JP4225582B2 - 複合プライ構造を有するタイヤ - Google Patents

Description

技術分野
本発明はタイヤに関し、特に少なくとも非伸長性（非延伸性とも言う）の半径方向に延びているコードの、好ましくは細芯のスチールコード付きの、１つ以上の主プライ（基本プライとも言う）を含む複合プライ構造を有する、主として乗用車用空気入り、または軽トラック用の、限定はしないがランフラットタイヤを含むタイヤに関する。
発明の背景
従来のタイヤでは、ラジアルスチールコードをタイヤに使用することは周知のことで、土木用および商用トラックのタイヤには何年も前からスチールコードタイヤが使用されていた。
乗用車用タイヤにスチールコードを使用することが企画された時、どのようにしてスチールコードの強化プライを無理なく折り返しプライに仕上げられるかについての幾つかの共通の問題点を解決しなければならなかった。
歴史的に折り返しプライが本当に必要かどうかの問題を第１に問わなければならない。
１９２１年のチャールズ・ミラー（Charles Miller）の米国特許第１，３９３，９５２号はプライコードに直交する撚り糸を含む細長い布を用いて、実際にプライでビードコアを包み込むことなしに、ビードに安定に固定することが可能であることを教えている。ミラーのタイヤは４プライまで減ずることができその時期のタイヤのために打開策を示した。
１９４２年に、Ｓ．Ｍ．エリオット（S.M.Elliott）の米国特許第２，４３０，５６０号は農場用タイヤについて、もしビードを取り巻く細長い布がタイヤ本体に接触していなければ大きな弾性変形が起こり得る可能性を報じている。それまでの受け入れられていた経験からすれば革命的な新発展である。
１９６８年には、グッドイヤー（Goodyear）のフレッド・コバック（Fred Kovac）とグローバー・ライ（Grover Rye）が、０．０３７インチ（０．９４ｍｍ）以上のジャイアントコード（巨大なコード）を有する外側プライがあるバイアスタイヤの米国特許第３，３８６，４８６号を得ている。この外側プライはバイアスのタイヤ本体のプライと一対のラジアルのビードプライとの２つの部分からなっている。ビードプライの端部はタイヤ本体のプライの端部に重なっていてタイヤ本体のプライ間に挟まれている。コバック等はタイヤ本体のプライはワイヤでよく、ビードプライは布またはフィラメントで強化されていてもよいと示している。コバックは、もしジャイアントコードがカーカスに使用されている場合は、ジャイアントコードが含まれているプライはタイヤ組立て人にとって、ビードの周りを回わし曲げることは困難な程硬いことを指摘して述べている。このように、かれは、硬い方のプライの端部をビードの下部に短く回し込み柔らかい方の布のビードプライを硬い方のプライの端部に重ねてビードの下部を回し込むことを推薦している。
ザ・ファイアストン・タイヤ・アンド・ラバー・カンパニー（The Firestone Tire & Rubber Company）のパワーズ（Powers）等は、米国特許第３，９４６，７８５号に半径方向に向いた非延伸性のコードを有するそのプライ端部をビードの束のプライと同じ側で終端とする１つ以上のタイヤ本体のプライを有するラジアルプライ空気入りタイヤを開示した。このタイヤは、さらに、ビードの束の周りを包んだラジアルで非伸長性の強化コードを有するビード接続プライを有している。パワーズ等は従来技術の英国特許第９９０，５２４号が、ラジアルプライ本体のコードがレイヨンコードであり、ビードラップがスチールコードで補強されている、ラジアルプライ本体とビードラップとを開示していると述べている。パワーズはまた、コード間に弾性係数の違いがあると一つのプライのようには作用しないが、彼の、全てが非延伸性であるコードの構造は一つのプライのように作用したと述べている。パワーズはまた、タイヤ本体のプライとビード接続プライとは相互に隣接しているがその長さは少なくとも、ビード束の中点からタイヤ本体のプライに沿ってトレッドプライの端部が位置するタイヤ本体のプライの位置まで測ったときの周辺距離の２０％から５０％以内でなければならないことを開示している。パワーズはガラス、スチール、またはケブラーのコードが使用可能であることを示唆している。パワーズ等のテストタイヤは１１−２２．５トラックタイヤで、１×４＋６×４×０．１７５＋１×０．１５のスチールワイヤのラジアルコードを１インチ（２．５４ｃｍ）当り１４本有するケーブル構造である。同様に、ビード接続部は同じスチールワイヤ構成を使用していた。これらのトラックタイヤは約１００ｐｓｉ（約６８９．５ｋＰａ）の高い使用膨張圧力で使用され、この様なトラックタイヤの商業化は今までみられなかったが、パワーズ等のパテントは、実行可能な構想を説明している。
１９９５年にアーマッド（Ahmad）等は米国特許第５，４３５，３７０号にて、不連続な外側カーカスプライを有する空気入りタイヤを開示した。アーマッド等は従来の折り返し端部を有するすべてがラジアルの内側プライと不連続の外側カーカスプライとを開示し、外側プライは内側プライに接触しながら連続的にベルト端部の下からビードまで延びている。
