JPH0335121B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、各ビード中において少なくとも一本
のビードワイヤに固定された少なくとも一層のコ
ードからなるラジアルカーカスと、各層において
平行、層間においてタイヤ周方向に対して鋭角を
なすコードの２つのブロツクによつて構成された
トレツド補強体とを有するタイヤに関する。 フランス特許第1001585号には、タイヤ周方向
に対して45°以下の角度をなして交差したコード
からなる少なくとも２層（応力層）と、タイヤ周
方向に対して絶対値において45°以上の角度をな
すコードの第３層（三角化層）とによつて構成さ
れたトレツド補強体を有するラジアルタイヤが記
載されている。 上記ラジアルタイヤのトレツド補強体の半径方
向外側には、金属または織布の弾性補強要素の少
なくとも１層が配置されている。この弾性補強要
素層は、タイヤトレツドを穿孔する物体の切断作
用に対してトレツド補強体を防護する作用をして
いる。 しかし、トレツド補強体防護層としての補強要
素層は、弾性を有しているため、タイヤトレツド
の安定化に役立たず、タイヤトレツドの安定化機
能はトレツド補強体によつている。したがつて、
このトレツド補強体防護層は、本発明の説明では
省略する。 上記トレツド補強体を変形例として、ラジアル
カーカスを２枚の交差応力層と共働させるように
したものはある。この場合、ラジアルカーカス
が、前記三角化層に代るのであつて、２枚の応力
層は、それぞれタイヤ周方向に対して10°〜45°の
比較的小さい角度をなしている。 上記ラジアルカーカスは、赤道面における中立
層として作用し、上記トレツド補強体は、回転す
るタイヤの変形による応力や荷重下の曲げ、およ
びタイヤのふくらまし圧による応力層間のゴムの
剪断による剥離に対して望ましい作用をしていな
いが、小石、岩石、穴等の障害物上をタイヤが通
行することによつて生じる曲げ作用に高い抵抗力
を示し、望ましい作用をしている。実際、これら
の２枚の応力層は、タイヤ周方向に対して傾斜方
向の違いはあつても絶対値においてほぼ等しい角
度をなすので、それぞれ同一方向の剪断応力によ
つて同じ面で変形する。その結果、各層の補強要
素は殆ど長手方向の応力を受けず、また２枚の応
力層間に介在するゴム層はその厚さ方向において
は大きな剪断応力を受けることはない。 また応力層の数を増大し、例えばタイヤ周方向
に対して角度＋δ、−δ、＋γ、−γをなす４枚の
対称的に交差する応力層を使用し、これら４枚の
層が同一厚さと補強要素に対して直角方向に同一
剛性とを有するようにすると、タイヤの変形によ
る剥離応力の分布を改良できることが確認され
た。 タイヤの接地性の向上のために通常使用される
応力層の角度は、タイヤ回転軸線に平行な方向に
置かれた障害物による長手方向曲げに対するこれ
ら４枚の層のブロツクの剛性の増大に対して、殆
ど影響を与えないような要素である。しかし、こ
の応力層の角度は、タイヤ回転軸線に対して直角
な方向に置かれた障害物によるタイヤトレツドの
赤道面の曲げによつて生じる応力に影響を与える
ものである。 本発明の目的は、前記４枚の応力層からなるト
レツド補強体において、ラジアルカーカスから離
れた２枚の層の補強要素の圧縮と、ラジアルカー
カスに近い２枚の層の補強要素の伸張とを制御す
ることにある。実際、通常の補強要素（糸、フイ
ラメント、繊維コードまたは金属コード）は、軸
方向圧縮疲労に対する抵抗力が低い。 本発明においては、ラジアルカーカスと共働す
るようにラジアルカーカスその半径方向外側に配
置された４枚の応力層からなるブロツクを使用
し、各ブロツクは一対のコード層を重合わせてな
