JP4153194B2 - 分割されたベルト構造を有するラジアルタイヤ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
開示される発明は空気ラジアルタイヤに関するものであり、詳しくはベルトプライの選択的な分割によってベルトプライ縁部における分離を減少させるベルト構造を有するタイヤに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のベルト層を有するラジアルタイヤは、少なくとも２つの環状層、即ちトレッドの下にある、織物または不織布の平行なコードのプライを有する。このベルトプライは、左および右のコードがタイヤの赤道面に対して１５°から３０°までの角度で傾斜するように、配置される。
【０００３】
タイヤの使用時には、ベルトプライの縁部の分離が起こり得る。この問題は一般的に、ベルトプライ縁部における層間の剪断歪みまたは歪みエネルギー密度に起因するとされている。ベルトは非常に高い剛性を有するが、隣接するゴムは、はるかに低い剛性を有するという単純な事実によって、縁部効果が最もよく説明できる。ベルトから隣接するゴムへの遷移をより円滑にすることによって、層間の剪断歪みおよび歪みエネルギー密度の量を減少することができる。
【０００４】
ベルト縁部における歪みを減少させるために、徐々にベルトプライの幅を狭めるのが、従来のやり方であった。このようなタイヤ設計では、最も広い幅のベルトプライはタイヤカーカス層に隣接しており、そして最も狭いベルトプライはその上に位置するトレッドに最も近くに配置されている。ベルト縁部の分離を減少させようとする他の公知の手段は、ベルト縁部にオーバーレイプライを用いたり、ベルト縁部に緩衝ゴムを用いたり、または異なるベルト層におけるコーティングゴムの弾性率を変化させたりすることである。
【０００５】
ベルト縁部の分離を減少する他の試みの代表的な特許には、米国特許第４，１４０，１６６号、第３，７９１，２１８号、第３，７５７，８４３号および第５，５９３，５２３号がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ベルトプライの縁部における分離を減少することのできるベルト構造を有するラジアルタイヤを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、空気ラジアルタイヤに関するものである。このタイヤは、ベルトプライが少なくとも３つのセグメントに分割されている補強ベルト構造から成る。プライの各セグメント内の補強コード群は、同じ傾斜方向を向いている。ベルトプライを幾つかのセグメントに分割し、これらのセグメントにおいて同じコード傾斜を維持することによって、ベルトプライに対して分割点を作り、タイヤの中心線からトレッドの縁部までトレッドの幅全体にわたってプライの剛性を減少させている。
【０００８】
本発明の一態様によると、ベルト構造が２つ以上の補強プライを有しているときは、隣接するプライのセグメント同士は、隣接するベルトプライの半径方向内側表面同士の間の半径方向の高さより大きい距離だけ互いにずらされている。
【０００９】
本発明のもう１つの態様によると、各プライの隣接するセグメントは、ベルト構造が単一のプライのときは、このプライの半径方向の厚さよりも大きくはない距離ｕだけ互いに隔たっており、また、ベルト構造が２つ以上のプライからなっているときは、隣接するベルトプライの半径方向内側表面同士の間における半径方向の高さｈよりも大きくはない距離ｕだけ互いに隔たっている。
【００１０】
本発明のもう１つの態様によると、分割されたベルトプライの中央セグメントは、トレッド幅の２０％から８０％までの軸線方向の幅を有する。
【００１１】
本発明のもう１つの態様によると、ベルト構造の分割されたプライは、それぞれ１つの中央セグメント３４ａ、３６ａと２つの縁部セグメント３４ｂ、３６ｂを有し、そしてこの中央セグメントの補強コードは、縁部セグメント３４ｂ、３６ｂのコードより大きいモジュラス値（弾性率値）を有する。
【００１２】
【実施例】
本発明の一実施例について、添付の図面を参照しながら、以下に説明する。この明細書の目的に照らして、幾つかの図面において示されている様々な実施例においてはそれぞれ、同種の構成要素には同じ参照番号が用いられている。タイヤ構造は、同じ構成要素でも、その位置または数量に変化があり、したがって本発明のコンセプトが実現し得る代替構造を生じさせる。
