JP6310404B2 - 土木工事用タイヤのための厚手トレッド - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも２５ｍｍの厚さを有するトレッドを備えた土木工事車両（「オフロード（英語表現は“off-road”）」と呼ばれる形式の車両）用のタイヤに関する。特に、本発明は、特に湾曲した経路に沿って走行することにより生じる場合のあるトレッドパターン要素相互間の剪断ひずみの差を制限することができるトレッドパターンを備えた新規形式のトレッドに関する。

上述の剪断ひずみの差は、トレッドパターンを形成する溝の底部の脆化を招く場合がある。

土木工事車両に取り付けられるようになったタイヤは、通常、それ自体カーカス補強材の上に載っているクラウン補強材の外側に半径方向に載っているトレッドを備えている。このトレッドは、凸状要素（リブ又はブロック）によって形成されたパターンを有し、これら凸状要素は、複数本の溝によって画定され、このパターンの厚さは、少なくとも２５ｍｍであり、１１０ｍｍという大きな厚さである場合がある（「本発明との関連において「パターンの厚さ」という表現は、溝の最大深さを意味している」。

トレッドの凸状要素は、トレッドの半径方向外側に配置され且つ路面に接触するよう設けられたフェース（接触フェースと呼ばれる）を有している。溝は、トレッドの厚さ以下の深さを有すると共に横断面で見て、路面上に存在する小石や他の物体の保持具合を制限するのに適した幾何学的形状を有する。

湾曲した経路に沿う走行の際、トレッドを形成する材料の相当な伸びが観察され、この伸びは、直接的にはタイヤのドリフトにより、間接的には支持されている荷重を受けたトレッドを形成する材料の圧縮によって引き起こされ、この荷重は、ポアソン効果によって伸びのひずみを生じさせる。湾曲経路に沿う走行中、曲率の中心に対する各円周方向列の位置により、各円周方向列の走行する距離の局所的変化が観察され、これは、列相互間の応力及び剪断の差となって現れる。

応力及び剪断のこれらの差は、耐荷力の増大をもたらす土木工事車両用のタイヤに関する今日における要件を考慮すると一段と大きくなる。これら作動条件に対し、種々の形式の路面上におけるトラクション性能の向上並びに可能な限りにおける耐摩耗性の向上（摩耗可能な厚さが所与の場合においてタイヤ交換前の走行距離の増加）に対する要求が存在する。

これらの要件を満たすため、摩耗可能なトレッド材料の厚さを極めて大幅に増大させ、その結果、溝の深さを増大させ、それにより凸状要素の高さを増大させる公知の手法が存在する。

凸状要素は、接触パッチのこれらの通過中、圧縮力及び接線方向応力を受け、かかる圧縮力及び接線方向応力により、凸状要素は、円周方向、横方向及び更に斜め方向に曲げられる。ブロックの高さにつれて増大するこれら動きは、急激な局所摩耗並びに溝の底部上のゴムの亀裂を生じさせる場合があり、その結果、水がタイヤの内側補強材まで浸透する場合がある。

これら現象を制限するため、ブロック相互間にプラットホームを配置する公知の手法が存在し、これらブロックの目的は、走行中におけるブロックの曲げ運動を制限することにある。これらプラットホームは、少なくとも新品状態においては可能な限り最も大きなエッジ長さを保持するようブロックの高さの一部にしか延びていない。これらプラットホームの存在の欠点は、利用可能な溝容積が減少すること並びにトレッドがこれらプラットホームの高さ位置まで下に摩耗したときに有効エッジ長さが減少することにある。

本発明の目的は、上述の問題の解決手段を提供することにあり、即ち、摩耗可能な材料の大きな厚さを必要とし（即ち、少なくとも２５ｍｍの深さを備えた溝を有し）他方、新品状態において円周方向と横方向の両方向に差し向けられた長いアクティブなエッジを作り、しかも互いに異なる円周方向列相互間の接触パッチ中を通る距離の差の望ましくない効果を制限するようになった土木工事車両用タイヤのためのトレッドパターンを提供することにある。

