(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
氷上用タイヤ（１０）であって、
前記タイヤが転動しているときに路面に接触するよう構成された転動面を備えたトレッド（２０）と、
長手方向軸線（３３）を備えた少なくとも１つのスタッド（３０）であって、前記スタッドの一部（３１）は、前記転動面から突き出ており、前記スタッドと前記スタッドの周りに位置する前記転動面の部分に接する平面の交線は輪郭Ｃを形成し、前記転動面から突き出ている前記スタッドの前記一部は最小断面積Ｓｍを有し、Ｓｍは、前記スタッドの前記長手方向軸線と前記スタッドの周りに位置する前記転動面の部分に接する前記平面の交点を通る半径方向を含む任意の平面内における前記一部の最小断面積に一致するスタッドと、
前記トレッドに設けられ、前記転動面上に輪郭Ｇを形成する少なくとも１つの凹部（２００）であって、前記輪郭Ｃ，Ｇ相互間の距離が１ｃｍ以下であるという前記スタッドとの関連性を有する凹部と、を備え、
各スタッドに関し、前記スタッドと関連した前記凹部の体積Ｖｎ  ｍｍ3の和は、前記トレッドから突き出た前記スタッドの前記一部の最小断面積Ｓｍ  ｍｍ2に５０ｍｍの長さを乗算して得られる積以上である、
ことを特徴とするタイヤ。
【請求項２】
前記輪郭Ｃ，Ｇ相互間の前記最小距離Ｄは、０．５ｃｍ以下である、
請求項１記載のタイヤ。
【請求項３】
前記凹部（２００）の前記輪郭Ｇは、前記スタッドの前記輪郭Ｃと接触状態にある、
請求項１記載のタイヤ。
【請求項４】
前記凹部（２００）の前記輪郭Ｇは、互いに向かい合って位置決めされた少なくとも２つの真っ直ぐなエッジ（２１１，２２１；２１２，２２２）を有する、
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のタイヤ。
【請求項５】
前記凹部の前記輪郭Ｇは、互いに向かい合って位置決めされた少なくとも２つの湾曲したエッジ（２１３，２２３）を有する、
請求項１ないし３のいずれか１項に記載のタイヤ。
【請求項６】
前記タイヤ（１０）は、好ましい転動方向（Ｒ）を有し、前記スタッドと関連した前記凹部（２００）は、前記タイヤがその好ましい転動方向に転動しているとき、前記凹部の輪郭Ｇの少なくとも一部が前記スタッドよりも先に前記路面に接触するよう位置決めされている、
請求項１ないし５のいずれか１項に記載のタイヤ。
【請求項７】
前記スタッドと関連した前記凹部は、前記タイヤ（１０）がその好ましい転動方向に転動しているとき、前記凹部（２００）の輪郭Ｇ全体が前記スタッドよりも先に前記路面に接触するよう位置決めされている、
請求項６記載のタイヤ。
【請求項８】
前記タイヤ（１０）は、好ましい転動方向（Ｒ）を有し、前記スタッドと関連した前記凹部（２００）は、前記タイヤがその好ましい転動方向に転動しているとき、前記凹部の輪郭Ｇ全体が前記スタッドの後に前記路面に接触するよう位置決めされている、
請求項１ないし５のいずれか１項に記載のタイヤ。
【請求項９】
前記タイヤ（１０）の前記トレッド（２０）は、複数個のトレッドブロック（４０）から成り、各トレッドブロックは、少なくとも１本のスタッド（３０）及び前記スタッドと関連した複数個の凹部（２００〜２０５）を有する、
請求項１ないし８のいずれか１項に記載のタイヤ。
【請求項１０】
各トレッドブロック（４０）は、少なくとも２つの凹部（２０１，２０２）を有する、  請求項９記載のタイヤ。
【請求項１１】
前記凹部（２００）の半径方向内方の延長部としてサイプ（３００）が設けられている、
請求項１ないし１０のいずれか１項に記載のタイヤ。
【請求項１２】
前記サイプ（３００）の半径方向内方の延長部としてキャビティ（４００）が設けられ、該キャビティは、前記トレッド（２０）が摩耗し、前記キャビティが前記転動面上に開口すると、前記キャビティが前記転動面に凹部（２００）を形成するよう寸法決めされている、
請求項１１記載のタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、氷上用のスタッド付きタイヤに関する。
【背景技術】
【０００２】
スタッド付きタイヤは、冬の運転条件、例えば凍結路面での運転下での挙動に関して申し分のない利点を有している。氷との接触、特にスタッドが氷に食い込むことは、タイヤトレッドパターン要素によって示されるグリップの低下を補償し、スタッドは、氷を引っ掻き、氷に加わる追加の力を生じさせる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
スタッド付きタイヤを用いる際の問題のうちの１つは、スタッドが存在している場合に予想される値よりも低い値でグリップはその上限に達するということにある。
【０００４】
本出願人は、上限へのこの到達が１つには、スタッドが氷を引っ掻いたときに生じる氷の破片の存在に起因しており、タイヤトレッドと氷との接触領域に生じる破片の量が多すぎる場合、スタッドと氷の接触度が低くなると共にスタッドの効率が幾分失われるというということを発見した。
【０００５】
本発明の目的のうちの１つは、氷上でドライブするためのスタッド付きタイヤのグリップを向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、氷上用タイヤであって、
タイヤが転動しているときに路面に接触するよう構成された転動面を備えたトレッドを有し、
