(57)【要約】【課題】修正された測地経路でベルトを形成することが可能な改善された方法および装置を提供する。【解決手段】空気圧タイヤのための修正ジオデシックベルトを形成する方法が説明されている。理想的なジオデシックベルト経路は、中央線ベルト各を選択し、ベルト縁部におけるベルトの過剰な積み重なりを回避するために、修正される。方法は、好ましくは、動的な逐次近似を用いて、一方のベルト縁部から他方のベルト縁部までの３次元の最小距離を計算するステップを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤ用の修正ジオデシックベルトを形成する方法であって、
ａ．所望の中心線角θｓを選択するステップと、
ｂ．Ｚ＝Ｒ＊δΨであって、Ψ＝０からＡＧまでの場合、式Ｌ＝Σ（ＳＱＲＴ（Ｘ２＋Ｙ２＋Ｚ２））を使用して、一方のベルト縁部から他方のベルト縁部までの３次元の最小距離の経路Ｌを計算するステップと、
ｃ．経路の中心線でθを計算するステップと、
ｄ．前記最小経路の点のデータセットを決定するステップと、
ｅ．θ≠θｓの場合、ＮＧを増分し、次いで新しいＡＧ＝ＮＲ／ＮＧを計算するステップと、
ｆ．θがθｓ±Δにほぼ等しくなるまで、ステップｂからｄを繰り返すステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
Ｘ、Ｙ、Ψのデータセットが、前記最小経路から決定される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
θがθｓ±Δにほぼ等しくなると、係数Ｋ＝［３６０＊ＮＲ＋３６０／ＮＳ］／ＮＲを決定するステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
Ψ＝Ｋ＊Ψと示されるように、Ψデータ点すべてに係数Ｋが乗じられる、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ベルトがストリップから形成されている、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記ベルトが、連続的なストリップから形成されている、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ベルトがナイロン材料から形成されている、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記ベルトがアラミド材料から形成されている、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
タイヤ用の修正ジオデシックベルトを形成する方法であって、
ａ．所望の中心線角θｓを選択するステップと、
ｂ．一方のベルト縁部から他方のベルト縁部まで、またＡＧ＝ＮＲ／ＮＧとしてΨ＝０からΨ＝ＡＧまでの３次元の最小距離の経路Ｌを計算するステップと、
ｃ．中心線角θを計算するステップと、
ｄ．θがθｓの所望の範囲内にない場合、角度Ψを修正するステップと、
ｅ．θがθｓの所望の範囲内に入らないまで、ステップｂからｄを繰り返すステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１０】
Ｘ、Ｙ、Ψのデータセットが、前記最小経路から決定される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
一方のベルト縁部から他方のベルト縁部までの３次元の最小距離の経路Ｌが、Ψ＝０からＡＧであって、Ｚ＝Ｒ＊δΨの場合、式Ｌ＝Σ（ＳＱＲＴ（Ｘ２＋Ｙ２＋Ｚ２））、を使用して決定される、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
θがθｓ±Δにほぼ等しくなると、係数Ｋ＝［３６０＊ＮＲ＋３６０／ＮＳ］／ＮＲを決定するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
