(57)【要約】  タイヤの中心と肩との間の剛性の差を低減させ、荷重感度を低減させ、かつ／または亀裂の傾向を減少させるように、クラウン領域に沿ってより均一な膨張成長を提供する様式で、タイヤの肩及び上側壁領域に沿って従来の平衡曲線からずれているボディプライを有する、タイヤが提供される。かかるタイヤを設計または構成するための方法も提供される。
2017507835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
径方向、軸方向、及びタイヤ中心線を画定するタイヤであって、
一対の対向するビード部と、
前記対向するビード部に接続された一対の対向する側壁部と、
前記対向する側壁部を接続するクラウン部と、
前記ビード部間に、かつ前記側壁及びクラウン部を通って延在するボディプライであって、子午面に沿った曲線を有し、ｓが、前記タイヤの中心線から前記曲線に沿ったｍｍ単位の長さである、前記ボディプライと、
前記クラウン部内に配置された１つ以上のベルトプライと、を備え、ｓMが、前記軸方向に沿った、前記１つ以上のベルトプライの最大幅のベルトの最大曲線幅の半分であり、
前記ボディプライについて基準曲線が構成されるとき、前記ボディプライは、前記タイヤ中心線の少なくとも片側に沿って、前記基準曲線の径方向内側に、偏差Ｄ（ｓ）を伴って位置付けられ、前記ボディプライの前記曲線に沿ってｓb＋５４ｍｍの点で−７．５ｍｍ≦Ｄ（ｓ）≦−３ｍｍであり、ｓbが、ｓM−６０ｍｍに等しい、前記タイヤ。
【請求項２】
最大側壁圧力を有し、かつ前記タイヤが約０．５バールの圧力からおよそ前記最大側壁圧力まで膨張するときに約１．２５ｍｍ以下の膨張成長振幅Ａを有する、請求項１に記載のタイヤ。
【請求項３】
約２０００ｍｍ以上のクラウン半径を有する、請求項１に記載のタイヤ。
【請求項４】
約３０００ｍｍ以上のクラウン半径を有する、請求項１に記載のタイヤ。
【請求項５】
前記１つ以上のベルトプライが、複数のベルトプライを含む、請求項１に記載のタイヤ。
【請求項６】
前記ボディプライが前記子午面内の曲線Ｃ（ｓ）により表され、かつＬが前記ボディプライの半分の長さであるとき、Ｌは、約６０ｍｍ〜約２２２ｍｍの範囲内にある、請求項１に記載のタイヤ。
【請求項７】
少なくとも１つのベルトプライが、約１０２ｍｍ〜約２２２ｍｍの範囲内の子午面内のベルト幅を有する、請求項１に記載のタイヤ。
【請求項８】
前記ボディプライについて基準曲線が構成されるとき、前記タイヤ中心線の両側に沿って、前記ボディプライが、前記基準曲線の径方向内側に、偏差Ｄ（ｓ）を伴って位置付けられ、前記ボディプライの輪郭に沿ってｓｂ＋５４ｍｍの点で−７．５ｍｍ≦Ｄ（ｓ）≦−３ｍｍであり、ｓｂが、ｓＭ−６０ｍｍに等しい、請求項１に記載のタイヤ。
【請求項９】
５０または５５の範囲内のアスペクト比を有する、請求項１に記載のタイヤ。
【請求項１０】
４４５ｍｍ〜４５５ｍｍの範囲内の断面幅を有する、請求項９に記載のタイヤ。
【請求項１１】
前記基準曲線が、０．５バールの基準圧力において構成される、請求項１に記載のタイヤ。
【請求項１２】
タイヤ構成の方法であって、前記タイヤが、一対の対向するビード部と、前記対向するビード部に接続された一対の対向する側壁部と、前記対向する側壁部に接続され、かつ軸方向に沿ってその間に延在するクラウン部と、前記ビード部間に、かつ前記クラウン部及び側壁部を通って延在する少なくとも１つのボディプライと、前記クラウン部内に位置付けられた少なくとも１つのベルトプライと、を含み、前記少なくとも１つのベルトプライが、前記タイヤの前記軸方向に沿った最大幅のベルトプライであり、前記タイヤ構成の方法が、
前記タイヤが基準圧力まで膨張するときの子午面に沿った前記ボディプライの形状を表す参照曲線を含む前記タイヤのモデルを生成するステップであって、ｓが、前記タイヤの中心線から前記参照曲線に沿ったｍｍ単位の長さである、生成するステップと、
前記基準圧力における前記タイヤの前記参照曲線に基づいて、前記タイヤの基準曲線を構成するステップと、
前記基準曲線からの偏差Ｄ（ｓ）を有するように前記参照曲線を再配置することによって、前記子午面に沿った前記ボディプライの前記形状に対する標的参照曲線を生成するステップと、を含み、前記ボディプライの前記曲線に沿ってｓb＋５４ｍｍの点で、前記タイヤ中心線の少なくとも片側で−７．５ｍｍ≦Ｄ（ｓ）≦−３ｍｍであり、ｓbが、ｓM−６０ｍｍに等しく、ｓMが、前記最大幅のベルトプライの前記軸方向に沿った最大曲線の半分である、前記方法。
【請求項１３】
前記タイヤのモデルを生成する前記ステップが、有限要素分析を使用して前記参照曲線を決定することを含む、請求項１２に記載のタイヤ構成の方法。
【請求項１４】
前記タイヤのモデルを生成する前記ステップが、前記タイヤの物理試料を前記ボディプライの測定に供することを含む、請求項１２に記載のタイヤ構成の方法。
【請求項１５】
前記タイヤのモデルを生成する前記ステップが、前記タイヤの物理試料を前記ボディプライのＸ線に供することを含む、請求項１２に記載のタイヤ構成の方法。
【請求項１６】
前記タイヤが、最大側壁圧力を有し、前記ボディプライが前記標的参照曲線に従って配置されるとき、前記タイヤが、前記タイヤが約０．５バールの圧力からおよそ前記最大側壁圧力まで膨張するときに約１．２５ｍｍ以下の膨張成長振幅Ａを有する、請求項１２に記載のタイヤ構成の方法。
【請求項１７】
前記生成するステップが、前記基準曲線からの偏差Ｄ（ｓ）を有するように前記参照曲線を再配置することを含み、前記ボディプライの輪郭に沿ってｓb＋５４ｍｍの点で、前記タイヤ中心線の両側で−７．５ｍｍ≦Ｄ（ｓ）≦−３ｍｍであり、ｓbが、ｓM−６０ｍｍに等しく、ｓMが、長さＬの半分である、請求項１２に記載のタイヤ構成の方法。
【請求項１８】
前記タイヤが、約２０００ｍｍ以上のクラウン半径を有する、請求項１２に記載のタイヤ構成の方法。
【請求項１９】
前記標的参照曲線に従う幾何学形状を有する前記ボディプライを備えた前記タイヤを製造することをさらに含む、請求項１２に記載のタイヤ構成の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示の主題は、概して、広幅単輪タイヤを含むタイヤのボディプライ、すなわちカーカスの新規の形状に関する。
【背景技術】
【０００２】
カーカスまたはカーカスプライとも時折称されるタイヤのボディプライは、ビード部から、対向する側壁部の両方、及びタイヤのクラウン部を通って延在する。例えばコードと称される実質的に非伸張性の材料を含む１つ以上の層が、その構成において典型的に使用される。ラジアルタイヤの場合、これらのコードは、典型的に、タイヤの赤道面から測定して約８０度超に配向される。空気タイヤでは、ボディプライが、膨張圧力を制約し、膨張した際のタイヤの全体的な形状を決定するのに役立つ。タイヤが所与の圧力まで膨張すると、ボディプライが、特定の形状、すなわち平衡曲線と称される子午面内の輪郭をとる。
