JP4860721B2 - 車両用のタイヤ - Google Patents

Description

本発明は車両用のタイヤに関する。

一般的に車両用、特に自動車用のタイヤの分野では、半径方向においてオメガ（Ω）形状の半裁断面を有し、かつ、トレッド及び２つの凸状側壁を備えたタイヤの製造が知られている。これら２つの凸状側壁はそれぞれ、ビードにおいて終端となり、該ビードは、使用時に、対応するリムの環状部とともに同一平面上で協働することができる。タイヤがリムに接続される際、該タイヤがリム自身とともにチャンバを画定し、このチャンバは、使用時に、空気又は別の加圧された流体で充填される。チャンバ内の流体の圧力は、タイヤの種類とタイヤ自身が置かれると想定されるストレス（応力）条件に従って決定される。

公知のタイヤは広く使用されているが、いくつかの不利益を免れない。先ず、公知のタイヤでは、特に、それらの形状と、それらが加圧されているがために、大きいヒステリシスに起因して、大きな転がり抵抗をもつ。これは、使用時において、タイヤの加熱と、タイヤ自身の性能及び信頼性についての制御不可能な変動の原因となる。

また、路面保持性能（例えば、路面上に水が存在する場合を含む）に関する特定の要求を満たす必要があるため、トレッドには溝加工が施されており、車両走行方向に対して横行する複数の流路が形成されている。これらの流路は、タイヤの外側に向いて開口しているため、タイヤと路面との接触面における領域に存在する水を排出する。これらの横行する流路の存在は、ある面では、湿潤条件における路面保持性能を高めるが、他方では、厄介なノイズ発生源ともなる。よって、トレッド上のこれらの横行流路の種類、寸法及び分布には常に、様々な条件間での妥協がつきものである。

さらに、公知のタイヤの場合、タイヤ空気圧の定期検査が必要とされ、不可避の漏れによって、空気圧が経時的に変化する。また、タイヤがパンクした場合に、タイヤ交換も必要となる。

最後に、公知のタイヤは、リムのジオメトリ（幾何形状）を決定し、これは、加圧された流体用のチャンバを画定するために、開口の無い周辺の管状部分を有することを要し、そして、空気注入弁が取り付け可能でなければならない。これらの理由のため、公知の解決策では、ホイール及びリムのアセンブリはその重量がかなり嵩み、そのために不可避的な慣性力が生じて、既知のように加速と制動の両方に影響が出る。

よって、本発明の目的は、上述した問題を簡単かつ経済的に解決することができる車両用タイヤを提供することであり、特に、如何なる使用条件においてもドライブの快適性を高めることが可能な車両用タイヤを提供することである。

本発明によれば、車両用のタイヤが提供される。該タイヤは、対称軸（１３）を有し、複数の外側の溝（２２）を含むトレッド（１６）と、２つの側壁（１５）と、エラストマー材料で形成されたホイールリム（２）に付設された２つのビード（８）と、前記トレッド（１６）によって包囲され側壁（１５）の間で延びている、前記軸（１３）上の同軸補強のための１つ以上の管状補強体（１８；３５）と、を備え、前記側壁はそれぞれ、直線状の母線を有する弾力性をもった環状メンブレン（２４）を備えるとともに、前記直線状の母線が、タイヤ（３）の軸（１３）に関して９０°以外の角度（Ａ）をなし、前記溝（２２）は、複数の半径方向の通路（２０，２１）を介してタイヤの内部と連通する、ことを特徴とする。

好適には、前記管状体は側面に貫通口を有し、有利には前記管状体の開口は前記通路の部分を規定する。

本発明に従って製造されたタイヤの好適な実施形態を示す正面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿ったタイヤの半裁断面図であり、ホイールリムに取り付けられた状態を示す。 図２と同様の図であり、図１におけるタイヤの一部分の変形例を示す。 図２及び図３の変形例の詳細を示す図である。 異なるストレスを受ける領域を示す、タイヤの模式図である。 図２及び図３の変形例の詳細を示す図である。 変形状態にある、図４とは別の変形例の詳細を示す図である。 ２つの異なる機能的状態における、図７の詳細を示す模式図である。 ２つの異なる機能的状態における、図７の詳細を示す模式図である。 図７についての異なる変形例の詳細を示す断面図である。 図７についての異なる変形例の詳細を示す断面図である。

