JP6154901B2 - 積層体を備えるタイヤ - Google Patents

Description

関連出願の相互参照

本願は２０１２年７月３１日に出願された米国仮特許出願第６１／６７８，０７５号（参照によりその全体が本明細書に組み込まれる開示）に優先権を主張する非仮出願である。本願は２０１３年５月１５日に出願された米国特許出願第１３／８９５，１４９号（参照によりその全体が本明細書に組み込まれる開示）の一部継続出願である。

本開示は、その上に積層体が配置されているタイヤおよびその製造方法に関する。より具体的には、本開示は下にあるタイヤトレッドのベースゴムとは異なる属性を有する積層体を備えるタイヤに関する。

公知のタイヤトレッドは、少なくとも多少のカーボンブラックによる補強を含有し、このため黒色を有するゴム組成物である。トレッドのゴムは、その素材特性、例えばその硬度で選択され得る。トレッドが摩耗する際、トレッドゴムは同じ素材特性を維持する。

一実施形態では、タイヤは側壁の対と、ベースゴムから形成された周方向トレッドとを含む。周方向トレッドはその間に配置される複数の溝を有し、それによって複数のトレッド要素を画定する。タイヤはさらに、周方向トレッド上に配置された高分子積層体を含む。高分子積層体は複数の溝の少なくとも一つを覆い、高分子積層体は複数のトレッド要素の少なくとも一つの上面を覆う。高分子積層体はベースゴムより高い雪上トラクションを有する。

他の実施形態では、タイヤは基材から形成された周方向トレッドを含む。周方向トレッドは複数のトレッド要素を有し、各複数のトレッド要素は一つの上面と複数の側面とを有する。周方向トレッドはさらに複数のトレッド要素の間に配置された複数の溝を有する。積層体は複数のトレッド要素の少なくともいくつかと複数の溝の少なくともいくつかを覆う。積層体は基材より高い雪上トラクションを有する。

なおも他の実施形態では、タイヤは側壁の対と、ベースゴムから形成された周方向トレッドとを含む。周方向トレッドは複数のトレッド要素を有し、各複数のトレッド要素は１つの上面と複数の側面を有する。周方向トレッドはさらに複数のトレッド要素の間に配置された複数の溝を有する。積層体は、積層体が複数のトレッド要素の複数の側面の少なくとも一部分を覆うように、周方向トレッド上に配置される。ベースゴムは積層体より低い雪上トラクションを有する。

添付の図面では、下記に提供される詳細な説明とともに構造が図示され、本特許請求された発明の例示的な実施形態を説明する。同様の要素は同一の参照番号を付している。単一の構成要素として示される要素は多数の構成要素と置き換えてもよく、多数の構成要素として示される要素は単一の構成要素と置き換えてもよいことが理解されたい。図は一定の縮尺ではなく、ある要素の比率は例証の目的のために誇張され得る。

トレッドの溝内に配置された積層体を有するタイヤの一実施形態の斜視図である。 その上に積層体を有するタイヤの代替の実施形態の斜視図である。 周方向トレッド上に配置された積層体を有するタイヤの一実施形態の断面図である。 周方向トレッドの溝内に配置された積層体を有するタイヤの一実施形態の断面図である。 周方向トレッドと側壁の対上に配置された積層体を有するタイヤの一実施形態の断面図である。 側壁の対上に配置された積層体を有するタイヤの一実施形態の断面図である。

以下に本明細書で採用される選択された用語の画定を含む。画定には、用語の範囲内に収まり、実施のために使用されうる構成要素の様々な例または形態を含む。例は限定することを意図しない。用語の単数および複数形の両方が画定内であってよい。

