JP2018535879A - モノフィラメントを含むワーキング層を有する空気タイヤおよび溝付きのタイヤトレッド - Google Patents

Abstract

本発明の目的は、２つのクロス掛けされたワーキング層（４１，４２）を有するタイヤの耐久性を向上させることにあり、このワーキング層は、空気タイヤの周方向に対して２０°以上かつ５０°以下の角度をなす互いに平行な補強要素を有し、これら補強要素は、０．２０ｍｍ以上かつ０．５ｍｍ以下の断面寸法を有する単一の金属ワイヤまたはモノフィラメントで作られている。空気タイヤは、Ｄ／３に等しい半径方向高さｈ１を有する半径方向下側ゾーンＺ１および２Ｄ／３に等しい半径方向高さｈ２を有する半径方向上側ゾーンＺ２を備えた溝を更に有する。溝は、少なくとも１ｍｍの平均幅Ｗ、少なくとも５ｍｍの深さＤ、少なくとも２ｍｍに等しいゾーン１の最大幅Ｗ１および少なくとも１ｍｍに等しいゾーン２の幅を有する。

Description

本発明は、乗用車用タイヤ、特にかかるタイヤのクラウンに関する。

タイヤは、回転軸線に関して回転対称性を示す幾何学的形状を有しているので、タイヤの幾何学的形状の説明は、一般に、タイヤの回転軸線を含む子午面に基づいて行われる。所与の子午面に関し、半径方向、軸方向および周方向は、それぞれ、タイヤの回転軸線に垂直な方向、タイヤの回転軸線に平行な方向および子午面に垂直な方向を意味している。

以下の説明において、「〜の半径方向内側に」および「〜の半径方向外側に」という表現は、それぞれ、「半径方向に見て〜よりもタイヤの回転軸線の近くに」および「半径方向に見て〜よりもタイヤの回転軸線から離れて」を意味している。「〜の軸方向内側に」および「〜の軸方向外側に」という表現は、それぞれ、「軸方向に見て〜よりも赤道面の近くに」および「軸方向に見て〜よりも赤道面から離れて」を意味する。「半径方向距離」は、タイヤの回転軸線に対する距離であり、「軸方向距離」は、タイヤの赤道面に対する距離である。「半径方向厚さ」は、半径方向に測定され、「軸方向幅」は、軸方向に測定される。

タイヤは、トレッド表面を介して路面に接触するようになったトレッドを有するクラウン、リムに接触するようになった２つのビード、およびクラウンをビードに連結する２つのサイドウォールを有する。さらに、タイヤは、クラウンの半径方向内側に位置していて２つのビードを互いに連結する少なくとも１つのカーカス層を含むカーカス補強材を有する。

タイヤのトレッドは、半径方向に見て２つの周方向表面によって画定され、これら周方向表面の半径方向最も外側は、トレッド表面と呼ばれており、その半径方向最も内側は、トレッドパターン底面と呼ばれている。加うるに、タイヤのトレッドは、軸方向に見て２つの側面によって画定されている。トレッドはまた、１種類または２種類以上のゴムコンパウンドで構成されている。「ゴムコンパウンド」という表現は、少なくとも１種類のエラストマーおよび充填剤を含むゴムの組成物を意味している。

クラウンは、トレッドの半径方向内側に位置した少なくとも１つのクラウン補強材を有する。クラウン補強材は、周方向と１５°〜５０°の角度をなす相互に平行な補強要素で構成されている少なくとも１つのワーキング層を有する少なくとも１つのワーキング補強材を含む。クラウン補強材は、周方向と０°〜１０°の角度をなす補強要素で構成された少なくとも１つのたが掛け層を有するフープ補強材を更に有するのが良く、フープ補強材は、通常、ワーキング層の半径方向内側に位置しているが、必ずしもそうである必要はない。

タイヤの「トレッド」という用語は、側面および２つの主要面によって画定されたある量の１つまたは２つ以上のゴム状材料であり、２つの主要面のうちの一方は、タイヤが走行しているときに路面に接触するようになっている。この表面は、トレッド表面と呼ばれる。第１の表面の半径方向内側に位置した他方の表面は、トレッド底面と呼ばれる。

濡れた路面に対する良好なグリップを得るために、切れ目がトレッドに入れられている。切れ目は、ウェルか溝かサイプか周方向溝かのいずれかを意味し、切れ目は、トレッド表面上に開口した空間を形成する。トレッド表面上では、ウェルには固有の主要寸法がない。サイプまたは溝は、トレッド表面上に、２つの固有の主要寸法、すなわち、幅Ｗおよび長さＬｏを有し、長さＬｏは、幅Ｗの少なくとも２倍に等しい。したがって、サイプまたは溝は、その長さＬｏを定めるとともに底フェースによって互いに連結された少なくとも２つの主要側フェースによって画定され、２つの主要側フェースは、サイプまたは溝の幅Ｗと呼ばれているゼロではない距離だけ互いに離れている。

定義上、サイプまたは溝は、
・オープンエンド（open-ended）であると言われている２つの主要な側フェースによって、
・ブラインド（blind）であると言われている３つの側フェース（これらのうちの２つは、切れ目の長さを定める主要フェースである）によって、
・ダブルブラインド（double-blind）であると言われている４つの側フェース（これらのうちの２つは、切れ目の長さを定める主要フェースである）によって画定される。

サイプと溝の差は、溝の２つの主要側フェースを隔てる平均距離、すなわちその幅Ｗの値である。サイプの場合、この距離は、２つの向かい合った主要側フェースが、タイヤが路面に接触する接触パッチにサイプが入ったときに互いに接触することができるようにするのに適している。溝の場合、この溝の主要側フェースが通常の走行条件下においては互いに接触することはありえない。サイプに関するこの距離は、一般に、乗用車用タイヤに関し、多くとも１ミリメートル（ｍｍ）に等しい。周方向溝は、タイヤの周囲全体にわたり実質的に連続した実質的に周方向の切れ目である。

