JP5518487B2 - 重量物運搬車両用タイヤの追加のサイドウォールアーマチュア - Google Patents

Description

本発明は、金属カーカス補強材を備えたタイヤに関し、特に、かかるタイヤのサイドウォールをどのように補強するかに関する。

通常、大型車両に取り付けられるようになったタイヤは、ゴム材料で被覆された金属補強要素の少なくとも１枚のプライで形成されたカーカス補強材を有し、この補強材は、更に、タイヤの内部インフレーション圧力に耐える役目を果たす。このカーカス補強材は、その端部が、取り付けリムの受座に接触するようになったタイヤビード内に繋留される。カーカス補強材は、特に、このカーカス補強材を円周方向ビード補強材、例えばビードワイヤの周りに巻くことによって繋留される場合がある。カーカス補強材は、これを構成する補強要素が円周方向と７５°よりも大きい平均角度をなす場合、本明細書では、半径方向であると呼ばれている。

さらに、タイヤは、ビードを越えて半径方向にサイドウォールゾーンを有し、これらサイドウォールゾーンは、転動中サイドウォールゾーンが路面に接触するたびに曲率の周期的変化を生じる。カーカス補強材の上には、一般に互いに交差した補強要素の数枚のプライで形成されたクラウン補強材が設けられており、このクラウン補強材それ自体の半径方向外側には、タイヤが走行しているときに道路と接触するようになったトレッドが設けられている。

走行中、タイヤのサイドウォール及びかくしてカーカス補強材は、曲率の周期的変化を生じる。カーカス補強材の補強要素におけるこれら周期的曲げ応力は、タイヤが部分的に又はそれどころか完全にデフレートされると増幅され、一方においては、最大曲率半径と最小曲率半径との間の振幅が増大し、他方においては、最小曲率半径の値は、減少する。

この仕組みは、例えば、タイヤがタンデムに用いられていて、タイヤのうちの一方が部分的又は完全にデフレートされ、他方がインフレート状態のままである場合に働き始める場合がある。これが起こると、デフレート状態のタイヤのカーカス補強材は、インフレーション圧力が失われた場合、受ける張力が小さく又はゼロになり、他方、それと同時に、曲率の変化を生じる。これら高い曲げサイクルは、カーカス補強材の補強要素がぴんと張っていない状態では、カーカス補強材の金属補強要素に疲労を生じさせる。

金属補強要素のこの疲労は、張力下においてこれら金属補強要素の破断強度を減少させ、それによりタイヤが特に補修に続きその公称圧力までインフレートされたときにタイヤの破裂（バースト）が生じることがある。この問題は、「ジッパー破損（zipper failure）」という名前で知られている。破裂に伴い、破損がサイドウォールのうちの一方に短い又は長い円周方向長さにわたって生じる。この破裂により、過剰圧力波が、タイヤの付近を通って伝搬する。

本発明は、金属補強要素の疲労を減少させず、むしろ、カーカス補強材がその金属補強要素の疲労を受ける場合のあるタイヤのインフレーション時の破裂に起因して生じる過剰圧力波を制限しようとするものである。

