(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレッド（５２）と、２つの伸長不能な環状ビード（３６ａ’、３６ｂ’）の間に延びているラジアルプライ構造（５６）を有するカーカス（６１）と、前記トレッドと前記ラジアルプライ構造との間に位置するベルト構造（５８）と、インナーライナー（７４）と、それぞれが前記ラジアルプライ構造と前記インナーライナーとの間で周方向に配置された単一のウェッジインサート（５９ａ、５９ｂ）によって補強されている２つのサイドウォール（７７、７８）であって、各ウェッジインサートは前記ビード及び前記トレッドに向かって半径方向に延在する先細な端部を有する三日月形弾性層を有し、かつ、各ウェッジインサート（５９ａ、５９ｂ）内にそれぞれ周方向に配置された第１及び第２のウェッジインサートスティフナ層（７２ａ、７２ｂ、７３ａ、７３ｂ）を有している前記２つのサイドウォールと、を有するラジアルプライ・ランフラットタイヤ（５０）に於いて、前記第２のウェッジインサートスティフナ層（７３ａ、７３ｂ）が、前記第１のウェッジインサートスティフナ層（７２ａ、７２ｂ）の半径方向幅よりも大きい半径方向幅を有し、前記第１のウェッジインサートスティフナ層（７２ａ、７２ｂ）の半径方向最内端および最外端は、前記第２のウェッジインサートスティフナ層（７３ａ、７３ｂ）の半径方向スパン内に半径方向に位置していて、前記第１のウェッジインサートスティフナ層（７２ａ、７２ｂ）は、それぞれの前記ウェッジインサート（５９ａ、５９ｂ）の総半径方向スパンの好ましくは２５％から６０％の範囲内の半径方向幅を有し、前記第２のウェッジインサートスティフナ層（７３ａ、７３ｂ）は、それぞれの前記ウェッジインサート（５９ａ、５９ｂ）の総半径方向スパンの好ましくは６０％から９０％の範囲内の半径方向幅を有し、前記第１および第２のウェッジインサートスティフナ層（７２ａ、７２ｂ、７３ａ、７３ｂ）は、互いに平行に整列したコード（７５、７６）を含み、第１および第２組の前記互いに平行に整列したコード（７５、７６）の角配向は、周方向ＣＤに対して２０度から５５度の間であることを特徴とする、ラジアルプライ・ランフラットタイヤ（５０）。
【請求項２】
前記第１のウェッジインサートスティフナ層（７２ａ、７２ｂ）は、前記第２のウェッジインサートスティフナ層（７３ａ、７３ｂ）と前記インナーライナー（７４）との間に周方向に配設されていることをさらに特徴とする、請求項１に記載のタイヤ（５０）。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
本発明は、空気入りラジアルプライ・ランフラットタイヤと、サイドウォール・ウェッジインサートの曲げ剛性を高める方法とに関する。
【０００２】
【発明の背景】
膨張していないタイヤに対するさらなる損傷を最小限に抑え、同時に、タイヤがその圧力を失った位置から、タイヤを交換できるガソリンスタンドなど運転者の希望する位置までの距離にわたって、車両のハンドリングを損なうことなしに、圧力がかかっていないか、あるいは圧力が低くなった車両タイヤの安全で連続的な動作を可能にする様々な方法が考案されている。タイヤの圧力の喪失は、車両上に設置された空気入りタイヤを貫通するくぎやその他の尖った物体などの異物によるパンクを含め、様々な原因によって起こる可能性がある。
【０００３】
圧力がかかっていないかあるいは圧力が低くなった条件の下で動作し続けるように構成された空気入りタイヤは、無空気圧状態、すなわち、一般に「フラット」状態と呼ばれる状態で駆動することができるのでランフラットタイヤとも呼ばれる。従来の空気入りタイヤは、無空気圧状態であり、かつ車両の重量を支持しているときにはつぶれる。タイヤのサイドウォールは、タイヤの、トレッドが地面に接触する周方向部分で外側に座屈し、タイヤを「フラット」にする。
【０００４】
「ランフラット」の語は一般に、タイヤが無空気圧状態で動作させられる際に、タイヤ構造のみが、特にサイドウォールの構造が、車両荷重を支持するのに十分な剛性および強度を有するように構成されたタイヤを記述するために使用される。タイヤのサイドウォールおよび内面がつぶれたり、あるいは座屈したりすることはなく、タイヤが、それがつぶれるのを防止する他の支持構造または装置を含んだり、あるいは使用することはない。
【０００５】
