JP4412772B2 - トレッド用コンパウンドをベルト状補強繊維コードの放射方向最外側補強層上に直接取付けたタイヤ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明はタイヤに関するものであり、特にタイヤのトレッド構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
タイヤトレッド部はいわゆるトレッドと、少なくとも１層（通常は２層以上）の補強コード層からなるベルト状補強要素と、カーカスとで構成される。このタイヤトレッド部は地面と接触して自動車の操縦に必要な力を伝達する必要があるため、トレッド部にはかなりの剛性が要求されるとともに、地面と接地した時に平坦になれるだけの十分な可撓性が要求される。
望まれる全ての性能をバランスさせるために、タイヤの特定位置に特定の役目をする互いに異なる複数のコンパウンドを配置することが一般的になってきている（特に普通乗用車用高性能タイヤ場合）。例えば、補強コードをゴムと一緒にカレンダー加工してゴム中にコードを埋め込んだプライを製造する際に、特定の機能を得る（例えば鋼コードに対するゴムの接着性を良くし、および／または、タイヤに独特な特性を付与する）ために、カレンダー加工するゴムコンパウンドとして特殊なものを選択することが知られている。
【０００３】
トレッド部の補強層に補強コードを結合するコンパウンドがトレッド部に高い剛性を与える上で重要な役目をしていることも知られている。ベルトクロスプライのカレンダー加工用ゴムコンパウンドは高い弾性率を有するように設計されているのに対して、カーカスコードのカレンダー加工用ゴムコンパウンドの弾性率は一般に低くなっている。これはカーカスコードはタイヤのサイドウォールに加わる大きな変形に耐える必要があるためである。
さらに、自動車の燃料消費量を減らすことも常に要求される。そのためには他の性能（耐磨耗性、接着性、操作性等）を損なわずに転がり抵抗を極めて低くしたタイヤが望まれる。このことはゴムコンパウンドおよびコード補強層の設計とこれらのタイヤでの位置にも影響を及ぼす。
しかし、補強コードに予備カレンダー加工してプライ半製品を作り、このプライ半製品を用いてタイヤを組立てるのではなく、補強コードを直接取り付けできるようになった場合でも、タイヤ設計者はタイヤの全て位置でプライの所定側面に同じゴムコンパウンドを用いようとする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、タイヤ全体の重量を減らして、タイヤの他の性能を維持しままタイヤの転がり抵抗を減らすことにある。
本発明の他の目的は機械で自動的に製造するのに好したタイヤ構造を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、トレッドと、タイヤ軸線に対して直角な周方向中心面に対してほぼゼロの角度で配置されたベルト状補強コードの少なくとも１つの放射方向最外側補強層と、上記ベルト状補強繊維コードの放射方向最外側補強層の放射方向内側に位置し、タイヤの両側でビードにアンカーされたカーカスコードを有するカーカスと、このカーカスをビードに固定するためのアンカー手段とを有するタイヤにおいて、
タイヤの上記の放射方向最外側補強層のコードと交差し且つタイヤ軸線に対して直角な任意の断面における上記の放射方向最外側補強層の軸線方向幅の実質的な部分に、下記（1）および（2）：
（1）上記の少なくとも１つの放射方向最外側補強層のコードの放射方向外側側面と直接接触するトレッドコンパウンドと、
（2）上記の少なくとも１つの放射方向最外側補強層のコードの放射方向内側側面と直接接触した、上記トレッドコンパウンドとは異なるデカップリングコンパウンドからなる第１デカップリング層と、
を有し、
トレッドコンパウンドは、上記の少なくとも１つの放射方向最外側補強層のコードが軸線方向で終る界面で、デカップリングコンパウンドに接触する、
ことを特徴とするタイヤを提供する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
