JP4088055B2 - 車両タイヤ用のスパイク - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両タイヤ、特に乗用車の冬季タイヤ用のスパイクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
スパイクに出来るだけ大きな力を道路の路床、例えば凍結した或いは雪の積もった道路から受けるのを可能とすることは、ドイツ実用新案第１８５０３０９号が教示しており、スパイクを平面図で、半径方向にて外部から内部へ生じる面で丸くなく、即ち平らに或いは平らな長円形に形成する。そのようなスパイクからこの発明は請求項１の上位概念に基づいて発案されている。別のこの種のスパイクと車両タイヤの製造方法はロシア特許第２１５２３１８号明細書から知られている。
【０００３】
各スパイクは、スパイクがタイヤ内の上ベルト状態の近くに固定される板状根元を包含する。根元を形成しないスパイクの部分は以下においてはスパイク上部分と呼ばれる。スパイク上部分により少なくとも一部がタイヤの走行面を越えて突き出す。スパイク根元は周知のようにスパイク上部分と同様に丸くない。スパイク上部分は厚いスパイク部分を有し、そのスパイク部分には半径方向外部へ先細になった先端部分が接続し、その部分は走行面ゴムから突き出る。
【０００４】
【発明の解決しようとする課題】
この発明の第一課題は、スパイクを備えるタイヤが道路の路床から大きな力を受け得るようにスパイクを再現することである。この発明の第二課題は、適切に改良されたタイヤを創作することであり、第三課題は、適切なタイヤを製造することである。
【０００５】
【課題を解決しようとする手段】
第一課題は請求項１の教示によって、第二課題は請求項５の教示によって、第三課題は請求項９の教示によって解決される。
【０００６】
それぞれ細長い輪郭を備える根元板とスパイク上部分の構成と両長手軸線の互いのおよそ直角（６５°−１１５°）状態とによりスパイクの湾曲は十分に回避され、それは道路の路床から大きな力を受ける能力を改良する。整列されたスパイク根元自体と取り囲むゴムとの接触、特に上ベルト状態の高負荷は驚いたことに問題のないものとして証明された。
【０００７】
この発明のスパイクの板状根元の長手軸線は上部分の長手軸線と、請求項２に基づく、６５°−１１５°に、更に特におよそ９０°となる零より大きい角度を形成する。
【０００８】
スパイクの上部分は走行面中心において目的に適って、およそ長円形１或いは楕円状スパイク平面図の長手軸線が軸方向に一致するように整列されている。それで、この走行面領域は最大力を周辺方向に伝達できて、それは制動路を短くして、牽引（推進）を改良する。
【０００９】
しかしながら、大抵の冬季タイヤでは、直線走行と曲線進行性を保証するためになお重要な十分な横力を氷に伝達できる。そのような力は最もよくタイヤ肩部に伝達でき、その面押し圧が曲線進行の際に曲線外面で上昇する。それ故にタイヤ肩部におけるスパイク上部分は目的に適って平面図長手軸線が軸方向に対して少なくとも３０°の角度を占めるように少なくとも軸方向に対してかなり回転されるよう据え付けられる。乗用車冬季タイヤでは４５°の角度が特に有利に思え、トラック冬季タイヤではなお多く、例えば６０°、特に後者は大きな車輪直径とそれに伴う長い起立面のためにいずれにしても良好な長手方向力伝達を有する。オ−トバイタイヤの場合には、平面図長手軸線が横力伝達性を最大化するように正確に周辺方向に向けるように肩部スパイクを整列することは意味のあることである。制動されないトレ−ラ−用のタイヤの場合には、横力伝達性を最大化することはすべてのスパイクに適用される。
【００１０】
上部分が軸方向に整列されている、即ち細長いスパイク平面図の長手軸線が軸方向に沿って延びているすべてのスパイクでは、前段落で扱われているように、上部分と根元の間の最適な交差角は９０°である。その時に根元は仕上がりタイヤでは周辺方向に整列され、周辺方向における力の場合に出来るだけ最小曲げをスパイクに与える。
