JP4559624B2 - 広範な自動車のタイヤ用のトレッド補強手段 - Google Patents

Description

【０００１】
技術分野
本発明は、トレッドおよびその下にある支持構造を補強する構造手段を設けることによってランフラット操作性が改良された、空気入りのラジアルプライランフラットタイヤに関する。より詳細には、本発明は、高速ランフラット動作中にトレッドおよびその下にある構造の中央部の上向きの座屈に耐えるようにトレッドを横方向に横切って剛性が高められ、それによって、トレッドの地面接触、横方向グリップ、およびランフラットの動作寿命が高められたランフラットタイヤに関する。
【０００２】
発明の背景
膨張していないタイヤへのさらなる破損を最小限に抑え、タイヤの圧力が無くなった場所からタイヤを交換できるサービスステーションなどの運転者の所望の場所までの距離にわたって車両操作性を同時に損なうことなく、車両の非加圧状態または加圧不足状態のタイヤを安全に連続的に動作させることを可能にする様々な方法が考案されている。タイヤ圧の喪失は、くぎや、車両上に設置された空気入りタイヤを貫通する他の鋭い物体などの異物によるパンクを含む様々な原因によって起こる。
【０００３】
非加圧状態または加圧不足状態で動作を維持できるように設計された空気入りタイヤは、非膨張状態、すなわち“フラット”状態で駆動できるので、ランフラットタイヤとも呼ばれる。従来の空気入りタイヤは、膨張していない状態で動作させられると、つぶれて、そのサイドウォールが、車両の荷重を支持するときに、トレッドが地面に接触する領域で外側に座屈する。一般に、“ランフラット”の用語は、タイヤが非膨張状態で動作させられるときに車両荷重を支持するのに十分な剛性および強度をタイヤ構造が単独で有することを意味する。タイヤのサイドウォールおよび内面は、つぶれることも、あるいは座屈することもなく、さもなければ、タイヤは、他の支持構造やタイヤがつぶれるのを防止する他の装置を含んだり、あるいは使用したりすることはない。
【０００４】
ランフラットタイヤ設計の初期の例は、トレッドとほぼ同じ幅を有するフープまたは環状バンドがトレッドの下に周方向に配置された“Ｂａｎｄｅｄ Ｔｉｒｅ”という名称の、米国特許第４１１１２４９号に記載されている。タイヤ構造の残りの部分と組み合わされたフープは、非膨張状態で車両の重量を支持することができる。
【０００５】
有効なランフラットタイヤの設計を実現するために、多数の方法が用いられている。一般に、このようなタイヤは、より厚く、および／またはより剛性の高いサイドウォール構造を組み込んでおり、したがって、タイヤを修理または交換できるような合理的な時まで、タイヤ自体および車両操作性に対する悪影響を最小限に抑えながら、膨張していないタイヤによってタイヤの荷重を支持することができる。サイドウォール補強に使用される方法には、垂直荷重を受けたときに通常は変形に対する最も低い抵抗を有するタイヤの領域である、カーカスのサイドウォール部分のインナー周囲表面に、周方向に配設されたインサートを組み込むことを含む。このようなランフラットタイヤ設計では、各サイドウォールのビードとトレッドショルダとの間のサイドウォール領域の厚さが概ね一様になるように、サイドウォールが厚くされる。このようなタイヤの補強されたサイドウォールは、非膨張状態で動作させられると、正味の圧縮荷重を受ける。補強されたサイドウォールの外側部分は、トレッドの地面接触部分に隣接するサイドウォールの領域において、サイドウォールを外側にあるいは互いに離れる方向にそらせる曲げ応力のために張力を受ける。このような補強されたサイドウォールのインナー部分は、トレッドが地面に接触する場所の近傍の領域において、ランフラット動作時に圧縮される傾向がある。サイドウォール部材を補強するのに必要なゴムの量が多いので、サイドウォールのたわみによる熱の蓄積は、特に、非膨張タイヤが高速で長期間にわたって動作させられたときに、タイヤ故障の主要な要因となる。
【０００６】
Ｇｏｏｄｙｅａｒ社の米国特許第５３６８０８２号（‘０８２）は、剛性を高めるために特殊なサイドウォールインサートを使用する、低アスペクトランフラット空気入りラジアルプライタイヤを開示している。この非膨張タイヤでは、８００ポンドの荷重を支持するのにタイヤ当たりほぼ６ポンドの追加重量が必要であった。この初期の発明は、ランフラットタイヤ設計に対する従来の試みよりも優れているが、スペアタイヤおよびタイヤジャッキを無くすことによって相殺することのできる重量面の欠点を依然として有していた。しかし、この重量面の欠点は、エンジニアが大型ラグジュアリツーリングセダン用の高アスペクト比タイヤを作製することを試みたときに、より大きな問題を生じさせた。このようなサイドウォールがより高いタイヤは、５５％から６５％の範囲またはそれ以上のアスペクト比を有しており、このことは、上記の‘０８２特許で開示された初期の低アスペクト比ランフラットタイヤよりもサイドウォール曲げ応力が大きいことを意味している。したがって、高い外形を有するタイヤのサイドウォールは、場合によってはランフラット機能を実現するために、乗り心地が損なわれ、一般にラグジュアリ車両には受け入れられない結果に至るまで、補強する必要があった。ランフラットタイヤ設計に対する技術的要求は、乗り心地または操作性が失われないようにすることである。スポーツカーや様々なスポーツ／ユーティリティ車両など、超高剛性サスペンション性能型の車両において、このようなランフラットタイヤを備えることは、より柔らかい乗り心地を必要とするラグジュアリセダン用の同様なランフラットタイヤを備えることと比べて比較的単純である。軽トラックおよびスポーツユーティリティ車両は、それほど乗車性能に左右されないが、より堅い乗り心地を受け入れる市場から、より柔らかいラグジュアリ型の乗り心地を要求する市場までの範囲のランフラットタイヤ市場を形成している。
【０００７】
