JP2021501272A - タイヤ用ケーブル - Google Patents

Abstract

空気入りタイヤを含むタイヤに使用できるケーブル。このケーブルは、タイヤに望ましい剛性と一定量の構造的伸びを提供できる形で構成されている。このケーブルは、例えば、従来のケーブル構造の直径を大きくすることによって生じ得るタイヤの総重量の増加を必ずしももたらさない形で提供することができる。

Description

本開示の主題は、概して、空気入りタイヤを含むタイヤに使用できるケーブルに関する。

タイヤには通常、使用のための強度と保護を提供するケーブルを含むことができるさまざまなベルトが組み込まれている。そのようなベルトは、クラウン部に配置することができ、さまざまな幅及び構造を有することができる。１つ又は複数のゴム材料がこのベルトの一部を形成することがあり、ケーブル間の小さな隙間を取り囲み、貫通することさえある。

製造過程において、さまざまな構成要素（ベルトを含む）を所定の位置に組み立てることにより、未硬化、即ち「生」タイヤが作成される。次に、未硬化のタイヤを金型に入れ、相当量の熱と圧力にさらす。これにより、例えば、ゴム材料が硬化し、トレッドパターンなどの特徴部がタイヤに形成される。ブラダー等の装置を膨張させて、未硬化のタイヤを金型に押し付けることができる。

この成形プロセス中に、ベルトとともに、タイヤのさまざまな構成要素が伸張又は移動し、もしくはその両方が行われてもよい。より具体的には、タイヤが金型に押し付けられると、例えばタイヤのクラウン部の構成要素が互いに対して動く場合がある。金型内でのプレス中のそのような構成部品の伸張等の移動は、これらの構成部品を金型及び互いに対して適切に位置決めするために必要となり得る。逆に、クラウン部のこれらの構成要素にある程度の剛性がない場合、特にクラウン部のベルト間で、成形中に過度の移動が発生する可能性がある。ゴム材料の硬化により、これらの構成要素の相対的な位置が固定されるため、金型から硬化したタイヤを取り外しても、このような不適切な配置は改善されない可能性がある。結果として得られるタイヤの性能は、悪影響を受ける可能性がある。

さらに、空気入りタイヤの膨張は、典型的には、例えば空気等の気体がホイール上に取り付けられたタイヤの空洞に圧力下で提供されるときに、タイヤの形状を変化させる。ベルトに使用されている１つ又は複数のケーブルの剛性などの機械的特性により、タイヤの膨張時の形状が制御される場合がある。膨張したタイヤの形状も、タイヤの性能特性に影響を与える可能性がある。

タイヤのベルトに使用され得るようなケーブルの剛性は、例えば、より大きな直径を有するケーブルを使用することによって強化することができる。しかしながら、直径を大きくすることにより、タイヤの重量を増加させる可能性があり、望ましくない。さらに、ケーブルが硬すぎると、前述のように、未硬化のタイヤが金型内の適切な位置に押し込まれるのを妨げることがある。

文書ＷＯ２０１５／０１４６３９は、スチールコードにおけるゴム浸透を含む問題を特定し、３％を超える構造的伸びを有するスチールコードの必要性を示唆している。文書ＷＯ２０１５／０１４６３９は、８ｍｍのケーブルピッチ及び１．８のピッチ比（本明細書の式１で定義される）を有するタイヤ用のケーブルを提案している。

文書ＷＯ２０１２／０１７３９９は、タイヤの補強のためにより小さなフィラメントを使用すると、タイヤのストレス耐性を損なう可能性があると報告している。文献ＷＯ２０１２／０１７３９９は、６ｍｍのケーブルピッチ及び２のピッチ比を有するタイヤ用ケーブルを提案している。

したがって、上記及び他の問題の１つ又は複数に対処することができるケーブルの必要性がある。タイヤの重量の増加を必ずしも必要とせずに提供することができる、又は従来のケーブルよりも重量を減少させて提供することさえできるようなケーブルがあれば、特に有用であろう。

本発明は、空気入りタイヤを含むタイヤに使用できるケーブルを提供する。このケーブルは、タイヤに望ましい剛性と一定量の構造的伸びを提供できる形で構成されている。このケーブルは、例えば、従来のケーブル構造の直径を大きくすることによって生じ得るタイヤの総重量の増加を必ずしももたらさない形で提供することができる。本発明のさらなる目的及び利点は、以下の説明に一部記載されるか、又は説明から明らかになるか、又は本発明の実施を通じて学ぶことができる。