【０００３】
ボディプライ設計は、全てのタイヤ、特に、比較的広いクラウン部を典型的に有し、かつ各々が比較的狭いクラウン部を有する一対のタイヤに取って代わるように使用され得るタイヤである広幅単輪（ＷＢＳ）タイヤに関して、難題を提示する。全てのタイヤ、特にＷＢＳタイヤは、一般的に、タイヤの中心と肩領域との間で剛性の差を有する。この差は、単輪ＷＢＳタイヤが取って代わる従来の二輪タイヤのいずれかと比較して、特に顕著であり得る。剛性の差は、トレッドが位置付けられるクラウン部に沿った成長の差を含む、タイヤが膨張するときのタイヤの不均等な成長につながる場合がある。結果として、タイヤは、タイヤが転がっているときその中心と比較して増大した肩の運動を被り得、これは、トレッド内の溝底の亀裂、及び荷重変動に対する接触面形状の感度の増大などの問題を生じさせる場合がある。
【０００４】
慣習的に、タイヤの設計及び構成に使用される平衡曲線は、従来型の３プライ膜モデルに基づく。残念ながら、タイヤ、特にＷＢＳタイヤの中心と肩領域との間の剛性の大幅な差のため、この従来型モデルは、不均等な膨張成長率を有するタイヤをもたらし得る。繰り返しになるが、この不均等な膨張成長は、タイヤの肩内に屈曲点を作り出し得、これは、肩の溝底に大きな応力をかけ、タイヤの中心に対する肩領域の剛性を低減させ得る。
【０００５】
均等な膨張成長を達成するためのこれまでの試みは、例えば、不要な膨張成長を機械的に抑制するためにクラウン部内のベルトパッケージに構造的剛性を付加することに焦点を当ててきた。残念ながら、この手法は、タイヤのコストならびにタイヤの質量を上昇させる。質量の増加は、転がり抵抗などのタイヤ性能に有害に作用し得る。
【０００６】
したがって、より均一な膨張成長を提供するボディプライを用いるタイヤが有用であろう。中心と肩との間に少ない剛性の差を有し得る、かかるタイヤが有益であろう。例えば、トレッド内の溝底亀裂を防止もしくは阻止し、荷重変動に対する感度を減少させ、かつ／または他の利益を提供することもできる、例えばＷＢＳタイヤなどのタイヤにおいて、これらの特徴を有することが有用であろう。質量を増加させること、または転がり抵抗もしくは他の性能基準に有害に影響することなく、これらの有利な利益を達成することは、特に有益であろう。かかるタイヤを制作または設計する方法も有用であろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
慣習的に、タイヤの設計及び構成に使用される平衡曲線は、従来型の３プライ膜モデルに基づく。残念ながら、タイヤ、特にＷＢＳタイヤの中心と肩領域との間の剛性の大幅な差のため、この従来型モデルは、不均等な膨張成長率を有するタイヤをもたらし得る。繰り返しになるが、この不均等な膨張成長は、タイヤの肩内に屈曲点を作り出し得、これは、肩の溝底に大きな応力をかけ、タイヤの中心に対する肩領域の剛性を低減させ得る。
【０００８】
均等な膨張成長を達成するためのこれまでの試みは、例えば、不要な膨張成長を機械的に抑制するためにクラウン部内のベルトパッケージに構造的剛性を付加することに焦点を当ててきた。残念ながら、この手法は、タイヤのコストならびにタイヤの質量を上昇させる。質量の増加は、転がり抵抗などのタイヤ性能に有害に作用し得る。
【０００９】
したがって、より均一な膨張成長を提供するボディプライを用いるタイヤが有用であろう。中心と肩との間に少ない剛性の差を有し得る、かかるタイヤが有益であろう。例えば、トレッド内の溝底亀裂を防止もしくは阻止し、荷重変動に対する感度を減少させ、かつ／または他の利益を提供することもできる、例えばＷＢＳタイヤなどのタイヤにおいて、これらの特徴を有することが有用であろう。質量を増加させること、または転がり抵抗もしくは他の性能基準に有害に影響することなく、これらの有利な利益を達成することは、特に有益であろう。かかるタイヤを制作または設計する方法も有用であろう。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、タイヤのクラウン領域内の均一な膨張成長率を有するタイヤを提供する。より具体的には、本タイヤは、タイヤの中心と肩との間の剛性の差を低減させ、荷重感度を低減させ、かつ／または、特に肩内のトレッドの溝底に沿った亀裂の傾向を減少させるように、クラウン領域に沿ってより均一な膨張成長を提供する様式で、タイヤの肩及び上側壁領域に沿って従来の平衡曲線からずれているボディプライを備える。これらの改善は、タイヤの質量を増加させること、または転がり抵抗など他の特定の性能係数に有害に影響することなく提供され得る。むしろ、この改善は、タイヤのボディプライの子午面内の幾何学形状（すなわち形状または輪郭）に対する変更により得ることができる。かかるタイヤを設計または構成するための方法も、本発明により提供される。本発明の追加の目的及び利点は、以下の説明で部分的に記載されるか、またはその説明から明らかであり得るか、または本発明を実践することによって習得され得る。
【００１１】
本発明の例示的な一実施形態では、タイヤが提供される。本タイヤは、径方向、軸方向、及びタイヤ中心線を画定する。本タイヤは、一対の対向するビード部と、対向するビード部に接続された一対の対向する側壁部と、対向する側壁部を接続するクラウン部と、ビード部間に、かつ側壁及びクラウン部を通って延在するボディプライであって、子午面に沿った曲線を有し、ｓが、タイヤの中心線から曲線に沿ったｍｍ単位の長さである、ボディプライと、を含む。本タイヤは、クラウン部内に配置された１つ以上のベルトプライも有し、ｓMは、軸方向に沿った、１つ以上のベルトプライの最大幅のベルトの最大曲線幅の半分である。ボディプライについて基準曲線が構成されるとき、ボディプライは、タイヤ中心線の少なくとも片側に沿って、基準曲線の径方向内側に、偏差Ｄ（ｓ）を伴って位置付けられ、ボディプライの曲線に沿ってｓb＋５４ｍｍの点で−７．５ｍｍ≦Ｄ（ｓ）≦−３ｍｍであり、ｓbは、ｓM−６０ｍｍに等しい。Ｄ（ｓ）の負値は、ボディプライが、かかる値に対して基準曲線の径方向内側に位置付けられることを表す。
【００１２】
例示的な本実施形態では、本タイヤは、本タイヤが約０．５バールの圧力からおよそ最大側壁圧力まで膨張するときに約１．２５ｍｍ以下の膨張成長振幅Ａを有し得る。この例示的なタイヤは、約２０００ｍｍ以上のクラウン半径を有し得る。追加の例として、例示的な本タイヤは、約３０００ｍｍ以上のクラウン半径を有し得る。１つ以上のベルトプライは、複数のベルトプライを含み得る。ボディプライが子午面内の曲線Ｃ（ｓ）により表され、かつＬがボディプライの半分の長さであるとき、Ｌは、約６０ｍｍ〜約２２２ｍｍの範囲内にあってよい。最小の１つのベルトプライは、例えば、約１０２ｍｍ〜約２２２ｍｍの範囲内の子午面内のベルト幅を有し得る。例示的な本タイヤでは、ボディプライについて基準曲線が構成されるとき、タイヤ中心線の両側に沿って、ボディプライが、基準曲線の径方向内側に、偏差Ｄ（ｓ）を伴って位置付けられてもよく、ボディプライの輪郭に沿ってｓb＋５４ｍｍの点で−７．５ｍｍ≦Ｄ（ｓ）≦−３ｍｍであり、ｓbは、ｓM−６０ｍｍに等しい。例示的な本タイヤは、５０または５５の範囲内のアスペクト比を有し得る。例示的な本タイヤは、４４５ｍｍ〜４５５ｍｍの範囲内の断面幅を有し得る。基準曲線は、０．５バールの基準圧力において構成され得る。
