JP4991061B2 - 重荷重支持タイヤ用トレッド - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、重荷重の支持を意図した車両のタイヤおよび該タイヤ用トレッドに関し、より詳しくは、切込み（incisions）が設けられたこれらのトレッドのトレッドパターンに関する。
【０００２】
【従来の技術】
特に、濡れた道路または凍結道路上を走行するときの車両のロードホールディング（路面保持性）を向上させるには、当該車両に装着されたタイヤのトレッドが充分なグリップを有することが必要である。この目的のため、各タイヤのトレッドに、カットアウト（溝および／または切込み）により形成された浮彫モチーフを設けることが知られており、これらのカットアウトは、特に、真空チャンネルとして作用する機能を有する。各モチーフには更に、路面を覆う水の層を切裂くことを意図した多数の凹部（ridges）を形成するための少なくとも１つの切込みを設けることができる。用語「カットアウト（cutout）」とは、問題とする断面（長手方向、横方向または斜め方向断面）の如何に拘わらず、直線または他のトレース形式例えば湾曲または波形を有するスリットを意味するものと理解すべきである。
【０００３】
もちろん、カットアウトの数とトレッドの剛性との間に必要な妥協を見出さなくてはならない。なぜならば、カットアウト（溝および／または切込み）が多過ぎると、浮彫モチーフの剛性が大幅に低下するからである。より詳しくは、タイヤと路面との接触面に対して接線方向の力を受けたとき、特にコーナリング時においてモチーフが過度に変形され、ロードホールディング（またはヘッディングの維持）の損失が生じる。
【０００４】
この問題を解決するため、切込みを形成し、該切込みの対向壁に、相手壁に対する一方の壁の相対移動を制限するように配置された手段を設けることが提案されている。
【０００５】
例えばフランス国特許第2 025 124号には、切込みを設け、該切込みを形成する主対向壁の表面に、任意の断面に形成されるトレースの如何に拘わらず、互いに実質的な平行性を維持する浮彫を設けることが提案されている。
【０００６】
また、米国特許第5 783 002号には、トレッドが設けられたタイヤの有効寿命を通してトレッドの浮彫要素の最適特性を得ることを可能にするトレッドが開示されている。このトレッドは、２つの対向壁により形成された少なくとも１つの切込みを有し、各壁の表面には、平均壁面の両側に特殊な態様で配置された突出部およびキャビティにより形成された浮彫が設けられている。壁の前記突出部は、挿入（interleaving）により対向壁のキャビティと協働（およびこの逆）することを意図したものである。
【０００７】
これらの文献に開示された解決法は、乗用車用タイヤまたは比較的軽量な荷重を支持する一般的な車両用タイヤについては非常に高性能を有することが証明されている。しかしながら、これらと同じ解決法が、重荷重を支持する車両、特に重車両用タイヤに適用されると、異なるタイヤにより支持される荷重が、高い接触圧力、従ってトレッドの浮彫モチーフの高負荷圧力を発生することが注目されている。これらの接触圧力を受けると、トレッドの各浮彫モチーフを構成するゴム配合物が押し潰され、いわゆるポアソン効果により、接触圧力の方向に対し横方向の全自由方向、すなわち前記配合物が実質的に制限されない方向に変形する傾向を有する。圧縮から生じるこの効果により、トレッドの負荷時に、前記各主壁が不均一（不規則）態様で変形され、対向する第２主壁と共に切込みを形成する第１主壁に設けられた突出部およびキャビティが、前記第２壁の全ての突出部およびキャビティと協働できないことが観察されている。実際に、切込みの壁の或る部分のみが接触して、前記壁相互の閉塞機能を確保することが判明している（これらの接触部分は、ポアソン効果による変形が最大になる部分に一致する）。また、ポアソン効果による変形は、接触条件（トレッドの接触面と路面との間に生じることがある滑り）に従って路面との接触点の近傍で変化することが判明している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の一目的は、高荷重を支持することを意図しかつ上記のような欠点をもたないタイヤ用トレッドを形成することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、ゴムのような材料で作られる本発明のトレッドは、対向壁（すなわち、互いに向い合う壁）により形成される少なくとも１つの切込みを有し、各壁は、浮彫要素を支持する平均面により幾何学的に形成され、壁の浮彫要素（突出部およびキャビティ）は、トレッドと路面との接触時に対向壁の浮彫要素と協働することを意図している。
【００１０】
浮彫要素が設けられた２つの壁により形成された切込みの壁が有効に協働できるようにするため、切込みの幅−すなわち、新品のときに走行面（１１）に対して平行に測定した壁（３、４）間の距離−は全ての方向に一定ではなく、少なくとも切込みの深さ方向に変化できる。より詳しくは、本発明による切込みの幅は、路面との接触時にトレッドの負荷から生じるポアソン効果により最大変形を受けるトレッドの領域で最大である。
【００１１】