一般に、ランフラットタイヤは、タイヤを修理または交換できるような合理的なときまで、タイヤ自体および車両のハンドリングに対する悪影響を最小限に抑えながら空気の抜けたタイヤによってタイヤの荷重を支持できるように従来の非ランフラットタイヤよりも厚く、かつ／または従来の非ランフラットタイヤよりも剛性の高いサイドウォールを組み込んでいる。サイドウォールの厚さを大きくし剛性を高める際に使用される典型的な方法では、カーカスのサイドウォール部の内周面、すなわち、タイヤの、通常、垂直方向荷重の下での変形に対して最小の抵抗を有する領域に、周方向に配設されたウェッジインサートが組み込まれる。このようなランフラットタイヤ設計では、ビードとトレッドショルダとの間の領域で全体的な厚さが大きくなるように各サイドウォールが厚くされる。各サイドウォール内のインサートは、プライと共に、ランフラット動作時に空気圧がない状態でサイドウォールに剛性を加える。このような補強サイドウォールは、無空気圧状態で動作させられると、タイヤの路面に接触する部分であるサイドウォールの領域で正味圧縮荷重を受ける。また、サイドウォールに対する曲げ応力は、ランフラット動作時に、補強サイドウォールの外部が引張力を受け、それに対して内部が圧縮応力を受けるような応力である。
【０００６】
オアレ（Ｏａｒｅ）等の米国特許第５３６８０８２号（第５３６８０８２号）は、本発明と共通の譲受人を有しており、特殊なサイドウォールインサートを使用して剛性を高める低アスペクト比ランフラット空気入りラジアルプライタイヤを開示している。この空気の抜けたタイヤでは８００ポンドの荷重を支持するのにタイヤ当たり約６ポンドの追加重量が必要である。この初期の発明は、ランフラットタイヤ設計に対する従来の試みよりも優れているが、スペアタイヤおよびタイヤジャッキをなくすことによって相殺することのできる重量上の欠点を依然として有していた。しかし、この重量上の欠点は、より高いアスペクト比を有するタイヤの設計ではずっと深刻な問題になる。第５３６８０８２号特許は、タイヤが２つのプライ、インナーライナー、および各サイドウォール内の２つの補強ウェッジインサートを備えている、ランフラットタイヤ用のサイドウォール構造を教示している。各サイドウォール内の２つのインサートは、一方のインサートが２つのプライの間に位置し、それに対して他方のインサートがインナーライナーと第１の、すなわち最も外側のプライとの間に位置するように配設されている。
【０００７】
ミシュラン（Ｍｉｃｈｅｌｉｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）に譲渡されたウィラード・ジュニア（Ｗｉｌｌａｒｄ  Ｊｒ．）の米国特許第５４２７１６６号および第５５１１５９９号は、第３のプライを追加すると共に、サイドウォール内に第３のインサートを追加して、上述の第５３６８０８２号のランフラットタイヤと比べてランフラット性能を理論的に向上させることを開示している。この２つのミシュラン特許は、タイヤの無空気圧状態で生じる荷重関係のうちのいくつかについて論じ、第５３６８０８２号で開示された原則をさらに多くのプライおよびインサートに適用できることを実証している。
【０００８】
しかし、前述のミシュラン特許のように大量のゴムを使用してサイドウォール部材を補強すると通常、たわみ熱が増し、ランフラット動作時に早い時期にタイヤに障害が起こる。これが起こるのは特に、タイヤが高速で動作させられるときである。したがって、ランフラットタイヤ設計の１つの目標は、各サイドウォールを補強するために使用されるウェッジインサートの数を最小限に抑え、かつランフラットタイヤで使用される弾性ウェッジインサート材料の総量を削減することである。
【０００９】
複数のインサートの圧縮たわみに対する抵抗を高めると、荷重をかけられた空気の抜けたタイヤがつぶれるのが防止される傾向があるが、複数のプライを使用すると共に、各サイドウォールで複数の補強ウェッジインサートを使用することには、上述の、タイヤ重量の増加、およびたわみによる熱の蓄積を含む欠点がある。このような設計は、タイヤをより複雑にし、製造および品質管理に悪影響を与える。
ミシュラン・コーポレイション（Ｍｉｃｈｅｌｉｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）に譲渡されたヘンリ・ヴァディア（Ｈｅｎｒｉ  Ｖｅｒｄｉｅｒ）の米国特許第３４６４４７７号には、特に幹線道路外（ＯＴＲ）使用の空気入りタイヤが開示されていて、その空気膨張されたタイヤは、タイヤを岩の多い、又は、凹凸地面で使用したときに、サイドウォ−ルに対する切り傷又は擦過傷などの破損に対して保護される。そのタイヤはランフラット設計ではないが、その発明者は、タイヤのサイドウォ−ルを補強して、そのようなＯＴＲ運転からサイドウォ−ルの破損を改善することができると判断しているので、有用な教示、「驚くべきことに、・・・サイドウォ−ルはカーカスプライの内側で補強すべきである」が示されている。