JP2021091396A - シアバンド - Google Patents

Abstract

【課題】軽量で耐久性のあるシアバンドを提供する。【解決手段】タイヤの周囲に円周方向に延びる第１のベルト層２０１および第２のベルト層２０２と、第１のベルト層と第２のベルト層との間に半径方向に介在するシアバンド２１０とを有し、シアバンドが、第１のベルト層に半径方向に隣接する第１の補強層２１１と、第２のベルト層に半径方向に隣接する第３の補強層２１３と、第１の補強層と第３の補強層との間に半径方向に介在する第２の補強層２１２とを備え、第１の補強層が、第１のゴム層２１１２によって囲まれた第１の平坦化された編組管層２１１１を含み、第２の補強層が、第２のゴム層２１２２によって囲まれた第２の平坦化された編組管層２１２１を含み、第３の補強層が、第３のゴム層２１３２によって囲まれた第３の平坦化された編組管層２１３１を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、非空気入りタイヤ、空気入りタイヤ、および／または他の技術に使用するための改良されたシアバンドを提供する。

１つの従来の例は、内部空気圧なしで荷重を支持する構造的に支持された弾性タイヤに関する。この非空気入りタイヤは、接地接触部分と、トレッド部分から半径方向内側に延びるサイドウォール部分と、ホイール／タイヤの回転中にホイールに固定されるように適合されたビード部分におけるアンカーとを含む。トレッド部分の半径方向内側には、補強された環状シアバンドが配置されている。このシアバンドは、少なくとも１つのせん断層と、せん断層の半径方向内側の範囲に接着された第１の膜と、せん断層の半径方向外側の範囲に接着された第２の膜とを含む。膜の各々は、せん断層の動的せん断弾性率よりも十分に大きな縦方向引張弾性率を有している。その結果、荷重を受けると、タイヤの接地部分は、膜の長さを一定に保ちながら、せん断複数層のせん断ひずみを通して平坦な接触領域に変形する。膜の相対変位は、せん断層のせん断歪みによって実質的に生じる。

別の従来の非空気式入りタイヤは、外側環状シアバンドと、シアバンドを横切って半径方向内側に延び、ホイールまたはハブに固着される複数のウェブスポークとを含む。シアバンドは、環状せん断層と、せん断層の半径方向内側の範囲に接着された第１の膜と、せん断層の半径方向外側の範囲に接着された第２の膜とを含むことができる。荷重を受けると、このシアバンドはシアバンドのせん断変形を含む機構を通して地表面との接触領域で変形する。

上述したように、シアバンドは、タイヤにおいて望ましい性能上の利益をもたらすことができる。以下に説明するように、本発明によるシアバンドは、タイヤの性能能力をさらに高めることができる。シアバンドのためのこの改良された構造は、空気入りタイヤ、非空気入りタイヤおよび他の製品にも適用され得る。

本発明によるタイヤ用のシアバンドは、前記タイヤの周囲に円周方向に延びる第１のベルト層と、前記タイヤの周囲に円周方向に延びる第２のベルト層と、前記第１のベルト層と前記第２のベルト層との間に半径方向に介在するシアバンドとを有し、前記シアバンドは、前記第１のベルト層に半径方向に隣接する第１の補強層と、前記第２のベルト層に半径方向に隣接する第３の補強層と、前記第１の補強層と前記第２の補強層との間に半径方向に介在する第２の補強層とを備え、前記第１の補強層は、第１のゴム層によって囲まれた第１の平坦化された編組管層を含み、前記第２の補強層は、第２のゴム層によって囲まれた第２の平坦化された編組管層を含み、前記第３の補強層は、第３のゴム層によって囲まれた第３の平坦化された編組管層を含む。

シアバンドの別の態様によれば、前記第１の平坦化された編組管層は、前記タイヤの赤道面に対して−４５°〜−３５°の角度をなす構造を含む。

シアバンドのさらに別の態様によれば、前記第２の平坦化された編組管層は、前記タイヤの赤道面に対して−５°〜＋５°の角度をなす構造を含む。

シアバンドのさらに別の態様によれば、前記第３の平坦化された編組管層は、前記タイヤの赤道面に対して＋３５°〜＋４５°の角度をなす構造を含む。

シアバンドのさらに別の態様によれば、前記第１のゴム層は、前記タイヤの赤道面に対して＋３５°〜＋４５°の角度をなすコードを含む。

シアバンドのさらに別の態様によれば、前記第２のゴム層は、前記タイヤの赤道面に対して−５°〜＋５°の角度をなすコードを含む。

シアバンドのさらに別の態様によれば、前記第３のゴム層は、前記タイヤの赤道面に対して−４５°〜−３５°の角度をなすコードを含む。

シアバンドのさらに別の態様によれば、前記第１のベルト層は、前記タイヤの赤道面に対して＋３５°〜＋４５°の角度をなす金属コードを含む。

シアバンドのさらに別の態様によれば、前記第２のベルト層は、前記タイヤの赤道面に対して＋３５°〜＋４５°の角度をなす金属コードを含む。

シアバンドのさらに別の態様によれば、前記第１のベルト層および前記第２のベルト層のいずれもが、前記タイヤの赤道面に対して−５°〜＋５°の角度をなす金属コードを含む。

方法はタイヤのためのベルトパッケージを構築する。本方法は、平坦化された編組管層をゴム層で囲むステップと、前記平坦化された編組管層およびゴム層を、タイヤの赤道面に対して所定の方向に配置するステップと、前記平坦化された編組管層の全てを織物層で包み込んで、シアバンド用布を形成するステップと、第１のベルト層と第２のベルト層との間に半径方向に前記シアバンド用布を配置するステップと、前記第１のベルト層、シアバンド用布および第２のベルト層を硬化させて完全なベルトパッケージを形成するステップとを含む。

