JP4243356B2 - 改良されたカーカスを備えた低コストのランフラットタイヤ - Google Patents
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Description
本発明はタイヤに関し、さらに詳しくは、非膨張状態で使用可能な空気入りタイヤに関する。タイヤカーカス構造は、ランフラットタイヤがより少ない構成要素を用いて製造されている限りにおいて、ランフラットタイプのタイヤに関連した一般の重量増大という犠牲を呈することなく、従来のタイヤの乗り心地性能を改善するか、あるいは少なくともこれと同等とする。
発明の背景
空気入りランフラットタイヤ、すなわち、非膨張状態で使用可能なタイヤに関しては、様々なタイヤ構造が提案されてきた。標題「バンドタイヤ(Banded Tire)」の米国特許第4,111,249号公報明細書に開示されている1つのアプローチは、フープすなわち環状バンドをトレッドの直ぐ下にトレッドと概ね同じ幅に備えることであった。上記タイヤ構造の他の部分と組み合わされた上記フープが、非膨張状態において車輌荷重を支持することが可能だった。このバンドタイヤは、実際に、非膨張状態においてさえプライコードに対して均一に張力を加えた。
従来における別のアプローチは、単純に、サイドウォールの断面厚さを増大させることによってそのサイドウォールを補強することである。これらのタイヤは、非膨張状態で使用される時には、プライコードとサイドウォールとを圧縮状態にする。サイドウォール部材を剛化するために多量のゴムが必要なので、発熱がタイヤ故障の主要な要因である。このことは、特にタイヤが非膨張状態において高速で長時間使用される時に当てはまる。Pirelli社は、こうしたタイヤを欧州特許出願公開明細書第0−475−258号で開示している。
本発明の発明者と同じ発明者の幾人かを含むGoodyear社の特許は、初めて商品化されたランフラット空気入りラジアルプライタイヤであるEagle GSC−EMTタイヤを開示した。このタイヤは、1994年式Corvette用の装備品オプションとして採用された。米国特許第5,368,082号公報明細書は、タイヤの剛性を向上させるために特殊なサイドウォールインサートを使用することを教示している。この非膨張形タイヤで800ポンドの荷重を支持するためには、タイヤ1個当り約6ポンドの追加重量が必要だった。このランフラットタイヤは非常に低いアスペクト比を有した。この初期の発明は、それ以前の試みに比べて優れたものであったが、依然として、スペアタイヤとタイヤジャッキの排除によって相殺されることが可能であるような、タイヤ1個当りの重量の増大という犠牲を伴っていた。技術者が大型高級ツーリングセダン用のより高アスペクト比のタイヤを製造することを試みた時には、この重量上の欠点はより一層深刻な問題となった。非膨張形の高級車用タイヤに求められている支持重量は、約1400ポンドの荷重に相当する。55%から65%の範囲のまたはこれ以上のアスペクト比を有するこれらのより背の高いサイドウォール形タイヤは、その使用荷重が、それ以前のアスペクト比40%のCorvetteタイプのランフラットタイヤの使用荷重よりも数倍大きかったことを意味している。こうした荷重は、サイドウォールとタイヤ全体とが、乗り心地を損なう程度まで剛化されなければならないことを意味した。高級車の所有者は、単純にランフラット能力のために乗り心地の質を犠牲にすることは望まないだろう。技術的要件は、乗り心地も性能も低下させずにランフラット形タイヤを提供することだった。より柔らかな乗り心地特性を有する高級セダンに比較すれば、サスペンションが非常に堅い高性能タイプの車輌では、こうしたタイヤを備えることは比較的容易である。小型トラック車輌とスポーツ多用途車輌では、乗り心地性能がそれほど問題とされず、より堅い乗り心地を受け入れる購買者層から、より柔らかな高級車タイプの乗り心地を求める購買者層までを範囲に含む、ランフラットタイヤ購買者層がもたらされる。
ランフラットタイヤの開発における同様に重要な設計上の考慮すべき点は、非膨張状態のタイヤがリム上に載ったままであることを確保することである。この要件を実現するために、例えばBridgestone Expedia S−01 Runflat A/M Tireのような、ビード拘束装置と特殊なリムとを使用する解決策が既に開発されている。あるいは、Eagle GSC−EMTタイヤは、追加のビード拘束装置を必要とせずに標準的なリム上でタイヤが機能することを可能にする新たなビード構成を使用した。
Walter L Willard,Jr.の米国特許第5,427,166号公報明細書と同第5,511,599号公報明細書は、オリジナルの米国特許第5,368,082号のOareらによる特許よりも優れたレベルにタイヤのランフラット性能をさらに向上させるために、第3のプライを付加することと、サイドウォール内の第3のインサートを付加することとを開示するMichelin社タイヤを示している。これらの特許は、タイヤ非膨張状態で生じる幾つかの荷重関係に言及し、幾つかのプライとインサートを追加することにOareの着想が適用可能であることを示した。
後者のランフラットタイヤの試みが米国特許出願第08/391,746号明細書に教示されており、この出願は、タイヤのトレッドベルトパッケージの直ぐ下に配置されている荷重支持ビードコアを使用する、よりアスペクト比の高いタイヤを提供している。さらに、この着想の発明者の殆どが、最初のCorvette EMタイヤの当初の設計チームの一部であった。このアプローチは、荷重支持と乗り心地においては非常に有望であったが、通常の膨張状態では、いくぶん高い転がり抵抗を示した。
さらに後の米国特許第5,535,800号公報明細書は、ラジアルプライと組み合わされた形で広範囲のタイヤ用途において卓越したランフラット性能を示すことが可能である、エラストマー被覆複合リブの使用を開示している。
米国特許第5,361,820号公報明細書では、1つのベルト補強材の端縁の直ぐ下で終端する形で延びた折り返しを有する単一のプライによる、肩インサートと先端エンベロープとを有する空気入りラジアルタイヤが開示されている。このタイヤは、ランフラットタイヤではないが、高性能の操縦性が極く僅かに失われることと引き換えに、有益な重量削減が実現可能であることを示している。ランフラットタイヤでのこうした構造の使用の適用は、その特有の設計要件のために、現在まで成功を収めることはなかった。
本明細書の後述で開示する発明は、サイドウォール1つ当り1つのプライと1つのインサートしか使用しないがランフラット状態中にタイヤを無傷のまま完全な状態に保つことが可能であるランフラットタイヤを実現するための、独特な方法を提供する。本発明は、より軽量でありかつ構成要素数がより少ないタイヤが非常に効率的に生産されることを可能にする。
発明の概要
タイヤ10は、トレッドと、ベルト補強構造36と、1対の実質的に非伸長性のビードコア26と、コード41で補強された少なくとも1つのプライ38とを有し、該少なくとも1つのプライ38が、非伸長性のビードコア26の周りに巻き付けられ、ベルト36の下方にある終端部33へ半径方向外方に延びる1対の折り返し端部32を有している。各サイドウォール構造では、カーカスが、プライ38の半径方向内方の少なくとも1つのインサート42と、第2のインサート46と、サイドウォール20内の第2のインサート46によって第1のプライ38から間隔を置かれた折り返し端部32を有している。
好ましい実施態様では、第1のプライ38が、ナイロン、レイヨンまたはアラミドの合成コードあるいは織物コードを有している。
