JP2003516264A - 構造的に支持された弾性タイヤ - Google Patents
構造的に支持された弾性タイヤInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 地面と接触するトレッド部分110と、このトレッド部分から放射方向内側へ延びたサイドウォール部150と、このサイドウォール部をタイヤ回転時に車輪10へ固定するビード部分160とを有する内部の空気圧無しに支持される弾性タイヤ100。
【解決手段】 トレッド部分の放射方向内側に補強された環状バンドが配置され、この環状バンドはエラストマーの剪断層120と、このエラストマーの剪断層の放射方向内側に接着された少なくとも一つの第１のメンブラン130と、上記のエラストマーの剪断層の放射方向外側に接着された少なくとも一つの第2のメンブラン140とを有し、各メンブランは剪断層の剪断弾性率より十分に大きな縦方向引張り弾性係数を有し、外部からの加わる荷重によって地面と接触したトレッド部分が平らな形へ変形した時に各メンブランは実質的に一定の長さを維持し且つメンブランの相対移動が剪断層の剪断によって起こる。
Description
【０００１】
本発明は、タイヤの内部圧力を用いずにタイヤ構造部材によって車両荷重を支
持することができるようにした弾性タイヤに関するものである。
持することができるようにした弾性タイヤに関するものである。
【０００２】
空気タイヤは数世紀にわたって乗物による移動（モビリティ）を可能にするた
めに選択された一つの解決策であった。現在のベルトラジアルカーカスを有する
空気タイヤは垂直方向および横方向の合理的なコンプライアンスを可能にすると
同時に、加わる荷重を支持する効果的な手段を提供する極めて優れた製品である
。空気タイヤの機械特性の大部分はタイヤ内部の空気圧の働きに依存している。
すなわち、タイヤの膨張圧の反作用によってベルト部材およびカーカス部材には
正しい剛性が与えられる。また、タイヤ圧は空気タイヤの最も重要な設計パラメ
ータの一つのである。
めに選択された一つの解決策であった。現在のベルトラジアルカーカスを有する
空気タイヤは垂直方向および横方向の合理的なコンプライアンスを可能にすると
同時に、加わる荷重を支持する効果的な手段を提供する極めて優れた製品である
。空気タイヤの機械特性の大部分はタイヤ内部の空気圧の働きに依存している。
すなわち、タイヤの膨張圧の反作用によってベルト部材およびカーカス部材には
正しい剛性が与えられる。また、タイヤ圧は空気タイヤの最も重要な設計パラメ
ータの一つのである。
【０００３】
しかし、残念なことに、空気タイヤの設計者は、タイヤ圧を一定とした場合、
可撓性を制限してタイヤの垂直スティフネスを変えてきた。空気タイヤの最高性
能を得るためには圧力を維持することが要求され、指定されたタイヤ圧以下では
燃費が悪くなる。 最も重要なことは、従来の空気タイヤはタイヤ圧が完全に失なわれると、タイ
ヤの使用がほとんどできないということにある。そのため、タイヤから空気圧が
完全に失なわれた後でも車両を継続して移動させることができるようにするため
のタイヤ構造が種々提案されてきた。市販のランフラットタイヤを用いた解決方
法では、空気タイヤのサイドウオールに補強材または充填材を加えてパンク時に
サイドウオールが圧縮状態で荷重支持部材として働くようにしている。しかし、
こうした加えた補強材の多くはタイヤ重量を大きくし、乗り心地を悪くするとい
う欠点がある。
可撓性を制限してタイヤの垂直スティフネスを変えてきた。空気タイヤの最高性
能を得るためには圧力を維持することが要求され、指定されたタイヤ圧以下では
燃費が悪くなる。 最も重要なことは、従来の空気タイヤはタイヤ圧が完全に失なわれると、タイ
ヤの使用がほとんどできないということにある。そのため、タイヤから空気圧が
完全に失なわれた後でも車両を継続して移動させることができるようにするため
のタイヤ構造が種々提案されてきた。市販のランフラットタイヤを用いた解決方
法では、空気タイヤのサイドウオールに補強材または充填材を加えてパンク時に
サイドウオールが圧縮状態で荷重支持部材として働くようにしている。しかし、
こうした加えた補強材の多くはタイヤ重量を大きくし、乗り心地を悪くするとい
う欠点がある。
【０００４】
ランフラット性能を与える他の試みは、タイヤクラウン部分に環状の補強バン
ドを用いる方法である。この解決方法ではこの環状補強バンドの固有特性と、タ
イヤ圧に対する反作用によってトレッド部分が剛くなる。 さらに他の解決方法では車輪に内部二次支持構造物を加えている。しかし、こ
の支持構造物は重量増加の原因となり、アッセンブリへの取付けが困難になり、
多数の断片リムを使用する必要がある。 これらの全ての解決方法は空気タイヤをハイブリッド化するものであり、タイ
ヤ膨張時でもなく、収縮時でもない設計上の妥協が要求される。しかも、これら
ランフラットを用いた解決方法ではタイヤの使用圧力を常にモニターして、現在
のタイヤ圧が規定圧力外にある場合には車両の運転者にそれを知らせる必要があ
る。
ドを用いる方法である。この解決方法ではこの環状補強バンドの固有特性と、タ
イヤ圧に対する反作用によってトレッド部分が剛くなる。 さらに他の解決方法では車輪に内部二次支持構造物を加えている。しかし、こ
の支持構造物は重量増加の原因となり、アッセンブリへの取付けが困難になり、
多数の断片リムを使用する必要がある。 これらの全ての解決方法は空気タイヤをハイブリッド化するものであり、タイ
ヤ膨張時でもなく、収縮時でもない設計上の妥協が要求される。しかも、これら
ランフラットを用いた解決方法ではタイヤの使用圧力を常にモニターして、現在
のタイヤ圧が規定圧力外にある場合には車両の運転者にそれを知らせる必要があ
る。
【０００５】
タイヤ圧を利用しないでも使用できるように設計されたタイヤは上記の問題点
および空気タイヤとの妥協の多くを解決できる。すなわち、その場合の運転条件
は一つだけであり、非膨張（non-inflated）状態だけである。圧力を維持する必
要はなく、圧力を測定する必要もない。しかし、現在のソリッドタイヤ、その他
の弾性構造を有する弾性タイヤのような構造的に支持されたタイヤは従来の空気
タイヤに期待されているレベルの性能がない。従って、空気タイヤと同様な性能
を備えた構造的に支持された弾性タイヤを開発するという課題を解決することが
求められている。
および空気タイヤとの妥協の多くを解決できる。すなわち、その場合の運転条件
は一つだけであり、非膨張（non-inflated）状態だけである。圧力を維持する必
要はなく、圧力を測定する必要もない。しかし、現在のソリッドタイヤ、その他
の弾性構造を有する弾性タイヤのような構造的に支持されたタイヤは従来の空気
タイヤに期待されているレベルの性能がない。従って、空気タイヤと同様な性能
を備えた構造的に支持された弾性タイヤを開発するという課題を解決することが
求められている。
【０００６】
本発明の構造的に支持される弾性タイヤは、内部空気圧力無しに、単にそのト
レッド、サイドウオールおよびビード部の構造的特性だけによって荷重を支持す
る。サイドウオールとビード部分をなくして見た場合、構造的に支持される本発
明の弾性タイヤのトレッド部分は補強された環状バンドとして表される。補強さ
れた環状バンドはタイヤの子午線面および赤道面面内での曲げに抵抗する剛性を
有している。子午線面は子午線面にある回転軸線を有するタイヤを通る。赤道面
はタイヤの回転軸線に直角で、タイヤ構造を二つに分ける。 平らな面を有する環状バンドの接触状態は地面と接触しているタイヤに似てい
る。全体として生じる反作用は荷重下にあるタイヤの接地応力に似ている。均質
な材料から成る堅い環状バンドの場合には、平衡および曲モーメントの要求条件
を満足させる圧力分布は接触面の各端に（その一端が［図2A］に示してある）あ
る一組の集中力から成る。この理想形では環状バンドの剪断変形は起らない。し
かし、環状バンドが剪断変形する構造から成る場合には、圧力分布は実質的に均
一になる。
レッド、サイドウオールおよびビード部の構造的特性だけによって荷重を支持す
る。サイドウオールとビード部分をなくして見た場合、構造的に支持される本発
明の弾性タイヤのトレッド部分は補強された環状バンドとして表される。補強さ
れた環状バンドはタイヤの子午線面および赤道面面内での曲げに抵抗する剛性を
有している。子午線面は子午線面にある回転軸線を有するタイヤを通る。赤道面
はタイヤの回転軸線に直角で、タイヤ構造を二つに分ける。 平らな面を有する環状バンドの接触状態は地面と接触しているタイヤに似てい
る。全体として生じる反作用は荷重下にあるタイヤの接地応力に似ている。均質
な材料から成る堅い環状バンドの場合には、平衡および曲モーメントの要求条件
を満足させる圧力分布は接触面の各端に（その一端が［図2A］に示してある）あ
る一組の集中力から成る。この理想形では環状バンドの剪断変形は起らない。し
かし、環状バンドが剪断変形する構造から成る場合には、圧力分布は実質的に均
一になる。
【０００７】
構造的に支持された本発明の弾性タイヤは、地面と接触するトレッド部分と、
このトレッド部分から放射方向内側へ延びたサイドウォール部と、このサイドウ
ォール部をタイヤ回転時に車輪へ固定するビード部分とを有する。トレッド、サ
イドウオールおよびビードは空気タイヤと同様な中空環状空隙を規定する。本発
明ではトレッド部分の放射方向内側に補強された環状バンドが配置される。この
環状バンドはエラストマーの剪断層と、このエラストマーの剪断層の放射方向内
側に接着された少なくとも一つの第１のメンブランと、上記のエラストマーの剪
断層の放射方向外側に接着された少なくとも一つの第2のメンブランとを有する
。メンブランはエラストマーの被覆層中に埋め込まれた積層された実質的に伸び
ないなコードの補強材料から成るのが好ましい。各メンブランは剪断層の剪断弾
性率より十分に大きな縦方向引張り弾性係数を有していて、外部から荷重がの加
わった時に地面と接触したトレッド部分が基本的に円形から平らな形へ変形する
が、各メンブランの長さは実質的に一定に維持される。メンブランの相対移動は
剪断層の剪断によって起こる。
このトレッド部分から放射方向内側へ延びたサイドウォール部と、このサイドウ
ォール部をタイヤ回転時に車輪へ固定するビード部分とを有する。トレッド、サ
イドウオールおよびビードは空気タイヤと同様な中空環状空隙を規定する。本発
明ではトレッド部分の放射方向内側に補強された環状バンドが配置される。この
環状バンドはエラストマーの剪断層と、このエラストマーの剪断層の放射方向内
側に接着された少なくとも一つの第１のメンブランと、上記のエラストマーの剪
断層の放射方向外側に接着された少なくとも一つの第2のメンブランとを有する
。メンブランはエラストマーの被覆層中に埋め込まれた積層された実質的に伸び
ないなコードの補強材料から成るのが好ましい。各メンブランは剪断層の剪断弾
性率より十分に大きな縦方向引張り弾性係数を有していて、外部から荷重がの加
わった時に地面と接触したトレッド部分が基本的に円形から平らな形へ変形する
が、各メンブランの長さは実質的に一定に維持される。メンブランの相対移動は
