JP2014520711A - 軽車両用タイヤ - Google Patents

Abstract

本発明は、軽車両に取り付けられるよう設計されたタイヤに関し、タイヤは、取付けリムに接触するよう設計されていて、各々が少なくとも１つの環状補強構造体を有する２つのビード（２０）と、ビードの半径方向外方の延長部としての２つのサイドウォール（３０）とを有し、２つのサイドウォールはクラウンに合体し、タイヤは、ビード内に繋留された状態でビードから延びる少なくとも１つのカーカス補強材（６０）を更に有し、カーカス補強材は、複数のカーカス補強要素（６１）を有し、カーカス補強要素は、テキスタイルであって半径方向に差し向けられており、タイヤは、円周方向と±４５°の角度をなして差し向けられ、クラウン補強材の上にはテキスタイルたが掛け補強材（１００）及びトレッド（４０）が載っており、たが掛け補強材は、円周方向に差し向けられた補強要素（１０１）で形成されている。

Description

本発明は、タイヤに関し、特に、低エネルギー消費量型軽車両に取り付けられるよう設計されたタイヤに関する。

乗用車用の大抵のタイヤは、テキスタイルカーカス補強材及び２つのクラウン補強材を有し、カーカス補強材の補強要素は、半径方向に差し向けられている。クラウン補強材の各々は、円周方向に対して約２２°の角度をなして差し向けられた補強要素（金属コード）から成る。場合によっては、クラウン補強材の上には、実質的に円周方向に差し向けられた補強要素で形成されているたが掛け補強材が載っている。

低エネルギー消費量型車両、例えば、シェル・エコ‐マラソン（Shell Eco-Marathon）に参加しているいわゆる「アーバンコンセプト（Urban Concept ）」車両又はオーストラリア国で組織されたワールド・ソーラー・チャレンジ（World Solar Challenge）に参加している太陽光発電車両（ソーラー車）への取付けのため、タイヤ設計者は、一般に、単純化された且つ軽量の設計を選択した。タイヤ製造業者は、特に、２枚のクロス掛けされたプライで構成されるクラウン補強材が載っている単一の半径方向カーカス補強材を有するタイヤを使用している。これらプライの各々は、各プライ内で互いに平行であり且つ一方のプライから他方のプライにクロス掛けされていて、円周方向と±２２°の角度をなす細線状金属補強要素で補強されている。

これらタイヤにより実際に極めて低い転がり抵抗を得ることができるが、或る特定の運転条件下においてはこれらのコーナリング剛性が満足の行くものではなく、損傷（パンクや打撃、これらはロードハザードとも呼ばれる）に対するこれらの耐性は、不十分である場合がある。

本発明の目的のうちの１つは、優れた転がり抵抗を有する低エネルギー消費量型車両に取り付けられるよう設計されると同時にこれら車両に適したコーナリング剛性を得ることができるようにするタイヤを得ることにある。

この目的は、軽車両に取り付けられるよう設計されたタイヤであって、
取付けリムに接触するよう設計された２つのビードを有し、各ビードは、少なくとも１つの環状補強構造体を有し、
ビードの半径方向外方の延長部としての２つのサイドウォールを有し、２つのサイドウォールはクラウンに合体し、
ビード内に繋留された状態でビードから延びる少なくとも１つのカーカス補強材を有し、カーカス補強材は、複数のカーカス補強要素を有し、カーカス補強要素は、テキスタイルであって半径方向に差し向けられており、
テキスタイル補強要素の布から成るクラウン補強材を有し、布は、同一平面内において、第１の方向に布設された補強要素と第１の方向に垂直な第２の方向に布設された補強要素を織編することによって得られ、布は、第１の方向が円周方向と４０°以上且つ５０°以下の角度をなすと共に第２の方向が円周方向と−５０°以上且つ−４０°以下の角度をなすようにタイヤ内に配置され、クラウン補強材の上にはトレッドが載っており、
クラウンは、テキスタイルたが掛け補強材を更に有し、たが掛け補強材は、円周方向に差し向けられた補強要素で形成されていることを特徴とするタイヤを用いて達成される。

