JP2000025414A - 空気タイヤ用ベルト補強構造 - Google Patents
空気タイヤ用ベルト補強構造Info
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Abstract
タイヤにおける材料を減少させ、寸法の小さい、蓄熱量
の少ない、比較的軽量であって、ハンドリング特性およ
び高速特性が向上したタイヤ構造物を得ること。 【解決手段】 空気タイヤの補強構造物のベルトが、線
密度420〜1100dTexの高強度・低重量のアラ
ミドコードで補強されており、該コードの撚り数が31
5〜551TPM(8〜14TPI)である。別の実施
態様では、ベルト補強構造物に、オーバレー材料を組み
込むことができる。図示したタイヤの実施態様には、カ
ットベルト周囲に折り重ねられた折り重ねベルトを有す
るベルト補強構造物がある。
Description
自動車用空気タイヤであって、ラジアルプライカーカ
ス、該カーカスの冠状領域の放射方向で外側に配置され
たトレッドならびに該カーカスに対して円周方向に取り
巻くような形でカーカスのトレッド部分と冠状領域の間
に挟み込まれたベルトアセンブリとを有するタイヤに関
する。本発明はより具体的には、低アスペクト比タイヤ
に関するものである。
リは当業界で公知である。先行技術の1実施態様では、
折り重ねプライを高弾性率材料のコードで補強し、トレ
ッドと同等以上の全体幅を持たせる。各側辺を、2個の
折り重ねられていないいわゆるシングルカットプライ周
囲に放射方向で外側の方へ折り戻す。折り重ねプライの
強化コードは、20〜60°の角度を形成しており、2
個のシングルカットプライの強化コードはそれぞれ、い
ずれもタイヤの赤道面に関して15〜28°および−1
5〜−28°の反対の角度を有している。冠状領域に折
り畳みプライを有するタイヤは、高回転速度で使用する
場合に特に耐久性があることが認められている。それに
ついてはさらに、ベルトアセンブリの軸方向縁部での分
離に対する耐性が改善されている。
のタイヤ構造物は堅牢なものとなる傾向があった。すな
わち、タイヤが重く、多くの部品を使用して、タイヤの
特定の場所で補強されるようにしていた。そのような構
造物は高い走行抵抗を有する傾向があり、燃料面での経
済性が低く、構造物が大きいためにハンドリング応答が
制限される傾向があり、使用する材料の量のために、材
料コストが高いものであった。
高強度の材料を見出すこと、ならびにタイヤでのそのよ
うな材料の好適な用途を見出すことで、他の性質を維持
しつつタイヤ重量を軽くできるようにすることが求めら
れている。
ード補強ベルトの上に折り重ねた、ベルトを補強するポ
リ芳香族アミド繊維コードについて記載されている。
おける折り重ねガラスベルト構造が記載されている。
3号および該特許で引用の引例で、タイヤにおけるオー
バレーの使用について記載している。それらの引例に
は、使用可能な各種材料およびタイヤ構築で使用される
材料の各種寸法、ならびに各種タイヤ構造物について記
載されている。
1号で、カットベルトに代えてオーバレーを用いた高性
能タイヤについて記載しており、折り重ねベルトをオー
バレー縁部の上に重ねている。
5332018号で、折り重ねベルト、カットベルトお
よびオーバレーを有する折り重ねベルト構造を用いたタ
イヤ構造物について記載しており、オーバレーが折り重
ねベルトの折り重ね縁部間に配置されたいくつかの実施
態様を示している。
5323829号で、折り重ねベルト構造を有する高性
能タイヤについて記載しており、その1実施態様は、カ
ットベルトの縁部の上に折り重ねられた折り重ねベル
ト、ならびに折り重ねた縁部を含む折り重ねベルトの全
幅を覆うオーバレーを有するものである。
ド補強プライを第2のトレッド補強プライ周囲に折り重
ねて、第1のプライが第2のプライを包み込むようにす
る技術が開示されている。第1のプライの補強コード
は、タイヤの赤道面に関して20〜60°の角度を形成
しており、第2のプライの補強コードは0〜10°の角
度を形成している。 EP−A−412928には、ア
ラミド製コードで補強されたテキスタイルオーバレー構
造が開示されている。コードは6〜14の撚り係数(本
明細書で以下に定義)を有し、コードに含まれる1以上
のヤーンが14回/インチ(TPI)(551回/m
(TPM))以上の撚りを有する。
放射方向で外側に配置されたオーバレー構造を有するタ