剪断層の剪断によって起こる。
【０００８】
この効果は［図2B］に概念的に示してある。［図2B］に示すように、上記変形
特性を有する環状バンドを使用していない他のタイヤに比べて接触面長さでのよ
り一様な接地圧であるのが好ましい結果である。環状バンドは荷重支持部材とし
て働くのに十分なタイヤ赤道面内の横方向スティフネスとタイヤ子午線面内での
縦方向曲げスティフネスとを得るのにタイヤの内部圧力に頼らない。 本発明の一つの観点から、環状バンドの横方向半径、すなわちタイヤ子午線面
内の曲率半径は外側トレッド表面の横方向半径以下であり、それによっし接触面
で環状バンドの縦方向座屈に抵抗する。
特性を有する環状バンドを使用していない他のタイヤに比べて接触面長さでのよ
り一様な接地圧であるのが好ましい結果である。環状バンドは荷重支持部材とし
て働くのに十分なタイヤ赤道面内の横方向スティフネスとタイヤ子午線面内での
縦方向曲げスティフネスとを得るのにタイヤの内部圧力に頼らない。 本発明の一つの観点から、環状バンドの横方向半径、すなわちタイヤ子午線面
内の曲率半径は外側トレッド表面の横方向半径以下であり、それによっし接触面
で環状バンドの縦方向座屈に抵抗する。
【０００９】
本発明構造を用いることによって、タイヤ設計者はタイヤの接地圧とはある程
度独立しての垂直スティフネスを調整することができる。これに対して、従来の
空気タイヤでは接地圧とタイヤの垂直スティフネスは強く関係している。 タイヤのサイドウオールは環状バンドによって支持された荷重を車輪の所で反
応させる、すなわち、車両重量を支持するのに必要な構造を提供する。従来の空
気タイヤでは、荷重の支持はタイヤのサイドウオールの引張りの差で提供され、
最小のサイドウオール引張りは接触面の中央にあり、最大は接触面の反対側の子
午線の所にある。［図 3a］に示すように、本発明の構造的に支持された弾性タ
イヤは接触面の外側で子午線に対するサイドウオールに張力を加えることによっ
て荷重を支持する。最適な荷重支持はサイドウオールが圧縮状態で低い有効ラジ
アルスティフネスを有し、引張り状態で高い有効ラジアルスティフネスを有する
ときに得られる。これらの状態が満足されたときには車両はタイヤの上部から吊
り下げられているといえる。さらに、最適な荷重支持のために、サイドウオール
は直線状の断面形状を有し、放射方向を向いた補強要素を有する。
度独立しての垂直スティフネスを調整することができる。これに対して、従来の
空気タイヤでは接地圧とタイヤの垂直スティフネスは強く関係している。 タイヤのサイドウオールは環状バンドによって支持された荷重を車輪の所で反
応させる、すなわち、車両重量を支持するのに必要な構造を提供する。従来の空
気タイヤでは、荷重の支持はタイヤのサイドウオールの引張りの差で提供され、
最小のサイドウオール引張りは接触面の中央にあり、最大は接触面の反対側の子
午線の所にある。［図 3a］に示すように、本発明の構造的に支持された弾性タ
イヤは接触面の外側で子午線に対するサイドウオールに張力を加えることによっ
て荷重を支持する。最適な荷重支持はサイドウオールが圧縮状態で低い有効ラジ
アルスティフネスを有し、引張り状態で高い有効ラジアルスティフネスを有する
ときに得られる。これらの状態が満足されたときには車両はタイヤの上部から吊
り下げられているといえる。さらに、最適な荷重支持のために、サイドウオール
は直線状の断面形状を有し、放射方向を向いた補強要素を有する。
【００１０】
本発明タイヤの垂直スティフネス（荷重下での垂直方向への変形に対する抵抗
）は、タイヤの逆撓み（counterdeflection）スティフネスによって大きく影響
を受ける。この逆の撓みスティフネスは地面と接触していない部分の変形に対す
るタイヤの抵抗手段でなる。このタイヤの逆撓みは車軸をいくらか垂直に変移さ
せ、タイヤの垂直スティフネスを有効に低下させる。タイヤの逆撓みスティフネ
スを調整することによってタイヤの垂直スティフネスを調整することができる。 本発明タイヤが高角速度で回転すると、環状バンドに求心力が生じる。この力
は周方向応力となり、それによって環状バンドは放射状外側へ膨張する。環状バ
ンドの膨張はサイドウオールの高い有効ラジアルスティフネスによって抵抗され
る。接地接触面ではこの求心力が生じないので、全体としては垂直上方ふの力と
なり、それが荷重の一部を支持するように働き、タイヤの有効垂直スティフネス
が増加する。速度が増加すると、求心力、従ってタイヤの有効垂直スティフネス
も増加する。すなわち、速度が増加するとタイヤの撓みが減る。撓みの減少はタ
イヤの発熱量の発生を減らし、高速性能を改善する。
）は、タイヤの逆撓み（counterdeflection）スティフネスによって大きく影響
を受ける。この逆の撓みスティフネスは地面と接触していない部分の変形に対す
るタイヤの抵抗手段でなる。このタイヤの逆撓みは車軸をいくらか垂直に変移さ
せ、タイヤの垂直スティフネスを有効に低下させる。タイヤの逆撓みスティフネ
スを調整することによってタイヤの垂直スティフネスを調整することができる。 本発明タイヤが高角速度で回転すると、環状バンドに求心力が生じる。この力
は周方向応力となり、それによって環状バンドは放射状外側へ膨張する。環状バ
ンドの膨張はサイドウオールの高い有効ラジアルスティフネスによって抵抗され
る。接地接触面ではこの求心力が生じないので、全体としては垂直上方ふの力と
なり、それが荷重の一部を支持するように働き、タイヤの有効垂直スティフネス
が増加する。速度が増加すると、求心力、従ってタイヤの有効垂直スティフネス
も増加する。すなわち、速度が増加するとタイヤの撓みが減る。撓みの減少はタ
イヤの発熱量の発生を減らし、高速性能を改善する。
【００１１】
荷重下の本発明タイヤのサイドウオール内に生じる張力は膨張した荷重下の空
気タイヤのサイドウオールの張力より小さい。［図1］に示すように、ビード部
分160はタイヤ圧に依存せずに任意のビード構造に使用可能なビード部分の構造
を用いてタイヤをリム10にぴったりと合わせることが可能なものなある。この要
求条件を満たすビード組立の例は、Drieux達の米国特許第5,785,781号明細書に
記載のものである。その内容は本発明の一部を成す。 本発明の一実施例では、構造的に支持された弾性タイヤは地面と接触するトレ
ッド部分と、このトレッド部分から放射方向内側へ延びたサイドウォール部と、
このサイドウォール部をタイヤ回転時に車輪へ固定するビード部分と、トレッド
部分の放射方向内側に配置された補強された環状バンドとを有し、上記環状バン
ドはエラストマーの剪断層と、このエラストマーの剪断層の放射方向内側に接着
した少なくとも一つの第１のメンブランと、エラストマーの剪断層のの放射方向
外側に接着した少なくとも一つの第２のメンブランとを有し、第2のメンブラン
はラジアル方向に波形の振幅を有し、軸線方向に波形の波長の有する波状をして
いる。
気タイヤのサイドウオールの張力より小さい。［図1］に示すように、ビード部
分160はタイヤ圧に依存せずに任意のビード構造に使用可能なビード部分の構造
を用いてタイヤをリム10にぴったりと合わせることが可能なものなある。この要
求条件を満たすビード組立の例は、Drieux達の米国特許第5,785,781号明細書に
記載のものである。その内容は本発明の一部を成す。 本発明の一実施例では、構造的に支持された弾性タイヤは地面と接触するトレ
ッド部分と、このトレッド部分から放射方向内側へ延びたサイドウォール部と、
このサイドウォール部をタイヤ回転時に車輪へ固定するビード部分と、トレッド
部分の放射方向内側に配置された補強された環状バンドとを有し、上記環状バン
ドはエラストマーの剪断層と、このエラストマーの剪断層の放射方向内側に接着
した少なくとも一つの第１のメンブランと、エラストマーの剪断層のの放射方向
外側に接着した少なくとも一つの第２のメンブランとを有し、第2のメンブラン
はラジアル方向に波形の振幅を有し、軸線方向に波形の波長の有する波状をして
いる。
【００１２】
この波状メンブランは環状バンドおよび外側トレッド表の横方向半径上での拘
束無しに接地面で環状バンドの圧縮座屈に抵抗する。トレッド溝が最小波と一致
する場合、すなわちメンブランの一部がトレッドに向かってへこんでいる場合に
は、その溝を従来タイヤの溝よりも深くすることができ、それによってタイヤの
ハイドロプレーン現象に対する抵抗を改善できる。 本発明の他の実施例では、構造的に支持された弾性タイヤが地面と接触するト
レッド部分と、このトレッド部分から放射方向内側へ延びたサイドウォール部と
、このサイドウォール部をタイヤ回転時に車輪へ固定するビード部分と、トレッ
ド部分の放射方向内側に配置された補強された環状バンドとを有し、上記環状バ
ンドはエラストマーの剪断層と、このエラストマーの剪断層の放射方向内側に接
着した少なくとも一つの第１のメンブランと、エラストマーの剪断層のの放射方
向外側に接着した少なくとも一つの第２のメンブランとを有し、引張り時のサイ
ドウォール部分の有効ラジアルスティフネスに対するタイヤ赤道面内の環状バン
ドの縦方向スティフネスの比が100：1以下である。
束無しに接地面で環状バンドの圧縮座屈に抵抗する。トレッド溝が最小波と一致
する場合、すなわちメンブランの一部がトレッドに向かってへこんでいる場合に
は、その溝を従来タイヤの溝よりも深くすることができ、それによってタイヤの
ハイドロプレーン現象に対する抵抗を改善できる。 本発明の他の実施例では、構造的に支持された弾性タイヤが地面と接触するト
レッド部分と、このトレッド部分から放射方向内側へ延びたサイドウォール部と
、このサイドウォール部をタイヤ回転時に車輪へ固定するビード部分と、トレッ
ド部分の放射方向内側に配置された補強された環状バンドとを有し、上記環状バ
ンドはエラストマーの剪断層と、このエラストマーの剪断層の放射方向内側に接
着した少なくとも一つの第１のメンブランと、エラストマーの剪断層のの放射方
向外側に接着した少なくとも一つの第２のメンブランとを有し、引張り時のサイ
ドウォール部分の有効ラジアルスティフネスに対するタイヤ赤道面内の環状バン
ドの縦方向スティフネスの比が100：1以下である。
【００１３】
本発明のさらに他の実施例では、構造的に支持された弾性タイヤが地面と接触
するトレッド部分と、このトレッド部分から放射方向内側へ延びたサイドウォー
ル部と、このサイドウォール部をタイヤ回転時に車輪へ固定するビード部分と、
トレッド部分の放射方向内側に配置された補強された環状バンドとを有し、上記
環状バンドはエラストマーの剪断層と、このエラストマーの剪断層の放射方向内
側に接着した少なくとも一つの第１のメンブランと、エラストマーの剪断層のの
放射方向外側に接着した少なくとも一つの第２のメンブランとを有し、サイドウ
ォール部は引張に対して実質質的に伸びず、圧縮座屈に対して実質的に抵抗力が
なく、接地と地面と接触していないタイヤ領域でのサイドウォール部分によると
実質的に垂直方向の荷重支持なしに、外部から加わる荷重が地面と接触していな
いタイヤ領域でサイドウォール部分の実質的に張力によって支持される。
するトレッド部分と、このトレッド部分から放射方向内側へ延びたサイドウォー