欧州特許出願公開第８２２１９５号は、少なくとも一つのプライがビードの周囲を囲み、かつ折り返しを有し残りのプライはビードの近くで終端となっている複数のラジアルプライを有するランフラットタイヤと、その製造方法を開示している。ビード領域の概念は、複数のプライが、ランフラットタイヤの一般的な部品であるフィラーまたは挿入物によって互いに隔てられている以外は、アーマッドの開示による従来技術の解法と同様である。
本発明は、タイヤの複合プライを創造する新規な方法を提供する。当該タイヤはランフラットタイヤとして知られているタイヤを含むラジアルプライ空気入りタイヤでもある。
【図面の簡単な説明】
図１は本発明によるタイヤの断面図である。
図２は図１に示すタイヤの側壁領域の部分拡大図である。
図３は本発明による他の実施例のランフラットタイヤの断面図である。
図４は図３に示すタイヤの側壁領域の部分拡大図である。
図５は第１の組立方法で形成ドラム上において製造されている複合プライの斜視図である。図５Ａは第１の方法のために作られたカーカスの断面図である。
図６は望ましい他の方法で製造されている複合プライの斜視図である。図６Ａはその望ましい他の方法のために作られたカーカスの断面図である。
図７Ａ、７Ｂ、７Ｃは図６の方法に従って作成される、図４に示すランフラットタイヤカーカスの工程模式図である。
図８は第２の実施例のランフラットタイヤの断面図である。
図９は第３の実施例のランフラットタイヤの断面図である。
発明の概要
トレッド１２と、ベルト構造３６と、トレッド１２とベルト構造３６の半径方向内側のカーカス３０を有するタイヤ１０が開示されている。カーカス３０は一対のビード部分（ビード領域とも言う）２２を有し、各ビード領域２２はエラストマであるエイペックス４８と非延伸性のビードコア２６を有している。
カーカス３０は、ベルト構造３６の半径方向内側にあり、各ビードコア２６から延びて各ビードコア２６の周りを囲んでいる少なくとも一つの複合プライ構造４０を有している。少なくとも一つの複合プライ構造４０は、Ｘ以上のモジュラス（弾性係数）Ｅを有する複数のコード４１により強化された主プライ（基本プライ）４０Ａを有し、コード４１は半径方向に延び、かつ実質的に非延伸性であり、ビード領域２２からビード領域２２に延びている。複合プライ４０はさらに可撓性の複数のコード４３によって強化された一対のプライ延長部４０Ｂを有している。プライ延長部４０Ｂは基本プライ４０Ａに重なるように接続され、ビードコア２６とエラストマでできたエイペックス４８との周りを包み込んで半径方向外側へ延びている。
少なくとも一つの複合プライ４０の基本プライ４０Ａのコード４１は弾性係数Ｘを有し、一方、プライ延長部４０Ｂのコード４３の弾性係数はＸよりも小さい。プライ延長部４０Ｂのコード４３は実質的に伸長性である。
すくなくとも一つの複合プライ４０のプライ延長部のコード４３は、化学合成材料であることが望ましく、ナイロン、レイヨン、ポリエステル、もしくはアラミドのコードグループから選ばれる。
基本プライのコードは金属が望ましく、スチールが最も望ましい。一つの望ましい複合プライの実施例においては、基本プライは細い径の均等に間隔をおいて配置された複数のスチールコードを有するものである。そのコードの直径はＣミリメータであり、１本以上のフィラメントを有する。各フィラメントは直径Ｄで、望ましくは引張強さは少なくとも（−２，０００Ｄ＋４４００Ｍｐａ）×９５％で、Ｄはフィラメントの直径でｍｍ表示であり、Ｃは０．７５ｍｍ以下である。エラストマ材料がこのコード物質を包み込み、また、エラストマ材料はコードの直径がＣ＋０．２２ｍｍ〜Ｃ＋１．２５ｍｍの範囲の標準厚さを有する。望ましくはコードは１４ｅｐｉ（１インチ（２．５４ｃｍ）当たりの本数）以上で均等に配置されている。
本発明の第２の実施例においてはカーカス３０は一対の側壁構造２０を有する。各側壁構造はトレッドから半径方向内側に延びている。各側壁は少なくとも第１の挿入物４２を少なくとも１つの複合プライ４０の半径方向内側に有し、第２の挿入物４６と、少なくとも一つの複合プライ４０から第２の挿入物４６によって隔てられて設けられた第２のプライ３８とを有する。第２のプライ３８は、ラジアルコード４５によって強化されそのコードの弾性係数Ｅは、少なくとも一つの複合プライ構造４０の基本プライの弾性係数とは異なる。第２のプライ３８のコードは望ましくはナイロン、ポリエステル、レイヨン、またはアラミドのグループから選択された化学合成材料から作られる。
好ましいランフラットタイヤの実施例では、挿入物４２、４６はエラストマでできており、コードにより強化されるか、その代わりに化学合成材料の短繊維で強化されていてもよい。
挿入物４２、４６は、各挿入物４２、４６が異なる硬度を有し得るがショアＡ硬度４０〜８５の範囲内の硬度を有する。もし必要なら３以上の追加の挿入物が使用されてもよい。従来の技術で知られている挿入物の材料は使用可能であるが、米国特許第５，３６８，０８２号に記載されたものと同じ材料が、１９９７年５月２９日付けの同時係属出願である米国特許出願第０８／８６５，４８９号のものと同様に最も歓迎されるものである。
