JP5583393B2 - 最適化されたプライラインを有する自立型空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、従来の膨張圧力よりも低圧の作動条件下で走行可能な空気入りラジアルタイヤに関する。

自立型ランフラットタイヤが何年も前から商用化されている。このようなタイヤの主要な特性は、サイドウォールの断面厚さを増やしてサイドウォールを補強してあることである。このようなタイヤは、非膨張状態で走行すると、補強用のサイドウォールインサートが圧縮される。サイドウォール部材の補強に大量のゴムが必要であるために、熱の蓄積はタイヤの損傷の主要な原因となる。このことは特に、タイヤが長時間、非膨張状態で高速走行する際に当てはまる。

特許文献１は、特殊なサイドウォールインサートを使用して剛性を向上させることを教示している。非膨張状態のタイヤで約３６３ｋｇ（８００ポンド）の荷重を支持するには、タイヤ当たり約２．７２ｋｇ（約６ポンド）の追加重量が必要である。最初に商用化されたこのようなランフラットタイヤは、高性能車両に使用され、アスペクト比が非常に小さかった。アスペクト比が５５％から６５％の間またはそれ以上の範囲である、非膨張状態の高級車用タイヤに必要とされる支持重量は、約６３５ｋｇ（約１４００ポンド）の荷重に相当する。より大形のランフラットタイヤではこのように荷重がより大きいため、サイドウォール及びタイヤ全体の剛性を、乗り心地が犠牲となる程度まで高める必要があった。高級車両の所有者は、ランフラット機能のために乗り心地性能を単に犠牲にすることはしたがらない。技術的要求事項として、乗り心地や性能を損なわないランフラットタイヤを提供することが求められている。サスペンション剛性が非常に高い高性能タイプの車両では、より柔らかい乗り心地特性をもつ高級セダンと比べて、このようなタイヤを提供するのは比較的容易であった。小型トラックやスポーツユーティリティビークルは、それほど乗り心地を問題としないが、これらの小型トラックやスポーツユーティリティビークルは、よりかたい乗り心地を許容する市場からより柔らかい高級車タイプの乗り心地を求める市場まで、広範囲のランフラットタイヤ市場を形成している。

米国特許第５３６８０８２号明細書

したがって、「柔らかい」ランオンフラット構成である新規のランオンフラット構成を提供し、通常の空気入りタイヤと同じシャシ荷重を有しつつ、快適さについての妥協を不要とすることが望まれている。

本発明は、自立型タイヤに関する。より具体的には、このタイヤは、カーカスと、トレッドと、カーカスより半径方向外側でトレッドより半径方向内側に配置されたベルト補強構造と、を有している。カーカスは、一対のビード部の間を延びる補強プライ構造と、一対のサイドウォールと、各サイドウォールに配置された一対のインサートと、を備え、各サイドウォールは一対のビード部の一つより半径方向外側に配置されている。第１及び第２のインサートがインナーライナとプライとの間に配置されている。

自立型ランフラットタイヤの半分の断面構成を示す図である。

以下の定義は、開示される発明全体にわたって使用される。

「エイペックス」は、ビードコアより半径方向上側、かつ、プライとプライ巻きつけ端部との間に位置しているエラストマのフィラーを意味する。

「環状の」は、リングのように形成されていることを意味する。

「軸線方向の」及び「軸線方向に」は、本明細書ではタイヤの回転軸に平行なラインまたは方向を示すのに使われる。

「周方向の」は、赤道面（ＥＰ）に平行でありかつ軸線方向に垂直な、環状のタイヤの表面の周縁に沿って延びるラインまたは方向を意味する。

「設計リム」は、特定の構成及び幅を有するリムを意味する。本明細書では、設計リム及び設計リム幅は、タイヤが製造される地域で採用されている工業標準で規定された設計リム及び設計リム幅であるとする。たとえば、米国では、設計リムはタイヤ・リム協会の規定による。ヨーロッパでは、設計リムは欧州タイヤ・リム技術機構−標準マニュアルで規定されたものとし、用語「設計リム」は、標準寸法リムと同じ意味である。日本では、標準化機構は日本自動車タイヤ協会である。