イヤが記載されている。リボンの螺旋状渦巻きが2個の
シングルカットプライを横切って軸方向に巻かれている
ことで、その渦巻きが互いに突き合って接触している。
リボンはテキスタイル材料のコードで補強されている。
螺旋状渦巻きが重なっているオーバレー構造は、例えば
EP333628号に開示されている。
本発明者らは、評価した実験補強材料が優れた耐疲労性
を有することを認めた。その性質によって材料は、コー
ドに対して比較的低い撚りをかけるのに好適なものとな
り、比較的低密度の材料において耐久性および伸び特性
を維持することができるようになった。それらの性質
は、タイヤのベルトで使用される補強に必要である。ベ
ルトにおける補強コードを1670dTexから110
0dTexに低下させた場合に、タイヤのハンドリング
性が向上することを認めたことから、本発明者らは、補
強コードの線形密度をさらに低下させることで、さらに
ハンドリングが改善される可能性があるものと予想し
た。構築したタイヤでは、タイヤが軽くなり、ハンドリ
ング特性および高速特性(ラップ速度によって示される
もの)が改善した。 本発明の他の目的は、以下の説明
および特許請求の範囲から明らかになろう。
が65以下であって、1以上のラジアルプライカーカ
ス、該カーカスの冠状領域の放射方向で外側に配置され
たトレッド、ならびに該カーカスに対して円周方向に取
り巻くような形でトレッドと冠状領域の間に挟み込まれ
た、トレッド幅(TW)と実質的に等しい全体幅を有す
るベルトアセンブリを有してなる自動車用空気タイヤを
提供するものである。該ベルトは420〜1100dT
exのアラミドコードで補強されており、該コードは、
測定値で30〜50MPaの堅牢度、測定値で1500
0〜40000MPaの初期弾性率、測定値で140〜
200cN/Texのテナシティを有し、動曲げ疲労
(ASTM、スコットの曲げ試験装置)保持破壊強度が
50〜100%である。ベルトアセンブリで使用される
ベルトは、互いに平行に延長してタイヤの赤道面(E
P)に関して10°〜40°の角度を形成している補強
コードで補強されている。本明細書で示している実施態
様では、ベルトアセンブリは、カットベルトの上に放射
方向に折り重ねられた各側辺上に折り重ね部分を有する
折り重ねベルトを有してなる。折り重ねベルトの軸方向
で外側の部分は、放射方向で外側方向に折り重ねられ、
カットベルトの放射方向で外側に配置されている。 別
の実施態様では、タイヤ構造物において、オーバレーま
たは螺旋状に巻かれたオーバレーを用いることができ
る。オーバレーは、テキスタイルコードによって補強さ
れたエラストマー材料製とすることができ、1以上の輪
状層を形成して、コードがタイヤの赤道面(EP)に関
して0°〜5°の角度を形成するようにすることができ
る。 さらには、タイヤ補強材として使用するために製
造される処理済みアラミドコードも提供される。定義
「ベルト」とは、織物または不織の、トレッドの下にあ
り、ビードに固定されていない、タイヤの赤道面に関し
て17〜27°のコード角度を有する平行なコードのプ
ライを指す。
未満の幅を有するベルトであって、タイヤの冠状領域に
おけるカーカスプライの上に平坦に乗っているベルトで
ある。
でタイヤトレッドの幅の範囲内のタイヤ部分を指す。
ビードに固定された平行なコードのプライを指す。
に同等の幅を有するファブリックもしくは繊維で補強さ
れたゴムであって、タイヤのベルト構造物の上に配置さ
れて、ベルト縁部での層剥離を低減したり、より快適な
乗り心地を提供するものである。
たストックカーを指す(例:Corvettes、Lamborghini、
Ferrari、Porscheなど)。
実質的に非伸縮性ビード芯11,12を有し、該ビード
芯が該ビード芯間に延長する2個のラジアルカーカスプ
ライ13,14と軸方向に隔てられている低アスペクト
比のラジアルカーカス自動車用空気タイヤ10を示して
ある。カーカスプライは、各ビード芯周囲で軸方向およ
び放射方向で外側に折り重ねられており、同じプライで
互いに実質的に平行であって、タイヤの赤道面(EP)
に関して50°〜90°の角度を形成しているコードに
よって補強されている。隣接するカーカスプライに属す
るコードは反対の角度を有し、1°以上、好ましくは2
〜5°の角度で互いに交差している。カーカスプライ1
3,14のコードは、好適な材料製とすることができ、
それには例えばスチール、ナイロン、レーヨン、アラミ
ドまたはポリエステルがある。