「軸方向の」または「軸方向に」は、タイヤの回転軸に平行な方向を意味する。

「ビード」は、ホイールと接触し側壁の境界を画定するタイヤの部分を意味する。

「周方向の」および「周方向に」は、軸方向に対し垂直なトレッドの表面の周囲に沿って延びる方向を意味する。

「赤道面」は、タイヤの回転軸に垂直でタイヤのトレッドの中心を通過する平面を意味する。

「半径方向の」および「半径方向に」は、タイヤの回転軸に対し垂直な方向を意味する。

「側壁」は、トレッドとビードの間のタイヤの部分を意味する。

「トレッド」は、正常膨張および負荷下で道路と接するタイヤの部分を意味する。

方向はタイヤの回転軸に関して、本明細書内で述べられる。用語「上向きの」および「上向きに」は、タイヤのトレッドに向かう一般的な方向を意味し、一方で「下向きの」および「下向きに」は、タイヤの回転軸に向かう一般的な方向を意味する。ゆえに関連する方向用語、例えば「上方」および「下方」または「上」および「下」が要素と関連して使用される場合、「上方」または「上」要素は「下方」または「下」要素よりトレッドの近くに位置される。加えて、関連する方向用語、例えば「の上」または「の下」が要素と関連して使用される場合、他の要素「の上」にある要素はその他の要素よりトレッドに近い。

用語「内に」および「内へ」はタイヤの赤道面に向かう一般的な方向を意味し、一方で「外に」および「外へ」はタイヤの赤道面から離れタイヤの側壁に向かう一般的な方向を意味する。ゆえに、関連する方向用語、例えば「内側」および「外側」が要素と関連して使用される場合、「内側」要素は「外側」要素よりタイヤの赤道面の近くに位置される。

図１〜６は、タイヤの外表面の少なくとも一部分上に配置される積層体を有するタイヤの様々な実施形態を示す。積層体はゴム、または他の高分子素材であってよい。一実施形態では、積層体の厚みは１．５ミリメートル未満である。他の実施形態では、積層体の厚みは１．０から１．５ミリメートルである。しかしながら、より厚い積層体が採用され得ることが理解されたい。積層体の厚さは、例証の目的のために図内で誇張され得る。

図１は、その内に配置された溝１２０を伴う周方向トレッド１１０を有するタイヤ１００の一実施形態の斜視図を示す。タイヤ１００は溝１２０内に配置された積層体１３０を有する。図で示した実施形態では、周方向トレッド１１０は複数のブロック１４０を含む。代替の実施形態（図示せず）では、タイヤは１つまたはそれ以上のトレッド要素、例えばラグまたは固体周方向リブを含み得る。タイヤが任意の特定のトレッドデザインを有するように限定されないことが理解されたい。

図２は、その上に配置された積層体２１０を有するタイヤ２００の代替の実施形態の斜視図を示す。図に示した実施形態では、積層体２１０は実質的にタイヤの全外表面を覆う。図に示した実施形態では、タイヤ２００は複数のラグ２３０を伴う周方向トレッド２２０を有する。代替の実施形態（図示せず）では、タイヤは一つまたはそれ以上の固体周方向リブ、または一つまたはそれ以上のブロックを含み得る。タイヤが任意の特定のトレッドデザインを有するように限定されないことが理解されたい。

図１が乗用自動車に好適なタイヤ１００を図示し、図２が農業用車両に好適なタイヤ２００を図示するが、これらのタイヤは単なる例示である。本明細書内で説明される積層体は、自転車、オートバイ、全地形用車両、車、トラック、トラクターおよび他の農業用車両、鉱業車両、飛行機、および他の全ての車輪のある乗り物を含む、任意の乗り物のタイヤに採用され得るが、これに限定されないことが理解されたい。積層体の素材特性は乗り物のタイプ、およびタイヤの予測される使用法によって変動し得る。

図３は周方向トレッド３２０上に配置された積層体３１０を有するタイヤ３００の一実施形態の断面図である。積層体３１０はトレッド３２０の上面とトレッド３２０内に配置された溝３３０の両方を覆う。積層体３１０はスロット、サイプ、および他のトレッド要素も覆いうる（図示せず）。

図４は、周方向トレッド４３０の溝４２０の表面に配置された積層体４１０を有するタイヤ４００の一実施形態の断面図である。積層体４１０はスロット、サイプ、および他のトレッド要素も覆い得る（図示せず）。図に示した実施形態では、積層体は周方向トレッド４３０の上面、つまり、路面または他の転がり面に接触する周方向トレッドの部分を覆わない。