「設計リム幅」は、タイヤサイズ毎に割り当てられる、市場に存在する特定のリム幅である。

「インナー（内側の）」は、タイヤの内側の方を意味し、「外側」はタイヤの外側の方を意味する。

「自立型ランフラット」は、タイヤ構造自体が、タイヤが限られた時間及び速度で非膨張状態で走行したときに車両荷重を支持するのに十分な強度を有し、サイドウォール及びタイヤの内面がつぶれることも座屈することもなく、タイヤがつぶれるのを防止する内部装置も必要としない構造を有する種類のタイヤを意味する。

「サイドウォールインサート」は、タイヤのサイドウォール領域に配置されたエラストマまたはコード補強部材を意味する。サイドウォールインサートは、カーカス補強プライ及びタイヤの外面を形成する外側サイドウォールゴムに追加して使用される。

「ばね定数」は、一定の圧力での荷重たわみ曲線の勾配として表されるタイヤの剛性を意味する。

「垂直たわみ」は、タイヤが荷重を受けたときのたわみ量を意味する。

本発明を、添付の図面を参照しながら、例示によって説明する。

以下の説明は、本発明を実施するための現在考えられる最良の態様についてのものである。この説明は、本発明の一般的な原理を示すためのものであり、限定された意味に捉えられるべきでない。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照することによって決定される。

図１は、空気圧が失われた場合でも作動可能に構成された本発明のタイヤ１０を示している。タイヤ１０は、半径方向外側の路面に接触するトレッド１２と、トレッド下方のタイヤのクラウン部に配置されたベルト構造１４と、を有している。ベルト構造１４は１本以上のベルトを含んでおり、クラウンのショルダ部の位置でベルトを保護する、任意設置のショルダオーバレイ１６を有している。タイヤ１０はさらに、トレッドから半径方向内側に延びてビード領域２０で終わる一対のサイドウォール部１８を有している。各ビード領域はさらに、所望の任意の形状を有するビードワイヤ５５を有している。ビード領域２０はさらに、以下に詳しく説明するように、任意設置の第１のエイペックス６０と、任意設置の第２のエイペックス７０と、を含んでいてよい。ビード部はさらに、フリッパ、チッパ、トウガード、チェーファー等の任意設置または不図示の他の部材を含んでいてよい。

本発明のタイヤ１０はカーカスをさらに含んでおり、カーカスは、空気不浸透性で一方のビード領域２０から他方のビード領域２０まで延びるインナーライナ２４を含んでいる。カーカスはまた、第１の補強プライ３０と、任意設置の第２の補強プライ３４と、を含んでいる。第１の補強プライ３０は、半径方向で最も内側のプライであり、タイヤのクラウン部の下方を延び、タイヤの上部ショルダ領域内では第１のインサート４０よりも軸線方向外側を延びている。第１のインサート４０は、上部ショルダ領域内のクラウンの近くに配置され、インナーライナ２４と第１の補強プライ３０との間に配置されている。第１の補強プライ３０は、第１のインサート４０の軸線方向外側部４２よりも軸線方向外側を、軸線方向外側部４２に隣接して延びている。第１の補強プライ３０はまた、第２のインサート５０の軸線方向外側部５４よりも軸線方向外側を、軸線方向外側部５４に隣接して延びている。そして、第１の補強プライは、タイヤの上部ショルダ領域内の軸線方向外側位置からビード領域２０内の軸線方向内側位置まで遷移している。第１及び第２のインサートは、第１の補強プライラインを修正するように形成され位置しており、それによって、タイヤが膨張状態にあるか非膨張状態にあるかを問わず、第１の補強プライに張力が掛るようになっている。補強プライが荷重を保持するため、インサート４０，５０における張力負荷はこうして最小限に抑えられる。第１及び第２のインサート４０，５０の詳細は以下に説明する。

タイヤのビード領域では、第１の補強プライ３０は、第２のインサート５０と任意設置のビードエイペックス６０との間に配置されている。第１の補強プライはビードワイヤ５５に固定されている。第１の補強プライ３０を固定する１つの方法は、プライ３０をビードの周りに巻きつけ端部に折り返し部３２を形成することである。折り返し部３２は、エイペックス６０の先端６２を越えて延び、第２の補強プライ３４の一部に当接していることが好ましい。第１の補強プライ３０は、逆折り返し部、ロックビード構成、ハイプライ端部、エンベロープ（ベルト縁部の下方で終端）等の他の構成で、ビード領域２０に固定してもよい。

