JP4547092B2 - 自動車用、特に貨物自動車等用タイヤ - Google Patents
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Description
本発明は、自動車用タイヤ、特に重量物運搬を目的とした貨物自動車等用のタイヤに関する。
【0002】
本発明は特に、中距離輸送用、すなわち、一般的に高速道路を走行する遠距離輸送に比較して条件が厳しくタイヤの摩耗も大きくなる路線を走行するトラックまたは連接式貨物自動車の活軸(live axle)に使用することを目的としたタイヤに関する。
【0003】
活軸に装着するように設計されたタイヤは、複数のブロックを形成するように周方向の溝とそれに交差する横断溝とから成るレリーフパターンを含むエラストマー的材料のトレッドを有するのが普通であり、そのため、グリップ特性の劣る連続的な周方向リブで形成される「リブ(ribbed)」タイヤと区別して、「ブロック」タイヤの名称で呼ばれている。
【0004】
以下の明細書および請求項において使用される「エラストマー材料」という用語は、ゴムコンパウンド全般、すなわち1種またはそれ以上の原ポリマーに補強用充填材と、促進剤、遅延剤、老化防止剤、可塑剤、架橋剤等の製品添加剤および工程添加剤とを適宜に混合して構成される混合物全体を示すものとする。
【0005】
また、「トレッド」という用語は、冷えた時に、カーカスの下層要素、特にベルト層に対するトレッドの密着性を高めるために、その半径方向に最も内側の表面に異なる化合物から成るシートを敷設した、エラストマー材料から成るストリップを指す。
【0006】
活軸用のタイヤは多くの要件を満足する必要があるが、特に、乾燥した表面と濡れたおよび/または積雪した表面の両方に対して良好なグリップを提供する必要がある。
【0007】
さらに、市場の要求や多くの国家の法制により、静かに走行できるタイヤに対する需要が高まっているが、一般に「ブロック」タイヤは「リブ」タイヤに比較して騒音が大きいのが実情である。
【0008】
トレッドはまた、均等に摩耗し、かつ走行距離の長いものでなければならない。
【0009】
これに加えて、トレッドは、トレッドの溝に挟まる小石や破片類を効率良く排除できるようなパターンを備えていることが要求される。このような小石や破片類がトレッドに残ったままにすると、タイヤが摩耗した時にトレッドに穴をあけ、下層のベルト構造体を破損する怖れがあるためである。
【0010】
これまでにも、このような問題に対処し、解決策を提供し得るタイヤが存在している。
【0011】
例えば、本出願人のイタリア特許第1,245,773号に開示されるトレッドでは、軸方向に最も内側の溝が幅広く、またタイヤの赤道面の両側にある2つの側方溝の幅が狭く形成されている少なくとも3つの幅の異なる周方向溝と、隣接する周方向溝の各対を連結する複数の斜め横断溝とによって画成される(defined)少なくとも4列のブロックを含む。
【0012】
この構成においては、タイヤの各半分で側方2列のブロックを分離する幅の狭い溝が、その幅が2.5mm以下であり、その深さが該溝と交わる横断溝の深さ以下であることを特徴とし、横2列のブロックは相互に関して周方向にずらせて配置されており(staggered)、各列のどのブロックも隣接する列の2つの連続ブロックと隣り合うようになっている。
【0013】
この特許はその他の解決方法についても記載しており、例えば、さらに2つの周方向溝を軸方向内側に設けて1対の周方向リブを画成し、このリブの壁部に赤道面まで延びる斜め横断溝を設けることにより、これらのリブが隣接する2列のブロックの外観を呈するようにしている。
【0014】
全ての列のブロックが規則正しい構成となっており、どの列のブロックをとっても、その両縦辺が赤道面に平行な2本の線に沿っている。
【0015】
別の解決方法では、中央2本のリブから成る2列のブロックを結合して、赤道面を跨ぐ1列とすることができ、また別の解決方法では、中央列のブロックを概ね六角形状としても良い。
【0016】
また、側方2つと中央2つの、4つの幅の等しい周方向溝と、複数の横断溝とで5列のブロック、即ち軸方向外側のショルダー列2列と、軸方向内側の中間列2列と、タイヤの赤道面を通る中央列1列のブロックが形成されて成る「ブロック」形式のトレッドを有するタイヤも周知となっている。
【0017】
中央列および中間列のブロックは一様に、2つの縦辺と2つの横端辺とで画成される「Z」形状であるのに対し、ショルダーブロックは2つの縦辺と、どちらも弓形で相互に補完的な形状の、前方1つと後方1つの2つの横端辺とで画成されている。
【0018】
全ての列のブロックにおいて両縦辺が相互に平行で、赤道面に対して傾斜しているのに対し、中央列および中間列のブロックの横端辺は、相互に平行であるとともに、赤道面に垂直な面に対してやや傾斜している。
【0019】
また、隣接する列のブロックは、相互に関して周方向に偏倚(オフセット;offset)されている。
【0020】
本出願人は、このような「ブロック」形トレッドを備えた従来型タイヤの性能は改善できるものであると確信した。特に、トレッド中央ゾーンのベルトへの小石の侵入は、発生する危険性が通常高いものであるが、これに対する保護性能の改善についても、トレッドの側方ゾーンへの小石の侵入の防止、グリップ、耐磨耗性、静かな走行性といった他の特質を損なうことなく、また可能であればこれらをさらに向上させながら実行できるものであると確信した。
【0021】
中央のブロック列と中間ブロック列との間にある中央の周方向溝の幅を広くすると共に、しかも側方周方向溝の幅は小石の侵入に対する防止効果があるとされる所定の値の範囲に維持することにより形成した「ブロック」形トレッドを採用することにより、このような結果を達成することができるものと考えた。
【0022】
これを達成できるかどうかは、側方の周方向溝の幅と中央の周方向溝の幅との間に特定の比を達成できるかどうかに懸っていることが分かった。
【0023】
その後、中央の溝を広くすることと、側方溝を所定の幅にすることの両方を可能にするためには、中間列のブロックの幅を小さくすることが必要であり、これを行った場合、中間ブロックの剛性の低下を招くおそれがあるが、中央列のブロックの剛性(rigidity)を高めると共に、ショルダー列と中間列のブロック間に弾性連結部(elastic linkage)を設けることにより、これを補償できるのではないかと考えるに至った。
【0024】
この考えは、実際には、中央列、中間列、およびショルダー列のブロックを、負荷をかけられた3つの平行バネに倣い、中央列のブロックに他の列のブロックより剛性に富む形状を与えることにより、より大きな弾性反応を中央のバネに創出ことが可能であり、他の列のブロックを保護することができるとしたものである。