本発明の一目的は、カーカス補強材の疲労が広がっているときにエネルギーの放出に起因して生じるタイヤの付近の過剰圧力を制限することにある。

この目的のため、本発明は、タイヤであって、タイヤが、半径方向外側にクラウン補強材が設けられている半径方向カーカス補強材を有し、カーカス補強材が、ゴム被覆材料で被覆された複数の金属補強要素で形成され、カーカス補強材の補強要素が、円周方向と少なくとも７５°を超える角度をなし、タイヤが、取り付けリムと接触関係をなすビードを更に有し、カーカス補強材が、これらビード内に繋留されているタイヤを提案する。タイヤは、２つのサイドウォールを有し、各サイドウォールが、ビードとクラウンとの間に延び、サイドウォールのうちの少なくとも一方が、追加の補強材を有する。タイヤは、追加の補強材が、円周方向に複数の第１の部分及び複数の第２の部分を有し、第１の部分及び第２の部分の破断強度、即ち、補強材の単位幅当たりの破断力は、第２の部分の破断強度が第１の部品の破断強度よりも低いようなものであり、第１の部品と第２の部品は、これら部品が円周方向に交互に位置するよう配置されていることを特徴とする。補強材の単位幅当たりの破断力は、所与の方向に補強材の単位幅に加えられなければならない力に相当しており、その目的は、補強材が加えられた力の方向に対して実質的に直角に破損するようにすることにある。

本発明によれば、破断強度が互いに異なる連続して位置する第１の部分と第２の部分とから成る追加の補強材は、開口又は穴の全円周方向長さを制限することにより、円周方向におけるカーカス補強材の補強要素の破損の広がりに対する一種のバリヤとなる。驚くべきことに、タイヤのサイドウォールの開口の円周方向長さを著しく減少させることにより、タイヤの破裂により生じるブラスト（blast）効果を減少させることができるということが判明した。

好ましくは、追加の補強材は、少なくとも取り付けリムに取り付けられれていて、作業圧力までインフレートされたタイヤのカーカス補強材のプロフィールの軸方向最も外側の箇所の半径方向内側に位置する箇所と、クラウン補強材の軸方向端部の付近に位置する箇所との間でサイドウォールのうちの少なくとも一方の中を延びる。このサイドウォールは、好ましくは、タイヤが取り付けられている車両の外側に位置決めされる。

好ましい変形実施形態では、追加の補強材は、カーカス補強材が受ける曲げサイクルに耐えることができるテキスタイル補強要素のプライで形成され、曲げサイクルに耐えることができるという意味は、これら補強要素が初期状態ではこれらの破断強度を或る程度維持するということにある。破断強度が大きい第１の部分を形成するため、第２の部分のテキスタイル補強要素の破断強度よりも大きな破断強度のテキスタイル補強要素を用いることが可能である。これらテキスタイル補強要素は、子午面方向に、即ち、タイヤの回転軸線を含む平面内に差し向けられるのが良く、又は、変形例として、任意他の方向に差し向けられても良い。

別の好ましい実施形態では、追加の補強材は、各々がテキスタイル補強要素のプライで形成され、円周方向には互いに連結されていない複数の第１の部分だけから成る。テキスタイル補強要素は、タイヤに半径方向に、即ち、タイヤに関する円周方向と９０°に等しい角度をなす方向に配置されている。２つの第１の部分相互間のスペースは、破断強度がゼロの第２の部分に相当している。これら第２の部分は、補強要素を備えておらず、ゴム配合物を備えているわけでもない。この変形実施形態は、第１の部分が金属補強要素から成る場合に特に好適である。

別の変形実施形態では、第２の部分は、タイヤを製造しているときに追加の補強材を容易に布設するために第１の部分のゴム配合物と同種のゴム配合物で作られるのが良い。

別の変形実施形態では、追加の補強材は、互いに平行なテキスタイル補強要素で補強されたゴム配合物で作られたプライであり、これらテキスタイル補強要素は、これらの長さに沿う少なくとも１つの箇所のところで上述のプライの複数の領域にわたり切断される。「領域」という用語は、本明細書においては、この領域の幅に一致する所与の幅（追加の補強材の補強要素に直角に測定された幅）にわたる領域であり、補強要素は、全て、この追加の補強材に低い破断強度を持つ第２の部分を形成するような仕方で切断される。好ましくは、補強要素に入れられる少なくとも１つの切れ目は、カーカス補強材の軸方向最も外側の箇所（軸方向外方は、タイヤの内部キャビティに関して考慮されている）に相当するサイドウォールの領域で又はこの箇所から半径方向外方でタイヤのサイドウォール内に位置するような仕方で設けられる。

