JP5284307B2 - クラウン強化のためのアンダーレイ構造 - Google Patents

Description

本発明は、空気入りラジアルプライタイヤ、および、タイヤが膨張しているとき、空気圧が不足しているとき、または、ランフラットタイヤの場合には膨張されていないときのクラウンリフトオフ（トレッドの上方への座屈）の問題に関する。より具体的には、本発明は、トレッドを補強する働きをし、膨張され、膨張不足の、または無膨張状態の運転の際に、ランフラットタイヤばかりでなく非ランフラットタイヤにおいてもハンドリング挙動を改善するトレッドのアンダーレイに関する。

通常のドライバは普通、自動車または小型トラックの１つまたは複数のタイヤ（ランフラットばかりでなく非ランフラットも）が圧力不足または膨張不足したとき、ハンドリングが悪化したことを感ずることができる。圧力不足状態での運転時には、道路とタイヤトレッドとの間の接触面積が不適切に変化する。具体的には、トレッドの接地部分の中央区域が地面から持ち上がり（リフトオフ）、すなわち上方に座屈し、それによってトレッドの地面との接触面積が減少し、このことが乗り物のハンドリングに影響を与える。

膨張不足状態での運転に関連する更に追加される問題は、タイヤのクラウンおよびサイドウォールの接地部分の領域の周期的なたわみである。このたわみは、特に高速運転の際、タイヤ部品およびタイヤ構造の加熱と疲労傷害を生じさせ、その結果、タイヤのクラウン破損になることがある。

クラウンのリフトオフの問題は、膨張不足のとき、または無膨張のときでさえ引き続いて運転できるように設計されているエクステンデッド・モビリティ・タイヤ（ＥＭＴ：Extended Mobility Tires）としても知られているランフラットタイヤの構造に特に関連性がある。

トレッドのリフトオフの問題は、膨張不足の状態で運転するときに、特に、湾曲と、湾曲によって誘起される加熱の問題が大きい高速運転時に、やはりハンドリング問題に悩まされることがある非ＥＭＴの構造にも関連すると考えられる。

従って、タイヤ設計の目的には、タイヤが正規の運転圧力のとき、タイヤがその空気圧の一部を失った場合、または、ＥＭＴの場合にはタイヤがその膨張圧力の全てを失った場合を含むどのような環境においても乗り物のハンドリングを向上するために、トレッドの接地部分の中央部の、上方への座屈を出来るだけ小さくする構造上の種々の設計を含んでいる。

一般に、「ランフラット」という用語は、ＥＭＴに対して使用されるときには、タイヤが無膨張の状態で運転されるときに、タイヤの構造それだけで乗り物の荷重を支持するために充分の強度をもっていることを意味している。換言すれば、無膨張の従来型タイヤに関する極限使用状態においても、タイヤのサイドウォールおよび内側表面がつぶれたり、または、それら自体の上に座屈したりしないということを意味している。現在のＥＭＴの設計は、タイヤがつぶれないように内部支持構造や内部支持装置を組み込むよりも、むしろ、剛性のサイドウォール構造やクラウン構造を指向している。しかし、設計検討は、多くの場合クラウン部の強化にも与えられている。

このように、ＥＭＴおよび非ＥＭＴの両者のタイヤ構造を改良する目的の中には、低空気圧運転または無空気圧運転の間に、望ましからぬ湾曲が起こらないようにクラウンの区域を強化する目的がある。クラウンを強化する方法のうちには、トレッドの下の、ベルトの半径方向内側でカーカスのプライ層の半径方向外側にアンダーレイを組み込む方法がある。

例えば、Cluzelは、特許文献１に、「大型車両」用の、「カーカスプライの上に配置された、少なくとも２つの交差している機能プライと、周方向のケーブルの少なくとも１つのプライとからなる」補強を記載している。

Colomは、特許文献２に、「非伸長性のケーブルによって作られた少なくとも２つの機能クラウンプライを有し、２つの機能クラウンプライは一方のプライから他方のプライに交差して周方向に対して１０度から４５度の間の角度をなしているクラウン補強部材」と、「周方向にほぼ平行に向けられていて・・・半径方向に見て機能プライの間に配置されている金属部材によって形成された、軸方向に連続なプライ」であって横方向にはブレーカの幅の１．０５倍の幅に延びているプライとを組み込むことを記載している。

Abe等は、特許文献３に、鋭利な物体による貫通に抵抗するために設計された補強クラウン材料の付加層を有するオフロード車両タイヤを記載している。

Costa Pereira等は、特許文献４に、クラウンの剛性を、ヒステリシスに対する損失を犠牲にしないで増加させる目的で、「クラウン内の半径方向最外方にあるカーカス強化のコードと、クラウン内の半径方向最内方にあるベルト構造のｅｈコードとの間のクッション複合体の単一層」を記載している。しかし、Pereira等のこの構造には、補強用コードはない。

Southarewskyは、特許文献５に、バイアスプライタイヤ用のクラウン補強材を示している。このタイヤにおいて、補強材は、「タイヤの周長の増加を制限するための、第１のカーカスとタイヤのクラウン部における追加カーカスとの間に配置された部材から成っている。この補強部材は、０度の向きに向けられている複数のコードを有する。補強部材の周方向の全体の強度はカーカスプライの周方向強度の約２０％ないし２５０％である。」と記載している。

米国特許第5,996,662号明細書 米国特許第6,082,426号明細書 米国特許第4,506,718号明細書 米国特許第6,199,612号明細書 米国特許第5,759,314号明細書

