JP4557422B2 - 周方向補強要素を備えたタイヤビード - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、重荷重に耐えるようになったラジアルカーカス補強体を備えたタイヤに関し、特に、例えばローリ、路上走行トラクタ、バス、トレーラ等の車両に装着されるようになった「重車両」用タイプのタイヤに関し、また特にこのタイヤのビードの新規な補強構造に関する。
【０００２】
通例、上記のタイプのタイヤは、各ビード内で少なくとも１本のビードワイヤに固定されてターンアップを形成する金属ケーブルから成る少なくとも１つのプライで形成されたカーカス補強体を有している。カーカス補強体は、クラウン補強体によって半径方向に包囲されており、クラウン補強体は、周方向に対して１０°〜４５°の角度をなして１プライから次のプライに交差した金属ケーブルからなる少なくとも２つのプライで構成されている。カーカス補強体のターンアップは、一般に、金属ケーブルで形成された少なくとも１つのビード補強プライで補強されており、これら金属ケーブルは、周方向に対して僅かな角度、一般に１０°〜３０°の角度に差し向けられている。
【０００３】
単一のビード補強プライが設けられている場合、この単一のビード補強プライは一般に、カーカス補強体のターンアップに沿って外側に対して軸方向に配置され、その半径方向上端は、カーカス補強体のターンアップの半径方向上端の上又は下に位置している。かかる補強プライの半径方向下端部に関しては、これは回転軸線に平行であって、ほぼカーカス補強体の固定用ビードワイヤの子午線断面の重心を通る直線の下に位置している。
【０００４】
公知の改良は、カーカス補強体のターンアップのケーブルのデラジアライゼーション（deradialisation）を回避すると共にターンアップの端及びビードを被覆し、リムへの連結を可能にする外側ゴム層が受ける半径方向及び周方向の変形の度合を最小限に抑えることを目的としている。
【０００５】
「重車両両」用タイヤの寿命は、技術進歩により、そしてトレッド部の摩耗に関する限り或る特定の走行タイプに関してハンディキャップの度合が小さくなるようにしたことにより、ビードの耐久性を向上させることも必要になっている。この改良上の関心は、カーカス補強体のターンアップの端部及びビード補強プライの半径方向外端部の高さ位置におけるゴム層の劣化に向けられる必要がある。長い走行状態になるタイヤの場合、この走行により取付けリムの達する温度によりビードの温度が高く成る場合が多く、リムと接触した状態のゴム配合物は、これらの剛性の減少が生じると共に多少遅い酸化作用を受け、それゆえに１又は２以上のビード補強プライが設けられているにもかかわらず、内部タイヤ空気圧の作用によりビードワイヤの周りからカーカス補強体がほどける傾向がいっそう顕著になる。この場合、ビードワイヤが動き、しかもプライの端部の全てのところで剪断作用による変形が生じ、その結果、ビードが壊れることになる。上記改良上の関心は、主として、この第２の劣化の恐れにも向けられる必要がある。
【０００６】
稼働中のリムに装着され、推奨圧まで膨らまされるラジアルタイヤのカーカス補強体は、一方のサイドウォール内において第１にクラウン補強体の子午線プロフィールとの連結領域と、第２にビードとの連結領域の間に規則正しい凸状の子午線プロフィールを有している。特に、カーカス補強体は、このカーカス補強体が一又は複数のビード補強プライの影響を受ける丸み又はアールから始まって、ビード内に、サイドウォール中の曲率に対して逆方向に直線状になり又は湾曲し、即ち、カーカス補強体のターンアップに沿って配置されたビード補強プライの半径方向上端部のほぼ高さ位置で半径方向に配置された変曲点から始まるリムフランジの曲率に実質的に平行な子午線プロフィールを有している。
【０００７】
カーカス補強体のかかる子午線プロフィールは、ビードの良好な耐久性にとって好ましいものであるようには思われず、それにより、支持された荷重が推奨荷重よりも大きくなり、或いはタイヤ空気圧が推奨圧力よりも低くなる場合には改良が必要である。
【０００８】
本出願人の研究によれば、ビード内の曲率変化領域におけるカーカス補強体の子午線プロフィールは少なくとも１つのビード補強アーマチュアによって補強される必要があるという結論が出た。
【０００９】