そこに記載された各サイドウォ−ルの補強は、単一の補強ウェッジインサート（弾性補強）で、そのウェッジインサートは、タイヤのサイドウォ−ルの中間の高さでの最大の厚さが、タイヤの全体の最大幅の約１％乃至３％であり、その補強はその縁部に向かって、すなわち、トレッドに向かって、そして、サイドウォ−ルの対応するビードに向かって先細になっていて、タイヤの高さの約半分に延在している。弾性構成物は、ヒステリシス損が２５％以下とすべきであること以外にあまり重要ではない。弾性体は、半径方向に、或いは半径方向に対してほんの僅かに傾斜して、例えば半径方向に対して約１０乃至３０度の範囲の角度（請求項３では、「３０度以内」と読みとれる）で、配列した金属の又は非金属の弾性コードの１つ以上のプライを含むことができる。タイヤの内側層を補強する適当な弾性コードは、ナイロンのようなポリアミド、或いは、好ましくは５０００  ＤａＮ／ｍｍ2 より小さい弾性率の弾性金属ケーブルである。サイドウォ−ル補強「層」の好ましい実施例は、請求項６に要約されていて、「一方のプライのコードは、他方のプライのコードを横断し、そこで前記層および前記プライは前記ビードおよび前記サイドウォ−ルに近接する前記トレッドの縁部の手前で終端する、・・・、一対の弾性ポリアミドコード」を包含している。インサートの厚さとインサートプライコードの角度の具体的な限定をして、その開示された設計は、岩の多い地形で空気圧で膨張したタイヤを動作したとき、「驚いたことに、物体を切断することによる、切り傷或いは裂け目（のような）・・・破損に対する抵抗が増加」するに適したサイドウォ−ルの補強を提供するものである。
【００１０】
ランフラットタイヤ設計の目標が、ランフラット動作時の良好なランフラット車両ハンドリングおよび十分な有効寿命を実現する低コストで軽量のタイヤを提供することであることは明らかである。
【００１１】
【発明の目的】
本発明の目的は、添付の請求項の１つまたは複数に定義されている空気入りラジアルランフラットプライタイヤを提供することであり、したがって、以下の従属的な目的のうちの１つまたは複数を満たすように構成することのできる空気入りラジアルランフラットプライタイヤを提供することである。
【００１２】
本発明の一目的は、改善された製造品質管理を可能にする簡略化された設計で、空気入りラジアルランフラットプライタイヤを提供することである。
【００１３】
本発明の他の目的は、従来技術の設計と比べて小さい重量を有する空気入りラジアルランフラットプライタイヤを提供することである。
【００１４】
本発明の他の目的は、従来技術の設計と比べてランフラット動作時に発熱する可能性が減少した空気入りラジアルランフラットプライタイヤを提供することである。
【００１５】
本発明の他の目的は、良好な標準空気圧時ハンドリングおよび乗り心地特性を有すると共に、良好なランフラット時ハンドリング特性およびランフラット時耐久性ならびに十分な有効寿命を有する空気入りラジアルランフラットプライタイヤを提供することである。
【００１６】
【発明の概要】
本発明は、トレッドと、ラジアルプライ構造を有するカーカスと、トレッドとラジアルプライ構造との間に位置するベルト構造と、インナーライナーと、ラジアルプライ構造とインナーライナーとの間にあって、周方向に配設された一対のウェッジインサートスティフナ層を含む単一の周方向ウェッジインサートによってそれぞれ補強された、２つのサイドウォールとを有する空気入りラジアルランフラットプライタイヤに関する。各サイドウォール・ウェッジインサート内で、インナーライナーの最も近くに位置する第１のスティフナは、それぞれのウェッジインサートの総半径方向スパンの好ましくは約２５％から６０％の範囲内、最も好ましくは３０％から５０％の範囲内の半径方向幅を有している。各サイドウォール・ウェッジインサート内の第２のスティフナ、すなわち、インナーライナーから最も遠くに位置するスティフナは、それぞれのウェッジインサートの総半径方向スパンの好ましくは６０％から９０％の範囲内、最も好ましくは７０％から８０％の範囲内の半径方向幅を有している。第１のウェッジインサートスティフナの半径方向最内端および最外端は、第２のウェッジインサートスティフナの半径方向スパン内に半径方向に位置している。各ウェッジインサートスティフナは、好ましくは半径方向に対して２０度から５５度に斜めに向けられた、互いに平行に整列したモノフィラメント、ワイヤ、または金属コードを有している。各サイドウォールウェッジ内のそれぞれの２つのウェッジインサートスティフナの各スティフナの互いに平行に整列したモノフィラメント、ワイヤ、またはコードは、半径方向に対して互いに逆方向に、斜めに向けられている。ウェッジインサートスティフナは、互いに平行に整列したナイロンまたはワイヤモノフィラメント、あるいは互いに平行に整列した金属コードで構成することができる。