Ψ＝Ｋ＊Ψと示されるように、Ψデータ点すべてに係数Ｋが乗じられる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記ベルトがストリップから形成されている、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記ベルトが、連続的なストリップから形成されている、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記ベルトがナイロン材料から形成されている、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記ベルトがアラミド材料から形成されている、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤ製造およびタイヤ構造の分野を対象とする。
【背景技術】
【０００２】
当技術分野では、航空機タイヤおよびトラックタイヤでジグザグベルトを使用することが知られている。ジグザグベルトは、一般に、一方のベルト縁部から他方のベルト縁部にかけて一定の角度で連続的に編まれており、ベルト縁部で折り返されている。ジグザグベルトでは、ベルト縁部が切れていない、共に編み合わされた２層のコードができる。しかし、タイヤサイズや他の要因に応じて、クラウン領域におけるジグザグベルトの角度は、一般に１０〜１４度であり、ベルト縁部での折返し角度は、一般に約９０度である。しかし、摩耗を改善するためには、中心線において、典型的には１５〜４５度の範囲内の、より高い角度を有することが望ましい。
【０００３】
ジオデシックベルト（ｇｅｏｄｅｓｉｃ  ｂｅｌｔ）構造では、タイヤの湾曲した表面上の測地線（ｇｅｏｄｅｓｉｃ  ｌｉｎｅ）上にベルトコードが配置されている。湾曲した表面上では、その測地経路（ｇｅｏｄｅｓｉｃ  ｐａｔｈ）が、最小曲率、または湾曲した表面上の２点間の最短距離である。真の測地経路は、特別な数学的法則、すなわちρｃｏｓα＝一定に従う。真のジオデシックベルトは、ジグザグベルトに比べて、中心線においてクラウン角がより高いという利点を有する。また、真のジオデシックベルトは、最小経路であるため、せん断応力がないという利点を有する。ジグザグベルト構造とは異なり、ジオデシックベルト角は、中心線において典型的には約４５度と高くなり、ベルト縁部において１８０度となるように連続的に変わる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ジグザグベルトもジオデシックベルトも共に、ベルト縁部に蓄積（ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ）の問題がある。したがって、測地経路を修正しジオデシックベルトの欠点を克服する改善されたベルト設計を提供することが望ましい。したがって、前述の理由により、上述の欠点がなく、修正された測地経路でベルトを形成するための改善された方法および装置を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明による方法は、タイヤ用の修正ジオデシックベルトを形成する方法であって、
ａ．所望の中心線角θｓを選択するステップと、
ｂ．式Ｌ＝Σ（ＳＱＲＴ（Ｘ２＋Ｙ２＋Ｚ２））、Ψ＝０からＡＧの場合、ただしＺ＝Ｒ＊δΨを使用して、一方のベルト縁部から他方のベルト縁部までの３次元の最小距離の経路Ｌを計算するステップと、
ｃ．経路の中心線でθを計算するステップと、
ｄ．前記最小経路の点のデータセットを決定するステップと、
ｅ．θ≠θｓの場合、ＮＧを増分し、次いで新しいＡＧ＝ＮＲ／ＮＧを計算するステップと、
ｆ．θがθｓ±Δにほぼ等しくなるまで、ステップｂからｄを繰り返すステップとを特徴とする。
【０００６】
また、本発明による方法は、タイヤ用の修正ジオデシックベルトを形成する方法であって、
ａ．所望の中心線角θｓを選択するステップと、
ｂ．一方のベルト縁部から他方のベルト縁部まで、またＡＧ＝ＮＲ／ＮＧとしてΨ＝０からΨ＝ＡＧまでの３次元の最小距離の経路Ｌを計算するステップと、
ｃ．中心線角θを計算するステップと、
ｄ．θがθｓの所望の範囲内にない場合、角度Ψを修正するステップと、
ｅ．θがθｓの所望の範囲内に入らないまで、ステップｂからｄを繰り返すステップとを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明について、例として、また添付の図面を参照して述べる。
