JP4495893B2 - 耐久性に優れた空気タイヤ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両用空気タイヤに関し、より詳しくは、高い信頼性および耐久性を維持すると同時に製造を容易にすべく最適化された構造を有するタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
高速で走行できなくてはならない特に乗用車用タイヤでは、タイヤクラウンの補剛フープ効果（stiffening hoop effect）を強化する目的で実質的に周方向に配向されたコードを有するタイヤプライを使用することは、当業界において一般的なプラクティスである。このプライは、クラウンに習慣的に使用されている他の補強プライの半径方向外方に配置される。このようなタイヤプライは、一般に「ゼロ度プライ（zero-degree ply）」と呼ばれている。
【０００３】
一般的な乗用車のタイヤでは、プライのコードに、一般にナイロン（Nylon）が使用されている。ナイロンコードは比較的小さい弾性係数を有するので、通常、ナイロンコードは、高い配設密度すなわちコード自体の直径にほぼ等しい大きさの巻回ピッチで配設される。
【０００４】
このような古典的な構造では、「コード間スペースｉ」と呼ばれる、２つの隣接コード間に形成されるギャップは小さくて、しばしば０．４Φ（Φは、コードの直径である）より小さい。最も一般的には、
ｉ＜０．２５Φ
で表される。かくして、直径０．７ｍｍの直径のコードの場合には、コード間スペースは一般に０．１７５ｍｍ程度である。
【０００５】
従って、タイヤのクラウン内のゼロ度プライの優れた接合を得るには、そのコードの周囲にクッションコンパウンドの最適化層を設ける必要がある。このクッションコンパウンドの層は、隣接コード間の剪断応力に耐えることができるためには、コードへの高い接着性および高い強度をもつものでなくてはならない。また、このクッションコンパウンドの層の組成物は、クッションコンパウンドの層の半径方向外方に配置されるトレッドコンパウンドとの優れた接着性が得られるものでなくてはならない。
【０００６】
トレッドコンパウンドが、実質的に周方向に配向されたコードを有するゼロ度プライとの優れた接着性を得ることは困難であることが判明している。
【０００７】
以下の記載において、用語「コード」とは、モノフィラメントおよびマルチフィラメントの両者、ケーブルおよびプライドヤーン等のアセンブリ、または他のあらゆる種類の均等アセンブリを意味し、これらの材料の種類、またはゴムへの接着性を高めるべくコードが例えば表面処理、コーティングまたはディッピングされているか否かとは無関係であると理解されたい。
【０００８】
用語「コンパウンド」とは、該コンパウンドが使用されるタイヤのゾーンに望まれるコンパウンドの特性に従って選択される１つ以上のベースエラストマおよび添加物を含むゴム混合物を意味する。
【０００９】
所与の補強プライについて用語「クッションコンパウンドの層」とは、プライの補強コードと接触して、これらのコードを接着しかつ隣接コード間のギャップを充填するゴムコンパウンドを意味すると理解されたい。
【００１０】
コードとクッションコンパウンドの層との「接触」とは、外周コードの少なくとも一部がクッションコンパウンドを構成するゴムコンパウンドと密着していることを意味すると理解されたい。
【００１１】
コードに適用される「線密度」とは、「テックス（tex）」の単位で規定される、コード１０００ｍ当たりの重量（ｇ）である。コードに作用する応力すなわちコードの弾性係数の単位は、センチニュートン／テックス（ｃＮ／ｔｅｘ）である。
【００１２】
タイヤの主軸線を主軸線とする特に大径スパイラルで螺旋状に巻回された、実質的に周方向に配向されるコードに適用される「巻回ピッチｐ」とは、スパイラルの２つの隣接ループのコードの軸線間の横方向距離である。「配設密度（laying density）ｄ」とは巻回ピッチと相互的に使用され、従って、螺旋状に巻回されたコードの軸線方向（巻回の主軸線に沿う方向）の単位長さ当たりのループ数に等しい。習慣的に、配設密度ｄは、デシメートル当たりのコード数（１／ｄｍの単位）として規定され、ｐはミリメートルの単位で規定される。従って、
ｐ＝１００／ｄ
である。
【００１３】
プライの補強コードの充填密度は、配設距離に対するコードの直径の比として定義される「充填係数ＦＣ」により特徴付けられる。
【００１４】
ＦＣ＝Φ／ｐ