【0025】
また、中間列とショルダー列の曲げ変形に対する耐性については、相互の弾性連結により、これらの列が組合わさって曲げ変形に対するより大きな耐性を示すようにすることで強化できると考えられた。
【0026】
十分に静かな走行性を達成するために、ブロックの縦辺の全部を赤道面に対して傾斜させる特徴、およびある列のブロックを隣り合う列のブロックに対して周方向にずらせる特徴は維持した。
【0027】
したがって、本発明の最初の態様は、中央クラウン部分とタイヤをホイールリムに固定するための2つのビードにおいて終端する軸方向に対向する2つのサイドウォールとを含むカーカス構造体と;前記カーカス構造体と同軸状に固定されているベルト構造体と;前記ベルト構造体の周りに同軸状に延びており、地面に接触することを目的とする外表面と前記ベルト構造体に接する内表面との間に画成される厚さを持ち、2つの側方溝と2つの中央溝とから成る4つの連続周方向溝と複数の横断溝とを含むトレッドパターンを有するトレッドであって、前記周方向溝と横断溝により軸方向外側の2つのショルダー列と軸方向内側の2つの中間列とタイヤの赤道面に基本的に跨る1つの中央列とから成る少なくとも周方向5つのブロック列を画成しており、各ブロックが周方向に延びる2つの縦辺と走行方向に関して前方に1つと後方に1つの2つの横端辺とによって構成される多辺形であるトレッドとを含んで成る自動車タイヤであって、前記トレッドパターンにおいて、(a)各列の各ブロックの縦辺がタイヤの赤道面に対して同じ方向に所定角度α傾斜しており、(b)各列のブロックは隣り合う列のブロックに関して周方向にずれて位置しており、(c)中央列ブロックの対向する縦辺間の軸方向に測った距離に対する、軸方向に測った各中央周方向溝の幅の比率が20%以上であり、(d)中央周方向溝の幅に対する各側方周方向溝の幅の比率が45%〜60%であり、(e)各ブロックの各前方辺及び後方辺が第1および第2の直線セグメントと、それらの間にある第3の中間連結セグメントとによって形成されており、前記第1および第2セグメントが赤道面に対して傾斜しており、後方辺の輪郭は前方辺を180度回転させた輪郭と同じであることから成る中央列ブロックの補剛手段(means of stiffening)が設けられており、(f)ショルダー列のブロックと中間列のブロック間を連結する周方向弾性手段が設けられていることを特徴とする自動車用タイヤに関する。
【0028】
便宜上、騒音低減性を向上する目的で、前記第3セグメントの傾斜は第1および第2セグメントの傾斜と反対にしている。
【0029】
弾性連結手段は、軸方向外側の側方溝の底面線とトレッドの内側境界面との間に所定の高さのエラストマー材料を設けることと、トレッドの外側境界面において測定した軸方向外側の側方溝の幅を少なくとも6.5mmとすることから成るが好ましい。
【0030】
タイヤは、便宜上、曲げ変形を抑制するために中央列の隣接するブロック間に弾性連結手段を備え、この弾性連結手段は、関連する横断溝に沿う隣接ブロック対の間において、トレッドの内表面から外表面に向かって所定の高さ、好ましくはトレッドの厚さの少なくとも15%の高さまで延びるエラストマー材料のレリーフを設けたことから成る。
【0031】
また、好ましい実施態様では、中央ブロックの前方辺と後方辺のいずれの第1および第2セグメントも、タイヤの赤道面に垂直な平面に関して同じ方向に所定の角度βo傾斜している。
【0032】
好ましくは、前記角度βoは15度〜21度である。
【0033】
より好ましくは、各中央ブロックにおいて、2つの直線セグメントの間の第3中間セグメントが赤道面に垂直な平面に関して30度〜60度の角度γを成す。
【0034】
中央ブロックの横端辺の構成を上記のようにすることで、静かな走行性とグリップ特性を向上することができる。
【0035】
1つの特定の実施態様によると、本発明のタイヤはショルダー列の隣接ブロックの間に弾性連結手段を備える。
【0036】
これらの弾性連結手段は、関連する横断溝に沿う隣接ブロック対の間において、トレッドの内表面から外表面に向かって所定の高さまで延びるエラストマー材料のレリーフを設けたことから成るのが好ましい。
【0037】
本発明では、このレリーフの高さを、要求される剛性が大きいか小さいかによって決定する。
【0038】
したがって、このレリーフの高さはトレッドの厚さの9%から60%の間で変動する。
【0039】
本発明によるパターンを備えるタイヤは、好ましくは溝を画定する両辺の一方にのみ溝の狭窄部(narrowing)を設けることからなる石排除手段を備えても良い。
【0040】
別の好ましい実施態様では、タイヤがそのパターンの所定ピッチ毎に
5つの横断溝を含み、これら5つの横断溝のうちどの2つをとってもその中心線間の距離が該ピッチの略5分の1となるようにする。
【0041】
次に、以下の記載と添付図面の助けを得ながら本発明についてより明確に説明するが、これらは純粋に例示的なものに過ぎず、いかなる限定をも意図したものではない。
【0042】
第1図は本発明による自動車用タイヤ、特に路面列車やトラックの駆動輪に取り付けられる、中距離走行に適するタイヤを示したものである。
【0043】
該タイヤは、円環状リング(toric ring)の形状をとるカーカス1を含み、該カーカス1は好ましくはタイヤの回転軸を含む平面である半径方向の平面に配置された金属コードで強化された単独補強プライから成る。プライの両縁部は、2本の環状金属コア2の周りで内側から外側に向かって軸方向に折り曲げられる。環状金属コア2は一般にビードワイヤとして知られるものであり、ビード、すなわち前記タイヤの半径方向に最も内側の縁部の補強部を構成しており、タイヤを対応するリムに取り付けられるようにする働きがある。このタイヤが、タイヤのビードを支持する面が約15度の角度ωで外向きにテ−パされているチャネルタイプのリムCに装着されている。
【0044】
前記カーカスのクラウン部にエラストマー材料から成る厚いトレッド3が敷設されており、タイヤに対してとりわけグリップ、静かな走行性、排水能力、摩耗の均等性などの品質を保証できるように設計されたレリーフ状の路面接触パターンが該トレッドの中に作成されている。
【0045】