ル部と、このサイドウォール部をタイヤ回転時に車輪へ固定するビード部分と、
トレッド部分の放射方向内側に配置された補強された環状バンドとを有し、上記
環状バンドはエラストマーの剪断層と、このエラストマーの剪断層の放射方向内
側に接着した少なくとも一つの第１のメンブランと、エラストマーの剪断層のの
放射方向外側に接着した少なくとも一つの第２のメンブランとを有し、サイドウ
ォール部は引張に対して実質質的に伸びず、圧縮座屈に対して実質的に抵抗力が
なく、接地と地面と接触していないタイヤ領域でのサイドウォール部分によると
実質的に垂直方向の荷重支持なしに、外部から加わる荷重が地面と接触していな
いタイヤ領域でサイドウォール部分の実質的に張力によって支持される。
【００１４】
本発明はさらに、下記の１）〜５）の工程を特徴とする、縦方向の堅いメンブ
ランの間にエラストマーの剪断層を備えた補強された環状バンドを有する構造的
に支持された弾性タイヤの製造方法を提供する： １）接地圧とタイヤ半径とを選択し、 ２）接地圧にタイヤ半径をかけて剪断層ファクタを求め、 ３）弾性の剪断弾性率と厚さとの積が剪断層ファクタに等しくなるように剪断層
の材料を選択し、 ４）弾性の剪断弾性率が引張り弾性率の少なくとも100倍であるメンブランを選
択し、 ５）地面と接触するトレッド部分と、このトレッド部分の放射方向内側に配置さ
れる補強された環状バンドと、エラストマーの剪断層の放射方向内側に接着され
る少なくとも一つの第１のメンブラン層と、エラストマーの剪断層の放射方向外
側に接着される少なくとも一つの第２のメンブラン層と、トレッド部分から放射
方向内側へ向かって延びて、車輪に固定するビート部分に接続されたサイドウォ
ール部分とを組み立てる。 本発明は添付図面を参照した以下の説明からよりよく理解できよう。
ランの間にエラストマーの剪断層を備えた補強された環状バンドを有する構造的
に支持された弾性タイヤの製造方法を提供する： １）接地圧とタイヤ半径とを選択し、 ２）接地圧にタイヤ半径をかけて剪断層ファクタを求め、 ３）弾性の剪断弾性率と厚さとの積が剪断層ファクタに等しくなるように剪断層
の材料を選択し、 ４）弾性の剪断弾性率が引張り弾性率の少なくとも100倍であるメンブランを選
択し、 ５）地面と接触するトレッド部分と、このトレッド部分の放射方向内側に配置さ
れる補強された環状バンドと、エラストマーの剪断層の放射方向内側に接着され
る少なくとも一つの第１のメンブラン層と、エラストマーの剪断層の放射方向外
側に接着される少なくとも一つの第２のメンブラン層と、トレッド部分から放射
方向内側へ向かって延びて、車輪に固定するビート部分に接続されたサイドウォ
ール部分とを組み立てる。 本発明は添付図面を参照した以下の説明からよりよく理解できよう。
【００１５】
以下の説明で用いられる用語は下記の定義を有する：
「赤道面」とはタイヤの中心線を通るタイヤの回転軸線に直角な面を意味する
。 「子午線面」とはタイヤの回転軸線から放射状外側へ向かって延びる回転軸線
に対して平行な面を意味する。 エラストマー材料の「モジュラス、弾性率」とはASTM 規格の試験方法D412で
測定した10％伸びでの引張り弾性率を意味する。 メンブレンの「モジュラス、弾性率」とは円周方向での１％伸びでの引張り弾
性率にメンブレンの有効厚さを掛けたものを意味する。このモジュラスは従来タ
イヤのスチールベルト材料に対する下記［式1］で計算できる。このモジュラス
はダッシュ（'）を付けて表すことにする。 エラストマー材料の「剪断モジュラス、弾性率」とは、弾性の剪断弾性率を意
味し、10％伸びで測定した引張り弾性率の3分の1に等しいと定義される。 「ヒステリシス」は、25℃で10％動的剪断歪みで測定される動的損失のタンジ
ェントを意味する。
。 「子午線面」とはタイヤの回転軸線から放射状外側へ向かって延びる回転軸線
に対して平行な面を意味する。 エラストマー材料の「モジュラス、弾性率」とはASTM 規格の試験方法D412で
測定した10％伸びでの引張り弾性率を意味する。 メンブレンの「モジュラス、弾性率」とは円周方向での１％伸びでの引張り弾
性率にメンブレンの有効厚さを掛けたものを意味する。このモジュラスは従来タ
イヤのスチールベルト材料に対する下記［式1］で計算できる。このモジュラス
はダッシュ（'）を付けて表すことにする。 エラストマー材料の「剪断モジュラス、弾性率」とは、弾性の剪断弾性率を意
味し、10％伸びで測定した引張り弾性率の3分の1に等しいと定義される。 「ヒステリシス」は、25℃で10％動的剪断歪みで測定される動的損失のタンジ
ェントを意味する。
【００１６】
本発明の構造的に支持された弾性タイヤは［図1］［図４］［図６］［図７］
［図８］に示してある。「構造的に支持された」とはタイヤが気体の膨張圧の支
持なしにタイヤが荷重を支持するということを意味する。ここに開示した構造的
に支持された弾性タイヤの各種構造は基本的に同様な部材、成分を利用しており
、図面に記載の参照番号は各変形例で同じにしてある。 ［図1］に示したタイヤ100は地面と接触するトレッド部分110と、トレッド部
分110から放射方向内側へ向かって延びたサイドウォール部150と、サイドウォー
ル部端部にあるビード部分160とを有している。タイヤ100はこのビード部分160
によって車輪10に固定される。上記のトレッド部分110、サイドウォール部150お
よびビード部分160によって中空が環状空隙105が規定される。
［図８］に示してある。「構造的に支持された」とはタイヤが気体の膨張圧の支
持なしにタイヤが荷重を支持するということを意味する。ここに開示した構造的
に支持された弾性タイヤの各種構造は基本的に同様な部材、成分を利用しており
、図面に記載の参照番号は各変形例で同じにしてある。 ［図1］に示したタイヤ100は地面と接触するトレッド部分110と、トレッド部
分110から放射方向内側へ向かって延びたサイドウォール部150と、サイドウォー
ル部端部にあるビード部分160とを有している。タイヤ100はこのビード部分160
によって車輪10に固定される。上記のトレッド部分110、サイドウォール部150お
よびビード部分160によって中空が環状空隙105が規定される。
【００１７】
トレッド部分110の放射方向内側には環状補強バンドが取り付けらている。こ
の環状補強バンドは、［図1］に示した実施例では、エラストマーの剪断層120と
、このエラストマーの剪断層120の放射方向最内側に接着された補強層131、132
を有するしていた第１のメンブラン130と、エラストマーの剪断層120の放射方向
最外側に接着された補強層141、142を有するメンブラン140とから成る。 トレッド部分110は溝を有していないか、縦方向のトレッドリブ116を形成する
複数の縦方向トレッド溝115を有していてもよい。特定の用途の車両で要求され
る条件にあったトレッド模様にするためにトレッドリブ116をさらに横断方向ま
たは縦方向に分割することもできる。トレッド溝115の深さはタイヤの使用用途
に応じて決めることができる。トレッド部分の切断やそこからの異物の挿入から
第2のメンブラン構造を保護するために、第2のメンブラン140はトレッド溝の底
部から充分な距離だけ放射方向内側にズレた（オフセットした）位置にある。こ
のオフセット距離はタイヤの使用目的に応じて増減される。例えば、重量トラッ
クタイヤでは一般に約５〜７mmのオフセット距離にする。
の環状補強バンドは、［図1］に示した実施例では、エラストマーの剪断層120と
、このエラストマーの剪断層120の放射方向最内側に接着された補強層131、132
を有するしていた第１のメンブラン130と、エラストマーの剪断層120の放射方向
最外側に接着された補強層141、142を有するメンブラン140とから成る。 トレッド部分110は溝を有していないか、縦方向のトレッドリブ116を形成する
複数の縦方向トレッド溝115を有していてもよい。特定の用途の車両で要求され
る条件にあったトレッド模様にするためにトレッドリブ116をさらに横断方向ま
たは縦方向に分割することもできる。トレッド溝115の深さはタイヤの使用用途
に応じて決めることができる。トレッド部分の切断やそこからの異物の挿入から
第2のメンブラン構造を保護するために、第2のメンブラン140はトレッド溝の底
部から充分な距離だけ放射方向内側にズレた（オフセットした）位置にある。こ
のオフセット距離はタイヤの使用目的に応じて増減される。例えば、重量トラッ
クタイヤでは一般に約５〜７mmのオフセット距離にする。
【００１８】
第１のメンブラン130および第2のメンブラン140の各層は実質的に伸びないコ
ード補強材をエラストマー被覆中に埋め込んだものから成る。弾性材料から作ら
れるタイヤの場合、メンブラン130および140はエラストマー材料の加硫時に剪断
層120に接着されるが、メンブラン130および140を化学物質または機械的接着等
の任意の固定方法で剪断層120に接着しても本発明の範囲を逸脱するものではな
い。 層131-132および層141-142の補強要素は従来タイヤのベルト補強材として使用
されている任意の材料、例えばスチール、アラミドのモノフィラメントまたはコ
ードや、その他の高モジュラス織布で作ることができる。図示した実施例のタイ
ヤの場合、これらの補強材は直径が0.28mmの4本のスチールワイヤコード（4 x 0
.28）である。図示した本発明の全ての変形例で各メンブランがコード補強層を
有しているが、引張りスティフネス、曲げスティフネスおよび環状バンドに要求
される圧縮座屈抵抗特性の要求条件を満たす任意の材料をこれらメンブランで使
うことができる。すなわち、メンブランス構造物には多くの選択肢があり、例え
ば均一材料、繊維補強されたマトリックス、ディスクリートな補強要素を有する
層等にすることができる。
ード補強材をエラストマー被覆中に埋め込んだものから成る。弾性材料から作ら
れるタイヤの場合、メンブラン130および140はエラストマー材料の加硫時に剪断
層120に接着されるが、メンブラン130および140を化学物質または機械的接着等
の任意の固定方法で剪断層120に接着しても本発明の範囲を逸脱するものではな
い。 層131-132および層141-142の補強要素は従来タイヤのベルト補強材として使用
されている任意の材料、例えばスチール、アラミドのモノフィラメントまたはコ
ードや、その他の高モジュラス織布で作ることができる。図示した実施例のタイ
ヤの場合、これらの補強材は直径が0.28mmの4本のスチールワイヤコード（4 x 0
.28）である。図示した本発明の全ての変形例で各メンブランがコード補強層を
有しているが、引張りスティフネス、曲げスティフネスおよび環状バンドに要求
される圧縮座屈抵抗特性の要求条件を満たす任意の材料をこれらメンブランで使
うことができる。すなわち、メンブランス構造物には多くの選択肢があり、例え
ば均一材料、繊維補強されたマトリックス、ディスクリートな補強要素を有する
層等にすることができる。
【００１９】
第１のメンブラン130の層131および132はタイヤ赤道面に対して角度αをなす
基本的に平行なコードを有し、各層のコードは互いに反対方向を向いている。す
