JP2016533301A - タイヤエイペックスの構造 - Google Patents

Abstract

補強繊維を含有する複数の弾性ストリップから作られたエイペックス構成要素を有する車両用タイヤであって、補強繊維はストリップ内で制御された方向角度で互いに実質的に平行に整列され、方向はエイペックス構成要素の剛性を増大するように選択される車両用タイヤ。

Description

本発明は、タイヤエイペックス構成要素の構造および組成を対象とする。

いくつかのタイヤ性能属性には、操作性および制動性が含まれる。これらの属性は、Ｍｒｕｋら（以後Ｍｒｕｋ）の米国特許出願公開第２０１０／０１０８２２０号明細書に開示されるようなエイペックス、チッパー（ｃｈｉｐｐｅｒ）、およびフリッパー（ｆｌｉｐｐｅｒ）などのサイドウォール構成要素の存在によって影響を受ける。当技術分野で知られているように、エイペックスは、サイドウォールを硬化するために使用されるくさび型の構成要素であり、タイヤのビード部分の近くに配置される。Ｍｒｕｋは、特定の向きを有する短繊維を補強材としてタイヤのエイペックス、チッパーおよびフリッパーに組み込むことができることを教示している。

従来型の先行技術の車両用タイヤの選択された構成要素を示す。 車両用タイヤサイドウォール中のエイペックス領域の実施形態を示す。 エイペックス領域のストリップ内に埋め込まれた補強繊維の構成を示す。 エイペックス領域のストリップ内に埋め込まれた補強繊維の構成を示す。 エイペックス領域のストリップ内に埋め込まれた補強繊維の構成を示す。 エイペックス領域のストリップ内に埋め込まれた補強繊維の構成を示す。

改良された車両用タイヤの性能に対する継続的な必要性が存在し、および操作性の改良はサイドウォールを硬化することによって達成可能である。図１に全体的に１０で示されるのは、プライ４と、リム５に取り付けられたカーカス本体６とを有する一般的な先行技術の車両用タイヤのサイドウォール１の断面図である。サイドウォール１はさらに上部セクション１ａおよび下部セクション１ｂとして記載される。ビード３は、タイヤがリム５に据え付けられる場所に配置される。「ビード」は、プライコード４によって包まれ且つ他の補強要素と共にまたは補強要素なしに成形される環状引張り部材を含むタイヤの部分を意味する。下部サイドウォールセクション１ｂに示されるタイヤエイペックス２は、ビードと一致する外形に押出された一般的に三角形の弾性材料であり、且つ剛性ビード３と、便宜上共に４で示される柔軟性内側ライナおよび本体プライとの間にクッション性を提供する。

本発明は、エイペックス構成要素とビード構成要素とを含む自動車用タイヤを対象とし、エイペックス構成要素は、補強繊維を埋め込まれた複数の弾性ストリップを含む。本発明に関し、注意がサイドウォール１ｂのエイペックス部分に向けられ、および図２にさらに詳細に示される。エイペックス２は６個のストリップ２ａ〜２ｆを含むものとして示されるが、６は限定的な値であることを意図されない。すなわち、ストリップの数は６より少なくてもまたは多くてもよいが、容認されるのはある厚さの圧延ストリップでなければならない。エイペックス形状の形成は、比較的多数の不均一な長さのストリップによって最良に実行される。一実施形態ではストリップの数は、ストリップ厚さで除したエイペックス幅寸法であり得る。