【図１】対称な航空機タイヤの半分の断面図である。
【図２】外側表面上の理想的な測地線３を示すタイヤの斜視図である。
【図３Ａ】修正ジオデシックベルトを有するタイヤの正面図である。
【図３Ｂ】修正ジオデシックベルトを有するタイヤの正面図である。
【図４】Ψ＝０度からΨ＝３６０度の修正ジオライン（ｇｅｏｌｉｎｅ）の概略図である。
【図５】ドラム回転角Ψ＝０からΨ＝ＡＧを示すタイヤ成形ドラム（ｔｉｒｅ  ｂｕｉｌｄｉｎｇ  ｄｒｕｍ）の簡易、概略的な側面図である。
【図６】本発明の方法ステップを示すプロセスフローチャートである。
【図７】矩形座標内の最小経路Ｌを示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（定義）
「アスペクト比」は、タイヤの断面高さ対その断面幅の比を意味する。
【０００９】
「軸方向の」および「軸方向に」は、タイヤの回転軸に平行な線または方向を意味する。
【００１０】
「ビード」または「ビードコア」は、環状の引張部材を有しているタイヤの部分を一般的に意味し、半径方向内側のビードは、プライコードに被覆されて形作られて、タイヤを保持した状態でリムと結合され、フリッパ、チッパ、エイペックス、またはフィラ、トーガード、およびチェーファーのような他の補強部材を有することもあれば、有しないこともある。
【００１１】
「バイアスプライタイヤ」は、複数の強化コードがカーカスプライ内をタイヤを横切ってビードからビードにタイヤの赤道面に対して約２５°から６５°の角度で対角線方向に延びており、複数のプライコードが複数の層内を交互に反対の角度で延びていることを意味する。
【００１２】
「ブレーカ」または「タイヤブレーカ」は、ベルトまたはベルト構造または補強ベルトと同じものを意味する。
【００１３】
「カーカス」は、タイヤプライ材料の層、および他のタイヤ構成部品を意味する。加硫処理して成形タイヤを作り出す前に、追加の構成部品をカーカスに追加してもよい。
【００１４】
「周方向」は、軸方向に対して垂直な環状のトレッドの表面の周囲に沿って延びる線または方向を意味し、断面で見たとき、その半径が軸方向曲率を規定する、隣接する複数の円形曲線の集合の方向を指すこともある。
【００１５】
「コード」は、プライを補強するために使用される、繊維を含む補強ストランドの１つを意味する。
【００１６】
「インナーライナ」は、チューブレスタイヤの内側表面を形成し、タイヤ内に膨張流体を含む、エラストマーまたは他の材料の層または複数の層を意味する。
【００１７】
「インサート」は、一般にランフラット型タイヤのサイドウォールを補強するために使用される補強体を意味し、トレッドの下にあるエラストマーインサートをも指す。
【００１８】
「プライ」は、エラストマー被覆コードのコード補強層を意味する。
【００１９】
「ラジアル（半径方向の）」および「半径方向に」は、タイヤの回転軸に半径方向に向かうか、またはその軸から離れる方向を意味する。
【００２０】
「サイドウォール」は、トレッドとビードの間のタイヤの部分を意味する。
【００２１】
「ラミネート構造」は、インナーライナ、サイドウォール、および任意選択のプライ層など、タイヤの１つもしくは複数の層、またはエラストマー構成部品でできた未加硫構造を意味する。
【００２２】
タイヤの横断面図が図１に示されている。図のように、タイヤ１００は、航空機タイヤを表すものとすることができ、１対の対向するビード領域１１０を備え、それぞれのビード領域には、１つまたは複数のビード部１２０が埋め込まれている。さらに、タイヤ１００は、ビード領域１１０のそれぞれからタイヤの半径方向で実質的に外側に延びるサイドウォール部分１１６を備えていてもよい。トレッド部分１３０は、サイドウォール部分１１６の半径方向の外側端部間に延びている。さらに、タイヤ１００は、ビード部１２０の１つから他のビード部１２０に延びるラジアルカーカスで補強されている。ベルトパッケージ１５０がカーカス１３０とトレッドの間に配置されている。このベルトパッケージは、下記でより詳細に述べるように、少なくとも１つの修正ジオデシックベルトを有する。
【００２３】