具体的に言えば、幅Ｗは、１ｍｍの半径方向距離のところでトレッド表面の半径方向内側に位置した第１の周方向表面と１ｍｍの半径方向距離のところで底面の半径方向外側に位置する第２の周方向表面との間に存在し、２つの主要側フェースがトレッド表面および底面に出会う接合部のところと関連した何らかの測定上の問題を回避するよう切れ目の長さに沿ってかつ切れ目の半径方向部分に沿って定められた平均距離である。

切れ目の深さは、トレッド表面と切れ目の底との間の最大半径方向距離である。切れ目の深さの最大値は、トレッド深さＤと呼ばれる。トレッドパターン底面またはボトムサーフェスは、トレッド深さに等しい半径方向距離だけ半径方向内方に平行移動されたトレッド表面という表面として定義される。

持続可能な開発という現状の中にあっては、資源の節約およびかくして原材料の節約は、産業界の重要な目的のうちの１つである。乗用車用タイヤの場合、この目的を達成するための研究方法のうちの１つは、クラウン補強材の種々の層中の補強要素として通常用いられている金属コードに代えて欧州特許第００４３５６３号明細書に記載されているような１本１本の原糸またはモノフィラメントを用いることであり、この欧州特許明細書では、この種の補強要素は、軽量化と転がり抵抗の減少という２つの目的で用いられている。

しかしながら、この種の補強要素の使用には、欧州特許第２５３７６８６号明細書に記載されているように、圧縮下において腰折れまたは座屈するという問題が生じ、それによりタイヤは、不十分な耐久性を示す。この特許文献が記載しているように、当業者は、この問題を解決するために、クラウン補強材の種々の層の特定のレイアウトおよびクラウン補強材の補強要素を構成する材料の特定の品質を提案している。

物理的現象についての細部にわたる分析結果の示すところによれば、モノフィラメントの腰折れは、日本国特開２０１２‐０７１７９１号公報に言及されているように切れ目の下のトレッドの軸方向最も外側の部分で起こる。タイヤのこの領域は、車両が曲線走行しているときに高い圧縮荷重受けるという特定の特徴を有する。モノフィラメントの耐腰折れ性は、切れ目の幾何学的形状で決まり、かくしてトレッドパターンがモノフィラメントの耐久性に対して及ぼす驚くべき影響が実証されている。

欧州特許第００４３５６３号明細書 欧州特許第２５３７６８６号明細書 日本国特開２０１２‐０７１７９１号公報

したがって、本発明の主要な目的は、ワーキング層の補強要素がモノフィラメントで構成されているタイヤの耐久性をトレッドについて適当なトレッドパターンの設計により向上させることにある。

この目的は、乗用車用のタイヤであって、このタイヤは、
・トレッド表面を介して路面に接触するようになった軸方向幅ＬＴのトレッドを有し、
・トレッドは、各々が多くとも軸方向幅ＬＴの０．３倍に等しい軸方向幅（ＬＳ１，ＬＳ２）を有しかつ各々が周方向溝によって軸方向内側について画定された２つの軸方向外側部分を有し、
・少なくとも一方の軸方向外側部分は、軸方向外側溝を有し、軸方向外側溝は、トレッド表面上に開口した空間を形成するとともに底フェースによって互いに連結された主要な側フェースと呼ばれる少なくとも２つのフェースによって画定され、
・主要溝と呼ばれる少なくとも１つの軸方向外側溝は、２つの側フェース相互間の平均距離によって定められた少なくとも１ｍｍに等しい平均幅Ｗ、トレッド表面と底フェースとの間の最大半径方向距離によって定められた少なくとも５ｍｍに等しい深さＤ、および曲線距離Ｌを有し、
・軸方向外側主要溝は各々、曲線距離Ｌの一部分にわたり、Ｄ／３に等しい半径方向高さｈ１および実質的に一定である最大幅Ｗ１を備えた半径方向内側ゾーンＺ１と、２Ｄ／３に等しい半径方向高さｈ２および幅Ｗ２を備えた半径方向外側ゾーンＺ２を有し、
・タイヤは、トレッドの半径方向内側に位置したクラウン補強材を更に有し、
・クラウン補強材は、ワーキング補強材およびフープ補強材を含み、
・ワーキング補強材は、各々が補強要素を有する２つのワーキング層で構成され、補強要素は、エラストマー材料で被覆され、補強要素は、相互に平行でありかつそれぞれ、タイヤの周方向（ＸＸ′）と、絶対値で表して少なくとも２０°に等しくかつ多くとも５０°に等しくしかも１つの層と次の層との間で互いに逆の符号を持つ有向角度をなし、
・ワーキング層の補強要素は、最小寸法が少なくとも０．２０ｍｍに等しくかつ多くとも０．５ｍｍに等しい断面および破断強度Ｒ_mを有する個々の金属原糸またはモノフィラメントで構成され、
・各ワーキング層中の補強要素の密度は、１ｄｍ当たり少なくとも原糸１００本に等しくかつ１ｄｍ当たり多くとも原糸２００本に等しく、
・フープ補強材は、少なくとも１つのたが掛け層を有し、少なくとも１つのたが掛け層は、相互に平行でありかつタイヤの周方向（ＸＸ′）と絶対値で表して多くとも１０°に等しい角度Ｂをなす補強要素を有し、
・トレッドの深さＤの軸方向外側主要溝は、軸方向外側主要溝の曲線長さＬの少なくとも３０％にわたり、少なくとも２ｍｍに等しい最大幅Ｗ１を備えた半径方向内側ゾーンＺ１および少なくともＤ／３に等しい半径方向高さｈ３にわたって多くとも１ｍｍに等しい幅Ｗ２を備えた半径方向外側ゾーンＺ２を有し、
・各ワーキング層の破断強度Ｒ_cは、少なくとも３００００Ｎ／ｄｍに等しく、Ｒ_cは、Ｒ_c＝Ｒ_m・Ｓ・ｄによって定められ、Ｒ_mは、ＭＰａで表わされたモノフィラメントの引張り破断強度であり、Ｓは、ｍｍ²で表わされたモノフィラメントの断面積であり、ｄは、１ｄｍ当たりのモノフィラメントの本数で表わされた考察対象のワーキング層中のモノフィラメントの密度であることを特徴とするタイヤによって達成される。