この態様では、切込みの対向壁の協働が有効に行われる。なぜならば、一方の壁の全ての浮彫モチーフが、対向壁の全ての浮彫モチーフと協働し、切込みの幅の差異が、トレッドの負荷時のゴム配合物の横方向変形により補償されるからである。
【００１２】
簡単な第１実施形態では、本発明による切込みの幅の変化は、トレッドの走行面（１１）に対して垂直でかつ切込みの平均面（切込みを形成する対向壁間の中間を通る面として定義される）に対して実質的に垂直な全ての平面において実質的に同一である。
【００１３】
好ましくは、切込みの最大幅は、切込みの深さの実質的に１／２に等しいか、これより大きい深さに位置する。
【００１４】
他の実施形態では、切込みの等幅曲線は、切込みのモチーフの中央領域の回りの同心状の曲線であり、中央領域は、切込みの深さの実質的に１／２の位置でかつ切込みにより形成される横方向凹部（lateral ridges）から等距離の位置にある。「切込みのモチーフの中央領域」とは、走行面および切込みの底部から実質的に等距離にありかつ切込みの両側方端から等距離にある領域を意味すると理解すべきである。
【００１５】
実際には、本発明による切込みを形成するゴム配合物の要素からなる壁面が、同じ切込みを形成する対向壁面に対して押し付けられて平坦化されるように変位する場合には、次の接触が得られる。すなわち、
路面とトレッドとの接触ゾーンの外部での部分的接触、すなわち、前記表面を限定する部分上のみでの接触（これらの部分は、切込みにより前記壁上に形成された凹部を有する）、および
トレッドと路面との接触ゾーン内での、ポアソン効果により横方向に変形される壁面の全体的または事実上全体的な接触。この変形は、切込みの最初の幅の差異を局部的に補償する。
【００１６】
かくして、荷重を受けたときに、１つの同じ切込みの対向壁が閉塞されることが実質的に改善される。これは、トレッドが新しいときに特に有効である。なぜならば、トレッドが部分的に摩耗すると、切込みは深さが減少し、従って、切込みを形成する壁を閉塞する必要性も減少するからである。
【００１７】
本発明によるトレッドパターンはあらゆる種類のタイヤに適用でき、切込みの幅の分布は、路面との接触時のトレッドのゴムブロックの負荷中のポアソン効果による横方向変形に関連していることを理解すべきである。
【００１８】
本発明による切込みは、例えば、適当な表面の幾何学的形状および厚さ分布を有するブレードのような慣用手段を用いて容易に形成できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の特徴は、本発明の例示の実施形態を非制限的態様で示す添付図面を参照して述べる以下の説明から明らかになるであろう。
【００２０】
図１は、重車両に装着されるタイヤのトレッドであって、本発明による切込み２が設けられたトレッド１の一部を示す（図示の形状は、路面との接触ゾーンの外部のトレッドに相当する）。図示の切込み２は２つのゴムブロック５、６の対向壁により形成され、走行面１１上の全体として直線状の形状と、トレッドの厚さ内の全体としてジグザグ状の形状とを有している。切込み２を形成する壁３、４には突出部および凹部が設けられており、これらの突出部および凹部は、ゴムブロック５、６が路面と接触して切込みが閉じるとき（すなわち、壁３、４が互いに近づくとき）に協働することを意図したものである。
【００２１】
新品のとき、トレッドの走行面１１にある切込み２の幅は、長さ方向に変化できかつ中央部で最大になっている。
【００２２】
切込み２を形成するゴムブロック５、６の変形を引き起こすいわゆるポアソン効果を補償するため、切込み２は、２つの凹部（ridge）３１、４１を形成すべく走行面１１内に切り込まれている。これらの凹部の輪郭は、破線で示す平均直線Lmに対して実質的に対称であり、直線Lmに沿って測定した切込み長さの中央部で最大距離を隔てている。
【００２３】
図２は、図１に示された負荷を受けていない状態のＩＩ−ＩＩ線平面に沿う断面を示す。切込み２の実質的に中央部で走行面１１に対して垂直なこの断面では、切込み２が２つの表面３、４により形成され、断面での該表面３、４の輪郭３１１、４１１は重ね合わせることができないことが理解されよう。すなわち、表面３に向かって表面４が接近（破線で示す輪郭４１１*はこのような接近を示す）しても、両表面３、４が完全に重なり合うことはできず、かつ輪郭３１１と輪郭４１１*間には、路面との接触時にポアソン効果から生じるゴムブロック５、６の変形により補償されるべきことを意図した空間が形成される。
【００２４】
壁４には２つの突出部４１２、４１３が存在し、これらの突出部４１２、４１３は、走行面１１に対して実質的に垂直な部分４１４により切込み２の深さ方向に間隔を隔てられている。２つの突出部４１２、４１３は、それぞれ、走行面に対して垂直な部分４１５、４１６により、トレッドの外部に向かっておよび切込み２の底部に向かって延長されている。壁３には、トレッドが負荷されたときに壁４の突出部４１２、４１３と協働することを意図した２つのキャビティ３１２、３１３が設けられている。
【００２５】
断面ＩＩ−ＩＩで見た、走行面１１に対して平行に測定した切込み２の幅は、新品のときの走行面１１と切込みの底部２１との間の中央部で最大である。
【００２６】
