JP4308329B2 - 改良型非膨張ハンドリング付きランフラットタイヤ - Google Patents

Description

技術分野
背景技術
空気入りランフラットタイヤ、すなわち、非膨張状態で使用することができるタイヤに対するさまざまなタイヤ構造が示唆されている。“Ｂａｎｄｅｄ Ｔｉｒｅｓ”という表題の米国特許第４，１１１，２４９号に記載されている１つの方法はトレッドとほぼ同じ幅でその下へ向けられたフープすなわち環状バンドを設けることである。フープはタイヤの構造の残りと組み合わされて非膨張状態の車両重量を支持することができる。このバンドタイヤは実際上非膨張状態であってもプライコードに張力を加えている。もう１つの米国特許第５，６８５，９２７号では、トレッド真下に配置された環状ビードと結合されたサイドウォールインサートの使用が組み合わされた。この方法では、サイドウォールインサートはこのトレッドビートを付加することにより負荷搬送容量を支援されている。その結果得られるタイヤはより少ない材料でより多くの負荷を運ぶことができる。残念ながら、トレッド下のフープすなわちビードは余分な転がり抵抗問題を生じ搭乗性能を妨げることがあるより剛性のトレッドエリアを与える。
１９９８年の文献“Ｓｅｌｆ−Ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｇ Ｔｉｒｅ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｃｒｉｅｔｒｉａ ｉｎ Ｔｅｓｔｉｎｇ”において、ミシュラン米国研究開発会社の著者ウォルター リー ウィラード ジュニアは、自動車技師協会に自己支持タイヤのより包括的な研究を報告している。彼は自己支持タイヤは同じ基本設計目標を共有し、従来のタイヤ（膨張）に対する相違を最小限に抑え、低圧ハンドリング能力を向上し、適切な車両のゼロＰＳＩハンドリングを受け入れ、低圧およびゼロＰＳＩビード保持を改善し、十分なゼロＰＳＩ耐力を与えて理想的路傍状況以下となることを回避する。
理想的な自己支持すなわちランフラットタイヤはゼロＰＳＩで無限に作動することができこの理論的タイヤは空気入りタイヤと同じ搭乗性能およびハンドリング特性を提供でなければならないというのが出願人の信念である。そうすると、設計目標として、現在の技術はいくつかのエリアでは遥かに及ばないが、それは急速に改善されつつある。理論的目標に接近するために、出願人はランフラットタイヤに関するいくつかのユニークな関係を発見し、それにより特性を改善しかつ理論的ランフラットタイヤを達成するための大きな前進となるいくつかの実施例を開発した。
発明の概要
ラジアルアウタートレッド１２、少なくとも２つのコード補強層２４，２６を有するトレッドの半径方向内側のベルト補強構造、および一対の環状ビード３６ａ，３６ｂへ延びる少なくとも１つのコード補強プライ３０，３２を含むカーカス補強構造を有する空気入りランフラットタイヤ１，２，３，４，５，６が開示される。タイヤは正規に膨張されるが無負荷でデザインリム上に搭載される時に断面高さ（Ｈ）、断面幅Ｗを有し、Ｗは（Ｈ）よりも大きい。タイヤはトレッド１２からビードコア３６ａ，３６ｂへ向かって半径方向内向きに延びる一対のサイドウォール１６，１８を有する。各サイドウォール１６，１８はプライ３０，３２の半径方向内側に少なくとも１つのエラストマフィラー４０ａ，４０ｂ，４２ａ，４２ｂを有する。正規の車両負荷の元でタイヤの正規に膨張された３０ＰＳＩ撓みＤ₃₀は２０ｍｍｓよりも小さい。正規負荷の元でゼロＰＳＩ撓みＤ₀は４０ｍｍｓよりも小さい。車両負荷非膨張撓みＤ₀マイナスＤ₃₀撓みの差は実質的に撓みＤ₃₀の量以下である。
タイヤ１，２，３，４，５，６はデザインリム上に搭載され正規に膨張され正規の車両負荷の下に置かれると、４ｋｐｈ以上でダイナミックトレッドコンタクトパッチ５５を有し、幅Ｗ_nおよび平均円周長Ｌ_nおよび長さＬ_n＋ΔＬおよび幅Ｗoを有する実質的に矩形の形状を特徴とし、ここに正規の車両負荷およびゼロ膨張圧の元でＷ₀はＷ_nの１２０％よりも小さい。コンタクトパッチ５５は少なくとも前縁５４および好ましくは後縁５６のいくらかもしくは全部がトレッドエレメント接触をゼロから正規の膨張圧までの膨張圧範囲で維持する断面形状を有する。ゼロＰＳＩにおけるコンタクトパッチ長さＬ_n＋ΔＬの長さＬ_nに対する比率は２２５％以下である。タイヤ１，２，３，４，５，６は正規の車両負荷で膨張した時の正味の接触面積が正規の車両負荷でゼロＰＳＩの時の正味の接触面積の１５０％よりも小さく、好ましくは１２５％よりも小さく、最も好ましくは同じ接触面積である。