一つの実施例では、タイヤは高さ（ｈ）で最大の断面幅を有し、少なくとも一つの複合プライ４０は一対の折り返し端部３２を有しており、一方の折り返し端部３２はビードコア２６の周囲を包み込んで半径方向に高さｈの少なくとも４０％の位置まで延びている。他の実施例では、タイヤは、少なくとも一つの複合プライ４０の折り返し端部を有し、その折り返し端部は半径方向にベルト構造の横下部に向けて延びている。タイヤのさらに他の実施例では、第２のプライ３８の折り返し端部は、少なくとも一つの複合プライの折り返し端部の半径方向の下部で終端となっている。一方、また、複合プライ４０の折り返し端部は第２のプライ構造３８の折り返し端部の半径方向下部で終端となっていてもよい。どちらの場合も少なくとも一方のプライ構造はその折り返し端部が半径方向に高さ（ｈ）の４０％の長さは延びていなければならない。
第２および第１の挿入物は４０から８５の範囲のショアＡ硬度を有するエラストマ材である。第１の挿入物のショア硬度は第２の挿入物のショア硬度と異なっていてもよい。
第３、第４の実施例では、複合プライ４０は、第１の表面と第２の表面との間を直角に測った所定の断面厚さ（Ｔ）を有し、エラストマ材で包み込まれたコードを持つビード巻き込み用プライ延長部４０Ｂを有する。そのコードは第１の表面に近接している。第２の表面は側壁領域内の基本プライに隣接している。
用語の定義
“アスペクト比”は、断面幅に対する断面高さの比を意味する。
“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。
“ビード”または“ビードコア”は、一般に環状の張力部材を有するタイヤの部分を言い、半径方向内側のビードはタイヤをリムに保持するために協力し、プライコードに包まれて形成され、規格のリムに適合するように形成される。この場合フリッパ、チッパ、エイペックス、トウガードおよびチェイファのような他の強化部材を有することもあれば、有しないこともある。
“ベルト構造”または“強化ベルト”は、織物または不織布で、トレッドの下側に配置され、ビードに固定されておらず、タイヤの赤道平面に対して１７°ないし２７°の範囲の左および右のコード角度を有する平行コードのプライの少なくとも２つの環状の層を意味する。
“円周方向”は、軸線方向に直角な環状トレッドの表面の周囲に沿って伸びるラインまたは方向を意味する。
“カーカス”は、ベルト構造、トレッド、アンダートレッドおよびプライ被覆部とは別でビードを含むタイヤ構造を意味する。
“ケーシング”は、カーカス、ベルト構造、ビード、側壁、およびトレッドとアンダートレッドを除く他の全てのタイヤのエレメントを意味する。
“チェイファ”は、リムからコードプライを保護するためのビードの外側を囲む細い帯状の材料をいい、リム上の可撓性に役立つ。
“コード”は、タイヤのプライを構成する強化用の撚り糸の一つを意味する。
“赤道平面（ＥＰ）”は、タイヤの回転軸線に直角でそのトレッドの中央を通過する平面を意味する。
“フットプリント”は、速度零で正常な負荷と圧力のもとでのタイヤトレッドが平面に接触する区画、あるいは接触する面積を意味する。
“インナーライナー”は、チューブレスタイヤの内面を形成するエラストマや他の材料の単層または複層を意味し、タイヤの中に膨張用の流体を保持する。
“正規の膨張圧”は、対応する標準化組織によって決められたタイヤの稼働条件での正規の設計膨張圧および荷重を意味する。
“正規の荷重”は、対応する標準化組織によって決められたタイヤの稼働条件での正規の設計膨張圧および荷重を意味する。
“プライ”はゴム被覆された平行するコードの連続する層を意味する。
“半径方向”および“半径方向に”は、タイヤの回転軸に対して半径方向に向かうかあるいはタイヤの回転軸から離れる方向を意味する。
“ラジアルプライタイヤ”は、コード角度がタイヤの赤道平面に対して６５°ないし９０°で、ビードからビードに伸びているプライコードが配置されるベルトで締め付けられるかまたは円周方向に制限を持った空気タイヤを意味する。
“断面高さ”（ＳＨ）は、その赤道平面におけるタイヤの正規のリムの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。
“断面幅”（ＳＷ）は、２４時間にわたって正規の圧力で膨張したとき、およびその後で、無負荷時に、ラベリング、装飾、保護バンドによる側壁の隆起部を除いた、タイヤの軸線と平行な、側壁の外側の間の最大の直線距離を意味する。
“ショルダー”は、トレッド端の直下の側壁の上部領域を意味する。
“側壁”は、タイヤのトレッドとビードとの間の領域を意味する。
“トレッド幅”は軸方向のトレッド表面、すなわち、タイヤの回転軸を通る平面のアーク長を意味する。
発明の詳細な説明