タイヤ４００を作成する一方法では、積層体４１０はまず全周方向トレッド４３０上に、トレッド４３０の上面とその内に配置される溝４２０の両方を覆うように配置される。トレッド４３０の上面上の積層体４１０はその後、研磨研削材を使って研磨または研削される。そのような実施形態では、積層体はタイヤから研削されたあとリサイクルされ得る。
あるいは、トレッド４３０の上面上の積層体４１０は乗り物でタイヤ４００の使用中に摩耗され得る。

タイヤ４００を作成する代替の方法では、積層体４１０は溝４３０の表面上にのみ配置され、トレッド４３０の上面は積層体４１０で覆われないままである。そのような実施形態では、積層体４１０の研削や摩耗は必要ない。

図５は周方向トレッド５２０と側壁の対５３０上に配置された積層体５１０を有するタイヤ５００の一実施形態の断面図を示す。積層体５１０はトレッド５２０の上面とその内に配置される溝５４０の両方を覆う。積層体５１０はスロット、サイプ、および他のトレッド要素も覆い得る（図示せず）。図で示した実施形態では、積層体５１０はタイヤ５００のヒール５５０まで各側壁５３０を下に延びる。代替の実施形態（図示せず）では、積層体は各側壁の一部のみを覆い得る。各側壁の被覆は同一である必要はないということが理解されたい。例えば、積層体はタイヤの外側の側壁を覆うが、タイヤの内側の側壁を覆わなくてもよい。

積層体の被覆が連続的に示されている一方で、切れ目が存在し得ることが理解されたい。例えば、積層体５１０は周方向トレッド５２０の溝５４０の表面上に配置され得るが、図４で示されたのと同じく、トレッド５２０の上面にはなくてよい。加えて、側壁５３０の部分は覆われないまま、または積層体が側壁５３０の部分から研削され得る。

図６は、側壁の対６２０上に配置された積層体６１０を有するタイヤ６００の一実施形態の断面図である。図で示した実施形態では、積層体はタイヤ６００の周方向トレッド６３０を覆わない。代わりに、積層体６１０は各側壁６２０のショルダー部６４０からタイヤ６００のヒール６５０まで延びる。代替の実施形態（図示せず）では、積層体は各側壁の一部のみ覆う。各側壁の被覆は同一である必要はないということが理解されたい。例えば、積層体はタイヤの外側の側壁を覆うが、タイヤの内側の側壁を覆わなくてもよい。

上述の実施形態では、積層体はゴム、または他の高分子素材であってよい。一特定の実施形態では、積層体はカーボンブラックを含まない。そのような実施形態では、積層体は任意の色または色の組み合わせの顔料を含み得る。色は美的な理由で採用され得る。例えば、積層体はデザイン、文字、ロゴ、銘柄の名前、または他の絵や写真を表示するために着色され得る。ユーザは溝内にのみ配置された、またはトレッドと溝上の両方に配置された着色積層体を有する事が美的に喜ばしいと判断し得る。単一の積層体上に多色が採用され得る。例えば、積層体は迷彩模様の色を有し得る。一実施形態では、ユーザは積層体に転写される画像を提供することでタイヤをカスタマイズし得る。

積層体の色は指標としても使用され得る。指標としての色の使用は、車が止まっていようとまたは動いていようとそれにかかわらずタイヤが観察者に同じ情報を表示することを可能にする。例えば、色は積層体そのものの素材特性を示すために選択され得る。または、色はタイヤの特性を示すために選択され得る。一実施形態では、青い積層体は、濡れた状態において優れた操作性を有するタイヤ上に採用され得る。他の実施形態では、タイヤが低燃費であること、またはあるいは環境に優しいこと示すために緑の積層体が採用され得る。

着色積層体は摩耗インジケータとしても機能し得る。積層体がベースゴムと異なる色をしている場合、ベースゴムの露出がタイヤの摩耗の度合いの視覚的指標を提供する。

加えて、色は銘柄を識別するためにも使用され得る。例えば、タイヤの銘柄は特定の色に紐づけられ得る。加えて、車の銘柄、車レンタルサービスの銘柄、または非車両サービスまたは製品が特定の色に紐づけられ得る。

色はレース用の環境においても指標として役立ち得る。例えば、色はレーシングチームを指し示すために使用され得る。色はレーシングシリーズにおけるポイントリーダーを、またはポールポジションの乗り物を識別するためにも使用され得る。加えて、色はタイヤのある特定のタイプがレースで使用されていることを示すために使用され得る。一実施形態では、色はタイヤトレッドにおいて使用されている化合物の硬度を示すために使用され得る。

