JP4790498B2 - タイヤ及びタイヤの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、タイヤ及びタイヤの製造方法に関し、特に、タイヤのサイドウォールの外観及び性能の向上に関する。
定義
「補強スレッド」又は「補強要素」は、コード及びケーブルを均等範囲として意味するものと理解されたい。コードを単一のモノフィラメント又はマルチフィラメントコードで形成するのがよく、ケーブルは、中心コアを備えていてもよく、備えていなくてもよい。補強要素を構成する材料は、様々であってよく、これは、金属であってもよく、天然又は合成テキスタイルのものであってよい。
「半径」方向は、タイヤの回転軸線を有する平面内に含まれる任意の方向を意味するものと理解されたい。或る箇所は、これがタイヤの回転軸線の近くに位置している場合、別の箇所の「半径方向内側寄り」に位置する。或る断面は、これがタイヤの回転軸線を有する平面内で取られた場合、「半径方向」であるといえる。
「軸方向」は、タイヤの回転軸線に平行な方向を意味するものと理解されたい。
「円周方向」は、半径方向及び軸方向に垂直な方向を意味するものと理解されたい。
技術背景
最近の数年間における製造方法(及び特に剛性コア上での成型方法)における急激な技術進歩にもかかわらず、今日におけるタイヤの大部分は、依然としてドラム上で成型される。この種の方法では、1枚又は2枚以上のプライで形成されたカーカス補強材を円筒形ドラム上に置いてその補強要素がドラムの軸線に実質的に平行な方向に差し向けられるようにする。カーカス補強材がドラムに巻き付けられた状態で、その端部を補強材が筒体を形成するように組み立て、この筒体の内径は、ドラムの直径に一致している。これら端部を接合ゾーンによって組み立て、それにより補強材の2つの縁部を互いに連結することができる。
通常、2種類の接合法、即ち、エンドツーエンド接合法(end-to-end junctions:端と端の接合法)及びオーバーラップ接合法が一般に用いられている。
プライの縁部のエンドツーエンド接合法では、プライの縁部の連結は、補強要素を被覆するゴムコンパウンドの僅かな部分の粘着性を利用している。したがって、接合ゾーンは、非常に強いということはなく、タイヤの後に行われるシェーピングの際におけるドーナツ形ブランクへの補強材の円筒形ブランクの変換中、特に円周方向の拡張が大きなゾーンに関して劣化する場合がある。
薄いゴム層を端と端の接合ゾーンの近くに配置してい被着させることによりかかる端と端の接合ゾーンを補強することがずっと以前から提案されている。かくして、米国特許第1,899,067号明細書は、1枚の粘着性ゴムをカーカス補強材の縁部上に敷き、熱及び圧力を加えてこのゾーンを「溶接」することを提案している。欧州特許第120,623号明細書は、方式は同一であるが一層現代型の変形例を開示している。仏国特許第2,389,483号明細書は、ゴムに代えて補強カバーストリップを用いることを提案しており、かかる補強カバーストリップの補強スレッド(糸)は、事実上、カーカス補強材により形成される筒体の周囲に沿って差し向けられる。独国特許第2,504,181号明細書は、あらかじめ引き伸ばされたストリップを用いることを提案することによりこの論拠を追求しており、かかるあらかじめ引き伸ばされたストリップにより、ドーナツ形ブランクへの補強材の円筒形ブランクの変換中、接合ゾーンに耐性をもたらすと共に厚さの大きなゾーンの形成(アンバランス)を回避できる。
オーバーラップ接合法は、その名の通り、カーカス補強材のプライの縁部を或る特定の距離にわたり他方の縁部で覆い、圧力を加えることによりこれらを互いに結合することから成る。この種の接合法は、ファブリックがテキスタイルコード又はケーブルで補強される場合に特に用いられている。これは、相互オーバーラップ部分相互間の接着表面が広いので、特に頑丈である。
しかしながら、或る円周方向距離にわたりファブリックの厚さを2倍にするので、この接合法に欠点が無いわけではない。補強要素の数が、接合ゾーンにわたり2倍になるので、このゾーンの補強要素の伸びは、インフレーション圧力の作用下において、補強材の他の全ての補強要素の伸びと比較して、1/2程度である。その結果、タイヤのサイドウォールの均一性が失われ、これは、タイヤの性能又は少なくともその外観に悪影響を与える場合がある。