トレッド表面と溝の主要側フェースの交線は、溝の主要プロフィールを定める。溝の主要プロフィールは、通常、トレッド表面と溝の側フェースとの交線が曲線なので、直観的に識別可能である。トレッド表面と溝の側フェースが連続的に交わるタイヤの場合、溝のプロフィールは、溝の主要側フェースとトレッド表面との交線を−０．５ｍｍだけ半径方向に平行移動させることによって求められる。溝の曲線距離は、主要プロフィールの平均曲線長さとして計算される。

通常、溝の主要プロフィールは、実質的に、同一形状のものでありかつ溝の幅Ｗだけ互いに離れている。

溝の幅という表現は、溝の主要プロフィールの平均湾曲長さにわたって平均された主要側フェース相互間の平均距離である。

機械的な操作の観点からは、補強要素の腰折れまたは座屈は、圧縮の際に起こる。この腰折れは、トレッドの軸方向最も外側の部分の半径方向内側でのみ起こり、と言うのは、横方向加重の場合に圧縮荷重が最も高いのは、このゾーンにおいてだからである。これら軸方向最も外側の部分は各々、タイヤのトレッドの全幅の０．３倍というこれらの最大軸方向幅を有する。

腰折れは、複雑かつ不安定な現象であり、それにより主要寸法よりも一桁小さい少なくとも１つの寸法を有する物体、例えばリムまたはシェルの疲れ破壊が生じる。モノフィラメントは、これらの長さよりも極めて小さい断面を備えたこの種の物体である。かかる現象は、主要寸法が圧縮されたときに始まる。この現象は、モノフィラメントの幾何学的形状の非対称のためまたは金属材料について非常に破壊的である応力負荷であるモノフィラメントの曲げによって生じる横方向力の存在のために続く。この複雑な現象は、境界条件、要素の可動性、ならびに加えられた荷重の方向およびこの荷重を原因として起こる変形に対する依存性が特に高い。この変形が実質的にモノフィラメントの主要寸法の方向に起こらない場合、腰折れが起こることはなく、しかもタイヤのワーキング層のゴムコンパウンドのマトリックスにより包囲されたモノフィラメントの場合、荷重は、モノフィラメント相互間のゴムコンパウンドの剪断によって吸収される。

加うるに、ワーキング層のモノフィラメントの腰折れは、トレッドの軸方向外側溝の下でのみ起こり、と言うのは、軸方向外側溝が存在しない場合、補強要素の半径方向外側に位置するトレッドのゴム材料が圧縮荷重の大部分を吸収するからである。同様に、深さが５ｍｍ未満の軸方向外側溝は、モノフィラメントの腰折れに対して何ら影響を及ぼさない。

さらに、幅が１ｍｍ未満であってサイプとも呼ばれる軸方向外側溝は、これら溝が接触パッチに入ったときに閉じ、したがってモノフィラメントを腰折れから保護する。軸方向外側に位置していない溝の場合、タイヤの横方向加重の場合の圧縮荷重は、小さすぎるので腰折れを生じさせない。さらに、乗用車用タイヤでは、１ｍｍ未満の幅のサイプだけがトレッドの軸方向中央部分に配置することが慣例である。

トレッドの２つの軸方向外側部分は、濡れた路面上でのハイドロプレーニングの恐れを減少させるために１本または２本以上の周方向溝を有するのが良い。タイヤの場合、これらの溝は、接触パッチの僅かな幅を占め、そしてモノフィラメントの腰折れに対してよく知られている影響を生じさせない。

したがって、主要溝と呼ばれる軸方向外側溝、すなわち５ｍｍを超える深さおよび１ｍｍを超える平均幅を有する軸方向外側溝だけがワーキング層中にモノフィラメントを用いる場合に特別の設計規則が適用される必要がある。これら軸方向外側主要溝は、タイヤのウェットグリップ（wet grip）性能にとって特に重要である。

運動を許容する何もない空間が存在しない方向では、圧縮荷重は、ゴムコンパウンドによって吸収されることになる。軸方向外側主要溝が存在する場合、この溝は、荷重を吸収せず、これとは異なり、その主要側フェースの全体的方向に垂直な方向における圧縮の際の運動を可能にする。腰折れを回避するためには、圧縮荷重が補強要素に加えられず、トレッドパターンの要素によって吸収されることが必要である。しかしながら、新品時にはかつ良好なウェットグリップ性能と両立する摩耗後においては、ボイド体積比を維持することが必要である。本発明者によって提案される溝の形状は、新品状態では、幅が多くとも１ｍｍに等しい溝の半径方向外側部分が接触パッチ内で閉じ、したがって圧縮荷重を吸収し、かくしてワーキング層の補強要素が腰折れするのを阻止するようなものである。タイヤが摩耗状態になると、半径方向外側部分は、消えて少なくとも１ｍｍに等しい平均幅の幅広の溝が残り、これら幅の広い溝は、濡れた路面上の走行時に水を依然として排出することができるが、残っている溝の深さは、圧縮荷重がワーキング補強材のモノフィラメントを腰折れさせるのにもはや十分ではないようなものである。

主要溝は、突起またはブリッジを更に有するのが良く、これらブリッジは、潜在的に、平均幅が１ｍｍ未満のサイプを含むことができる。

モノフィラメントは、長円形の断面の曲げの際の断面二次モーメントおよびかくしてこれらの耐腰折れ性が高いので小さなサイズの場合であっても長円形の断面が円形断面と比較して利点を奏するということを認識した上で、任意の断面形状を有することができる。円形断面の場合、最も小さな寸法は、断面の直径に対応している。モノフィラメントの疲れ破断強度およびフィラメント相互間に位置するゴムコンパウンドの耐剪断性を保証するため、各ワーキング層の補強要素の密度は、１ｄｍ当たり少なくとも原糸１００本に等しくかつ１ｄｍ当たり多くとも原糸２００本に等しい。密度という用語は、ワーキング層の１０ｃｍ幅当たりのモノフィラメントの平均本数であり、この幅は、考察対象のワーキング層中のモノフィラメントの方向に垂直に測定される。連続して並んで位置する補強要素相互間の距離は、一定であっても良く不定であっても良い。補強要素は、層の状態で、ストリップの状態で、あるいは一つ一つ製造中に布設可能である。