【００１３】
別の例示的な態様では、本発明は、タイヤ構成の方法を提供する。本タイヤは、例えば、一対の対向するビード部と、対向するビード部に接続された一対の対向する側壁部と、対向する側壁部に接続され、かつ軸方向に沿ってその間に延在するクラウン部と、ビード部間に、かつクラウン部及び側壁部を通って延在する少なくとも１つのボディプライと、クラウン部内に位置付けられた少なくとも１つのベルトプライと、を含み得、この少なくとも１つのベルトプライは、タイヤの軸方向に沿った最大幅のベルトプライである。この例示的なタイヤ構成の方法は、タイヤが基準圧力まで膨張するときの子午面に沿ったボディプライの形状を表す参照曲線を含むタイヤのモデルを生成するステップであって、ｓが、タイヤの中心線から参照曲線に沿ったｍｍ単位の長さである、生成するステップと、基準圧力におけるタイヤの参照曲線に基づいて、タイヤの基準曲線を構成するステップと、基準曲線からの偏差Ｄ（ｓ）を有するように参照曲線を再配置することによって、子午面に沿ったボディプライの形状に対する標的参照曲線を生成するステップと、を含み得、ボディプライの曲線に沿ってｓb＋５４ｍｍの点で、タイヤ中心線の少なくとも片側で−７．５ｍｍ≦Ｄ（ｓ）≦−３ｍｍであり、ｓbは、ｓM−６０ｍｍに等しく、ｓMは、最大幅のベルトプライの軸方向に沿った最大曲線距離の半分である。
【００１４】
この例示的なタイヤ構成の方法では、タイヤのモデルを生成するステップは、有限要素分析を使用して参照曲線を決定することを含み得る。タイヤのモデルを生成するステップは、タイヤの物理試料をボディプライの測定に供することを含み得る。タイヤのモデルを生成するステップは、タイヤの物理試料をボディプライのＸ線に供することを含み得る。別の例示的な態様では、ボディプライが標的参照曲線に従って配置されるとき、本タイヤは、本タイヤが約０．５バールの圧力からおよそその最大側壁圧力まで膨張するときに約１．２５ｍｍ以下の膨張成長振幅Ａを有し得る。
【００１５】
例示的な本方法では、生成するステップは、基準曲線からの偏差Ｄ（ｓ）を有するように参照曲線を再配置することを含み得、ボディプライの輪郭に沿ってｓb＋５４ｍｍの点で、タイヤ中心線の両側で−７．５ｍｍ≦Ｄ（ｓ）≦−３ｍｍであり、ｓbは、ｓM−６０ｍｍに等しく、ｓMは、長さＬの半分である。本タイヤは、約２０００ｍｍ以上のクラウン半径を有し得る。
【００１６】
例示的な本方法は、標的参照曲線に従う幾何学形状を有するボディプライを備えたタイヤを製造するステップをさらに含み得る。
【００１７】
本発明のこれら及び他の特徴、態様、ならびに利点は、以下の説明及び添付の特許請求の範囲を参照してより良く理解されるであろう。本明細書に組み込まれ、その一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を例示し、その説明と合わせて、本発明の原理を説明することに役立つ。
【００１８】
当業者を対象とする本発明の完全かつ実施可能な開示は、その最良の形態を含み、添付の図を参照する本明細書に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明のタイヤの例示的な一実施形態の断面図を示す。断面はタイヤの子午面に沿ってとられており、必ずしも縮尺通りに描かれているとは限らない。
【図２】本発明の例示的なボディプライ及び従来のボディプライの断面図を示す。各ボディプライを表す曲線の半分、すなわち、タイヤ中心線の片側に沿った曲線の部分しか示されていない。
【図３】ボディプライ、すなわち本明細書においてある特定の用語を定義する際に使用される曲線の半分の断面図である。
【図４】ボディプライの膨張成長を説明する際に使用される２つの曲線の断面図である。
【図５】基準圧力と公称圧力との間で膨張したときのボディプライの形状の変化を示す断面図である。
【図６】現在の例示的なボディプライに対する従来のボディプライの膨張成長のプロットである。
【図７】参照曲線及び例示的なタイヤの最長の（すなわち軸方向に沿って最大幅の）ベルトプライの半分の断面図である。基準曲線の構成も図示されている。
【図８】凡例に示されるように、４つの従来の市販タイヤの各々に関する、それぞれの基準曲線ＢＣからのボディプライの距離のプロットである。
【図９】ＦＥＡ（有限要素分析）シミュレーションに基づいて、凡例に示される大きさを有する４つのタイヤに関する基準曲線からの、本発明の例示的な新しいボディプライＨの距離（ＤRX（ｓ））のプロットを提供する。
【図１０】従来のボディプライの非均一な膨張成長を示す図８のタイヤに関する膨張成長（Ｇ（ｓ））のプロットである。
【図１１】各例示的なタイヤについて、本発明の発明的なボディプライからもたらされるクラウン部内の均一な膨張成長を示す図９のタイヤに関する膨張成長（Ｇ（ｓ））のプロットである。
【図１２】異なるタイヤ幅を有する３つのタイヤの各々に関する、ボディプライの半分の断面図の比較である。
【図１３】各タイヤが本発明の発明的なボディプライを用いて成形されている、４つの異なるタイヤの大きさに関するｓ’の関数としての、基準曲線からの距離（すなわち偏差）のプロットである。
【図１４】ガウス当てはめ及び例示的なボディプライに関するｓ’の関数としての、基準曲線からの距離のプロットを提供する。
【図１５】コンピュータシミュレーションした例示的なボディプライＨ及び別の例の例示的なボディプライＪに関するｓ’の関数としての、基準曲線からの距離のプロットを示し、これら両方が、本特許で定義される保護区間を横断して通る。
【図１６】本明細書においてより十分に説明される、コンピュータモデルから導かれたある特定の実験データを示す。
【図１７】本明細書においてより十分に説明される、コンピュータモデルから導かれたある特定の実験データを示す。
【図１８】本明細書においてより十分に説明される、コンピュータモデルから導かれたある特定の実験データを示す。
【図１９】本明細書においてより十分に説明される、コンピュータモデルから導かれたある特定の実験データを示す。
【図２０】本明細書においてより十分に説明される、Ｄoの関数としての成長振幅Ａのプロットである。
【図２１】本明細書においてより十分に説明される、ある特定の実験データを図示する。
【図２２】本明細書においてより十分に説明される、ある特定の実験データを図示する。
【図２３】本明細書においてより十分に説明される、ある特定の実験データを図示する。
【図２４】本明細書においてより十分に説明される、ある特定の実験データを図示する。
