JP2010538911A - 重量物運搬車用タイヤ - Google Patents

Abstract

重量物運搬車用タイヤ（１０）であって、このタイヤのビードのうちの少なくとも一方に関し、次の３つの条件（Ａ）〜（Ｃ）が満たされ、即ち、（Ａ）直線Ｌ１と軸方向のなす角度が３０°以上且つ６０°以下であり、（Ｂ）カーカスプライの出てゆく部分とカーカスプライの巻き付き部分との間の最小距離Ｄがカーカスプライの出てゆく部分とカーカスプライの巻き付き部分との間の最大距離Ｄｍａｘの５０％以下であり、（Ｃ）タイヤがカーカスプライに軸方向に隣接して、追加の補強プライ（８０）を有し、この補強プライでは、直線Ｌ２と軸方向のなす角度が６０°以上であり且つ直線Ｌ３と軸方向のなす角度が３０以下である。

Description

本発明は、重量物を運搬することができる産業車両、例えば「重量物」運搬車用のタイヤに関する。本発明は、特に、かかるタイヤの耐久性を向上させるタイヤ用ビードの設計に関する。

タイヤの「ビード」は、タイヤとタイヤが取り付けられているホイールとの間の機械的連結を可能にすると共に駆動トルク及び制動トルクを伝達するタイヤの部分である。ビードは、一般に、タイヤをホイールのリムにクランプする環状補強構造体（例えば、ビードワイヤ）を有する。タイヤのクラウンとビードとの間の連結は、環状補強構造体に巻き付けられることにより環状補強構造体に繋留されたカーカス補強材によって保証される。カーカス補強材（又は、より具体的に言えば、その「到来部分」即ち、クラウンと環状補強構造体との間に延びるカーカス補強材の部分）と環状補強構造体に巻き付けられたカーカス補強材の部分（以下、これを「巻き付き部分」という）との間の空間は、次に、「ビード充填材」という名称で一般に知られている堅い配合ゴムで満たされる。「配合ゴム」という用語は、少なくともエラストマー及び充填材を含むゴムコンパウンドを意味している。

ビードは、タイヤが転動しているとき、高い応力を周期的に受ける一方で、重い荷重に耐える領域の部分を形成している。損傷に耐えるビードの能力は、タイヤの耐久性における決定的な要因なので、ビードの耐久性の向上は、多くの技術的研究又は努力の目的である。特に、ビードの損傷は、通常、カーカス補強材の自由端部のところで生じることが判明した。２つの特定の要因がこの原因となっている。

第１に、タイヤのビードは、かかるビードがリムを昇温させる場合のあるブレーキの付近に位置しているので、高い温度を受ける場合がある。ビード充填材の中央において最も高い温度に達する。カーカス補強材の一端部がこの領域に位置している場合、この補強材とこの周りの配合ゴムとの分離が観察される場合がある。この問題を解決するため、カーカス補強材の端部を、その巻き付き部分を半径方向外方に延長させることによりこの領域から離れた状態に（即ち、かかる端部がタイヤの回転軸線から遠くに位置するように）保つことが提案された。

第２に、タイヤの加重に起因したビードの変形によっても、損傷の開始を生じさせやすい発熱が起こる場合がある。最も高い機械的応力を受ける領域は、ビード充填材の中心の外側に軸方向に位置している。（タイヤの２つの箇所のうちの一方は、これがタイヤの回転軸線に垂直であり且つ各ビードの環状補強構造体相互間の中間に位置する平面から見て遠くに位置する場合、「他方の軸方向外側」に位置すると考えられる）。この問題は、巻き付き部分を短くすると共にビードをビード充填材の軸方向外側に位置する追加の補強アーマチュアで補強することにより解決できる。各追加の補強アーマチュアは、カーカス補強材の巻き付き部分の軸方向外側に延びる少なくとも１本のコードを含む。