更なる目的は、クラウン補強のために追加される材料のたわみに起因する熱の蓄積を最小にするのみならず、そのようなクラウン補強材の重量を最小にすることである。クラウン補強材の重量を最小にすることは、特に、そのようなクラウン補強材が、回転軸から半径方向に離れて配置されるのでタイヤの回転主軸の周りの慣性モーメントを増加させ、過剰の重量と、増加した慣性モーメントとの両者に起因して乗り物の加速度を減少させるという考え方に立って行われる。理想的なクラウン強化の発明は、最小の重量を有する。ＥＭＴタイヤにおいては、低空気圧および無空気圧の際には、サイドウォール補強材はクラウン部に望ましくない曲げ応力を伝達する傾向がある。そして、最適未満の圧力での運転のもとで、タイヤ寿命を向上させるためには、この曲げ応力もクラウン補強材によって抵抗されなければならない。

在来の非ＥＭＴタイヤに関して、膨張不足状態での運転の際に上方へのたわみ、すなわち、リフトオフに抵抗するクラウン・トレッド部の利点は、勿論、タイヤが十分な圧力に再膨張されることができるまでの期間、または、そうでない場合には、修繕されて完全な設計圧力まで再膨張されることができるまでの期間における改良された乗り物操作性であると考えられている。

本発明は、トレッドと、２つのサイドウォールを備えたカーカスと、２つの非伸長性の環状ビードと、ラジアルプライ構造と、前記トレッドと前記ラジアルプライ構造との間に位置しているベルト構造と、空気不透過性のインナーライナーとを有する空気入りラジアルプライタイヤに関する。さらに、クラウン強化用のアンダーレイ構造が、ベルト構造の近傍の半径方向内方、かつラジアルプライ構造の近傍の半径方向外方に配置されている。アンダーレイ構造は、タイヤカーカスの周りに、間隔を置いて周方向に複数回巻かれた巻き線状に配置されている１つの平らなストリップ材を有する。平らなストリップ材は、エラストマーマトリクス内に互いにほぼ平行に埋め込まれている、高弾性率で実質的に非伸長性の複数のコードを有する。高弾性率で実質的に非伸長性のコードは、ナイロン、レイヨン、ポリエステル、アラミド、金属、およびガラスによって例示される材料のグループから選択された材料によって作られる。アンダーレイ構造の全横幅は、ブレーカ構造の横幅より小さい。アンダーレイ構造のエラストマーマトリクス内に埋め込まれる実質的に非伸長性の複数のコードは、グリーンタイヤカーカスがトロイダルカーカス形にブローアップされるときの周長の増加を吸収するために、アンダーレイのストリップ材の長さが増加することができるように約１０ｃｍから２０ｃｍの間の規則正しい間隔で切断することができ、または切断しなくてもよい。コードは、アンダーレイの直径のブローアップによる変化がコードの伸長限度よりも大きい場合には切断される。

第２の態様では、本発明は、トレッドと、２つのサイドウォールを備えたカーカスと、２つの非伸長性の環状ビードと、ラジアルプライ構造と、前記トレッドと前記ラジアルプライ構造との間に位置しているベルト構造と、空気不透過性のインナーライナーとを有する空気入りラジアルプライタイヤに関する。タイヤは、ベルト構造の近傍の半径方向内方、かつラジアルプライ構造の近傍の半径方向外方に配置されているクラウン強化用のアンダーレイ構造を有する。アンダーレイ構造は、タイヤカーカスの周りに、間隔を置いて周方向に複数回巻かれた巻き線状に配置されている１つの平らなストリップ材を有する。平らなストリップ材は、エラストマーマトリクス内に互いにほぼ平行に埋め込まれている、高弾性率で実質的に非伸長性の複数のコードと、高弾性率で実質的に非伸長性のコードが埋め込まれているエラストマーマトリクスに隣接しているエラストマー材料によって作られているビームとを有する。高弾性率で実質的に非伸長性のコードは、ナイロン、レイヨン、ポリエステル、アラミド、金属、およびガラスによって例示される材料のグループから選択された材料によって作られる。アンダーレイ構造の全横幅は、ブレーカ構造の横幅より小さい。アンダーレイ構造のエラストマー材料内に埋め込まれる実質的に非伸長性の複数のコードは、グリーンタイヤカーカスの、トロイダルカーカス形へのブローアップを、アンダーレイのストリップ材が吸収することができるために、約１０ｃｍから２０ｃｍの間の規則正しい間隔で切断することができ、または切断しなくてもよい。コードは、アンダーレイの直径のブローアップによる変化がコードの伸長限度よりも大きい場合には切断される。ビームは、実質的に非伸長性のコードが埋め込まれているエラストマー材料の弾性率に等しいか、それよりも大きい弾性率をもつエラストマー材料によって作られる。ビームの厚さは約１ｍｍから１０ｍｍであり、最も好ましくは約３ｍｍから７ｍｍである。アンダーレイ構造のビーム部分は、アンダーレイ構造の本体の半径方向内方、または、アンダーレイ構造の本体の半径方向外方に配置される。