図３は、切込み２の一方の側方端の近傍で図１のトレッド上に示したＩＩＩ−ＩＩＩ線平面に沿う断面図であり、切込み２を形成する壁３、４の表面の輪郭３１１′、４１１′の平均輪郭が、図２に示したＩＩ−ＩＩ断面での壁３、４の同じ表面の輪郭３１１、４１１の平均輪郭にほぼ等しいことが理解されよう。しかしながら、壁３、４の輪郭間で測定した切込み２の幅は、切込み２の全深さに亘って実質的に一定でありかつＩＩ−ＩＩ断面上で測定した同じ切込みの最小幅より小さい。
【００２７】
好ましくは、切込み２はゴム配合物の壁により形成され、切込み２の間隔（両壁間の任意の点での距離）は、図４に示すような分布に従って定められる。この図４は、切込み２の同じ幅（すなわち等幅）を示す線を切込み２の平均面上にプロットしたものである。すなわち、路面に接触するときに、切込み２を形成する一方の壁が対向壁と協働する最適効果を得るためには、等幅を示す線が実質的に同心状に配置されかつ最大幅が切込み２の中央部Ｃに配置されるべきである。本願における「切込みの中央部」とは、切込みの深さのほぼ１／２の位置にありかつ切込みの両側方端から等距離にある部分を意味すると理解すべきである（すなわち、横方向変形−切込みを形成する壁に対して垂直な方向の変形−は、圧縮によるポアソン効果から生じる）。
【００２８】
重車両に装着することを意図したタイヤのトレッドの場合の、図４の可視分布の一適用例では、線Ｌ１は３．５ｍｍの幅、線Ｌ２は１．５ｍｍの幅、および線Ｌ３は１ｍｍの幅を表す。切込みの両縁部では、切込みの幅は０．５ｍｍ以下である。
【００２９】
他の実施形態では、図４の全ての等幅曲線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、図５に示すように、切込みの底部に向かって同量だけ移動されている。
【００３０】
以上説明したように、ポアソン効果はトレッドを形成するゴム要素が耐える圧縮力に関連するものであり、従って、タイヤの種類、使用される膨張圧力、切込みの数および深さ、およびゴム配合物の機械的特性に従って本質的による切込みの幅を調節することは当業者の裁量の範囲内にある。
【００３１】
もちろん、本発明は、以上説明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を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるトレッドの切込みを示す斜視図である。
【図２】図１に示したトレッドの走行面に対して垂直なＩＩ−ＩＩ線断面での断面図である。
【図３】図１に示したトレッドの走行面に対して垂直なＩＩＩ−ＩＩＩ線断面での断面図である。
【図４】本発明による切込みの他の実施形態の等幅曲線の分布を示す図面である。
【図５】本発明による切込みの他の実施形態の等幅曲線の分布を示す図面である。
【符号の説明】
１ トレッド
２ 切込み
３、４ 対向壁
５、６ ゴムブロック
３１１、４１１ 切込みの輪郭
３１２、３１３ キャビティ
４１２、４１３ 突出部
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３ 等幅曲線

Claims (5)

1. ゴム配合物で作られかつ少なくとも１つの切込み（２）を有し、該切込みが対向壁（３、４）により形成され、各壁が、凹状浮彫要素および／または突状浮彫要素を支持する平均面により幾何学的に形成され、一方の壁の浮彫要素は、トレッドが路面と接触するときに、対向壁の浮彫要素と相互作用が働くことを意図した重荷重支持タイヤ用トレッド（１）において、
   切込みの幅−すなわち、新品のときに走行面（１１）に対して平行に測定した両壁（３、４）間の距離−が、切込みの長さ及び／又は深さ方向に変化しており、かつ、前記切込みの全長にわたってトレッドに半径方向内方に向かって荷重が作用した時に生じるポアソン効果により前記切込みを形成する壁に対して垂直方向に最大変形を受けるトレッド（１）の領域において最大であり、切込みを形成する壁の全表面に亘って、壁（３、４）の全ての浮彫モチーフの相互作用が働くことを特徴とする重荷重支持タイヤ用トレッド。
2. 切込み（２）の幅は、該切込みの深さ方向に変化しており、かつ、該切込みの長さ方向に一定であることを特徴とする請求項１記載の重荷重支持タイヤ用トレッド。
3. 切込み（２）の最大幅は、切込みの深さの１／２に相当する深さに位置することを特徴とする請求項１または２記載の重荷重支持タイヤ用トレッド。
4. 前記切込み（２）の非荷重時における等幅曲線（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）は、同心状の曲線であることを特徴とする請求項１記載の重荷重支持タイヤ用トレッド。
5. 前記切込み（２）の非荷重時における等幅曲線（Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３）は切込みの中央領域の回りで同心状であり、中央領域は、切込みの深さの１／２の位置でかつ切込みにより形成される横方向凹部から等距離の位置にあることを特徴とする請求項４記載の重荷重支持タイヤ用トレッド。

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