JP4485209B2 - ショルダ・プライを備えたクラウン補強体 - Google Patents

Description

本発明は、ローリ、建設車両および／または航空機等の重荷重を支持する車両に装着することを意図したタイヤであって、クラウン補強体およびトレッドが半径方向に重畳されたカーカス補強体を備えたタイヤに関する。

このようなタイヤは反復応力および変形を受け、これらの反復応力および変形はタイヤ内に外部応力を引起こし、該外部応力は種々の補強体、特にクラウン補強体のワーキングプライにより受止められる。これらのワーキングプライは、通常、１つの同一プライ内に互いに平行に配置され補強体を有し、該補強体は、隣接ワーキングプライの補強体と交差するような角度で配置される。
ワーキングプライの機能は、特に、タイヤに剛性を付与することにある。これらのプライは、これらの端部に、補強要素の自由端による既知の態様の脆弱ゾーンを有している。

種々のプライコードの端部同士の接触を防止するため、ゴム配合物の厚さを、プライの補強要素の自由端を隣接プライの補強要素の自由端から間隔を隔てて分離させることができる適当な厚さにすることは知られている。同じ態様で、或る厚さのゴム配合物を、カーカスプライと、この半径方向上方に直接配置されるワーキングプライの端部との間に配置して、ワーキングプライの補強要素の自由端をカーカスプライの補強要素の自由端から間隔を隔てることは通常行われている。これらのゴム体は、特に、所与の応力レベルでのゴム配合物の破壊または劈開（へきかい：cleavage）を防止できる。
しかしながら、このタイヤを使用すると、反復変形の後に、１つの同じワーキングプライの補強要素同士の間のゴム配合物に初期破壊が現われることは明らかである。
また、このようなタイヤは大部分がゴム配合物で形成されていて、反復応力および変形を受けるという事実により大きい発熱が生じ、このためタイヤの寿命が短縮される。

タイヤの温度上昇および品質低下を引起こすこの現象は知られておりかつ簡単に説明できる。ゴム配合物に作用する応力は、ゴム配合物に含有されるエラストマーのヒステリシスによる発熱を引起こす。ゴムゾーン内に発生されるこの熱は、ポリマーの小さい熱伝導性のため充分迅速には排除できない。
ラジアルタイプのタイヤでは、生じる発熱および作動温度は、主として、一方ではカーカス補強体を形成しかつ他方ではクラウン補強体を形成する補強プライの端部を形成する領域で最大になる。前記温度は、高い応力レベルと相俟って、前記領域のゴム配合物の疲労に悪影響を与える。
前記温度の低下は、ここで問題とするゴム配合物の思慮深い選択により達成される。すなわち、できる限り低いヒステリシス損が得られるように前記ゴム配合物の組成を選択することは知られているが、これによって、作動温度を低くすることと同じ重要性をもつ他の特性が損なわれてしまうことも良く知られている。

特許文献１には、グラファイトを混入することにより熱伝導性を高めたゴム組成を用いることが開示されている。組成のこの選択は、発熱を防止することはできないが、ゴム配合物をより迅速に冷却することができる。しかしながら、前述のように、ゴムの一特性を修正するこの選択は、一方では非常にコストが嵩み、他方では、同等に望まれる他の特性を損なうものとなってしまう。
また、特に特許文献２から、補強要素を備えたプライを、クラウン補強体の縁部を包囲するゾーンでのタイヤのショルダ内に組込むことも知られている。このようなプライの組込みは、比較的高い剛性を有するクラウン補強体と、非常に可撓性の高いカーカスとの間に剛性の漸次遷移を付与することを意図したものである。

米国特許第４，３６２，２００号明細書 フランス国特許ＦＲ １ ４３７ ５６９号明細書

本発明の第一目的は、ワーキングプライの補強要素の端部間でのクラックの形成および該クラックの伝搬によるタイヤの品質低下の危険を制限することにある。

上記目的を達成するため、本発明によるタイヤは、各ビード内で少なくとも１つの環状ビード要素に係止される少なくとも１つの補強要素のプライからなるカーカス補強体と、各プライ内で互いに平行でかつ一プライから隣接プライにかけて交差し、周方向に対して１０〜３５°の角度を形成する金属補強要素の少なくとも２つのプライからなるクラウン補強体とを有し、少なくとも各ショルダ内に、プライ内で互いに平行でかつ半径方向に配向された、好ましくは小さい直径の補強要素からなるプライが更に設けられ、該プライの軸線方向内方縁部が、クラウン補強体のプライのうちの１つのプライの少なくとも１つの縁部に対して半径方向に隣接しており、前記プライの軸線方向外方縁部は、プライが隣接するプライの縁部より半径方向内方に位置している。

