JP2004501815A - 改善されたカーカス補強体係止構造を備えたタイヤ - Google Patents
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Abstract
本発明は、クラウンと、2つの側壁および2つのビードと、各ビード内で係止されるカーカス補強体と、クラウン補強体とを有するタイヤであって、前記カーカス補強体が、高弾性係数をもつ第一補強糸からなる少なくとも2つの周方向整合体を備え、前記第一補強糸の各周方向整合体が、各ビード内で、第一補強糸の弾性係数に等しいかこれより大きい弾性係数をもつ実質的に周方向に配向された第二補強糸に軸線方向に隣接しており、第一補強糸および第二補強糸は非常に高い弾性係数をもつ配合物の層により分離されており、前記第二補強糸が螺旋状に配置されかつモノフィラメントまたはユニット糸で形成されていることを特徴とするタイヤに関する。
Description
【0001】
(技術分野)
本発明は、例えば航空機用タイヤのように、大きい荷重を支持すると同時に非常に重要なサイズ的拘束条件を有するタイヤに関する。
【0002】
(背景技術)
航空機用タイヤは、これらのタイヤの重量およびサイズが小さいことを考慮に入れた上、作動中の特に付与される荷重および速度に関して極端な条件に耐えなくてはならない。このため、これらのタイヤの膨張圧力が12バール以上という非常に高い圧力にもかかわらず、これらのタイヤの作動時に作用する荷重および変形量は、一般に、重車両用タイヤまたは乗用車用タイヤに見られる荷重および変形量の2倍の値に達する。
離陸時には、350km/hほどの非常に高速に達し、従って、非常に苛酷な発熱条件も存在する。
これらの全ての条件は、特に、航空機用タイヤのビードの耐久性にとって不利なものである。
【0003】
米国特許第4,832,102号には、クラウンと、2つの側壁および2つのビードと、カーカス補強体と、クラウン補強体とを有する航空機用タイヤであって、カーカス補強体が、両ビード内に係止される、高弾性係数をもつ補強糸からなる2つの周方向整合体(circumferential alignments)を備え、クラウン補強体が少なくとも1つの作動ブロックを有し、該作動ブロックが、高弾性係数をもつ補強糸からなる少なくとも1つのプライを備えている構成の航空機用タイヤが開示されている。
【0004】
最近、欧州特許出願EP 0 582 196およびEP 0 664 232により、乗用車用タイヤの場合のタイヤカーカス補強体および該カーカス補強体を両ビード内に係止する新規な形式が提案されている。これらの欧州特許出願によるタイヤは、カーカス補強体の補強糸の周方向整合体に軸線方向に隣接する、実質的に周方向に配向された補強糸からなるカーカス補強体係止手段を備えたビードを有している。
【0005】
国際特許出願WO 98/54006には、カーカス補強体が、補強糸からなる2つまたは3つの周方向整合体を有しているタイヤであって、各周方向整合体が実質的に周方向に配向された補強糸と軸線方向内方および外方に隣接している構成のタイヤが提案されている。この国際特許出願には、周方向補強糸を構成する多くの形式の補強糸が開示されている。
【0006】
(発明の開示)
本発明の要旨は、カーカス補強体の係止(アンカーリング)が改善されたタイヤにある。
【0007】
以下の記載において、用語「線密度」とは、1000m当りの補強糸の重量(g)を意味するものと理解されたい。線密度はテックスで表される。補強糸が受ける応力すなわちこの補強糸の弾性係数は「cN/tex」で表される(cNは、センチニュートンを意味する)。
【0008】
用語「補強糸」とは、所与のマトリックス、例えばゴム配合物を補強できる糸の形態をなす任意の補強要素を意味するものと理解されたい。補強糸として、例えばマルチフィラメントヤーン(これらのヤーン自体は撚られているか否かを問わない)、大きい基本直径をもつシングルコード等のユニット糸(撚られているか否かは問わない)、これらのユニット糸またはこれらのヤーンにケーブリング加工または積層加工(plying operation)を施すことにより得られるケーブルヤーンまたは積層ヤーンを挙げることができ、これらの補強糸はハイブリッド糸すなわち種々の特性をもつ要素からなる複合糸とすることもできる。
【0009】
用語「積層ヤーン(plied yarn)」(または「折畳みヤーン(folded yarn)」)とは、積層加工により一体化された2つ以上のシングルヤーンで形成された補強糸を意味するものと理解されたい。一般にマルチフィラメントで形成されるこれらのシングルヤーンは、第一積層段階で、先ず個々に一方向(S撚り方向またはZ撚り方向)に積層され、次に第二積層段階で逆方向(それぞれ、Z撚り方向またはS撚り方向)に撚られる。
【0010】
用語「接着性補強糸(adherent reinforcing thread)」とは、補強糸が、適当な熱処理の後に、意図するマトリックスに接着できるようにするサイジングまたは接着性付与処理(adherisation treatment)と呼ばれる適当なコーティング処理がなされている補強糸を意味するものと理解されたい。
【0011】
用語「軸線方向」とは、タイヤの軸線Aに対して平行な方向を意味するものと理解されたい。この方向は、タイヤの内方を向いているときは「軸線方向内方」といい、タイヤの外方を向いているときは「軸線方向外方」という。
【0012】
「半径方向」とは、タイヤの軸線Aを通りかつ該軸線Aに対して垂直な方向を意味するものと理解されたい。この方向は、タイヤの軸線Aに向かうか、タイヤの外方に向かうかに基いて「半径方向内方」または「半径方向外方」という。
【0013】
用語「実質的に周方向」とは、周方向に対して5°以上の角度で偏寄しない方向を意味するものと理解されたい。
【0014】
ゴム配合物の「弾性係数」とは、大気温度での10%変形時の割線伸び係数を意味するものと理解されたい。
【0015】