【００１１】
上部分が軸方向に整列されている、即ち細長いスパイク平面図の長手軸線が軸方向に沿って延びているすべてのスパイクでは、前段落の終わりで扱われているように、上部分と根元の間の最適な交差角は同様に９０°である。その時に根元は仕上がりタイヤでは周辺方向に整列され、周辺方向における力の場合に出来るだけ最小曲げをスパイクに与える。
【００１２】
上部分が対角線に整列されている、即ち細長いスパイク平面図の長手軸線が０°より大きく且つ９０°より小さい角度に周辺方向まで延びているすべてのスパイクでは、前段落の始めに扱われているように、上部分と根元の間の最適な交差角は、これらが正確にタイヤの赤道上に配置される時に単に９０°であるが、しかしそれは好ましくない。その時に根元は仕上がりタイヤでは周辺方向に対して補足的に対角線に整列され、即ち例えば周辺方向に対する最初の回転方向における上部分の３０°の回転の際に根元は周辺方向に対する逆の回転方向において６０°（＝９０°−３０°）ほどに整列されている。
【００１３】
上部分が対角線に整列され且つタイヤの赤道の外部に配置されているすべてのスパイクでは、そこにスパイクが好ましく存在し、最適交差角が９０°と相違し、しかも交差角が大きいならば大きいほど、タイヤ走行面とベルト状態の包みが丸くなり、走行面縁におけるスパイクが近くに存在し且つ角度が大きい、スパイク上部分の平面図長手軸線がすぐ近くにある純角度０°或いは９０°と相違する。従来の調査結果は、上部分と根元の間の交差角が９０°であるときにスパイク根元用の長手軸線整列が周辺方向に対して値Ｘほどに尖った角度を採ることを示している。この値Ｘは各タイヤのためにＦＥＭ−最適化（ＦＥＭ＝一定要素による機械的応力と変形の評価方法）に基づき平均的専門家により求められる；この値は周辺方向に対して鋭角の半分にまでなる。
【００１４】
道路の路床へのより良い力結果の外にこの発明のスパイクを備えるタイヤは、板状スパイク根元の延長部とスパイク傾斜モ−メントを受けるレバ−ア−ムのためにすべての変形路が減少されるから、タイヤ走行面のゴム内におけるスパイクの運転中に生じる移動作用を減少させる利点を提供する。これは運転中の走行面加温を下げて、それでゴム劣化を遅らし、それはさらに、スパイクの根元とその下にあるゴム層との間の頑強なスパイク固定と同時に生じる剥離負荷の上昇がなぜ損傷をまねかないかを明らかにする。
【００１５】
この発明は次に縮尺による図面に基づいて複数の実施例で詳細に説明される。図１は好ましい実施態様におけるスパイクを側面図で示し、図２は図１によるスパイクをタイヤの９０°だけずれた側面図で示し、図３は図１と図２とによるスパイクに関する平面図を示し、図４はスパイク上部分とスパイク根元の間の９０°と相違する交差を備える他のスパイク実施態様の平面図を示し、図５はスパイクを備えるタイヤ表面を平面図で示し、図６はタイヤ走行面にてこの発明のスパイクを包囲するパイプを横断面で示す。
【００１６】
【発明の実施の態様】
図１乃至図３は同一の実施例の一部であり、図４はその変形を例示し、図３に代る第二実施例である。両実施例によると、スパイク１は板状根元２から成り、この根元は特に首部分３を介して一個の上部分４、５と一体に連結されている。上部分は好ましくは厚いスパイク部分４とそれに対して先細になったスパイク突起５とから成る。
【００１７】
図１と図４によるスパイク１は、最上ベルト状態の上部のここで図示されていないタイヤのゴム走行面における根元２と場合によっては首部分３或いは部分４の少なくとも一部と固定的に埋め込まれるように形成されているので、上部分の一部のみが走行面から突き出す。
【００１８】
両スパイク実施例では、根元２或いは２ａは、円形と相違する輪郭を有し、その輪郭は長手方向に延びている。これを図３と図４が示すように、好ましくは輪郭が細長く丸くなっている。輪郭形状は例えば図３で例示された第一実施例では長円形であり、或いは図４で例示された第二実施例では楕円状であり、或いはゴシックも、二つの同じ大きさの反対に湾曲した交差する円切断面によって形成される或いはほかの何らかの方法で細長い例えば丸くなった四辺１の形状である。
