JP5174916B2 - ハイブリッドヤーンで補強した構造要素を有するタイヤ - Google Patents
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Description
本発明は、ハイブリッドヤーン(hybrid yarn)で補強した構造要素を有するタイヤに関する。
例えば200km/時を超えるタイヤの高速走行は、その回転のせいでタイヤトレッドバンドに顕著な遠心力を生ずる。
F1×E≧約600N
F2×E>約1500N
を満たす。前記ベルト帯布を含有する車両用空気タイヤもまた、開示されている。上記ベルト帯布は、きわめて良好なタイヤの高速耐久性、これに加えてタイヤの摩耗挙動、すなわち特に約200km/時までの速度範囲における摩耗の減少、および長期耐久性の向上を確実にする。
本出願人は、例えば特に高速走行中のステアリング安定性、操縦性、乗り心地、ころがり抵抗などの良好な総体的タイヤ性能と、良好なタイヤ寿命との両方を示すタイヤ、特に高性能タイヤを実現するという問題に直面している。
それぞれのビード構造部で終わる対向する側方の縁部を有するほぼトロイダル形状のカーカス構造部と、
前記カーカス構造部に関して半径方向の外側の位置に貼り付けられ、
各層中で互いに平行であり、かつ隣接層に対して交差している複数本の補強要素を含み、前記補強要素が周方向に対して所定の角度を形成するように向きを定められている少なくとも2層のベルト層、および
タイヤのほぼ周方向に向きを定められたターンを形成するように螺旋状に巻かれている複数本の補強要素を含む、前記少なくとも2層のベルト層に対して半径方向の外側の位置に貼り付けられた少なくとも1層の追加のベルト層、
を含むベルト構造部と、
前記ベルト構造部に対して半径方向の外側の位置に貼り付けられたトレッドバンドと、
前記カーカス構造部に対して対向する側部上に左右に貼り付けられた一対のサイドウォールと
を含む。
約10重量%から約90重量%、好ましくは約30重量%から約70重量%の量の第一のマルチフィラメントヤーン、および
約10重量%から約90重量%、好ましくは約30重量%から約70重量%の量の第二のマルチフィラメントヤーン
を含む。前記ハイブリッドヤーンは、周知の技術により架橋可能エラストマー組成物(crosslinkable elastomeric composition)中に埋め込むことができる。通常は前記エラストマー組成物は、エラストマー系ポリマーと、タイヤ産業で使用される、例えば充填剤(例えば、カーボンブラック、シリカ)、加硫剤(例えばイオウ)、活性剤、促進剤、可塑剤などの他の添加剤とを含む。有利に使用することができるエラストマー系ポリマーの例は、天然ゴム(NR)、あるいはエポキシ化天然ゴム(ENR)、あるいは例えばポリブタジエン(BR)、ポリイソプレン(IR)、スチレン−ブタジエン(SBR)、ニトリル−ブタジエン(NBR)、ポリクロロプレン(CR)、ブチルゴム(IIR)、ハロゲン化ブチルゴム(XIIR)、エチレン/プロピレンコポリマー(EPM)、エチレン−プロピレン/非共役ジエン(例えば、ノルボルネン、シクロオクタジエン、またはジシクロペンタジエン)のターポリマー(EPDM)などの、ブタジエンの、イソプレンの、または2−クロロブタジエンのホモポリマーおよびコポリマー、あるいはこれらのブレンドである。当業者は、得ることを望んでいる最終製品の特徴に応じてどのエラストマー系ポリマーを使用すべきか、またどの添加剤を使用すべきかを決めることができるはずである。
第一の初期接線モジュラスを有する少なくとも1本の第一のマルチフィラメントヤーンを、得られるハイブリッドヤーンの巻取速度に対して約1.0%から約15%、好ましくは約1.5%から約7%速い搬送速度でエアジェット装置に供給するステップ、
第二の初期接線モジュラスを有する少なくとも1本の第二のマルチフィラメントヤーンを、得られるハイブリッドヤーンの巻取速度に対して約1.0%から約20%、好ましくは約5.0%から約10%速い搬送速度でエアジェット装置に供給するステップ、
前記エアジェット装置上に、約3.0バールから約10バール、好ましくは約3.5バールから約8.0バールの空気圧を加えるステップ、および
こうして得られたハイブリッドヤーンを、約20m/分から約250m/分、好ましくは約50m/分から約120m/分の巻取速度で回収するステップ
を含む。
(OD%)=[(CS−TS)/TS]×100
ただし、
CSは、エアジェット装置への前記少なくとも1本の第一のマルチフィラメントヤーンまたは前記少なくとも1本の第二のマルチフィラメントヤーンの搬送速度であり、
TSは、エアジェット装置からの前記ハイブリッドヤーンの巻取速度である。