さらに、モノフィラメントの耐腰折れ性は、軸方向に隣り合うフィラメントの抵抗にも依存する場合があり、１つの腰折れの開始は、腰折れしているモノフィラメント周りの荷重の分布状態の作用効果により別のフィラメント腰折れを招く可能性がある。耐久性の向上を得るため、モノフィラメント密度および直径に関する条件を観察するだけでなく、ワーキング層の強度に関する条件、すなわち少なくとも３００００Ｎ／ｄｍに等しいことが必要な各ワーキング層の破断強度Ｒ_cを満たすことが適切であり、Ｒ_cは、Ｒ_c＝Ｒ_m・Ｓ・ｄによって定められ、この式で、Ｒ_mは、ＭＰａで表されたモノフィラメントの引張り破断強度であり、Ｓは、ｍｍ²で表されたモノフィラメントの断面積であり、ｄは、１ｄｍ当たりのモノフィラメントの本数で表された考察対象の前記ワーキング層中のモノフィラメントの密度である。

特定の取り付け方向が課されていないタイヤの場合、解決策としては、本発明をトレッドの２つの軸方向最も外側の部分に利用する。

特定の取り付け方向が課されているタイヤの場合、一オプションは、本発明を乗用車の車外側に位置するトレッドの軸方向最も外側の部分にのみ利用することである。

乗用車用タイヤのトレッドパターンは、通常、実質的に対称であるか実質的に反対称であるか実質的に非対称であるかのいずれかである。

トレッドのボイド容積を制限するとともにタイヤの摩耗性を保持するようトレッドの軸方向外側主要溝は、多くとも８ｍｍに等しい幅Ｗ１を備えた半径方向内側ゾーンＺ１を有するのが有利である。

タイヤの製造の際にタイヤを脱型させやすくするという理由で、トレッドの軸方向外側主要溝は、少なくとも０．４ｍｍに等しい幅Ｗ２を備えた半径方向外側ゾーンＺ２を有することが好ましい。

軸方向外側主要溝は、多くの場合、８ｍｍ未満の深さを有する。これは、ゴムのある特定の厚さを超えると、トレッドの可撓性が高くなりすぎてタイヤが摩耗、挙動および転がり抵抗の面でそれほど良好には働かないからである。

少なくとも１つの軸方向外側溝が濡れた路面上を走行しているときに水を接触パッチの外側に移すためにタイヤの軸方向外側に開口することが特に有利である。

同様に、グリップ性能を向上させるため、少なくとも１つの軸方向外側溝がトレッドの周方向溝の軸方向内側に開口することが有利である。

好ましくは、トレッドの過剰な可撓性および耐摩耗性および転がり抵抗性の低下を回避するために軸方向外側主要溝は、タイヤの周方向（ＸＸ′）に見て少なくとも８ｍｍに等しい周方向間隔Ｐだけ互いに隔てられる。周方向間隔は、トレッドの関連の軸方向最も外側の部分にわたり、２つの周方向に連続して並んだ軸方向外側主要溝の平均直線プロフィール相互間の平均周方向距離である。通常、タイヤのトレッドは、特にロードノイズを制限するよう不定である周方向間隔を有するのが良い。

好ましい一解決策は、十分なトレッドボイド体積比を備えることによって、タイヤが濡れた路面に対する良好なグリップを発揮できることを保証するために軸方向外側主要溝をタイヤの周方向（ＸＸ′）に見て多くとも５０ｍｍに等しい周方向間隔Ｐだけ互いに隔てることにある。

軸方向外側溝の底フェースとクラウン補強材の半径方向最も外側の補強要素との間の半径方向距離が少なくとも１．５ｍｍに等しいことが特に有利である。これは、この最小量のゴム状材料がクラウンを保護して路面上に存在する障害物、石、または任意のデブリによる攻撃および穴あけを受けないようにするからである。

転がり抵抗の面で良好に働くタイヤを得るためには、軸方向外側溝の底フェースとクラウン補強材の半径方向最も外側の補強要素との間の半径方向距離が多くとも３．５ｍｍに等しいことが好ましい。

少なくとも、軸方向外側主要溝を有する軸方向外側部分は、多くとも１ｍｍに等しい平均幅Ｗ１を備えたサイプを有することが有利である。ある特定の種類の路面、特に黒氷または雪で覆われた路面に対するグリップを向上させるため、ワーキング補強材がモノフィラメントを含むタイヤの耐久性を損なわないで、トレッドの軸方向外側部分中に幅の狭いサイプを提供することが可能である。これは、これらのサイプが接触パッチに入ったときにこれらの主要プロフィールが互いに接触し、次にトレッドのゴム状材料が圧縮荷重を吸収するからである。

また、タイヤの耐久性をそれほど損なわないで５ｍｍ未満の小さな深さの溝を提供することが可能であり、ただし、この場合、性能、特にウェットグリップ性能は、タイヤが摩耗するにつれて劣化した状態になる。

トレッドの２つの軸方向外側部分は各々、トレッドの軸方向幅ＬＴの多くとも０．２倍に等しい軸方向幅（ＬＳ１，ＬＳ２）を有する。

好ましくは、各ワーキング層は、最小寸法が少なくとも０．３ｍｍに等しくかつ多くとも０．３７ｍｍに等しい断面を有する個々の金属原糸またはモノフィラメントで構成されている補強要素を有し、これら補強要素は、標的性能の観点、すなわち、軽量化およびワーキング層の補強要素の腰折れ耐久性のバランスを取る上での最適手段となる。

