JP2018514437A - タイヤ補強材 - Google Patents

Abstract

本発明は、乗用車用のタイヤ（１）を補強する補強材に関する。このタイヤは、そのクラウンを刺し通しやすい異物によるクラウンの侵入および穿孔に対する良好な耐性を有し、しかも簡単でありかつ軽量である補強材アーキテクチャを備える。本発明によれば、たが掛け層（７１）は、たが掛け層の軸方向幅の１ｍｍ当たり少なくとも３５ｄａＮ／ｍｍに等しい破断時力ＦＲ、少なくとも５％に等しい破断時伸び率ＡＲおよび加えられる力Ｆがたが掛け層（７１）の破断時力ＦＲの１５％に等しい場合、少なくとも２５０ｄａＮ／ｍｍに等しい割線伸びモジュラスＭＡを有する。ワーキング補強材（６）は、単一のワーキング層（６１）を含み、単一ワーキング層（６１）のワーキングレインフォーサが周方向（ＹＹ′）と少なくとも３０°に等しくかつ多くとも５０°に等しい角度ＡTをなす。少なくとも１つのカーカス層（８１）のカーカスレインフォーサは、赤道面（ＸＺ）内において周方向（ＹＹ′）と少なくとも５５°に等しくかつ多くとも８０°に等しい角度ＡC2をなし、この角度ＡC2は、ワーキングレインフォーサの角度ＡTの向きとは逆の向きを有し、カーカスレインフォーサとワーキングレインフォーサは、三角形構造を構成している。

Description

本発明の要旨は、乗用車用タイヤと通称されている乗用車のためのタイヤ、特にこのタイヤの補強材にある。

タイヤは、旋回軸線がタイヤの回転軸線であるトリック構造体であるので、本発明に関して用いられる用語は、以下のように定義される。
‐「軸方向」：タイヤの回転軸線に平行な方向、
‐「半径方向」：タイヤの回転軸線に垂直な方向、
‐「周方向」：タイヤの回転軸線を含む安定方向平面に垂直な方向、
‐「半径方向面」：タイヤの回転軸線を含む平面、
‐「赤道面」：タイヤの回転軸線に垂直でありかつトレッドの中央を通る平面。

タイヤは、通常、路面に接触するようになったトレッドを有し、トレッドは、半径方向内側寄りのその軸方向端部が２つのサイドウォールを経て、リムに接触するようになった２つのビードに連結されている。タイヤがそのリムに取り付けられた状態で、トレッドの半径方向最も外側の箇所とビードの半径方向最も内側の箇所を通る直線との間の半径方向距離は、タイヤの高さＨと呼ばれる。

ラジアルタイヤは、外側から内側に向かって半径方向に少なくとも１つのワーキング補強材および１つのカーカス補強材を含む補強材を更に有する。

トレッドの半径方向内側に位置するワーキング補強材は、エラストマー材料で被覆されたワーキングレインフォーサを含む少なくとも１つのワーキング層を有し、これらワーキングレインフォーサは、周方向と少なくとも１０°に等しい角度をなしている。通常、乗用車用タイヤのワーキング補強材は、２つのワーキング層を有し、これらワーキング層のそれぞれのワーキングレインフォーサは、三角形構造を作るよう１つのワーキング層から次のワーキング層との間でクロス掛け関係をなしている。一般的に、乗用車用タイヤのためのワーキングレインフォーサは、金属材料、通常は鋼（スチール）で作られていて、コードと呼ばれる原糸の集まりまたは単一の原糸で形成されている。

ワーキング補強材の半径方向内側に位置するカーカス補強材は、各ビード内で一般に周方向補強要素またはビードワイヤ周りに巻きつけられることによってタイヤの２つのビードを互いに連結しており、このカーカス補強材は、エラストマー材料で被覆されたカーカスレインフォーサを含む少なくとも１つのカーカス層を有する。乗用車用タイヤの場合、カーカス補強材は、一般に、単一のカーカス層を有する。半径方向カーカス補強材の最も多く見受けられる場合では、カーカスレインフォーサは、周方向とカーカス層上のあらゆる箇所において、少なくとも８５°に等しい角度をなしている。一般に、乗用車用タイヤのためのカーカスレインフォーサは、例えば脂肪族ポリアミドもしくはナイロン、芳香族ポリアミドもしくはアラミド、ポリエステル、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）（非網羅的な例として挙げた）のような布材料、例えばレーヨンのようなセルロース繊維を含む布材料で作られている。

多くの場合、補強材は、フープ補強材を更に含む。フープ補強材は、ワーキング補強材に隣接して、すなわち、ワーキング補強材の半径方向外側またはワーキング補強材の半径方向内側に位置する。フープ補強材は、一般に、カーカス補強材の半径方向外側に位置する。フープ補強材は、少なくとも１つのたが掛け層、通常、単一のたが掛け層を含む。たが掛け層は、エラストマー材料で被覆されるとともに周方向と多くとも５°に等しい角度をなすフープレインフォーサを有する。乗用車用タイヤのためのフープレインフォーサを布材料か金属材料かのいずれでも作ることができる。

ワーキング補強材およびフープ補強材で形成された組立体は、タイヤのクラウン補強材となる。

乗用車用タイヤは、これが使用されている間、異物上を走行する場合があり、かかる異物は、このタイヤのトレッドを穴あけしてワーキング層を部分的にまたは全体的に破断させがちである。これは、主として、ワーキング補強材の高い剛性、特に半径方向剛性に起因している。先行技術の従来型タイヤの場合、かかる異物による穴あけによって生じる高い変形率は、本質的に、カーカス補強材によってではなくワーキング補強材によって支えられる。