重荷重を支持するようになった車両用のタイヤビードの耐久性を向上させるために、本発明によれば、非伸長性補強要素の少なくとも１つのプライで形成され、ターンアップを形成するよう各ビードＢ内でビードワイヤに固定された少なくとも１つのラジアルカーカス補強体を有し、各ビードＢが金属要素で作られた追加の補強アーマチュアで補強されているタイヤにおいて、子午線断面で見て、補強アーマチュアの非ターンアップは、その子午線プロフィールの軌跡が曲率を変えて固定用ビードワイヤの実質的に円形の被覆層との接点Ｔまで直線状又は凹状になっているビードの領域において、少なくとも内部に対して軸方向に、周方向補強要素で作られた少なくとも１つのプライから成る追加の補強アーマチュアで補強されており、この追加の補強アーマチュアの半径方向下端部は、回転軸線と平行であり、この回転軸線から半径方向において最も遠くに位置した固定用ビードワイヤの被覆層の点を通る直線Ｄ′の半径方向下側に位置するが、回転軸線と平行であり、この回転軸線から半径方向において最も近くに位置した固定用ビードワイヤの被覆層の点を通る直線Ｄの上に位置し、追加の補強アーマチュアの半径方向上端部は、直線Ｄから、直線Ｄ，Ｄ″相互間の半径方向距離の半分に直線Ｄ，Ｄ′相互間の半径方向距離の半分を加えた量と、直線Ｄ，Ｄ″相互間の半径方向距離の半分から直線Ｄ，Ｄ′相互間の半径方向距離の半分を引いた量との間の量の半径方向距離のところに位置し、直線Ｄ″は、最も大きな軸方向幅の直線であることを特徴とするタイヤが提供される。
【００１０】
最も大きな軸方向幅の直線Ｄ″は、回転軸線に平行であって、タイヤはその対応のリムに装着されて推奨された荷重がかかっていない状態の圧力まで膨らました場合の最も大きな軸方向幅の点に一致するカーカス補強体の子午線プロフィール中の点を通る直線であると定義する。
【００１１】
追加の補強アーマチュアの要素は、これらが周方向となす角度＋５°〜−５°であれば周方向というものとする。
【００１２】
かくしてこの構造により、カーカス補強体の受ける子午線方向引張力の部分的な吸収が可能になり、かくして走行条件がどのようなものであれカーカス補強体のターンアップの変形の恐れは最小限に抑えられる。
【００１３】
力の吸収の度合は、追加のアーマチュアの補強要素の数が多ければ多いほどそれだけいっそう大きく、これら補強要素は好ましくは、追加の一又は複数のプライの中に互いに平行であり、補強プライの全長にわたって隣接した鋼製の金属補強要素である。補強要素は、もし補強要素に垂直な方向において２つの隣合う補強要素相互間の距離ができるだけ短くなっていれば隣接しているということとする。
【００１４】
もう一つの追加のビード補強アーマチュアをカーカス補強体のターンアップの外側に対して軸方向に設けることは、大きな過剰荷重を受ける状態の走行中、ビードの耐久性にとって特に有利である。このもう一つの追加のビード補強アーマチュアは好ましくは、周方向と０°〜３０°（０°を含む）の角度をなす金属製補強要素で作られた少なくとも１つのプライで構成される。
【００１５】
カーカス補強体の子午線引張力を吸収するという技術自体は、多くの文献で知られている。本出願人のフランス国特許７５０，７２６号は、カーカス補強プライを補助補強体に接着することを教示しており、各補助補強体は、螺旋に巻かれ、その結果横方向に相当大きな可撓性を持つコードで形成されている。この接着は、２つのカーカス補強プライが、補助補強体をぴったりと包囲するように行われ、この包囲は、ビードワイヤ及びカーカス補強体のターンアップが設けられていない状態で行われる。
【００１６】
フランス国特許第１，１６９，４７４号は又、平行なフッキングライン上で傾斜した金属コード又はケーブルの小さなプライによって通常用いられるビードワイヤを使わないで済ます技術を教示しており、傾斜角は場合によっては、５°という小さな角度であり、１又は複数のカーカス補強プライは、折り返される場合があれば折り返されない場合もある。
【００１７】
フランス国特許第１，２３４，９９５号は、リムフランジへのフッキング動作を軽減させるようになった１又は複数のビード補強プライの通常は斜めの補強要素に代えて周囲方向要素を用いることを教示しており、補強アーマチュアは、カーカス補強体の主要部分とこの補強体のターンアップとの間に、又はこのカーカス補強体のターンアップの外側に対して軸方向に配置されている。
【００１８】
