JP4005658B2 - スチールモノフィラメントで補強した少くとも２層以上のベルトプライを有するラジアルタイヤ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤの少くとも２層以上のベルトプライ中にスチールモノフィラメントを含むラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【先行技術】
アメリカ特許４，３７１，０２５は、クラウン点の子午線面上に４００ｍｍに等しいか又はそれを超える曲率半径を有するカーカス上に設けた少くとも２層以上のスチールモノフィラメントからなる、環状の補強構造を有するラジアルタイヤを開示している。このモノフィラメントは、特定の少くとも２０００Ｎ／ｍｍ2の引張強さ、２０５，０００Ｎ／ｍｍ2の弾性率、引張強さの１００％に等しい応力に対して１．４％の伸び率を有するのが好ましい。この特許はモノフィラメントの耐疲労性については触れていない。タイヤは、この特許中に載っている値を超えるスチールモノフィラメントを含むベルトプライでつくられているが、スチールモノフィラメントを使用しているこれらのタイヤは、ここに記載の必要とされる疲労特性以下であり、実用試験条件にはみじめにも失敗した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、個々のベルトプライがスチールのモノフィラメントからなる少くとも２層以上のベルトプライを有する空気入りラジアルタイヤを提供しようとするものである。本発明の利点は、すぐれた操作特性を持続するのみならず、ベルトプライ中のワイヤーの破損が許容できる範囲内でそのような操作性を持続するタイヤにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
先ず、明細書中に使用する用語について説明する。
【０００５】
「軸方向の」及び「軸方向に」は、ここでは、タイヤの回転軸に平行な線又は方向を指すのに使用される。
【０００６】
「ビード」は、プライコードで包まれ、かつ、フリッパー（ｆｌｉｐｐｅｒｓ）、チッパー（ｃｈｉｐｐｅｒｓ）、エイペック（ａｐｅｘｅｓ）、トウガード（ｔｏｅ ｇｕａｒｄｓ）及びチェイファー（ｃｈａｆｅｒｓ）などの他の補強要素で又はこれら要素なしでタイヤリムの設計に合うように成形された環状の引張部材からなるタイヤ部分を意味する。
【０００７】
「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、そして左右両方のコード角がタイヤの赤道面に対して約１０〜３０度の範囲にある、平行なモノフィラメントからなるゴムで補強した２層以上の環状のプライを意味する。
【０００８】
「カーカス」は、ベルト構造、トレッド及びアンダートレッド（ｕｎｄｅｒｔｒｅａｄ）と離れているがビードを含んでいるタイヤ構造を意味する。カーカスプライは、エラストマー物質中にはめ込まれた補強コードを含み、そしてこれらの構成材は単一物であると考えられる。「カーカスプライの主要部分」は、ビードコアの間に延びるカーカスプライの部分を意味する。
【０００９】
「コード」は、捩ることができるか又はできない１本以上のフィラメント／ワイヤーで形成されたか、あるいは別の方法で形成された１つ以上の補強材であってこのものはさらに、同様に形成することができるか又は形成できないストランドを含んでいてもよい。
【００１０】
「クラウン」は、タイヤトレッドの幅限界内のタイヤ部分を意味する。
【００１１】
「赤道面」（ＥＰ）は、タイヤの回転軸に垂直で、かつ、タイヤのトレッドの中心を通る面を意味する。
【００１２】
「耐疲労性」は、３ロール疲労試験機により、Ａ Ｐｒａｋａｓｈらの「ワイヤー及びケーブルの疲労挙動」、“Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒＭｅｔａｌｓ，ｐｐ４０５〜４０８（１９８５）”に記載の方法によって決められる。この手続を変更して、ゴムで包む代りにタイゴン（Ｔｙｇｏｎ：登録商標）プラスチックチューブにモノフィラメントを入れることによってモノフィラメントを収容する。このローラーの直径は１インチ（２．５４ｍｍ）で、張力はモノフィラメントの破壊強さの１０％である。
【００１３】
「負荷範囲」は、“Ｔｈｅ Ｔｉｒｅ ａｎｄ Ｒｉｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ，Ｉｎｃ．，１９９５ Ｙｅａｒ Ｂｏｏｋ”の表で定義される特定タイプの用に使用する所与のタイヤに対する負荷と空気圧の範囲を意味する。
【００１４】
「プライ」は、ゴムで被覆された平行なフィラメントの連続層を意味する。
【００１５】
「空気入りタイヤ」は、ビード、カーカスプライ及びトレッドを有する、一般的にはトロイド形状（通常は開いた念珠状）の積層からなる機械装置を意味する。
【００１６】