ランフラットタイヤ設計についてより詳しく検討すると、ランフラットタイヤ設計は、通常、各サイドウォールのたわみ領域内に１つまたは２つ以上のインサートを設置することに基づいている。各サイドウォール内のインサートは、プライと共に、ランフラット動作中に空気圧がなくなったときにサイドウォールに剛性を加える。インサートの圧縮反りに対する大きい抵抗が、膨張しておらず荷重を受けているタイヤのつぶれに対する必要な抵抗をもたらす一方で、この方法は、上述した、タイヤ重量の増大と、特に高速ランフラット動作中の、サイドウォールのインサート補強材における熱蓄積とを含む、いくつかの欠点を有する。
【０００８】
さらに、補強された厚いサイドウォールは、ランフラット動作中に、トレッドの地面と接触する部分に曲げ応力を伝達する傾向がある。この結果、トレッドの中央部が地面から上向きに座屈する傾向がある。上向きの座屈によって、トレッドの中央領域での地面との接触が弱くなり、したがって、車両操作性が阻害されると共に、ランフラットトレッドの寿命が短くなる。
従来技術のいくつかの特許文献は、ランフラットタイヤ動作に関する問題の解決策を開示している。欧州特許出願第０６０５１７７号（ＢＲＩＤＧＥＳＴＯＮＥ ＣＯＲＰ）は、タイヤの幅方向に生成される力に抵抗する少なくとも１つの連結部材層を含む空気入りラジアルタイヤを開示している。フランス特許出願第２４６０２１８号（ＫＬＥＢＥＲ ＣＯＬＯＭＢＥＳ）は、ランフラット動作用の支持体を含む空気入りラジアルを開示している。フランス特許出願第２４２５３３４号（ＫＬＥＢＥＲ ＣＯＬＯＭＢＥＳ）は、サイドウォールにランフラットインサートを有する空気入りラジアルタイヤを開示している。欧州特許出願第０７７８１６４号（ＢＲＩＤＧＥＳＴＯＮＥ）は、ランフラット機能、およびカーカスとベルト層との間の補助層を有する空気入りラジアルタイヤを開示している。フランス特許出願第２２８７３５０号（ＧＯＯＤＲＩＣＨ）は、ランフラット機能および補強部材１２を有する空気入りラジアルタイヤを開示している。
【０００９】
トレッドの座屈による問題に加えて、ランフラット動作中のトレッドの環状のたわみによって、特に高速ランフラット動作中に、トレッドおよびサイドウォールの材料が過度に加熱される傾向がある。過度の加熱は、トレッドおよびサイドウォールの領域でタイヤ構造を劣化させ、それによって、ランフラットモードでのランフラットタイヤの動作寿命を短くする。仮定上の完全なランフラットタイヤは、ランフラット動作中に、そのトレッドの中央部を完全に膨張された動作中と同じ程度に地面に接触させておくことができる。
【００１０】
発明の目的
本発明の目的は、添付した請求の範囲の１つまたは２つ以上の請求項に定義されており、以下の副次的な目的のうちの１つまたは２つ以上を達成するように構成することのできるランフラットラジアルタイヤを提供することである。
【００１１】
本発明の１つの目的は、ランフラット動作中に上向きの座屈に耐える横方向および周方向に強化されたトレッドを有するランフラットラジアルタイヤを提供することである。
【００１２】
本発明の他の目的は、スチールベルト構造に１つまたは２つ以上の圧縮支持補強材を付加することにより、ランフラット動作中に上向きの座屈に抵抗する横方向および周方向に強化されたトレッドを有するランフラットラジアルタイヤを提供することである。
【００１３】
本発明の他の目的は、プライ構造のクラウン領域を横切って、かつこのクラウン領域の半径方向内側に１つまたは２つ以上の張力支持補強材を付加することにより、ランフラット動作中に上向きの座屈に抵抗する横方向および周方向に強化されたトレッドを有するランフラットラジアルタイヤを提供することである。
【００１４】
本発明の他の目的は、スチールベルト構造に１つまたは２つ以上の圧縮支持補強材を付加すると共に、プライ構造のクラウン領域を横切って、かつこのクラウン領域の半径方向内側に１つまたは２つ以上の張力支持補強材を付加することにより、ランフラット動作中に上向きの座屈に抵抗する横方向および周方向に強化されたトレッドを有するランフラットラジアルタイヤを提供することである。
【００１５】
本発明のさらに他の目的は、スチールベルト構造に１つまたは２つ以上の圧縮支持補強材を付加し、および／または、プライ構造の半径方向内側の領域内にタイヤのクラウン領域を横切る１つまたは２つ以上の張力支持補強材を付加することにより、トレッドの道路とのランフラット接触を向上させることによって、優れた高速ランフラット操作特性をもたらす横方向および周方向に強化されたトレッドを有するランフラットラジアルタイヤを提供することである。
【００１６】
本発明のさらに他の目的は、スチールベルト構造に１つまたは２つ以上の圧縮支持補強材を付加し、および／または、プライ構造の半径方向内側の領域内にタイヤのクラウン領域を横切る１つまたは２つ以上の張力支持補強材を付加することによって得られる低減されたトレッドたわみの結果として、優れたランフラット動作寿命をもたらす横方向および周方向に強化されたトレッドを有するランフラットラジアルタイヤを提供することである。
【００１７】
発明の概要
本発明は、トレッド、インサートによって補強された２枚の壁を有するケーシング、非伸縮性の２つの環状ビード、ラジアルプライ構造、トレッドとラジアルプライ構造との間に半径方向に配置されたベルト構造、ベルト構造に隣接するかあるいはベルト構造内に分散配置された、周方向に設置された１つまたは２つ以上の圧縮応力支持ベルト補強層、および／またはラジアルプライ構造に隣接する領域内に配置された、あるいはラジアルプライ構造内に分散配置された、周方向に設置された１つまたは２つ以上の引張応力支持ファブリック補強層を有する空気入りラジアルプライランフラットタイヤに関する。１つまたは２つ以上のベルト補強層のコードは、タイヤの赤道面に対して約２０°から９０°の間に位置合わせされており、金属で作られている。１つまたは２つ以上のファブリック補強層の補強コードは、タイヤの赤道面に対して約２０°から９０°の間に方向付けされている。１つまたは２つ以上の金属ベルト補強層は、ベルト構造に隣接して設置されるか、ベルト構造内に設置されるか、あるいはベルト構造またはベルト構造の個々のベルトによって互いに分離されている。１つまたは２つ以上のファブリック補強層は、ラジアルプライ構造のクラウン部に隣接して設置されるか、プライ構造内に設置されるか、あるいはプライ構造またはプライ構造の個々のプライによって互いに分離されている。１つまたは２つ以上のベルト補強材および／または１つまたは２つ以上のファブリック補強材は、トレッドおよびその下にあるカーカス構造の横方向剛性に寄与する。タイヤのラジアルプライのうちの少なくとも１つを非伸長性金属コードで補強してもよい。