【００１３】
図１から４までに示されているタイヤ１０は、乗用車または軽トラック用のラジアルタイヤであり、そして選択された最終のタイヤ寸法に応じて、低アスペクト比のタイヤでも、高アスペクト比のタイヤでもよい。図示のタイヤのアスペクト比は、本発明を限定するものとして選択されているわけではない。タイヤ１０は、トレッド１２の横方向の縁部１４、１６それぞれにおいてショルダーセグメントにおいて終了する接地トレッド１２を有する。１対のサイドウォール部１８がトレッドの各横方向の縁部１４、１６から延び、そして環状である非延伸性のビードコア２２をそれぞれ有する１対のビード域２０で終了する。タイヤ１０は更にカーカス２４を備えており、このカーカスは、ビード域２０から、一方のサイドウォール部１８とトレッド部１２とそして対向のサイドウォール部１８とを通って、ビード域２０にまで延びている。カーカス２４の折返し端２６は、ビードコア２２の周りを囲んでいる。折返し端２６はタイヤ１０における最大断面幅の半径方向の位置あたりか、またはタイヤ技術者の所望の位置に延びている。折返し端２６とカーカス２４の主構造との間、そしてビードコア２２の上に、ビードエイペックス２８がある。タイヤ１０には、もしこのタイヤがチューブレスタイプの場合は、タイヤ１０の内側周面を形成する従来型のインナーライナが設けられる。タイヤ１０はまた、タイヤのビード域２０に従来型のビード補強層およびトウガード（図示されていない）を備えていることもある。
【００１４】
図１（ａ）に示されているように、タイヤ１０はカーカス２４のために単一のプライ３０を使用することができる。タイヤの各カーカスプライ３０は、互いにほぼ平行である複数の補強コードから成り、そしてタイヤの赤道面（ＥＰ）に対して約６５°から９０°までの角度を形成する。コードは、ゴム製品のゴム補強のために通常用いられている材料、例えば、レーヨン、ナイロン、ポリエステル、ポリアミド、芳香族ポリアミド、またはスチールから作ることができるが、これらに限定されるわけではない。コードは、ゴムに対して高い接着性を有し、そして耐熱性のある材料から作られる。
【００１５】
カーカス２４の半径方向外側面の回りに周方向に、かつトレッド１２の下に、トレッド補強ベルト構造３２が配置されている。このベルト構造３２は、タイヤ１０の動作中における路面からのトレッド１２の浮き上がりを最小にするために、ベルト幅全体にわたって横方向の剛性を与える。ベルト構造３２は、単一の補強プライであってもよく、または多層のプライから構成されていてもよく、そしてこれらプライの間に緩衝層が設けられていてもよい。更に本発明のある態様をより良く示すために、図示されているベルト構造３２は、切断された２つのベルトプライ３４、３６から形成されている。各ベルトプライ３４、３６は芳香族ポリアミド、スチール、グラスファイバーまたはナイロンのような適当な材料の補強コードから成る。各ベルトプライにおいては全てのコードは互いにほぼ平行であるが、隣接するベルトプライ内のコードに対しては、タイヤの赤道面に関して、反対の角度に傾斜している。半径方向最も内側におけるベルトプライ３４のコードは、例えば、赤道面（ＥＰ）に対して１５°から３５°までの角度を成しているが、半径方向最外側のベルトプライ３６は、半径方向最内側のベルトプライのコードに対して斜め反対方向に延びている、即ち、これらコードはタイヤの赤道面（ＥＰ）に対して−１５°から−３５°の角度を成す。
【００１６】
本発明によるベルトの変更点は、各ベルトプライ３４、３６から少なくとも３つのベルトセグメントを形成するために、ベルトプライ３４、３６を分割して、それぞれ１つの中央ベルト部分３４ａ、３６ａと２つのベルト縁部セグメント３４ｂ、３６ｂとを形成することである。半径方向最も内側のベルトプライ３４は１つの中央部分３４ａと２つの縁部セグメント３４ｂとに分割される。半径方向最も外側のベルトプライ３６は、１つの中央セグメント３６ａと２つの縁部セグメント３６ｂとに分割される。上述のように、各プライ全体内のコードは、単一の方向に傾斜している。各ベルトプライ３４、３６が分割されているとき、このベルトプライ３４、３６の各セグメント３４ａ、３４ｂ、３６ａ、３６ｂ内のコードもまた同じ方向に傾斜している。同じコード傾斜を維持することによって、各ベルトプライ３４、３６を少なくとも３つのセグメントにさらに分割することにより、タイヤの中心線ＣＬからトレッド縁部１４、１６までタイヤ１０の幅全体にわたってベルトプライ３４、３６の剛性を減少させ、それぞれのベルトプライ３４、３６内に分割点３８、４０を効率よく作り出す。このようにして、トレッドの幅全体にわたってベルトプライ３４、３６の剛性を減少させることにより、ベルトプライ３４、３６の縁部における歪みを減少させ、そしてベルト縁部の分離を減少させる。
