JP2016527139A - 軽量ベルト構造体を有するラジアルタイヤ - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、タイヤおよびそのクラウン補強材即ちベルトに関する。本発明は、さらに詳細には、特に乗用車またはバン類用のラジアルタイヤのベルトにおいて使用する多層複合ラミネートに関する。
乗用車またはバン用のラジアルカーカス補強材を有するタイヤは、知られている通り、トレッド、2本の非伸張性ビード、これらのビードをトレッドに連結している2枚の可撓性側壁、並びにカーカス補強材とトレッドの間に円周方向に配置している硬質クラウン補強材即ち“ベルト”を含む。
研究の過程において、本出願法人は、タイヤのベルトを目立って軽量化することを可能にし、従って、タイヤの転がり抵抗性を低下させると共に上述の欠点を軽減する特定の構造を有する多層複合ラミネートを見出した。
・第1層(10a)のゴム(C1)は、トレッド側にあり、円周方向(X)に対して‐5〜+5度の角度アルファで配向させている第1列の補強材(110)を含み、ここで、これらの補強材(110)は、第1補強材と称し、熱収縮性繊維材料でできており;
・第2層(10b)のゴム(C2)は、第1層(10b)と接触しており且つこの第1層の下に配置しており、円周方向(X)に対し10度と30度の間の正または負の所定の角度ベータで配向させている第2列の補強材(120)を含み、ここで、これらの補強材(120)は、第2補強材と称し、金属補強材であり;
・第3層(10c)のゴム(C3)は、第2層(10b)と接触しており且つこの第2層の下に配置しており、前記角度ベータの反対側の角度ガンマで配向させている第3列の補強材(130)を含み、ここで、前記角度ガンマ自体は円周方向(X)に対し10と30度の間の角度であり、これらの補強材(130)は、第3補強材と称し、金属補強材であり;
さらに、下記特徴:
・熱収縮性繊維材料でできている第1補強材(110)が、マルチフィラメント繊維であって、当該繊維上で個々にメートル当り100回転よりも多い捻れ(torsion)Tで捻られているマルチフィラメント繊維であり;
・第1補強材(110)のD1で示すエンベロープ直径が、0.30mmと0.60mmの間であり;
・第1層のゴム(C1)中の第1補強材(110)の密度d1が、軸方向(Y)において測定して、スレッド数90本/dmとスレッド数150本/dmの間であり;
・第2補強材(120)および第3補強材(130)が、それぞれ、D2およびD3で示す直径または厚さが0.20mmと0.50mmの間である鋼モノフィラメントであり;
・第2層のゴム(C2)および第3層のゴム(C3)中の第2補強材(120)および第3補強材(130)それぞれの密度d2およびd3が、それぞれ、軸方向(Y)において測定して、スレッド数100本/dmとスレッド数180本/dmの間である、
を有する、前記ラジアルタイヤ(1)に関する(添付図面1および2において示す参照符号に従う)。
本発明に従う多層複合ラミネートは、特に、特に4×4類およびSUV (スポーツ用多目的車)のような乗用車用またはバン類用の任意のタイプのタイヤ用のベルト補強要素として使用し得る。
本出願における用語は、下記のように理解されたい:
・“ゴム”または“エラストマー”(2つの用語は同義であるとみなす):ジエンタイプまたは非ジエンタイプ、例えば、熱可塑性の任意のタイプのエラストマー;
・“ゴム組成物”または“ゴム状組成物”:少なくとも1種のゴムと少なくとも1種の充填剤を含む組成物。
・“層”:厚さがその他の寸法と比較して相対的に小さい、好ましくは厚さ対最大の他の寸法との比が0.5よりも小さい、好ましくは0.1よりも小さいシート、ストリップまたは任意の他の要素;
・“円周方向”:軸方向およびタイヤの半径の双方に対して実質的に垂直である方向(換言すれば、中心がタイヤの回転軸上にある円に正接している);
・“半径方向”:タイヤの半径に沿った方向、即ち、タイヤの回転軸を通り、この方向に対し実質的に垂直である、即ち、この方向に対する垂直線と5度を超えない角度をなす任意の方向。
・“軸または方向に対して垂直に配向させる”:補強材のような任意の要素について説明するとき、この軸またはこの方向に対して実質的に垂直に配向させている、即ち、この軸またはこの方向に対する垂線と5度を超えない角度をなす要素。
・“ラミネート”または“多層ラミネート”:国際特許分類の意義の範囲内において、互いに接触している平坦または非平坦形の少なくとも2枚の層を含む任意の製品、これらの層は一緒に接合または連結させていてもまたはさせてなくてもよい;“接合”または“連結”なる表現は、特に接着結合による接合または集合体化の全ての意味を包含するように広く解釈すべきである。