積層体はその素材特性でも選択され得る。一実施形態では、積層体はタイヤのベースゴムより硬い素材から形成される。そのような積層体は農業用タイヤ、およびに路上外走行車用タイヤにおいて有用であってよい。当業者に理解されるように、農業用タイヤは、トウモロコシの茎、岩、および他の硬い物体からの損傷を受けやすい。同様に路上外走行車のタイヤは岩および他の硬い物体からの損傷を受けやすい。

積層体がベースゴムよりも高い硬度を有する場合、積層体はベースゴムとは異なる色を有し得る。異なる色の使用は、積層体がタイヤトレッドの上面から摩耗してしまったことの指標を提供するであろう。あるいは、積層体は均一な外観を提供するためにベースゴムと同一の色を有し得る。

他の実施形態では、積層体はより高い雪上トラクションを生成する、積層体をベースゴムよりもスノー性能により好適にする、素材特性を有し得る。そのような一実施形態では、積層体は、積層体がベースゴムより柔らかくなるように、低弾性率を有する。そのような積層体は、ゴムを固くする、寒い気候でより性能を発揮し得る。

積層体は雪においてさらなるトラクションを提供するためにサイプおよびカットを含み得る。一実施形態では、サイプはベースゴムまで延びることなく全積層体を通して延び得る。代替の実施形態では、サイプは積層体の一部のみを通して延び得る。他の代替の実施形態では、サイプは全積層体を通して延びベースゴムの一部を通して延び得る。

上述の実施形態では、タイヤのベースゴムは全シーズンに好適であってよい。従って、そのようなタイヤは、トレッドの上面が積層体で覆われている場合（図３で示すように）優れた冬特質を初期、その使用の最初のシーズンに有し得る。タイヤが使用され、積層体がトレッドの上面から摩耗される（図４で示すように）と、ベースゴムが露出し、タイヤはその後全シーズン性能を有する。そのような積層体の厚さは様々な摩耗率で、積層体が冬を通して存続し春までに摩耗されるように、選択されることができる。

積層体がベースゴムよりスノー性能に好適な素材特性を有する場合、積層体はベースゴムと異なる色を有し得る。異なる色の使用は、積層体がタイヤトレッドの上面から摩耗してしまったことの指標を提供するであろう。あるいは、積層体は均一な外観を提供するためにベースゴムと同一の色を有し得る。

他の実施形態では、積層体は耐オゾン性素材から作成される。そのような素材は太陽光での亀裂に抵抗し得、トレッドの溝において特に有用であってよい。

さらに他の実施形態では、積層体はシーリング材である。そのような実施形態は鉱業車両のタイヤに特に有用であってよい。なおも他の実施形態では、積層体はベースゴムとは異なる空気透過性を有し得る。

一実施形態では、タイヤのトレッド上の積層体の使用はタイヤが摩耗するにつれて性能を高めさせる。例えば、トレッドの上面上と溝内に積層体が配置されている場合（図３に示すように）、トレッドの上面上の積層体はタイヤの使用中に摩耗され、結果としてタイヤの溝内にのみ積層体を有するタイヤ（図４に示すように）を生じる。公知の一実施形態では、溝内の積層体はスノー性能を向上させる柔らかい素材である。

図１から６は単一の積層体の使用を表示しているが、１つ以上の積層体が採用され得ることが理解されたい。一実施形態では、異なる積層体がタイヤの異なる区域で採用される。例えば、側壁、トレッドの上面、およびトレッドの溝上で異なる積層体が使用され得る。多層の積層体がタイヤの異なる部分に配置される場合、異なる色の積層体が所望の模様を形成するために採用され得る。例えば、異なる積層体はタイヤ上に迷彩模様を形成するために使用される。

代替の実施形態では、一つまたはそれ以上の積層体は互いの上に重ねられ得る。積層体の層がトレッドの上面に配置される場合、各層はタイヤの使用間に摩耗されていく。第一の層が摩耗したとき、第二の層が露出するようになる。そのような構成では、層になった各積層体は異なる色を有し得る。そして観察者は層が摩耗し他の層が露出したとき視覚的に発見することができるであろう。