本出願人は、周囲方向要素を備えた上記と同一のビード補強アーマチュアをフランス国特許第１，２５６，４３２号に見いだしたが、これら周囲方向要素は、乗用車用のタイヤの場合及び固定用ビードワイヤ又は他の任意の補強プライが設けられていない場合にカーカス補強体の引張力を全て吸収するようになっている。
【００１９】
特許文献であるフランス国特許第２，０５５，９８８号は、周囲方向要素を備えたビード補強アーマチュアの或る特定数の適用可能な用途を記載しており、特にカーカス補強体ターンアップの外側に対して軸方向に配置された斜めの要素を備えた従来型アーマチュアに代えてかかるアーマチュアを用いることを記載している。
【００２０】
フランス国特許第２，７３０，１９０号は、タイヤのビードの耐久性を向上させるために、周方向金属要素から成る少なくとも１つの追加のプライをカーカス補強体の固定用ビードワイヤに巻きつけ、その２つの軸方向内側のストランド及び軸方向外側のストランドを回転軸線に平行であって、この回転軸線から最も遠くに位置したビードワイヤの点を通る直線の上に位置させることによりビードを補強することを提案している。
【００２１】
ビード中に変曲点を有するカーカス補強体の子午線プロフィールと、周方向要素を備え、カーカス補強体の主要部内に配置されたビード補強アーマチュアとの組合せがビードの耐久性を向上させることができるだけでなく、上述のビード補強アーマチュアを設けることと、問題のタイプのタイヤに一般的に用いられている矩形金属製ワイヤを有するビードワイヤに代えて、「編組」タイプの一層経済的なビードワイヤ、即ち、複数本の金属製ワイヤを螺旋状に編組して形成したビードワイヤ又は多角形断面の「積重ね」タイプのビードワイヤ、即ち、結果的に幅の異なる幾つかの層が得られることになるように型に金属製ワイヤを巻きつけることにより得られるビードワイヤを用いることとを組み合わせると、タイヤの性能に悪影響を及ぼさないでタイヤを非常に軽量化できる。上述のタイプのビードワイヤは、これらの横断面が上記の形状をしており、これら横断面の可能な範囲内での減少に合わせてそれぞれにつき３０％〜５０％台、占められるスペースが減少することを意味し、この結果、一層多くのスペースを占める矩形ワイヤを備えたビードワイヤの場合への本発明の適用に関し、薄型化されたビードが得られることになる。
【００２２】
上述のビード補強アーマチュアを適当な型の水平方向支持体に螺旋巻きすることにより別々に製造でき、次に未加硫タイヤブランクに移送できる。しかしながら、かかるタイヤの製造は有利には、補強プライの円周長さの０．２〜０．４倍の円周長さを有する複数本の金属ケーブル又はかかる複数本の金属ケーブルの集成体から成る補強要素として用いることにより容易になり、これにより、ビード補強アーマチュアをカーカス補強体の生ブランク用の成型ドラムに取り付けることができると共にこのブランクを大きな問題無くトーラスの形に付形できる。切断された補強要素相互間の周方向隙間又は切れ目は好ましくは、互いにずれることになろう。
【００２３】
同じことが、カーカス補強体のターンアップが０°の角度をなす金属要素で作られている場合、カーカス補強体のターンアップの外側に対して軸方向に設けられたもう一つの追加のアーマチュアに当てはまり、この場合、かかる金属要素は有利には、補強プライの平均円周長さの０．２〜０．４倍の円周長さを有する複数本の金属ケーブル又はかかる複数本の金属ケーブルの集成体である。
【００２４】
本発明の特徴は、本発明の実施形態を非限定的に示す図面を参照して以下の説明を読むと一層よく理解されよう。
【００２５】
図１に示す本発明の実施形態によるタイヤＰは、１５°の角度で傾斜したリムシートを有するリムに装着されるようになったサイズが３１５／８０Ｒ２２．５のタイヤである。このタイヤは、２つのサイドウォール５によって２つのビードＢに接合されたトレッド部（図示せず）を有している。各ビードＢは、複数の半径方向に並置されたコード列が得られるまで四辺形断面のコードを適当な型の上に巻くことにより形成されるビードワイヤ１によって補強されている。ビードワイヤ１の周りには、単一プライの金属製ケーブルで構成されたカーカス補強体２が固定されている。カーカス補強体２は、子午線断面で見て、最も大きな軸方向幅の点Ａと、ビードワイヤ１のほぼ円形の被覆層１０との接点Ｔとの間に２つの曲率を備えた子午線プロフィールを有し（なお、被覆層は実際には、完全に円形の横断面形状を備えることはあり得ないので、本明細書では「ほぼ円形」という）、この子午線プロフィールは、点Ａからビードワイヤの半径方向上方に位置した変曲点Ｊまで凸状であり、この変曲点から接点Ｔまで凹状である。