第３の態様では、本発明は、トレッドと、２つのサイドウォールを備えたカーカスと、２つの不伸長性の環状ビードと、ラジアルプライ構造と、前記トレッドと前記ラジアルプライ構造との間に位置しているベルト構造と、空気不透過性のインナーライナーとを有する空気入りラジアルプライタイヤに関する。タイヤは、ラジアルプライ構造の近傍の半径方向内方、かつインナーライナーの近傍の半径方向外方に配置されているクラウン強化用のアンダーレイ構造を有する。アンダーレイ構造は、タイヤカーカスの周りに、間隔を置いて周方向に複数回巻かれた巻き線状に配置されている１つの平らなストリップ材を有する。平らなストリップ材は、エラストマーマトリクス内に互いにほぼ平行に埋め込まれている、高弾性率で実質的に非伸長性の複数のコードを有する。高弾性率で実質的に非伸長性のコードは、ナイロン、レイヨン、ポリエステル、アラミド、金属、およびガラスによって例示される材料のグループから選択された材料によって作られる。アンダーレイ構造の全横幅は、ブレーカ構造の横幅より小さい。アンダーレイ構造のエラストマー材料内に埋め込まれる実質的に非伸長性の複数のコードは、グリーンタイヤカーカスの、トロイダルカーカス形へのブローアップを、アンダーレイ構造が吸収することができるために、約１０ｃｍから２０ｃｍの間の規則正しい間隔で切断することができ、または切断しなくてもよい。コードは、アンダーレイの直径のブローアップによる変化がコードの伸長限度よりも大きい場合には切断される。

その他の態様では、本発明は、トレッドと、２つのサイドウォールを備えたカーカスと、２つの不伸長性の環状ビードと、ラジアルプライ構造と、前記トレッドと前記ラジアルプライ構造との間に位置しているベルト構造と、空気不透過性のインナーライナーとを有する空気入りラジアルプライタイヤに関する。タイヤは、ラジアルプライ構造の近傍の半径方向内方、かつインナーライナーの近傍の半径方向外方に配置されているクラウン強化用のアンダーレイ構造を有する。アンダーレイ構造は、タイヤカーカスの周りに、間隔を置いて周方向に複数回巻かれた巻き線状に配置されている１つの平らなストリップ材を含んでいる。平らなストリップ材は、エラストマーマトリクス内に互いにほぼ平行に埋め込まれている、高弾性率で実質的に非伸長性の複数のコードと、高弾性率で実質的に非伸長性のコードが埋め込まれているエラストマーマトリクスに隣接しているエラストマー材料によって作られているビームとを有する。高弾性率で実質的に非伸長性のコードは、ナイロン、レイヨン、ポリエステル、アラミド、ガラス、および金属によって例示される材料のグループから選択された材料によって作られる。アンダーレイ構造の全横幅は、ブレーカ構造の横幅より小さく、アンダーレイ構造のエラストマー材料内に埋め込まれている実質的に非伸長性の複数のコードは、グリーンタイヤカーカスの、トロイダルカーカス形へのブローアップを、アンダーレイ構造が吸収することができるために、約１０ｃｍから２０ｃｍの間の規則正しい間隔で、最も好ましくは、約１５ｃｍの間隔で切断することができ、または切断しなくてもよい。コードは、アンダーレイの直径のブローアップによる変化がコードの伸長限度よりも大きい場合には切断される。ビームは、実質的に非伸長性のコードが埋め込まれているエラストマー材料の弾性率に等しいか、それよりも大きい弾性率をもつエラストマー材料によって作られる。そして、それは約１ｍｍから１０ｍｍの間の厚さを有し、約３ｍｍから７ｍｍの間の厚さを有するのが最も好ましい。アンダーレイ構造のビーム部分は、アンダーレイ構造の本体の半径方向内方、または、アンダーレイ構造の本体の半径方向外方に配置されることができる。

補強されたサイドウォールを組み込んだ従来のＥＭＴ構造の断面図である。 本発明を組み込んだＥＭＴの断面図である。 本発明によるアンダーレイの詳細断面図である。 （ａ）は、タイヤのフットプリント領域における変形したタイヤトレッドの略図、（ｂ）は、タイヤフットプリントの上方に湾曲している部分における応力を示す略図、（ｃ）は、タイヤフットプリントの下方に湾曲している部分における応力を示す略図である。 （ａ）は、コードが切断されている場合において組立ドラム上のグリーンタイヤに適用された本発明によるアンダーレイの略図、（ｂ）は、コードが切断されている場合においてグリーンタイヤをトレッド組立体中へブローアップした後における、本発明によるアンダーレイの形状を示す略図である。 コードが切断されていない場合においてグリーンタイヤをトレッド組立体中へブローアップした後における、本発明によるアンダーレイの形状を示す略図である。 インナーライナーと半径方向最内方のラジアルプライ層との間に配置された本発明によるアンダーレイの断面図である。 追加のゴム「ビーム」要素をもつアンダーレイの基本構成の断面図である。 （ａ）は、コード補強された平らなストリップ材の半径方向内方に配置されたビーム素子を有し、インナーライナーと半径方向最内方のラジアルプライ層との間に配置された本発明によるビーム付きアンダーレイの断面図、（ｂ）は、コード補強された平らなストリップ材の半径方向外方に配置されたビーム素子を有し、インナーライナーと半径方向最内方のラジアルプライ層との間に配置された本発明によるビーム付きアンダーレイの断面図である。（ｃ）は、湾曲したタイヤクラウンの引っ張り応力と圧縮応力、およびタイヤクラウンの中立湾曲軸に対するアンダーレイ発明の位置を示す略図である。

（定義）
「軸の」および「軸方向に」は、タイヤの回転軸に平行な直線または方向を意味する。

「ビード」または「ビードコア」は、概して、タイヤをリムに保持することに関する半径方向内部ビードの環状引っ張り部材から成るタイヤの部分を意味し、ビードは、プライコードによって巻かれていて、フリッパー、チッパー、アペクスまたはフィラー、トーガードおよびチェーファのような他の補強要素を用い、または用いないで成形される。

