JP2014534110A - 円周方向補強要素の層を有するタイヤ - Google Patents

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Abstract

本発明は、互いに等しくない軸方向幅を備えた少なくとも2つの実働クラウン層で作られているクラウン補強材を有するタイヤであって、ゴムコンパウンドの層Cが少なくとも、少なくとも2つの実働クラウン層の端相互間に配置され、クラウン補強材が2つの実働クラウン層相互間に半径方向に配置された円周方向補強要素の少なくとも1つの層を有する形式のタイヤに関する。本発明によれば、軸方向に幅の最も狭い実働層の端とゴムコンパウンドの層Cによって軸方向に幅の最も狭い実働層から隔てられた実働層との間の距離dは、1.1φ<d<2.2φであるようなものであり、φは、円周方向補強要素の少なくとも1つの層の補強要素の直径であり、子午線平面で見て、ゴムコンパウンドの層Cの厚さは、層Cの軸方向内端と軸方向に幅の最も狭い実働層の端との間の軸方向幅にわたって実質的に一様である。

Description

本発明は、半径方向カーカス補強材を備えたタイヤ、特に、重い積み荷を運搬すると共に持続速度で走行する車両、例えばローリ、トラクタ、トレーラ又はバスに取り付けられるようになったタイヤに関する。
一般に、ヘビィデューティ又は重量物運搬車両型のタイヤでは、カーカス補強材は、各側がビードの領域に繋留され、半径方向上側には、少なくとも2つの重ね合わされた層により構成されるクラウン補強材が設けられ、これら層は、各層内では互いに平行であり、1つの層と次の層との間でクロス掛け関係をなし、円周方向と10°〜45°の角度をなす細線又はコードで形成されている。実働補強材を形成する実働層も又、「保護」層と呼ばれていて補強要素で作られた少なくとも1つの層で覆われるのが良く、これら補強要素は、有利には、金属で作られ且つ伸長性であり、弾性要素と呼ばれている。保護層は、円周方向と45°〜90°の角度をなす伸長性の低い金属コード又は細線の層を更に含むのが良く、「三角形構造形成(triangulation )」プライと呼ばれるこのプライは、カーカス補強材と絶対値で言ってせいぜい45°に等しい角度をなして互いに平行な細線又はコードで形成された「実働」クラウンプライと呼ばれる第1のクラウンプライとの間に半径方向に位置する。三角形構造形成プライは、少なくとも実働プライと一緒になって、三角形構造形成補強材を形成し、この三角形構造形成補強材は、これが受ける種々の応力下において、極めて僅かに変形し、三角形構造形成プライは、タイヤのクラウンの領域中の補強要素の全てが受ける横方向圧縮力に反作用するという本質的な役割を有する。
コードは、かかるコードが破断力の10%に等しい引張り力を受けたときに、せいぜい0.2%に等しい相対伸び率を示す場合に非伸長性であると呼ばれる。
コードは、かかるコードが破断荷重に等しい引張り力を受けたときに、最大接線モジュラスが150GPaに等しい状態でせいぜい3%に等しい相対伸び率を示す場合に弾性であると呼ばれる。
円周方向補強要素は、円周方向と約0°±2.5°の角度をなす補強要素である。
タイヤの円周方向又は長手方向は、タイヤの周囲に対応すると共にタイヤの走行方向によって定められる方向である。
タイヤの横方向又は軸方向は、タイヤの回転軸線に平行である。
半径方向は、タイヤの回転軸線と交差し且つこれに垂直な方向である。
タイヤの回転軸線は、タイヤが通常の使用中に回転する中心となる軸線である。
半径方向平面又は中間平面は、タイヤの回転軸線を含む平面である。
円周方向中間平面又は赤道面は、タイヤの回転軸線に垂直であり且つタイヤを2つの半部に区分する平面である。
ゴム混合物の「弾性率」という用語は、周囲温度における10%変形率の割線伸びモジュラスを意味していると理解されたい。
ゴム配合物に関し、弾性率の測定は、1988年9月の規格AFNOR‐NFT‐46002に従って引張り下で実施され、10%伸び率における公称割線モジュラス(又はMPaで表される見掛けの応力)は、2回目の伸びで測定され(即ち、適応サイクル後)(1979年12月の規格AFNOR‐NFT‐40101による通常の温度及び湿度測定条件)。
「ロード」タイヤと呼ばれている現行のタイヤの中には、世界中で道路網の改良が行われていると共に自動車専用道路網が広がっているので、高速で且つますます長距離にわたって走行するようになっているものがある。かかるタイヤが走行するのに要求される組み合わせ条件により、疑いもなく、タイヤの摩耗が少ないので走行可能距離の増大が可能であり、他方、タイヤ、特にクラウン補強材の耐久性が悪影響を受けている。
これは、クラウン補強材のところに応力が生じ、特にクラウン層相互間に剪断応力が生じ、かかる剪断応力は、軸方向に最も短いクラウン層の端部のところの動作温度の高すぎるほどの上昇の場合、亀裂がかかる端部のところ生じてゴム中に広がるという結果をもたらすからである。
検討中の形式のタイヤのクラウン補強材の耐久性を向上させるため、プライの端部、特に軸方向に最も短いプライの端部相互間及び/又はこれらの周りに位置決めされたゴム混合物で作られた層及び/又は異形要素の構造及び品質に関する解決策が既に提案されている。
特に、剪断応力を制限することを目的として実働層の端相互間にゴム混合物の層を導入してこれら端相互の結合解除部を作ることが知られている。しかしながら、かかる結合解除層は、極めて良好な密着力を示さなければならない。ゴム混合物のかかる層は、例えば、国際公開第2004/076204号パンフレットに記載されている。
仏国特許第1389428号明細書は、クラウン補強材縁部の近くに位置するゴム混合物の耐劣化性を向上させるため、低ヒステリシストレッドと組み合わせて、クラウン補強材の少なくとも側部及び辺縁部を覆い、低ヒステリシスゴム混合物から成るゴム異形材の使用を推奨している。
仏国特許第2222232号明細書は、クラウン補強材プライ相互間の分離を回避するため、ショアAスケール硬度が、クラウン補強材の上に載っているトレッドのショアAスケール硬度とは異なり、しかもクラウン補強材プライの縁部とカーカス補強材プライとの間に配位置するゴム混合物の異形要素のショアAスケール硬度よりも高いゴムのクッションで補強材の端部を被覆することを教示している。
このようにして作られたタイヤにより、特に耐久性の面で性能を効果的に向上させることができる。
さらに、極めて幅広のトレッドを有するタイヤを製作するため又は所与の寸法のタイヤに高い荷重要領を与えるために、円周方向補強要素の層を導入することが知られている。国際公開第99/24269号パンフレットは、例えば、円周方向補強要素のかかる層の存在を記載している。
円周方向補強要素の層は、通常、ターンを形成するために巻かれた少なくとも1本の金属コードで構成され、円周方向に対してこの金属コードが布設されている角度は、2.5°未満である。
国際公開第2004/076204号パンフレット 仏国特許第1389428号明細書 仏国特許第2222232号明細書 国際公開第99/24269号パンフレット
本発明の目的は、使用の仕方がどのようなものであれ、特に耐久性及び耐摩耗性の特性が保たれ、製造が単純化され、もっとはっきり言えば、製造費が減少したタイヤを提供することにある。
この目的は、本発明によれば、半径方向カーカス補強材を備えたタイヤであって、タイヤは、一方の層と他方の層との間でクロス掛け関係をなしていて円周方向と10°〜45°の角度をなす補強要素の少なくとも2つの実働クラウン層で作られたクラウン補強材を有し、少なくとも2つの実働クラウン層の軸方向幅は、互いに等しくなく、ゴム混合物の層Cが少なくとも少なくとも2つの実働クラウン層の端相互間に配置され、クラウン補強材の半径方向頂部にはトレッドが載せられ、トレッドは、2つのサイドウォールを経て2つのビードに接合され、クラウン補強材は、2つの実働クラウン層相互間に半径方向に配置された円周方向補強要素の少なくとも1つの層を有し、軸方向に幅の最も狭い実働層の端とゴム混合物の層Cによって軸方向に幅の最も狭い実働層から隔てられた実働層との間の距離dは、1.1φ<d<2.2φであるようなものであり、φは、円周方向補強要素の少なくとも1つの層の補強要素の直径であり、子午線平面で見て、ゴム混合物の層Cの厚さは、層Cの軸方向内端と軸方向に幅の最も狭い実働層の端との間の軸方向幅にわたって実質的に一様であることを特徴とするタイヤによって達成される。
本発明の意味の範囲内において、距離dは、子午線平面内においてコードからコードまで測定され、即ち、第1の実働層のコードと第2の実働層のコードとの間で層Cの表面に実質的に垂直な方向に沿って測定される。換言すると、この距離dは、第1の層Cの厚さ及び半径方向内側の実働層のコードに対して半径方向外部に位置する圧延ゴム混合物及び半径方向外側の実働層のコードに対して半径方向内部に位置する圧延ゴム混合物のそれぞれの厚さを含む。