「コード」とはモノフィラメントおよびマルチフィラメントの両方またはそれらの組み合せ物、例えばプライコード、ツイストコード、あるいはこれらと均等な任意のものを意味し、コードの材料や処理には無関係である。すなわち、このコードはゴムとの接着性をよくするために例えば表面処理され、接着剤で被覆または予備被覆されていてもよい。
「補強層」とは互いに平行に配置されたコードを意味し、一般にはタイヤ軸線に対して直角な周方向中心面CPに対してコードが成す角度で特徴付けられる。
【０００７】
「コンパウンド」とはタイヤの各部分にとって望ましいコンパウンド特性となるように選択された１種または複数のベースエラストマーと添加剤を含むゴム混合物を意味する。
「接触」とはコードとゴム混合物またはコンパウンドとがコードの少なくともいくつかの外側面がコンパウンドと密接することを意味する。
「弾性率」とは室温で一軸に約10％伸した時の変形で得られるコンパウンドの割線（secant）伸び率を意味する。
【０００８】
本発明はカレンダー加工用ゴムを全く用いずに補強コード上、好ましくは編成コードの最外側層上にトレッドコンパウンドを直接取付けことを提案するものである。本発明タイヤの特徴はトレッドコンパウンドが編成コードと直接接触している点にある。多くの実施例で編成コードの放射方向内側に用いられるコンパウンドの種類が異なま。この場合には、異なるコンパウンド間に界面がある点に特徴がある。この界面はベルト状補強繊維コードの放射方向最外側補強層でコードからコードへと向かう線上にできる。
【０００９】
本発明が提案するタイヤはさらに、トレッドコンパウンドとは異なるデカップリングコンパウンドからなる第１デカップリング層を有する。このデカップリングコンパウンドはベルト状補強繊維コードの放射方向最外側補強層の編成コードの放射方向内側側面と直接接触する。トレッドコンパウンドはベルト状補強繊維コードの放射方向最外側補強層の編成コードが軸線方向で終る界面でデカップリングコンパウンドと接触する。
【００１０】
本発明タイヤはベルト状補強繊維コードの少なくとも１つの放射方向最外側補強層の軸線方向幅の大部分にカレンダー加工用ゴムを全く含まないので、ベルト補強繊維コードの少なくとも１つの放射方向最外側補強層の編成コードの放射方向外側側面に直接接触したコンパウンド（トレッドコンパウンド）の厚さは、タイヤの軸線に対して直角な断面で且つ編成コードの片側から放射方向上方に測定した時に、通常のカレンダー加工用ゴム層の厚さより厚い。これは少なくとも１つの放射方向最外側補強層の軸線方向幅の大部分についてのことであり、トレッドコンパウンドが直接接触することに上記の重要な技術的特徴があるということは当業者に理解できよう。このことは少なくとも軸線方向に連続した部分で互いに隣接する複数のコードの所で直接接触が起こることを意味する。例えば、ベルト状補強繊維コードの放射方向最外側補強層の全幅の少なくとも５％の部分に含まれる全ての編成コードが直接接触することが重要である。
【００１１】
「デカップリング（分離）コンパウンド」は、本発明の好ましい実施例の説明で明らかなように、複数のデカップリング層で同じものを用いることができる。本発明の好ましい実施例では、カーカスに横方向から隣接する周方向コードの放射方向束によってビード補強材が得られるが、本発明はカーカスをアンカーするためのアンカー手段の特定の実施例に限定されるものではない。
【００１２】
【実施例】
図１本発明タイヤのクラウンの部分断面図である。このクラウンはトレッド１と放射方向で最も外側の補強層２とを有している。この放射方向最外側層２はタイヤ軸線に対して直角な周方向中心面CPに対してほぼゼロの角度で配置されたベルト状補強編成コード21で構成されている。この実施例では、この補強編成コード21は、図１から明らかなように、タイヤの一方のショルダーから他方のショルダーへ螺旋状に巻き付けられたナイロンコードである。このことは、繊維コードは中心面CPに対して実際にはゼロでない小さい角度を成し、繊維コードの全ての旋回が隣接しているということを意味する。
【００１３】