好ましい一解決策は、各ワーキング層が、タイヤの周方向（ＸＸ′）と絶対値が少なくとも２２°に等しくかつ多くとも３５°に等しい角度をなす補強要素を有することであり、これら補強要素は、タイヤ挙動とタイヤ耐久性との最適妥協策となる。ワーキング層の補強要素の角度は、赤道面のところで測定される。

補強要素相互間の剪断の際に働くゴムコンパウンドの耐久性ならびにその張力および圧縮耐久性を保証するためには、各ワーキング層中の補強要素の密度は、１ｄｍ当たり少なくとも原糸１２０本に等しくかつ１ｄｍ当たり多くとも原糸１８０本に等しいことが有利である。

ワーキング層の補強要素は、直線であっても良いが直線でなくても良い。これら補強要素は、正弦波形状、ジグザグ形状、もしくは波形形状または螺旋を辿る形状のものとしてあらかじめ形成されるのが良い。ワーキング層の補強要素は、スチール、好ましくは炭素鋼、例えば「スチールコード」系のコードで用いられている炭素鋼で作られ、ただし、当然のことながら、他のスチール、例えばステンレス鋼または他の合金を用いることが可能である。

炭素鋼が用いられる場合、その炭素含有量（スチールの重量％）は、好ましくは、０．８％から１．２％までの範囲にある。本発明は、特に、非常に高い強度のスチールコード系（「超高張力（Super High Tensile）」の英語標記の頭文字をとって“ＳＨＴ”と呼ばれる）、極超高強度（「極超高張力（Ultra High Tensile）」の英語標記の頭文字をとって“ＵＨＴ”と呼ばれまたは「メガ級高張力（Mega Tensile）」の英語標記の頭文字をとって“ＭＴ”と呼ばれる）スチールコード系の諸スチールに特に当てはまる。炭素鋼レインフォーサは、この場合、好ましくは３０００ＭＰａを超え、より好ましくは３５００ＭＰａを超える引張り破断強度（Ｒ_m）を有する。これらの破断時全伸び率（Ａｔ）は、好ましくは２．０％を超え、Ａｔは、弾性伸び率と塑性伸び率の合計である。

スチールレインフォーサに関する限り、Ｒ_m（ＭＰａで表される）で示される破断強度およびＡｔ（％で表される全伸び率）で示される破断時伸び率の測定値は、１９８４年のＩＳＯ規格６８９２に準拠して張力下で取られる。

用いられるスチールは、これが特に炭素鋼であるにせよステンレス鋼であるにせよいずれにせよ、それ自体、例えばスチールモノフィラメントの加工性またはレインフォーサおよび／またはタイヤ自体の耐摩耗性、例えば接着性、耐腐食性またはそれどころか耐老化性を向上させる金属の層で被覆されるのが良い。好ましい一実施形態によれば、用いられるスチールは、黄銅（Ｚｎ‐Ｃｕ合金）または亜鉛の層で覆われ、思い起こされるように、ワイヤ原糸を製造するプロセスの際、黄銅または亜鉛被膜は、ワイヤを引き抜きやすくするとともにワイヤ原糸をゴムに良好に接着させる。しかしながら、レインフォーサは、例えばこれら原糸の耐腐食性および／またはこれらのゴムへの接着性を向上させる機能を有する黄銅または亜鉛以外の金属の薄い層、例えばＣｏ、Ｎｉ、Ａｌの薄い層、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｓｎのうちの２つまたは３つ以上の合金配合物の薄い層で覆われるのが良い。

好ましくは、少なくとも１つのたが掛け層の補強要素は、脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミドまたは脂肪族ポリアミドと芳香族ポリアミドの組み合わせ、ポリエチレンテレフタレートまたはレーヨン系の繊維材料で作られ、と言うのは、繊維材料は、これらが軽量でありかつ優れた剛性を提供するので、この種の使用に特に好適だからである。たが掛け層中の連続して並んで位置する補強要素相互間の距離は、一定であっても良く不定であっても良い。補強要素は、製造中、層の状態で、ストリップの状態で、あるいは補強要素毎に布設可能である。

フープ補強材は、ワーキング補強材の良好な耐久性を保証するためにワーキング補強材の半径方向外側に位置することが有利である。

本発明の特徴および他の利点は、図１〜図７の助けにより良好に理解され、これらの図は、縮尺通りには描かれておらず、本発明を理解しやすくするために単純化された仕方で描かれている。

本発明のタイヤの部分、特にそのアーキテクチャおよびそのトレッドを示す斜視図である。 本発明のタイヤのクラウンの子午線断面図であり、トレッドの軸方向外側部分を示す図である。 図３Ａおよび図３Ｂは、乗用車用タイヤのトレッドの２種類の半径方向外側子午線輪郭を示す図である。 図４ａ〜図４ｄは、本発明の軸方向外側溝の種々の実施形態を示す図である。 図５ａ，図５ｂ，図５ｃは、ネットワーク状（網目状）の溝の場合の主要溝を決定する方法を示す図である。 図６Ａおよび図６Ｂは、以下に説明するタイヤＡ，Ｂの２つの実施例のためのサイピングの２つの形式を示す図である。 トレッドの外部エッジおよび内部エッジを示す図である。

図１は、タイヤのクラウンの一部を示す斜視図である。タイヤは、トレッド表面２１を介して路面に接触するようになったトレッド２を有する。トレッドの軸方向外側部分２２，２３には、軸方向外側溝２４が設けられている。タイヤは、ワーキング補強材４およびフープ補強材５を含むクラウン補強材３を更に有する。ワーキング補強材は、各々が補強要素を有する２つのワーキング層４１，４２で構成され、補強要素は、相互に平行でありかつそれぞれ、タイヤの周方向（ＸＸ′）と、絶対値で表して少なくとも２０°に等しくかつ多くとも５０°に等しくしかも１つの層と次の層との間で互いに逆の符号を持つ有向角度をなしている。

図１は、トレッドの軸方向外側部分２２，２３において軸方向軸線（ＹＹ′）に沿って延びる軸方向外側溝だけを示している。実際には、この記載は、図１を読みやすくするための純粋に便宜であり、性能上の目的に応じて、特にウェットグリップ（wet grip：ウェット時におけるグリップ）の面で、乗用車のトレッドの軸方向外側溝が軸方向（ＹＹ′）と±６０°の角度をなすことが可能である。