り、これらコード層のコードは各層中において平
行、層間においてタイヤ周方向に対して交差し、
ラジアルカーカスに近い第１対の２層はβラジア
ンの算術平均値をなす角度β₁とβ₂をそれぞれな
し、ラジアルカーカスから離れた第２対の２層
は、αラジアンの算術平均値をなる角度α₁とα₂を
それぞれなし、角度差β−α（ラジアン）は少な
くともhsin（β＋α）／2zに等しく、ここで、β
はαより絶対値において大であり、ｚはラジアル
カーカスの厚さの中間から応力層の厚さの中間ま
での距離であり、ｈは各応力層の厚さであり、ｚ
とｈは、タイヤ赤道面で測定され、角度α₁、α₂と
β₁、β₂は、算術平均角度αとβからそれぞれ
0.026ラジアン（1.5度）の範囲内にある値であ
る。 ここで、ラジアルカーカスという用語は、単数
または複数のコード層のコード角度が半径方向と
平行な角度0°のものから半径方向に対して最高
10°傾斜した角度を含むものであり、コードとい
う用語は、トレツド補強体を形成するため、単独
で、または他の要素と結合して使用される要素線
またはその他の線状要素をも包括するものを意味
している。また、距離ｚは、カーカスとトレツド
補強体との中間に介在させられたゴム層の厚さを
含むものである。 応力層のコードの角度差（β−α）が、hsin
（β＋α）／2zに等しい場合には、トレツド補強
体のタイヤ赤道面での撓みで、トレツド補強体の
補強要素の軸方向変形が生じないことが分かつ
た。 実際、ｈ／ｚは最大0.50であるから、ｈ／2zは
最大0.25となる。この最大値0.25ラジアンの角度
差β−αを超えると、タイヤふくらませ圧の作
用、荷重変形作用、及びタイヤの変形による応力
作用の結果、トレツド補強体の応力層間のゴムの
剪断を生じるので、剥離抵抗が非常に問題とな
る。 上記応力層の角度差｜α₁｜−｜α₂｜と｜β₁｜−
｜β₂｜がそれぞれ零であることが好ましいが、｜
α₁｜−｜α₂｜と｜β₁｜−｜β₂｜の角度差は最大
0.026ラジアン（1.5度）とする。この角度差は、
完成タイヤにおける製造誤差を考慮したものであ
る。 本発明によるトレツド補強体の応力層の補強要
素として、好ましくは金属、例えば鋼の要素線を
使用することが望ましい。これらの要素線を平行
に並置して応力層を形成する。このようにして、
カレンダゴムに接着するのに適した補強要素面を
与えることができ、また補強要素の必要量と原価
が大巾に低減される。この実施態様は特に高速車
用タイヤにおいて有益である。その理由はトレツ
ド補強体の半径方向厚さが低減され、タイヤの変
形に対する剛性が制御され、タイヤ接地面におけ
る圧力分布と滑り分布を制御することができ、ま
たタイヤトレツドにおける発熱を低減させるから
である。 以下、本発明を図面に示す実施例について詳細
に説明する。 第１図のタイヤ１はラジアルカース２を有し、
このラジアルカーカス２は、各ビード部４のビー
ドワイヤ３の回りに外向きに折返えされた鋼コー
ドの層からなる。上記ラジアルカーカス２の半径
方向外側に本発明によるブロツク５が配置されて
いる。このブロツク５は、タイヤトレツド６の巾
にほぼ等しい巾の４枚の応力層５１，５２，５
３，５４からなる。好ましくは、ブロツク５の曲
率半径はその赤道面曲率半径より大とする。応力
層５１と５２は、半径方向にラジアルカーカス２
に近接した第１対５′を成し、応力層５３と５４
はその半径方向外側の第２対５″をなしている。
好ましくは一定厚さのゴム層９がラジアルカーカ
ス２を応力層５１から分離している。第１図では
タイヤ赤道面の軌跡をｚ−z′で示されている。 第２図について述べれば、各応力層５１，５
２，５３，５４は、同一層内においてまた層間に
