JP2007030868A - 単プライの空気入りランフラットタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】ランフラットタイヤが膨らんだ状態と空気が抜けた状態のいずれにおいても、必要な支持力をもたらす。
【解決手段】空気入りタイヤが、単一のカーカスプライと、タイヤのクラウン部分内でカーカスプライの半径方向外側に配置されている少なくとも１つのベルトプライと、サイドウォール部分内でカーカスプライに隣接して配置されている少なくとも１つのインサートとを有し、インサートは、タイヤが膨らみの足りない状態で動作するのを可能にする、タイヤ荷重に対する支持力をもたらす。カーカスプライは少なくとも１つの複合コード３０を有する。複合コード３０は、少なくとも１つの第２のヤーン３２の周りに螺旋状に撚られた少なくとも２つの第１のヤーン３４を含み、第１のヤーン３４と第２のヤーン３２は異なる弾性率を有し、第１のヤーン３４は第２のヤーン３２の弾性率よりも大きい弾性率を有している。
【選択図】図２

Description

本発明は空気入りタイヤに関する。特に、本発明は、単一のカーカス補強層が、多様なモジュラスを有する、すなわちハイブリッドコードからなる空気入りタイヤに関する。

特許文献１は、オーバーレイとして使用するように構成された、空気入りタイヤ内に用いられるハイブリッドコードを開示している。このハイブリッドコードは、異なる２つの材料、すなわち、初期モジュラスが低い、芯となるヤーンと、高モジュラスの、巻き付けられるヤーンから形成されている。これらのヤーンは、最終的なコードの破断は伸びが５％をちょうど越えた時であって、コードの「ブレイクポイント」、すなわち、伸びに対する力の曲線の傾きが比較的小さい傾きから比較的大きい傾きに変わる時点が、伸びが２％と３％の間の時に生じるように、選択されている。

特許文献２は、空気入りタイヤ内のオーバーレイとして用いられるハイブリッドコードを開示している。このハイブリッドコードは、一緒に撚り合わされたアラミドとナイロンから形成され、最終的なコードの破断は伸びが１０％を越えた時であって、コードのブレイクポイントは伸びが４％と６％の間の時である。

前記した２つの刊行物は、特にオーバーレイのためのハイブリッドコードの使用を開示している。オーバーレイにおいては、強いコードのフープ（hoop）補強効果が望まれるが、コードは、タイヤ成形中にタイヤが円環形状に広がるのを可能にする程度の伸び特性を有していなければならない。以前は、単一材料のコードを用いる際には正反対の特性があった。

特許文献３（レスゲン（Roesgen））は、２つのカーカス補強プライと、タイヤサイドウォール内の複数の補強くさびインサートとを有するランフラットタイヤを開示している。レスゲン特許に記載されているように、くさびインサートは、タイヤが膨らんでいない状態と膨らんでいる状態の両方における圧縮応力と曲げ応力の組み合わせによるタイヤの半径方向の変形に抵抗する。ランフラットタイヤは、タイヤの接地部分に最も近いサイドウォールの領域内で、正味の圧縮荷重を受ける。さらに、曲げられている最中に、サイドウォールの外側部分が引っ張り力を受ける一方、サイドウォールの内側部分は圧縮応力を受ける。レスゲン特許は、膨らんでいる状態における必要な柔軟性と、膨らんでいない状態における剛性とのバランスをとるという問題を、２つの補強カーカスプライを用いることによって解決している。軸方向に最も外側のプライは、歪みとともに大きくなる弾性率を持つコードを有している。軸方向に最も内側のプライは、膨らんでいる状態で標準の荷重がかかっているときに最も外側のプライよりも大きな弾性率を持つコードを有しており、従って、最も内側のプライは、標準の動作時に荷重の大部分を処理し、最も外側のプライは、荷重を支えるために同等の貢献はしない。タイヤが膨らんでいない状態で動作するときに、荷重は、軸方向に最も内側のプライから軸方向に最も外側のプライに移動し、やはり、両プライは荷重を支えるために同等の貢献はしない。レスゲン特許は、最も外側のプライが、標準の膨らんだ状態においてタイヤサイドウォールの全体の剛性に寄与しないことを教示している。
国際公開第ＷＯ０３／０６０２１２号パンフレット 米国特許第６７９９６１８号明細書 米国特許第６６９５０２５号明細書