長手方向軸線を備えた少なくとも１つのスタッドを有し、スタッドの一部は、転動面から突き出ており、スタッドとスタッドの周りに位置する転動面の部分に接する平面の交線は、輪郭Ｃを形成し、転動面から突き出ているスタッドの一部は、最小断面積Ｓｍを有し、Ｓｍは、スタッドの長手方向軸線とスタッドの周りに位置する転動面の部分に接する平面の交点を通る半径方向を含む任意の平面内における一部の最小断面積に一致し、
トレッドに設けられ、転動面上に輪郭Ｇを形成する少なくとも１つの凹部を有し、凹部は、輪郭Ｃ，Ｇ相互間の距離が１ｃｍ以下であるというスタッドとの関連性を有することを特徴とするタイヤによって達成される。
【０００７】
各スタッドに関し、スタッドと関連した凹部の体積Ｖｎ（ｍｍ3）で表される）の和は、トレッドから突き出たスタッドの一部の最小断面積Ｓｍ（ｍｍ2）で表される）に５０ｍｍ、好ましくは１００ｍｍの長さを乗算して得られる積以上である。
【０００８】
本発明の実施形態は、凹部をスタッドの近くでトレッドパターンに追加することにあり、これら凹部は、引っ掻き中に生じた氷の相当な量の破片又は塊を貯蔵するのに足るほど大きな容積を有している。Ｓｍは、転動面から突き出ている一部が氷中に完全に埋め込まれたときにスタッドが氷に提供する最小表面積に対応している。スタッドと関連した凹部の容積は、凹部の容積の和がＳｍに５０ｍｍの長さを乗算して得られた積に少なくとも等しい場合、タイヤと氷との間のグリップに対して著しい影響を有する。この観察は、制動下において、スタッドが代表的には、２０ｃｍの長さにわたって氷の表面を引っ掻くことができるという事実に照らして理解可能である。したがって、理論的には、スタッドは、Ｓｍに２００ｍｍを乗算して得られた積に等しい量又は体積の破片を生じさせる場合がある。この体積の１／４にすると相当な作用効果が得られることが判明した。凹部内における氷破片の貯蔵により、転動面と氷の表面との間のインターフェイスの厚さを減少させることができる。また、インターフェイス厚さのこの減少により、効果的な有効突出度（又は氷が引っ掻かれる深さ）が増大し、その結果、氷中への定着力が増大すると共に氷に対するグリップの観点における性能をかなり向上させることができる。
【０００９】
タイヤの回転の結果として、凹部は、凹部内に入っている破片が除かれて定期的に空になる。この結果、スタッドがいつでも氷を新たに引っ掻くことができる状態にあるとき、タイヤがいったん丸一回転すると、スタッドと関連した凹部は、空になり、再び氷の破片を貯蔵することができる。
【００１０】
好ましくは、輪郭Ｃ，Ｇ相互かの最小距離Ｄは、０．５ｃｍ以下であり、実際にはより好ましくは、０．２ｃｍ以下である。
【００１１】
より好ましくは、凹部の輪郭Ｇは、スタッドの輪郭Ｃと接触状態にある。この結果、スタッドにより生じた破片は、極めて自然に凹部内に蓄えられる。
【００１２】
有利な一実施形態によれば、凹部の輪郭Ｇは、互いに向かい合って位置決めされた少なくとも２つの真っ直ぐなエッジを有する。したがって、破片は、これらがこれらエッジに沿って進んでいるときに障害物に当たらず、凹部の充填が容易になる。
【００１３】
有利な別の実施形態によれば、凹部の輪郭Ｇは、互いに向かい合って位置決めされた少なくとも２つの湾曲したエッジを有する。この結果、横方向エッジを生じさせることが可能であり、それにより、他の性能上の観点、例えばタイヤが雪上で挙動する仕方が改善される。
【００１４】
有利な一実施形態によれば、タイヤは、好ましい転動方向を有し、スタッドと関連した凹部は、タイヤがその好ましい転動方向に転動しているとき、凹部の輪郭Ｇの少なくとも一部がスタッドよりも先に路面に接触するよう位置決めされている。この実施形態は、タイヤがその好ましい転動方向に転動しているときに生じる破片の良好な除去を可能にする。この実施形態は、凹部の存在により運転の観点におけるスタッドの有効性を向上させると同時に制動下における良好なハンドリングを達成する。制動下においてどのようなことが起こっても、スタッドは、回動し又はひっくり返ってスタッドに作用する力を最小限に抑える位置に達する。この位置では、スタッドは、もはや氷の破片を生じさせることはなく（現代の車両のスリップは、電子支援システム、例えばＡＢＳにより非常に僅かである）、トレッドブロックは、スタッドによって妨げられないでその全グリップ潜在能力を発揮することができる。
【００１５】
この利点は、スタッドと関連した凹部は、タイヤがその好ましい転動方向に転動しているとき、凹部の輪郭Ｇ全体がスタッドよりも先に路面に接触するよう位置決めされているである場合に一層顕著である。
【００１６】
変形実施形態によれば、タイヤは、好ましい転動方向を有し、スタッドと関連した凹部は、タイヤがその好ましい転動方向に転動しているとき、凹部の輪郭Ｇ全体がスタッドの後に路面に接触するよう位置決めされている。この実施形態は、相当な滑りがある場合であっても、即ち、ＡＢＳ型の電子支援システムを搭載していない車両に対しても良好な制動を提供する。しかしながら、駆動の面での改善度は、それほど大きくはない。
【００１７】
好ましくは、タイヤのトレッドは、複数個のトレッドブロックから成り、各トレッドブロックは、少なくとも１本のスタッド及びスタッドと関連した複数個の凹部を有する。この結果、１つの凹部により得られる作用効果をホイールの丸一回転にわたって増幅して得ることができる。この実施形態は又、凹部がスタッド保持に及ぼす影響を減少させることができる。
【００１８】