【００２６】
カーカス補強体２はターンアップ２０により、ビードワイヤ１を覆っているゴム配合物の層１０の周りに固定されており、このターンアップ２０の半径方向上端と直線ＹＹ′（この直線ＹＹ′は、回転軸線に平行であってビードの公称直径を定めており、この公称直径は、この例ではリムの公称直径でもある）との間の半径方向距離ｈは、サイズが３１５／８０Ｒ２２．５のタイヤの場合、３７mmに等しい。
【００２７】
ビードワイヤの半径方向上方でカーカス補強体２とそのターンアップ２０との間には、大きなショア硬さのゴム配合物から成るビードワイヤフィラー７１が設けられている。本発明によれば、タイヤのビードＢは、周方向に配置された高弾性率の要素から成るプライで構成された第１の追加の補強アーマチュア６Ａで補強されており、このプライ６Ａは、カーカス補強体の子午線プロフィールが変曲点Ｊを通る領域においてカーカス補強体２の非ターンアップ即ち主要部の内側に対して軸方向に位置している。プライ６Ａの補強要素は、カットメタル２７×２３ケーブルである、これら補強要素の長さ又はケーブルの長さは、これをカーカス補強体ブランク用の成型ドラムに取り付けたときに測定したプライ６Ａの円周長さの１／４に等しく、これら補強要素の端部相互間のスペースは、幅が狭く、３mm（これも又、取付けの際に測定される）であり、互いに周方向にずれている。補強プライ６Ａの半径方向下端部は実質的に、回転軸線に平行で且つ回転軸線に最も近いビードワイヤ１の点を通る直線上に位置し、この点は、回転軸線から２９０mmの距離のところに位置し、この距離は、回転軸線と回転軸線に最も近くに位置した固定用ビードワイヤ１の被覆層１０の点を通る直線Ｄとの間における２８０mmの距離と、回転軸線とこの回転軸線から最も遠くに位置した被覆層１０の点を通る直線Ｄ′との間における３０５mmの距離との間の距離である。
【００２８】
半径方向上端部については、これはこの例では、回転軸線から３３５mmに等しい距離ｒe のところに半径方向に設けられ、この距離の量は、回転軸線からの直線Ｄ，Ｄ″（なお、点Ａを通る大きな軸方向幅お直線Ｄ″は、回転軸線から４１０mmのところに位置している）のそれぞれの距離の合計の半分の長さである３４５mm（即ち、（４１０＋２８０）／２）に直線Ｄ，Ｄ′相互間の半径方向距離の半分の長さである１２．５mmを加えた３５７．５mmの量と、回転軸線からの直線Ｄ，Ｄ″のそれぞれの距離の合計の半分の長さである３４５mmから直線Ｄ，Ｄ′相互間の半径方向距離の半分の長さである１２．５mmを引いた３３２．５mmの量との間にある。
【００２９】
ビードＢは、連続カットメタル２７×２３のケーブルから成るプライで構成されたもう一つの追加のアーマチュア６Ｂによってカーカス補強体２のターンアップ２０の外側に対して軸方向に一段と補強され、これらケーブルは、プライ６Ｂ内において互いに平行であり、周方向に対して０°よりも大きな角度、正確に言えば２２°の角度をなしている。このもう一つの追加のプライ６Ｂの半径方向外端部は、カーカス補強体２のターンアップ２０の端部の半径方向上方に位置し、その半径方向下端部は実際に、回転軸線に平行であって、第１の追加のプライ６Ａの半径方向下端部が位置しているのと同一の直線上に位置している。このプライ６Ｂは、先ず最初に第２のフィルインフィラー７２によりカーカス補強体２及びビードワイヤフィラー７１から引き離され、次に第３のフィラー７３によりビードＢを包囲する保護ゴム配合物８から引き離されている。
【００３０】
上述したようなタイヤ（以下、ＰABという）をまず最初に、
従来型タイヤＰA 、即ち、単一の追加のビード補強プライ６Ｂだけから成るビードを備えたタイヤ（なお、このプライ６Ｂは、周方向に対して２２°の角度に差し向けられると共にカーカス補強体のターンアップの外部に対して軸方向に配置された連続した金属ケーブルで作られている）、
ビード内に追加の補強プライを備えていないタイヤＰT 、
単一の追加のビード補強プライ６Ａだけから成るビードを備えたタイヤＰB（なお、このプライ６Ａは、周方向に差し向けられると共にカーカス補強体の内側に対して軸方向に配置された複数本の金属ケーブルで形成されている）と比較した。
【００３１】
