JP2014520729A - 軽量タイヤ - Google Patents

Abstract

最大軸方向幅ＳＷ及びビード（２０）のところの軸方向幅ＲＷを有するタイヤであって、幅ＴＷのクラウン補強材及び半径方向カーカス補強材（６０）を有し、タイヤを取付けリムに取り付けてその使用圧力及び平衡状態までインフレートした場合、次の条件が満たされ、即ち、Ｔｈｙ／ＳＷ≦７５％、ＴＷＩＲＷ≦８５％且つＸ／ＳＨ≦５０％という条件が満たされ、Ｘは、タイヤがその最大軸方向幅を有する半径方向高さであり、ＳＨは、タイヤの半径方向高さを表し、Ｙ／ＳＨ≧８０％という条件が満たされ、Ｙは、クラウン補強材の端部のところのカーカス補強材（６０）の半径方向高さであり、Ｚ／ＳＨ≧９０％という条件が満たされ、Ｚは、カーカス補強材の半径方向高さであり、クラウン補強材の軸方向端部と同一の軸方向位置を有するカーカス補強材の箇所のところのカーカス補強材の接線と軸方向とのなす角度αの絶対値は、２２°以下である、タイヤ。

Description

本発明は、陸上車両用のラジアルタイヤに関し、特に乗用車用のラジアルタイヤに関する。本発明は、最も特定的には、軽量タイヤに関する。

車両のエネルギー消費量を減少させるのに役立つタイヤについての研究は、現在、重要性が増大している。タイヤ研究者によって研究されている見込みのある方式のうちで、特に低ヒステリシス材料の使用によるタイヤの転がり抵抗を減少させるが、更にタイヤの重量を減少させる技術について言及することができる。材料の厚さ及び補強要素（テキスタイルコードの使用）又はゴムコンパウンドの密度を減少させることにより、或いは、例えばビードの付近の内部ゴムコンパウンドの或る特定の体積を減少させることができる補強要素を用いることによってタイヤの重量を減少させることが提案された。かかるタイヤは、例えば、米国特許第６，０８２，４２３号明細書及びこの米国特許で引用された文献に記載されている。

得られる重量の減少は、一般に、重量を減少させるために取られる措置の結果として、タイヤの構造剛性が減少し、耐摩耗寿命が短くなり、ノイズ放出が多くなり且つ耐久性が減少するので、制限される。

タイヤの重量を減少させる別の仕方では、一般に、タイヤの寸法を減少させる。当然のことながら、車両のホイールに加わる使用荷重が所与の場合、かかる減少は、タイヤの用役能力、その耐摩耗寿命及びその構造の耐久性に対して影響がないわけではない。国際規格、例えばＥＴＲＴＯ（欧州タイヤ及びリム技術協会）又はＪＡＴＭＡ（日本自動車工業会）の規格は、各呼び寸法に関し、所与の直径及び幅のリムに取り付けられたときのタイヤの物理的寸法、例えばその断面高さ及びその断面幅を定めている。物理的寸法は又、タイヤの「積載量（load capacity ）」を定め、即ち、規定された使用圧力で車両のホイールに加わる最大許容静荷重を定めている。

これらの規格では、積載量は、半経験的関係式を用いて呼び寸法から推定される。これら関係式は、タイヤの最大静的撓み量（寸法によって標準化される）を設定し、これら関係式は、現在の技術のタイヤの断面プロフィールの標準的幾何学的形状に基づいている。かかる関係式は、他の全ての条件が同一であるとした場合、断面幅又は高さが減少すると、タイヤの積載量が当然のことながら減少すると予測している。

しかしながら、これら規格は、タイヤの重量及び転がり抵抗を減少させるという観点で用いることができる断面プロフィールの寸法に関して或る程度の自由度を設計者に残している。タイヤの重量の大部分及びその転がり抵抗の大部分は、そのクラウンの領域に由来している。したがって、クラウンの幅を減少させると、その結果として、質量へのクラウンの寄与の度合いがほぼ比例的に増大し、経験の示すところによれば、転がり抵抗に対するその寄与の度合いが増大する。

米国特許第６，０８２，４２３号明細書

本発明の目的は、所与の取付けリムに取り付けられて所与の使用圧力において所与のタイヤの呼びサイズに関し、タイヤの重量を減少させると共にその転がり抵抗を減少させるためにタイヤの幾何学的形状の設計を可能な限り最大利用する一方で、その主要な性能特性、特にその積載量及び離座に対するその耐性を維持することにある。