このような場合、各トレッドブロックは、各々が転動面上に最大長さ方向を備えた少なくとも２つの凹部を有し、転動面上におけるこれら凹部のうちの２つの最大長さ方向は、互いに平行ではない（即ち、互いに対して傾けられている）ことが好ましい。この実施形態は、種々の応力下における凹部の有効性を向上させる。例えば、凹部のうちの１つが最大長さの横方向を有している場合、この凹部は、横方向応力下において（カーブに沿って又はバンクした路上で運転する場合）非常に効果的であり、第２の凹部は、横方向に対して傾けられた最大長さ方向を有し、したがって、周方向応力下において或る特定の有効性を示し、タイヤには良好な横方向及び周方向グリップが与えられる。
【００１９】
有利な一実施形態によれば、凹部の半径方向内方の延長部としてサイプが設けられている。この結果、摩耗によりトレッドブロック４０中の凹部が摩滅した場合、それ自体知られている機能を実行するサイプが残ったままである。このため、凹部をトレッド摩耗と比較して僅かに長く持ち堪えるよう作ることができる。
【００２０】
有利な一変形例では、サイプの半径方向内方の延長部としてキャビティが設けられ、このキャビティは、トレッドが摩耗し、キャビティが転動面上に開口すると、キャビティが転動面に凹部を形成するよう寸法決めされている。これにより、本発明のタイヤによって得られる作用効果が更に一層長く続くことが可能である。したがって、凹部を長く持ち堪えるようにすると共にトレッド摩耗に対してこれらの有効性を維持することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】先行技術のスタッド付きタイヤを示す図である。
【図２】先行技術のスタッドを示す図である。
【図３】先行技術のスタッド穴を示す図である。
【図４】先行技術に従ってスタッド穴に挿入されるスタッドを示す図である。
【図５】先行技術のスタッド付きタイヤがどのように働くかを示す図である。
【図６】本発明のスタッド付きタイヤがどのように働くかを示す図である。
【図７】本発明のタイヤの多くの幾何学的パラメータを示す図である。
【図８】本発明のタイヤの多くの幾何学的パラメータを示す図である。
【図９】本発明のタイヤのトレッドブロックを示す図である。
【図１０】本発明のタイヤのトレッドブロックを示す図である。
【図１１】本発明のタイヤのトレッドブロックを示す図である。
【図１２】本発明のタイヤのトレッドブロックを示す図である。
【図１３】本発明のタイヤのトレッドブロックを示す図である。
【図１４】本発明のタイヤのトレッドブロックを示す図である。
【図１５】本発明のタイヤのトレッドブロックを示す図である。
【図１６】本発明のタイヤのトレッドブロックを示す図である。
【図１７】本発明のタイヤのトレッドブロックを示す図である。
【図１８】本発明のタイヤのトレッドブロックを示す図である。
【図１９】本発明のタイヤのトレッドブロックを示す図である。
【図２０】本発明のタイヤのトレッドブロックを示す図である。
【図２１】本発明のタイヤのトレッドブロックを示す図である。
【図２２】本発明のタイヤのトレッドブロックを示す図である。
【図２３】本発明のタイヤのトレッドブロックを示す図である。
【図２４】本発明のタイヤのトレッドブロックを示す図である。
【図２５】本発明のタイヤのトレッドブロックを示す図である。
【図２６】本発明のタイヤのトレッドブロックを示す図である。
【図２７】本発明のタイヤのトレッドブロックを示す図である。
【図２８】本発明のタイヤのトレッドブロックを示す図である。
【図２９】本発明のタイヤのトレッドブロックを示す図である。
【図３０】本発明のタイヤのトレッドブロックを示す図である。
【図３１】本発明のタイヤのトレッドブロックを示す図である。
【図３２】本発明のタイヤのトレッドブロックを示す図である。
【図３３】本発明のタイヤのトレッドブロックを示す図である。
【図３４】本発明のタイヤのトレッドブロックを示す図である。
【図３５】本発明のタイヤのトレッドブロックを示す図である。
【図３６】本発明のタイヤのトレッドブロックを示す図である。
【図３７】本発明のタイヤのトレッドブロックを示す図である。
【図３８】本発明のタイヤのトレッドブロックを示す図である。
【図３９】本発明のタイヤのトレッドブロックを示す図である。
【図４０】本発明のタイヤのトレッドブロックを示す図である。
【図４１】本発明のタイヤのトレッドブロックを示す図である。
【図４２】本発明のタイヤのトレッドブロックを示す図である。
【図４３】本発明のタイヤのトレッドブロックを示す図である。
【図４４】本発明のタイヤのトレッドブロックを示す図である。
【図４５】本発明のタイヤのトレッドブロックを示す図である。
【図４６】スタッドの取り付け後における本発明のタイヤの一部分を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本明細書における「タイヤ」という用語は、使用中にタイヤが内部インフレーション圧力を受けるかどうかとは関係なく、任意形式の弾性タイヤを意味している。
【００２３】
「溝」という用語は、タイヤトレッドに設けられ、転動面上に開口した切欠きを意味し、その機能は、タイヤとタイヤが転動する表面との間に溜まった水を排除することにある。溝は、周方向であっても良く、横方向であっても良い。典型的には、乗用車用タイヤでは、溝は、２〜１０ｍｍの幅及び約８ｍｍの深さを有する。溝は、サイプが溝よりも幅に関して非常に狭い（典型的には、０．３〜１．５ｍｍ）という点でサイプとは区別される。
【００２４】
本明細書において用いられる「スタッド」という用語は、先行技術で用いられる「スパイク」という用語と同義である。
【００２５】