本発明の意味の範囲内において、ゴム混合物の層Cの厚さが本質的に一様であるということは、その変化の幅が0.3mmを超えないことを意味する。厚さのこれらのばらつきは、タイヤの製造及び硬化中におけるクリープ現象にのみ起因している。かくして、半完成形態の、即ちタイヤの調製中にいつでも使用できる要素としての層Cは、有利には、一様な厚さを示す。
厚さの種々の測定は、タイヤの横断面について実施され、かくして、タイヤは、非印フレート状態にある。
ゴム混合物の層Cにより、上述の実働クラウン層の結合解除を得ることができ、その目的は、厚い厚さにわたって剪断応力を分散させることにある。これら剪断応力は、特に、接触領域の通過中に円周方向張力の結果として表れる。
本発明の意味の範囲内において、結合層は、補強要素がせいぜい1.5mmだけ半径方向に隔てられた層であり、ゴム厚さは、かかる補強要素のそれぞれの上側母線と下側母線との間で半径方向に測定される。
円周方向補強要素の層を含まない従来型タイヤの設計では、特に幅の最も狭い実働層の端のところに厚い厚さを備えると共に幅の最も狭い実働層をタイヤの子午線断面に沿って見たときに非一様な厚さプロフィールを備えた実働クラウン層の端相互間に配置されたゴム混合物の層が提供され、その目的は、かかる厚さの実現を可能にすると共に幅の最も狭い実働層の端の環境に対する過度の妨害を阻止することにある。このゴム混合物の層の存在によって特に、実働クラウン層の端相互間の剪断応力を制限することができ、これら実働クラウン層は、これらの端のところに円周方向剛性を備えていない。上述の定義に従って測定した軸方向に幅の最も狭い実働層の端とゴム混合物の層によって軸方向に最も幅の狭い実働層から隔てられた実働層との間の距離は、通常、3.3mmを超える。これは、少なくとも2.5mmのゴム混合物の層の厚さに対応しており、これに対し、一般に、その厚さは、その端の各々のところで、0.5mm未満の値になる傾向がある。
本発明者は、円周方向補強要素の少なくとも1つの層を2つの実働クラウン層相互間に半径方向に設けることにより、特に耐久性の面で、しかしながら耐摩耗性の面においても満足の行く性能を保持することができ、ゴム混合物の層Cが層Cの軸方向内端と軸方向に最も幅の狭い実働層の端との間の軸方向幅にわたり実質的に一様な厚さを有し、距離dが1.1φ〜2.2φであるということを実証することができた。これは、円周方向補強要素の層の存在が特に接触領域の通過中、実働クラウン層の端相互間の剪断応力を減少させるほど十分に円周方向張力の少なくとも一部分の吸収に寄与するように思われるからである。
さらに、ゴム混合物の層Cは、有利には、製造するのが簡単であり、更に簡単に貯蔵することができる一様厚さの層の形態で半完成状態で提供される。これは、断面で見て厚さにばらつきのある形態を示す通常、上述したように用いられる層が第1に、製造するのが困難であり、第2に、貯蔵するのが困難であるからである。これは、厚さのばらつきが貯蔵上の問題を生じさせるからであり、これら半完成品は、一般に、スプールに巻き付けられた形態で貯蔵される。
かくして、半完成形態の本発明のゴム混合物の層の製造及び貯蔵が単純化されるので、この結果、タイヤの製造費を減少させることができ、それにもかかわらず、タイヤは、通常のタイヤと比較して円周方向補強要素の層を更に有することが可能である。
本発明の有利な変形形態によれば、第1の層Cの10%伸び率における引張り弾性率は、8MPa未満であり、第1の層Cのtan(δ)maxで示される最大tan(δ)値は、0.100未満である。
損失係数(ロスファクタ)tan(δ)は、ゴム混合物の層の動的性質である。これは、規格ASTM・D5992‐96に従って粘度分析装置(Metravib VA4000)で測定される。10Hzの周波数、100℃の温度で単純な交番正弦剪断応力を受けた加硫済み配合物のサンプル(厚さ4mm、断面積400mm2の円筒形試験片)の応答を記録する。歪振幅スイープを0.1%から50%に実施し(外方サイクル)、次に50%から1%に実施する(戻りサイクル)。戻りサイクルに関し、観察されるtan(δ)の最大値(tan(δ)maxで表される)が示される。
転がり抵抗は、タイヤが転動しているときに現れる抵抗である。これは、回転中、タイヤの変形に関連したヒステリシスロスによって表される。タイヤの回転に関連した周波数の値は、30〜100℃で測定されるtan(δ)値に対応している。かくして、100℃におけるtan(δ)値は、転動しているときのタイヤの転がり抵抗の指標に対応している。
また、60℃の温度で加えられたエネルギーを有するサンプルのリバウンドによって百分率として表されるエネルギーの損失の測定によって転がり抵抗を推定することが可能である。
有利には、本発明によれば、ゴム混合物の層CのL60で示される60℃における損失は、20%未満である。
本発明のこの変形形態によれば、転がり抵抗の面での性能は、向上し、それによりかかるタイヤを備えた車両による燃料消費量の減少に寄与することができる。
弾性率が8MPa以下であり、tan(δ)max値が0.100未満のかかる混合物の使用により、転がり抵抗に関してタイヤの性質を向上させる一方で、満足の行く耐久性を保つことができる。
本発明のこの変形実施形態による好ましい実施形態によれば、ゴム混合物の層Cは、天然ゴムを主成分とし又は大部分がシス‐1,4シーケンス又は鎖を含む合成ポリイソプレンを主成分とし且つオプションとして少なくとも1つの他のジエンエラストマー(天然ゴム又は合成ポリイソプレンは、ブレンドの場合、用いられる他のジエンエラストマーの含有量に対して大部分の含有量で存在する)及び
a)BET比表面積が60m2/gを超えるカーボンブラック、カーボンブラックは、
i)カーボンブラックの構造指数(COAN)が85を超える場合、20〜40phrの含有量で用いられ、
ii)カーボンブラックの構造指数(COAN)が85未満の場合、20〜60phrの含有量で用いられ、
b)又は、BET比表面積が60m2/g未満のカーボンブラック、カーボンブラックは、構造指数がどのようなものであれ、20〜80phr、好ましくは30〜50phrの含有量で用いられ、
c)又は、沈降シリカ、熱分解法シリカ、アルミナ又はアルミノシリケートから成る群から選択されたSiOH及び/又はAlOH表面官能基を含むシリカ及び/又はアルミナ系の白色充填剤(ホワイトフィラー)、若しくは変形例として合成中又は合成後に改質された20〜80phr、好ましくは30〜50phrの含有量で用いられる比表面積が30〜260m2/gのカーボンブラック、
d)又は、(a)に記載されたカーボンブラック及び/又は(b)に記載されたカーボンブラック及び/又は(c)に記載された白色充填剤のブレンド(充填剤の全体的含有量は、20〜80phr、好ましくは40〜60phrである)かのいずれかから成る補強用充填剤を主成分とするエラストマー混合物である。
BET比表面積は、1987年11月の規格NFT45007に対応した1938年2月の「ザ・ジャーナル・オブ・ジ・アメリカン・ケミカル・ソサイエティ(The Journal of the American Chemical Society)」,第60巻,第309頁に記載されたBRUNAUER, EMMET and TELLER方法を用いて測定される。
ブラックの構造指数、即ちCOAN(Compressed Oil Absorption Number:圧縮給油価)を規格ASTM・D3493に従って測定する。
透明な充填剤又は白色充填剤の使用の場合、当業者に知られた作用剤から選択された結合剤及び/又は被覆剤を用いることが必要である。好ましい結合剤の例としては、ビス‐(3‐トリアルコキシルイルプロピル)ポリスルフィニド型の硫黄含有アルコキシシラン及び純粋な液体製品の場合、商標名Si69及び固体製品の場合、商標名X50S(ブラックN330を含む重量で50/50ブレンド)でデグサ・カンパニー(DEGUSSA company)により市販されているビス‐(3‐トリエトキシルイルプロピル)テトラスルヒドが挙げられる。被覆剤の例として、脂肪族アルコール、アルキルアルコキシシラン、例えば商標名Si116及びSi216でデグサ・カンパニーによってそれぞれ市販されているヘキサデシルトリメトキシ又はトリエトキシシラン、ジフェニルグアニジン、ポリエチレングリコール、場合によってはOH若しくはアルコキシ官能基で改質されたシリコーン油が挙げられる。被覆剤及び/又は結合剤は、充填剤≧1/100且つ≦20/100に対して重量を基準とした比率で、好ましくは、透明な充填剤が補強充填剤の全てである場合、2/100〜15/100、補強充填剤がカーボンブラックのブレンド及び透明な充填剤から成る場合、1/100〜20/100で用いられる。