第1および第2のインサート42,46は、ランフラット耐久性を保証している間、膨らまされた乗り心地性能を高めるように選択された断面形状および材料特性を有するエラストマー性であることが好ましい。インサート42,46は、コード41または短繊維82または好ましくはスチールの高弾性係数コード43で補強されることも可能である。
一実施態様では、本発明のタイヤは1つのインサートおよびビード填材48のみを有し、このビード填材はビードコアの半径方向上方にあり、プライ38と折り返し32との間に配置されている。折り返し32は、半径方向にタイヤの断面高さの少なくとも40%の位置に端部33を有している。
本発明の着想は、より多くのプライおよびより多くのインサートを有するタイヤ10に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
図1は、米国特許第5,368,082号公報明細書で開示されている従来技術のタイヤにしたがって作られた従来技術のランフラットタイヤの断面図である。
図2Aおよび2Bは、本発明のタイヤの好ましい実施形態のトレッド肩、サイドウォールおよびビード領域の拡大部分断面図である。
図3A,3Bおよび3Cは、従来技術のサイドウォール構造と、本発明の好ましい実施様態のタイヤのサイドウォール構造との概略断面図である。各々の図では点線で中立曲げ軸線を示している。
図4は、複数のインサート46が補強されたコードである、他の実施形態である。
図5は、インサート46が埋め込まれた短繊維である、他の実施形態である。
図6は、弾性係数が異なるコードを有する合成サイドウォール材料の図である。
図7は、サイドウォール断面において用いられている延長されたビードを示す他の実施形態である。
図8は、断面図の形で示されている、ビードコアの周囲に巻き付けられたバイアスコード補強構造を使用する他の実施形態である。
定義
「アスペクト比」は、その断面高さのその断面幅に対する比率を意味する。
「軸方向の」および「軸方向に」は、タイヤの回転軸線に平行である直線または方向を意味する。
「ビード」または「ビードコア」は、一般的に、環状の引張り部材を有するタイヤの部品を意味し、半径方向内側のビードが、フリッパー、チッパー、アペックスまたは填材(フィラー)、トゥガードおよびチェーファーのような他の補強要素を使用してまたは使用せずにプライコードが巻き付けられて成形されているリムにタイヤを保持することに関連している。
「ベルト構造」または「補強ベルト」は、織物または不織布であり、トレッドの下方に位置しており、ビードに固定されておらず、かつ、タイヤの赤道面に対して17°から27°の範囲内の左コード角度および右コード角度の両方を有する、互いに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。
「周方向の」は、軸方向に対して垂直な環状トレッドの表面の周囲に沿って延びる線または方向を意味する。
「カーカス」は、ベルト構造、トレッドおよびアンダートレッドとは別であるが、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、サイドウォールおよびトレッドとアンダートレッドを除くタイヤの全ての他の構成要素を意味する。
「チェーファー」は、コードプライをリムから保護しかつリム上で湾曲を分布させるためにビードの外側の周囲に配置されている、狭幅の材料からなるストリップを意味する。
「コード」は、タイヤのプライが含まれている補強用ストランドの1本のストランドを意味する。
「赤道面(EP)」は、タイヤの回転軸線に対して垂直でありかつタイヤのトレッドの中心を通過する平面を意味する。
「フットプリント」は、ゼロ速度における、通常荷重および通常圧力の下での、タイヤトレッドと平らな表面との接触の接触パッチすなわち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かつタイヤ内に膨張流体を含む、エラストマーまたは他の材料の1つまたは複数の層を意味する。
「標準タイヤ圧」は、タイヤの使用条件に関して適切な規格協会によって指定されている特定の設計膨張圧および設計荷重を意味する。
「標準荷重」は、タイヤの使用条件に関して適切な規格協会によって指定されている特定の設計膨張圧および設計荷重を意味する。
「プライ」は、ゴム被覆平行コードの層を意味する。
「半径方向の」および「半径方向に」は、タイヤの回転軸線に向かう半径方向の方向、または、タイヤの回転軸線から離れていく半径方向の方向を意味する。
「ラジアルプライタイヤ」は、ビードからビードに延びておりかつタイヤの赤道面に対して65°から90°の間のコード角度で配置されているコードを少なくとも1つのプライが有する、ベルト状のまたは周囲が限定されている空気入りタイヤを意味する。
「断面高さ」は、公称リム直径からタイヤ赤道面におけるタイヤの外径までの半径方向の距離を意味する。
「断面幅」は、タイヤが非荷重状態で標準圧に24時間膨張させられた時またはその後の2つのサイドウォール外部の間における、ラベル貼り、装飾、または、保護バンドに起因するサイドウォール高さを除いた、タイヤの軸線に対して平行な最大直線距離を意味する。
「肩」は、トレッド端縁の真下のサイドウォールの上部部分を意味する。
「サイドウォール」は、トレッドとビードとの間のタイヤの部分を意味する。
「トレッド幅」は、軸方向におけるトレッド表面、すなわち、タイヤの回転軸線に平行な平面内の円弧長さを意味する。
好ましい実施形態の詳細な説明
図1と図3Aを参照すると、これらの図には、米国特許第5,368,082号にしたがって作られた従来技術のタイヤ100の断面の一部分が示されている。タイヤ100は、トレッド120と、ベルト構造360と、1対のサイドウォール部分180,200と、1対のビード部分220,220′と、カーカス補強構造300とを有する、乗用車用タイヤである。カーカス300が、第1のプライ380および第2のプライ400と、ライナー350と、1対のビード260,260′と、1対のビード填材480,480′と、1対の第1のインサート填材420,420′と、1対の第2のインサート填材460,460′とを含んでおり、第1のインサート填材420,420′がライナー350と第1のプライ380との間に配置されており、第2のインサート填材460,460′が第1のプライ380と第2のプライ400との間に配置されている。このカーカス構造300が、限定されたランフラット能力をタイヤ100に与えていた。
本特許で使用される術語「ランフラット」は、タイヤ構造自体が、そのタイヤが非膨張状態で使用されている時に車輌荷重を支持するのに十分なだけ強固であり、そのタイヤが潰れることを防止するための内部装置が無くても、タイヤのサイドウォールと内側表面とが潰れたり座屈したりすることがないということを意味する。
従来の空気入りタイヤは、車輌荷重を支持する時に非膨張状態で使用されると、潰れてしまう。
図1からわかるように、タイヤ100のサイドウォール領域内の補強が、特に最大断面幅から半径方向外側に肩まで、全サイドウォール厚さを著しく増大させている。この従来技術の特許は、サイドウォールが肩と一体化する箇所の全サイドウォール厚さが、最大断面幅で測定される全サイドウォール厚さの少なくとも100%、好ましくは125%であるべきであることを教示した。これは、非膨張状態で荷重を十分に支持するのに必要であると考えられた。典型的なP275/40ZR17タイヤのためのインサートは、約6.0ポンドの重量だった。第1のインサート420,420′が、0.30インチ(7.6mm)の最大ゲージ厚さを有し、第2のインサート460,460′が0.17インチ(4.3mm)の最大ゲージ厚さを有した。より高アスペクト比のP235/55R17タイヤにこの当初の従来技術の着想を使用することは、インサート重量が約6.7に増加し、第1のインサートのゲージ厚さが0.260であり、一方、第2のインサートが0.20の最大ゲージ厚さを有することを意味した。