種々の解決策が提案され、欧州特許第407,134号明細書は、接合ゾーンの全て又は一部を覆うようゴム製カバーストリップを用いることを開示している。米国特許第4,810,317号明細書は、接合ゾーン全体を覆う補強ストリップを用いることを教示しており、このストリップの補強要素は、好ましくは、カーカス補強材の補強要素に対して10°〜25°の角度をなして配置される。
これら解決策は、サイドウォールの凹凸をいつでも満足のいくほど減少させることができるとは限らない。また、これら解決策には、比較的多量のゴムの追加、又はゴム引きファブリックの追加を必要とする欠点やタイヤのアンバランスが増大するという欠点がある。接合ゾーン全体を覆う補強ストリップの追加は、所望の目的とは逆の作用効果さえ持つ場合がある。というのは、このストリップは、接合ゾーン内においてはカーカスプライの補強材として働く場合があり、かくして、タイヤをインフレートしたときにサイドウォールの変形度を悪化させるからである。
他の解決策が提案された。具体的には、重ね合わせがある場合プライのその部分の補強要素を切断することが示唆された。この解決策は効果的に、最も大きな伸び抵抗のゾーンを減少させることができるが、これは、デリケートな作業であり、切断される要素が多過ぎ、かくして脆弱なゾーンが形成されるという恐れを伴う。
また、接合ゾーンにおける伸び抵抗の小さな補強要素を有するカーカス補強材を提供することが提案された。この解決策は、サイドウォールの変形の問題に対する解決策となるが、これは、工業規模で実用化するのは費用が高くつくと共に困難である。
本発明の第1の目的は、工業用途がコスト高ではない簡単な手段によりサイドウォールの凹凸の問題を解決することにある。
米国特許第1,899,067号明細書 欧州特許第120,623号明細書 仏国特許第2,389,483号明細書 独国特許第2,504,181号明細書 欧州特許第407,134号明細書 米国特許第4,810,317号明細書
この目的は、タイヤであって、
・各々が少なくとも1つの円周方向補強構造体を収容したビードを有し、
・トレッドにより半径方向外側寄りに包囲された補強構造体を有するクラウンを有し、
・クラウンの各側に設けられていて、各ビードへの連結手段となるサイドウォールを有し、
・一方のビードから他方のビードまで延び、クラウンを貫通し、各ビード内の少なくとも1つの円周方向補強構造体に固着された少なくとも1つのカーカス補強材を有し、カーカス補強材は、実質的に半径方向に延び、即ち、円周方向と80°〜100°の角度をなす補強スレッドを有する少なくとも1枚のゴム引きプライで構成され、
・プライ自体の重ね合わせによって形成されていて、実質的に半径方向に差し向けられた少なくとも1つの接合ゾーンを有し、
・接合ゾーンの一部を覆う少なくとも1枚のカバーストリップを有し、各カバーストリップは、複数本の補強スレッドによって補強されたゴムコンパウンドで形成され、
・各カバーストリップの補強スレッドは、実質的に半径方向の向きを有するタイヤにおいて、
タイヤは、半径方向断面で見て、各カバーストリップが、
−クラウンの補強構造体の軸方向端部の近くの箇所と、
−タイヤの軸方向最も外側の箇所の半径方向内側寄りに位置する箇所との間に延びているタイヤによって達成される。
長さLが半径方向平面内において、(i)ビードの円周方向補強構造体の断面の半径方向最も内側の箇所と、(ii)クラウンの補強構造体の軸方向端部との間の距離(この距離は、カーカス補強材の表面に沿って測定される)を示している場合、カバーストリップは好ましくは、円周方向補強構造体から距離Dのところに位置する箇所からクラウンの補強構造体の軸方向端部まで延びる。距離Dは、0.3L〜0.7Lであり、好ましくは0.4Lである。正確な値は、過剰にインフレートしたタイヤ(代表的には、3バールまで)の目に見える変形量の関数として選択できる。好ましくは、カバーストリップの長さは、これがクラウンの補強構造体には接触せず、クラウンの補強構造体の軸方向端部から0.1L未満の距離のところで終端するように選択される。かくして、製造公差を考慮に入れた上でカバーストリップとクラウンの補強構造体の接触を回避することができる。