【００１９】
首部分３も図示されたものと別として円形と相違する細長い丸くなった（丸くない）輪郭を有する。しかし、輪郭は図示されるように円形であり得る。更に、輪郭は部分３と４が等しい横断面で構成されることによって省略され得る。
【００２０】
スパイク１の上部分も、少なくともその厚い部分４は、図３と図４から明らかなように、両スパイク実施例にて丸くない細長い輪郭を有する。先細になった突起５は図３が示すように好ましくは接続する厚い部分４のように等しく整列された細長い輪郭形状を有する。この輪郭を図３と図４が示すように、部分４と５の両輪郭が互いに類似である、例えば（自然に異なる大きさの）同じ偏心度と整列の楕円であることは、特に目的に適っている。
【００２１】
両スパイク実施例では、部分４の長手方向軸線６ａとここで存在する限り、５は根元２或いは２ａの長手方向軸線７ａとして別に整列されている。図１乃至図３に基づく例の場合にはこの交差角１５は正確に９０°である。図４が示す第二実施例の場合にはこの交差角１５ａは７０°である。
【００２２】
原則的にスパイク１はタイヤの周辺方向８に関して根元２の長手方向延長部７ａが周辺方向８ａに横たわるように据え付けられている。そのような据え付け態様の場合に、特に第一実施例によるスパイクにとってタイヤ走行面の中心領域に配置する際に適しており、根元２の大きさがタイヤの周辺の方向８において特に大きく、それによってスパイクの曲げが特に小さく、それでタイヤの転がる際にスパイクに隣接するゴムの移動作用が僅かなままである。
【００２３】
要するに、スパイクがその他の点では傾斜しそうである方向における根元２の大きい長さは、丸くない上部分４、５により増加されて受けた力がタイヤへより強力に案内されるために役立つので、スパイクの傾斜が負荷作用の際に減少している。
【００２４】
走行面中心領域では上部分４の好ましい長手軸線６ａがタイヤの周辺方向８に対してほぼ横切って位置しており；要するに、スパイク上部分４、５はそこで好ましい軸方向に延びている。これによって通常の直線駆動の際にスパイク１はその増大された横断面によって長手方向力（制動、加速）を道路の路床から受け得る。その際に、そのことは、上部分４の最大直径６ａがおよそ根元２の最小直径７ｂと一致する時に有利である。およそ図３が示すように、好ましくは根元２及び上部分４の細長い構成は長い長円形輪郭によって与えられる。
【００２５】
図４には、およそ他の輪郭形状が示されるけれども、細長く丸くなった根本的輪郭形状が保持されている。
【００２６】
図４による実施態様と図３による実施態様との間の第一の相違は、図４による根元２ａが楕円状輪郭であり、他方、図３による根元２が長円形輪郭であることにある。
【００２７】
図４による実施態様と図３による実施態様との間の第二の相違は、厚いスパイク部分４の長手軸線６ａと根元２の長手軸線７ａとが９０°とは相違する角度１５ａを形成することにある。この角度はここで７０°であり、好ましくは６５°と１１５°との間にある。この９０°とは相違する交差角はスパイクの利点を有し、スパイクがスパイク部分４、５の平面図の長手軸線６ａの対角線整列によりタイヤ肩部に配置されている。
【００２８】
これを具体的に説明するために、図３と図４の両方で図面に対して水平に二点鎖線でタイヤの周辺方向８が示されて、その周辺方向に当該スパイク１が好ましくは据え付けられている。
【００２９】
道路の路床への力の案内を改良するスパイク上部分４、５は図４では周辺方向８から４５°の角度１０だけ左まわりに外へ回転されている（一方、図３ではスパイク上部分が周辺方向８から９０°だけ外へ回転されて、軸方向に延びている）。ここでも、根元２と上部分４、５との間の交差角が９０°になるならば、それは可能だろうから、根元２ａの長手軸線７ａが周辺方向８から右まわりに４５°だけ外へ回転されている；しかし、それにもかかわらず、長手軸線（７ａ）が周辺方向８から右まわりに２５°の角度１１のみ外へ回転され、それは二次元に湾曲されたタイヤ走行面の偏平率のために有利な負荷を導く。仕上がりタイヤにおけるこれら利点を得るために、このスパイク１は９０°の代わりに７０°のみの交差角１５ａ（図３における符号１５を参照）により仕上げられている。
