JP4339409B2 - ０．６以下のｈ／ｓ形状比をもつタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、ラジアルカーカス補強体を備えたタイヤであって、ラジアルカーカス補強体の各ビードが少なくとも１つのビードワイヤに係止されておりかつ重畳された少なくとも２つのいわゆるワーキングプライにより形成されたクラウン補強体を有し、ワーキングプライが、各プライで互いに平行に配置されかつタイヤの周方向に対して絶対値でせいぜい４０°の角度を形成して、一方のプライから他方のプライかけて交差されたワイヤすなわちケーブルで作られたタイヤに関する。
より詳しくは、本発明は、ローリ、バス、トレーラ等の中重量または高重量車両に装着することを意図した、タイヤの最大軸方向幅Ｓに対するリムより上の高さＨの比がせいぜい0.60である「重車両」用タイヤに関する。
第１に、周方向に対して或る角度をなすケーブルからなるいわゆるワーキングプライと、第２に、ほぼ周方向に配向されたケーブルからなる付加プライとで形成されたクラウン補強体をタイヤにおいて使用することは非常に良く知られている。このような構造の一例が米国特許第3,677,319号に図示されかつ説明されており、この例では、ワーキングプライは１８〜７５°の間の角度で配向された金属要素からなり、付加プライは０°に配向されたテクスタイルケーブルで形成されている。このような構造は、例えば、車両のロード・ホールディング特性、快適性、耐摩耗性および転がり抵抗性等のタイヤが保有すべき矛盾するクオリティを調和させることができる。付加テクスタイルプライは、金属ケーブルからなるプライの下、上またはこれらの金属プライの間のいずれかに配置され、テクスタイル組立体の幅は金属構造の幅の２５〜７５％である。
フランス国特許第2,419,185号には、ここで対象とする小さいＨ／Ｓ比をもつタイヤ形式が開示されている。このタイヤ形式は、多くの長所を有するが、トレッドの赤道ゾーンの接着性の欠如、またはタイヤの長手方向の接触面積の不足によるトレッドの両縁部領域における高圧の集中化等の幾つかの欠点を有している。これらの欠点を解決するため、このフランス国特許は、カーカス補強体と半径方向内方のワーキングプライとの間で赤道平面から離れた２つのゾーンに、一方のプライから他方のプライへと交差している非伸長性ケーブルからなる２つの重畳プライで形成され、かつ周方向に関し、絶対値がワーキングプライに使用された最小角度のせいぜい１／２に等しい反対角度（０°以外の角度）を形成する２つの制限ブロックを配置することを推奨している。
せいぜい0.6の形状比をもつ「重車両」用タイヤのクラウン補強体の耐久性を改善するのに、上記２つの解決法は完全に満足できるものではない。なぜならば、ここで対象とする形式のタイヤにより課される耐久性の問題は非常に複雑で、耐久性の欠如は、クラウンプライの端部間の分離に対する抵抗の欠如およびカーカス補強体の部分（子午線輪郭が、クラウン補強体の輪郭に平行な部分）のケーブルの疲労強度の欠如、およびカーカス補強体とクラウン補強体との分離に対する抵抗の欠如に関係するからである。
上記耐久性を改善するため、本件出願人に係る国際特許出願（WO 96/20095）には、タイヤの周方向に対して１０〜４５°の角度を形成して、一方のプライから他方のプライかけて交差された非伸長性ケーブルからなる少なくとも２つのワーキングクラウンプライからなり、前記プライがカーカス補強体の最大軸方向幅Ｓ_Oの少なくとも８０％に等しい幅を有するクラウン補強体であって、周方向に対して少なくとも６０°の角度を形成する非伸長性金属ケーブルで形成されかつ軸方向幅が最短ワーキングクラウンプライの軸方向幅に少なくとも等しい軸方向連続プライが、第１に、カーカス補強体と、回転軸線に対して半径方向に最も近いワーキングプライとの間に配置されており、第２に、周方向に対してほぼ平行に配向された金属要素で形成されかつ軸方向幅が少なくとも0.7Ｓ_Oに等しく、引張り弾性係数が最も伸長性の大きいワーキングプライの引張り弾性係数にせいぜい等しい付加プライが２つのワーキングクラウンプライの間に配置されているクラウン補強体が開示されている。