図中の参照番号は明細書の参照番号と同じである。本明細書の目的として図面に示した各種の実施例は同一の構成要素には同一の参照番号を使用する。複数の構成には、位置や数量を変えながら基本的に同じ構成要素が用いられており、それによって、本発明の概念を実現可能な代替構成が得られる。本発明のタイヤ１０は独自の側壁（サイドウォール）構造２０を使用している。図１と図２に記載のタイヤ１０は乗用または軽トラック用ラジアルタイヤで、接地する規格のトレッド１２を備えており、そのトレッド１２は、トレッド１２の側端部１４、１６のそれぞれの個所でショルダー領域内において終端となっている。一対の側壁領域２０は、側端部１４、１６からそれぞれ延びており、それぞれが環状の非延伸性ビードコア２６を有するビード領域２２で終端となっている。タイヤ１０はさらに、ビード領域２２から一方の側壁２０、トレッド領域１２、他方の側壁２０を通って他方のビード領域２２に至るカーカス強化構造３０を備えている。カーカス構造３０は、ビードコア２６の周囲を包み込む折り返し端部３２を有する少なくとも一つの複合プライ構造４０を備えている。タイヤ１０は、チューブレスの場合は内部周辺表面を形成する従来の内部ライナーを有していてもよい。トレッド領域１２の下部のカーカス強化構造３０の半径方向外部表面の円周上の場所はトレッド強化ベルト構造３６である。図示の特定の実施例ではベルト構造３６は２つの切断されたベルトプライ５０と、５１とからなり、このベルトプライ５０、５１のコードはタイヤの円周中央面に対して約２３°の角度に方向付けられている。
ベルトプライ５０のコードは、円周中央面に対して反対の向きで配置され、またベルトプライ５１のコードもそれと対向している。しかしながら、ベルトプライ構造３６は、どんな形態の幾つのベルトプライを有してもよく、また、コードもどんな角度で配置されてもよい。ベルト構造３６は非膨張時における使用中の道路表面からの浮き上がりを最小限にするようにベルト幅を横切る方向の剛性とトレッドとがなっている。図示の実施例では、ベルトプライ５０、５１のコードを好ましくはスチール、さらにはスチールのケーブル構造にすることによってこの目的が達成された。
タイヤ１０の好ましい実施例のカーカス強化構造３０は、図１に示すように少なくとも一つの複合プライ構造４０を有している。少なくとも一つの複合プライ構造４０は、一方のビード領域から他方のビード領域へ延びる１つの基本プライ４０Ａを有している。基本プライは好ましくは１層のパラレルコード４１を有し、基本プライのコード４１は、タイヤの円周中央面に対して少なくとも７５°の角度で配列される。基本プライ４０Ａに重なり、かつ接続されるのはコード４３を有するプライ延長部４０Ｂである。プライ延長部４０Ｂのコード４３は、タイヤの円周中央面に対して少なくとも７５°の角度で配列される。図示されている特定の実施例では、コード４１と４３はタイヤの円周中央面に対してほぼ９０°の角度で配列される。少なくとも１つの複合プライ構造４０のコード４１はスチール、ケブラー、またはガラスのような非延伸性材で作られることが望ましい。これに対しコード４３は、これに限らないが例えばアラミド、レイヨン、ナイロン、ポリエステルのようなゴム部材のコード強化に用いられる一般の材料から作られてもよい。
基本プライ４０Ａは実質的に非延伸性のコード４１を有し、そのコードは化学合成材料か金属で、好ましくは金属がよく、高引張強さのスチールが最も望ましい。コード４１の弾性係数はＸである。スチールコード４１の場合は、弾性係数は１５０ＧＰａ以上である。この様な強度を得るための方法の一つは、ここでその全体を引用文献として組み入れている米国特許第４，９６０，４７３号および第５，０６６，４５５号に開示されている基本プロセスと合金の組み合わせであり、次のような要素、即ちＮｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｖ、Ｂの内の少なくとも１つを微少成分として合金としたスチール棒材である。化学構造は下記の重量パーセント表示であることが好ましい。
Ｃ ０．７〜１．０
Ｍｎ ０．３０〜０．０５
Ｓｉ ０．１０〜０．３
Ｃｒ ０〜０．４
Ｖ ０〜０．１
Ｃｕ ０〜０．５
Ｎｉ ０〜０．５
Ｃｏ ０〜０．１
残りは鉄とその他である
ここでの製品の棒材は所望の引張強さとなるように引き延ばされる。
図１と図２に示す非ランフラットタイヤのカーカス３０用のコード４１は、一本のもの（モノフィラメント）から多数本のフィラメントまでで成っている。コード４１の総フィラメント数は１〜１３の範囲である。好ましいコード当りフィラメント数は６〜７本である。各フィラメントのそれぞれの直径（Ｄ）は普通０．１０〜０．３０ｍｍの範囲であり、各フィラメントの引張強さは２０００〜５０００ＭＰａの範囲であり、３０００ＭＰａ以上であることが好ましい。
スチールコード４１の他の重要な特性はコード内の各フィラメントの伸びは少なくとも２５ｃｍのゲージ長さに対して少なくとも２％であることである。全体の伸びはＡＳＴＭＡ３７０−９２により計測される。コードの全体の伸びは約２〜４％の範囲であることが好ましい。特に好ましい全体の伸びは２．２〜３．０％の範囲である。
コードに使用されるフィラメントのスチールの捻じれ量はワイヤの直径の２００倍の長さに対して少なくとも２０回転の範囲である。普通の捻じれ量は２０〜１００回転の範囲である。好ましい捻じれ量は３０〜８０の範囲であり、特に３５〜６５の範囲が望まれる。捻じれ量は、ワイヤの直径の２００倍の長さのテスト長でのＡＳＴＭ試験方法Ｅ５５８−８３に従って計測される。