【００１８】
本発明の一実施態様では、空気入りランフラットラジアルタイヤは低アスペクト比（約３０％ないし約５０％の範囲）設計を有している。このような実施態様は、高性能スポーツタイプの車両または軽トラックにおいてランフラット状態で使用し得る。この低アスペクト比ラジアルプライランフラット空気入りタイヤは、トレッド表面の半径方向内側に設置された、周方向に設置された２本の金属製ベルトと、トレッドラジアルプライと、ベルト補強層と、ファブリック補強層とを含んでいる。ファブリック補強層は、タイヤのクラウン領域を横切って多少とも横方向に向けられた補強コードを有している。ベルト補強層は、やはりタイヤのクラウン領域を横切って多少とも横方向に向けられた金属製補強コードを有している。金属製ベルト補強層はベルト構造に圧縮荷重抵抗を与え、それに対してファブリック層は、空気圧不足状態または非膨張状態のときにプライ構造に引張荷重抵抗を与える。ランフラット動作中には、トレッドの改善された横方向および周方向の剛性によって、高速ランフラット動作中の車両操作性および安定性が向上する。改善された横方向および周方向の剛性によって、タイヤの劣化を加速するおそれのある熱蓄積を生じさせる可能性のあるトレッドのランフラット時の環状のたわみも低減する。
【００１９】
本発明の第２の実施態様は、側面が高いタイヤ用の低アスペクト比版の高アスペクト比（約５０％から約８０％の範囲）版に関する。側面が高いの実施態様の使用例は、ラグジュアリ型車両、ハイスタンディングスポーツユーティリティ車両、およびある種の軽トラックである。ランフラット動作中には、トレッドの改善された横方向剛性によって、ランフラット中のタイヤ寿命が延び、かつ高速ランフラット動作中の車両操作性および安定性が向上する。
【００２０】
本発明の第３の実施態様は、スチールなどの実質的に非伸長性のコードによって補強された少なくとも１つのラジアルプライを有するラジアルプライランフラットタイヤに関する。
【００２１】
本発明の第４の実施態様は、一方の圧縮応力補強層が半径方向に最も外側のベルトの半径方向外側に位置し、それに対して他方の圧縮応力補強層が２本のベルトの間に位置するように設置された２つの圧縮応力補強層を有するラジアルプライランフラットタイヤに関する。このタイヤは、１つのファブリック層が半径方向最内側のプライの半径方向内側に位置し、それに対して他方のファブリック層が２つのプライの間に位置するように設置された２つの引張応力支持ファブリック補強層を備えることもできる。
【００２２】
本発明の構造、動作、および利点は、以下の説明を添付の図面と共に検討したときにさらに明らかになるであろう。
【００２３】
定義
“エイペックス”は、ビードコアの半径方向上方に位置すると共に、プライと折り返しプライとの間に位置するエラストマーのフィラーを意味する。
【００２４】
“アスペクト比”は、タイヤの断面幅に対するタイヤの断面高さの比を意味する。
【００２５】
“軸線方向”および“軸線方向に”は、タイヤの回転軸に平行なラインまたは方向を意味する。
【００２６】
“ビード”または“ビードコア”は、タイヤを保持した状態でリムと結合された半径方向内側のビードの環状の引張部材を有する、タイヤの部分を一般的に意味し、ビードは、プライコードに被覆されて形成されて、フリッパ、チッパ、エイペックスまたはフィラー、トウ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。
【００２７】
“ベルト構造”または“補強ベルト”または“ベルトパッケージ”は、トレッドの下に存在し、ビードに固定されておらず、タイヤの赤道面に対して約１８°から約３０°の範囲の左および右のコード角度を有する、織物または不織布の平行なコードの少なくとも２つの環状の層すなわちプライを意味する。
【００２８】
“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意味を有する。
【００２９】
“カーカス”は、プライの上のベルト構造、トレッド、アンダートレッドとは別の構造であるが、ビードを含むタイヤ構造を意味する。
【００３０】
“ケーシング”は、カーカス、ベルト構造、ビード、サイドウォール、およびトレッドおよびアンダートレッドを除くタイヤの他のすべての要素を意味する。
【００３１】
“周方向”は、軸線方向に垂直な環状トレッドの表面の周囲に沿って延びている環状のラインまたは方向を最も多く意味し、“周方向”は、断面で見たときに半径がトレッドの軸線方向曲率を規定する、互いに隣接する環状曲線の組の方向を言うこともある。
【００３２】
“コード”は、プライおよびベルトを補強するファブリックを含む補強ストランドの１つを意味する。
【００３３】
“クラウン”または“タイヤクラウン”は、トレッド、トレッドショルダ、およびサイドウォールのすぐ隣の部分を意味する。
【００３４】
“赤道面”は、タイヤの回転軸線に垂直でタイヤのトレッドの中心を通る平面、またはトレッドの周方向中心線を含む平面を意味する。
【００３５】
“フットプリント”は、平坦な表面と接触するタイヤトレッドの接触部分すなわち領域を意味する。
【００３６】
“インナーライナ”は、チューブレスタイヤの内面を形成し、膨張する流体またはガスをタイヤ内に封じ込めるエラストマまたは他の材料の層を意味する。
【００３７】
“インサート”は、通常は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三日月形状またはくさび形状の補強材を意味し、トレッドの下に存在するエラストマの非三日月形状のインサートをも言う。
【００３８】
“横方向”は、軸線方向に平行な方向を意味する。
【００３９】
“標準空気圧”は、タイヤの使用条件についての然るべき標準化機構によって決められた指定された荷重での特定の設計空気圧を意味する。
【００４０】
“標準荷重”は、タイヤの使用条件についての然るべき標準化機構によって決められた指定された空気圧での特定の設計荷重を意味する。