図２は、本発明のタイヤのクラウンの概略子午線断面図である。図２は、特に、トレッドの軸方向外側部分２２，２３の幅ＬＳ１，ＬＳ２ならびにタイヤの全幅ＬＴを示している。タイヤの子午線断面に沿って測定した軸方向外側溝２４の深さＤおよび任意の溝２４の底フェース２４３とクラウン補強材３との間の距離Ｄ１もまた示されている。タイヤの子午線断面は、タイヤを２つの子午面で切断することによって得られる。一例を挙げると、タイヤの子午線断面は、周方向に見てトレッドのところでは約６０ｍｍの厚さを有する。測定値は、２つのビード相互間の距離がタイヤのリムに取り付けられて軽くインフレートされたタイヤの２つのビード相互間の距離と同一に維持された状態で取られる。

図３Ａおよび図３Ｂは、トレッドの軸方向エッジ７を測定する方法を示しており、この方法によりトレッド幅を測定することができる。トレッド表面２１がタイヤ８の軸方向外面と交差している図３Ａでは、軸方向エッジ７は、これら２つの表面相互間の交線の箇所として当業者により自明の仕方で定められる。トレッド表面２１が数学的に表現すれば連続しかつ識別可能である仕方でタイヤ８の軸方向外面の延長部をなしている図３Ｂでは、サイドウォールよりの移行領域におけるトレッド表面上の任意の箇所のところにおけるトレッド表面の接線がタイヤの半径方向断面上にプロットされている。第１の軸方向エッジ７は、この接線と軸方向とのなす角度βが３０°に等しい箇所である。この接線と軸方向とのなす角度βが３０°に等しい幾つかの箇所が存在する場合、採用されるのは、半径方向最も外側の箇所である。同じやり方がタイヤの赤道面に関して対称であるトレッドの第２の軸方向エッジを定めるために使用される。

図４は、４つの互いに異なる実施形態に従ってトレッド２内の軸方向外側溝２４の主要側フェース（２４１，２４２）に実質的に垂直な断面を概略的に示している。軸方向外側溝２４は、Ｄ／３に等しい半径方向高さｈ１および実質的に一定である最大幅Ｗ１を備えた半径方向内側ゾーンＺ１と、２Ｄ／３に等しい半径方向高さｈ２および幅Ｗ２を備えた半径方向外側ゾーンＺ２を有する。図４ａは、溝の第１の実施形態を示しており、この第１の実施形態に関しては、ゾーン２の幅Ｗ２は、少なくとも０．３３Ｄに等しい高さにわたって多くとも１ｍｍに等しく、ゾーン１の幅Ｗ１は、少なくとも２ｍｍに等しい。図４ｂは、溝の第２の実施形態を示しており、この第２の実施形態に関し、主要側フェースは、これら主要側フェースが接触パッチ内で互いに接触したときにこれらの相対運動を制止するようになった特別な形状を有する。自動ロック式サイピング（self-locking siping）と呼ばれるこれらの技術は、図４ｂに示されているような半径方向に自動ロック式であるにせよ軸方向外側部分２２に設けられたサイピング２４によって図１に示されているような溝の全体方向に自動ロック式であるにせよこれら２つの方向の両方に自動ロック式であるにせよいずれにせよ、当業者には周知である。かかる解決策の利点は、主要側フェースの相対運動が制止され、特定の摩耗がタイヤの性能に対して有害な特定の摩耗形態が回避されるということにある。図４ｃおよび図４ｄは、軸方向外側溝２４の他の２つの考えられる実施形態を示している。

図５ａ、図５ｂ、図５ｃは、ネットワークの状態（網目状）の溝の場合に主要な溝を決定する方法を示している。ある特定のトレッドパターンの場合、溝は、図５ａに示されているように他の溝中に開口している。この場合、ネットワーク状の溝中の互いに最も周方向に離れて位置する連続した側フェースであるネットワークの側フェースを決定し、この場合、かかる側フェースは、側フェース２４１，２４２である。本発明は、全ての溝に利用され、これら溝は、これらの側フェースとして、ネットワークの側フェースのうちの１つおよびすぐ隣の反対側の側フェースを有する。したがって、ここでは、点Ａから点Ｂに至る第１の部分にわたるネットワークの側フェース２４１およびこの側フェース２４１のすぐ隣に位置する反対側の側フェース２４２′ならびに点Ｂから点Ｃに至る第２の部分にわたるネットワークの側フェース２４１およびこの側フェース２４１のすぐ隣に位置する反対側の側フェース２４２で構成された平均直線プロフィールＬ＿１の溝２４＿１（図５ｂ）を考察する。次に、点Ａから点Ｂに至る第１の部分にわたるネットワークの側フェース２４２およびこの側フェース２４２のすぐ隣に位置する反対側の側フェース２４１′ならびに点Ｂから点Ｃに至る第２の部分にわたるネットワークの側フェース２４２およびこの側フェース２４２のすぐ隣に位置する反対側の側フェース２４１で構成された平均直線プロフィールＬ＿２の溝２４＿２（図５ｃ）を考察する。より複雑なネットワークに関し、この規則は、実質的にネットワークの側フェースの向きをたどるネットワークの考えられる主要溝の全てが本発明の特徴を満たすよう一般化される。

図７は、車両２００のホイールの取り付けリムに取り付けられるようになっていて車両への所定の取り付け方向を有するタイヤを概略的に示している。各タイヤは、外部軸方向エッジ４５および内部軸方向エッジ４６を有し、内部軸方向エッジ４６は、タイヤが所定の取り付け方向において車両に取り付けられたときの車両のボデーシェルに取り付けられるようになったエッジであり、外部軸方向エッジ４５は、その反対側である。本明細書では、「車両の車外側」という表現は、外部軸方向エッジ４５を指している。