本発明との関連において、「新品状態におけるアクティブなエッジ」という表現は、特に新品状態においてトレッドの転動面上に存在するエッジを意味している。

本発明のタイヤの厚さよりも小さい２０ｍｍ未満の摩耗可能な材料の厚さを有するヘビーデューティ車両用タイヤは、先行技術から知られている。特に、米国特許第４３２０７９０（Ａ）号明細書は、辺縁部リブ及びこれらリブ相互間に軸方向に配置された複数個の列をなすブロックを含むヘビーデューティ車両用（大型車両用）トレッドパターンを記載しており、これらブロックの全ては、軸方向がジグザグ形状の円周方向溝によって画定されている。この特許文献は、本発明に対応した形態を何ら説明していない。と言うのは、ショルダ部リブ相互間の領域は、多数の円周方向溝が存在するために柔軟性が非常に高く、したがって、熱いタイヤ（厚さが少なくとも２５ｍｍのタイヤ）への利用の結果として、摩耗が加速されるからである。

定義

トレッドパターンの単位表面あたりの空所の比率は、凸状要素（ブロック及びリブ）により画定される空所（本質的に、溝によって形成される）の表面と全表面（凸状要素の接触面及び空所の表面）の面積比に等しい。空所の比率が低いことは、トレッドの接触面が広く、しかも凸状要素相互間の空所の表面が狭いことを意味している。

ブロックは、トレッド上に形成された凸状要素であり、この凸状要素は、空所又は溝によって画定され、側壁及び接触フェースを有し、接触フェースは、走行中、路面に接触するようになっている。

リブは、トレッド上に形成された凸状要素であり、この凸状要素は、タイヤの全体に沿ってぐるりと円周方向に延びている。リブは、２つの側壁及び接触フェースを有し、接触フェースは、走行中、路面に接触するようになっている。

「半径方向」という用語は、タイヤの回転軸線に垂直な方向を意味している（この方向は、トレッドの厚さの方向に一致している）。

「横方向」又は「軸方向」という用語は、タイヤの回転軸線に平行な方向を意味している。

「円周方向」という用語は、中心が回転軸線上に位置した任意の円の接線の方向を意味している。この方向は、軸方向と半径方向の両方向に垂直である。

タイヤの通常の走行条件又はその使用条件は、ＥＴＲＴＯ規格によって定められており、これら使用条件は、ロードインデックス（負荷能力指数）及びその速度コードによって指示されたタイヤの耐荷力に対応した基準インフレーション圧力を特定している。これら使用条件は、「公称条件」又は「使用条件」とも呼ばれる場合がある。

米国特許第４３２０７９０号明細書

本発明は、新品状態において長いアクティブなエッジを有する厚手のトレッド（即ち、溝の深さが少なくとも２５ｍｍであるトレッド）を有する土木作業車両用のタイヤの性能を向上させることを意図しており、これらエッジは、円周方向と横方向の両方向に差し向けられ、タイヤは、耐摩耗性及びグリップの点で高い性能を有し、溝の底部で生じる場合のある亀裂に対して優れた耐性を有する。

この目的のため、本発明は、タイヤトレッドであって、ゴム材料のこのトレッドが少なくとも、走行中に摩耗可能な材料の厚さに等しい厚さを有するタイヤトレッドを提案することにある。

このトレッドは、全体として円周方向の向きを有すると共に深さＰｃを有する２本の溝を有し、これら溝は、トレッドを中央領域及び２つの縁領域に分割している。

中央領域は、深さＰｔ及び平均幅Ｄｔを有する複数本の全体として横方向に差し向けられた溝を有し、これら横方向溝及び円周方向溝は、中央列に設けられた複数個のブロックを画定し、これらブロックは、円周方向に互いに間隔を置いて配置されている。各ブロックは、側壁及び接触壁を有し、この接触壁は、走行中、路面に接触するようになっており、側壁は、接触壁をエッジに沿って切断し、エッジのうちの幾つかは、円周方向に差し向けられ、他のエッジは、横方向に差し向けられている。中央列の各ブロックは、横方向に平行な方向に測定された幅Ｌｔｂ及び円周方向に測定された幅Ｌｃｂを有する。各ブロックは、２つの端部分を有し、各端部分は、縁部リブに向いている。