編成コード21はポリエステル繊維やアラミド繊維のコードまたはこれらをベースにした任意のハイブリッドコードあるいは他の均等な繊維コードにすることができ、タイヤ設計者の希望する補強効果によって選択できる。コードをカレンダー加工するための特殊なゴムコンパウンドの使用を避けることを提案している本発明では一般に放射方向最外側補強層２のコードは非金属コード（すなわち、編成（テキスタイル）コード）である。この編成コードはカレンダー加工用ゴム中に埋め込まれることが多いが、金属コードへゴムを接着させる場合のような特殊配合のカレンダー加工用ゴムを用いる必要がない。
【００１４】
タイヤのクラウンは放射方向最外側補強層２の放射方向内側に、バイアス角度で配置されたコードからなる互いに放射方向に重ねられた２層のベルト補強層５、６をさらに有している。この実施例では２層のベルト補強層５、６に同じ鋼コード56が用いられているが、本発明の範囲がこの特徴に限定されるものではないことは明らかである。鋼コード56はバイアス角度で配置されている。当業者に周知のように、一方のベルト補強層ではこの角度の方向は一般に他方のベルト補強層の逆である。換言すれば、一方のベルト補強層の角度は正で、他方のベルト補強層の角度は負である。周知のように、このバイアス角度の絶対値は中心面CPに対して約10〜75°である。この角度の絶対値は両プライで同じである必要はないが、一般にこの角度は互いに近い値を有する。タイヤのクラウンはカーカスコードを有するカーカス３をさらに有し、このカーカスはサイドウォールまで延びてビード（図示せず）に固定（アンカー）されている。この実施例ではカーカスコードにポリエステルコードが用いられているが、他のコード、特に繊維コード、例えばアラミドコード、ガラス繊維コード、レーヨンコード、ポリエステルコードまたはハイブリッド繊維コードを用いることができ、重量トラック用タイヤの場合には鋼コードを用いることもできる。
【００１５】
トレッド１はトレッドコンパウンド10で作られている。このトレッドコンパウンド10は少なくとも１つの放射方向最外側補強層２の編成コード21の放射方向外側側面と直接接触している。第１デカップリング層11はデカップリングコンパウンドで作られている。デカップリングコンパウンドは少なくとも１つの放射方向最外側補強層２の編成コード21の放射方向内側側面と直接接触している。さらにトレッドコンパウンド10も編成コード21との界面４で第１デカップリング層11のデカップリングコンパウンドと接触している。この界面４は、例えば図１に示すように、軸線方向で互いに隣接した２本の編成コード21の間に、放射方向最外側補強層２の編成コード21の中心とほぼ同じ所にある。この界面の放射方向位置は実質的に異なっていてもよい。すなわち、編成コード21の最外面より放射方向にわずかに上側にあるか、編成コード21の最内側面より放射方向にわずかに内側にあっていてもよい。
【００１６】
トレッドコンパウンドはストリップ巻付け法、すなわち、所定プロフィル（断面形状）を有するトレッド半製品を１回で巻き付けるのとは対照的に、ストリップ17（図３参照）を放射方向最外側補強層２上に連続的に巻き付ける方法で取り付けるのが有利である。所望のプロフィルは加硫段階で金型のプロフィル18によって与えられる。図３の概念図に示すように、ストリップ巻付け法を用いた時にストリップ17の放射方向内側部分と放射方向最外側補強層21との間およびデカップリング層11との間に残ることがある空間（ボイド）は全て加硫段階で消失する。
【００１７】
また、例えば米国特許第4,869,307号に記載のような複数のコード（例えば10本のコード）をカレンダー加工用ゴム中に平行に埋め込む一般的なストリップの取り付け方法とは対照的に、単一のコード21を所望の軌道に沿って巻き付けることによって少なくとも１層の放射方向最外側補強層21を取り付けるのが有利である。