空気入りランフラットタイヤはこの撓みを３０ＰＳＩおよび０ＰＳＩで達成しフットプリント接触形状はトレッド１２、ベルト補強構造２４，２６および少なくとも１つのコード補強プライ３０，３２および１つ以上の下記のグループから選択される１つ以上のトレッド硬化部材１０１を含む複合構造の組合せにより画定される。ａ）トレッド１２とベルト補強構造２４，２６間に配置された少なくとも３層のコード補強材料を有する織布オーバーレイ２８、ｂ）ベルト補強構造２４，２６とカーカスプライ３０，３２間にタイヤ４を横切するトレッド幅の少なくとも７０％の軸方向幅を有するバンド２９のアレイとして配置された少なくとも３つの環状バンド２９、ｃ）１層が２つのベルト層２４，２５，２６間もしくはベルト層２６とカーカスプライ３０，３２間に配置された１層以上のエラストマスペーサ２７、ｄ）タイヤ赤道面に対して１８°から３０°の範囲で傾斜したスチールコードを有する第３のベルト層２５、ｅ）赤道面に対して５０°から８０°の範囲のコードを有しベルト構造とカーカスプライ間に配置された第３のベルト層２５、ｆ）ベルト補強構造２４，２６とカーカス補強構造３０，３２間に配置された１つ以上の織布アンダープライ層７０、ｇ）ベルト補強構造２４，２６の円周周りおよび半径方向内側に延びる１つ以上の螺旋巻きコイル６０、要素の組合せは正規の膨張およびＰＳＩにおいてコンタクトパッチ５５を生じる複合構造を形成しトレッド要素はショルダー領域５０，５２と先縁５４の両方、好ましくは両方のショルダー領域５０，５２と先縁５５および後縁５６において、少なくともコンタクトパッチ５５周りの周辺接触を維持する。
タイヤ１，２，３，４，５，６は少なくとも１つの前記した硬化部材１０１を利用すると、正規の膨張圧においてタイヤの搭載およびハンドリングを犠牲にすることなく所望のゼロＰＳＩドライビングおよびハンドリング性能を達成する。
好ましい実施例のタイヤ１はトレッド１２とベルト補強構造２４，２６間に配置された織布オーバーレイ２８を含み、織布オーバーレイ２８はアラミド補強ストリップの３層以上の螺旋巻き層で作られている。織布オーバーレイ２８のコードはタイヤ１の赤道面に対して５°よりも小さい角度θとされている。好ましくは、織布オーバーレイ２８はタイヤ周りに螺旋状に巻かれたストリップにより構成され、その螺旋状旋回はおよそ２５ｍｍ以下のピッチである。アスペクト比が５０％よりも大きいタイヤ１では、ストリップが十分重畳してオーバーレイ２８の全幅にわたって少なくとも３層のオーバーレイ織布２８を作り出す。アスペクト比が５０％よりも小さいタイヤ１では、ストリップが少なくとも中央領域とショルダー領域内に３層に重畳され、３層はオーバーレイ幅の少なくとも６０％を被覆する。
本発明に従ったもう１つの実施例のタイヤ２は各々がタイヤ２の赤道面に対して１８°から３０°の範囲の角度とされた平行コードを有する３つのベルト層２４，２５，２６を有し、隣接する各層が互いに反対に傾斜している。好ましい実施例のタイヤ２では、各ベルト層は類似しているが反対に傾斜している。１つ以上のベルト層のコードはスチールであり０．０３５インチ（０．８９ｍｍ）径および２＋２構造を有する。あるいは、１つ以上のベルト層のコードを０．０５６インチ（１．４２ｍｍ）径のスチールで作ることができる。前記した第２の実施例のタイヤ２はさらに織布オーバーレイ２８を含むことができ、オーバーレイ２８は２層の好ましくはアラミド補強コードを有し、好ましくはコードは貼り付けられ螺旋状に巻かれるストリップである。あるいは、３ベルト層タイヤは赤道面に対して５０°から９０°の方位とされたコードを有する１つのベルト層２４，２５もしくは２６を有することができる。第３から第５までの実施例のタイヤ３，４，５，６におけるトレッド硬化部材１０１は３つ以上の弾性バンド２９、螺旋巻きコイル６０および弾性スペーサ層２７、および織布アンダープライをそれぞれ含んでいる。
定義
“アスペクト比”はその断面幅に対するその断面高さの比を意味する。
“軸方向”および“軸方向に”はタイヤの回転軸に平行な線や方向を意味する。
“ビード”や“ビードコア”は一般的に環状張力部材を含むタイヤの部分を意味し、半径方向内側ビードが、フリツパ、チッパ、アペックスもしくはフィラー、トーガードおよびチェイハ（ｃｈａｆｅｒ）のような他の補強要素により、もしくはよらず、プライコードにより包まれ成形されるリムへタイヤを保持するように関連づけられ、トレッドゴム内に被包されるトレッド下のビードは他のコード補強織布要素があってもなくてもよい。
“ベルト構造”や“補強ベルト”は織布もしくは不織布、トレッド下層、ビード非定着でタイヤの赤道面に対して１７°から２７°の範囲の左右コード角を有する少なくとも２つの環状層すなわち平行コードのプライを意味する。
“円周方向”は軸方向に直角な環状トレッド表面の周辺に沿った線や方向を意味する。