本発明について添付図面を参照しながら以下に説明する。尚、これらの図面は、いくつかの非限定的な実施形態を示す。

図１において、１は、車両用の、特に自動車（図示せず）用ホイールユニットの全体を示しており、ホイールリム２（図２及び図３）と、ホイールリム２自身に取り付けられたタイヤ３と、を備える。

ホイールリム２は、中央取付部５及び半径方向の２つの環状フランジ６を含み、これらのフランジは、取付部５から突出して、各々の座部（シート）７を支持する。座部７はそれぞれ、タイヤ３の対応するビード８を受け入れる。複数のビード８はそれぞれ、自身の係止突部９を有し、環状のディスク１０によってそれぞれ座部７と係合する。これらのディスク１０は、ねじ１１を用いて各フランジに接続される。取付部５は、円筒状の壁１２を含み、この壁は、タイヤ３と対向する位置において、ホイールリム２の軸１３に対して同軸に延びているが、これは、フランジ６を互いに接続させるためである。そして、壁１２には、常に開口した複数の貫通口１４が設けられているが、図２及び図３には、これらの貫通口１４のうちの１つのみを図示している。

タイヤ３は、空気又は他の加圧された流体による加圧を必要とせずに、ホイールリム２によって伝達される負荷を支えることができ、タイヤ３は、２つの側壁１５を備える。これらの側壁１５は、第１にビード８に繋がり、第２にトレッド１６に繋がる。ビード８、トレッド１６及び側壁１５は、エラストマー材料で形成されているが、これについては、以下の記載からより明らかとなる。

タイヤ３はまた、均質な管状補強体１８（図２及び図３）を備え、この補強体１８は、軸１３に対して同軸に延びており、前記したエラストマー材料以外の材料で形成され、好ましくは、ハーモニックスチール（鋼）あるいは熱可塑性又は熱硬化性の繊維補強プラスチック材料で形成される。図２及び図３をも参照すると、管状体１８は、軸１３に平行に測った寸法が、これと同一方向において測ったトレッド１６の寸法とほぼ同じであり、かつ、２つの円筒状の側面１８ａ及び１８ｂによって半径方向に画定される。これらの側面１８ａ及び１８ｂは、軸１３に対して同軸の方向とされており、直線状をなし、かつ互いに平行であって軸１３に対して平行な母線を有する。図４に示す変形例によれば、管状体１８は、複数の円周リブ１９をもった波状体とされ、これらの円周リブ１９は、互いの間に複数の円周溝２２を画定する。トレッド１６は、管状体１８の外面上で加硫処理され、よって、この管状体はトレッド１６自身のエラストマー材料中に少なくとも部分的に埋設される。トレッド１６には、半径方向の貫通口２０が複数設けられており、その各々は、管状体１８中に設けられた、対応する貫通口２１と連通する。

有利には、開口２０及び２１が、円周方向に細長くされ、そして、軸方向において互いに間隔をあけて円周方向に開口の列が形成されるように、互いに整列される。また有利には、開口２０が、水のみに浸透性をもった材料２０ａを用いて閉じられ、そして有利には、該開口が多孔質性の材料を用いて閉じられる。

トレッド１６は、複数の円周溝２２のみを生成することで溝付けされ、この円周溝２２内には、トレッド１６を通る貫通口２０が空けられている。

図１、そして特に、図２及び図３に示すように、各側壁１５は、それぞれが円錐台状（ｆｒｕｓｔｏ−ｃｏｎｉｃａｌ）をした、弾力性のある環状メンブレン（膜体）２４を含み、これは、軸１３と９０°以外の角度Ａをなす直線状の母線を持ち、好ましくは、この角度が７５°と８５°との間とされる。図３において、メンブレン２４の複数の母線は、互いに集まり、かつトレッド１６に向かって収束して、トレッド１６自身の外部において図示しない一点で交わる。また、図２では、複数の母線がホイールリム２から発散し、従って、タイヤ３の内部の一点で交わる。