本方法の別の態様によれば、シアバンド用布の第１の平坦化された編組管層にタイヤの赤道面に対して−４５°〜−３５°の角度を付けるステップをさらに含む。

本方法のさらに別の態様によれば、シアバンド用布の第２の平坦化された編組管層にタイヤの赤道面に対して−５°〜＋５°の角度を付けるステップをさらに含む。

本方法のさらに別の態様によれば、シアバンド用布の第３の平坦化された編組管層にタイヤの赤道面に対して＋３５°〜＋４５°の角度を付けるステップをさらに含む。

本方法のさらに別の態様によれば、タイヤの赤道面に対して＋３５°〜＋４５°の角度をなすコードを有するシアバンド用布の第１のゴム層を位置決めするステップをさらに含む。

本方法のさらに別の態様によれば、タイヤの赤道面に対して−５°〜＋５°の角度をなすコードを有するシアバンド用布の第２のゴム層を位置決めするステップをさらに含む。

本方法のさらに別の態様によれば、タイヤの赤道面に対して−４５°〜−３５°の角度をなすコードを有するシアバンド用布の第３のゴム層を位置決めするステップをさらに含む。

本方法のさらに別の態様によれば、第１のベルト層のコードに、タイヤの赤道面に対して−５°〜＋５°の角度を付けるステップをさらに含む。

本方法のさらに別の態様によれば、第２のベルト層のコードに、タイヤの赤道面に対して−５°〜＋５°の角度を付けるステップをさらに含む。

本方法のさらに別の態様によれば、第１のベルト層および第２のベルト層の両方の補強コードに、タイヤの赤道面に対して−５°〜＋５°の角度を付けるステップをさらに含む。
定義
本明細書および特許請求の範囲において、以下の意味で使用される。

「エイペックス」は、ビードコアの半径方向上方でプライと折り返しプライとの間に配置されたエラストマー充填材を意味する。

「環状」は、リングのように形成されることを意味する。

「アラミド」および「芳香族ポリアミド」の両方は、繊維形成物質が、一般に、アミド結合の少なくとも８５％が２つの芳香族環に直接結合している合成芳香族ポリアミドの長鎖として認識される、製造された繊維を意味する。アラミドまたは芳香族ポリアミドの代表例は、ポリ（p-phenyleneterephthalamide）である。

「アスペクト比」は、その断面幅に対するタイヤ断面高さの比を意味する。例えば、アスペクト比は、無負荷時および通常の圧力で膨張した時のタイヤのサイドウォールの外側間の最大軸方向距離であってもよく、パーセンテージとして表現するために１００％を掛けたものであってもよい。低いアスペクト比は、６５以下のアスペクト比を有するタイヤを意味し得る。

「ビード断面のアスペクト比」とは、ビード部の高さと部の幅との比を意味する。

「非対称トレッド」は、タイヤの中心面または赤道面（ＥＰ）に対して対称でないトレッドパターンを有するトレッドを意味する。

「軸方向の」および「軸方向に」は、タイヤの回転軸に平行な線または方向を指す。

「ビード」とは、タイヤの一部が、プライコードによって包まれ、フリッパ、チッパ、エイペックス、トウガードおよびチェーファーのような他の補強要素を有するかまたは有さない、設計リムに適合するように成形された環状引張部材を含むことを意味する。

「ベルト構造」は、トレッドの下にあり、ビードに固定されておらず、タイヤの赤道面（ＥＰ）に対して傾斜したコードを有する、織られたまたは織られていない平行コードの少なくとも２つの環状層またはプライを意味する。ベルト構造はまた、制限層として作用する、比較的小さな角度で傾斜した平行なコードのプライを含んでもよい。

「バイアスタイヤ」（クロスプライ）は、カーカスプライ内の補強コードがタイヤの赤道面（ＥＰ）に対して約２５°〜６５°の角度でビードからビードまでタイヤを斜めに横切って延びるタイヤを意味する。複数のプライが存在する場合、プライコードは、交互の層で互いに反対の角度で延びる。

「編組管」とは、その長さに沿って規則的な対角線パターンを形成する通常３つ以上の構成要素ストランドを有するコード／フィラメント／ストランド／ストリップを含む管状構造を意味する。管構造は、いくつかのストランドを編み込みまたは織り合わせることによって形成される狭くロープ状のバンドであってもよい。編組は、交差するストリップが対角線状に一緒に配置された交差する織物管をもたらし、それによって管状織物の狭いストリップを形成し、狭いストリップは平坦化され、平坦化された管ストリップおよび／または層を形成することができる。

「ブレーカ」は、タイヤの赤道面（ＥＰ）に対してカーカスプライの平行補強コードと同じ角度を有する平行補強コードの少なくとも２つの環状層またはプライを意味する。ブレーカは、通常、バイアスタイヤに関連している。

「ケーブル」は、２本以上のプライ糸を一緒に撚ることによって形成されたコードを意味する。

「カーカス」は、プライ上のベルト構造、トレッド、アンダートレッドおよびサイドウォールゴムとは別のタイヤ構造を意味するが、ビードを含む。

「ケーシング」は、カーカス、ベルト構造、ビード、サイドウォールおよびトレッドおよびアンダートレッドを除くタイヤの他の全ての構成要素、すなわちタイヤ全体を意味する。

「チッパー」とは、ビード領域を補強し、サイドウォールの半径方向の最も内側の部分を安定させる機能を有するビード領域内に位置する織物またはスチールコードの狭いバンドをいう。

「円周方向の」および「円周方向に」は、赤道面（ＥＰ）に平行で軸方向に垂直な環状タイヤの表面の周囲に沿って延びる線または方向を意味し、断面で見たとき、その半径がトレッドの軸方向の湾曲を画定する、隣り合う円形の湾曲の組の方向を指すこともできる。