【図２５】本発明の例示的なボディプライを備える場合の例示的なタイヤの正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明を説明する目的で、これより本発明の実施形態を詳細に参照し、これらのうち１つ以上の実施例を図面に示す。各実施例は、本発明を限定するものではなく、本発明の説明として提供される。実際に、本発明の範囲または主旨から逸脱することなく、本発明において様々な改変及び変更が行われ得ることが当業者には明らかであろう。例えば、一実施形態の一部として例示または記載される特徴は、またさらなる実施形態をもたらすために別の実施形態と共に使用されてもよい。このように、本発明は、かかる改変及び変更を、添付の特許請求の範囲及びそれらの等価物の範囲内にあるものとして含むことが意図される。
【００２１】
本明細書において使用される場合、以下の定義が適用される。
【００２２】
「子午面」は、タイヤの回転軸がある平面である。図１は、子午面に沿ってとられた本発明の例示的なタイヤ１００の断面である。本明細書において使用される場合、子午面は、ｙ＝０がタイヤの中心線Ｃ／Ｌに沿って位置付けられるデカルト座標系のｙ−ｚ平面を含む。
【００２３】
タイヤの「中心線」（Ｃ／Ｌ）は、子午面で見たときの、タイヤを２つの半割部に二分する線である。
【００２４】
「赤道面」は、タイヤをその中心線（Ｃ／Ｌ）に沿って二分する子午面に対して直角の平面である。本明細書において使用される場合、赤道面は、デカルト座標系のｘ−ｚ平面を含む。
【００２５】
タイヤの「クラウン部」は、（タイヤの回転軸に対して平行な方向である）軸方向Ａに沿って、トレッド及びトレッドの径方向内側に配置される構成要素を含むタイヤの側壁部間に延在する部分である。
【００２６】
「ボディプライ」または「カーカス」もしくは「カーカスプライ」は、タイヤの両側上のビード部間に延在し、かつそこから対向する側壁部を通り、タイヤのクラウン部を横断して延在するプライである。本明細書において使用される場合、ボディプライは、例えば、子午面から１０度以下の角度にあるコードなどの補強材を有する。
【００２７】
「ベルトプライ」は、クラウン部内、トレッド部の径方向内側、かつボディプライの径方向外側に位置付けられるプライである。ベルトプライは、タイヤの肩部を超えて延在しない。
【００２８】
「平衡曲線」は、タイヤの子午面で見たときのボディプライの形状または幾何学形状のモデルを指す。ボディプライを含むタイヤは、車輪またはリムに取り付けられ膨張したとき、平衡形状をとる。平衡曲線は、例えば、この平衡条件においてボディプライの形状をモデリングするために使用され得る。
【００２９】
「最大側壁圧力」は、タイヤの側壁上に典型的に記されているタイヤの最大膨張圧力を意味する。
【００３０】
「径方向」は、タイヤの回転軸に対して直角である。デカルト座標系も以下の説明において用いられ、ｙ軸は回転軸に対して平行であり、ｚ軸は径方向に対して平行である。
【００３１】
タイヤの大きさは、本明細書では、当業者により理解されるようにＴｉｒｅ  ａｎｄ  Ｒｉｍ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎによって公開及び使用されている慣例に従って参照される。
【００３２】
本明細書ならびにそれに続く特許請求の範囲におけるベルト、ビード、及び／またはプライなどの用語の使用は、半完成品から構成されたタイヤ、すなわち平坦な輪郭から円環体の形態の輪郭に変更されなければならない中間体から形成されたタイヤに本発明を限定するものではない。
【００３３】
図１は、本発明のタイヤ１００の例示的な一実施形態の子午面に沿った断面を提供する。タイヤ１００は、一対の対向するビード部１０２、１０４を含む。一対の対向する側壁部１０６、１０８は、対向するビード部１０２、１０４と接続される。クラウン部１１０は、対向する側壁部１０６、１０８を接続する。１つ以上のベルトプライ１１２、１１４、及び１１６が、クラウン部１１０内に配置される。ベルトプライ１１２、１１４、及び１１６は、コード１１８、１２０、及び１２２などの要素で補強された層であり、各層のコードは、赤道面すなわちｘ−ｚ平面（すなわち赤道面ＥＰ）と同じ角度または異なる角度を形成する。
【００３４】
本発明の少なくとも１つの例示的なボディプライＨが、対向する側壁部１０６、１０８及びクラウン部１１０を通過してビード部１０２、１０４間に延在する。ボディプライは、子午面から典型的に１０度以下の角度で配向された要素を含む。トレッド部１２４が、ベルトプライ１１２、１１４、及び１１６の径方向外側のクラウン部１１０内に位置付けられる。トレッド部１２４は、各肩部１３２及び１３４に沿った第１の溝１２８及び１３０などの溝で区切られたリブ１２６を含む。本発明は、図１に示されるタイヤ１００の特定の大きさまたは外観に限定されないことに留意されたい。むしろ本発明は、例えば図１に示されるものとは異なる幅、アスペクト比、トレッド特徴、及びベルトを有するタイヤと共に使用されてもよく、タイヤ１００が単なる例として提供されていることは理解されよう。加えて、本発明は、示されるビード部１０２、１０４のようにビードコアの周りの折り返しを有するボディプライに限定されない。
【００３５】
上述のように、本発明は、タイヤのクラウン部１１０全体に沿ってより均一な膨張成長率（すなわちタイヤが膨張するときのタイヤの成長率）を有するタイヤを提供する。かかる均一な成長は、タイヤ１００の中心と肩との間の剛性の差を低減させ、荷重感度を低減させ、かつ／または、特に、例えばタイヤ１００のトレッド部１２４の溝１２８及び／または１３０内の１つ以上の溝底に沿った亀裂の傾向を減少させる。
【００３６】
典型的なタイヤ製造プロセスでは、タイヤは、タイヤがその最終の幾何学形状をとる成形型内で硬化される。慣習的に、ボディプライは典型的に、製造を容易にするために成形型内で可能な限り平衡に近くなるように設計される。本発明では、ボディプライの従来の平衡曲線（すなわち従来の幾何学形状）から逸れる、発明的なボディプライＨが提供される（図１のボディプライＨはその一例である）。この発明的な偏差が、補強された複合物に典型的な、タイヤの肩部１３２及び／または１３４内のベルトの端部付近で生じる構造効果を相殺することが分かった。それに加えて、ボディプライが肩及び上側壁部に沿って特定の様式で従来の平衡曲線から逸れる、すなわち、ずれるようにボディプライＨを配置することによって、均一な膨張成長が達成されることを、本発明者らは発見した。例として図２に示され、本明細書においてより具体的に説明されるように、この新しいボディプライＨは、（従来の平衡曲線を使用してモデリングされた）従来のボディプライＰとは実質的に異なる。
【００３７】