再度図２及び図３を参照すると、メンブレン２４は、半径方向においてほぼ一定の断面をもち、そして、半径方向の半裁断面がほぼ長方形状をなしており、第１の実施形態によれば、添付図面には示さない繊維状材料（例えば、異方性の材料）を用いて強化される。ファイバー材料の繊維は、メンブレン２４の局所的な変形、特に、ホイールリム２の直下の領域において、静荷重下での局所化された変形が生じないように回避するために、分散及び配向される。詳細には、負荷がかかっている状態でメンブレンの各点に存在するテンションストレスが２面角２６内に含まれるように、繊維が分散及び配向される。この２面角２６は、図５に示すように、ビード８に接しており、軸１３に平行な頂点を有し、かつ、使用時には軸１３自身の下方に位置する。こうすることにより、２面角２６内に含まれるメンブレン２４の部分Ａ（図５）は、管状体１８の対応する部分とホイールリム２との間で伸張され、一方、２面角２６の下方であるメンブレンの部分Ｂは、実際上、テンションストレスに晒されず、よって、ホイールリム２によって伝達される負荷の作用下で自由に変形することができる。部分Ｂが変形する結果として、２面角２６の下方のタイヤ部分についての実際の曲率半径が増加し、該曲率半径は、軸１３（図５）を通る垂直面での無限大へと近づく傾向をもつ。トラクションストレスに晒されるタイヤ部分、即ち、２面角２６内に含まれる部分は、負荷を支え、これにより、満足のいくドライブ快適性にとって必要な弾性が保証される。換言すれば、ホイールユニット１において、ホイールリム２は、既知のように負荷をタイヤに伝え、メンブレン２４の部分Ａから「懸架」され、これをよって部分Ｂを「解放」する。

図６に示す変形例は、タイヤ３０に関するものであり、メンブレン２４が、等方性であってかつ均質のエラストマー材料で形成されている点においてタイヤ３と相違する。有利には、これらのメンブレン２４が、大気物質に耐えるように処理された、ポリブタジエンゴム又はポリイソプレンゴムで形成されるか、又は、ジメチルシラノール及び誘導体（メチル基が、ビニル基又はフェノール基と置換された場合）のポリコンデンセート（凝縮物）で形成される。静止時、即ち、非変形状態において、メンブレン２４はそれぞれ、その半径方向の寸法が、トレッド１６と、対応するビード８との間のラジアル距離よりも小さい。メンブレンがトレッド及び対応するビード８に繋がる場合に、各メンブレン２４は半径方向に伸張し、これにより、タイヤの静止時、即ち、外部ストレスが無い状態で、メンブレンが完全にプレテンショニングされる。メンブレン２４のプレテンショニングのレベルは、タイヤに作用する荷重に従って選定され、各場合において、使用時、即ち、タイヤが負荷状態にある場合に、メンブレン２４の部分Ｂは、残余のトラクション負荷を依然として有する。これにより、メンブレン２４の母線は実際上、タイヤの軸を通る垂直面上を含めて、常に直線状に保たれる。

突発的なストレス状態、例えば、ホイールが「ステップ（段差）」に遭遇した場合において、メンブレン２４の過度の変形を回避するために、ホイールリムは、エラストマー材料で形成された環状部３１（図６）を含む。この環状部３１は、使用時に、ホイールリムの軸に対して同軸に配置されるとともに、管状体１８に対向するが、これは、限界条件下において、管状体１８自身に対する支持部又は停止部を構成するためである。この部分３１は、ホイールリムの金属部分３２によって支持され、該金属部分は、複数のスポーク３３によって支持される。