上述したシリカ及び/又はアルミナ型の材料のモルフォロジー並びにSiOH及び/又はAlOH表面官能基を有し、これら材料の完全代替物又は部分代替物として本発明に従って使用できる補強充填剤の他の例として、合成中、炉原料油へのシリコン及び/又はアルミニウムの化合物の添加により或いは合成後、珪酸ナトリウム及び/又はアルミネートの溶液に溶けたカーボンブラックの水性懸濁液に酸を添加してカーボンブラックの表面をSiOH及び/又はAlOH官能基で少なくとも部分的に覆うことによって改質されたカーボンブラックを挙げることができる。表面のところのSiOH及び/又はAlOH官能基を含むこの種の炭素含有充填剤の非限定的な例として、1997年5月6〜9日,「エーシーエス・ラバー・ディビジョン・ミーティング(ACS Rubber Division Meeting)」,文献番号24,カリフォルニア州アナハイムに記載されると共に欧州特許出願公開第0799854号明細書に記載されたCSDP型充填剤を挙げることができる。
透明な充填剤が唯一の補強充填剤として用いられる場合、ヒステリシス及び粘着特性は、沈降若しくは熱分解シリカ又は変形例として沈降アルミナ又は変形例として30〜260m2/gのBET比表面積を有するアルミノシリケートを用いることによって得られる。この種の充填剤の非限定的な例としては、アクゾー(Akzo)社製のsilicasKS404、デグサ社製のUltrasil VN2又はVN3 及びBW3370GR、ヒューバー(Huber)社製のZeopol 8745 、ローディア(Rhodia)社製のZeosil 175MP又はZeosil 1165MP 、ピーピージー(PPG)社製のHI-SIL 2000 等が挙げられる。
天然ゴムを含むブレンド又は主としてシス‐1,4シーケンスを含む合成ポリイソプレンとして用いることができるジエンエラストマーのうち、好ましくは主としてシス‐1,4シーケンスを含むポリブタジエン(BR)、スチレン‐ブタジエンコポリマー(SPR)溶液又は乳濁液、ブタジエン‐イソプレンコポリマー(BIR)又は変形例としてスチレン‐ブタジエン‐イソプレン(SBIR)ターポリマーを挙げることができる。これらエラストマーは、重合プロセス中又は重合プロセス後、分岐剤、例えばジビニルベンゼン又は星形成剤、例えばカルボネート、ハロゲン‐錫化合物、ハロゲン‐ケイ素化合物又は変形例として酸素化カルボニル、カルボニル官能基の鎖若しくは鎖の端又は変形例としてアミン官能基の鎖又は鎖の端へのジメチル又はジエチルアミノベンゾフェノンの作用によるグラフトをもたらす官能化剤を用いて改質されたエラストマーであるのが良い。天然ゴム又は上述したように1つ又は2つ以上のジエンエラストマーを含む主としてシス‐1,4シーケンスを含む合成ポリイソプレンのブレンドの場合、天然ゴム又は合成ポリイソプレンは、好ましくは、主要な比率で、より好ましくは70phrを超える比率で用いられる。
本発明のこの好ましい実施形態によれば、低い弾性率は、一般に、低い粘性モジュラスG″を伴い、この変化は、タイヤの転がり係数の減少に望ましいことが分かっている。
従来型タイヤの設計では、特に実働クラウン層の端相互間の剪断応力を制限することができるようにするために10%伸び率における引張り弾性率が8.5MPaを超えるゴム混合物の層が実働クラウン層の端相互間に配置され、これら実働クラウン層の端部のところには円周方向剛性がない。一般に、9MPaさえも超えるかかる弾性率により、亀裂発生が開始して実働クラウン層の端のところ、特に幅の最も狭い実働層の端のところでゴム混合物中に伝搬するのを阻止することができる。
本発明者は、円周方向補強要素の少なくとも1つの層の存在により、層Cの10%伸び率における引張り弾性率が8MPa未満の状態で特に耐久性、しかしながら耐摩耗性の面においても満足の行く性能を保持することができるということを実証することができた。
本発明者は又、実働層Cが8MPa未満の10%伸び率における引張り弾性率を示す場合、層Cの密着性が満足の行くままであることが実証することができた。
本発明の意味の範囲内において、密着性ゴム混合物は、特に亀裂に対して頑丈なゴム混合物である。かくして、混合物の密着性は、“PS”(純粋剪断)試験片について行われる疲労亀裂試験によって評価される。この疲労試験では、試験片に切欠きを設けた後、エネルギー回復レベル(E)(J/m2)の関数として亀裂伝搬速度(“PR”)(nm/サイクル)を求める。測定によりカバーされる実験ドメインは、温度が−20℃〜+150℃の範囲内にあり、空気又は窒素雰囲気が用いられる。試験片に加わる応力は、振幅が0.1mm〜10mmであり、パルス型の応力(正接「ヘイバーサイン(haversine)」信号)の形態をしており、このパルスの持続時間に等しい休止時間で加えられる動的変位であり、信号の周波数は、平均で10Hzのオーダーのものである。
測定は、3つの部分を含み、即ち、
・“PS”試験片について、27%変形率における1000サイクルの適応
・法則“E”=f(変形率)を求めるためのエネルギー特徴付け。エネルギー回復レベル“E”は、W0・h0に等しく、W0=単位サイクル当たり且つ単位体積当たりの材料に供給されるエネルギー、h0=試験片の初期高さである。収集された「力/変位」データを利用し、かくして、“E”と応力の大きさの関係が与えられる。
・“PS”試験片に切欠きを設けた後の亀裂測定。収集したデータの結果として、加えられた応力レベル“E”の関数として亀裂伝搬速度“PR”が算定される。
本発明者は、特に、円周方向補強要素の少なくとも1つの層の存在が層Cの密着性の変化の減少に寄与していることを実証した。これは、特に実働クラウン層の端相互間に配置された8.5MPaを超える10%伸び率における引張り弾性率を有するゴム混合物の層を有する従来型タイヤの設計の結果として実働クラウン層の端相互間に配置されたゴム混合物の層の密着性が変化し、この密着性が弱くなる傾向があるからである。本発明者は、実働クラウン層の端相互間の剪断応力を制限し、更に温度の減少を制限する円周方向補強要素の少なくとも1つの層の存在の結果として、層Cの密着性のわずかな変化が生じることを発見した。かくして、本発明者は、従来型タイヤの設計で存在する層の密着性よりも低い層Cの密着性が本発明のタイヤの設計において満足の行くものであると考えている。
本発明の実施形態によれば、ゴム混合物の層は、所望の厚さを得るために数個の層を積み重ねることによって作られるのが良い。
本発明の有利な実施形態によれば、軸方向に幅の最も広い実働クラウン層は、他の実働クラウン層に対して半径方向内部に位置する。
この場合も又、好ましくは、ゴム混合物の層Cの軸方向最も内側の端と軸方向に幅の最も狭い実働クラウン層の端との間に位置するゴム混合物の層Cの軸方向幅Dは、
10φ2≦D≦25φ2
であるようなものであり、φ2は、軸方向に幅の最も狭い実働クラウン層の補強要素の直径である。かかる関係は、ゴム混合物の層Cと軸方向に幅の最も狭い実働クラウン層との係合領域を定める。かかる係合は、軸方向に幅の最も狭い実働クラウン層の補強要素の直径の3倍に等しい値を下回ると、特に軸方向に幅の最も狭い実働クラウン層の端のところの応力の減少を得るために実働クラウン層の結合解除を得るには十分ではない場合がある。軸方向に幅の最も狭い実働クラウン層の補強要素の直径の20倍を超えるこの係合に関する値の結果として、タイヤのクラウン補強材のコーナリング剛性の過度に大きな減少が生じる場合がある。
本発明の実施形態によれば、ゴム混合物の少なくとも1つの層Bは、実働クラウン層の端を境界付け、ゴム混合物の少なくとも1つの層Bの10%伸び率における引張り弾性率は、8MPa未満であり、ゴム混合物の層Bに関するtan(δ)maxで示された最大tan(δ)値は、0.100未満である。
本発明の意味の範囲内において、「〜を境界付ける」という表現は、ゴム混合物の層Bが実働クラウン層の軸方向外端に対して軸方向且つ/或いは半径方向に隣接して位置していることを意味するものと理解されるべきである。
この場合も又、有利には、本発明のこの変形実施形態によれば、ゴム混合物の第1の層Cと同様、ゴム混合物の層Bは、天然ゴムを主成分とし又は大部分がシス‐1,4シーケンス又は鎖を含む合成ポリイソプレンを主成分とし且つオプションとして少なくとも1つの他のジエンエラストマー(天然ゴム又は合成ポリイソプレンは、ブレンドの場合、用いられる他のジエンエラストマーの含有量に対して大部分の含有量で存在する)及び
a)BET比表面積が60m2/gを超えるカーボンブラック、カーボンブラックは、
i)カーボンブラックの構造指数(COAN)が85を超える場合、20〜40phrの含有量で用いられ、
ii)カーボンブラックの構造指数(COAN)が85未満の場合、20〜60phrの含有量で用いられ、
b)又は、BET比表面積が60m2/g未満のカーボンブラック、カーボンブラックは、構造指数がどのようなものであれ、20〜80phr、好ましくは30〜50phrの含有量で用いられ、
