JP2006528104A - 重車両用のタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】従来技術の欠点を解消し、タイヤに関する優れた結果を保持しつつ優れた摩耗抵抗性が得られる解決法を提供することにある。
【解決手段】本発明は、周方向に対して１０〜４５°の角度を形成して一層から隣接層にかけて交差している金属補強要素で形成された少なくとも２つの作用クラウン層と、周方向に配向された金属補強要素で形成された少なくとも１つの付加層とにより形成されたクラウン補強体が半径方向に重畳しているラジアルカーカス補強体を有するタイヤに関する。本発明によれば、少なくとも１つの付加層が作用クラウン層の半径方向内方にあり、前記付加層は軸線方向に最も幅広の作用クラウン層の幅より大きい軸線方向幅を有し、前記付加層の補強要素は、０．７％伸びでの１０〜１２０ＧＰａの間の割線係数と１５０ＧＰａより小さい最大接線係数とを有する金属補強要素である。
【選択図】図１

Description

本発明は、ローリ、バス、トラクタ、トレーラ等の重車両に装着することを意図した、ラジアルカーカス補強体を備えたタイヤに関し、より詳しくは、このようなタイヤのクラウン補強体に関する。
より詳しくは、本発明は、最大軸線方向幅「Ｓ」に対するリム上の高さ「Ｈ」の比が、最大でも０．８０に等しく、好ましくは０．６０より小さい「重車両」形式のタイヤに関する。

各ビード内で少なくとも１つのビードワイヤに係止（アンカーリング）されたラジアルカーカス補強体を備えたこのようなタイヤは、「作用」層と呼ばれる少なくとも２つの層で形成されたクラウン補強体を有している。「作用」層は半径方向に重畳されかつ補強要素で形成され、補強要素は、各層内で互いに平行でかつ層同士で互いに交差され、かつタイヤの周方向に対して絶対値で１０〜４５°の値の角度を形成している。

ケーブルは、破断荷重の１０％に等しい張力を加えたときに最大でも０．２％に等しい相対伸びしか生じない場合には非伸長性であるといわれる。
ケーブルは、破断荷重に等しい張力を加えたときに少なくとも４％に等しい相対伸びを有する場合には弾性的であるといわれる。
タイヤの周方向すなわち長手方向とは、タイヤの周囲に一致する方向であって、タイヤの回転方向により定められる方向をいう。
タイヤの横方向すなわち軸線方向とは、タイヤの回転軸線に対して平行である。
半径方向とは、タイヤの回転軸線に対して垂直に交差する方向である。
タイヤの回転軸線とは、通常の使用時にタイヤが回転する軸線である。
半径方向平面すなわち子午線方向平面とは、タイヤの回転軸線を含む平面である。
周方向正中面すなわち赤道平面とは、タイヤの回転軸線に対して垂直でかつタイヤを２つの半部に分割する平面である。

本件出願人は、対象とするタイヤ（より詳しくは、重車両用タイヤ）は、多くの場合に、周方向に対して実質的に平行に配向された金属要素で形成された付加プライを、クラウン補強体の作用クラウンプライ同士の間で半径方向に設けることにより、タイヤの幾つかの品質基準が改善されることを見出している。

特許文献１を参照すると、該特許文献１は、経済的かつ有効な解決手段により「重車両」用タイヤの作動温度を低下させることを目的として、最大作用プライの幅の少なくとも１．０５倍に等しい軸線方向幅を有する周方向補強要素の付加プライ（該付加プライの補強要素は、作用プライの要素の直径より大きい直径を有している）を用いることを主張している。

上記状況において、付加プライは、「半弾性」ケーブル（すなわち破断時に２％以上の相対伸びを有するケーブル）と呼ばれている、スチールで作られた連続ケーブルで形成される。これらのケーブルは、周方向張力を、作用クラウンプライと付加プライとの間で首尾良く分散させるのに適した剛性レベルを得ることを可能にする。前記ケーブルは「バイモジュラー（bimodular）」、すなわち小さい伸びに対しては小さい勾配を有しかつ大きい伸びに対しては実質的に一定の急勾配を有する、相対伸びの関数として引張り応力を表す曲線で表される。２％より小さい伸びに対する、硬化前の非常に小さいモジュラスは、タイヤの硬化時に付加プライが周方向に発達することを増大させることができる。