本発明者は、２ｂａｒの圧力までインフレートされたサイズ２０５／５５Ｒ１６のタイヤについて本発明に基づく計算を行ったが、このタイヤは、直径０．３ｍｍのスチールモノフィラメントを有する２つのワーキング層を有し、スチールモノフィラメントは、１ｄｍ当たり原糸１５８本の密度で分布して配置されかつ周方向とそれぞれ２７°、−２７°に等しい角度をなしている。モノフィラメントは、３５００ＭＰａに等しい破断強度Ｒ_mを有し、ワーキング層は各々、３９０００Ｎ／ｄｍに等しい破断強度Ｒ_cを有する。タイヤは、トレッドの軸方向幅の０．２倍に等しい軸方向幅を有するタイヤのトレッドの２つの軸方向外側部分に設けられかつ２７ｍｍの周方向間隔で分布して配置された深さ６．５ｍｍのブラインド型の軸方向外側溝を有する。軸方向外側主要溝の底フェースとクラウン補強材との間の半径方向距離Ｄ１は、少なくとも２ｍｍに等しい。

本発明者は、２ｂａｒの圧力までインフレートされたサイズ２０５／５５Ｒ１６のタイヤについて本発明に基づく計算を行ったが、このタイヤは、１ｄｍ当たり原糸１５８本の密度で分布して配置されかつ周方向ＸＸ′とそれぞれ２７°、−２７°に等しい角度をなす直径０．３ｍｍのスチールモノフィラメントの２つのワーキング層を有する。モノフィラメントは、３５００ＭＰａに等しい破断強度Ｒ_mを有し、ワーキング層は各々、３９０００Ｎ／ｄｍに等しい破断強度Ｒ_cを有する。タイヤは、トレッドの幅の０．２倍に等しい幅を有するタイヤのトレッドの２つの軸方向外側部分に設けられかつ２７ｍｍの周方向間隔で分布して配置された深さ６．５ｍｍのブラインド型の軸方向外側溝を有する。軸方向外側主要溝の底フェースとクラウン補強材との間の半径方向距離Ｄ１は、少なくとも２ｍｍに等しい。

タイヤＡは、図６Ａに示されているように６ｍｍに等しい深さ、３．５ｍｍの幅および２１ｍｍ²に等しい断面積を備えた長方形断面の溝を有する。タイヤＢは、個々のセグメントが長方形である６ｍｍに等しい深さを備えた溝を有する。タイヤＢの溝の半径方向最も内側のゾーン１は、５ｍｍに等しい最大幅Ｗ１および４ｍｍに等しい深さを有する。タイヤＢの溝の半径方向最も外側のゾーン２は、０．６ｍｍに等しい幅および２ｍｍに等しい高さを有する。これら溝は、図６Ｂに示されている。これらの溝は、本発明の特徴を満足させる。これら２つの形式の溝の断面積は、２１ｍｍ²に等しい。これらのタイヤについては隣り合う溝相互間の距離が計算される。２本の連続して並んだ溝相互間の周方向距離は、２７ｍｍに等しい。溝の全体的方向は、実質的に軸方向である。

計算に用いられた条件は、カーブの外側に位置するフロントタイヤ、すなわち乗用車において最も荷重のかかるタイヤの走行条件を再現している。横加速度が０．７Ｇの場合、これら荷重条件は次の通りであり、すなわち、７４９ｄａＮの荷重（Ｆｚ）、５０９ｄａＮの横荷重（Ｆｙ）および３．１２°のキャンバ角である。タイヤＢの溝の形状は、ワーキング補強材のモノフィラメント中の曲げ応力をタイプＡの溝を有するタイヤＡに対して３７％だけ減少させることができ、これら曲げ応力は、これらモノフィラメントを疲労により破断させる応力である。したがって、タイヤＢの主要溝の形状は、モノフィラメントの優れた耐久性をタイヤＡの主要溝の形状に対して保証することができると同時に同一のボイド体積比を維持することができる。

Claims (17)