おいて相互に分離されるようにゴム層８の中に包
込まれたコード７からなる。これら各応力層５
１，５２，５３，５４とラジアルカーカス２はお
なじ厚さｈである。ラジアルカーカス２の厚さの
中間は軸線２′（鎖線）によつて図示されている。
応力層対５′と５″の間の境界面Ｆは、応力層対
５′の応力層５２と応力層対５″の応力層５３から
等距離にある。 ラジアルカーカス２の厚さ方向中間位置２′か
らこの境界面Ｆまでの距離はＺで示されている。
前記タイヤ赤道面軌跡Ｘ−X′に対して、応力層
５１と５２はそれぞれ角度−β₁と＋β₂をなし、応
力層５３と５４はそれぞれ角度−α₁と＋α₂をなし
ている。β₁とβ₂は、角度α₁と＋α₂より大であり、
算術平均値βは算術平均値αより大である。 上記応力層のコード角度は、（β−α）＝ｈ・
sin（β＋α）／2zの式を満足するように決められ
る。 上記式（β−α）＝ｈ・sin（β＋α）／2zは以
下のようにして算出される。 トレツド補強体の４枚の応力層５１，５２，５
３，５４とラジアルカーカス２とからなる５枚の
層を５枚のプレートの積層体と考え、このプレー
ト積層体が曲げモーメントを受けたとすると、複
合材料：解析の入門（Primer on Composite
Mzterials：Analysis）J.E.ASHTON外２名：
TECHNOMIC社発行に開示されている理論式に
よれば、 応力層５１，５２，５３，５４のコードの軸方
向変形は下式により求められる。 (a) 応力層５１のコード角度β₁ ε（β₁）−１／ρZsin²β₁〔n² ₁−
１＋１／２・ｈ／ｚ（３＋n₁）〕……(1) (b) 応力層５２のコード角度β₂ ε（β₂）−１／ρZsin²β₂〔n₃＋
１〕〔n₃−１＋１／２・ｈ／ｚ〕……(2) (c) 応力層５３のコード角度α₁、 ε（α₁）−１／ρZsin²α₁〔n₄＋
１〕〔n₄−１−１／２・ｈ／ｚ〕……(3) (d) 応力層５４のコード角度α₂、 ε（α₂）−１／ρZsin²α₂〔n² ₂−
１−１／２・ｈ／ｚ（３−n₂）〕……(4) コードの軸方向変形は、実質上無視できるの
で、上記各式(1)、(2)、(3)、(4)においてかつこ内を
０と置けば、 (a) n² ₁−１＋１／２・ｈ／ｚ（３−n₁）＝０ (b) n₃＝１−１／２・ｈ／ｚ (c) n₄＝１＋１／２・ｈ／ｚ (d) n² ₂−１−１／２・ｈ／ｚ（３−n₂）＝０ となる。 上記(1)式を整理すると、 n² ₁−an₁＋3a−１＝０（ここでａ＝１／２・ｈ／ｚ） 上記(1)式よりn₁を二次方程式の一般解で求める
と、 n₁＝ａ＋√a²−４（3a−１）／２＝ ａ＋√a²−12a＋４／２ ルート内を二項定理を用いて展開すると、 √²−12＋４＝２〔１＋１／２（a²／４−3a）−
１／８（a²／４−3a）²〕＝２〔１−３／２ａ−a²〕 したがつて n₁＝１−ａ−a² 上式においてa²は小さいので省略すると、 n₁＝１−ａ＝１−ｈ／2Z 同様にn₂を求めると n₂＝１＋ａ−a² 上式においてa²は小さいので省略すると n₂＝１＋ａ＝１＋ｈ／2Z したがつて n₁＝n₃＝１−ａ＝１−ｈ／2Z（β₁＝β₂） n₄＝n₂＝１＋ａ＝１＋ｈ／2Z（α₁＝α₂） しかして、曲げモーメントを受けた後の応力層
のコード角度（＋θ、−θ、＋θ、−θ）と曲げモ
ーメントを受ける前の応力層のコードの角度（＋
β、−β、＋α、−α）との間に、 tanβ＝tanθ／n₁ ……(5) （n₁＝１−ｈ／2Z） tanα＝tanθ／n₂ ……(6) （n₂＝１＋ｈ／2Z） 三角函数の公式より tan（β−α）＝tanβ−tanα／１＋tanβ・tanα…
…(7) であるから上式(7)に上式(5)、(6)を代入すると、 tan（β−α）＝（１／n₁−１／n₂）tanθ／１＋tan²θ