進歩がなされているとはいえ、駆動車軸に取り付けられる２つのダブルホイールの組と置換することを意図した、せいぜい0.45のＨ／Ｓ形状比（Ｈは装着リムに装着されたタイヤの高さ、Ｓは最大軸方向幅）をもつこのようなタイヤは、前記組立体に確実に匹敵させるための全体的耐久性の観点から改善しなければならず、より詳しくは、カーカス補強体とクラウン補強体との分離抵抗性および付加プライの周方向に配向された疲労強度に関して改善しなければならない。
構造の改良によって、少なくとも６０°の角度に配向されたケーブルからなるプライおよび第１ワーキングプライの端部が配置される２つの領域に影響が及ぶと考えること、および２つの問題を解決できる１つの解決方法が周方向ケーブルからなるプライの幅を増大できると考えることが論理的であろう。本発明者が非常に驚いたことは、実際には、周方向ケーブルの本数を増大させる必要があることが証明されているが、この増大は、周方向ケーブルからなるプライの幅を拡大することにより行なうのではなく、それぞれ、クラウン補強体の両側、すなわち保護プライと呼ばれる弾性ケーブルからなる半径方向最外方プライの両側で、第２ワーキングプライの半径方向外方に、軸方向幅が小さい、周方向ケーブルからなる第２付加プライを付加することにより、および周方向ケーブルからなるプライの端部を覆うことにより行なわなくてはならないことである。
かくして、本発明によるタイヤは、ラジアルカーカス補強体を有し、この上にクラウン補強体が置かれ、該クラウン補強体は一方のプライから次のプライへと交差しかつ周方向に対して１０〜４５°の角度を形成する少なくとも２つのワーキングクラウンプライを有し、前記プライはカーカス補強体の最大軸方向幅Ｓ_Oの少なくとも８０％に等しい幅を有し、第１に、回転軸線に最も近いカーカス補強体とワーキングプライとの間に、周方向に対して少なくとも６０°の角度を形成する非伸長性金属ケーブルで形成されかつ最短ワーキングプライの軸方向幅に少なくとも等しい軸方向幅を有する軸方向連続プライが配置され、第２に、２つのワーキングクラウンプライの間に、周方向に対してほぼ平行に配向された金属要素で形成された第１付加プライが配置され、該プライの軸方向幅は少なくとも0.7Ｓ_Oに等しく、第１付加プライの引張り弾性係数（modulus of elasticity upon traction）は、せいぜい、最も伸長性の大きいワーキングクラウンプライの引張り弾性係数に等しい構成のタイヤにおいて、半径方向最外方のワーキングクラウンプライの半径方向外方でかつタイヤの両側に、２つのワーキングプライの間に配置された第１付加プライの端部を半径方向に覆うようにして、周方向に対してほぼ平行に配向された金属要素で形成されかつ小さい幅をもつ第２付加プライが配置されていることを特徴とする。
「非伸長性ケーブル（inextensible cable）」とは、破断荷重の１０％の荷重で0.2％以下の相対伸びを有する、例えばスチールからなるケーブルを意味するものと理解すべきである。
周方向に対してほぼ平行に配向されたワイヤすなわちケーブルは、周方向に対し、０°を中心として±2.5°の範囲内の角度を形成するワイヤまたはケーブルである。
ケーブルからなるプライの引張り弾性係数は、所与の相対伸びεを得るのに必要なケーブルの方向に加えられた引張り応力から求められる。この引張り弾性係数は接線弾性係数（tangent modulus）である。「最も伸長性の大きいワーキングプライの引張り弾性係数にせいぜいひとしい付加プライの弾性係数」とは、相対伸びの如何にかかわらず、付加プライの接線弾性係数が、最も伸長性の大きいワーキングプライの接線弾性係数にせいぜい等しいことを意味すると理解すべきである。最も伸長性の大きいプライは、引張り応力の各値に対して、他のプライの引張り応力に対する相対伸びより大きい相対伸びを有するプライである。