軸線方向とは、回転軸線の方向として定義される。
プライの縁部とは、前記プライの一端により軸線方向に定められるプライの限定ゾーンとして定義される。
付加プライの補強要素の半径方向とは、補強要素がタイヤの周方向に対して６０〜９０°の角度を形成するような補強要素の方向であると理解すべきである。本発明の好ましい実施形態によれば、ワーキングプライの補強要素の端部間にクラックが出現することが最も良く制限され、前記角度は８０〜９０°の範囲内にある。

本発明の１つの有利な実施形態は、付加ショルダプライの補強要素を、タイヤのワーキングクラウンプライの金属補強要素の圧密直径Ｄと比較して小さい圧密直径の補強要素と呼ばれるものとし、この圧密直径は、前記圧密直径Ｄの０．５倍より小さい。
より有利には、付加プライの補強要素の圧密直径は１ｍｍより小さく、好ましくは０．６ｍｍより小さく、更に好ましくは０．４ｍｍより小さいものとする。

圧密直径とは、補強要素を形成するコードが互いに接触している状態での補強要素の測定直径をいう。
付加プライの補強要素のこれらの直径は、前記補強要素、より詳しくは該補強要素の端部がタイヤ内での品質低下の新たな危険原因とならないようにして、前記付加プライを設けることを可能にする。このような直径は、特に金属補強要素の場合に、補強要素の撓み強度を制限できる。従って、特に付加プライの軸線方向外方縁部での剛性勾配を制限でき、かくして付加プライの離脱の危険を低減できる。
好ましくは、付加プライの軸線方向外方縁部は、該付加プライの半径方向内方および／または外方の同じ大きさのゴム配合物の層に関連している。このようなゴム配合物の層は保護機能を有し、特に剛性勾配を制限できる。

本発明の有利な変更形態によれば、付加プライの軸線方向外方縁部は、ビードのベースから、Ｈ₀＋０．８Ｈ₀より小さい距離Ｈ₁だけ離れている（ここで、Ｈ₀は、ビードのベースからの、タイヤの最大軸線方向幅の線を分離する半径方向距離である）。本発明のこの変更形態によれば、少なくともサイドウォールゾーンの半径方向上方部分まで延びている付加プライが、タイヤの他の機械的特性を改善できることは理解されよう。
実際に、本発明のこの変更形態により製造されるこの形式のプライは、ショルダに影響を与える衝撃に対するタイヤの耐性を大きく改善することが判明している。
付加プライの補強要素は、テクスタイル形式または金属形式のいずれでも形成できる。

本発明の１つの有利な実施形態によれば、およびより詳しくは付加プライの場合には、付加プライの軸線方向外方縁部はサイドウォールゾーンの少なくとも半径方向上方部分内に配置されかつ該付加プライの補強要素は金属である。従って、本発明によるタイヤは上記他の条件を満たすものであり、かくして製造されたタイヤは、ゴムの、より直接的にはタイヤの他の所望特性に悪影響を与えることなく、エラストマーのヒステリシスによる発熱から生じる品質低下の危険を制限できる。
この場合、前記補強要素はスチールで製造するのが好ましい。スチールは、非常に良い熱伝導体であると考えられており、このためタイヤの製造において広範囲の材料の使用が可能になり、従って安価にできる。

ショルダに付加プライが設けられた本発明によるタイヤは、走行中に生じた熱をタイヤの外表面に迅速に排除することができる。なぜならば、付加プライは、熱をゴム体の量が少ないサイドウォールゾーンに向けて伝導できるように位置決めされており、従って、ゴムの性質が良好な熱伝導を行う上で好ましくないとはいえ、熱の迅速な排除を可能にするからである。実際に、ゴム体が薄いことは、熱をより迅速に消失させ、ゴム体の芯から外表面に向かう熱伝導経路を短縮する。かくして、本発明によるタイヤは、さもなくばタイヤの寿命を短縮させることにもなるその作動温度を低下できる。