また、不連続補強要素を用いて追加の補強材を破断強度の低いこれら第２の部分について補強するのが良い。これら不連続部は、連続した補強要素を備える追加の補強材がいったん作られると、第２の部分を構成するために数箇所で補強要素の各々を切断することにより容易に得ることができる。

別の変形実施形態では、追加の補強材は、破断強度が互いに異なるタイプの連続して位置する補強要素によって補強されたゴム配合物で作られたプライであり、これら補強要素は、互いに実質的に平行に配置される。同じタイプの補強要素は、適当な平均円周方向長さの部品を構成するような仕方でグループ化される。破断強度が互いに異なるこれら部品は、円周方向に交互に配置される。

好ましくは、追加の補強材のテキスタイル補強要素は、ポリアミド又はアラミド補強要素から選択され、かかるテキスタイル補強要素は、ハイブリッドタイプのものであっても良く、即ち、互いに異なるタイプの少なくとも２つのテキスタイルコードで形成されても良い。

追加の補強材をカーカス補強材の一方の側に他方の側と同様に容易に位置決めすることができるが、それでも尚、追加の補強材をカーカス補強材の軸方向且つ半径方向外側に位置決めするのが有利である（したがって、かかるカーカス補強材は、追加の補強材とタイヤインフレーション圧力が作用するタイヤの内部キャビティとの間に存在する）。また、カーカス補強材と追加の補強材との間に分離材料を設けることも可能である。

補強要素を用いる提供された変形形態の全てにおいて、追加の補強材のこれら補強要素が、タイヤについて円周方向と９０°の角度又はこれとはほんの僅かに異なる（即ち、少なくとも８０°の角度をなすことが有利である）。

本発明の他の特徴及び他の利点は、添付の図面を参照して以下に与えられる説明から明らかであり、添付の図面は、本発明の保護対象の幾つかの実施形態を示している。

破裂試験後における半径方向カーカス補強材を備えたタイヤのサイドウォールの部分図である。 先行技術のタイヤの子午面断面図である。 本発明のタイヤの子午面断面図である。 図３のタイヤのサイドウォールの部分図である。 破裂試験後における図３のタイヤのサイドウォールの部分図である。 追加の補強材の変形形態の図である。 追加の補強材の別の変形形態の図である。 追加の補強材の別の変形形態の図である。 追加の補強材の別の変形形態の図である。

図２に子午面断面で、即ち、タイヤの回転軸線を含む断面平面で示されているサイズ３１５／８０Ｒ２２．５のタイヤ１０は、クラウン３の各側にサイドウォール１を有し、各サイドウォール１は、取り付けリム（この図には示されていない）と接触するようになったビード４で終端している。このタイヤは、カーカス補強材２によって補強され、このカーカス補強材は、それ自体、円周方向（この方向は、図２の平面に垂直である）と９０°の角度をなすような仕方で差し向けられた複数の補強要素２１で形成されている。カーカス補強材の補強要素２１は、直径が０．１８ｍｍの１９本のスレッドの集まりであり、これら補強要素の周りにはバンドは設けられていない。カーカス補強材は、クラウン３中に延び、このカーカス補強材は、半径方向外側にクラウン補強材３１が設けられており、カーカス補強材は、サイドウォール１内に延び、ビード４内への繋留部で終端している。

このサイズのタイヤに関し、内部キャビティの容積、即ち、インフレーション圧力を収容している容積は、１４０リットルである。

図１は、図２に示されたタイヤが破裂試験を受けた後でこのタイヤのサイドウォール１のうちの一方を部分的に示している。この試験では、カーカス補強要素２１を３０〜８０ｍｍの円周方向長さＬ（実質的にタイヤの軸方向最も外側の箇所で測定される）にわたり先に切断しておき、タイヤをホイールに装着し、このタイヤが破裂するまでこのタイヤをインフレートさせる。この試験中、破裂圧力及びタイヤから１ｍの距離を置いたところの音響圧力を測定する。試験後、タイヤのサイドウォールの開口又は穴２２の円周方向長さを測定する。