【００１７】
本発明が関係する技術分野の当業者には、以下の詳細な明細書を読み理解したときに本発明の他の利益および利点が明らかになろう。
【００１８】
本発明の構造、動作、および利点は、以下の説明を添付の図面と共に検討したときにさらに明らかになろう。
【００１９】
【定義】
「エイペックス」は、ビードコアの半径方向上方およびプライと折返しプライとの間に位置する弾性フィラーを意味する。
【００２０】
「アスペクト比」は、タイヤの断面幅に対する断面高さの比を意味し、タイヤの断面プロファイルも指す。たとえば、低プロファイルタイヤは低アスペクト比を有する。
【００２１】
「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。
【００２２】
「ビード」または「ビードコア」は、タイヤの、リムへのタイヤの保持に関連する半径方向内側のビードの環状引張部材を有する部分を一般的には意味し、ビードは、プライコードで被覆され、フリッパ、チッパ、エイペックスまたはフィラー、トウガード、チェーファーなど他の補強部材を有することもあれば、或いは有せずに形成される。
【００２３】
「ベルト構造」または「補強ベルト」または「ベルトパッケージ」は、トレッドの下に存在し、ビードに固定されておらず、タイヤの赤道面に対して１８度から３０度の範囲の左および右のコード角を有する、織物または不織布の平行なコードの少なくとも２つの環状の層またはプライを意味する。
【００２４】
「ブレーカ」または「タイヤブレーカ」は、ベルトまたはベルト構造あるいは補強ベルトと同じものを意味する。
【００２５】
「カーカス」は、プライの上にあるベルト構造、トレッド、アンダートレッドとは異なるが、ビードを含むタイヤ構造を意味する。
【００２６】
「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、およびすべての他の構成要素を意味する。
【００２７】
「周方向」は、軸線方向に垂直な環状のトレッドの表面の周囲に沿って延びる円形のラインまたは方向を意味することが最も多く、断面図で見たときに半径がトレッドの軸線方向の湾曲を形成する互いに隣接する数組の円形曲線の方向を指すこともある。
【００２８】
「コード」は、プライおよびベルトを補強するための繊維を含む補強ストランドの１つを意味する。
【００２９】
「クラウン」または「タイヤクラウン」は、トレッドと、トレッドショルダと、サイドウォールのすぐ隣りの部分とを意味する。
【００３０】
「赤道面」は、タイヤの回転軸線に垂直でタイヤのトレッドの中心を通る平面、またはトレッドの周方向中心線を含む平面を意味する。
【００３１】
「ＥＭＴ」は、「拡張可動性タイヤ」を意味し、すなわち、「ランフラットタイヤ」と同じものを意味する。
【００３２】
「フットプリント」は、所与の速度ならびに所与の荷重および空気圧下において平坦な面と接触するタイヤトレッドの接触部分、すなわち領域を意味する。
【００３３】
「ゲージ」は厚さを指す。
【００３４】
「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、かつタイヤ内に膨張流体を封じ込めるエラストマ層または他の材料を意味する。
【００３５】
「インサート」は、「ウェッジインサート」と同じものを意味し、すなわち、通常はランフラット型タイヤのサイドウォールを補強するために使用される三日月形またはくさび形の補強物である。「インサート」は、トレッドの下にある弾性の非三日月形インサートも指す。
【００３６】
「横方向」は、軸線方向に平行な方向を意味する。
【００３７】
「標準空気圧」は、タイヤの使用条件についての然るべき標準化機関によって決められた特定の設計空気圧での特定の荷重を意味する。
【００３８】
「標準荷重」は、タイヤの使用条件についての然るべき標準化機関によって決められた特定の設計空気圧での特定の荷重を意味する。
【００３９】
「プライ」は、ゴムが被覆された半径方向に広げられたコード、またはその他の方法で平行にされたコードから成るコード補強層を意味する。
【００４０】
「ラジアル（半径方向の）」および「半径方向に」は、タイヤの回転軸線に半径方向に向かうか、タイヤの回転軸線から半径方向に離れる方向を意味する。
【００４１】
「ラジアルプライ構造」は、１つまたは複数のカーカスプライ、あるいは少なくとも１つのプライが、タイヤの赤道面に対して６５度から９０度の角度に向けられた補強コードを有する１つまたは複数のカーカスプライを意味する。