本発明の好ましい実施形態によれば、付加プライの軸線方向内方縁部は、半径方向最外方のワーキングクラウンプライの縁部に対して半径方向外方に隣接している。
本発明のこの実施形態によれば、付加プライがゴム配合物と接触するのが有利であり、これにより、種々のワーキングプライの補強要素の自由端から分離される。
また、付加ショルダプライの軸線方向外方縁部は、その一部が、ゴム配合物からなる異形要素に対して軸線方向に隣接するのが有利である。付加ショルダプライの一方のウイング（ウイング自体は知られている）は、カーカス補強体と、半径方向最内方のクラウン補強プライの縁部との結合部を形成し、他方のウイングはサイドウォール内で下方に延びている。

この実施形態によれば、付加プライは、第一に、補強要素の端部ゾーン内でのクラックの形成および伝搬を制限でき、第二に、サイドウォールゾーンへの衝撃に関連する危険から保護することができる。また、付加プライはショルダゾーン内に発生する熱を排除できる。
特にショルダの保護および熱の排除に関して同じ態様でかつ実質的に等しい結果が得られる、他の実施形態による付加プライは、その軸線方向内方縁部が、半径方向最内方のワーキングクラウンプライの縁部に対して半径方向内方に隣接している。

本発明の他の有利な実施形態によれば、特に、半径方向外方のワーキングクラウンプライが半径方向上方の保護プライより軸線方向に幅狭であり、従って分離ゴム（decoupling rubber）が保護プライの縁部を半径方向内方のワーキングプライから分離している場合には、付加プライの軸線方向内方縁部は、保護プライの縁部に対して半径方向外方に隣接している。

本発明によるタイヤはまた、各ビード内に、好ましくは小さい直径の金属要素からなる少なくとも１つのプライを設けることができ、該プライは、周方向に対して６０〜９０°の角度を形成し、ビード内に発生した熱を排除することを意図した要素を備えている。前記プライの半径方向内方縁部は、カーカス補強プライの主要部に対して軸線方向に隣接するか、カーカスプライのアップターン部分またはカーカスプライの１つに隣接するか、周方向に対して僅かな角度で傾斜した金属補強要素で形成された従来のビード補強プライまたはこの半径方向外方縁部に隣接して位置決めできる。前記ビードプライの半径方向外方縁部は、ビードのベースから、少なくとも０．５Ｈ₀に等しい距離Ｈ₂の位置に配置されている（ここで、Ｈ₀は、ビードのベースからの、タイヤの最大軸線方向幅の線を分離する半径方向距離である）。

タイヤのビードに発生した熱を排除できる本発明のこの実施形態は、前述のような付加プライをショルダ内に設けることとは異なる変更形態も可能であることは理解されよう。しかしながら、これらの全てのプライを組合せることは特に有利である。なぜならば、これにより、主として、一方ではカーカス補強体を形成しかつ他方ではクラウン補強体を形成する補強プライの端部に隣接する領域、およびビードの領域の両領域に発生する熱のより良い排除が可能になるからである。
大幅に温度上昇するタイヤの場合には、小さい直径の要素からなるショルダプライおよびビードプライが、クラウン補強体の１つのプライの縁部からビードへと延びている単一プライを形成するように構成できる。

本発明の他の長所の詳細および特徴は、図１乃至図３を参照して述べる本発明の例示実施形態についての以下の説明から明らかになるであろう。
図面は、その理解を簡単にするため、必ずしも縮尺通りには示されていない。
図１は、３１５／８０ Ｒ ２２．５の寸法を有するタイヤＰを示し、該タイヤＰは、非伸長性金属ケーブル（すなわち破断荷重の１０％に等しい引張り力を受けたときに大きくても０．２％の伸びを呈するケーブル）の単一プライ１からなるラジアルカーカス補強体を有する。前記ケーブルは、本実施形態の場合には、２７×２３金属ケーブル（すなわち２３／１００ｍｍの２７本のワイヤ）である。前記カーカス補強体は、各ビード内でビードワイヤ２に係止され、アップターン１０を形成している。単一プライ１の半径方向外方にはクラウン補強体３が重畳され、該クラウン補強体３上には更にトレッド４が重畳されている。