“aとbの間”なる表現によって示される値の範囲は、いずれも、aよりも大きくからbよりも小さいまでに及ぶ値の範囲を示し(即ち、端点aとbは除外される)、一方、“a〜b”なる表現によって示される値の間隔は、いずれも、aからbまでに及ぶ値の範囲を意味する(即ち、厳格な端点aおよびbを含む)。
例えば、図1は、そのベルトが本発明に従う多層複合ラミネートを含む、例えば乗用車またはバンタイプの車両用の本発明に従うタイヤの半径断面を極めて略図的に示している(即ち、何ら特定の縮尺に従って描いていない)。
・第1層のゴム(C1)は、トレッド側にあり、円周方向(X)に対して‐5〜+5度の角度アルファで配向させている第1列の補強材(110)を含み、ここで、これらの補強材(110)は、第1補強材と称し、熱収縮性繊維材料でできており;
・第2層のゴム(C2)は、第1層(10b)と接触しており且つこの第1層の下に配置しており、円周方向(X)に対し10度と30度の間の正または負の所定の角度ベータで配向させている第2列の補強材(120)を含み、ここで、これらの補強材(120)は、第2補強材と称し、金属補強材であり;
・第3層のゴム(C3)は、第2層(10b)と接触しており且つこの第2層の下に配置しており、前記角度ベータの反対側の角度ガンマで配向させている第3列の補強材(130)を含み、ここで、前記角度ガンマ自体は円周方向(X)に対し10と30度の間の角度であり、これらの補強材(130)は、第3補強材と称し、金属補強材である。
上記マルチフィラメント繊維の線密度または力価は、好ましくは50texと250texの間、より好ましくは,65〜200texの範囲内である(tex = g/1000mの繊維)。
・ゴムの第1層(C1)中の第1補強材(110)の密度d1は、軸方向(Y)において測定して、スレッド数90本/dmとスレッド数150本/dm (デシメートル、即ち、100mmのゴム層当り)の間である;
・ゴムの第2(C2)および第3(C3)層中の第2(120)および第3(130)補強材それぞれの密度d2およびd3は、それぞれ、軸方向(Y)において測定して、スレッド数100本/dmとスレッド数180本/dmの間であり;
上記特徴は、10cmの軸幅全体に亘る正中面(M)の両側上(即ち、正中面(M)に対して‐5cmと+5cmの間)の、特にまた好ましくは加硫状態のタイヤのベルトの中央部分において測定する。
・密度d1は、スレッド数100本/dmとスレッド数140本/dmの間であり;
・密度d2およびd3は、スレッド数110本/dmとスレッド数170本/dmの間、より好ましくはスレッド数120本/dmとスレッド数160本/dmの間である。
・(第1層C1の)第1補強材(110)とこの第1補強材に最も近い(第2層C2の)第2補強材(120)とを隔てているゴムの平均厚さEz1は、半径方向(Z)において測定して、0.20mmと0.40mmの間であり;
・(第2層C2の)第2補強材(120)とこの第2補強材に最も近い(第3層C3の)第3補強材(130)とを隔てているゴムの平均厚さEz2は、半径方向(Z)において測定して、0.35mmと0.60mmの間であり;
・上記多層複合ラミネート、即ち、その3つの重ね合せ層(C1、C2、C3)の全体厚さは、半径方向Zで測定して、1.8mmと2.7mmの間である;
また、これらの特徴も、正中面(M)の両側上に合計で10cmの軸幅(即ち、正中面Mに対して‐5cmと+5cmの間)で存在する、加硫状態のタイヤのベルトの中央部分において測定する。
・第1補強材(110) (第1層C1の)をこの第1補強材に最も近い第2補強材(120) (第2層C2の)を隔てているゴムの平均厚さEz1は、半径方向(Z)において測定して、0.20mmと0.35mmの間であり;
・第2補強材(120) (第2層C2の)をこの第2補強材に最も近い第3補強材(130) (第3層C3の)を隔てているゴムの平均厚さEz2は、半径方向(Z)において測定して、0.35mmと0.55mmの間であり;
・上記多層複合ラミネート、即ち、その3つの重ね合せ層(C1、C2、C3)の全体厚さは、半径方向Zで測定して、2.0mmと2.5mmの間である。
0.20 < Ez1 / (Ez1 + D1 + D2) < 0.35
0.30 < Ez2 / (Ez2 + D2 + D3) < 0.50
好ましくは、下記の不等式を満たす:
0.300 < (Ez1+Ez2) / (Ez1+Ez2+D1+D2+ D3) < 0.450