“カーカス”はベルト構造、トレッド、アンダートレッド、およびプライ上のサイドウォールラバーを除きビードを含むタイヤ構造を意味する。
“ケーシング”はトレッドおよびアンダートレッドを除くタイヤのカーカス、ベルト構造、ビード、サイドウォールその他の全構成要素を意味する。
“チェイハ”はビードの外側周りに配置されてコードプライをリムから保護し、リム上に撓みを分散する材料の狭幅ストリップである。
“コード”はタイヤ内のプライを構成する補強ストランドの１つを意味する。
“赤道面（ＥＰ）”はタイヤの回転軸に直角でそのトレッド中心を通る平面を意味する。
“フットプリント”はゼロ速度および正規の負荷および圧力の元でのタイヤトレッドの平坦面とのコンタクト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面を形成しかつタイヤ内の膨張流体を含むエラストマその他材料の層を意味する。
“正規の膨張圧”はタイヤのサービス状態に対する適切な標準機構により割り当てられる特定のデザイン膨張圧および負荷を意味する。
“正規負荷”はタイヤのサービス状態に対する適切な標準機構により割り当てられる特定のデザイン膨張圧および負荷を意味する。
“正規の車両負荷”は所定の車両指定圧力における所与のタイヤに対する推定負荷を意味する。本出願では、２１５／６５Ｒ１５サイズタイヤについて特別に表示されない限り全てのテストは３０ＰＳＩにおいて４０９ｋｇ（９００ポンド）で行われた。“プライ”はゴム被覆平行コードの連続層を意味する。
“半径方向”および“半径方向に”は半径方向にタイヤの回転軸へ向かうもしくは離れる方向を意味する。
“ラジヤルプライタイヤ”はビードからビードへ延びるプライコードがタイヤの赤道面に対して６５°から９０°のコード角で配置されるベルト付きもしくは円周方向拘束空気入りタイヤを意味する。
“断面高さ”は公称リム径からタイヤの赤道面における外径までの半径方向距離を意味する。
“断面幅”はタイヤを正規の圧力で２４時間膨張させた後の、無負荷状態における、ラベル、装飾もしくは保護バンドによるサイドウォールの膨張を除くサイドウォール外部間のタイヤ軸に平行な最大直線距離を意味する。
“ショルダー”はトレッドエッジ直下のサイドウォールの上部を意味する。
“サイドウォール”はトレッドおよびビード間のタイヤ部分を意味する。
“トレッド幅”は軸方向のトレッド表面、すなわち、タイヤの回転軸に平行な平面内の円弧長を意味する。
【図面の簡単な説明】
本発明の構造、動作、および利点は添付図と共に下記の説明を読めばさらに明白となり、ここに、
図１はランフラット挿入−補強サイドウォールを内蔵する従来技術のランフラットタイヤ１０の断面図、
図２Ａは正規の膨張状態における図１の従来技術のランフラットタイヤ１０の地面接触部の部分断面略図、
図２Ｂは非膨張状態における図１の従来技術のランフラットタイヤ１０の地面接触部の部分断面略図、
図２Ｃは図２Ｂの非膨張従来技術タイヤの上向きバックル中央部の拡大部分断面略図、
図３Ａは本発明に従った典型的なランフラットタイヤ１の断面図。タイヤ１は正規に膨張されてそのデザインリム１００に搭載された無負荷状態で図示されている。図３Ｂは正規に６３０ＰＳＩ（２バール）で膨張されかつ正規に車両負荷された場合の図３Ａのタイヤ１を示す。
図３Ｃは膨張されずに正規に車両負荷された場合の図３Ａのタイヤ１を示す。断面はコンタクトパッチ５５の先縁５４に沿っている。
図４Ａはランフラットタイヤに対する典型的なトレッドの正規に車両負荷され膨張されたダイナミックコンタクトパッチの略図である。
図４Ｂは従来技術の構造を使用する図４Ａのタイヤの正規に車両負荷され膨張されないダイナミックコンタクトパッチの略図である。
図４Ｃは正規の車両負荷および３０ＰＳＩ（２バール）膨張の元における本発明に従ったタイヤ１，２，３，４，５もしくは６の典型的なトレッドのダイナミックコンタクトパッチ５５の略図である。
図４Ｄは５０％よりも小さいアスペクト比で構成した場合の図４Ｃのタイヤの非膨張正規車両負荷時のダイナミックコンタクトパッチ５５の略図である。
図４Ｅは６５％のアスペクト比で構成した場合の図４Ｃのタイヤの非膨張正規負荷時のダイナミックコンタクトパッチ５５の略図である。
図５は少なくとも３層の織布オーバーレイ２８を利用する第１の実施例のタイヤ１の断面図である。
図６は３つのベルト層２４，２５，２６を利用する第２の実施例のタイヤ２の断面図である。
図７はエラストマスペーサ層２７を有する第３の実施例のタイヤ３の断面図である。
図８は３つ以上の環状弾性バンド２９を有する第４の実施例のタイヤ４の断面図である。