この目的は、回転軸線を有するタイヤであって、タイヤは、
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、それにより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から等距離のところに位置する中間平面が定められ、環状補強構造体は、任意の半径方向断面で見て、半径方向最も内側の箇所を有し、
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、クラウン補強材を含むクラウンに合体し、クラウン補強材は、２つの軸方向端部を有し、クラウン補強材の上にはトレッドが載っており、
ビードからサイドウォールを通ってクラウンまで延びる少なくとも１つのカーカス補強材を有し、カーカス補強材は、複数個の半径方向に差し向けられたカーカス補強要素を有すると共に環状補強構造体回りの巻き上げ部によって２つのビード内に繋留され、
タイヤが取付けリムに取り付けられてその使用圧力までインフレートされた場合、
タイヤは、比ＴＷ／ＳＷ≦７５％であるような最大軸方向幅ＳＷを有し、ＴＷは、クラウン補強材の２つの軸方向端部相互間の軸方向距離を表し、最大軸方向幅ＳＷには環状補強構造体の半径方向最も内側の箇所から半径方向距離Ｘのところで達し、
環状補強構造体の半径方向最も内側の箇所を通る軸方向とタイヤの外面との２つの交点の軸方向距離ＲＷは、ＴＷ／ＲＷ≦８５％であるようなものであり、
タイヤは、次の３つの条件、即ち、Ｘ／ＳＨ≦５０％、Ｙ／ＳＨ≧８０％及びＺ／ＳＨ≧９０％を満たし、ＳＨは、タイヤの半径方向最も外側の箇所と環状補強構造体の半径方向最も内側の箇所との間の距離を表し、Ｙは、（ｉ）クラウン補強構造体の軸方向端部と同一の軸方向位置を有するカーカス補強材の箇所と（ｉｉ）環状補強構造体の半径方向最も内側の箇所との間の半径方向距離を表し、Ｚは、カーカス補強材の半径方向最も外側の箇所と環状補強構造体の半径方向最も内側の箇所との間の半径方向距離を表し、
クラウン補強材の軸方向端部と同一の軸方向位置を有するカーカス補強材の箇所のところのカーカス補強材の接線と軸方向とのなす角度α（アルファ）の絶対値は、２２°以下であり、
カーカス補強材の任意の箇所のところにおいて、曲率半径ρは、

であるようなものであり、上式において、Ｒ_Ｓは、タイヤの回転軸線とカーカス補強材の半径方向最も外側の箇所との間の半径方向距離であり、Ｒ_Ｅは、タイヤの回転軸線とタイヤがその最大軸方向幅ＳＷに達する軸方向位置との間の半径方向距離であり、Ｒは、タイヤの回転軸線とカーカス補強材の箇所との間の半径方向距離であることを特徴とするタイヤによって達成される。

好ましくは、タイヤは、その重量を減少させるよう単一のカーカス補強材を有するに過ぎない。

本発明は又、取付けリム及び上述のタイヤによって形成された組立体に関する。

先行技術のタイヤを示す図である。 先行技術のタイヤの部分斜視図である。 本発明の実施形態としてのタイヤの半分の半径方向断面図である。 図３のタイヤの一部を示す図である。 平衡状態にあるインフレートされたカーカス補強材を説明するために用いられるパラメータを示す図である。

「半径方向」という用語を用いる際、当業者の間で用いられるこの言葉の数種類の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、タイヤの半径を意味している。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。半径方向距離について説明している場合、かかる用語についてもこの意味が当てはまる。

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°以上であるが９０°を超えない角度をなす場合に「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、最も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から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、「ゴムコンパウンド」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コンパウンド又はゴム組成物を意味している。

タイヤの「外面」は、本明細書においては、タイヤを取付けリムに取り付けてその使用圧力までインフレートさせたとき、インフレーション用ガスと接触状態にあるその「内面」とは異なり、雰囲気（又は取付けリム）と接触状態にあるタイヤの表面を意味している。

図１は、先行技術のタイヤ１０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方に延びる２つのサイドウォール３０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２０とを有している。

図２は、先行技術のタイヤ１０の概略部分斜視図であり、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、ゴム組成物内に埋め込まれた細線６１から成るカーカス補強材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、各プライ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、円周方向と１０°〜７０°の角度をなすフィラメント状補強要素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、螺旋の状態に巻かれている 円周方向に差し向けられた補強要素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が路面に接触するのは、このトレッド４０を介してである。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組成物で作られた「インナーライナ」５０を有する。

図３は、本発明のタイヤの半分を半径方向断面で示している。このタイヤは、回転軸線（図示せず）を有すると共に取付けリム５に接触するよう設計された２つのビード２０を有している。各ビードは、環状補強構造体、この場合、ビードワイヤ７０を有している。この場合、２つのビードワイヤ７０は、同一の直径を有し、２つの箇所７１は、ビードワイヤ７０の半径方向最も内側の箇所と呼ばれる。