本明細書において使用される場合、「膨張成長」という用語は、２つの曲線間の差を参照してより十分に理解され得る。より具体的には、Ｒは、子午面内のボディプライの形状を表す参照曲線であり、Ｘは、子午面内の別のボディプライの形状を表す別の曲線であり、ＤRXは、いかなる所与の点においても曲線Ｒに対して垂直である曲線Ｒから曲線Ｘに向かう方向に沿った、曲線Ｒからの曲線Ｘの距離を指定すると想定されたい。また、曲線Ｒ及びＸが同一平面上にあり、周知の極円筒座標系において同じｙ−ｒ平面内にあると想定されたい。いかなるｙ−ｒ平面も回転させてｙ−ｚ平面（すなわち本明細書で定義される子午面）にすることができるため、曲線Ｒ及びＸは、デカルトのｙ−ｚ平面内で規定されてもよい。
【００３８】
図３を参照すると、参照曲線Ｒは、
2017507835.tif 000003
を定義することによって、その曲線の長さｓの関数としてパラメータ化され得る。
2017507835.tif 000004
とし、式中、Ｌは、ｓ＝０からの曲線Ｒの全長である（参照曲線Ｒはボディプライを表し得るため、Ｌは本明細書においてボディプライの半分の長さとも称される）。この曲線は、接線ベクトル
2017507835.tif 000005
2017507835.tif 000006
及び法線ベクトル
2017507835.tif 000007
を有する。点Ｒ（ｓ0）における曲線Ｒと曲線Ｘとの間のＤRX（ｓ0）間の距離は、図４に示されるように以下の様式で定義される：
１．点Ｒ（ｓ0）の位置を定め、この点における曲線の法線
2017507835.tif 000008
を計算する。
２．Ｒ（ｓ0）を通過する
2017507835.tif 000009
と共線的な半直線を生成する。この半直線は、一式の点
2017507835.tif 000010
において曲線Ｘと交差する。
３．ＤRX（ｓ0）を
2017507835.tif 000011
と定義する。これは、垂直な半直線が曲線Ｘと２つ以上の点で交差する場合、最も近い点が選択されることを確実にする。
【００３９】
したがって、曲線Ｘが膨張後の例示的なタイヤ１００のボディプライＨを表し、参照曲線Ｒがかかる膨張前のボディプライＨを表す場合、ある点における膨張成長は、上記のように
2017507835.tif 000012
として決定され得る。一例として、タイヤ１００がｙ−ｚ平面（すなわち子午面）内で切断される場合、ボディプライＨは、その曲線の長さｓの関数
2017507835.tif 000013
2017507835.tif 000014
としてパラメータ化され得る曲線Ｃを画定する。曲線Ｃは、接線ベクトル
2017507835.tif 000015
及び法線ベクトル
2017507835.tif 000016
2017507835.tif 000017
を有する。同様に、タイヤ１００の内面Ｉ及び外面Ｅも、それぞれ法線ベクトル
2017507835.tif 000018
及び
2017507835.tif 000019
を有する曲線Ｉ（ｓ1）及びＥ（ｓ2）によって説明され得る。
【００４０】
これらの定義を使用して、本発明の１つの例示的な方法では、タイヤの非常に低い圧力状態（本明細書では「基準圧力」と称される）と所望の設計圧力（本明細書では「公称圧力」と称され、これは例えば、最大側壁圧力であり得る）との間で、膨張成長が測定され得る。好ましくは、基準圧力は、タイヤ１００のビード部１０２、１０４を車輪リム上に静置させるのに十分に高いが、さもなければタイヤ１００の形状を変化させることを回避するのに十分に低い。より具体的には、これら２つの圧力状態間で境界条件が変わらないように保つために、例示的な本方法では、リム上のタイヤ１００のビード部１０２、１０４の位置は、公称圧力においてそれが占める位置に固定される。これは、例えば内部ビード支持体の使用によって実験的に達成され得、また、例えば有限要素分析（ＦＥＡ）を使用してコンピュータで容易にシミュレーションまたはモデリングされ得る。
【００４１】
次に、任意の所望の方位角における曲線Ｉ、Ｅ、及び／またはＣをもたらすタイヤ１００の測定が行われる。例えば、ボディプライＨの曲線Ｃ（ｓ）は、直接（例えば、Ｘ線技術によって）測定されても、またはＦＥＡによってコンピュータモデルから得られてもよい。図５に示されるように、上記に規定した境界条件を用いて得られる２つのボディプライ曲線は、Ｃ（ｓ）N（公称圧力におけるボディプライ曲線）及びＣ（ｓ）R（基準圧力におけるボディプライ曲線）と定義され得る。その場合、点ｓ0におけるボディプライの膨張成長Ｇ（ｓ0）は、
2017507835.tif 000020
と定義される。
【００４２】
図６は、０．５バールの基準圧力及び８．３バールの公称圧力でＦＥＡを使用して、膨張成長を測定するための例示的な本方法を従来の４４５／５０Ｒ２２．５  ＷＢＳタイヤに適用した結果を示す。タイヤ中心線においてｙ＝０で、この従来のタイヤのトレッドバンドは、−１９５ｍｍ（ミリメートル）から＋１９５ｍｍに伸びる。タイヤの片側（すなわち中心線Ｃ／Ｌの左側）のみが示されており、タイヤ中心線を中心にして対称的に構成されたタイヤでは結果が実質的に対称的になるであろうことは理解されよう。線ｂ及びＭ’は、後にさらに説明される。
【００４３】
図６の曲線Ｕによって示されるように、従来のボディプライを有する４４５／５０Ｒ２２．５  ＷＢＳタイヤは、タイヤのクラウン部全体で不均等または不均一な膨張成長を示した。約１４２ｍｍにおいて大きなピークが見られ、対応するピークが中心線の他方側に対称的に位置する（図示せず）。残念ながら、これらの大きなピークは、トレッド部１２４の第１の肩溝１２８または１３０の位置と接近して並び、それぞれの溝底を強い引張伸展下に置き、これは亀裂の核形成及び伝播を大幅に促進し得る。かかる高い成長率は、トレッド部１２４の縁における成長率の急激な減少と相まって、溝１２８または１３０の位置でタイヤのクラウン部１１０を曲げるように作用し得る。次いで、これは、タイヤのクラウン部１１０内にヒンジ点を導入し、ここでタイヤは空気圧で作用するのではなく構造的に曲がり、それによってタイヤの全体的な垂直剛性を低減させる。このヒンジ点は、肩溝の存在の有無にかかわらず生じるが、それが溝の位置と一致するときに特に問題となり得る。
【００４４】
このヒンジ点における曲がりの度合いは荷重の関数であるため、タイヤの接地面は、荷重が変化するにつれて、タイヤの中心線Ｃ／Ｌに対して肩１３２及び１３４において急激な展開を示し得る。例えば、高い荷重では、肩１３２及び１３４は中心と比べて過度の長さで地面と接触し得る。反対に、より低い荷重では、肩１３２及び１３４は中心と比べて過度に短くなり得、さらには最低の使用荷重において地面との接触を完全に失う場合がある。荷重感度として知られるこの現象は、トレッドの均等かつ規則的な摩耗のために望ましくなく、タイヤの取り外しまでの走行距離（ｒｅｍｏｖａｌ  ｍｉｌｅａｇｅ）の低減をもたらし得る。
【００４５】