図２に示されるように、ストリップは、底縁部表面がビード構成要素３と接触するように配置される。ストリップの上側縁部表面は、隣接ストリップの上側縁部表面と接触するか、または隣接プライと接触する。ストリップの上縁部表面は面取りされてもよいが、必須ではない。なぜなら、ストリップは、タイヤ処理および硬化(curing)の間、ゴム化合物が流れるとき、面取りされた形状に成形されるためである。図２に示されるようなストリップは硬化後であるが、端部は硬化前に四角にされ得ることに注目すべきである。図２のストリップ２ａ〜２ｆの斜線は、単に各ストリップを容易に表現するために与えられ、繊維の方向を表すことは意図されないことにさらに注目すべきである。補強繊維はストリップに埋め込まれ、ストリップ内で制御された方向角度で互いに実質的に平行に整列され、その際、方向はエイペックス構成要素の剛性を増大するように選択される。さらに、タイヤが動くときの繊維の方向を説明するために、補強繊維の主要部分は、１つまたは複数のストリップの、道路接触面に対して実質的に平行または斜めの面内で方向付けられる。ストリップに埋め込まれた補強繊維の様々な方向が図３Ａ〜３Ｄに示され、これらは図２の矢印Ａで示されるようにサイドウォールに対して垂直に見られたものである。ここで留意すべきは、図３Ａおよび３Ｄはストリップを１つのみ示し、これは全てのストリップがそれぞれ円周方向および経線方向である同じ方向を有することを示し得ることである。しかしながら、図３Ｂおよび３Ｃは、異なる方向を有する隣接ストリップを示し、説明のためにのみ提示され、決して限定的であることは意図されない。度の単位で表現される繊維の方向が、図３Ａ〜３Ｄに、それぞれ０°、０°および９０°、＋４５°および−４５°、および９０°として示される。図３Ｃは＋４５°および−４５°の方向を示すが、０°超且つ９０°未満、例えば＋３０°および−３０°、または＋６０°および−６０°である鋭角Ｌの他の組を使用することができる。

操作性を改良するために、少なくとも２つのストリップは、経線方向に、すなわちタイヤカーカスに沿って、およびカーカスプライと同じ方向（図３Ｄ）に方向付けられた繊維補強を有し得る。経線方向は半径方向に類似するが、半径方向と違って直線方向を示さず、図２のストリップ２ａ〜２ｆで示されるような曲線を成す。この構造はカーカスが横方向に過度に回転しないようにタイヤを硬化することによって操作性を改良する。

制動性を改良するために、補強繊維は好ましくは斜めに方向付けられ得る。換言すると、図２のサイドウォールから構造を見るとき、方向は図３Ｃに示されるように＋４５°および−４５°であり得る。制動の好ましい実施形態では、偶数個のストリップが存在し得る。加速および制動の両方において、タイヤは同じ種類であるが反対方向の力を受け、従ってこれ以降、両方を包含するために用語「制動」が使用され得ることを理解すべきである。

タイヤの操作性および制動性の両方を改良するために、補強ストリップの様々な組合せを使用することができる。図２に示されるようなエイペックスを構成する６個のストリップを有する実施形態において、最も外側のストリップ２ａ（タイヤのサイドウォールにより近い）および最も内側のストリップ２ｆ（タイヤの内側により近い）は、操作性のために経線方向の補強繊維によって製造できる一方、中間のストリップ２ｂ〜２ｅは制動性のために斜め方向の補強繊維によって製造できる。大まかに言えば、操作性および制動性の両方を改良するために、斜め方向の補強繊維を有する偶数個のストリップが中間に存在し得る、すなわち最も外側および最も内側のストリップは操作性のために経線方向の補強繊維を有し得る。他の可能な実施形態があり、例えば、最も外側のストリップ２ａおよび最も内側のストリップ２ｆが操作性のために経線方向の補強繊維を有し、および中間のストリップ２ｂ〜２ｅが制動性のために従来のゴム構成要素（すなわち繊維補強がない）から作られる。代替策は、両方が制動性のため斜め方向の補強繊維を備えた最も外側のストリップ２ａおよび最も内側のストリップ２ｆと、操作性のために（補強繊維のない）従来のゴム構成要素から作られた中間のストリップ２ｂ〜２ｅとを有し得る。