【００３０】
図５が示すように、スパイク１ａも、タイヤの走行面２０には好ましくは上部分と根元の長手軸線６ａと７ａの直角交差角によって形成され、スパイク１ｂも上部分と根元の長手軸線６ａと７ａの９０°と相違する交差角によって形成されている。この際に第一スパイク１ａは、ここで示されるように、目的に適って走行面中心領域Ｍに配置され、しかも目的に適って、根元長手軸線７ａが周辺方向８に向くように整列されるので、上部分長手軸線６ａが軸方向に延びていて、それで長手方向力伝達に役立つ。これに対して第二スパイク１ｂは、ここで同様に示されるように、目的に適って走行面の両肩部Ｓに配置されて、しかも根元長手軸線７ａがおよそ周辺方向８まで２５°の角度にあって、上部分長手軸線６ａが周辺方向８までおよそ４５°の角度に対角線に延びていて、それで、長手方向力伝達の外に横方向力伝達にも役立つ。
【００３１】
図示されたタイヤ形状の回転方向との結合に一致して、ここでも肩部Ｓのスパイク付けは回転方向に依存して構成されている。これは、走行安全性にとって制動性が牽引や加速性より重要であり及び制動の際の良好な車線保持が加速の於けるより重要であるとの認識を生じる。回転方向に結合したスパイク付けは、タイヤ肩部Ｓでは上部分長手軸線６ａが周辺方向８から右まわりに外へ回転され、且つ反対に位置するタイヤ肩部Ｓでは上部分長手軸線６ａが８から左まわりに外へ回転されるスパイクを備えることによって達成される。それにより直線走行においても、左或いは右への曲線走行においても、最適な力吸収を得て、安全性の観点のランク順序が完全に守られている。
【００３２】
無論、そのようなタイヤは従来のものより高価であり、それ故に、この発明によるスパイクが安価に製造すべきであり、封入するのがかなり難しく、正しい整列に費用を必要とするからばかりでなく、むしろ図５によるこの仕上げられた実施例では同じ三個の異なるスパイクタイプが製造されて貯蔵されなければならないからであり、即ち右への７０°の交差角、９０°の交差角と左への７０°の交差角である。
【００３３】
あらゆる場合に増加されて道路の路床から受けた力が確かに９０°の交差角と比べて走行方向に強く配向された根元２によって走行面やベルト包装に案内される。
【００３４】
平面図にて円形根元と円形上部分を備える今日までのスパイクタイヤにおける通常のスパイクと異なって、この発明のスパイクの封入の際に各スパイクのためにタイヤ周辺方向に対する正しい整列が与えなければならない。そのためにスパイクは走行面に突き当たる前にガイドシステムによって、スパイクをタイヤに正しい整列で（所定角度０°、９０°或いは４５°或いは任意の角度）封入するように、案内されている。そのようなシステムの本質的構成要素は横断面で丸くないパイプである。
【００３５】
好ましいように、スパイク根元２或いは２ａの幅軸線７ａが上部分４、５の長手軸線６ａより長く或いは同じ長さである限り、これは、流入パイプや場合によっては供給パイプの各スパイク根元を僅かな遊びのみで覆う横断面構成によって達成される。
【００３６】
図６は楕円状横断面を備える横断面でそのようなパイプ３０を示し、それによりこのパイプは図４によるスパイクを組み立てる装置として、組み立てるべきスパイクの上部分と根元との間の交差角と無関係に適している。図３に一致してスパイクを封入するために、それに応じてパイプは長円形横断面により選定される。
【００３７】
しかし、組み立てるべきスパイク７ｂにはスパイク６ａより小さいならば、整列性がパイプの横断面でおよそ４倍のクロ−バ状構成によって達成される。（上流水等の）供給パイプからも構成され得る。この場合には、パイプ横断面が組み立てるべきスパイクタイプの輪郭に出来るだけ正確に一致し、その際にしかし、締めつけを回避するためにこの輪郭よりどこにおいても狭くないことが重要である。