加うるに、各縁部列が走行中路面に接触するようになった接触壁及びリブの最大幅に対応した距離Ｌｔｎのところに間隔を置いて設けられた２つの側壁を有する連続溝によって形成され、これら側壁のうちの一方は、円周方向溝を画定している。

本発明のトレッドは、各縁部リブの側壁が横方向幅Ｌｔｅ及び円周方向長さＬｃｅを備えた複数個の凹部を有し、これら凹部は、ハウジングを形成し、各凹部は、その高さＨｅ全体が横方向に差し向けられた壁及び円周方向に差し向けられた壁によって画定され、各凹部は、少なくとも、円周方向間隙Ａｃ（円周方向に測定されている）及び横方向間隙Ａｔ（横方向又は軸方向に測定されている）を有する中央領域のブロックの端部分を受け入れるのに適した幾何学的形状を有し、これら間隙Ａｃ，Ａｔは、トレッドを備えたタイヤの通常の走行条件下において、中央領域のブロックの各端部分が少なくとも部分的に、凹部の横方向に差し向けられた壁と接触状態にあり、かくして、タイヤの走行中、接触パッチの通過の際における各横方向溝内の貯蔵容量を保持するために、凹部内にロックされた端部を有するブロックの各々が中央列の隣接のブロックに接触するのが阻止されるように定められていることを特徴としている。

本発明との関連において、「円周方向間隙Ａｃ」は、この間隙が凹部の各横方向に差し向けられた壁と凹部と相互作用するようになった端部分との間に存在していることを意味している。

本発明により、厚手のトレッド、即ち、厚さが少なくとも２５ｍｍのトレッドの中央領域のブロックを荷重を受けた状態での直線走行状態とコーナーリング状態の両方において中央領域のブロック相互間に空間を維持するよう望ましい条件下で動作するよう作ることができる。これら構成に鑑みて、トレッドの互いに異なる列の走行する距離の差により生じる作用効果を軽減することができ、他方、中央列のブロックが縁部列によってロックされるようになる。

好ましくは、中央列のブロックの横方向エッジは、本発明のトレッドを備えたタイヤの回転軸線に対して３５°以下の角度をなして傾けられる。

本発明の変形実施形態によれば、中央列のブロックのロック具合を一段と向上させるため、凹部に入る各ブロック端部の長さＬｔｐは、少なくとも、このブロックの横方向全長Ｌｂの７％に等しく、より好ましくは、少なくとも、この全長Ｌｂの１５％に等しい。

明らかなこととして、凹部の寸法及びこれら凹部と相互作用するようになったブロックの端部分の寸法は、タイヤの２つのエッジ相互間で異なるよう設定されるのが良い。

本発明の別の変形実施形態では、凹部に入る各ブロック端部の長さは、深さにつれて変化し、この長さは、新品状態におけるトレッドの転動面上で最大であり、深さにつれて減少する。好ましくは、新品状態における転動面上の最大長さは、少なくとも、ブロックの横方向全長Ｌｂの１５％に等しい。

縁部リブ上における中央列のブロックのロック具合を一段と高めるため、中央列のブロックの端壁に設けられた手段と相互作用する手段を凹部を画定する壁上に形成することが有用な場合がある。

好ましくは中央列のブロックの各端部の全体は、縁部リブに設けられた凹部と相互作用するよう設計される。

好ましくは、凹部の横方向寸法Ｌｔｅは、横方向に設けられた間隙Ａｔよりも少なくとも３０％だけ大きい。

本発明は、特に、厚手のトレッド、特に、２５ｍｍから１１０ｍｍまでの範囲の厚さを有するトレッドに有用である（ここで、「厚さ」は、摩耗可能な材料の高さを示している）。

本発明の他の特徴及び他の利点は、添付の図面を参照して提供される以下の説明から明らかになろう。なお、添付の図面は、本発明により提案される種々の実施形態を非限定的な例として示している。

本発明の第１の実施形態としてのトレッドの転動面の一部の平面図である。 初期形態における図１に示された実施形態の部分斜視図である。 走行形態における図１に示された実施形態の部分斜視図である。 本発明の実施形態の部分斜視図である。

