JP4607106B2 - トレッド保護要素 - Google Patents

Description

本発明は、重車両用タイヤのトレッドの改良に関し、より詳しくは、本質的にリブの形態またはブロックとリブとの組合せの形態をなすトレッドパターン要素で形成されたトレッドパターンが設けられたトレッドに関する。
本発明は、特に、重車両の非駆動車軸用ラジアルカーカスタイヤに使用するためのものである。

一般に、このようなタイヤはカーカス補強体を有し、該カーカス補強体の半径方向外方にはクラウンベルトが載置され、該クラウンベルト自体の上には、本質的に、全体として周方向のリブで形成されたトレッドパターンが設けられたトレッドが載置されている。また、このトレッドの各横方向ゾーンでトレッドの軸線方向外方に側方リブを設けることは知られている（下記特許文献１）。該側方リブの子午線方向プロファイルは実質的に平行であり、該子午線方向プロファイルより半径方向内方の幾何学的形状は、トレッドの主正中ゾーンの幾何学的包絡線を形成する。

用語「半径方向内方」とは、新たな側方リブが、タイヤの走行面に対して半径方向外方にオフセットしている面を有している場合を意味すると理解すべきである。支持荷重の作用下で路面に接触するとき、トレッドを形成する物質が圧縮され、これにより側方リブが路面に接触するようになる。この初期オフセットは、この側方リブに接触圧力を発生させると同時に、路面に対するスリップ促進させてこのリブに優先的に摩耗を生じさせ、これによりトレッドの縁リブを保護するのに充分なほど大きくなくてはならない。用いられる平均オフセットは、少なくとも１ｍｍに等しくかつ大きくても６ｍｍに等しい。もちろん、初期オフセットすなわちタイヤが新しいときのこの値は、トレッドを構成する単一または複数の物質（ゴム配合物）の性質に従って、およびこれらの物質の圧縮時の機械的特性に従って適合できるものでなくてはならない。

この構成により、トレッドの縁部に鋭い縁（すなわち丸くない縁）を維持でき、各縁の軸線方向外方に形成されるリブは、いわゆる「犠牲」リブ、すなわち隣接する縁リブの摩耗を低減させるために摩耗が強調されるリブとして機能する。この犠牲リブは、前記トレッドのリブを形成するトレッドの主溝の深さに実質的に等しい深さを有する周方向の細溝によって、トレッドの軸線方向最外方のリブから軸線方向に分離されている。

この構造は使用における有効性が完全に証明されているが、現在の使用状態では、トレッド、より正確には、これらのトレッドの軸線方向外方の縁部が走行中に衝撃を受け、このため、縁リブと犠牲リブとを分離する幅狭の周方向溝の底部のゴム配合物に破断を引起こすことがある。破断の危険性を低減させるため、これらの溝の深さを制限することが知られているが、この場合には、犠牲リブに求められている技術的効果が、トレッドの全使用期間に亘って発揮されなくなってしまう。

米国特許第４，４８０，６７１号明細書 国際公開特許ＷＯ９８／５４００９号明細書

本発明の要旨は、レリーフの要素（リブ、ブロック）を形成するほぼ周方向の複数の主溝で形成されたトレッドパターンが設けられたトレッドの軸線方向外方の縁部に不規則摩耗が生じることを防止する犠牲リブの効果を維持できるようにすることにある。また、使用に際し、このトレッドは、外的攻撃に耐えかつ切開部の底部に破断が形成されることを防止することもできる。

本発明によるトレッドは、２つの縁部を備えかつ側面により軸線方向に限定された走行面と、２つの側面の間の、路面と接触することを意図した走行面とを有するトレッドであって、該トレッドが、その走行面上に、溝により限定されたレリーフ要素（リブ、ブロック）で形成されたトレッドパターンを有し、前記溝の少なくとも一方はトレッドの長手方向に配向されかつ深さＨを有している。このトレッドは、その少なくとも一方の縁部の軸線方向外方に、「保護要素」或いは「犠牲要素」と呼ばれる少なくとも１つのレリーフ要素を有し、該レリーフ要素は、単一または複数のレリーフ要素の接触面に対してトレッドの半径方向内方にオフセットしていてレリーフ要素を不規則摩耗から保護する。この保護要素および保護されるレリーフ要素は、軸線方向外方の２つの対向側面を有しかつ深さＨに実質的に等しい深さＶをもつ切開部を形成する。このトレッドは、保護要素が、複数のゴム連結ブリッジにより保護されるトレッドパターンに連結されており、これらのブリッジは、保護される要素および保護要素の対向側面を連結することに特徴を有する。