図９はベルト補強構造とカーカス間に配置された螺旋巻きコイル６０を有する第５の実施例のタイヤ５である。
図１０はカーカスプライ３０，３２の下に織布アンダーレイ７０を有する第６の実施例のタイヤ６である。
図１１、図１２および図１３のグラフは、それぞれ、３２ＰＳＩ膨張、０ＰＳＩ膨張時の４０００Ｎ（正規の車両負荷）における撓み対コーナリング係数ｃｃ、および３２ＰＳＩ対０ＰＳＩにおける撓み対コーナリング係数変化の変化を示す。
好ましい実施例の詳細な説明
従来技術の実施例
図１に典型的な従来技術のロープロファイル空気入りラジヤルランフラットタイヤ１０の断面を示す。タイヤ１０はトレッド１２、ベルト構造１４、一対のサイドウォール部１６，１８、一対のビード領域２０およびカーカス構造２２を有する。ベルト構造１４はトレッド１２の底部とベルト構造の上部間に配置された２つのベルト２４，２６および織布オーバーレイ２８からなっている。カーカス２２は第１のプライ３０および第２のプライ３２、ガス不浸透性インナーライナ３４、一対のビード３６ａ，３６ｂ、一対のビードフィラーアペックス３８ａ，３８ｂ、第１のインサート対４０ａ，４０ｂ、および第２のインサート対４２ａ，４２ｂを含んでいる。第１のすなわち最内部インサート４０ａ，４０ｂはインナーライナ３４および第１のプライ３０および第２のプライ３２間に配置されている。織布オーバーレイ２８はトレッド１２の下、すなわち半径方向内側で、ベルト構造１４の頂部、すなわち半径方向外部に配置されている。カーカス構造２２の補強サイドウォール部１６，１８はタイヤ１０に限定されたランフラット能力を与える。
図１から判るように、タイヤ１０のサイドウォールエリア内の構造補強によりサイドウォール部１６，１８の全体厚が増大する。この一般化された従来技術ランフラットタイヤデザインはそれを特徴づける多かれ少なかれ不均一な厚さのサイドウォールを示す。このようなインサート−補強サイドウォールはタイヤ１０の非膨張状態時に最小のサイドウォール変形でタイヤの負荷を支持する必要がある。このようなランフラットタイヤデザイン完全膨張状態の元では適当な車両ハンドリングおよび性能を提供し、タイヤの非膨張時には適当なランフラットタイヤ寿命および車両ハンドリングをもたらす。サイドウォール内のレインフォースメント材料の追加重量のため、ランフラットタイヤは等価非ランフラットケーパブルタイヤよりも一般的に重く、この追加重量はロープロファイルランフラットタイヤよりもハイプロファイルランフラットタイヤの方が大きい。
図２Ａはそのトレッド１２が地面１３と接触している正規に膨張させた従来枝術のタイヤの部分図である。地面１３と接触する領域におけるトレッド１２の平坦化によりトレッドとベルト構造１４、オーバーレイ織布２８、ベルト２４，２６、ラジヤルプライ３０，３２、およびインナーライナ３４を含むその下層構成要素内に曲げ応力が誘起される。特に、曲げ応力はトレッド１２の平坦化から引き出されトレッドの成型もしくは膨張されたままの横方向湾曲およびその下層構造から引き出される。これらの曲げ応力により、インナーライナ３４およびラジヤルプライ３０，３２等の、トレッド１２の下の半径方向内側構造内に引張応力が誘起される。トレッド１２のエラストマ材料および織布オーバーレイ２８等の下層構造およびベルト構造１４の一部に対応する圧縮応力が誘起される。
図２Ｂは負荷担持トレッドが平坦な路面１３に接触する領域における非膨張従来技術ランフラットタイヤ１０のトレッド１２の上向きバックリングを示す。中央トレッド領域の上向きバックリングはトレッド１２の中央部およびその下層構造内の曲げ応力の形成に対応する。図２Ｂに示すようなランフラット動作中のトレッド１２内の曲げ応力は、図２Ａに示すような正規の膨張動作中のトレッドの単純な平坦化に関連するものよりも大きい。
図２Ｃは従来技術のタイヤのトレッド１２の上向きにバックルされた中央部内に現れるベルト２４，２６、プライ３０，３２、インナーライナ３４および織布オーバーレイ２８の詳細部分略図（正確な比率ではない）である。図２Ｃの中間曲線軸Ａ−Ａは織布オーバーレイ２８、ベルト２４，２６、プライ３０，３２およびインナーライナ３４に対してもっともらしい関係で配置されている。当業者ならば、図２Ｃにおいて、中間軸Ａ−Ａよりも上に配置されている構造要素は引張荷重を受け中間軸Ａ−Ａよりも下に配置されている構造要素は圧縮荷重を受けることが判るであろう。ラジヤルプライ３０，３２および圧縮応力担持構造の引張応力担持能力を考慮して、ベルト２４，２６に対する中間軸Ａ−Ａの配置は近似的であり、またインナーライナ３４は有効な引張荷重担持構造ではない。中間軸Ａ−Ａがベルト２４内に配置されるように示されているのは、プライ３０，３２を補強するコードの弾性率に較べてベルト２４，２６内のスチールコードの弾性率が比較的大きい場合にどこに配置されるかの単なる目安にすぎない。図２Ｂおよび図２Ｃに示すように、トレッド１２の中央部の上向きバックリングの程度が大きかったり小さかったりすると、中間曲線軸Ａ−Ａに対する配置がタイヤの半径方向に関して変化するものと思われる。