／n₁・n₂ ＝ｈ／Ｚ・tanθ／１−h²／4Z²＋tan²θ ……(8) ここでh²／4Z²は非常に小さい値であるから省略
すると tan（β−α）＝ｈ／Ｚ・tanθ／１＋tan²θ……
(8) 上記関係式(8)において １＋tan²θ＝sec²θ tanθ＝sinθ／cosθであるから tan（β−α）＝ｈ／ｚsinθ／cosθ×cos²θ ＝ｈ／ｚsinθ×cosθ ここでsinθ×cosθ＝１／２sin2θであるから tan（β−α）＝ｈ／2zsin2θ ここでθはαとβの平均値であるから ＝ｈ／2zsin（β＋α） 上式において角度差（β−α）が小さいと、
tan（β−α）≒β−αであるから （β−α）＝ｈ／2zsin（β＋α） が成立する。 β−α＝ｈ／2zsin（β＋α）の関係式において、 ｈ／2z＝0.20、α＋β＝48°とすれば、（β−α）＝ 0.01486289ラジアン＝8.515°したがつてβ−α＝
9°と設定した場合にはβ＝28.05°α＝19.5°となる。 同様にしてｈ／2z＝0.133とした場合におけるαと βの限界値を60分法度で示すと下記の通りであ
る。

【表】 以上述べたように本発明によれば、４枚の応力
層の構成を特定することにより、タイヤふくらま
せ圧やタイヤの変形により生じる応力により、ト
レツド補強体を形成する応力層間に、ゴムの剪断
が生せず、したがつて応力層の剥離抵抗が大きく
なるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるタイヤの放射断面図、第
２図は第１図の円部Ａの拡大図、第３図は第１図
と第２図のタイヤのラジアルカーカスとトレツド
補強体の応力層の部分展開平面図である。 ５……ブロツク、５′，５″……応力層対、６…
…トレツド、７……コード、８，９……ゴム、５
１，５２，５３，５４……ブレーカ応力層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 各ビード中において少なくとも一本のビード
   ワイヤに固定された少なくとも一層のコードから
   なるラジアルカーカスと、ラジアルカーカスの一
   部とこのラジアルカーカスの半径方向外側に配置
   された４枚の応力層によつて構成されるトレツド
   補強体とを有し、４枚の応力層はそれぞれ同一厚
   さで巾方向に同一の延びを有し、かつ応力層のコ
   ードがタイヤ周方向に対して10°乃至45°の角度を
   なし相互に交差するように配置されているタイヤ
   において、上記４枚の応力層は、コードが各層内
   では平行でかつ層間においてはタイヤ周方向に交
   差する２枚の重合層からなる２つのブロツクを形
   成し、ラジアルカーカスに近い第１ブロツクのコ
   ードは、算術平均βになる周方向角度β₁、β₂をな
   し、またラジアルカーカスから離れた第２ブロツ
   クのコードは、算術平均αになる角度α₁、α₂をな
   し、上記角度の差（β−α）は、ｈ・sin（β＋
   α）／2zに等しく、ここで角度の単位はラジアン
   であり、βはαより絶対値が大きく、ｚはラジア
   ルカーカスの厚さの中間から応力層の厚さの中間
   までの距離、ｈは各応力層の厚さであり、またｚ
   とｈはタイヤ赤道面で測定され、角度α₁、α₂、
   β₁、β₂は、平均値α、βから0.026ラジアン（1.5
   度）の範囲内にあることを特徴とするタイヤ。 ２ ラジアルカーカスと、応力層のブロツクとの
   間にゴム層９が介在されていることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載のタイヤ。