対照的に、本発明は、図６において例示的な曲線Ｋにより表されるように、クラウン部１１０全体にわたって平坦かつ安定した膨張成長曲線を提供することによって、この問題を解決する。この例示的な膨張成長率は、子午面で見たとき、ある特定の発明的な幾何学形状または曲線を（中心線の片側または両側に沿って）タイヤ１００の例示的なボディプライＨに提供することによって得られる。ボディプライＨのこの発明的な曲線の位置は、任意の所望のタイヤについて一義的に構成され得る「基準曲線」（図中ＢＣと表される）を参照して規定及び特許請求される。より具体的には、基準曲線は、当業者には理解されるように、実際のタイヤの物理試料の測定値から一義的に構成されてもよく、または、例えばコンピュータシミュレーションされたモデルもしくはコンピュータ支援設計（ＣＡＤ）によるモデルなど、タイヤの１つ以上のモデルから構成されてもよい。このように、本明細書において基準曲線は、本発明のボディプライの位置の将来の測定及び仕様に関する明確な基準を提供するために使用される。
【００４６】
したがって、この説明及びそれに続く特許請求の範囲において使用される「基準曲線」は、図７に示されるベルトプライＷ及びボディプライＨを有する仮定上のタイヤの例示的な輪郭を参照してこれより記載されるように定義及び構成される。本発明のタイヤが２つ以上のベルトプライを有し得ることを理解されたい。ベルトプライＷは、軸方向に沿った最長のベルト長を有するベルトプライ、すなわち子午面で見たときに最大幅のベルトを表すために使用される。例えば、図１に示されるように、ベルトプライ１２２は最大幅のベルトプライであり、図７ではベルトプライＷによって表される。図２５を参照すると、軸方向に沿った最長のベルト長に加えて、ベルトプライＷは、赤道面ＥＰに対して約−８０度≦α≦＋８０度の範囲内の角度αにあるコードまたは同様の補強材を有するベルトのうち最長でもある。このように、ベルトプライＷのこの定義は、ボディプライとして効果的に機能している場合があるクラウン部内のいかなるベルトをも排除する。
【００４７】
基準曲線を構成することの一部として、ボディプライＨの形状が、０．５バールの基準膨張圧力において適用リム上にタイヤが取り付けられるときにボディプライＨがとる形状（例えば、図５でＣ（ｓ）Rとして指定される）を使用して決定され、かかるリムは、膨張成長の考察において上に記載された境界条件を提供する。上述のように、タイヤの実際の物理試料の事例では、かかる低膨張条件下の子午面内のボディプライＨの形状は、例えばＸ線技術またはレーザー形状測定を使用して実験的に測定され得る。例えばコンピュータで生成されたモデルなどのタイヤのモデルの事例では、かかる低膨張条件下の子午面内のボディプライＨの形状は、例えば有限要素分析（ＦＥＡ）を使用して決定され得る。
【００４８】
図７は、子午面で見たときのタイヤ１００のボディプライＨの一部分の形状を示し、ボディプライＨの半分のみが示されている。図７でＢＣと表される基準曲線、及び本発明の残りの説明は、ｙ−ｚ平面の左側（負のｙ）（すなわち図１で見たときに中心線Ｃ／Ｌの左側のタイヤの部分）を使用して記載され、本発明が、対称的なベルト構造を有するタイヤクラウン部に対して（すなわちｚ軸を中心にした１８０°回転に対して）対称的であることは理解されよう。ボディプライＨとｙ＝０線との交点は、タイヤ中心線における点ａを画定する。ボディプライＨは、曲線ＣR（ｓ）によってｙ−ｚ平面内でパラメータ化され得、ここでｓは、点ａから測定された曲線の長さである。明らかに
2017507835.tif 000021
であり、式中、Ｌは、ボディプライの半分の長さ（すなわち、子午面内の曲線ＣR（ｓ）に沿って測定されたときのボディプライＨの全長の半分）である。
【００４９】
次に、約−８０度≦α≦＋８０度の範囲内の角度αにおいてコードを有するタイヤのクラウン部内のベルトプライ全て（例えば、図１のプライ１１２、１１４、及び１１６など）を考慮すると、Ｍは、子午面で見たときに全てのかかるベルトのうち最大幅のもの（すなわち、この例ではベルトＷ）の端部に位置付けられる点と定義され、パラメータｓMは、子午面内にあるかかるベルトＷの軸方向に沿った曲線の最大半幅を表す。加えて、ｓbは、ｓb＝ｓM−６０ｍｍと定義され、点ｂは、ｂ＝ＣR（ｓb）と定義される。
【００５０】
上記の定義を使用して、基準曲線ＢＣは、２つの要素から構成される。続いて図７では、基準曲線ＢＣの第１の要素は、点ａで始まり点ｂを通過するクラウン半径ｒsの円弧Ａを含む。クラウン半径ｒsは、弧が点ａにおいて水平線と接することを要求することによって決定される。これは、弧を描く円の中心がｙ＝０線上にあることを要求することと同等であることに留意されたい。
【００５１】
基準曲線ＢＣの第２の要素を指定するために、いくつかの追加の点がここで定義される。第１に、ｓeを、ｙにおけるその最小値においてボディプライＨがとるパラメータ値とする。赤道点ｅを、ｅ＝ＣR（ｓe）＝（ｙe，ｚe）と定義する。中間点ｆは、必ずしもボディプライＨ上にあるわけではなく、ｆ＝（ｙe，ｚe−３０ｍｍ）と定義される。Ｑは、点ｅ及びｆを通過する垂直線と定義される。
【００５２】
次に、ｆを通る水平線を構成する。ボディプライＨとの最も近い交点は点ｔと定義され、これは、ｔ＝ＣR（ｓt）となるようにパラメータｓtにおいて生じる。半径２０ｍｍを有する円Ｃが、点ｔにおいてボディプライと接して構成される。この円の中心は、点ｔにおいてボディプライＨに対する法線によって画定される線に沿って、ボディプライＨから２０ｍｍ側方外側に位置付けられる点ｇであると定義される。
【００５３】
したがって、基準曲線ＢＣの第２の要素は、これより以下の様式で決定され得る径方向の平衡曲線Ｅを含む。概して、径方向の平衡曲線は、２つのパラメータ：ｒc、すなわち中心半径、及びｒe、すなわち赤道半径を特徴とする。ここで、ｒは、通常の円筒極動径座標であり、これは、ｙｚ平面内にあるときｚに等しい。径方向の平衡曲線Ｅは、微分方程式によって表され得、また、後の各半径において接線角度φ及び曲線の曲率κを計算することによって中心半径から開始して一義的に構成されてもよい。径方向の平衡曲線に関する接線角度及び曲率の式は周知であり、次のように与えられる：
【００５４】
2017507835.tif 000022
【００５５】
径方向の平衡曲線Ｅのパラメータｒs及びｒeを一義的に決定するため、トライタンジェンシー（ｔｒｉ−ｔａｎｇｅｎｃｙ）条件が課せられる。第１に、径方向の平衡曲線Ｅは、弧Ａに接していなければならない。これら２つの曲線の接線交点は、概して点ｋ≠ｂにおいて生じる。第２に、径方向の平衡曲線Ｅは、線Ｑに接していなければならない。これらの点は非常に近くなるが、この接点ｄは概して≠ｅであることに留意されたい。最後に、径方向の平衡曲線Ｅは、円Ｃに接していなければならない。ｑはｔに非常に近いが、概して、この接点は≠ｔの点ｑにあることに留意されたい。これらの制約が、径方向の平衡曲線Ｅを一義的に決定する。
【００５６】