図1に関して下記の定義を与える。
「赤道面」(EP)とは、タイヤ回転軸に対して垂直をなし、かつタイヤの軸方向中心線を含む平面である。
「アスペクト比(aspect ratio)」とは、断面高さ(H)、すなわちその赤道面における公称直径(RW)とタイヤ外径との間の半径方向距離を、タイヤの断面幅(C)、すなわち両サイドウォールの外面間の、タイヤ回転軸に平行な最大直線距離で割った比である(上記寸法はETRTO規格(2006)、4〜5ページにより測定される)。
各層中で互いに平行、かつ隣接層に対して交差しており、周方向に対して所定の角度を形成するように向きを定められている、複数本の補強コードを含む2層のベルト層(106a、106b)、および
タイヤのほぼ周方向に向きを定められたターンを形成するように螺旋状に巻かれた複数本の補強コードを含む、前記2層のベルト層(106a、106b)に対して半径方向の外側位置に貼り付けられた1層の追加のベルト層(106c)
を含む。
下記の2つの補強要素を製造した。
補強要素A(ハイブリッドヤーン):AR/NY 1670/1400(130tpm)、
補強要素B(非ハイブリッドヤーン):NY 1400/1(150tpm)、
ただし、
補強要素Aは、本発明による実施形態を代表し、1本のアラミドマルチフィラメントヤーン(AR)および1本のナイロンマルチフィラメントヤーン(NY)から作られたハイブリッドヤーンである。1670は、アラミドマルチフィラメントヤーンの単位dTexの値であり、また1400は、ナイロンマルチフィラメントヤーンの単位dTexの値である。130tpm(メートル当たりの捩り(torsion per meter))は、ハイブリッドヤーンの撚り数を表す。
補強要素Bは、比較の補強要素であり、1本のナイロンマルチフィラメントヤーン(NY)から作られる。1400は、ナイロンマルチフィラメントヤーンの単位dTexの値である。150tpm(メートル当たりの捩り)は、ナイロンマルチフィラメントヤーンの撚り数を表す。
NYの搬送速度:102m/分、
ARの搬送速度:106m/分、
空気圧:4バール、
巻取速度:100m/分、
NYの過剰供給率(OD%):2%、
ARの過剰供給率(OD%):6%。
補強要素Aが、1.4%の転移点、280cN/texの初期接線モジュラス、2250cN/texの最終接線モジュラスを有すること、および
補強要素Bが、380cN/texの初期接線モジュラスを有し、転移点を全く示さないこと
を示す。
サイズ225/50 R17を有するタイヤをシミュレートするために有限要素解析(FEA)を使用した。
タイヤ1:2層の重ね合わされた層から作られた「0度ベルト」。エラストマー組成物中に埋め込まれた補強要素の100%が補強要素Bであり、補強要素の打ち込み本数はコード110本/dmであり、各層の厚さは0.75mmであり、各層の補強要素が互いにかつタイヤの周方向に平行である。
タイヤ2:1層から作られた「0度ベルト」。エラストマー組成物中に埋め込まれた補強要素の100%が補強要素Aであり、補強要素の打ち込み本数はコード79本/dmであり、層の厚さは0.90mmであり、層の補強要素が互いにかつタイヤの周方向に平行である。
タイヤ3:1層から作られた「0度ベルト」。エラストマー組成物中に埋め込まれた補強要素の50%が補強要素A、50%が補強要素Bであり、1:1に交互配列されており、補強要素の打ち込み本数はコード79本/dmであり、層の厚さは0.90mmであり、層の補強要素が互いにかつタイヤの周方向に平行である。
タイヤ圧:圧力2.2バール、
「0度ベルト」:3%予荷重、
垂直荷重:530kg。
サイズ285/30 R18を有するタイヤを静的および動的の両条件でシミュレートするために有限要素解析(FEA)を使用した。
タイヤ4:2層の重ね合わされた層から作られた0度ベルト。エラストマー組成物中に埋め込まれた補強要素の100%が補強要素Bであり、補強要素の打ち込み本数はコード110本/dmであり、各層の厚さは0.75mmであり、各層の補強要素は互いにかつタイヤの周方向に平行である。
タイヤ5:1層から作られた0度ベルト。エラストマー組成物中に埋め込まれた補強要素の100%が補強要素Aであり、補強要素の打ち込み本数はコード79本/dmであり、層の厚さは0.90mmであり、層の補強要素は互いにかつタイヤの周方向に平行である。
静的タイヤ圧:圧力3.0バール(静的条件)、
300km/時のタイヤ圧:3.6バール(動的条件)、
「0度ベルト」:3%予荷重。
静的条件下において本発明によるタイヤ(タイヤ5)は、比較タイヤ(タイヤ4)と比べて同じインフレイテッド外形を示すこと、および
動的条件下において本発明によるタイヤ(タイヤ5)は、比較タイヤ(タイヤ4)と比べて限定されたタイヤの膨らみを示すこと