サイドウォールの変形量の減少は、接合ゾーンの幅よりもカバーストリップの幅で左右されることが注目された。好ましくは、円周方向に測定した各カバーストリップの幅は、ビード内の接合ゾーン(この場合、接合ゾーンは、タイヤのシェーピング中、変更されない)の幅よりも大きい。サイドウォールの変形量の減少は、各カバーストリップの幅が、円周方向で測定して、カバーストリップによって一部が覆われた接合ゾーンの最大幅よりも大きい場合に特に満足のいくものである。当然のことながら、各カバーストリップの幅は、或る限度を超えてはならず、もし超えた場合には、それによりサイドウォールの変形を引き起こす場合がある。好ましくは、各カバーストリップの幅は、円周方向で測定して、カバーストリップによって一部が覆われた接合ゾーンの最大幅の4倍未満、好ましくは、2倍未満である。
好ましくは、各カバーストリップは、円周方向において接合ゾーン周りに心出しされる。
カーカス補強材の表面に垂直な方向において成型タイヤ上で測定して各カバーストリップの厚さは、0.6〜1.5mmである。
カバーストリップは、カーカス補強材のプライと同一の構造のものであってもよく、これとは異なる構造のものであってもよい。一例を挙げると、ポリエステル製補強スレッドで形成されたカーカス補強材上に位置するナイロン製補強スレッドから成る補強ストリップが、首尾よく用いられた。
本発明は又、タイヤをドラム上で製造する方法であって、タイヤは、
・各々が少なくとも1つの円周方向補強構造体を収容したビードを有し、
・トレッドにより半径方向外側寄りに包囲された補強構造体を有するクラウンを有し、
・一方のビードから他方のビードまで延び、クラウンを貫通し、各ビード内の少なくとも1つの円周方向補強構造体に固着された少なくとも1つのカーカス補強材を有し、カーカス補強材は、実質的に半径方向に延びる補強スレッドを有する少なくとも1枚のゴム引きプライで構成され、
・プライ自体の重ね合わせによって形成されていて、実質的に半径方向に差し向けられた少なくとも1つの接合ゾーンを有し、
・接合ゾーンの一部を覆う少なくとも1枚のカバーストリップを有し、各カバーストリップは、複数本の補強スレッドによって補強されたゴムコンパウンドで形成され、
方法は、
・プライをドラムに巻き付けてドラムの軸線に平行なプライの縁部の被覆部を得る工程を有し、
・プライの被覆端部上に1つ又は2つ以上のタブを形成する工程を有し、各タブは、カバーストリップを形成するようになっていて、各タブは、タイヤの成型後、各カバーストリップが、接合ゾーンの一部を覆い、各カバーストリップが、半径方向断面で見て、 −クラウンの補強構造体の軸方向端部の近くの箇所と、タイヤの軸方向最も外側の箇所の半径方向内側寄りに位置する箇所との間に延びるように配置され、
・タブをタブが突き出ている起点としてのプライの縁部によって定められた線に沿って折り曲げることによりタブを折り重ねる工程を有する方法に関する。
本発明のこの方法では、プライをドラムに巻き付ける前にタブを形成するのがよい。
当業者には周知であるように、カーカス補強材を構成するために用いられるプライはそれ自体、幾つかの部品の組立体によって形成される場合が多く、かかるプライは、タイヤの成型中、ドラム上に形成される「成型」用接合ゾーンから区別される「準備」用接合ゾーンと呼ばれるゾーンを有する。したがって、「準備」用接合ゾーンは、カーカス補強材をドラム上に形成する前であっても存在する。これら「準備」用接合ゾーンは又、サイドウォールの変形を引き起こす場合があり、たとえそうであっても、一般に、これら「準備」用接合ゾーンは、「成型」用接合ゾーンよりも良好に制御され、本発明のカバーストリップは、「準備」用接合ゾーンにも利用できる。
本発明は、図面の記載の助けによって良好に理解されよう。