添付図面に示されている通りの参照数字は、本明細書に示されている参照数字と同一である。この出願のために、図2,3Bから図8に示されている様々な実施様態の各々が、同じ構成要素に関して同じ参照数字を使用している。この構造は、位置と数量との変化はあっても基本的に同一の構成要素を使用し、こうした位置と数量との変化によって、本発明の着想が実践されることが可能な他の構造を生み出す。
本発明によるタイヤ10は、独特のサイドウォール構造20を用いる。図2B,3Cから図8に示されている通りのタイヤ10は、乗用車用ラジアルタイヤまたは小型トラック用ラジアルタイヤである。タイヤ10には、トレッド12の横方向端縁14,16の肩部分においてそれぞれに終端する路面係合トレッド部分12が備えられている。1対のサイドウォール部分20は、トレッド横方向端縁14,16からそれぞれ延びて、環状の非伸張性ビードコア26を各々が有する1対のビード領域22内で終端している。タイヤ10には、さらに、ビード領域22から、一方のサイドウォール部分20、トレッド部分12、および他方のサイドウォール部分20を通ってビード領域22に延びる、カーカス補強構造30が備えられている。少なくとも1つのプライ38カーカス補強構造30の折り返し端部32が、ビードコア26の周囲にそれぞれに巻き付けられ、かつベルト36の直ぐ下の末端部33に半径方向外側に延びている。また、折り返しは、図2Aおよび3Cの実施形態における最大断面幅の半径方向の位置の辺りで終わっていてもよい。タイヤがチューブレスタイプであるのであれば、タイヤ10は、タイヤ10の内側の周囲面を形成する従来のインナーライナー35を含んでもよい。
図2Aに示されているように、タイヤは、ビードコア26の上に巻き付けられ、最大断面直径(h)の半径方向の位置の近くに配置された高い折り返し端部32へ延びている合成プライを用いることができる。インサート42は、ビード填材48、単一のコード補強部材52およびアペックス48の外側末端と半径方向にほぼ同じ位置で終端している端部63を有するトゥーガード61に加えて必要とされる唯一のインサートである。このようなタイヤは、図3Bに示されるような曲げ軸線Aを有する。275/40ZR18サイズの試験タイヤが評価され、その試験タイヤは実験室の試験条件の下、ゼロ膨張で313マイル走行した。
トレッド補強ベルト構造36が、トレッド部分12の下方のカーカス補強構造30の半径方向外側表面に周方向に配置されている。例示されている特定の実施形態では、ベルト構造36が2つのカットベルトプライ50,51を含み、ベルトプライ50,51のコードが、タイヤの中間円周中心面に対して約23°の角度に方向付けられている。
ベルトプライ50のコードが、中間円周中心面に対して反対の方向にかつベルトプライ51のコードの中間円周中心面から離れて配置されている。しかし、ベルト構造36は、任意の個数のあらゆる望ましい構成を有していてもよく、コードが任意の望ましい角度に配置されていてもよい。ベルト構造36は、非膨張状態でタイヤを使用している間に路面からのトレッドの浮き上がりを最小限に保つように、ベルト幅全体にわたって横方向の剛性を与える。例示した実施形態では、これは、スチール(好ましくは、スチールケーブル構造)でベルトプライ50,51のコードを形成することによって実現される。
カーカス補強構造30は、少なくとも1つの補強プライ構造38を備えている。図2Bに示されている特定の実施形態では、半径方向外側のプライ折り返し端部32を備えた補強プライ構造38が設けられ、このプライ構造38が平行コード41の1つの層を有することが好ましい。補強プライ構造38のコード41が、タイヤ10の中間円周中心面CPに対して少なくとも75°の角度に方向付けられている。例示されている特定の実施形態では、コード41が、中間円周中心面CPに対して約90°の角度に方向付けられている。コード41は、実質的に非伸張性でかつ高耐熱性である材料、例えば、非限定的に、レイヨン、ナイロンおよびポリエステル、アラミドまたはスチールで作られていてもよい。コードは、ゴムに対する高い接着特性と高い耐熱性とを有する材料で作られていることが好ましい。
カーカスコード41用に、ナイロン6、ナイロン6−6、レイヨン、ポリエステルのような250から600kgf/平方mmの範囲内の弾性係数を備えた有機繊維コードあるいは高弾性係数コードが、一般に用いられる。840から1890デニールの繊維コードが用いられる場合には、そのようなコードは、35から60コード/5cmの密度で10から50kgf/平方mmの100%弾性係数を有するゴムの中に埋め込まれることが好ましい。
他の高弾性計数繊維は、アラミド、ビニロン、pen、PET、カーボンファイバー、グラスファイバー、ポリアミドを含む。図示された特定の実施形態では、コード41はレイヨンで作られている。コード41は、弾性係数Xのうちの弾性係数EおよびYのうちのパーセント伸長を有する。レイヨンコード41は、少なくとも10GPaまでの範囲内のX値と、コードの一定の材料に一般に見受けられる範囲内のパーセント伸長とを有する。
図2Bにさらに示されているように、プライ構造38は、ベルト36の下へ終端部33まで延びている各ビードコア26の周囲に巻き付いている1対の折り返し32を有している。
図2にさらに示されているように、タイヤ10のビード領域22の各々は、環状でありかつ実質的に非伸張性の第1および第2のビードコア26をそれぞれに有している。ビードコア26の各々は、ビードワイヤの半径方向最内表面に対する仮想表面接線によって画定される平らな基部表面27を有する。この平らな基部表面27は、1対の端縁28,29と、これらの端縁の間の幅BWとを有する。ビードコア26は、端縁28から半径方向に延びる軸方向内側の第1の表面23と、端縁29から半径方向に延びる軸方向外側の第2の表面25とを有する。第1の表面23と平らな基部表面27とが、鋭角の開先角αを形成する。第2の表面25と平らな基部表面27とが、鋭角の開先角αを形成する。角αは、角βより大きいかまたはこれに等しい。好ましい実施形態では、αはβに概ね等しい。
ビードコア26は、さらに、第1の表面23と第2の表面25との間にそれぞれ延びている半径方向外側表面31を含んでいてもよい。半径方向外側表面31は、最大高さ「BH」を有する。高さBHは基部の幅BWよりも小さい。表面23,25,27および31によって画定される横断面が二等辺三角形の形状であることが好ましい。図に示されている通りのコア26,26′の強度が非膨張状態のタイヤのビードをリム上に拘束するのに十分なので、この三角形の横断面の上部分は一般的に不要である。
ビードコアが、連続的に巻き付けられた単一のスチールワイヤまたはモノフィラメントスチールワイヤで構成されていることが好ましい。好ましい実施形態では、直径0.050インチのワイヤが、8,7,6,4,2本のワイヤの半径方向内側から半径方向外側に層状に巻き付けられている。
第1および第2のビードコア26の平らな基部表面が、回転軸線に対して傾斜していることが好ましく、かつ、ビードの成形部分の底部が同様に傾斜しており、好ましい傾斜は回転軸線に対して約10°であり、さらに好ましくは約10.5°である。ビード領域の傾斜がタイヤのシーリングを補助し、さらに、この傾斜は、従来のリムのビード座フランジの傾斜の約2倍であり、組立を容易にすると共に、リム上に載ったビードを拘束するのに役立つと考えられている。