当業者ならば、対象とするトレッドの寸法および構成材料、連結ブリッジの数、およびトレッドの縁部要素の保護リブ効果を維持すると同時に、保護リブと縁要素とを分離する切開部の底部の衝撃感度を低下させるべくこれらのブリッジにより影響を受ける表面を選択できる。

また、レリーフの保護要素は、トレッドの長手方向（すなわち、トレッドがひとたびタイヤに取付けられた場合には周方向）に連続するように、または不連続に構成できる。もちろん、タイヤの縁要素の全周を保護する上で重要なことは、この連続保護要素または一連の不連続保護要素がタイヤの全周に亘って存在することである。

保護要素の外方面の半径方向オフセットの値は、保護要素が設けられたトレッドを備えたタイヤを使用する条件下で、路面と保護要素の表面とが接触できるように選択される。このオフセット量は、新しいときにゼロではなく、１ｍｍより大きいことが好ましい。上記特許文献１において説明されているように、２つの要素（縁要素およびオフセット要素）間の転がり長さの差により、オフセット要素に制動力が発生され、これにより、摩耗をこのオフセット要素に集中させることができ、縁要素を不規則摩耗から保護する。「制動力」とは、路面によりトレッドパターン要素に加えられる力を意味するものと理解すべきであり、この制動力は、タイヤの前進移動を妨げるものである。

トレッドの少なくとも１つの縁部のレリーフ要素がリブである場合には、保護要素もリブで形成し、該リブを複数の連結ブリッジにより縁リブに連結すべきあることを忠告できる。これらのブリッジは、部分的摩耗の発生と同時に走行面上に現れることがないように、異なる深さでトレッドの長手方向に規則的に分散されている。

連結ブリッジは、対象とする切開部の深さＶの少なくとも４０％に亘って、切開部の深さ方向に配置されるのが好ましい。

トレッドの少なくとも１つの縁部で周方向に配置された複数のブロックを有するトレッドの場合には、連続リブまたは複数のブロックを設けることができ、後者の場合には、他の連結ブリッジにより相互連結することができる。あらゆる場合において、保護要素および保護される要素の外方接触面間の初期オフセット量は、本発明によるトレッドが設けられた新しいタイヤが転がり始めるやいなや、または摩耗のために回収される前のトレッドの全使用期間と比べて比較的短い初期使用後でも、走行中にこれらの２つの接触面が路面に接触するように選択される。

ブリッジング表面、すなわち、連結ブリッジが保護要素の側面と交差する全表面は、保護要素が走行中に路面に接触できるように、充分な可撓性を維持するように決定される。
保護要素と、保護される縁要素との間に連結ブリッジを使用することにより、大きい幅の切開部を設けることができると同時に、第一要素が第二要素上に支持されることからも利益が得られるようになる（走行時およびコーナリング時にこの支持が得られるようにするには、通常、切開部の幅を制限しなければならない）。

このようなトレッドパターンを保護するのに、トレッドのモールディング力および加硫力に耐える本質的な特性をもつシート状材料（このシートは、犠牲要素をトレッドの縁部に連結する連結ブリッジを形成すべく、モールディング中にゴム配合物の通過を可能にする複数のオリフィスを備えている）を用いて、保護要素とこれが保護するトレッドの縁部とを分離する幅狭溝内でモールディングすることからなる既知の技術を使用できる。

他の製造方法は、例えば、僅かにオフセットした接触面を従来の態様でモールディングし、同時に、トレッドの厚さ方向に延びかつ長手方向に規則的に間隔を隔てた凹み（wells）すなわちキャビティをモールディングすることからなる。これらの凹み間の空間は、トレッドの成形中にゴム配合物で充填され、それぞれの要素の外方接触面から延びる連結ブリッジを形成する。