本発明は、タイヤ構成部材の曲げ挙動が、快適さと運転性能の向上を実現するために最適化されているタイヤに関する。また、膨らんだ状態から、空気が抜けた状態までの曲げ挙動が、ランフラット性能を向上するために最適化されている空気入りランフラットタイヤが開示される。

本発明の一実施態様によると、空気入りタイヤが、単一のカーカスプライと、タイヤのクラウン部分内でカーカスプライの半径方向外側に配置されている少なくとも１つのベルトプライと、サイドウォール部分内でカーカスプライに隣接して配置されている少なくとも１つのインサートとを有し、インサートは、タイヤが膨らみの足りない状態で動作するのを可能にする、タイヤ荷重に対する支持力を与える。カーカスプライは少なくとも１つの複合コードを有している。複合コードは、少なくとも１つの第２のヤーンの周りに螺旋状に撚られた少なくとも２つの第１のヤーンから形成されている。第１のヤーンと第２のヤーンは異なる弾性率を有し、第１のヤーンは第２のヤーンの弾性率よりも大きい弾性率を有している。

本発明の他の実施態様では、第１および第２のヤーンは、アラミド、ＰＫ、ＰＢＯ、レーヨン、ナイロン、ポリエステル、ＰＥＴ、およびＰＥＮからなる材料グループから選択されている。好ましくは、複合コードの第１のヤーンは、アラミド、ＰＫ、およびＰＢＯからなるグループから選択され、第２のヤーンは、レーヨン、ナイロン、ポリエステル、ＰＥＴ、およびＰＥＮからなるグループから選択されている。

開示されている発明の他の実施態様では、第１のヤーンは５５０dtexから３３００dtexまでの範囲内の線密度値を有し、一方、第２のヤーンは、９４０dtexから３６８０dtexまでの範囲内の線密度値を有している。

複合コードを形成する際に、第１のヤーンの数は１０未満であり、第２のヤーンの数は５未満である。第１および第２のヤーンの好ましい割合は、２／１、３／１、２／２、３／２、２／３、３／３、または４／３である。

本発明の、開示されている他の実施態様では、補強カーカスプライを形成する際に、複合コードは、１インチ当たりのエンド数が１５から３２（１ｃｍ当たりのエンド数が５．９から１２．６）の範囲内になるように構成されている。

以下の説明は、本発明を実施するための、現在考えられる１つまたは複数の最良の形態に関する。この説明は、本発明の一般的な原理を示すためになされるものであり、限定する意図であると解釈すべきではない。本発明の範囲は、添付されている特許請求の範囲を参照することによって最も明らかになる。図面内に示されている参照符号は、明細書中に示されているものと同じである。本願のための、図面に示されている様々な実施形態は、それぞれ同じ構成部材に同じ参照符号を用いている。複数の構成が、基本的に、位置または数量が異なっている同じ構成部材を採用しており、それによって、発明のコンセプトを実現可能な他の構造を生じさせている。

図１は、膨らみが足りない状態または空気が抜けた状態の時に、連続して動作することができるように構成された、タイヤリム１１に取り付けられたタイヤ１０の断面図である。タイヤ１０の一方の半分部が示されており、通常は他方の半分部が、図示されているものの鏡像であることが理解されるであろう。タイヤ１０は単一の補強プライ１２を有し、補強プライ１２はタイヤの一方のビード領域１４から、対向するビード領域まで延びている。補強プライ１２の端部は、ビードコア１６およびビードエイペックス１８の周りを、軸方向内側から軸方向外側へと折り返されている。補強プライ１２の終端部は、ビードエイペックス１８を包みながら、ビードエイペックス１８の半径方向外側端部を越えて延びている。