トレッドは所定の厚さを有し、地面に接触することを目的とする外表面と、半径方向に最も外側にあるベルト層のコードに正接する表面との間に画成される。この厚さには、通常の場合、図1においては簡略化のため実線3’として示したエラストマー材料から成るシートが含まれる。このシートの材料は、トレッドに熱間貼着(applied hot to the tread)されるもので、トレッドの材料とは異なる材料であり、トレッドのエラストマー材料とその半径方向下に位置するタイヤ要素との間で大気温度において接着力を生じるように特に設計されている。
【0046】
トレッドの全厚さが20〜25mm程度であるのに対して、該シートの厚さは0.3mmから1mmの間である。
【0047】
カーカスとトレッドの間に設けられているのが環状補強構造体4である。環状補強構造体4は、ベルトとして通常知られているもので、周方向に非延伸性であり、金属製補強コードを設けたゴム引き布(rubberized fabric)を少なくとも2層(4a,4b)半径方向に重畳して成る。これらのコードは各層において相互に平行に配置されているが、隣接する層のコードに対しては、好ましくはタイヤの赤道面に関して対称配置となるように、角度を成して交差している。また、延伸性の高い種類の金属製コードから成る第3層4cを、上記の下層の少なくとも両縁部の周りに、半径方向外側の位置で周方向に巻回して設けるのが好ましい。周知のように、この構造は、タイヤの使用時にタイヤ圧と遠心力に関連して作用する力に反作用する目的の他、特にコーナリング時のステアリング挙動特性を保証することを目的とするものである。
【0048】
トレッドは(図2)、その2つが中央溝5、2つが側方溝6である4つの連続周方向溝(continuous circumferential grooves)と、複数の横断溝(transverse grooves)とを含み、これらの溝によって周方向に5列のブロック列、すなわち軸方向外側の側方ショルダー列2列と、軸方向内側の中間列2列と、中央列1列のブロックが画成されている。
【0049】
より詳細に述べると、パターンは側方に2対のブロック列、すなわち中間列のブロック7およびショルダー列のブロック8と、赤道面X−X上を通る中央列のブロック9とから成る。各対の側方2列は、赤道面X−Xの各側に位置している。
【0050】
中間列およびショルダー列のブロックは、それぞれ横断溝10、11によって画成されており、中央列のブロックは横断溝12によって画成されている。
【0051】
様々な実施態様のいずれにおいても、各ブロックは全て4つの辺とそれに対応する4つの頂点a,b,c,dとから成る。
【0052】
より詳細には、各ブロックは、実質的に周方向に配向された2つの縦辺と、走行方向に関して前方側に1つと後方側に1つの2つの横端辺とによって画成される。図2では便宜上赤道面の左側にある頂点は2辺の延長線の接合点で示したが、好適な実施態様においては、赤道面の右側に図示したように、頂点に向かう辺と辺の間に曲線状の連結部分が設けられる。
【0053】
ブロックはこの他にも多くの多辺形構成をとることができるが、タイヤの走行方向、例えば図2の矢印Wの方向を定めた場合、各ブロックについて、この方向に関して1対の前方頂点a,bと1対の後方頂点c,dを形成し得ることが条件となる。
【0054】
本発明は多様な形状のブロックに適するものであるが、トレッドパターンの成形を満足に行う目的では、本質的に長方形、平行四辺形、あるいは偏菱形多辺形(rhomboidal polygonal shape)のブロックを採用するのが便利であることが分かっている。また、中間列とショルダー列のブロックについては、図2および図3をみると明確なように、一定の部位に一定の変形を任意に加えても良い。
【0055】
さらに、図3に示す実施態様では、中間列の各ブロック7の頂点aとbの間の前方辺13が、同じ列のその前にある隣接ブロックの頂点cとdの間の後方辺14に関して、所定分Doだけ軸方向にずらして配置されている。
【0056】
図2においては、赤道面の左側で、各辺15の前方部分が点線で示されているが、これは、後に明らかになるように、好適実施態様のブロックでは実線で示したこの辺の上部によって画定されるためである。
【0057】
さらに、前方頂点aとbおよび後方頂点cとdの間にそれぞれ延びるブロックの辺15と16は、相互に平行であると共に、X−Xで示される赤道面に対して所定角α傾斜している。
【0058】
要するに、側方中間列のブロック7は、横断溝10を画成する隣接ブロックの前方辺と後方辺とが、その長さの一部分lにおいてのみ直接向かい合うように(図3)、構成配置される。
【0059】
また、好ましい実施態様では、中間列のブロック7の全頂点は、各ブロックに関して同じ様に配置されており、赤道面に平行な線に沿って配列される。
【0060】
ショルダー列のブロック8の頂点は、そのうち1本がパターンの縁部と整合する赤道面に平行な2本の線に沿って配列されるのが好ましい。これらのブロックの形状は、中間列の隣接するブロック7の形状および配列についての好ましい特徴と組合せて、一定幅の側方周方向溝6を形成するようにするとさらに好ましい。
【0061】
中間列のブロック7の実施態様は、図2および図3に実線で示した辺によって画定されるものである。これらの図が示すように、ブロック列7の連続する2つのブロックの両辺15の間の偏倚をこれらの辺に垂直に測定したものがD1である。
【0062】
図3から明らかなように、ショルダー列ブロック8の、中間列ブロック7沿いの部分は、お互いに平行でかつ赤道面に対して所定角度α傾斜している2つの直線部分8’、8”と、それらを連結する中間部分8’’’とを含んでいる。
【0063】
この構成において、2つの直線部分8’、8”の一方は他方に関して、中間列において前後に配置された2つのブロック7の辺上部分と辺下部分の間(between upper and lower base sides)の偏倚に等しいD1だけずらして配置されている。
【0064】
図3から分かるように、ショルダー列ブロック8の一辺は、中間列の隣接するブロック7から、同じ列において前のブロックからセットバックされているのと同じD1だけ離間されており、その結果隣接するブロック間に一定幅の側方溝6が形成されている。
【0065】
一定幅の側方周方向溝5,6を形成することにより、周方向において狭部を無くすことができるため、接触パッチ(contact patch)における水はけが良くなり、雨天時のグリップが向上するという利点がある。
【0066】
好ましくは、図3に示すように、2つの直線部分の間にある中間部分8’’’が各ブロックにおいて、横断溝10と連続する凹部を形成する。
【0067】
ショルダー列のブロックに前記凹部を形成することにより、タイヤのトラクティブキャパシティ(tractive capacity)を、まさにこの特性を提供するのに最も適するトレッド部分において向上させることができるという利点が得られる。