したがって、カーカス補強材の端部を最も大きな熱応力及び機械的応力の領域から遠ざけたままにすることによるビードの耐久性の向上には２つの互いに異なる手法が存在し、即ち、巻き付き部分を延長させてカーカス補強材の端部がこれら領域の半径方向外部に位置するようにするか（タイヤ上の２つの箇所のうちの一方は、これがタイヤの回転軸線から遠くに位置している場合、他方の半径方向外側に位置すると考えられる）、巻き付き部分を短くし、この場合、カーカス補強材の端部がこれら領域の半径方向内側に位置するようにするかのいずれかである。

第１の手法には、かなり長い巻き付き部分を提供することが必要であるという欠点があり、このことは、カーカス補強材の到来部分と巻き付き部分の端との間の距離が減少するということを意味している。その結果、亀裂が巻き付き部分の端部に表れた場合、これは、到来部分に達し、その後タイヤの外面に達する。換言すると、この欠陥は、欠陥が到来部分に達した後しばらくするまでは見えるようにはならない。

第２の手法では、タイヤの製造が困難になり、即ち、カーカス補強材を環状補強構造体に巻き付けたとき、この巻き付けは、短い巻き付き部分について実施するするのは実施するのは容易ではなく、カーカス補強材を折り曲げるのに足るほどの長さが得られない。加うるに、カーカス補強材が不十分に繋留され、容易にそれ自体解けるという恐れがある。

端部をビードワイヤに巻き付けてカーカス補強材の巻き付き部分とビード充填材との間のインタフェースの面積を増大させることができるようにすると同時に、カーカス補強材の端部が高い熱器械的応力の領域に位置するのを阻止することによりこの問題を解決することが提案された。特許文献である米国特許第６，７３６，１７７号明細書、米国特許出願公開第２００６／０１９６５９１５明細書、同第２００６／０２０７７１０５明細書及び同第２００７／００５６６７３号明細書は、この手法の種々の実施形態を開示している。この技術的解決策の大きな欠点は、これにより製造プロセスが著しく複雑になるということにある。

米国特許第６，７３６，１７７号明細書 米国特許出願公開第２００６／０１９６５９１５明細書 米国特許出願公開第２００６／０２０７７１０５明細書 米国特許出願公開第２００７／００５６６７３号明細書

本発明の一目的は、製造プロセスを実施困難にしないで、耐久性が向上したタイヤを提供することにある。

この目的は、傾斜受座を備えたリムに取り付けられるよう構成された重量物運搬車両用タイヤであって、受座の延長部としてリムフックが設けられ、リムフックは、半径方向断面で見て円弧の形態の部分を有し、タイヤは、
‐クラウンと、
‐各々が環状補強構造体を有する２つのビードと、
‐一方のビードから他方のビードまで延びると共に各ビード内に到来部分及び巻き付き部分を形成するよう環状補強構造体に巻き付けられることにより２つのビード内に係留された少なくとも１つの半径方向カーカス補強材とを有し、
タイヤは、タイヤがリムに取り付けられてインフレートされると、ビードのうちの少なくとも一方に関し、次の３つの条件（Ａ）〜（Ｃ）が満たされるよう構成されており、即ち、
（Ａ）‐直線Ｌ１と‐軸方向とのなす角度α（アルファ）は、３０°の第１の角度α１以上且つ６０°の第２の角度α２以下であり、角度αは、直線Ｌ１から始まって時計回りの方向に測定され、直線Ｌ１は、‐リムフックを形成する円弧の中心と‐カーカス補強材の巻き付き部分の最も外側の箇所を結んでおり、
（Ｂ）‐カーカス補強材の到来部分と‐カーカス補強材の巻き付き部分の自由端との間の最少距離Ｄは、カーカス補強材の到来部分と巻き付き部分との間の最大距離Ｄ_maxの５０％以下であり、この距離は、Ｌ１に平行な方向に測定され、
（Ｃ）タイヤは、カーカス補強材に軸方向に隣接して、追加の補強アーマチュアを有し、アーマチュアを構成する補強材は、円周方向に対して４５°未満の角度だけ傾けられ、アーマチュアにおいて、‐直線Ｌ２と‐軸方向とのなす第３の角度βは、第２の角度α２以上であり、直線Ｌ２は、‐リムフックを形成する円弧の中心と‐追加の補強アーマチュアの半径方向最も外側の箇所を結んでおり、‐直線Ｌ３と‐軸方向とのなす第３の角度γは、第１の角度α１以下であり、直線Ｌ３は、‐リムフックを形成する円弧の中心と‐追加の補強アーマチュアの半径方向最も内側の箇所を結んでいることを特徴とするタイヤによって達成される。