「ベルト構造」または、「補強ベルト」は、ビードに固定されないでトレッドの下にある、織られ、または、織られていない、平行なコードの少なくとも２つの環状層またはプライを意味し、タイヤの赤道面に対して１７度から２７度の範囲の左および右コード角を持っている。

「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である。

「カーカス」は、プライ上の、ベルト構造、トレッド、アンダトレッド以外の、ビードを含むタイヤ構造のことである。

「周方向の」とは、赤道方向に平行に、トレッド表面の周囲に沿って延びる円形の線または方向である。

「コード」とは、単独のワイヤまたはファイバ、または、ワイヤまたはファイバの撚られた多重ストランドからなる実質的に伸びない高モジュラスのファイバのことである。

「赤道面」は、タイヤの回転軸に垂直な平面であってトレッドの中央を通過する面、または、トレッドの周方向中心線を含む面を意味する。

「フットプリント」は、ゼロスピードのとき、標準の負荷および圧力の下でタイヤトレッドが平らな表面と接触する設置面、または接触面積を意味する。

「インナーライナー」は、チューブレスタイヤの内側表面を形成し、タイヤ内の膨張用流体を入れる、エラストマーまたはその他の物質の１つまたは複数の層を意味する。

「横方向」は、トレッド部またはクラウン部の幅を横断し、軸方向に平行な方向を意味する。

「標準膨張圧力」は、タイヤの使用条件のための然るべき標準化機構によって指定された特定の設計膨張圧力と荷重を意味する。

「プライ」は、ゴム被覆で半径方向に展開されたコード強化層、または、そうでなければ平行なコードを意味する。

「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方向、または、タイヤの回転軸から半径方向に離れる方向を意味する。

「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６５度から９０度の角度に方向付けられている補強用コードを持つ、１または２以上のカーカスプライを意味する。

「ラジアルプライタイヤ」は、少なくとも１つのプライが、ビードからビードに延びていてタイヤの赤道面に対して６５度から９０度のコード角度で敷設されている複数のコードを有する、ベルト締めされ、または周方向長さが制限された空気入りタイヤを意味する。

「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。

「タイヤクラウン」は、トレッドと、トレッドショルダーと、サイドウォールの隣接した部分を意味する。

「ウェッジインサート」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通常使用される三日月形、またはくさび形の補強材を意味する。

クラウン補強材の主な設計目標は、ＥＭＴおよび非ＥＭＴの両者における、低圧力または無圧力状態での運転の際の、トレッドのリフトオフに抵抗するクラウン補強材であるが、付随的な目標は、同時に、標準の完全な圧力状態の運転において乗り物のハンドリングおよびタイヤの耐久性とを改良することにある。

それらの考察を前提として、本発明は、クラウン補強用またはクラウン強化用のアンダーレイ構造であって、軽量で、カーカスのプライ層とトレッドの下のブレーカパッケージとの間、または、インナーライナーと半径方向最内部のラジアルプライ層との間に配置された、コード補強されたエラストマーのストリップ材の、間隔をおいて配置された複数の平らな螺旋状の帯状巻き線を含むアンダーレイ構造に関する。

概略的な意味で、乗用車やトラックに使用される空気入りラジアルプライタイヤには２つの基本部分がある。１つの部分はカーカスであって、プライと、２つの非伸長性の環状ビードと、サイドウォールと、インナーライナーと、エラストマー材料すなわちゴムとを含み、ゴムはタイヤが組み立てられてゴムが硬化された後に、これらの構成要素を一緒に保持する。他の部分はクラウンであって、クラウンは、トレッドとその下に配置されているベルトまたはブレーカとを含み、硬化されたゴムのマトリックスによって一緒に保持されている。タイヤをそのような２つの部分に分割することは、製造の順序を反映している。すなわち、製造時には、クラウンまたはトレッド部分は、カーカスとは別々に組み立てられ、カーカスは、トレッド／ブレーカ組立体が加熱プレス時に加圧下で硬化される前に、その硬化前のトレッド／ブレーカ組立体中に「ブローアップされて」トレッド／ブレーカ組立体に結合される前に円筒状の製造ドラム上で組み立てられる。この加熱プレスは、ゴムを硬化させると共に、トレッドパターンを半径方向最外部のゴムに与え、かつ、形状、テクスチャ、およびその他のパターンでサイドウォールを性格づける。

そのように一般化された、または包括的なタイヤにおいては、殆どの場合スチールまたは他の実質的に非伸長性の材料によって作られるベルトまたはブレーカは、クラウン組立体の一部分であって、カーカスのプライ層の半径方向外側に直接的に隣接している。

本発明の実施形態は、コード補強されたエラストマーの平らな細長いストリップ材の多重巻きの取り付けを意図しており、クラウン部にあるブレーカの半径方向内方でかつカーカスのプライ層の半径方向外方に配置されているアンダーレイ構造を含んでいる。また、他の実施形態も、本発明のクラウン補強材を、プライ層の半径方向内方でかつインナーライナーの半径方向外方の領域に設置することを意図している。更に他の実施形態は、上述したコード補強された平らなストリップ材の剛性を更に増加させるエラストマーの「ビーム」を追加することを意図している。