「模擬グラベルホイールテスト」は、タイヤのベルトパッケージの耐久時間を評価する実験室試験を意味する。タイヤに２６ポンド／インチ2まで空気を圧入し、１００°Ｆ（３８℃）で試験される。タイヤは、外側の円周６ケ所（６０°毎）に丸い金属のノブの列を有する、６７．２３インチ（１．７２ｍ）直径のフライホールに対して試験される。各ノブの列はフライホールの幅全体を交差しており、幅は約２インチ、高さは約１ １／４インチである。タイヤは、３５マイル／時の速度、１０３１ポンドの負荷で試験される。
【００１７】
「トレッド」は、タイヤのケーシングにつなげたとき、タイヤが普通に膨らまされ、かつ、普通の負荷の状態で道路に接触するようになるタイヤ部分を含む、成型したゴム部分を意味する。
【００１８】
「プレフィックス文字」は、“Ｔｈｅ Ｔｉｒｅ ａｎｄ Ｒｉｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ，Ｉｎｃ．，１９９５ Ｙｅａｒ Ｂｏｏｋ”で使用され定義されている同定用の文字を意味する。
【００１９】
「半径方向の」及び「半径方向に」は、タイヤを通る回転軸に対して半径方向に垂直な方向を意味するのに使用される。
【００２０】
「ラジアル−プライタイヤ」は、ビードからビードに延びるカーカスプライ補強材が、タイヤの赤道面に対して７５°と１０５°の間の角度で置かれたベルトをつけた空気入りタイヤ又は円周限定の空気入りタイヤを意味する。
【００２１】
「リベット」は、層中のコード間のすき間を意味する。
【００２２】
「セクション幅」は、負荷をかけないでタイヤを通常圧力で２４時間膨らませたときとその後の、タイヤの軸に平行でかつサイドウォール（ｓｉｄｅ ｗａｌｌｓ）の外側間の最大直線距離を意味する。但しラベリング、装飾又は保護バンドのためのサイドウォールの高さを除く。
【００２３】
「引張強さ」は、スチールワイヤー製品に適用される、ＡＳＴＭ Ｅ８Ｍ−９３により決定される。
【００２４】
本発明の空気入りラジアルタイヤは、（ａ）クラウン部を有するラジアルカーカス、
（ｂ）該クラウン部に対して半径方向外側に配置したトレッド、
（ｃ）該トレッドとカーカスのクラウン部との間に置いた少くとも２層以上のベルトプライ、但し各ベルトプライは、赤道面に対して１０°〜３０°の間の角度で傾斜した、間隔の離れた多数の平行なスチールモノフィラメントをはめ込んでいるゴム補強層からなり、
（ｄ）前記２層のベルトプライの軸方向に外側のベルトエッジの間に配置したフラット又はくさび形のガム質ゴム：
からなる空気入りラジアルタイヤであって、
前記モノフィラメントが２５〜６０エンド／インチ（２５．４ｍｍ）の範囲のカウントで置かれており、各モノフィラメントは０．２５〜０．４０ｍｍの直径、少くとも４０８０ＭＰａ−（２０００×Ｄ）×０．９５の引張り強さ［但し式中Ｄはｍｍで表わしたフィラメントの直径］、２５ｃｍのゲージ長さにわたって少くとも２％の全伸び、フィラメントの直径の２００倍のゲージ長さで２０ターン（ｔｕｒｎ）以上の捩れ値、及び３ロール曲げ疲労試験で測定して３５００サイクル以上の耐疲労性を有することを特徴とする前記空気入りラジアルタイヤである。本発明の空気入りラジアルタイヤは、以下の（ａ），（ｂ）及び（ｃ）：
（ａ）クラウン部を有するラジアルカーカス、
（ｂ）該クラウン部に対して半径方向外側に配置されたトレッド、
（ｃ）該トレッドとカーカスのクラウン部との間に置かれた少くとも２層以上のベルトプライ（但し各ベルトプライは、赤道面に対して１０°〜３０°の角度で傾斜した、間隔の離れた多数の平行なスチールモノフィラメントをはめ込んでいるゴム補強層で構成される。）：
からなり、
前記モノフィラメントは、３０〜５０エンド／インチ（２５．４ｍｍ）のカウントで置かれており、個々のモノフィラメントは、０．３０ｍｍ〜０．４０ｍｍの直径、少くとも４０８０ＭＰａ−（２０００×Ｄ）×０．９５で表わされる引張強さ（式中Ｄはｍｍで表わされるフィラメントの直径）、及び３ロール曲げ疲労試験で測定して３５００サイクル以上の耐疲労性を有することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、本発明は空気入りタイヤ１０に関する。この空気入りタイヤ１０は、ゴムで被覆した多数の平行なコード１３を含んでいるカーカスプライ１２を有する。１層のカーカスプライしか示されていないが、２層以上のカーカスプライ、例えば２、４、６又は８プライのものも使用できる。
【００２６】