【0068】
このトレッドのもう1つの特徴は、1つの列のブロックの両側が、隣接列のブロックに対して周方向に偏倚されており、ショルダー列の各ブロック8が中間列の少なくとも2つのブロック7と隣り合うようになっていることである。この偏倚の周方向の長さは、隣接ブロックの長さの約3分の1だけ両ブロックがお互いに並ぶように、あるいは前記の長さ以上の長さに亘ってお互いに並ぶように決定することができる。
【0069】
図2の例では、中央列のブロック9が中間列のブロック7に関して周方向にずらして配置されており、各中央ブロックがこれら中間列の2つのブロックとお互いに並び合っている。また、中央列ブロックの上側頂点と下側頂点とを結ぶ辺は相互に平行であり、かつ赤道面に関して所定角度α傾斜している。
【0070】
有利なことに、これら様々な特徴、すなわちブロックの両辺を赤道面に関して角度α傾斜させたこと、内側の側方列ブロックの2つの辺部分間の偏倚、周方向のずらせ等が相俟って、乾燥条件および湿潤条件の両方でのグリップ性能の向上が低騒音性と共に生み出される。
【0071】
本発明のさらに別の特徴は、パターンが中間列のブロック7とショルダー列のブロック8との間を連結する弾性手段を含むことにある。
【0072】
これらの連結手段は(図5、図6)、周方向溝6の底面線とトレッドの内側境界面3’との間に所定の高さhのエラストマー材料を設けることから成る。トレッドの外側境界面で測定した周方向溝6の幅はそれぞれ、6.5mmから8.5mmの間である。
【0073】
この所定の高さhは少なくとも1mmであり、5mmまでとすることができる。hの値はトレッドの厚さの4%から24%が好ましい。
【0074】
この特徴は、接触パッチの下方において、基本的に転動方向(rolling direction)にかかる力を受ける中間列のブロック7が、該ブロックとショルダー列ブロック8とを繋ぐエラストマー層の存在によって実質的な曲げ変形から保護されるため、摩耗の点からも有利である。
【0075】
実際には、上記の応力を受けた時、ゴム層により結合され、幅の狭い長手方向の溝によって離間されている中間列およびショルダー列のブロック7と8は、その組合せにおいて、高さhの層が無い場合と比較してより大きい変形耐性を発揮する。
【0076】
また、曲げ変形に対する耐性により、ショルダー列のブロックは均等に摩耗する。
【0077】
中央列ブロック9の幾何学的形状が本発明のさらに別の特徴を成すものである。
【0078】
図2に戻ると、中央列ブロック9の頂点は、ちぎれおよび引裂きに対する抵抗において非常に効果的なずんぐりとした形状(chunky shape)のブロックを形成するように配置されている。中央列ブロックの形状は、隣り合う中間列ブロック7の形状および位置の特徴と相俟って、周方向に一定幅の溝5を形成している。
【0079】
この構成は、中央列の各ブロック9が隣接列のブロックに対向する部分において、赤道面に対して角度α傾斜している2つの平行直線セグメント17,18と、赤道面に対してαと反対方向に、異なる大きさの角度だけ傾斜している中間連結セグメント19とで形成されていることによって達成される。
【0080】
2つの中間セグメント19が、2つのセグメント17をセグメント18に関して、隣接ブロック間に一定幅の側方溝5を生み出すような距離だけ偏倚させていることに注目すべきである。
【0081】
各ブロック9は特定の方法で形成された前方辺と後方辺とを含む。図3に明らかなように、ブロック9の各前方辺は、2つの平行する直線セグメント、すなわち第1セグメント20と第2セグメント21とを含み、これら2つのセグメントは中間の好ましくは直線状のセグメント22によって分離されている。第1および第2セグメント20、21は赤道面に垂直な平面に対して所定角度傾斜しており、好ましくはその傾斜角度は、両セグメントとも同じ“βo”である。直線状中間セグメント22は赤道面に関してエグメント20、21とは反対方向に傾斜しており、反対方向に角度γを成している。
【0082】
前方辺の輪郭は、180度回転させると、後方辺の輪郭と同じになる。好ましくは、中間列ブロック7およびショルダー列ブロック8の全ての前方辺および後方辺を赤道面に対して所定角度傾斜させ、1つの列における角度の大きさと隣接列における角度の大きさは異ならせても良い。
【0083】
これらの角度は、お互いに等しくβ(図3)とするのが好ましいが、βはβoと等しくても等しくなくても良い。
【0084】
ブロックのベース辺(base sides)の傾斜という前記特徴により、タイヤが転動を続けるに従って、接触パッチにおいてブロック前縁部を徐々に延ばして行くことが可能となる。
【0085】
実際には、ブロックがその全体で(across their full dimension)同時に地面と接触するパターンと比較して、図2に示した好適な態様では、前方辺の部分部分が連続して地面に接触するため、トレッドパターンの前縁部の地面への衝撃によって生み出される騒音レベルを減衰できるという利点がある。
【0086】
本発明によるトレッドの重要な特徴は、周方向中央溝5および側方溝6の幅と、それらの間の比、および中央列ブロック9の幅との連係にある。
【0087】
これらの寸法はショルダー両縁部O−O’に画定されるトレッドの軸方向幅L(図2)と関連している。
【0088】
周方向溝に対して考えられる幅は、周方向溝の壁部を形成する隣接列ブロックの縦辺を含むトレッド区域を基準とする(refer to)ものである。
【0089】
より詳細には、各中央周方向溝5の幅Laと中央列ブロックの幅Loとの比は、いずれも軸方向に測定した場合、0.20以上とする。
【0090】
また、中央周方向溝の幅Laに対する側方周方向溝6の幅Lbの比率は、50%から60%の間とする。
【0091】
上記2つの比率によって決定される構造的特長によって、タイヤの回転に伴って石を排除するまで、大型の石は中央溝5でトラップし、小型の石を周方向溝6でトラップすることが可能となるという利点が得られる。
【0092】
好適な説明的実施態様によると、上に挙げた比率は、中央列ブロック9の軸方向幅Loがトレッドの軸方向幅Lの18%以上である場合と比較して有意の利点を提供するものである。
【0093】
本発明は以上に挙げた以外の好ましい実施態様も含んでおり、より具体的には、ブロックの両辺の赤道面に対する傾斜角度αを所定の好ましい大きさするとすること、中間列の連続するブロックの辺上部分と辺下部分の間の偏倚D1を所定の好ましい値とすることが含まれる。
【0094】
角度αの大きさについては、5度から10度に限定するのが有利であることが分かっている。
【0095】