米国特許第４３１００４３号明細書は、石の上を通ったときに生じる恐れのある衝撃の影響下におけるバーストに対して高い耐性をもつヘビーデューティ型の車両向きのラジアルタイヤを既に開示している。かかるタイヤは、特に、余剰の機械的強度を備えておらず、しかも布レインフォーサから成る場合のある少なくとも１つのカーカス層を含むカーカス補強材と、カーカス補強材の半径方向外側に位置するとともに３つのワーキング層を含むワーキング補強材とを有し、これら３つのワーキング層のうちの半径方向最も外側の２つのワーキング層は、周方向と１５°〜２５°の角度をなす金属レインフォーサから成る。

タイヤのクラウンを刺し通し、潜在的にクラウンが穴あき状態になるとともに破断状態になるようにする異物はさておき、例えば敷石で覆われた路面上の走行の結果としてクラウンに応力が繰り返し加わることにより、クラウンにハンマー打ち（hammering）効果が生じ、しかも応力が繰り返し加わることにより、クラウンレインフォーサに機械的疲労が生じ、潜在的にその破断が生じる場合がある。

米国特許第４３１００４３号明細書

本発明者は、クラウンを刺し通しやすい異物によるクラウンの侵入および穿孔に対する良好な耐性とクラウンがハンマー打ちを受けた際の疲労に対する良好な耐性の両方を有し、先行技術の乗用車用タイヤの補強材設計よりも簡単でありかつこれよりも軽量である補強材設計を備えた乗用車用タイヤを設計するという目的に取り組んだ。

したがって、本発明の要旨は、乗用車用のタイヤであって、
‐路面に接触するようになったトレッドを有し、トレッドは、半径方向内側寄りのその軸方向端部が２つのサイドウォールを経て、リムに接触するようになった２つのビードに連結され、
‐トレッドの半径方向内側に位置するワーキング補強材を有し、ワーキング補強材は、エラストマー材料で被覆された金属ワーキングレインフォーサを含む少なくとも１つのワーキング層を有し、ワーキングレインフォーサは、タイヤの周方向と少なくとも１０°に等しい角度Ａ_Tをなし、
‐トレッドの半径方向内側にかつワーキング補強材に半径方向に隣接して位置するフープ補強材を有し、フープ補強材は、エラストマー材料で被覆されたフープレインフォーサを含む単一のたが掛け層を有し、フープレインフォーサは、周方向と多くとも５°に等しい角度Ａ_Fをなし、
‐ワーキング補強材およびフープ補強材の半径方向内側に位置した状態で２つのビードを互いに接合するカーカス補強材を有し、カーカス補強材は、エラストマー材料で被覆された布カーカスレインフォーサを含む少なくとも１つのカーカス層を有し、布カーカスレインフォーサは、サイドウォール内で少なくとも部分的に、周方向と少なくとも８５°に等しい角度Ａ_C1をなし、
‐たが掛け層は、たが掛け層の軸方向幅の１ｍｍ当たり少なくとも３５ｄａＮ／ｍｍに等しい破断時力ＦＲを有し、
‐たが掛け層は、少なくとも５％に等しい破断時伸び率ＡＲを有し、
‐たが掛け層は、加えられる力Ｆがたが掛け層の破断時力ＦＲの１５％に等しい場合、少なくとも２５０ｄａＮ／ｍｍに等しい割線伸びモジュラスＭＡを有し、
‐ワーキング補強材は、単一のワーキング層を含み、単一ワーキング層のワーキングレインフォーサが周方向と少なくとも３０°に等しくかつ多くとも５０°に等しい角度Ａ_Tをなし、
‐少なくとも１つのカーカス層のカーカスレインフォーサは、赤道面内において周方向と少なくとも５５°に等しくかつ多くとも８０°に等しい角度Ａ_C2をなし、この角度Ａ_C2は、ワーキングレインフォーサの角度Ａ_Tの向きとは逆の向きを有し、カーカスレインフォーサとワーキングレインフォーサは、三角形構造を構成していることを特徴とするタイヤにある。

本発明のタイヤは、
‐単一のたが掛け層で構成されたフープ補強材を有し、たが掛け層は、加えられる力Ｆがたが掛け層の破断時力ＦＲの１５％に等しい場合、たが掛け層の軸方向幅の１ｍｍ当たりのｄａＮで表された指定されている破断時最小力ＦＲ、指定された最小破断時伸び率ＡＲ、および指定された最小割線伸びモジュラスＭＡを有し、割線伸びモジュラスＭＡは、破断時力ＦＲの１５％とこれに対応した伸び率の比であり、
‐単一のワーキング層で構成されたワーキング補強材を有し、この単一のワーキング層の金属ワーキングレインフォーサは、周方向と少なくとも３０°に等しくかつ多くとも５０°に等しい角度をなし、
‐通常、単一のカーカス層で構成されたカーカス補強材を有し、この単一のカーカス層のカーカスレインフォーサは、赤道面内において周方向と少なくとも５５°に等しくかつ多くとも８０°に等しい角度Ａ_C2をなし、この角度Ａ_C2は、ワーキングレインフォーサの角度Ａ_Tの向きとは逆の向きを有し、その結果、カーカスレインフォーサとワーキングレインフォーサは、三角形構造を構成する。

したがって、本発明と先行技術の乗用車用タイヤの本質的な差異は、
‐単一のたが掛け層を含むフープ補強材が高い破断時力、高い破断時伸び率、および高い引張り剛性を同時に備え、
‐２つのワーキング層に代えて単一のワーキング層を備えたワーキング補強材が設けられ、この単一のワーキング層のワーキングレインフォーサが一方の層と他方の層との間でクロス掛け関係をなし、
‐クラウン部分内では半径方向ではないカーカス層を含むカーカス補強材が設けられ、その結果、カーカスレインフォーサとワーキングレインフォーサが互いに対してクロス掛け関係をなしているということにある。