数多くの特定の有機繊維又は金属コード構造がカーカスプライ１２中に使用される。カーカスプライ１２中に使用するコード１３は、単一のフィラメント（モノフィラメント）ないし多数のフィラメント（マルチフィラメント）で構成することができる。コード中の全フィラメント数は１〜１３の範囲とすることができる。個々のフィラメントの直径は一般に０．１５〜０．３０ｍｍの範囲にある。好ましくは、各フィラメントの直径は０．１７〜０．２２ｍｍの範囲にある。具体的なコード構造の代表的な例としては、１×、２×、３×、４×、５×、６×、７×、８×、１１×、１２×、１＋２、１＋４、１＋５、１＋６、１＋７、１＋８、２＋１、３＋１、５＋１、６＋１、１１＋１、１２＋１、２＋７、２＋７＋１、３＋９、１＋５＋１、及び１＋６＋１又は３＋９＋１がある。フィラメント直径（ｍｍで表わして）を含む最も好ましいコード構造は、３×０．１８，１＋５×０．１８，１＋６×０．１８，２＋７×０．１８，２＋７×０．１８×１×０．１５，３＋９×０．１８＋１×０．１５，３＋９×０．１８，３×０．２０＋９×０．１８及び３×０．２０＋９×０．１８＋１×０．１５である。上記のコード表示は当業者にとっては理解できるものである。例えば、２×、３×、４×などの表示はフィラメントの束、すなわち２本、３本、４本などのフィラメントの束を意味する。１＋２、１＋４などの表示は、例えば２本又は４本のフィラメントでラップされた一本のフィラメントを示す。
【００２７】
上記のコード構造は有機繊維又はスチールで構成することができる。カーカス用のコード構造にはスチールが好ましい。
【００２８】
カーカスプライ１２は、タイヤの赤道面で測定したとき約５〜７０エンド／インチ（約２〜２８エンド／ｃｍ）であるように配置された上述のコード１３の層を有する。好ましくは、このコード層は赤道面で約７〜２０エンド／インチ（約２．７〜８エンド／ｃｍ）であるように配置される。エンド／インチに関する上記の計算は、コードの直径の範囲、コードの強さ、及びカーカスプライが必要とする実際の強さに基いている。例えば、与えられた強さに対して、エンド／インチの数値が大きい場合は小さな直径のコードを使用してもよいだろうし、これに対し、同じ強さに対して、直径の大きなワイヤーの場合は低い数値のエンド／インチの使用を考えてもよいであろう。代りに、もし与えられた直径のコードを使用することを選ぶ場合は、このコードの強さによって異なる数値のエンド／インチを使用しなければならない。
【００２９】
カーカスプライ１２のスチールコード１３は、タイヤの赤道面（ＥＰ）を７５〜１０５°の範囲の角度で交差する。スチールコードが８２〜９８°の角度で交差するのが好ましい。好ましい範囲は８９〜９１°である。
【００３０】
本発明によるタイヤ１０は、軸方向に離れて置かれた一対のビードコア１４、１６を有し、各ビードコアは単線の金属フィラメントにより多数回巻かれている。カーカスプライ１２はビード１４、１６の間に延びており、そこのあたりで折りたたまれている。各ビードコア１４、１６は、実質的に五角形、六角形、矩形又は円形であってもよい半径方向の断面形を有する。ビードが実質的に五角形の半径方向断面形である場合は、ビードコアの最大軸方向幅は、ビードコアの半径方向に最も深いエッジ（端）に対して半径方向に外側に位置している。ここに使用する「半径方向の断面」とは、タイヤ又はタイヤとリム組立品の回転軸を含む平面で取った断面のことである。ここで使用する「実質的に五角形」とは、たとえその５辺のうちの幾つか又は全部が正五角形におけるように直線ではなくて曲線からなっていたとしても、５つの辺を有する断面のことを意味するものとする。ビードコアの半径方向に最も外側の範囲は五角形の２辺の頂点であり、そしてビードコアの最大軸方向幅は、ビードコアの半径方向に最も深いエッジに対して半径方向に外側に位置している。
【００３１】
空気いりタイヤ１０は、カーカスプライ１２のクラウン上に配置された従来のトレッド１８を有している。
【００３２】
空気いりタイヤ１０は、少くとも２つのベルト２０と２２からなるベルト構造を有する。本発明の１つの重要な点は、平行な金属モノフィラメントコード１９で補強された少くとも２つのプライ２０、２２からなるベルト構造である。上掲の引張強さをもたらす治金学的具体例は多数存在する。そのような引張強さを実現する１つの方法は、アメリカ特許４，９６０，４７３及び５，０６６，４５５に開示されており、これらはその内容を参考として本明細書の一部として合体させる。上記特許は、以下の元素の１つ以上でミクロアロイ化した（ｍｉｃｒｏ ａｌｌｏｙｅｄ）スチールロッドとしている。これら元素は、Ｎｉ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｓｉ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｖ及びＢである。望ましい組成を重量％で以下に示す。
【００３３】
Ｃ ０．８２〜１．０
Ｍｎ ０．３０〜０．５０
Ｓｉ ０．１０〜０．３０
Ｃｒ ０〜０．４
Ｖ ０〜０．１
Ｃｕ ０〜０．５
Ｎｉ ０〜０．５
Ｃｏ ０〜０．１
バランス 鉄及び残余
得られたロッドは次いで適当な引張強さになるまで延伸される。
【００３４】
本発明のベルト構造に使用するモノフィラメントは、同じフィラメント直径に対して、従来技術のベルト構造に使用するモノフィラメントよりも高い強度と高い疲労寿命を有する。これらの効果により、補強材料が少くて済み、したがって重量が小さく低コストの空気入りタイヤが得られる。さらに、タイヤの寿命はモノフィラメントの耐疲労性が増加するにつれて延ばすことができる。ベルト構造がモノフィラメントを含んでいるときは、１本以上のフィラメントを含むコードを使用する場合に比較して材料とコストの低減をもたらし、タイヤを軽くしてコストを低下させる。