この特定の場合、切断ゾーンの円周方向長さＬが３０ｍｍのサイズ３１５／８０Ｒ２２．５のタイヤでは、測定音響圧力は、破裂圧力が１４バールの場合に４．５バールの値に達する。破裂後における開口の円周方向長さは、５５０ｍｍに等しい。切断ゾーンの円周方向長さＬが８０ｍｍの同一サイズのタイヤを用いた別の特定の場合、測定音響圧力は、破裂圧力が９バールの場合に３．５バールの値に達する。破裂後における開口の円周方向長さは、４５０ｍｍに等しい。

図３に示されている本発明のタイヤ１０の一変形形態によれば、各サイドウォール１は、カーカス補強材の外側に追加の補強材５を有している。この追加の補強材は、タイヤをその公称圧力までインフレートさせたときに、軸方向最も外側の位置であるカーカス補強材の箇所Ｅの各側で図３の平面内において半径方向距離Ｈにわたって延びる。この追加の補強材は、クラウン補強材３１の近くで終端している。

図４は、図３に断面で示されたタイヤ１０のサイドウォール１を示している。図４に見える追加の補強材５は、連続して位置する幅Ｌａの第１の部品５１と幅Ｌｂの第２の部分５２から成るプライとして形成され、これら部分は、交互に配置されている（第１の部分５１は、第２の部分５２の次に位置している）。第１の部分５１及び第２の部分５２は、半径方向最も内側の箇所においてはこれらのそれぞれの幅Ｌａ，Ｌｂを実質的に維持している。第１の部分５１は、補強要素の方向に力を受けると、同一方向における第２の部分５２の破断強度よりも大きな破断強度を有する。本明細書において用いられる破断強度という用語の意味は、単位長さ（単位：デシメートル（ｄｍ））当たりの破断力（単位：ｄａＮ）である（補強要素により補強された補強材の破断強度は、各補強要素の破断力に１デシメートル当たりの補強要素の個数を乗算した値に実質的に等しい）。

高い破断強度の各第１の部分５１は、互いに平行なコードで補強されたゴム材料で作られている。これらコードは、補強材を製造した際に、１デシメートル当たり８０本のコードを得るような仕方で配置されている。

コードは、アラミド３３０＊２‐２３０／２３０で作られ、これらの個々の破断力は、１００ｄａＮ台である。

各第１の部分５１は、２５ｍｍの平均幅のものである。１デシメートルのプライは、１デシメートル（ｄｍ）当たり約８０個の補強要素を有し、したがって、これら部分Ａの破断強度Ｆｒａは、８０００ｄａＮ／ｄｍである。

幅が５０ｍｍの各第２の部分５２は、第１の部分５１の補強材を連結するゴム配合物と同種のゴム配合物を用いて形成されているが、補強要素は設けられていない。第２の部分の破断力は、第１の部分の破断力よりも非常に小さい。というのは、第２の部分の破断力は、ゴム配合物の破断力、即ち、厚さが同一レベルの場合、２０ｄａＮ／ｄｍに実質的に等しいからである。

上述の破裂試験のため、カーカス補強材の補強要素を８０ｍｍの円周方向距離にわたり切断することによりタイヤは、サイドウォール１について準備されている。この切断は、多数本のタイヤに対して行われ、その結果、切れ目は、追加の補強材５の第１の部分及び第２の部分に関して多くの仕方で位置決めされるようになる。

図５は、得られた結果のうちの１つを示しており、初期切れ目は、第１の部分５１に影響を及ぼすと共に２つの第２の部分５２に部分的に影響を及ぼしている。タイヤがいったん破裂すると、サイドウォールの開口２５は、１５０ｍｍ未満の円周方向長さＬｒを有することが理解できる。さらに、破裂時における過剰圧力は、追加の補強材が設けられていない同一サイズのタイヤの場合、１０バールから本発明のタイヤの場合１バール未満まで変化したことが注目できる。