本発明のタイヤは、すぐれた耐久性を備えていることが判明した。この結果は、カーカス補強材の巻き付き部分の自由端部が低い熱応力及び機械的応力の領域に位置しているということによるものと考えられ、この場合、ビード充填材の軸方向外側に配置された追加の補強アーマチュアでビードを補強する必要がない（この追加の補強アーマチュアは、「スチフナ」と呼ばれる場合がある）。かかるスチフナが設けられている場合、これは、この領域の高い応力特性の作用を受けることが注目されるべきである。カーカス補強材に軸方向に隣接して追加の補強アーマチュアを設けることは、スチフナが設けられないことを賢明に補償する。非常に短い又は環状補強構造体に巻き付けられる巻き付き部分に起因する製造上の困難も又回避される。

好ましくは、カーカス補強材の到来部分に軸方向に隣接して位置する追加の補強アーマチュアは、カーカス補強材の到来部分とタイヤの内面との間に配置される。「タイヤの内面」という用語は、本明細書においては、インフレート用ガスと接触するようになったタイヤの表面を意味しているものと理解されたい。この実施形態は、高い機械的変形及び高い熱応力の領域中への補強アーマチュアの端部の導入が回避されるという利点を有する。

変形実施形態によれば、カーカス補強材の到来部分に軸方向に隣接して位置する追加の補強アーマチュアは、カーカス補強材の到来部分とタイヤの外面との間に配置されている。「タイヤの外面」という用語は、本明細書においては、タイヤがリムに取り付けられてインフレートされたときに自由に接近できるタイヤの表面を意味しているものと理解されたい。この変形実施形態は、これが製造方法を単純化するという点において有利である。

好ましい実施形態によれば、最少距離Ｄは、Ｄ_maxの２５％未満である。この実施形態の利点は、巻き付き部分が解けるようになるのが困難になるということにある。

好ましくは、追加の補強アーマチュアの補強材は、円周方向に対して５°未満の角度だけ傾けられる。かくして、補強材は、ビードワイヤのように働き、かくして、タイヤの堅固さが向上する。

好ましい一実施形態によれば、条件（Ａ）〜（Ｃ）は、両方のビードに関して満たされている。例えばこのような対称配置により、タイヤの設計及び製造方法が単純化される。

追加の補強アーマチュアは、タイヤの回転軸線と同心の円上に位置決めされた複数本のコードで形成されるのが良いが、追加の補強アーマチュアは、タイヤの回転軸線回りに螺線に巻かれた１本又は２本以上のコードで形成されることが同様に可能である。１本又は複数本のコードは、螺線の各ターンが複数個の円弧から成るよう特に分割され、即ち、細断され（これは、特に布設時点で実施されるのが良い）、かくして、タイヤをシェーピング（成型）する際の材料の運動が最適化されると共にタイヤの製造が容易になる。

有利な実施形態によれば、最少距離Ｄは、３ｍｍを超える。かくして、到来部分及び巻き付き部分を密すぎる間隔に配置することを回避することが可能であり、かかる間隔は、亀裂発生を開始させやすい。

「ドロップ」又は「ウェル‐ベース」型のリムに取り付けられた先行技術のタイヤの一部の半径方向断面図である。 図１の細部を示す図である。 本発明のタイヤの一部の半径方向断面図である。 図３に示されている実施形態の変形実施形態を示す図であり、追加の補強アーマチュアについて異なる位置を示す図である。