図３Ａから図３Ｃにタイヤ１を示すように、本発明のさまざまなタイヤ１，２，３，４，５，６は全てトレッド１２およびその下層複合レインフォースメントと結合して硬化作用するサイドウォール１６，１８に関連する類似するユニークな撓みプロフィールを有する。図３Ａにおいて、本発明に従った正規に膨張させた典型的なランフラットタイヤ１は非荷重状態で図示されている。図示するように、典型的なタイヤは“Ｈ”の非撓み断面高さを有する。図３Ｂに示すように、タイヤ１が例えば３０ＰＳＩのその正規膨張においておよそ４，０００ニュートンの正規の車両負荷を荷重されると、タイヤは無負荷断面高さＨから測定して撓みＤ30を示し、それは２０ｍｍよりも小さい。図３Ｃにさらに示すように、タイヤ１は膨張させずに４，０００ニュートンを荷重されると４０ｍｍよりも小さい撓みＤ0を示す。これらの代表的な撓みは４，０００ニュートンの荷重が典型的な正規の車両負荷であるサイズＰ２１５／６５Ｒ１５のテストタイヤに対するものであった。タイヤサイズが変わってさまざまなタイヤ構造に対して正規の車両負荷が変わる時に撓みＤ₀，Ｄ₃₀のこの関係を維持しなければならないものと信じられる。当業者ならばお判りのように、正規膨張および荷重タイヤの撓みＤ30は膨張非荷重タイヤからの比較的少量の撓みである。正規膨張撓みＤ₃₀を非膨張タイヤの総撓みＤ₀から減じると、この差（Ｄ₀−Ｄ₃₀）すなわちΔ撓みは実質的に正規荷重膨張撓みＤ₃₀以下であることがお判りであろう。当業者にとってそれはタイヤ断面高さが膨張ＨL ＠30から非膨張状態ＨL ＠0へ逸脱しないことを意味する。この最小撓み（Ｄ₀−Ｄ₃₀）差によりタイヤが非膨張状態で走行する時に生じる不安定性が低減される。それはタイヤが、ミニバンやスポーツユーティリティ車では普通の、高い断面高さＨを有するすなわち５０％、より典型的には６０％かそれよりも大きい高アスペクト比タイヤである場合に特に著しい。タイヤは一般的に１０ｃｍ（４インチ）以上の断面高さを有する。
米国特許第５，６８５，９２７号に報告されているように、膨張状態におけるタイヤのスプリングレートは従来の非ランフラット空気入りタイヤのそれから著しく変化してはならない。ランフラットタイヤが非膨張状態で作動される場合には、スプリングレートはタイヤがバックリングしたりその上に潰れてしまうのを防止するのに十分なものでなければならない。弾性バンドを有する米国特許第４，１１１，２４９号の従来技術のタイヤは膨張タイヤスプリングレートのおよそ半分のスプリングレートをもつ。そうでなければ、いくつかのサンピング（ｔｈｕｍｐｉｎｇ）問題が現れる。タイヤがトレッドの下に第３のビードコアを有する米国特許第５，６８５，９２７号では、全体スプリングレートは膨張タイヤのそれの３０％から５０％の範囲内でなければならないことが確認された。この状態により所与の荷重に対してタイヤは膨張タイヤのそれの僅かおよそ２から３倍しか撓まないことが保証された。撓みのこの増加により通常のハイウェイ速度において著しいハンドリング問題は生じないと報告されている。３ビードタイヤについてはそうであるが、タイヤはおよそインチ当たり２０００ポンド（ｃｍ当たり３５８ｋｇ）の膨張スプリングレートを有するＰ２７５／４０ＺＲ１８高性能ランフラットタイヤとしてテストされ非膨張状態ではスプリングレートはインチ当たり８０６ポンド（ｃｍ当たり１４４ｋｇ）であったことをお判り願いたい。非常に断面高さの低いこの従来技術のタイヤはこれらの大きい非膨張撓みの元ではかなり安定であった。さらに、車両は補償サスペンションシステムを有するＣｏｒｖｅｔｔｅであり、タイヤが膨張されない時の車のハンドリング能力が改善された。
これらの高アスペクト比タイヤが非膨張状態で走行するように開発される場合には、このような大きい撓みおよびスプリングレートの膨張から非膨張状態への劇的変化は車両のハンドリング特性に劇的に影響を及ぼすことがある。したがって、膨張から非膨張状態への変動を最小限に維持するようにランフラットタイヤを開発するように試みるのが賢明であると思われる。