で示される。ここで、Φはコードの直径、ｐはコードの巻回ピッチである。一般に、この比は０．６より大きく、しばしば０．７５より大きくなる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、タイヤの製造を容易にしかつトレッドコンパウンドとタイヤのクラウンの残部との優れた接着性を確保できる構造を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、２つのそれぞれの側壁および２つのそれぞれのビードにより延長されたクラウンを有し、該クラウンは、タイヤの主軸線に対して半径方向内方から半径方向外方に向かって下記の順序で配置された下記の構成要素、すなわち、
周方向に対して１０〜７５°の範囲内の角度αで配置された平行コードを備えた少なくとも１つの補強プライと、
螺旋状に巻回されたコードを備えた少なくとも１つのプライとを有し、コード自体は実質的に前記周方向に配向されており、
トレッドを更に有するタイヤにおいて、
前記トレッドが、前記実質的に前記周方向に配向されたコードと直接接触しており、
クラウンの少なくとも１つの特定のゾーンにおいて、
ＦＣ＜０．４であり、
ここで、ＦＣ＝Φ／ｐ
として定義され、
ここで、Φは前記コードのコード直径であり、ｐは、螺旋状に巻回された前記コードに隣接するコード軸線間の巻回ピッチであることを特徴とするタイヤに関する。
【００１７】
当然の結果として、コード間スペースは少なくとも１．５Φは必要であり、かくして直径０．７ｍｍのコードについては、コード間スペースは少なくとも１．０５ｍｍは必要である。
【００１８】
実質的に周方向に配向されたコードにトレッドコンパウンドを直接適用することにより、組み立てるべき構成要素の数を減少できるためタイヤの製造が容易になる。これらのコードの幅広巻回ピッチにより、優れた信頼性およびトレッドとクラウンの残部との間の接着の耐久性が確保される。なぜならば、前記接着は、主として、相互接触するゴムコンパウンド間の直接接合に寄与するからである。
【００１９】
実質的に周方向に配向されたコードからなるプライの充填係数は、クラウンの全幅に亘って、０．４より小さいことが好ましい。
【００２０】
有効な変更形態によれば、前記プライの充填係数は、側方ゾーンにおけるよりもクラウンの中央ゾーンにおける方が小さい値を有し、従って、前記周方向に配向されたコードの巻回ピッチは、クラウンの中央ゾーンにおけるよりも大きい。これにより、側方領域（肩領域）において補強構成要素の密度を大きくでき、従って高速走行状態に対するタイヤの抵抗が増大する。
【００２１】
第２変更形態によれば、前記周方向に配向されるコードからなる前記プライの充填係数は、側方ゾーンにおけるよりもクラウンの中央ゾーンにおける方が大きい値を有し、かくして、補強構成要素の密度は前記中央領域における方が大きくタイヤのより偏平な横方向プロファイルを提供し、従って車両ハンドリング時のタイヤ性能が改善される。
【００２２】
他の実施形態によれば、トレッドコンパウンドは２つのコンパウンド、すなわち、路面と接触することを意図したトレッドコンパウンドと、該トレッドコンパウンドの半径方向内方に配置された、このトレッドコンパウンドとは異なる下敷き層コンパウンド（underlayer compound）とを有している。この実施形態では、下敷き層コンパウンドは、半径方向最外方プライの実質的に周方向に配向されたコードと直接している。
【００２３】
このような下敷き層は、当業界において知られている。このような下敷き層の組成物は、タイヤ摩耗またはタイヤのコーナリング剛性等の種々の性能を改善することを図るものである。しかしながら、カレンダリングにより適用される伝統的なトレッド組成物と比較してコード構造体への接着性が劣ることおよび／または強度パラメータが低下することを犠牲にした上で最適化を図る必要がある。
【００２４】
従って本発明は、優れた性能をもつ製品を提供できるようにするものである。
【００２５】
螺旋状に巻回された、実質的に周方向に配向されたコードは、３％変形時に、１２ｃＮ／ｔｅｘより大きい応力を発生し、好ましくは２０ｃＮ／ｔｅｘより大きい応力を発生する。かくして、コードは、或る程度変形したときに大きい弾性係数が得られ、これにより、これらのコードが構成するプライがその機能、特に、高速走行中のクラウンへの強度付与を発揮できるようにする。
【００２６】