好ましくは、第２付加プライの弾性係数は、第１付加プライの弾性係数に等しく、０〜0.4％の相対伸びに対しては小さく、0.4％より大きい相対伸びに対しては、最も伸長性の大きいワーキングプライの最大引張り弾性係数にせいぜい等しい。
上記構成において、付加プライは、小さい伸びに対しては小さい勾配を有しかつこれより大きい伸びに対してはほぼ一定の大きい勾配をもつ引張り応力−相対伸び曲線を有するいわゆる弾性ケーブルで形成されている。付加プライは、周方向に配向されかつ最短プライの周囲より非常に小さい長さ（しかしながら、前記周囲の0.1倍より大きいことが好ましい）の部分を形成すべく切断されたケーブルで形成されている。前記部分間の切断部は互いに軸方向にオフセットしている。このような実施形態は、弾性係数の如何にかかわらず、簡単な態様で、付加プライに所与の弾性係数を付与することを可能にする。
第２付加プライは、第１付加プライのほぼ端部に中心をもつ幅を有し、かつ第２付加プライ自体の端部は、第１付加プライの端部から軸方向に少なくとも１０mmの距離を隔てている。小さいプライの幅は、１５〜５０mmである。好ましくは、第２付加プライが、周方向に対し第２付加プライの下のワーキングプライの角度と同じ方向でかつほぼ同じ値の角度を形成するいわゆる弾性ケーブルで全体が形成された、保護プライと呼ばれる半径方向最外方プライに対して軸方向に延びている。この延長部は、付加プライの軸方向幅内端部と弾性ケーブルのプライの軸方向外端部との間に５mm以下の小さいギャップを設けて形成されている。
本発明の特徴および長所は、非制限的な態様で本発明の実施形態を例示する添付図面に関する以下の説明の補助により、一層良く理解されよう。
第１図は、本発明によるクラウン補強体を子午線断面で示す概略図である。
第２図は、第１図のクラウン補強体を断面で示す部分平面図である。
495/45 R 22.5 Xの寸法をもつタイヤＰは、0.45のＨ／Ｓ形状比を有する。ここで、Ｈは装着リム上でのタイヤＰの高さ、ＳはタイヤＰの最大軸方向幅である。タイヤＰはラジアルカーカス補強体（１）を有し、該ラジアルカーカス補強体（１）は、各ビードが少なくとも１つのビードワイヤに係止されかつアップターンを形成しかつ金属ケーブルからなる単一プライで形成されている。このカーカス補強体（１）は、内側から外側へと半径方向に形成されたクラウン補強体（３）によりフープ掛けされている。
・このクラウン補強体（３）は、周方向に対して６５°の角度δだけ傾斜して配向された非伸長性金属ケーブルからなる第１プライ（３１）を有する。該第１プライ（３１）の目的は、ラジアルカーカス補強体（１）が受ける軸方向圧縮力の大部分を吸収することにある。
・先行するいわゆる三角形プライの半径方向外方に、角度α（図示の場合には１８°に等しい）で配向された非伸長性金属ケーブルで形成された第１ワーキングプライ（３２）を配置し、これを覆う。
・第１ワーキングプライ（３２）の上に第１付加プライ（３３）を載せる。第１付加プライ（３３）は、この周方向長さの１／６にほぼ等しい周方向長さをもつ非伸長性金属要素で形成される。前記金属要素は０°に配向されている。
・次に第２ワーキングプライ（３４）が載せられる。この第２ワーキングプライ（３４）は、第１ワーキングプライ（３２）の金属ケーブルと同じ金属ケーブルで形成されている。この金属ケーブルは、周方向に対して角度αとは反対側に角度βを形成している（図示の場合には、角度βは前記１８°の角度αに等しいが、角度αとは異ならせることができる）。