D1の値に関する限り、横断チャネル10を画定する連続ブロックの辺の隣接するlの部分の値を、相対する頂点間で測った辺の全長の70%から90%の間とするのが有利であることが判明している。
【0096】
タイヤの走行時の静かさを目的とした場合、角度β(図3)の大きさを7度から15度の間、角度βoの大きさを15度から22度の間、角度γの大きさを30度から60度の間に限定するのが有利であることも分かっている。
【0097】
本発明のタイヤは、グリップの良さを達成する上で有効なその他の実施態様も含む。
【0098】
第1の実施態様によると、全厚さΔが21〜23mmであるトレッドのグリップ特性が良いことは、軸方向外側ショルダー列のブロック間にある溝11の、その中央線に垂直な平面で測定した深さ(図4)が、トレッドの厚さの少なくとも90%であり、また当該溝の壁部間の角度ηが22度以上であることに関連している。実施態様の具体例では、この角度が26度である。溝11の幅は14〜19mmである。
【0099】
グリップ性能をさらに高め、かつ水はけを良くする目的では、横断溝11をタイヤの外に向かって次第に拡開する(with a gradual divergence outward away)設計とするのが有利であることも分かった。
【0100】
横断溝を画成するブロックの対向辺は、ほぼ直線に近いわずかに曲線状とするのが好ましい。
【0101】
溝11の大きな深さおよび全体的寸法により、ショルダー区域、すなわち下層ベルトの縁部におけるトレッドの換気が良くなり、有利である。下層ベルトはその可動性によって、該下層ベルトが埋設されているゴム層において発熱することがあるためである。
【0102】
従って、深い溝11を有するトレッドは、特に暑い気候の国々での使用に適すると言える。
【0103】
第2の実施態様においては、ショルダー列の隣接するブロック8の間に弾性連結手段が設けられる。
【0104】
この弾性連結手段は、関連する横断溝に沿って隣接するブロック対の間に、トレッドの内側境界面から外表面に向かって、所定の高さh1(図6b)まで弾性レリーフを延設することから成る。高さh1はトレッドの厚さの9%から60%が好ましい。
【0105】
トレッドの厚さ△が23mmである実施態様の一例をとると、レリーフは、溝の末端から12mmの最大高さh1に至るまで漸増し、該最大高さにおける幅は23〜28mmの間で変動する。
【0106】
ショルダー列の隣接ブロック間の弾性連結手段は、この列を補剛し、応力に対する抵抗力を増大する効果を持つという利点がある。
【0107】
従って、補剛したショルダー列を有するタイヤは、トレッドの厚さの少なくとも90%より大きい深さの溝11を有するタイヤに比較して、より厳酷な条件下での使用に(in more stringent conditions of use)供することが可能である。
【0108】
グリップ特性をより引き立てるためには、深さの大きい溝11に関して先に述べたものと類似する深さおよび壁部間の角度η’を有する横断溝10(図7)を採用するのが好ましい。
【0109】
実施態様の一例では、横断溝10の幅が13〜16mm、画定壁間の角度が22度以上である。
【0110】
別の構成では、トレッドパターンが、好ましくは、同じ中央列9において相互に直列に並ぶブロック間に連結手段を備えるものとする。
【0111】
一実施態様によると、これらの連結手段は曲げ変形に対する耐性を目的とするものであり、中央列の隣接するブロック間にエラストマー材料を設けること(図6a、図8)ことから成る。
【0112】
このエラストマー材料の存在は、トレッドの内側境界面3’から所定の高さhoまで延びるエラストマー材料のレリーフによって提供されている。この例では、この高さhoが少なくとも4mm、そのすぐ上の溝12は、中心線に対して垂直な部分において(図8)、溝の壁と壁の間の角度εを20度より大きく、さらに好ましくは22度より大きくすることから成る。
【0113】
場合によっては、溝12の幅が10〜12mm、深さが18mmとなる。
【0114】
本発明のその他の有利な実施態様によると、トレッド3は溝を画成する隣接ブロックの間に石排除手段(stone expulsion means)を備えても良い。
【0115】
特に、この石排除手段は溝の壁と壁の間に25度より大きい角度を含み、底部付近に断面の狭窄する部分を有して成る。
【0116】
この断面狭窄部(narrowing of the section)を形成するのは、溝を画成する2つのブロックの一方のみとするのが好ましい。
【0117】
石排除手段は全ての溝に形成しても良いが、好ましい実施態様では、主に中央の周方向溝5に沿って設けると良く、また別の実施態様ではさらに横断溝12沿いにも設けることができる。
【0118】
周方向溝5に沿って形成される石排除手段については、溝の開口部(aperture)が24度以上、一例では27度の角度δを有すると共に、トレッドの全厚みの少なくとも90%、好ましくは少なくとも95%の深さを有して成る(図5、図6)。
【0119】
また、この同じ実施態様によると、石排除手段の断面狭窄部25が(図2)、中間列ブロック7の片側の一部、次に中央列ブロック9の2つの側方セグメントの一方と、交互に設けられている。
【0120】
断面狭窄部はトレッドの内面から3〜6mmの距離に形成することができ、その幅は2〜4mmとすることができる。
【0121】
この実施態様の利点としては、タイヤに挟まった石を、溝の固有の深さおよび角度の作用で、タイヤの回転速度の効果により排除することが可能になるが、これは溝の底部付近の断面狭窄部によるものである。石はそれ以上中に入ることができず、ベルト層を損傷することはない。
【0122】
別の利点では、隣接する2つのブロックの片側にのみ、溝の断面狭窄部を設けることと、1つのブロックの片側に断面狭窄部を設け、次に別のブロックの側に設けるということを繰り返す特徴とが相俟って、トレッドの隆起部分と全体積との比を最適レベルに維持しながら、エラストマー材料が大幅に減るのを防止することが可能になっている。
【0123】
要するに、本発明により達成される利点とは、ブロックから過剰にコンパウンドを除去することでタイヤのグリップを損なうことなく、小石の存在による損傷からタイヤのベルト構造体を保護できることにある。
【0124】
次に、中央列の横断溝12に沿って設けた石排除手段について述べると、この手段は(図9)、19度以上、例によっては20度から22度の開口角κと、一般にトレッドの厚さの少なくとも75%以上の深さを有する溝と、好ましくは深さ9mm前後の断面狭窄部26とを形成することから成る。
【0125】