基本プライ４０Ａに使用される幾つもの特定の金属コード４１の構造がある。この特定のコードの構造の代表的な例は、１×、２×、３×、４×、５×、６×、７×、８×、１１×、１２×、１＋２、１＋４、１＋５、１＋６、１＋７、１＋８、２＋１、３＋１、５＋１、６＋１、１１＋１、１２＋１、２＋７、２＋７＋１、３＋９、１＋５＋１それに、１＋６＋１、または３＋９＋１を含み、外部ラップフィラメントは直径０．１５ｍｍで引張強さ２５００ＭＰａ以上である。最も好ましいコード構造はフィラメント直径が、３×０．１８、１＋５×０．１８、１＋６×０．１８、２＋７×０．１８、２＋７×０．１８×１×０．１５、３＋９×０．１８＋１×０．１５、３＋９×０．１８、３×０．２０＋９×０．１８および３×０．２０＋９×０．１８＋１×０．１５である。上記のコード指定は当業者には理解される内容である。例えば、２×、３×、４×および５×は１束のフィラメント、すなわち、２フィラメント、３フィラメント、４フィラメントのようなものである。１＋２や１＋４の指定は、例えば２本または４本のフィラメントが１本のフィラメントに巻き付けられたものを示す。
基本プライ４０Ａはタイヤの赤道平面で測定した時に１インチ当り約５〜１００本（＝２〜３９本／ｃｍ）のコードを含む上記のスチールコードの層を有している。コードの層は、タイヤの赤道平面において約７〜６０本／インチ（＝２．７〜２４本／ｃｍ）を有するように配置されていることが好ましい。１インチ（２．５４ｃｍ）当りの本数の設定は、コードに対する直径の範囲、コードの強さ、プライに求められる実用上の強度に基づいている。例えば、１インチ当たりの本数が多いものは、所定の強さに対応して小さな直径のコードを含むことになり、これに対して、１インチ当たりの本数がより少ないものは同じ強さに対して大きい直径のワイヤとなる。換言すれば、与えられた直径のコードの使用を選ぶとすると、コードの強さにより、採用するインチ当りの本数を考慮しなければならないであろう。
プライ４０の金属コード４１は、本発明のタイヤ１０が一般にラジアルタイヤと呼ばれるものになるように方向付けられている。
プライのスチールコードはタイヤの赤道平面（ＥＰ）と７５°〜１０５°の角度で交叉している。好ましくは、スチールコードは８２°〜９８°の角度で交叉するのがよい。望ましいのは８９°〜９１°である。
プライ４０は複数の１．２ｍｍより細い直径Ｃのコード４１を有している。コード４１は限定はしないが１＋５×０．１８ｍｍまたは３×０．１８ｍまたはモノフィラメントワイヤで、０．２５ｍｍ、できれば０．１７５ｍｍの直径のものを含む上述のコードのいずれかでよい。これらのコード４１が最小引張強さが少なくとも２５００ＭＰａと２．０％以上の伸び率、好ましくは約４０００ＭＰａと２．５％の伸び率のフィラメントを有するのが望ましいと考えられる。
図２に示すように、少なくとも１つの複合プライ構造４０は一対のプライ延長部４０Ｂを有し、各プライ延長部はそれぞれがビードコア２６の周囲を包み込む一対の折り返し端部３２を有する。プライ延長部の端部３４はビードコア２６に近接し、半径方向に上昇し、ビードコアの軸方向内側の基本プライ４０Ａの終端部３３に重なって終端となっている。好ましい実施例では、折り返し端部３２は、最大断面幅の半径方向位置（ｈ）からタイヤの断面高さＳＨの２０％以内に位置し、最大断面幅の半径方向位置（ｈ）が終端となっているのが最も望ましい。図示のとおり、折り返し端部３２はタイヤの最大断面幅の半径方向位置（ｈ）に近接し、タイヤの正規のリム直径からの半径方向上部の距離Ｅの位置で終端となっている。さらに図１、図２に示すように、タイヤ１０のビード領域２２は、それぞれ環状の実質的に非延伸性の第１と第２のビードコア２６を有している。各ビードコアはビードワイヤの半径方向最内部表面に正接する仮想面である平坦なベース表面２７を有している。平坦なベース面２７には一対の端部２８、２９とがありその間のビード幅はＢＷである。好ましくはビードコア２６は第１と第２の表面の間の平滑な半径方向外側の表面３１を有している。半径方向外側の表面３１はベースの幅ＢＷより小さい最大高さＢＨを有する。表面２３、２５、２７、３１によって限定される断面は実質的に矩形または台形の断面を有する。
ビードコアは、できれば、単線、またはモノフィラメントが連続的に重なったスチールワイヤによって構成されるのがよい。好ましい実施例では、半径方向内側から外側に向かってそれぞれに、７、８、７、６本の０．０５０インチ径のワイヤを層状に重ねたものである。第１と第２のビードコア２６の平滑なベース底面は、好ましくは回転軸に対して傾きを有し、ビードの多層部分の底部も同様に傾きその傾きは回転軸に対して約１０°で、１０．５°が望ましい。このビードベースの傾きはタイヤの密閉性の補助となり、従来のリムのビード装着フランジの傾斜の約２倍で、共同して機能し、リム上のビードの装着安定性の維持を補助する。