本明細書で使用される「複合材料」は、２つ以上の複数層から構成されることを意味する。

「コード」は、タイヤの補強構造体を構成する補強ストランドの１つを意味する。

「コード角度」とは、赤道面（ＥＰ）に対してコードによって形成されるタイヤの平面図において左または右の鋭角を意味し、「コード角度」は、硬化したが膨張していないタイヤにおいて測定される。

「コード撚り」とは、コードの各糸が、糸の単位長さ当たり所定の巻数（通常はインチ当たりの巻数（ＴＰＩ）またはメートル当たりの巻数（ＴＰＭ）で表される）で一緒に撚られ、加えて、コードの単位長さ当たり所定の巻数が一緒に撚られていることを意味する。撚りの方向は、縦に保持されたときの糸またはコードの螺旋の傾きの方向を意味する。螺旋の傾きが文字「Ｓ」の傾きとその方向にて一致する場合、撚りは、「Ｓ」または「左手」と呼ばれる。螺旋の傾きが文字「Ｚ」の傾きとその方向にて一致する場合、撚りは、「Ｚ」または「右手」と呼ばれる。「Ｓ」または「左手」の撚りの方向は、「Ｚ」または「右手」の撚りとは反対方向であると理解される。「糸撚り」とは、糸がコードに組み込まれる前に糸に付与された撚りを意味するものと理解される。「コード撚り」とは、２本以上の糸が互いに撚り合わされてコードを形成するときに与えられる撚りを意味するものと理解される。「ｄｔｅｘ」とは、糸に撚りが与えられる前の糸の重量をグラム単位で10,000メートル単位で意味するものと理解される。

「カットベルトプライ」は、トレッド幅よりも小さな幅を有するベルトを指し、これは、タイヤのクラウン領域においてカーカスプライ上に平坦に位置する。

「クラウン」とは、タイヤトレッドの近くにあるタイヤの一部をいう。

「デニール（Denier）」は、9000メートル当たりのグラムでの重量（線密度を表す単位）を意味する。「Ｄｔｅｘ」は、10,000メートル当たりのグラムでの重量を意味する。

「密度」とは、単位長さ当たりの重量をいう。

「動的せん断弾性率」は、ＡＳＴＭＤ５９９２に従って測定されたせん断弾性率を意味する。

「エラストマー」とは、変形後に寸法および形状を回復することができる弾性材料をいう。

「破断点伸び」は、ＡＳＴＭ Ｄ４１２−９８ａによって測定され、周囲ではなく１００℃で行われる引張伸びを意味する。

「赤道面（ＥＰ）」は、タイヤの回転軸に垂直でトレッドの中心を通る平面、またはトレッドの円周方向中心線を含む平面を意味する。

「進展するトレッドパターン」とは、トレッドパターンを意味し、路面に接触するその走行面は、路面に対するタイヤの走行に起因するトレッドの摩耗に伴って進展し、その進展は、トレッドの摩耗の程度にかかわらず、タイヤの使用／摩耗の全期間において実質的に変わらない付着性および路面ハンドリング性を得るように、タイヤの設計時に予め定められたものである。

「織物」は、本質的に一方向に延びるコードの網状体を意味し、これは、撚られてもよく、次いで、高弾性率材料の複数のフィラメント（撚られてもよい）から構成される。

「繊維」は、その直径または幅の少なくとも１００倍の長さを有することを特徴とする、フィラメントの基本要素を形成する、天然または人工のいずれかの物質の単位である。

「フィラメントカウント」は、糸を構成するフィラメントの数を意味する。例：１０００デニールのポリエステルは約１９０本のフィラメントを有する。

「フリッパー」とは、強度のためにビードワイヤの周囲に補強用織物を敷設し、タイヤ本体内でビードワイヤを結束することをいう。

「フットプリント」とは、速度ゼロで通常の負荷および圧力下において、タイヤが平坦面と接触する区画または接触する面積を意味する。

「ゲージ」とは、一般に、測定、具体的には厚さ測定を指す。

「溝」とは、トレッドの周りにまっすぐに、湾曲して、またはジグザグ状に円周方向または横方向に延びるトレッド内の細長い空隙領域を意味する。円周方向および横方向に延びる溝は、時には共通部分を有する。「溝幅」は、溝または溝部分によって占められるトレッド表面を、そのような溝または溝部分の長さで割ったものとすることができ、したがって、溝幅は、その長さにわたるその平均幅とすることができる。溝は、タイヤにおいて深さを変えることができる。溝の深さは、トレッドの周囲で変化してもよく、または、１つの溝の深さは、一定であってもよいが、タイヤ内の別の溝の深さから変化してもよい。このような狭いまたは広い溝が、それらが相互接続する広い円周方向の溝と比較して実質的に減少した深さである場合、それらは、関係するトレッド領域においてリブ状の特性を維持する傾向がある「タイバー」を形成するものとみなすことができる。本明細書で使用されるように、溝は、タイヤ接点パッチまたはフットプリント内に開いたままになるのに十分な幅を有するように意図される。

「高張力鋼（ＨＴ）」とは、０．２０ｍｍフィラメント径で少なくとも３４００ＭＰａの引張強さを有する炭素鋼をいう。

「ヒステリシス」は、動的損失正接（例えば、ｍａｘ ｔａｎ ｄｅｌｔａ）を意味する。
材料の動的特性は、ＡＳＴＭ Ｄ５９９２に従ってMTS 831 Elastomer Test Systemで測定される。周波数１０Ｈｚ、８０℃で交互の単一正弦せん断応力を受ける加硫材試料のサンプル（厚さ４ｍｍ、断面積４００ｍｍ²の円筒状試験片)の応答を記録した。走査は、０．１パーセント〜５０パーセント（外側サイクル）、次いで５０パーセント〜０．１パーセント（戻りサイクル）の変形振幅で行われる。ＭＰａ単位の最大せん断弾性係数Ｇ ｍａｘおよび損失角ｔａｎ ｄｅｌｔａの接線の最大値（ｍａｘ ｔａｎ ｄｅｌｔａ）は、外向きサイクル中に決定される。