図７及び図８は、管状補強体３５を部分的に示す。管状補強体３５は、トレッド１６と常に関連し、軸１３に対して平行に測った寸法が、これと同一方向に測ったトレッド１６の寸法と実質的に同じとされているが、ストレスに対する所定の区別された抵抗（即ち、管状補強体３５が晒されるストレスに依存する抵抗）を有する点において、補強体１８とは異なる。詳細には、管状体３５は、連続的な外側の環状ベルト３６と、ベルト３６自身によって支持された複数のブロック３７と、を含む。ベルト３６は可撓性をもち、補強体３５に働く円周方向のテンション（伸張）作用に耐えることができる。好適には、該ベルトが、エラストマー材料の部分３８及び複数の補強スレッド又は繊維３９を含み、複数の補強スレッド又は繊維３９については編まれるか、あるいは編まれることなく、エラストマー材料の部分３８に埋設されてもよい。ベルト３６は、トレッド１６の全幅に沿って延び、例えば、加硫又は接着によってトレッド１６自身に一体的に結合され、あるいは分解又は取り外しが可能なように、トレッド１６自身に一体的に結合されるが、これは、トレッド１６が摩耗限界値に達した際にトレッド１６を取り換えることができるようにするためである。ある変形例によれば、ベルト３６は、エラストマー材料の部分３８を有さず、編んだスレッド（より糸）又はストリップだけを含む。

再度図７及び図８を参照すると、ベルト３６によってブロック３７が支持されており、これらのブロックは、例えば、加硫処理又は単に接着によってベルト３６に一体的に接続され、タイヤ３の内部に向かって突出するとともに、タイヤ３の回転時には、補強体３５に働く円周方向の圧縮作用に抗する働きを生じさせることができる。ブロック３７は、図７及び図８に示すように、中実のボディからなるか、あるいは、図９及び図１０に示すような中空のボディからなり、それらは、互いに隣接するとともに、軸方向における複数のブロックの列４１、即ち、タイヤの軸１３に対して平行な列と、円周方向における複数のブロックの列４２とを規定するように整列される。図示の例において、これらのブロック３７は、互いに同一の寸法及び幾何形状を持ち、その各々が、四角形状をした基部（ベース）とともに角錐台状の形態を有しており、該ベースについては、軸１３に対して平行な長辺を持った長方形であることが有利である。ブロック３７は、タイヤ３の内部に向けてテーパー状に先細りとされ、各ブロックが、より大きな基部をそれぞれに有する。この基部はベルト３６に面しており、可撓性をもった接合部４３（図８及び図９）によって、隣接するブロック３７における大きな基部の各々に接続される。これらの接合部４３は、実質的なヒンジ４４をそれぞれ規定し、これは、自身に隣接するブロックに接して各ブロック３７がヒンジで動くようにする。図９及び図１０に示す実施形態において、これらのブロック３７は、可撓性をもった接合部４３とともに、可撓性の熱可塑性材料の歯槽体（ａｌｖｅｏｌａｒ ｂｏｄｙ）４５の部分を構成しており、該部分については、ポリプロピレン又はポリアミド材料で一体に形成すると有利である。あるいは、ブロック３７は、プラスチック又はエラストマー材料で形成された中実のボディとされ、そして、モノリシックのボディを画定するように互に接続される。両方の場合において、ブロック３７は、タイヤ３に負荷がかかっていない場合に、それらの側壁４６が単に、相互に隣接して配置されるか、又は補強体を予め負荷がかかった状態に規定する目的で、相互に押圧されるように成形される。

使用時に、ホイールリム２からタイヤ３に負荷が伝わると、補強体３５の様々な部分が、ホイールユニット１の支持面との接触領域に対して当該部分が占める位置に応じて、各様に動く。詳細には、ホイールユニットの接触領域、つまり支持面において、トレッド１６に負荷が伝達された結果として、これらのブロック３７が、（図８ａに示すように）それぞれの回動軸の回りで、反対方向に相互回転し、互いの間にはＶ字状のノッチ４９、つまり、タイヤ３の内部に向かって幅広とされたノッチがそれぞれ規定される。上記接触領域の右側及び左側の領域において、（図８ｂに示すように）ブロック同士が互いに押圧されるが、これは、ホイールリム２からタイヤ３へと伝達される負荷に耐えられるようにするためである。

ホイールユニットが、（図７に）５０で示す「ステップ」に遭遇するか、又は図７に示すように、外部から集中した負荷がホイールユニットに加わると、前記した実質的なヒンジ４４は、タイヤ３の内部に向かう補強体のたわみに対して最小限に抵抗し、これにより、各ブロック３７が互いに反対方向に回転し、よって、これらのブロック３７は、図７に示すように、ステップ５０からの距離に応じて、互いに間隔をあけて漸次的に配置される。また、この状況において、ステップ５０の近辺に配置されたブロック３７は、互いの間に一連のＶ字状ノッチ４９を定め、その拡張については、やはり図７から分かるように変化しており、ステップ５０において最大値に達し、ステップ５０からの距離が増加するにつれて、値が徐々に減少していく。