第１の好ましい実施形態によれば、本発明のタイヤは、重量を減少させるために単一のカーカス補強材を有する。

第２の好ましい実施形態によれば、テキスタイル補強要素の布は、ナイロンで作られる。と言うのは、破断前に多大な延びを示すことができるかかる布は、ロードハザードに対する耐性が高いからである。

第３の好ましい実施形態によれば、たが掛け補強材は、アラミドで作られる。これは、このテキスタイルがクラウン領域内の張力に良好に耐えるのに足るほど剛性だからである。

第４の好ましい実施形態によれば、タイヤは、インフレーションガスに対して不透過性であり、タイヤの内面を被覆する「インナーライナ」、即ち、ブチル系ゴム層を備えない。と言うのは、このことにより、タイヤが軽くなるからである。実際のところ、タイヤの製造に用いられる通常のゴムコンパウンドは、タイヤを極めて頻繁に再インフレーションする必要なく、シェル・エコ‐マラソン又はワールド・ソーラー・チャレンジ型のテストに用いることができるよう十分にインフレーションガスに対して不透過性である。

第５の好ましい実施形態によれば、トレッドは、トレッドパターンを有し、トレッドパターンの半径方向高さは、新品状態では、５ｍｍ以下であり、好ましくは２ｍｍ以下である。トレッドパターンのかかる高さは、転がり抵抗の減少に寄与する。

当然のことながら、好ましい実施形態のうちの幾つか又はそれどころか全てを組み合わせることが有利な場合がある。

タイヤの外観を示す図である。 典型的には乗用車に用いられるタイヤの部分断面斜視図である。 低エネルギー消費量型乗用車に用いられるのに適した基準タイヤの一部分の半径方向断面図である。 本発明のタイヤの一部分の半径方向断面図である。 図３の細部を示す図である。 図４の細部を示す図である。

「半径方向」という用語を用いる際、当業者によるこの用語の種々の互いに異なる使い方を区別することが重要である。まず第１に、この表現は、タイヤの半径に関する。かかる用語のこの意味では、点又は箇所（本明細書では、「点」と「箇所」は区別なく用いられる）Ｐ１が点Ｐ２よりもタイヤの回転軸線の近くに位置する場合、点Ｐ１は、点Ｐ２の「半径方向内側」（又は点Ｐ２の「内側に半径方向」）に位置すると呼ばれる。これとは逆に、点Ｐ３が点Ｐ４よりもタイヤの回転軸線から見て遠くに位置する場合、点Ｐ３は、点Ｐ４の「半径方向外側」（又は点Ｐ４の「外側に半径方向」）に位置すると呼ばれる。小さな半径（大きな半径）の方向に進む場合、「半径方向内方に（又は外方）に」進むと呼ばれる。半径方向距離に関する場合、かかる用語についてもこの意味が当てはまる。

これとは対照的に、細線又は補強材は、細線又は補強材の補強要素が円周方向と８０°以上且つ９０°以下の角度をなす場合に「半径方向」であると呼ばれる。明記すべきこととして、本明細書においては、「細線」という用語は、非常に広い意味に解されなければならず、細線は、細線の構成材料又はこれがゴムとのその結合性を促進するために受ける表面処理とは無関係に、モノフィラメント、マルチフィラメント、コード、ヤーン（糸）又はこれらと同等の集成体の形態をした細線を含む。

最後に、「半径方向断面」又は「半径方向横断面」という用語は、この場合、タイヤの回転軸線を含む平面に沿って取った断面を意味している。

「軸方向」は、タイヤの回転軸線に平行な方向である。点Ｐ５が点Ｐ６よりもタイヤの中間平面の近くに位置する場合、点Ｐ５は、点Ｐ６の「軸方向内側」（又は点Ｐ６の「内側に軸方向」）に位置すると呼ばれる。これとは逆に、点Ｐ７が点Ｐ８よりもタイヤの中間平面から見て遠くに位置する場合、点Ｐ７は、点Ｐ８の「軸方向外側」（又は点Ｐ８の「外側に軸方向」）に位置すると呼ばれる。タイヤの「中間平面」は、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等距離のところに位置する平面である。