【００１７】
ベルト構造３２を構成する際に、中央セグメント３４ａ、３６ａおよび縁部セグメント３４ｂ、３６ｂは、それぞれの縁と縁を突き合わせて設置される。もしベルトセグメント３４ａ、３６ａ、３４ｂ、３６ｂが、図１（ｂ）に見られるように、ベルトプライの表面に垂直に切断されているならば、ベルトセグメント３４ａ、３６ａ、３４ｂ、３６ｂは、これらセグメント間においては重なり部分を持たずに、互いに隣接して設置される。もしベルトセグメント３４ａ、３６ａ、３４ｂ、３６ｂが、図２（ｂ）に見られるように、ベルトプライの表面に対して或る角度でそがれていれば、隣接するセグメントの余角がぴったり組み合わされて、このベルトのいかなる部分においても、目に見えるベルトの重なり、または二重の厚みを持たないベルトプライ３４、３６を形成する。
【００１８】
各ベルトプライ３４、３６の分割点３８、４０はまた、タイヤトレッド１２の連続的に延びている周方向の溝４２のすぐ下に配置されないように選択される。連続的に延びている周方向の溝４２の下に分割点３８、４０を配置しないことによって、溝４２のすぐ下にあるベルト構造３２の剛性は、減少されることも、または弱められることもない。
【００１９】
各ベルトプライ３４、３６のそれぞれの分割点３８、４０は、中心線ＣＬに関して対称になるように、タイヤの中心線ＣＬから等距離にある。もしタイヤ１０が、車両の特定の側面に取り付けられるように設計されているときは、タイヤの性能を最適化するためには、各ベルトプライ３４、３６の分割点３８、４０は中心線ＣＬに関して非対称になるであろう。各点の分割点３８、４０は、中心線ＣＬからトレッド幅ＴＡＷの１０％から４０％までの距離Ｘ_I、Ｘ_Oに位置しており、したがって、中央のセグメント３４ａ、３６ａはトレッド幅ＴＡＷの２０％から８０％までの軸線方向の幅を有する。半径方向内側のベルトプライ３４の分割点３８は、中心線ＣＬからトレッド幅ＴＡＷの約１０％の距離Ｘ_Iにある。ベルトプライ３６の分割点４０は、中心線ＣＬからトレッド幅ＴＡＷの約１５％の距離Ｘ_Oにある。
【００２０】
図１（ｂ）には、ベルトプライ３４、３６が分割され、分割点３８、４０を作っているベルト構造３２の領域がより明瞭に示されている。内側のベルトプライ３４の分割点３８と外側のベルトプライ３６の分割点４０との軸線方向の距離ｓは、隣接するベルトプライ３４、３６の半径方向最内側表面同士の間の半径方向の距離ｈよりも大きくなるように選択される。例えば、ベルトプライ３４、３６がこれらベルトプライ３４、３６のコーティングゴムに隔てられているのみで、互いに隣接している、図示されているタイヤでは、距離ｓは２つのベルトプライ３４、３６のコーティングゴムの厚さおよび内側プライ３４の厚さよりも大きくなっていなければならない。
【００２１】
上述のように、ベルトセグメント３４ａ、３６ａ、３４ｂ、３６ｂの縁部は、互いに縁と縁とを突き合わせて置かれる。ベルトセグメント３４ａ、３６ａ、３４ｂ、３６ｂの縁部間の距離ｕは、隣接するベルトプライ３４、３６の半径方向内側表面同士の間の距離ｈに等しい最大幅と、ゼロである最小幅とを有する。距離ｕがゼロから増大するにしたがって、タイヤ１０の幅全体にわたるベルトの剛性減少が更に促進される。しかしながら、距離ｕがｈよりも大きくなると、ベルトプライ３４、３６の締め付け効果が減少する。ベルト構造３２が単一のベルトプライ３４であれば、距離ｕはベルトプライ３４の厚さより大きくはない。
【００２２】
図２（ａ）および２（ｂ）は、本発明の他の実施例のタイヤベルト構造３２を示している。この実施例では、半径方向外側のベルトプライ３６の分割点４０は、半径方向内側のベルトプライ３４の分割点３８よりも中心線ＣＬに近く位置している。外側のベルトプライ３６の分割点４０は、トレッド幅ＴＡＷの約２５％だけ中心線ＣＬから離れており、内側のベルトプライ３４の分割点３８は、トレッド幅ＴＡＷの約３０％だけ中心線ＣＬから離れている。