ビード領域２２内に位置し、側壁領域２０の半径方向内側にある、高弾性率のエラストマからなるエイペックスフィラー４８は、それぞれカーカス強化構造３０と、折り返し端部３２との間に配置されている。ビードコア２６の半径方向外側部分から延びているエラストマフィラー４８は、それぞれ断面幅を漸減させながら側壁領域内に延び上がっている。エラストマフィラー４８は正規のリム直径ＮＲＤからタイヤの断面高さＳＨの少なくとも２５％の距離Ｇだけ半径方向外側で終端となっている。
本発明の好ましい実施例では、プライ延長部４０Ｂは平行に半径方向に延びるコード４３を有している。それに代えて、プライ延長部４０Ｂは半径方向に傾斜角を持つ向きのコード４３を有することができる。その向きの大きさと方向とは半径方向に対して２５°〜７５°の範囲以下であってよい。望ましくは４５°以下がよい。バイアスアングルコードを利用するプライ延長部４０Ｂのコードの強化は、タイヤの非膨張時のタイヤの操縦特性の改善に適用できると信じられている。
図３、図４を参照すると、好ましい実施例のランフラットタイヤ１０のカーカス強化構造３０は図３に示すように、少なくとも２つの強化プライ構造３８と４０とを有する。図示された特定の実施例には半径方向内側のプライ強化構造３８と、半径方向外側の複合プライ強化構造４０とが備えられ、各プライ構造３８と４０とはビード領域２２から他のビード領域２２まで半径方向に延びている一層の平行コードを持っていることが好ましい。第２の強化プライ３８は複合プライ構造４０を包み、かつ折り返し端部３７を半径方向外側に延ばしている。第２のプライ構造３８はナイロン、またはレイヨン、アラミドまたはポリエステルのような化学合成材料のコード４５を有していることが好ましい。それに対して、複合プライ４０は、詳しく上述してあるように、ビードからビードに延び非延伸性のコード４１を有する基本プライ４０Ａと、それに重なりビード２６を包み込む折り返し端部３２を有し、化学合成材料のコード４３を持つプライ延長部４０Ｂとからなる。第２のプライ強化構造３８の半径方向内側にエラストマ挿入物４２が内部ライナー３５とプライ３８のとの間に挿入されている。プライ３８と、複合プライ４０の基本プライ４０Ａとの間にエラストマの挿入物４６が介在する。基本プライ４０のコード４１は、好ましくは、非延伸性でスチール製であるが、プライ延長部のコード４３は、化学合成材料製で第２のプライ３８のコードと同一の材料であることであることが好ましい。ランフラットタイヤは無荷重で膨張時、断面高さＳＨを有する。静止荷重で普通に膨張された状態でランフラットタイヤは、ＳＨの約７５％以下である荷重高さに変位する。非膨張で、かつ、静止荷重状態ではタイヤの断面高さはＳＨの３５％以上である。このクラスのタイヤは一般に図４、図８、図９に示すように厚い側壁を有する。この様なタイヤは０．０５〜０．５の直径、望ましくは０．２５〜０．４の直径のフィラメントの非延伸性のコード４１を有する複合プライを使用することができる。この様なコード４１は金属製、すなわちスチール製で、これに限定するわけではないが、ランフラットでない空気入りタイヤの超高引張強さスチールコードが望ましい。このことはもっともなことで、何故ならば、厚くされた側壁はコード４１の湾曲状態や曲げ疲労を制限するので、より硬いコードを使用可能にした。これはタイヤのコストを低減し、タイヤの積載可能荷重を増大する効果をもたらした。この構造は、審査中である１９９７年５月２９日出願の米国特許出願番号０８／８６５，４８９号の「改善されたカーカスによるランフラットタイヤ」という名称の発明のの明細書と多くの類似点を有し、ここにその全内容が参照されて取り入れられている。当該明細書には、側壁構造の曲げ抗張力は、プライ構造４０の非延伸性コード４１に対してほぼ隣接する迄は動いてよいと指摘してある。ビード領域を包み込むプライ延長部４０Ｂとしてオーバーラップする化学合成材料のコード４３を付加することにより、タイヤエンジニアは、ビード領域内でかなり柔軟な化学合成材料がビードを効果的に包み込み、容易に組み立てられるように、かつ、延伸性のプライコードと非延伸性のプライコードの間の移行部分を高くしたり低くしたりすることによって乗物の搭乗性能を調整する能力が得られるように、タイヤの性能を変えたり調整することが可能となった。これを実行することにより、タイヤエンジニアは延伸性のコードと非延伸性のコードの半径方向における重なりの位置を調整することができ、それによりタイヤは、主に化学合成材料のコードを下方のビード領域に有する複合物のように動作することができ、また、ビード領域の剛性を増大させるために非延伸性のコードをビード領域に隣接するまで下げることにより剛性を調節することができる。
図５を参照すると、形成ドラム５上の複合プライ４０の斜視図が示されている。複合プライ４０は、基本プライ要素４０Ａに予め取り付けられたプライ延長部４０Ｂを有している。その後、ビードコア２６がプライ延長部上方の図示のタイヤの各サイドの基本プライに大体軸方向に隣接した部分に配置される。タイヤカーカスが膨張されると、プライ延長部４０Ｂはビードコア２６に対して近接した位置近くで基本プライ４０Ａと接する。図５Ａは上記の形態を示す断面図である。