「円周方向」は、タイヤの半径と軸方向の両方に対して垂直な方向である。

本明細書における開示の関係において、「ゴム配合物」という用語は、少なくとも１種類のエラストマー及び少なくとも１種類のフィラーを含むゴム配合物又はコンパウンドを意味している。

本明細書においては、「軽車両に取り付けられるよう設計されたタイヤ」という表現は、１００ｋｇのオーダーであるが２００ｋｇを超えない荷重を支持することができ、質量が５ｋｇ以下、好ましくは２ｋｇ以下のタイヤを意味している。

布についてその補強要素が「円周方向に対して±４５°の角度をなして差し向けられている」という表現が用いられる場合、これは、布が、同一平面内において、第１の方向に布設された補強要素と第１の方向に垂直な第２の方向に布設された補強要素を織編することによって得られ、布が、第１の方向が円周方向と４０°以上且つ５０°以下の角度をなすと共に第２の方向が円周方向と−５０°以上且つ−４０°以下の角度をなすようにタイヤ内に配置されていることを意味している。

本明細書で用いられる「テキスタイル」という用語は、布を形成するよう他の繊維又は同一繊維の他の部分に対して配置されるのに適した１本又は２本以上の繊維又は繊維の部分を意味し、天然繊維及び合成繊維を含み、特に、ポリマー繊維、例えばナイロン、ポリエステル等並びに無機繊維、例えば炭素繊維等を含む。

図１は、タイヤ１０の外観を概略的に示している。タイヤ１０は、トレッド４０を載せたクラウン補強材（図１では見えない）を含むクラウンと、クラウンから半径方向内側に向かって延びる２つのサイドウォール４０と、サイドウォール４０の半径方向内側に設けられた２つのビード５０とを有している。

図２は、上述したように代表的には乗用車に用いられるタイヤ１０の概略部分断面斜視図であり、図２は、このタイヤの種々の構成部品を示している。タイヤ１０は、ゴムコンパウンドで被覆されている細線６１で構成されたカーカス補強材６０と、各々がタイヤ１０をリム（図示せず）上に取り付けた状態に保持する環状補強構造体７０を含む２つのビード２０とを有している。カーカス補強材６０は、ビード２０の各々の中に繋留されている。タイヤ１０は、２枚のプライ８０，９０を含むクラウン補強材を更に有している。プライ８０，９０の各々は、各層中で平行であり且つ一方の層から他方の層にクロス掛けされていて、周方向と１０°〜７０°の角度をなす細線状補強要素８１，９１によって補強されている。タイヤは、クラウン補強材の半径方向外側に配置されたたが掛け補強材１００を更に有し、このたが掛け補強材は、円周方向に差し向けられると共に螺旋の状態に巻かれた補強要素１０１で構成されている。トレッド４０がたが掛け補強材上に配置され、タイヤ１０と路面の接触をもたらすのは、このトレッド４０である。図示のタイヤ１０は、「チューブレス」タイヤであり、このタイヤは、インフレーションガスに対して不透過性であると共にタイヤの内面を覆うブチル系ゴムコンパウンドで作られた「インナーライナ」５０を有する。

図３は、上述したような低エネルギー消費量型車両に用いられるのに適した基準タイヤ１０の半分を概略的に且つ半径方向断面で示している。タイヤ１０は、取付けリム（図示せず）に接触するよう設計された２つのビード２０を有し、各ビード２０は、環状補強構造体、この場合、ビードワイヤ７０を有している。ビード２０の半径方向外方の延長部として２つのサイドウォール３０が設けられ、これら２つのサイドウォールは、補強要素８０の第１の層及び補強要素９０の第２の層で形成されたクラウン補強材を有するクラウンに合体し、クラウン補強材の半径方向上にはトレッド４０が載っている。補強要素の各層は、ゴムコンパウンドで形成されたマトリックスで被覆された細線状補強要素を有する。各補強要素層の補強要素は、互いに実質的に平行であり、２つの層の補強要素は、ラジアルタイヤと呼ばれているタイヤについて当業者には周知であるように円周方向に対して約２３°の角度をなして一方の層から他方の層にクロス掛けされている。