最も外側のストリップおよび最も内側のストリップが補強繊維の特定の方向を有する場合には、残りの中間ストリップは経線方向の補強、斜め方向の補強、または補強繊維のない従来のゴム構成要素を有することができる。同じエイペックス中に経線方向の補強および斜め方向の補強が存在する場合、経線方向の補強を有するストリップは最も外側に存在し得、および斜め方向の補強を有するストリップは最も内側に存在し得ることにさらに注目すべきである。図２を参照して上に記載したように、ストリップ２ａは最も外側であり得、ストリップ２ｆは最も内側であり得、他の中間ストリップはそれらが２ａまたは２ｆにより近いかどうかに基づいて指定され得る。

ストリップを含む硬化(cured)エラストマーは、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、およびそれらの混合物であることができる。補強繊維は連続的または非連続的であることができ、および芳香族ポリアミド、脂肪族ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアゾール、炭素、レーヨン、ガラスおよびそれらの混合物の非限定的な群から製造可能である。適切な芳香族ポリアミドは、Ｅ．Ｉ．ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＤＥ）（ＤｕＰｏｎｔ）から入手可能なＫｅｖｌａｒ（登録商標）などのｐ−アラミドである。別の適切な補強材料は、同じくＤｕＰｏｎｔから入手可能なＫｅｖｌａｒ（登録商標）Ｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ Ｅｌａｓｔｏｍｅｒである。

本発明はまた、
（ａ）エイペックス構成要素の剛性を増大する機構を特定するステップと、
（ｂ）実質的にカーカスプライと同じ方向に延在するストリップのエイペックス化合物を提供するステップと、
（ｃ）ステップ（ａ）で特定された機構に基づいてエイペックス構成要素の剛性を増大するように適合された方向を有する補強繊維をエイペックス化合物に導入するステップと
によって、タイヤのエイペックス構成要素の剛性を増大するための方法を対象とする。

複合材エイペックス構成要素を含むタイヤを製造する方法は、硬化エラストマーを提供するステップと、エラストマーおよび繊維の１００重量部あたり０．１〜１０部の補強繊維を硬化エラストマーに導入するステップとを含む。繊維は少なくとも６グラム／ｄｔｅｘの強度（ｔｅｎａｃｉｔｙ）と、少なくとも２００グラム／ｄｔｅｘのモジュラスとを有し、繊維の大部分は、１つまたは複数のストリップの、道路接触面に対して実質的に平行または斜めの面において方向付けられる。方法は、
（ａ）高せん断ミキサー、ロールミルまたは押出し機において、短繊維、エラストマーおよび他の添加剤を含む未硬化エラストマーを混ぜ合わせるステップと、
（ｂ）未硬化エラストマーを、繊維が所望の方向に整列された外形を有する１つまたは複数のストリップに圧延するか、または押出すステップと、
（ｃ）ビードおよびエイペックスストリップを含むタイヤアセンブリの第１段階構成要素を順番にドラムの上で組み立てるステップと、
（ｄ）タイヤアセンブリの第２段階構成要素を順番にブラダープレス機の上で組み立てるステップと、
（ｅ）タイヤアセンブリを金型の中に配置し、且つ熱および圧力によってエラストマー化合物を硬化するステップと
を含む。

Claims (18)