サイドウォールインサート２０が、タイヤ１０の各サイドウォール領域内に配置されている。インサート２０は、タイヤインナーライナー２２に隣接して、すなわち補強プライ１２の軸方向外側に配置されていてもよい。インサート２０はエラストマ材料から形成され、クラウン領域から、好ましくはベルト構造２４の半径方向内側から、ビードエイペックス１８の最も外側の終端部の半径方向内側まで、ビードエイペックス１８にオーバーラップしながら延びている。インサート２０のエラストマ材料は、タイヤの膨らみが足りない状態での動作中にタイヤに支持力を与えるように選択されている。

ベルト構造２４はタイヤのクラウン領域内にあり、カーカスプライ１２の半径方向外側に配置されている。ベルト構造２４は、傾いて交差する少なくとも２つのコードプライを有している。ベルトプライ中のコードは周方向に対して傾いており、好ましくは、直に隣接するプライ内のコード同士が、互いに、同じ大きさであるが反対向きの角度で傾いている。オーバーレイプライが、交差するコードプライの外側にあってもよい。オーバーレイプライは、交差するコードプライの最大幅と同じか、それよりも大きい幅を有しており、交差するコードプライをオーバーレイプライとカーカス補強プライの間に封入する。オーバーレイプライは、タイヤの赤道面に対して１５°以下の角度で、好ましくは０°傾いているコードで補強されている。

本発明によると、カーカスプライ１２は、図２に見られるようなコード３０から形成されている。コード３０は、タイヤがランフラットモードで動作する際にタイヤに曲げ抵抗（bending resistance）を追加する適切な応力−歪み特性を有するフィラメントヤーン（filament yarn）で形成されている複合コードである。コード３０は、少なくとも１つの高モジュラスヤーン３４が周りに巻きつけけられている少なくとも１つの低モジュラスヤーン３２で形成されている。このヤーンの構造によって、コード３０の低モジュラスの構成部材が、コードが許容伸びに到達するまで、比較的小さな歪みで、すなわちタイヤが膨らんでいるモードで働くことができ、その時点から、高モジュラスの構成部材のみに張力がかかった状態、すなわちランフラットタイヤモードになり、コードの伸びを制限する。

高モジュラスヤーン３４と低モジュラスヤーン３２のいずれかのための、考えられる補強材料は、アラミド、ポリエチレンケトン（ＰＫ）、ポリフェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール（polyphenylene-2,6-benzobisoxazole：ＰＢＯ）、レーヨン、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、およびポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を含むが、これらに限定されるわけではない。好ましくは、高モジュラスヤーン３４は、アラミド、ＰＫ、ＰＶＡ、またはＰＢＯから形成され、一方、低モジュラスヤーン３２は、レーヨン、ナイロン、ポリエステル、ＰＥＴ、またはＰＥＮから形成される。最終的な材料の選択は、コード３０の所望の応力／歪み特性に基づく。主な必要条件は、巻き付けられるヤーン（wrap yarn）は、芯となるヤーン（core yarn）よりも大きいモジュラスを有することである。したがって、巻き付けられるヤーンはアラミドであって、芯となるヤーンはレーヨンであってもよく、または、巻き付けられるヤーンはＰＥＮであって、芯となるヤーンはナイロンであってもよい。

芯となる低モジュラスヤーン３２の数は５以下であり、巻き付けられる高モジュラスヤーン３４の数は１０以下である。好ましくは、コード３０内の低モジュラスヤーン３２の数に対する高モジュラスヤーン３４の数は、２／１、３／１、２／２、３／２、３／３、または４／３である。

通常の膨らんだモードの時にコード３０がタイヤを支持するのを可能にする、コード３０の所望の強度特性を得るために、芯となるヤーン３２は、９４０dtexから３６８０dtexまでの範囲内の線密度値を有しており、具体例として１１００、１４４０、１６７０、および２２００dtexのＰＥＴと、１２２０、１８４０、および２４４０dtexのレーヨンを含むが、これらに限定されない。巻き付けられるヤーン３４は、５５０dtexから３３００dtexまでの範囲内の線密度値を有しており、具体例としては１１００および１６７０dtexの繊維を含むが、これに限定されない。