本明細書で用いられる「凹部」という用語は、転動面に作られた中空部を意味し、その平均半径方向深さは、１ｍｍ以上である。
【００２６】
本明細書で用いられる「キャビティ」という用語は、トレッドに設けられ、転動面上に直接開口してはいない（タイヤが新品の場合）キャビティを意味している。キャビティは、サイプを介して転動面上に開口することができる。
【００２７】
スタッドの「長手方向軸線」は、スタッドがタイヤに装着されたときに路面に接触するよう構成されたスタッドの表面を通るその最も長い寸法方向におけるスタッドの対称軸線に一致しており、タイヤは、スタッドがこのような対称軸線を備えている場合、路面に沿って転動する。このような対称軸線を備えていないスタッドでは、「長手方向軸線」は、スタッドがタイヤに取り付けられてタイヤが路面に沿って転動しているときに路面と接触関係をなすよう構成されたスタッドの表面を通るスタッドの最も長い寸法方向を意味している。
【００２８】
本明細書で用いられるスタッドの「ヘッド」は、スタッドをタイヤのトレッド中に定着させるスタッドの端部を意味している。ヘッドは、スタッドの本体の平均直径よりも大きな平均直径を有し、これら直径は、スタッドの長手方向軸線に対して直角をなす方向に測定される。スタッドの本体とヘッドとの間の移行は、通常、直径がヘッド及び本体の直径よりも小さな部分を介する。
【００２９】
本明細書で用いられる「転動面」という用語は、スタッドがトレッド中に挿入されていない場合にタイヤが転動する際に路面に接触するトレッドの箇所の全てを意味している。
【００３０】
「配合ゴム」という表現は、少なくとも１種類のエラストマー及び少なくとも１種類の充填剤を含むゴムコンパウンドを意味している。
【００３１】
「トレッドブロック」という表現は、加硫配合ゴムで作られ、溝によって境界付けられたトレッドの部分を意味している。
【００３２】
スタッドの一部が転動面から「突き出ている」という表現が用いられる場合、これは、この部分が少なくとも路面に接触していないときに転動面から突き出ることを意味する。
【００３３】
本明細書で用いられる「スタッドの周りに位置する転動面の部分」は、スタッドに近接して位置する転動面の部分を意味している。スタッドがトレッドブロックから突き出ている場合、これは、このトレッドブロックに対応した転動面の部分を意味するものと解され、もしそうでなければ、スタッドをスタッドの輪郭Ｃから１ｃｍの距離をおいたところまで包囲する転動面の部分を意味するものと解される。
【００３４】
凹部は、
‐スタッドの輪郭Ｃ（スタッドとスタッドの周りに位置する転動面の部分に接する平面との交線によって形成される）と、
‐転動面上の凹部の輪郭Ｇとの間の最小距離Ｄが１ｃｍ以下である場合にスタッド「と関連している」と呼ばれる。
凹部の輪郭Ｇが数本のスタッドの輪郭Ｃの十分近くに位置している場合、この凹部は、これらスタッドの全てと関連している。しかしながら、各凹部がスタッド１本だけと関連することが好ましい。
「スタッドの輪郭Ｃとこのスタッドと関連した凹部の輪郭Ｇとの間の最小距離」は、スタッドの輪郭Ｃ上の一点と凹部の輪郭Ｇ上の一点との間の最小距離を意味している。この距離は、輪郭Ｃと輪郭Ｇが１つ又は２つ以上の箇所で互いに触れる場合を除き、一般にゼロではなく、これら輪郭が触れ合った場合には、距離はゼロである。
【００３５】
本明細書で用いられる「半径方向」は、タイヤの半径に対応した方向である。したがって、半径方向は、タイヤの回転軸線に垂直な方向である。この意味では、箇所Ｐ１は、これが箇所Ｐ２よりもタイヤの回転軸線の近くに位置する場合、箇所Ｐ２「の内側に半径方向に」（又は箇所Ｐ２「の半径方向内側」）に位置すると呼ばれる。これとは逆に、箇所Ｐ３は、これが箇所Ｐ４よりもタイヤの回転軸線から遠くに位置する場合、箇所Ｐ４「の外側に半径方向に」（又は箇所Ｐ４「の半径方向外側」）に位置すると呼ばれる。変化の状態は、これが小さな半径（又は大きな半径）の方向である場合に「半径方向内方（又は半径方向外方）」と呼ばれる。半径方向距離又は深さについて説明する場合、この場合にも適用されるのは、このような用語のこの意味である。
【００３６】
「横方向」は、タイヤの回転軸線に平行な方向である。
半径方向に垂直であると共に軸方向に垂直な方向は、「周方向」と呼ばれる。
【００３７】
本明細書で用いられる「サイプ」という用語は、幅が一般的に２ｍｍを超える溝と比較して、典型的には０．３〜１．５ｍｍの幅の非常に細幅の切り込みを意味している。
【００３８】
タイヤの「好ましい転動方向」は、タイヤ製造業者により推奨され、多くの場合、矢印によりタイヤのサイドウォールに指示された転動方向を意味している。タイヤを車両に装着する場合、タイヤは、タイヤの好ましい転動方向が、車両が前方に移動するときにタイヤが転動する方向に一致するよう装着されるべきである。
【００３９】
図１は、先行技術のタイヤ１０を概略的に示しており、このタイヤは、タイヤが転動しているときに路面に接触するよう構成された転動面を備えるトレッド２０を有する。トレッド２０は、複数本の横方向溝２５及び複数本の周方向溝２６並びに複数本のスタッド３０を有している。スタッド３０は、トレッド２０のトレッドブロック４０に転動面の幅全体にわたって位置決めされている。トレッドの中央バー５０も又、スタッド３０を有するのが良い。スタッド３０は、タイヤの転動時にスタッドが路面と常時接触関係をなすようタイヤの周囲に沿う幾つかの位置に配置されている。
【００４０】