1. エイペックス構成要素およびビード構成要素を含む自動車用タイヤであって、前記エイペックス構成要素がさらに、補強繊維を含有する複数の弾性ストリップを含み、前記ストリップの１つが最も外側にあり、および前記ストリップの１つが最も内側にあり、各ストリップが上側表面、底側表面、上縁部表面および底縁部表面を有し、
   （ｉ）前記ストリップは、前記底縁部表面が前記ビード構成要素と接触するように配置され、
   （ｉｉ）ストリップの前記上縁部表面が、隣接ストリップの前記上側表面または隣接プライと接触し、
   （ｉｉｉ）前記ストリップ中の前記補強繊維が、前記ストリップ内で制御された方向角度で互いに実質的に平行に整列され、前記方向は前記エイペックス構成要素の剛性を増大するように選択される、
   自動車用タイヤ。
2. 前記補強繊維が経線方向に整列される、請求項１に記載のタイヤ。
3. 前記補強繊維が、（＋）の鋭角Ｌおよび（−）の鋭角Ｌで斜め方向に整列され、Ｌは０°より大きく且つ９０°より小さい、請求項１に記載のタイヤ。
4. 前記補強繊維が＋４５°および−４５°で斜め方向に整列される、請求項３に記載のタイヤ。
5. 前記補強繊維が円周方向に整列される、請求項１に記載のタイヤ。
6. 前記補強繊維が１つのストリップで経線方向に整列され、および異なるストリップで斜め方向に整列される、請求項１に記載のタイヤ。
7. 前記最も外側のストリップおよび前記最も内側のストリップが経線方向の繊維補強を有し、および中間のストリップが斜め方向の繊維補強を有する、請求項１に記載のタイヤ。
8. 前記中間のストリップがいかなる補強繊維も有さない、請求項７に記載のタイヤ。
9. 前記最も外側のストリップが斜め方向の補強繊維を有し、および前記最も内側のストリップが経線方向の補強繊維を有する、請求項１に記載のタイヤ。
10. 前記最も外側のストリップおよび前記最も内側のストリップが斜め方向の繊維補強を有し、および中間のストリップがいかなる繊維補強も有さない、請求項１に記載のタイヤ。
11. 前記最も外側のストリップおよび前記最も内側のストリップが経線方向の繊維補強を有し、および中間のストリップが斜め方向の繊維補強を有する、請求項１に記載のタイヤ。
12. 前記繊維が芳香族ポリアミド、脂肪族ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアゾール、炭素、レーヨン、ガラスおよびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載のタイヤ。
13. 前記繊維が連続的または非連続的である、請求項１２に記載のタイヤ。
14. 硬化エラストマーが、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴムおよびそれらの混合物からなる群から選択される、請求項１に記載のタイヤ。
15. 芳香族ポリアミドがパラアラミドである、請求項１１に記載のタイヤ。
16. タイヤのエイペックス構成要素の剛性を増大するための方法であって、
    （ａ）エイペックス構成要素の剛性を増大する機構を特定するステップと、
    （ｂ）エイペックス化合物を提供するステップと、
    （ｃ）ステップ（ａ）で特定された前記機構に基づいて前記エイペックス構成要素の剛性を増大するように適合された方向を有する補強繊維を前記エイペックス化合物に導入するステップと
    を含む方法。
17. 複合材エイペックス構成要素を含むタイヤを製造する方法であって、前記複合材がさらに、
    硬化エラストマーと、
    前記エラストマーの１００重量部あたり０．１〜１０部の繊維と
    を含み、前記繊維が、少なくとも６グラム／ｄｔｅｘの強度と、少なくとも２００グラム／ｄｔｅｘのモジュラスとを有することを特徴とし、
    前記繊維の大部分が、１つまたは複数のストリップの、道路接触面に対して実質的に平行または斜めの面において方向付けられ、
    前記方法が、
    （ａ）高せん断ミキサー、ロールミルまたは押出し機において、短繊維、エラストマーおよび他の添加剤を含む未硬化エラストマーを混ぜ合わせるステップと、
    （ｂ）前記未硬化エラストマーを、前記繊維が所望の方向に整列された外形を有する１つまたは複数のストリップに圧延するか、または押出すステップと、
    （ｃ）ビードおよびエイペックスストリップを含むタイヤアセンブリの第１段階構成要素を順番にドラムの上で組み立てるステップと、
    （ｄ）タイヤアセンブリの第２段階構成要素を順番にブラダープレス機の上で組み立てるステップと、
    （ｅ）前記タイヤアセンブリを金型の中に配置し、且つ熱および圧力によってエラストマー化合物を硬化するステップと
    を含む方法。
18. 複数の前記ストリップを結合するステップを含む、請求項１７に記載の方法。

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