図1は、先行技術のタイヤ10を示しており、このタイヤは、各々が少なくとも1つの円周方向補強構造体20を収容したビードと、トレッド40により半径方向外側寄りに包囲された補強構造体30を備えたクラウンとを有する先行技術のタイヤ10を示している。クラウンの各側において、サイドウォール50が、各ビードへの連結手段となっている。カーカス補強材60が、一方のビードから他方のビードまで延び、クラウンを貫通し、このカーカス補強材は、各ビード内の2つの円周方向補強構造体20に固着されている。カーカス補強材60は、実質的に半径方向に延び、即ち、円周方向と80°〜100°の角度をなす補強スレッドを有する少なくとも1枚のゴム引きプライで構成されている。接合ゾーン70が、プライ自体の重ね合わせによって形成され、このゾーン70は、実質的に半径方向に差し向けられている。
図2及び図3は、先行技術のタイヤ10のインフレーション中におけるサイドウォールの変形を結果的に生じさせる仕組みを示している。
図2は、インフレーション前における先行技術のタイヤ10のサイドウォールの一部の略図である。補強スレッド90を有するカーカス補強材60が示されている。接合ゾーン70の一部が見える。タイヤをインフレートさせない場合、サイドウォール50は、規則正しい外観を有する。
図3は、インフレーション後における先行技術のタイヤ10のサイドウォールの一部の略図である。インフレーション圧力の応力を受けた状態で、タイヤ10は、変形状態になっている。サイドウォールが接合ゾーン70の表面当たりどこか他の場所よりも2倍の本数の補強スレッド90を有していると仮定すれば、接合ゾーン70中のカーカス補強材60は、インフレーションにより、タイヤの変形に対して高い耐性をもたらす。カーカス補強材60の別の部分の相対運動の結果として、サイドウォールの変形ゾーン52が生じ、かかる変形ゾーンは、接合ゾーン70から見て遠くに位置するゾーン中のサイドウォール51の表面に対して凹みとして見える。本発明は、この減少を軽減することを目的としている。カーカス補強材60の補強スレッド90が純粋に例示の理由で概略的に示されていることが指摘されるべきことである。インフレーション前後におけるカーカス補強材60内の補強スレッド90の相対的位置は、図示の形態とは異なっている場合がある。
図4は、本発明のタイヤ11の概略断面図である。このタイヤ11は、補強スレッド95を有するカバーストリップ80,81が追加されている点において先行技術のタイヤ10とは異なっており、このカバーストリップ80は、(i)クラウンの補強構造体30の軸方向端部(これは点線35で示唆されている)の近くの箇所と、(ii)のタイヤの軸方向最も外側の箇所(これは点線55上に位置している)の半径方向内側寄りに位置する箇所との間で接合ゾーン70を覆っている。各カバーストリップの補強スレッド(図示せず)は、実質的に半径方向の向きを有している。
図4から明らかに理解できるように、本発明のタイヤでは、カバーストリップ80は、カバーストリップ80と「同一側」に位置するクラウンの補強構造体30の軸方向端部の近くの箇所から延びており、したがって、カバーストリップ80は、補強構造体30の下に位置する接合ゾーン全体を決して覆っていない。
図示の例では、カバーストリップ80は、クラウンの補強構造体30の軸方向端部(点線35で示唆されている)に達することなく終端しているが、本発明の他の変形例では、このカバーストリップは、補強構造体30に接触していてもよく、又は、補強構造体の僅か下のところに延びていてもよい。最も満足のいく結果は、クラウンの補強構造体30の下には延びないカバーストリップ80で得られた。代表的には、乗用車用タイヤの場合、カバーストリップ80と補強構造体30との間の距離は、10mm未満である。
長さLが半径方向平面内において、円周方向補強構造体20とクラウン30の補強構造体の軸方向端部との間の距離(この距離は、カーカス補強材の表面に沿って測定される)を示している場合、カバーストリップ80は好ましくは、円周方向補強構造体20から0.35Lの距離のところに位置する箇所からクラウン30の補強構造体の端部から0.05Lの距離のところまで延びる。
図5は、カーカス補強材(60)(補強スレッド90を有する)とこれを覆っているカバーストリップ80(補強スレッド95を有する)の接合ゾーンの概略断面図である。被覆ゾーンの幅W2は、接合ゾーンの幅W1よりも大きい。この場合、W1は、W1に等しい長さ〜2.6倍の長さである。この表示は、カバーストリップ80が被覆ゾーン上に心出しされているが、中心からずれたカバーストリップを提供することも可能な好ましい実施形態に対応している。