任意設置の第２の補強プライ３４は、第１の補強プライより半径方向外側に第１の補強プライに隣接して配置されており、末端３６はビードワイヤ５５の近傍に設けることができる。末端３６は、第１の補強プライの下降部３７より軸線方向外側で、かつビードワイヤ５５より半径方向外側に配置されていることが好ましい。第２の補強プライの末端３６は、必ずしもどちらのビードにも巻きつけられておらず、この場合、各ビードの周りに固定されないので浮動プライと考えることができる。あるいは、末端３６は、折り返し部もしくは逆折り返し部を形成してビードの周りに巻きつけるか、または当業者に公知の他の方法によって、ビードに固定することもできる。

浮動プライの場合、第２の補強プライ３４の下部は第１のビードエイペックス６０に当接している。任意設置の第１のビードエイペックス６０は、ビードコア５５より半径方向外側でかつ、第２の補強プライ３４の下端部と第１の補強プライの折り返し部３２との間に配置されている。任意設置の第１のビードエイペックス６０は、好ましくはビード高さの約０．３倍から約３倍、より好ましくはビード高さの約１．５倍から約２倍の範囲の高さを有する三角形形状である。第１のエイペックス６０は、タイヤの膨張状態と非膨張状態の両方でプライ折り返し部３２の張力を維持するような形状及びサイズを有している。ビードエイペックス６０は通常、６０から約９０、より好ましくは約７０から８０の範囲のショアＡ硬度を有するエラストマまたはゴムで形状されている。

上述のように、この実施形態のタイヤは、任意設置の第２のビードエイペックス７０をさらに含んでいる。第２のエイペックス７０はサイドウォール１８とプライ３４との間に配置されている。第２のエイペックス７０は、ビードワイヤ５５の半径方向外側部の近くに配置された半径方向内側端部７２と、サイドウォールの高さの約３分の１から約２分の１の範囲で延びる半径方向外側端部７４と、を有している。第２のビードエイペックス７０は通常、２３℃で５０から約９０、より好ましくは約６０から約８０の範囲のショアＡ硬度を有するエラストマまたはゴムで形成されている。第２のエイペックス７０は、タイヤの膨張状態と非膨張状態の両方でプライ折り返し部３２の張力を維持するような形状及びサイズを有している。

第１のインサート４０は、三日月形状または曲線形状を有し、タイヤの膨張状態と非膨張状態の両方で第１の補強プライ３４の張力が維持されるように形成されている。インサート４０は、トレッド縁部とタイヤの上部サイドウォールの半径方向位置との間の位置で最大厚さＢを有することが好ましい。Ｂは、約５ｍｍから２０ｍｍの範囲であり、断面高さの約３分の２の半径方向高さ位置に存在している。インサート４０は、２３℃で５０から約７５、より好ましくは約５５から約６５の範囲のショアＡ硬度を有するエラストマまたはゴムで形成されている。インサート４０の機能は、タイヤ１０のサイドウォール１８を補強／支持し、かつタイヤ１０が低い膨張圧力または不十分な膨張圧力で走行中にプライの張力を維持することである。プライの張力が維持されると、インサート４０，５０の張力負荷は最小限に抑えられる。

第２のインサート５０は非対称形状を有している。第２のインサートの半径方向外側端部は第１のインサート４０と重なり合っている。第２のインサートの軸線方向内側面は、半径方向外側部分が凹状となり半径方向内側部分が凸状となるように湾曲している。第２のインサートは第１のインサート４０と異なるショアＡ硬度を有している。第２のインサートは第１のインサートよりも剛性が高いことが好ましい。つまり、第２のインサートは、第１のインサート４０よりも相対的に高いショアＡ硬度を有している。

インサート４０，５０は本質的にエラストマ材料であり、タイヤのランフラット耐久性を高めつつ膨張時の乗り心地性能を向上させるように選択された材料特性を有することができる。インサート４０，５０は必要に応じて、個々にポリエチレンまたは短繊維で補強することもできる。つまり、このようなインサート４０，５０のいずれかまたは双方は、このようにして補強することができる。