【００３５】
各フィラメントの個々の直径（Ｄ）は一般に０．２５〜０．４０ｍｍの範囲であり、各モノフィラメントは少くとも４０８０ＭＰａ−（２０００×Ｄ）×０．９５で表わされる引張強さを有する。ここでＤはｍｍで表わしたフィラメントの直径である。各モノフィラメントの引張強さは少くとも４４００ＭＰａ−（２０００×Ｄ）×０．９５であるのが好ましい。各モノフィラメントの直径は０．３０〜０．３５ｍｍの範囲が好ましい。
【００３６】
モノフィラメントの他の重要な性質は、全伸びが２５ｃｍのゲージ長さにわたって少くとも２％はなければならないことである。全伸びはＡＳＴＭ Ａ３７０−９２にしたがって測定される。モノフィラメントの全伸びが約２〜４％の範囲であるのが好ましい。特に好ましい全伸びは約２．２〜３．０％の範囲にある。
【００３７】
モノフィラメントの捩れ値は、ワイヤー直径の２００倍のゲージ長さで２０ターン（ｔｕｒｎ）以上でなければならない。一般には捩れ値は約２０〜１００ターンの範囲にある。捩れ値の範囲は約３０〜８０ターンが好ましく、５０ターン以上の範囲が特に好ましい。捩れ値は、ワイヤー直径の２００倍の試験長さでＡＳＴＭ試験法Ｅ５５８−８３にしたがって決定される。
【００３８】
ベルトプライ２０及び２２中に使用するモノフィラメントは、３ロール曲げ疲労試験により測定して３５００サイクル以上の耐疲労性でなければならない。モノフィラメントの耐疲労性が３５００〜６０００サイクルの範囲にあるのが好ましく、４０００サイクル以上の範囲が特に好ましい。
【００３９】
各ベルトプライ２０及び２２は、約２５〜６０エンド／インチ（２５．４ｍｍ）となるように配列されたスチールモノフィラメントの層を有する。好ましくは、このスチールモノフィラメントの層は約３０〜５０エンド／インチ（２５．４ｍｍ）となるように配列される。
【００４０】
平らな又はくさび形のガム質ゴム２３が、２層のベルトプライ２０及び２２の軸方向に外側のベルトエッジ２５、２７の間に配置される。
【００４１】
タイヤがチューブレスの場合は、実質的に空気不浸透の層２４が、カーカスプライ１２の内側に、かつ、タイヤ１０とリム組立品（不図示）により区切られた体積で規定される空気注入チャンバーに隣接して配置される。障壁層（不図示）が空気不浸透層２４とカーカスプライ１２との間に配置されることが最も好ましい。この障壁層は、空気不浸透の層とカーカスプライ１２のスチールモノフィラメントがはめ込まれたエラストマー層とを隔てる働きをする。
【００４２】
エラストマーのサイドウォール２６、２８は、カーカス構造に対して軸方向に外側に配置される。
【００４３】
ここに開示したスチールモノフィラメントのベルトプライ中への使用は、一般乗用車のラジアルタイヤならびにレーシングタイヤ、農業用タイヤ、モーターサイクル、小型又は中型トラックタイヤ、レジャー用車タイヤに適用できる。好ましくは、本発明の空気入りタイヤは乗用車タイヤ及び中型ないし軽トラックのタイヤに向けられる。
【００４４】
本発明の空気入りタイヤは、多様な負荷範囲用に設計できる。例えば、負荷の範囲はＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ又はＥとすることができる。負荷範囲はＥであることが好ましい。
【００４５】
本発明の空気入りタイヤはまた、異なる負荷や空気圧を必要とする、設計使用条件によって変る各種のプレフィックス文字で指定できる。例えば、ＡＴ，ＬＴ，Ｐ及びＳＴなどでタイヤを指定することができる。好ましくは、この空気入りタイヤはＬＴである。
【００４６】
【実施例】
実施例１
３種の異なるＰ１９５／７５Ｒ１４を組立ててそれらの耐久性を試験した。３つのタイヤのうち、２つは本発明によるものであり、他のコントロールタイヤは異なるモノフィラメントを使用した。この３種の加硫タイヤは、以下の表１に載せた項目以外は同じであった。
【００４７】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の空気入りタイヤの部分断面図である。
【符号の説明】
１０ 空気入りタイヤ
１２ カーカスプライ
１３ コード
１４、１６ ビードコア
１８ トレッド
１９ モノフィラメントコード
２０、２２ ベルトプライ
２３ ガム質ゴム
２４ 空気不浸透層
２５、２７ ベルトエッジ
２６、２８ サイドウォール
【発明の属する技術分野】
本発明は、タイヤの少くとも２層以上のベルトプライ中にスチールモノフィラメントを含むラジアルタイヤに関する。
【０００２】
【先行技術】