本発明によるタイヤは、クラウンと、2つの側壁および2つのビードと、2つのビード内で係止されるカーカス補強体と、クラウン補強体とを有している。本発明のタイヤは、カーカス補強体が、高弾性係数をもつ第一補強糸からなる少なくとも2つの周方向整合体を備え、前記第一補強糸の各周方向整合体が、各ビード内で、第一補強糸の弾性係数に等しいかこれより大きい弾性係数をもつ実質的に周方向に配向された第二補強糸に軸線方向に隣接しており、第一補強糸および第二補強糸は非常に高い弾性係数をもつ配合物の層により分離されており、前記第二補強糸は、カーボン、タングステン、高弾性係数のアラミドおよびスチール補強糸からなる群から選択されかつ螺旋状に配置されたモノフィラメントまたはユニット糸で形成されている。
【0016】
第二補強糸のような非常に高い弾性係数をもつモノフィラメントを選択すると、これらの第二補強糸の所与の伸び剛性に対してビード構造を大幅にコンパクト化できる点で有利である。これは、タイヤの嵩が非常に厳格に制御される航空機用タイヤにとって特に重要である。
【0017】
1つの有利な選択によれば、選択される第二補強糸は、0.7〜1.3mmの間の直径をもつスチールモノフィラメントである。これらの直径が1.3mmを超えると、補強糸の可撓性が小さくなり過ぎて実施が困難になり、一方、0.7mmより小さいと、非常に長い補強糸を使用しなければならなくなってしまう。スチールのモノフィラメントのコストは、タイヤ工業界で慣用されている金属ケーブルのコストに比べて非常に低いものであるため、ビードの構造のコストも低減される。
第二係止補強糸としてのこのようなモノフィラメントの使用は、航空機用タイヤの場合に特に必要であるが、例えば重車両用タイヤまたは建設機械用タイヤのように、ビード構造の嵩を低減させることが望まれるあらゆる形式の重荷重用タイヤにも適している。
【0018】
第一補強糸の各周方向整合体は、各ビード内で、実質的に周方向に配向された第二補強糸に軸線方向内方および軸線方向外方に隣接することが有効である。
第一補強糸は、好ましくは、1000cN/texより大きい割線伸び係数を有し、このような補強糸は、例えば芳香族ポリアミドで形成される。
非常に高い弾性係数をもつ配合物の層は70以上のショアA硬度を有し、この層は、10%変形時に、20MPaより大きく、好ましくは30MPaより大きい割線伸び係数を有する。
【0019】
本発明によるタイヤのカーカス補強体は、例えば芳香族ポリアミドのような高弾性係数をもつ補強糸からなる2つまたは3つの周方向整合体を有することが好ましい。
発生する非常に大きい機械的応力に耐えるためには、2つの周方向整合体が必要であるが、側壁の撓み剛性を有害的に増大させないためには、周方向整合体の数は4つ以上にすべきではない。
【0020】
本発明の有利な特徴によれば、カーカス補強体に対して軸線方向内方に配置される第二補強糸の伸び剛性の合計をΣRIとし、カーカス補強体の軸線方向両側に配置される第二補強糸の伸び剛性の合計をΣREとするとき、
0.6≦ΣRI/ΣRE≦1.5となるようにし、
好ましくは、0.7≦ΣRI/ΣRE≦1.3
となるように定める。
【0021】
各ビード内のカーカス補強体の内方に配置される第二補強糸の伸び剛性の合計と、カーカス補強体の外方に配置される第二補強糸の伸び剛性の合計との比について上記範囲を維持することにより、ビード内の第二補強糸の応力を、第二補強糸の位置の如何にかかわらずより均一にすることができるという長所を有する。
【0022】
他の好ましい特徴によれば、本発明によるタイヤのビードの外面は、シートを有し、該シートには截頭円錐状の壁が連続しており、該截頭円錐状の壁は、その断面がビードの外に中心Cをもつ円弧の形態をなして隣接しており、これらの壁は適当なリムのフックおよびフランジに当接することを意図しており、線CDを、タイヤのビードを通りかつタイヤの軸線Aに対して+45±5°の角度αを形成する線であるとすると、全ての第二補強糸が、軸線Aから前記線CDまでの距離に等しいかこれより小さい距離に配置されることになる。この線CDは、剛性が非常に高くて、変形が非常に小さい実質的な埋入ゾーンと、線CDの半径方向上方の撓みゾーンとを形成する。全ての第二補強糸が埋入ゾーン内にあるという事実が、ビードの耐久性を高める。
【0023】
好ましくは、本発明によるタイヤのビードは、リムに装着しかつタイヤを膨張させた後にリムのシートおよびフックの対応表面と接触することを意図した外面を備え、ビードの外面とリムとの間の接触ゾーンは、最大半径RJのフックの点Bまで延びている。
【0024】
最大半径RJのリムのフックの外周面に接触することを意図したビードの外周面の直径をΦとするとき、
Φ=2(RJ−ε)(ここで、εは0.5〜2mm)であることが好ましい。
これにより、ビードをリムのシートおよびフック上に適正に「座合」させることができ、特に接触領域を移動中にカーカス補強体の周方向整合体の曲りを制限できる長所を有する。
【0025】
有利な実施形態によれば、カーカス補強体の第一補強糸は前進経路および戻り経路を形成しており、これらの経路は、各ビードのレベルで、それぞれ1つの前進経路および1つの戻り経路を連結するループに隣接して配置されている。
【0026】
(発明を実施するための最良の形態)
本発明の特徴および長所は、航空機用タイヤの場合の本発明の実施形態の例を非制限的な態様で示す添付図面を参照して述べる以下の説明からより良く理解されよう。
図1の軸線方向半断面図に概略的に示すように、本発明による航空機用タイヤ1は、クラウン2と、2つの側壁3と、2つのビード4とを有している。カーカス補強体5が一方のビードから他方のビードへと延びており、カーカス補強体5は、第一補強糸からなる2つの周方向整合体6、7で形成されている。第一補強糸の周方向整合体6、7は、側壁3内で半径方向に配向されておりかつ芳香族ポリアミドまたはアラミドからなる補強糸で形成されている。第一補強糸は平行に配置されておりかつ配合物からなる層により分離されている。配合物の性質および弾性係数は、タイヤ内での補強糸の位置に従って定められる。
【0027】