（基本発明）
図１を参照すると、標準的な従来のランフラット、またはＥＭＴラジアルプライタイヤ１００の一部分の断面図が示されている。タイヤ１００は、半径方向最外側のブレーカ１１６および内側のブレーカ１１８が下張りされたトレッド１１４と、ともにラジアルプライ構造１２３を構成するアウターラジアルプライ層１２０およびインナーラジアルプライ層１２２と、インナーライナー１２４とを有する。タイヤ１００はまた、サイドウォール１１２ａ、１１２ｂと、２つのアウターサイドウォールウェッジインサート１１３ａ、１１３ｂと、２つのインナーサイドウォールウエッジインサート１１５ａ、１１５ｂとを有する。図１は、ＥＭＴ構造を示しているが、非ＥＭＴばかりでなくＥＭＴに使用しようとする構造を包含することも本発明の範囲内である。

図２は、本発明の特徴を包含しているランフラットまたはＥＭＴラジアルプライタイヤ２００の一部分を断面図で示している。タイヤ２００は、トレッド２２４がブレーカ構造２２７を構成する半径方向最外側のブレーカ２２６および内側のブレーカ２２８によって下張りされたトレッド２２４を有する。また、アウターラジアルプライ層２３０と、インナーラジアルプライ層２３２と、インナーライナー２３４と、それぞれアウターサイドウォールウエッジインサート２３５ａ、２３５ｂおよびインナーサイドウォールウエッジインサート２３７ａ、２３７ｂによって補強されたサイドウォール２３３ａ、２３３ｂとが示されている。また、アンダーレイ構造２３８が示され、このアンダーレイ構造は、本実施形態では、アンダーレイストリップ２４０が周方向に螺旋状に６回巻かれた巻き線を含んでいるように示されている。すなわち、アンダーレイ構造２３８は、カーカスプライ２３０、２３２の半径方向外方かつブレーカ２２６、２２８の半径方向内方の領域でタイヤカーカスの周りに周方向に配置された平らなストリップ２４０材の、間隔を置いて螺旋状に巻かれた１つの巻き線である。アンダーレイ構造２３８のアンダーレイストリップ２４０の巻き線の全横幅「ＴＷ」は、ブレーカ構造２２７の幅「ｂｗ」より小さい。

図３は、本発明によるクラウン強化用アンダーレイ構造２３８（図２に示す）のストリップ２４０の１巻きの拡大断面図である。アンダーレイストリップ２４０の構成要素は、エラストマーマトリクス２４４中に埋め込まれた高弾性率で実質的に非伸長性の複数のコード２４２である。ストリップ２４０の幅「Ｗ」は約６ｍｍから２０ｍｍ、好ましくは約１０ｍｍである。ストリップ２４０の厚さ「ｔ」は数ｍｍである。コード２４２は、レイヨン、ナイロン、ポリエステル、金属、アラミド、およびガラスを含むがこれらに限定されない高弾性率材料類から選択された材料によって作られた多重撚りまたは単一のワイヤまたはファイバーである。すなわち、アンダーレイ構造２３８は、タイヤカーカスの周りに間隔を置いて周方向に複数回巻かれた巻き線状に配置されている１つの平らなストリップ２４０材料からなっている。平らなストリップ２４０は、エラストマーマトリックス２４４内に、相互にほぼ平行に埋め込まれた高弾性率の実質的に非伸長性の複数のコード２４２を有する。

（動作原理）
上述したように、本発明の設計目標は、クラウンを強化して、タイヤ、すなわちＥＭＴまたは非ＥＭＴが設計圧力よりも低い内部空気圧力で運転されるときにトレッドのリフトオフを抑制することにある。

図４（ａ）を参照すると、路面３０４上を走行しているタイヤ３０２のトレッド外周面３００の一部が概念的に示されている。視野は、タイヤ軸に平行である。すなわち、図は、側方から見た図で、トレッドのリフトが最大になるであろう領域におけるタイヤ３０２のほぼ赤道面または中央面を表す。タイヤ３０２が最適よりも小さい内部圧力で充填されていることに起因してタイヤのフットプリントが変形し、その結果、トレッド外周面３００のフットプリント部３０６がタイヤの赤道面に最も近接した中央領域で上方に変形している様子が示されている。

文字「Ａ」と「Ａ'」とで仕切られた領域の、上方に座屈したトレッド３００の部分３０８が、トレッド外周面３００からインナーライナー３１０へ半径方向内方に湾曲している層の概念図である図４（ｂ）に詳細に示されている。中立曲げ軸（中立軸）３１２は、引っ張り応力領域３１４を圧縮応力領域３１６から分ける区分を示している。文字「Ｃ」および「Ｔ」は、それぞれ、タイヤ構成要素内の圧縮応力および引っ張り応力を示している。本発明のトレッド強化アンダーレイ内に含まれているコード３１８（２４２に相当）は中立曲げ軸３１２の引っ張り応力領域３１４側にあるので、それらのコードは、トレッド外周面３００の剛性を増加させて、トレッド外周面３００の曲げ変形に抵抗する引っ張り応力を与える。図４（ｂ）において中立曲げ軸は強化コード３１８から距離「ｄ」だけ離れ、その分離距離「ｄ」は、一種のモーメント腕に対応し、そのモーメント腕を介してコード３１８に作用する引っ張り力がタイヤのトレッドおよびクラウン部の湾曲に抵抗するように働く。