本発明者は、驚くべきこととして、本発明の補強材がたとえ先行技術と比較して１つ少ないワーキング層を有する場合であっても、そしてこのことによりたとえ本発明の補強材が単純かつ軽量であるとしても、かかる本発明の補強材が凹みを生じさせる物体による侵入に対して良好な耐性を保証するという所見を得ることができた。この場合、ワーキング層とカーカス層との間の三角形構造が強固であってかつ剛性であるたが掛け層と関連することにより、タイヤは、刺し通す物体によって生じる変形エネルギーを効果的に吸収することができ、この場合、クラウン領域の補強材の劣化が少ない。より具体的に言えば、たが掛け層の物理的性質の選択により、タイヤのクラウンの変形プロフィールを制御し、したがって走行中に早期損傷を招きやすい過剰の変形を回避することがより良く可能である。

この利点は、ポラー（polar）と呼ばれて直径が１９ｍｍに等しい金属筒体を用いてリムに取り付けられてインフレートされたタイヤを穿孔するのに必要なエネルギーの測定を含む標準化された静的試験である「破断エネルギー」試験と呼ばれている穿孔試験によって定量化されることにあり、タイヤは、公称の所与の荷重または重み付け荷重（過負荷）を受ける。公称荷重は、欧州タイヤ・リム技術協会、すなわちＥＴＲＴＯ規格によって定められた標準化荷重である。

加うるに、本発明者はまた、驚くべきこととして、本発明のこの補強材がたとえ先行技術と比較して１つ少ないワーキング層を有するとしても、しかしながら、この単一のワーキング層が少なくとも５％に等しい破断時伸び率を有するたが掛け層に結合されている状態で、本発明のかかる補強材が敷石で覆われている路面上の走路を運転しているときに先行技術と同じ程度のクラウン疲労強度性能を提供するという知見を得ることができた。この場合、クラウンのこの軽量化設計により、フープレインフォーサの変形率は、伸張および圧縮の際に局所的に大きくなる。たが掛け層はまた、タイヤが通常の応力負荷に耐えることができるのに足るほど高い剛性および破断時力を有する必要があり、それ故、たが掛け層の破断時力と破断時伸び率と伸びモジュラスとの間の特定の妥協点を見出すことが必要である。

この利点は、敷石上を走行する極めて過酷な試験によって定量化された。敷石で覆われた軌道上を３０ｋｍ／ｈで８０００ｋｍの走行が欧州タイヤ・リム技術協会規格の意味の範囲内で２．２ｂａｒまでインフレートされて公称荷重を受けたサイズ２０５／５５／Ｒ１６の４本の試験用タイヤを備えた車両によって実施された。走行の終わりに、各タイヤの被覆頂部を取り除いたが、このことは、そのトレッドを取り外し、フープレインフォーサが破断したゾーンの数を数えたことを意味している。

カーカス補強材に関する限り、カーカス層は、少なくともサイドウォールの部分中では実質的に半径方向であり、このことは、カーカスレインフォーサが周方向と少なくとも８５°に等しい角度をなしているということを意味している。より具体的に言えば、カーカス層のこの半径方向の向きを好ましくは関連させたサイドウォールの部分が、それぞれタイヤのトレッドの半径方向最も外側の箇所から３Ｈ／８およびＨ／８の半径方向距離のところに位置した軸方向直線相互間で半径方向に延びている。

好ましくは、たが掛け層は、少なくとも４５ｄａＮ／ｍｍに等しいたが掛け層の軸方向幅の１ｍｍ当たりの破断時力ＦＲを有し、それによりたが掛け層の良好な破断時力が保証される。

さらにより好ましくは、たが掛け層は、少なくとも５．５％に等しい破断時伸び率ＡＲを有し、それによりフープレインフォーサの疲労強度が更に向上している。

また好ましくは、たが掛け層は、加えられる力Ｆがたが掛け層の破断時力ＦＲの１５％に等しい場合、少なくとも３００ｄａＮ／ｍｍに等しい割線伸びモジュラスＭＡを有し、それによりたが掛け層の高い引張り剛性が保証される。

有利には、たが掛け層は、加えられる力Ｆがたが掛け層の破断時力ＦＲの１５％に等しい場合、多くとも９００ｄａＮ／ｍｍに等しい割線伸びモジュラスＭＡを有する。これにより、フープレインフォーサが敷石で覆われた軌道上の過酷な走行中にフープレインフォーサが破断するゾーンの数が少ないことが保証される。

また有利には、たが掛け層は、加えられる力Ｆがたが掛け層の破断時力ＦＲの１５％に等しい場合、多くとも７００ｄａＮ／ｍｍに等しい割線伸びモジュラスＭＡを有する。これにより、敷石で覆われた軌道上の過酷な走行中にフープレインフォーサが破断するゾーンの数がそれぞれのワーキングレインフォーサが１つの層と次の層との間でクロス掛け関係をなす２つのワーキング層を有する先行技術のタイヤについて観察されたかかるゾーンの高さ位置では極めて少ないことが保証される。

たが掛け層が直径Ｄを有するとともにレインフォーサ間距離Ｌだけ交互に隣接間隔を置いて位置するフープレインフォーサを有する状態で、フープレインフォーサの直径Ｄと２つの連続して位置するフープレインフォーサを隔てる距離Ｌの比Ｄ／Ｌは、少なくとも１に等しくかつ多くとも８に等しい。８を超えるＤ／Ｌ比の場合、フープ‐レインフォーサ密度は、たが掛け層の機械的強度およびたが掛け層の機械的強度の面で必要な密度を遙かに超え、したがって、２つの連続して位置するフープレインフォーサ相互間の介在するエラストマー材料の量は、不十分である。１を下回るＤ／Ｌ比の場合、たが掛け層は、広い幅を生じさせる工業用生産設備での製造が困難である。

好ましくは、たが掛け層は、直径Ｄを有するとともにレインフォーサ間距離Ｌだけ交互に隣接間隔を置いて位置するフープレインフォーサを有し、フープレインフォーサの直径Ｄと２つの連続して位置するフープレインフォーサを隔てる距離Ｌの比Ｄ／Ｌは、少なくとも２に等しくかつ多くとも５に等しい。この区間内に収まるＤ／Ｌ比は、介在するエラストマー材料の機械的強度に対して最適量のエラストマー材料が存在するということを保証し、それによりたが掛け層に満足の行く頑丈さ（ロバストネス）が与えられる。