なわち、層131では角度＋αであり、層132では角度−αである。同様に、第２の
メンブラン140は赤道面に対して角度＋βおよび−βを成す基本的に互いに平行
なコードを有する層141および142を有している。いずれの場合も、互いに隣接す
る層の間ではコードの夾角がαまたはβの２倍の角度になる。角度αおよびβは
一般に約10〜45°である。しかし、一つのメンブラン内で互いに対を成すの層の
コードが互に等しい角度で逆方向を向いている必要は必ずしもなく、例えば、互
いに対を成すの層のコードをタイヤ赤道面に対して非対称にすることもできる。
基本的に平行なコードを有し、各層のコードは互いに反対方向を向いている。す
なわち、層131では角度＋αであり、層132では角度−αである。同様に、第２の
メンブラン140は赤道面に対して角度＋βおよび−βを成す基本的に互いに平行
なコードを有する層141および142を有している。いずれの場合も、互いに隣接す
る層の間ではコードの夾角がαまたはβの２倍の角度になる。角度αおよびβは
一般に約10〜45°である。しかし、一つのメンブラン内で互いに対を成すの層の
コードが互に等しい角度で逆方向を向いている必要は必ずしもなく、例えば、互
いに対を成すの層のコードをタイヤ赤道面に対して非対称にすることもできる。
【００２０】
各層131、132および141、142のコードは一般に約20ＭＰａの剪断弾性率を有す
るエラストマーの被覆層中に埋め込まれている。この被覆層の剪断弾性率を剪断
層120の剪断弾性率より大きくして、環状バンドの変形が主として剪断層120内で
の剪断変形で行われるようにするのが好ましい。 エラストマーの剪断層120の剪断弾性率Ｇと、メンブラン130および140の縦方
向有効弾性係数Ｅ'membraneとの関係によって、荷重下での環状バンドの変形状
態をコントロールすることができる。従来タイヤのベルト材料を用いた有効弾性
係数Ｅ'membraneは下記の式で求めることができる：
るエラストマーの被覆層中に埋め込まれている。この被覆層の剪断弾性率を剪断
層120の剪断弾性率より大きくして、環状バンドの変形が主として剪断層120内で
の剪断変形で行われるようにするのが好ましい。 エラストマーの剪断層120の剪断弾性率Ｇと、メンブラン130および140の縦方
向有効弾性係数Ｅ'membraneとの関係によって、荷重下での環状バンドの変形状
態をコントロールすることができる。従来タイヤのベルト材料を用いた有効弾性
係数Ｅ'membraneは下記の式で求めることができる：
【００２１】
【式1】
【００２２】
(ここで、
Ｅrubber＝エラストマー被覆材料の縦弾性係数、
Ｐ＝コード方向に対して直角に測定したコード間隔（コード中心間距離）、
Ｄ＝コード直径、
ｖ＝エラストマー被覆材料のポアソン比、
α＝赤道面に対するコード角度、
ｔ＝互いに隣接するケ−ブル間のゴムの厚さ）
【００２３】
Ｅ'membraneはメンブランの弾性係数にメンブランの有効厚さをかけたもので
ある点に注意。Ｅ'membrane /Ｇの比が相対的低いときは荷重下での環状バンド
の変形が均質バンドの変形に近くなり、［図2a］に示すように不均一な接地圧が
生じる。逆に、このＥ'membrane /Ｇの比が十分に大きくなると、荷重下での環
状バンドの変形が主として剪断層の剪断変形になり、メンブランの縦方向圧縮ま
たは収縮はほとんどなくなり、従って、［図2B］の実施例に示すように接地圧が
実質的に一様になる。
ある点に注意。Ｅ'membrane /Ｇの比が相対的低いときは荷重下での環状バンド
の変形が均質バンドの変形に近くなり、［図2a］に示すように不均一な接地圧が
生じる。逆に、このＥ'membrane /Ｇの比が十分に大きくなると、荷重下での環
状バンドの変形が主として剪断層の剪断変形になり、メンブランの縦方向圧縮ま
たは収縮はほとんどなくなり、従って、［図2B］の実施例に示すように接地圧が
実質的に一様になる。
【００２４】
本発明では、剪断層の剪断弾性率Ｇに対するメンブランの縦方向弾性係数Ｅ'm embrane
の上記比は少なくとも約100：1であり、好ましくは少なくとも約1000：1
である。4 x 0.28コードを上記角度で使用した補強コードから成るメンブランの
場合、剪断層120の望ましい剪断弾性率は約20ＭＰａ〜3ＭＰａである。材料のヒ
ステリシス特性のために、荷重下で繰り返し回転すると、剪断層120の変形によ
ってエネルギが逸散する。タイヤに生じる全蓄熱量はこのエネルギ逸散量と剪断
層の厚さとの関数である。従って、従来の材料を用いたタイヤ設計の場合、剪断
層のヒステリシスは連続使用のタイヤでタイヤ運転温度が約130℃以下に維持さ
れるようにしなければならない。
である。4 x 0.28コードを上記角度で使用した補強コードから成るメンブランの
場合、剪断層120の望ましい剪断弾性率は約20ＭＰａ〜3ＭＰａである。材料のヒ
ステリシス特性のために、荷重下で繰り返し回転すると、剪断層120の変形によ
ってエネルギが逸散する。タイヤに生じる全蓄熱量はこのエネルギ逸散量と剪断
層の厚さとの関数である。従って、従来の材料を用いたタイヤ設計の場合、剪断
層のヒステリシスは連続使用のタイヤでタイヤ運転温度が約130℃以下に維持さ
れるようにしなければならない。
【００２５】
［図1］に示したタイヤはトレッド部分110、第１のメンブラン130および第2の
メンブラン140が平らな横断面形状をしている。［図3A］からよく理解できるよ
うに、接触領域「C」での環状バンドの部分の歪みは第2のメンブラン140の場合
圧縮歪みである。タイヤの垂直撓みが増加すると接触長さ「C」が増加し、第2の
メンブラン140の圧縮応力が限界座屈応力を超え、メンブランの縦方向座屈が起
こる。この座屈現象によって接触領域の縦方向セクションの接地圧が低下する。
このメンブランの座屈が避けられる場合には接地領域の長さ部分を介してより均
一な接地圧が得られる。湾曲横断面を有するメンブランが接触面の座屈によりよ
く抵抗する。
メンブラン140が平らな横断面形状をしている。［図3A］からよく理解できるよ
うに、接触領域「C」での環状バンドの部分の歪みは第2のメンブラン140の場合
圧縮歪みである。タイヤの垂直撓みが増加すると接触長さ「C」が増加し、第2の
メンブラン140の圧縮応力が限界座屈応力を超え、メンブランの縦方向座屈が起
こる。この座屈現象によって接触領域の縦方向セクションの接地圧が低下する。
このメンブランの座屈が避けられる場合には接地領域の長さ部分を介してより均
一な接地圧が得られる。湾曲横断面を有するメンブランが接触面の座屈によりよ
く抵抗する。
【００２６】
［図4］に示した本発明の変形例では、タイヤ200の環状バンドが剪断層220と
、第１のメンブラン230と、トレッド部分210の放射方向最外側表面の横方向半径
より小さい横方向半径を有する第2のメンブラン240とを有している。なお、［図
4］に示した曲率は実際よりも誇張して示してある。乗用車タイヤの場合、トレ
ッド表面と地面との間の接地圧の最適化から、第2のメンブラン240の横方向半径
は少なくとも500mmで、トレッド部分210の放射方向最外側表面の横方向半径は少
なくとも1000mmにすることが示唆される。 メンブランの縦方向弾性係数E'membraneと剪断層の剪断弾性率Ｇに対する上記
条件が満たされ且つ環状バンドが実質的に剪断によって剪断層内で変形したとき
一つの有利な関係でき、各用途にあった剪断弾性率Ｇの値と剪断層厚さhを求め
ることができ：
、第１のメンブラン230と、トレッド部分210の放射方向最外側表面の横方向半径
より小さい横方向半径を有する第2のメンブラン240とを有している。なお、［図
4］に示した曲率は実際よりも誇張して示してある。乗用車タイヤの場合、トレ
ッド表面と地面との間の接地圧の最適化から、第2のメンブラン240の横方向半径
は少なくとも500mmで、トレッド部分210の放射方向最外側表面の横方向半径は少
なくとも1000mmにすることが示唆される。 メンブランの縦方向弾性係数E'membraneと剪断層の剪断弾性率Ｇに対する上記
条件が満たされ且つ環状バンドが実質的に剪断によって剪断層内で変形したとき
一つの有利な関係でき、各用途にあった剪断弾性率Ｇの値と剪断層厚さhを求め
ることができ：
【００２７】
【式２】
【００２８】
（ここで、
Peff＝所定の接地圧
Ｇ＝層120の剪断弾性率
h ＝層120の厚さ
R ＝第2のメンブランのラジアル位置）
【００２９】
PeffとRはタイヤの使用用途に従って選択される設計パラメ−タである。式（2
は剪断層の弾性の剪断弾性率と剪断層のラジアル厚さとの積が、所定接地圧と第
２のメンブランの最外側の放射方向位置との積にほぼ等しいということを示して
いる。［図9］は広範囲の接地圧でのこの関係を視覚的に図示したもので、種々
の用途での剪断層の特性曲線を見積る場合に利用できる。 上記の関係は本発明のタイヤを設計する場合に有利である。例えば、乗用車用
のタイヤを設計する場合には、設計者は接地圧Peffを1.5〜2.5DaN/cm2にし、タ
イヤ寸法の半径Rを約335mmに選択することができる。これらの値をかけ合わせる
ことによって50.25〜83.75DaN/cmの「剪断層ファクタ」を求めることができ、こ
れを用いて剪断層材料の厚さと剪断弾性率と求めることができる。この場合、約
３ＭＰａ〜約10ＭＰａの剪断弾性率で、剪断層の厚さhは少なくとも5mm、好まし
くは約10mm〜約20mmである。
は剪断層の弾性の剪断弾性率と剪断層のラジアル厚さとの積が、所定接地圧と第
２のメンブランの最外側の放射方向位置との積にほぼ等しいということを示して
いる。［図9］は広範囲の接地圧でのこの関係を視覚的に図示したもので、種々
の用途での剪断層の特性曲線を見積る場合に利用できる。 上記の関係は本発明のタイヤを設計する場合に有利である。例えば、乗用車用
のタイヤを設計する場合には、設計者は接地圧Peffを1.5〜2.5DaN/cm2にし、タ
イヤ寸法の半径Rを約335mmに選択することができる。これらの値をかけ合わせる
ことによって50.25〜83.75DaN/cmの「剪断層ファクタ」を求めることができ、こ
れを用いて剪断層材料の厚さと剪断弾性率と求めることができる。この場合、約
３ＭＰａ〜約10ＭＰａの剪断弾性率で、剪断層の厚さhは少なくとも5mm、好まし
くは約10mm〜約20mmである。
【００３０】
本発明タイヤは［図3A］および［図3B］に示すようにして荷重を支持する。す
なわち、カ−カス要素には領域「A」で引張り応力Ｔが加わり、接地領域Ｂ、Ｃ
では圧縮応力が加わる。［図1］に戻ると、サイドウォ−ル部150の好しい幾何学
形状は、タイヤ子午線面内で見た時にトレッド部分110とビ−ド部分160との間が
直線状に延びることである。この直線性が維持される限り、サイドウォ−ル部は
トレッド部分からリムまで［図1］に示すように外側へ傾斜していも、内側へ傾
斜していてもよい。 ［図1］のタイヤ100ではサイドウォ−ル部150はラジアル方向に沿って延びた
実質的に伸びないコードで補強されている。サイドウォ−ル部150は、引張り力
でサイドウォ−ル部が最小量だけ伸びるような力/伸び特性を有している。これ