が指摘できる。したがって、上記で述べた結果から、本発明によるタイヤ(タイヤ5)は、比較タイヤ(タイヤ4)と比べて限定されたせり上がり現象を示すことが指摘できる。
Claims (46)
- 少なくとも1本のハイブリッドヤーンを含む少なくとも1つの補強要素を含む少なくとも1つの構造要素を含むタイヤであって、
前記少なくとも1本のハイブリッドヤーンが、真直ぐな部分を主に形成する、第一の初期接線モジュラスを有する少なくとも1本の第一のマルチフィラメントヤーンと、ループを主に形成する、第二の初期接線モジュラスを有する少なくとも1本の第二のマルチフィラメントヤーンとから得られる複数本のフィラメントを含み、
前記第一の初期接線モジュラスは、前記第二の初期接線モジュラスよりも低く、前記第一および前記第二のマルチフィラメントヤーンのそれぞれが、各個のフィラメントを複数本含み、前記第一および前記第二のマルチフィラメントヤーンのそれぞれの前記個々のフィラメントが少なくとも部分的に互いに混ざり合っている、タイヤ。 - 前記少なくとも1本の第一のマルチフィラメントヤーンおよび前記少なくとも1本の第二のマルチフィラメントヤーンが、ASTM規格D2259−02(2004)に従って177℃において測定した際に10%以下の乾熱収縮率を有する、請求項1に記載のタイヤ。
- 前記少なくとも1本の第一のマルチフィラメントヤーンおよび前記少なくとも1本の第二のマルチフィラメントヤーンが、ASTM規格D2259−02(2004)に従って177℃において測定した際に5%以下の乾熱収縮率を有する、請求項2に記載のタイヤ。
- 前記少なくとも1つの構造要素が、少なくとも1本の撚られたハイブリッドヤーンを含む少なくとも1つの補強要素を含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記少なくとも1つの構造要素が、少なくとも1本のハイブリッドコードを含む少なくとも1つの補強要素を含み、前記少なくとも1本のハイブリッドコードが、少なくとも1本のハイブリッドヤーンと、紡織繊維、または金属から作られる少なくとも1つの追加の補強要素とを含み、前記少なくとも1本のハイブリッドヤーンおよび前記少なくとも1つの追加の補強要素が撚り合わされる、請求項1〜3のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記少なくとも1つの構造要素が、撚り合わされた少なくとも2本のハイブリッドヤーンを含む少なくとも1つの補強要素を含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記少なくとも1つの構造要素が、少なくとも1本のハイブリッドヤーンと、ナイロン、レーヨン、ポリエチレンテレフタレートなどの紡織繊維から作られる少なくとも1つの追加の補強要素とを含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記少なくとも1つの構造要素が、少なくとも1本のハイブリッドヤーンと、金属から作られる少なくとも1つの追加の補強要素とを含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載のタイヤ。
- それぞれのビード構造部で終わる対向する側方縁部を有するほぼトロイダル形状のカーカス構造部と、
前記カーカス構造部に関して半径方向の外部位置に貼り付けられたベルト構造部であって、
各層中で互いに平行でかつ隣接層に関して交差している複数本の補強要素を含み、前記補強要素が周方向に対して所定の角度を形成するように向きを定められている少なくとも2層のベルト層、および
タイヤのほぼ周方向に向きを定められたターンを形成するように螺旋状に巻かれている複数本の補強要素を含む、前記少なくとも2層のベルト層に対して半径方向の外部位置に貼り付けられた少なくとも1層の追加のベルト層、
を含むベルト構造部と、
前記ベルト構造部に関して半径方向の外部位置に貼り付けられたトレッドバンドと、
前記カーカス構造部に関して対向する側部上に左右に貼り付けられた一対のサイドウォールと
を含み、
前記少なくとも1つの構造要素が、前記少なくとも1層の追加のベルト層である、請求項1〜8のいずれか一項に記載のタイヤ。 - 前記少なくとも1本の第一のマルチフィラメントヤーンおよび前記少なくとも1本の第二のマルチフィラメントヤーンが、50本から2000本の複数本の各個のフィラメントを含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記少なくとも1本の第一のマルチフィラメントヤーンおよび前記少なくとも1本の第二のマルチフィラメントヤーンが、100本から1000本の複数本の各個のフィラメントを含む、請求項10に記載のタイヤ。
