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JP2009506934A - サイドウォール補強を有するタイヤ - Google Patents

サイドウォール補強を有するタイヤ Download PDF

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Abstract

最大断面幅(Wm)と、該最大断面幅(Wm)の上側に上側断面部(U)と、該最大断面幅(Wm)の下側に下側断面部(L)とを有するタイヤ(100)は、タイヤ(100)の周りを周方向に延びるトレッド(102)と、一対のサイドウォール(104)と、一対のビード部(106)と、一方のビード部から他方のビード部までタイヤ(100)の周りを周方向に延びる少なくとも一枚のカーカスプライ(114、116)とを含む。タイヤ(100)は、タイヤ(100)の周りを周方向に延び、少なくとも一枚のカーカスプライ(114、116)とタイヤ(100)のトレッド(102)及び少なくとも一方のサイドウォール(104)との間に配置された第一及び第二の補強プライ(202、204)とを更に含む。第一及び第二の補強プライ(202、204)は、タイヤ(100)の下側断面部(L)内で終端する下側端(208、212)を有する。

Description

本願はタイヤに関し、更に詳細には、タイヤのサイドウォール性能を向上させるサイドウォール補強を有するタイヤに関する。
ラジアルタイヤは、空気が充填され車体に装着された状態で、タイヤ踏面の中心においてサイドウォール領域のタイヤ曲げモーメントの影響を受ける。このモーメントを起因とする歪及び応力は、タイヤのサイドウォール性能に直接関連する。
これまでの調査及び研究によると、最大サイドウォール面歪は、タイヤのサイドウォールの最も剛性の低い領域で発生することが明らかにされている。タイヤの装着中に発生するコード圧縮により、上側サイドウォール領域の結合コードの張力が減少し、この領域がサイドウォール曲げの影響を最も受けやすくなる。その結果、最大サイドウォール面歪は上側サイドウォール領域に発生することになる。
最大断面幅と、最大断面幅の上方に上側断面部と、最大断面幅の下方に下側断面部とを有するタイヤが、タイヤの周方向に延びるトレッドと、一対のサイドウォールと、一対のビード部と、タイヤの周りを一方のビード部から他方のビード部へと周方向に延在する少なくとも一枚のカーカスプライと、を含む。このタイヤは、タイヤの周りを周方向に延在する第一及び第二の補強プライとを更に含み、この第一及び第二の補強プライは、少なくとも1枚のカーカスプライとタイヤのトレッド及び少なくとも一方のサイドウォールとの間に設けられている。第一及び第二の補強プライは、タイヤの下側断面部にて終端する下側端を有する。
添付の図面は、後述の詳細な説明と共に、特許請求の範囲に記載されている発明の好適な実施形態を説明している。以下の図面及び説明において、類似の要素には同一の参照符号を付す。これらの図面は正確な縮尺ではなく、特定の要素の比率は明確化の目的で拡大されている場合がある。
以下は、本明細書に使用される特定の用語の定義を含む。これらの定義には、用語の範囲内に含まれその実施に使用可能な構成要素の様々な実例及び/又は形態が含まれる。これらの例は限定を意図したものではない。単数及び複数とされた用語は共に、これらの定義の範囲内にあり得るものである。
「軸方向の」又は「軸方向に」は、タイヤの回転軸線方向に平行な方向を指す。
「周方向の」及び「周方向に」は、トレッド表面の周囲に沿って延在する、赤道面に対して平行でありタイヤの軸線方向に垂直な線又は方向を指す。
「赤道面」は、タイヤの回転軸線に垂直であり、タイヤのトレッドの中心を通る面を指す。
「溝」は、直線状、曲線状、又はジグザグ状に周方向に延在する、タイヤのトレッドにおける延伸空洞領域を指す。
「横方向の」及び「横方向に」は、タイヤの一方のサイドウォールから他方のサイドウォールに渡るトレッドに沿った方向を指す。
「径方向の」及び「径方向に」は、タイヤの回転軸線に垂直な方向を指す。
「サイドウォール」は、トレッドとビードの間のタイヤの部分を指す。
「トレッド」は、正規荷重下において路面と接地するタイヤの部分を指す。