は側桁の引張り増加させるのに類似している。従来の空気タイヤの湾曲したサイ
ドウオ−ルに膨張状態で引張り応力が加わった場合、この引張力は最初に湾曲状
態を真っ直ぐにしようとするのでサイドウオ−ルは伸びる。サイドウオ−ルの引
張り応力が増加するのは湾曲したサイドウオ−ルが真っ直ぐになった後だけであ
る。
なわち、カ−カス要素には領域「A」で引張り応力Ｔが加わり、接地領域Ｂ、Ｃ
では圧縮応力が加わる。［図1］に戻ると、サイドウォ−ル部150の好しい幾何学
形状は、タイヤ子午線面内で見た時にトレッド部分110とビ−ド部分160との間が
直線状に延びることである。この直線性が維持される限り、サイドウォ−ル部は
トレッド部分からリムまで［図1］に示すように外側へ傾斜していも、内側へ傾
斜していてもよい。 ［図1］のタイヤ100ではサイドウォ−ル部150はラジアル方向に沿って延びた
実質的に伸びないコードで補強されている。サイドウォ−ル部150は、引張り力
でサイドウォ−ル部が最小量だけ伸びるような力/伸び特性を有している。これ
は側桁の引張り増加させるのに類似している。従来の空気タイヤの湾曲したサイ
ドウオ−ルに膨張状態で引張り応力が加わった場合、この引張力は最初に湾曲状
態を真っ直ぐにしようとするのでサイドウオ−ルは伸びる。サイドウオ−ルの引
張り応力が増加するのは湾曲したサイドウオ−ルが真っ直ぐになった後だけであ
る。
【００３１】
［図3a］および［図3b］から理解できように、引張りに対して高いスティフネ
スを有し且つ圧縮に対して低いスティフネスを有するサイドウォ−ル部が荷重を
有効に支持できる。本発明タイヤのサイドウォ−ル部は圧縮時の有効ラジアルス
ティフネスより十分に大きな引張り時の有効ラジアルスティフネスを有している
ので、外部から加わる荷重はサイドウォ−ル部150の領域「A」で地面と接触しな
いで実質的に引張り力で支持される。サイドウォ−ル部の有効ラジアルスティフ
ネスとは、サイドウオ−ルの全ラジアルでの引張り特性または圧縮特性を意味す
る。これは例えばサイドウオ−ルから応力無しの幾何形状を維持したサンプルを
採り、それを通常の引張り試験機でテストすることが測定することができる。空
気タイヤで見られる湾曲したサイドウオ−ルはサイドウオ−ルの曲率に関連して
おり、従って、本発明タイヤ（実質的に真っ直ぐである）のサイドウオ−ルの引
張りスティフネスより小さい。
スを有し且つ圧縮に対して低いスティフネスを有するサイドウォ−ル部が荷重を
有効に支持できる。本発明タイヤのサイドウォ−ル部は圧縮時の有効ラジアルス
ティフネスより十分に大きな引張り時の有効ラジアルスティフネスを有している
ので、外部から加わる荷重はサイドウォ−ル部150の領域「A」で地面と接触しな
いで実質的に引張り力で支持される。サイドウォ−ル部の有効ラジアルスティフ
ネスとは、サイドウオ−ルの全ラジアルでの引張り特性または圧縮特性を意味す
る。これは例えばサイドウオ−ルから応力無しの幾何形状を維持したサンプルを
採り、それを通常の引張り試験機でテストすることが測定することができる。空
気タイヤで見られる湾曲したサイドウオ−ルはサイドウオ−ルの曲率に関連して
おり、従って、本発明タイヤ（実質的に真っ直ぐである）のサイドウオ−ルの引
張りスティフネスより小さい。
【００３２】
サイドウォ−ル部は引張りに対して実質的に伸びず、圧縮座屈に対して実質的
に抵抗しないのが好ましい。この状態下では外部から加わる荷重は実質的に接地
していないタイヤ領域でサイドウォ−ル部の引張力によって支持され、サイドウ
ォ−ル部が地面と接触する領域での垂直方向の荷重支持は実質的にない。 上記のサイドウオ−ルに対する圧縮スティフネスの要求条件は、サイドウォ−
ル部がタイヤのラジアル部の高さの10％以下の軸線方向厚さを有する場合に満足
される。
に抵抗しないのが好ましい。この状態下では外部から加わる荷重は実質的に接地
していないタイヤ領域でサイドウォ−ル部の引張力によって支持され、サイドウ
ォ−ル部が地面と接触する領域での垂直方向の荷重支持は実質的にない。 上記のサイドウオ−ルに対する圧縮スティフネスの要求条件は、サイドウォ−
ル部がタイヤのラジアル部の高さの10％以下の軸線方向厚さを有する場合に満足
される。
【００３３】
垂直方向スティフネスは荷重下の撓みに対するタイヤの耐久性能に関係する。
タイヤの垂直方向スティフネスは地面と接触していないタイヤ部分の作用（タイ
ヤの「逆撓み、counterdeflect」）に強く影響される。［図5A］および［図5B］
はこの現象を誇張して図示したものである。タイヤに荷重Lが加わると、fの量だ
け撓みし、接地面積はＣになる。なお、［図5A］および［図5B］では説明のため
に標準フレームをタイヤの軸線Ａが一定位置に維持されるように軸線から地面を
上方へ移動させて示してある点に注意されたい。垂直撓みfは荷重Lに比例するの
で、タイヤの垂直スティフネスＫｖは求めることができる。環状バンドは一定の
長さを維持するであろうから、接触していないタイヤ部分はシフトする、すなわ
ち、図の破線で示すように接触面Ｃから離れて逆に撓む（counterdeflects）。
逆撓み量λも荷重Lに比例するので、逆撓みスティフネスＫλも求めることがで
きる。この逆撓みスティフネスＫλは接地していないタイヤ補強コードが荷重を
受ける様子に関係し、横方向および周方向の構造の相互作用を含んでいると理解
しなければならない。
タイヤの垂直方向スティフネスは地面と接触していないタイヤ部分の作用（タイ
ヤの「逆撓み、counterdeflect」）に強く影響される。［図5A］および［図5B］
はこの現象を誇張して図示したものである。タイヤに荷重Lが加わると、fの量だ
け撓みし、接地面積はＣになる。なお、［図5A］および［図5B］では説明のため
に標準フレームをタイヤの軸線Ａが一定位置に維持されるように軸線から地面を
上方へ移動させて示してある点に注意されたい。垂直撓みfは荷重Lに比例するの
で、タイヤの垂直スティフネスＫｖは求めることができる。環状バンドは一定の
長さを維持するであろうから、接触していないタイヤ部分はシフトする、すなわ
ち、図の破線で示すように接触面Ｃから離れて逆に撓む（counterdeflects）。
逆撓み量λも荷重Lに比例するので、逆撓みスティフネスＫλも求めることがで
きる。この逆撓みスティフネスＫλは接地していないタイヤ補強コードが荷重を
受ける様子に関係し、横方向および周方向の構造の相互作用を含んでいると理解
しなければならない。
【００３４】
逆撓みは軸線を固定し、荷重Ｆ下にタイヤを置いて接触面でのタイヤの撓みf
と接触面とは反対側のトレッド面の撓みとを測定することによって直接に正確に
測定することができる。逆撓みスティフネスはこの逆撓み量を荷重Ｆで割って得
られる。 実際、逆撓みスティフネスＫλが実質的に垂直スティフネス、従って、タイヤ
の車軸の荷重下の撓みをコントロールする。［図5A］から分かるように、逆撓み
スティフネスＫλが接触面長さを決定する。逆撓みスティフネスが小さいときに
は環状バンドは荷重下で垂直に移動し、その撓みでの耐荷力が減る。従って、逆
撓みスティフネスが大きいタイヤは相対的に逆撓みが少なく、接触面が長くなり
、従って、より大きな荷重を支持できる。
と接触面とは反対側のトレッド面の撓みとを測定することによって直接に正確に
測定することができる。逆撓みスティフネスはこの逆撓み量を荷重Ｆで割って得
られる。 実際、逆撓みスティフネスＫλが実質的に垂直スティフネス、従って、タイヤ
の車軸の荷重下の撓みをコントロールする。［図5A］から分かるように、逆撓み
スティフネスＫλが接触面長さを決定する。逆撓みスティフネスが小さいときに
は環状バンドは荷重下で垂直に移動し、その撓みでの耐荷力が減る。従って、逆
撓みスティフネスが大きいタイヤは相対的に逆撓みが少なく、接触面が長くなり
、従って、より大きな荷重を支持できる。
【００３５】
［図10］はタイヤの垂直スティフネスと逆撓みスティフネスＫλとの関係を視
覚的に示している。［図10］は、垂直方向スティフネスと本発明で得られる接地
圧とは無関係であり、従って、空気タイヤでは得られない設計上の自由度が得ら
れるということを示している。一般に、収縮した空気タイヤの単位接触幅当たり
の逆撓みスティフネスは0.1DaN/mm2以下である。これに対して本発明のタイヤで
の単位接触幅当たりの逆撓みスティフネスは約0.1DaN/mm2以上である。 ［図10］と［図9］とを組み合わて用いることによって、各用途にあった出発
設計パラメ−タを選択することができる。［図9］を用いて接地圧、垂直方向荷
重および接触面を選択することで、タイヤの垂直スティフネス特性を［図10］を
用いて決定することができる。設計者は［図10］で得られる逆撓みスティフネス
Ｋλの近似目標値を用い、公知の解析ツール、例えば有限要素解析方を用いてス
ティフネスを達成するための構造を求めることができる。その後の作業（タイヤ
の製造およびテスト）で設計パラメ−タを確認する。
覚的に示している。［図10］は、垂直方向スティフネスと本発明で得られる接地
圧とは無関係であり、従って、空気タイヤでは得られない設計上の自由度が得ら
れるということを示している。一般に、収縮した空気タイヤの単位接触幅当たり
の逆撓みスティフネスは0.1DaN/mm2以下である。これに対して本発明のタイヤで
の単位接触幅当たりの逆撓みスティフネスは約0.1DaN/mm2以上である。 ［図10］と［図9］とを組み合わて用いることによって、各用途にあった出発
設計パラメ−タを選択することができる。［図9］を用いて接地圧、垂直方向荷
重および接触面を選択することで、タイヤの垂直スティフネス特性を［図10］を
用いて決定することができる。設計者は［図10］で得られる逆撓みスティフネス
Ｋλの近似目標値を用い、公知の解析ツール、例えば有限要素解析方を用いてス
ティフネスを達成するための構造を求めることができる。その後の作業（タイヤ
の製造およびテスト）で設計パラメ−タを確認する。
【００３６】
逆撓みスティフネスＫλは種々の方法で変更できる。このスティフネスを調整
するのに用いる設計パラメ−タにはカ−カスコードのモジュラスおよび密度、サ
イドウオ−ルの高さ、カ−カスコードのエラストマー被覆のモジュラス、カ−カ
スと環状バンドとの間の結合の幾何構造、結合ゴムのモジュラス、環状バンドの
メンブランの圧縮モジュラス、剪断層の厚さ、タイヤ直径および環状バンドの幅
が含まれる。 垂直方向スティフネスを調整して所定用途のタイヤの荷重支持能力を最適化す
ることができる。あるいは、垂直方向スティフネスを調整して環状バンドの厚さ
を薄くし、垂直方向スティフネスを維持したまま接地圧またはタイヤ重量を下げ
ることができる。
するのに用いる設計パラメ−タにはカ−カスコードのモジュラスおよび密度、サ
イドウオ−ルの高さ、カ−カスコードのエラストマー被覆のモジュラス、カ−カ
スと環状バンドとの間の結合の幾何構造、結合ゴムのモジュラス、環状バンドの
メンブランの圧縮モジュラス、剪断層の厚さ、タイヤ直径および環状バンドの幅
が含まれる。 垂直方向スティフネスを調整して所定用途のタイヤの荷重支持能力を最適化す
ることができる。あるいは、垂直方向スティフネスを調整して環状バンドの厚さ