【００４１】
“プライ”は、ゴムを被覆され半径方向に設置されるか、あるいは平行なコードのコード補強層を意味する。
【００４２】
“ラジアル（半径方向の）”および“半径方向に”は、タイヤの回転軸線に半径方向に向かうか、タイヤの回転軸線から半径方向に離れる方向を意味する。
【００４３】
“ラジアルプライ構造”は、少なくとも１つのプライが、タイヤの赤道面に対して約６５°から９０°の間の角度に向けられた補強コードを有する、１つまたは２つ以上のカーカスプライを意味する。
【００４４】
“ラジアルプライタイヤ”は、ビードからビードへ延びる少なくとも１本のプライコードがタイヤの赤道面に対して約６５°から９０°の間のコード角度で配置された、ベルトが巻かれ、または周方向に制限された空気入りタイヤを意味する。
【００４５】
“断面高さ”は、赤道面における公称リム直径からタイヤの外径までの半径方向の距離を意味する。
【００４６】
“断面幅”は、標準圧で空気を入れられて２４時間経過後、荷重がかけられていない状態での、サイドウォールのラベル、装飾または保護バンドによる***部を除いた、タイヤの軸線に平行な、サイドウォールの外側間の最大直線距離を意味する。
【００４７】
“ショルダ”は、トレッド縁部のすぐ下のサイドウォールの上部を意味する。
【００４８】
“サイドウォール”は、タイヤの、トレッドとビードとの間の部分を意味する。
【００４９】
“接線方向の”および“接線方向に”は、両方の環状線分に相互に接する単一の線を描くことのできる点で交差する環状曲線の線分を指す。
【００５０】
“トレッド外形”は、軸線方向断面で見たときのタイヤトレッドの形状を意味する。
【００５１】
“トレッド幅”は、タイヤの回転軸を含む平面内のトレッド面の弧の長さを意味する。
【００５２】
“くさびインサート”は「インサート」と同じ意味を有する。
【００５３】
好ましい実施形態の詳細な説明
従来技術の実施形態
図１を参照すると、典型的な従来技術の側面が低い空気入りラジアルランフラットタイヤ１０の断面が示されている。このタイヤ１０は、トレッド１２、ベルト構造１４、一対のサイドウォール部１６，１８、一対のビード領域２０ａ，２０ｂ、およびカーカス構造２２を有している。ベルト構造１４は、２本のベルト２４，２６と、トレッド１２の底部とベルト構造の上部との間に設置されたファブリックオーバレイ２８とからなる。ファブリックオーバレイ２８は、コードで補強されたリボンを螺旋状に巻くことなどによる従来の手段によって取り付けられている。カーカス２２は、第１のプライ３０および第２のプライ３２、不通気性のインナーライナ３４、一対のビード３６ａ，３６ｂ、一対のビードフィラーエイペックス３８ａ，３８ｂ、第１のインサート対４０ａ，４０ｂ、および第２のインサート対４２ａ，４２ｂを含んでいる。第１の、すなわち最も内側のインサート４０ａ，４０ｂはインナーライナ３４と第１のプライ３０との間に位置し、第２のインサート４２ａ，４２ｂは第１のプライ３０と第２のプライ３２との間に位置している。ファブリックオーバレイ２８は、トレッド１２の下、すなわち半径方向内側で、ベルト構造１４の頂点、すなわち半径方向外側に配設されている。カーカス構造２２の補強サイドウォール部１６，１８は、限られたランフラット機能をタイヤ１０に与えている。
【００５４】
図１からわかるように、タイヤ１０のサイドウォール領域内の構造補強材は、サイドウォール部１６，１８の全体的な厚さをかなり増している。従来技術のこの汎用ランフラットタイヤ構造は、ランフラットタイヤ構造を特徴付ける多少とも一様に厚くされたサイドウォールを示している。このようなインサート補強式サイドウォールは、タイヤ１０が空気圧不足状態または非膨張状態のときにサイドウォールの変形を最小限に抑えながらタイヤの荷重を支持するために必要である。このようなランフラットタイヤ構造は、完全膨張状態の下で適切な車両操作および性能をもたらし、タイヤの空気圧が不足しているかあるいは膨張していないときに、相応なランフラットタイヤ寿命および車両操作性を実現する。ランフラットタイヤは一般に、サイドウォールの補強材料の追加重量のために、同等なランフラット不能タイヤよりも重量が大きく、この追加重量は、側面が低いランフラットタイヤよりも側面が高いランフラットタイヤの方が大きい。
【００５５】
図２ａは、トレッド１２が地面１３と接触している、図１に示されているような、標準空気圧での従来技術のタイヤ１０の部分概略図である。トレッド１２が、地面１３と接触する領域で平坦になることによって、トレッドと、ベルト構造１４、オーバレイファブリック２８、ベルト２４，２６、ラジアルプライ３０，３２、およびインナーライナ３４を含む、トレッドの下にある構成部材とに曲げ応力が生じている。より具体的には、この曲げ応力は、トレッドおよびその下にある構造の成形時および／または膨張時の横方向曲率により、トレッド１２が平坦になることによって生じる。このような曲げ応力は、インナーライナ３４やラジアルプライ３０，３２などの、トレッド１２の下の半径方向内側構造に、引張応力を生じさせる。これに対応する圧縮応力が、トレッド１２、およびファブリックオーバレイ２８やベルト構造１４の一部等の、トレッドの下にある構造のエラストマ材料に生じる。
【００５６】
図２ｂは、荷重を支持するトレッドが平坦な路面１３に接触する領域での、膨張していない従来技術のランフラットタイヤ１０のトレッド１２の上向きの座屈を示している。中央トレッド領域の上向きの座屈は、トレッド１２およびその下にある構造の中央部での曲げ応力の形成に対応する。図２ｂに示されているような、ランフラット動作中のトレッド１２における曲げ応力は、図２ａに示されているように、標準空気圧動作中にトレッドが単に平坦になることに伴う曲げ応力よりも大きい。
【００５７】