コード３０内の各ヤーン３２，３４は、その構成部材であり、ヤーン３２，３４の単位長さ当たりの所定の巻き数（通常「ＴＰＩ」で表される）で一緒に撚り合わされた複数のフィラメントを有し、さらに、ヤーン３２，３４はコード３０の単位長さ当たりの所定の巻き数で一緒に撚り合わされている。撚り合わせの方向は、ヤーンまたはコードが垂直に保持されている時のヤーンまたはコードの螺旋の傾きの方向を指す。螺旋の傾きの方向が文字「Ｓ」の傾きと同じ方向である場合、この撚りを「Ｓ撚り」または「レフトハンド」と呼ぶ。螺旋の傾きの方向が文字「Ｚ」の傾きと同じ方向である場合、この撚りを「Ｚ撚り」または「ライトハンド」と呼ぶ。「Ｓ撚り」、すなわち「レフトハンド」の撚りの方向は、「Ｚ撚り」、すなわち「ライトハンド」の撚りと反対の方向であることが理解される。「ヤーン撚り（yarn twist）」は、ヤーンがコードに組み入れられる前にヤーンに加えられた撚りを意味することが理解され、「コード撚り（cord twist）」は、２つ以上のヤーンが互いに撚り合わされてコードを形成する時にそれらに加えられる撚りを意味することが理解される。「dtex」は、ヤーンに撚りが加えられる前に、１００００メートルのヤーンの重さをグラムで表したものを意味することが理解される。

本発明において使用可能なコードは、以下の構造のコード、すなわち、１１００／２＋１８４０／２dtexで１０Ｚ／（１０．４Ｚ／７Ｓ）／３で撚られたもの（これは、１１００dtexの２つのヤーンがＺ方向の１０ＴＰＩのヤーン撚りを有し、１８４０dtexの２つのヤーンのそれぞれがＺ方向の１０．４ＴＰＩのヤーン撚りを有し、かつ撚り合わされてＳ方向の７ＴＰＩの中間コード撚りを有しており、１１００dtexのヤーンが、撚られた１８４０dtexのヤーンの周りに巻き付けられた後に、４つのヤーンがＳ方向に３ＴＰＩのコード撚りを施されたものを意味する）；１１００／２＋１２２０／２；１１００／２＋１４４０／２；１６７０／２＋１２２０／２；１６７０／２＋１８４０／２；および１１００／３＋１８４０／２を含むが、これらに限定されない。１つの好ましいコード構造は、レーヨンからなる、芯となる低モジュラスヤーン３２と、アラミドからなる、巻きつけられる高モジュラスヤーン３４である。コード構造の選択時に、巻き付けられるヤーンと芯となるヤーンは、好ましい強度比を必ずしも有していなくてもよく、前記したように、主な必要条件は、コードが、様々な荷重とタイヤ動作の下で適切に反応できるように、巻き付けられるヤーンと芯となるヤーンとで異なるモジュラス値を有することである。

本発明のコードは、０．６ｍｍから１．６ｍｍまでの範囲内の直径を有している。コード３０をカレンダー処理する際に、ハイブリッドコードの１インチ当たりのエンド数（ＥＰＩ）が１５から３２までの範囲（１ｃｍ当たりのエンド数epcmが５．９〜１２．６の範囲）内であり、好ましくは、１インチ当たりのエンド数が１２〜２５（１ｃｍ当たりのエンド数が５．９〜９．８epcm）である。

対照物である２つのタイヤ（control tires）と、本発明に係るカーカスコードを有する２つのランフラット単プライタイヤの間の比較を行った。各タイヤは、以下の表１に示されているカーカスプライのコード材を除いては、同じ構造を有している。

表１のコードのカーカスプライについての荷重に対する伸びの特性が、図３に示されている。レーヨンコードの単プライは、約３２００Ｎ／inch（約１２６Ｎ／ｍｍ）の最大荷重で約１０％の極限伸びを有し、一方、二重のレーヨンプライは、ほぼ２倍の約６４００Ｎ／inch（約２５２Ｎ／ｍｍ）の荷重で極限伸びを有する。アラミドコードは、約７５００Ｎ／inch（約２９５Ｎ／ｍｍ）の最大荷重で約８％の極限伸びを有する。２つのハイブリッドコードプライは、それぞれ、約７４００Ｎ／inch（約２９１Ｎ／ｍｍ）および約９７００Ｎ／inch（約３８２Ｎ／ｍｍ）の最大荷重で、９％と１０％の間の極限伸びを有する。