例示的な一実施形態では、本発明は、例えばタイヤで使用することができるケーブルを提供する。このケーブルは、５ｍｍから７ｍｍの範囲のケーブルピッチで一緒に撚り合わされた複数のストランドを含む。各ストランドは、２．９ｍｍから５．９ｍｍの範囲のストランドピッチで一緒に撚り合わされた複数のフィラメントを含む。ケーブルピッチのストランドピッチに対するピッチ比は、１．２から１．７の範囲である。

別の例示的な実施形態では、本発明は、対向するビード部と、対向するビード部の間でタイヤのクラウン部を通って延びるカーカスと、を備えるタイヤを提供する。このタイヤは、その赤道面から角度θを形成するケーブルを有するベルトを備え、ここで、θは、０から１０度の範囲である。ケーブルは、５ｍｍから７ｍｍの範囲のケーブルピッチで一緒に撚り合わされた複数のストランドを含み、各ストランドは、２．９ｍｍから５．９ｍｍの範囲のストランドピッチで一緒に撚り合わされた複数のフィラメントを含む。ケーブルピッチのストランドピッチに対するピッチ比は、１．２から１．７の範囲である。

本発明のこれら及び他の特徴、態様、及び利点は、以下の明細書本文及び添付の特許請求の範囲を参照することによって、よりよく理解されるであろう。本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付図面は、本発明の実施形態を例示し、本説明と共に本発明の原理を説明するのに役立つ。

当業者を対象として、本発明の最良の形態を含む本発明の完全かつ実施可能な開示が本明細書において示され、その中で、添付図面を参照する。

各ストランドが概略的に描かれている本発明のケーブルの例示的な実施形態の斜視端面図を提供する。 図１の例示的なケーブルの概略的断面端面図である。 図１及び図２の例示的なケーブルを製造する例示的な方法の概略図である。 図１及び図２の例示的なケーブルを製造する例示的な方法の概略図である。 例示的なケーブルのピッチの決定に関連する概略図である。 本発明の例示的なケーブルの構造的伸びを決定するための例示的な方法を示すプロットである。 本発明の例示的なタイヤの半分の断面図である。

本発明を説明するために、これより本発明の実施形態を詳細に参照する。その１つ以上の例が図面により示されている。各例は本発明の説明として提供されるものであり、本発明を制限するものではない。実際、当業者には、本発明の範囲又は趣旨を逸脱することなく、様々な修正及び変形を本発明に加え得ることは明らかであろう。例えば、一実施形態の一部として例示又は記載される特徴は、別の実施形態と共に使用して、さらに別の実施形態を生み出すことができる。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物の範囲内に属する修正及び変形を包含することが意図される。

図１及び図２は、本発明のケーブル１００の例示的な実施形態に関する図である。ケーブル１００（図２では破線で概略的に表されている）は、複数のストランド１０２、１０４、及び１０６を含む。ストランド１０２、１０４、及び１０６（これも図２では破線で概略的に表されている）は、互いに巻き付きながら一緒に撚り合わされてケーブル１００を形成する。図１及び図２に示される例示的な実施形態において、ケーブル１００は、３つのストランドを含む。本発明の他の実施形態では、得られるケーブルが本明細書でさらに説明する特定の要件を満たす場合、別の数のストランドを含んでもよい。

例示的な一実施形態では、ケーブル１００は、１．４ｍｍ以下の全径を有する。本明細書で使用される場合、ケーブル１００の全径は、テストサンプルを輪郭プロジェクタに配置し、０．４キログラムの張力を加えることによって決定することができる。このテストサンプルの輪郭を、スクリーン上で１０倍に拡大した。全径は、ケーブルに応じて規定された長さにわたる外層の輪郭の幅を測定することにより決定される。

各ストランド１０２、１０４、又は１０６は、複数の外側フィラメント１０８及び中心フィラメント１１０を含む。より具体的には、図示された例示的な実施形態では、各ストランド１０２、１０４、及び１０６は、１つの中心フィラメント１１０の周りに巻き付けられた６つの外側フィラメント１０８を含む。本発明の他の実施形態では、得られるケーブルが本明細書でさらに説明する特定の要件を満たす場合、別の数のストランドを含んでもよい。