を薄くし、垂直方向スティフネスを維持したまま接地圧またはタイヤ重量を下げ
ることができる。
【００３７】
本発明タイヤの垂直スティフネスは環状バンドおよびサイドウォ−ル部分に加
わる求心力効果によっても影響される。この求心力は回転時にタイヤ速度が増加
すると生じる。従来のラジアルタイヤでは求心力はタイヤ運転温度を増加させる
。これとは対照的に、本発明のタイヤではこの同じ力から全く予想外の有利な結
果が得られる。本発明タイヤが荷重下で回転すると、求心力によって環状バンド
は周方向に膨張しようとし、サイドウォ−ル部にさらに引張り応力を誘導する。
放射方向に堅い（スティフな）サイドウオ−ルはタイヤの非接触部分（［図 3a
］の領域Ａ）でこの求心力に抵抗し、それによって上向きのネットの合力が生じ
て、タイヤの有効垂直スティフネスが増加し、静止状態（非回転時）に対するタ
イヤのラジアル撓みが低下する。この結果は引張り時のサイドウォ−ル部の有効
スティフネスに対するタイヤ赤道面でのバンドの縦方向スティフネス（2 Ｅ'mem brane ）の比率が100：1以下のときに有意になる。 ［図4］に図示したタイヤ200仕様に合った乗用車用に設計されたタイヤは従来
のタイヤで使用されけいる方法および材料を用いて小型化することができる。そ
の結果の概要をタイヤ例として［表1］に示す。
わる求心力効果によっても影響される。この求心力は回転時にタイヤ速度が増加
すると生じる。従来のラジアルタイヤでは求心力はタイヤ運転温度を増加させる
。これとは対照的に、本発明のタイヤではこの同じ力から全く予想外の有利な結
果が得られる。本発明タイヤが荷重下で回転すると、求心力によって環状バンド
は周方向に膨張しようとし、サイドウォ−ル部にさらに引張り応力を誘導する。
放射方向に堅い（スティフな）サイドウオ−ルはタイヤの非接触部分（［図 3a
］の領域Ａ）でこの求心力に抵抗し、それによって上向きのネットの合力が生じ
て、タイヤの有効垂直スティフネスが増加し、静止状態（非回転時）に対するタ
イヤのラジアル撓みが低下する。この結果は引張り時のサイドウォ−ル部の有効
スティフネスに対するタイヤ赤道面でのバンドの縦方向スティフネス（2 Ｅ'mem brane ）の比率が100：1以下のときに有意になる。 ［図4］に図示したタイヤ200仕様に合った乗用車用に設計されたタイヤは従来
のタイヤで使用されけいる方法および材料を用いて小型化することができる。そ
の結果の概要をタイヤ例として［表1］に示す。
【００３８】
【表1】
【００３９】
上記の主観的評価で、テスト用空気タイヤ1は推薦された常温でのタイヤ圧力
に膨張され、空気タイヤ2は本発明で作られたタイヤに相当する垂直スティフネ
スが得られるまでの圧力に膨張したものである。 上記のタイヤ200の仕様に従ったタイヤの縦方向接地応力の平均値は中心線ま
たは接触領域に沿って正すなわちドライビングであり、接触領域の横方向エッジ
に沿って負すなわちブレーキングになる傾向がある。この差は中心線と環状バン
ドの横方向エッジとの間の回転半径の差に起因する。最適のタイヤ性能は縦方向
応力が中心線と横方向エッジとの間でよくバランスした時に得られる。
に膨張され、空気タイヤ2は本発明で作られたタイヤに相当する垂直スティフネ
スが得られるまでの圧力に膨張したものである。 上記のタイヤ200の仕様に従ったタイヤの縦方向接地応力の平均値は中心線ま
たは接触領域に沿って正すなわちドライビングであり、接触領域の横方向エッジ
に沿って負すなわちブレーキングになる傾向がある。この差は中心線と環状バン
ドの横方向エッジとの間の回転半径の差に起因する。最適のタイヤ性能は縦方向
応力が中心線と横方向エッジとの間でよくバランスした時に得られる。
【００４０】
［図6］は本発明の好しい変形例を示している。この図に示したタイヤ300は波
状の第2のメンブランを有する。この波状は軸線方向に波形の振幅を有し、ラジ
アル方向に波形の波長を有する。波形の振幅はメンブランの最大ラジアルと最小
ラジアルとの差で定義される。波形の波長はメンブランの一連のラジアルの最大
値の間の軸方向距離として定義される。波状の第2のメンブランは[図4]のタイヤ
200のア−チ形のメンブランと同様に接触領域での圧縮に起因する座屈に抵抗す
る。外部から加わる荷重による第2のメンブランの実質的な円から平らな形状へ
変形は第2のメンブランの長手方向の座屈なしに起り、地面との全ての接触領域
長さでト地面と接触したレッド部分は実質的に均一な接地圧を維持する。座屈に
対する波状メンブランの有効性は横方向全体の曲率とは無関係である。従って、
タイヤ300の第2のメンブラン340の横方向曲率半径は、座屈抵抗性とは独立して
、接地接触応力を最適化するように決めることができる。第2のメンブラン340は
2〜5の波形サイクルを有し、トレッド部分310のトレッド幅の約20％〜約50％の
波形波長を有するのが好ましい。波形の振幅は剪断層の最大厚さの約20％〜50％
の間にするのが好ましく、振幅は一定でも可変でもよい。剪断層320の平均値厚
さはタイヤ100および200の層120および220に対する式（2）で求めた一定厚さの
剪断層に等しい。
状の第2のメンブランを有する。この波状は軸線方向に波形の振幅を有し、ラジ
アル方向に波形の波長を有する。波形の振幅はメンブランの最大ラジアルと最小
ラジアルとの差で定義される。波形の波長はメンブランの一連のラジアルの最大
値の間の軸方向距離として定義される。波状の第2のメンブランは[図4]のタイヤ
200のア−チ形のメンブランと同様に接触領域での圧縮に起因する座屈に抵抗す
る。外部から加わる荷重による第2のメンブランの実質的な円から平らな形状へ
変形は第2のメンブランの長手方向の座屈なしに起り、地面との全ての接触領域
長さでト地面と接触したレッド部分は実質的に均一な接地圧を維持する。座屈に
対する波状メンブランの有効性は横方向全体の曲率とは無関係である。従って、
タイヤ300の第2のメンブラン340の横方向曲率半径は、座屈抵抗性とは独立して
、接地接触応力を最適化するように決めることができる。第2のメンブラン340は
2〜5の波形サイクルを有し、トレッド部分310のトレッド幅の約20％〜約50％の
波形波長を有するのが好ましい。波形の振幅は剪断層の最大厚さの約20％〜50％
の間にするのが好ましく、振幅は一定でも可変でもよい。剪断層320の平均値厚
さはタイヤ100および200の層120および220に対する式（2）で求めた一定厚さの
剪断層に等しい。
【００４１】
［図6］［図7］および［図8］は第2のメンブランの波の頂部がそれぞれ二つ、
四つまたは五つである波状をした第2のメンブランの複数の変形例を示している
。これらの変形例では、波の頂部の数は各トレッドリブの内部に横方向に配置さ
れているが、波の頂部の数はトレッドリブの数の関数である必要はなく、タイヤ
が縦方向リブを有していることも必須ではない。本発明は平滑タイヤまたは溝を
有していないその他のゴム物品にも適用できる。タイヤ300が一つの最小波形の
放射方向外側に少なくとも一つのトレッド溝315を有する場合には、従来タイヤ
の規定トレッド深さよりも深い溝にすることができる。この規格トレッド深さと
はオハイオ州、コプリーのTire and Rim Associationが規定の各タイヤ用基準ト
レッド深さを意味する。図示したタイヤ300、400および500の変形例では、少な
くとも一つのトレッド溝が企画トレッド深さの少なくとも120％の深を有してい
る。 本明細書の内容から上記以外の多数の変形例が当業者には可能であるというこ
とは理解できよう。特許請求の範囲の定義に入る変形例およびその他の変形例は
本発明の範囲に入るものである。
四つまたは五つである波状をした第2のメンブランの複数の変形例を示している
。これらの変形例では、波の頂部の数は各トレッドリブの内部に横方向に配置さ
れているが、波の頂部の数はトレッドリブの数の関数である必要はなく、タイヤ
が縦方向リブを有していることも必須ではない。本発明は平滑タイヤまたは溝を
有していないその他のゴム物品にも適用できる。タイヤ300が一つの最小波形の
放射方向外側に少なくとも一つのトレッド溝315を有する場合には、従来タイヤ
の規定トレッド深さよりも深い溝にすることができる。この規格トレッド深さと
はオハイオ州、コプリーのTire and Rim Associationが規定の各タイヤ用基準ト
レッド深さを意味する。図示したタイヤ300、400および500の変形例では、少な
くとも一つのトレッド溝が企画トレッド深さの少なくとも120％の深を有してい
る。 本明細書の内容から上記以外の多数の変形例が当業者には可能であるというこ
とは理解できよう。特許請求の範囲の定義に入る変形例およびその他の変形例は
本発明の範囲に入るものである。
【図１】 本発明タイヤの横断面図。
【図２Ａ】 対照の均一バンドの場合の接地反作用を図示した概念図。
【図２Ｂ】 本発明の環状バンドの場合の接地反作用を図示した概念図。
【図３Ａ】 赤道面内での荷重を支持する機構を示す荷重下の本発明タイヤの
概念図。
概念図。
【図３Ｂ】 子午線面内での荷重を支持する機構を示す荷重下の本発明タイヤ
の概念図。
の概念図。
【図４】 ア−チ形メンブランを有する本発明タイヤの横断面図。
【図５Ａ】 タイヤ赤道面での逆撓みスティフネスを示す図。
【図５Ｂ】 タイヤ赤道面での逆撓みスティフネスを示す図。
【図６】 波状の第2のメンブランを有する本発明タイヤの横断面図。
【図７】 図６に示した実施例の変形例に対応する本発明タイヤの横断面図。
【図８】 図６に示した実施例の変形例に対応する本発明タイヤの横断面図。
【図９】 本発明タイヤでの接触面、接地圧および垂直方向荷重の関係を視覚
的に示した図。
的に示した図。
【図１０】 本発明タイヤでの接地圧、垂直方向スティフネスおよび逆撓みス
ティフネスの関係を視覚的に示した図。
ティフネスの関係を視覚的に示した図。
10 車輪
100 弾性タイヤ
110 トレッド部分
150 サイドウォール部
160 ビード部分
120 エラストマーの剪断層、
130 の第１のメンブラン
140 第2のメンブラン
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１４年１月１１日（２００２．１．１１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項２】 剪断層の剪断弾性率に対するメンブランの一つの縦方向引張り
弾性係数の比が少なくとも約1000：1である請求項１に記載のタイヤ。
弾性係数の比が少なくとも約1000：1である請求項１に記載のタイヤ。
【請求項３】 単位接触幅当たりの逆撓みスティフネスが0.1DaN/mm2以上であ
る請求項1に記載のタイヤ。
る請求項1に記載のタイヤ。
【請求項４】 剪断層の弾性の上記剪断弾性率と剪断層のラジアル厚さとの積
が所定の接地圧力と第2のメンブランの最外側の所定ラジアル位置との積にほぼ
等しい請求項1に記載のタイヤ。
が所定の接地圧力と第2のメンブランの最外側の所定ラジアル位置との積にほぼ
等しい請求項1に記載のタイヤ。
【請求項５】 剪断層が少なくとも5mmのラジアル厚さを有する請求項４に記
載のタイヤ。