・次に、いわゆる弾性ケーブルからなる最終プライを置く。弾性ケーブルは、周方向に対して、角度βと同じ方向の角度γ（前記角度βに等しいが、異ならせることもできる）に配向されている。この最終プライは、保護プライである。
・最後に、タイヤの両側に第２付加プライ（３６）を置く。この第２付加プライ（３６）は、プライ（３３）の周方向長さの１／６にほぼ等しい周方向長さをもつ非伸長性金属要素で形成されている。該金属要素は０°に配向されている。すなわち、第１付加プライ（３３）の金属要素と同じ要素からなる。
第１ワーキングプライ（３２）の軸方向幅Ｌ₃₂は、カーカス補強体（１）の中央断面の最大軸方向幅Ｓ_Oの0.87倍（すなわち、４１６mm）に等しい。慣用的な形状のタイヤでは、この長さはトレッドの幅Ｌ₁（ここで対象としている場合には４３０mmに等しい）よりかなり小さい。第２ワーキングプライ（３４）の軸方向幅Ｌ₃₄は、軸方向幅Ｓ_Oの0.8倍に等しく、すなわち４００mmである。三角形プライ（３１）は、２つのワーキングプライ（３２）、（３４）の幅の相加平均に等しい軸方向幅Ｌ₃₁（この場合、４０８mm）を有する。付加プライ（３３）の軸方向幅Ｌ₃₃は少なくとも0.7Ｓ_Oであり、0.73Ｓ_Oに相当する３５０mmに等しい。実際には、付加プライ（３３）の幅Ｌ₃₃は、最小幅のワーキングプライの幅Ｌ₃₂（Ｌ₃₄）より小さいが、熱およびプライ間の分離により最も悪影響を受け易い領域であるワーキングクラウンプライの端部に近いタイヤの作動温度の低下に有効に寄与できるように、小さ過ぎてはならない。保護プライと呼ばれる最終クラウンプライ（３５）は、この前のプライの幅Ｌ₃₅より小さい幅（すなわち３２０mm）を有する。プライ（３６）の幅Ｌ₃₆は、ここに例示の実施形態では２５mmであり、かつその周方向対称軸線は第１付加プライ（３３）の端部の半径方向外方にある。この場合、プライ（３６）の軸方向内方端と、いわゆる保護プライ（３５）の端部との間のギャップは2.5mmである。
この場合、ワーキングプライ（３２）または（３４）の引張り弾性係数は同じである。なぜならば、これらのワーキングプライは、非伸長性を有しかつプライの全幅に亘って連続している同じフープ形27.23金属ケーブルで形成されているからである。該金属ケーブルは同じピッチ（すなわち、ケーブル間の同じ間隔）に配置されており、これは、5,300daN/mm²の応力を加えたときに0.4％の相対伸びが生じるピッチに相当する。フープ形9.23金属ケーブルで形成されたいわゆる三角形プライ（３１）の、同じ条件下で測定した引張り弾性係数は6,925daN/mm²に等しい。２つの付加プライ（３３）、（３６）については、これらはフープ形27.23金属ケーブルで形成され、かつケーブルの断面が最小長さの第１プライ（３３）の周方向長さの１／６に等しい周方向長さをもつように切断され、これにより0.4％の相対伸びが生じる3,310daN/mm²の引張り力を加えたときに、２つのプライに共通接線弾性係数（common tangent modulus of elasticity）が伝達される。
付加プライ（３３）、（３６）は、いわゆる弾性バイモジュラケーブル、すなわち、2.5％より大きい破断時の相対伸びおよびフランス国特許第 1 188 486号の第２図に示す曲線（１７）のように実質的に異なる勾配をもつ２部分を備えた引張り力対伸び曲線を有するケーブルで形成することもできる。プライ（３３）、（３６）が小さい弾性をもつことは加硫金型内でのタイヤの成形中にのみ有効であるので、原点から0.4％相対伸びの小さい弾性係数およびより大きい相対伸びについて例えば14,000daN/mm²より大きい弾性係数をもつケーブルは、0.4％以上の相対伸びおよび5,200daN/mm²の弾性係数をもつほぼ０°に配向されたケーブルからなるプライを容易に得ることを可能にする。