トレッドの長手方向に測定した平均長さＤおよびトレッドの軸線方向すなわち横方向に測定した平均幅ｄをもつ各凹みは、１〜１０ｍｍ²の断面積を有するのが好ましい。

長手方向に測定した各凹みの長さＤは、２．５〜１５ｍｍの間にあるのが好ましい。幅ｄは長さＤより小さいことが更に好ましい。

「Ｌ」が周方向の各凹み間の距離を表すものとすると、保護要素と保護される要素との間に充分な連結剛性を付与するには、この距離Ｌは、寸法Ｄの１〜６倍であるのが好ましい。更に好ましくは、各凹み間の距離Ｌは、凹みの平均長さＤの２〜４倍である。

凹みは、任意の幾何学的断面形状、より詳しくは、円形、楕円形、矩形、三角形または半円形、半楕円形または半矩形にすることができる。使用中に或る箇所に応力集中することをできる限り回避するには、凹みの幾何学的断面形状を、尖った点をもたない形状にすることを忠告できる（より詳しくは、矩形よりも円形の方法が好ましい）。

円形または楕円形の断面形状を有する凹みの場合には、凹みの平均方向（すなわち、凹みの母線の方向）は、子午線方向断面（すなわち、タイヤの回転軸線を含む平面）で見て、初期状態でオフセットしているレリーフ要素の外面に対して垂直であるか、或いは、このような垂線に対して傾斜させる。後者の場合、傾斜角は２５°以下が好ましい。より好ましくは、この角度は０〜１５°である。

本発明の他の特徴および長所は、本発明の実施形態を非制限的に例示する添付図面を参照して以下に述べる説明から明らかになるであろう。

図１には、本発明によるトレッド１の部分図が示されている。この部分断面図には縁リブ３が示されており、該縁リブ３は、深さＨの長手方向溝２により、トレッドパターンの他の溝３′から分離されている。
この縁リブ３を不規則摩耗から保護するため、より詳しくは軸線方向外方の鋭い縁部３１が丸くならないように保護するため、いわゆる「保護」リブ４が軸線方向外方に配置されている。この保護リブ４は、走行中に路面と接触することを意図した外的接触面４１を有している。回転軸線に対して測定したこの保護リブ４の転がり半径と縁リブ３の転がり半径との差により保護リブ４上のスリップが増幅され、これにより、このリブ４に顕著な摩耗が生じ、従って縁リブ３の不規則摩耗が低減される。

この保護リブ４は、トレッドの厚さ方向に量ｆだけオフセットしており、かつそれぞれ保護リブ４および縁リブ３の対向壁４２、３２により形成された深さＶ（保護リブ４の外方面４１に対して測定した深さ）の幅狭切開部５により縁リブ３から分離されている。これらの壁４２、３２は、図１と同じトレッドの同じ部分の平面図である図２に示すように、ゴム配合物からなる複数の連結ブリッジ６により連結されている。
ここで「幅狭切開部」とは、３ｍｍ以下の幅の切開部を意味するものと理解されたい。

図２には、保護リブ４と縁リブ３とを分離する幅ｄの幅狭切開部５が示されている。この幅狭切開部５は、保護リブ４の接触面４１から切開部５の底部まで延びている複数のゴム連結ブリッジ６を有している。切開部５は、あたかも寸法ｄおよびＤ（この寸法ｄは、トレッドの長手方向に凹み５１を測定したものである）をもつ一連の凹み５１で形成されているように見えるであろう。これらの凹み５１は、ここでは、保護リブ４の接触面４１から切開部５の底部まで延びている。
各切開部すなわち凹みの深さＶは、主溝２の深さＨと等しくすることも、異ならせることもできる。

保護リブ４の半径方向外方面４１のオフセット量ｆはゼロではなく、このようなトレッドが設けられたタイヤの定格荷重に等しい荷重を受けたときに、前記半径方向外方面４１が、タイヤの走行路面に接触するような大きさにする。路面と接触した後、この保護リブ４のオフセット量は、全使用期間中の自動摩耗により維持され、保護リブ４と縁リブ３との間の連結ブリッジ６が、切開部５の底部の断裂を防止する充分な機械的連結を行う。
このようなトレッドを製造するため、適当な形状および寸法をもつモールディング要素により複数の凹み５１が成形され、これらのモールディング要素は、トレッドモールドの成形面上のレリーフ内に配置される。

他の実施形態では、トレッドの成形および加硫前に、縁リブと犠牲リブとの間にインサートを配置することができる。このインサートには、成形作業中にゴム配合物が通ることを可能にして、所望数の連結ブリッジと、該ブリッジを分散させる適当数の孔とが設けられている。インサートはモールディングを可能にする材料が選択され、成形後にその全部または一部を除去してもよいし、或いは走行中に徐々に消滅するようにしてもよい。