【００４２】
「ラジアルプライタイヤ」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度から９０度の間のコード角度で配置された、ベルトが巻かれ、または周方向に制限された空気入りタイヤを意味する。
【００４３】
「ランフラット」または「ランフラットタイヤ」は、無空気圧または低空気圧状態のときに限られた寿命を実現するように構成された空気入りタイヤである。
【００４４】
「断面高さ」は、タイヤの赤道面での公称リム直径からタイヤの外径までの半径方向距離を意味する。
【００４５】
「断面幅」は、ラベル、装飾、または保護バンドによるサイドウォールの高さを除く、タイヤが荷重をかけられずに２４時間にわたって標準空気圧で膨張させられたときおよびその後の、タイヤの軸に平行な、タイヤのサイドウォールの外部間の最大直線距離を意味する。
【００４６】
「ショルダ」は、トレッド縁部の真下にあるサイドウォールの上部を意味する。
【００４７】
「サイドウォール」は、タイヤの、トレッドとビードの間の部分を意味する。
【００４８】
「接線方向」および「接線方向に」は、両方の円線分に相互に接する単一の線を描くことのできる点で交差する、円曲線の線分を指す。
【００４９】
「トレッドキャップ」は、トレッドと、トレッドパターンが成形される、トレッドの下にある材料とを指す。
【００５０】
「トレッド幅」は、タイヤの回転軸を含む平面内のトレッド面のアーク長を意味する。
【００５１】
「ウェッジインサート」は、「インサート」と同じものを意味し、すなわち、ランフラットタイヤで使用されるサイドウォール補強物である。
好ましい実施形態の詳細な説明
【００５２】
【従来技術の実施形態】
図１を参照すると、典型的な従来技術の空気入りラジアルランフラットタイヤ１０の断面が示されている。タイヤ１０は、トレッド１２と、ベルト２４、２６を有するベルト構造１４と、一対のサイドウォール部１６、１８と、一対のビード領域２０ａ、２０ｂと、カーカス構造２２とを有している。カーカス２２は、第１のプライ３０および第２のプライ３２、不通気性インナーライナー３４、一対のビード３６ａ、３６ｂ、一対のビードフィラーエイペックス２１ａ、２１ｂ、第１対のサイドウォール・ウェッジインサート４０ａ、４０ｂ、第２対のサイドウォール・ウェッジインサート４２ａ、４２ｂを有している。第１のまたは最も内側のウェッジインサート４０ａ、４０ｂは、インナーライナー３４と第１のプライ３０との間に位置しており、第２のウェッジインサート４２ａ、４２ｂは、第１のプライ３０と第２のプライ３２との間に位置している。トレッド１２の下または半径方向内側でベルト構造１４の上または半径方向外側に繊維オーバレイ２８が配設されている。カーカス構造２２の補強サイドウォール部１６、１８は、限られたランフラット機能をタイヤ１０に与える。
【００５３】
図１を見るとわかるように、タイヤ１０のサイドウォール領域の構造補強物、すなわちウェッジインサート４０ａ、４０ｂ、４２ａ、４２ｂは、サイドウォール部１６、１８の全体的な厚さをかなり大きくしている。この一般的な従来技術のランフラットタイヤ設計は、ランフラットタイヤ設計を特徴付ける多少とも一様な厚さのサイドウォールを示している。インサートによって補強されたサイドウォールは、タイヤ１０が無空気圧または低空気圧状態のときにサイドウォールのたわみを最小限に抑えながらタイヤの荷重を支持するために必要である。このようなランフラットタイヤ設計は、完全膨張条件の下で良好なハンドリングおよび性能を実現し、タイヤが低空気圧または無空気圧状態のときに、許容できるランフラット車両ハンドリングおよびランフラット動作寿命を実現する。ランフラットタイヤは一般に、同等な非ランフラット機能タイヤよりも重量が大きく、かつ構造がより複雑であるために、製造および品質管理に時間がかかる。
【００５４】
図２は、本発明の特徴を使用したタイヤ５０の断面図である。タイヤ５０は、図１の従来技術のタイヤ１０と１つの重要な点が異なる。すなわち、タイヤ５０は、各サイドウォール７７、７８にそれぞれ、単一のウェッジインサート５９ａ、５９ｂのみを有し、これらの個々のウェッジインサートはそれぞれ、２つの補強層７２ａ、７２ｂおよび７３ａ、７３ｂによって補強されている。この２つの補強層を本明細書ではウェッジインサートスティフナと呼ぶ。ウェッジインサートスティフナ７２ａ、７２ｂの構造の詳細は、図３Ａおよび３Ｂにより詳しく示されている。基本的に、各組のウェッジインサートスティフナ７２ａ、７３ａは、図３Ｂに示されているように配置された、互いに平行に整列したナイロンまたはワイヤモノフィラメントまたは金属コードで作られている。