タイヤの回転軸線を基準とした方向も、本願には記載されている。用語「上向きの」及び「上向きに」は、タイヤのトレッドに向かう一般的な方向を指し、「下向きの」及び「下向きに」は、タイヤの回転軸線に向かう一般的な方向を指している。したがって、「上側の」及び「下側の」等の相対的方向性用語がある要素に関連して使用された場合は、「上側の」要素は「下側の」要素よりトレッドに対して空間的に近い位置にある。また、「上方の」及び「下方の」等の相対的方向性用語がある要素に関連して使用された場合は、他の要素より「上方の」要素は、他の要素よりトレッドに近い位置にある。用語「内向きの」及び「内向きに」は、タイヤの赤道面に向かう一般的な方向を指し、「外向きの」及び「外向きに」は、タイヤの赤道面から離れ且つタイヤのサイドウォールに向かう一般的な方向を指している。したがって、「内側の」及び「外側の」等の相関的方向性用語がある要素に関連して使用された場合は、「内側の」要素は「外側」の要素よりタイヤの赤道面に対して空間的に近い位置にある。
タイヤ100の一実施形態の半部の断面図が、図1に示されている。この図にはタイヤ100の半部のみが示されているが、タイヤ100の残りの半部は図示されている半部の実質的な鏡像であることが理解されよう。タイヤ100は、赤道面E、及び赤道面Eからタイヤ100の最外点(即ち、点X)まで測定された最大断面幅Wを有している。タイヤ100は、上側断面部U及び下側断面部Lという二つの断面部に分割することができる。下側断面部Lと上側断面部Uとに分離しているのは、点Xを通りタイヤ100の回転軸線に実質的に平行に引かれている仮想線Yである。上側断面部Uは、タイヤ100の最大断面幅W(線Yで図示)の上方に配置されたタイヤ100の部分であり、下側断面部Lは、タイヤ100の最大断面幅W(線Yで図示)の下側に位置するタイヤ100の部分である。
引き続き図1を参照すると、タイヤ100は、タイヤ100の上側断面部Uに設けられているトレッド102と、タイヤ100の上側及び下側断面部U、Lの両方に設けられているサイドウォール104と、タイヤ100の下側断面部Lに設けられているビードアセンブリ106とを含んでいる。ビードアセンブリ106は、ビードコア108と、上側端112を有するビードフィラー110とを含んでいる。
タイヤ100は、一方のビードアセンブリ(例えば、ビードアセンブリ106)から他方のビードアセンブリ(不図示)に、タイヤ100の周りを周方向に延在するカーカスプライ114を含んでいる。カーカスプライ114は、ビードコア108の周りを外向きに巻き付けられてトレッド102に向かって上向きに延在しており、折返し部118を形成している。折返し部118は、折返し端122にて終端している。図1に示されるタイヤ100は一枚のカーカスプライを含むが、代替的実施形態(不図示)では二枚又はそれ以上のカーカスプライを含むことができる。
引き続き図1に示される実施形態を参照すると、カーカスプライ114の折返し部118は、折返し端122からビードコア108のベースまで径方向に測定された高さHを有している。第一の折返し部118の高さHは、断面高さH(赤道面Eにおける外側トレッド面からビードコア108のベースまでを測定する)の約30%から約70%の間であることが好ましい。代替的実施形態(不図示)では、折返し部118の高さHは、設計によっては断面高さHの約30%未満又は約70%より大きくてもよい。
一実施形態においては、カーカスプライ114は径方向に配置された平行配列コードを含んでいる。即ち平行配列コードは、タイヤ100の赤道面Eに実質的に平行に向けられている。他の実施形態においては、カーカスプライがタイヤ100の赤道面Eに対して傾けた平行配列コードを含むことが可能である。いずれの場合においても、コードを、例えばナイロンやポリエステルで構成することができる。
引き続き図1を参照すると、タイヤ100は、タイヤ100の周りを周方向に延在する第一及び第二のベルト126、128を更に含んでいる。第一及び第二のベルト126、128は、図1に示すように、トレッド102と第一及び第二のカーカスプライ114、116との間に設けられている。第一及び第二のベルト126、128は、タイヤ100のショルダー領域134近傍位置で、それぞれ縁部130、132にて終端している。図1に示すタイヤ100は二枚のベルトとしているが、他の実施形態(不図示)においては、タイヤ100は単一のベルト又は三枚以上のベルトを含むことができる。