ビード領域22およびサイドウォール部分20の半径方向内側部分の内部には、カーカスプライ補強構造38と折り返し端部32との間に配置されている高弾性係数エラストマーインサート46がそれぞれ置かれている。このエラストマーインサート46は、ビードコア26の半径方向外側部分から、断面幅が次第に減少するサイドウォール部分の中にまでそれぞれ延びている。エラストマーインサート46は、ベルト構造の横方向内方にタイヤのベルト幅の少なくとも5パーセント(5%)の距離Gをおいて、半径方向外側端部で終端している。例示されている特定の実施形態では、エラストマー填材46の各々が、ベルト36の下において、ベルト幅の約25パーセント(25%)の距離だけ各ベルト端部から横方向に延びている。
本発明の目的のために、タイヤの最大断面高さSHは、タイヤの公称リム直径NRDからタイヤのトレッド部分の半径方向最外部分へと測定された半径方向距離であると見なされるものとする。あるいは、本発明の目的のために、公称リム直径が、そのサイズによって表示される通りのタイヤ直径であるものとする。
本発明の好ましい実施形態では、ビード領域22が、さらに、インサート46とプライ折り返し端部32との間に配置されている少なくとも1つのコード補強部材52,53を含む。1つのまたは複数のコード補強部材52,53が、第1の端部54と第2の端部55とを有する。第1の端部54は、第2の端部55に対して軸方向かつ半径方向に内向きである。1つ又は複数のコード補強部材52,53は、その第1の端部54からの距離に応じて、タイヤ10の回転軸線からの半径方向距離が増大する。示されている図2Bでは、コード補強部材が、約4cmの幅を有する2つの構成要素52,53を備えている。軸方向外側の構成要素52は、第1と第2のビードコア26の外側端縁29に対して半径方向上方にある半径方向内側の端部54を有する。軸方向内側の構成要素53は、約1cmだけビードコア26の外側端縁29の半径方向外側に位置する半径方向内側の端部を有する。軸方向内側の構成要素52と軸方向外側の構成要素53とが、レイヨン、ナイロン、アラミドまたはスチールのコード補強材を有することが好ましい。コード補強部材の第2の端部55が、ビードコア26の半径方向外側に、かつ、断面高さhの少なくとも50%の距離だけ第1のプライ38の折り返し端部33の末端の半径方向内側に配置されている。
部材52,53のコードが傾斜して、半径方向に対する25°から75°の範囲内の、好ましくは45°の開先角度を形成することが好ましい。これら2つの部材が使用される時には、コード角が等しくしかし互いに反対に配置されていることが好ましい。コード補強部材52,53が、本発明の非膨張タイヤを有する自動車のハンドリング特性を改善する。部材52,53は、非膨張状態または膨張不足状態で使用される従来のタイヤで生じる重大問題である、自動車のオーバーステア傾向を大きく低下させる。
織物補強部材61が、タイヤ10のビード領域52に加えられてもよい。この織物補強部材は第1の端部62と第2の端部63とを有する。この部材が、第1および第2のプライ38,40およびビードコア26の周囲に巻き付けられている。第1の端部62と第2の端部63の両方が、ビードコア26の半径方向上方と外方とに延びている。
サイドウォール部分20には、第1の填材42が備えられている。第1の填材42は、インナーライナー35と補強プライ38との間で使用される。第1の填材42は各々のビード領域22から半径方向に補強ベルト構造36の下方に延びている。図2Bおよび3Bに示されている通りの本発明の好ましい実施形態に示されているように、サイドウォール部分20の各々が第1の填材42と第2の填材46とを含んでいる。第1の填材42は上記の通りに配置されている。第2の填材46は第1のプライ38とプライ38の折り返し端部32との間にそれぞれ配置されている。第2の填材46あるいは複合物の場合は46/48は、各ビード領域22から半径方向外向きに補強ベルト構造36の下方に延びている。
図2Bに示されているように、第1の填材42が、タイヤ10の最大断面幅と半径方向に概ね位置合わせされた位置に最大厚さBを有し、かつ、この厚さBが、最大断面高さSHの約3パーセント(3%)である。例えば、P235/55R17ツーリングタイヤでは、インサート42の厚さBが0.10インチ(2.5mm)に等しい。
本発明の目的のために、タイヤの最大断面幅(SW)が、刻印や装飾等を除いて、タイヤの軸方向外側表面からタイヤ回転軸線に平行に測定される。あるいは、本発明の目的のために、トレッド幅は、定格荷重において、かつ、タイヤがそのために設計された車輪上に装着されている状態で、最大規格膨張圧に膨張させられたタイヤのフットプリントから測定されるときのタイヤの赤道面(EP)に対して垂直にタイヤを横断する軸方向距離である。図2,3Bおよび3Cに示されている特定の実施形態では、第1の填材42の各々が、タイヤの最大断面幅に半径方向に概ね位置合わせされた位置(h)において最大断面高さSHの約3パーセント(3%)の最大高さBを有する。
第2の填材46が、タイヤの最大断面幅の半径方向上方の位置において、タイヤ10の最大断面高さの少なくとも1.5パーセント(1.5%)の厚さCを有する。この好ましい実施形態では、エラストマー性の第2の填材46の各々が、断面高さSHの約75%の半径方向位置でタイヤの最大断面高さSHの約1.5パーセント(1.5%)の厚さCを有する。例えば、P275/40ZR17サイズの高性能タイヤでは、タイヤの厚さCは0.08インチ(2mm)に等しい。タイヤの最大断面幅の位置と半径方向に概ね位置合わせされた位置hでは、第2の填材46の厚さは0.05インチ(1.3mm)である。
ビードコア26から最大断面幅(SW)の半径方向位置に延びるエラストマー填材42,46の組合せの全断面厚さが、一定の厚さであることが好ましい。サイドウォールおよびカーカスの全体的厚さが、最大断面幅位置Eにおいて約0.45インチ(11.5mm)であり、横方向トレッド端縁14,16の付近の肩の中にそれが一体化する領域内において全厚さFに増大し、このFは、タイヤの最大断面幅SWにおいて測定されるときの全サイドウォール厚さの約200パーセント(200%)である。タイヤの肩領域内のサイドウォールの全厚さFが、最大断面幅(SW)における全サイドウォール厚さの少なくとも125パーセント(125%)であることが好ましく、少なくともその150%であることがさらに好ましい。この比率は、このサイドウォールが従来型のランフラットタイヤのサイドウォールよりも著しく薄いということを意味する。
従来の高性能タイプのタイヤの場合と同様に、様々な実施形態の図面に示されているタイヤは、トレッド補強ベルト構造36の周囲に配置されている織物オーバーレイ層59を適用することによってタイヤの高速性能を向上させてもよい。例えば、ナイロンコードまたはアラミドコードを有する2つのプライ層が、各補強ベルト構造36の上方に配置されていてもよく、側方端部がベルト構造36の側方端部を通過して延びている。あるいは、螺旋状に巻かれたアラミド補強織物の単層がオーバーレイ層として使用されることも可能である。アラミド材料はナイロンよりも著しく高い弾性係数を有し、したがって、2つのナイロン層よりも強固なタイヤ補強を結果的にもたらす。本出願人は、高速性能における10%を越える増大が、アラミドオーバーレイ単層を備えたタイヤにおいて達成されることが可能であることを発見している。一般的に、乗用車用タイヤの比較的薄いサイドウォールを通して音響を共鳴させる低劣な騒音特性をアラミド材料が示すという問題を含む様々な理由から、乗用車用タイヤ用途におけるアラミド材料の使用が避けられている。本発明の本出願人のタイヤは、タイヤで発生する騒音を顕著に減衰させる補強サイドウォールを使用する。この騒音減衰サイドウォールが、許容不可能な騒音レベルをもたらすことなしにアラミドオーバーレイ層を使用することを可能にする。