「内側」とはタイヤの内側に向かう方向を、「外側」とはその外側に向かう方向を意味する。

「インナーライナー」はチューブレスタイヤの内面を形成しかつタイヤ内の膨張流体を含むエラストマその他材料の層を意味する。

「インボード側」とは、タイヤをホイールに装着し、ホイールを車両に装着したときに、その車両に最も近いタイヤの側面をいう。

「レーザー」は、特定の伸びでの荷重である。

「横に向かった」とは、軸方向を意味する。

「レイ長さ」は、撚られたフィラメントまたはストランドが、別のフィラメントまたはストランドの周りを３６０°回転するように移動する距離を意味する。

「荷重範囲」とは、タイヤ・リム協会（The Tire and Rim Association, Inc.）の表で定義されている特定の種類のサービスで使用される特定のタイヤの荷重および膨張限界を意味する。

試験片の「弾性係数」とは、タイヤの円周方向の伸び率１％における引張弾性係数に試験片の有効厚さを乗じたものをいう。

「メガテンション鋼（ＭＴ）」とは、フィラメント径０．２０ｍｍにおいて、引張強さが４５００ＭＰａ以上の炭素鋼をいう。

「経線平面」とは、タイヤの回転軸に平行で、軸から半径方向外側に延びる平面をいう。

「正味接触面積」とは、トレッドの全円周の周囲で測定した、定義された境界エッジ間の接地接触要素の総面積を意味する。

「正味総面積比」とは、トレッドの全周の周囲のトレッドの側方エッジ間の接地トレッド要素の総面積を、側方エッジ間のトレッドの全周の総面積で割ったものをいう。

「非方向性トレッド」とは、好ましい前進方向を有しておらず、トレッドパターンが好ましい進行方向と整列することを確実にするために特定のホイール位置または位置で車両上に位置決めされる必要がないトレッドを意味する。逆に、方向性トレッドパターンは、特定のホイール位置決めを必要とする好ましい進行方向を有する。

「通常荷重」とは、タイヤの使用条件について適切な標準化機構によって割り当てられた特定の設計膨張圧力および荷重を意味する。

「通常の引張鋼（ＮＴ）」は、フィラメント直径０．２０ｍｍで少なくとも２８００ＭＰａの引張強度を有する炭素鋼を意味する。

「アウトボードサイド」とは、タイヤをホイールに装着し、ホイールを車両に装着した場合に、車両から最も離れたタイヤの側面をいう。

「プライ」は、ラバー被覆された半径方向に展開された、または他の方法で平行なコードのコード強化層を意味する。

「動径方向の」および「動径方向に」は、タイヤの回転軸線に向かうまたはそれから離れる動径方向を意味する。

「ラジアルプライ構造」は、１つ以上のカーカスプライ、または少なくとも１つのプライが、タイヤの赤道面（ＥＰ）に対して６５°〜９０°の角度に向くように配置された補強コードを有するカーカスプライを意味する。

「ラジアルプライタイヤ」とは、少なくとも１つのプライがビードからビードまで延びるコードを有し、プライがタイヤの赤道面（ＥＰ）に対して６５°〜９０°のコード角度で敷設されている、ベルト付きまたは円周方向に制限された空気入りタイヤを意味する。

「リブ」とは、少なくとも１つの円周方向溝と、第２のそのような溝または横方向エッジとによって画定されるトレッド上のゴムの円周方向に延びるストリップを意味し、このストリップは、完全な深さの溝によって横方向に非分割である。

「リベット」は、層内のコード間の開放空間を意味する。

「断面高さ」は、タイヤの赤道面（ＥＰ）における公称リム直径からタイヤの外径までの半径方向距離を意味する。

「断面幅」とは、タイヤが通常の圧力で２４時間膨張されたときおよびその後であるが、荷重を受けていないときの、タイヤの枢軸に平行で、かつタイヤのサイドウォールの外側の間の最大直線距離を意味し、ラベル貼り、装飾、または保護バンドによるサイドウォールの隆起を除く。

「自立ランフラット」とは、タイヤを一定の時間、制限された速度で無拘束状態で作動させた場合に、タイヤ構造だけで車両荷重を支えるのに十分な強度を有する構造を有するタイヤの一種をいう。タイヤのサイドウォールおよび内面は、タイヤ構造単体（内部構造がないなど）のため、つぶれたり、たわんだりすることはない。

「サイドウォールインサート」とは、タイヤのサイドウォール領域に位置するエラストマーまたはコード補強材を意味する。インサートは、タイヤの外面を形成するカーカス補強プライおよび外側サイドウォールゴムに追加することができる。

「サイドウォール」とは、トレッドとビードとの間のタイヤの一部を意味する。

「サイプ」または「刻み目」は、トレッド表面を細分化して牽引力を向上させるタイヤのトレッド要素に成形された小さなスロットを意味し、溝とは区別されるように、接触パッチまたはフットプリント内にあるときに近接するようにサイプを設計することができる。

「ばねレート」とは、一定の圧力における荷重たわみ曲線の傾きで表したタイヤの剛性をいう。

「剛性比」とは、コードの両端を支持し、固定端の間を中心とした荷重で屈曲させた固定三点曲げ試験により値を求めたときの制御ベルト構造剛性の値を別のベルト構造剛性の値で除した値をいう。