【００５５】
【ウェッジインサートにおける応力】
図３Ａは、図２に示されているウェッジインサート５９ａの概略的な細部断面図である。ウェッジインサート５９ｂは、ウェッジインサート５９ａとほとんど同じ構造を有しており、したがって、ここではウェッジインサート５９ｂについては詳しく論じない。図２のタイヤ５０の空気が部分的または完全に抜けると、ウェッジインサート５９ａの、タイヤ５０の地面に接触する部分に存在する部分は、サイドウォールが部分的につぶれるときにウェッジインサートを湾曲させる大きな垂直圧縮力を受ける。図３Ａには、中立湾曲軸Ａ−Ａ、すなわち、ウェッジインサート５９ａの、圧縮され引っ張られている部分同士の間の界面が示されている。具体的には、図３Ａを参照すると、ウェッジインサート５９ａの、中立軸線Ａ−Ａの右側の部分に圧縮応力がかかり、それに対して、中立軸線の左側の部分に引張り応力がかかる。２つの補強物７２ａ、７３ａは、ウェッジインサート５９ａ内の中立湾曲軸Ａ−Ａの圧縮荷重支持側に位置している。
【００５６】
ウェッジインサートスティフナ７２ａ、７３ａは、圧縮によって誘発されるひずみに対する追加的な抵抗をウェッジインサート５９ａに付与する。ウェッジインサート５９ａが補強物によって補強されていない場合、湾曲応力は、周方向に配設されているウェッジインサート５９ａを構成する弾性化合物の最も右側（または最も内側）の縁部のほぼ中心で最大圧縮応力が生じるような湾曲応力である。このような圧縮応力は、ランフラット動作時に循環的に発生する。すなわち、ランフラット動作時には、循環的な極端な圧縮応力と弾性化合物の固有のヒステリシスとの組合せによって、熱が蓄積すると共に、ウェッジインサート５９ａを構成する弾性材料が疲労する。言い換えれば、ランフラット動作時の破損は、循環的なたわみによって誘発される熱と弾性材料のたわみ疲労破損との組合せによって進行が加速される。
【００５７】
圧縮荷重支持ウェッジインサートスティフナを組み込むことにより、ウェッジインサート５９ａを構成する弾性化合物から循環的な圧縮荷重の大部分を除去するスティフナによって、ウェッジインサート５９ａに対する循環的な圧縮荷重の大部分を支持することができる。したがって、ウェッジインサートにおける最大の圧縮応力を低減させることができ、すなわち、他の場合にはランフラット動作時に疲労破損に寄与する循環的な最大圧縮応力と同様に、たわみによって誘発される熱の量が低減する。それによって、このタイヤのランフラット有効寿命が向上する。また、ウェッジインサートスティフナを金属で作ると、たわみによって誘発される熱が、熱伝導性によってタイヤ本体全体のより大きな部分に分散し散逸する。
【００５８】
【発明の構造】
図３Ａに示されている補強層７２ａは、図３Ｂに示す互いに平行なコード７６を有している。図３Ａに示す補強層７３ａは、図３Ｂに示す互いにほぼ平行なコード７５を有している。これらのコードは、平行構成に整列させることが好ましい。なぜなら、この平行構成によって最良のせん断応力分散が得られ、それによって圧縮に対する最良の抵抗が得られるからである。図３Ａを参照するとわかるように、ウェッジインサートスティフナ７２ａの垂直範囲は、それぞれのウェッジインサート５９ａ（および図２の５９ｂ）の全半径方向スパンＬの２５％から６０％の範囲であることが好ましく、３０％から５０％の範囲であることが最も好ましい。タイヤの標準空気圧時ハンドリングが過度に高いサイドウォール剛性の影響を受けるために、スティフナ７２ａの垂直範囲が６０％以下であり、圧縮抵抗に対する寄与が少な過ぎるために、２５％以上である。ウェッジインサートスティフナ７３ａの垂直範囲は、ウェッジインサート５９ａ（および図２の５９ｂ）の全半径方向スパンＬの６０％から９０％の範囲であることが好ましく、７０％から８０％の範囲であることが最も好ましい。ウェッジインサートスティフナ７３ａの垂直範囲が９０％以下であるのは、スティフナの縁部の耐久性が低下する恐れがあるからであり、６０％以上であるのは、２つの脆弱な点がスティフナ７３ａの縁部に局所化し、それによって高応力集中が起こるのを防止するために７２ａからずれる必要があるからでる。各組のそれぞれウェッジインサートスティフナ７２ａ、７３ａの互いに平行に整列したそれぞれのモノフィラメント、互いに整列したナイロンまたはワイヤモノフィラメントまたは金属コード７５、７６は、図３Ｂ、すなわち、２組の補強物層７２ａ、７３ａから成る湾曲面に多少とも垂直な方向からのウェッジインサートスティフナの図に角度αおよびβによって示されているように、周方向（ＣＤ）に対して２０度から５５度の間の角度に向けられる（図２に示されているようにインサートおよび中心線Ｃ−Ｌを貫通して延びる）ことが好ましい。それぞれインサート５９ａ、５９ｂの互いに平行に整列したコード７５、７６は互いに横断関係に位置している。コードは互いにほぼ垂直に示されているが、前述の角度範囲とコードとの関係を変更することも本発明の範囲内である。ウェッジインサートスティフナ７２ａ、７３ａの角度が周方向に対して５５度以下であるのは、モノフィラメントまたはコードが、座屈に対する耐久性が不十分であるために影響を受ける可能性があるからであり、２０度以上であるのは、圧縮に対する抵抗が少な過ぎることになるからである。