好ましくは、第１の部分５１の破断強度は、大型車両に取り付けられるようになったタイヤの場合、少なくとも３０００ｄａＮ／ｄｍに等しく、より好ましくは、少なくとも５０００ｄａＮ／ｄｍに等しい。

好ましくは、第２の部分の破断強度は、せいぜい３００ｄａＮ／ｄｍに等しく、より好ましくは、せいぜい１００ｄａＮ／ｄｍに等しい。

当業者であれば、好ましくは、破断強度が小さい方の部分の幅が２０〜６０ｍｍであり、より好ましくは３０〜４０ｍｍであることを知ったうえで、通例の大型車両用タイヤサイズに合うよう本発明を改造することが容易である。

さらに、大型車両用の慣例的な範囲のタイヤに関し、上述の破断強度の値と組み合わせて、第１の部分の幅と第２の部分の幅の合計が少なくとも４０ｍｍに等しく、せいぜい８０ｍｍに等しいような幅の値を選択することが賢明である。というのは、これにより、カーカス補強材の補強要素の大部分を８０ｍｍの幅Ｎにわたって切断する試験の実施に当たり、破裂時に１５０ｍｍ未満のサイドウォール開口の長さを得て、かくして、１メートル離れたところでの荷重圧力を１バール未満の値に制限することができるからである。

図６、図７、図８及び図９は、本発明を具体化する追加の補強材の変形実施形態を示している。

図６に示されている追加の補強材５６は、十文字形のファブリックのプライの状態に形成されており（たて糸（たてスレッド）とよこ糸（たてスレッド）が互いに交差している）、かかるファブリックを構成するスレッドは、この追加の補強材の主方向ＸＸ′と４５°の角度をなしている。複数個の開口部５６０が、タイヤ上に円周方向に布設されるようになったファブリックの方向ＸＸ′に均等にファブリックにあけられている。このように、開口部５６０相互間の幅Ｌａの第１の部分５６１及びこれら開口部５６０を覆う第２の部分５６２が作られている。

図７に示されている追加の補強材５７は、交互に配置された複数の第１の部分５７１と第２の部分５７２とで構成されている。第１の部分５７１は、補強要素５７１１で補強され、第２の部分５７２は、補強要素５７２２で補強されている。補強要素５７１１は、補強要素５７２２の破断力よりも大きい破断力を有する。補強要素の布設間隔は、第１の部分及び第２の部分について同一である。

図８に示されている追加の補強材５８は、方向ＸＸ′に交互に配置された複数の第１の部分５８１と第２の部分５８２とで構成されている。第１の部分５８１と第２の部分５８２は、同一の補強要素５８０で補強されており、これら補強要素５８０は、これら部分中に異なる間隔で布設されている。第２の部分５８２の布設間隔は、第１の部分５８１の補強要素の布設間隔よりも非常に大きい。

図９に示されている追加の補強材５９は、交互に配置された複数の第１の部分５９１と第２の部分５９２とで構成されている。第１の部分５９１及び第２の部分５９２は、同一の補強要素５９０で補強され、これら補強要素５９０は、これら部品中に同一の間隔で布設されている。この追加の補強材をタイヤ中に組み込む前に、複数の切れ目５９３が第２の部分５９２の補強要素に沿って作られ、その結果、第２の部分５９２は、補強要素の方向に、第１の部分５９１の破断強度よりも非常に小さい引張り破断強度を有するようになっている。

有利には、第１の部分における１デシメートル当たりの追加の補強材の補強要素の数は、９０個よりも多く、好ましくは、１１０個よりも大きい。同様に、２つの補強要素相互間の距離は、０．５ｍｍ未満であり、好ましくは０．３ｍｍ以下である。