載のタイヤ。
【請求項６】 剪断層が約10mm〜20mmのラジアル厚さを有する請求項５に記載
のタイヤ。
のタイヤ。
【請求項７】 エラストマーの剪断層が約３ＭＰａ〜約20ＭＰａの弾性剪断弾
性率を有する請求項1に記載のタイヤ。
性率を有する請求項1に記載のタイヤ。
【請求項８】 第１および第2のメンブランの各々が、少なくとも剪断層の弾
性剪断弾性率に等しい弾性剪断弾性率を有するエラストマーの被覆層中に埋め込
まれた実質的に伸びないコード補強材の層から成る請求項1に記載のタイヤ。
性剪断弾性率に等しい弾性剪断弾性率を有するエラストマーの被覆層中に埋め込
まれた実質的に伸びないコード補強材の層から成る請求項1に記載のタイヤ。
【請求項９】 第１および第２のメンブランのコード補強材がタイヤ周方向に
対して約10°〜45°の間の角度を成す請求項８に記載のタイヤ。
対して約10°〜45°の間の角度を成す請求項８に記載のタイヤ。
【請求項１０】 第2のメンブランがアーチ形の横方向の異形材を有し、この
異形材の横方向曲率半径がトレッド部分の放射方向最外側表面の横方向曲率半径
より小さい請求項1に記載のタイヤ。
異形材の横方向曲率半径がトレッド部分の放射方向最外側表面の横方向曲率半径
より小さい請求項1に記載のタイヤ。
【請求項１１】 トレッド部分の放射方向最外側表面の横方向曲率半径が少な
くとも1000mmである請求項11に記載のタイヤ。
くとも1000mmである請求項11に記載のタイヤ。
【請求項１２】 第2のメンブランの横方向曲率半径が少なくとも500mmである
請求項１０に記載のタイヤ。
請求項１０に記載のタイヤ。
【請求項１３】 トレッド部分が少なくとも一つのトレッド溝を有する請求項
1に記載のタイヤ。
1に記載のタイヤ。
【請求項１４】 第2のメンブランがラジアル方向の振幅と軸線方向の波長と
を有する波形をしている請求項1に記載のタイヤ。
を有する波形をしている請求項1に記載のタイヤ。
【請求項１５】 第2のメンブランの波形の振幅が、剪断層の最大厚さの約20
％〜50％である請求項１４に記載のタイヤ。
％〜50％である請求項１４に記載のタイヤ。
【請求項１６】 第2のメンブランがメンブランの軸線方向に一定の振幅を有
する請求項１４に記載のタイヤ。
する請求項１４に記載のタイヤ。
【請求項１７】 第2のメンブランがトレッド部分のトレッド幅の約20％〜50
％の波形の波長を有する請求項１４に記載のタイヤ。
％の波形の波長を有する請求項１４に記載のタイヤ。
【請求項１８】 トレッド部分が規定トレッド深の少なくとも120％のトレッ
ド深を有する少なくとも一つの溝を有する請求項15に記載のタイヤ。
ド深を有する少なくとも一つの溝を有する請求項15に記載のタイヤ。
【請求項１９】 サイドウォール部が圧縮有効ラジアルスティフネスより大き
な引張り有効ラジアルスティフネスを有する請求項1に記載のタイヤ。
な引張り有効ラジアルスティフネスを有する請求項1に記載のタイヤ。
【請求項２０】 サイドウォール部が引張りに対して実質質的に伸びず、圧縮
座屈に対して実質的に抵抗力がない請求項１９に記載のタイヤ。
座屈に対して実質的に抵抗力がない請求項１９に記載のタイヤ。
【請求項２１】 サイドウォール部が実質的にラジアル要素によって補強され
ている請求項１９に記載のタイヤ。
ている請求項１９に記載のタイヤ。
【請求項２２】 サイドウォール部がタイヤ子午線面内で直線である請求項１
９に記載のタイヤ。
９に記載のタイヤ。
【請求項２３】 サイドウォール部がタイヤのラジアル部分の高さの10％の最
大厚さを有する請求項１９に記載のタイヤ。
大厚さを有する請求項１９に記載のタイヤ。
【請求項２４】 引張り時のサイドウォール部分の有効ラジアルスティフネス
に対するタイヤ赤道面内での環状バンドの縦方向スティフネスの比が100：1以下
である請求項1に記載のタイヤ。
に対するタイヤ赤道面内での環状バンドの縦方向スティフネスの比が100：1以下
である請求項1に記載のタイヤ。
【請求項２５】 地面と接触するトレッド部分と、このトレッド部分から放射
方向内側へ延びたサイドウォール部と、このサイドウォール部をタイヤ回転時に
車輪へ固定するビード部分と、トレッド部分の放射方向内側に配置された補強さ
れた環状バンドとを有し、 上記環状バンドはエラストマーの剪断層と、このエラストマーの剪断層の放射
方向内側に接着した少なくとも一つの第１のメンブランと、エラストマーの剪断
層の放射方向外側に接着した少なくとも一つの第２のメンブランとを有し、 第2のメンブランはラジアル方向に波形の振幅を有し、軸線方向に波形の波長
の有する波状をしており、 外部から荷重が加わった時に地面と接触したトレッド部分が基本的に円形から
平らな形へ変形する時に地面との全接触長さで接地したトレッド部の接地圧が実
質的に一定に維持される、 ことを特徴とする構造的に支持された弾性タイヤ。
方向内側へ延びたサイドウォール部と、このサイドウォール部をタイヤ回転時に
車輪へ固定するビード部分と、トレッド部分の放射方向内側に配置された補強さ
れた環状バンドとを有し、 上記環状バンドはエラストマーの剪断層と、このエラストマーの剪断層の放射
方向内側に接着した少なくとも一つの第１のメンブランと、エラストマーの剪断
層の放射方向外側に接着した少なくとも一つの第２のメンブランとを有し、 第2のメンブランはラジアル方向に波形の振幅を有し、軸線方向に波形の波長
の有する波状をしており、 外部から荷重が加わった時に地面と接触したトレッド部分が基本的に円形から
平らな形へ変形する時に地面との全接触長さで接地したトレッド部の接地圧が実
質的に一定に維持される、 ことを特徴とする構造的に支持された弾性タイヤ。
【請求項２６】 地面と接触するトレッド部分と、このトレッド部分から放射
方向内側へ延びたサイドウォール部と、このサイドウォール部をタイヤ回転時に
車輪へ固定するビード部分と、トレッド部分の放射方向内側に配置された補強さ
れた環状バンドとを有し、 上記環状バンドはエラストマーの剪断層と、このエラストマーの剪断層の放射
方向内側に接着した少なくとも一つの第１のメンブランと、エラストマーの剪断
層の放射方向外側に接着した少なくとも一つの第２のメンブランとを有し、 引張り時のサイドウォール部分の有効ラジアルスティフネスに対するタイヤ赤
道面内の環状バンドの縦方向スティフネスの比が100：1以下であり、 荷重下でタイヤが回転した時に環状バンドが周方向に伸びてサイドウオール内
に追加の張力を生じさせ、それによって非回転時に比べてタイヤのラジアル撓み
を低下させ、荷重下でタイヤが回転した時に環状バンドが周方向に伸びてサイド
ウオール内に追加の張力を生じさせ、それによって非回転時に比べてタイヤのラ
ジアル撓みを低下させる ことを特徴とする構造的に支持された弾性タイヤ。
方向内側へ延びたサイドウォール部と、このサイドウォール部をタイヤ回転時に
車輪へ固定するビード部分と、トレッド部分の放射方向内側に配置された補強さ
れた環状バンドとを有し、 上記環状バンドはエラストマーの剪断層と、このエラストマーの剪断層の放射
方向内側に接着した少なくとも一つの第１のメンブランと、エラストマーの剪断
層の放射方向外側に接着した少なくとも一つの第２のメンブランとを有し、 引張り時のサイドウォール部分の有効ラジアルスティフネスに対するタイヤ赤
道面内の環状バンドの縦方向スティフネスの比が100：1以下であり、 荷重下でタイヤが回転した時に環状バンドが周方向に伸びてサイドウオール内
に追加の張力を生じさせ、それによって非回転時に比べてタイヤのラジアル撓み
を低下させ、荷重下でタイヤが回転した時に環状バンドが周方向に伸びてサイド
ウオール内に追加の張力を生じさせ、それによって非回転時に比べてタイヤのラ
ジアル撓みを低下させる ことを特徴とする構造的に支持された弾性タイヤ。
【請求項２７】 地面と接触するトレッド部分と、このトレッド部分から放射
方向内側へ延びたサイドウォール部と、このサイドウォール部をタイヤ回転時に
車輪へ固定するビード部分と、トレッド部分の放射方向内側に配置された補強さ
れた環状バンドとを有し、 上記環状バンドはエラストマーの剪断層と、このエラストマーの剪断層の放射
方向内側に接着した少なくとも一つの第１のメンブランと、エラストマーの剪断
層の放射方向外側に接着した少なくとも一つの第２のメンブランとを有し、 サイドウォール部は引張に対して実質質的に伸びず且つ圧縮座屈に対して実質
的に抵抗力がなく、 接地と地面と接触していないタイヤ領域でのサイドウォール部分によると実質
的に垂直方向の荷重支持なしに、外部から加わる荷重が地面と接触していないタ
イヤ領域でサイドウォール部分の実質的に張力によって支持されることを特徴と
する構造的に支持された弾性タイヤ。
方向内側へ延びたサイドウォール部と、このサイドウォール部をタイヤ回転時に
車輪へ固定するビード部分と、トレッド部分の放射方向内側に配置された補強さ
れた環状バンドとを有し、 上記環状バンドはエラストマーの剪断層と、このエラストマーの剪断層の放射
方向内側に接着した少なくとも一つの第１のメンブランと、エラストマーの剪断
層の放射方向外側に接着した少なくとも一つの第２のメンブランとを有し、 サイドウォール部は引張に対して実質質的に伸びず且つ圧縮座屈に対して実質
的に抵抗力がなく、 接地と地面と接触していないタイヤ領域でのサイドウォール部分によると実質
的に垂直方向の荷重支持なしに、外部から加わる荷重が地面と接触していないタ
イヤ領域でサイドウォール部分の実質的に張力によって支持されることを特徴と
する構造的に支持された弾性タイヤ。
【請求項２８】 下記の１）〜５）の工程を特徴とする、縦方向の堅いメンブ
ランの間にエラストマーの剪断層を備えた補強された環状バンドを有する構造的
に支持された弾性タイヤの製造方法： １）接地圧とタイヤ半径とを選択し、 ２）接地圧にタイヤ半径をかけて剪断層ファクタを求め、 ３）弾性の剪断弾性率と厚さとの積が剪断層ファクタに等しくなるように剪断層
の材料を選択し、 ４）弾性の剪断弾性率が引張り弾性率の少なくとも100倍であるメンブランを選
択し、 ５）地面と接触するトレッド部分と、このトレッド部分の放射方向内側に配置さ
れる補強された環状バンドと、エラストマーの剪断層の放射方向内側に接着され
る少なくとも一つの第１のメンブラン層と、エラストマーの剪断層の放射方向外
側に接着される少なくとも一つの第２のメンブラン層と、トレッド部分から放射
方向内側へ向かって延びて、車輪に固定するビート部分に接続されたサイドウォ
ール部分とを組み立てる。
ランの間にエラストマーの剪断層を備えた補強された環状バンドを有する構造的
に支持された弾性タイヤの製造方法： １）接地圧とタイヤ半径とを選択し、 ２）接地圧にタイヤ半径をかけて剪断層ファクタを求め、 ３）弾性の剪断弾性率と厚さとの積が剪断層ファクタに等しくなるように剪断層
の材料を選択し、 ４）弾性の剪断弾性率が引張り弾性率の少なくとも100倍であるメンブランを選
択し、 ５）地面と接触するトレッド部分と、このトレッド部分の放射方向内側に配置さ
れる補強された環状バンドと、エラストマーの剪断層の放射方向内側に接着され
る少なくとも一つの第１のメンブラン層と、エラストマーの剪断層の放射方向外