図１は、リム１００に取り付けられた先行技術のタイヤ１０の一部の半径方向断面図であり、このリムは、軸方向に対してこの場合１５°の角度だけ傾けられた受座１１０を備えている。受座１１０の外部に向かう軸方向延長部として、リムフック１２０が設けられ、このリムフックは、円弧の形態の部分を有する。この円弧の半径Ｒも又示されている。タイヤ１０は、ベルト２１付きのクラウン２０を有し、このクラウンの上にはトレッドが載っている。タイヤは、２つのサイドウォール３０及び２つのビード４０を有し、これらビードの各々は、配合ゴムで作られた「ビードコア」５１によって包囲されたビードワイヤの形態をしている環状補強構造体５０を有している。タイヤ１０は、一方のビード４０から他方のビードまで延びると共に折れ曲がり部によって２つのビード４０の各々の中に繋留されたカーカス補強材６０を更に有している。したがって、各ビード内において、カーカス補強材６０の２つの部分の区別をつけることが可能であり、即ち、これら２つの部分は、ビード４０をクラウン２０に連結するカーカス補強材の部分に相当する「到来部分」６１及び補強材を環状補強構造体５０上に繋留する「巻き付き部分」６２である。本明細書の文脈において、到来部分６１と巻き付き部分６２との間の境界部は、カーカス補強材６０とタイヤの回転軸線に垂直であり且つカーカス補強材６０の半径方向最も内側の箇所を通る平面（図示せず）との交差部から成ると考えられる。

タイヤ１０は、カーカス補強材６０の軸方向内側に位置した補強アーマチュア８０を更に有し、この補強アーマチュアは、タイヤの回転軸線と同心の円上に配置されると共にこの場合環状補強構造体５０の半径方向最も外側の部分とほぼ同一高さに位置した半径方向内端部８１と半径方向外端部８２との間に延びる複数本のコードで形成されている。コードは、本発明の目的を達成するために円周方向に対して±４５°の角度をなして傾けられるのが良い。しかしながら、かかる角度は、好ましくは±５°である。というのは、この場合、補強アーマチュア８０のコードは、追加のビードワイヤのように働くからである。

少なくとも一種類の配合ゴムで形成された「ビード充填材」５４の位置も又、図１に記載されており、その限度は、点線で概略的に示されている。

図２は、図１のタイヤの細部を示す図であり、先行技術のタイヤと本発明のタイヤの差を特徴づける幾つかのパラメータを示している。これら全てのパラメータは、タイヤ１０がリム１００に取り付けられてその動作圧力までインフレートされたときに定められる。

符号１２１はリムフックを形成する円弧（半径Ｒ）の中心を示している。符号６３は、カーカス補強材６０の巻き付き部分６２の半径方向最も外側の箇所を示している。直線Ｌ１は、中心１２１と箇所６３を結んでいる。この直線は、軸方向２００と角度α（アルファ）をなす。本明細書の文脈において、この角度は、直線Ｌ１から始まって時計回りの方向に測定されている。この場合、測定された角度αは、５８°である。

カーカス補強材の到来部分６１と巻き付き部分６２の自由端との間の最少距離は、Ｄで示されている。到来部分６１と巻き付き部分６２との間におけるＬ１に平行な方向に測定された最大距離は、Ｄ_maxで示されている。図示のタイヤでは、比Ｄ／Ｄ_maxは、０．６（割合として６０％）である。

定められることが依然として必要である２つの別の角度が存在し、Ｌ２は、リムフック１２０を形成する円弧の中心１２１と追加の補強アーマチュア８０の半径方向最も外側の箇所８２を結ぶ直線であるとする。この場合、角度β（ベータ）は、この直線Ｌ２と軸方向２００とのなす角度である。同様に、Ｌ３がリムフック１２０を形成する円弧の中心１２１と追加の補強アーマチュア８０の半径方向最も内側の箇所８１を結ぶ直線を示している場合、角度γ（ガンマ）は、この直線Ｌ３と軸方向２００とのなす角度であると定義される。両方の場合において、角度は、考慮している直線（Ｌ２又はＬ３）から始まって時計回りの方向に測定される。この場合、β（ベータ）は、角度α（アルファ）の値に近い値、即ち、５７°であり、角度γ（ガンマ）は、１４°である。