- 前記少なくとも1本の第一のマルチフィラメントヤーンおよび前記少なくとも1本の第二のマルチフィラメントヤーンの前記個々のフィラメントが、5μmから100μmの直径を有する、請求項1〜11のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記少なくとも1本の第一のマルチフィラメントヤーンおよび前記少なくとも1本の第二のマルチフィラメントヤーンの前記個々のフィラメントが、10μmから50μmの直径を有する、請求項12に記載のタイヤ。
- 前記少なくとも1本の第一のマルチフィラメントヤーンおよび前記少なくとも1本の第二のマルチフィラメントヤーンが、200dtexから4000dtexの線密度を有する、請求項1〜13のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記少なくとも1本の第一のマルチフィラメントヤーンおよび前記少なくとも1本の第二のマルチフィラメントヤーンが、400dtexから2500dtexの線密度を有する、請求項14に記載のタイヤ。
- 前記少なくとも1本の第一のマルチフィラメントヤーンが、より低い初期接線モジュラスを有し、かつ前記少なくとも1本の第二のマルチフィラメントヤーンが、より高い初期接線モジュラスを有する、請求項1〜15のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記少なくとも1本の第一のマルチフィラメントヤーンが、200cN/texから1500cN/texの初期接線モジュラスを有する、請求項1〜16のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記少なくとも1本の第一のマルチフィラメントヤーンが、300cN/texから1200cN/texの初期接線モジュラスを有する、請求項17に記載のタイヤ。
- 前記少なくとも1本の第二のマルチフィラメントヤーンが、600cN/texから8000cN/texの初期接線モジュラスを有する、請求項1〜18のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記少なくとも1本の第二のマルチフィラメントヤーンが、800cN/texから5000cN/texの初期接線モジュラスを有する、請求項19に記載のタイヤ。
- 前記ハイブリッドヤーンが、0.5%から7%の転移点を有する、請求項1〜20のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記ハイブリッドヤーンが、1.0%から5%の転移点を有する、請求項21に記載のタイヤ。
- 前記少なくとも1本の第一のマルチフィラメントヤーンおよび前記少なくとも1本の第二のマルチフィラメントヤーンが、200℃以上の温度で溶融する、請求項1〜22のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記少なくとも1本の第一のマルチフィラメントヤーンが、脂肪族ポリアミド繊維、低い初期接線モジュラスのポリエステル繊維、低い初期接線モジュラスのセルロース系繊維、またはこれらの混合物から選択される、請求項1〜23のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記少なくとも1本の第一のマルチフィラメントヤーンが、脂肪族ポリアミド繊維から選択される、請求項24に記載のタイヤ。
- 前記少なくとも1本の第二のマルチフィラメントヤーンが、芳香族ポリアミド繊維、高い初期接線モジュラスのポリエステル繊維、ポリケトン繊維、ポリビニルアルコール繊維、高い初期接線モジュラスのセルロース系繊維、ガラス繊維、炭素繊維、またはこれらの混合物から選択される、請求項1〜25のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記少なくとも1本の第二のマルチフィラメントヤーンが、芳香族ポリアミド繊維から選択される、請求項26に記載のタイヤ。
- 前記ハイブリッドヤーンが撚られていないかまたは撚られている、請求項1〜27のいずれか一項に記載のタイヤ。
- 前記ハイブリッドヤーンが、撚り数50tpmから600tpmで撚られる、請求項28に記載のタイヤ。
- 前記ハイブリッドヤーンが、
10重量%から90重量%の量の前記第一のマルチフィラメントヤーン、および
10重量%から90重量%の量の前記第二のマルチフィラメントヤーン
を含み、
前記量が前記ハイブリッドヤーンの総重量を基準にして計算される、請求項1〜29のいずれか一項に記載のタイヤ。 - 前記ハイブリッドヤーンが、