本発明の１つの例示的な実施形態では、外側フィラメント１０８はそれぞれ、各ストランド１０２、１０４、及び１０６の長さに沿って隣接する外側フィラメントと接触している。例えば、図２に示すように、外側フィラメント１０８ａ及び１０８ｂは、ストランド１０２の円周方向に沿って互いに隣接し、側部Ｈにおいて接触している。したがって、ケーブル１００がタイヤに組み込まれたとき、タイヤを形成するために使用されるゴム材料は、フィラメント１０８間の小さな空間や隙間に入り込むことによりケーブル１００内を満たすことがない。別の例示的な態様では、中心フィラメント１１０の直径は、外側フィラメント直径よりも大きく、これにより、タイヤ製造中のゴムのより良好な浸透を可能にすることができる。

本発明の例示的な一実施形態では、中心フィラメント１１０は、０．１７０ｍｍから０．２０６ｍｍ（０．１７０≦中心フィラメント直径≦０．２０６ｍｍ）の範囲の中心フィラメント直径を有する。本発明の別の例示的な実施形態では、中心フィラメント１１０は、０．１９４ｍｍから０．２０６ｍｍ（０．１９４≦中心フィラメント直径≦０．２０６ｍｍ）の範囲の中心フィラメント直径を有する。さらに別の実施形態では、中心フィラメント１１０は、０．２００ｍｍの中心フィラメント直径を有する。

本発明の１つの例示的な実施形態では、各外側フィラメント１０８は、０．１７０ｍｍから０．１８５ｍｍ（０．１７０≦外側フィラメント直径≦０．１８５ｍｍ）の範囲の外側フィラメント直径を有する。さらに別の実施形態では、外側フィラメント１０８は、０．１７５ｍｍの外側フィラメント直径を有する。

図３及び図４は、ケーブル１００を製造するために使用され得る例示的なプロセスを概略的に示す。図３に示されるように、フィラメント１０８の複数の供給１０８Ｓがプロセス１１２に提供される。フィラメント１００の供給１１０Ｓは、プロセス１１２にも提供される。フィラメント１０８は、フィラメント１１０の周りに巻き付けられ、又は撚り合わされて、ストランド１０２、１０４、又は１０６を提供する。図４において、供給１０２Ｓ、１０４Ｓ、及び１０６Ｓが、ストランド１０２、１０４、及び１０６をプロセス１１４に提供する。フィラメント１０２、１０４、及び１０６は、一緒に巻き付けられ、又は撚り合わされて、ケーブル１００を提供する。本発明の１つの例示的な態様において、ケーブル１００は、スチールフィラメントから構成されている。

本明細書で使用される場合、「ピッチ」は、ケーブル又はストランドが撚り合わされるか又は巻き付けられるときにそれぞれのケーブル又はストランドを完全に一巻きさせるために使用される、ケーブル又はストランドの長さＬに沿った距離を指す。例えば、図５に示されるように、ケーブル１００は、ケーブル１００の長さＬに沿って撚り合わされた３つのストランド１０２、１０４、及び１０６から構成される。ＣＰは、ケーブル１００の「ケーブルピッチ」、即ち、ストランド１０２の完全な一巻きに使用される、長さＬに沿った距離を示す。ケーブルピッチＣＰは、ストランド１０２、１０４、１０６のそれぞれが同じ値を提供することから、そのいずれかを使用して測定できる。

同様に、ストランド１０２、１０４、１０６の内の１つのＳＰ、即ち「ストランドピッチ」は、その外側フィラメント１０８の内の１つの完全な一巻きに使用される、それぞれのストランドの長さに沿った距離を指す。

例示的な一態様では、ケーブル１００は、５．０ｍｍから７．０ｍｍの範囲のケーブルピッチＣＰを有する。本明細書で使用される場合、「の範囲の」は、その範囲の端点及びその間の全ての値を含み、よって、例示的な一態様では、ケーブル１００のケーブルピッチＣＰは５．０ｍｍ≦ＣＰ≦７．０ｍｍとも表すことができる。別の言い方をすれば、例示的なケーブル１００の場合、ストランドは一緒に撚り合わされるため、各ストランド１０２、１０４、又は１０６は、ケーブル１００の長さに沿った完全な一巻きに５．０ｍｍ≦ＣＰ≦７．０ｍｍの範囲の距離、即ちケーブルピッチＣＰを必要とする。さらに別の例示的な実施形態では、ケーブル１００のケーブルピッチＣＰは、５．５ｍｍから７．０ｍｍの範囲である（５．５ｍｍ≦ＣＰ≦７．０ｍｍ）。さらに別の実施形態では、ケーブル１００のケーブルピッチＣＰは、５．５ｍｍから６．１ｍｍの範囲である（５．５ｍｍ≦ＣＰ≦６．１ｍｍ）。さらに別の例示的な実施形態では、ケーブル１００のケーブルピッチＣＰは５．８ｍｍである。