「スーパーテンション鋼（ＳＴ）」とは、フィラメント径０．２０ｍｍにおいて、引張強さが３６５０ＭＰａ以上の炭素鋼をいう。

「テナシティ」は、歪んでいない試験片の単位線密度当たりの力（ｇｍ／ｔｅｘまたはｇｍ／デニール）として表される応力を意味する。

「引張応力」とは、力/断面積で表される力である。

強度（ｐｓｉ）＝１２，８００×比重×靭性（ｇ／デニール）
コードの「張力」は、ｍＮ／ｔｅｘとして表されるコード上の力を意味する。

「トウガード」とは、各ビードの軸方向内側にタイヤの円周方向に展開されたエラストマー製のリム接触部分をいう。

「トレッド」とは、タイヤケーシングに接着する際に、タイヤが通常膨張し、通常荷重を受けているときに路面に接触するタイヤのその部分を含む、成形ゴム部品を意味する。

「トレッド要素」または「牽引要素」は、リブまたはブロック要素を意味する。

「トレッド幅」は、タイヤの回転軸を含む平面におけるトレッド表面の円弧長さを意味する。

「インチ当たりの回転数」、すなわちＴＰＩは、コードの各インチ長さに対するコードの撚りの回転数を意味する。

「折り返し端部」は、プライが巻き付けられるビードから上方に（すなわち、半径方向外側に）折り返されるカーカスプライの部分を意味する。

「超引張鋼（ＵＴ）」とは、０．２０ｍｍフィラメント径において、少なくとも４０００ＭＰａの引張強さを有する炭素鋼をいう。

「上下方向のたわみ」とは、タイヤが荷重を受けてたわむ量をいう。

「ホイール」または「ハブ」は、タイヤを支持し、車両アクスルに取り付けるための構造を意味する。

「糸」は、織物繊維またはフィラメントの連続ストランドの総称である。糸は以下の形態で生じる；（１）一緒に撚られた多数の繊維；（２）撚られずに一緒に並べられた多数のフィラメント；（３）撚りの程度と共に並べられた多数のフィラメント；（４）撚られたまたは撚られていない単一のフィラメント（モノフィラメント）；および（５）撚られたまたは撚られていない材料の狭いストリップ。

本発明による例示的なシアバンドの概略断面図である。 本発明によるシアバンドの実施例における複数層の、図１の線２−２に沿った概略図である。 本発明と共に使用するためのホイールおよびタイヤの一例の概略断面図である。 均質シアバンドの一実施例についての地面反力を示す概略図である。 例示的な多層シアバンドについての地面反力を示す概略図である。 合成シアバンドの一実施例の概略断面図である。 合成シアバンドの他の実施例の概略断面図である。 合成シアバンドの他の実施例の概略断面図である。

当業者を対象とする本発明の例の完全かつ可能な開示は、添付の図面を参照して本明細書に記載される。同様の番号は、図面全体を通して同様の部分を指す。

ここで、本発明の実施例を詳細に参照し、その１つ以上の実施例を図面に示す。各実施例は、本発明の説明のために提供されるものであり、本発明の限定を意味するものではない。例えば、一例の一部として図示または説明される特徴は、さらに第３の例をもたらすために別の例と共に使用されてもよい。本発明は、これらおよび他の修正および変形を含むことが意図される。議論の目的のために、実施例のタイヤの半分のみが、１つ以上の図面に示され得ることに留意されたい。当業者は、本明細書に開示された教示を使用して、同じまたは実質的に同様の特徴が、例示的なタイヤの両側で繰り返されてもよいことを理解するであろう。

本発明は、例えば、非空気入りタイヤ、空気入りタイヤ、および／または他の技術を含む様々な製品に使用することができる改良されたシアバンドを提供する。改良されたシアバンドは、個々の層からなる複合体として構成されてもよく、次に、本明細書に記載されるような特定の様式で組み合わされた場合に、個々の材料のうちの１つのみから構成されるシアバンドから得られるものを望ましくは超える全体的な物理的特性および性能特性を提供し得る特定の物理的特性を有する特定の材料から構成されてもよい。単なる例として、転がり抵抗およびタイヤ設計の柔軟性の改善が得られる。

従って、一例として、本発明と共に使用するための構造的に支持された弾性タイヤ１００の一例が図３に示されている。タイヤ１００は、路面接触トレッド部１１０と、トレッド部１１０から半径方向内側に延びる２つのサイドウォール部１５０と、サイドウォール部１５０の半径方向内側端部のビード部１６０とを有していてもよい。ビード部１６０は、タイヤ１００をホイール１５に固着することができる。トレッド部１１０、サイドウォール部１５０およびビード部１６０によって、中空の環状空間１０５が画定される。

補強された環状シアバンド２は、トレッド部１１０の半径方向内側に配置されてもよい。環状バンド２は、２つのせん断層１０，２０の複合体を含むことができる。２つの層１０，２０のみが示されているが、より多くの層が使用されてもよいことが理解されるべきである。環状バンド２は、さらに、せん断層１０の半径方向に最も内側の範囲に接着された２つの補強層１３１，１３２を有する第１の膜１３０と、せん断層２０の半径方向に最も外側の範囲に接着された補強層１４１，１４２を有する第２の膜１４０とを含むことができる。

トレッド部１１０は、溝を有していなくてもよく、またはそれらの間に本質的に長手方向のトレッドリブ１１６を形成し、長手方向に向くように配置された複数のトレッド溝１１５を有してもよい。リブ１１６は、特定の車両および／または気象用途の使用要件に適合したトレッドパターンを形成するために、横方向または縦方向にさらに分割されてもよい。トレッド溝１１５は、タイヤ１００の使用目的および／または条件と一致する深さを有していてもよい。第２の膜１４０は、第２の膜の構造をトレッド部分１１０の切れ目および小さな貫通部から保護するのに十分な距離だけ、トレッド溝１１５の底部から半径方向内側にオフセットされてもよい。オフセット距離は、タイヤ１００の使用目的および／または条件に応じて増加または減少させることができる。例えば、大型トラックタイヤは、約５．０ｍｍから７．０ｍｍのオフセット距離を使用することができる。