上述の例の全てにおいて、追加の補強材をかかる補強材がクラウン補強材の上又は下を延びてビード内に入り込む程度まで、サイドウォールの各側で延長させるのが良い。

本発明の装置は、タイヤが重量物運搬車両、航空機、作業車両及び農業車両用のタイヤの場合のように、高いインフレーション圧力レベルと関連した大きな内部キャビティ容積を有している場合に特に有利である。

Claims (9)

1. タイヤ（１０）であって、前記タイヤが、半径方向外側にクラウン補強材（３１）が設けられている半径方向カーカス補強材（２）を有し、前記カーカス補強材（２）が、ゴム被覆材料で被覆された複数の金属補強要素（２１）で形成され、前記カーカス補強材の前記補強要素（２１）が、円周方向と少なくとも７５°を超える角度をなし、前記タイヤが、取り付けリムと接触関係をなすビード（４）を更に有し、前記カーカス補強材（２）が、前記ビード内に繋留され、前記タイヤ（１０）が、２つのサイドウォール（１）を有し、各サイドウォール（１）が、ビード（４）とクラウン（３）との間に延び、前記サイドウォールのうちの少なくとも一方が、追加の補強材（５）を有する、タイヤ（１０）において、前記追加の補強材（５）は、円周方向に複数の第１の部分（５１）及び複数の第２の部分（５２）を有し、前記第１の部分及び前記第２の部分の破断強度、即ち、補強材の単位幅当たりの破断力は、前記第２の部分（５２）の破断強度が前記第１の部分の破断強度よりも低いようなものであり、前記第１の部分（５１）と前記第２の部分は、これら部分が前記円周方向に交互に位置するよう配置され、前記破壊強度が低い方の部分の幅が２０ｍｍ〜６０ｍｍである、タイヤ（１０）。
2. 前記追加の補強材（５）は、少なくとも前記取り付けリムに取り付けられていて、作業圧力までインフレートされた前記タイヤの前記カーカス補強材のプロフィールの軸方向最も外側の箇所（Ｅ）の半径方向内側に位置する箇所と、前記クラウン補強材（３１）の軸方向端部の付近に位置する箇所との間で前記サイドウォールのうちの少なくとも一方の中を延びている、請求項１記載のタイヤ（１０）。
3. 前記追加の補強材（５）は、前記カーカス補強材の軸方向且つ半径方向外側に位置決めされている、請求項２記載のタイヤ（１０）。
4. 前記追加の補強材（５）は、その第１の部分が前記タイヤに関する前記円周方向と９０°に等しい角度をなす方向に配置された複数のテキスタイル補強要素を備えている、請求項１乃至３の何れか１項に記載のタイヤ（１０）。
5. 前記第１の部分の破断強度は、少なくとも３０００ｄａＮ／ｄｍに等しい、請求項１乃至４の何れか１項に記載のタイヤ（１０）。
6. 前記第２の部分の破断強度は、最大でも３００ｄａＮ／ｄｍに等しい、請求項１乃至４の何れか１項に記載のタイヤ（１０）。
7. 破断強度が高い前記追加の補強材（５）の前記第１の部分の前記補強要素は、ポリアミド若しくはアラミドタイプのテキスタイル補強要素又は互いに異なるタイプの少なくとも２つのテキスタイル補強要素で形成されたハイブリッド補強要素から選択されている、請求項４記載のタイヤ（１０）。
8. 前記追加の補強材（５）の前記第２の部分は、複数の不連続補強要素から成り、前記補強要素は、半径方向に延びている、請求項１乃至７の何れか１項に記載のタイヤ（１０）。
9. 前記第１の部分の幅と前記第２の部分の幅の合計が、少なくとも４０ｍｍに等しく、最大でも８０ｍｍに等しい、請求項１に記載のタイヤ（１０）。

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