【００２３】
ベルトセグメント３４ａ、３６ａ、３４ｂ、３６ｂの縁部は、ベルトプライの表面に対して或る角度をなすように切断されたものとして、示されている。このとき、距離ｓは、一方のベルトプライ３４における傾斜重ね継ぎの同じ点から、隣接するベルトプライ３６における傾斜重ね継ぎの同じ点までの距離として測定される。
【００２４】
図３（ａ）および３（ｂ）は、ベルト構造３２が３つのベルトプライ３４、３６、４４から成るタイヤベルト３２を示している。第３のベルトプライ４４もまた分割点４６で分割されている。第３のベルトプライ４４の分割点４６は、タイヤの中心線ＣＬからトレッド幅ＴＡＷの１０％から４０％までの距離Ｘ_Tに位置する。各プライの分割点間の距離ｓが各ベルトプライ間の半径方向の距離より大きい限り、第３のベルトプライ４４の分割点４６は、距離Ｘ_Oよりも中心線ＣＬにより近いか、または中心線ＣＬから離れている距離Ｘ_Tに位置することができる。
【００２５】
図４には、ベルトプライ３６の少なくとも１つが４個以上のセグメントに分割されているタイヤベルト３２が示されている。半径方向外側のベルトプライ３６は、５個のセグメント、即ち、１つの中央セグメント３６ａ、２つの中間セグメント３６ｂ、および２つの外側セグメント３６ｃに分割されている。２つの軸線方向最内側の分割点４８は、トレッド幅ＴＡＷの１０％から３５％の距離Ｘ_Cだけ中心線ＣＬから離れている。図示されているように、単一のプライが４個以上のセグメントに分割されているならば、分割点４０と４８とは、トレッド幅ＴＡＷの少なくとも５％の距離Ｘ_Sだけ、軸線方向に互いに隔てられていなければならない。最内側の分割点と残りのベルトプライ３４における分割点とは、ベルトプライ３４、３６間の半径方向の距離よりも大きい距離Ｓだけ互いに隔てられていなければならない。また、分割点３８、４０、４８は、連続する周方向の溝４２のすぐ下に位置することを避けるために、慎重に配置される。
【００２６】
ベルトセグメントを異なる様々な材料で形成しても、同じ傾斜にすることによって、トレッドの中心線ＣＬからトレッドの縁部１４、１６までのベルトの剛性を更に減少させることができる。例えば、最も中央のセグメント３４ａ、３６ａは、最も外側のベルトセグメント３４ｂ、３６ｂにおけるコードよりも大きな弾性率（モジュラス）を有するコードから形成することができる。代替として、ベルトプライ剛性の減少を微調整するために、様々なセグメントにおけるコードの間隔、ゴムの厚さ、およびゴムの成分を変えることもできる。
【００２７】
本発明のタイヤに関するベルト縁部の分離に対する改良を明らかにするために、本発明にしたがって２４本のタイヤが製造され、同数の従来のタイヤと比較対照して試験された。２４本のタイヤは、分割されたベルトプライで作られた。これらのタイヤは２つのベルトプライを有し、各ベルトプライはそれぞれ３つのセグメントに分割された。半径方向外側のベルトプライは、６８ｍｍの幅を有する１つの中央セグメントと、そして幅６０ｍｍの２つの縁部セグメントを有していた。半径方向内側のプライは幅８０ｍｍの１つの中央セグメントと、幅６０ｍｍの２つの縁部セグメントを有していた。
【００２８】
本発明の試験用タイヤと従来のタイヤの上述した以外の形態は、同一であった。これらのタイヤはホイールリムに装着され、同じ空気圧に膨張され、そして垂直に荷重がかけられた。タイヤはまた、異なるタイヤ構造に対する運転応答性を確認するために、ハンドリングをシミュレートする条件下に置かれた。これらのタイヤに関する試験結果は、表１に記されている。全ての本発明によるタイヤに関するデータは、平均化されて以下のデータが得られ、そして全ての従来型の比較タイヤについても、同じことがなされた。
【００２９】
【表１】

【００３０】
分割されたベルトプライを用いて製造されたタイヤは、ベルト縁部の分離を起こさなかったが、従来型のタイヤはベルト縁部の分離を引き起こした。加えて、本発明のタイヤは、従来型のタイヤに比して、高速でも低速でもより大きな疲労耐久性を示した。
【００３１】
本発明のタイヤおよび従来型のタイヤ双方におけるフットプリントの圧力分布が明らかになった。従来型のタイヤは、トレッドのリブ全てにおいて局部的な圧力を示した。本発明のタイヤにおける圧力分布は、リブおよびトレッド全体にわたってより均等に分布されていた。