ペクト比は25〜65、好ましくは25〜60である。
場合、タイヤの「赤道面」(EP)とは、タイヤの回転
軸に対して垂直であって、タイヤトレッドの中心を通る
面であり;「軸方向」および「軸方向に」という用語
は、タイヤの回転軸に対して平行な直線または方向を指
し;「放射方向」および「放射方向に」という用語は、
放射方向でタイヤの回転軸に向かうまたは該軸から離れ
る方向を指す。タイヤの「トレッド幅」TWとは、軸方
向での、すなわちタイヤの回転軸を通る面でのトレッド
面の長さを意味する。タイヤの「アスペクト比」とは、
タイヤの断面高さ(すなわち、公称リム径からタイヤ赤
道面に最も近いタイヤの最大外径への放射方向での距
離)のタイヤの断面幅(すなわち、負荷がなく、通常圧
で膨らませた場合の、タイヤ側壁の外側間の最大軸方向
距離)に対する比に100%を掛けてパーセントとして
表わしたものを意味する。低アスペクト比とは、アスペ
クト比が65以下のタイヤを意味する。
タイヤ10は、並行しているポリエステルまたはレーヨ
ン製ケーブルのカーカスプライ13,14を有し、タイ
ヤ10の冠状領域20は、タイヤトレッド22の放射方
向で内側に配置されたベルトアセンブリ21によって補
強されている。ベルトアセンブリは実質的に剛性であっ
て、折り重ねベルト23および該折り重ねベルトの放射
方向で外側に配置されたカットベルト24を有する。い
ずれのベルトも、アラミドケーブルまたはヤーンによっ
て補強されている。 本明細書で使用する場合、「アラ
ミド」および「芳香族ポリアミド」という用語はいずれ
も、繊維を形成する物質がほぼ長鎖合成芳香族ポリアミ
ドであるものと認められ、アミド連結部の85%以上が
2個の芳香環に直接結合している人造繊維を意味するも
のとする。代表的なアラミドすなわち芳香族ポリアミド
としては、ポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)が
ある。
通常、浸漬として知られる方法で、1以上の接着剤層で
処理(コーティング)される。
使用される異なるヤーンの撚り、コードの撚りおよびコ
ードについて浸漬操作を行う方法によって決まる。
安定性を考慮すると高速タイヤにおいて有利である可能
性があるが、寸法安定性のために、そのようなコードに
は撚りを加えて、コードの耐久性を高め、しかも最終品
のコードが、成形および加硫時にタイヤが起こす膨張に
一致させる上で必要な膨張能力を持つようにしなければ
ならない。 再度図1について説明すると、折り重ねベ
ルト23のコードは、実質的に互いに平行であり、タイ
ヤの赤道面(EP)に関して15°〜40°の角度を形
成している。折り重ねベルト23の軸方向で外側の部分
は、カットベルト24の上において両側面で、軸方向で
外方向に折り返されており、折り重ね部分25および2
6は赤道面に関して対称となるように描いてある。折り
重ね部分25および26はそれぞれ、トレッド幅(T
W)の5%〜30%、好ましくは15%〜30%の横幅
を有する。
て説明すると、タイヤ10aは、ビード11a,12a
周囲に巻き付けられた1個のカーカスプライ13aで形
成されている。ベルト16および17は、本明細書に記
載のようなアラミドコードで補強されており、オーバレ
ー27および28はベルト16および17の放射方向で
外側に配置されている。
ー材料シート、カットオーバレー(オーバレーにおける
補強コードが、タイヤ全体において無作為の箇所で不連
続である場合)または渦巻形オーバレーであることがで
きる。オーバレーにおける補強コードは、ナイロン、ポ
リエステル、ポリアミド、アラミドまたは当業界で公知
の他のオーバレー補強材料で形成され得る。
ように、オーバレーをタイヤに使用する場合、オーバレ
ー構造は、2以上の一連の螺旋状渦巻きにてベルト構造
物周囲に螺旋状に巻かれたケーブル補強弾性材料のリボ
ンを有するものとすることができる。そのような「渦巻
形」オーバレーを用いる場合は好ましくは、隣接するリ
ボンの巻きは、1988年3月17日出願の共同所有の
米国特許出願169561号に記載のように重複関係に
ある。
32に埋め込まれた、アラミドの補強コード31を有し
てなる、補強複合物30の一部を示してある。図示の実
施態様では、補強コード31は、ヤーンの単位長さ当た
り所定の巻き数(通常、回数/メートル(TPM)また
は回数/インチ(TPI)で表される)にて一体で撚ら
れた構成材料フィラメントを有するアラミドのヤーンで