寸法２９５／８０ Ｒ ２２．５のタイヤのトレッドの実施形態の一例では、選択される寸法は、
ｄ＝２ｍｍ、
Ｄ＝３ｍｍ
Ｌ＝７ｍｍ（Ｌは、周方向に測定した連結ブリッジの長さである）
である。

簡単化および明瞭化のため、以下の図面では、同じ性質をもつ要素は同じ参照番号で示すものとする。
図３には、本発明によるトレッドの他の実施形態が示されている。この実施形態では、保護要素４と縁リブ３とを分離する溝５は、深さｈの長手方向溝を形成する第一部分５ａと、ここから延長された第二部分５ｂとからなる。犠牲要素４の接触面４１に開口する第一部分５ａには連結ブリッジが設けられていない。第二部分５ｂは、図１および図２に関連して説明した切開部と同様であり、複数の連結ブリッジ６を有している。分離溝５の第一部分５ａの幅ｄ′は、第二部分５ｂの幅ｄより大きい。
この形態では、トレッドが新しいときに、縁リブの大きい横方向可動性を保持できかつ分離溝の底部を保護できる。

図４の実施形態では、各凹み６は、それぞれ実質的に大きいセクション５′、５″において、保護要素４の外方面４１に近接しておよび切開部５の底部に終端しており、これらの部分に集中する力を低減する。好ましくは、大きいセクション５′、５″の部分の断面は、切開部５の断面の大きくても２．５倍である。

図５の変更形態には、切開部５により互いに分離された保護要素４および縁要素３が示されており、切開部５は、実際には、タイヤの回転軸線を通り、犠牲要素４の接触面４１に対して垂直な線から平均角度αで傾斜した半径方向平面内に配置された一連の凹み５１で形成されている。この平均角度αは、大きくても１５°であるのが好ましい。
この構成は、接触領域内の力をより良くコントロールすることを可能にする。

図６の変更形態には、図３に関連して変更形態と、保護リブ４の軸線方向外方の側面４３に開口するチャネル７とを組合せたものが示されている。この組合せによれば、保護リブ４およびトレッドの縁部の作動温度を非常に大きく低下できるという長所が得られる。この変更形態では、各チャネル７は実質的に円形断面を有しかつ少なくとも１つの凹み６に連結されている。また、各チャネル７は、周方向溝２まで、縁リブ３内方を軸線方向内方に延びている。保護要素４の接触面４１のオフセット量は、新しいとき、または必要ならば初期摩耗後に、接触面４１が路面に接触することができる大きさに選択されるのが好ましい。
チャネルの平均断面形状は円形で、１．５〜３ｍｍの直径を有するのが有利である。
このようなトレッドを製造するには、前述の方法の１つまたは他の方法と、例えば上記特許文献２に開示されているように、トレッドを横切るフィンガによるチャネルの成形法とを組合せて使用できる。

本発明は、上述しかつ図示した例に限定されるものではなく、本発明の範囲から逸脱することなく種々の変更が可能である。
より詳しくは、上述の例における長手方向リブ（すなわち、タイヤ上で周方向に設けられたリブ）は直線状であるが、ジグザグ状にすることもできる。また、トレッドの縁部のトレッドパターン要素が、連結ブリッジにより周方向に相互連結されたブロックである場合も同じ効果が得られる。保護部分には、連結ブリッジが設けられた（または設けられていない）切開部によりトレッドの隣接要素から分離された複数のブロックを形成することもできる。

図７に示す他の実施形態では、保護リブ４は、２つの整合凹み６、６′により縁リブ３から分離されている。これらの整合凹みは、互いに軸線方向に近接していると同時に縁リブ３にも近接しており、一方の一連の凹み６′は、他方の一連の凹み６から周方向にオフセットしている。この実施形態の構成により、負荷フレキシビリティを増大させて、保護要素４が路面に対して滑り接触することを可能にする。この変更形式では、凹み６、６′の深さを実質的に同じにするか、異ならせることもできる。
上述の変更形態における切開部すなわち凹みの幅ｄは、不均一にして、切開部の底部に向かって増大させることができる。