一連の比較試験を行って本発明のタイヤ“I”及びこれとは異なるコントロール(“A”、“B”、“C”)のサイドウォールの変形量を表した。以下の表は、試験した3つの解決策に関する結果をまとめており、目に見える最も大きなサイドウォール高さを含むサイズが、サイドウォールの変形の観点で悪条件を提供するよう選択されている。
〔表1〕
種 別 サイズ145/80R13のタイヤ
“A” カバーストリップ無し
“B” 接合ゾーンの長さ全体にわたるカバーストリップ(長さは、220mm)
“I” 本発明のカバーストリップ(長さは、50mm)
結果(「準備」用接合ゾーンの無い数本のタイヤで得られた平均値)が、以下の表にまとめられている。
〔表2〕
種 別 ハンプ(こぶ)状変形量 凹み状変形量 凹み−ハンプ状変形量
(μ) (μ) (μ)
“A” 145 337 457
“B” 135 402 506
“I” 135 166 283
これら結果は、本発明のタイヤで得られたサイドウォールの凹み状変形量の明確な減少を反映している。
図6は、種別“A”(実線)及び“I”(点線)に関するサイドウォール上の角度位置の関数としてのサイドウォールの変形量の値を示している。上記において与えられた値とは異なり、これら曲線は、「準備」用接合ゾーンを有するタイヤで得られており、これらの場所は、矢印で示されている。
図7及び図8は、本発明の方法の実施形態を示している。
図7は、2つのタブ161を備えたプライ160を概略的に示している。当然のことながら、タブの大きさは、本発明の方法の原理を良好に示すよう誇張されている。
図8は、本発明の方法の2つの工程を示している。
第1段階(図8(a))では、カーカス補強材を形成するようになったプライ160をドラムに巻き付けてドラムの軸線180に平行なプライの縁部のオーバーラップ部170を得る。
次に(図8(b))、タブ161をこれらタブが突き出ている起点としてのプライ160の縁部によって定められた線に沿って折り曲げることによりタブ161を折り重ねる。
かくして、図8(c)に示すように、カバーストリップを備えた接合ゾーンを有するカーカスプライが得られる。
図9は、得られた接合ゾーン及びカバーストリップを形成する折り重ねタブ161の概略断面図である。
あらかじめ切断されたプライ、例えば、図7のあらかじめ切断されたプライを用いる必要はない。当業者であれば、プライを成型ドラムに巻き付けたときに裁断を実施できることは理解されよう。
先行技術のタイヤの概略断面図である。 インフレーション前の先行技術のタイヤのサイドウォールの一部の略図である。 インフレーション後における先行技術のタイヤのサイドウォールの一部の略図である。 本発明のタイヤの概略断面図である。 カーカス補強材のプライとこれを覆ったカバーストリップとの接合ゾーンの概略断面図である。 サイドウォール上の角度位置の関数としてのサイドウォールの変形の値を示す図である。 本発明の方法の実施形態を示す図である。 本発明の方法の実施形態を示す図である。 図8に示した方法により得られた接合ゾーンの概略断面図である。
符号の説明
10,11 タイヤ
20,30 補強構造体
40 トレッド
50 サイドウォール
60 カーカス補強材
70 接合ゾーン
80,81 カバーストリップ
90,95 補強スレッド
160 プライ
161 折り重ねタブ

Claims (7)

  1. タイヤ(11)であって、
    ・各々が少なくとも1つの円周方向補強構造体(20)を収容したビードを有し、
    ・トレッド(40)により半径方向外側寄りに包囲された補強構造体(30)を有するクラウンを有し、
    ・前記クラウンの各側に設けられていて、各前記ビードへの連結手段となるサイドウォール(50)を有し、
    ・一方の前記ビードから他方の前記ビードまで延び、前記クラウンを貫通し、各前記ビード内の前記少なくとも1つの円周方向補強構造体(20)に固着された少なくとも1つのカーカス補強材(60)を有し、該カーカス補強材(60)は、実質的に半径方向に延び、即ち、円周方向と80°〜100°の角度をなす補強スレッドを有する少なくとも1枚のゴム引きプライで構成され、