2つの周方向整合体6、7の係止は、第一補強糸からなる各周方向整合体6、7の両側で軸線方向に配置された、周方向に配向された第二補強糸からなる整合体すなわち「スタック」9によりビード3内で確保される。第二補強糸からなる各整合体すなわちスタック9は、補強糸のヘリカル巻回により得られる。半径方向の第一補強糸および周方向の第二補強糸は、一方の補強糸と他方の補強糸との全ての直接接触を防止するため。非常に高い弾性係数をもつゴム配合物10の層により互いに分離されている。層10は、70以上のショアA硬度を有している。層10の10%変形時の割線伸び係数は20MPaより大きくすることができ、好ましくは30MPa以上にする。タイヤ1の膨張時に第一補強糸に生じる張力は、特に、各周方向整合体6、7と周方向補強糸のスタック9との間の横方向接着により吸収される。このビード構造は、12バール以上で、或る特定用途では25バールにも達する航空機用タイヤの非常に高い膨張圧力でも非常に有効な優れた係止を確保できる。
【0028】
第二補強糸のスタック9は3つの群、すなわち、タイヤの外側でカーカス補強体5の軸線方向外方に配置される2つのスタック11と、タイヤの内側でカーカス補強体5の軸線方向内方に配置される2つのスタック11と、カーカス補強体5の2つの周方向整合体間に配置された4つのスタック12に分散される。
このタイヤに使用される第二補強糸は、直径0.98mmのスチールからなるモノフィラメントまたはユニット糸である。もちろん、この補強糸には、黄銅または亜鉛コーティングにより接着性付与処理がなされる。この第二補強糸の使用により、非常に小さい嵩で、スタック9の組の非常に大きい伸び剛性を得ることができる。このコストは、タイヤに慣用されている組立体より安価である。
【0029】
カーカス補強体5の内側に配置される第二補強糸12の伸び剛性の合計をΣRIで表し、カーカス補強体5の両側に配置される第二補強糸11、13の伸び剛性の合計をΣREで表すとき、0.6≦ΣRI/ΣRE≦1.5が好ましく、0.7≦ΣRI/ΣRE≦1.3が有利である。ここに開示するタイヤの場合、カーカス補強体に対して内方および外方に配置されるターンの数を考慮に入れると、ΣRI/ΣRE≒1.24となる。
これは、ビード内の第二補強糸の機械的応力を均一化するのに有利である。
【0030】
スタックのターンの数は、タイヤの軸線Aに対する距離の増大につれて徐々に減少することにも留意されたい。これにより、第二補強糸の配置形状は実質的に円錐状になる。これは、タイヤの膨張時および作動時に接触領域内に入るときに、ビード4を大幅に安定化させる上で有利である。
膨張圧力による力を吸収し、従ってビード4内でのカーカス補強体の優れた係止を得るため、スタック9の全てのターンは、非常に高い弾性係数をもつゴム配合物10内に埋入される。
【0031】
図2は、第一補強糸の一方の周方向整合体(整合体6)の補強糸のみを示す斜視図である。この図面では、補強糸17の一部で形成された第一補強糸の周方向整合体6を見ることができる。補強糸17の半径方向下端部において、補強糸17の一部は、ビード4内に配置される並置ループ18を形成している。これらのループ18は隣接しており、オーバーラップしてはいない。第一補強糸の周方向整合体6の軸線方向両側には、この整合体6に直接隣接しているスタック11、12のみが示されている。図面の明瞭化のため、第一補強糸の周方向整合体6および2つのスタックのみが示されているが、第一補強糸の周方向整合体7は補強糸17の部分と同じ構造を有する。
【0032】
図3には、本発明によるタイヤ20の第二実施形態のビード21および側壁22が示されており、この実施形態では、カーカス補強体23は、芳香族ポリアミドまたはアラミドの補強糸からなる3つの周方向整合体24、25、26で形成されている。ビード21内には周方向の第二補強糸からなるスタック27が配置されている。これらのスタック27は4つの群に分離されている。ビードの内方から外方に向かって、第一補強糸の周方向整合体24に対して内方に配置された3つのスタック28と、第一補強糸の周方向整合体24と25との間に配置された4つのスタック29と、周方向整合体25と26との間に配置された3つのスタック30と、整合体26に対して軸線方向外方に配置された3つのスタック31とが軸線方向に連続して配置されている。
【0033】
前述のように、第二補強糸はスチールからなるモノフィラメントまたはユニット糸で形成され、ターンの数は、カーカス補強体に対して外方に配置されるスタックの伸び剛性の合計が、カーカス補強体23に対して内方に配置されたスタックの伸び剛性の合計と実質的に同程度になるようにする。
【0034】
ビード21の外面は、シート32と、中心Cの円弧EFの断面形状をもつ壁34の半径方向内方に隣接する実質的に半径方向の截頭円錐状壁33とを有する。中心Cは、ビード21の外側に配置されている。タイヤの軸線Aに対して+45±5°の角度α(この角度は、タイヤがリムに装着されたときに測定した角度である)を形成してビードを通る線を考察すると、第二補強糸27の全部が、この線CDに等しいかこれより小さい軸線Aからの半径方向距離に配置されることに留意されたい。この線CDは、剛性が非常に大きくて変形が非常に小さい埋入ゾーンと、CDより半径方向外方の可撓性ゾーンとを区別している。全ての第二補強糸は埋入ゾーン内にあって、ビードの耐久性を補強する。
【0035】
ビードの外面は、リム35の壁(該壁の外面輪郭も図3に示されている)に当接することを意図している。この輪郭は、シート36と、フック37の実質的に半径方向の壁とを有し、該壁にはフランジ38が続いている。フランジ38の断面は、中心C′の円弧の形状を有している。直径の最高点は、半径RJの点Bにある。ビード21の軸線方向外面上の点Eは、点Bに実質的に接触することを意図したものである。タイヤがリム35に装着されたとき、表面34、38は共心形状、すなわち両中心C、C′が一致する形状を有している。点Eは直径Φの円周上にある。下記関係、
Φ=2(RJ−ε)
があり、ここでεは0.5〜2mmの間にある。
【0036】
点Eの自由位置と、リムに装着されて点Bと接触したときの位置との間の、点Eのこの僅かなオフセットにより、ビードがリムに装着されたときにビードを僅かに伸びた状態に配置して、得られる接触のクオリティを向上させることができる。点Eまでのこの接触により、タイヤの加圧時および作動中に接触領域内に入るときのビードの安定性が高められる。従って、カーカス補強体の周方向整合体に生じる応力は、慣用構造の航空機用タイヤの場合とは異なり、接触領域内に入るときの圧縮応力よりかなり小さくなることに留意されたい。