図３は、従来技術のタイヤのトレッド１２の上向きに座屈した中央部（図２ｂに示されている）内に現われる、ベルト２４，２６、プライ３０，３２、インナーライナ３４、およびファブリックオーバレイ２８の部分概略詳細図である（厳密な比率では描かれていない）。図３に示されている中立曲げ軸Ａ−Ａは、ファブリックオーバレイ２８、ベルト２４，２６、プライ３０，３２、およびインナーライナ３４に対する妥当な位置関係に配置されている。当業者には、図３において、中立軸Ａ−Ａの上、すなわちトレッド１２の半径方向内側にあるトレッド１２の構造要素が引張荷重を受け、それに対して、中立軸Ａ−Ａの下、すなわちインナーライナ３４のより近傍に位置する構造が、空気圧が不足しているタイヤまたは膨張していないタイヤにおいて圧縮荷重を受けることが理解されよう。ベルト２４，２６に対する中立軸Ａ−Ａの位置は、ラジアルプライ３０，３２の引張応力支持能力およびベルト２４，２６の圧縮応力支持能力を考慮した概算的な位置である。中立軸Ａ−Ａは、ベルト２４，２６内のスチールコードの弾性率が、プライ３０，３２を補強するコードの弾性率と比べて高い場合の単なる概算的な位置として、ベルト２４内に位置するように示されている。
【００５８】
好ましい実施形態
図４は、本発明による空気入りラジアルプライランフラットタイヤ５０を示している。タイヤ５０は、図１に示されている従来技術のランフラットタイヤ１０と同じ一般的なサイドウォール構成を有している。図４のタイヤ５０の発明的な特徴の１つは、インナライナ７４と半径方向最内側のラジアルプライ７０との間に設置された引張応力支持コード補強ファブリック層５９が付加されていることである。タイヤ５０の他の発明的な特徴は、図４の特定の例では、ベルト構造５６の上、すなわち半径方向外側で、ファブリックオーバレイ５３の下、すなわち半径方向内側に設置されるように示されている圧縮応力支持圧縮不能層６６である。図４および本明細書の他の部分において、「’」符号および「”」符号付きの番号は、他の部分で参照される、符号のない同じ番号で表わされた構造部材とほぼ同じ構造部材を表わしている。
【００５９】
図４において、圧縮応力支持補強材６６の幅は、ベルト構造５６の幅と概ね同じであるか、あるいはそれよりも小さい。図５ａは、トレッドおよびその上にある他の構造が除去された場合に現われる周方向に設置されたベルト補強材６６を示すタイヤ５０の部分概略断面図である。ベルト補強材６６は、以下により詳しく説明するように複数のワイヤまたは金属製コード７５で構成されている。図５ｂは、タイヤ５０の赤道面ＥＰに対する圧縮不能な金属製コード７５の金属製コード角ＭＣＡを示している。
【００６０】
図４に示されているように、引張応力支持ファブリック補強材５９の幅は、その上にあるベルト構造５６の幅と概ね同じである。図５ｃは、トレッドおよびプライおよびその上にある他の構造が除去された場合に現われる周方向に設置されたファブリック補強材５９を示すタイヤ５０の部分概略断面図である。ファブリック補強材５９は、以下により詳しく説明するように高弾性率コード７９で構成されている。図５ｄは、タイヤ５０の赤道面ＥＰに対する高係数コード７９のファブリックコード角ＦＣＡを示している。本発明の概念の実施形態は以下の説明で明白になろう。
【００６１】
好ましい実施形態の動作
図４を参照すると、タイヤ５０に組み込まれた２つの発明的な特徴のうちの一方は、図４の例では、ベルト構造５６の上に周方向に設置されるか、あるいはベルト構造５６から半径方向外側に周方向に設置された圧縮応力支持補強材６６である。特にベルト補強材６６の位置に関しては、ベルト補強材は、ベルト構造５６のベルト６７とベルト６８との間に配置されるか、あるいは、ベルト構造の半径方向内側で、プライ７０，７２を有するプライ構造５８の半径方向外側に配置された場合に概ね同じ動作機能を果たすことができると考えられる。
【００６２】
図４に示されている、第２の発明的な特徴は、図４に示されている実施形態では、プライ構造５８のすぐに半径方向内側で、かつインナーライナ７４のすぐに半径方向外側に周方向に配置された引張応力支持ファブリック層５９である。特に引張応力支持ファブリック補強材５９の位置に関しては、この補強材が、プライ構造５８のプライ７０とプライ７２の間に配置されるか、あるいはプライ構造のすぐに半径方向外側で、かつベルト６７，６８を有するベルト構造５６の半径方向内側に配置されたときに概ね同じ動作機能を果たすことも、ファブリック補強材に関する本発明の条件の範囲内である。
【００６３】
本発明の発明的な特徴の動作は、図２ｂおよび図３を考慮したときに明らかになろう。図２ｂは、従来技術のタイヤ１０が非膨張状態で動作させられたときの、タイヤ１０の上向きに座屈したトレッド１２の断面図である。図３は、上向きに座屈したトレッド１２の最も中央寄りの部分の拡大図である。図３の中立曲げ軸Ａ−Ａは、ベルト２４，２６を有する高係数ベルト構造１４とプライ構造５８との間の接触面の近傍に位置するように示されている。当業者には、トレッド１２およびベルト構造１４やラジアルプライ３０，３２などのトレッドの下にある構造が湾曲すると、タイヤの構造の、図３に示されている中立曲げ軸Ａ−Ａの上（インナーライナ３４の方）にあるこれらの部分に引張応力が形成され、同時に、タイヤの、中立曲げ軸Ａ−Ａの下（オーバレイ２８の方）に位置する部分に圧縮応力が生じることが認識されよう。
【００６４】
本発明は、より高められた横方向および周方向の剛性をトレッド１２に与え、それによって、ランフラット動作時に、座屈およびトレッドの下にある構造に対するトレッドの抵抗力を高めている。図４に示されているような本発明の方法および構造は、１つまたは２つ以上の高係数引張荷重支持補強材５９をプライ構造５８内、あるいはプライ構造５８に隣接する位置に組み込み、および／または、１つまたは２つ以上の高係数圧縮応力支持補強材６６を、トレッド５２の下にあるベルト構造５６内に組み込むか、あるいは該ベルト構造５６に隣接する位置に組み込むことを含む。
【００６５】
一実施形態では、引張荷重支持補強層および圧縮荷重支持補強層はそれぞれ、図３に示されているように、中立曲げ軸Ａ−Ａに隣接する領域に設置されている。より具体的には、図４に示されているように、１つまたは２つ以上の高係数引張応力支持補強材または層５９は、トレッド１２が座屈している間中に引張応力が生成される中立曲げ軸Ａ−Ａに隣接する領域（図３のインナーライナ３４の側）に設置されている。さらに、１つまたは２つ以上の高係数圧縮応力支持補強材または層６６は、トレッドが上向きに座屈している間中に圧縮応力が生成される中立曲げ軸Ａ−Ａに隣接する領域（図３のオーバレイ２８の側）に設置されている。