c)又は、沈降シリカ、熱分解法シリカ、アルミナ又はアルミノシリケートから成る群から選択されたSiOH及び/又はAlOH表面官能基を含むシリカ及び/又はアルミナ系の白色充填剤(ホワイトフィラー)、若しくは変形例として合成中又は合成後に改質された20〜80phr、好ましくは30〜50phrの含有量で用いられる比表面積が30〜260m2/gのカーボンブラック、
d)又は、(a)に記載されたカーボンブラック及び/又は(b)に記載されたカーボンブラック及び/又は(c)に記載された白色充填剤のブレンド(充填剤の全体的含有量は、20〜80phr、好ましくは40〜60phrである)かのいずれかから成る補強用充填剤を主成分とするエラストマー混合物である。
本発明のこの実施形態によれば、タイヤの従来型設計とは対照的に、実働クラウン層の端を境界付ける少なくとも1つの層及び有利には実働クラウン層の端を境界付ける層の全ては、8MPa未満の弾性率を示し、かくして、タイヤの設計においてこれらの場所で通常用いられるゴム混合物の層よりも剛性が低い。
本発明の変形実施形態によれば、少なくとも1つの実働クラウン層の少なくとも1つの圧延層の10%伸び率における引張り弾性率は、8.5MPa未満であり、少なくとも1つの実働クラウン層の少なくとも1つの圧延層のtan(δ)maxで示された最大tan(δ)は、0.100未満である。
通常、実働クラウン層の圧延層の10%伸び率における引張り弾性率は、10MPaを超える。特に車両が駐車場内での操縦中に曲がりくねった道筋を辿っているとき又はロータリを交差しているとき、実働クラウン層の補強要素の圧縮を制限することができるようにするためにはかかる弾性率が必要である。これは、路面との接触面の付近でトレッドに働く軸方向に沿う剪断作用の結果として、実働クラウン層の補強要素の圧縮が生じるからである。
本発明者は又、円周方向補強要素の層が上述したような実働クラウン層の補強要素の圧縮の結果としてタイヤの耐久性を損なうということなく、低い弾性率の実現を可能にすることを実証することができた。
ゴム混合物の層Cの場合と同様、弾性率が8.5MPa以下であり、tan(δ)max値が0.100未満である少なくとも1つの実働クラウン層の少なくとも1つの圧延層の使用により、転がり抵抗に関してタイヤの特性を向上させる一方で、満足の行く耐久性を保つことが可能である。
本発明者は又、円周方向補強要素の層と8.5MPa未満の実働クラウン層の圧延層の10%伸び率における引張り弾性率の組み合わせにより、満足の行くプライ‐ステア効果を保つことができるということを実証した。
プライ‐ステア効果は、タイヤの構造、特に円周方向と10°〜45°の角度をなす補強要素の実働クラウン層の存在の結果として、ゼロコーナリング時における横方向スラストの出現に対応しており、かかる補強要素の実働クラウン層は、タイヤが転動したときに路面上におけるタイヤのつぶれによって形成される接触領域の通過の結果としてのこれらの変形中、上述のスラストの原因である。
かくして、本発明者は、円周方向補強要素の層の存在の結果として変えられるプライ‐ステア効果が弾性率が減少した実働クラウン層の圧延混合物の選択の結果としてその変化の減少を生じることを実証した。これは、横方向スラストが円周方向補強要素の層が設けられていない同じタイヤに対して円周方向補強要素の層の存在の結果として増大し、この増大が通常用いられる弾性率に対して減少した弾性率の実働層の圧延混合物の選択によって減少するからである。
本発明の好ましい実施形態によれば、少なくとも1つの実働クラウン層の少なくとも1つの圧延層は、天然ゴムを主成分とし又は大部分がシス‐1,4シーケンス又は鎖を含む合成ポリイソプレンを主成分とし且つオプションとして少なくとも1つの他のジエンエラストマー(天然ゴム又は合成ポリイソプレンは、ブレンドの場合、用いられる他のジエンエラストマーの含有量に対して大部分の含有量で存在する)及び
a)BET比表面積が60m2/gを超えるカーボンブラック、カーボンブラックは、
i)カーボンブラックの構造指数(COAN)が85を超える場合、20〜40phrの含有量で用いられ、
ii)カーボンブラックの構造指数(COAN)が85未満の場合、20〜60phrの含有量で用いられ、
b)又は、BET比表面積が60m2/g未満のカーボンブラック、カーボンブラックは、構造指数がどのようなものであれ、20〜80phr、好ましくは30〜50phrの含有量で用いられ、
c)又は、沈降シリカ、熱分解法シリカ、アルミナ又はアルミノシリケートから成る群から選択されたSiOH及び/又はAlOH表面官能基を含むシリカ及び/又はアルミナ系の白色充填剤(ホワイトフィラー)、若しくは変形例として合成中又は合成後に改質された20〜80phr、好ましくは30〜50phrの含有量で用いられる比表面積が30〜260m2/gのカーボンブラック、
d)又は、(a)に記載されたカーボンブラック及び/又は(b)に記載されたカーボンブラック及び/又は(c)に記載された白色充填剤のブレンド(充填剤の全体的含有量は、20〜80phr、好ましくは40〜60phrである)かのいずれかから成る補強用充填剤を主成分とするエラストマー混合物である。
透明な充填剤又は白色充填剤の使用の場合、当業者に知られた作用剤から選択された結合剤及び/又は被覆剤を用いることが必要である。好ましい結合剤の例としては、ビス‐(3‐トリアルコキシルイルプロピル)ポリスルフィニド型の硫黄含有アルコキシシラン及び純粋な液体製品の場合、商標名Si69及び固体製品の場合、商標名X50S(ブラックN330を含む重量で50/50ブレンド)でデグサ・カンパニー(DEGUSSA company)により市販されているビス‐(3‐トリエトキシルイルプロピル)テトラスルヒドが挙げられる。被覆剤の例として、脂肪族アルコール、アルキルアルコキシシラン、例えば商標名Si116及びSi216でデグサ・カンパニーによってそれぞれ市販されているヘキサデシルトリメトキシ又はトリエトキシシラン、ジフェニルグアニジン、ポリエチレングリコール、場合によってはOH若しくはアルコキシ官能基で改質されたシリコーン油が挙げられる。被覆剤及び/又は結合剤は、充填剤≧1/100且つ≦20/100に対して重量を基準とした比率で、好ましくは、透明な充填剤が補強充填剤の全てである場合、2/100〜15/100、補強充填剤がカーボンブラックのブレンド及び透明な充填剤から成る場合、1/100〜20/100で用いられる。
上述したシリカ及び/又はアルミナ型の材料のモルフォロジー並びにSiOH及び/又はAlOH表面官能基を有し、これら材料の完全代替物又は部分代替物として本発明に従って使用できる補強充填剤の他の例として、合成中、炉原料油へのシリコン及び/又はアルミニウムの化合物の添加により或いは合成後、珪酸ナトリウム及び/又はアルミネートの溶液に溶けたカーボンブラックの水性懸濁液に酸を添加してカーボンブラックの表面をSiOH及び/又はAlOH官能基で少なくとも部分的に覆うことによって改質されたカーボンブラックを挙げることができる。表面のところのSiOH及び/又はAlOH官能基を含むこの種の炭素含有充填剤の非限定的な例として、1997年5月6〜9日,「エーシーエス・ラバー・ディビジョン・ミーティング(ACS Rubber Division Meeting)」,文献番号24,カリフォルニア州アナハイムに記載されると共に欧州特許出願公開第0799854号明細書に記載されたCSDP型充填剤を挙げることができる。
透明な充填剤が唯一の補強充填剤として用いられる場合、ヒステリシス及び粘着特性は、沈降若しくは熱分解シリカ又は変形例として沈降アルミナ又は変形例として30〜260m2/gのBET比表面積を有するアルミノシリケートを用いることによって得られる。この種の充填剤の非限定的な例としては、アクゾー(Akzo)社製のsilicasKS404、デグサ社製のUltrasil VN2又はVN3 及びBW3370GR、ヒューバー(Huber)社製のZeopol 8745 、ローディア(Rhodia)社製のZeosil 175MP又はZeosil 1165MP 、ピーピージー(PPG)社製のHI-SIL 2000 等が挙げられる。
天然ゴムを含むブレンド又は主としてシス‐1,4シーケンスを含む合成ポリイソプレンとして用いることができるジエンエラストマーのうち、好ましくは主としてシス‐1,4シーケンスを含むポリブタジエン(BR)、スチレン‐ブタジエンコポリマー(SPR)溶液又は乳濁液、ブタジエン‐イソプレンコポリマー(BIR)又は変形例としてスチレン‐ブタジエン‐イソプレン(SBIR)ターポリマーを挙げることができる。これらエラストマーは、重合プロセス中又は重合プロセス後、分岐剤、例えばジビニルベンゼン又は星形成剤、例えばカルボネート、ハロゲン‐錫化合物、ハロゲン‐ケイ素化合物又は変形例として酸素化カルボニル、カルボニル官能基の鎖若しくは鎖の端又は変形例としてアミン官能基の鎖又は鎖の端へのジメチル又はジエチルアミノベンゾフェノンの作用によるグラフトをもたらす官能化剤を用いて改質されたエラストマーであるのが良い。天然ゴム又は上述したように1つ又は2つ以上のジエンエラストマーを含む主としてシス‐1,4シーケンスを含む合成ポリイソプレンのブレンドの場合、天然ゴム又は合成ポリイソプレンは、好ましくは、主要な比率で、より好ましくは70phrを超える比率で用いられる。