第１および第２の膜１３０，１４０の層１３１，１３２，１４１，１４２の各々は、エラストマーコーティング内に埋め込まれた、効果的に非伸長性のコード補強材を含むことができる。膜１３０，１４０は、材料の加硫によってせん断層１０，２０に接着されてもよい。膜１３０，１４０は、化学的および／または接着剤結合または機械的固定の任意の適切な方法によって、せん断層１０，２０に接着され得る。せん断層１０，２０の各々は、ゴム、ポリウレタン、および／または熱可塑性エラストマーのような種々の材料から構成することができる。材料は、結合または機械的固定の任意の適切な方法によって互いに接着されてもよい。

図４は、荷重下での最小せん断変形のみを許容しない均質材料（例えば、金属リング）で構成された例示的な剛性環状シアバンド５０を示す。平衡力および曲げモーメントの要件を満足する圧力分布は、接触領域の各端部に位置する一対の集中力Ｆであってもよく、その一端が図４に示されている。

対照的に、図５は、単一のせん断層６０と、半径方向内側の補強膜７０と、半径方向外側の補強膜８０とを有するシアバンド５５の一実施例を示す。したがって、図３の構造５５は、せん断層６０内のせん断変形を制限することができ、その結果、実質的に均一である路面接触領域内の望ましい圧力分布Ｑをもたらすことができる。具体的には、せん断層６０の動的せん断弾性率Ｇに対する膜７０，８０の有効引張弾性率の比が十分に高い（例えば、１００対１）場合、荷重下でのシアバンド５５のせん断変形は、膜７０，８０による長手方向の伸長または圧縮がほとんどないせん断層６０の変形であり、これは、実質的に均一な接地圧力分布Ｑをもたらす。シアバンド５５がせん断層６０内のせん断変形によって変形する場合、所与の用途に対する層６０の動的せん断弾性率Ｇおよびその厚さｈの値を指定することを可能にする有利な関係を作り出すことができる。

Ｐ_eff＊Ｒ＝Ｇ＊ｈ （１）
ここで：
Ｐ_eff＝所定の接地圧；
Ｇ＝層６０の動的せん断弾性率；
ｈ＝せん断層６０の厚さ；および
Ｒ＝外膜８０の半径方向の位置
Ｐ_effおよびＲは、タイヤ１００の使用目的および／または条件に従って選択される設計パラメータである。次いで、上述の式は、せん断層の動的せん断弾性率Ｇとせん断層６０の半径方向厚さとの積が、所定の地面接触圧力と外側膜８０の最外部の広がりの半径方向位置との積にほぼ等しいことを示唆する。

望ましいＰ_eff、より薄い厚さｈ、およびより低い転がり抵抗ＲＲを有するせん断層は、せん断層６０を、それぞれが特定の個々の物理的特性を有する原料から作製される異なる層の複合体として構築することによって達成され得る。個々の材料の複合体の物理的性質は、単一の個々の材料で構成された単一のせん断層のみでは不可能である所望の厚さｈで所望の物理的性質および転がり抵抗の改善を示すことができる（図４）。

図６を参照すると、図３の例示的なシアバンド２は、２つの異なるせん断層１０，２０から構築されてもよい。第１の層１０は、動的せん断弾性率Ｇ₁₀を有してもよく、第２の層２０は、動的せん断弾性率Ｇ₂₀を有してもよい。図６では、議論の目的で、せん断層１０，２０は、せん断応力τの下で描かれており、その結果、複数層にひずみが生じる。図６に示すように、各層１０，２０は、それぞれγ₁₀ｍａｘおよびγ₂₀ｍａｘの最大せん断角をもたらす最大せん断ひずみを経験するものとして描かれている。したがって、複合せん断層１０，２０から構築されたシアバンド２は、材料の選択を通じて、非複合材料の単一層シアバンド５０（図４）よりも低い圧延抵抗ＲＲおよびより有利な物理特性を示すように工学的に設計されてもよい。

第２の層２０と比較して、第１の層１０は、この原料１０が所与のせん断応力τに対して第２の層２０よりも比較的高い歪みで作動しても、低いヒステリシスを示す可能性がある比較的低い動的せん断弾性率Ｇ₁₀を有するより柔らかい原料から構成されてもよい。

これらの実施例のシアバンド５０，５５は、図７に示すように、３つ以上の層を含むことができる。実施例のシアバンド７は、Ｇ₁₀またはＧ₂₀のいずれかの動的せん断弾性率を有する材料の複数の交互層１０，２０から構築することができる。したがって、図７は、Ｇ₁₀およびＧ₂₀の体積分率が等しくてもよい別の例示的なシアバンド７を示す。しかしながら、シアバンド７は、３つの層１０，２０から構成されていてもよい。比較的高い動的せん断弾性率Ｇ₂₀を有する２つの層２０は、より低い動的せん断弾性率Ｇ₁₀を有する比較的柔らかい層１０の半径方向内側および半径方向外側に配置することができる。図８は、選択された材料の複数の交互層１０，２０がそれぞれＧ₁₀またはＧ₂₀の動的せん断弾性率を有する、さらに別の例のシアバンド９を図示する。

世界的なタイヤ産業における現在の目標の１つは、既存の空気入りタイヤを軽量で耐久性があり、メンテナンスを必要としない非空気入りタイヤに置き換えることである。空気入りタイヤは、高負荷時の効率、低接触圧、低摩耗、低剛性など、空気入りタイヤを今日非常に支配的にしている特性の大部分を有している。しかしながら、空気入りタイヤの課題は、圧縮流体を必要とし、膨張圧力が著しく低下した後に作動不能となることである。従って、圧縮流体を必要とせずに空気入りタイヤの望ましい特徴を組み合わせた改良された非空気圧タイヤが望まれる。