フープレインフォーサの材料に関する第１の実施形態によれば、フープレインフォーサは、例えば芳香族ポリアミドもしくはアラミド、脂肪族ポリアミドもしくはナイロン、ポリエステル、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリケトンのような布材料または例えばレーヨンまたはリオセルのようなセルロース繊維を含む布材料から成る。布材料で作られたフープレインフォーサは、軽量化および水分に耐える能力を与えるという利点を提供する。

フープレインフォーサの材料に関する第２の実施形態によれば、フープレインフォーサは、少なくとも２種類の別々の布材料の組み合わせから成る。少なくとも２種類の別々の布材料の組み合わせから成るフープレインフォーサは、ハイブリッドフープレインフォーサとも呼ばれ、かかるフープレインフォーサは、レインフォーサの伸び率に関数としてレインフォーサに加えられた引張り力を表していて、低い伸び率では比較的低い第１の引張り弾性モジュラスを呈し、高い伸び率では高い第２の引張り弾性モジュラスを呈する場合のある引張り曲線を呈するという特定の特徴を有し、これは、かかるレインフォーサが「バイモジュラス（bi-modulus）」挙動を示すと呼ばれている理由である。比較的低い第１の引張り弾性モジュラスは、タイヤの製造のロバストネスに寄与する。高い第２の引張り弾性モジュラスは、タイヤが供用時の機械的強度を有する必要性に対する対応策となる。

フープレインフォーサの材料に関する第２の実施形態の好ましい変形形態では、フープレインフォーサは、芳香族ポリアミドまたはアラミドとポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の組み合わせで作られる。これは、試験の際、ハンマー打ち作用下におけるクラウンの耐穿孔性と疲労強度の両方に関して最適結果を生じさせた組み合わせである。

たが掛け層およびワーキング層がそれぞれ軸方向幅Ｌ_FおよびＬ_Tを有する場合、たが掛け層は、好ましくはたが掛け層がワーキング層の半径方向外側に位置している場合、ワーキング層の軸方向幅Ｌ_Tよりも小さい軸方向幅Ｌ_Fを有する。たが掛け層は、ワーキング層と比較して幅が狭く、その理由は、その機能が本質的にはタイヤのトレッドの中心において赤道面の付近におけるクラウンの半径方向運動を制限することにあるからである。この形態は、たが掛け層がワーキング層の半径方向外側に位置する場合に特に有利である。しかしながら、たが掛け層がワーキング層の半径方向内側に位置する場合では、たが掛け層の軸方向幅Ｌ_Fは、適宜、ワーキング層の軸方向幅Ｌ_Tよりも大きい場合がある。

好ましくは、ワーキング層のワーキングレインフォーサは、周方向と少なくとも３５°に等しくかつ多くとも４５°に等しい角度Ａ_Tをなす。この角度の値の範囲は、タイヤがカーブでの走行中に正確に挙動するのに必要なタイヤの十分なコーナリング剛性を保証するための最適条件に対応している。タイヤのコーナリング剛性は、半径方向回りに１°の回転を生じさせるためにタイヤに加えられなければならない軸方向力に対応している。

さらにより好ましくは、少なくとも１つのカーカス層のカーカスレインフォーサは、赤道面（ＸＺ）内において周方向と少なくとも６０°に等しくかつ多くとも７０°に等しい角度Ａ_C2をなす。この角度の値の範囲は、タイヤの製造中におけるタイヤのシェーピングの結果である。カーカス層のレインフォーサは、当初半径方向であり、このことは、周方向と９０°に近い角度をなすことを意味している。タイヤが製造中、すなわち、円筒形の形状からトリックの形状への変換中にシェーピングされているとき、カーカスレインフォーサの角度は、タイヤのクラウン領域において、特に赤道面の近くにおいて著しく減少する。

半径方向面で見た本発明のタイヤの半部の断面を概略的に示す図である。 たが掛け層の代表的な挙動の曲線を示す図であり、伸張の際の変形の関数ＤＸ／Ｘとして、ｄａＮ／ｍｍ、すなわちたが掛け層の軸方向幅の１ｍｍ当たりのｄａＮで表わされたたが掛け層に加えられる引張り力Ｆを表わす図である。 たが掛け層の引張り挙動の種々の曲線を示す図であり、種々の形式のフープレインフォーサについて、伸張の際の変形の関数ＤＸ／ＸとしてｄａＮ／ｍｍで表わされたたが掛け層の軸方向幅の１ｍｍ当たりの引張り力Ｆの変化を示す図である。

以下において、添付の図１〜図３および表１〜表５に記載された実施例の助けにより本発明について説明するが、全記載内容は、例示として与えられている。

図１は、半径方向面で見た本発明のタイヤの半部の断面を概略的に示している。図１に示されているように、本発明のタイヤ１は、路面に接触するようになったトレッド２を有し、トレッド２は、半径方向内側寄りのその軸方向端部２１が２つのサイドウォールを経て、リム５に接触するようになった２つのビード４に連結されている。トレッド２の半径方向内側に位置するワーキング補強材６は、エラストマー材料で被覆された金属ワーキングレインフォーサ（図示せず）を含むワーキング層６１を有し、これらワーキングレインフォーサは、タイヤの周方向ＹＹ′と少なくとも１０°に等しい角度Ａ_Tをなしている。トレッド２の半径方向内側にかつワーキング補強材６の半径方向外側に位置するフープ補強材７は、エラストマー材料で被覆されたフープレインフォーサを含む単一のたが掛け層７１を有し、これらフープレインフォーサは、周方向ＹＹ′と多くとも５°に等しい角度Ａ_Fをなしている。ワーキング補強材６およびフープ補強材７の半径方向内側に位置していて２つのビード４を互いに結合しているカーカス補強材８は、エラストマー材料で被覆された布カーカスレインフォーサ（図示せず）を含む少なくとも１つのカーカス層８１を有し、これらカーカスレインフォーサは、周方向ＹＹ′と少なくともサイドウォール３内で部分的に、少なくとも８５°に等しい角度Ａ_C2をなしている。