この場合も有利には、本発明によれば、第1の層Cの10%伸び率における引張り弾性率と少なくとも1つの実働クラウン層の前記少なくとも1つの圧延層の10%伸び率における引張り弾性率の差は、2MPa未満である。
第1の実施形態によれば、少なくとも幅の最も狭い実働クラウン層の圧延物の弾性率は、ゴム混合物の層Cの弾性率よりも大きい。その目的は、これらの層のスタックが幅の最も狭い実働クラウン層の端のところの亀裂の開始の抑制に望ましい弾性率の勾配を示すことにある。
第2の実施形態によれば、実働クラウン層の圧延物の弾性率とゴム混合物の層Cの圧延混合物の弾性率は、同一であり、この場合も有利には、ゴム混合物は、タイヤの製造にとっての工業的条件を単純化するために同一である。
本発明の有利な具体化例によれば、少なくとも1つの実働クラウン層の補強要素は、飽和層状コードであり、少なくとも1つの内側ライナは、少なくとも1つのジエンエラストマーを主成分とするポリマー配合物、例えば架橋不能な、架橋可能な又は架橋済みのゴム配合物から成る層で外装されている。
「層状」又は「多層」コードは、中央コアと、この中央コアの周りに配置されたヤーン又は細線の1つ又は2つ以上の事実上同心の層とから成るコードである。
本発明の意味の範囲内において、層状コードの飽和層は、少なくとも1本の追加の細線を追加するのに十分なスペースが存在しない細線から成る層である。
本発明者は、実働クラウン層の補強要素として説明したばかりのコードの存在が、耐久性の面で良好な性能に寄与することができるということを実証できた。これは、上述したように、実働クラウン層の圧延物のゴム混合物により、タイヤの転がり抵抗を減少させることができるということが明らかだからである。これは、タイヤが用いられる場合にこれらゴム混合物の温度が低下することによって反映され、その結果、タイヤの使用の幾つかの場合において酸化現象に関する補強要素の保護状態が軽減される場合がある。これは、酸素の遮断に関連したゴム混合物の性質が温度につれて劣化し、酸素の存在の結果として、最も過酷な転動条件に関し、コードの機械的性質の漸次劣化が生じる場合があり、しかもこれらコードの寿命に悪影響が生じる場合があるからである。
上述したコード内のゴムシースの存在は、補強要素の酸化のこの考えられる恐れを補償し、シースは、酸素の遮断に寄与する。
「少なくとも1種類のジエンエラストマーを主成分とする組成物」という表現は、公知のように、かかる組成物が主として(即ち、50%を超える重量%)ジエンエラストマーを含んでいるということを意味するものと理解されたい。
本発明によるシースは、有利にはほぼ円形の断面を有する連続スリーブを形成するようシースが覆っている層の周りに連続的に延びている(即ち、このシースは、コードの半径方向に垂直なコードの「正放線(orthoradial)」方向に連続している)ことに注目されるべきである。
また、このシースのゴム組成物は架橋可能であり又は架橋済みであり、即ち、かかるゴム組成物は、定義上、これが硬化された状態でゴム組成物が架橋状態になることができる(即ち、これが溶融しないで硬化することができる)よう設計された適当な架橋系を含むことに注目されるべきであり、かくして、このゴム組成物を「非溶融性」と呼ぶことができる。というのは、このゴム組成物をどのような温度に加熱してもかかるゴム組成物を溶融することができないからである。
「ジエン」エラストマー又はゴムという用語は、公知のように、少なくとも一部(即ち、ホモポリマー又はコポリマー)がジエンモノマー(共役であるか否かを問わず、2つの炭素‐炭素2重結合を備えたモノマー)から得られるエラストマーを意味するものと理解されたい。
好ましくは、ゴムシースの架橋系は、「加硫」系であり、即ち、硫黄(又は硫黄供与体)及び第一加硫促進剤を主成分とする系である。種々の公知の第二促進剤又は加硫活性剤をこの主成分としての加硫系に添加するのが良い。
本発明によるシースのゴム組成物は、上記架橋系に加え、タイヤ用ゴム組成物に使用できる全ての通常成分、例えば、カーボンブラックを主成分とする補強充填剤及び/又は無機補強充填剤、例えば、シリカ、アンチエージング剤(例えば老化防止剤)、エキステンダー油、可塑剤又は未硬化状態の組成物を加工しやすくする加工助剤、メチレン受容体、メチレン供与体、樹脂、ビスマレイミド、「RFS」(レゾルシノール/ホルムアルデヒド/シリカ)形式の公知の接着促進剤系又は金属塩、特にコバルト塩を含む。
好ましくは、ゴムシースの組成物は、架橋状態では、ASTM・D・412(1998)規格に従って測定して20MPa未満、より好ましくは12MPa未満、特に4〜11MPaの10%伸び率における割線伸びモジュラス(M10と呼ばれる)を有する。
好ましくは、ゴムシースの組成物は、本発明のコードが補強用のものである場合のゴムマトリックスに使用される組成物と同一のものが選択される。かくして、シース及びゴムマトリックスのそれぞれの材料間に潜在的不適合性の問題は生じない。
本発明の変形形態によれば、少なくとも1つの実働クラウン層の上述のコードは、[L+M]構造の層を備えたコードであり、このコードは、ピッチ1で螺旋の状態に一緒に巻かれた直径d1のL(Lは、1〜4である)本の細線から成る第1の層C1をピッチp2で螺旋の状態に一緒に巻かれた直径d2のM(Mは、3〜12である)本の細線から成る外側層C2によって包囲したものであり、少なくとも1つのジエンエラストマーを主成分とする架橋不能であり、架橋可能であり或いは架橋済みであるゴム組成物によって構成されたシースが、構造中、第1の層C1を覆っている。
好ましくは、第1の層又は内側層(C1)の細線の直径は、0.10〜0.5mmであり、外側層(C2)の細線の直径は、0.10〜0.5mmである。
より好ましくは、外側層(C2)の細線の螺旋巻きピッチp2は、8〜25mmである。
本発明の意味の範囲内において、螺旋ピッチは、コードの軸線に平行に測定された長さを表し、その後、このピッチの細線は、コードの軸線回りに丸一回転し、かくして、軸線がこの軸線に垂直であり且つコードの構成層の細線のピッチに等しい長さだけ隔てられた2つの平面によって区分された場合、これら2つの平面内に位置するこの細線の軸線は、問題の細線の層に相当する2つの円上に同一の位置を占める。
有利には、コードは、次の特性のうちの1つ、より好ましくは全てを有する。
‐層C2は飽和層であり、このことは、この層中には、少なくとも直径d2の第(N+1)番目の細線をこれに追加するには十分なスペースが存在せず、この場合、Nは、層C1の回りに層として巻回できる細線の最大本数を表す。
‐ゴムシースは更に、内側層C1を覆うと共に/或いは外側層C2の隣り合う細線を互いに隔てる。
‐ゴムシースは、事実上、このゴムシースがこの層C2の隣り合う細線を互いに隔てるよう層C2の各細線の半径方向内方の周囲半分を覆う。
好ましくは、ゴムシースの平均厚さは、0.010mm〜0.040mmである。
一般に、本発明のコードは、任意の種類の金属ワイヤ、特にスチール(鋼)ワイヤ、例えば炭素鋼ワイヤ及び/又はステンレス鋼ワイヤを用いて製作可能である。炭素鋼を使用することが好ましいが、当然のことながら、他のスチール又は他の合金を使用することが可能である。
炭素鋼を用いる場合、その炭素含有量(スチールの重量%)は、好ましくは、0.1%〜1.2%、特に0.4%〜1.0%であり、これら含有量は、タイヤに必要な機械的性質とワイヤの加工性との良好な妥協点となっている。注目されるべきこととして、0.5%〜0.6%の炭素含有量は、最終的に、安価である。というのは、これらは、引き抜き加工が容易だからである。また、本発明の別の有利な実施形態では、標的用途に応じて、特にコストが安く且つ引き抜き加工性が非常に良好なので、低炭素含有量、例えば0.2%〜0.5%の炭素含有量のスチールを用いることができる。
本発明のコードは、当業者に知られている種々の技術によって、例えば2つのステップで、即ち、まず最初に、押出ヘッドを用いてコア又は層C1を外装し、第2ステップにおいて、次にこのようにして外装された層C2周りにM本の残りのワイヤ(層C2)をケーブリング又はツイスティングする最終作業によって得ることができる。中間巻回作業及び巻出し作業中にゴムのシースにより引き起こされる未硬化状態におけるくっつきの問題は、例えば差し込みプラスチックフィルムを用いることによって当業者には知られている仕方で解決可能である。
少なくとも1つの実働クラウン層のかかるコードは、例えば、国際公開第2006/013077号パンフレット及び同第2009/083212号パンフレットに記載されたコードから選択される。