第2の填材46は、図に示されているように、1または2または3以上の異なるエラストマー材料で作られており、符号46,48として図2Bに示された複合成物のものは、アペックス部分48の半径方向外方にあるインサート部分を有している。これらの填材インサート46は、図6Bに示されているように、2つよりも多いプライがカーカス構造内で使用される時に、互いに隣り合うプライの間に挿入されている多数のインサートの形態で使用されることが可能である。好ましい実施形態では、ビードコア26からベルト構造36の下方へ延びた単一のインサート46内に、1のみの合成物または材料が用いられた。
あるいは、インサートが補給されたコード自体であってもよく、図4の実施形態では、隣り合う填材46が有益であると考えられている。半径方向外側の端部がベルト構造の下で終端しておりかつ半径方向内側の端部がビードコア26に隣接して、または、プライと同様にビードコア26の周囲に巻き付けられているように、多数の隣接したコード41補強填材が配置されることが可能である。インサート42,46が、図5に示されているように短繊維82を充填されていてもよく、この短繊維が、インサートの半径方向と横方向の剛性を増強するために少なくとも45°の角度に方向付けられていることが好ましく、さらに、この繊維が半径方向に方向付けられていることが好ましい。コード41または短繊維82が、レーヨン、ナイロン、ポリエステルまたはアラミドのような布地または合成材料で作られていることが好ましい。これらのコード41または短繊維82が半径方向に方向付けられているか、好ましくは少なくとも45°のバイアス角度に配置されていることが可能であるが、周方向に延びていてはならない。さらに、インサート80が高い弾性係数のスチールコードで補強されることも可能である。そのような場合には、終端部は、他のコード補強部材またはベルト36のような構成要素と、折り返し32および他の織物またはコード補強部材52,53との層の間に確実に入れられていなければならない。
第1の填材インサート42はエラストマー材料で作られていることが好ましい。第1の填材は、膨張圧がない状態でタイヤを使用する時に、タイヤのサイドウォールが潰れることを実際に防止する。インサートが、比較的柔らかい約50のショアA硬さから非常に硬い85のショアA硬さまでの広範囲のショアA硬さであることが可能であり、したがって、その材料の形状と横断面輪郭とが、サイドウォールのばね率と乗り心地性能とが許容可能であることを確保するように変更される。一般的に、材料の剛性が高ければ高いほど、横断面が薄い。
第2の填材46は、第1のインサート填材42に対して同一のまたは異った材料物理的特性であることが可能である。これは、硬質の第2の填材を軟質の第1の填材と組み合わせることが、硬質の第1の填材42をより柔軟な第2の填材46と組み合わせることと共に想定されていることを意味している。第2の填材46のエラストマー材料が、同様に、50から85のショアA硬さ範囲内である。
第2の填材46は、非補強状態では、隣接したプライ38とその折り返し32との間のスペーサとして機能する。タイヤが非膨張状態で使用される時に、プライ特に半径方向外方のプライ折り返しのコードが引張り状態に置かれる。補強されている時には、填材80もサイドウォール支持構造に寄与する。
図に示されているように、サイドウォールが、膨張圧がない状態で撓んでいる時または膨張状態である時にさえ、半径方向外側のコードを引張り状態にし、一方、タイヤが萎んだ状態または撓んだ状態にある時には、内側のコードが、下向きの荷重を受けている場合に局所的にコードを圧縮しようとする。
この荷重特徴は、図1の従来技術のタイヤ100構造におけるときと同じように、かつ米国特許第5,368,082号公報明細書によって述べられたように、この創作性のあるタイヤ10に関しても同様である。
図6を参照すると、1つのプライ構造38内のコードが補強インサート構造80と異なる、好ましくは著しく異なる弾性係数を有する、プライ38内のコードおよび補強インサート80のコード41または43の弾性係数を変えることにより、ランフラット耐久性の驚くほど著しい増大が、乗り心地性能の改善をも伴って達成されることができる。
上述したようなタイヤ10は、タイヤ設計者が柔らかい高級感からより堅い高性能感を得られるように特定のタイヤの設計特徴を調整することを可能にする。さらに、上述した独特の組み合わせは、タイヤが、実用的であった以前に比べてより高いアスペクト比を有するように作られることを可能にする。独特な特徴の組み合わせは、伸びたランフラット性能またはタイヤ重量の低減の間で、設計者が選ぶことができることを意味する。
タイヤのランフラット性能は、エラストマー填材42,46の物理的特性と概ね同一の物理的特性を有するエラストマー材料を補強プライ構造38または80の各層のプライ被覆に備えることによって、さらに強化されてもよい。タイヤ業界の当業者には公知であるように、織物層のプライ被覆は、その所望の形状に切断する前に織物に加えられかつタイヤ組立ドラム上のタイヤに加えられる未加硫エラストマー材料の層である。多くの用途では、プライ層のためのプライ被覆として使用されるエラストマー材料が補強填材42,46で使用されるエラストマー材料と同じであることが好ましい。
実際には、上記空気入りタイヤ構造のために本発明で使用される第1の填材42と第2の填材46と1つ以上のプライ構造38および80のためのプライ被覆のためのゴム組成物が、空気入りタイヤのサイドウォールで通常使用されるゴム組成物の特性からは全体としては逸脱すると考えられている本発明でのその使用を促進する物理的特性によって特徴付けられ、特に、第1の填材42および第2の填材46とプライ38および/または80との組合せが、類似していないかまたは類似している高い剛性と、さらに、後述する通りの実質的な低ヒステリシス特性とを有することが好ましい。
本明細書での説明は、本発明の実施において1つまたは複数のプライ被覆が1つ以上のプライ構造38および80のために使用されると述べているが、ここで言及されているプライ被覆は、このようなプライの一方のみが用いられる限り両プライ38および40のためのプライ被覆を指している。
特に、本発明の目的のために、上記填材42および46の両方は、高度の剛性を有することと、さらに同時に、こうした高い剛性の割には比較的低いヒステリシスを有することとによって評価された。
填材42および46のためのゴム組成物の剛性が、タイヤサイドウォールの剛性と寸法安定性とのために望ましい。
サイドウォールを含むタイヤカーカスがタイヤの両サイドウォールを通ってタイヤのクラウン部分を越えて延びているので、1または2以上のプライ38のプライ被覆のためのゴム組成物の剛性が、サイドウォールを含むタイヤカーカスの全体的な寸法安定性のために望ましい。
この結果として、第1および第2の填材42および46の上記ゴム組成物とプライ構造38および/または80の上記ゴム組成物の剛性特性がプライ38および/または80と協働して互いに補強しあい、それによって、上記填材またはプライ被覆の一方だけが高剛性ゴム組成物を備える場合の寸法安定性よりも高度に、タイヤサイドウォールの上記寸法安定性を向上させる。