【００３８】
詳細な説明の次の構成要素には、図で使用された総ての符号が掲載され、一部は更に説明される：
１は一般にこの発明によるスパイクであり、１ａは図５におけるスパイク１であって、上部分或いは根元の長手軸線６ａと７ａの互いに垂直な整列を備え、１ｂは図５におけるスパイク１であって、上部分或いは根元の長手軸線６ａと７ａの９０°と相違する（＝交差された）整列を備える。
２は図１−３と図５における１の根元である。
２ａは図４における１の根元である。
３は２と４の間の１の首部分である。
４は１の厚い部分であって、５が存在する限り、この部分はタイヤ磨耗後に最初に道路に接触する。
【００３９】
５は４の突起であって、そのような先鋭化は必要ないが、しかし好ましい；タイヤ磨耗の走行にて５がすり減ったならば、４の連続的に露出した領域では、４の先端面と外面との間の境界におけるすり減容積の集中によって其自体からいつもさらにそのような先鋭化が調整されて、使用に依存された斜角面或いは縁破砕と呼ばれ得て；スパイクの新しい状態には５は最も目的に適ってスパイクが使用中にいずれにしても結局のところは調整されるように構成される、と言うのはこれは最も長いタイヤ寿命や道路寿命を導くからである。
【００４０】
６ａはこの発明によるスパイク１の厚い部分４或いは全上部分４、５の長手軸線であって、それ故に、上部分における平面図の内部の最も長い直線であり、或いは１の上部分を通る最大直径であり、或いは４或いは４と５の最大延長部であり、この場合に総て三つの形状変態では同一である。
【００４１】
６ｂはこの発明によるスパイク１の厚い部分４或いは全上部分４、５の幅軸線であって、それ故に、上部分における平面図の内部の直線であり、６ａに垂直に延びている或いは、１の上部分を通る最大直径であり、或いは４或いは４と５の最小延長部であり、この場合に総て三つの形状変態では同一である。
【００４２】
７ａはスパイク根元（２、２ａ）の長手軸線であって、それ故に、根元における平面図の内部の最も長い直線であり、或いは１の根元２を通る最大直径であり、或いは２の最大延長部であり、この場合に総て三つの形状変態では同一である。
【００４３】
７ｂはスパイク１の根元２或いは２ａの幅軸線であって、それ故に、根元における平面図の内部の直線であり、７ａに垂直に延びている或いは、１の根元を通る最小直径であり、或いは２の最小延長部であり、この場合に総て三つの形状変態では同一である。
８はタイヤの周辺方向である。
１０は上部分４、５の最大直径６ａがタイヤの周辺方向８から回転される角度である（図４においてのみ示され、そこからのみ９０°と相違するからである）。
【００４４】
１１は根元２ａの最大直径７ａがタイヤの周辺方向８から回転される角度である（図４においてのみ示され、そこからのみ０°と相違するからである）。
１５は図３に図示され、第一実施例用の６ａと７ａの間の交差角であり、そこで９０°である。
１５ａは図４に図示され、第二実施例用の６ａと７ａの間の交差角であり、そこで７０°である。
２０はタイヤの走行面（図５）である。
３０はこの発明によるスパイクを組み立てる流入パイプ（図６）である。
【図面の簡単な説明】
【図１】好ましい実施態様におけるスパイクを側面図で示し、
【図２】図１によるスパイクをタイヤの９０°だけずれた側面図で示し、
【図３】図１と図２とによるスパイクに関する平面図を示し、
【図４】スパイク上部分とスパイク根元の間の９０°と相違する交差を備える他のスパイク実施態様の平面図を示し、
【図５】スパイクを備えるタイヤ表面を平面図で示し、
【図６】タイヤ走行面にてこの発明のスパイクを包囲するパイプを横断面で示す。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ．．．．．スパイク
２，２ａ．．．．．根元
３．．．．．首部分
４．．．．．厚い部分
５．．．．．突起
６ａ, ６ｂ．．．．．上部分の長手軸線と幅軸線