タイヤは、ビードの半径方向外側に向かう延長部としての２つのサイドウォール３０を有し、２つのサイドウォール３０は、プライ８０，９０によって形成されたクラウン補強材を利用するクラウンに合体している。クラウン補強材は、２つの軸方向端部１８９，２８９を有する。この場合、これら端部は、半径方向内側のプライ８０の軸方向端部と一致するが、内側プライを越えて軸方向に延びる半径方向外側のプライ９０を中間平面１３０の一方の側にのみ又はこの中間平面の各側に提供することも又可能であり、これは、本発明の範囲から逸脱しない。クラウン補強材の上にはトレッド４０が載っている。原理的には、たが掛け補強材、例えば図２に示されているタイヤのたが掛け補強材１００を提供することも又可能であるが、この場合、タイヤの重量は、たが掛け補強材を提供しないようにすることによって最小限に抑えられていた。

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単一の半径方向カーカス補強材６０を有し、このカーカス補強材６０は、複数個のカーカス補強要素から成る。カーカス補強材は、ビードワイヤ７０回りの巻き上げ部又は上曲がり部によって２つのビード２０内に繋留されている。

タイヤ１０を取付けリム５に取り付けてその使用圧力までインフレートした場合、タイヤは、幾つかの基準を満たす。

第１に、タイヤは、比ＴＷ／ＳＷ≦７５％であるような最大軸方向幅ＳＷを有し、ＴＷは、クラウン補強材の軸方向幅、即ち、クラウン補強材の２つの軸方向端部１８９，２８９相互間の軸方向距離を表す。この場合、ＴＷ／ＳＷ＝７３％である。最大軸方向幅ＳＷには環状補強構造体の半径方向最も内側の箇所から半径方向距離Ｘのところで達する。指摘されるべきこととして、幅ＳＷを定める際、突出部、例えば保護リブ１４０は考慮には入れられない。また、指摘されるべきこととして、カーカス補強材が相当な軸方向厚さを有する場合、最大軸方向幅ＳＷをカーカス補強材を構成する補強要素６１（図２参照）の中立繊維のところで測定することが妥当である。

第２に、ビードワイヤ７０の半径方向最も内側の箇所７１を通る軸方向Ａ１とタイヤの外面との２つの交点２０１，２０２の軸方向距離ＲＷは、ＴＷ／ＲＷ≦８５％であるようなものである。この場合、ＴＷ／ＲＷ＝８３％である。

第３に、Ｘ／ＳＨ≦５０％（及び好ましくは、Ｘ／ＳＨ≦４５％）であり、この場合、ＳＨは、タイヤの半径方向最も外側の箇所４１と環状補強構造体７０の半径方向最も内側の箇所７１との間の距離を表している。この場合、Ｘ／ＳＨ＝５０％である。

第４に、Ｙ／ＳＨ≧８０％であり、Ｙは、（ｉ）クラウン補強構造体の軸方向端部１８９，２８９と同一の軸方向位置を有するカーカス補強材６０の箇所１６０，２６０と（ｉｉ）環状補強構造体７０の半径方向最も内側の箇所７１との間の半径方向距離を表し、ＳＨは、上述した通りである。この場合、Ｙ／ＳＨ＝８０％である。

第５に、Ｚ／ＳＨ≧９０％であり、Ｚは、カーカス補強材６０の半径方向最も外側の箇所３６０と環状補強構造体７０の半径方向最も内側の箇所７１との間の半径方向距離を表し、ＳＨは、上述のように定められている。この場合、Ｚ／ＳＨ＝９０％である。

第６に、クラウン補強材の軸方向端部１８９，２８９と同一の軸方向位置を有するカーカス補強材６０の箇所１６０，２６０のところのカーカス補強材６０の接線Ｔと軸方向とのなす角度α（アルファ）（これは図４に示されている）の絶対値は、２２°以下である。

最後に、カーカス補強材６０上の任意の箇所のところにおいて、曲率半径ρは、

であるようなものであり、上式において、Ｒ_Ｓは、タイヤの回転軸線とカーカス補強材６０の半径方向最も外側の箇所との間の半径方向距離であり、Ｒ_Ｅは、タイヤの回転軸線とタイヤがその最大軸方向幅ＳＷに達する軸方向位置との間の半径方向距離であり、Ｒは、タイヤの回転軸線とカーカス補強材の問題の箇所との間の半径方向距離である。これらの値は、半径方向位置Ｒ＝Ｒ０に関して曲率半径ρと一緒に図５に示されている。符号２は、この場合、タイヤ１０の回転軸線を示している。