これらのタイヤは、以下に示す様々な静的特性および動的特性について試験された。

前記のデータは、ハイブリッドコードの単プライカーカスを有しているランフラットタイヤに関して、荷重がかかったタイヤの変形が、従来の２プライのレーヨンカーカスのランフラットタイヤと同等であることを示している。ハイブリッドコードは、タイヤが膨らんでいる時と空気が抜けている時のいずれも、荷重を処理するように反応する。ハイブリッドの単プライタイヤの、実験でのランフラット走行距離は、２つの対照物のタイヤを上回って向上している。５５２ｋｇｆと２２０Ｋｐａで測定された、平均の転がり抵抗係数に関しては、対照物のタイヤ１の結果を基準値１００として標準化しており、値が大きいほど、タイヤの転がり抵抗特性が良好である。ここに示されているハイブリッドの単プライタイヤは、対照物のタイヤ１を上回って転がり抵抗特性が向上している。

このように、タイヤの全体の重量を減らし、ランフラットタイヤの構造を簡単にする一方、単プライのカーカス構造は、ここに開示されているハイブリッドコードで形成されている場合に、タイヤの膨らんだ動作状態および膨らみの足りない動作状態のいずれの時にも、ランフラットタイヤに、必要な支持力をもたらす。

タイヤの断面図である。 コード構造を示す図である。 様々なカーカスプライ構造の、伸びに対する荷重の値を示すグラフである。

符号の説明

１０ タイヤ
１１ タイヤリム
１２ 補強プライ（カーカスプライ）
１４ ビード領域
１６ ビードコア
１８ ビードエイペックス
２０ サイドウォールインサート
２２ タイヤインナーライナー
２４ ベルト構造
３０ コード
３２ 低モジュラスヤーン
３４ 高モジュラスヤーン

Claims (9)

1. 単一のカーカスプライと、
   タイヤのクラウン部分内で前記カーカスプライの半径方向外側に配置されている少なくとも１つのベルトプライと、
   サイドウォール部分内で前記カーカスプライに隣接して配置されており、タイヤが膨らみの足りない状態で動作するのを可能にする、タイヤ荷重に対する支持力を与える少なくとも１つのインサートと、
   を含み、
   前記カーカスプライは、少なくとも１つの複合コードを有し、前記複合コードは、少なくとも１つの第２のヤーンの周りに螺旋状に撚られた少なくとも２つの第１のヤーンを含み、前記第１のヤーンと前記第２のヤーンは異なる弾性率を有し、前記第１のヤーンは前記第２のヤーンの弾性率よりも大きい弾性率を有している、
   空気入りタイヤ。
2. 前記第１および第２のヤーンは、アラミド、ＰＫ、ＰＢＯ、レーヨン、ナイロン、ポリエステル、ＰＶＡ、ＰＥＴ、およびＰＥＮからなるグループから選択されている、請求項１に記載のタイヤ。
3. 前記第１のヤーンは、アラミド、ＰＫ、ＰＶＡ、およびＰＢＯからなるグループから選択されている、請求項１に記載のタイヤ。
4. 前記第２のヤーンは、レーヨン、ナイロン、ポリエステル、ＰＥＴ、およびＰＥＮからなるグループから選択されている、請求項１に記載のタイヤ。
5. 前記第１のヤーンは、５５０dtexから３３００dtexまでの範囲内の線密度値を有している、請求項１に記載のタイヤ。
6. 前記第２のヤーンは、９４０dtexから３６８０dtexまでの範囲内の線密度値を有している、請求項１に記載のタイヤ。
7. 前記第２のヤーンの数に対する前記第１のヤーンの数は、２／１、３／１、２／２、３／２、２／３、３／３、または４／３である、請求項１に記載のタイヤ。
8. 前記複合コードは、前記カーカスプライ内で１インチ当たりのエンド数が１５から３２（１ｃｍ当たりのエンド数が５．９から１２．６）の範囲内である、請求項１に記載のタイヤ。
9. 前記第１のヤーンはアラミドであり、前記第２のヤーンはレーヨンである、請求項１に記載のタイヤ。

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