図２は、先行技術のスタッド３０を概略的に示している。スタッド３０は、長手方向軸線Ａ‐Ａを有している。スタッド３０の輪郭形状は、全体として円筒形であり、その中心は、軸線Ａ‐Ａに一致している。スタッド３０は、２つの軸方向端部を有し、軸方向端部のうちの一方は、スタッド３０がタイヤ１０に装着されてタイヤ１０が路面に沿って転動しているときに路面（氷、雪又は裸の表面）に接触するよう構成された第１の部分（この場合、「インサート」６０によって具体化されている）を定めている。インサートは、有利には、スタッドの残部の材料とは異なる材料で作られるのが良い。このことは、非常に大きな機械的応力を受けるこの部分を硬質の材料で作るのが良いことを意味している。また、これにより、特定の実施形態の場合、インサートが取り付けられる成形又は射出成形本体を製作することができる。当然のことながら、全て１種類の材料で形成されたスタッドを使用することも可能である。換言すると、第１の部分６０は、必ずしも、インサート、即ちスタッドの残部とは別体であり、スタッド中に挿入される部品である必要はない。第１の部分は、これがスタッド３０の残部と同じ材料で作られ、スタッドと一緒に一部品として製造されているという意味においてスタッドと一体であっても良い。
【００４１】
スタッド３０の他方の端部は、スタッド３０をタイヤ１０のトレッド２０中に定着させるよう構成されたヘッド７０によって形成されている。
【００４２】
本体８０がスタッド３０の第１の部分６０とヘッド７０を互いに連結している。本体の平均直径Ｄｃは、スタッド３０のヘッド７０の平均直径Ｄｔよりも小さく、これら直径は、スタッドの軸線に垂直に測定される。スタッドの本体とヘッドとの間の移行は、通常、ヘッド及び本体の直径よりも小さな直径の部分８５を介して行われる。
【００４３】
図３は、タイヤ１０のトレッド２０の一部分を概略的に示している。このトレッドは、スタッド穴９０を有している。各スタッド穴は、タイヤ１０のトレッド２０の外部に開口した円筒形部分を有し、各スタッド穴は、スタッド３０と協働するよう設計されている。
【００４４】
図４は、スタッド３０を挿入したときのトレッド２０の同一部分を概略的に示している。トレッドの構成材料である配合ゴムの弾性により、トレッド２０は、スタッド３０を完全に包み込み、これをタイヤ中にしっかりと定着させる。
【００４５】
図５は、先行技術のスタッド付きタイヤが働く仕方を示している。図５は、スタッド３０の一部及びスタッドのこの一部を包囲した配合ゴムで作られているトレッド２０の一部を示している。スタッドは、これが氷１００に接触した時点で示されている。タイヤの回転方向Ｒは、矢印Ｒで指示されている。スタッド３０の第１の部分６０は、平均深さＰまで氷１００に食い込んでいる。スタッド３０は、氷１００に食い込んでこれを引っ掻くことにより、氷を局所的に破砕し、非常に多くの氷の破片１１０を生じさせ、これら破片は、トレッド２０と氷１００との間のインターフェイスのところに蓄積し、最終的にスタッド３０の第１の部分６０が氷１００にこれ以上深く食い込むのを阻止し、これは、タイヤグリップに対してマイナスの影響を及ぼす。
【００４６】
図６は、このマイナスの影響を軽減することができるようにする本発明のスタッド付きタイヤの働き方を示している。このタイヤは、凹部２００を有し、スタッド３０が氷１００に食い込む際に作られた破片１１０がこの凹部を介してタイヤの溝に除去される。したがって、破片１１０は、トレッド２０の転動面と氷１００との間に蓄積することはない。この結果、トレッド３０は、氷１００に深く食い込むことができ、その結果平均侵入深さＰが大きくなると共に氷に対するタイヤのグリップが大きくなる。
【００４７】
図７及び図８は、本発明のタイヤの多くの幾何学的パラメータを示している。これらの図は、トレッド（図７）の半径方向外側の位置から見ると共に斜視図（図８）で見たタイヤトレッド２０のトレッドブロック４０を概略的に示している。図７によって示唆されているように、このトレッドブロック４０は、複数個の他のブロックによって包囲され、横方向溝２５及び周方向溝２６によってこれらブロックから分離されている。しかしながら、溝が設けられないことは、本発明のタイヤの必須の特徴ではない。それにもかかわらず、以下の説明において、本発明は、トレッドブロック４０が溝によって包囲された状態で示されている。というのは、氷上における運転用の大抵のタイヤは、このようなタイヤトレッドブロックを有しているからである。
【００４８】
トレッドブロック４０は、長手方向軸線３３（図８参照）を備えたスタッド３０を有し、スタッドの一部３１（図８参照）は、トレッドブロック４０の表面が形成する転動面の部分から突き出ている。トレッドの内部に向かうスタッドの延長部として、部分３２（図８参照）、即ち、点線によって示唆されているまさにその部分が設けられている。スタッド３０とスタッドの周りに位置する転動面の部分に接する平面との交線は、輪郭Ｃを形成している。図示のスタッドの場合、この輪郭Ｃは、円である。
【００４９】
図８に示されているように、転動面から突き出たスタッドの部分３１は、最小断面積Ｓｍを有している。Ｓｍは、スタッドの長手方向軸線３３とスタッドの周りに位置する転動面の部分に接する平面の交点を通る半径方向を含む任意の平面内における部分３１の最小断面積に一致する。スタッドはトレッド内で半径方向に差し向けられているので、スタッドの長手方向軸線とスタッドの周りに位置する転動面の部分に接する平面の交点を通る半径方向は、スタッドの長手方向軸線の方向と一致し、部分３１の断面積は、スタッドの長手方向軸線３３とスタッドの周りに位置する転動面の部分に接する平面の交点を通る半径方向を含むあらゆる平面内において同一である。Ｓｍは、氷に対するタイヤの相対運動方向とは無関係に（例えば、加速中、制動中又は非制御状態の滑り中）スタッドの部分３１が氷に対して提供する、考えられる最も狭い表面の尺度を提供する。断面積は、部分３１が円筒形である場合には同一である。しかしながら、これは、例えばその形状が長方形である場合、そうではない。