【0037】
図1にはまた、クラウン補強体14の第一例が示されている。クラウン補強体14は、少なくとも1つの補強糸のヘリカル巻回により得られる実質的に周方向の補強糸15、16からなる2つのプライを有するワーキングブロックで形成されている。この補強糸は芳香族ポリアミドまたはアラミドからなる補強糸で形成されている。補強プライの数および配置ピッチは、タイヤの寸法およびタイヤの使用条件に従って適合される。クラウン補強体のこの実施形態は、膨張時および高速時のタイヤの寸法変形を最小にする非常に有効なフーピングを与える長所を有している。輪郭の開発は、例えば30−7.7R16 AIRX等の慣用の航空機用タイヤより少ない3〜4回で済むことに留意されたい。この優れたフーピングはまた、大きい伸びを受けるタイヤのクラウンのトレッドを形成する配合物を設けないという長所も有している。空気中に存在するオゾンによるトレッドの表面でのクラックの発生は大幅に低減される。
【0038】
本発明による寸法30−7.7 R 16の下記仕様、すなわち、
カーカス補強体として、167テックスの3つの同一アラミド単一ヤーンから作られた501テックスの線密度の接着性積層ヤーンで形成された第一補強糸からなる3つの周方向整合体を有し、
第二補強糸として、13個のスタック9に分散された直径0.98mmのスチールモノフィラメントを有し、
・14、17および20回のターンをもつ3つの軸線方向最内方スタックと、
・10、14、16および20回のターンをもつ周方向整合体24、25の間の4つのスタックと、
・19、15および10回のターンをもつ周方向整合体25、26の間の3つのスタックと、
・14、10および7回のターンをもつ3つの軸線方向最外方スタックとを備え、
330テックスの2つの同一アラミド単一ヤーンから作られた660テックスの線密度をもつ接着性積層ヤーンで形成された実質的に周方向に配向された補強糸からなる3つのプライを備えたクラウン補強体を有し、補強糸が1.2mmの配置ピッチを有するタイヤを試験した。
【0039】
非常に高い弾性係数をもつゴム配合物の層は、10%変形時で45MPaの割線伸び係数および90のショアA硬度を呈した。
このタイヤは耐破裂試験をパスし、最大圧力の測定値は約100バールであった。また、このタイヤは、ゼロ圧力と15バールの作動圧力との間で生じる伸び量は約1.5%であるという特徴を有する。またこのタイヤは、航空機用タイヤの認証試験と同様の離陸試験も首尾良くパスした。
【0040】
本発明によるタイヤの製造は、本願に援用する欧州特許EP 242 840およびEP 822 047に開示されているように、内側キャビティの形状を付与する剛性コアを用いて有効に行なうことができる。このコアには、製造作業の任意の瞬間に成形を受けることがなく、最終位置に直接配置されるタイヤの全ての構成要素を、最終的構造により要求される順序で適用される。硬化はコアで行なわれ、コアは、加硫フェーズの後に除去すればよい。
【0041】
この製造方法は、伝統的な成形フェーズ中に、特に0°の角度に配向された補強糸に付与される予応力を大幅に低減させまたは除去することもできるという長所を有する。
中実タイヤはコア上で部分的に冷却して、補強糸を、配置時に付与される変形状態に維持することもできる。
【0042】
国際特許出願WO 97/47 463または欧州特許EP 0 718 090に開示されているドラム上でタイヤの製造を行なうこともでき、この方法によれば、タイヤのブランクの成形は、周方向に配向される補強糸を配置する前に行なわれる。
【0043】
周方向に配向される補強糸は、硬化金型内の意図した形状と同じ幾何学的形状をもつ形状に配置できる。次に、当業者に知られた搬送技術を用いて、クラウンブロックがタイヤの補完ブランクに組み付けられる。次に更に既知の技術を用いてタイヤは、タイヤ内に膜を配置することにより、嵌着および加圧される。
この実施形態はまた、加硫プレスでの成形により、予応力が存在しないことを保証する。
【図面の簡単な説明】
【図1】
本発明によるタイヤの軸線方向断面図である。
【図2】
カーカス補強体の補強糸の一部の構造を示す概略斜視図である。
【図3】
本発明の第二実施形態のビードを示す図面である。
(技術分野)
本発明は、例えば航空機用タイヤのように、大きい荷重を支持すると同時に非常に重要なサイズ的拘束条件を有するタイヤに関する。
【0002】
(背景技術)
航空機用タイヤは、これらのタイヤの重量およびサイズが小さいことを考慮に入れた上、作動中の特に付与される荷重および速度に関して極端な条件に耐えなくてはならない。このため、これらのタイヤの膨張圧力が12バール以上という非常に高い圧力にもかかわらず、これらのタイヤの作動時に作用する荷重および変形量は、一般に、重車両用タイヤまたは乗用車用タイヤに見られる荷重および変形量の2倍の値に達する。
離陸時には、350km/hほどの非常に高速に達し、従って、非常に苛酷な発熱条件も存在する。
これらの全ての条件は、特に、航空機用タイヤのビードの耐久性にとって不利なものである。
【0003】
米国特許第4,832,102号には、クラウンと、2つの側壁および2つのビードと、カーカス補強体と、クラウン補強体とを有する航空機用タイヤであって、カーカス補強体が、両ビード内に係止される、高弾性係数をもつ補強糸からなる2つの周方向整合体(circumferential alignments)を備え、クラウン補強体が少なくとも1つの作動ブロックを有し、該作動ブロックが、高弾性係数をもつ補強糸からなる少なくとも1つのプライを備えている構成の航空機用タイヤが開示されている。
【0004】
最近、欧州特許出願EP 0 582 196およびEP 0 664 232により、乗用車用タイヤの場合のタイヤカーカス補強体および該カーカス補強体を両ビード内に係止する新規な形式が提案されている。これらの欧州特許出願によるタイヤは、カーカス補強体の補強糸の周方向整合体に軸線方向に隣接する、実質的に周方向に配向された補強糸からなるカーカス補強体係止手段を備えたビードを有している。