本発明によれば、上記第1補強材(110)を製造する熱収縮性繊維材料は、ポリアミドまたはポリエステル、好ましくはポリアミドである。
以下の試験により、本発明に従う多層複合ラミネートが、その特異な構造によって、タイヤの重量を、ひいては転がり抵抗性を、ケーブル加工していない鋼モノフィラメントを使用する故により低いコストでもって低めることを可能にし、このことの全てを、何よりも先ずこれらタイヤのコーナリング剛性または全体的耐久性を損なうことなく達成していることを実証する。
これらの実施例の本発明に従うタイヤにおいては、図2の略図に従い、各繊維補強材(110)は、繊維上で(個々に)およそ200回転/mの捻れで撚られた(捻り強糸(オーバーツイスト)形態の)、ポリアミド(ナイロン6,6、力価140tex)製のマルチフィラメント繊維である。これらのマルチフィラメント繊維(10)の直径D1 (思い起すとおり、本発明に従う上記ラミネートおよびタイヤにおいて測定したエンベロープ直径)は、およそ0.47mmに等しく;そのCTはおよそ5.3%に等しく、その収縮力Fcはおよそ12Nに等しい。
この第1層(C1)を製造するには、上記繊維補強材(113)を、各々ほぼ0.25mmの厚さを有する生(未加硫)状態のゴム組成物の2枚の層間で、当業者にとって周知の方法でカレンダー加工した。
0.20 < Ez1 / (Ez1+D1+D2) < 0.35
0.30 < Ez2 / (Ez2+D2+D3) < 0.50
0.30 < (Ez1+Ez2) / (Ez1+Ez2+D1+D2+ D3) < 0.45
0.20 < Ez1 / (Ez1+D1+D2) < 0.30
0.30 < Ez2 / (Ez2+D2+D3) < 0.50
装置において実施した最初の1連の試験においては、先ずは最初に、本発明のタイヤは、対照タイヤと比較したとき、下記のことをもたらしていることが注目された:
・多層複合ラミネートにおけるおよそ18%の軽量化、即ち、およそ3%のタイヤ自体においての軽量化;
・転がり抵抗性におけるおよそ2%(即ち、およそ0.150kg/トン)の改良;および、
・予期に反して、このかなりのベルトの軽量化にもかかわらず、ドリフトスラストの極めて小さい低下(およそ−3%の)。
先ずは最初に、極めて高速運転における耐久性を、各タイヤを、上記装置上で、予め設定した制限速度(255km/時)までまたは必要に応じての試験タイヤが試験終了前に破壊するまでの所定の段階での漸進的速度上昇に供することによって評価した。
・高速走行における等価の耐久性(両例において試験したタイヤの顕著な破壊はない):
・そして、最後に、極めて苛酷な走行条件下での極めて長時間運転における等価の耐久性(対照複合ラミネートと比較した本発明に従う多層複合ラミネートの等価の全体的な状態)。
2 クラウン
3 トレッド
4 側壁
5 ビード
6 ビードワイヤー
7 カーカス補強材
8 カーカス補強材の上返し
9 タイヤリム
10 クラウン補強材即ちベルト
(10a、10b、10c) 多層複合ラミネート
10a ゴム(C1)の第1層
10b ゴム(C2)の第2層
10c ゴム(C3)の第3層
110 第1補強材(熱収縮性繊維補強材)
120 第2補強材(金属補強材)
130 第3補強材(金属補強材)
M 正中面
X 円周方向
Y 軸方向
Z 半径方向
Ez1(1)〜Ez1(i) 第1補強材を第2補強材から隔てている距離
Ez2(1)〜Ez2(i) 第2補強材を第3補強材から隔てている距離
Claims (16)
- 3つの主方向、即ち、円周方向(X)、軸方向(Y)および半径方向(Z)を決定し、トレッド(3)が登載しているクラウン(2)、2枚の側壁(4)、2本のビード(5)、ここで、各側壁(4)は、各ビード(5)をクラウン(2)に連結している、ビード(5)の各々内に固定され側壁(4)内でクラウン(2)まで延びているカーカス補強材(7)、クラウン(2)内で円周方向(X)に延びており且つ半径方向においてカーカス補強用補強材(7)とトレッド(3)の間に位置するクラウン補強材即ちベルト(10)を含み、前記ベルト(10)が、少なくとも3つの補強材重ね合せ層(110、120、130)を含む多層複合ラミネート(10a、10b、10c)を含み、これらの補強材は、各層内で一方向にあり、ゴム(それぞれ、C1、C2、C3)の厚さ内に埋込まれているところのラジアルタイヤ(1)であって、
・第1層(10a)のゴム(C1)は、トレッド側にあり、円周方向(X)に対して‐5〜+5度の角度アルファで配向させている第1列の補強材(110)を含み、ここで、これらの補強材(110)は、第1補強材と称し、熱収縮性繊維材料でできており;