【００５９】
ウェッジインサートスティフナの動作の動力学的圧縮支持特性について詳しく説明する前に、図２に示されているラジアルプライ７０が、標準空気圧動作時、および、特に、サイドウォールの、タイヤの地面接触部分に最も近い部分が最大の変形を受けるランフラットタイヤ動作時に、循環的な引張り荷重を受け支持することに留意しておきたい。
【００６０】
【発明思想の動作の動力学的特性】
ウェッジインサートスティフナの使用の基礎となる本発明思想の動作の動力学的特性は、互いに逆の圧縮力がかかる弾性ビームの湾曲に伴う圧縮応力を示す図４Ａ、４Ｂ、および４Ｃならびに図５Ａ、５Ｂ、および５Ｃを参照することによって理解することができる。
【００６１】
図４Ａは、互いに逆の力Ｆによって、圧縮荷重を受け、たわむ弾性材料の方形断面ビーム８０を示している。ビーム８０は、本発明のウェッジインサートスティフナを有さない図２および３Ａに示されているウェッジインサート５９ａの理想的な線分を表している。もちろん、実際のウェッジインサート５９ａ、５９ｂが三日月形の断面を有し、周方向に広がっていて、ほぼ無端であることを理解されたい。図４Ｂは、ビーム８０の断面を示している。ビーム８０の本体は弾性材料であり、それに対して、上部領域は、図２に示されているタイヤ５０のラジアルプライ層７０に対応する引張り応力支持層８４である。引張り応力支持ラジアルコード８５は、図４Ｂの層８４に断面が示されている。図４Ｃは、図４Ｂに示されている断面部分に関する応力分布曲線を示している。中立軸線の位置は、図示のみのために選択されており、実際の応力ひずみデータを反映してはいない。
【００６２】
図４Ｃに示されている応力分布曲線は、応力図の圧縮応力側に位置する領域８８が対応する引張り応力領域８６よりもずっと大きいという点で、圧縮応力が優勢であることを反映している。説明を明確にするために、圧縮（または引張り）応力と中立軸線からの対応する距離との乗法積の積分が、曲げたわみに対するビーム８０の抵抗に正比例することを理解されたい。言い換えれば、領域８８は、中立軸線と、本体８２の弾性材料に最大圧縮応力がかかる点σmaxとの間に位置する領域を横切って分布するモーメントアームを通って作用する圧縮力を表わしている。引張り応力の対応するモーメントアームも存在するが、本発明の利点を説明するうえで、最大圧縮応力σmaxの制限することが特に有益である。
【００６３】
図５Ａ、５Ｂ、および５Ｃは、図４Ａに示されているビーム８０と同等な、圧縮荷重がかかるビーム９０に対する、本発明を組み込むことの効果を表している。図５Ａでは、互いに逆の力Ｆによってビーム９０が圧縮され、図４Ａのビーム８０の場合と同様に、以下に詳しく説明する圧縮および引張り応力を誘発させるたわみ湾曲状態になっている。図５Ｂは、ビーム９０を断面図で示している。特に、図５Ｂは、図２に示されているタイヤ５０のラジアルプライ層７０に対応する引張り支持層９２と、エラストマ９１に埋め込まれ、ラジアルプライ層７０の半径方向に整列した補強コードに対応するコード９７とを示している。図５Ｂは、図２および図３Ａに示されている補強物層７２ａ、７２ｂ、７３ａ、７３ｂに対応する２つの層の理想図も含む。図５Ｂを参照するとわかるように、層９３は図３Ａの補強物７３ａに対応し、層９４は補強物７２ａに対応する。
【００６４】
ウェッジインサートスティフナ７２ａ、７２ｂ、７３ａ、７３ｂの目的は、図３Ａに示されているように、ランフラット動作時にウェッジインサート５９ａにかかる圧縮応力の大部分を支持することである。したがって、図５Ｃに示されている応力分布図は、図５Ａおよび５Ｂの撓まされた圧縮荷重を受けるビーム９０の圧縮荷重の大部分を支持するそれぞれの層９３、９４（図２および３の補強物７２ａ、７２ｂ、７３ａ、７３ｂに対応する）を示している。中立軸線から最大の距離にある位置で弾性材料９１にかかる最大応力σmax は、循環的な圧縮荷重を支持するためのウェッジインサートスティフナが使用されていない図４Ｃに示されている対応するσmax よりも小さい。
【００６５】