アメリカ特許４，３７１，０２５は、クラウン点の子午線面上に４００ｍｍに等しいか又はそれを超える曲率半径を有するカーカス上に設けた少くとも２層以上のスチールモノフィラメントからなる、環状の補強構造を有するラジアルタイヤを開示している。このモノフィラメントは、特定の少くとも２０００Ｎ／ｍｍ2の引張強さ、２０５，０００Ｎ／ｍｍ2の弾性率、引張強さの１００％に等しい応力に対して１．４％の伸び率を有するのが好ましい。この特許はモノフィラメントの耐疲労性については触れていない。タイヤは、この特許中に載っている値を超えるスチールモノフィラメントを含むベルトプライでつくられているが、スチールモノフィラメントを使用しているこれらのタイヤは、ここに記載の必要とされる疲労特性以下であり、実用試験条件にはみじめにも失敗した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、個々のベルトプライがスチールのモノフィラメントからなる少くとも２層以上のベルトプライを有する空気入りラジアルタイヤを提供しようとするものである。本発明の利点は、すぐれた操作特性を持続するのみならず、ベルトプライ中のワイヤーの破損が許容できる範囲内でそのような操作性を持続するタイヤにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
先ず、明細書中に使用する用語について説明する。
【０００５】
「軸方向の」及び「軸方向に」は、ここでは、タイヤの回転軸に平行な線又は方向を指すのに使用される。
【０００６】
「ビード」は、プライコードで包まれ、かつ、フリッパー（ｆｌｉｐｐｅｒｓ）、チッパー（ｃｈｉｐｐｅｒｓ）、エイペック（ａｐｅｘｅｓ）、トウガード（ｔｏｅ ｇｕａｒｄｓ）及びチェイファー（ｃｈａｆｅｒｓ）などの他の補強要素で又はこれら要素なしでタイヤリムの設計に合うように成形された環状の引張部材からなるタイヤ部分を意味する。
【０００７】
「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、そして左右両方のコード角がタイヤの赤道面に対して約１０〜３０度の範囲にある、平行なモノフィラメントからなるゴムで補強した２層以上の環状のプライを意味する。
【０００８】
「カーカス」は、ベルト構造、トレッド及びアンダートレッド（ｕｎｄｅｒｔｒｅａｄ）と離れているがビードを含んでいるタイヤ構造を意味する。カーカスプライは、エラストマー物質中にはめ込まれた補強コードを含み、そしてこれらの構成材は単一物であると考えられる。「カーカスプライの主要部分」は、ビードコアの間に延びるカーカスプライの部分を意味する。
【０００９】
「コード」は、捩ることができるか又はできない１本以上のフィラメント／ワイヤーで形成されたか、あるいは別の方法で形成された１つ以上の補強材であってこのものはさらに、同様に形成することができるか又は形成できないストランドを含んでいてもよい。
【００１０】
「クラウン」は、タイヤトレッドの幅限界内のタイヤ部分を意味する。
【００１１】
「赤道面」（ＥＰ）は、タイヤの回転軸に垂直で、かつ、タイヤのトレッドの中心を通る面を意味する。
【００１２】
「耐疲労性」は、３ロール疲労試験機により、Ａ Ｐｒａｋａｓｈらの「ワイヤー及びケーブルの疲労挙動」、“Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｆｏｒＭｅｔａｌｓ，ｐｐ４０５〜４０８（１９８５）”に記載の方法によって決められる。この手続を変更して、ゴムで包む代りにタイゴン（Ｔｙｇｏｎ：登録商標）プラスチックチューブにモノフィラメントを入れることによってモノフィラメントを収容する。このローラーの直径は１インチ（２．５４ｍｍ）で、張力はモノフィラメントの破壊強さの１０％である。
【００１３】
「負荷範囲」は、“Ｔｈｅ Ｔｉｒｅ ａｎｄ Ｒｉｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ，Ｉｎｃ．，１９９５ Ｙｅａｒ Ｂｏｏｋ”の表で定義される特定タイプの用に使用する所与のタイヤに対する負荷と空気圧の範囲を意味する。
【００１４】
「プライ」は、ゴムで被覆された平行なフィラメントの連続層を意味する。
【００１５】
「空気入りタイヤ」は、ビード、カーカスプライ及びトレッドを有する、一般的にはトロイド形状（通常は開いた念珠状）の積層からなる機械装置を意味する。
【００１６】
「模擬グラベルホイールテスト」は、タイヤのベルトパッケージの耐久時間を評価する実験室試験を意味する。タイヤに２６ポンド／インチ2まで空気を圧入し、１００°Ｆ（３８℃）で試験される。タイヤは、外側の円周６ケ所（６０°毎）に丸い金属のノブの列を有する、６７．２３インチ（１．７２ｍ）直径のフライホールに対して試験される。各ノブの列はフライホールの幅全体を交差しており、幅は約２インチ、高さは約１ １／４インチである。タイヤは、３５マイル／時の速度、１０３１ポンドの負荷で試験される。
【００１７】
「トレッド」は、タイヤのケーシングにつなげたとき、タイヤが普通に膨らまされ、かつ、普通の負荷の状態で道路に接触するようになるタイヤ部分を含む、成型したゴム部分を意味する。
【００１８】