本発明によるタイヤトレッドの一縁部を通る断面図（図２のI−I線に沿う断面図）である。 本発明によるトレッドの部分平面図である。 本発明による一変更形態を示す図面である。 本発明による他の変更形態を示す図面である。 本発明による更に別の変更形態を示す図面である。 オフセットリブの軸線方向外方の側面に開口するチャネルを更に有する変更形態を示す図面である。 保護要素と被保護要素とを分離する２つの切開部を有する他の変更形態を示す図面である。

符号の説明

１ トレッド
２ 長手方向溝（主溝）
３ 縁リブ（縁要素）
４ 保護リブ（保護要素、犠牲リブ）
５、５′、５″ 切開部
６ 連結ブリッジ
７ チャネル
５１ 凹み

Claims (10)

1. ２つの縁部を備えかつ側面によりタイヤの軸線方向に限定された走行面と、２つの側面の間の、路面と接触することを意図した走行面とを有するトレッド（１）であって、該トレッド（１）が、その走行面上に、溝（２）により限定されたレリーフ要素（３、３１）で形成されたトレッドパターンを有し、前記溝（２）の少なくとも一方はトレッドの長手方向に配向されかつ深さＨを有し、このトレッド（１）は、その少なくとも一方の縁部の軸線方向外方に保護要素である少なくとも１つのレリーフ要素（４）を有し、該レリーフ要素（４）は、単一または複数のレリーフ要素（３）の接触面（３０）に対してトレッドの半径方向内方にオフセットしていてレリーフ要素（３）を不規則摩耗から保護し、オフセット量は、タイヤの定格荷重に等しい荷重を受けたとき保護要素（４）が路面と接触するような大きさであり、保護要素（４）および保護されるレリーフ要素（３）が、トレッドの長手方向に延びる２つの対向側面（４２、３２）を有しかつ深さＨに実質的に等しい深さＶをもつ長手方向の切開部（５）を形成するトレッド（１）において、保護要素（４）は、該保護要素（４）および保護される要素（３）の対向側面（４２、３２）を連結する少なくとも１つのゴム連結ブリッジ（６）により、前記保護される要素（３）に連結されていることを特徴とするトレッド。
2. 各保護要素（４）は、トレッドの長手方向に規則的に分散された複数のゴム連結ブリッジ（６）により、保護される要素（３）に連結されていることを特徴とする請求項１記載のトレッド。
3. 前記ゴム連結ブリッジ（６）は、保護要素（４）と保護される要素（３）との間の切開部（５）の深さの少なくとも４０％に亘って深さ方向に延びていることを特徴とする請求項１または２記載のトレッド。
4. 前記ゴム連結ブリッジ（６）は、保護要素（４）の接触面から、保護要素（４）と保護される要素（３）とを分離する切開部（５）の底部まで延び、前記ゴム連結ブリッジ（６）間の空間は、トレッドの長手方向に測定した平均長さＤおよび軸線方向に測定した平均幅ｄをもつ凹み（５１）を形成し、各凹みは深さ方向で１〜１０ｍｍ²の断面積を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のトレッド。
5. 各凹み（５１）間のトレッドの長手方向の間隔Ｌは長さＤの１〜６倍であり、軸線方向に測定した凹みの幅ｄは長さＤより小さいことを特徴とする請求項４記載のトレッド。
6. 子午線方向断面すなわちタイヤの回転軸線を含む平面内で見たトレッドの厚さ内の凹み（５１）の平均方向は、保護要素の接触面に垂直な線に対し、２５°以下の平均傾斜角を形成していることを特徴とする請求項４または５記載のトレッド。
7. 各凹み（５１）は、半径方向内方または外方の端部の少なくとも一方に幅広部分（５′、５″）を有していることを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項記載のトレッド。
8. 前記切開部（５）は、長手方向に延びる溝を形成する第一部分（５ａ）と、この第一部分（５ａ）から半径方向内方で長手方向に延びる溝を形成する第二部分（５ｂ）からなり、第一部分（５ａ）は、保護要素（４）の接触面（４１）に開口しておりかつゴム連結ブリッジが設けられていないことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のトレッド。
9. 少なくとも１つの保護要素（４）内には複数の軸方向に延びるチャネル（７）が更に設けられており、該チャネル（７）は保護要素（４）の軸方向の外方側面に開口していることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載のトレッド。
10. 前記チャネル（７）は、保護要素（４）内に存在する切開部（５）に連結されていることを特徴とする請求項９記載のトレッド。

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