特に、顕著なステップが存在する状況において、これらのブロック３７の回転を制限するには、部分４３が、図１０に示すように、補強された部分５２に置き換えられる。この部分５２はそれぞれ、中実のビード５２ａを含み、該ビードからは、各ブロック３７の弾力性をもった側壁４６が一体に延びている。これにより、図９の解決策において、２つの隣接ブロック３７の間に配置された実質上のヒンジ４４が、２つの実質上のヒンジ５３及び５４、つまり、ビード５３に隣接してこれに付随するブロック３７の壁の一部分によってそれぞれ規定されるヒンジに置き換わる。ヒンジ４４に関連して、ヒンジ５３及び５４は、ブロック３７の自由端に向けて変位し、これにより、ブロック３７の所定の回転角度に加えて、中実のビード５２ａは、ブロック３７を回転させてその動きを速めようとするトルクに対抗するトルクをかけ、これにより、タイヤ３の内部へと向かう補強体３５の変形及びトレッド１６の変形を制限する。

上記の記載から、公知の解決策との比較において、最初に記載したホイールユニット１は、加圧の必要が無く、よって、空気又は別の加圧された流体の存在に関連する機能上及び保守上の問題を全て解決することが明らかである。

さらにまた、公知の解決策との比較において、上記したタイヤ３及び３０は、負荷時の最適な弾性及び変形性能を保証するとともに、同時にヒステリシスの低減を保証する。これらの際立った特徴は、メンブレン２４の存在から部分的に導出され、そして、補強体１８及び３５の設計上の特性から部分的に導出される。補強体３５の場合、特に、ベルト３６及びブロック３７によって、タイヤが、回転時に遭遇する障害物に従って、様々な負荷条件に適合し、これにより、タイヤが晒されるストレスに応じた制御下で各様に変形するようになることが明らかである。その結果、タイヤは、実質的な障害物が存在する条件においても可変性を得ることになり、よって、同一の路面保持条件に対して、如何なる状況においてもハイレベルのドライブ快適性が得られる。

さらに、加圧された流体が存在しないため、トレッド１６と管状補強体１８及び３５の両者、並びにホイールリム２、特にホイールリムの壁を通して、貫通口を設けることが可能となるが、ホイールリムの壁は、公知の解決策において、タイヤとともに圧力室（チャンバ）を画定するものである。実際、補強体３５の特殊な場合において、１つ以上のブロック３７を除去するか、又はブロック３７自身の、より小さくされた基部又は側壁を通して、貫通口が得られることは明らかである。

トレッド及び管状補強体１８を貫通して設けられた通路は、２つの目的に役立つ。第１に、実際、これらの通路によって、トレッドと路面との接触面に存在する水のみをタイヤ内部へ向けて排出し、そこから外部へと、ホイールリム２の開口１４を通して排出することが可能となる。よって、トレッド１６及び補強体１８を貫通する通路２０及び２１があることで、トレッド１６自身の溝加工において、より大きな自由度が与えられる。その理由は、水を側方に排出するための、従来の横行流路（チャネル）の形成が回避されるからである。このような流路は、公知の解決策において路面上での必要な保持力を得るために不可欠なものであるが、望ましくない音響放射の発生源でもある。また、通路２０及び２１の存在により、タイヤの使用温度を低減し、そして制御することができるようになり、タイヤ自身の性能及び信頼性が明らかに高まる。貫通口２０を閉じるために多孔質性の材料を設けることで、固形物、例えば、石、砂利及び／又は砂等が、タイヤ内に入り込まないように防止できる。

また、加圧された流体用のチャンバを設けなくてもよいため、ホイールリム２の設計上及び製造上の自由度が増大し、このことにより、ホイールリム２に、現在使用されている種類のタイヤでは許されない形態や幾何形状を持たせることができる。そして、ホイールリムの形態についての自由度が高まることにより、ホイールユニットの重量が実質的に低減するだけでなく、ホイールユニット自身のヒステリシスがさらに低減することになる。