「単一のコードを巻き付ける」とは、単一のコードを放射方向最外層21に所定の軌道に沿って配置することを意味するが、２本以上のコードで放射方向最外側補強層を組立てることを除外するものではない。要は、取り付け時に全てのコードが個々別々に案内されることを意味する。例えば、放射方向最外側補強層21の左部分に１本のコード21を巻き付け、それとは別のコード21を放射方向最外側補強層21の右部分に巻き付けることができる。さらには、例えば２本のコード21を左ショルダー部から始まって右ショルダー部で終わるように個別に巻き付け、しかも、取り付け操作中各コードを個別に案内することもできる。
【００１８】
トレッドコンパウンド10と、デカップリング層11のデカップリングコンパウンドとは種類が異なるので、これら２つのコンパウンドの間には図に示すような極めて明確な界面４ができる。一般に普通乗用車用タイヤのデカップリングコンパウンドはベースエラストマーが天然ゴムであるか、少なくともベースエラストマーとして基本的に天然のゴムを含むゴム混合物である。デカップリングコンパウンドの弾性率は2.5〜30MPa、一般には5〜30MPaである。トレッドコンパウンドはエラストマーの全重量の100％が合成ゴム［SBR（スチレンブタジエンゴム）またはPB（ポリブタジエン）］であるゴム混合物か、エラストマーの全重量の60％以上、好ましくは少なくとも70％が合成ゴムと天然ゴム（NR）とのブレンドである。トレッドコンパウンドの弾性率は2.5〜7.5MPaである。トレッドの異なる軸線方向部分および／またはトレッドの異なる厚さ方向部分を２種以上のゴム混合物で作ることもできる。例えば、トレッドのショルダー部に第１ゴム混合物を用い、中央部に別のゴム混合物を用いることができる。
【００１９】
別の変形例では、トレッド内で２種以上のゴム混合物を放射方向に重ねて用いることもできる。例えば、トレッドの設計上の溝16の底15と、放射方向最外側補強層２の編成コード21の放射方向外側側面との間にゴムの最小厚さを維持するための部分に「サブトレッド」８（トレッドの下側のゴムコンパウンドの層）（図２参照）とよばれるゴム混合物を設けることができる。このゴム混合物は以下の利点、すなわち転がり抵抗を低下させ、コストの削減し、操作性を向上させ、低ヒステリシスゴム混合物使用時の熱蓄積を減少させてショルダー部でのベルト分離を防止するという利点が満たされるように選択できる。
「トレッドコンパウンド」とはサブトレッド８を含むものとする。この実施例ではタイヤトレッドは一般に弾性率が2.5〜7.5MPaの少なくとも1つの第１トレッドコンパウンドと編成コードの放射方向外側側面に直接接触した弾性率が5〜50MPaのサブトレッドコンパウンドとで構成される。
【００２０】
このサブトレッドはカレンダー加工用ゴムとは完全に異なる役目をする。サブトレッド（任意のトレッドコンパウンド）はカレンダー加工用ゴムより厚い。従って、一般に、ベルト状補強繊維コードの少なくとも１層の放射方向最外側補強層の編成コードの放射方向外側側面と直接接触しているトレッドコンパウンドの厚さTHはタイヤ軸線に対して直角な断面且つ編成コードの外側側面の放射方向上方へ測定して1mm以上、好ましくは2mm以上である。
本発明は、タイヤ性能を良好に維持しながら放射方向の積層数を減らすことによってタイヤの製造工程をできるだけ単純化するものである。
【００２１】
本発明タイヤはデカップリングコンパウンドで作られた第２デカップリング層12を有し、この第２デカップリング層12は放射方向に互いに積層された２層のベルト状補強層５、６の間に挿入される。第２デカップリング層12のデカップリングコンパウンドは放射方向上側のベルト状補強層６の鋼コード56の放射方向内側側面に直接接触し且つ放射方向内側のベルト状補強層５のコードの放射方向外側側面に直接接触している。本発明タイヤはデカップリングコンパウンドで作られた第３デカップリング層13を有する。この第３デカップリング層13は最も内側のベルト状補強層５とカーカス３との間に挿入される。この実施例では1998年3月31日出願の米国特許出願第09/052,846号（この内容は本明細書の一部を成す）に記載のように、第３デカップリング層のデカップリングコンパウンドは、放射方向最も内側のベルト状補強層５のコード56の放射方向内側側面に直接接触し且つカーカス３のコードの放射方向外側側面に直接接触している。
【００２２】