上記タイヤを、耐久性に関して、上記国際出願で説明されている対照タイヤと比較して試験した。同じ荷重条件下（5,800kgから段階的に増大する可変荷重）および圧力条件下（調整された１０バールの膨張圧力）で、対照タイヤは、試験ドラム上で11,500kmをカバーし、一方、本発明によるタイヤは31,900kmをカバーした。これは、試験の厳格さからして非常に大きな改善であることを示している。

Claims (6)

1. ラジアルカーカス補強体（１）を有し、この上にクラウン補強体（３）が置かれ、該クラウン補強体（３）は一方のプライ（３２）から次のプライ（３４）へと交差しかつ周方向に対して１０〜４５°の角度（α、β）を形成する少なくとも２つのワーキングクラウンプライ（３２、３４）を有し、前記プライはカーカス補強体（１）の最大軸方向幅Ｓ₀の少なくとも８０％に等しい幅Ｌ₃₂、Ｌ₃₄を有し、第１に、回転軸線に最も近いカーカス補強体（１）とワーキングプライ（３２）との間に、周方向に対して少なくとも６０°の角度δを形成する非伸長性金属ケーブルで形成されかつ最も軸方向幅が狭いワーキングプライ（３２、３４）の軸方向幅Ｌ₃₂、Ｌ₃₄に少なくとも等しい軸方向幅Ｌ₃₁を有する軸方向連続プライ（３１）が配置され、第２に、２つのワーキングクラウンプライ（３２）と（３４）との間に、周方向に対してほぼ平行に配向された金属要素で形成された第１付加プライ（３３）が配置され、該第１付加プライプライ（３３）の軸方向幅Ｌ₃₃は少なくとも0.7Ｓ₀に等しく、第１付加プライ（３３）の引張り弾性係数は、せいぜい、最も伸長性の大きいワーキングクラウンプライ（３３、３４）の引張り弾性係数に等しい構成のタイヤＰにおいて、半径方向最外方のワーキングクラウンプライ（３４）の半径方向外方でかつタイヤＰの両側に、周方向に対してほぼ平行に配向された金属要素で形成され、かつ両端部が第１付加プライ（３３）の端部から少なくとも１０mmだけ軸方向に距離を隔てるように第１付加プライ（３３）の端部にほぼ中心決めされた狭い幅Ｌ₃₆をもつ第２付加プライ（３６）が配置されていることを特徴とするタイヤ。
2. 前記第２付加プライ（３６）の引張り弾性係数は、第１付加プライ（３３）の引張り弾性係数に等しいことを特徴とする請求の範囲第１項に記載のタイヤ。
3. 前記付加プライ（３３、３６）の共通弾性係数は、０〜0.4％の相対伸びを生じる小さいもので、0.4％の相対伸びを生じる最も伸長性の大きいワーキングプライの最も大きい引張り弾性係数にせいぜい等しいことを特徴とする請求の範囲第２項に記載のタイヤ。
4. 前記付加プライ（３３、３６）は、０〜0.4％の小さい伸びに対しては小さい勾配を有しかつこれより大きい伸びに対しては大きくかつほぼ一定の勾配をもつ引張り応力−相対伸び曲線を有するいわゆる弾性ケーブルで形成されていることを特徴とする請求の範囲第３項に記載のタイヤ。
5. 前記付加プライは、周方向に配向されかつ最短プライ（３３）の周囲の０．１倍より大きい長さの部分を形成すべく切断されたケーブルで形成されており、前記部分間の切断部は互いに軸方向にオフセットしていることを特徴とする請求の範囲第３項に記載のタイヤ。
6. 前記クラウン補強体（３）は更に、半径方向最外方のいわゆる保護プライ（３５）を有し、該保護プライ（３５）は、この下に位置するワーキングプライ（３４）の周方向に対する角度と同じ方向でかつほぼ同じ大きさの角度を形成する弾性ケーブルで形成され、前記第２付加プライ（３６）は２０〜５０mmの幅を有し、第２付加プライ（３６）は保護プライ（３５）を軸方向に延長しており、この延長は、第２付加プライ（３６）の軸方向幅内端部と弾性ケーブルの保護プライ（３５）の軸方向外端部との間に５mm以下の小さいギャップを設けてなされていることを特徴とする請求の範囲第１項〜第５項のいずれか１項に記載のタイヤ。

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