前記周方向に配向されたコードはまた、９００ｃＮ／ｔｅｘより小さい初期弾性係数を有し、好ましく８００ｃＮ／ｔｅｘより小さい初期弾性係数を有している。初期弾性係数が小さいことによる利点は、より快適な乗り心地が得られ、かつ低速走行時のタイヤの惰力走行ノイズ（coast-by noise）を低減できることである。
【００２７】
このようなコードは、少なくとも１本のナイロンコードまたはヤーンと、少なくとも１本のアラミドコードまたはヤーンとを有するハイブリッドコードまたはヤーンで構成できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の種々の実施形態を説明する。
【００２９】
図１は本発明による空気タイヤ１を示す部分横断面図である。ＣＰは、タイヤの軸線に対して垂直な周方向中心平面を示す。このタイヤは、それぞれのビード（図示せず）を備えた両側壁３まで延びているクラウン２を有している。クラウンは、
既知の態様で両ビードに係止されたカーカスプライ４と、
２つの補強ベルト５、６とを有し、各ベルトは平行コードから形成されかつ転がり周方向に対して或るバイアス角α、β（より詳しくは、それぞれ＋３０°および−３０°）で配置され、プライ５のコードはプライ６のコードに対して或る程度の角度で交差し、
実質的に周方向に配向されたテクスタイルコードを有する外側プライ７と、を更に有している。
【００３０】
カーカスプライ４は、周方向に対し、実質的に半径方向すなわち９０°に配向されている。クラウン２のトレッド面は溝８を有している。
【００３１】
実質的に周方向に配向されたコードのプライ７は、クラウン２の優れた補剛フープ効果を確保すべく螺旋状に巻回されるテクスタイルコードを有している。図１に示す例示の実施形態では、これらのコードは、５２１テックスの線密度をもつ浸漬コードである。これらのコードは、第１方向に２８０ｔ／ｍ（turn per meter: １ｍ当たりの巻回数）で個別に撚られた１６７テックスの２本の同一アラミドヤーンと、同方向に２８０ｔ／ｍで撚られた１４０テックスの１本のナイロンヤーンとから作られ、これらの３本のヤーンは、反対方向に２８０ｔ／ｍで同時に更に撚られる。このコードの初期弾性係数は７４０ｃＮ／ｔｅｘであり、３％の伸びで発生する応力は３０ｃＮ／ｔｅｘである。コードの直径は０．８ｍｍである。
【００３２】
テクスタイルコードの直径Φは次のようにして決定する。コードに張力を作用した状態で、平行光ビームはコードにより遮断され、影を作る。この影は１列の光受容器により瞬間的に測定される。５０ｃｍのコードに沿う９００箇所の位置での測定シーケンスにより、コードの平均幅の値が得られる。直径Φはこのような４つの測定シーケンスを平均化することにより計算される。
【００３３】
図５は、このコード（曲線ｃ）並びに一般的に使用される他の２つのコードについての応力−伸びの関係を示す曲線である。
【００３４】
曲線ａ：ナイロンコード（２本のナイロンヤーン）
曲線ｂ：アラミドコード（２本のアラミドヤーン）
曲線ｃ：アラミド−ナイロンコード
ナイロンコード（曲線ａ）は、第１方向に２００ｔ／ｍで個々に撚られ、次に同時に反対方向に２００ｔ／ｍで撚られた２１０テックスの２本の同一ナイロンヤーンで作られた４４１テックスの浸漬コードである。このコードの初期弾性係数は５３０ｃＮ／ｔｅｘであり、３％伸びでの応力は９ｃＮ／ｔｅｘである。かくして、このコードの弾性係数は、小変形時並びに或る程度の変形時には小さい。
【００３５】
アラミドコード（曲線ｂ）は、第１方向に４４０ｔ／ｍで個々に撚られ、次に同時に反対方向に４４０ｔ／ｍで撚られた１６７テックスの２本の同一アラミドヤーンで作られた３７６テックスの浸漬コードである。このコードの初期弾性係数は２０３０ｃＮ／ｔｅｘであり、３％伸びでの応力は６８ｃＮ／ｔｅｘである。かくして、このコードの弾性係数は弾性係数が高いことに特徴がある。
【００３６】
図１によるタイヤ１の実施形態では、トレッドコンパウンド２は外側プライ７と直接接触している。この構成は、組み立てるべき種々の構成要素の数を減少させかつ製造に要する時間を短縮させるため、タイヤの製造を容易にする。
【００３７】
タイヤプライ７のコードの弾性係数が高いと、前記コードを、大きい巻回ピッチすなわち２ｍｍ以上の巻回ピッチでタイヤプライ５、６の外側に配置でき、これにより０．４以下の充填係数（ＦＣ）が得られる。ナイロンのみからなるコードを使用するならば、比較的高い配設密度を必要とし、これにより、充填係数Ｆｃは比較的大きくなり、コード間スペースは非常に小さく、従ってタイヤプライ７のコード上のトレッドコンパウンドの結合は弱くなる。