加えて、多層の積層体が採用される場合、各層は異なる素材特性を有し得る。例えば、外側の層は優れたスノー性能を呈する素材から形成され得、内側の層は優れたウェット性能を呈する素材から形成され得、タイヤの残りの化合物は優れたドライ性能を呈する素材から形成され得る。そのようなタイヤは雪の降る冬、その後の濡れた春、および乾燥した夏を有する地理的場所に好適であってよい。各層の厚さは、各気候条件の様々な摩耗率に基づいて選択され得る。

他の実施形態では、第一の層は耐オゾン性素材であり得、第二の層は寒い気候およびスノー性能のためのより柔らかい素材であってよい。タイヤの加硫中に、耐オゾン性素材は第一の層から第二の層へ浸出し得る。

積層体は多くの異なる方法でタイヤに適用され得る。一実施形態では、積層体は、タイヤのゴムと積層体を共押出することによってタイヤ上に配置される。

代替の実施形態では、積層体は、素材の薄い敷布を形成し別々に生タイヤを成形することによってタイヤ上に配置される。積層体はその後生タイヤの所望の場所に配置され得、生タイヤと積層体は加硫される。一実施形態では、積層体は生タイヤ上に配置された敷布である。代替の実施形態では、積層体は生タイヤを中心に巻かれた、またはタイヤの溝内にのみ配置された細長い片である。いずれの実施形態でも、積層体は一つまたはそれ以上のローラーを用いて生タイヤ上に押し付けられ得る。そのような工程は「ステッチング」と言われ得、積層体と生タイヤの間に閉じ込められることになった空気または他の気体を追い出し得る。

他の代替の実施形態では、積層体は加硫されたタイヤ上に配置される。そのような積層体は真空法を使用してタイヤに適用され得る。一実施形態では、積層体は加硫されたタイヤ上に配置された敷布である。代替の実施形態では、積層体は加硫されたタイヤを中心に巻かれた、またはタイヤの溝内にのみ配置された細長い片である。

なおも他の代替の実施形態では、積層体はタイヤがリトレッド工程中に新しいトレッドに適用される。そのような実施形態では、積層体は新しいトレッドに上述と同じ方法で適用される。例えば、積層体は新しいトレッドと共押出され得る。あるいは、積層体は敷布として新しいトレッド上に配置され得る、または新しいトレッドに巻き付けられ得る。そのような実施形態では、積層体はローラーを使用して新しいトレッドに「ステッチング」され（ｓｔｉｔｃｈｅｄ）得る。

用語「含む」または「備える」が本明細書または請求項内で使用される範囲において、請求項の移行句として採用される場合に用語「備える」が解釈されるのと同様に包含的であると意図される。さらに、用語「または」が採用される（例えば、ＡまたはＢ）範囲において、それは「ＡまたはＢまたは両方」を意味すると意図される。本出願人が「ＡまたはＢのみだが両方ではない」を示唆すると意図する場合、用語「ＡまたはＢのみだが両方でない」が採用されるであろう。ゆえに、本明細書内の用語「または」の使用は包含的であり、排他的使用ではない。Ｂｒｙａｎ Ａ． Ｇａｒｎｅｒ、Ａ Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ ｏｆ Ｍｏｄｅｒｎ Ｌｅｇａｌ Ｕｓａｇｅ ６２４（２ｄ．Ｅｄ．１９９５）を参照されたい。また、用語「の内」または「の内に」が本明細書または請求項内で使用される範囲において、それは追加的に「の上」または「の上に」を意図する。さらに、用語「接続する」が本明細書または請求項内で使用される範囲においてそれは「直接接続される」だけではなく、「間接的に接続する」、例えば他の構成部分を通して接続する、を意味すると意図される。

本願はその実施形態の説明によって例証され、実施形態はかなり詳細に説明されたが、それは本出願人が添付の特許請求の範囲をそのように詳細に限定するまたは多少なりとも限定するという意図するものではない。追加の利点および変更は直ちに当業者にわかるであろう。それゆえ、本願は、そのより広い態様において、具体的な詳細、代表的な装置および方法、ならびに図示および説明された例示的な例に限定されない。従って、本願人の一般的発明概念の趣旨または範囲から逸脱することなく、そのような詳細から新たな試みが行われ得る。