図４（ａ）に示されているトレッド外周面３００の、上方に湾曲している２つの領域３２０について、図４（ｃ）の詳細図は、中立曲げ軸３１２に対する、対応する引っ張り応力「Ｔ」と圧縮応力「Ｃ」を示し、本発明のアンダーレイのコード３１８は、中立曲げ軸３１２の上方にある。この例においては、コード３１８は、圧縮状態にあるが、エラストマーマトリックス２４４（図３に示す）によって横方向が支持されている高弾性率材料によって作られているので、長くて薄い構造部材がその長さ方向に圧縮荷重を受けたときに遭遇するような、柱破損として知られている特定種類の圧縮破損が起こらないようにコード３１８は支持されている。その結果、補強用のコード３１８は、クラウンおよびトレッドのたわみに抵抗するための圧縮力を与え、それによってトレッドのリフトオフに対してクラウンおよびトレッドを強化する。図４（ｂ）に示す引っ張りの場合と同様、図４（ｃ）は、中立曲げ軸が補強コード３１８から同一の距離「ｄ」だけ離れていることを示し、上述の引っ張りの場合と同様に、分離距離「ｄ」は、有効モーメント腕の長さに対応し、この有効モーメント腕の長さを介してコード３１８に作用する圧縮力が、タイヤのトレッドおよびクラウン部の湾曲に抵抗するように働く。

下方および上方への曲げ態様をそれぞれ示している図４（ｂ）および４（ｃ）の両図において、コード３１８の存在は、トレッド部３００の全構造の曲げ係数の増加、すなわち、クラウンを強化することに寄与する。

（アンダーレイの取り付け）
図５（ａ）を参照すると、まだブローアップされるべきグリーンタイヤカーカス４００が、製造ドラム（図示せず）上にあるであろう状態で示されている。アンダーレイ４０２は、複数の螺旋巻き線４０４（図３（ｂ）に断面図で示されているアンダーレイ型の２４０に相当する）で構成されている。螺旋巻き線４０４の数は、トレッドバンド幅に応じて４から３０の間の範囲内であり、トレッドバンド幅の中央の３分の２を充分に覆うことが最も好ましい。規則正しく間隔をおいた位置に、螺旋巻き線４０４に小さな切れ目４０６または分離箇所を設けてもよいし、設けなくてもよい。本発明を限定する要件ではないが、切れ目は、高弾性率コード（図３（ｂ）の２４２に相当）においては、例えば、約１０から２０ｃｍの間隔で離れて配置されることが望ましい。グリーンカーカスタイヤ４００上に示されているように、間隔を置いた位置４０６にある切れ目または分離箇所によって、アンダーレイストリップを、グリーンカーカスタイヤの、図５（ｂ）に示されているようなトロイド状カーカス形４０８へのブローアップに順応させることができ、このようにして、アンダーレイ４０２の個々の巻き線４０４内の高弾性率コードはブローアッププロセスに順応する。もし、ブローアップの量がコードの伸長性の限度を超えなければ、切れ目は不必要である。ブローアップされていないタイヤ４００での切れ目４０６の間隔は、巻き線４０４のどの部分を横方向に横切っても、文字「Ｘ−Ｘ」で示されている線のような横方向に向く任意の線内において分離箇所が重ならないように不規則に間隔を置く分離箇所４１０が形成されることができるように定められる。このことによって、この切れ目４０６の間隔は、ブローアップされたタイヤカーカス４０８の周面の周りにほぼ一様な、アンダーレイのトレッド強化特性を維持する。

図６を参照すると、ブローアップされたグリーンタイヤカーカス４２０が示されている。アンダーレイ４２２は、複数の螺旋巻き線４２４（図３の断面図に示されているアンダーレイの型の２４０に相当する）からなっている。螺旋巻き線４２４の数は、トレッドバンド幅に応じて４から３０の間の範囲内であり、トレッドバンド幅の中央の３分の２を十分に覆うことが最も好ましい。アンダーレイストリップ４２２は、グリーンタイヤカーカスの、図６に図示されているようなトロイド状のカーカス形へのブローアップに順応できる程度に十分に弾性的であり、従って、アンダーレイ４２２の個々の巻き線４２４内の高弾性率コードは、ブローアッププロセスに順応する。ブローアップの量はコードの伸長性の限界を超えないので、図５（ａ）および（ｂ）に示されているような切れ目は必要ない。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態は、アンダーレイストリップの位置、すなわち、タイヤ５００のブレーカパッケージ５０４とラジアルプライ層との間の前述の位置から半径方向に更に内方の位置によって特徴付けられている。より具体的には、クラウン強化用の、コード補強された平らなエラストマートレッドアンダーレイ材料のストリップは、上記のように、最内部のラジアルプライ層の半径方向内方で、かつ、インナーライナーの半径方向外方に配置されている。図７には、トレッド５０２と、半径方向外方のブレーカ５０６および半径方向内方のブレーカ５０８からなるブレーカパッケージ５０４とを有するタイヤ５００内の第２の実施形態の位置が示されている。タイヤ５００は、ブレーカパッケージ５０４と、サイドウォール５１２ａ、５１２ｂと、アウタープライ層５１４と、インナープライ層５１６と、インナーライナー５１８とを有する。図７に示されているタイヤ部分はＥＭＴ構造のタイヤ部分であるが、本発明者らは、本発明がこのＥＭＴの例に関連して図示されている形式とほぼ同一の形式であるがそれぞれのサイドウォールインサート５２０ａ、５２０ｂ、および５２２ａ、５２２ｂがない非ＥＭＴ設計内にも利用されるようになることを意図している。巻き線５２４（図２に示されている本発明のアンダーレイの２４０と対比されたい）は、インナーライナー５１８と半径方向最内部のプライ層５１６との間に位置づけられている。