タイヤ１０は、ビード２０からサイドウォール３０を通ってクラウンまで延びるカーカス補強材６０を更に有している。このカーカス補強材６０は、この場合、実質的に半径方向に差し向けられ、即ち、円周方向と８０°以上且つ９０°以下の角度をなす細線状補強要素から成っている。

カーカス補強材６０は、複数のカーカス補強要素を有し、このカーカス補強材は、公知のように主要部分及び巻き上げ部分を各ビード内に形成するようビードワイヤ７０周りに巻かれることによって２つのビード２０内に繋留されている。
符号１１０は、タイヤのショルダを補強するよう設計されたゴムコンパウンドの層を示している。タイヤの中間平面は、符号１３０で示されている。

図５は、図３の細部を示している。

かかるタイヤにより実際に極めて低い転がり抵抗を得ることができるが、或る特定の運転条件下においてはこれらのコーナリング剛性が満足の行くものではない。

本発明の目的のうちの１つは、優れた転がり抵抗を有する低エネルギー消費量型車両に取り付けられるよう設計されると同時にこれら車両に適したコーナリング剛性を得ることができるようにするタイヤを得ることにある。

この目的並びに他の目的は、本発明のタイヤによって達成され、その実施形態が図４に示されている。このタイヤ１０は、取付けリム（図示せず）に接触するよう設計された２つのビード２０を有し、各ビード２０は、少なくとも１つの環状補強構造体、この場合、ビードワイヤ７０を有している。ビード２０の半径方向外方の延長部として２つのサイドウォール３０が設けられ、これら２つのサイドウォールは、クラウンに合体している。タイヤ１０は、ビード２０内に繋留された状態でビード２０からサイドウォール３０を通ってクラウンまで延びる単一のカーカス補強材６０を有している。カーカス補強材６０は、半径方向に差し向けられた複数のテキスタイルカーカス補強要素から成っている。タイヤ１０は、円周方向に対して±４５°の角度をなして差し向けられたナイロン細線の布１８０から成るクラウン補強材を更に有する。特定の実施形態では、適当な布は、参照番号０４０４／１３６／０４１３でミリケン（Milliken）社によって市販されているのであることが判明した。

クラウン補強材１８０の上には、望ましくはアラミドで作られると共に円周方向に差し向けられた補強要素で形成されているたが掛け補強材１００が載っている。これは、円周方向に対して０°の角度をなして配置された個々の細線である。アラミドを用いることが義務付けられているというわけではなく、少なくとも４００ｄａＮ／ｃｍのプライ破断強度を有する材料を用いることが推奨でき、この目的は、タイヤがその使用圧力を優に超えてインフレートされた場合であってもクラウンの破裂を回避することにある。

たが掛け補強材の上にはトレッド４０が載っている。注目されるように、図示の実施形態では、タイヤは、タイヤの内面を覆うブチルを主成分とするゴムコンパウンド層を備えていない。さらに注目されるように、この場合、たが掛け補強材は、クラウン補強材の半径方向外側に位置決めされ、たが掛け補強材は、クラウン補強材を越えて軸方向に延びる。しかしながら、これらは、例示の実施形態であり、本明細書における開示内容は、他の実施形態、例えば、たが掛け補強材がクラウン補強材の半径方向内側に位置決めされた実施形態及び／又はクラウン補強材がたが掛け補強材を越えて軸方向に延びる実施形態を想定している。

トレッドは、トレッドパターン（図示せず）を有し、本明細書において説明する実施形態のうちの或る特定のものでは、トレッドパターンの半径方向高さは、５ｍｍ以下であり、好ましくは２ｍｍ以下である。

本発明のタイヤを用いて得られる利点を実証するため、図３に示された設計の基準タイヤと図４に示された設計の本発明のタイヤを比較した。両方のタイヤは、サイズ９５／８０Ｒ１６のものであった。