あり、そのヤーンは一体で撚られて、以下に定義の撚り
係数を有するコードを形成している。以下に示す実験デ
ータに基づくと、補強コードが10〜40EPI、好ま
しくは約30EPIのコード分布密度ならびに420〜
1100dTex、好ましくは約740dTexの線密
度を有する場合に、本発明は最適化されるものと考えら
れる。
(6TPI)以上、好ましくは394TPM(10TP
I)以上の撚りを有する。そのような撚りを有するコー
ドは、好適な耐久性および膨張特性を示しており、それ
によって硬化鋳型でのグリーンタイヤ膨張が可能とな
る。
e Nemours Company)提供の低密度高強度の実験アラミ
ドを、タイヤのベルトにおける補強材として使用した。
ーの化学的性質を有し、デュポン社が該社が市販のケブ
ラー(Kevlar)29製造で供給しているものと条件およ
び最終品の種類が実質的に同じである。
よび3参照)から、その実験材料がケブラー29より優
れた強度および耐疲労性を有することが明らかになった
(タイヤで使用)。
材料を製造し、ヤーンとコードに撚りを与え、接着剤を
塗布している。本発明によるコードは、3〜9、好まし
くは4〜7の撚り係数を有する。「より係数」とは、コ
ードにおけるヤーンがコードの長軸に関して形成する螺
旋形角度の指標となる数字を指す。本明細書で使用する
場合、コードの撚り係数は、テキスタイル業界で公知の
下記式に従って求められる。
の合計であり、ないしは撚り前のコードのヤーンの部分
群はヤーンまたは部分群に加えられている。撚り係数
は、引張り強さ、弾性率、伸びおよび疲労のように、コ
ードの物性を特徴づけることから、コードの重要な特徴
である。3を超える撚り係数は、適度な伸び性および優
れた引張り強さを示すコードを特徴づけるものである。
剤塗布は、ケブラー(登録商標)に関係する製品速報
(例:"KEVLAR(登録商標)SUBCOAT AND TOPCOAT PREPA
RATIONFOR TYPE 950 (TIRES) AND TYPE 956 (MECHANICA
L RUBBER GOODS)", Geneva, January 1983)でデュポン
社が記載しているように、コードと弾性マトリクスの間
で許容できる結合を得る上で必要である。デュポン社の
記載によれば、本発明で使用する場合、エポキシ前処理
を行わずに使用すると、2種類の浸漬液を用いてアラミ
ドヤーンを製造することができる。第1の浸漬液はIP
D31、IPD34またはIPD38(IPD番号は、
デュポン社の製品識別番号である)を用いたものであ
り、第2の浸漬液はIPD39を用いたものである。エ
ポキシ前処理を行ったアラミドヤーンを用いる場合に
は、IPD31を含む浸漬液を使用することができる。
出願2671113−A1に記載のように、当業界では
公知である。
ド角度、エンド/インチ(e.p.i.)での使用補強
材量、ならびに使用する成分の数および種類によって、
タイヤにおける性質を至適化する。
材はコード密度35e.p.i.およびベベルト角度2
3°で製造した(ただし、本発明者らは、観察された特
性に基づいて、さらに大きいコードを使用した場合に、
約31e.p.i.のコード密度でさらなる至適化が得
られ、グリーンタイヤにおいて折り重ねベルトのコード
角度が19°であって、カットベルトのコード角度が3
5°である場合に、コード角度が至適化されると考えて
いる)。
のケブラー29と比較して、実験アラミドが、1)高い
テナシティ(約20%)および堅牢度(約50%)、な
らびに2)高い動圧縮耐疲労性(約20%)を与えるこ
とが明らかになった。
をさらに説明する。実施例1 実験コードを織り込んでファブリックとし、グッドイヤ
社(The Goodyear Tire & Rubber Company)が2種類の
接着剤浸漬液を用いて処理を行った。実験コードは、線
密度670/1/2dTexのアラミドを有するもので
あり、プライとコードはそれぞれ、472TPM(12
TPI)の撚りを有するものであった。処理済みファブ
リックは、以下の特性を有していた。
位の力を表し;EABは破壊時の伸びであり;LASE
3%は、ファブリックを3%伸長させるのに要するニュ
ートン単位の力であり;堅牢度は、破壊強度を伸びに対
してグラフ作成した場合の曲線下の弧(arc)と定義さ
れ;MPaは、メガパスカルを表し;動曲げ強度は、コ
ードが組み込まれたゴムサンプルを硬化させ、環状ひず
みを調べ、次にコードをサンプルから外した後にコード