したがって、基準曲線ＢＣは、上記の２つの要素から、ａ〜ｋの弧セグメントＡと、点ｋ〜ｑの径方向の平衡曲線Ｅとの和集合と定義される。径方向の平衡曲線のｒc及びｒeの値は、当業者に知られる多くの手段によって決定され得る。例えば、１つの方法は、ｒc＝ｚb及びｒe＝ｚeとすることから始め、次いで反復して解を求めることであろう。
【００５７】
点Ｍ’は、基準曲線ＢＣに沿った点ａのパラメータ距離ｓMと定義される。概して、点Ｍ’は、基準曲線ＢＣに対して垂直であり点Ｍを通過する線Ｎmに、典型的には近くなるが、それに正確に沿って位置しないことに留意されたい。
【００５８】
基準曲線ＢＣの上記の定義を使用すると、本発明の例示的なボディプライＨの新しい幾何学形状または形状が、タイヤ１００の肩及び上側壁領域に沿って基準曲線ＢＣの形状とは実質的に異なることが理解されよう。さらに、記載されるように、例示的なボディプライＨのこうした発明的な幾何学形状は、基準曲線ＢＣからのその偏差を曲線の長さｓの関数としてパラメータ的に指定することによって描写され得る。
【００５９】
図８は、４つの従来の市販タイヤ：２７５／８０Ｒ２２．５北米型長距離ステアタイヤ、３１５／７０Ｒ２２．５欧州型リージョナルステアタイヤ、３８５／６５Ｒ２２．５欧州型リージョナルトレーラー用タイヤ、及び４４５／５０Ｒ２２．５北米型長距離ＷＢＳドライブタイヤの各々に関する、それぞれの基準曲線ＢＣからのボディプライの距離のプロットを提供する。表される各タイヤについて、関連するプロット線は、上記の定義に従ってその特定のタイヤについて構成された基準曲線ＢＣからのタイヤのボディプライの距離（ＤRX（ｓ）、前述のとおり決定される）を示す。ここで、参照曲線Ｒが基準曲線であり、測定曲線Ｘが、膨張成長に関して上に記載された境界条件下で０．５バールにおけるボディプライＣRである。
【００６０】
比較すると、図９は、各タイヤに関する、上記の定義に従って特定の各タイヤについて構成された基準曲線からの、本発明の例示的な新しいボディプライＨの距離（ＤRX（ｓ））のプロットを提供する。結果は、ドライブタイヤのＦＥＡシミュレーションを表す。そこから分かるように、本発明の例示的なボディプライＨの形状は広範囲の寸法及び用途にわたって特徴的であり、従来のトラック用タイヤが示したものとは顕著に異なる。
【００６１】
加えて、例示的な新しいボディプライＨは、タイヤ１００のクラウン部１１０全体で所望の均一な膨張成長を提供する。例えば、図１０及び１１は、それぞれ図８及び９中の同じタイヤに関する膨張成長（Ｇ（ｓ）、前述のとおり決定される）のプロットである。図１０は、従来のボディプライを使用してもたらされる非均一な膨張成長を示し、一方で図１１は、本発明の発明的なボディプライを使用する同じタイヤのクラウン部における例示的な均一な膨張成長を示す。各プロットについて図示される三角形は、これまでに定義されたｓMの位置を表す。
【００６２】
再度図９を参照すると、均一な膨張成長を提供するために、本発明の例示的な新しいボディプライＨが、タイヤ幅が変更されると基準曲線ＢＣから系統的に逸れることを、本発明者らは発見した。これは、図１２及び１３に明示的に示されている。より具体的には、図１２は、図１１のシミュレーションされた２７５／８０Ｒ２２．５、３８５／６５Ｒ２２．５、及び４４５／５０Ｒ２２．５ドライブタイヤに関する基準曲線ＢＣからの、本発明の例示的なボディプライＨの距離を示す。
【００６３】
本発明者らは、新しいボディプライＨの曲線の形態が上側壁及びクラウン領域に沿って実質的に一定であることを発見した。したがって、本明細書及びそれに続く特許請求の範囲において使用される場合、Ｄ（ｓ）は、基準曲線ＢＣに沿った位置ｓにおける基準曲線ＢＣとボディプライＨとの間の偏差を表すものとし、Ｄ（ｓ）の負値は、基準曲線ＢＣの径方向内側の位置における基準曲線ＢＣからの距離を表し、正値は、基準曲線ＢＣの径方向外側にある基準曲線からの距離を表す。偏差Ｄ（ｓ）≡ＤBC H（ｓ）であり、図４においてｓoにおける基準曲線ＲとＸとの間の距離に関して前述したものと同様の様式で決定される。このように、ある範囲のタイヤの大きさにわたる例示的な新しいボディプライＨの基準曲線からの偏差Ｄ（ｓ）は、新しいシフトしたパラメータｓ’を定義することによって、次のように指定され得る：
方程式１：
2017507835.tif 000023
式中、
ｓ’は、基準曲線ＢＣに沿ってシフトした長さである
ｓは、基準曲線に沿った長さである
ｓbは、基準曲線ＢＣに沿った点ｂのパラメータ化された長さである  
（点ｂは、上でｓb＝ｓM−６０ｍｍと定義されている）
【００６４】
１３は、この新しいシフトしたパラメータｓ‘を、ｓ＝ｓbとｓ＝ｓdとの間の位置（これは、ｓ’＝０及びｓ’＝ｓd−ｓbに対応する）に対してプロットしたときの、研究した全タイヤ間の整列を示す。いずれの点ｓ‘における基準曲線からの新しいボディプライＨの偏差Ｄ（ｓ）に対する曲線も、ガウス分布を使用して次のように当てはめられ得る：
方程式２：
2017507835.tif 000024
式中、
Ｄ（ｓ’）は、例示的なボディプライＨの、
所与のタイヤに関する基準曲線ＢＣからの距離または偏差であり、負値は、基準曲線ＢＣの径方向内側の位置を表し、
正値は、基準曲線ＢＣの径方向外側の位置を表す。
Ｄ0は、ベクトルの大きさ（ｍａｇｎｉｔｕｄｅ）である
μは、平均値である
σは、距離または偏差関数の標準偏差である
【００６５】
図１４は、本発明の例示的な新しいボディプライを有する図１３の４４５／５０Ｒ２２．５タイヤに関するシフトした曲線の長さｓ’のプロットＮと、Ｄ0＝−４．５ｍｍ、μ＝０．５３ｍｍ、及びμ＝２４ｍｍを用いて方程式２を使用して生成されたプロットＪとの比較である。明確さのために、４４５／５０Ｒ２２．５の寸法のみ示されている。示されるように、方程式２のガウス分布は、示された値を使用して良好に当てはまる。再度図１３を参照すると、偏差Ｄ（ｓ’）は、ｓ’＝５４ｍｍを中心とする領域において負であり、ｓ＝ｓd（ｓ’＝ｓd−ｓb）においてゼロ付近に戻る。それに加えて、偏差Ｄ（ｓ’）は、ｓ＝ｓb（ｓ’＝０）において幾何学的構造によりゼロである。約ｓ’＝５４ｍｍにおける偏差は、例えば約０．５ｍｍであり得る典型的な製造公差と比較して大きい。
【００６６】
したがって、図１に戻ると、本発明の例示的な一実施形態では、ｓb＋５４ｍｍの点において、ボディプライＨは、−７．５ｍｍ≦Ｄ（ｓ）≦３ｍｍの範囲内の偏差Ｄ（ｓ）分、例示的なタイヤ１００に関する基準曲線ＢＣの径方向内側に位置付けられる。前述のとおり、点ｓbは、ｓb＝ｓM−６０ｍｍと定義され、点ｓMは、上述のように、クラウン領域内にある最大幅のベルトプライの曲線の最大半幅を表す。
【００６７】
図１５は、シフトした曲線の長さｓ’の関数としての偏差Ｄ（ｓ）の図解を提供する。括られた区間Ｚは、−７．５ｍｍ≦Ｄ（ｓ）≦−３ｍｍから伸びる。括られた区間Ｚの範囲内のある量分その基準曲線から離間している本発明の例示的なボディプライを含む、大きさ４４５／５０Ｒ２２．５の例示的なタイヤに関するＤ（ｓ）のプロットＨも図示されている。プロットＪは例示目的で示される仮定上の曲線であり、これも括られた区間内に含まれる。