本発明の有利な変形実施形態によれば、円周方向補強要素の層は、0.5×Sを超える軸方向幅を備える。
Sは、タイヤがその常用リムに取り付けられてその推奨圧力までインフレートされたときのタイヤの軸方向最大幅である。
補強要素の層の軸方向幅は、タイヤの横断面について測定され、かくして、タイヤは、非インフレート状態にある。
本発明の好ましい具体化例によれば、軸方向に幅の最も広い実働クラウン層の軸方向幅と軸方向に最も幅の狭い実働クラウン層の軸方向幅の差は、10〜30mmである。
有利にはこの場合も又、本発明によれば、円周方向補強要素の層に半径方向に隣接して位置する実働クラウン層の軸方向幅は、円周方向補強要素の層の軸方向幅よりも大きく、好ましくは、円周方向補強要素の層に隣接して位置する実働クラウン層は、赤道面の各側に位置し、その後、少なくとも2つの実働層に共通の幅の残部にわたってゴム混合物の層Cによって結合解除されるために、円周方向補強要素の層のすぐ隣りの軸方向延長部において軸方向幅にわたって互いに結合されている。
円周方向補強要素の層に隣接して位置する実働クラウン層相互間におけるかかる結合部の存在により、この結合部の最も近くに位置する軸方向最も外側の円周方向要素に作用する引張り応力を減少させることができる。
本発明の有利な実施形態によれば、円周方向補強要素の少なくとも1つの層の2つの軸方向外側部分の補強要素は、0.7%伸び率における割線モジュラスが10〜120GPaであり、最大接線モジュラスが150GPa未満である。
好ましい実施形態によれば、補強要素の0.7%伸び率における割線モジュラスは、100GPa未満であり且つ20GPaを超え、好ましくは30〜90GPa、より好ましくは80GPa未満である。
この場合も又、好ましくは、補強要素の最大接線モジュラスは、130GPa未満、好ましくは120GPa未満である。
上記モジュラスは、20MPaの予荷重を補強要素の金属の断面に加えた状態で求められた引張り応力‐伸び率曲線に基づいて測定され、引張り応力は、張力の測定値を補強要素の金属の断面積で除算して得られた値に対応している。
同一の補強要素に関するモジュラスは、10MPaの予荷重を補強要素の金属の断面全体に加えた状態で求められた引張り応力‐伸び率曲線に基づいて測定され、引張り応力は、張力の測定値を補強要素の全断面積で除算して得られた値に対応している。補強要素の全断面は、金属及びゴムで作られた複合要素の断面であり、ゴムは、特に、タイヤ硬化段階の際、補強要素に侵入する。
補強要素の断面全体に関するこの構成によれば、円周方向補強要素の少なくとも1つの層の軸方向外側部分及び中央部分の補強要素は、0.7%伸び率における割線モジュラスが5〜60GPaであり、最大接線モジュラスが75GPa未満の金属補強要素である。
好ましい実施形態によれば、0.7%伸び率における補強要素の割線モジュラスは、50GPa未満であり且つ10GPaを超え、好ましくは15〜45GPaであり、より好ましくは40GPa未満である。
また、好ましくは、補強要素の最大接線モジュラスは、65GPa未満であり、より好ましくは60GPa未満である。
好ましい実施形態によれば、円周方向補強要素の少なくとも1つの層の2つの軸方向外側部分の補強要素は、低い伸び率については緩やかな勾配を有し、高い伸び率については実質的に一定で且つ急な勾配を有する引張り応力‐歪曲線を有する金属補強要素である。追加のプライのかかる補強要素は、「バイモジュラス(bi-modulus)」要素と通称されている。
本発明の好ましい実施形態によれば、実質的に一定で且つ急な勾配は、0.1%〜0.5%の相対伸び率から現われる。
補強要素の種々の上記特性は、タイヤから取り出された補強要素について測定される。
本発明の円周方向補強要素の少なくとも1つの層を作るのに特に適した補強要素は、例えば規格21.23の集成体であり、その構成は3×(0.26+6×0.23)4.4/6.6SSであり、この撚りコードは、規格3×(1+6)の21本の単位細線で構成され、3本の撚り合わせストランドは各々、7本の細線で構成され、1本の細線は、直径が26/100mmに等しい中央コアを形成し、6本の巻き細線の直径は、23/100mmに等しい。かかるコードは、20MPaの予荷重を補強要素の金属の断面に加えた状態で求められた引張り応力‐伸び率曲線に基づいて測定して、0.7%伸び率における割線モジュラスが45GPaに等しく、最大接線モジュラスが98GPaに等しく、なお、引張り応力は、張力の測定値を補強要素の金属の全断面積で十算して得られた値に対応している。10MPaの予荷重を補強要素の金属の断面全体に加えた状態で求められた引張り応力‐伸び率曲線に基づいて測定して、規格21.23のこのコードは、23GPaに等しい0.7%伸び率における割線モジュラス及び49GPaに等しい最大接線モジュラスを有する。
同様に、補強要素の別の例は、例えば規格21.28の集成体であり、その構成は3×(0.32+6×0.28)6.2/9.3SSである。このコードは、両方とも20MPaの予荷重を補強要素の金属の断面に加えた状態で求められた引張り応力‐伸び率曲線に基づいて測定して、0.7%伸び率における割線モジュラスが56GPaに等しく、最大接線モジュラスが102GPaに等しく、なお、引張り応力は、張力の測定値を補強要素の金属の断面積で除算して得られた値に対応している。10MPaの予荷重を補強要素の金属の断面全体に加えた状態で求められた引張り応力‐伸び率の曲線に基づいて測定して、規格21.28のこのコードは、27GPaに等しい0.7%伸び率における割線モジュラス及び49GPaに等しい最大接線モジュラスを有する。
かかる補強要素を円周方向補強要素の少なくとも1つの層中に用いることにより、特に、従来の製造方法における付形(シェーピング)及び硬化ステップ後であっても、満足の行く層剛性を維持することができる。
本発明の第2の実施形態によれば、円周方向補強要素は、最も短い層の周長よりも極めて短いが、周長の0.1倍を超える長さの部分を形成するよう切断された金属補強要素で形成されるのが良く、部分相互間の切れ目は、互いに軸方向にオフセットしている。また、好ましくは、追加の層の単位幅当たりの引張り弾性率は、同一条件下で測定した最も伸長性の高い実働クラウン層の引張り弾性率よりも低い。かかる実施形態により、簡単な仕方で、円周方向補強要素の層に合わせるために容易に調節できる(同一の列の部分相互間の間隔を選択することによって)が、あらゆる場合において、連続である同一の金属要素で構成された層のモジュラスよりも低いモジュラスを与えることができ、追加の層のモジュラスは、タイヤから取られた切断要素の加硫済み層について測定される。
本発明の第3の実施形態によれば、円周方向補強要素は、波形金属補強要素であり、波の振幅と波長の比a/λは、せいぜい0.09に等しい。好ましくは、追加の層の単位幅当たりの引張り弾性率は、同一条件下で測定した最も伸長性の高い実働クラウン層の引張り弾性率よりも低い。
金属要素は、好ましくは、スチールコードである。
本発明の好ましい実施形態によれば、実働クラウン層の補強要素は、非伸長性である。
また、有利には、本発明によれば、軸方向最も外側の円周方向要素に作用する引張り応力を減少するため、実働クラウン層の補強要素と円周方向とのなす角度は、30°未満、好ましくは25°未満である。
本発明の好ましい一実施形態では、クラウン補強材の半径方向外側には、「弾性」補強要素の少なくとも1つの追加の層(これは、保護層と呼ばれている)が設けられ、弾性補強要素は、円周方向と10°〜45°の角度をなすと共に保護プライに半径方向に隣接して位置する実働プライの非伸長性要素のなす角度と同一の方向に差し向けられている。
保護層は、幅の最も狭い実働層の軸方向幅よりも小さな軸方向幅を有するのが良い。かかる保護層は、幅の最も狭い実働層の軸方向幅よりも大きな軸方向幅を有しても良く、その結果、保護層は、幅の最も狭い実働層の縁とオーバーラップし、この保護層が、幅の最も狭い半径方向最も内側の層である場合、保護層は、追加の補強材の軸方向連続部として、軸方向幅にわたって幅の最も広い実働クラウン層に結合され、その後、厚さが少なくとも2mmの異形要素によりこの幅の最も広い実働層から軸方向外部が分離されるようになる。弾性補強要素で形成された保護層は、上述の場合、一方において、2つの実働層の縁を互いに分離する異形要素の厚さよりもかなり小さい厚さの異形要素により上述の幅の最も狭い実働層の縁部から潜在的に分離される場合があり、他方、幅の最も広いクラウン層の軸方向幅よりも小さな又は大きな軸方向幅を有する。
本発明の上述の実施形態のうちのいずれか1つによれば、カーカス補強材の半径方向内側には、カーカス補強材とこのカーカス補強材の最も近くに位置する半径方向内側実働層との間で、半径方向に最も近いカーカス補強層の補強要素相互間のなす角度と同一の方向で円周方向と60°よりも大きな角度をなすスチールで作られた金属補強要素の三角形構造形成層が更に設けられるのが良い。