以下の表は、得られた転がり抵抗（“ＲＲ”）値を示している。転がり抵抗は、実質的に不変であり、恐らくは、本発明のタイヤについて僅かな利点が得られる。これらの値は、以下の特定の条件、即ち、荷重７０ｄａＮ、圧力５ｂａｒ、速度３０〜９０ｋｍ／ｈを用いたＩＳＯ２８５８０方法に類似している方法を用いて得られた。

タイヤの挙動をレーリースタッド（オランダ国）のＤＲＷ試験センターに設けられた高速楕円形サーキットで実施された主観的試験において比較した。評価プログラムは、直線、例えばスラロームにおける操縦、８０〜１２０ｋｍ／ｈの速度でのレーンチェンジ又は回避操縦を含んでいた。三輪車の同一の型式及びモデルを用いてタイヤの各組を試験したが、これらタイヤは、３本の同一の新品タイヤの組をなした状態で車両に取り付けられ、ベテランのテストドライバを各車両について利用した。試験は、テストドライバがタイヤの設計を知らないで直線性、ゲイン、遅れ等に関する自分の印象を与えるという点で「ブラインド」方式で実施された。これら試験結果により明らかにされたこととして、本発明のタイヤ（即ち、図４に示されているタイヤ）は、図３のタイヤよりも高い操縦に対する線型応答を提供した。加うるに、図４のタイヤが取り付けられた車両の反応は、図３のタイヤが取り付けられた車両の反応と比較して、緩やかであり且つ遅れがないことが試験者によって判断された。試験者は、図３のタイヤが取り付けられた車両の構造と比較して、改良された図４に示されている構造を有するタイヤが取り付けられた車両について１２０ｋｍ／ｈでも安全であるという感触を報告した。さらに、図４のタイヤではセンタリングがあらゆる速度で正確である。

Claims (6)

1. 軽車両に取り付けられるよう設計されたタイヤであって、
   取付けリムに接触するよう設計された２つのビード（２０）を有し、各ビードは、少なくとも１つの環状補強構造体を有し、
   前記ビードの半径方向外方の延長部としての２つのサイドウォール（３０）を有し、前記２つのサイドウォールはクラウンに合体し、
   前記ビード内に繋留された状態で前記ビードから延びる少なくとも１つのカーカス補強材（６０）を有し、前記カーカス補強材は、複数のカーカス補強要素（６１）を有し、前記カーカス補強要素は、テキスタイルであって半径方向に差し向けられており、
   テキスタイル補強要素の布（１８０）から成るクラウン補強材を有し、前記布は、同一平面内において、第１の方向に布設された補強要素と第１の方向に垂直な第２の方向に布設された補強要素を織編することによって得られ、前記布は、前記第１の方向が円周方向と４０°以上且つ５０°以下の角度をなすと共に前記第２の方向が前記円周方向と−５０°以上且つ−４０°以下の角度をなすように前記タイヤ内に配置され、前記クラウン補強材の上にはトレッド（４０）が載っており、
   前記クラウンは、テキスタイルたが掛け補強材（１００）を更に有し、前記たが掛け補強材は、円周方向に差し向けられた補強要素（１０１）で形成されている、タイヤ。
2. 前記タイヤは、たった１つのカーカス補強材（６０）を有する、請求項１記載のタイヤ。
3. 前記テキスタイル補強要素の前記布（１８０）は、ナイロンで作られている、請求項１又は２記載のタイヤ。
4. 前記たが掛け補強材（１００）は、アラミドで作られている、請求項１〜３のうちいずれか一に記載のタイヤ。
5. 前記タイヤは、前記タイヤの内面を被覆するブチル系ゴム層（５０）を備えていない、請求項１〜４のうちいずれか一に記載のタイヤ。
6. 前記トレッドは、トレッドパターンを有し、前記トレッドパターンの半径方向高さは、新品状態では、５ｍｍ以下であり、好ましくは２ｍｍ以下である、請求項１〜５のうちいずれか一に記載のタイヤ。

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