７ａ, ７ｂ．．．．．根元の長手軸線と幅軸線
８．．．．．タイヤの周辺方向
10．．．．．上部分の長手軸線がタイヤの周辺方向から回転される角度
11．．．．．根元の長手軸線がタイヤの周辺方向から回転される角度
15, 15ａ．．．．．上部分の長手軸線と根元の長手軸線の交差角
20．．．．．タイヤの走行面
30．．．．．パイプ

Claims (10)

1. 平面図で丸くなく長手軸線に沿って延びている細長い板状スパイク根元（２、２ａ）を備えて、そして平面図で丸くなく長手軸線に沿って延びている細長いスパイク上部分（４、５）を備える冬季タイヤの走行面用のスパイクにおいて、
   スパイク根元（２、２ａ）とスパイク上部分（４、５）とが相互に交差されるので、スパイク根元（２、２ａ）の長手軸線（７ａ）はスパイク上部分（４、５）の長手軸線（６ａ）とで零と相違する角度（１５、１５ａ）を形成することを特徴とする車両タイヤ用のスパイク。
2. 角度（１５、１５ａ）は両長手軸線（６ａ、７ａ）を形成して、およそ６５°とおよそ１１５°の間に位置することを特徴とする請求項１に記載のスパイク。
3. 上部分は厚いスパイク部分（４）とこれを支持するスパイク部分（５）とから成り、支持スパイク部分（５）は丸くない横断面を有し、支持スパイク部分（５）の長手軸線が厚い部分（４）の長手軸線に対して実質的に平行に整列されていることを特徴とする請求項１或いは請求項２に記載のスパイク。
4. 厚い部分（４）の長手軸線（６ａ）の長さが実質的に根元（２、２ａ）の幅軸線（７ｂ）の長さと同じであることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のスパイク。
5. タイヤ内でそれぞれ一個の根元（２、２ａ）によって交差されてそれぞれ一個の上部分（４）と少なくとも部分的に走行面を越えて突き出す複数のスパイク（１、１ａ，１ｂ）とを備え、それらスパイクが走行面（２０）の幅や周辺に渡り分布配置されており、スパイク（１、１ａ，１ｂ）が平面図で丸くなく長手軸線に沿って延びている細長い板状スパイク根元（２、２ａ）を備えて、そして平面図で丸くなく長手軸線に沿って延びている細長いスパイク上部分（４、５）を備える車両の冬季タイヤ用の走行面（２０）において、スパイク根元（２、２ａ）とスパイク上部分（４、５）とが相互に交差されるので、スパイク根元（２、２ａ）の長手軸線（７ａ）はスパイク上部分（４、５）の長手軸線（６ａ）とで零と相違する角度（１５、１５ａ）を形成することを特徴とする走行面（２０）。
6. スパイク（１，１ａ，１ｂ）が請求項２乃至４のいずれか一項に記載に基づいて形成されていることを特徴とする走行面。
7. 走行面中心（Ｍ）に配置されたスパイク（１ａ）のために根元（２）の長手軸線（７ａ）が実質的にタイヤの周辺方向（８）に整列されていて、上部分の長手軸線（６ａ）が実質的に軸方向に整列されていることを特徴とする請求項５或いは６に記載の走行面（２０）。
8. タイヤの走行面（２０）の縁領域（Ｓ）にはスパイク（１ｂ）が配置されていて、それぞれ長手軸線（７ａ、６ａ）が根元（２）とスパイク上部分（４、５）とにより角度（１５ａ）を形成し、その角度は９０°と相違することを特徴とする請求項５或いは６に記載の走行面（２０）。
9. 走行面で交差されたスパイク（１ａ、１ｂ）が根元（２）の複数の種々の配列を有することを特徴とする請求項５或いは６に記載の走行面（２０）。
10. 請求項５或いは６に記載の走行面を備え、スパイクが未加工構成の完成後に未だ加硫されていない走行面に埋め込まれ、スパイクが請求項１の記載に形成される冬季タイヤを製造する方法において、
    スパイクが走行面周辺に突き当たる前に促進されるパイプはそのような内径横断面を有し、この横断面はスパイクを捩じれなく保ち、適切な角度状態を形成するためにそれぞれ組み立てるべきスパイクの平面図を包囲することを特徴とする製造方法。

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