側に接着される少なくとも一つの第２のメンブラン層と、トレッド部分から放射
方向内側へ向かって延びて、車輪に固定するビート部分に接続されたサイドウォ
ール部分とを組み立てる。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，
ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ
Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＥ，ＡＬ，Ａ
Ｍ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ
，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，
ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，Ｈ
Ｕ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ
，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，
ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，Ｎ
Ｚ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ
，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，
ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ
(72)発明者 クロン，スチーブン，エム
アメリカ合衆国 29681 サウスカロライ
ナ シンプソンヴィル マッキニー ロー
ド 525
Claims (30)
- 【請求項１】 地面と接触するトレッド部分と、このトレッド部分から放射方
向内側へ延びたサイドウォール部と、このサイドウォール部をタイヤ回転時に車
輪へ固定するビード部分とを有する構造的に支持された弾性タイヤであって、 上記トレッド部分の放射方向内側には補強された環状バンドを有し、この環状
バンドはエラストマーの剪断層と、このエラストマーの剪断層の放射方向内側に
接着された少なくとも一つの第１のメンブランと、上記のエラストマーの剪断層
の放射方向外側に接着された少なくとも一つの第2のメンブランとを有し、 上記の各メンブランは剪断層の剪断弾性率より十分に大きな縦方向引張り弾性
係数を有し、外部からの加わる荷重によって地面と接触したトレッド部分が基本
的に円形から平らな形へ変形した時に、上記各メンブランの長さを実質的に一定
の維持し且つメンブランの相対移動が剪断層の剪断によって起こることを特徴と
する構造的に支持された弾性タイヤ。 - 【請求項２】 剪断層の剪断弾性率に対するメンブランの一つの縦方向引張り
弾性係数の比が少なくとも約100：1である請求項1に記載のタイヤ。 - 【請求項３】 剪断層の剪断弾性率に対するメンブランの一つの縦方向引張り
弾性係数の比が少なくとも約1000：1である請求項2に記載のタイヤ。 - 【請求項４】 単位接触幅当たりの逆撓み（counterdeflection）スティフネ
スが0.1DaN/mm2以上である請求項1に記載のタイヤ。 - 【請求項５】 剪断層の弾性の上記剪断弾性率と剪断層のラジアル厚さとの積
が所定の接地圧力と第2のメンブランの最外側の所定ラジアル位置との積にほぼ
等しい請求項1に記載のタイヤ。 - 【請求項６】 剪断層が少なくとも5mmのラジアル厚さを有する請求項5に記載
のタイヤ。 - 【請求項７】 剪断層が約10mm〜20mmのラジアル厚さを有する請求項6に記載
のタイヤ。 - 【請求項８】 エラストマーの剪断層が約３ＭＰａ〜約20ＭＰａの弾性剪断弾
性率を有する請求項1に記載のタイヤ。 - 【請求項９】 第１および第2のメンブランの各々が、少なくとも剪断層の弾
性剪断弾性率に等しい弾性剪断弾性率を有するエラストマーの被覆層中に埋め込
まれた実質的に伸びないコード補強材の層から成る請求項1に記載のタイヤ。 - 【請求項１０】 第１および第２のメンブランのコード補強材がタイヤ周方向
に対して約10°〜45°の間の角度を成す請求項9に記載のタイヤ。 - 【請求項１１】 第2のメンブランがアーチ形の横方向の異形材を有し、この
異形材の横方向曲率半径がトレッド部分の放射方向最外側表面の横方向曲率半径
より小さい請求項1に記載のタイヤ。 - 【請求項１２】 トレッド部分の放射方向最外側表面の横方向曲率半径が少な
くとも1000mmである請求項11に記載のタイヤ。 - 【請求項１３】 第2のメンブランの横方向曲率半径が少なくとも500mmである
請求項11に記載のタイヤ。 - 【請求項１４】 トレッド部分が少なくとも一つのトレッド溝を有する請求項
1に記載のタイヤ。 - 【請求項１５】 第2のメンブランがラジアル方向の振幅と軸線方向の波長と
を有する波形をしている請求項1に記載のタイヤ。 - 【請求項１６】 第2のメンブランの波形の振幅が、剪断層の最大厚さの約20
％〜50％である請求項15に記載のタイヤ。 - 【請求項１７】 第2のメンブランがメンブランの軸線方向に一定の振幅を有
する請求項15に記載のタイヤ。 - 【請求項１８】 第2のメンブランがトレッド部分のトレッド幅の約20％〜50
％の波形の波長を有する請求項15に記載のタイヤ。 - 【請求項１９】 トレッド部分が規定トレッド深の少なくとも120％のトレッ
ド深を有する少なくとも一つの溝を有する請求項15に記載のタイヤ。 - 【請求項２０】 サイドウォール部が圧縮有効ラジアルスティフネスより大き
な引張り有効ラジアルスティフネスを有する請求項1に記載のタイヤ。 - 【請求項２１】 サイドウォール部が引張にに対して実質質的に伸びず、圧縮
座屈に対して実質的に抵抗力がない請求項20に記載のタイヤ。 - 【請求項２２】 サイドウォール部が実質的にラジアル要素によって補強され
ている請求項20に記載のタイヤ。 - 【請求項２３】 サイドウォール部がタイヤ子午線面内で直線である請求項20
に記載のタイヤ。 - 【請求項２４】 サイドウォール部がタイヤのラジアル部分の高さの10％の最
大厚さを有する請求項20に記載のタイヤ。 - 【請求項２５】 引張り時のサイドウォール部分の有効ラジアルスティフネス
に対するタイヤ赤道面内での環状バンドの縦方向スティフネスの比が100：1以下
である請求項1に記載のタイヤ。 - 【請求項２６】 地面と接触するトレッド部分と、このトレッド部分から放射
方向内側へ延びたサイドウォール部と、このサイドウォール部をタイヤ回転時に
車輪へ固定するビード部分と、トレッド部分の放射方向内側に配置された補強さ
れた環状バンドとを有し、 上記環状バンドはエラストマーの剪断層と、このエラストマーの剪断層の放射
方向内側に接着した少なくとも一つの第１のメンブランと、エラストマーの剪断
層の放射方向外側に接着した少なくとも一つの第２のメンブランとを有し、 各メンブランは剪断層の剪断弾性率の少なくとも100倍の縦方向弾性係数を有
することを特徴とする構造的に支持された弾性タイヤ。 - 【請求項２７】 地面と接触するトレッド部分と、このトレッド部分から放
射方向内側へ延びたサイドウォール部と、このサイドウォール部をタイヤ回転時
に車輪へ固定するビード部分と、トレッド部分の放射方向内側に配置された補強
された環状バンドとを有し、 上記環状バンドはエラストマーの剪断層と、このエラストマーの剪断層の放射
方向内側に接着した少なくとも一つの第１のメンブランと、エラストマーの剪断
層のの放射方向外側に接着した少なくとも一つの第２のメンブランとを有し、 第2のメンブランはラジアル方向に波形の振幅を有し、軸線方向に波形の波長
の有する波状をしており、 外部から荷重が加わった時に地面と接触したトレッド部分が基本的に円形から
平らな形へ変形する時に地面との全接触長さで接地したトレッド部の接地圧が実
質的に一定に維持される ことを特徴とする構造的に支持された弾性タイヤ。 - 【請求項２８】 地面と接触するトレッド部分と、このトレッド部分から放射
方向内側へ延びたサイドウォール部と、このサイドウォール部をタイヤ回転時に
車輪へ固定するビード部分と、トレッド部分の放射方向内側に配置された補強さ
れた環状バンドとを有し、 上記環状バンドはエラストマーの剪断層と、このエラストマーの剪断層の放射
方向内側に接着した少なくとも一つの第１のメンブランと、エラストマーの剪断
層のの放射方向外側に接着した少なくとも一つの第２のメンブランとを有し、 引張り時のサイドウォール部分の有効ラジアルスティフネスに対するタイヤ赤
道面内の環状バンドの縦方向スティフネスの比が100：1以下であり、 荷重下でタイヤが回転した時に環状バンドが周方向に伸びてサイドウオール内
に追加の張力を生じさせ、それによって非回転時に比べてタイヤのラジアル撓み
を低下させ、荷重下でタイヤが回転した時に環状バンドが周方向に伸びてサイド
ウオール内に追加の張力を生じさせ、それによって非回転時に比べてタイヤのラ
ジアル撓みを低下させる ことを特徴とする構造的に支持された弾性タイヤ。 - 【請求項２９】 地面と接触するトレッド部分と、このトレッド部分から放射
方向内側へ延びたサイドウォール部と、このサイドウォール部をタイヤ回転時に
車輪へ固定するビード部分と、トレッド部分の放射方向内側に配置された補強さ
れた環状バンドとを有し、 上記環状バンドはエラストマーの剪断層と、このエラストマーの剪断層の放射
方向内側に接着した少なくとも一つの第１のメンブランと、エラストマーの剪断
層の放射方向外側に接着した少なくとも一つの第２のメンブランとを有し、 サイドウォール部は引張に対して実質質的に伸びず、圧縮座屈に対して実質的
に抵抗力がなく、 接地と地面と接触していないタイヤ領域でのサイドウォール部分によると実質
的に垂直方向の荷重支持なしに、外部から加わる荷重が地面と接触していないタ
イヤ領域でサイドウォール部分の実質的に張力によって支持されることを特徴と
する構造的に支持された弾性タイヤ。 - 【請求項３０】 下記の１）〜５）の工程を特徴とする、縦方向の堅いメンブ
ランの間にエラストマーの剪断層を備えた補強された環状バンドを有する構造的
に支持された弾性タイヤの製造方法： １）接地圧とタイヤ半径とを選択し、 ２）接地圧にタイヤ半径をかけて剪断層ファクタを求め、 ３）弾性の剪断弾性率と厚さとの積が剪断層ファクタに等しくなるように剪断層
の材料を選択し、 ４）弾性の剪断弾性率が引張り弾性率の少なくとも100倍であるメンブランを選
択し、 ５）地面と接触するトレッド部分と、このトレッド部分の放射方向内側に配置さ
れる補強された環状バンドと、エラストマーの剪断層の放射方向内側に接着され
る少なくとも一つの第１のメンブラン層と、エラストマーの剪断層の放射方向外
側に接着される少なくとも一つの第２のメンブラン層と、トレッド部分から放射
方向内側へ向かって延びて、車輪に固定するビート部分に接続されたサイドウォ
ール部分とを組み立てる。
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