しかし、使用状態時(荷重を受けておよび/または内部膨張圧力なしで走行する車輌のタイヤとして使用されている時)に、特に、カーボンブラック含量を単純に増大させるという従来通りの方法によってゴムの剛性が得られている時に、空気入りタイヤの高度の剛性を有するゴムが一般的に過剰な内部熱を発生させると予想されるということが理解されなければならない。ゴム組成物内でのこうした内部熱の発生は、通常は、タイヤの使用寿命を潜在的に劣化させる可能性がある高剛性ゴムとその関連のタイヤ構造との温度上昇を結果的に生じさせる。
ゴム組成物のヒステリシスは、使用状態下で内部熱を発生させる傾向の測度である。比較して述べると、より低いヒステリシス特性を有するゴムは、そのゴムよりも著しく高いヒステリシスを有すること以外は同様であるゴム組成物の場合に比べて、内部熱の発生が少ない。したがって、1つの側面では、比較的低いヒステリシスが、填材42および46のためのゴム組成物とプライ38の1つまたは複数のプライ被覆のためのゴム組成物とにとって望ましい。
ヒステリシスは、作用させた仕事によって材料(例えば、硬化ゴム組成物)中で消費される熱エネルギーを表す術語であり、ゴム組成物の低ヒステリシスは、比較的高い反発と、比較的低い内部摩擦と、比較的低い損失弾性係数特性との値によって示される。
したがって、填材42および46と1または2以上のプライ38および80のプライ被覆とのための1または2以上のゴム組成物が、比較的高い剛性特性と低いヒステリシス特性の両方を有することが重要である。
填材42および46のためのゴム組成物と1または2以上のプライ38のプライ被覆のためのゴム組成物との次の選択された望ましい特性が、以下の表1に要約されている。
1. Goodrich屈曲試験機試験 − ASTM試験 No.D623
2. ショア硬さ試験 − ASTM試験 No.D2240
3. 引張弾性係数試験 − ASTM試験 No.D412
4. Zwick反発試験 − DIN 53512
示されている硬さ特性は、独特なプライ構造の使用によって可能となる広範囲の適度なゴム硬さであると見なされる。
硬化ゴムがその切断点において比較的低い極限伸びを有するので、上記表に示されている100%弾性係数における弾性係数特性が、弾性係数300%の代わりに使用される。こうした硬化ゴムが、剛性であると見なされる。
上記表に示されている屈曲試験機で測定された静的圧縮特性が、その硬化ゴムが比較的高い剛性を有することの別の表示である。
上記表に示されているE′特性は、材料(例えば、硬化ゴム組成物)の剛性の表示である粘弾性の貯蔵弾性係数成分または粘弾性係数成分の係数である。
上記表に表示されているE″特性は、材料(例えば、硬化ゴム組成物)のヒステリシス特性の表示である粘弾性特性の損失弾性係数成分または粘弾性係数成分の係数である。
ゴム組成物の剛性とヒステリシスとを特徴付けるために上記E′およびE″特性の両方を使用することが、こうしたゴムの特性決定の専門家にとって公知である。
上記表に示されている発熱値は、Goodrich屈曲試験機(ASTM D623)によって測定され、材料(例えば、硬化ゴム組成物)の内部熱発生を表している。
上記表に示されている約23℃(室温)における常温反発試験特性は、Zwick反発試験(DIN 53512)試験によって測定されており、材料(例えば、硬化ゴム組成物)の弾性を表している。
したがって、表1に示されている諸特性は、比較的高い剛性と、適度な硬さと、こうした高い剛性を持つゴムにしては比較的低いヒステリシスとを有する硬化ゴム組成物を示している。
この低いヒステリシスは、比較的低い発熱と、低いE″と、高い反発特性とによって示されており、使用中における内部熱の発生が比較的少ないことが求められているゴム組成物にとって必要であると考えられている。
様々なタイヤ成分の配合においては様々なゴムが使用されてもよく、そのゴムは比較的高不飽和のジエンをベースとするゴムであることが好ましい。こうしたゴムの代表的な例は、非限定的に、スチレン−ブタジエンゴム、天然ゴム、cis−1,4−ポリイソプレンゴム、cis−3,4−ポリイソプレンゴム、cis−1,4−ポリブタジエンゴム、ビニル−1,2−ポリブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、スチレン−イソプレン−ブタジエンゴム、およびスチレン−イソプレンゴムである。
填材42および46のためのゴム組成物および1または2以上のプライ38および80のプライ被覆のためのゴム組成物に用いられる様々な好ましいゴムは、天然cis−1,4−ポリイソプレンゴム、イソプレン/ブタジエンゴム、およびcis−1,4−ポリブタジエンゴムである。
ゴムの好ましい組合せ、すなわちブレンドは、填材用としては、天然cis−1,4−ポリイソプレンゴムとcis−1,4−ポリブタジエンゴムであり、1つまたは複数のプライ被覆用としては、天然cis−1,4−ポリブタジエンゴムとイソプレン/ブタジエンコポリマーゴムである。
好ましい実施形態では、ゴム100重量部に基づいて、(A)上記填材が、約60部から100部の、好ましくは60部から90部の天然ゴムと、これに対応して、約40部までの、好ましくは40部から約10部のcis−1,4−ポリブタジエンゴムとイソプレン/ブタジエンゴムの中の少なくとも一方、好ましくはcis−1,4−ポリブタジエンゴムとから構成されており、イソプレン/ブタジエンゴムが使用される場合には、イソプレン/ブタジエンゴムが最大で20部含まれており、(B)上記1つまたは複数のプライ被覆が、100部までの、好ましくは約80部から約100部の、より好ましくは約80部から約95部の天然ゴムと、これに対応して、約100部までの、好ましくは約20部までの、より好ましくは約20部から約5部のイソプレン/ブタジエンコポリマーゴムとcis−1,4−ポリブタジエンゴムとの少なくとも一方、好ましくは、イソプレン/ブタジエンゴムとから構成されており、上記イソプレン/ブタジエンコポリマーゴムにおけるイソプレンのブタジエンに対する比率が、約40/60から約60/40の範囲内である。
さらに、例えば約5部から約15部のような少量の1つまたは2つ以上の有機溶液重合調製ゴムが、上記天然ゴムと、上記填材および/または上記1つまたは複数のプライ被覆のためのcis−1,4−ポリブタジエンゴムおよび/または1つまたは複数のイソプレン/ブタジエンコポリマーゴム組成物と共に含まれてもよく、こうした1つまたは複数の追加ゴムの取捨選択は、不要な実験を行うことなしにゴム配合技術分野の専門家によって行われることが可能であるということが想定されており、本発明の意図と範囲の内に含まれていると見なされている。
したがって、こうした理由から、硬化ゴム組成物の物理的特性パラメータが適合している限り、少量のこうした溶液重合調製エラストマーが添加されることが可能であるという意図をもって、填材およびプライ被覆用ゴムの記述が「有する(comprising)」という形で示されている。こうしたゴムの配合は、不要な実験を行うことなくゴムを配合する技術の技能を備えた専門家の範囲内に含まれると考えられる。
他に想定されるこうした溶液重合調製ゴムは、非限定的に、スチレン/ブタジエン、および3,4−ポリイソプレンのような1つまたは2つ以上のイソプレンおよびブタジエンのポリマー、スチレン/イソプレン/ブタジエンターポリマー、および中間ビニルポリブタジエンである。