【００３８】
図５の曲線ｃに示すように、ナイロン−アラミドのハイブリッドコードを使用することもできる。アラミドコードに比べ、これらのハイブリッドコードは小さい変形時に小さい弾性係数を有し、このため、タイヤの惰力走行ノイズを低減できる。また、この選択により、より快適な乗り心地が得られる。
【００３９】
図２は、本発明による空気タイヤ１０の部分横断面図であり、該空気タイヤ１０のクラウンは、トレッド領域１１と外側プライ１７との間に下敷き層１２を有している。プライ１７は、図示のように、実質的に周方向に配向されたコードを有している。下敷き層１２は、プライのコード上に直接配置される。
【００４０】
図３には、図１によるタイヤの変更形態２０が示されている。この変更形態のタイヤ２０では、実質的に周方向に配向されたコードからなる外側プライ２７が設けられており、コードは、
クラウンのほぼ中央の軸線方向ゾーンＡ内で第１巻回ピッチｐ₁で配置されたコードと、
ゾーンＡの横方向に配置された軸線方向ゾーンＢ内で第２巻回ピッチｐ₂で配置されたコードとを有している。
【００４１】
両ピッチｐ₁、ｐ₂は、プライ２７の充填係数ＦＣが０．４より小さく、かつｐ₁＞ｐ₂となるように選択される。ｐ₁の大きさは５〜１０ｍｍの範囲内にあり、ｐ₂の大きさは２〜４ｍｍの範囲内にある。
【００４２】
巻回ピッチをこのように変化させると、クラウンの側方領域において周方向に配向されたコードの密度を増大させて、高回転速度での強度を増大させることができる。大きい変形時に大きい弾性係数をもつコードを使用すると（図５の曲線ｂ、ｃ）、巻回ピッチを大きくすることができる。ゾーンＢを占拠するクラウンの幅の比率は、種々のタイヤ設計で変えることができる。
【００４３】
図４には、図１によるタイヤの他の変更形態が示されている。この変更形態のタイヤ３０では、実質的に周方向に配向されたコードを有する外側プライ３７は、クラウンの中央部の軸線方向ゾーンＣ内の第１巻回ピッチｐ₁と、ゾーンＣの横方向に配置された軸線方向ゾーンＤ内の第２巻回ピッチｐ₂とを有している。両ピッチｐ₁、ｐ₂は、プライ３７の充填係数ＦＣが０．４より小さく、かつｐ₁＜ｐ₂となるように選択される。ｐ₁の大きさは２〜４ｍｍの範囲内にあり、ｐ₂の大きさは４〜８ｍｍの範囲内にある。
【００４４】
巻回ピッチをこのように変化させると、クラウンの中央ゾーンにおいて周方向に配向されたコードの密度を増大させて、タイヤの「より扁平な」横断面輪郭を付与し、車両のハンドリング性能を向上させることができる。図３の先行実施形態の場合と同様に、軸線方向のゾーンＣの幅は大きく変化させることができる。
【００４５】
本発明のタイヤの製造方法の第１実施形態によれば、本発明のタイヤは、欧州特許EP 0,242,840またはEP 0,822,047に開示されているように、形状をタイヤの内部キャビティに付与する剛性コア上で製造するのが好ましい。タイヤの全ての構成要素は、最終構造に応じて前記コア上に配置される。かくして構成要素は、製造中の任意の時点で外的に加えられる成形応力を受けることがない構成要素の最終位置に配置される。次に、加硫工程が行われる。加硫工程が完了すると、コアが取り出される。カーカス内に補強コードを配設するのに、欧州特許EP 0,243,851に開示されている装置を特に使用できる。クラウン内にコードを配設するのに、欧州特許EP 0,248,301に開示されている装置を特に使用でき、ゴム材料を配置するのに、欧州特許EP 0,264,600に開示されている装置を特に使用できる。
【００４６】
上記製造方法は、伝統的な成形作業中に、コード、特に、タイヤの主軸線の回りの周方向に対して０°の角度の配向されたコードに生じる予応力を低減させるか、無くすことができる長所を有している。
【００４７】
タイヤは、コードを配設する間に付与される変形状態にコードを維持すべく、タイヤがコア上にある間にタイヤを部分的に冷却することもできる。
【００４８】
また、国際特許出願WO 97/47,463または欧州特許EP 0,718,090に開示された形式のタイヤまたはドラムを製造することもでき、これによれば、実質的に周方向に配向されたコードを配設する前に、タイヤの粗形状を得ることができる。
【００４９】
次に、前記周方向に配向されたコードを、加硫金型内で意図した幾何学的形状と同じ幾何学的形状を有する下敷き層成形手段上に配設できる。次に、クラウンが、タイヤを補完する形状の粗成形部片必要を使用しかつ当業者に知られた搬送技術を用いて組み立てられる。次に、またこれ自体は既知の方法に従ってタイヤがプレス内にローディングされ、タイヤは、その内部に配置された膜を介して圧力を受ける。