一実施形態においては、第一及び第二のベルト126、128は、径方向に配置されている平行配列コード又はワイヤを含んでいる。他の実施形態においては、一つ以上のベルトがタイヤ100の赤道面Eに対して傾けた平行配列コード又はワイヤを含むことが可能である。いずれの場合においても、該コード又はワイヤは、例えば、スチールや他の合金鋼で構成することができる。
引き続き図1を参照すると、タイヤ100は、第一及び第二のベルト126、128のそれぞれの縁部130、132とカーカスプライ114との間に、タイヤ100のショルダー領域134に設けられたベルト縁インサート136も含んでいる。ベルト縁インサート136は、内側端部138と外側端部140を有している。ベルト縁インサート136は、ベルト126、128の縁部からカーカスプライ114を保護するように構成されている。ベルト縁インサート136は押出成形ゴムで構成されるが、他の弾性材料で構成することもできる。図1の実施形態に示されてはいるが、ベルト縁インサート136は任意であり、他の実施形態(不図示)では省略してもよい。
タイヤ100は、トレッド102と第一及び第二のベルト126、128と間に設けられているトレッドキャップ142を更に含んでいる。トレッドキャップ142を用いて、タイヤの構成部品(例えば、ベルト、プライ及びトレッド)を共に保持する際の補助の目的で使用することができる。トレッドキャップ142は、例えば、一つ以上のポリエステルやナイロン繊維プライで構成することができる。図1の実施形態に示されてはいるが、トレッドキャップ142は任意であり、他の実施形態(不図示)では省略しても良い。
図1に示すように、タイヤ100は、カーカスプライ114とタイヤ100のトレッド102及びサイドウォール104(又はその部分)との間に設けられている二重補強層144も含んでいる。タイヤ100は二重補強層144としているが、他の実施形態(不図示)においては、補強層を一層又は三層以上とすることができる。
図2には、タイヤ100における二重補強層144の配置を更に詳細に示す、図1のタイヤ100の一部の拡大透視図が示されている。二重補強層144は、タイヤ100の周りを周方向に延在する第一及び第二の補強プライ202、204を含んでいる。第一及び第二の補強プライ202、204は、カーカスプライ114とタイヤ100のトレッド102及びサイドウォール104との間に設けられている。第一の補強プライ(又は内側補強プライ)202は下側端208を有し、第二の補強プライ(又は外側補強プライ)204は下側端212を有している。
図2に示される実施形態に示すように、第二の補強プライ204の下側端212は、第一の補強プライ202の下側端208の下方に延在している。更に詳細には、第二の補強プライ204の下側端212は、第一の補強プライ202の下側端208の下方に約3mmから約6mmの径方向距離Bをもって延在している。他の実施形態(不図示)においては、第二の補強プライ204の下側端212は、第一の補強プライ202の下側端208の下方に延在しなくてもよい。
引き続き図2を参照すると、タイヤ100は、上側端216及び下側端218を有するビードフィラーインサート214も含んでいる。ビードフィラーインサート214は、ビードフィラー112の上方で、補強プライ202、204とカーカスプライ114との間に位置している。ビードフィラーインサート214は、補強プライ202、214とカーカスプライ114間のクッションとして機能するように構成されている。ビードフィラーインサート214は、ゴムで構成されるが、他の弾性材料で構成されてもよい。ビードフィラーインサート214は別個の構成要素として図示されているが、ビードフィラー112の延長とすることもできる。
第一及び第二の補強プライ202、204の下側端208、212は、タイヤ100の下側断面部Lにて終端している。更に詳細には、第一及び第二の補強プライ202、204の下側端208、212は、ビードフィラーインサート214の上側端216の下方に延在し得る。即ち、ビードフィラーインサート214は第一及び第二の補強プライ202、204と重なり合ってもよい。第一の補強プライ202の下側端208は、ビードフィラーインサート214の上側端216の下方に、約4mmから約6mmである径方向距離Rだけ延在することが好ましい。同様に、第二の補強プライ204の下側端212は、ビードフィラーインサート214の上側端216の下方に、約10mmから約15mmである径方向距離Rだけ延在している。