かかる比較を、タイヤビードの耐久性、過剰の荷重を受けた状態の耐久性及びホットリムに装着された状態における耐久性にとって最も重要な２つの品質判断基準に基づいて行った。試験したタイヤ全てについて同一の横揺れ条件の下で、タイヤＰT は平均で（カテゴリー毎に２回試験した）、過剰の荷重を受けた状態で２４，０００kmを走行でき、ホットリムに装着された状態では２，６００kmを走行できた。０°の角度をなすケーブルから成る単一のプライを備えたＰB は、同一の走行タイプにおいてそれぞれ１０１，０００km及び８，１００kmを走行でき、これは走行タイプがなんであれ、相当大きな向上が得られていることを示している。従来型タイヤであるタイヤＰA は、２つの試験においてそれぞれ５３，０００km及び５，２００kmを走行でき、これに対して、上述のタイヤＰABは、問題の２つの走行タイプにおいてそれぞれ１５６，０００km及び８，２００kmを走行できた。顕著であることを示すと共に多分に予期しなかった上記結果に鑑みて、カーカス補強体の内側に対して軸方向に不連続周方向金属要素から成る追加の補強プライを設けると共に周方向に対してカーカス補強体のターンアップの外側に対して軸方向に僅かな角度をなす連続金属要素から成る追加の補強プライを設けたことの相乗効果が申し分無く際立っている。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のタイヤ構造の略図である。

Claims (5)

1. 非伸長性補強要素（２）の少なくとも１つのプライで形成され、ターンアップ（20）を形成するよう各ビード（Ｂ）内でビードワイヤ（１）に固定された少なくとも１つのラジアルカーカス補強体（２）を有し、各ビード（Ｂ）が金属要素で作られた追加の補強アーマチュア（６）で補強されているタイヤにおいて、子午線断面で見たとき、ラジアルカーカス補強体（２）のターンアップが形成されていない主要部は、その子午線プロフィールの軌跡が曲率を変えて前記ビードワイヤ（１）のほぼ円形の被覆層（１０）との接点（Ｔ）までタイヤ内側から見たとき凸状になっているビードの領域において、少なくともその軸方向の内側部に、金属製補強要素で作られた少なくとも１つのプライ（6A）から成る追加の補強アーマチュア（6A）で補強されており、この追加の補強アーマチュアの半径方向下端部は、回転軸線と平行であり、この回転軸線から半径方向において最も遠くに位置した固定用ビードワイヤ（１）の被覆層（10）の点を通る直線Ｄ′の半径方向下側に位置するが、回転軸線と平行であり、この回転軸線から半径方向において最も近くに位置した固定用ビードワイヤ（１）の被覆層（10）の点を通る直線Ｄの上に位置し、追加の補強アーマチュア（6A）の半径方向上端部は、回転軸線から、直線Ｄ，Ｄ″のそれぞれの半径方向距離の合計の半分の長さに直線Ｄ，Ｄ′相互間の半径方向距離の半分の長さを加えた量と、回転軸線から直線Ｄ，Ｄ″のそれぞれの半径方向距離の合計の半分の長さから直線Ｄ，Ｄ′相互間の半径方向距離の半分を引いた量との間の半径方向距離に位置し、直線Ｄ″は、最も大きな軸方向幅の直線であるタイヤにおいて、追加の補強プライ（6A）の補強要素は、このプライの取付けの際に測定した補強アーマチュア（6A）の円周長さの０．２〜０．４倍の円周長さを有する複数本の金属ケーブル又はかかる複数本の金属ケーブルの集成体であることを特徴とするタイヤ。
2. 追加の補強アーマチュア（6A）の複数の補強要素は、それらの端部間にスペースが形成され且つこれらのスペースが周方向にずれていることを特徴とする請求項１記載のタイヤ。
3. 少なくとも１つのビード（Ｂ）は、カーカス補強体（２）のターンアップ（20）の軸方向の外側部に配置されたもう一つの追加の補強アーマチュア（6B）で補強されており、このもう一つの追加の補強アーマチュアは、周方向と０°〜３０°（０°を含む）の角度をなす金属製補強要素で作られた少なくとも１つのプライ（6B）で構成されていることを特徴とする請求項１または２記載のタイヤ。
4. 一又は複数のプライ（6B）は、周方向と０°よりも大きな角度をなす鋼製連続金属要素で作られていることを特徴とする請求項３記載のタイヤ。
5. カーカス補強体（２）の固定用ビードワイヤは、複数本の金属製ワイヤを螺旋状に編組して形成されたビードワイヤであることを特徴とする請求項１〜４のうち何れか１項記載のタイヤ。

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