【００６６】
トレッド１２を補強するための第２の機構は、張力支持補強材５９と圧縮支持補強材６６との分離を必要とする。この分離は、本発明では、図３に示されているように、中立曲げ軸Ａ−Ａに隣接する圧縮応力領域および引張応力領域の各々に、補強層を単に付加することによってもたらされる。
【００６７】
引張要素と圧縮要素との分離の基本原則は、図６に示されているように、Ｉ字型構造梁のウェブ部８６が各圧縮支持フランジ８２および張力支持フランジ８４をそれぞれ分離しているＩ字型構造梁８０を検討すると明白になる。より具体的には、図６は、支持部材ＡおよびＢによって端部が支持されたＩ字型梁８０を示している。Ｉ字型梁８０は、Ｉ字型梁の上部フランジ８２が圧縮され、同時に下部フランジ８４が張力を受けるような中央荷重Ｌを支持するように示されている。フランジ８２，８４は、ウェブ８６によって互いに分離されている。フランジ８２，８４の寸法および物理特性が一様でかつ等方性であり、ウェブ８６の厚さがフランジ間で一様であると仮定すると、図６に示されているように、中立曲げ軸Ａ−ＡがＩ字型梁８０の中心に沿って生じる。ウェブ８６の幅Ｗが大きくなるにつれて、それに対応して、荷重Ｌの力による湾曲に対するＩ字型梁８０の慣性モーメントが大きくなっていく。言い換えれば、荷重Ｌの重量による変形に対するＩ字形梁８０の剛性は、ウェブ８６がフランジ８２，８４を分離する際のウェブ８６の幅Ｗと直接的な関係で高くなる。同様に、図２ａ，図２ｂ，および図３において、（図６のより厚いフランジ８２，８４に対応して）張力支持プライ３０，３２と圧縮支持ベルト２４，２６との両方の強度を高め、（図６のより幅が広いウェブ８６に対応して）張力支持プライ３０，３２と圧縮支持ベルト２４，２６とを互いにより遠くに分離させた場合に、従来技術のタイヤ１０のトレッド１２の剛性を高め、かつ座屈に対する抵抗力を高めることができる。
【００６８】
本発明は、図４に示されているように、圧縮応力変形に抵抗するベルト補強材６６と、引張応力変形に抵抗するファブリック補強材５９との一方あるいは他方または両方を付加することによって、トレッドの補強、またはランフラット状態での座屈に対する抵抗を実現している。図６のＩ字型梁の類に関しては、ベルト補強材６６およびファブリック補強材５９がそれぞれＩ字型梁フランジ８２，８４に対応する。また、トレッド５２およびその下にあるカーカス構造６０およびベルト構造５６に加えて、圧縮補強層６６および引張補強層５９の厚さをさらに厚くすることにより、Ｉ字型梁の類では、図６に示されているＩ字型梁８０のウェブ８６の幅Ｗが大きくなることにより剛性を生じる利益に対応する、カーカス構造およびベルト構造の厚さがより大きくなる。
【００６９】
図７は、赤道面ＥＰの領域内のトレッド５２およびその下にあるカーカス９０の部分の部分断面図を示している。カーカス部分９０は、インナーライナ７４、引張応力支持ファブリック層５９、プライ構造５８（プライ７０，７２を含む）、ベルト構造５６（ベルト６７，６８を含む）、圧縮応力支持層６６、およびファブリックオーバレイ５３を有している。
【００７０】
１つまたは２つ以上のベルト補強層６６および／または１つまたは２つ以上のファブリック層補強層５９を組み込むことの利益は、各補強材を、図７に示されている中立曲げ軸Ａ−Ａとの関係において別々に説明することによって、より詳しく理解することができる。
【００７１】
圧縮応力支持ベルト補強層
図４および図７では、圧縮応力支持補強層６６は、ベルト６７，６８を有するベルト構造５６の半径方向外側に位置するように示されている。周方向に設置された補強層６６は、図５ａに示されているように、ワイヤや金属製コード７５などの圧縮不能な高係数材料で構成されている。図５ｂは、タイヤ５０の赤道面ＥＰに対する金属製のワイヤまたはコード７５の金属製コード角ＭＣＡを示している。コード角ＭＣＡは、ＥＰに対して約２０°から９０°であり、好ましくは約４５°から約８５°であり、最も好ましくは約８０°である。ここで定義されるコード角は、左右両方向またはプラス・マイナス両方向を含む。
【００７２】
図７は、タイヤの赤道面ＥＰの領域内の平坦なカーカス部分６０の中立曲げ軸Ａ−Ａのための妥当な位置を示している。
【００７３】
図７において、カーカス９０の、中立曲げ軸Ａ−Ａの下に位置するかあるいは中立曲げ軸Ａ−Ａの半径方向外側に位置する部分は、ランフラット動作中に圧縮応力を受け、同時に、カーカスの、中立曲げ軸の上に位置するかあるいは中立曲げ軸の半径方向内側に位置する部分は、ランフラット動作中に引張応力を受ける。
【００７４】
図４および図７に示されているベルト補強層６６の位置は、中立曲げ軸Ａ−Ａに対して最も極端な位置にあり、それによって、ランフラット動作に伴う圧縮応力に対する抵抗に関してベルト補強層に最大の力学的利点を与え、言い換えれば、ベルト補強層６６は、図４および図７に示されている位置において、ランフラット動作中のトレッド５２の中央部の上向きの座屈に対抗する力学的利点を有する。
【００７５】
本発明者らは、２つ以上の圧縮応力支持層６６が、タイヤ５０のランフラット動作中の上向きの座屈に対するトレッド５２の横方向および周方向の剛性を対応して高めることを認識している。本発明者らは、膨張したタイヤの性能に対する影響をさらに最小限に抑えるために、１つまたは２つ以上の圧縮応力支持層６６をベルト構造５６のベルト６７，６８間に設置するか、あるいはベルト構造の半径方向内側に設置することによって、あるいは２つまたは３つ以上の補強層をベルト６７，６８間に分散配置することによって、トレッド５２の横方向剛性を調整できることも認識している。
【００７６】
引張応力支持ファブリック補強層
図４および図７には、引張応力支持補強ファブリック層５９が、ラジアルプライ７０，７２を有するプライ構造５８の半径方向内側に配置されるように示されている。周方向に設置されたファブリック補強層５９は、アラミド、レイヨン、およびポリエステルを含む材料系から得られる種類の材料で作れられた高係数コードで補強されたファブリックで構成されている。図５ｃは、周方向ファブリック層５９およびその補強コード７９を示している。図５ｄは、タイヤ５０の赤道面ＥＰに対する補強コード７９のファブリックコード角ＦＣＡを示している。コード角ＦＣＡは、ＥＰに対して約２０°から９０°であり、好ましくは約４５°から約８５°であり、最も好ましくは約８０°である。