上記のホイールユニット１に対して、請求項の保護範囲から逸脱しない範囲での改変及び変更が可能であることは、上記の記載から明らかである。特に、ビード８をホイールリム２に接続するために各種の方法を用いることができ、また、別の管状体を、管状体１８や３５の内部又は外部に配置するにあたって、これが管状体１８や３５自身と接触するようにし、あるいは、管状体１８や３５から間隔をあけて配置させることもできる。

さらにまた、ホイールリムは、その開口１４を無しにすることができ、例えば、フランジ６を通るように設けられた他の貫通口を備えることができる。さらには、開口２０及び２１が、例示目的で図示されたものとは異なる寸法及び／又は幾何形状をもつことができ、特に、これらは、タイヤ中への異物の侵入を防ぐために、特に小さな軸方向寸法を持つようにすることも出来る。

最後に、メンブレン２４は、各側壁１５の中間部又は端部のみを構成することができるか、あるいは、半径方向において変化した断面を持つことができる。メンブレンがプレテンショニングされている場合に、「静止時」において、該メンブレンは、その半径方向の寸法として、ビードとトレッドとの間の距離よりも小さい寸法を有する。

また、補強体３５に関する限り、ブロック３７の形態及び寸法は、例示した上記の形態及び寸法と異なってもよく、また、ブロック３７の分布及び配位について異なっていてもよいことが明らかである。詳細には、軸１３に対して平行か又は平行ではない複数の連続的な軸方向ブロックを設けてもよく、その場合、これらのブロックは、トレッドの全幅に沿って延び、相互の間に、連続的な軸方向ノッチをそれぞれに画定する。さらに、トレッド１６の特定の曲率、特に、タイヤの肩部における特定の曲率に適合するために、これらのブロック３７の高さが、ある領域と別の領域とで異なっていてもよく、特に、前記の肩部近辺において高さが低くなっていてもよい。

Claims (8)

1. 車両用、特に自動車用のタイヤ（３）であって、対称軸（１３）を有し、
   複数の外側の溝（２２）を含むトレッド（１６）と、
   ２つの側壁（１５）と、
   ホイールリム（２）に付設され、エラストマー材料で形成された２つのビード（８）と、
   前記軸（１３）まわりの同軸補強のための１つ以上の管状補強体（１８）であって、前記トレッド（１６）によって包囲され前記側壁（１５）の間で延びている該管状補強体（１８）と、を備え、
   前記側壁はそれぞれ、直線状の母線を有する弾力性をもった環状メンブレン（２４）を備えるとともに、前記直線状の母線が、タイヤ（３）の前記軸（１３）に関して９０°以外の角度（Ａ）をなし、
   前記複数の外側の溝（２２）は、複数の半径方向の通路（２０，２１）を介してタイヤの環状内部チャンバと連通し、それぞれ、前記管状補強体（１８）に作られた開口（２１）と、別の開口（２０）とを有し、該別の開口（２０）が前記トレッド（１６）に作られ前記開口（２１）に対応するように設けられる、ことを特徴とするタイヤ。
2. 前記半径方向の通路にはそれぞれ、前記開口（２１）と前記別の開口（２０）とが半径方向に整列されている、ことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ。
3. 前記開口（２１）のうち少なくともいくつかは、円周方向に細長いことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ。
4. 前記開口（２１）のうち少なくともいくつかは、円周方向における開口の列を形成するために、円周方向において相互に整列されている、ことを特徴とする請求項３に記載のタイヤ。
5. 前記管状補強体（１８）は、前記円周方向における開口の列であって、軸方向において互いに間隔をあけて配置された１対以上の列を備える、ことを特徴とする請求項４に記載のタイヤ。
6. 前記トレッド（１６）の前記別の開口（２０）が透水性材料によって閉じられることで、タイヤ内への異物の侵入を防止し得るようにされた、ことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のタイヤ。
7. 前記透水性材料が多孔質性材料である、ことを特徴とする請求項６に記載のタイヤ。
8. 前記溝（２２）が円周形状であることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載のタイヤ。
   
   

Images