図６は他の方法で製造する複合プライ４０の斜視図である。図示のように各プライ延長部４０Ｂの上面のほぼ中央部に直接配置されたビードコア２６を有するプライ延長部４０Ｂが形成ドラムの各側部に配置され、プライ延長部４０Ｂとビードコア２６とが形成ドラム５の各側部上の浅い窪みに配置されていることが好ましい。基本プライ４０は図６Ａの断面図に示すようにビードコア２６の上に平らに、または、ほぼ平らに重ねられる。基本プライ４０の幅がビードコア２６の軸方向内側２３の間の距離Ｌと軸方向外側２５との範囲になるように基本プライ４０の幅Ｗが切断される。基本プライ４０Ａの幅Ｗは２つのビードコア２６のほぼ中間点になるように配置され、これにより理想的にはＷ＝Ｌ＋ＢＷと等しくなることが好ましい。形成工程の中でタイヤが膨張されてプライ延長部４０Ｂが基本プライ４０Ａに接触するように折り返されると、基本プライ４０Ａは下方領域に半径方向内側に引き込まれ、それにより基本プライ４０Ａの端部３３がビードコア２６の上端３１を横切って滑り、望ましくはビードコア２６に近接して位置し、プライ延長部４０Ｂはビードコア２６の半径方向外側の部分３１に直接隣接する位置に配置される。この製造方法は基本プライのコード４１がタイヤの周辺長で測られる時、ビードからビードの位置に関して最大のコード長となることは確実であると信じられている。
図６に示す組立て方法の特に有効な特徴は、形成ドラムが凹部を有すると、基本プライがビードコア２６の上にあるのでビードコアをドラム５の上とエイペックスフィラー４８や挿入物を除いたりせずにプライ延長部４０Ｂ上を滑らせることが可能になる。挿入物４６はビードがセットされた後カーカス構造に取り付けることができ、その後、エイペックスフィラー４８と挿入物４６がアッセンブリに差し込まれ、その後、基本プライが重ねられ、円筒状に接続されて組み立てられる。図５と５Ａから容易に認識されるようにビードコア２６は、希望により形成ドラムの一方の端部或いは両端部から基本プライ４０Ａを越えることなくプライ延長部４０Ｂとライナー３５の上方を滑りらせることができる。同様の効果が図７、７Ａ、７Ｂ、７Ｃのランフラットカーカスアッセンブリで達成できる。
図５と６に見られるように、結果の構成は基本的に図６に示す方法の効果と同様であり、基本プライ４０Ａの端部３３を、仕上後のタイヤの膨張の間ビードに近い位置まで下げる能力を備えている。
基本プライ４０Ａの非延伸性のコードの使用は形成ドラム上での膨張時にそのプライは、圧縮されたばねのように動作し、端部３３を確実に、矛盾なくビードコアに接する本来の位置に正確に収める。他の構成では、プライの幅はＬ＋２ＢＷにセットされる。この構成では基本プライの端部３３をビードコア２６の軸方向外側の表面２３側に沿った位置とすることを確実にする。
当業者には、図５、６に示すタイヤの形成方法が本発明のタイヤ図１、２および図３、４に示す他のランフラットタイヤに、重要な変更なしに使用されることは理解されるところである。
図８と図９を参照して、第２と第３の他の実施例のタイヤ１０の断面図が示されている。第２の実施例のタイヤ１０には、複合プライのプライ延長部４０Ｂが独自の方法で作られている。図示のようにプライ延長部４０Ｂの半径方向内側端３４と半径方向外側端３２はベルト強化構造３６のほぼ下側に当たる距離まで延びている。プライ延長部４０Ｂは図のように予め定めた厚さＴの断面を有し、プライのコード４３は他方の表面に向かい合っている一つの表面に隣接して位置し、その結果コード４３の位置に非対称に位置し、多くのエラストマ材がコード４３の一方の側にあり、他の側にはほぼ全くなくなっている。
このタイヤの製造中にプライ延長部４０Ｂは形成ドラムに巻かれ、ビードコア２６のどちらの側部よりも実質的に広く延びている。幅はタイヤが膨張された時、端部３２、３４がベルト５０、５１に終端が来るように十分に広くなっている。基本プライ４０Ａは、図示のように両ビードコア２６間に置かれている。タイヤ１０が膨張し、プライ延長部４０Ｂが折り返されたときタイヤの断面は図７に示すようになる。プライ延長部４０Ｂのエラストマのプライ被覆層（プライコート）は、既述の挿入物フィラー４２、４６と同様に構成されることが好ましい。プライ延長部が折り返す時、プライコートの厚くなった領域から２つの挿入物フィラー材とエイペックスフィラーを形成する。基本プライは、半径方向に延びているプライ延長部の端部３２、３４に挟まれ或いはその間に挿入されており、仕上がりのタイヤはエイペックスフィラーと挿入物とがプライ延長部４０Ｂの中にうまく置き換えられたランフラットタイヤとなる。当業者により容易に認識されるように、このタイヤは製造に要する多大の構成要素を減じ、ランフラットタイヤの組立を、製造過程におけるその速さと正確度において大きく改善した。基本プライのコード４１は非延伸性であることが好ましいが、ナイロン、レイヨン、ポリエステル等が含まれる上述の何れのコード材でもよい。もし、図８のタイヤが高い有効なタイヤの弾性度を必要とするならば、さらに、図９に示すプライ延長部４０Ｂに接して半径方向内側に設けられる挿入物４２を設けるのがよい。この第３の他の実施例のランフラットタイヤは、膨張圧力が０の時に大きな積載荷重運搬能力がある。図示のように、基本プライ４０Ａは、２個のエイペックスフィラー４８を基本プライ４０Ａの各サイドに付加することによって、ビードコア２６の上部に中央よりに位置させることができる。他に、１個のフィラー４８が使用される時は、基本プライ４０Ａを図４のようにプライ延長部４０Ｂに隣接させ、またはエイペックスフィラー４８を組立中に基本プライの下部に位置するならば、基本プライ４０Ａを、プライ延長部４０Ｂの折り返し部分３２上に隣接させることもできる。