図２は、たが掛け層の代表的な挙動の曲線を示す図であり、伸張の際の変形の関数ＤＸ／Ｘとして、ｄａＮ／ｍｍ、すなわちたが掛け層の軸方向幅の１ｍｍ当たりのｄａＮで表わされたたが掛け層に加えられる引張り力Ｆを表わしている。図２は、特に、破断力ＦＲの０．１５倍に等しい力Ｆでかつたが掛け層の引張り剛性を特徴付ける標準化された仕方で測定されたたが掛け層の破断力ＦＲおよび割線伸びモジュラスＭＡを示している。

図３は、たが掛け層の引張り挙動の種々の曲線を示す図であり、種々の形式のフープレインフォーサについて、伸張の際の変形の関数ＤＸ／ＸとしてｄａＮ／ｍｍで表わされたたが掛け層の軸方向幅の１ｍｍ当たりの引張り力Ｆの変化を示している。

図３の曲線は、６．５Ｊ１６リムに取り付けられてＥＴＲＴＯ（欧州タイヤ・リム技術協会）規格に準拠して「公称荷重」下において２．５ｂａｒの公称圧力および「余剰荷重」下において２．９ｂａｒの公称圧力までインフレートされるようになったサイズ２０５／５５Ｒ１６の乗用車用タイヤのたが掛け層について描かれたものである。曲線Ｓ１は、フープレインフォーサが１メートル当たり１６０ターン（１６０ｔｐｍ）のつりあい撚りがかけられたＰＥＴの３本の４４０‐テックスストランド（４４０／３）で構成されたたが掛け層に関する引張り曲線であり、これらレインフォーサのピッチＰは、１．３１ｍｍに等しい。曲線Ｓ２は、フープレインフォーサがハイブリッド型のものであって１メートル当たり２７０ターン（２７０ｔｐｍ）のつりあい撚りがかけられた状態で互いに撚り合わされた３３４テックスＰＥＴと３３０テックスアラミドの組み合わせで構成されたたが掛け層に関する引張り曲線であり、これらレインフォーサのピッチＰは、０．８ｍｍに等しい。曲線Ｓ３は、フープレインフォーサがハイブリッド型のものであって１メートル当たり２１０ターン（２１０ｔｐｍ）のつりあい撚りがかけられた状態で互いに撚り合わされた３３４テックスＰＥＴと３３０テックスアラミドの組み合わせで構成されたたが掛け層に関する引張り曲線であり、これらレインフォーサのピッチＰは、１．２３ｍｍに等しい。曲線Ｓ４は、フープレインフォーサが１メートル当たり４４０ターン（４４０ｔｐｍ）の撚りがかけられたアラミドの２本の１６７‐テックスストランド（１６７／２）で構成されたたが掛け層に関する引張り曲線であり、これらレインフォーサのピッチＰは、０．８７ｍｍに等しい。曲線Ｅ１は、フープレインフォーサが１メートル当たり３１５ターン（３１５ｔｐｍ）の撚りがかけられたアラミドの２本の１６７‐テックスストランド（１６７／２）で構成されたたが掛け層に関する引張り曲線であり、これらレインフォーサのピッチＰは、０．８７ｍｍに等しい。曲線Ｅ２は、フープレインフォーサが直径０．２６ｍｍの３本の金属原糸の集成体で構成されたスチールから成る金属コードで作られたたが掛け層に関する引張り曲線であり、これらレインフォーサのピッチＰは、０．８５ｍｍに等しい。図３の矢印のついたセグメントは、５％の破断時における指定された最小伸び率を示しており、かかる指定された破断時最小伸び率を超えて、本発明の範囲に含まれるたが掛け層であればどのようなものであってもかかるたが掛け層の破断時伸び率が存在する必要がある。曲線Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４は、本発明の範囲に含まれるたが掛け層に対応し、曲線Ｅ１，Ｅ２は、本発明の範囲に含まれない比較例に対応している。

本発明を特に６．５Ｊ１６リムに取り付けられてＥＴＲＴＯ（欧州タイヤ・リム技術協会）規格に準拠して「公称荷重」下において２．５ｂａｒの公称圧力および「余剰荷重」下において２．９ｂａｒの公称圧力までインフレートされるようになったサイズ２０５／５５Ｒ１６の乗用車用タイヤについて研究した。本発明の実施形態の４つの択一的形態Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４と本発明の範囲に含まれない２つの比較例Ｅ１，Ｅ２を比較した。

以下の表１は、サイズ２０５／５５Ｒ１６のタイヤに関し、本発明の範囲に含まれない２つの比較例Ｅ１，Ｅ２および本発明の実施形態の４つの択一的形態Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４のたが掛け層の特性を以下に示している。

表１：２０５／５５Ｒ１６のたが掛け層の特性

比の値Ｄ／Ｌ中のレインフォーサ間距離Ｌが２つの連続して位置するレインフォーサの軸線相互間で測定されたレインフォーサ相互間の間隔であるピッチＰとレインフォーサの直径Ｄの差に等しいことが注目されるべきである。この比は、研究対象の場合の全てにおいて３．２に等しく、ただし、この比が２．４に等しい比較例Ｅ２を除く。