Claims (15)

1. 側壁の対と、
   ベースゴムから形成された周方向トレッドであって、前記周方向トレッドはその間に配置された複数の溝を有し、それによって複数のトレッド要素を画定し、前記複数のトレッド要素の少なくとも一つがサイプを有する、前記周方向トレッドと、
   前記周方向トレッド上に配置された高分子積層体と、
   を備え、
   前記高分子積層体は前記複数の溝の少なくとも一つを覆い、
   前記高分子積層体は前記複数のトレッド要素の少なくとも一つの上面を覆い、前記高分子積層体が前記複数のサイプを、タイヤが新しいときに前記サイプが見えないように覆い、また、前記高分子積層体が前記ベースゴムより高い雪上トラクションを有する、タイヤ。
2. 前記高分子積層体が前記ベースゴムより低い弾性率を有する、請求項１に記載のタイヤ。
3. 前記高分子積層体が１ミリメートル〜１．５ミリメートルの厚さを有する、請求項１に記載のタイヤ。
4. 前記タイヤの寿命中に前記複数のトレッド要素の前記少なくとも一つの前記上面から摩耗されるように前記高分子積層体が構成される、請求項１に記載のタイヤ。
5. 前記高分子積層体が前記複数のトレッド要素の前記少なくとも一つの前記上面から摩耗された後、前記複数の溝の前記少なくとも一つを継続して覆うように前記高分子積層体が構成される、請求項４に記載のタイヤ。
6. 前記高分子積層体が前記側壁の対の少なくとも一つを覆う、請求項１に記載のタイヤ。
7. 前記高分子積層体が前記ベースゴムと異なる色を有する、請求項１に記載のタイヤ。
8. 前記ベースゴムと前記高分子積層体の間に配置された内側の積層体の層をさらに備える、請求項１に記載のタイヤ。
9. 前記内側の積層体の層が、前記ベースゴムより優れ、前記高分子積層体より優れたウェット性能を呈する素材から形成される、請求項８に記載のタイヤ。
10. 基材から形成された周方向トレッドであって、
    前記周方向トレッドは複数のトレッド要素を有し、各前記複数のトレッド要素は１つの上面と複数の側面を有し、
    前記周方向トレッドはさらに前記複数のトレッド要素の間に配置された複数の溝を有し、また、
    少なくとも一つのトレッド要素の前記上面がそこに配置された複数のサイプを有する、前記周方向トレッドと、
    前記複数のトレッド要素の少なくともいくつかと前記複数の溝の少なくともいくつかを覆う積層体と、
    を備え、
    前記積層体が前記複数のサイプを、タイヤが新しいときに前記サイプが見えないように覆い、また、前記積層体が前記基材より高い雪上トラクションを有する、タイヤ。
11. 前記積層体が前記基材より低い弾性率を有する、請求項１０に記載のタイヤ。
12. 前記基材と前記積層体の間に配置される内側の積層体の層をさらに備える、請求項１０に記載のタイヤ。
13. 側壁の対と、
    ベースゴムから形成された周方向トレッドであって、
    前記周方向トレッドは複数のトレッド要素を有し、各前記複数のトレッド要素は１つの上面と複数の側面を有し、
    前記周方向トレッドがさらに、前記複数のトレッド要素の間に配置された複数の溝を有し、また、
    複数のサイプが前記複数のトレッド要素の前記上面に配置された、前記周方向トレッドと、
    前記周方向トレッド上に配置された積層体であって、前記積層体は前記複数のトレッド要素の前記複数の側面の少なくとも一部分と前記複数のサイプを含む前記複数のトレッド要素の前記上面とを、タイヤが新しいときに前記サイプが見えないように覆うように配置される、前記積層体と、を備え、前記ベースゴムが前記積層体より低い雪上トラクションを有する、タイヤ。
14. 前記ベースゴムが前記積層体より高い弾性率を有する、請求項１３に記載のタイヤ。
15. 前記ベースゴムと前記積層体の間に配置される内側の積層体の層をさらに備える、請求項１３に記載のタイヤ。

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