本発明のウェッジインサートスティフナが装備された例では、そのようなスティフナが使用されていないときよりも最大圧縮応力σmaxが小さいので、ウェッジインサートの弾性要素が特にランフラット動作時に受ける循環的な圧縮の大きさが小さくなる。したがって、本発明に記載されたようにウェッジインサートスティフナをウェッジインサートに組み込むと、最大圧縮応力が減少し、したがって、ランフラット動作時の圧縮荷重の循環性による熱の蓄積が低減する。応力σmaxに伴う最大ひずみも低下するので、循環的なたわみによる疲労破壊も減少する。
【００６６】
【材料】
補強物７２ａ、７３ｂ（図２）内の互いに平行に整列したそれぞれのコード７５、７６は、固体ワイヤモノフィラメントまたは金属コードで作ることができる。本発明者は、ワイヤモノフィラメントまたは金属コードの代わりに、ウェッジインサートを構成する弾性材料９１（図５Ｂ）と比べてかなりの圧縮荷重支持能力も有するナイロンモノフィラメントでウェッジインサートスティフナを作ることもできることを認識している。
【００６７】
本発明者は、タイヤ設計者が、ワイヤ／コードウェッジインサートスティフナ７２ａ、７２ｂ、７３ａ、７３ｂの物性（たとえば、剛性、引張り応力支持特性）と共に適切なサイドウォールウェッジゲージ分布を設計することによって、タイヤ５０（図２）の動作特性を様々な車両タイプおよびタイヤ用途に調整すると共に、標準空気圧時動作とランフラット時動作の両方における乗り心地特性および車両ハンドリング特性を調整することができることも認識している。
【００６８】
本発明は、金属ワイヤ／コードおよび／または有機繊維／コード、あるいは金属および有機補強繊維／ワイヤ／コードの組合せによって補強された１つまたは複数のラジアルプライを有するタイヤ設計にウェッジインサートスティフナ７２ａ、７２ｂ、７３ａ、７３ｂを組み込むことも含む。
【００６９】
【従来技術のタイヤとの製造シーケンスの比較】
本発明の他の利益は、本発明が、製造ステップ数の削減と、各製造ステップに関連する対応する品質管理の削減に寄与することである。図１に示された従来技術のタイヤ１０に示されているように、複数のサイドウォールインサート４０ａ、４０ｂ、４２ａ、４２ｂを有する従来技術のタイヤの製造では、製造プロセスの、タイヤ組立てドラム上で行われる部分において、以下の製造ステップシーケンスが必要である。まず、従来のタイヤ組立てドラム（不図示）上にインナーライナー３４が置され、次にビード３６ａ、３６ｂが置かれ、次にインサート４０ａ、４０ｂが置かれ、次にプライ層３０、インサート４２ａ、４２ｂ、およびプライ層３２が置かれる。たとえば、サイドウォール部７７、７８の最も外側の弾性部やビードフィラーエイペックス３８ａ、３８ｂなど、本発明の一部ではない他のタイヤ構成要素を付加することができる。
【００７０】
したがって、本発明では、図２に示されているように、それぞれが２つの補強物層７２ａ、７２ｂ、７３ａ、７３ｂを含む単一のウェッジインサート５９ａ、５９ｂを使用することによって製造プロセスが簡略化される。すなわち、各サイドウォール内で単一のウェッジインサートを使用することによって、各サイドウォール部内で２つ以上のインサートの向きを定めて、それらインサートが互いに対してかつ他のタイヤ構造に対して最適にかつ一様に位置決めされるようにすることが不要になる。
【００７１】
本発明をその実施形態と共に説明したが、前述の教示を考慮することによって多数の代替形態、修正形態、変形形態が当業者に明らかになることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  各サイドウォールに複数のウェッジインサートを組み込むと共にプライ構造に複数のプライを組み込んだ従来技術のランフラットタイヤ設計の断面図である。
【図２】  本発明によるランフラットタイヤの断面図である。
【図３Ａ】  本発明のランフラットタイヤ用の補強サイドウォール・ウェッジインサートの断面詳細図である。
【図３Ｂ】  それぞれのウェッジインサート補強構造の交差ワイヤを示す図である。
【図４Ａ】  荷重をかけられて圧縮され変形した方形断面ビームを示す図である。
【図４Ｂ】  図４Ａのビームの断面図を示す図である。
【図４Ｃ】  図４Ａのビーム内の応力の図である。
【図５Ａ】  圧縮支持要素が荷重をかけられて圧縮され変形している方形断面ビームを示す図である。
【図５Ｂ】  図５Ａのビームの断面図を示す図である。
【図５Ｃ】  図５Ａのビーム内の応力の図である。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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