１つの例示的な態様では、ストランド１０２、１０４、及び１０６はそれぞれ、２．９ｍｍから５．９ｍｍ（２．９ｍｍ≦ＳＰ≦５．９ｍｍ）の範囲のストランドピッチＳＰを有する。別の言い方をすると、各ストランド１０２、１０４、及び１０６について、外側フィラメント１０８は、中心フィラメント１１０を中心にした完全な一巻きに２．９ｍｍ≦ＳＰ≦５．９ｍｍの範囲の距離、即ちストランドピッチＳＰを必要とする。さらに別の実施形態では、ストランド１０２、１０４、及び１０６はそれぞれ、３．４ｍｍから４．０ｍｍ（３．４ｍｍ≦ＳＰ≦４．０ｍｍ）の範囲のストランドピッチＳＰを有する。さらに別の例示的な実施形態では、ストランド１０２、１０４、及び１０６のストランドピッチＳＰは３．７ｍｍである。

本明細書で使用される場合、「ピッチ比」は、ケーブルピッチＣＰのストランドピッチＳＰに対する比を指し、これはまた、式１によって表され得る。
（１） ピッチ比＝ＣＰ／ＳＰ

ケーブル１００の例示的な実施形態の場合、ピッチ比は、１．２から１．７の範囲である。言い換えると、ケーブル１００のピッチ比は、１．２≦ピッチ比≦１．７である。別の例示的な実施形態では、ケーブル１００のピッチ比は、１．５から１．６の範囲である（１．５≦ピッチ比≦１．６）。さらに別の例示的な実施形態では、ピッチ比は１．５７である。

次にさらに説明するように、本発明の別の例示的な態様では、ケーブル１００は、２．１パーセントと３パーセントの間の構造的伸びＳＥを有する。本明細書で使用される場合、「構造的伸び」、即ちＳＥは、図６を参照して定義される。図示するように、図６は、ケーブル１００に加えられた引張力Ｆ（単位：ニュートン）対ケーブル１００の伸びεのプロットを含む。式２で提供されるように、伸びε（又は「ひずみ」）は、力Ｆが加えられる前のケーブルＦの長さ（Ｌ）に対する、力Ｆが加えられたケーブル１００の長さの変化（ΔＬ）のパーセント比である。
（２） ε＝ （ΔＬ／Ｌ）×１００

図６に示すように、ケーブル１００は、増大する力Ｆによって張力がかけられると、まず、構造的伸びが発生するフェーズ（図６に示される曲線Ｃについて、εがゼロから約２．５の間）を経る。次に、増大する力Ｆによって、ケーブル１００は、弾性変形が発生する第２のフェーズ（εが約２．７を超える）に入る。ここで定義されている構造的伸びＳＥを決定するために、曲線Ｃに沿って２つの点ＡとＢの間に直線ＳＬが描かれている。構造的伸びＳＥを定義する目的のため、曲線Ｃに沿った点Ａは５８８Ｎの縦座標で決定され、曲線Ｃに沿った点Ｂは３９２Ｎの縦座標で決定される。点Ａ及びＢを通る直線ＳＬの横軸との交点が、ケーブル１００の構造的伸びＳＥ（これは、図６の例示的なプロットでは約２．６パーセントである）を定義している。

上述のように、本発明の１つの例示的な態様では、ケーブル１００は、２．１パーセントから３パーセント（２．１≦ＳＥ≦３）の範囲の構造的伸びＳＥを有する。さらに別の例示的な態様では、ケーブル１００は、２．６パーセントの構造的伸びＳＥを有する。

図７は、本発明の例示的なタイヤ２００の半分の断面図を示す。タイヤ２００は、赤道面ＥＰに関して対称であり、したがって、赤道面ＥＰは、タイヤ２００を実質的に同じ構造の対向する半部に二分する。図７では、この対向する半部の一方のみを示す。したがって、タイヤ１００は、ビード２０４を備えた一対の対向するビード部２０６と、一対の対向する側壁部２１２とを含み、当業者には容易に理解されるように、図７にはこれらの対の内の一方のみが示されている。タイヤ２００はまた、各対向する側壁部２１２に接続され、それらの間に延在するクラウン部２１０を含む。トレッド層２１４は、クラウン部２１０の半径方向に最も外側の部分を形成する。カーカス２０８は、ビード部２０６間に延在する