第一及び第二の補強プライ202、204の下側端208、212の終端を、カーカスプライ114の折返し端124との関係で説明することもできる。例えば、第一及び第二の補強プライ202、204の下側端208、212は、カーカスプライ114の折返し端124の下方に延在している。即ち、カーカスプライ114の折返し部118は、第一及び第二の補強プライ202、204と重なり合っている。第二の補強プライ204の下側端212は、カーカスプライ114の折返し端124の下方に、約10mmから約15mmである径方向距離R(図2に示すRと同じほぼ距離)だけ延在することが好ましい。同様に、第一の補強プライ202の下側端208は、カーカスプライ114の折返し端124の下方に、約4mmから約6mmである径方向距離R(図2に示すRと同じほぼ距離)だけ延在している。
図1及び2はタイヤ100の断面図の半部のみを示しているが、二重補強層はタイヤ100の他方のサイドウォール(不図示)にも延在し、二重補強層の下側端はタイヤ100の他方のサイドウォール(不図示)の下側断面部L内に終端する。即ち、二重補強層は、タイヤ100の上半分を覆い、かつタイヤの一方のサイドウォール(例えば、サイドウォール104)からタイヤ100の他方のサイドウォール(例えば、不図示)の下側断面図Lまで延在するので、「半プライ」補強と称することができる。
図3は、第一及び第二の補強プライ202、204を含む、二重補強層144の一実施形態の一部の透視図を示す。第一の補強プライ202は、ゴム又は他の弾性部材内に内包された第一の平行配列コードセット302を含む。同様に、第二の補強プライ204は、ゴム又は他の弾性部材内に内包された第二の平行配列コードセット304を含む。
図3に示されるように、二重補強層144は、第一の層(即ち第一の補強プライ202)及び第二の層(即ち第二の補強プライ204)を有する一体部材として図示されている。この場合、二重補強層144を、生タイヤの組立て工程中に単一の部材として取り付けることができる。他の実施形態(不図示)においては、第一及び第二の補強プライ202、204を、生タイヤの組立て工程中に別個に取り付られる、分離した層とすることが可能であるが、互いに協働し、タイヤ製造工程の最後において二重補強層144を形成することができる。
図3を参照すると、第一及び第二の平行配列コードセット302、304は、タイヤ100の周方向Cに対して角度αに向けられている。第一及び第二の平行配列コードセット302、304は、タイヤ100の周方向Cに対して約45度から約85度の間の角度に向けられ、互いに傾斜する方向に指向されていることが好ましい。他の実施形態(不図示)においては、平行配列コードセット302、304の一方又は両方の角度方向を、その設計に応じ、タイヤ100の周方向Cに対して約45度未満の角度とすることができる。また、平行配列コードセット302、304の一方又は両方を、径方向又は周方向に配置することができる。更に、平行配列コードセット302、304を互いに傾斜する方向に指向させる必要はない。
第一の補強プライ202は約0.6mmから約1.2mmの厚みTを、第二の補強プライ204は約0.6mmから約1.2mmの厚みTを有することが、それぞれ好ましい。第一の補強プライ202と第二の補強プライ204がそれぞれ、約1.0mmの厚みを有することが最も好ましい。したがって、二重補強層の好適な総厚みTは、約2.0mmとなる。
一実施形態においては、第一及び第二の平行配列コードセット302、304はナイロンで構成される。他の実施形態においては、平行配列コードセット302、304の一方又は両方をポリエステル、レーヨン又はスチールで構成してもよい。
二重補強層をタイヤの一方又は両方のサイドウォールに設けることで、タイヤのサイドウォール性能は向上する。例えば、タイヤが屈曲した場合、二重補強層はタイヤのサイドウォールに向かって外向きにずれ、それにより、タイヤのサイドウォール剛性が増加する。タイヤのサイドウォールの剛性が増加するに従い、タイヤのサイドウォールにおける表面歪は減少する。タイヤのサイドウォールにおける表面歪が減少することにより、タイヤのサイドウォールにおける表面亀裂及びサイドウォールの屈曲が減少し、及び/又は、車両操縦の向上が可能となる。