この例では、2つの断面狭窄部が2つの隣接する中央ブロックの各辺に1つずつ設けられている。
【0126】
これら2つの断面狭窄部は三角形状とし、均等なグリップ作用と周方向チャネルへの高い排水能力を実現するのに適する一定幅の溝を備えた図3の構造を提供できるようにするのが有利である。
【0127】
本発明によるタイヤは、上述の利点の他にも様々な利点を提供するものである。
【0128】
まず、図10を参照すると容易に分かるように、中央列ブロック9の形成は、2つの縦辺と2つの横辺と2つの対角線S1,S2とを有する平行四辺形の領域から、2対の不等辺台形(scalene trapezia)、すなわち対角線S1の両端にある第1対Qと、対角線S2の両端にある第2対Rとを差し引くプロセスから形成することができる。
【0129】
やはり図10に明らかなように、赤道面に平行な走行方向Wにおいて測ったブロック9の長さは、値Tから値Toへと減少する。この時To/Tの比は0.70〜0.85である。
【0130】
ブロック9の構成が多辺形に関連してそこから引き出される形で行われることにより、よりずんぐりとした形状が得られることと、トウ効果(toe effect)を顕著に減少できるという2重の利点が実現される。
【0131】
従って、ブロック9はトレッドの剛性を高めると共に、不均等な摩耗を減少する一助となっている。
【0132】
より詳細に言うと、本発明によるブロック9の形状は、横端辺を赤道面に対して15度〜21度の角度βo傾斜させて騒音を低減したい場合に、有効であることが分かっている。
【0133】
この点で、平行四辺形のブロックの場合、このような角度とすると、大きなトウ効果が生まれ、その結果不均等な摩耗につながるため、本発明のブロックのような角度は受け入れがたいものであることが分かっている。
【0134】
また、中央ブロック9の直線セグメントの間に、赤道面に対して角度γ傾斜している中間連結セグメントを設けることにより、さらに別の利点が得られる。これは、30〜60度傾斜している中間セグメントの特徴が、角度βおよび角度αの大きさと相俟って、ブロック9の前縁部に顕著な不連続性が与えられ、静かな走行という点で良好な結果が得られるためである。
【0135】
実際に、中央ブロックを図10に示す形状に作成した場合、角度γが0度または90度に近く、角度βと角度αが零度であるブロックを使用したトレッドと比較して、騒音が低くなることに注目する必要がある。これは、後者のブロックの前縁部が変動性の乏しいものとなり、そのために騒音レベルが高くなるからである。
【0136】
さらに指摘するべき点として、ブロックの形状、特に中央ブロックの形状により、本発明のより一般的な態様についても好結果が得られる点がある。図11に重合して示す図から分かるように、中間ブロック7の軸方向幅および面積は、中央列ブロック9に比較して相当小さくになっている。
【0137】
図12に明らかに示されるように、中間ブロック7の面積の大半はショルダーブロックの面積の中に入ってしまう。
【0138】
図11と図12を比較すると、中央ブロックはショルダーブロックに比べて面積が大きいことが分かる。
【0139】
従って、本発明によるトレッドでは、中央列にブロック9を、中間列とショルダー列にブロック7とブロック8をそれぞれ備え、それらの面積はそれぞれ異なるものであり、その他のブロックより大きい面積のブロック9が、より大きな荷重を吸収することになるため、構造的にそれより弱い中間列ブロック7を保護する効果が得られる。
【0140】
また、好ましい実施態様では、中央列ブロック9の間と、ショルダー列ブロック8の間の双方に弾性連結手段を設けることで、これらの列の剛性をさらに高めることにより、中間列ブロック7をちぎれや引裂きから保護していることにも注目するべきである。
【0141】
その結果、幅広の中央周方向溝5と、その幅が中央溝の50%〜60%である側方溝6とを形成する一方、中間列ブロック7の幅と面積を小さくしても、グリップ特性のみならず、本発明によるトレッドの磨耗特性についても損なうことがなくなっているのである。
【0142】
また、ブロックとブロックの間の軸方向幅と面積に関して下記のような数値を適用すると有利であることが分かっている。
− 中間列ブロックの幅と中央列ブロックの幅との比L1/Loを60〜80%とする。図11の例では、この比が65%となっている;
− 中間列ブロックの幅とショルダー列ブロックの幅との比L1/L2を80〜95%とする;
− 中間列ブロックの面積と中央列ブロック面積の比を60〜75%とする;
− 中間列ブロックの面積とショルダー列ブロックの面積の比を80〜90%とする。
【0143】
また有利なことに、本発明によるトレッドが非常に静かな走行性を提供できるのは、中央列ブロック9の形状に拠るだけでなく、全体としてのパターンの幾何学的特長にも拠るものである。
【0144】
この結果を証明するために、数値pの所定ピッチに関連するトレッドパターンの部分を特に示した図13のトレッドパターンを参照する。
【0145】
本発明の特徴は、個々にr,s,t,u,vで示される5つの横断溝の中心線の中心点間の距離を所望にすることができることにあることが観察されるであろう。
【0146】
2つの横断溝間の距離は、一般にpの約5分の1であることが注目されるであろう。
【0147】
実際には、パターンの上から下に向かって、ピッチ全体を5つの部分に分割し、それぞれの部分が赤道面に対して垂直な2本の線によって画定され、かつピッチの略5分の1に等しい距離だけ相互に離間するような構成となっている。
【0148】
次に、線r,s,t,u,vが、接触パッチにおけるタイヤの連続前縁部に対応すると仮定する。
【0149】
これらの線の各々に沿って、その前の線にあるブロックの1つの前縁部は存在しないこと、また空間pにおいて、パターンの5つの列に属する5つのブロック全てがそれぞれ別個に前縁部から除外されていることに注目されたい。
【0150】
従って、接触パッチ沿いのブロックの前縁部が5つの線で変化し、またピッチにおける前縁部の分布が均等である結果、接触パッチ全体で均等なグリップが得られ、ピッチpの途中で様々な前縁部が異なる順番で現れることによる騒音レベルの減衰効果が得られる。
【0151】
グリップを向上する効果のあるさらに別の態様についても、特筆できよう。例えば中間列ブロック7間の横断溝10を見ると、いずれの列においても前後に並ぶブロックの下辺と上辺の間に軸方向の偏倚があるのが分かる。
【0152】
実際には、この列の横断溝は、当該ブロックのこれら上辺および下辺の全長のうち、セグメントl(図3)によってのみ画定されており、その結果、さらさらした物質や雪のような物質が前後するブロックの横辺の間の偏倚部に累積することが不可能になるという利点が得られるのである。