【００５０】
トレッドブロック４０は、スタッド３０と関連した３つの凹部２０１〜２０３を更に有し、各凹部は、タイヤの転動面上に閉じられた輪郭Ｇ１〜Ｇ３を形成している。凹部２０１，２０２は、互いに向かい合って位置決めされた２つの真っ直ぐなエッジ２１１，２１２及び２２１，２２２を有している。これとは対照的に、凹部２０３は、互いに向かい合って位置決めされた２つの湾曲したエッジ２１３，２２３を有している。この特定の場合、凹部は、輪郭Ｃには触れず、輪郭Ｃから或る特定の距離Ｄ（凹部２０１の場合にマーク付けされている）離れたところに終端している。距離Ｄは、１ｃｍ未満である。１ｃｍという限度は、円Ｌ（点線）によって図７に示されている。
【００５１】
凹部２０１〜２０３は、容積Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３を有している。容積の和即ちＶ１＋Ｖ２＋Ｖ３（ｍｍ3で表される）は、トレッドから突き出たスタッドの一部の最小断面積Ｓｍ（ｍｍ2で表される）に５０ｍｍの長さを乗算して得られた積以上である。この特定の場合、Ｓｍ＝４ｍｍ2、Ｖ１＝７０ｍｍ3、Ｖ２＝７０ｍｍ3、Ｖ３＝７０ｍｍ3である。
【００５２】
凹部２０２はエッジ２１２又は２２２のうちの一方に直角に測定したこの凹部の断面積がその全長にわたって一定ではなく、スタッド３０から遠ざかる方向に増大しているという点において、凹部２０１，２０３とは異なっている。この場合のこの増大は、エッジ２１２又は２２２のうちの一方に垂直に測定した凹部の幅と凹部の半径方向深さの両方の増大によって得られる。
【００５３】
図９〜図４５は、本発明のタイヤのトレッドブロックを示している。図面を分かりやすくするために、スタッドは示されておらず、凹部２００及びスタッドを受け入れるよう設計されたスタッド穴９０だけが示されている。タイヤの回転方向は、場合によっては、矢印Ｒを用いて指示されている。
【００５４】
図９は、横方向に位置決めされた正方形断面（２×２ｍｍ2）の凹部を含む非常に簡単な変形例を示している。矢印Ｒで指示されているように、この凹部は、スタッド穴に挿入されたスタッドよりも先にこの凹部が路面に接触するよう位置決めされている。この構成により、凍結路面上でのクリーンなスタートが可能である。
【００５５】
図１０及び図１１は、幅の広い（断面積：４×２ｍｍ2）又は深い（断面積：２×４ｍｍ2）の凹部を含む同じような変形例を示している。
【００５６】
図１２は、図９と非常に良く似た変形例を示しているが、このような変形例では、凹部２００は、タイヤが矢印Ｒによって指示された転動方向に転動しているときにスタッド穴中に挿入されたスタッドの後でそのエッジが路面が接触するよう位置決めされている。この構成は、制動下における氷に対するタイヤのグリップを向上させることができる。
【００５７】
図１３は、図９のトレッドブロック４０（駆動トルクがタイヤに及ぼされる場合に有利である）と図１２のトレッドブロック４０（制動トルクがタイヤに及ぼされる場合に有利である）との間の有利な妥協策を示しており、凹部２００は、スタッド穴に挿入されているスタッドと事実上同時にそのエッジが路面に接触するよう位置決めされており、加速時と制動時の両方における氷破片の良好な除去が可能である。
【００５８】
図９〜図１３の変形例では、凹部は、スタッドの輪郭Ｃと接触状態にある。この特徴は、スタッドに密接して生じた氷破片の迅速な除去を容易にするという利点を有するが、トレッド中へのスタッドの定着具合が僅かに減少するという欠点を持っている。スタッドの引き抜きの恐れをできるだけ減少させようとする場合、１つ又は複数個の凹部をスタッドの輪郭からオフセットさせることが有利である。当然のことながら、１つ又は複数個の凹部がスタッドの輪郭Ｃからそれほど遠くにずらされることがないよう注意が払われなければならない。というのは、もしそのようになっていると、破片を除去する効率が著しく低下し、したがって氷に対するタイヤのグリップが著しく減少するからである。距離が最大位置１ｃｍまでの場合に良好な除去を達成できるということが判明した。
【００５９】
図１４は、本発明のタイヤのトレッドブロック４０の変形例を示しており、この変形例では、凹部２００は、スタッド穴９０の最も近くに位置する凹部２００のエッジがスタッド穴の輪郭から（したがって、スタッドの輪郭から）ゼロではない最小距離をおいたところに位置決めされている。上述したように、この変形例は、優れたスタッドの定着を可能にするという利点を有している。
【００６０】
図９〜図１４は、真っ直ぐなエッジを備えた方向凹部２００を有するトレッドブロック４０を示している。整列方向が横方向に対して傾けられている１つ又は２つ以上の実質的に真っ直ぐなエッジを備えた凹部を設けることが可能である。対応の変形例が図１５〜図１７に示されている。凹部をこのように配置した場合の利点は、氷に対するタイヤの横方向グリップ（矢印Ｒに対応した転動方向に関する）が向上するということにある。
【００６１】
図１７は、真っ直ぐなエッジを有する凹部２００が周方向に整列している極端な変形例を示している。
【００６２】