従来の非空気圧入りタイヤは、剛体（鋼）ハブ、薄い変形可能スポーク、およびシアバンドの３つの主要部分を有する複合構造を含む。荷重を加えると、シアバンドは接触領域で変形し、荷重を運ぶために接触領域にないスポークに張力を与える（シアバンドの不伸張性が原因となって）外縁で膨張する。したがって、構造的観点から、シアバンドは、荷重を受けている間に複合荷重（引張、圧縮、曲げ、または３つのすべての組み合わせ）に耐えるのに十分な耐久性と同様に、荷重形状に適合するのに十分に柔軟であり得る。更に、低履歴原料を有する軽量構造は、燃費および転がり抵抗を改善する可能性がある。

本発明によれば、軽量で耐久性のあるシアバンド構造２１０は、軽量の耐久性および構造的完全性を提供するために、マルチプライ積層ベルトパッケージ２００によって包囲された平坦で編組された管層を含むことができる。シアバンド構造２１０は、ベルトパッケージ２００の半径方向外側の第１の金属ベルト２０１とベルトパッケージの半径方向内側の第２の金属ベルト２０２との間に半径方向に介在させてもよい。金属ワイヤ処理を伴う従来のシアバンド設計とは異なり、織物強化プライ構造２１０を使用することができる。半径方向に隣接する織物強化プライ２１１，２１２，２１３は、従来のアングルプライ構造と同様に、タイヤ１００の赤道面に対して様々な角度方向および／または０°方向の両方に配置することができる。

アラミド、ポリエチレンナフタレート（ポリ（エチレン２，６−ナフタレート） （ＰＥＮ））、ナイロン、ハイブリッド、および／または他の適切なコードなどのコードは、構造２１１１，２１２１，２１３１などの平坦な管状構造に編まれてもよい。管状構造２１１１，２１２１，２１３１は、ゴム複合層２１１２，２１２２，２１３２でさらに強化されてもよい。次いで、管状構造２１１１，２１２１，２１３１は、閉鎖型内で加硫されて、管２１１１，２１２１，２１３１内へのゴムの良好な浸透を確実にすることができる。

タイヤ１００の赤道面に対する管２１１１，２１２１，２１３１の角度は、シアバンド２１０（図２）の全体的な伸びと剛性を調整するために変化させることができる。これは、タイヤ１００の円周方向および軸方向の両方におけるシアバンド２１０の複数の層２１１，２１２，２１３の剛性を高めることができる。ゴム層２１１２，２１２２，２１３２で平らに編まれた織物層２１１１，２１２１，２１３１を包囲することは、シアバンド２１０の複数の層２１１，２１２，２１３の構造的一体性をさらに高めることができる。本発明によるシアバンド２１０は、管２１１１，２１２１，２１３１をゴム層２１１２，２１２２，２１３２で囲み、管２１１１，２１２１，２１３１を所定の向きに配置し、シアバンド２１０の複数の層２１１，２１２，２１３の全てを織物層２１５で囲み、シアバンド２１０を硬化させることによって製造することができる。このような硬化シアバンド２１０は、曲げおよび圧縮力、シアバンドの構造的完全性、およびシアバンドの円周方向および軸方向の両方における剛性に対処する柔軟性を発揮することができる。

シアバンド２１０は、さらに、アラミド、ナイロン、ポリエステル、鋼、アルミニウム、カーボンなどのような、管およびゴム層２１１１，２１１２，２１２１，２１２２，２１３１，２１３２および／または周囲構造２０１，２０２の原料を変化させること、管２１１１，２１１２，２１２１，２１２２，２１３１，２１３２の密度および／または機械的構造を変化させること、シアバンド２１０の幅を変化させること、シアバンド２１０の数を変化させること、複数のシアバンド層２１１，２１２，２１３の幅を変化させること、複数の層の角度を変化させること、複数の層およびエンクロージャの順序を変化させることなどによって、設計パラメータを変化させることによって、適用要件を満たすように調整されてもよい。

図１は、本発明によるベルトパッケージ２００の一例を示す。ベルトパッケージ２００は、半径方向外側の第１のベルト層２０１と、半径方向内側の第２のベルト層２０２と、半径方向においてそれらの間に配置されたシアバンド２１０とを含んでもよい。シアバンド２１０は、第１のベルト層２０１の半径方向内側に配置された第１の補強層２１１と、第１の補強層２１１の半径方向内側に配置された第２の補強層２１２と、第２のベルト層２０２の半径方向内側に配置された第３の補強層２１３と、３つすべての補強プライ２１１，２１３を囲む織物層２１５とを含んでもよい。織物層２１５は、タイヤ１００の赤道面ＥＰに対して、−４５°〜＋４５°、または−４５°〜−３５°、または−５°〜＋５°、または＋３５°〜＋４５°の角度が付けられたコードで補強されてもよい。

第１の補強プライ２１１は、ゴム層２１１２によって囲まれた平坦化された編組管層２１１１を含むことができる。実施例の平坦化された編組管複数層２１１１は、タイヤ１００の赤道面ＥＰに対して、−４５°〜＋４５°、または−４５°〜−３５°（図２）、または−５°〜＋５°、または＋３５°〜＋４５°の角度にすることができる。ゴム層２１１２は、タイヤ１００の赤道面ＥＰに対して、−４５°〜＋４５°、または−４５°〜−３５°、または−５°〜＋５°、または＋３５°〜＋４５°に角度付けされたコードで補強されてもよい。

第２の補強プライ２１２は、ゴム層２１２２によって囲まれた平坦化された編組管層２１２１を含むことができる。実施例の平坦化された編組管複数層２１２１は、タイヤ１００の赤道面ＥＰに対して、−４５°〜＋４５°、または−４５°〜−３５°、または−５°〜＋５°（図２）、または＋３５°〜＋４５°の角度にすることができる。ゴム層２１２２は、タイヤ１００の赤道面ＥＰに対して、−４５°〜＋４５°、または−４５°〜−３５°、または−５°〜＋５°、または＋３５°〜＋４５°の角度を付けられたコードで補強されてもよい。