本明細書に添付された図面において、同一の参照符号は、本発明の実施形態を説明するために用いられており、これら参照符号は、構造又は機能の面で同一の要素を示している。

図１は、サイズ１８．００Ｒ３３の土木作業用タイヤのトレッド１の転動面の一部を示している。このトレッドは、３つの円周方向列、即ち、２つの縁部列Ｂ及び中央列Ｃにより形成されたパターンを備えている。トレッドは、この場合、４４０ｍｍに等しい全幅Ｗを有している。

これら列Ｂ，Ｃは、７０ｍｍに等しい深さＰｃ及び２０ｍｍに等しい平均幅Ｄｃを有する全体として円周方向に差し向けられた溝６２，６４によって互いに隔てられている。

中央列Ｃは、この場合１５ｍｍに等しい平均幅Ｄｔ及び７０ｍｍに等しい深さＰｔを有する横方向溝によって互いに画定された複数個のブロック３を有している。

中央領域Ｃの各ブロック３は、走行中路面に接触するようになった接触フェース３０並びに前側の側方フェース、後側の側方フェース及び端フェースを有している。各ブロックの側方フェースは、横方向エッジ３１，３３及び円周方向エッジ３２，３４を形成する線に沿って接触フェースを切断している。

中央列のブロック３は、最大横方向幅Ｌｔｂ及び円周方向幅Ｌｃｂを有している。

各縁部列Ｂは、幅Ｌｔｎを有する円周方向に連続したリブ２，４によって形成されている。図１の頂部のところに位置するリブ２は、接触フェース２０及び２つの側方フェース２２，２３を有し、これら側方フェースのうちの側方フェース２３は、中央列Ｃのブロック３の側方フェースと連携して円周方向溝６２を画定している。

加うるに、リブ２の側方フェース２３は、複数個の凹部２１を有し、これら凹部の個数は、中央列Ｃのブロック３の個数に等しい。各凹部２１は、中央列のブロック３の側方端部３０２の一部を受け入れるハウジングを形成している。各凹部２１は、円周方向長さＬｃｅを有する円周方向フェース２１０及び横方向幅Ｌｔｅを有する２つの横方向フェース２１１，２１２によって画定されている。

図示の場合、各ブロック３の側方端部分３０２は、横方向にオフセットした部分３０２′を有し、このオフセット部分３０２′は、凹部２１内に配置されるようになっている。このオフセット部分３０２′は、円周方向フェースが凹部２１を画定した状態で横方向に間隙Ａｔを維持すると共に横方向フェースの各々が凹部２１を画定した状態で円周方向に間隙Ａｃを維持しながら凹部２１に嵌まり込むのに適した寸法Ｌｃｐ及び寸法Ｌｔｐを有する。図示の場合、間隙Ａｃは、端部分３０２′の各側では同一であるが、本発明の所望の目的を依然として達成しながら互いに異なる値を提供することは、全く問題なく可能である。これら間隙Ａｃ，Ａｔをできるだけ多く減少させることができるが、これら間隙についてゼロではない値を必要とする排水容積を維持することが必要な場合がある。

同じ構成は、他方の縁部リブ４について提供されるが、異なる点は、このリブ４に形成された凹部４１が他方のリブ２の凹部２１に対して円周方向にオフセットしていることにある。かくして、リブ２に設けられた凹部２１及び他方のリブ４に設けられた凹部４１と相互作用するよう設計された同じブロック３のオフセット部分３０２′，３０４′は、走行方向とは無関係に対称動作を提供するために円周方向にオフセットしている。ブロック３のオフセット部分３０４′は、リブ４の凹部４１の壁４１１，４１２と相互作用するために同じ幾何学的特性を備えている。

この図１を参照して説明した形態では、凹部と相互作用するよう設けられたブロック３の端部のオフセット部分３０２′，３０４′の横方向幅Ｌｔｐは、これらブロック３の横方向全幅Ｌｔｂの１０％に等しい。