【００３２】
本発明のタイヤ１０を製造するには、未硬化タイヤの製造中において各ベルトプライ３４、３６がカーカス２４に接着されるとき、所望の数のセグメント３４ａ、３４ｂ、３６ａ、３６ｂに連続ベルトプライ３４、３６を分割するために、ベルトプライ３４、３６は、縦方向に切断する。次に、ベルトプライのセグメント３４ａ、３４ｂ、３６ａ、３６ｂは、ベルト構造３２が所望の数のプライに製造されるときに、互いに隣接して配置される。このような製造方法とそしてベルトプライを切断するための代表的な機械は、譲渡人が同じ特許出願である整理番号ＤＮ２０００ＵＳＡに開示されている。
【００３３】
代替として、ベルトプライ３４、３６は事前に所望のセグメント３４ａ、３４ｂ、３６ａ、３６ｂに分割しておき、そして必要な組立てに際して未硬化タイヤに接着される。異なるプライ剛性を達成するために、異なるセグメント３４ａ、３４ｂ、３６ａ、３６ｂにおけるコード材料、コード間隔、ゴム厚さ、またはゴム成分が変えられる場合には、このような構造が必要である。このような組立方法では、タイヤ製造者は、各ベルトプライ３４、３６のセグメント３４ａ、３４ｂ、３６ａ、３６ｂにおけるコードの傾斜が必ず等しくなるようにしなければならない。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ） 本発明にしたがって製造されたタイヤの一実施例の横断面図である。
（ｂ） タイヤの縁部および重なり部分の拡大横断面図である。
【図２】（ａ） 本発明のタイヤの他の実施例の横断面図である。
（ｂ） タイヤの縁部および重なり部分の拡大横断面図である。
【図３】（ａ） 本発明のタイヤの更に他の実施例の横断面図である。
（ｂ） タイヤの縁部および重なり部分の拡大横断面図である。
【図４】本発明のタイヤの他の実施例の横断面図である。
【符号の説明】
１０ タイヤ
１２ トレッド
１４、１６ 横方向の縁部
２２ ビードコア
２４、３０ カーカス
３２ ベルト構造
３４、３６ ベルトプライ
３４ａ、３６ａ 中央セグメント
３４ｂ、３６ｂ 縁部セグメント
３６ｃ 外側セグメント
３８、４０、４６ 分離点
４４ 第３のベルトプライ
ＴＡＷ トレッド幅
ｓ ヒンジ点間の軸線方向の距離
ｕ セグメント間の距離
ｈ 隣接するベルトプライの半径方向内側面どうし間の半径方向の高さ

Claims (2)

1. 補強ベルト構造（３２）を有する空気入りラジアルタイヤ（１０）であって、前記補強ベルト構造（３２）は第１の補強プライ（３４）と第２の補強プライ（３６）から形成されており、前記各プライ（３４，３６）は複数の補強コードからなり、かつ、前記各プライ（３４，３６）は、前記第１および第２の補強プライ（３４，３６）の表面に対して垂直以外のある角度で切断を行うことによって少なくとも３つの隣接するプライセグメント（３４ａ，３４ｂ，３６ａ，３６ｂ）に分割されている、空気入りラジアルタイヤ（１０）において、
   前記第１の補強プライ（３４）の前記各プライセグメント（３４ａ，３４ｂ）の複数の前記補強コードは同じ傾斜方向を向いており、
   前記第２の補強プライ（３６）の前記各プライセグメント（３６ａ，３６ｂ）の複数の前記補強コードは同じ傾斜方向を向いており、
   前記第１の補強プライ（３４）の、隣接する前記プライセグメント（３４ａ，３４ｂ）同士は、前記第１の補強プライ（３４）の半径方向の厚さより大きくはない距離（ｕ）だけ互いに隔てられており、
   前記第２の補強プライ（３６）の、隣接する前記プライセグメント（３６ａ，３６ｂ）同士は、前記第２の補強プライ（３６）の半径方向の厚さより大きくはない距離（ｕ）だけ互いに隔てられている
   ことを特徴とする空気入りラジアルタイヤ。
2. 前記各プライ（３４，３６）は、中央セグメント（３４ａ，３６ａ）と２つの縁部セグメント（３４ｂ，３６ｂ）を有し、前記中央セグメント（３４ａ，３６ａ）の前記補強コードは、前記２つの縁部セグメント（３４ｂ，３６ｂ）の前記補強コードより大きいモジュラス値を有する、請求項１に記載の空気入りラジアルタイヤ。

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