）を成形するよう設計された部分２９０及び歯で構成されていて、定着プラットホームをトレッドの残部に形成するブリッジを形成するよう設計された環状部又はアニュラス部を見ることが可能である。

表１は、基準として用いられる氷リザーバを備えていないスタッド付きタイヤ（“Ａ”）、国際公開第２００９／１４７０４７号パンフレットに記載されたスタッド付きタイヤ（“Ｂ”）及び本発明の実施形態としてのタイヤ（“Ｃ”）で得られた結果を比較している。タイヤのアーキテクチャ及び用いられた材料は、３つ全てのタイヤについて同一であった。

表１

手段“Ｂ”は、スタッド保持具合を犠牲にして氷に対するグリップを向上させているが、手段“Ｃ”は、氷に対するグリップを向上させている（手段“Ｂ”と同じほど大きくはないが）と共に特にスタッドの保持具合を向上させており、したがって、手段“Ｃ”は、グリップと保持具合との間に見いだされる全体的な妥協点について極めて顕著な改善をもたらしていることが理解できる。

Claims (10)

1. 氷で覆われている場合のある路面上を転動するよう設計されたタイヤであって、
   少なくとも１つのゴムコンパウンドで作られていてトレッド表面を備えたトレッド（２０）を有し、複数個の収容部（９０）がオリフィスを介して前記トレッド表面上に開口すると共にスタッド（３０）を収容しており、前記オリフィスは、前記スタッドが前記収容部内に位置しているとき、前記トレッド表面上に最大寸法Ｄ０を有し、
   前記スタッドは、前記スタッドを前記トレッド内に定着させるよう設計された基部（７０）と、前記後輪に接触するために前記トレッドから突き出るよう設計された先端部（６０）と、前記基部を前記先端部に連結していて対称軸線を備えた本体（８０）と、前記本体の前記対称軸線を通る長手方向軸線（３３）とを有し、
   前記スタッドを包囲した前記トレッドは、前記スタッドのための定着プラットホーム（１２０）を形成し、前記プラットホームは、前記トレッド表面上に開口したキャビティ（１３０）によって包囲され、
   前記スタッドの前記長手方向軸線回りのＤ０／２以上且つＤ０／２＋２ｍｍ以下の半径をなして前記トレッド表面上に開口した凹部の容積は、２０ｍｍ³以下であり、
   前記スタッドの前記長手方向軸線回りのＤ０／２＋２ｍｍ以上且つＤ０／２＋４ｍｍ以下の半径をなして前記トレッド表面上に開口した凹部の容積は、６０ｍｍ³以上且つ１００ｍｍ³以下である、タイヤ。
2. 前記キャビティの最大深さは、ＨＡ／２以下であり、ＨＡは、前記スタッドを収容する前記収容部の深さである、請求項１記載のタイヤ。
3. 前記スタッド（３０）のための前記定着プラットホーム（１２０）を前記トレッドの残部に連結するゴムコンパウンドの少なくとも１つのブリッジ（１４０）が前記キャビティ（１３０）を横切ると共にこれを通過している、請求項１又は２記載のタイヤ。
4. 前記ゴムコンパウンドのブリッジ（１４０）の数は、２以上である、請求項３記載のタイヤ。
5. 前記ゴムコンパウンドのブリッジ（１４０）の数は、３以上であり、前記ブリッジは、前記スタッドの周りに等間隔を置いて分布して配置されている、請求項４記載のタイヤ。
6. 前記ブリッジ（１４０）の数は、６に等しい、請求項５記載のタイヤ。
7. 前記スタッド（３０）のための前記定着プラットホーム（１２０）を包囲した前記キャビティ（１３０）は、深さの関数として細くなっている、請求項１〜６のうちいずれか一に記載のタイヤ。
8. 前記ゴムコンパウンドのブリッジ（１４０）は、新品のままの状態では前記タイヤの前記トレッド表面と交差している、請求項１〜７のうちいずれか一に記載のタイヤ。
9. 前記ゴムコンパウンドのブリッジ（１４０）は、新品のままの状態では前記タイヤの前記トレッド表面と交差しない、請求項１〜７のうちいずれか一に記載のタイヤ。
10. 前記ゴムコンパウンドのブリッジ（１４０）は、丸形の幾何学的形状を有する、請求項１〜９のうちいずれか一に記載のタイヤ。

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