タイヤ２００は、ケーブル１００から構築され、カーカス２０８とトレッド２１４との間に配置された環状ベルト又は層２０２を含む。この例示的な実施形態の場合、ベルト２０２は、図７に示すように、ケーブル１００の各巻きが隣接する巻きと平行になるように、タイヤ２００の周りにケーブル１００を環状に巻き付けることによって構成される。ケーブル１００は、タイヤ２００の周りに巻き付くときに、赤道面ＥＰから角度θを形成することができる。特定の実施形態では、角度θは、０から１０度の範囲である（０≦θ≦１０）。タイヤ２００の他の実施形態では、クラウン部２１０に追加のベルト又は層を含めることができる。

本主題を特定の例示的な実施形態及びその方法に関して詳細に記載してきたが、当業者は、前述事項を理解することにより、このような実施形態に対する改変、変形、及び均等物を容易に生み出し得ることが分かるであろう。したがって、本開示の範囲は限定としてではなく例としてのものであり、本開示は、本明細書の教示から当業者にとって容易に明らかであるような本主題に対する変更、変形、及び／又は追加を包含することを排除しない。

Claims (15)

1. ケーブルであって、
   ５ｍｍから７ｍｍの範囲のケーブルピッチで一緒に撚り合わされた複数のストランドを含み、
   各ストランドは、２．９ｍｍ≦ＳＰ≦５．９ｍｍの範囲のストランドピッチＳＰで一緒に撚り合わされた複数のフィラメントを含み、
   ケーブルピッチＣＰの前記ストランドピッチＳＰに対するピッチ比は１．２≦ピッチ比≦１．７の範囲である、ケーブル。
2. 前記ケーブルは、２．１パーセントから３パーセントの構造的伸びを有する、請求項１に記載のケーブル。
3. 前記ケーブルはケーブル長さを有し、各ストランドの前記複数のフィラメントは、
   中心フィラメントと、
   前記中心フィラメントの周りに巻き付けられた複数の外側フィラメントと、を含み、隣接する外側フィラメントは、前記ケーブルの長さに沿って互いに接触している、請求項１又は２に記載のケーブル。
4. 各ストランドの前記複数のフィラメントは、
   中心フィラメント直径を有する１つの中心フィラメントと、
   前記中心フィラメントの周りに巻き付けられた６つの外側フィラメントと、を含み、各外側フィラメントは外側フィラメント直径を有し、前記中心フィラメント直径は前記外側フィラメント直径よりも大きい、請求項１又は２に記載のケーブル。
5. 前記中心フィラメントは、０．１９４ｍｍから０．２０６ｍｍの範囲の中心フィラメント直径を有する、請求項４に記載のケーブル。
6. 前記６つの外側フィラメントはそれぞれ、０．１７０ｍｍから０．１８５ｍｍの範囲の直径を有する、請求項５に記載のケーブル。
7. 前記複数のストランドは、３つのストランドを含む、請求項１から６のいずれかに記載のケーブル。
8. 前記ケーブルの全径は１．４ｍｍ以下である、請求項１から７のいずれかに記載のケーブル。
9. 前記ケーブルの全径は１．２９ｍｍである、請求項１から８のいずれかに記載のケーブル。
10. 前記フィラメントはスチールを含む、請求項１から９のいずれかに記載のケーブル。
11. 前記ケーブルピッチＣＰは、５．５ｍｍ≦ＣＰ≦６．１ｍｍの範囲である、請求項１から１０のいずれかに記載のケーブル。
12. 前記ストランドピッチＳＰは、３．４ｍｍ≦ＳＰ≦４．０ｍｍの範囲である、請求項１から１１のいずれかに記載のケーブル。
13. 前記ケーブルピッチの前記ストランドピッチに対するピッチ比は、１．５≦ピッチ比≦１．６の範囲である、請求項１から１２のいずれかに記載のケーブル。
14. 前記ケーブルは、２．６パーセントの構造的伸びを有する、請求項１から１３のいずれか一項に記載のケーブル。
15. タイヤであって、
    対向するビード部と、
    前記対向するビード部の間及び前記タイヤのクラウン部を通って延在するカーカスと、
    前記タイヤの赤道面から角度θを形成するケーブルを含むベルトと、を備え、ここで、θは０から１０度の範囲であり、前記ケーブルは、
    ５ｍｍから７ｍｍの範囲のケーブルピッチで一緒に撚り合わされた複数のストランドを含み、
    各ストランドは、２．９ｍｍから５．９ｍｍの範囲のストランドピッチで一緒に撚り合わされた複数のフィラメントを含み、
    ここで、前記ケーブルピッチの前記ストランドピッチに対するピッチ比は、１．２から１．７の範囲である、タイヤ。