クラウン補強体３は、半径方向内方から外方にかけて、順に下記のプライから構成されている。
- この実施形態の場合、６５°に等しい角度α₀で配向された９×２８金属ケーブル（２８／１００ｍｍの９本のワイヤ）で形成された、三角形プライとも呼ばれている２つのハーフクラウンプライ３０。
- 該ハーフクラウンプライ３０の半径方向外方に重畳された第一ワーキングクラウンプライ３１。このワーキングクラウンプライ３１は、周方向に対して２６°に等しい角度α₁を形成している１１×３５金属ケーブル（３５／１００ｍｍの１１本のワイヤ）で形成されており、該ケーブルの圧密直径Ｄは１．１６ｍｍに等しい。三角形プライ３０のケーブルと、第一ワーキングプライ３１のケーブルとは同じ方向を有している。
- 次に、第一プライ３１の金属ケーブルと同じ金属ケーブルで形成された第二ワーキングクラウンプライ３２。金属ケーブルは、周方向に対し、前記角度α₁とは反対方向の角度α₂（図示の実施形態では１８°に等しい）を形成している。
- 周方向に対して角度α₂と同方向でかつ前記角度α₂の絶対値に等しい角度α₃で配向された金属ケーブルで形成された、軸線方向に連続した最終プライ３３。この最終プライ３３はいわゆる保護プライである。いわゆるＥ１８×２３弾性金属ケーブルは、破断荷重で少なくとも４％の相対伸びを有するケーブルである。クラウンプライ３１、３２の端部は、分離ゴム６により分離されている。この分離ゴム６は、前述のように、プライ３１の補強要素の端部をプライ３２の補強要素の端部から分離することができる。
- ３×１８金属ケーブル（１８／１００ｍｍの３本のワイヤ）からなる付加プライ５が、赤道平面ＸＸ′の両側に配置されている。この金属ケーブルの圧密直径は小さく、例示の実施形態では０．３５ｍｍに等しい。前記ケーブルはプライ内で互いに平行であり、周方向に対して角度α₄を形成している。この角度α₄は９０°に等しいため、プライ３２、３３のケーブルにより形成されたそれぞれの角度α₃、α₂よりかなり大きい。

図１および図２に示した本発明の例示実施形態によれば、付加ショルダプライ５の軸線方向内方縁部５１は半径方向外方にあって、半径方向最外方の第二ワーキングプライ３２の縁部に隣接しており、ワーキングプライ３２と、いわゆる保護プライ３３の縁部との間に挿入することもできる。前記ショルダプライ５の半径方向下縁部５２について説明すると、該下縁部３２は異形要素９すなわち「クラウンフット（crown foot）」上で軸線方向に配置されており 、カーカスプライ１とクラウンプライ３１、３２の縁部との結合部を形成する。上記実施形態の場合には、プライ５の半径方向下縁部５２は、前記端部５２をサイドウォール７のゾーン内に位置決めする、ビードのベースから距離Ｈ₁（Ｈ₀＋０．５Ｈ₀に等しい）の位置にある。
図１にはまた、ビードゾーン内に位置する小さい直径のラジアル補強要素からなるプライ８が示されている。このプライ８は、走行中にこのビードゾーン内のゴム体が受ける応力の結果としてビードゾーン内に発生される熱を排除することを可能にする。

図３には本発明の第二例示実施形態が示されている。この実施形態では、タイヤは、図１に示したタイヤの特徴と同様な特徴を有するが、半径方向上方のワーキングプライ３２′が保護プライ３３′より幅狭である点で図１のタイヤとは異なっている。この場合、ショルダに配置される分離ゴムは、保護プライ３３′とワーキングプライ３１′との間に挿入される。この図面では、付加ショルダプライ５′の軸線方向内方縁部５１′は、保護プライ３３′の縁部に対して半径方向外方に隣接している。
図１および図２に関連して上述したタイヤを、これと同じ構成の「コントロール」タイヤ（但し、付加ショルダプライは設けられていない）とを比較した。