図２は、応力を受けていない位置におけるブロック３の部分斜視図である。この図２では、ブロック３の側方端部３０２′，３０４′が相互作用するリブ２の凹部２１及びリブ４の凹部４１は、新品状態における転動面から、ブロック３を縁部縁２，４から隔てる円周方向溝６２，６４の深さＰｃに等しい深さＨｅのところまで延びている。

図３は、走行中の形態に対応した位置におけるブロック３の同じ部分斜視図である。この形態では、ブロック３の側方端部のオフセット部分３０２′，３０４′は、リブ２，４に形成された凹部２１，４１の横方向フェースと接触状態にある。円周方向間隙Ａｃが中央列のブロック３相互間の横方向溝５の幅よりも小さいので、これら溝の幅は、等しい量だけ減少しているが、走行中に有用な横方向溝空間が保持されている。加うるに、溝の底部のところの機械的応力は、この作用によって減少する。矢印Ｆは、ブロック３の剪断ひずみの合力としての方向を指示している。この場合、この方向Ｆは、方向ＸＸ′によって指示された円周方向とゼロではない角度をなし、この方向は、タイヤの辿る湾曲経路に対応しており、少なくとも、コーナーリングの際に外側に位置するブロックの端部分は、凹部の円周方向フェースと同じ凹部の横方向フェースに同時に当接する。

図示されていない形態では、本発明を中央列のブロック相互間に作られる追加のプラットホームと組み合わせることができる。特に、これらプラットホームは、ブロック相互間に挿入されたブロックが縁部及びリブの凹部と相互作用する状態で十分な離隔距離を維持することができ、これら挿入されたブロックは、リブ内に形成されたハウジング内にロックされる端部分によって縁部リブとは相互作用しない。

図４に示された別の実施形態では、リブ２，４に形成された凹部２１，４１及び互いに相互作用にするようになったブロック３の横方向端部分３０２，３０４は、トレッドの摩耗度につれて変化する寸法を有するよう形成されている。かくして、各凹部は、新品状態における転動面上の寸法Ｌｃｅ，Ｌｔｅ並びに連続的に変化して指定された深さＨｅのところでゼロに等しくなる寸法Ｌｔｅ′を有するのが良い。この指定された深さＨｅは、例えば、縁部リブを中央列のブロックから隔てる円周方向溝の深さＰｃの少なくとも５０％に等しい。

この変形例の利点は、広い接触面を備えたリブが部分摩耗後に回復するということにある。と言うのは、この部分摩耗レベルに基づき、ブロックの高さ（転動面と溝の底部との間の距離）が減少してこれらブロックの剛性が高くなるので路面接触状態にあるブロックの曲げ応力及び剪断ひずみが減少するからである。

図４に示された場合に関し、ショルダ部リブに形成された凹部と相互作用するのは、ブロック３の各横方向端部３０２，３０４の円周方向全幅Ｌｃｂ分である。

図示されていない別の形態では、凹部は、摩耗レベルにつれて変化する円周方向長さＬｃｅを有するのが良く、この変化は、場合によっては、同じ凹部の横方向幅Ｌｔｅの変化と組み合わされる。

図示の形態は、横方向エッジが回転軸線の方向（図面では垂直の線）に平行であるブロックを示している。ブロックが最大３５°の角度まで回転軸線に対して傾けられたエッジを有する場合、凹部の横方向フェースは、中央部分のブロックの横方向側方フェースに平行であるよう形成される。この場合、凹部の幅Ｌｔｅは、リブの接触フェース２０に設けられた凹部により形成されるエッジの方向に平行に測定される。

本発明を多くの実施形態によって裏付けたうえで一般的な観点で説明したが、本発明は、これら説明すると共に図示した実施形態にのみ限定されるものではないことは理解されるべきである。明らかなこととして、本発明の範囲全体から逸脱することなく本発明について種々の改造例を想到することができる。

Claims (7)