図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、図４Ｄおよび図４Ｅから判るように、撓みのこれらの変動はフットプリント面積として知られるタイヤのコンパクトパッチ５５にも影響を及ぼす。正規の車両負荷および非膨張状態の元でより高い撓みを有する従来技術のランフラットタイヤ１０はそれを膨張させずに正規の荷重を加える時に、図４Ａの正規の車両負荷および膨張コンタクトパッチに較べて、タイヤのコンタクトパッチが伸長した。さらにかつ最も重要なことであるが、それは正規に膨張され正規に荷重される従来技術のタイヤ１０のコンタクトパッチ４Ａに較べて図４Ｂから観察することができる。ショルダーエリア５０，５２だけがトレッド要素接触を維持して実質的に接続されない２つのコンタクトゾーンを生じることが容易にお判りであろう。先縁５４から後縁５６へのトレッド１２の中心領域内のトレッド要素は一般的に非接触である。それは従来技術のランフラットタイヤ１０のトレッド領域内の厳しいバックリングを明示する。図４Ｃにおいて、本発明に従ったタイヤ１，２，３，４，５，６のコンタクトパッチは正規車両負荷３０ＰＳＩ（２バール）膨張状態において比較的矩形状の断面形状を示す。図４Ｄに示すように、本発明に従ったタイヤが膨張されずに正規に車両負荷が荷重されると、トレッド要素は少なくとも先縁５４および２つのショルダー領域５０，５２に沿ってフットプリント周辺周りで接触を維持する。図４Ｅに示すように、タイヤが膨張されずに最大グロス車両負荷が荷重されるとさらに撓みが生じるが、トレッドコンタクトパッチ５５は円周方向に長くはなるがフットプリント周りのこの周辺接触を維持する。したがって、フットプリント５５上のコンタクトパッチの少なくとも先縁５４、場合によっては後縁５６にわたってトレッド要素接触が維持される。周辺接触は最小“Ｕ”字型であり、多くの場合矩形であり、ゼロＰＳＩにおいて良好なコーナリング能力が作り出される。これらのフットプリントはおよそ４ｋｍ／時において取られるダイナミックコンパクトパッチ５５表現を有する。これらの比較的低速において、それは非膨張状態における中心領域内のトレッド１２のバックリングを誇張する。タイヤ速度が増加すると、中心要素のバックリングが劇的に低減される。したがって、より高い速度ではより多くのトレッドが接触する。しかしながら、このような低速でタイヤをテストすることにより非接触エリアの誇張されたステートメントが生じることがある。最適状態は非膨張状態のトレッド要素に同じ接触面積を膨張状態として維持させることであるが、タイヤのチャンバ内に空気がなければトレッド１２の下の複合補強構造およびトレッド１２は結合して動作して接触面積を作り出す必要があることが容易に判るであろう。トレッド要素の先縁５４、および場合によっては、後縁５６の幾分かもしくは全てが道路との接触を維持することが重要である。それはトレッド１２から半径方向内側の複合構造がバックリングに抵抗するように作用することを有効に示している。それにより非膨張状態に駆動される時にタイヤ１，２，３，４，５，６のコーナリング係数能力が著しく向上するものと信じられる。本発明に従ったタイヤのいくつかの実施例１，２，３，４，５，６の簡単な検討の後で、撓みおよびコーナリング係数の両方に関してさまざまな構造性能特性を示すいくつかのグラフを示す。
本発明の第１の実施例のタイヤ１を図５に示す。この最初の実施例のタイヤ１はベルト層２４，２６を覆うタイヤのクラウンエリアを横切して螺旋状に巻かれた３層の織布オーバーレイ２８を利用している。各織布層すなわちオーバーレイは螺旋状に巻かれタイヤの赤道面に対して５°よりも小さい角度の方位とされている。好ましくは、螺旋巻層はアラミドコード補強ストリップである。ストリップは幅が２５ｍｍよりも幾分大きい。ストリップはタイヤ組立ドラム周りの各螺旋状旋回が２５ｍｍ以下のピッチを有するようにその製作中にタイヤ周りに螺旋状に巻かれる。その結果ストリップは下層ベルト層２４，２６の全幅にわたってオーバーレイ織布の少なくとも３層を生じるのに十分なだけ重畳される。図５に示すように、サイドウォールレインフォースメントは同じ参照番号の同じ構成要素を有する前記した従来技術のタイヤと同様であることがお判りであろう。それは詳細に後述する各実施例についていえることである。オーバーレイ２８の横端に示すように、端部は任意の主要な不連続性すなわち応力ライザーを防止するために幾分ジグザグされている。トレッド１２、オーバーレイ２８の３層およびトレッド直下の補強プライ３０，３２と結合したベルト層補強構造２４，２６の組合せにより２つのサイドウォール１６，１８間で硬化部材１０１として作用する複合構造が提供される。コンタクトパッチ５５の先縁５４，および場合によっては後縁５６において非膨張状態で作動する時にトレッド１２をバックリングから防止するもしくは制限するのはこの領域内のこの硬化である。最も注意すべきことは、周辺が先縁および後縁にわたって完全に接触している時は、タイヤのアスペクト比は５０％以下であることである。上記した重畳量およびオーバーレイである螺旋重畳を準備する方法は１９９１年２月５日に発行された米国特許第４，９８９，６５８号に教示されており当業者ならばラジヤルおよび空気入りタイヤの高速性能の著しい改善として容易に理解できるであろう。しかしながら、本出願では、螺旋オーバーレイ２８は非膨張状態で作動する場合のタイヤの転がり抵抗の改善だけでなく、主としてハンドリングおよびコーナリング係数に関するランフラット性能の改善に使用される。