「プレフィックス文字」は、“Ｔｈｅ Ｔｉｒｅ ａｎｄ Ｒｉｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ，Ｉｎｃ．，１９９５ Ｙｅａｒ Ｂｏｏｋ”で使用され定義されている同定用の文字を意味する。
【００１９】
「半径方向の」及び「半径方向に」は、タイヤを通る回転軸に対して半径方向に垂直な方向を意味するのに使用される。
【００２０】
「ラジアル−プライタイヤ」は、ビードからビードに延びるカーカスプライ補強材が、タイヤの赤道面に対して７５°と１０５°の間の角度で置かれたベルトをつけた空気入りタイヤ又は円周限定の空気入りタイヤを意味する。
【００２１】
「リベット」は、層中のコード間のすき間を意味する。
【００２２】
「セクション幅」は、負荷をかけないでタイヤを通常圧力で２４時間膨らませたときとその後の、タイヤの軸に平行でかつサイドウォール（ｓｉｄｅ ｗａｌｌｓ）の外側間の最大直線距離を意味する。但しラベリング、装飾又は保護バンドのためのサイドウォールの高さを除く。
【００２３】
「引張強さ」は、スチールワイヤー製品に適用される、ＡＳＴＭ Ｅ８Ｍ−９３により決定される。
【００２４】
本発明の空気入りラジアルタイヤは、（ａ）クラウン部を有するラジアルカーカス、
（ｂ）該クラウン部に対して半径方向外側に配置したトレッド、
（ｃ）該トレッドとカーカスのクラウン部との間に置いた少くとも２層以上のベルトプライ、但し各ベルトプライは、赤道面に対して１０°〜３０°の間の角度で傾斜した、間隔の離れた多数の平行なスチールモノフィラメントをはめ込んでいるゴム補強層からなり、
（ｄ）前記２層のベルトプライの軸方向に外側のベルトエッジの間に配置したフラット又はくさび形のガム質ゴム：
からなる空気入りラジアルタイヤであって、
前記モノフィラメントが２５〜６０エンド／インチ（２５．４ｍｍ）の範囲のカウントで置かれており、各モノフィラメントは０．２５〜０．４０ｍｍの直径、少くとも４０８０ＭＰａ−（２０００×Ｄ）×０．９５の引張り強さ［但し式中Ｄはｍｍで表わしたフィラメントの直径］、２５ｃｍのゲージ長さにわたって少くとも２％の全伸び、フィラメントの直径の２００倍のゲージ長さで２０ターン（ｔｕｒｎ）以上の捩れ値、及び３ロール曲げ疲労試験で測定して３５００サイクル以上の耐疲労性を有することを特徴とする前記空気入りラジアルタイヤである。本発明の空気入りラジアルタイヤは、以下の（ａ），（ｂ）及び（ｃ）：
（ａ）クラウン部を有するラジアルカーカス、
（ｂ）該クラウン部に対して半径方向外側に配置されたトレッド、
（ｃ）該トレッドとカーカスのクラウン部との間に置かれた少くとも２層以上のベルトプライ（但し各ベルトプライは、赤道面に対して１０°〜３０°の角度で傾斜した、間隔の離れた多数の平行なスチールモノフィラメントをはめ込んでいるゴム補強層で構成される。）：
からなり、
前記モノフィラメントは、３０〜５０エンド／インチ（２５．４ｍｍ）のカウントで置かれており、個々のモノフィラメントは、０．３０ｍｍ〜０．４０ｍｍの直径、少くとも４０８０ＭＰａ−（２０００×Ｄ）×０．９５で表わされる引張強さ（式中Ｄはｍｍで表わされるフィラメントの直径）、及び３ロール曲げ疲労試験で測定して３５００サイクル以上の耐疲労性を有することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１を参照して、本発明は空気入りタイヤ１０に関する。この空気入りタイヤ１０は、ゴムで被覆した多数の平行なコード１３を含んでいるカーカスプライ１２を有する。１層のカーカスプライしか示されていないが、２層以上のカーカスプライ、例えば２、４、６又は８プライのものも使用できる。
【００２６】
数多くの特定の有機繊維又は金属コード構造がカーカスプライ１２中に使用される。カーカスプライ１２中に使用するコード１３は、単一のフィラメント（モノフィラメント）ないし多数のフィラメント（マルチフィラメント）で構成することができる。コード中の全フィラメント数は１〜１３の範囲とすることができる。個々のフィラメントの直径は一般に０．１５〜０．３０ｍｍの範囲にある。好ましくは、各フィラメントの直径は０．１７〜０．２２ｍｍの範囲にある。具体的なコード構造の代表的な例としては、１×、２×、３×、４×、５×、６×、７×、８×、１１×、１２×、１＋２、１＋４、１＋５、１＋６、１＋７、１＋８、２＋１、３＋１、５＋１、６＋１、１１＋１、１２＋１、２＋７、２＋７＋１、３＋９、１＋５＋１、及び１＋６＋１又は３＋９＋１がある。フィラメント直径（ｍｍで表わして）を含む最も好ましいコード構造は、３×０．１８，１＋５×０．１８，１＋６×０．１８，２＋７×０．１８，２＋７×０．１８×１×０．１５，３＋９×０．１８＋１×０．１５，３＋９×０．１８，３×０．２０＋９×０．１８及び３×０．２０＋９×０．１８＋１×０．１５である。上記のコード表示は当業者にとっては理解できるものである。例えば、２×、３×、４×などの表示はフィラメントの束、すなわち２本、３本、４本などのフィラメントの束を意味する。１＋２、１＋４などの表示は、例えば２本又は４本のフィラメントでラップされた一本のフィラメントを示す。