に保持された強度の指標である。 実施例2 本実施例では、対照のタイヤと比較した、本発明の補強
材を用いて製造したタイヤの特性を示す。カットベルト
および折り重ねベルトの両方におけるコード角度が23
°であるコードでグリーンタイヤを製造した。後部タイ
ヤには全幅螺旋状オーバレーを使用し、前部タイヤには
オーバレーを使用しなかった。硬化したタイヤでは、ベ
ルト補強角度は約20°であった。ベルトのグリーン
e.p.i.は35であり、硬化e.p.i.は約38
であった。
て、添付の特許請求の範囲で定義される本発明の範囲を
制限するものではない。
ある。
Claims (4)
- 【請求項1】 アスペクト比が65以下であって、1以
上のラジアルプライカーカス、該カーカスの冠状領域の
放射方向で外側に配置されたトレッド、ならびに該カー
カスに対して円周方向に取り巻くような形でトレッドと
冠状領域の間に挟み込まれた、トレッド幅(TW)と実
質的に等しい全体幅を有するベルトアセンブリを有して
なる自動車用空気タイヤにおいて、 ベルトアセンブリが、 各側辺に折り重ね部分を有し;互いに平行に伸びて、タ
イヤの赤道面(EP)に関して15°〜40°の角度を
形成している補強コードによって補強されているベルト
であって、軸方向で外側の部分が放射方向で外側方向に
折り重ねられており、該折り重ね部分がトレッド幅(T
W)の5%〜30%の横幅を有しているベルト;折り重
ね部分を有する前記ベルトの放射方向で外側に配置され
た1以上のカットベルトであって、10〜40エンド/
インチ(e.p.i.)の密度で互いに平行に伸び、タ
イヤのEPに関して15°〜40°の角度を形成してい
る補強コードによって補強されているカットベルトを有
してなり、 前記各カットベルトが、処理前堅牢度が30〜40Mp
aであり、初期弾性率が20000〜30000Mpa
であり、テナシティが140〜200cN/Texであ
る420〜1100dTexのアラミドコードを有して
なり;該アラミドコードが、接着剤に2度浸漬されてお
り、315〜551TPM(8〜14TPI)の撚りを
施されており、該コードの疲労保持破壊強度が50〜1
00%であることを特徴とする空気タイヤ。 - 【請求項2】 カットベルトと折り重ねベルトの両方に
おける補強材が、タイヤのEPに関して約20°の硬化
コード角度を有し、それらベルトが約38エンド/イン
チのコード密度を有する請求項1に記載の空気タイヤ。 - 【請求項3】 螺旋状に巻かれた構造が、1以上の螺旋
状に巻かれた帯片からなる前記ベルトプライの折り重ね
縁部と折り重ね部分との間で実質的に横方向に延長して
おり;該螺旋状に巻かれた帯片がテキスタイルコードに
よって補強された弾性材料製であって、1以上の環状層
を形成しており;該コードがタイヤの赤道面(EP)に
関して0°〜5°の角度を形成しており;前記螺旋状に
巻かれた構造が、均一試料について15000MPa以
上のヤング率を有するテキスタイル材料のコードで補強
されている請求項1に記載の空気タイヤ。 - 【請求項4】 タイヤ補強材として使用されるアラミド
コードにおいて、撚り係数が5.5〜7.5であり、プ
ライ撚り数が315〜551TPMであり、ケーブル撚
り数が315〜551TPMであり、テナシティが16
0〜200cN/Texであり、破壊時伸びが4.0〜
7.0%であり、初期弾性率が15000〜40000
Mpaであり、動曲げ疲労強度(1インチスピンドル)
が50〜100%であり、接着剤浸漬を施した時の浸漬
破壊強度が250〜295Nであることを特徴とするア
ラミドコード。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US09/100540 | 1998-06-19 | ||
US09/100,540 US6267165B1 (en) | 1998-06-19 | 1998-06-19 | Pneumatic tire with specified aramid belt |
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EP (1) | EP0965463B1 (ja) |
JP (1) | JP2000025414A (ja) |
BR (1) | BR9902247A (ja) |
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