【００５０】
この製造方法はまた、加硫プレスで行われる成形方法により生じる予応力を低減させるか、無くす効果を有している。
【００５１】
以上説明した全ての方法は、実質的に周方向に配置されるコードを螺旋状に配置できる。これにより、配設されるコードの直径を、加硫後のタイヤ内の前記コードの最終直径から０．５％だけ小さくできる。これにより、クラウン２の全幅に亘って、加硫前の直径と加硫後の直径との間の偏差を小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による空気タイヤを示す部分横断面図である。
【図２】 本発明による空気タイヤの第２実施形態を示す部分横断面図である。
【図３】 図１の空気タイヤの変更形態を示す部分横断面図である。
【図４】 図１の空気タイヤの第２変更形態を示す部分横断面図である。
【図５】 ３種類のコードについて応力と伸びとの関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 空気タイヤ
２ クラウン
４ カーカスプライ
７ 外側プライ
１１ トレッド領域
１２ 下敷き層

Claims (10)

1. ２つのそれぞれの側壁および２つのそれぞれのビードにより延長されたクラウンを有し、該クラウンは、タイヤの主軸線に対して半径方向内方から半径方向外方に向かって下記の順序で配置された下記の構成要素、すなわち、
   周方向に対して１０〜７５°の範囲内の角度αで配置された平行コードを備えた少なくとも１つの補強プライと、
   螺旋状に巻回されたコードを備えた少なくとも１つのプライとを有し、コード自体は実質的に前記周方向に配向されており、
   トレッドを更に有するタイヤにおいて、
   前記トレッドが、前記実質的に前記周方向に配向されたコードと直接接触しており、
   クラウンの少なくとも１つの特定のゾーンにおいて、
   ＦＣ≦０．４であり、
   ここで、ＦＣ＝Φ／ｐ
   として定義され、
   ここで、Φは前記コードのコード直径であり、ｐは、螺旋状に巻回された前記コードに隣接するコード軸線間の巻回ピッチであることを特徴とするタイヤ。
2. 実質的に周方向に配向されたコードからなるプライの充填係数ＦＣは、前記クラウンの全軸線方向幅に亘って、０．４以下であることを特徴とする請求項１記載のタイヤ。
3. 実質的に周方向に配向されたコードからなるプライの充填係数ＦＣは、側方ゾーンにおけるよりもクラウンの中央ゾーンにおける方が小さい値を有することを特徴とする請求項１または２記載のタイヤ。
4. 実質的に周方向に配向されたコードからなるプライの充填係数ＦＣは、側方ゾーンにおけるよりもクラウンの中央ゾーンにおける方が大きい値を有することを特徴とする請求項１または２記載のタイヤ。
5. 前記トレッドコンパウンドは、
   路面と接触することを意図したトレッドコンパウンドと、
   該トレッドコンパウンドの半径方向内方に配置された、このトレッドコンパウンドとは異なる下敷き層コンパウンドとを有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のタイヤ。
6. 前記実質的に周方向に配向されたコードは、３％変形時に、１２ｃＮ／ｔｅｘより大きい応力を発生することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のタイヤ。
7. 前記実質的に周方向に配向されたコードは、３％変形時に、２０ｃＮ／ｔｅｘより大きい応力を発生することを特徴とする請求項６記載のタイヤ。
8. 前記実質的に周方向に配向されたコードは、９００ｃＮ／ｔｅｘより小さい初期弾性係数を有していることを特徴とする請求項６または７記載のタイヤ。
9. 前記実質的に周方向に配向されたコードは、８００ｃＮ／ｔｅｘより小さい初期弾性係数を有していることを特徴とする請求項８記載のタイヤ。
10. 前記実質的に周方向に配向されたコードは、少なくとも１本のアラミドヤーンと組み合わされた少なくとも１本のナイロンヤーンを有していることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載のタイヤ。

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