第３の補強プライ２１３は、ゴム層２１３２によって囲まれた平坦化された編組管層２１３１を含むことができる。実施例の平坦化された編組管複数層２１３１は、タイヤ１００の赤道面ＥＰに対して、−４５°〜＋４５°、または−４５°〜−３５°、または−５°〜＋５°、または＋３５°〜＋４５°（図２）の角度にすることができる。ゴム層２１３２は、タイヤ１００の赤道面ＥＰに対して、−４５°〜＋４５°、または−４５°〜−３５°、または−５°〜＋５°、または＋３５°〜＋４５°の角度を付けられたコードで補強されてもよい。

シアバンド２１０は、プライ２１１，２１２，２１３と同様に、タイヤ１００の赤道面ＥＰに対して、−４５°〜＋４５°、または４５°〜−３５°、または５°〜＋５°、または＋３５°〜＋４５°の角度を付けられた、より強化されたプライを有することができる。

当業者であれば、本開示および以下の特許請求の範囲内に入る本発明の多数の例が作成され得ることを理解するであろう。本発明は、添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲内に入る、本明細書に記載された例に対してなされ得る様々な修正を含むことを理解されたい。

Claims (20)

1. タイヤ用のシアバンドであって、
   前記タイヤの周囲に円周方向に延びる第１のベルト層と、
   前記タイヤの周囲に円周方向に延びる第２のベルト層と、
   前記第１のベルト層と前記第２のベルト層との間に半径方向に介在するシアバンドとを有し、
   前記シアバンドは、
   前記第１のベルト層に半径方向に隣接する第１の補強層と、
   前記第２のベルト層に半径方向に隣接する第３の補強層と、
   前記第１の補強層と前記第２の補強層との間に半径方向に介在する第２の補強層とを備え、
   前記第１の補強層は、第１のゴム層によって囲まれた第１の平坦化された編組管層を含み、
   前記第２の補強層は、第２のゴム層によって囲まれた第２の平坦化された編組管層を含み、
   前記第３の補強層は、第３のゴム層によって囲まれた第３の平坦化された編組管層を含む、ことを特徴とするシアバンド。
2. 前記第１の平坦化された編組管層は、前記タイヤの赤道面に対して−４５°〜−３５°の角度をなす構造を含むことを特徴とする請求項１に記載のシアバンド。
3. 前記第２の平坦化された編組管層は、前記タイヤの赤道面に対して−５°〜＋５°の角度をなす構造を含むことを特徴とする請求項１に記載のシアバンド。
4. 前記第３の平坦化された編組管層は、前記タイヤの赤道面に対して＋３５°〜＋４５°の角度をなす構造を含むことを特徴とする請求項１に記載のシアバンド。
5. 前記第１のゴム層は、前記タイヤの赤道面に対して＋３５°〜＋４５°の角度をなすコードを含むことを特徴とする請求項１に記載のシアバンド。
6. 前記第２のゴム層は、前記タイヤの赤道面に対して−５°〜＋５°の角度をなすコードを含むことを特徴とする請求項１に記載のシアバンド。
7. 前記第３のゴム層は、前記タイヤの赤道面に対して−４５°〜−３５°の角度をなすコードを含むことを特徴とする請求項１に記載のシアバンド。
8. 前記第１のベルト層は、前記タイヤの赤道面に対して＋３５°〜＋４５°の角度をなす金属コードを含むことを特徴とする請求項１に記載のシアバンド。
9. 前記第２のベルト層は、前記タイヤの赤道面に対して＋３５°〜＋４５°の角度をなす金属コードを含むことを特徴とする請求項１1に記載のシアバンド。
10. 前記第１のベルト層および前記第２のベルト層のいずれもが、前記タイヤの赤道面に対して−５°〜＋５°の角度をなす金属コードを含むことを特徴とする請求項１に記載のシアバンド。
11. タイヤのベルトパッケージを構成する方法であって、
    平坦化された編組管層をゴム層で囲むステップと、
    前記平坦化された編組管層およびゴム層を、タイヤの赤道面に対して所定の向きに配置するステップと、
    前記平坦化された編組管層の全てを織物層で包み込んで、シアバンド用布を形成するステップと、
    第１のベルト層と第２のベルト層との間に半径方向に前記シアバンド用布を配置するステップと、
    前記第１のベルト層、シアバンド用布および第２のベルト層を硬化させて完全なベルトパッケージを形成するステップとを含むことを特徴とする方法。
12. 前記シアバンド用布が、前記タイヤの赤道面に対して−４５°〜−３５°の角度をなす構造を有する第１の平坦化された編組管層を含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 前記シアバンド用布が、前記タイヤの赤道面に対して−５°〜＋５°の角度をなす構造を有する第２の平坦化された編組管層を含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
14. 前記シアバンド用布が、前記タイヤの赤道面に対して＋３５°〜＋４５°の角度をなす構造を有する第３の平坦化された編組管層を含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
15. 前記シアバンド用布が、前記タイヤの赤道面に対して＋３５°〜＋４５°の角度をなすコードを有する第１のゴム層を含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
16. 前記シアバンド用布が、前記タイヤの赤道面に対して−５°〜＋５°の角度をなすコードを有する第２のゴム層を含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
17. 前記シアバンド用布が、前記タイヤの赤道面に対して−４５°〜−３５°の角度をなすコードを有する第３の平坦化された編組管層を含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
18. 前記第１のベルト層が、前記タイヤの赤道面に対して−５°〜＋５°の角度をなすコードを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
19. 前記第２のベルト層が、前記タイヤの赤道面に対して−５°〜＋５°の角度をなすコードを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
20. 前記第１のベルト層および前記第２のベルト層のいずれもが、前記タイヤの赤道面に対して−５°〜＋５°の角度をなす補強コードを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。

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