【0005】
国際特許出願WO 98/54006には、カーカス補強体が、補強糸からなる2つまたは3つの周方向整合体を有しているタイヤであって、各周方向整合体が実質的に周方向に配向された補強糸と軸線方向内方および外方に隣接している構成のタイヤが提案されている。この国際特許出願には、周方向補強糸を構成する多くの形式の補強糸が開示されている。
【0006】
(発明の開示)
本発明の要旨は、カーカス補強体の係止(アンカーリング)が改善されたタイヤにある。
【0007】
以下の記載において、用語「線密度」とは、1000m当りの補強糸の重量(g)を意味するものと理解されたい。線密度はテックスで表される。補強糸が受ける応力すなわちこの補強糸の弾性係数は「cN/tex」で表される(cNは、センチニュートンを意味する)。
【0008】
用語「補強糸」とは、所与のマトリックス、例えばゴム配合物を補強できる糸の形態をなす任意の補強要素を意味するものと理解されたい。補強糸として、例えばマルチフィラメントヤーン(これらのヤーン自体は撚られているか否かを問わない)、大きい基本直径をもつシングルコード等のユニット糸(撚られているか否かは問わない)、これらのユニット糸またはこれらのヤーンにケーブリング加工または積層加工(plying operation)を施すことにより得られるケーブルヤーンまたは積層ヤーンを挙げることができ、これらの補強糸はハイブリッド糸すなわち種々の特性をもつ要素からなる複合糸とすることもできる。
【0009】
用語「積層ヤーン(plied yarn)」(または「折畳みヤーン(folded yarn)」)とは、積層加工により一体化された2つ以上のシングルヤーンで形成された補強糸を意味するものと理解されたい。一般にマルチフィラメントで形成されるこれらのシングルヤーンは、第一積層段階で、先ず個々に一方向(S撚り方向またはZ撚り方向)に積層され、次に第二積層段階で逆方向(それぞれ、Z撚り方向またはS撚り方向)に撚られる。
【0010】
用語「接着性補強糸(adherent reinforcing thread)」とは、補強糸が、適当な熱処理の後に、意図するマトリックスに接着できるようにするサイジングまたは接着性付与処理(adherisation treatment)と呼ばれる適当なコーティング処理がなされている補強糸を意味するものと理解されたい。
【0011】
用語「軸線方向」とは、タイヤの軸線Aに対して平行な方向を意味するものと理解されたい。この方向は、タイヤの内方を向いているときは「軸線方向内方」といい、タイヤの外方を向いているときは「軸線方向外方」という。
【0012】
「半径方向」とは、タイヤの軸線Aを通りかつ該軸線Aに対して垂直な方向を意味するものと理解されたい。この方向は、タイヤの軸線Aに向かうか、タイヤの外方に向かうかに基いて「半径方向内方」または「半径方向外方」という。
【0013】
用語「実質的に周方向」とは、周方向に対して5°以上の角度で偏寄しない方向を意味するものと理解されたい。
【0014】
ゴム配合物の「弾性係数」とは、大気温度での10%変形時の割線伸び係数を意味するものと理解されたい。
【0015】
本発明によるタイヤは、クラウンと、2つの側壁および2つのビードと、2つのビード内で係止されるカーカス補強体と、クラウン補強体とを有している。本発明のタイヤは、カーカス補強体が、高弾性係数をもつ第一補強糸からなる少なくとも2つの周方向整合体を備え、前記第一補強糸の各周方向整合体が、各ビード内で、第一補強糸の弾性係数に等しいかこれより大きい弾性係数をもつ実質的に周方向に配向された第二補強糸に軸線方向に隣接しており、第一補強糸および第二補強糸は非常に高い弾性係数をもつ配合物の層により分離されており、前記第二補強糸は、カーボン、タングステン、高弾性係数のアラミドおよびスチール補強糸からなる群から選択されかつ螺旋状に配置されたモノフィラメントまたはユニット糸で形成されている。
【0016】
第二補強糸のような非常に高い弾性係数をもつモノフィラメントを選択すると、これらの第二補強糸の所与の伸び剛性に対してビード構造を大幅にコンパクト化できる点で有利である。これは、タイヤの嵩が非常に厳格に制御される航空機用タイヤにとって特に重要である。
【0017】
1つの有利な選択によれば、選択される第二補強糸は、0.7〜1.3mmの間の直径をもつスチールモノフィラメントである。これらの直径が1.3mmを超えると、補強糸の可撓性が小さくなり過ぎて実施が困難になり、一方、0.7mmより小さいと、非常に長い補強糸を使用しなければならなくなってしまう。スチールのモノフィラメントのコストは、タイヤ工業界で慣用されている金属ケーブルのコストに比べて非常に低いものであるため、ビードの構造のコストも低減される。
第二係止補強糸としてのこのようなモノフィラメントの使用は、航空機用タイヤの場合に特に必要であるが、例えば重車両用タイヤまたは建設機械用タイヤのように、ビード構造の嵩を低減させることが望まれるあらゆる形式の重荷重用タイヤにも適している。
【0018】
第一補強糸の各周方向整合体は、各ビード内で、実質的に周方向に配向された第二補強糸に軸線方向内方および軸線方向外方に隣接することが有効である。
第一補強糸は、好ましくは、1000cN/texより大きい割線伸び係数を有し、このような補強糸は、例えば芳香族ポリアミドで形成される。
非常に高い弾性係数をもつ配合物の層は70以上のショアA硬度を有し、この層は、10%変形時に、20MPaより大きく、好ましくは30MPaより大きい割線伸び係数を有する。
【0019】
本発明によるタイヤのカーカス補強体は、例えば芳香族ポリアミドのような高弾性係数をもつ補強糸からなる2つまたは3つの周方向整合体を有することが好ましい。
発生する非常に大きい機械的応力に耐えるためには、2つの周方向整合体が必要であるが、側壁の撓み剛性を有害的に増大させないためには、周方向整合体の数は4つ以上にすべきではない。
【0020】