インサート４０，５０及びエイペックス６０，７０は、約０．０２から約０．０６の範囲、より好ましくは約０．０２５から０．０４５の範囲のタンジェントデルタを有してよい。タンジェントデルタは、７０℃でせん断力を受け、６％の変形を受けた状態で、Ｍｅｔｒａｖｉｂ分析器を使用して、周波数７．８ヘルツで測定される。

１０ タイヤ
１２ トレッド
１４ ベルト構造
１８ サイドウォール部
２０ ビード領域
２４ インナーライナ
３０ 第１の補強プライ
３２ 折り返し部
３４ 第２の補強プライ
４０ 第１のインサート
５０ 第２のインサート
５５ ビードワイヤ
６０ 第１のエイペックス
７０ 第２のエイペックス

Claims (18)

1. カーカスと、トレッドと、前記カーカスより半径方向外側でかつ前記トレッドより半径方向内側に配置されたベルト補強構造と、各々が一対のビード部の一つより半径方向外側に配置された一対のサイドウォールと、第１及び第２のインサートと、を有し、
   前記カーカスは、前記トレッドの下方を延びる少なくとも１つの補強プライを含み、前記第１及び第２のインサートは、インナーライナと、前記少なくとも１つの補強プライのうち半径方向で最も内側のプライである第１の補強プライと、の間に位置し、前記第１のインサートの半径方向内側端部は前記第２のインサートの半径方向外側端部と重なり合っていることを特徴とする、空気入りタイヤ。
2. 第２の補強プライが前記第１の補強プライより半径方向外側に配置されている、請求項１に記載のタイヤ。
3. 前記第１の補強プライは各前記ビード部の周りに固定されている、請求項１に記載のタイヤ。
4. 前記第２の補強プライは一方のビード領域から他方のビード領域まで延びており、各前記ビード部の周りに巻きつけられていない、請求項２に記載のタイヤ。
5. 第１及び第２のエイペックスをさらに有している、請求項１に記載のタイヤ。
6. 前記第２の補強プライは前記第１及び第２のインサートより軸線方向外側に位置している、請求項２に記載のタイヤ。
7. 前記第２の補強プライは第１及び第２のエイペックスより軸線方向内側に位置している、請求項２に記載のタイヤ。
8. 前記第１の補強プライは各前記ビード部の周りに固定されている、請求項１に記載のタイヤ。
9. 第２の補強プライが一方のビード領域から他方のビード領域まで延びており、該第２の補強プライは各前記ビード部の周りに巻きつけられていない、請求項１に記載のタイヤ。
10. 第１及び第２のエイペックスをさらに有している、請求項１に記載のタイヤ。
11. 前記第１のインサートは、２３℃で測定されたショアＡ硬度が５０から７０の範囲にある、請求項１に記載のタイヤ。
12. 前記第１のインサートのショアＡ硬度は、前記第２のインサートのショアＡ硬度より小さい、請求項１に記載のタイヤ。
13. 前記第１のインサートのショアＡ硬度は、前記第２のインサートのショアＡ硬度と異なっている、請求項１に記載のタイヤ。
14. 前記第１のインサートは、２３℃で測定されたショアＡ硬度が５５から６５の範囲にある、請求項１に記載のタイヤ。
15. 前記第２のインサートは、２３℃で測定されたショアＡ硬度が６０から８０の範囲にある、請求項１に記載のタイヤ。
16. 前記第２のインサートは、２３℃で測定されたショアＡ硬度が６５から７５の範囲にある、請求項１に記載のタイヤ。
17. 前記第１のインサートは、タイヤのクラウン部の近傍に配置された第１の端部と、断面高さの４分の１から２分の１の範囲内に配置された半径方向で最も内側の第２の端部と、を有する、請求項１に記載のタイヤ。
18. 前記第２のインサートは、断面高さの２分の１から４分の３の範囲内に配置された半径方向で最も外側の端部と、前記ビード部に当接して終端する半径方向で最も内側の第２の端部と、を有する、請求項１に記載のタイヤ。

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