各デカップリング層11、12、13は弾性率が6〜12MPaの同じデカップリングコンパウンドを用いるのが勧められる。
本発明タイヤのカーカスはタイヤの２本のビードにアンカーされた一層の周方向補強コードで構成される単一のカーカス３にすることができる。この場合、カーカス補強コードの放射方向外側はデカップリングコンパウンドの第３デカップリング層に接触している。このタイヤのカーカスを２本のビードにアンカーされた複数の周方向補強コードからなるカーカスにすることもできる。この場合には当然、タイヤの外側へ向って放射方向で最も遠い周方向補強コードのみが第３デカップリング層と接触する。
【００２３】
図示した実施例では、アンカー手段を参照すると、カーカス３のプロフィルを規定する各軸線方向座標はビード内の各放射方向位置に対して独特な放射方向位置を有する。その放射方向最内位置では、米国特許第5,660,656号に記載のように、カーカス３をビードコアの周りで反転させずにビード部で終結させることができる。例えば、上記米国特許第5,660,656号の図４に記載のように、軸線方向の少なくとも片側からカーカス３に横方向から隣接する螺旋状に巻付けられた少なくとも１本の周方向コード（52参照）によってカーカス３をビード部にアンカーされる。この場合、ビード部に「アンカーされる」とは、コード（軸線方向の他方の側面でカーカスコードに隣接する第２の螺旋状に巻き付けられた周方向コード51、図４では両側）が、カーカスコードの接着力のみによってタイヤ膨張圧によってカーカス３に生じる張力に抵抗するということを意味する。
【００２４】
本発明タイヤは種々の方法で製造することができるが、タイヤの内部空洞形状を付与する硬質内部コア上でタイヤを組立てるのが有利である。すなわち、タイヤの全ての構成部品を最終タイヤの構造から要求される順序でこのコア上に取付け、その最終位置に直接配置し、その間は成形を全く必要としない。この構造には米国特許第4,804,436号または第5,261,795号に記載の装置を用いることができる。このタイヤは米国特許第4,895,692号または第5,639,326号に記載の成形および加硫を行なうことができる。上記の参考文献は単に説明のためであることは理解できよう。
【００２５】
本発明は、トレッドコンパウンドをベルト状補強繊維コードの放射方向最外側補強層上に直接接触させて載せることを提案しているが、トレッドに２つ以上のコンパウンドを使用することや、トレッドに回転体コンパウンドを使用することを除外するものではない。以上、普通乗用車用タイヤに関して説明したが、本発明は特定用途に限定されるものではなく、トラックタイヤまたは他の任意のタイヤで使用することができる。
本発明は従来互いに対立していた性能、例えばベルトの分離、転がり抵抗、操作性および製造コストをバランスさせる極めて簡単な方法を提案するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のタイヤの子午線面による部分断面図。
【図２】 本発明の変形例のタイヤ子午線面による部分断面図の拡大図。
【図３】 本発明の成形前のタイヤ子午線面による部分断面図。
【符号の説明】
１ トレッド
２ 最外側補強層
３ カーカス
４ 界面
５、６ ベルト補強層
８ サブトレッド
10 トレッドコンパウンド
11 第１デカップリング層
12 第2デカップリング層
13 第３デカップリング層
15 底
16 溝
17 ストリップ
18 プロフィル
21 編成コード
56 鋼コード

Claims (14)

1. トレッドと、タイヤ軸線に対して直角な周方向中心面に対してほぼゼロの角度で配置されたベルト状補強コードの少なくとも１つの放射方向最外側補強層と、上記ベルト状補強繊維コードの放射方向最外側補強層の放射方向内側に位置し、タイヤの両側でビードにアンカーされたカーカスコードを有するカーカスと、このカーカスをビードに固定するためのアンカー手段とを有するタイヤにおいて、
   タイヤの上記の放射方向最外側補強層のコードと交差し且つタイヤ軸線に対して直角な任意の断面における上記の放射方向最外側補強層の軸線方向幅の実質的な部分に、下記（1）および（2）：