第1の填材42と、第2の填材46と、プライ38またはインサート80のための1つまたは複数のプライ被覆とを含む、空気入りタイヤの構成要素のためのゴム組成物が、一般的に使用される様々な添加剤材料、例えば、硫黄のような硬化促進剤、活性化剤、遅延剤、加硫促進剤、ゴム加工油のような加工助剤、粘着性付与樹脂を含む樹脂、シリカ、可塑剤、充填剤、色素、ステアリン酸、タル油樹脂のような他の材料、酸化亜鉛、ワックス、酸化防止剤、オゾン劣化防止剤、しゃく解剤、および、例えばカーボンブラックのような補強剤と様々な硫黄加硫成分ゴムを混合することのような、ゴム配合技術分野で公知の方法によって配合されることが、当業者に容易に理解されるべきである。当業者に公知であるように、硫黄加硫可能な材料または加硫済み材料(ゴム)の使用目的に応じて、上記の特定の添加剤が選択されて、従来通りの量で従来通りに使用される。
カーボンブラックの通常の添加は、ジエンゴム(phr)の重量で約30部から約100部であり、本発明で使用される上記填材と1つまたは複数のプライ被覆とのために必要とされる高剛性ゴムを得るには、約40から最大で約70phrのカーボンブラックが望ましい。必要に応じて粘着性付与剤樹脂および剛化剤樹脂を含む樹脂、必要に応じて非反応性フェノールホルムアルデヒド粘着性付与剤樹脂を含む樹脂、反応性フェノールホルムアルデヒド樹脂とレゾルシノールとの剛化剤樹脂またはレゾルシノールとヘキサメチレンテトラアミンとの剛化剤樹脂を含む樹脂の通常の量は、全体として、約1から10phrを有し、最小の粘着性付与剤が使用される場合には1phrであり、最小の剛化剤が使用される場合には3phrである。こうした樹脂は、フェノールホルムアルデヒドタイプの樹脂と呼ばれることがあってもよい。加工助剤の通常の量は、約4から約10.0phrである。シリカを使用する場合には、シリカの通常の量は、約5から約50phrを有するが、約5から約15phrが望ましく、シリカカップリング剤を使用する場合には、シリカカップリング剤の量は、シリカの部毎に約0.05から約0.25部である。代表的なシリカは、例えば、水和非晶質シリカであってもよい。代表的なカップリング剤は、例えば、ビス−(3−トリエトキシ−シリルプロピル)テトラスルフィド、ビス−(3−トリメトキシ−シリルプロピル)テトラスルフィド、およびDeGussa,AG.から市販されているビス−(3−トリメトキシ−シリルプロピル)テトラスルフィドグラフトシリカのような、二官能硫黄含有オルガノシランであってもよい。酸化防止剤の通常の量は1から約5phrを有する。代表的な酸化防止剤は、例えば、Vanderbilt Rubber Handbook(1978),p.344−346に記載されているようなジフェニル−p−フェニレンジアミン等であってよい。適したオゾン劣化防止剤とワックス、特に微晶質ワックスは、Vanderbilt Rubber Handbook(1978),p.346−347に記載されているタイプであってよい。オゾン劣化防止剤の通常の量は、1から約5phrを有する。ステアリン酸および/またはタル油脂肪酸の通常の量は、約1から約3phrを有していてもよい。酸化亜鉛の通常の量は約2から約8または10phrまでを有している。ワックスの通常の量は1から約5phrを有している。しゃく解剤の通常の量は0.1から約1phrを有している。上記添加剤の存在と相対量は、タイヤトレッド中で加硫組成物として特定の樹脂ブレンドを使用することに主として係わる本発明の一側面ではない。
加硫は、硫黄加硫剤の存在下で行われる。適した硫黄加硫剤の例は、元素硫黄(遊離硫黄)、または、例えば二硫化アミン、ポリマーポリスルフィド、もしくは、サルファーオレフィンアダクトのような硫黄供与加硫剤を含む。硫黄加硫剤が元素硫黄であることが好ましい。当業者には公知のように、硫黄加硫剤が約0.5から約8phrの範囲内の量で使用され、3から約5phrの範囲が、本発明での使用に望ましい剛性ゴムにとって好ましい。
加硫のために必要な時間および/または温度を制御するために、かつ、加硫ゴムの特性を改善するために、加硫促進剤が使用される。1つの実施形態では、単一の加硫促進剤系、すなわち、一次促進剤が使用されてもよい。従来においては、一次促進剤が、約0.5から約3phrの範囲内の量で使用されている。他の実施形態では、加硫ゴムを活性化して特性を改善するために、2つ以上の加硫促進剤の組合せが使用され、この組合せでは、一次促進剤が、一般的に、より多い量(0.5から約2phr)で使用され、かつ、二次促進剤がより少ない量(0.05から0.50phr)で使用される。こうした加硫促進剤の組合せが、硫黄硬化ゴムの最終的な特性の相乗効果を生じさせることが歴史的に知られており、こうした加硫促進剤の組合せを使用して調製される加硫硬化ゴムが、どちらか一方の加硫促進剤だけを使用して生産される加硫硬化ゴムよりも幾分か優れている場合が多い。これに加えて、通常の加工温度では作用の度合いが低いが通常の加硫温度では十分な効果を生じさせる遅延作用加硫促進剤が使用されてもよい。加硫促進剤の代表的な例は、アミン、ジスルフィド、グアニジン、チオ尿素、チアゾール、チウラム、スルフェンアミド、ジチオカルバマート、およびキサントゲン酸塩を含む。一次促進剤がスルフェンアミドであることが好ましい。二次促進剤が使用される時には、第2のスルフェンアミド促進剤が使用されてもよいが、二次促進剤が、グアニジン、ジチオカルバマート、または、チウラム化合物であることが好ましい。本発明の実施においては、高剛性ゴムを得るために、1つの、場合によっては2つまたは3つ以上の促進剤を使用することが好ましい。
当業者には容易に明らかである様々な方法によって、タイヤが組み立てられ、付形され、成形され、硬化させられることが可能である。
上記のように、試験用タイヤ10と従来技術のタイヤ100とが、従来技術の特許に開示されている通りのプライ被覆とインサートとの物理的特性を使用して形成される。本発明のタイヤ10は、填材42,46および48とプライ38のためのプライ被覆とが各々に異り、必要とされる所望の乗り心地と操縦性能とランフラット性能とが実現されるように選択されるように、広範囲の様々な物理的特性の材料が使用されることを想定している。言い換えれば、設計者は、所望のタイヤ性能を得るために、上記材料を個別に選択的に調整することが可能である。
実施例1
表1に例示されている特性に当てはまる特性を有するゴム組成物の典型的な例であることが意図されている、以下のゴム組成物がもたらされる。
ゴム組成物は、従来通りのゴム混合プロセスによって調製および混合され、これらの組成物は、填材42および46と、1または2以上のプライ38および80のための1つまたは複数のプライ被覆としての使用が想定されてよいゴム組成物の代表例である、表2に示されている材料で構成されている。各材料に関して示されている量は、この実施例の例示のために端数が丸められている。
全体として約5部でありかつ各々が少なくとも1部である従来通りの量のゴム加工油とタル油脂肪酸と、従来通りの量の劣化防止剤と、従来通りの約6phrの主としてフェノールホルムアルデヒドタイプの粘着性付与樹脂および剛化剤と、従来通りの量のシリカと、従来通りの量のカップリング剤とが、プライ被覆サンプルの場合には2つの促進剤と共に使用され、一方、填材ゴム組成物サンプルの場合には1つの促進剤と共に使用される。
1. cis−1,4−ポリイソプレン タイプ
2. イソプレン対ブタジエンの比が約1:1であるコポリマー
3. 高cis−1,4−ポリブタジエンゴム
これらのゴム組成物が、成形され、約150℃で約20分間硬化させられる。