２形式の走行破壊試験を行った。
- 第一試験は試験ドラム上での走行試験であり、この試験ではタイヤがドリフトを受ける。
この試験から得られた結果は、本発明によるタイヤは、タイヤにいかなる破壊も見られる前に、より長い走行距離が得られることを証明した。本発明によるタイヤは１２，５００ｋｍを走行したのに対し、従来技術のタイヤは６，８００ｋｍ走行後に、全体的に品質が低下した。
- 第二試験は第一試験と同様であるが、タイヤはドリフトを受けることなく直線路を走行した。第一試験におけるように、本発明によるタイヤは、コントロールタイヤの２９，０００ｋｍと比較して、４１，０００ｋｍという長い走行距離を走行したことを証明した。
本発明による付加プライがショルダを保護することへの寄与を実証するため、最後の試験を行った。この試験は縁石衝撃試験であり、タイヤは縁石上をかなり突然的に通過する。前述の試験と同様に、本発明によるタイヤを、付加ショルダプライが設けられていない点を除き全ての点で同じであるコントロールタイヤとを比較した、
５回の試験を行ったところ、コントロールタイヤは、構造に非常に顕著な破壊が生じて全て品質が低下したことが判明した。
本発明によるタイヤに関する限り、２つのタイヤが僅かな損傷を受けたが、初期破壊が生じたに過ぎない。

本発明によるタイヤの子午線方向断面図である。 図１の本発明の第一実施形態による付加プライを組込んだ種々のプライの積み重ねを示す図面である。 本発明の第二実施形態による付加プライを組込んだ種々のプライの積み重ねを示す図面である。

符号の説明

１ 単一プライ
３ クラウン補強体
４ トレッド
５ 付加ショルダプライ
６ 分離ゴム
９ 異形要素
３０ ハーフクラウンプライ
３１ 第一ワーキングクラウンプライ
３２ 第二ワーキングクラウンプライ
３３ 保護プライ

Claims (8)

1. 各ビード内で少なくとも１つの環状ビード要素（２）に係止される少なくとも１つの補強要素のプライからなるカーカス補強体（１）と、各プライ内で互いに平行でかつ一プライから隣接プライにかけて交差し、周方向に対して１０〜３５°の角度を形成する金属補強要素の少なくとも２つのプライ（３１、３２）からなるクラウン補強体（３）とを有するタイヤにおいて、少なくとも各ショルダ内に、プライ内で互いに平行でかつ半径方向に配向された補強要素からなる付加ショルダプライ（５）が更に設けられ、該プライ（５）の軸線方向内方縁部（５１）が、クラウン補強体（３）のプライ（３０、３１、３２、３３）のうちの１つのプライの少なくとも１つの縁部に対して半径方向に隣接しており、前記付加ショルダプライ（５）の軸線方向外方縁部（５２）は、付加ショルダプライ（５）が隣接するプライの縁部より半径方向内方に位置し、前記付加ショルダプライ（５）の補強要素は、前記タイヤのワーキングクラウンプライ（３１、３２）の金属要素の圧密直径Ｄの０．５倍より小さい圧密直径を有することを特徴とするタイヤ。
2. 前記付加ショルダプライ（５）の補強要素は、周方向に対して６０〜９０°の角度を形成することを特徴とする請求項１記載のタイヤ。
3. 前記付加ショルダプライ（５）の補強要素は、１ｍｍより小さい圧密直径を有することを特徴とする請求項１記載のタイヤ。
4. 前記付加ショルダプライ（５）の軸線方向外方縁部（５２）は、ビードのベースから、Ｈ₀＋０．８Ｈ₀より小さい距離Ｈ₁だけ離れており、Ｈ₀は、ビードのベースからの、タイヤの最大軸線方向幅の線を分離する半径方向距離であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載のタイヤ。
5. 前記付加ショルダプライ（５）の軸線方向内方縁部（５１）は、半径方向最外方のワーキングクラウンプライ（３２）の縁部に対して半径方向外方に隣接していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のタイヤ。
6. 前記ワーキングクラウンプライより半径方向外方にあるクラウンプライを有し、前記付加ショルダプライ（５）は、保護クラウンプライ（３３）の縁部に対して半径方向外方に隣接していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のタイヤ。
7. 前記付加ショルダプライ（５）の軸線方向内方縁部（５１）は半径方向最内方のワーキングクラウンプライ（３１）の縁部に対して半径方向内方に隣接していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載のタイヤ。
8. 各ビード内に少なくとも１つのプライ（８）を有し、該プライ（８）は、該プライ内で互いに平行にかつ半径方向に配向された金属補強要素からなり、前記プライ（８）の半径方向外方縁部は、ビードのベースから、少なくとも０．５Ｈ₀に等しい距離Ｈ₂の位置に配置されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項記載のタイヤ。

Images