【００７７】
図７において、カーカス部分９０の、中立曲げ軸Ａ−Ａの上に位置するかあるいは中立曲げ軸Ａ−Ａの半径方向内側に位置する部分は、ランフラット動作中に引張応力を受ける。図４および図７に示されているファブリック補強層の位置は、中立曲げ軸Ａ−Ａに対して極端な位置であり、それによって、ランフラット動作に伴う引張応力に対する抵抗に関してファブリック補強層に最大の力学的利点を与える。すなわち、ファブリック（織物）補強層６６は、図４および図７に示されている位置において、ランフラット動作中のトレッド５２の中央部の上向きの座屈に対抗する力学的利点を有する。
【００７８】
本発明者らは、２つ以上の引張応力支持層５９が、タイヤ５０のランフラット動作中の上向きの座屈に対するトレッド５２の横方向および周方向の剛性を対応して高めることを認識している。発明者らは、１つまたは２つ以上の引張応力ファブリック層５９をプライ構造５８のプライ７０，７２間に設置するか、あるいはプライ構造の半径方向外側に設置することによって、または２つまたは３つ以上の補強層をプライ７０，７２間に分散配置することによって、トレッド５２の横方向剛性を調整できることも認識している。
【００７９】
図８は、一方の補強層６６”が半径方向最外側のベルト６８’の半径方向外側に位置し、それに対して、他方の補強層６６’がベルト６７’とベルト６８’との間に位置するように２つの圧縮応力補強層６６’，６６”が設置された空気入りラジアルプライランフラットタイヤ１００において使用される本発明の一実施形態の断面図である。さらに、一方のファブリック層５９’が半径方向最内側のプライ７２’の半径方向内側に位置し、それに対して、他方のファブリック層５９”が２つのプライ７０’および７２’の間に位置するように２つの引張応力支持ファブリック補強層５９’，５９”が設置されている。通常、互いに隣接する補強層の補強コードは互いに交差する関係にある。コードの角度は、すでに定義されているように単一の補強層のコードと同じ角度にされている。
【００８０】
従来技術に対する発明的な概念の作用
発明的な概念は、ランフラットタイヤがランフラットモードで動作させられるときにランフラットタイヤに生じる（「トレッドリフト」としても知られている）トレッドの座屈に対処するものである。
【００８１】
ランフラット型タイヤのランフラット動作に伴うトレッドの座屈の原因について繰り返し述べると、図１に示されている種類の、従来技術の膨張していないランフラットタイヤ１０の補強されたサイドウォール１６，１８は、トレッドの中央部と道路との接触が弱くなってゼロになるようにトレッド１２およびその下にある構造に上向きの曲げ応力を伝達するように軸方向外側に座屈する傾向がある。トレッドの上向きの座屈は、ランフラットモードで、特に高速動作中に、車両操作性に悪影響を及ぼす可能性がある。さらに、ランフラット動作中のトレッドの環状たわみは、特に高速動作中にトレッド材料を加熱する傾向があり、したがってトレッドの領域でタイヤ構造の劣化が加速され、それによってランフラットモードでのランフラットタイヤの動作寿命が短くなる。仮定上完全なランフラットタイヤは、ランフラット動作中に、完全膨張動作中と同じ程度に、トレッドの中央部と道路との接触を維持することができる。
【００８２】
本発明では、ベルト構造５６’（図８）の領域に１つまたは２つ以上の圧縮応力支持金属製補強材６６’、６６”を組み込み、および／またはプライ構造５８’に隣接する領域またはプライ構造５８’内に１つまたは２つ以上の引張応力支持ファブリック補強材５９’，５９”を組み込むことによって、トレッド５２’の横方向および周方向の剛性が高められている。
【００８３】
したがって、図８に示されているように、補強されたベルト構造５６’の圧縮荷重支持能力および／またはファブリックで補強されたプライ構造５８’の引張荷重支持能力により、横方向剛性がランフラット動作中のトレッドの中央部の上向きの座屈に抵抗するトレッド５２’を有するランフラットタイヤ１００が得られる。本発明は、トレッドの横方向および周方向の剛性を高めることによって、ランフラット時の車両操作性を改善し、ランフラット時のタイヤ寿命を延ばす。さらに、ベルト構造および／またはプライ構造に補強材を付加すると、膨張時フットプリント圧分布が改善され、標準空気圧動作中の磨耗が抑制され操作性が向上する。
【００８４】
実施形態１
図４を参照すると、ランフラットラジアルプライタイヤ５０内の本発明の第１の実施形態が示されている。このような実施形態は、低アスペクト比ランフラットラジアルプライランフラット空気入りタイヤとして実現されるか、あるいはラグジュアリタイプ車両、ハイスタンディングスポーツユーティリティ車両、およびある種の軽トラック用の高アスペクト比タイヤとして実現された場合、高性能スポーツタイプ車両または軽トラックでランフラット用に使用することができる。タイヤ５０は、２本のベルト６７，６８、２つのプライ７０，７２、ベルト補強層６６、およびファブリック補強層５９を含んでいる。ファブリック補強層５９は、タイヤ５０のクラウン領域を横切って多少とも横方向に向けられた補強コード７９を有している。ベルト補強層６６は、やはりタイヤ５０のクラウン領域を横切って多少とも横方向に向けられた金属製補強コード７５を有している。金属製ベルト補強層６６は、ベルト構造５６に圧縮荷重抵抗を与える。ファブリック補強層５９は、プライ構造５８に引張荷重抵抗を与える。ランフラット動作中には、トレッドの改善された横方向剛性により、高速ランフラット動作中の車両操作性および安定性が向上すると共に、ランフラットタイヤの寿命が延びる。
【００８５】
実施形態２
米国特許出願第０８／８６５４９８９号に開示されたような、スチールなどの金属で作られた実質的に非伸長性の繊維またはコードによって補強された少なくとも１つのラジアルプライ７０または７２を有する、やはり図４に示されているラジアルプライランフラットタイヤ内に本発明が組み込まれ、タイヤのアスペクト比が低くてもあるいは高くてもよく、あるいはランフラットタイヤのアスペクト比の最大値と最小値との中間でもよい、第２の実施形態が考えられる。