図１５〜図１７は全て、スタッド穴（及びスタッド）の輪郭Ｃと接触状態にある凹部２００を示しているが、凹部の傾きとスタッドの輪郭からの１つ又は複数個の凹部２００のオフセットを組み合わせることが可能である。
【００６３】
凹部２００は、図９〜図１７に示された凹部の場合のように必ずしもスタッドから２本の向かい合った溝に向かって延びる必要はない。図１８は、凹部２００がスタッド穴９０（及びスタッド）の輪郭からトレッドブロック４０を境界付けたちょうど１本の溝に向かって延びる変形例を示している。この変形例は、スタッドを包み込む配合ゴムの量が多くなり、それによりスタッドをしっかりと定着させることができるという利点を有している。
【００６４】
図１９〜図２１は、多数の凹部、即ち、２つの凹部２０１，２０２（図１９）、３つの凹部２０１〜２０３（図２０）又はそれどころか５つの凹部２０１〜２０５（図２１）が設けられた変形例を示している。これら変形例の各々は、各々が転動面上に最大長さ方向を備えた数個の凹部を有し、転動面上におけるこれら凹部のうちの２つの最大長さ方向は、互いに平行ではない。これら最も大きな長さ方向Ｄ１〜Ｄ３は、図２０に記載された変形例に関して指示されている。図２０及び図２１の変形例は、タイヤグリップがあらゆる方向において優れているという点において他の変形例とは異なっている。転動方向Ｒは、図１９〜図２１にはマーク付けされていない。というのは、これらトレッドブロック４０は、これらの幾何学的形状が多方向なので、非常に多くの仕方でトレッド上に位置決め可能だからである。
【００６５】
図７〜図２１に示されている変形例は、全て、エッジが真っ直ぐな凹部を有している。しかしながら、このことは、これが本発明の必須の特徴であることを意味せず、即ち、湾曲したエッジを備えた凹部を設けることが問題なく可能であり、それどころか恐らくは有利である。このような変形例は、図２２〜図２５に示されている。
【００６６】
図２２は、図９の変形例に類似した変形例を示しており、このような変形例では、真っ直ぐなエッジに代えて二重湾曲エッジが用いられている。
【００６７】
図２３は、曲率が非常に顕著な別の変形例を示している。この変形例により、周方向と横方向の両方向において良好なグリップの実現が可能である。
【００６８】
図２４は、図２３の変形例に類似した変形例を示しており、このような変形例では、単一の凹部に代えて湾曲したエッジを有する２つの凹部２０１，２０２が設けられている。この変形例は、良好な定着具合がスタッドに与えられるという利点を有している。
【００６９】
図２５及び図２６は、湾曲したエッジを有する凹部を備えた他の変形例を示している。
【００７０】
図２５は、湾曲したエッジを有する２つの凹部２０１，２０２を備えた別の変形例を示している。当業者であれば理解できるように、凹部（又は複数個の凹部のうちの２つ以上が設けられている場合にはこれら凹部）の特定の幾何学的形状を適切に変更することにより横方向グリップと周方向グリップとの間の妥協点を見出すことが可能である。
【００７１】
図９〜図２７に示されているトレッドブロック４０の変形例は、全て、互いに向かい合った２つのエッジを備えた凹部を有している。これは、本発明の必須の特徴ではない。円形、長円形、楕円形、多角形又は他の幾つかの輪郭の凹部を設けることは、問題なく可能である。
【００７２】
これら全ての凹部と図２８及び図２９に示されているように凹部の半径方向内方の延長部としてのサイプ３００を組み合わせると有利な場合がある。この結果、摩耗によりトレッドブロック４０中の凹部が摩滅した場合でも、それ自体知られている機能を実行するサイプが残ったままである。
【００７３】
また、タイヤが摩耗状態になるにつれて徐々にしか見えなくなる凹部を提供することが可能である。これは、図３０〜図３２に示されている変形例の場合である。図示のトレッドブロック４０は、転動面に、新品の時には（即ち、転動によって摩耗が引き起こされる前においては）、スタッド穴９０からトレッドブロック４０を境界付ける溝のうちの１本に向かって延びる凹部２００を有している。この凹部の延長部として、サイプ３１０が設けられ、このサイプも又、トレッドブロック４０を境界付ける溝のうちの１本の中に開口している。サイプ３１０の半径方向内方の延長部としてキャビティ４００が設けられている。このキャビティは、凹部２００がトレッド摩耗の結果として見えなくなると、このキャビティ４００が転動面上に開口し、そして氷破片を除去することができる凹部を形成する。このキャビティは、当業者に知られ、例えば米国特許第５９６４１１８号明細書に記載されている成形機器を用いて成形できる。
【００７４】
図３３及び図３４は、同一の原理を採用した一層複雑な変形例を示している。トレッドブロック４０は、タイヤの外部から見た場合、図３０のトレッドブロックと同一であり、転動面に、新品の時には（即ち、転動に起因する摩耗の発生前では）、スタッド穴９０からトレッドブロック４０を境界付ける溝のうちの１本に向かって延びる凹部２００を有している。この凹部の延長部として、サイプ３１１が設けられている。このサイプ３１１の半径方向内方の延長部としてサイプ３１３により分離された２つのキャビティ４０１，４０３が設けられている。図８に示されている観点で見て、凹部それ自体の半径方向内方の延長部としてサイプ３１２が設けられ、このサイプは、キャビティ４０２上に開口している。サイプ３１１，３１２及びキャビティ４０１〜４０３は、凹部２００がトレッド摩耗により見えなくなると、キャビティ４０１が転動面上に開口し、そして氷破片を除去することができる凹部を形成するよう寸法決めされている。摩耗が進むと、キャビティ４０２が引き継いで作用するようになり、最終的には、キャビティ４０３は、キャビティ４０２により形成された凹部が見えなくなると、凹部を形成する。