表１によれば、たが掛け層の軸方向幅の１ｍｍ当たりの破断時力は、それぞれ、本発明の範囲には含まれない比較例Ｅ１，Ｅ２について６９．４ｄａＮ／ｍｍおよび５５．９ｄａＮ／ｍｍであり、実施形態の択一的形態Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４についてはそれぞれ４９．４ｄａＮ／ｍｍ、４７．２ｄａＮ／ｍｍ、５８ｄａＮ／ｍｍおよび５６ｄａＮ／ｍｍに等しく、その結果、これらは全て、３５ｄａＮ／ｍｍの指定された破断時最小力よりも高く、更に、破断時最小力に関し、４５ｄａＮ／ｍｍの指定された好ましい値よりも高い。たが掛け層の破断時伸び率ＡＲは、それぞれ、本発明の範囲に含まれない比較例Ｅ１，Ｅ２については５％および３．６％に等しく、実施例の択一的形態Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４についてはそれぞれ１１．８％、９．４％、６．３％および５．４％に等しく、従って、実施例の択一的形態Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４だけが破断時伸び率について５．５％の指定された好ましい値に少なくとも等しい破断時変形率を示している。最後に、たが掛け層の破断時力ＦＲの１５％での割線伸びモジュラス値は、本発明の範囲には含まれない比較例Ｅ１，Ｅ２について、それぞれ９９１ｄａＮ／ｍｍおよび１５８２ｄａＮ／ｍｍに等しく、実施形態の択一的形態Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４についてはそれぞれ３４５ｄａＮ／ｍｍ、６０６ｄａＮ／ｍｍ、６００ｄａＮ／ｍｍおよび７２４ｄａＮ／ｍｍに等しく、従って、実施例の択一的形態Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４だけが破断時力の１５％での割線伸びモジュラスについて３００ｄａＮ／ｍｍと９００ｄａＮ／ｍｍの指定された好ましい値相互間の割線モジュラス値を示している。

以下の表２は、本発明の範囲には含まれない２つの比較例Ｅ１，Ｅ２および本発明の実施形態の４つの択一的形態Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４に関し、サイズ２０５／５５Ｒ１６の乗用車用タイヤのためのカーカス、ワーキングおよびフープ補強材のためのレインフォーサの形式およびこれらレインフォーサのなす角度を示している。

表２：２０５／５５Ｒ１６中のカーカス補強材、ワーキング補強材およびフープ補強材のレインフォーサの形式および角度

表２によれば、カーカス補強材は、カーカスレインフォーサが全ての形態において、１メートル当たり２９０ターン（２９０ｔｐｍ）の撚りがかけられたＰＥＴの２本の１４４‐テックスストランド（１４４／２）で構成された単一のカーカス層で構成されている。先行技術の基準Ｒに関し、カーカス層のカーカスレインフォーサは、赤道面内において周方向と９０°に等しい角度Ａ_C2をなしている。他の全ての形態に関し、カーカス層のカーカスレインフォーサは、赤道面内において周方向と６７°に等しい角度Ａ_C2をなす。

ワーキング補強材は、先行技術の基準に関し、ワーキングレインフォーサが０．７％炭素を含むスチールで作られ、０．３０ｍｍに等しい直径を備えた２本の原糸で構成され、そして１．２ｍｍに等しいピッチＰで布設された金属コードである２つのワーキング層で構成されており、これらワーキングレインフォーサは、周方向とは２５°に等しい角度をなすとともに１つのワーキング層と次のワーキング層との間でクロス掛け関係をなしている。ワーキング補強材は、研究した他の全ての形態に関し、ワーキングレインフォーサが０．７％炭素を含むスチールで作られ、０．３０ｍｍに等しい直径を備えた２本の原糸で構成され、そして０．９ｍｍに等しいピッチＰで布設された金属コードである単一のワーキング層で構成されており、これらワーキングレインフォーサは、周方向とは−４０°に等しい角度をなしている。

以下の表３は、分析的計算から導き出された半径方向剛性Ｒｘｘおよび剪断剛性Ｇｘｙに関する理論的結果ならびにサイズ２０５／５５Ｒ１６のタイヤに関する理論的バースト圧力を記載している。

表３：２０５／５５Ｒ１６に関して計算された剛性およびバースト圧力

ｄａＮ／ｍｍで表わされる半径方向剛性Ｒｘｘは、タイヤのクラウンの１ｍｍの半径方向変位を得るためにタイヤに加えられることが必要な半径方向力である。ｄａＮ／ｍｍで表わされる剪断剛性Ｇｘｙは、タイヤのクラウンの１ｍｍの軸方向変位を得るためにタイヤに加えられることが必要な軸方向力である。ｂａｒで表わされるタイヤの理論的バースト圧力は、タイヤが圧力に耐えることができる能力の特性である。半径方向剛性Ｒｘｘおよび剪断剛性Ｇｘｙ特性ならびにバースト圧力は、ベースを１００とみなした先行技術の基準Ｒの対応の特性に対する相対的な値の形態で表わされている。

表３によれば、択一的形態Ｓ１，Ｓ３，Ｓ４は、先行技術の基準Ｒについて得られた値に近い半径方向剛性Ｒｘｘの値およびバースト圧力の値を示している。これとは対照的に、剪断剛性Ｇｘｙは、ワーキング補強材が１つだけのワーキング層を含むということが所与であることが仮定された場合に予想される基準Ｒよりも極めて低い。

以下の表４は、サイズ２０５／５５Ｒ１６のタイヤに関し、研究した種々のタイヤ設計に関する測定および試験の結果を示している。

表４：２０５／５５Ｒ１６に関して測定されたコーナリング剛性、破断エネルギーおよびバースト圧力

タイヤのコーナリング剛性Ｄｚは、半径方向周りにタイヤの１°の回転を生じさせるためにタイヤに加えられる軸方向力である。表４では、コーナリング剛性は、サイズ２０５／５５Ｒ１６のタイヤがＥＴＲＴＯ規格の意味においてタイヤの公称荷重の０．８倍に等しい荷重を受けた場合のベースを１００とみなした先行技術の基準の相対的な値の形態で、すなわち百分率として表わされており、この公称荷重は、４８２６Ｎに等しい。