【0153】
本発明のさらなる利点は、パターンの全てのブロックがその様々な構成において、エラストマー材料の不均等な摩耗の原因となる鋭角を形成する縁部、より一般的には辺と辺の鋭角的な交点の使用を避けているという事実によるものである。図3に示すように、各種ブロックの辺はその交点において略80〜110度の角度を形成している。
【0154】
また有利なことに、本発明によるパターンは、矢印Wで示される走行方向およびその反対方向でのタイヤの使用に適合するものであることが証明されている。これは、図2と図3から分かるように、赤道面左側の側方列のブロックは、その幾何学的中心の周りに180度回転すると、赤道面右側の対応する列のブロックと同じ形状になるためである。
【0155】
同様に、中央列ブロックの左半分についても、180度回転すると右半分と同じになる。
【0156】
以上の記載は、限定的な目的ではなく、純粋に説明を目的としたものであり、本発明の範囲には、ここに明記されていなくても、当業者であれば本発明の概念から容易に推知し得る全ての変更および変形も含まれることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明によるタイヤの全体構造を示す直角断面図である。
【図2】 本発明の一実施態様によるトレッドパターンの平面図である。
【図3】 図2の部分拡大図である。
【図4】 図3のIV−IVで示される平面に沿って取った、上記トレッドパターンの直角断面図である。
【図5】 図3のV−Vで示される平面に沿って取った、上記パターンの直角断面図である。
【図6a】 図2のA,B,C,D,E,Fの文字で示されるVI−VIの平面に沿って取った、上記パターンの異なる直角断面図である。
【図6b】 図6bに示したパターンの変形例を示す図である。
【図7】 図2のVII−VIIで示される平面に沿って取った、上記パターンの直角断面図である。
【図8】 図3のVIII−VIIIで示される平面に沿って取った、上記パターンの異なる直角断面図である。
【図9】 図3のIX−IXで示される平面に沿って取った、上記パターンの直角断面図である。
【図10】 中央列に属するブロックの形状を示す。
【図11】 中央列のブロックを中間列のブロックの上に重ねて示す図である。
【図12】 中間列のブロックをショルダー列のブロックの上に重ねて示す図である。
【図13】 パターンの1ピッチ分における横断溝の分布状態を示す第2図の部分図である。
Claims (36)
- 中央クラウン部分とタイヤをホイールリムに固定するための2つのビードにおいて終端する軸方向に対向する2つのサイドウォールとを含むカーカス構造体と;前記カーカス構造体と同軸状に固定されているベルト構造体と;前記ベルト構造体の周りに同軸状に延びており、2つの側方溝と2つの中央溝とから成る4つの連続周方向溝と複数の横断溝とを含むレリーフパターンに成形されているトレッドであって、前記周方向溝と横断溝により軸方向外側の2つのショルダー列と軸方向内側の2つの中間列とタイヤの赤道面に基本的に跨る1つの中央列とから成る少なくとも周方向5つのブロック列を画成しており、各ブロックが周方向に延びる2つの縦辺と走行方向に関して前方に1つと後方に1つの2つの横辺とによって画成される多辺形であるトレッドとを含んで成る自動車タイヤであって、前記トレッドパターンにおいて、(a)各列の各ブロックの縦辺がタイヤの赤道面に対して同じ方向に所定角度α傾斜しており、(b)各列のブロックは隣り合う列のブロックに関して周方向にずれて位置しており、(c)中央列ブロックの対向する縦辺間の軸方向距離に対する各中央周方向溝の幅の比率が20%以上であり、(d)中央周方向溝の幅に対する各側方周方向溝の幅の比率が45%〜60%であり、(e)各ブロックの各横辺が第1および第2の直線側方セグメントと、それらの間にある第3の中間連結セグメントとによって形成されており、前記第1および第2セグメントが赤道面に対して傾斜しており、後方辺の輪郭は前方辺を180度回転させた輪郭と同じであることから成る中央列ブロックの補剛手段が設けられており、(f)ショルダー列のブロックと中間列のブロック間に周方向連結を行う弾性手段が設けられていることを特徴とする自動車用タイヤ。
- 前記第3セグメントの傾斜が第1および第2セグメントの傾斜と反対であることを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
- 前記弾性連結手段が側方溝の底面線と、トレッドの内側境界面との間に所定の高さのエラストマー材料を設けたことから成ることを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
- 溝の底面とトレッドの内側境界面との間に設けられるエラストマー材料の前記所定の高さが、トレッドの全厚さの少なくとも8%であることを特徴とする、請求項3に記載のタイヤ。
- 曲げ変形を抑制するために中央列の隣接するブロック間に弾性連結手段を備えることを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
- 前記弾性連結手段が、関連する横断溝に沿う隣接ブロック対の間において、トレッドの内表面から外表面に向かって所定の高さまで延びるエラストマー材料のレリーフを設けたことから成ることを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
- 前記所定の高さがトレッドの厚さの少なくとも15%であることを特徴とする、請求項6に記載のタイヤ。
- 前記所定の角度αが5度〜10度であることを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
- 中央列ブロックの前方辺と後方辺のいずれの第1および第2セグメントも、タイヤの赤道面に垂直な平面に関して同じ方向に所定の角度βo傾斜していることを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
- 前記角度βoが15度〜21度である、請求項1に記載のタイヤ。
- 第3中間セグメントと赤道面に垂直な平面との間に形成される角度γが30度〜60度であることを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
- 中間列ブロックの前方辺および後方辺が赤道面に垂直な平面に対して、7度〜15度の角度βを形成していることを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