第１の実施形態の位置に対して図７に示されているこの半径方向に内方の位置の利点は、クラウン部とトレッドを強化することにおいて本実施形態のアンダーレイが力学的により有利であることである。その力学的利点は、図４（ａ）および図４（ｂ）を考慮すれば、明らかに、中立曲げ軸と、アンダーレイストリップ中に埋め込まれているコード３１８との間の距離「ｄ」が大きくなる。このことは、コードと中立曲げ軸との間のモーメント腕の長さ、すなわち「ｄ」が本発明の第２の実施形態においては増加されており、この中立曲げ軸と補強コード３１８（図４（ｂ）、４（ｃ））との間の分離距離「ｄ」の増加は、プライ層５１４、５１６の厚さにほぼ等しい量だけ増大し、それによって、本発明を組み込んだタイヤのクラウンおよびトレッド部の全曲げ慣性モーメントに寄与する有効「モーメント腕長さ「ｄ」」が増加することを意味する。

（第３の実施形態）
図８は、本発明の一実施形態を断面図で示している。図において、コード補強された平らなストリップ６００は、エラストマーマトリクス６０４（２４４に相当）内に埋め込まれている複数の強化用コード６０２（２４２に相当）と、ここでは「ビーム」と呼ばれる付加的なゴムクッション６０６とを有し、このビームは、上述の発明の平らなストリップ部分に隣接している。ビーム６０６は、平らなストリップ６００の各巻きの下に配置されていることに注意されたい。ビーム６０６は、厚さ「ｕ」と幅「ｖ」を有し、幅「ｖ」はコード補強された平らなストリップ６００の幅「ｗ」より小さい。ビーム６０６の厚さ「ｕ」は、約１ｍｍから１０ｍｍの間であり、最も好ましくは約３ｍｍから７ｍｍの間である。ビーム６０６は、コード６０２が埋め込まれているマトリクス６０４の弾性率に等しいか、またはそれよりも大きい硬化後弾性率を有するエラストマー材料によって作られている。

ビーム６０６は、２つの理由によって本アンダーレイ発明の、トレッドおよびクラウン強化特性に寄与する利点を持っている。その２つの理由は、（１）ビーム６０６に本来備わっている剛性、および（２）ストリップの本体部分の圧縮および引っ張り応力荷重の支持部分に取って変わるビームの厚さ「ｕ」のためであり、すなわち、補強用のコード６０２を収容しているエラストマーマトリクス６０４は、タイヤのクラウン／トレッド部の中立曲げ軸から更に半径方向外側にしてアンダーレイ（具体的には高弾性率コード要素）の中立曲げ軸からの変位を更に増加させ、それによって、更にタイヤのクラウン／トレッドの曲げ慣性モーメントの増加に寄与する。

（アンダーレイの下のビーム）
図９（ａ）および９（ｂ）はそれぞれ、本発明のアンダーレイ７０４および７０６の向き以外にはそれぞれほぼ同一の２つのタイヤ７００および７０２を断面図で示している。詳細には、アンダーレイ７０４および７０６はそれぞれのビーム７０８および７１０が、それぞれの図９（ａ）および９（ｂ）において異なる向きに配置されている。タイヤ７００および７０２の各々は、前述したように、そして更に詳細に後述されるように、アンダーレイ７０４および７０６以外は全体として同一の構成を有する（したがって、図９（ａ）と９（ｂ）との間において同様の参照番号の使用は、実質的に同一の構成要素を表している）。タイヤ７００および７０２はそれぞれ、トレッド７１２と、２つのブレーカ７１５および７１６からなるブレーカ構造７１４と、サイドウォール７１８ａ、７１８ｂと、半径方向外側のラジアルプライ７２０と、半径方向内側のラジアルプライ７２２と、インナーライナー７２４とを有する。図９（ａ）では、ビーム７０８を有するアンダーレイ７０４の６つの巻き線の各巻きは、ビーム７０８（図８の６０６に相当）が図８に示されているアンダーレイ（ストリップ）６００のコード補強されたエラストマー部分の半径方向内方にあるように向けられている。

図９（ｂ）では、ビーム７１０（図８の６０６に相当）を有するアンダーレイ７０６の６つの巻き線は、ビームがアンダーレイ構造７０６のコード補強されたエラストマー部分の半径方向外方にあるように向けられている。

図９（ｃ）は、タイヤが、最も望ましいフットプリントを維持するための最適値よりも小さい内部圧力で運転されたときトレッドフットプリントの上方に座屈した部分に見られるであろうような、タイヤ７００と７０２のトレッド・クラウン領域７３０の上方（すなわち、半径方向内方）に湾曲した部分の略側面図（タイヤ７００と７０２の回転軸に平行な視野）である。タイヤ７００の外側の部分、すなわちトレッド側７３２と、タイヤの内側の部分、すなわちインナーライナー側７３４とは、半径方向内方のインナーライナー側７３４を引っ張りＴとする一方、半径方向外方のトレッド側７３２が圧縮Ｃを受けるように曲げられる構造を構成する。引っ張りＴおよび圧縮Ｃの２つの領域は、中立曲げ軸７３６によって分離される。図９（ｃ）に示されている図において、アンダーレイ７３８（図９（ａ）および９（ｂ）の、それぞれのアンダーレイ７０４と７０６に相当）は、中立曲げ軸７３６から可変距離「ｖｄ」だけ離れて示されている。この「ｖｄ」は、比較的大きな量のクラウン強化が必要であるか、または比較的小さな量のクラウン強化が必要であるかという具体的なタイヤ設計に応じて変えることができるので、可変であると見なされる。例えば、図９（ａ）では、ビーム７０８がアンダーレイ７０４のコード補強されたエラストマー部分の本体の半径方向内方に位置しており、ビームの付加によって、ビームが無い場合よりも距離「ｖｄ」が大きくなり、タイヤは図４（ｂ）および４（ｃ）を参照して前述したようになるであろう。しかし、ビーム７０８の付加によって、距離「ｖｄ」は、ビーム部分の厚さ「ｕ」（図８参照）に応じて、および／または、ビームを形成しているゴムコンパウンドの弾性率に関連して増加することができる。距離「ｖｄ」が大きい程、前述した理由によって、タイヤのクラウン部の曲げ慣性モーメントは大きくなるであろう。この代わりに、図９（ｂ）に示すように、ビーム部分がコード補強されたエラストマー部分の半径方向外方にあるように、ビーム付きアンダーレイを組み込むことができる。この場合には、実質的に非伸長性のコード（図８の６０２に相当）はビーム７１０の厚さ「ｕ」だけ中立曲げ軸からさらに遠くに移動し、それによって、可変距離「ｖｄ」が増加し、したがって、また、図４（ａ）〜４（ｃ）を参照して説明されている以上にタイヤクラウンの曲げ慣性モーメントの増加に寄与するであろう。