穿孔エネルギーまたは破断エネルギーは、直径が１９ｍｍの円筒形またはポラー障害物による凹みによって測定され、タイヤは、２．２ｂａｒに等しい圧力（余剰荷重条件）までインフレートされる。この試験の実施中、エネルギーは、ポラーがクラウンを穿孔した時点で測定され、このエネルギーを最小しきい値と比較する。このサイズのタイヤに関し、規格カバーのいわゆる「余剰荷重」要件を満たすことが守られるべき最小しきい値は、５８８Ｊに等しい。

タイヤに関するバースト圧力試験は、水でインフレートさせたタイヤについて実施される。満足のいく安全マージンで圧力に耐えることができるタイヤの能力を保証するようになった最小しきい値は、１６ｂａｒとみなされる。

表４によれば、基準Ｒについて得られた結果と比較して、本発明の択一的形態Ｓ１，Ｓ３および比較例Ｅ１，Ｅ２は、基準と同一のレベル（９８％〜１１０％）でコーナリング剛性Ｄｚを示している。加うるに、試験した形態の全ては、最小しきい値よりも高い５８８Ｊという破断エネルギー値および最小しきい値よりも高い１６ｂａｒというバースト圧力を有する。注目されるべきこととして、これら結果は、基準Ｒの場合に互いに対してクロス掛け関係をなす２つのワーキング層ではなく１つだけのワーキング層を有する軽量化タイヤ構造について得られている。

以下の表５は、トレッドの過酷なハンマー打ち条件下においてフープレインフォーサの疲労強度を定量化する目的で敷石上を走行した場合の試験結果を記載している。より具体的に言えば、試験した各形態に関し、たが掛け層が破損したゾーンの数をタイヤの被覆頂部が取り除かれた後に数える。表５は、形態の各々のたが掛け層に関し、割線伸びモジュラスＭＡおよび、破断力ＦＲの１５％に等しい加えられた力Ｆに関し、破断時伸び率ＡＲについての注意を与えるとともにサイズ２０５／５５Ｒ１６のタイヤに関して破断ゾーンの対応の数を示している。

表５：２０５／５５Ｒ１６に関し敷石上の走行試験後におけるたが掛け層
の破断ゾーンの数

表５によれば、先行技術の基準Ｒは、たが掛け層の１０個の破断ゾーンを示している。敷石上の走行試験に関して最適な形態は、実施形態の択一的形態Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３であり、その理由は、たが掛け層の破断ゾーンの数がゼロまたはゼロに近いからである。実施形態のこれら３つの択一的形態Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３は共通して、加えられる力Ｆが破断時力ＦＲの１５％に等しい場合、３００ｄａＮ／ｍｍ〜７００ｄａＮ／ｍｍの割線伸びモジュラスＭＡおよび５．５％を超える破断時伸び率ＡＲを有する。加えられるＦが破断時力ＦＲの１５％に等しい場合、７００ｄａＮ／ｍｍ〜９００ｄａＮ／ｍｍの割線伸びモジュラスＭＡおよび５％〜５．５％の破断時伸び率ＡＲを有する実施形態の択一的形態Ｓ４は、上述の択一的形態と同じほど良くはなく、その理由は、そのたが掛け層中の破断ゾーンの数が２９に増えているからである。最終的に、加えられるＦが破断時力ＦＲの１５％に等しい場合、９００ｄａＮ／ｍｍを超える割線伸びモジュラスＭＡおよび５％未満の破断時伸び率ＡＲを有する比較例Ｅ１，Ｅ２は、それぞれ、４９および１２０に等しい多数のたが掛け層破断ゾーンを示しており、これは、先行技術Ｒと比較することによってかなり劣った性能である。

乗用車用タイヤの分野において、本発明は、上述したカーカスレインフォーサおよびワーキングレインフォーサには限定されない。カーカスレインフォーサは、任意形式の布材料、例えば、ＰＥＴ、アラミド、ナイロンまたはこれら材料の任意の組み合わせ（なお、これらは網羅的ではない）で構成できる。ワーキングレインフォーサは、種々の集成体、例えば記号３．２６（直径が０．２６ｍｍの３本の原糸の集成体）、３．１８（直径が０．１８ｍｍの３本の原糸の集成体）、２．３０（直径が０．３０ｍｍでありらせんピッチが１４ｍｍの２本の原糸の集成体）のコードまたは直径が０．４０ｍｍのモノフィラメント（これらは網羅的ではない）のものであるのが良い金属コードである。

本発明は、乗用車向きのタイヤには限定されず、二輪車、例えばモータバイク、ヘビーデューティ型または建設プラント型の車両に装着されるようになったタイヤ（網羅的ではない）に及ぶことが可能である。

Claims (14)