    ・前記プライ自体の重ね合わせによって形成されていて、実質的に半径方向に差し向けられた少なくとも1つの接合ゾーン(70)を有し、
    ・前記接合ゾーン(70)の一部を覆う少なくとも1枚のカバーストリップ(80,81)を有し、各前記カバーストリップ(80,81)は、複数本の補強スレッド(95)によって補強されたゴムコンパウンドで形成され、
    ・各前記カバーストリップ(80,81)の前記補強スレッド(95)は、実質的に半径方向の向きを有するタイヤにおいて、
    前記タイヤ(11)は、半径方向断面で見て、各前記カバーストリップ(80,81)が、
    −前記クラウンの前記補強構造体(30)の軸方向端部の近くの箇所と、
    −前記タイヤ(11)の軸方向最も外側の箇所の半径方向内側寄りに位置する箇所との間に延びていることを特徴とするタイヤ。
  2. 各前記カバーストリップ(80,81)の幅は、前記円周方向で測定して、前記カバーストリップ(80,81)によって一部が覆われた前記接合ゾーン(70)の最大幅よりも大きい請求項1記載のタイヤ。
  3. 各前記カバーストリップ(80,81)の幅は、前記円周方向で測定して、前記カバーストリップ(80,81)によって一部が覆われた前記接合ゾーン(70)の最大幅の4倍未満である請求項1記載のタイヤ。
  4. 成型された前記タイヤ上における各前記カバーストリップ(80,81)の厚さは、0.6〜1.5mmである請求項1乃至3の何れか1項記載のタイヤ。
  5. 前記少なくとも1つのカバーストリップ(80,81)は、前記カーカス補強材(60)の前記少なくとも1枚のプライと同一構造のものである請求項1乃至4の何れか1項記載のタイヤ。
  6. タイヤ(11)をドラム上で製造する方法であって、前記タイヤ(11)は、
    ・各々が少なくとも1つの円周方向補強構造体(20)を収容したビードを有し、
    ・トレッド(40)により半径方向外側寄りに包囲された補強構造体(30)を有するクラウンを有し、
    ・一方の前記ビードから他方の前記ビードまで延び、前記クラウンを貫通し、各前記ビード内の前記少なくとも1つの円周方向補強構造体(20)に固着された少なくとも1つのカーカス補強材(60)を有し、該カーカス補強材(60)は、実質的に半径方向に延びる補強スレッドを有する少なくとも1枚のゴム引きプライで構成され、
    ・前記プライ自体の重ね合わせによって形成されていて、実質的に半径方向に差し向けられた少なくとも1つの接合ゾーン(70)を有し、
    ・前記接合ゾーン(70)の一部を覆う少なくとも1枚のカバーストリップ(80,81)を有し、各前記カバーストリップ(80,81)は、複数本の補強スレッド(95)によって補強されたゴムコンパウンドで形成され、
    前記方法は、
    ・前記プライ(160)を前記ドラムに巻き付けて前記ドラムの軸線(180)に平行な前記プライ(160)の縁部の被覆部(170)を得る工程を有し、
    ・前記プライの前記被覆端部上に1つ又は2つ以上のタブ(161)を形成する工程を有し、各前記タブは、カバーストリップ(80,81)を形成するようになっていて、各前記タブは、前記タイヤの成型後、各カバーストリップ(80,81)が、接合ゾーン(70)の一部を覆い、各カバーストリップ(80,81)が、半径方向断面で見て、 −前記クラウンの前記補強構造体(30)の軸方向端部の近くの箇所と、前記タイヤ(11)の軸方向最も外側の箇所の半径方向内側寄りに位置する箇所との間に延びるように配置され、
    ・前記タブ(161)を前記タブが突き出ている起点としての前記プライの前記縁部によって定められた線に沿って折り曲げることにより前記タブ(161)を折り重ねる工程を有することを特徴とする方法。
  7. 前記プライ(160)を前記ドラムに巻き付ける前に、前記タブ(161)を形成する請求項6記載の方法。
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