最後に、本発明者らはさらに、本明細書に記載されたビーム付きアンダーレイをプライ層の半径方向内方であってインナーライナーの半径方向外方（図示せず）の領域に配置し、それによって、種々のＥＭＴまたは非ＥＭＴタイヤ設計において必要に応じてクラウン剛性の更に大きな増加を達成することを意図している。そのような位置においては、アンダーレイのビード部分は、設計が必要とする要求に応じて、このアンダーレイの発明の主要部のコード補強された平らなストリップ部分の半径方向内方、または半径方向外方にあることができる。

（ロードテスト）
アンダーレイの発明のテストは、乗り物のステアリングが直線走行のときには改良され、回転において劣化していないことを示している。さらに、比較的軟らかいタールのマカダム舗装道路（大型トラックの通行による「わだち」が発生する傾向がある）上で、本発明を備えたこれらのタイヤをもつ車はその「わだち」の影響を受けにくい傾向があり、それによって、トラッキングが改善される。

２００、３０２、５００、７００ タイヤ
２２４、５０２、７１２ トレッド
２２７、７１４ ブレーカ構造
２３０、２３２ ラジアルプライ層
２３３ａ、２３３ｂ、５１２ａ、５１２ｂ、７１８ａ、７１８ｂ サイドウ
ォール
２３４、３１０、５１８、７２４ インナーライナー
２３８ アンダーレイ構造
２４０、６００ ストリップ
２４２、３１８、６０２ コード
２４４、６０４ エラストマーマトリクス
３００ トレッド部
３０６ フットプリント部
３１２、７３６ 中立曲げ軸
４０２、４２２、７０４、７０６、７３８ アンダーレイ
４０４、４２４、５２４ 巻き線
４０６ 切れ目
４１０ 分離箇所
５０４ ブレーカパッケージ
５１４、５１６ プライ層
６０６、７０８、７１０ ビーム
７２０、７２０ ラジアルプライ
７３０ トレッド・クラウン領域
７３２ トレッド側
７３４ インナーライナー側

Claims (3)

1. トレッド（１１４、５０２、２２４、３００、７１２）と、２つのサイドウォール（１１２ａ、１１２ｂ、２３３ａ、２３３ｂ、５１２ａ、５１２ｂ、７１８ａ、７１８ｂ）を備えたカーカス（４００、４０８、４２０）と、２つの非伸長性の環状ビードと、ラジアルプライ構造（１２３）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しているベルト構造と、空気不透過性のインナーライナー（１２４、２３４、３１０、５１８、７２４）とを有する空気入りラジアルプライタイヤ（１００、２００、３０２、４００、５００、７００、７０２）において、
   前記ベルト構造の近傍の半径方向内方、かつ前記ラジアルプライ構造の近傍の半径方向外方に配置されたエラストマーマトリクス（２４４）を形成するクラウン強化用のアンダーレイ構造であって、前記タイヤカーカスの周りに、間隔を置いて周方向に複数回巻かれた巻き線（４０４、４２４、５２４）状に配置されている１つの平らなストリップ材（２４０、４２２、６００）の螺旋状巻き線からなる当該クラウン強化用のアンダーレイ構造（２３８、７０６）を有し、前記平らなストリップ材は、前記アンダーレイ構造の前記エラストマーマトリクス（２４４、６０４）内に互いにほぼ平行に埋め込まれている、高弾性率で実質的に非伸長性の複数のコード（２４２、３１８、６０２）を有し、
   前記間隔を置いて周方向に複数回巻かれた巻き線（４０４、４２４、５２４）の各々における分離箇所が規則正しい間隔を置いた位置（４０６）に位置し、前記分離箇所は、横方向に向く任意の線上で、前記周方向に複数回巻かれた巻き線の全ての部分を横方向に横切って見たときに、前記分離箇所が互いに重ならないように不規則な間隔を置いて位置していることを特徴とする空気入りラジアルプライタイヤ。
2. 前記非伸長性の複数のコード（２４２、３１８、６０２）は金属からなる、請求項１に記載の空気入りラジアルプライタイヤ。
3. 前記間隔を置いて周方向に複数回巻かれた巻き線（４０４、４２４、５２４）の各々における前記分離箇所は、約１０ｃｍから２０ｃｍの間の規則正しい間隔を置いた位置に位置している、請求項１に記載の空気入りラジアルプライタイヤ。

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