湾曲した表面上の真の測地線が、空間内の２点間の最も短い３次元距離、または最小曲率であると理解することは有用である。図２は、真の測地線を有するベルトを示す線３を示している。コードは、点Ａでベルト縁部に接することに留意されたい。真の測地プライパターンは、数式ρｃｏｓα＝ρ０ｃｏｓα０に正確に従い、ここでρは、回転の軸から所与の位置でのコードまでの半径方向距離であり、αは、中央周方向平面（ｍｉｄ−ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｐｌａｎｅ）に対する所与の位置でのコードの角度であり、ρは、コアの回転の軸からクラウンまでの半径方向距離であり、ρ０、α０は、中央周方向平面での半径および角度である。
【００２４】
図３Ａおよび図３Ｂは、それぞれ、本発明の修正ジオデシックベルト１５０で構築されたベルト製造機（ｂｅｌｔ  ｍａｋｉｎｇ  ｍａｃｈｉｎｅ）上のタイヤの正面図を示している。縁部でのベルトの角度は、１８０度よりもわずかに小さい。各ベルトは、所望の中心線角θｓなど異なるパラメータの選択により、異なって見える。ジオデシックベルトは、回転するＢ＆Ｔドラム上でベルトアプライヤ（ｂｅｌｔ  ａｐｐｌｉｅｒ）を使用して掛けられる。ベルトアプライヤは、一方のベルト縁部のショルダから他方のベルト縁部のショルダに軸方向で平行移動（ｔｒａｎｓｌａｔｅ）する機械式アームアプライヤ（図示せず）を使用している。コンピュータコントローラが、Ｂ＆Ｔドラムの速度（Ψ）に合わせたアーム位置（ｘ軸）を制御する。修正測地経路１５０は、以下のステップから決定される。
【００２５】
図４および図７は、本発明の教示による修正測地経路１５０を示している。図４は、０度からΦ＝３６０度まで１回転した場合の経路を示している。真の測地経路の場合、各ベルト縁部（Ｗ／２）において、角度α＝０度であり、その結果、コードは、ベルト縁部で接する。本発明の修正測地経路は、ベルト縁部での過剰な積み重なりを回避するために、ベルト縁部でゼロの角度から逸脱している。また、修正測地経路は、所望の中心線角θｓが得られるように中心線での角度からも逸脱している。説明のために、例示的なタイヤサイズの場合、２０本のジオラインが９回転で形成されていることが知られている。したがって、真の測地経路の場合、ジオラインが０．４５回転で形成される。各ベルト縁部では、ジオラインがベルト縁部と接し（α＝０）、中心線でのベルト角度は、約１５．５度である。ジオラインは、一方のベルト縁部（図４の点Ａ）から反対側のベルト縁部（点Ｄ、図４）までの３次元の最小経路として定義される。したがって、ベルトは、タイヤベルトを全体的に覆うために、複数のジオライン、典型的には８０本のジオラインを必要とすることになる。
【００２６】
ＡＧは、図５に示されているように、ジオラインの開始点Ａから終了点Ｄにかけての角度Ψの変化として定義される。ＡＧは、初期ＮＲ値２０、ＮＧ値３０を指定することにより初期値を有するように設定されている。ＮＧ、ＡＧの値は、反復する一連の計算が実施されるにつれて変化することになる。
【００２７】
ＡＧ＝３６０＊ＮＲ／ＮＧ
ここで、ＮＲ＝ＮＧ本のジオラインを形成するための回転の数
ＮＧ＝その組内のジオラインの数であり、全組が等しい。
【００２８】
図６は、ベルト用の修正ジオライン１５０を計算するためのステップを概説するフローチャートを示している。ステップ１０に関して、ベルト幅、ストリップ幅、および所望の中心線角θｓが入力される。ステップ２０に関して、θｓが入力値θｓに設定され、ＮＲが２０に設定され、ＮＧが３０に設定される。これらの値は、経験から決定した。
【００２９】
ここで、ＮＲ＝１組のジオラインにおける回転の数
ＮＧ＝０度Ψ（ｐｈｉ）の開始点および終了点を有するある組内のジオラインの数
ステップ３０に関して、以下の計算からＡＧが決定される。
【００３０】
ＡＧ＝３６０＊ＮＲ／ＮＧ
ステップ４０では、あるジオラインについて、３次元の最小距離の経路Ｌが、Ｘ＝−Ｗ／２からＷ／２、Ψ＝０からＡＧの範囲にわたって、下記の式から決定される。
【００３１】
Ｌ＝Σ（ＳＱＲＴ（Ｘ２＋Ｙ２＋Ｚ２））、ｉ＝１からｋの場合
ここで、Ｚ＝Ｒ＊δΨ
ステップ５０では、角度θが中心線で計算され、入力値θｓと比較される。ステップ６０に関して、θ＝θｓか（あるいはθ＝θｓ±Δ）、が真でない場合には、ステップ７０が実施され、ＮＧが以下の式によって増大される。