1. 土木工事用タイヤのためのトレッド（１）であって、２５ｍｍから１１０ｍｍまでの範囲の走行中に摩耗可能なパターンの厚さを有し、前記トレッドは、前記トレッドを中央領域（Ｃ）及び縁部領域（Ｂ）に分割する２本の全体として円周方向に延びる深さＰｃの円周方向溝（６４）を有し、前記中央領域（Ｃ）は、深さＰｔ及び平均幅Ｄｔを有する複数本の全体として横方向に延びる横方向溝（５）を有し、横方向溝（５）及び円周方向溝（６４）は、円周方向に互いに間隔を置いて設けられた複数個のブロック（３）から成る単一の列を画定し、各ブロック（３）は、側壁及び走行中路面に接触するようになった接触壁（３０）を有し、前記側壁は、前記接触壁をエッジに沿って切断し、前記エッジのうちの幾つか（３２，３４）は、円周方向に延びており、前記エッジのうちの他のエッジは横方向に延びる横方向エッジ（３１，３３）であり、前記中央領域の各ブロック（３）は、前記横方向エッジ（３１，３３）に平行な方向に新品状態で測定された幅Ｌｔｂ及び円周方向に測定された幅Ｌｃｂを有し、各縁部領域（Ｂ）は、走行中路面に接触するようになった接触壁（２０，４０）及び縁部リブ（２，４）の最大幅に対応した距離Ｌｔｎのところに互いに間隔を置いて設けられた２つの側壁（２３，４３）を有する前記縁部リブ（２，４）によって形成され、前記側壁（２３，４３）の各々は、前記ブロック（３）と一緒になって円周方向溝（６２，６４）を画定している、トレッドにおいて、各縁部リブ（２，４）の前記側壁（２３，４３）は、新品状態で測定された横方向幅Ｌｔｅ及び円周方向長さＬｃｅを備えた複数個の凹部（２１，４１）を有し、各凹部（２１，４１）は、その高さＨｅ全体にわたって、横方向に延びる壁及び円周方向に延びる壁（２１０，４１０）によって画定され、各凹部（２１，４１）は、少なくとも、円周方向に測定された円周方向間隙Ａｃ及び横方向又は軸方向に測定された横方向間隙Ａｔのある状態で前記中央領域（Ｃ）のブロック（３）の端部分（３０２′，３０４′）を受け入れ、前記間隙Ａｃ，Ａｔは、前記トレッドを備えた前記タイヤの通常の走行条件下において、前記中央領域の前記ブロック（３）の各端部分（３０２，３０４）が、前記凹部（２１，４１）内にロックされた端部を有する前記ブロック（３）の各々が前記中央領域（Ｃ）の隣接のブロック（３）と接触するのが阻止されるような仕方で、前記凹部（２１，４１）の横方向に延びる壁と少なくとも部分的に接触状態にあるようにするように定められている、トレッド。
2. 凹部（２１，４１）に入るブロック（３）の各端部分（３０２′，３０４′）の新品状態で測定された長さＬｔｐは、少なくとも、前記ブロックの幅Ｌｔｂの７％に等しい、請求項１記載のトレッド。
3. 凹部（２１，４１）に入るブロック（３）の各端部分（３０２′，３０４′）の新品状態で測定された長さＬｔｐは、少なくとも、前記ブロックの幅Ｌｔｂの１５％に等しい、請求項１記載のトレッド。
4. 凹部（２１，４１）に入るブロック（３）の各端部分（３０２′，３０４′）の新品状態で測定された長さＬｔｐは、深さにつれて変化し、前記長さＬｔｐは、新品状態における前記トレッドの転動面上で最大であり、そして深さにつれて減少する、請求項１に記載のトレッド。
5. 新品状態で前記転動面上で測定された凹部（２１，４１）に入るブロック（３）の各端部分（３０２′，３０４′）の前記長さＬｔｐは、少なくとも、前記ブロックの横方向の幅Ｌｔｂの１５％に等しい、請求項４記載のトレッド。
6. 前記中央列の前記ブロック（３）の前記横方向エッジ（３１，３３）は、回転軸線に対して３５°以下の角度をなして傾けられている、請求項１〜５のうちいずれか一に記載のトレッド。
7. 各凹部（２１，４１）の前記横方向幅Ｌｔｅは、横方向に測定されたブロックの一端と前記凹部の前記円周方向に延びる壁のうちの１つとの間の前記間隙Ａｔよりも少なくとも３０％大きい、請求項１〜６のうちいずれか一に記載のトレッド。

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