図３は、本発明のタイヤの一部の半径方向断面図である。クラウン及びサイドウォールは、図１のタイヤの対応の部分と同一であり、ビードだけが改造されており、巻き付き部分６２は、ビードワイヤに更に巻き付けられている。

本発明のタイヤでは、巻き付き部分６２の端部は、上記において定義した角度α（アルファ）が３０°の角度α１（アルファ１）〜６０°の角度α２（アルファ２）であるようなものである。有利な実施形態によれば、角度α（アルファ）は、４０°の角度α１（アルファ１）〜５０°の角度α２（アルファ２）である。この場合、角度α（アルファ）は、４８°である。したがって、条件（Ａ）は満たされている。

最少距離Ｄは、距離Ｄ_maxの５０％と等価な値Ｄ１よりも小さい。カーカス補強材から距離Ｄ１のところに位置する箇所の全ては、曲線９１により示されている。図示のタイヤでは、比Ｄ／Ｄ_maxは、０．２（割合としては２０％）である。

かくして、条件（Ｂ）も又、満たされている。最後に、本発明のタイヤは、追加の補強アーマチュア８０を有している。図１のタイヤとは異なり、この追加の補強アーマチュア８０は、角度β（ベータ）が角度α２（アルファ２）よりも大きく、この場合７８°であり、角度γ（ガンマ）が角度α１（アルファ１）よりも小さく、この場合、１４°であることによって明示されている広い領域に渡って延びている。したがって、条件（Ｃ）も又満たされている。

図３に示されているタイヤは、距離Ｄが３ｍｍの最少距離Ｄ２よりも大きく、この場合、６ｍｍである限り、好ましい実施形態に相当している。カーカス補強材６０の到来部分６１から最少距離Ｄ２のところに位置した箇所の全ては、曲線９２で示されている。したがって、暗い領域９５は、カーカス補強材の巻き付き部分６２の自由端部が、条件（Ａ）〜（Ｃ）を満たし、最少距離ＤがＤ２以上であるように位置することができるような領域に相当している。

図４は、図３と同様な図である。しかしながら、カーカス補強材の到来部分６１に軸方向に隣接して位置する追加の補強アーマチュア８０は、到来部分６１とタイヤの外面との間に配置されている。

比較走行試験結果の実証するところによれば、図３のタイヤ（２９５／６０ Ｒ２２．５サイズのタイヤ）が、図１のタイヤ（同一サイズのタイヤ）よりも優れた耐久性（長い耐久時間）を有している。この改良結果は、温度の関数としてのカーカス補強材の解けに対する抵抗が大きい（２０％良好）であることが判明した「昇温リム」型の試験の際更に、走行距離の観点における耐久性が約９０％アップ（２７０００ｋｍに対して５２０００ｋｍ）である「ビード破断」試験（この試験は、曲げ変形を増幅させると共にカーカス補強材の巻き付き部分又は任意の追加の補強アーマチュアの端部に破断を生じさせるために過酷な条件下においてタイヤを走行させる試験である）の際に観察された。

Claims (10)