1. 乗用車用のタイヤ（１）であって、
   ‐路面に接触するようになったトレッド（２）を有し、前記トレッド（２）は、半径方向内側寄りのその軸方向端部（２１）が２つのサイドウォールを経て、リム（５）に接触するようになった２つのビード（４）に連結され、
   ‐前記トレッド（２）の半径方向内側に位置するワーキング補強材（６）を有し、前記ワーキング補強材（６）は、エラストマー材料で被覆された金属ワーキングレインフォーサを含む少なくとも１つのワーキング層（６１）を有し、前記ワーキングレインフォーサは、前記タイヤの周方向（ＹＹ′）と少なくとも１０°に等しい角度Ａ_Tをなし、
   ‐前記トレッド（２）の半径方向内側にかつ前記ワーキング補強材（６）に半径方向に隣接して位置するフープ補強材（７）を有し、前記フープ補強材（７）は、エラストマー材料で被覆されたフープレインフォーサを含む単一のたが掛け層（７１）を有し、前記フープレインフォーサは、前記周方向（ＹＹ′）と多くとも５°に等しい角度Ａ_Fをなし、
   ‐前記ワーキング補強材（６）および前記フープ補強材（７）の半径方向内側に位置した状態で前記２つのビードを互いに接合するカーカス補強材（８）を有し、前記カーカス補強材（８）は、エラストマー材料で被覆された布カーカスレインフォーサを含む少なくとも１つのカーカス層（８１）を有し、前記布カーカスレインフォーサは、前記サイドウォール（３）内で少なくとも部分的に、前記周方向（ＹＹ′）と少なくとも８５°に等しい角度Ａ_C1をなす、タイヤにおいて、
   前記たが掛け層（７１）は、前記たが掛け層の軸方向幅の１ｍｍ当たり少なくとも３５ｄａＮ／ｍｍに等しい破断時力ＦＲを有し、前記たが掛け層（７１）は、少なくとも５％に等しい破断時伸び率ＡＲを有し、前記たが掛け層（７１）は、加えられる力Ｆが前記たが掛け層（７１）の前記破断時力ＦＲの１５％に等しい場合、少なくとも２５０ｄａＮ／ｍｍに等しい割線伸びモジュラスＭＡを有し、前記ワーキング補強材（６）は、単一のワーキング層（６１）を含み、前記単一ワーキング層（６１）のワーキングレインフォーサが前記周方向（ＹＹ′）と少なくとも３０°に等しくかつ多くとも５０°に等しい角度Ａ_Tをなし、前記少なくとも１つのカーカス層（８１）の前記カーカスレインフォーサは、赤道面（ＸＺ）内において前記周方向（ＹＹ′）と少なくとも５５°に等しくかつ多くとも８０°に等しい角度Ａ_C2をなし、該角度Ａ_C2は、前記ワーキングレインフォーサの前記角度Ａ_Tの向きとは逆の向きを有し、前記カーカスレインフォーサと前記ワーキングレインフォーサは、三角形構造を構成している、タイヤ。
2. 前記たが掛け層（７１）は、前記たが掛け層の軸方向幅の１ｍｍ当たり少なくとも４５ｄａＮ／ｍｍに等しい破断時力ＦＲを有する、請求項１記載のタイヤ。
3. 前記たが掛け層（７１）は、少なくとも５．５％に等しい破断時伸び率ＡＲを有する、請求項１または２記載のタイヤ。
4. 前記たが掛け層（７１）は、加えられる力Ｆが前記たが掛け層（７１）の前記破断時力ＦＲの１５％に等しい場合、少なくとも３００ｄａＮ／ｍｍに等しい割線伸びモジュラスＭＡを有する、請求項１〜３のうちいずれか一に記載のタイヤ。
5. 前記たが掛け層（７１）は、加えられる力Ｆが前記たが掛け層（７１）の前記破断時力ＦＲの１５％に等しい場合、多くとも９００ｄａＮ／ｍｍに等しい割線伸びモジュラスＭＡを有する、請求項１〜４のうちいずれか一に記載のタイヤ。
6. 前記たが掛け層（７１）は、加えられる力Ｆが前記たが掛け層（７１）の前記破断時力ＦＲの１５％に等しい場合、多くとも７００ｄａＮ／ｍｍに等しい割線伸びモジュラスＭＡを有する、請求項１〜５のうちいずれか一に記載のタイヤ。
7. 前記たが掛け層（７１）は、直径Ｄを有するとともにレインフォーサ間距離Ｌだけ交互に隣接間隔を置いて位置するフープレインフォーサを有し、フープレインフォーサの前記直径Ｄと２つの連続して位置するフープレインフォーサを隔てる前記距離Ｌの比Ｄ／Ｌは、少なくとも１に等しくかつ多くとも８に等しい、請求項１〜６のうちいずれか一に記載のタイヤ。
8. 前記たが掛け層（７１）は、直径Ｄを有するとともにレインフォーサ間距離Ｌだけ交互に隣接間隔を置いて位置するフープレインフォーサを有し、フープレインフォーサの前記直径Ｄと２つの連続して位置するフープレインフォーサを隔てる前記距離Ｌの比Ｄ／Ｌは、少なくとも２に等しくかつ多くとも５に等しい、請求項１〜７のうちいずれか一に記載のタイヤ。
9. 前記フープレインフォーサは、例えば芳香族ポリアミドもしくはアラミド、脂肪族ポリアミドもしくはナイロン、ポリエステル、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリケトンのような布材料または例えばレーヨンまたはリオセルのようなセルロース繊維を含む布材料から成る、請求項１〜８のうちいずれか一に記載のタイヤ。
10. 前記フープレインフォーサは、少なくとも２種類の別々の布材料の組み合わせから成る、請求項９記載のタイヤ。
11. 前記フープレインフォーサは、芳香族ポリアミドまたはアラミドとポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の組み合わせで作られている、請求項１０記載のタイヤ。
12. 前記たが掛け層（７１）および前記ワーキング層（６１）は、それぞれ、軸方向幅Ｌ_FおよびＬ_Tを有し、前記たが掛け層（７１）は、好ましくは前記たが掛け層（７１）が前記ワーキング層（６１）の半径方向外側に位置している場合、前記ワーキング層（６１）の前記軸方向幅Ｌ_Tよりも小さい軸方向幅Ｌ_Fを有する、請求項１〜１１のうちいずれか一に記載のタイヤ。
13. 前記ワーキング層（６１）の前記ワーキングレインフォーサは、前記周方向（ＹＹ′）と少なくとも３５°に等しくかつ多くとも４５°に等しい角度Ａ_Tをなしている、請求項１〜１２のうちいずれか一に記載のタイヤ。
14. 前記少なくとも１つのカーカス層（８１）の前記カーカスレインフォーサは、前記赤道面（ＸＺ）内において前記周方向（ＹＹ′）と少なくとも６０°に等しくかつ多くとも７０°に等しい角度Ａ_C2をなしている、請求項１〜１３のうちいずれか一に記載のタイヤ。

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