複合プライ４０を有する図４のランフラットタイヤの組立の時、図７Ａ、７Ｂ、７Ｃの断面図に示す輪郭線を有し、上述の構成要素として重なっているライナー３５、トウガード繊維材（オプション）、第１の挿入物４２、化学合成材料のプライ３２を取り付ける形成ドラムを準備するステップを含むことが好ましい方法である。その後、プライ延長部４０Ｂが両ビードコア２６の間の間隔Ｌを定義するＢＢ面のほぼ中央にプライ３８の上方に配置される。次に、ビードコア２６が各ＢＢ面に配置される。ドラム輪郭とビードコアの内径との関係はビードコア２６が障害なくカーカスプライ構造を越えてスライドされることが大切であることを認識しければならない。これはコア２６は形成ドラムの両端から全体の構造上へ自由にスライドさせることができ、または必要ならばビード２６は両端から取付け可能なことを意味する。
ビード２６が取り付けられると、ビード位置を固定してクラウンドラムが広がる。その後、挿入物フィラー４６が取り付けられ、それから基本プライ４０Ａが挿入物の上に配置され、下にある構成要素に貼り付けられる。基本プライ４０Ａは幅Ｗを有し、そのＷは両ビードコア間の間隔Ｌより大きく、Ｌ＋ビードコア幅ＢＷが望ましいが、最も好ましいのは距離Ｌにビードコアの幅ＢＷの２倍を加えたものであると言うことを認識しておくことであり、次に、エイペックスフィラー４８を基本プライ４０Ａの端部に取り付ける。これにより、カーカスはプライ３８の折り返しと、折り返してカーカスに貼り付けられるプライ延長部４０Ｂとを有している。その後、ベルトウェッジゴムストリップとチェイファおよび側壁の要素６０、２０が取り付けられる。それから、カーカスが円環状に膨張されて、タイヤ１０が成形された時、基本プライ４０Ａは、前述のように、ビードコア２６を横切って軸方向内側の位置に滑り、プライ延長部４０Ｂに連続的に接する。次に、ベルト層５０、５１およびオーバーレイ５９（使用されている場合）がトレッド１２と共に取り付けられ、これによりグリーンタイヤ１０の組み立てが完了する。
図３と４に示す好ましいタイヤの実施例では、オーバーレイ５９は、タイヤがランフラット状態で動作した時、タイヤの硬さを強化するために３層のベルトの上に螺旋状に設けられる。
これにより、リムフランジに接するカーカス構造３０の半径方向外側の下側ビード領域のタイヤの摩耗が最小にされることを、特に高硬度のゴム製のチェイファ部６０を備えた非膨張状態における使用について、当業者には十分認識されるであろう。さらに、上記のタイヤの高速性能が、特に限定するのではないがナイロン、またはアラミド製の繊維プライまたはストリップ状の繊維のオーバーレイ５９の追加によって強化されたことは当業者に認識され、これはこの技術内容によって知られる。

Claims (1)

1. トレッド（１２）と、ベルト構造（３６）と、前記トレッド（１２）および前記ベルト構造（３６）の半径方向内側にあるカーカス（３０）とを有するタイヤであって、
   前記カーカス（３０）は一対のビード部分（２２）を有し、
   前記各ビード部分（２２）はエラストマのエイペックス（４８）とビードコア（２６）とを有し、
   前記カーカス（３０）は、前記ベルト構造（３６）の半径方向内側にあり前記各ビードコア（２６）から延びて前記各ビードコア（２６）の周りを囲んでいる少なくとも一つの複合プライ構造（４０）を有し、
   前記少なくとも一つの複合プライ構造（４０）は、ビード部分（２２）からビード部分（２２）まで延びている互いに平行な複数のコード（４１）で補強されている主プライ（４０Ａ）と、前記主プライ（４０Ａ）に重なるように接続され、前記ビードコア（２６）および前記エラストマのエイペックス（４８）の周りを囲み、半径方向外側に延びている一対のプライ延長部（４０Ｂ）とを有し、
   前記プライ延長部（４０Ｂ）は、可撓性の複数のコード（４３）で補強されており、
   各々が前記トレッド（１２）から半径方向内側に延びている一対の側壁構造（２０）であって、前記各側壁構造（２０）は、前記複合プライ構造（４０）の半径方向内側にある第１の挿入物（４２）と、第２の挿入物（４６）と、前記第１の挿入物（４２）と前記第２の挿入物（４６）との間に位置し前記第２の挿入物（４６）によって前記複合プライ構造（４０）から隔てられている他のプライ構造（３８）とを有し、前記他のプライ構造（３８）は半径方向の複数のコード（４５）で補強され、該コード（４５）は、前記複合プライ構造（４０）の前記主プライ（４０Ａ）の前記コード（４１）よりも小さいモジュラスを有している、前記一対の側壁構造（２０）を有していることを特徴とするタイヤ。

Images