【００２７】
上記のコード構造は有機繊維又はスチールで構成することができる。カーカス用のコード構造にはスチールが好ましい。
【００２８】
カーカスプライ１２は、タイヤの赤道面で測定したとき約５〜７０エンド／インチ（約２〜２８エンド／ｃｍ）であるように配置された上述のコード１３の層を有する。好ましくは、このコード層は赤道面で約７〜２０エンド／インチ（約２．７〜８エンド／ｃｍ）であるように配置される。エンド／インチに関する上記の計算は、コードの直径の範囲、コードの強さ、及びカーカスプライが必要とする実際の強さに基いている。例えば、与えられた強さに対して、エンド／インチの数値が大きい場合は小さな直径のコードを使用してもよいだろうし、これに対し、同じ強さに対して、直径の大きなワイヤーの場合は低い数値のエンド／インチの使用を考えてもよいであろう。代りに、もし与えられた直径のコードを使用することを選ぶ場合は、このコードの強さによって異なる数値のエンド／インチを使用しなければならない。
【００２９】
カーカスプライ１２のスチールコード１３は、タイヤの赤道面（ＥＰ）を７５〜１０５°の範囲の角度で交差する。スチールコードが８２〜９８°の角度で交差するのが好ましい。好ましい範囲は８９〜９１°である。
【００３０】
本発明によるタイヤ１０は、軸方向に離れて置かれた一対のビードコア１４、１６を有し、各ビードコアは単線の金属フィラメントにより多数回巻かれている。カーカスプライ１２はビード１４、１６の間に延びており、そこのあたりで折りたたまれている。各ビードコア１４、１６は、実質的に五角形、六角形、矩形又は円形であってもよい半径方向の断面形を有する。ビードが実質的に五角形の半径方向断面形である場合は、ビードコアの最大軸方向幅は、ビードコアの半径方向に最も深いエッジ（端）に対して半径方向に外側に位置している。ここに使用する「半径方向の断面」とは、タイヤ又はタイヤとリム組立品の回転軸を含む平面で取った断面のことである。ここで使用する「実質的に五角形」とは、たとえその５辺のうちの幾つか又は全部が正五角形におけるように直線ではなくて曲線からなっていたとしても、５つの辺を有する断面のことを意味するものとする。ビードコアの半径方向に最も外側の範囲は五角形の２辺の頂点であり、そしてビードコアの最大軸方向幅は、ビードコアの半径方向に最も深いエッジに対して半径方向に外側に位置している。
【００３１】
空気いりタイヤ１０は、カーカスプライ１２のクラウン上に配置された従来のトレッド１８を有している。
【００３２】
空気いりタイヤ１０は、少くとも２つのベルト２０と２２からなるベルト構造を有する。本発明の１つの重要な点は、平行な金属モノフィラメントコード１９で補強された少くとも２つのプライ２０、２２からなるベルト構造である。上掲の引張強さをもたらす治金学的具体例は多数存在する。そのような引張強さを実現する１つの方法は、アメリカ特許４，９６０，４７３及び５，０６６，４５５に開示されており、これらはその内容を参考として本明細書の一部として合体させる。上記特許は、以下の元素の１つ以上でミクロアロイ化した（ｍｉｃｒｏ ａｌｌｏｙｅｄ）スチールロッドとしている。これら元素は、Ｎｉ，Ｃｒ，Ｎｂ，Ｓｉ，Ｍｏ，Ｍｎ，Ｃｕ，Ｃｏ，Ｖ及びＢである。望ましい組成を重量％で以下に示す。
【００３３】
Ｃ ０．８２〜１．０
Ｍｎ ０．３０〜０．５０
Ｓｉ ０．１０〜０．３０
Ｃｒ ０〜０．４
Ｖ ０〜０．１
Ｃｕ ０〜０．５
Ｎｉ ０〜０．５
Ｃｏ ０〜０．１
バランス 鉄及び残余
得られたロッドは次いで適当な引張強さになるまで延伸される。
【００３４】
本発明のベルト構造に使用するモノフィラメントは、同じフィラメント直径に対して、従来技術のベルト構造に使用するモノフィラメントよりも高い強度と高い疲労寿命を有する。これらの効果により、補強材料が少くて済み、したがって重量が小さく低コストの空気入りタイヤが得られる。さらに、タイヤの寿命はモノフィラメントの耐疲労性が増加するにつれて延ばすことができる。ベルト構造がモノフィラメントを含んでいるときは、１本以上のフィラメントを含むコードを使用する場合に比較して材料とコストの低減をもたらし、タイヤを軽くしてコストを低下させる。
【００３５】
各フィラメントの個々の直径（Ｄ）は一般に０．２５〜０．４０ｍｍの範囲であり、各モノフィラメントは少くとも４０８０ＭＰａ−（２０００×Ｄ）×０．９５で表わされる引張強さを有する。ここでＤはｍｍで表わしたフィラメントの直径である。各モノフィラメントの引張強さは少くとも４４００ＭＰａ−（２０００×Ｄ）×０．９５であるのが好ましい。各モノフィラメントの直径は０．３０〜０．３５ｍｍの範囲が好ましい。
【００３６】
モノフィラメントの他の重要な性質は、全伸びが２５ｃｍのゲージ長さにわたって少くとも２％はなければならないことである。全伸びはＡＳＴＭ Ａ３７０−９２にしたがって測定される。モノフィラメントの全伸びが約２〜４％の範囲であるのが好ましい。特に好ましい全伸びは約２．２〜３．０％の範囲にある。