また、付加プライは、プライの周方向長さより非常に小さい長さのセクションを形成すべく周方向に配向されかつ切断された、スチールからなる金属ケーブルで形成することもできる（セクション間のカットは互いに軸線方向にオフセットしている）。このような実施形態は、その実施形態がいかなるものであっても、簡単な態様で付加プライに所望の剛性を付与できる。

付加プライの補強体に弾性ケーブルまたはカットケーブルを選択すると、弾性ケーブルの破断荷重の低下の結果としてまたはカットケーブルのカレンダリング配合物（mix）に集中応力が発生する結果として、最高の疲労抵抗性を得ることができない。従って、上記構造は、付加プライ自体の耐久性に悪影響を及ぼす。

特許文献２は、付加プライの補強要素として、周方向に連続しておりかつプライの平面内で波を打ったアンジュレーション（波形）をなしている金属要素を使用することにより、カーカスプライとクラウン補強体との間の優れた分離抵抗性、クラウンプライ間の優れた分離抵抗性、および付加プライの周方向補強要素の優れた疲労抵抗性が得られることを教示している。前記金属要素のアンジュレーションはフェーズが互いに平行であり、かつ波長λに対する振幅ａの比ａ／λが前記プライの中心から縁部かけて軸線方向に減少し、該縁部で最小となるように周方向に配向されている。

特許文献３のような他の文献には、重車両に使用する場合には、周方向に対して実質的に平行に配向された金属要素で形成された付加プライを、作用クラウンプライの半径方向内方でクラウン補強体に設けることが開示されている。
この特許文献３によれば、付加プライの補強要素は、プライの平面内で波を打つ周方向に連続した金属要素であり、付加プライは、作用クラウンプライの軸線方向端部の軸線方向外方に位置する軸線方向端部を有している。付加プライの作用クラウンプライの半径方向内方の位置では、付加プライを構成する補強要素に大きい応力が発生し、長手方向位置では、作用クラウンプライの補強要素の応力は減少する。
この形式のタイヤに行われた試験は、このようにして製造されたタイヤの耐久性は満足できるもので、早期摩耗現象はタイヤの肩部のレベルに現われることを証明している。

フランス国特許第２ ７４４ ９５５号明細書 国際特許出願ＷＯ ９９／２４ ２７０号明細書 欧州特許ＥＰ ０ ９８０ ７７０号明細書

本発明の目的は、この欠点を解消し、タイヤに関する優れた結果を保持しつつ優れた摩耗抵抗性が得られる解決法を提供することにある。

本発明によれば、上記目的は、層同士で互いに交差されて周方向と１０〜４５°の角度を形成している金属補強要素で形成された少なくとも２つの作用クラウン層と、周方向に配向された金属補強要素で形成された少なくとも１つの付加層とにより形成されたクラウン補強体が半径方向に重畳しているラジアルカーカス補強体を有するタイヤにおいて、少なくとも１つの付加層が作用クラウン層の半径方向内方にあり、前記付加層は軸線方向に最も幅広の作用クラウン層の幅より大きい軸線方向幅を有し、前記付加層の補強要素は、０．７％伸びでの１０〜１２０ＧＰａの間の割線係数と、１５０ＧＰａより小さい最大接線係数とを有する金属補強要素である構成のタイヤにより達成される。

好ましい実施形態によれば、０．７％伸びでの補強要素の割線係数は１００ＧＰａより小さくかつ２０ＧＰａより大きく、好ましくは３０〜９０ＧＰａの間、より好ましくは８０ＧＰａより小さい。
補強要素の最大接線係数は１３０ＧＰａより小さく、好ましくは１２０ＧＰａより小さい。
上記係数（モジュラス）は、補強要素の金属セクションに関連する２０ＭＰａの圧力で測定される伸びの関数として引張り応力曲線上で測定され、引張り応力は、補強要素の金属セクションに関連する測定張力に対応する。