図６に第２の実施例のタイヤ２を示し、それは３つのベルト２４，２５，２６を含むベルト補強構造を有している。好ましい実施例では、タイヤはさらに２層の織布オーバーレイ２８を含み好ましいタイヤは各ベルト層２４，２５，２６がタイヤの赤道面に対して角方位とされた平行コードを有する。コードは１８°から３０°の範囲内で傾斜している。各隣接ベルト層が反対に傾斜するコードを有する。好ましい実施例では、各ベルトは反対傾斜の等しいコード角を有する。１つ以上のベルト層のコードはスチールであり、およそ０．０３５インチ（０．８９ｍｍ）径で２＋２構造を有する。あるいは、１つ以上のベルト層のコードがスチールであり、およそ０．０５６インチ（１．４２ｍｍ）の径を有する。第２の実施例のタイヤの１つのバージョンにおいて、１つのベルト層は赤道面に対して５０°から８０°の範囲内にコードを有する。この第３のベルト構造はカーカスプライおよび半径方向最内側のベルトに隣接することが好ましいと信じられる。それによりラジヤルカーカスと２つのベルト層間に有効に遷移ゾーンが作り出される。一般的に、トレッド１２の半径方向内側の複合補強構造のモジュラスを最大限に増大するためにコードはスチールであることが望ましいと信じられる。
図７に第３の実施例のタイヤ３を示す。タイヤ３は少なくとも２層の織布オーバーレイ２８および２つ以上のベルト補強層２４，２６を有する。織布オーバーレイ２８の半径方向内側にはエラストマ層２７があり、次にベルト層２４、もう１つのエラストマ層２７、ベルト層２６、および第３の付加エラストマ層２７に続いてカーカス補強プライがある。各エラストマ層２７は織布オーバーレイ２８、ベルト層２４，２６およびカーカスプライ３０，３２間にスペースを与え、これらの各補強層の分離により複合構造が硬化されるようにする。各層２７は別々に加えられるものと信じられるが、ベルト補強層に材料のオッドコート（ｏｄｄ ｃｏａｔ）を設けて少なくとも１つのスペーシングエラストマ層２７を確立することができる。オッドコートはコードから測定して他方側に対して層すなわちプライの一方側により多くのゴムゲージのある所である。
図８に第４の実施例のタイヤ４を示す。第４の実施例のタイヤ４はベルト補強層２４，２６の直下に半径方向内向きに間隔がとられた３つ以上の弾性バンド２９を有する。バンド２９はベルト補強構造２４，２５とカーカスプライ３０，３２間で横方向にトレッドを横切してアレイとして配置されている。バンド２９のアレイはトレッド幅の少なくとも８０％の軸方向幅を有する。バンドは複合材料であることが好ましいと信じられ、任意の複合材料を使用することができるが、ガラスポリアミドもしくはカーボンファイバが好ましいものと信じられる。好ましくは、各バンド２９は極端に薄くして非膨張状態において最小フープ歪みとしなければならない。フープ歪みはバンドがフットプリントを転動する時に円形から平坦へのその変形により異常な転がり抵抗の増加を生じる現象である。この現象を回避するために、バンドは十分狭くして互いに独立して作用することが重要である。さらに、バンドは少なくとも織布オーバーレイ２８もしくはベルト補強構造２４，２６により被覆することが重要であると信じられる。
図９にランフラットタイヤ５を示し１つ以上の螺旋巻きコイル６０が半径方向内部ベルト補強構造１４を軸方向に横切して延びている。図から判るように、螺旋巻きコイルはベルト補強構造１４とカーカスプライ３０，３２間に配置されている。さらに、図９Ａにおいて螺旋巻きコイル６０はエラストマ材料６１内に封止されている。各コイル６０は円周方向で硬化を行って非膨張ランフラット状態とするのを助け同時にスプリング状性質である。タイヤがフットプリントを出入りすると、これらのコイルは優れたトレッド硬化能力を有する最小転がり抵抗を与える。
図１０に第６の実施例のタイヤを示す。タイヤ６はカーカス補強構造３０，３２の半径方向内側に配置されたアンダープライ７０を有する。図示するように、アンダープライ７０はインナーライナー３４とカーカスプライ３０間に配置された織布レインフォースメントとすることができる。好ましくは、アンダープライ７０は９０°アラミドコードを有する。あるいは、アンダープライはベルトとプライ間に配置することができ０°アラミドコードの螺旋巻き層とすることができる。アンダープライ７０はトレッド、オーバーレイ２８およびベルト補強構造１４と結合してタイヤ６が非膨張状態で作動する時にタイヤ６のトレッド１２の硬化を行う。