- 中央列の各ブロックが、2つの横端辺と2つの縦辺と2つの対角線とを有する実質的に平行四辺形である多辺形の領域から、前記2つの対角線の両端にある2対、第1対と第2対の不等辺台形の領域を差し引くことによって形成されていることを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
- 赤道面に垂直な平面に沿って測ったショルダー列の外縁間の距離Lに対する各中央ブロックの幅Loの比率が18%以上であることを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
- 中央ブロックの幅が中間ブロックおよびショルダーブロックの幅より大きいことを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
- ブロックの縦辺が隣接する区域において軸方向に測定した中間ブロックの幅と中央ブロックの幅との比率が65%〜75%であることを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
- 中央ブロックの面積に対する中間ブロックの面積の比率が60%〜75%であるでことを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
- ショルダー列の隣接するブロック間に弾性連結手段を備えることを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
- 前記弾性連結手段が、関連する横断溝に沿って隣接するブロック対の間において、トレッドの内表面から外表面に向かって所定の高さまで延びるエラストマー材料のレリーフを設けたことから成ることを特徴とする、請求項18に記載のタイヤ。
- 前記所定の高さがトレッドの厚さの9%〜60%であることを特徴とする、請求項19に記載のタイヤ。
- ショルダーブロック列の横断溝の深さが、トレッドの厚さの少なくとも90%であることを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
- 中間列の横断溝がトレッドの厚さとほぼ等しい深さを有することを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
- 中間列の横断溝の中心線に対して直角を成す平面において、前記溝の壁と壁の間の角度が少なくとも22度であることを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
- 中間列の横断溝の幅が13〜16mmであることを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
- トレッドパターンが少なくとも1つの所定のピッチを関数として反復し、5つの横断溝のうちどの2つの溝をとってもその中心線間の距離が該ピッチの略5分の1であることを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
- 石排除手段を備えることを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
- 前記排除手段が、溝の中心線に対して直角を成す平面において、前記溝の壁と壁の間を所定角度とすることと、底部付近に断面狭窄部を設けることから成ることを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
- 周方向溝における前記所定角度が少なくとも24度であることを特徴とする、請求項27に記載のタイヤ。
- 前記狭窄部が該溝の片側にのみ設けられることを特徴とする、請求項27に記載のタイヤ。
- 前記石排除手段が中央の周方向溝にそって配置されていることを特徴とする、請求項26に記載のタイヤ。
- 前記石排除手段が、溝の長手方向の片側にのみ狭窄部を設けてなるか、あるいは中間列ブロックの一方の縦辺に沿って狭窄部を設け、次に中央列ブロックの側に狭窄部を設けてなることを特徴とする、請求項30に記載のタイヤ。
- 前記石排除手段が、その深さがトレッドの厚さの少なくとも90%に等しい溝を含んで成ることを特徴とする、請求項30に記載のタイヤ。
- 前記石排除手段が、中央列のブロック間の横断溝に配置されていることを特徴とする、請求項26に記載のタイヤ。
- 前記石排除手段が、2つの隣接ブロックの各部分に、2つの直線端部セグメントと、その間を連結すると共に略中心位置において鈍角を形成するように前記端部セグメントに対して傾斜している中間セグメントとを形成することによって生み出される横断溝に沿って配置されており、前記排除手段は2つの対向する三角形部分により底部に向かう該溝の中心の狭窄部分が存在することから成ることを特徴とする、請求項33に記載のタイヤ。
- 赤道面左側の側方列ブロックの形状が、対応する右側方列のブロックをその幾何学的中心の周りに180度回転させた形状と同一であることを特徴とする、請求項1に記載のタイヤ。
- その厚さが地面と接触することを目的とする外表面とエラストマーシートと接触する内表面との間に画定されており、2つの側方溝と2つの中央溝とから成る4つの連続周方向溝と複数の横断溝とを含んで成り、前記周方向溝と横断溝とで軸方向外側の2つのショルダー列と軸方向内側の2つの中間列とタイヤの赤道面に基本的に跨る1つの中央列とから成る少なくとも周方向5列のブロックを画成しており、各ブロックが周方向に延びる2つの縦辺と走行方向に関して前方に1つと後方に1つの2つの横辺とによって画成される多辺形である自動車用タイヤのトレッドであって、(a)各列の各ブロックの縦辺がタイヤの赤道面に対して同じ方向に所定角度α傾斜しており、(b)各列のブロックは隣り合う列のブロックに関して周方向にずれて位置しており、(c)中央列ブロックの対向する縦辺間の軸方向に測った距離に対する各中央周方向溝の軸方向に測った幅の比率が20%以上であり、(d)中央周方向溝の幅に対する各側方周方向溝の幅の比率が45%〜60%であり、(e)各ブロックの前方辺および後方辺の各々が第1および第2の直線セグメントと、それらの間にある第3の中間連結セグメントとによって形成されており、前記第1および第2セグメントが赤道面に対して傾斜しており、180度回転させた前方辺の輪郭と後方辺の輪郭が同じであることから成る中央列ブロックの補剛手段が設けられており、(f)ショルダー列のブロックと中間列のブロック間に周方向弾性連結手段が設けられていることを特徴とする自動車用タイヤのトレッド。
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