同じ補強要素のモジュラスは、補強要素の全セクションに関連する１０ＭＰａの圧力により測定される伸びの関数として引張り応力曲線上で測定され、引張り応力は、補強要素の全セクションに関連する測定張力に対応する。補強要素の全セクションは、金属とゴム（ゴムは、特に、タイヤの硬化フェーズ中に補強要素に浸透される）とにより形成された複合要素からなるセクションである。
補強要素の全セクションに対するこのフォーミュレーション（formulation）により、周方向補強要素の少なくとも１つの層の補強要素は、０．７％伸びで５〜６０ＧＰａの割線係数および７５ＧＰａ以下の最大接線係数を有する。
好ましい実施形態によれば、０．７％伸びでの補強要素の割線係数は１０〜５０ＧＰａ、好ましくは１５〜４５ＧＰａ、より好ましくは４０ＧＰａ以下である。
また、好ましくは、補強要素の最大接線係数は６５ＧＰａ以下であり、より好ましくは６０ＧＰａ以下である。

好ましい一実施形態によれば、少なくとも１つの付加層の補強要素は、小さい伸びに対しては小さい勾配を有しかつ大きい伸びに対しては実質的に一定の急勾配を有する相対伸びの関数としての引張り応力曲線をもつ金属補強要素である。少なくとも１つの付加層のこのような補強要素は、通常、「バイモジュラ」要素と呼ばれている。

本発明の好ましい実施形態によれば、実質的に一定の急勾配は、０．１〜０．５％の相対伸びから増大するように現われる。
上記補強要素の種々の特徴は、タイヤから取出した補強要素上で測定される。

本発明による少なくとも１つの付加層を作るのに特に適した補強要素は、例えばフォーミュラ２１．２３のアセンブリであり、この構造は３×（０．２６＋６×０．２３）４．４／６．６ ＳＳである。この標準ケーブルはフォーミュラ３×（１＋６）の２１本のエレメンタリコードで形成され、２６／１００ｍｍの直径の中心コードを形成する１本のコードと２３／１００ｍｍの直径の６本の巻回コードとからなる７本のコードで形成された３本のストランドが一体に撚られている。このようなケーブルは、０．７％で４５ＧＰａに等しい割線係数および９８ＧＰａに等しい最大接線係数を有し、両係数は、補強要素の金属セクションに関連する２０ＭＰａの圧力で測定される伸びの関数として引張り応力曲線上で測定される。引張り応力は、補強要素の金属セクションに関連する測定張力に対応する。補強要素の全セクションに関連する１０ＭＰａの圧力により測定される伸びの関数としての引張り応力曲線上で、引張り応力は補強要素の全セクションに関連する測定張力に対応し、フォーミュラ２１．２３のこのケーブルは、０．７％で２３ＧＰａの割線係数および４９ＧＰａの最大接線係数とを有する。

同じ態様で、補強要素の他の例は、フォーミュラ２１．２８のアセンブリであり、その構造は３×（０．３２＋６×０．２８）６．２／９．３ ＳＳである。このケーブルは０．７％で５６ＧＰａの割線係数および１０２ＧＰａの最大接線係数を有し、両係数は、補強要素の金属セクションに関連する２０ＭＰａの圧力により測定される伸びの関数として引張り応力曲線上で測定され、引張り応力は補強要素の金属セクションに関連する測定張力に対応する。補強要素の全セクションに関連する１０ＭＰａの圧力により測定される伸びの関数としての引張り応力曲線上で、引張り応力は補強要素の全セクションに関連する測定張力に対応し、フォーミュラ２１．２８のこのケーブルは、０．７％で２７ＧＰａの割線係数および４９Ｇｐａの最大接線係数を有している。

行われた試験は、このようにして作られた本発明のタイヤは、特に、前述のタイヤと比較して顕著に改善されたトレッドの縁部のレベルでの摩耗抵抗性に関連して満足できる耐久性を維持できることを証明している。本発明者等は、特に、本発明による付加層の補強要素は、タイヤの製造特に成形を可能にし、かつ満足できる摩耗抵抗性が得られる、トレッドの縁部のレベルでの満足できる剛性を得ることができることを証明している。実際に、対象とするタイヤをできる限り簡単にかつできる限り低コストで製造できるようにするためには、本発明による補強体は、補強要素の方向に平行に伝達される小さい牽引力のために、或る相対伸びをもたなくてはならず、この相対伸びは、タイヤの製造、仕上げおよび加硫の作業時にクラウン補強体の周方向により大きく発生できるようにする上で必要である。
また、作用クラウン層に対して付加層が半径方向内方位置にあることにより、特に、作用クラウン層およびカーカス補強体に関する限り、満足できる耐久性が得られる。