かくして、変形実施形態として説明したばかりの本発明のタイヤは、従来型タイヤと比較して転がり抵抗の構造を示す一方で、耐久性及び耐摩耗性の面で同等な性能を保つ。
加うるに、種々のゴム混合物の低い弾性率により、タイヤのクラウンを可撓性にすることができ、かくして、クラウンに対する攻撃の恐れ及び例えば石がトレッドパターンの底部領域内に保持された場合でもクラウン補強材層の補強要素の腐食の恐れを制限することができる。
本発明のこの有利な細部及び特徴は、図1及び図2を参照して行われる本発明の具体的な実施例の説明から以下において明らかになろう。
本発明の実施形態としてのタイヤの概略子午線断面図である。 本発明の第2の実施形態としてのタイヤの概略子午線断面図である。
理解を容易にするために、図は、縮尺通りには示されていない。これらの図は、タイヤの半分しか示しておらず、タイヤの他方の半分は、タイヤの円周方向中間平面又は赤道面を表すXX′軸線に関して対称に連続している。
図1では、サイズ315/70R22.5のタイヤ1は、0.70に等しいアスペクト比H/Sを有し、Hは、タイヤ1の取り付けリム上におけるタイヤ1の高さであり、Sは、最大軸方向幅である。タイヤ1は、図1には示されていない2つのビード内に繋留された半径方向カーカス補強材2を有している。カーカス補強材は、金属コードの単一の層で形成されている。このカーカス補強材2は、クラウン補強材4でたが掛けされており、このクラウン層4は、次のように内側から外側に半径方向に、
‐プライの幅全体にわたって連続し且つ24°に等しい角度をなして差し向けられた非たが掛け非伸長性金属コード9.28で形成された第1の実働層41と、
‐スチール21×23で作られている「バイモジュラス」型の金属コードで形成された円周方向補強要素の層42と、
‐プライの幅全体にわたって連続し且つ24°に等しい角度をなして差し向けられた非たが掛け非伸長性金属コード9.28で形成されると共に層41の金属コードとクロス掛け関係をなしている非たが掛け非伸長性金属コード9.28で形成された第2の実働層43と
‐弾性金属コード6.35で作られた保護層44とで形成されている。
クラウン補強材それ自体には、トレッド5が載せられている。
タイヤの最大軸方向幅Sは、317mmに等しい。
第1の実働層41の軸方向幅L41は、252mmに等しい。
第2の実働層43の軸方向幅L43は、232mmに等しい。軸方向幅L41と軸方向幅L43の差は、15mmに等しい。
円周方向補強要素の層42の軸方向幅L42に関し、これは、194mmに等しい。
保護プライと呼ばれる最後のクラウンプライ44は、124mmに等しい幅L44を有する。
本発明によれば、ゴム混合物の層Cは、実働クラウン層41,43の端を互いに隔て又は結合解除する。
2つの実働クラウン層41,43相互間の層Cの係合領域は、その厚さ、より具体的に言えば、層43の端と層41との間の半径方向距離d及び層Cの軸方向内端と実働クラウン層43の半径方向外端との間の層Cの軸方向幅Dによって定められる。半径方向距離dは、2mmに等しく、これは、1.2mmに等しい層Cの厚さに対応している。本発明によれば、層Cの厚さは、子午線図で見て、層Cの軸方向内端と軸方向に幅の最も狭い実働層の端との間の軸方向幅にわたって実質的に同一である。
層42の円周方向補強要素の直径は、1.35mmに等しい。かくして、距離dは、これら要素の直径φの1.48倍に等しい。
軸方向距離dは、20mmに等しく、即ち、実働プライ42の補強要素の直径φ2の約19倍に等しく、直径φ2は、1.07mmに等しい。
図2では、タイヤ1は、2つの実働層41,43が赤道面の各側で且つ円周方向補強要素の層42の連続部で軸方向において、軸方向幅lにわたって互いに結合されているという点で図1に示されているタイヤとは異なっており、第1の実働層41のコードと第2の実働層43のコードは、これら2つの層の軸方向結合幅lにわたり、ゴム層によって互いに隔てられており、このゴム層の厚さは、最小限であり且つ各実働層41,43を形成している非たが掛け金属コード9.28のゴム圧延層の厚さの2倍に一致し、即ち、0.8mmである。2つの実働層41,43は、これら2つの実働層が共通して有する幅の残りにわたり、ゴム混合物の層Cによって互いに隔てられており、この層Cの厚さは、結合領域の軸方向端から幅の最も狭い実働層43の端に進むにつれて増大している。層Cは、有利には、幅の最も広い実働層41の端部と半径方向にオーバーラップするのに十分な幅を有し、この幅の最も広い実働層は、この場合、カーカス補強材に対して半径方向最も近くに位置する実働層である。
本発明のタイヤの調製にあたり、タイヤを調製する前の半完成品としてのゴム混合物の層Cの製造、状態調整及び貯蔵の単純化が実証された。タイヤの調製それ自体も又、単純化され、層Cの位置決め及び位置決めの精度は、その断面に関するその一様な形態の結果として単純である。
タイヤのアーキテクチャ中への円周方向補強要素の追加の層の存在にもかかわらず、タイヤの幾つかのサイズに関し、ゴム混合物の層Cの製造、管理及び処理のこれらの単純化により製造費を減少させることができる。
さらに、図1の構成により本発明に従って調製された互いに異なるタイヤに関し試験を実施し、そして円周方向補強要素の層を備えておらず、しかも本発明のゴム混合物の層ではないゴム混合物の層Cを有すると共に3.5mmに等しい距離d及び丸形のその断面プロフィールを備えた第1の基準タイヤと比較した。
加うるに、試験を本発明のタイヤについて実施し、他方、本発明に従って層Cの混合物の特性、特に、これら混合物の10%伸び率における引張り弾性率及びtan(δ)max値を変化させた。
他の試験も又、本発明のタイヤについて実施し、他方、これ又、本発明に従って実働層41,43の圧延層混合物の特性、特に、10%伸び率におけるこれらの引張り弾性率及びtan(δ)maxを変化させた。
用いられた種々の混合物は、以下に一覧表示されており、10%伸び率における引張り弾性率及びtan(δ)max及びP60値が各々について表されている。
Figure 2014534110
成分の値は、phr(エラストマーの百部当たりの重量部)で表されている。
基準タイヤに関し、層Cは、混合物R2で構成され、実働層の圧延物は、混合物R1で構成されている。
本発明の互いに異なるタイヤを試験した。
本発明のタイヤの第1のシリーズS1を混合物R2で構成された第1の層Cを用いて調製し、実働層の圧延物は、混合物R1で構成されていた。
本発明のタイヤの第2のシリーズS2を混合物1〜5で構成された第1の層Cを用いて調製し、実働層の圧延物は、混合物R1で構成されていた。
本発明のタイヤの第3のシリーズS3を混合物R2で構成された第1の層Cを用いて調製し、実働層の圧延物は、混合物1〜5で構成されていた。
本発明のタイヤ第4のシリーズS4を混合物1〜5で構成された第1の層Cを用いて調製し、実働層の圧延物も又、混合物1〜5で構成されていた。これらシリーズS2のうちで、層C及び実働層の圧延物について同一の混合物を用いて調製したものがあれば、異なる混合物を用いて調製したものもある。
第1の耐久性試験は、タイヤの各々を走行全体にわたって次第に増大させた4000kgの初期荷重下でこのタイヤについて規定された最大速度指数に等しい速度で直線を駆動させる試験機械で実施された。
横荷重及び動的過荷重をタイヤに周期的に及ぼした試験機械を用いて他の耐久性試験を実施した。かかる試験を、基準タイヤに加えられた条件と同一の条件下で本発明のタイヤについて実施した。
このようにして実施された試験結果の実証するところによれば、これら試験の各々の間に走行した距離は、事実上、本発明のタイヤと基準タイヤについてほぼ同じであった。したがって、本発明のタイヤは、耐久性の面で基準タイヤと実質的に同等の性能を有しているように思われた。本発明に従って調製されたタイヤのシリーズS2及びS4は、特に優れた結果を示した。
他の走行試験がタイヤのトレッドに対して特に過酷である石から成る非舗装路上で実施された。
これら後の試験結果の示すところによれば、同一距離の走行後、本発明のタイヤ、特にシリーズS3及びS4のタイヤの示した有害な変化は、基準タイヤの示した有害な変化よりも少なく且つ低かった。
これら試験結果の示すところによれば、特に、本発明のゴム混合物の層Cの形態を単純化することができる本発明のタイヤの設計に加えて、ゴム混合物の層Cの弾性率を減少させた層Cのこの形態と実働クラウン層の圧延物の形態の組み合わせの結果として、円周方向補強要素の層が存在する場合に満足の行く耐久性が得られる。
さらに、転がり抵抗測定を実施した。これら試験は、上述した第1の基準タイヤT1、上述したタイヤと同一であり且つ更に、本発明のタイヤの円周方向補強要素の層と同一の円周方向補強要素の層を含む第2の基準タイヤT2、S1シリーズのタイヤ、層Cが混合物1で構成されたS2シリーズのタイヤ、圧延層が混合物1で構成されたS3シリーズのタイヤ及び層C及び圧延層が混合物1で構成されたS4シリーズのタイヤに関していた。