本発明の有利な特徴によれば、カーカス補強体に対して軸線方向内方に配置される第二補強糸の伸び剛性の合計をΣRIとし、カーカス補強体の軸線方向両側に配置される第二補強糸の伸び剛性の合計をΣREとするとき、
0.6≦ΣRI/ΣRE≦1.5となるようにし、
好ましくは、0.7≦ΣRI/ΣRE≦1.3
となるように定める。
【0021】
各ビード内のカーカス補強体の内方に配置される第二補強糸の伸び剛性の合計と、カーカス補強体の外方に配置される第二補強糸の伸び剛性の合計との比について上記範囲を維持することにより、ビード内の第二補強糸の応力を、第二補強糸の位置の如何にかかわらずより均一にすることができるという長所を有する。
【0022】
他の好ましい特徴によれば、本発明によるタイヤのビードの外面は、シートを有し、該シートには截頭円錐状の壁が連続しており、該截頭円錐状の壁は、その断面がビードの外に中心Cをもつ円弧の形態をなして隣接しており、これらの壁は適当なリムのフックおよびフランジに当接することを意図しており、線CDを、タイヤのビードを通りかつタイヤの軸線Aに対して+45±5°の角度αを形成する線であるとすると、全ての第二補強糸が、軸線Aから前記線CDまでの距離に等しいかこれより小さい距離に配置されることになる。この線CDは、剛性が非常に高くて、変形が非常に小さい実質的な埋入ゾーンと、線CDの半径方向上方の撓みゾーンとを形成する。全ての第二補強糸が埋入ゾーン内にあるという事実が、ビードの耐久性を高める。
【0023】
好ましくは、本発明によるタイヤのビードは、リムに装着しかつタイヤを膨張させた後にリムのシートおよびフックの対応表面と接触することを意図した外面を備え、ビードの外面とリムとの間の接触ゾーンは、最大半径RJのフックの点Bまで延びている。
【0024】
最大半径RJのリムのフックの外周面に接触することを意図したビードの外周面の直径をΦとするとき、
Φ=2(RJ−ε)(ここで、εは0.5〜2mm)であることが好ましい。
これにより、ビードをリムのシートおよびフック上に適正に「座合」させることができ、特に接触領域を移動中にカーカス補強体の周方向整合体の曲りを制限できる長所を有する。
【0025】
有利な実施形態によれば、カーカス補強体の第一補強糸は前進経路および戻り経路を形成しており、これらの経路は、各ビードのレベルで、それぞれ1つの前進経路および1つの戻り経路を連結するループに隣接して配置されている。
【0026】
(発明を実施するための最良の形態)
本発明の特徴および長所は、航空機用タイヤの場合の本発明の実施形態の例を非制限的な態様で示す添付図面を参照して述べる以下の説明からより良く理解されよう。
図1の軸線方向半断面図に概略的に示すように、本発明による航空機用タイヤ1は、クラウン2と、2つの側壁3と、2つのビード4とを有している。カーカス補強体5が一方のビードから他方のビードへと延びており、カーカス補強体5は、第一補強糸からなる2つの周方向整合体6、7で形成されている。第一補強糸の周方向整合体6、7は、側壁3内で半径方向に配向されておりかつ芳香族ポリアミドまたはアラミドからなる補強糸で形成されている。第一補強糸は平行に配置されておりかつ配合物からなる層により分離されている。配合物の性質および弾性係数は、タイヤ内での補強糸の位置に従って定められる。
【0027】
2つの周方向整合体6、7の係止は、第一補強糸からなる各周方向整合体6、7の両側で軸線方向に配置された、周方向に配向された第二補強糸からなる整合体すなわち「スタック」9によりビード3内で確保される。第二補強糸からなる各整合体すなわちスタック9は、補強糸のヘリカル巻回により得られる。半径方向の第一補強糸および周方向の第二補強糸は、一方の補強糸と他方の補強糸との全ての直接接触を防止するため。非常に高い弾性係数をもつゴム配合物10の層により互いに分離されている。層10は、70以上のショアA硬度を有している。層10の10%変形時の割線伸び係数は20MPaより大きくすることができ、好ましくは30MPa以上にする。タイヤ1の膨張時に第一補強糸に生じる張力は、特に、各周方向整合体6、7と周方向補強糸のスタック9との間の横方向接着により吸収される。このビード構造は、12バール以上で、或る特定用途では25バールにも達する航空機用タイヤの非常に高い膨張圧力でも非常に有効な優れた係止を確保できる。
【0028】
第二補強糸のスタック9は3つの群、すなわち、タイヤの外側でカーカス補強体5の軸線方向外方に配置される2つのスタック11と、タイヤの内側でカーカス補強体5の軸線方向内方に配置される2つのスタック11と、カーカス補強体5の2つの周方向整合体間に配置された4つのスタック12に分散される。
このタイヤに使用される第二補強糸は、直径0.98mmのスチールからなるモノフィラメントまたはユニット糸である。もちろん、この補強糸には、黄銅または亜鉛コーティングにより接着性付与処理がなされる。この第二補強糸の使用により、非常に小さい嵩で、スタック9の組の非常に大きい伸び剛性を得ることができる。このコストは、タイヤに慣用されている組立体より安価である。
【0029】
カーカス補強体5の内側に配置される第二補強糸12の伸び剛性の合計をΣRIで表し、カーカス補強体5の両側に配置される第二補強糸11、13の伸び剛性の合計をΣREで表すとき、0.6≦ΣRI/ΣRE≦1.5が好ましく、0.7≦ΣRI/ΣRE≦1.3が有利である。ここに開示するタイヤの場合、カーカス補強体に対して内方および外方に配置されるターンの数を考慮に入れると、ΣRI/ΣRE≒1.24となる。
これは、ビード内の第二補強糸の機械的応力を均一化するのに有利である。
【0030】
スタックのターンの数は、タイヤの軸線Aに対する距離の増大につれて徐々に減少することにも留意されたい。これにより、第二補強糸の配置形状は実質的に円錐状になる。これは、タイヤの膨張時および作動時に接触領域内に入るときに、ビード4を大幅に安定化させる上で有利である。
膨張圧力による力を吸収し、従ってビード4内でのカーカス補強体の優れた係止を得るため、スタック9の全てのターンは、非常に高い弾性係数をもつゴム配合物10内に埋入される。
【0031】