本発明の好ましい実施形態によれば、クラウン補強体は、周方向に配向された金属補強要素で形成された少なくとも２つの付加層で形成される。このような実施形態は、従来の直径の補強要素を備えたタイヤの肩部のレベルに満足できる剛性を得ることができる。
より好ましくは、周方向に配向された金属補強要素で形成された全ての付加層が、作用クラウン層より半径方向内方にあることである。
このような実施形態は、作用クラウン層およびカーカス補強体の耐久性を更に改善することができる。

本発明の有利な１つの変更形態は、クラウン補強体に更に、周方向に対して６０°より大きい角度を形成する金属補強要素で形成された三角層（triangulation layer）を設けることからなる。
この変更形態によれば、三角層は、クラウン補強体の他の層より半径方向内方にあることが好ましい。
三角層の存在は、カーカス補強体が圧縮される危険性を防止できるので、特に、カーカス補強体の耐久性にとって有効である。

より有利なことは、クラウン補強体が更に保護層を有し、該保護層がクラウン補強体の他の層より半径方向外方にあることである。このような保護層は、特に、トレッドに孔があく危険性からクラウン補強体を保護できる。保護層の補強要素は弾性を有するのが有利である。これらの補強要素の角度は、半径方向に隣接する作用クラウン層が酸化される危険性を更に防止するため、作用クラウン層の補強要素の角度と同じであることが好ましい。
保護プライの軸線方向幅は、最小幅の作用プライの軸線方向幅より小さい軸線方向幅にすることができるが、２つの作用クラウンプライ間のカップリングゾーンを全体的に充分に覆うのが有利である。また、より有利なことは、対象とするタイヤのトレッドが、２つの作用プライ間のカップリングゾーンの半径方向上方で軸線方向に配置された周方向溝または半周方向溝を有することである。前記保護プライはまた、最小幅の作用プライの軸線方向幅より大きい軸線方向幅にして、保護プライが最小幅の作用プライの縁部を覆うことができるようにして、これにより、最小幅の半径方向上方のプライの場合に、これが、付加補強体の軸線方向延長部において最大幅作用クラウンプライに連結されるようにする。

本発明の他の実施形態によれば、保護プライは、周方向に配向された金属補強要素で形成された軸線方向最大幅の付加層の軸線方向幅より大きい軸線方向幅にすることができる。本発明のこの実施形態によれば、リトレッディング作業中に、クラウン補強体の全軸線方向幅に亘って露出され易い補強要素の層は、補強要素が周方向に対して或る角度を有利に形成する補強要素の層であり、より正確には、周方向補強要素ではない。

本発明の他の長所の詳細および特徴は、添付図面に示す一例示実施形態についての以下の説明から明らかになるであろう。
図面は、その理解を簡単化するため、必ずしも正確な縮尺で示されてはいない。