本発明の実施においては、インサート42および46の片方または両方のためのゴム組成物と、1または2以上のプライ38および40の1つまたは複数のプライ被覆のためのゴム組成物とが、比較的非常に剛性が高く、適度な硬さを有し、かつ、低いヒステリシスを有することが重要であると考えられる。
さらに、填材42および46用のゴム組成物が、プライ38およびインサート80のプライ被覆のためのゴム組成物に比べて、わずかに剛性が高く、かつ、わずかに硬さが高いということと、両方のゴム組成物が比較的低いヒステリシスを有するということとが、一般に望ましい。
表1に示されているゴム組成物の物理的特性が単に例示のためであるということと、その結果得られるタイヤ構成要素(填材とプライ)の寸法(厚さを含む)を、タイヤサイドウォールとカーカスの総合的な剛性と寸法安定性とに寄与する要因として考慮に入れる必要があるということとを理解することが重要である。
填材42および46用ゴム組成物は織物補強プライの一部ではないので、さらには、填材42および46用ゴム組成物の剛性特性を最大化することが望ましいので、填材42および46用のゴム組成物の剛性が上記プライ被覆用ゴム組成物の剛性よりも幾分か高いということが重要であると考えられる。
上記織物補強プライが薄い寸法を有するのに対して上記填材が分厚いので、上記填材用のゴム組成物のヒステリシスすなわちE″および発熱値が、上記1つまたは複数のプライ被覆のためのゴム組成物のヒステリシスおよび発熱値よりも幾分か低いことが望ましい。
硬質のゴムチェーファー部分60を備えることによって、特に非膨張状態でのタイヤの使用中に、リムフランジに隣接するカーカス構造30の半径方向外側の下部ビード領域内のタイヤの摩擦が、最小限に抑えられ得る。
図7では、コード補強材52,53がビードコア26Aで置き換えられることが可能であるということを除いて図2Aおよび2Bに示されているサイドウォール構造と同一である、サイドウォール構造が示されている。ビードコア26Aは、ビード基部の横方向外方に突き出ており、かつ、タイヤ10が装着されることになっている設計リムフランジの上方に半径方向外方に延びている、半径方向外側三角形部分を有する。このビードコア26Aは、横方向剛性を下部サイドウォール20にもたらし操縦性を向上させると同時に、コード補強材を不要にする。あるいは、追加の支持が必要とされる場合には、補強材52,53とビードコア26Aとの組合せが使用されることが可能である。
図8では、コード補強材52,53が1つまたは2つ以上のバイアスコード補強部材70によって置き換えられており、この部材70は、一般的に、ビードコア26の周囲に巻き付けられている「フリッパー」と呼ばれ、補強剤が用いられていれば補強材52,53が終端するであろう箇所に対して半径方向に同じ距離に位置している端部へ填材46の両側上を半径方向外方に延びている。この単一の構成要素が、好ましい実施形態の図2に示されている構成要素の個数を1個減少させる。フリッパー70は、補強材52,53に関して説明した材料と同じ材料のコードで作られており、かつ同様に、好ましくは約45°に方向付けられているバイアス方向付けコードとずれた端部とを複数のフリッパー70が用いられるときに有することが好ましい。
上記の全ての実施形態の重要な特徴は、インサート42,46,80がベルトに接近するにつれてそのインサートの断面厚さがその個々の端部へと急激に減少していくように、インサート42,46,80の半径方向外側端部の断面が先細でなければならず、その端部が互い違いになっており、ベルト構造36の側方端部から軸方向内方にベルト幅の5%から25%の範囲内で両方とも終端することが最も好ましいということである。インサート42,46が過剰に早く終端させられる場合には、ランフラット性能が低下させられる。インサートが内方に過剰に遠くに延びる場合には、または、横断面厚さが過剰に大きい場合には、転がり抵抗が悪影響を受ける。したがって、インサートの端部が互い違いになっており、かつ、ベルト幅の5%から15%の範囲内で終端することが最も好ましい。さらに、これに加えて、折り返し32がインサート46の端部に延びていることが重要であると考えられる。
試験タイヤは、ビードコアへ延びる単一の合成物用のインサート46を有する図2Bに示した構造および図1の従来技術のタイヤを用いて作られている。全ての構成材料は、対称標準タイヤの組み合わせアペックス48および第2のプライ40が、その代わりにインサート42および延長された折り返し32が用いられている試験タイヤで用いられていないことを除いて、同じである。
対称標準タイヤは従来技術のタイヤであり、試験タイヤは図2Bに示されているものである。これらのタイヤは、P225/50R17サイズおよびP245/50R17サイズのものである。
その結果は、試験タイヤが、対称標準タイヤに対して、わずかに低くしたがってよりよい転がり抵抗、低減された重量、わずかに改善された操作性、および実質的に等しいランフラット性能を有することを示した。図2BのP225/50R17サイズの試験タイヤは、空気抜きで、タイヤつぶれを引き起こすのに十分な材料劣化の徴候もなく、実験室での試験で400マイルを走行した。P245/50R17タイヤのランフラット試験の実験データは、実質的に対称標準タイヤと同じである約110マイルの総走行マイル数を示した。この創作性のあるタイヤは、さらに重量が低減されることが可能であった。結果として生じる効果は、製造コストが著しく低減する点においてこのタイヤが意にかなう代用品であることであった。
上記では特定の代表的な実施形態とその詳細とが、本発明の例示のために示されたが、本発明の思想と範囲とから逸脱することなしに様々な変形と変更とが上記実施形態に加えられてよいということが、当業者には明らかであろう。
Claims (2)
- 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)の両方の半径方向内方にあって、1対のサイドウォール構造(20)を有するカーカス(30)と、一つのビードコア(26)が各サイドウォール構造(20)内にある1対の非伸長性ビードコア(26)とを有し、
ビードコア(26)から反対側のビードコア(26)へ延びているプライ(38)であって、各折り返し端部(32)がビードコア(26)の周りに巻き付けられ、かつ前記ベルト構造(36)の下にある終端部(33)へ半径方向外方に延びている1対の折り返し端部(32)を有するプライ(38)と、各サイドウォール構造(20)内の前記プライ(38)の半径方向内方にある第1のインサート(42)と、前記プライ(38)と各サイドウォール構造(29)内の前記折り返し端部(32)との間に配置されている第2のインサート(46)と、前記プライ(38)と各サイドウォール構造(29)内の前記折り返し端部(32)との間に配置され、かつ前記第2のインサート(46)の半径方向内方に配置されている第3のインサート(48)とを有するタイヤ(10)において、
前記第2のインサート(46)が、前記折り返し端部(32)の、前記ベルト構造(36)の下にある前記終端部(33)へ延びており、
前記第2のインサート(46)は、前記第3のインサート(48)とは異なる別の部材であり、前記第3のインサート(48)と異なる物理的特性を有していることを特徴とするタイヤ。 - 前記第1および第2のインサート(42,46)はエラストマー性であり、前記第2のインサート(46)は、前記第2のインサート(46)内に埋め込まれ、かつ概ね半径方向を向いた短繊維(82)をさらに有している、請求項1に記載のタイヤ。
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