・第2層(10b)のゴム(C2)は、第1層(10b)と接触しており且つこの第1層の下に配置しており、円周方向(X)に対し10度と30度の間の正または負の所定の角度ベータで配向させている第2列の補強材(120)を含み、ここで、これらの補強材(120)は、第2補強材と称し、金属補強材であり;
・第3層(10c)のゴム(C3)は、第2層(10b)と接触しており且つこの第2層の下に配置しており、前記角度ベータの反対側の角度ガンマで配向させている第3列の補強材(130)を含み、ここで、前記角度ガンマ自体は円周方向(X)に対し10と30度の間の角度であり、これらの補強材(130)は、第3補強材と称し、金属補強材であり;
さらに、下記特徴:
・熱収縮性繊維材料でできている第1補強材(110)が、マルチフィラメント繊維であって、当該繊維上で個々にメートル当り100回転よりも多い捻れTで捻られているマルチフィラメント繊維であり;
・第1補強材(110)のD1で示すエンベロープ直径が、0.30mmと0.60mmの間であり;
・第1層のゴム(C1)中の第1補強材(110)の密度d1が、軸方向(Y)において測定して、スレッド数90本/dmとスレッド数150本/dmの間であり;
・第2補強材(120)および第3補強材(130)が、それぞれ、D2およびD3で示す直径または厚さが0.20mmと0.50mmの間である鋼モノフィラメントであり;
・第2層のゴム(C2)および第3層のゴム(C3)中の第2補強材(120)および第3補強材(130)それぞれの密度d2およびd3が、それぞれ、軸方向(Y)において測定して、スレッド数100本/dmとスレッド数180本/dmの間である、
を有する、前記ラジアルタイヤ(1)。 - 前記マルチフィラメント繊維の捻れTが、100回転/mと450回転/mの間、好ましくは120〜350回転/m、特に140〜300回転/mの範囲内である、請求項1記載のタイヤ。
- 前記マルチフィラメント繊維の線密度が、50texと250texの間、好ましくは65〜200texの範囲内である、請求項1または2記載のタイヤ。
- D1が、0.35mmと0.55mmの間、好ましくは0.40mm〜0.50mmの範囲内である、請求項1〜3のいずれか1記載のタイヤ。
- 密度d1が、スレッド数100本/dmとスレッド数140本/dmの間である、請求項1〜4のいずれか1項記載のタイヤ。
- D2およびD3が、各々、0.25mmよりも大きくて0.40mmよりも小さい、請求項1〜5のいずれか1項記載のタイヤ。
- 密度d2およびd3が、各々、スレッド数110本/dmとスレッド数170本/dmの間である、請求項1〜6のいずれか1項記載のタイヤ。
- 熱収縮性繊維材料でできている第1補強材(110)の熱収縮CTが、185℃で2分後に、7.0%よりも低く、好ましくは6%よりも低い、請求項1〜7のいずれか1項記載のタイヤ。
- 正中面(M)の両側上に合計で5cmの軸幅で存在する、加硫状態のタイヤベルトの中央部分において測定したときに下記の特性を満たす、請求項1〜8のいずれか1項記載のタイヤ:
・第1補強材(110)とこの第1補強材に最も近い第2補強材(120)とを隔てているゴムの平均厚さEz1が、半径方向(Z)において測定して、0.20mmと0.40mmの間であり;
・第2補強材(120)とこの第2補強材に最も近い第3補強材(130)とを隔てているゴムの平均厚さEz2が、半径方向(Z)において測定して、0.35mmと0.60mmの間である。 - 下記の不等式を満たす、請求項1〜9のいずれか1項記載のタイヤ。
0.20 < Ez1 / (Ez1 + D1 + D2) < 0.35 - 下記の不等式を満たす、請求項1〜10のいずれか1項記載のタイヤ。
0.30 < Ez2 / (Ez2 + D2 + D3) < 0.50 - 厚さEz1が、0.25mmと0.35mmの間である、請求項1〜11のいずれか1項記載のタイヤ。
- 厚さEz2が、0.35mmと0.55mmの間である、請求項1〜12のいずれか1項記載のタイヤ。
- 下記である、請求項1〜13のいずれか1項記載のタイヤ。
0.30 < (Ez1+Ez2) / (Ez1+Ez2+D1+D2+D3) < 0.45 - 第2および第3補強材(120、130)を製造する鋼が、炭素鋼である、請求項1〜14のいずれか1項記載のタイヤ。
- 第1補強材(110)を製造する熱収縮性繊維材料が、ポリアミドまたはポリエステル、好ましくはポリアミドである、請求項1〜15のいずれか1項記載のタイヤ。
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