図2は、第一補強糸の一方の周方向整合体(整合体6)の補強糸のみを示す斜視図である。この図面では、補強糸17の一部で形成された第一補強糸の周方向整合体6を見ることができる。補強糸17の半径方向下端部において、補強糸17の一部は、ビード4内に配置される並置ループ18を形成している。これらのループ18は隣接しており、オーバーラップしてはいない。第一補強糸の周方向整合体6の軸線方向両側には、この整合体6に直接隣接しているスタック11、12のみが示されている。図面の明瞭化のため、第一補強糸の周方向整合体6および2つのスタックのみが示されているが、第一補強糸の周方向整合体7は補強糸17の部分と同じ構造を有する。
【0032】
図3には、本発明によるタイヤ20の第二実施形態のビード21および側壁22が示されており、この実施形態では、カーカス補強体23は、芳香族ポリアミドまたはアラミドの補強糸からなる3つの周方向整合体24、25、26で形成されている。ビード21内には周方向の第二補強糸からなるスタック27が配置されている。これらのスタック27は4つの群に分離されている。ビードの内方から外方に向かって、第一補強糸の周方向整合体24に対して内方に配置された3つのスタック28と、第一補強糸の周方向整合体24と25との間に配置された4つのスタック29と、周方向整合体25と26との間に配置された3つのスタック30と、整合体26に対して軸線方向外方に配置された3つのスタック31とが軸線方向に連続して配置されている。
【0033】
前述のように、第二補強糸はスチールからなるモノフィラメントまたはユニット糸で形成され、ターンの数は、カーカス補強体に対して外方に配置されるスタックの伸び剛性の合計が、カーカス補強体23に対して内方に配置されたスタックの伸び剛性の合計と実質的に同程度になるようにする。
【0034】
ビード21の外面は、シート32と、中心Cの円弧EFの断面形状をもつ壁34の半径方向内方に隣接する実質的に半径方向の截頭円錐状壁33とを有する。中心Cは、ビード21の外側に配置されている。タイヤの軸線Aに対して+45±5°の角度α(この角度は、タイヤがリムに装着されたときに測定した角度である)を形成してビードを通る線を考察すると、第二補強糸27の全部が、この線CDに等しいかこれより小さい軸線Aからの半径方向距離に配置されることに留意されたい。この線CDは、剛性が非常に大きくて変形が非常に小さい埋入ゾーンと、CDより半径方向外方の可撓性ゾーンとを区別している。全ての第二補強糸は埋入ゾーン内にあって、ビードの耐久性を補強する。
【0035】
ビードの外面は、リム35の壁(該壁の外面輪郭も図3に示されている)に当接することを意図している。この輪郭は、シート36と、フック37の実質的に半径方向の壁とを有し、該壁にはフランジ38が続いている。フランジ38の断面は、中心C′の円弧の形状を有している。直径の最高点は、半径RJの点Bにある。ビード21の軸線方向外面上の点Eは、点Bに実質的に接触することを意図したものである。タイヤがリム35に装着されたとき、表面34、38は共心形状、すなわち両中心C、C′が一致する形状を有している。点Eは直径Φの円周上にある。下記関係、
Φ=2(RJ−ε)
があり、ここでεは0.5〜2mmの間にある。
【0036】
点Eの自由位置と、リムに装着されて点Bと接触したときの位置との間の、点Eのこの僅かなオフセットにより、ビードがリムに装着されたときにビードを僅かに伸びた状態に配置して、得られる接触のクオリティを向上させることができる。点Eまでのこの接触により、タイヤの加圧時および作動中に接触領域内に入るときのビードの安定性が高められる。従って、カーカス補強体の周方向整合体に生じる応力は、慣用構造の航空機用タイヤの場合とは異なり、接触領域内に入るときの圧縮応力よりかなり小さくなることに留意されたい。
【0037】
図1にはまた、クラウン補強体14の第一例が示されている。クラウン補強体14は、少なくとも1つの補強糸のヘリカル巻回により得られる実質的に周方向の補強糸15、16からなる2つのプライを有するワーキングブロックで形成されている。この補強糸は芳香族ポリアミドまたはアラミドからなる補強糸で形成されている。補強プライの数および配置ピッチは、タイヤの寸法およびタイヤの使用条件に従って適合される。クラウン補強体のこの実施形態は、膨張時および高速時のタイヤの寸法変形を最小にする非常に有効なフーピングを与える長所を有している。輪郭の開発は、例えば30−7.7R16 AIRX等の慣用の航空機用タイヤより少ない3〜4回で済むことに留意されたい。この優れたフーピングはまた、大きい伸びを受けるタイヤのクラウンのトレッドを形成する配合物を設けないという長所も有している。空気中に存在するオゾンによるトレッドの表面でのクラックの発生は大幅に低減される。
【0038】
本発明による寸法30−7.7 R 16の下記仕様、すなわち、
カーカス補強体として、167テックスの3つの同一アラミド単一ヤーンから作られた501テックスの線密度の接着性積層ヤーンで形成された第一補強糸からなる3つの周方向整合体を有し、
第二補強糸として、13個のスタック9に分散された直径0.98mmのスチールモノフィラメントを有し、
・14、17および20回のターンをもつ3つの軸線方向最内方スタックと、
・10、14、16および20回のターンをもつ周方向整合体24、25の間の4つのスタックと、
・19、15および10回のターンをもつ周方向整合体25、26の間の3つのスタックと、
・14、10および7回のターンをもつ3つの軸線方向最外方スタックとを備え、
330テックスの2つの同一アラミド単一ヤーンから作られた660テックスの線密度をもつ接着性積層ヤーンで形成された実質的に周方向に配向された補強糸からなる3つのプライを備えたクラウン補強体を有し、補強糸が1.2mmの配置ピッチを有するタイヤを試験した。
【0039】
非常に高い弾性係数をもつゴム配合物の層は、10%変形時で45MPaの割線伸び係数および90のショアA硬度を呈した。
このタイヤは耐破裂試験をパスし、最大圧力の測定値は約100バールであった。また、このタイヤは、ゼロ圧力と15バールの作動圧力との間で生じる伸び量は約1.5%であるという特徴を有する。またこのタイヤは、航空機用タイヤの認証試験と同様の離陸試験も首尾良くパスした。