当業者には周知であるように、後者の基準は、インフレートされた半径方向カーカス補強材に関する平衡条件に対応している。この基準は、特に、上述の基準のうちの幾つかが非インフレート状態では満たされるが、タイヤがインフレートされてカーカス補強材が平衡状態にあると見なされる場合にはもはや満たされない非インフレーション状態のタイヤを表す思いがけない先行技術から本発明を区別するのに役立つ。この一例は、国際公開第１９９９／０２２９５２号パンフレットの図１に示されており、この国際公開パンフレットは、クラウン補強材の端部の近くに位置するカーカス補強材の折り目が示すように、平衡状態にはないことが明らかなタイヤを示している。

２０５／５５Ｒ１６サイズの本発明の実施形態としてのタイヤを同一サイズのミシュラン・エナジー・サーバ（Michelin Energy Saver）基準タイヤと比較した。以下の表は、必要不可欠な幾何学的パラメータを与えている。
表I

本発明の実施形態としてのタイヤは、基準タイヤ（重量が８．０ｋｇではなく、６．２ｋｇ）よりも１．８ｋｇ軽いが、９０ｋｇ／ｈでのその転がり抵抗は、１．９６ｋｇ／Ｔ低く、その主要な性能特性、特に９１（６０３ｄａＮ）の指標に対応したその積載量及び離座しないその能力は、同等である。

Claims (4)

1. 回転軸線を有するタイヤであって、前記タイヤは、
   取付けリム（５）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（７０）を有し、それにより前記タイヤの前記回転軸線に垂直であり且つ各ビードの前記環状補強構造体から等距離のところに位置する中間平面が定められ、前記環状補強構造体は、任意の半径方向断面で見て、半径方向最も内側の箇所（７１）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、クラウン補強材を含むクラウンに合体し、前記クラウン補強材は、２つの軸方向端部を有し、前記クラウン補強材の上にはトレッド（４０）が載っており、
   前記ビードから前記サイドウォールを通って前記クラウンまで延びる少なくとも１つのカーカス補強材（６０）を有し、前記カーカス補強材は、複数個の半径方向に差し向けられたカーカス補強要素を有すると共に前記環状補強構造体回りの巻き上げ部によって前記２つのビード内に繋留され、
   前記タイヤが前記取付けリムに取り付けられてその使用圧力までインフレートされた場合、
   前記タイヤは、比ＴＷ／ＳＷ≦７５％であるような最大軸方向幅ＳＷを有し、ＴＷは、前記クラウン補強材の前記２つの軸方向端部（１８９，２８９）相互間の軸方向距離を表し、前記最大軸方向幅ＳＷには前記環状補強構造体の半径方向最も内側の箇所から半径方向距離Ｘのところで達し、
   前記環状補強構造体の前記半径方向最も内側の箇所を通る軸方向と前記タイヤの外面との２つの交点の軸方向距離ＲＷは、ＴＷ／ＲＷ≦８５％であるようなものであり、
   前記タイヤは、次の３つの条件、即ち、Ｘ／ＳＨ≦５０％、Ｙ／ＳＨ≧８０％及びＺ／ＳＨ≧９０％を満たし、ＳＨは、タイヤの半径方向最も外側の箇所と前記環状補強構造体の前記半径方向最も内側の箇所との間の距離を表し、Ｙは、（ｉ）前記クラウン補強構造体の前記軸方向端部と同一の軸方向位置を有する前記カーカス補強材の箇所と（ｉｉ）前記環状補強構造体の前記半径方向最も内側の箇所との間の半径方向距離を表し、Ｚは、前記カーカス補強材の半径方向最も外側の箇所と前記環状補強構造体の前記半径方向最も内側の箇所との間の半径方向距離を表し、
   前記クラウン補強材の前記軸方向端部と同一の軸方向位置を有する前記カーカス補強材の箇所のところの前記カーカス補強材の接線と前記軸方向とのなす角度α（アルファ）の絶対値は、２２°以下であり、
   前記カーカス補強材の任意の箇所のところにおいて、曲率半径ρは、
   

   

   であるようなものであり、上式において、Ｒ_Ｓは、前記タイヤの前記回転軸線と前記カーカス補強材の前記半径方向最も外側の箇所（３６０）との間の半径方向距離であり、Ｒ_Ｅは、前記タイヤの前記回転軸線と前記タイヤがその最大軸方向幅ＳＷに達する軸方向位置との間の半径方向距離であり、Ｒは、前記タイヤの前記回転軸線と前記カーカス補強材の前記箇所との間の半径方向距離である、タイヤ。
2. 比ＴＷ／ＳＷは、７３％以下である、請求項１記載のタイヤ。
3. 比ＴＲ／ＲＷは、８３％以下である、請求項１又は２記載のタイヤ。
4. 取付けリム（５）及び請求項１〜３のうちいずれか一に記載のタイヤで形成された組立体。

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