二重補強層をタイヤの両サイドウォールに設けることにより可能となる効果を以下の実施例に記載するが、該実施例が本発明の範囲及び思想を制限するものと解釈すべきではない。
最大許容空気圧が35psi(241.3kPa)であり、最大積載量が1,709 lb(775.1kg)であるP255/45R/18サイズのタイヤ(以下、「コントロールタイヤとする」)に、19psi(131kPa、該タイヤの最小許容空気圧)で空気を充填し、固定具に取り付けた。コンピュータ・システムを使用してコントロールタイヤを模擬実験に供し、装着状態でのコントロールタイヤの寸法データを取得した。
その後、最大積載量の1,709psi(775.1kg)をコントロールタイヤに加えて該タイヤを屈曲させた後、コンピュータ・システムにより負荷状態におけるコントロールタイヤの寸法データを取得した。無負荷状態におけるコントロールタイヤの寸法データと、負荷状態における該データとを比較し、コントロールタイヤのサイドウォール上の諸点に沿った実際の歪値を求めた。
この寸法データを使用し、コントロールタイヤのコンピュータ・シミュレーション・モデルも作成した。コントロールタイヤのコンピュータ・シミュレーション・モデルに変更を加え、仮想タイヤを作成することが可能である。この仮想タイヤからは、タイヤのサイドウォール上の如何なる点に沿った表面歪値も予測可能である。この場合、コントロールタイヤのシミュレーション・モデルに変更を加え、上述且つ図3に示したものと同様である半プライの二重補強層(ナイロンコード、角度が45度で等しいが、傾きが逆)を含む仮想タイヤ(以下、「補強タイヤ」とする)を作成した。
図4には、コントロールタイヤの予想表面歪値と補強タイヤの予想表面歪値とを比較したサイドウォール表面歪のグラフが示されている。X軸は、タイヤの回転軸線からの径方向距離をインチ単位で表し、Y軸は、タイヤの踏面の中心部における表面歪を表している。この場合、両タイヤが18インチ(45.7cm)の径を有しているため、表面歪を9インチ(22.9cm)点と約13.5インチ(34.3cm)点(タイヤのサイドウォールの終端)との間で径方向距離を測定した。図4のグラフに示すように、コントロールタイヤの予想最大表面歪値は21.8%で、補強タイヤの予想最大表面歪値は4.7%であった。これは、サイドウォール表面歪の約17.1%の減少を表す。
用語「〜を含んでいる」又は「〜を含む」は、明細書又は特許請求の範囲で使用する限り、用語「〜を備える」が特許請求の範囲において移行語として使用される場合の解釈と同様に、包含を意図したものである。更に、用語「又は」が使用される限り(例えばA又はB)、「A若しくはB又はその両者」を意味することを意図している。出願人が「A又はBの一方のみであってその両者ではない」ことを示そうと意図する場合には、用語「A又はBの一方のみであってその両者ではない」を使用することになる。したがって、本書における用語「又は」の使用は、排他的な用法ではなく包含的な用法である。Bryan A. Garner, A Dictionary of Modern Legal Usage 624 (2d. Ed. 1995)を参照のこと。また、用語「〜の中で」又は「〜の中に」は、明細書又は特許請求の範囲で使用する限り、「〜の上で」又は「〜の上に」の意味を更に意図したものである。更に、用語「〜を接続する」は、明細書又は特許請求の範囲で使用する限り、「〜に直接接続される」のみならず、もう一つ又は複数の構成要素を介して接続される等、「〜に間接的に接続される」をも意味することを意図している。
本願は種々の実施形態を例示し、また実施形態についてある程度詳細に説明してきたが、特許請求の範囲に記載されている発明をかかる事項に限定したり、又は多少なりとも制限したりすることは出願人の意図ではない。更なる利点及び変更を当業者は容易に思い付くであろう。したがって、本発明は、より大きな見地から、図示し説明した特定の事項、代表的な装置、及び例示的実施例に限定されない。したがって、本出願人の特許請求の範囲に記載されている発明の思想及び範囲から逸脱することなく、かかる事項から離れることが可能である。