   （1）上記の少なくとも１つの放射方向最外側補強層のコードの放射方向外側側面と直接接触するトレッドコンパウンドと、
   （2）上記の少なくとも１つの放射方向最外側補強層のコードの放射方向内側側面と直接接触した、上記トレッドコンパウンドとは異なるデカップリングコンパウンドからなる第１デカップリング層と、
   を有し、
   トレッドコンパウンドは、上記の少なくとも１つの放射方向最外側補強層のコードが軸線方向で終る界面で、デカップリングコンパウンドに接触し、
   さらに、少なくとも１つの放射方向最外側補強層の放射方向内側にバイアス角度で配置されたコードからなる放射方向に互いに重ねられた少なくとも２層のベルト補強層を有し、一方のベルト補強層のバイアス角度は他方のベルト補強層とは逆方向を向き、バイアス角度の絶対値は10〜75であり、
   さらに、タイヤはバイアス角度に配置されたコードからなる放射方向に互いに重ねられた少なくとも２層のベルト補強層の間に挿入されたデカップリングコンパウンドの第２デカップリング層を有し、この第２デカップリング層のデカップリングコンパウンドはバイアス角度に配置されたコードからなる放射方向で上側のベルト補強層のコードの放射方向内側側面と直接接触し、バイアス角度で配置されたコードからなる放射方向で内側のベルト補強層のコードの放射方向外側側面と直接接触している
   ことを特徴とするタイヤ。
2. 少なくとも１つの放射方向最外側補強層のコードの放射方向外側側面に直接接触したトレッドコンパウンドの厚さが、タイヤ軸線に対して直角な断面でコードの外側側面の放射方向上方へ測定した時に、１mm以上である請求項１に記載のタイヤ。
3. 少なくとも１つの放射方向最外側補強層の全幅の少なくとも５％の部分に含まれる全てのコードが上記の直接接触をする請求項２に記載のタイヤ。
4. 放射方向最外側補強層のコードが編成コードである請求項１に記載のタイヤ。
5. 少なくとも１つの放射方向最外側補強層のコードがナイロンコード、ポリエステルコード、ガラス繊維コード、アラミドコードおよびこれらをベースにしたハイブリッドコードからなる群の中から選択される請求項１に記載のタイヤ。
6. トレッドコンパウンドが放射方向最外側補強層上にストリップ巻き付け法で取り付けられる請求項１に記載のタイヤ。
7. 少なくとも１つの放射方向最外側補強層が単一のコードを所望軌道に沿って個別に案内して巻き付けて取り付けたものである請求項１に記載のタイヤ。
8. トレッドコンパウンドの弾性率が2.5〜7.5MPaである請求項１に記載のタイヤ。
9. トレッドコンパウンドが天然ゴムとエラストマーの全重量のパーセンテージで30％以上の合成ゴムとのブレンドを含むゴム混合物である請求項1に記載のタイヤ。
10. トレッドコンパウンドが天然ゴムとエラストマーの全重量のパーセンテージで少なくとも70％の合成ゴムとのブレンドを含むゴム混合物である請求項1に記載のタイヤ。
11. トレッドコンパウンドがエラストマーの全重量で100％の合成ゴムを含むゴム混合物である請求項1に記載のタイヤ。
12. トレッドが弾性率が2.5〜7.5MPaの第１トレッドコンパウンドと編成コードの放射方向外側側面と直接接触している弾性率が5〜50MPaのサブトレッドコンパウンドとからなる請求項1に記載のタイヤ。
13. カーカスコードの位置を規定する各軸線方向座標がビードでの各放射方向位置に対する対応する各放射方向位置を有し、アンカー手段が軸線方向の少なくとも１つの片側でカーカスのコードと軸線方向で隣接する螺旋状に巻き付けられた少なくとも１本の周方向コードで構成され、タイヤ膨張圧によってカーカスに生じる張力がカーカスコードがアンカー補強材に横方向から接着するだけで上記の螺旋状に巻き付けられた少なくとも１本の周方向コードによって吸収される請求項1に記載のタイヤ。
14. アンカー手段が軸線方向の他方の側でカーカスのコードと軸線方向で隣接する螺旋状に巻き付けられた周方向を向いた少なくとも1本の第２コードをさらに有する請求項１３に記載のタイヤ。

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