試験結果は、以下の表に示されており、これら結果は、kg/tで表され、100の値がタイヤT1に割り当てられている。
Figure 2014534110

Claims (17)

  1. 半径方向カーカス補強材を備えたタイヤであって、前記タイヤは、一方の層と他方の層との間でクロス掛け関係をなしていて円周方向と10°〜45°の角度をなす補強要素の少なくとも2つの実働クラウン層で作られたクラウン補強材を有し、前記少なくとも2つの実働クラウン層の軸方向幅は、互いに等しくなく、ゴム混合物の層Cが少なくとも前記少なくとも2つの実働クラウン層の端相互間に配置され、前記クラウン補強材の半径方向頂部にはトレッドが載せられ、前記トレッドは、2つのサイドウォールを経て2つのビードに接合され、前記クラウン補強材は、前記2つの実働クラウン層相互間に半径方向に配置された円周方向補強要素の少なくとも1つの層を有し、軸方向に幅の最も狭い実働層の端とゴム混合物の前記層Cによって前記軸方向に幅の最も狭い実働層から隔てられた実働層との間の距離dは、1.1φ<d<2.2φであるようなものであり、φは、前記円周方向補強要素の少なくとも1つの層の前記補強要素の直径であり、子午線平面で見て、前記ゴム混合物の層Cの厚さは、前記層Cの軸方向内端と前記軸方向に幅の最も狭い実働層の前記端との間の軸方向幅にわたって実質的に一様である、タイヤ。
  2. 前記第1の層Cの10%伸び率における引張り弾性率は、8MPa未満であり、前記第1の層Cのtan(δ)maxで示される最大tan(δ)値は、0.100未満である、請求項1記載のタイヤ。
  3. 前記ゴム混合物の層Cは、天然ゴムを主成分とし又は大部分がシス‐1,4鎖を含む合成ポリイソプレンを主成分とし且つオプションとして少なくとも1つの他のジエンエラストマー(天然ゴム又は合成ポリイソプレンは、ブレンドの場合、用いられる他のジエンエラストマーの含有量に対して大部分の含有量で存在する)及び
    a)BET比表面積が60m2/gを超えるカーボンブラック、カーボンブラックは、
    i)カーボンブラックの構造指数(COAN)が85を超える場合、20〜40phrの含有量で用いられ、
    ii)カーボンブラックの構造指数(COAN)が85未満の場合、20〜60phrの含有量で用いられ、
    b)又は、BET比表面積が60m2/g未満のカーボンブラック、カーボンブラックは、構造指数がどのようなものであれ、20〜80phr、好ましくは30〜50phrの含有量で用いられ、
    c)又は、沈降シリカ、熱分解法シリカ、アルミナ又はアルミノシリケートから成る群から選択されたSiOH及び/又はAlOH表面官能基を含むシリカ及び/又はアルミナ系の白色充填剤(ホワイトフィラー)、若しくは変形例として合成中又は合成後に改質された20〜80phr、好ましくは30〜50phrの含有量で用いられる比表面積が30〜260m2/gのカーボンブラック、
    d)又は、(a)に記載されたカーボンブラック及び/又は(b)に記載されたカーボンブラック及び/又は(c)に記載された白色充填剤のブレンド(充填剤の全体的含有量は、20〜80phr、好ましくは40〜60phrである)かのいずれかから成る補強用充填剤を主成分とするエラストマー混合物である、請求項2記載のタイヤ。
  4. ゴム混合物の少なくとも1つの層Bは、実働クラウン層の端を境界付け、前記ゴム混合物の少なくとも1つの層Bの10%伸び率における引張り弾性率は、8MPa未満であり、前記ゴム混合物の層Bに関するtan(δ)maxで示された最大tan(δ)値は、0.100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. 前記少なくとも2つの実働クラウン層は各々、ゴム混合物の2つの圧延層相互間に挿入された補強要素で形成され、少なくとも1つの実働クラウン層の少なくとも1つの圧延層の10%伸び率における引張り弾性率は、8.5MPa未満であり、少なくとも1つの実働クラウン層の前記少なくとも1つの圧延層のtan(δ)maxで示された最大tan(δ)は、0.100未満である、請求項1〜4のうちいずれか一に記載のタイヤ。
  6. 前記少なくとも1つの実働クラウン層の少なくとも1つの圧延層は、天然ゴムを主成分とし又は大部分がシス‐1,4シーケンス又は鎖を含む合成ポリイソプレンを主成分とし且つオプションとして少なくとも1つの他のジエンエラストマー(天然ゴム又は合成ポリイソプレンは、ブレンドの場合、用いられる他のジエンエラストマーの含有量に対して大部分の含有量で存在する)及び
    a)BET比表面積が60m2/gを超えるカーボンブラック、カーボンブラックは、
    i)カーボンブラックの構造指数(COAN)が85を超える場合、20〜40phrの含有量で用いられ、
    ii)カーボンブラックの構造指数(COAN)が85未満の場合、20〜60phrの含有量で用いられ、
    b)又は、BET比表面積が60m2/g未満のカーボンブラック、カーボンブラックは、構造指数がどのようなものであれ、20〜80phr、好ましくは30〜50phrの含有量で用いられ、
    c)又は、沈降シリカ、熱分解法シリカ、アルミナ又はアルミノシリケートから成る群から選択されたSiOH及び/又はAlOH表面官能基を含むシリカ及び/又はアルミナ系の白色充填剤(ホワイトフィラー)、若しくは変形例として合成中又は合成後に改質された20〜80phr、好ましくは30〜50phrの含有量で用いられる比表面積が30〜260m2/gのカーボンブラック、
    d)又は、(a)に記載されたカーボンブラック及び/又は(b)に記載されたカーボンブラック及び/又は(c)に記載された白色充填剤のブレンド(充填剤の全体的含有量は、20〜80phr、好ましくは40〜60phrである)かのいずれかから成る補強用充填剤を主成分とするエラストマー混合物である、請求項5記載のタイヤ。
  7. 前記層Cの10%伸び率における引張り弾性率と少なくとも1つの実働クラウン層の前記少なくとも1つの圧延層の10%伸び率における引張り弾性率の差は、2MPa未満である、請求項5又は6記載のタイヤ。
  8. 少なくとも1つの実働クラウン層の前記補強要素は、飽和層状コードであり、少なくとも1つの内側ライナは、少なくとも1つのジエンエラストマーを主成分とするポリマー配合物、例えば架橋不能な、架橋可能な又は架橋済みのゴム配合物から成る層で外装されている、請求項1〜7のうちいずれか一に記載のタイヤ。
  9. 軸方向に幅の最も広い実働クラウン層の軸方向幅と前記軸方向に最も幅の狭い実働クラウン層の軸方向幅の差は、10〜30mmである、請求項1〜8のうちいずれか一に記載のタイヤ。
  10. 前記軸方向に最も幅の広い実働クラウン層は、他の実働クラウン層に対して半径方向内部に位置している、請求項1〜9のうちいずれか一に記載のタイヤ。
  11. 前記円周方向補強要素の層に半径方向に隣接して位置する前記実働クラウン層の軸方向幅は、前記円周方向補強要素の層の軸方向幅よりも大きい、請求項1〜10のうちいずれか一に記載のタイヤ。
  12. 前記円周方向補強要素の層に隣接して位置する前記実働クラウン層は、赤道面の各側に位置し、その後、少なくとも前記2つの実働層に共通の幅の残部にわたって前記ゴム混合物の層Cによって結合解除されるために、前記円周方向補強要素の層のすぐ隣りの軸方向延長部において軸方向幅にわたって互いに結合されている、請求項11記載のタイヤ。
  13. 前記円周方向補強要素の少なくとも1つの層の前記補強要素は、10〜120GPaの0.7%伸び率における割線モジュラス及び150GPa未満の最大接線モジュラスを示す金属補強要素である、請求項1〜12のうちいずれか一に記載のタイヤ。
  14. 前記実働クラウン層の前記補強要素は、非伸長性である、請求項1〜13のうちいずれか一に記載のタイヤ。
  15. 前記実働クラウン層の前記補強要素と円周方向とのなす角度は、30°未満、好ましくは25°未満である、請求項1〜14のうちいずれか一に記載のタイヤ。
  16. 前記クラウン補強材の半径方向外側には、「弾性」補強要素の保護層と呼ばれる少なくとも1つの追加の層が設けられ、前記弾性補強要素は、円周方向と10°〜45°の角度をなすと共に前記保護プライに半径方向に隣接して位置する前記実働プライの非伸長性要素のなす角度と同一の方向に差し向けられている、請求項1〜15のうちいずれか一に記載のタイヤ。
  17. 前記クラウン補強材は、円周方向と60°を超える角度をなす金属補強要素で形成された三角形構造形成層を更に有する、請求項1〜16のうちいずれか一に記載のタイヤ。
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