【００３７】
モノフィラメントの捩れ値は、ワイヤー直径の２００倍のゲージ長さで２０ターン（ｔｕｒｎ）以上でなければならない。一般には捩れ値は約２０〜１００ターンの範囲にある。捩れ値の範囲は約３０〜８０ターンが好ましく、５０ターン以上の範囲が特に好ましい。捩れ値は、ワイヤー直径の２００倍の試験長さでＡＳＴＭ試験法Ｅ５５８−８３にしたがって決定される。
【００３８】
ベルトプライ２０及び２２中に使用するモノフィラメントは、３ロール曲げ疲労試験により測定して３５００サイクル以上の耐疲労性でなければならない。モノフィラメントの耐疲労性が３５００〜６０００サイクルの範囲にあるのが好ましく、４０００サイクル以上の範囲が特に好ましい。
【００３９】
各ベルトプライ２０及び２２は、約２５〜６０エンド／インチ（２５．４ｍｍ）となるように配列されたスチールモノフィラメントの層を有する。好ましくは、このスチールモノフィラメントの層は約３０〜５０エンド／インチ（２５．４ｍｍ）となるように配列される。
【００４０】
平らな又はくさび形のガム質ゴム２３が、２層のベルトプライ２０及び２２の軸方向に外側のベルトエッジ２５、２７の間に配置される。
【００４１】
タイヤがチューブレスの場合は、実質的に空気不浸透の層２４が、カーカスプライ１２の内側に、かつ、タイヤ１０とリム組立品（不図示）により区切られた体積で規定される空気注入チャンバーに隣接して配置される。障壁層（不図示）が空気不浸透層２４とカーカスプライ１２との間に配置されることが最も好ましい。この障壁層は、空気不浸透の層とカーカスプライ１２のスチールモノフィラメントがはめ込まれたエラストマー層とを隔てる働きをする。
【００４２】
エラストマーのサイドウォール２６、２８は、カーカス構造に対して軸方向に外側に配置される。
【００４３】
ここに開示したスチールモノフィラメントのベルトプライ中への使用は、一般乗用車のラジアルタイヤならびにレーシングタイヤ、農業用タイヤ、モーターサイクル、小型又は中型トラックタイヤ、レジャー用車タイヤに適用できる。好ましくは、本発明の空気入りタイヤは乗用車タイヤ及び中型ないし軽トラックのタイヤに向けられる。
【００４４】
本発明の空気入りタイヤは、多様な負荷範囲用に設計できる。例えば、負荷の範囲はＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ又はＥとすることができる。負荷範囲はＥであることが好ましい。
【００４５】
本発明の空気入りタイヤはまた、異なる負荷や空気圧を必要とする、設計使用条件によって変る各種のプレフィックス文字で指定できる。例えば、ＡＴ，ＬＴ，Ｐ及びＳＴなどでタイヤを指定することができる。好ましくは、この空気入りタイヤはＬＴである。
【００４６】
【実施例】
実施例１
３種の異なるＰ１９５／７５Ｒ１４を組立ててそれらの耐久性を試験した。３つのタイヤのうち、２つは本発明によるものであり、他のコントロールタイヤは異なるモノフィラメントを使用した。この３種の加硫タイヤは、以下の表１に載せた項目以外は同じであった。
【００４７】
【表１】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の空気入りタイヤの部分断面図である。
【符号の説明】
１０ 空気入りタイヤ
１２ カーカスプライ
１３ コード
１４、１６ ビードコア
１８ トレッド
１９ モノフィラメントコード
２０、２２ ベルトプライ
２３ ガム質ゴム
２４ 空気不浸透層
２５、２７ ベルトエッジ
２６、２８ サイドウォール
Claims (1)
- （ａ）クラウン部を有するラジアルカーカス、
（ｂ）該クラウン部に対して半径方向外側に配置したトレッド、
（ｃ）該トレッドとカーカスのクラウン部との間に置いた少くとも２層以上のベルトプライ、但し各ベルトプライは、赤道面に対して１０°〜３０°の間の角度で傾斜した、間隔の離れた多数の平行なスチールモノフィラメントをはめ込んでいるゴム補強層からなり、
（ｄ）前記２層のベルトプライの軸方向に外側のベルトエッジの間に配置したフラット又はくさび形のガム質ゴム：
からなる空気入りラジアルタイヤであって、
前記モノフィラメントが２５〜６０エンド／インチ（２５．４ｍｍ）の範囲のカウントで置かれており、各モノフィラメントは０．２５〜０．４０ｍｍの直径、少くとも４０８０ＭＰａ−（２０００×Ｄ）×０．９５の引張り強さ［但し式中Ｄはｍｍで表わしたフィラメントの直径］、２５ｃｍのゲージ長さにわたって少くとも２％の全伸び、フィラメントの直径の２００倍のゲージ長さで２０ターン（ｔｕｒｎ）以上の捩れ値、及び３ロール曲げ疲労試験で測定して３５００サイクル以上の耐疲労性を有することを特徴とする前記空気入りラジアルタイヤ。
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