図示する各タイヤは正規膨張およびゼロＰＳＩにおいてコンタクトパッチ５５を生じる複合構造を提供し、トレッド要素はショルダ５０，５２および先縁５４に沿って、好ましくは先縁５４と後縁５６の両方に沿って、コンタクトパッチ５５周りの少なくとも周辺接触を維持する。これらの組合せにより非膨張状態におけるドライブハンドリングが改善される。下記のさまざまなグラフおよび表は後述するさまざまな条件下でテストしたいくつかの実施例の例である。
多様な構造のＰ２１５／６５Ｒ１５タイヤサイズを使用して一連のテストが行われた。テストタイヤ１Ａは図５のタイヤ１、第１の実施例のタイヤである。そのタイヤはそれぞれ８ｍｍ，７ｍｍの最大厚のインサート４０，４２および３層の螺旋巻きオーバーレイ２８を有する。アペックス３８ａ，３８ｂがビードコア上２．５インチすなわちおよそ６．４ｃｍ延びている。インサート４０，４２がそれぞれ僅か６．５ｍｍ，６．５ｍｍの最大厚でビード上をおよそ２インチ（５．１ｃｍ）延びるアペックスを有する同じタイヤ１がタイヤ１Ｂとしてテストされた。タイヤ１Ｂは荷重支持能力およそ重量の両方でより頑丈ではないサイドウォールを有し、タイヤ１Ｂの重量はおよそ１６．７ｋｇでありタイヤ１Ａの重量はおよそ１７．８ｋｇである。
テストタイヤ２Ａは赤道面に対して２４°の方位のＵＷ１７コードおよびアラミドコード補強オーバーレイを有する３つのベルトを有する図６の第２の実施例のタイヤ２である。
テストタイヤ２Ｂは２４°のＷＬ２４を有する３つのベルトを有する。テストタイヤ２ＣはＷＬ２４コードを有する３つのベルトを有する（１つのベルトは８０°コードをカーカスに隣接し、他の２つのベルトは２４°コードを有する）。テストタイヤ３はベルト構造１４とカーカスプライ３０，３２間に１つの全幅エラストマスペーサ２７を利用する図７のタイヤ３である。
テストタイヤ６Ａは第１のベルト２４の下に螺旋巻きされた実質的に０°アラミドのアンダーレイ７０を利用し、テストタイヤ６Ｂは９０°アラミドアンダーレイ７０を有し、両タイヤ６Ａ，６Ｂ共その他は図１０の実施例タイヤ６に図示し説明した通りである。
図１１、図１２および図１３のグラフは３２ＰＳＩ膨張、０ＰＳＩ膨張における４０００Ｎ（正規の車両負荷）における撓み対コーナリング係数ｃｃおよび、それぞれ、３２ＰＳＩ対０ＰＳＩにおける撓み対コーナリング係数変化の変化を示す。テストしたタイヤは全て著しく良好なものであったが、当業者ならば全ての下層構成要素の複合構造としてのトレッド剛性を調整する能力を容易に達成できることが容易にお判りであろう。
次に、４つのテストタイヤおよび２．５インチ（６４ｍｍ）アペックス３８ａ，３８ｂを有する１つの修正１Ｂ’をトラック上で走行させて正規の車両負荷タイヤゼロＰＳＩハンドリングおよびＰＳＩハンドリングにおける最大グロス車両重量負荷を分類しグラフＡの１列および２列に結果を示す。３列から５列において、衝撃減衰の主観テストを３２ＰＳＩ正規車両負荷において１から６の目盛りでテストし、６はランフラット能力のない従来の空気入りタイヤにとって最善で最も近い。

テスト結果はトレッド硬化部材１０１および撓み制御により正規の膨張において従来の空気入りタイヤに匹敵しかつゼロＰＳＩハンドリング状態において従来技術のランフラットタイヤよりも優れたランフラットタイヤが提供されることを立証している。

Claims (1)

1. 半径方向外側に設けられたトレッドと、該トレッドよりも半径方向内側に設けられ、少なくとも２つのコード補強層を有するベルト補強構造と、前記トレッドと前記ベルト補強構造との間に配置された織布オーバーレイと、一対の環状ビードへ延びる少なくとも１つのコード補強プライを含むカーカス補強構造とを有し、設計されたリムにはめられ、かつ標準空気圧で膨張させられ負荷がかけられていないときに、断面幅が断面高さより大きく、前記織布オーバーレイは、アラミドコード補強ストリップからなる３層以上の螺旋状に巻かれた層を有し、該ストリップは各々前記タイヤの赤道面に対して５°未満の角度を向いて配置されているランフラット空気タイヤにおいて、
   前記トレッドからビードコアへ向かって半径方向内側に延びる一対のサイドウォールを有し、各サイドウォールには、前記コード補強プライおよびトレッド硬化材よりも半径方向内側に、少なくとも１つのエラストマのフィラーが備えられ、
   前記トレッド硬化部材は、前記トレッドおよび前記ベルト補強構造を横方向に横切って、かつ該トレッドおよび該ベルト補強構造よりも半径方向内側に設けられた、３つ以上の環状の弾性バンドを有することを特徴とする、ランフラット空気タイヤ。

Images