【００８６】
実施形態３
一方の補強層が半径方向最外側のベルト６８’の半径方向外側に位置し、それに対して他方の補強層がベルト６７’とベルト６８’との間に位置するように２つの圧縮応力補強層６６’，６６”が設置された第３の実施形態が、図８に示されている。この実施形態は、一方のファブリック層５９”が半径方向最内側のベルト７０’の半径方向内側に位置し、それに対して他方のファブリック層５９’が２つのプライ７０’，７２’の間に位置するように設置された２つの引張応力支持ファブリック補強層５９’，５９”も含んでいる。通常、互いに隣接する補強層の補強コードは互いに交差する関係にある。コードの角度は、すでに定義されているように単一の補強層のコードと同じ角度にされている。
【００８７】
本発明についてその実施形態と組み合わせて説明したが、前述の教示を考慮したときに、当業者に多数の代替形態、変更形態、および変形形態が理解されることは明白である。したがって、本発明は、添付の請求の範囲の範囲内のすべてのそのような代替形態、変更形態、および変形形態を包含するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 インサート補強式のサイドウォールを組み込んだ従来技術のランフラットタイヤ構造の断面図である。
【図２ａ】 標準空気圧状態の図１の従来技術のランフラットタイヤの地面接触部分の部分断面概略図である。
【図２ｂ】 非膨張状態の図１の従来技術のランフラットタイヤの地面接触部分の部分断面概略図である。
【図３】 図２ｂに示されている、非膨張状態の従来技術のタイヤの、上向きに座屈した中央部の部分拡大概略図である。
【図４】 引張荷重支持層および圧縮荷重支持補強層を備えている、本発明の一構成を示す図である。
【図５ａ】 本発明の圧縮応力支持ベルト補強層を示す図である。
【図５ｂ】 図５ａのベルト補強層内のコードの配向角を示す図である。
【図５ｃ】 本発明による引張応力支持ファブリック補強層を示す図である。
【図５ｄ】 本発明のファブリック補強層内のコードの配向角を示す図である。
【図６】 本明細書で開示される改良されたタイヤ構造のトレッドおよびその下にある構造の補強に寄与する本発明の創意に富む概念の力学的作用を示すＩ字型構造梁の概略図である。
【図７】 図４に示されているタイヤのトレッドおよびその下にあるカーカス構造の中央部の部分断面図である。
【図８】 本発明の他の実施形態に関連してファブリックオーバレイが使用される空気入りラジアルランフラットタイヤの断面図である。

Claims (3)

1. トレッドと、２枚のサイドウォールおよび２つの非伸長性環状ビードを備えたカーカスと、ラジアルプライ構造と、１つまたは２つ以上のサイドウォール補強インサートと、前記トレッドと前記ラジアルプライ構造との間に位置するベルト構造と、前記ベルト構造の領域内に位置する、周方向に設置された少なくとも１つの圧縮応力支持ベルト補強層と、前記ラジアルプライ構造の領域内に位置する、周方向に設置された少なくとも１つの引張応力支持ファブリック補強層と、インナーライナーと、を有する空気入りラジアルプライランフラットタイヤにおいて、
   前記ベルト構造よりも半径方向外側に設けられ前記周方向に設置された少なくとも１つの圧縮応力支持ベルト補強層は前記タイヤの赤道面に対して２０°から８５°の間に位置合わせされている複数の金属製の補強コードを有し、
   前記インナーライナーと前記カーカスとの間に設けられ前記周方向に設置された少なくとも１つの引張応力支持ファブリック補強層は、その上にある前記ベルト構造と概ね同じ幅を有しており、かつ、前記タイヤの赤道面に対して４５°から８５°の間に位置合わせされている複数のコードを有しており、
   前記少なくとも１つのファブリック補強層はアラミド、レイヨン、およびポリエステルを含むグループから選択された高弾性係数材料から成る補強コードを有している、
   ことを特徴とする空気入りラジアルプライランフラットタイヤ。
2. トレッドと、２枚のサイドウォールおよび２つの非伸長性環状ビードを備えたカーカスと、ラジアルプライ構造と、１つまたは２つ以上のサイドウォール補強インサートと、前記トレッドと半径方向に最も外側のラジアルプライ層および半径方向に最も内側のラジアルプライ層からなる前記ラジアルプライ構造との間に位置するベルト構造と、インナーライナーと、を有する空気入りラジアルプライランフラットタイヤにおいて、
   少なくとも第１および第２の引張応力支持ファブリック補強層が、その上にある前記ベルト構造と概ね同じ幅を有しており、該少なくとも第１および第２の引張応力支持ファブリック補強層は、前記第１の引張応力支持ファブリック補強層が前記半径方向に最も外側のラジアルプライ層の半径方向内側であってかつ前記半径方向に最も内側のラジアルプライ層よりも半径方向外側に設置され、かつ前記第２の引張応力支持ファブリック補強層が前記半径方向に最も内側のラジアルプライ層の半径方向内側であってかつ前記ラジアルプライ層と前記インナーライナーとの間に設置されるように設置されていることを特徴とする空気入りラジアルプライランフラットタイヤ。
3. トレッドと、２枚のサイドウォールを備えたカーカスと、２つの非伸長性環状ビードと、ラジアルプライ構造と、１つまたは２つ以上のサイドウォール補強インサートと、前記トレッドと半径方向に最も外側のラジアルプライ層および半径方向に最も内側のラジアルプライ層からなる前記ラジアルプライ構造との間に位置するベルト構造と、を有する空気入りラジアルプライランフラットタイヤにおいて、
   少なくとも第１および第２の引張応力支持ファブリック補強層が、その上にある前記ベルト構造と概ね同じ幅を有しており、該第１および第２の引張応力支持ファブリック補強層は、前記半径方向に最も内側のラジアルプライ層によって分離されるように設置されていることを特徴とする空気入りラジアルプライランフラットタイヤ。

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