【００３２】
ＮＧ＝ＮＧ＋ΔＮＧ
θ＝θｓになるまで、ステップ３０〜７０が繰り返される。
【００３３】
θ＝θｓとなったならば、ステップ４０からの式を使用して、その組について残りのジオラインが決定される。あるいは、あるジオラインが計算された後で、他の残りのジオラインは、ジオラインデータセットのΨ値にＡＧを加えることによって決定することができる。
【００３４】
今、第１のデータセットが既知であり、この例ではＮＲ＝２０、ＮＧ＝７０が決定されている。最小経路を描くデータ点のこの第１のセットは、Ｘ、Ｙ、Ψ座標で既知である。ベルト表面を十分に充填するために、いくつかのセット、典型的には２セットから５セットの範囲のセットが必要である。この例では、４つのデータセットが必要とされると仮定してみる。セット２からセット４の開始点を決定するために、値Ｋが下記の式から決定される。
【００３５】
４つのデータセットに関して、ベルト領域をコードによって全体的に覆うために、また、第１のデータセットが終了したところで第２のデータセットが確実に始まるように、第１のデータセットが係数Ｋによって修正されることが好ましい。４つの指定済みのデータセットに関して、第１のデータセットの終了点は、Ψ＝９０度で正確に生じることになる。したがって、我々の第１のデータセットは、Ψ＝０で始まり、Ψ＝９０度で終了することになる。セット２は、９０度で始まり、１８０度で終了することになる。セット３は、１８０度で始まり、２７０度で終了することになる。セット４は、２７０度で始まり、０／３６０度で終了することになる。
【００３６】
Ｋ＝［３６０＊ＮＲ＋３６０／ＮＳ］／ＮＲ
ここで、ＮＳは、例４において生成すべきデータセットの数
ベルトを充填するために、少なくとも４つのデータセットが生成されていることが望ましい。
【００３７】
第１のデータセットに関して、Ψ’＝Ｋ＊Ψ
したがって、第１のデータセットでは、７０本のジオラインが２０回転で形成されており、このデータセットは、Ψ＝０で始まり、Ψ＝９０で終了する。Ｋは、９０度など均等な間隔で正確に終了するようにデータセットをわずかに拡張する乗数である。第２のデータセットは、Ψ＝９０で始まり、Ψ＝１８０で終了する。このデータセットは、他のデータ値を同じままとしながらΨ＝Ψ＋９０を加えることによって第１のデータセットから導出することができる。第３のデータセットは、Ψ＝１８０で始まり、Ψ＝２７０で終了する。このデータセットは、他のデータ値を同じままとしながらΨ＝Ψ＋１８０を加えることによって第１のデータセットから導出することができる。第４のデータセットは、Ψ＝２７０で始まり、Ψ＝３６０で終了する。このデータセットは、他のデータ値を同じままとしながらΨ＝Ψ＋２７０を加えることによって第１のデータセットから導出することができる。
【００３８】
ベルトは、ストリップから形成されたものであってよく、また、連続的なストリップから形成されたものであってよい。
【００３９】
コード構造
コードは、ポリエステル、ナイロン、レーヨン、鋼、ｆｌｅｘｔｅｎ（登録商標）、またはアラミドであってよい１つまたは複数のゴム被覆コードを含むことができる。
【００４０】
本明細書に提供されている説明に照らして、本発明の変形形態が可能である。いくつかの代表的な実施形態および詳細について本発明を説明するために示したが、本発明の範囲から逸脱することなしに様々な変更および修正を加えることができることが、当業者には明らかであろう。したがって、記載の特定の実施形態において、以下の添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の完全な所期の範囲内に入ることになる変更を加えることができることを理解されたい。
【符号の説明】
【００４１】
１００  タイヤ
１１０  ビード領域
１１６  サイドウォール部分
１２０  ビード
１３０  トレッド部分
１４０  カーカス
１５０  ベルトパッケージ、修正ジオデシックベルト
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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