1. 乗用車用のタイヤ（１）であって、
   ・トレッド表面（２１）を介して路面に接触するようになった軸方向幅ＬＴのトレッド（２）を有し、
   ・前記トレッド（２）は、各々が多くとも前記軸方向幅ＬＴの０．３倍に等しい軸方向幅（ＬＳ１，ＬＳ２）を有しかつ各々が周方向溝（２５）によって軸方向内側について画定された２つの軸方向外側部分（２２，２３）を有し、
   ・少なくとも一方の軸方向外側部分（２２，２３）は、軸方向外側溝（２４）を有し、軸方向外側溝（２４）は、前記トレッド表面（２１）上に開口した空間を形成するとともに底フェース（２４３）によって互いに連結された主要な側フェース（２４１，２４２）と呼ばれる少なくとも２つのフェースによって画定され、
   ・主要溝と呼ばれる少なくとも１つの軸方向外側溝（２４）は、前記２つの側フェース（２４１，２４２）相互間の平均距離によって定められた少なくとも１ｍｍに等しい平均幅Ｗ、前記トレッド表面（２１）と前記底フェース（２４３）との間の最大半径方向距離によって定められた少なくとも５ｍｍに等しい深さＤ、および曲線距離Ｌを有し、
   ・前記軸方向外側主要溝（２４）は各々、前記曲線距離Ｌの一部分にわたり、Ｄ／３に等しい半径方向高さｈ１および実質的に一定である最大幅Ｗ１を備えた半径方向内側ゾーンＺ１と、２Ｄ／３に等しい半径方向高さｈ２および幅Ｗ２を備えた半径方向外側ゾーンＺ２を有し、
   ・前記タイヤは、前記トレッド（２）の半径方向内側に位置したクラウン補強材（３）を更に有し、
   ・前記クラウン補強材（３）は、ワーキング補強材（４）およびフープ補強材（５）を含み、
   ・前記ワーキング補強材（４）は、各々が補強要素を有する２つのワーキング層（４１，４２）で構成され、前記補強要素は、エラストマー材料で被覆され、前記補強要素は、相互に平行でありかつそれぞれ、前記タイヤの周方向（ＸＸ′）と、絶対値で表して少なくとも２０°に等しくかつ多くとも５０°に等しくしかも１つの層と次の層との間で互いに逆の符号を持つ有向角度をなし、
   ・前記ワーキング層の前記補強要素は、最小寸法が少なくとも０．２０ｍｍに等しくかつ多くとも０．５ｍｍに等しい断面および破断強度Ｒ_mを有する個々の金属原糸またはモノフィラメントで構成され、
   ・各ワーキング層中の補強要素の密度は、１ｄｍ当たり少なくとも原糸１００本に等しくかつ１ｄｍ当たり多くとも原糸２００本に等しく、
   ・前記フープ補強材（５）は、少なくとも１つのたが掛け層を有し、前記少なくとも１つのたが掛け層は、相互に平行でありかつ前記タイヤの前記周方向（ＸＸ′）と絶対値で表して多くとも１０°に等しい角度Ｂをなす補強要素を有する、タイヤにおいて、
   前記トレッド（２）の深さＤの前記軸方向外側主要溝（２４）は、前記軸方向外側主要溝の曲線長さＬの少なくとも３０％にわたり、少なくとも２ｍｍに等しい最大幅Ｗ１を備えた半径方向内側ゾーンＺ１および少なくともＤ／３に等しい半径方向高さｈ３にわたって多くとも１ｍｍに等しい幅Ｗ２を備えた半径方向外側ゾーンＺ２を有し、
   各ワーキング層（４１，４２）の破断強度Ｒ_cは、少なくとも３００００Ｎ／ｄｍに等しく、Ｒ_cは、Ｒ_c＝Ｒ_m・Ｓ・ｄによって定められ、Ｒ_mは、ＭＰａで表わされた前記モノフィラメントの引張り破断強度であり、Ｓは、ｍｍ²で表わされた前記モノフィラメントの断面積であり、ｄは、１ｄｍ当たりのモノフィラメントの本数で表わされた考察対象のワーキング層中のモノフィラメントの密度である、タイヤ。
2. 前記トレッド（２）の前記軸方向外側主要溝（２４）は、多くとも８ｍｍに等しい幅Ｗ１を備えた半径方向内側ゾーンＺ１を有する、請求項１記載のタイヤ。
3. 前記トレッド（２）の前記軸方向外側主要溝（２４）は、少なくとも０．４ｍｍに等しい幅Ｗ２を備えた半径方向外側ゾーンＺ２を有する、請求項１または２記載のタイヤ。
4. 少なくとも１つの軸方向外側溝（２４）は、前記トレッド（２）の軸方向外側に開口している、請求項１〜３のうちいずれか一に記載のタイヤ。
5. 少なくとも１つの軸方向外側溝（２４）は、前記トレッド（２）の周方向溝（２５）の軸方向内側に開口している、請求項１〜４のうちいずれか一に記載のタイヤ。
6. 前記軸方向外側主要溝（２４）は、前記タイヤの前記周方向（ＸＸ′）に見て、少なくとも８ｍｍに等しい周方向間隔Ｐだけ互いに隔てられている、請求項１〜５のうちいずれか一に記載のタイヤ。
7. 前記軸方向外側主要溝（２４）は、前記タイヤの前記周方向（ＸＸ′）に見て、多くとも５０ｍｍに等しい周方向間隔Ｐだけ互いに隔てられている、請求項１〜６のうちいずれか一に記載のタイヤ。
8. 前記軸方向外側主要溝（２４）の前記底フェース（２４３）と前記クラウン補強材（３）の前記半径方向最も外側の補強要素との間の半径方向距離Ｄ１は、少なくとも１．５ｍｍに等しい、請求項１〜７のうちいずれか一に記載のタイヤ。
9. 前記軸方向外側主要溝（２４）の前記底フェース（２４３）と前記クラウン補強材（３）の前記半径方向最も外側の補強要素との間の半径方向距離Ｄ１は、多くとも３．５ｍｍに等しい、請求項１〜８のうちいずれか一に記載のタイヤ。
10. 前記トレッド（２）の少なくとも軸方向外側部分（２２，２３）は、多くとも１ｍｍに等しい平均幅ｗを備えたサイプ（２８）を有する、請求項１〜９のうちいずれか一に記載のタイヤ。
11. 前記トレッド（２）の前記２つの軸方向外側部分（２２，２３）は各々、前記軸方向幅ＬＴの多くとも０．２倍に等しい軸方向幅（ＬＳ１，ＬＳ２）を有する、請求項１〜１０のうちいずれか一に記載のタイヤ。
12. 各ワーキング層（４１，４２）は、少なくとも０．３ｍｍに等しくかつ多くとも０．３７ｍｍに等しい直径を有する個々の金属原糸またはモノフィラメントで構成された補強要素を有する、請求項１〜１１のうちいずれか一に記載のタイヤ。
13. 各ワーキング層（４１，４２）は、前記タイヤの周方向（ＸＸ′）と、絶対値が少なくとも２２°に等しくかつ多くとも３５°に等しい角度をなす補強要素を有する、請求項１〜１２のうちいずれか一に記載のタイヤ。
14. 各ワーキング層（４１，４２）中の前記補強要素の密度は、１ｄｍ当たり少なくとも１２０本の原糸に等しくかつ１ｄｍ当たり多くとも１８０本の原糸に等しい、請求項１〜１３のうちいずれか一に記載のタイヤ。
15. 前記ワーキング層（４１，４２）の前記補強要素は、スチール、好ましくは炭素鋼で作られている、請求項１〜１４のうちいずれか一に記載のタイヤ。
16. 前記少なくとも１つのたが掛け層の前記補強要素は、繊維材料、好ましくは脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミドまたは脂肪族ポリアミドと芳香族ポリアミドの組み合わせ、ポリエチレンテレフタレートまたはレーヨン系で作られている、請求項１〜１５のうちいずれか一に記載のタイヤ。
17. 前記フープ補強材（５）は、前記ワーキング補強材（４）の半径方向外側に位置している、請求項１〜１６のうちいずれか一に記載のタイヤ。

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