30重量%から70重量%の量の前記第一のマルチフィラメントヤーン、および
30重量%から70重量%の量の前記第二のマルチフィラメントヤーン
を含み、
前記量が前記ハイブリッドヤーンの総重量を基準にして計算される、請求項30に記載のタイヤ。 - 真直ぐな部分を主に形成する、第一の初期接線モジュラスを有する少なくとも1本の第一のマルチフィラメントヤーンおよび、ループを主に形成する、第二の初期接線モジュラスを有する少なくとも1本の第二のマルチフィラメントヤーンから得られる複数本のフィラメントを含むハイブリッドヤーンであって、前記第一の初期接線モジュラスは、前記第二の初期接線モジュラスよりも低く、前記第一および前記第二のマルチフィラメントヤーンのそれぞれが複数本の各個のフィラメントを含み、前記第一および前記第二のマルチフィラメントヤーンのそれぞれの前記各個のフィラメントが少なくとも部分的に互いに混ぜ合わされ、前記第一および前記第二のマルチフィラメントヤーンが、ASTM規格D2259−02(2004)に従って177℃において測定した際に10%以下の乾熱収縮率を有する、ハイブリッドヤーン。
- 前記第一および前記第二のマルチフィラメントヤーンが、ASTM規格D2259−02(2004)に従って177℃において測定した際に5%以下の乾熱収縮率を有する、請求項32に記載のハイブリッドヤーン。
- 前記第一および前記第二のマルチフィラメントヤーンが、請求項10〜31のいずれか一項に従って規定される、請求項32または33に記載のハイブリッドヤーン。
- 10重量%から90重量%の量の前記第一のマルチフィラメントヤーン、および
10重量%から90重量%の量の前記第二のマルチフィラメントヤーン
を含み、
前記量が前記ハイブリッドヤーンの総重量を基準にして計算される、請求項32〜34のいずれか一項に記載のハイブリッドヤーン。 - 30重量%から70重量%の量の前記第一のマルチフィラメントヤーン、および
30重量%から70重量%の量の前記第二のマルチフィラメントヤーン
を含み、
前記量が前記ハイブリッドヤーンの総重量を基準にして計算される、請求項35に記載のハイブリッドヤーン。 - 請求項32〜36のいずれか一項に記載の少なくとも1本のハイブリッドヤーンを含む少なくとも1つの補強要素を含むゴム引き製品。
- ゴム引きされた補強層である、請求項37に記載のゴム引き製品。
- ハイブリッドヤーンの製造方法であって、
第一の初期接線モジュラスを有する少なくとも1本の第一のマルチフィラメントヤーンを、得られるハイブリッドヤーンの巻取速度に対して1.0%から15%速い搬送速度でエアジェット装置に供給するステップ、
第二の初期接線モジュラスを有する少なくとも1本の第二のマルチフィラメントヤーンを、得られるハイブリッドヤーンの巻取速度に対して1.0%から20%速い搬送速度でエアジェット装置に供給するステップ、
前記エアジェット装置上に3.0バールから10バールの空気圧を加えるステップ、および
こうして得られた前記ハイブリッドヤーンを、20m/分から250m/分の巻取速度で回収するステップ
を含む、方法。 - 前記少なくとも1本の第一のマルチフィラメントヤーンが、前記得られるハイブリッドヤーンの巻取速度に対して1.5%から7.0%速い搬送速度でエアジェット装置に供給される、請求項39に記載のハイブリッドヤーンの製造方法。
- 前記少なくとも1本の第二のマルチフィラメントヤーンが、前記得られるハイブリッドヤーンの巻取速度に対して5.0%から10%速い搬送速度でエアジェット装置に供給される、請求項39または40に記載のハイブリッドヤーンの製造方法。
- 前記空気圧が、3.5バールから8.0バールである、請求項39〜41のいずれか一項に記載のハイブリッドヤーンの製造方法。
- 前記巻取速度が、50m/分から120m/分である、請求項39〜42のいずれか一項に記載のハイブリッドヤーンの製造方法。
- 前記少なくとも1本の第一のマルチフィラメントヤーンの前記搬送速度が、前記少なくとも1本の第二のマルチフィラメントヤーンの前記搬送速度よりも遅い、請求項39〜43のいずれか一項に記載のハイブリッドヤーンの製造方法。
- 前記少なくとも1本の第一のマルチフィラメントヤーンの過剰供給率(OD%)が、前記少なくとも1本の第二のマルチフィラメントヤーンの過剰供給率(OD%)よりも低い、請求項39〜43のいずれか一項に記載のハイブリッドヤーンの製造方法。
- 前記第一および前記第二のマルチフィラメントヤーンが、請求項10〜29のいずれか一項により規定される、請求項39〜45のいずれか一項に記載のハイブリッドヤーンの製造方法。
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