タイヤ100の半部の一実施形態の断面図である。 図1のタイヤ100の一部の拡大透視図である。 図1のタイヤ100に設けられた二重補強層の一部の一実施形態の透視図である。 サイドウォール二重補強層あり及びなしの場合における、P255/45R18サイズのタイヤを比較したサイドウォール面歪の座標である。

Claims (13)

  1. 断面高さ(H)と、最大断面幅(W)と、該最大断面幅(W)の上方にある上側断面部(U)と、該最大断面幅(W)の下方にある下側断面部(L)とを有するタイヤ(100)において、
    タイヤ(100)の周方向に延びるトレッド(102)と、
    一対のサイドウォール(104)と、
    一対のビード部(106)と、
    一方のビード部から他方のビード部へとタイヤ(100)の周りを周方向に延在する少なくとも1枚のカーカスプライ(114)と、
    少なくとも2枚の補強プライとを備え、
    該少なくとも2枚の補強プライは、該タイヤ(100)の周りを周方向に延在する第一及び第二の補強プライ(202、204)を含み、かつ少なくとも1つのカーカスプライ(114)とタイヤ(100)のトレッド(102)との間に配置されており、該第一及び第二の補強プライ(202、204)は、タイヤ(100)の下側断面部(L)内で終端する下側端(208、212)を有することを特徴とするタイヤ。
  2. 前記第一の補強プライ(202)は第一の平行配列コードセット(302)を含み、前記第二の補強プライ(204)は第二の平行配列コードセット(304)を含む、請求項1に記載のタイヤ。
  3. 前記第一及び第二の平行配列コードセット(302、304)の角度方向が、前記タイヤ(100)の周方向(C)に対して約45度から約85度の間にある、請求項2に記載のタイヤ。
  4. 前記第一及び第二の平行配列コードセット(302、304)が互いに傾斜する方向に指向されている、請求項2に記載のタイヤ。
  5. ビード部(106)の各々がビードコア(108)とビードフィラー(110)とを含む、請求項1に記載のタイヤ。
  6. 前記少なくとも1枚のカーカスプライ(114)が前記ビードコア(108)の一方の周りを外向きに巻き付けられており、前記トレッド(102)に向かって延在して折返し端(124)において終端する折返し部(120)を形成し、前記第一及び第二の補強プライ(202、204)の前記下側端(208、212)が前記少なくとも一つのカーカスプライ(114)の該折返し端(124)の下方に延在している、請求項5に記載のタイヤ。
  7. 前記折返し部(120)の前記折返し端(124)は、前記タイヤ(100)の前記下側断面部(L)内に位置する、請求項6に記載のタイヤ。
  8. 前記折返し部(120)が前記タイヤ(100)の前記断面高さ(H)の約30%から約70%の間の高さ(H)を有する、請求項6に記載のタイヤ。
  9. 前記第一及び第二の補強プライ(202、204)の前記下側端(208、212)の少なくとも一方が、前記少なくとも1枚のカーカスプライ(114)の前記折返し端(124)の下方に約4mmから約15mmの間の径方向距離だけ延在している、請求項6に記載のタイヤ。
  10. 前記第一及び第二の補強プライ(202、204)の前記下側端(208、212)が前記少なくとも1枚のカーカスプライ(114)と前記少なくとも1枚のカーカスプライ(114)の前記折返し部(120)との間に設けられている、請求項6に記載のタイヤ。
  11. 前記ビードフィラー(110)の上方で、前記第一及び第二の補強プライ(202、204)と前記少なくとも1枚のカーカスプライ(114)との間に設けられているビードフィラーインサート(214)を更に備える、請求項5に記載のタイヤ。
  12. 前記第一及び第二の補強プライ(202、204)の前記下側端(208、212)が前記ビードフィラーインサート(214)の上側端(216)の下方に延在する、請求項11に記載のタイヤ。
  13. 前記ビードフィラーインサート(214)の上側端(216)が前記第一及び第二の補強プライ(202、204)の下側端(208、212)の上方に延在し、前記ビードフィラーインサート(214)の下側端(218)が前記ビードフィラー(110)の上側端(112)の下方に延在する、請求項12に記載のタイヤ。
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