【００７５】
図示の変形例の凹部は、全て、実質的に長方形断面のものであるが、これは、本発明の必須の特徴ではない。丸形又は実際には半球形の断面を想定することが可能である。別の変形例によれば、凹部は、断面が三角形又は平行六面体であっても良い。図３７及び図３８は、断面が平行六面体の凹部２００を示している。凹部２００のエッジ２１１，２２１の半径方向内方の延長部としての凹部２００の壁２１４，２２４は、トレッドブロック４０の転動面に対して角度α（アルファ）だけ傾けられている（この場合、α＝１１０°）。凹部２００は、氷を「引っ掻き」、それにより氷破片の除去具合を向上させる。当然のことながら、壁２１４又は２２４のうちの一方だけを傾けることが想定できる。本明細書においては、凹部の特定の向きに関する角度がどのようなものであれ、この角度は、転動面とこの方向とのなす最も小さな角度に一致している。
【００７６】
凹部を傾斜させる原理は、図３０〜図３４に示されている凹部のような「再生可能」凹部にも適用可能である。図３３及び図３４と比較されるべき図３５及び図３６は、このオプションを示している。サイプ３１１〜３１３は、転動面に対して角度β（ベータ）だけ傾けられている（この場合、β＝１１０°）。
【００７７】
図３９及び図４０は、別の複雑な変形例を示している。トレッドブロック４０は、湾曲したエッジを備えた２つの凹部２０１，２０２を有し、これら凹部の断面は、平行六面体であり、転動面に対して傾斜角γをなしている。
【００７８】
図４１及び図４２は、本発明のタイヤのトレッドブロック４０の別の変形例を示している。このトレッドブロックは、各々が転動面上に長方形の輪郭を備えた４つの凹部２０１〜２０４を有している。これらの図は、凹部の「内側」端部（即ち、凹部の「外側」端部とは対照的に、スタッド穴及びスタッドの最も近くに位置する端部）の有利な一幾何学的形状を示している。凹部２０１の「内側」端部は、符号２１０で示され、「外側」端部は、符号２２０で示されている。この「内側」端部２１０のところでは、凹部の深さは、底部が丸くなっている子供用のそりのように連続して増大している。この幾何学的形状は、これにより氷の破片の良好な除去が可能になると同時に良好なスタッド定着が可能になるので特に有利である。
【００７９】
図４３〜図４５は、本発明のトレッドブロック４０の別の変形例の内部幾何学的形状を示している。図４４は、Ｊ‐Ｊ断面線（図４３参照）で見たトレッドブロック４０の断面を示している。図４５は、Ｋ‐Ｋ断面線（図４３参照）で見たトレッドブロック４０の断面を示している。図示のトレッドブロックは、２組の凹部、サイプ及びキャビティを有している。第１の組は、凹部２０１を有し、この凹部は、スタッド穴９０からトレッドブロック４０を境界付けている溝のうちの１本に向かって延びている。この凹部の延長部としてサイプ３１１が設けられている。このサイプ３１１の半径方向内方の延長部として、サイプ（図では見えない）によって分離された２つのキャビティが設けられている。凹部２０１それ自体の半径方向内方の延長部として、通路（図では見えない）上に開口したサイプが設けられている。第２の組は、スタッド穴９０の軸線を通る半径方向回りに１８０°だけ回転した後では第１の組と同一である。第２の組は、凹部２０２を有し、この凹部は、スタッド穴９０からトレッドブロック４０を境界付けている溝のうちの一方に向かって延びている。この凹部の延長部としてサイプ３１１′が設けられている。サイプ３１１′の半径方向内方の延長部として、サイプ（見えない）によって分離された２つのキャビティ４０１′，４０３′が設けられている。凹部２０２それ自体の半径方向内方の延長部としてサイプ（図では見えない）が設けられ、このサイプは、キャビティ４０２′（図４４）上に開口している。トレッドブロック４０のこの変形例により、グリップは、制動トルク下では、駆動トルク下の場合と同一であるようにすることができ、それと同時に、摩耗の観点において非常に良好な寿命が保持される。
【００８０】
図は、凹部の「内側」端部２１０の別の有利な幾何学的形状を明確に示している。この「内側」端部２１０のところでは、凹部の深さは、底部が丸くなっているそりのように連続して増大している。この幾何学的形状も又、これにより氷の破片の良好な除去が非常に効果的であると同時に良好なスタッド定着が可能になるので特に有利である。
【００８１】
図４６は、本発明のタイヤ１０を示しており、このタイヤのトレッドは、図４３に示されているトレッドブロックと同一の複数のトレッドブロック４０を有し、これらトレッドブロックは、横方向溝２５及び周方向溝２６によって互いに分離されている。
【００８２】
加速度試験結果の実証するところによれば、本発明のタイヤのグリップが向上している。サイズ２０５／５５Ｒ１６の図４６のタイヤと同様なタイヤを従来型“X-ice North”ミシュランタイヤと比較した。本発明のタイヤは、本発明のタイヤが理論的には氷に対するグリップに関して約７％の低下をもたらすはずである６％未満の溝比を有していることにもかかわらず、氷上における加速時間の著しい向上をもたらした。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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