４９５／４５ Ｒ２２．５の寸法をもつタイヤ１は、各ビード内に係止される非伸長性金属ケーブルの単一プライ２で形成されたラジアルカーカス補強体を有している（ビードは図示されていない）。カーカス補強体２の半径方向にはクラウン補強体３が重畳され、該クラウン補強体３自体にはトレッド５が重畳されている。クラウン補強体３は、半径方向内方から外方にかけて、
２つの同一層３１１、３１２で形成された付加補強体３１であって、前記各層３１１、３１２が、「バイモジュラス」形式でありかつ周方向（周方向に対して０±２．５°の範囲内の角度は周方向と呼ぶものとする）のスチールで作られた金属２１×２８ケーブルで形成された付加補強体３１により構成されており、
該付加補強体３１は、スチールで作られかつ非伸長性（破断荷重の１０％に等しい力で最大でも２％に等しい相対伸びを有するケーブルは非伸長性と呼ぶものとする）のラップドメタル（wrapped metal）２７×２３ケーブルで形成された第一作用クラウンプライ３２で覆われ、前記ケーブルは１．３ｍｍの直径を有し、プライ内で互いに平行でありかつ２．５ｍｍ（ケーブルに対して垂直に測定）のピッチで配置され、かつ周方向に対して１０〜４５°（ここに説明する実施形態の場合は１８°）の角度αで配置され、
第一作用クラウンプライ３２は第二作用クラウンプライ３３で覆われ、該第二作用クラウンプライ３３は、第一プライ３２と同一のラップドメタル２７×２３ケーブルで形成され、同じピッチで配置されかつ周方向に対して第一プライのケーブルの角度αとは逆方向の角度β（ここに説明する実施形態の場合は前記角度αに等しいが、角度αとは異なる角度にすることもできる）を形成し、
クラウン補強体３は、「弾性」ケーブルと呼ばれるスチールで作られた金属ケーブルのプライ３４により完成され、前記金属ケーブルは、周方向に対して前記角度βに等しく（但し異ならせることができる）かつ角度βと同方向の角度ｘで配向されており、前記プライ３４はいわゆる保護プライであり、弾性ケーブルは破断時に４％より大きい相対伸びを有している。

第一作用プライ３２の最大軸線方向幅Ｌ₃₂は３００ｍｍに等しい。第二作用プライ３３の軸線方向幅Ｌ₃₃は２８０ｍｍに等しい。付加プライ３１の全軸線方向幅Ｌ₃₁は４００ｍｍに等しい。「保護プライ」と呼ばれる最終クラウンプライ３４は、実質的に２７０ｍｍに等しい幅Ｌ₃₄を有する。

本発明によるクラウン補強体を示す子午線方向断面図である。

符号の説明

１ タイヤ
２ 単一プライ（カーカス補強体）
３１ 付加補強体
３２ 第一作用クラウンプライ
３３ 第二作用クラウンプライ

Claims (10)

1. 層同士で互いに交差されて周方向と１０〜４５°の角度を形成している金属補強要素で形成された少なくとも２つの作用クラウン層と、周方向に配向された金属補強要素で形成された少なくとも１つの付加層とにより形成されたクラウン補強体が半径方向に重畳しているラジアルカーカス補強体を有するタイヤにおいて、少なくとも１つの付加層が作用クラウン層の半径方向内方にあり、前記付加層は軸線方向に最も幅広の作用クラウン層の幅より大きい軸線方向幅を有し、前記付加層の補強要素は、０．７％伸びでの１０〜１２０ＧＰａの間の割線係数と、１５０ＧＰａより小さい最大接線係数とを有する金属補強要素であることを特徴とするタイヤ。
2. ０．７％伸びでの補強要素の割線係数は１００ＧＰａより小さく、好ましくは２０ＧＰａより大きく、更に好ましくは３０〜９０ＧＰａの間であることを特徴とする請求項１記載のタイヤ。
3. 前記補強要素の最大接線係数は１３０ＧＰａより小さく、好ましくは１２０ＧＰａより小さいことを特徴とする請求項１または２記載のタイヤ。
4. 前記付加層の補強要素は、小さい伸びに対しては小さい勾配を有しかつ大きい伸びに対しては実質的に一定の急勾配を有する相対伸びの関数としての引張り応力曲線をもつ金属補強要素であ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。
5. 前記クラウン補強体は、周方向に配向された金属補強要素で形成された少なくとも２つの付加層を有す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。
6. 周方向に配向された金属補強要素で形成された全ての付加層は、作用クラウン層より半径方向内方にあることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のタイヤ。
7. 前記クラウン補強体は更に、周方向に対して６０°より大きい角度を形成する金属補強要素で形成された三角層を有す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。
8. 前記三角層は、クラウン補強体の他の層より半径方向内方にあることを特徴とする請求項７記載のタイヤ。
9. 前記クラウン補強体は更に保護層を有し、該保護層はクラウン補強体の他の層より半径方向外方にあることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載のタイヤ。
10. 前記付加層の補強要素は形式２１．２３または２１．２８の金属アセンブリであ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。

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