【0040】
本発明によるタイヤの製造は、本願に援用する欧州特許EP 242 840およびEP 822 047に開示されているように、内側キャビティの形状を付与する剛性コアを用いて有効に行なうことができる。このコアには、製造作業の任意の瞬間に成形を受けることがなく、最終位置に直接配置されるタイヤの全ての構成要素を、最終的構造により要求される順序で適用される。硬化はコアで行なわれ、コアは、加硫フェーズの後に除去すればよい。
【0041】
この製造方法は、伝統的な成形フェーズ中に、特に0°の角度に配向された補強糸に付与される予応力を大幅に低減させまたは除去することもできるという長所を有する。
中実タイヤはコア上で部分的に冷却して、補強糸を、配置時に付与される変形状態に維持することもできる。
【0042】
国際特許出願WO 97/47 463または欧州特許EP 0 718 090に開示されているドラム上でタイヤの製造を行なうこともでき、この方法によれば、タイヤのブランクの成形は、周方向に配向される補強糸を配置する前に行なわれる。
【0043】
周方向に配向される補強糸は、硬化金型内の意図した形状と同じ幾何学的形状をもつ形状に配置できる。次に、当業者に知られた搬送技術を用いて、クラウンブロックがタイヤの補完ブランクに組み付けられる。次に更に既知の技術を用いてタイヤは、タイヤ内に膜を配置することにより、嵌着および加圧される。
この実施形態はまた、加硫プレスでの成形により、予応力が存在しないことを保証する。
【図面の簡単な説明】
【図1】
本発明によるタイヤの軸線方向断面図である。
【図2】
カーカス補強体の補強糸の一部の構造を示す概略斜視図である。
【図3】
本発明の第二実施形態のビードを示す図面である。
Claims (15)
- クラウンと、2つの側壁および2つのビードと、各ビード内で係止されるカーカス補強体と、クラウン補強体とを有するタイヤにおいて、前記カーカス補強体が、高弾性係数をもつ第一補強糸からなる少なくとも2つの周方向整合体を備え、前記第一補強糸の各周方向整合体が、各ビード内で、第一補強糸の弾性係数に等しいかこれより大きい弾性係数をもつ実質的に周方向に配向された第二補強糸に軸線方向に隣接しており、第一補強糸および第二補強糸は非常に高い弾性係数をもつ配合物の層により分離されており、前記第二補強糸は、カーボン、タングステン、高弾性係数のアラミドおよびスチール補強糸からなる群から選択されかつ螺旋状に配置されたモノフィラメントまたはユニット糸で形成されていることを特徴とするタイヤ。
- 前記係止手段の第二補強糸は、スチールのモノフィラメントまたはユニット糸で形成されていることを特徴とする請求項1記載のタイヤ。
- 前記第二補強糸は、0.7〜1.3mmの間の直径をもつスチールモノフィラメントであることを特徴とする請求項1および2記載のタイヤ。
- 前記第一補強糸の各周方向整合体は、各ビード内で、実質的に周方向に配向された第二補強糸に軸線方向内方および軸線方向外方に隣接していることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項記載のタイヤ。
- カーカス補強体に対して軸線方向内方に配置される第二補強糸の伸び剛性の合計をΣRIとし、カーカス補強体の軸線方向両側に配置される第二補強糸の伸び剛性の合計をΣREとするとき、
0.6≦ΣRI/ΣRE≦1.5
であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項記載のタイヤ。 - 0.7≦ΣRI/ΣRE≦1.3であることを特徴とする請求項5記載のタイヤ。
- 前記ビードの外面は、シートと、実質的に半径方向の截頭円錐状の壁とを有し、該截頭円錐状の壁は、断面が中心Cをもつ円弧EFである壁に対して半径方向内方に隣接しており、前記中心Cはビードに対して軸線方向外方に配置されており、線CDを、ビードを通りかつタイヤの軸線Aに対して+45±5°の角度αを形成する線であるとすると、全ての第二補強糸が、軸線Aから前記線CDまでの距離に等しいかこれより小さい距離に配置されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項記載のタイヤ。
- 前記ビードは、前記リムに装着しかつタイヤを膨張させた後に前記リムの前記シートおよびフックの対応表面と接触することを意図した外面を備え、前記ビードの外面とリムとの間の接触ゾーンは、最大半径RJのフックの点Bまで延びていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項記載のタイヤ。
- 最大半径RJのリムのフックの外周面に接触することを意図したビードの外周面の直径をΦとするとき、
Φ=2(RJ−ε)(ここで、εは0.5〜2mm)であることを特徴とする請求項8記載のタイヤ。 - 前記カーカス補強体は、高弾性係数をもつ第一補強糸からなる多くても3つの周方向整合体で形成されていることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1項記載のタイヤ。
- 前記カーカス補強体の第一補強糸は前進経路および戻り経路を形成しており、これらの経路は、各ビードのレベルで、それぞれ1つの前進経路および1つの戻り経路を連結するループに隣接して配置されることを特徴とする請求項1〜10のいずれか1項記載のタイヤ。
- 前記高弾性係数をもつ補強糸は、1000cN/texより大きい割線伸び係数を有することを特徴とする請求項1〜11のいずれか1項記載のタイヤ。
- 前記高弾性係数をもつ補強糸は芳香族ポリアミドで形成されていることを特徴とする請求項12記載のタイヤ。
- 前記非常に高い弾性係数をもつ配合物の層は、10%変形時に、20MPaより大きく、好ましくは30MPaより大きい割線伸び係数を有することを特徴とする請求項1〜13のいずれか1項記載のタイヤ。
- 前記非常に高い弾性係数をもつ配合物の層は、70以上のショアA硬度を有することを特徴とする請求項1〜14のいずれか1項記載のタイヤ。
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