1. 傾斜受座（６０）を備えたリム（１００）に取り付けられるよう構成された重量物運搬車両用タイヤ（１０）であって、前記受座の延長部としてリムフック（１２０）が設けられ、前記リムフックは、半径方向断面で見て円弧の形態の部分を有し、前記タイヤは、
   クラウン（２０）と、
   各々が環状補強構造体（５０）を有する２つのビード（４０）と、
   一方のビードから他方のビードまで延びると共に各ビード内に到来部分（６１）及び巻き付き部分（６２）を形成するよう前記環状補強構造体に巻き付けられることにより前記２つのビード内に係留された少なくとも１つの半径方向カーカス補強材（６０）とを有し、
   前記タイヤは、前記タイヤが前記リムに取り付けられてインフレートされると、前記ビードのうちの少なくとも一方に関し、次の３つの条件（Ａ）〜（Ｃ）が満たされるよう構成されており、即ち、
   （Ａ）（ａ）直線Ｌ１と（ｂ）軸方向（２００）とのなす角度α（アルファ）は、３０°の第１の角度α１以上且つ６０°の第２の角度α２以下であり、前記角度αは、前記直線Ｌ１から始まって時計回りの方向に測定され、前記直線Ｌ１は、（ｉ）前記リムフック（１２０）を形成する前記円弧の中心（１２１）と（ｉｉ）前記カーカス補強材の前記巻き付き部分の最も外側の箇所（６３）を結んでおり、
   （Ｂ）（ａ）前記カーカス補強材の前記到来部分（６１）と（ｂ）前記カーカス補強材の前記巻き付き部分（６２）の自由端との間の最少距離Ｄは、前記カーカス補強材の前記到来部分と前記巻き付き部分との間の最大距離Ｄ_maxの５０％以下であり、この距離は、Ｌ１に平行な方向に測定され、
   （Ｃ）前記タイヤは、前記カーカス補強材に軸方向に隣接して、追加の補強アーマチュア（８０）を有し、前記アーマチュアを構成する補強材は、前記円周方向に対して４５°未満の角度だけ傾けられ、前記アーマチュアにおいて、（ａ）直線Ｌ２と（ｂ）前記軸方向（２００）とのなす第３の角度βは、前記第２の角度α２以上であり、前記直線Ｌ２は、（ｉ）前記リムフック（１２０）を形成する前記円弧の前記中心（１２１）と（ｉｉ）前記追加の補強アーマチュアの半径方向最も外側の箇所（８２）を結んでおり、（ａ）直線Ｌ３と（ｂ）前記軸方向（２００）とのなす第３の角度γは、前記第１の角度α１以下であり、前記直線Ｌ３は、（ｉ）前記リムフック（１２０）を形成する前記円弧の前記中心（１２１）と（ｉｉ）前記追加の補強アーマチュアの半径方向最も内側の箇所（８１）を結んでいる、タイヤ。
2. 前記カーカス補強材の前記到来部分（６１）に軸方向に隣接して位置する前記追加の補強アーマチュア（８０）は、前記カーカス補強材の前記到来部分と前記タイヤの内面との間に配置されている、請求項１記載のタイヤ。
3. 前記カーカス補強材の前記到来部分（６１）に軸方向に隣接して位置する前記追加の補強アーマチュア（８０）は、前記カーカス補強材の前記到来部分と前記タイヤの外面との間に配置されている、請求項１記載のタイヤ。
4. 前記最少距離Ｄは、Ｄ_maxの２５％未満である、請求項１〜３のうちいずれか一に記載のタイヤ。
5. 前記追加の補強アーマチュア（８０）の前記補強材は、前記円周方向に対して５°未満の角度だけ傾けられている、請求項１〜４のうちいずれか一に記載のタイヤ。
6. 前記条件（Ａ）〜（Ｃ）は、両方のビードに関して満たされている、請求項１〜５のうちいずれか一に記載のタイヤ。
7. 前記追加の補強アーマチュア（８０）は、前記タイヤの回転軸線と同心の円上に位置決めされた複数本のコードで形成されている、請求項１〜６のうちいずれか一に記載のタイヤ。
8. 前記追加の補強アーマチュア（８０）は、前記タイヤの回転軸線回りに螺線に巻かれた１本又は２本以上のコードで形成されている、請求項１〜６のうちいずれか一に記載のタイヤ。
9. １本又は複数本の前記コードは、前記螺線の各ターンが複数個の円弧から成るよう分割されている、請求項８記載のタイヤ。
10. 前記最少距離Ｄは、３ｍｍを超える、請求項１〜９のうちいずれか一に記載のタイヤ。

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