【００６８】
かかるボディプライＨを備えて構成されるとき、タイヤ１００は、タイヤ１００が約０．５バールの圧力からおよそ最大側壁圧力まで膨張するとき、約１．２５ｍｍ以下の膨張成長振幅Ａを有する。再び図７を参照すると、本明細書において使用される場合、肩部は、基準曲線ＢＣ上の点Ｍ’とｂとの間の部分と定義される。所与の方位角θにおけるこの領域内の膨張成長Ｇの最大値、最小値、及び振幅は、以下の様式で定義される：
方程式３：
2017507835.tif 000025
方程式４：
2017507835.tif 000026
方程式５
2017507835.tif 000027
【００６９】
膨張成長率のＦＥＡに基づく計算は、典型的に、全方位角において同じ振幅を自動的に予測する２Ｄ軸対称シミュレーションである。しかしながら、物理的なタイヤ測定の場合、膨張成長率は、タイヤのいたるところで方位角によって変動し得る。したがって、膨張成長振幅測定値Ａの最終測定値は、本明細書及びそれに続く特許請求の範囲において使用される場合、ｎ≧４の均等に離間した方位角測定値の平均値として以下の様式で定義される：
2017507835.tif 000028
【００７０】
例示的な一実施形態では、かかるボディプライＨを備えて構成されるとき、タイヤ１００は、タイヤが約０．５バールの圧力からおよそ最大側壁圧力まで膨張するとき、約１．２５ｍｍ以下の膨張成長振幅Ａを有し、約２０００ｍｍ以上のクラウン半径ｒsを有する。さらに別の例示的な実施形態では、タイヤ１００は、約１２０ｍｍ〜約４４４ｍｍの範囲内の子午面内のベルト幅を有する、少なくとも１つのベルトプライを有する。さらに別の実施形態では、タイヤ１００は、約２０４ｍｍ〜約４４４ｍｍの範囲内の子午面内のベルト幅を有する、少なくとも１つのベルトプライを有する。さらに別の例示的な実施形態では、タイヤ１００は、５０〜５５の範囲内のアスペクト比、及び／または４４５ｍｍ〜４５５ｍｍの範囲内の断面幅を有する。例えば、タイヤ１００は、４４５／５０Ｒ２２．５のタイヤの大きさを有してもよく、または別の例では、４５５／５５Ｒ２２．５のタイヤの大きさを有してもよい。
【００７１】
図１６、１７、１８、及び１９を参照すると、本発明は、コンピュータモデルすなわちＣＡＤ（コンピュータ支援設計）モデルとして構成されＦＥＡ分析に供された、ある特定のタイヤ設計を参照してさらに理解され得る。より具体的には、４４５／５０Ｒ２２．５及び４５５／５５Ｒ２２．５の寸法を使用して、４つのＷＢＳタイヤのコンピュータモデルを生成した。１つはクラウン半径ｒs＝２０００ｍｍを用い、第２の設計はクラウン半径ｒs＝１００００ｍｍを用いる、各寸法の２つの設計を、ＣＡＤシステムで生成した。２０００ｍｍが高度に湾曲したＷＢＳタイヤの表面を表し、１０，０００ｍｍ以上は本質的に平坦であることから、これらの半径を選択した。次いで、上記の設計方法を使用して１０個のステップにわたってパラメータＤ0を約０．２ｍｍから約７．７ｍｍに変動させることによって、これら４つのタイヤの各々の１０個のバージョンをシミュレーションした。ＦＥＡシミュレーションを全てのタイヤモデルに実施した。
【００７２】
これらのパラメータ化研究の結果を、図１６、１７、１８、及び１９に記載する。図１６は、２０００ｍｍのクラウン半径を有する大きさ４４５／５０Ｒ２２．５のタイヤを示す。図１７は、１００００ｍｍのクラウン半径を有する大きさ４４５／５０Ｒ２２．５のタイヤを示す。図１８は、２０００ｍｍのクラウン半径を有する４５５／５５Ｒ２２．５のタイヤの大きさを示す。図１９は、１００００ｍｍのクラウン半径を有する大きさ４５５／５５Ｒ２２．５のタイヤを示す。図１６、１７、１８、及び１９の各々において、示されている領域は、膨張成長振幅Ａが定義される区間を反映するｓ’＝０からｓ’＝ｓm−ｓb＝６０ｍｍまで伸びる。図２０は、図１６、１７、１８、及び１９の研究におけるタイヤの各々に関するパラメータＤoの関数としての膨張成長振幅Ａの要約を提供する。最大膨張成長振幅は、膨張成長振幅Ａが定義される領域を反映するｓ’＝０からｓ’＝ｓm−ｓb＝６０ｍｍまでの領域内で生じる。図２０は、−７．５ｍｍ≦Ｄ（ｓ）≦−３ｍｍの範囲が、膨張成長振幅Ａが約１．２５ｍｍ以下である偏差の範囲を占めることを明らかに示す。
【００７３】
タイヤのトレッド部内の溝底（図１の例示的なタイヤ１００内の溝底１２８または１３０など）に沿った亀裂に関する試験を、高度に上昇したオゾンレベルを有する環境内のドラム上で、荷重下でタイヤを転がすことによって行った。図２１及び２２は、市販の４４５／５０Ｒ２２．５  ＷＢＳタイヤ（Ｗ及びＡの文字で表記）、及び本発明の例示的な一実施形態に従ってその基準曲線に対して配置されたボディプライを有する４４５／５０Ｒ２２．５  ＷＢＳタイヤ（Ｂ及びＣの文字で表記される）を含む、かかる試験からの結果を示す。図２１は、３０，０００ｋｍにおける亀裂密度のプロットを提供し、図２２は、かかる試験の８０，０００ｋｍにおける亀裂密度のプロットを提供する。各タイヤは、Ｗ及びＢの文字が化合物１を有し、Ａ及びＣの文字が化合物２を有するように、トレッド部に２つの異なる化合物を用いて製造された。図２１及び２２に示されるように、本発明の例示的な一実施形態に従って構成されたタイヤ（Ｂ及びＣの文字で表記される）は、３０，０００ｋｍの試験後に目に見える亀裂を有せず、８０，０００ｋｍ後に大幅に低減した亀裂の数及び深刻度を有した。
【００７４】
本発明は、タイヤ１００を設計または構成する例示的な方法も提供する。かかる方法は、既存のタイヤ設計のボディプライを改善させるために使用されてもよく、または新しいタイヤ設計を生成する際に使用されてもよい。いずれの事例においても、例示的な本方法では、設計者は、タイヤが基準圧力まで膨張するときの子午面に沿ったボディプライの形状を表す参照曲線を含むタイヤのモデルを生成することから始めることとなり、ｓは、タイヤの中心線から参照曲線に沿ったｍｍ単位の長さである。既存のタイヤの場合、参照曲線は、例えば、Ｘ線、レーザー形状測定、または他の技術に供されたタイヤの試料の物理的測定値を使用して、上記のように生成され得る。新しいタイヤ設計の場合、参照曲線は、例えば、タイヤのＣＡＤモデルまたは他のコンピュータモデルから生成され得る。基準圧力は、例えば０．５バール、または上記の他の圧力であり得る。
【００７５】
次に、基準圧力におけるタイヤの参照曲線に基づいて、タイヤの基準曲線を構成する。基準曲線は、例えば、前述のように構成される。
【００７６】
基準曲線を使用して、子午面に沿ったボディプライの形状に対して、標的参照曲線が生成される。この標的参照曲線が、タイヤ内で使用される新しいボディプライ（例えば、上記で考察された例示的なボディプライＨなど）の所望の曲線または幾何学形状である。標的参照曲線は、ボディプライの曲線に沿ってｓb＋５４ｍｍの点で、タイヤ中心線の少なくとも片側に−７．５ｍｍ≦Ｄ（ｓ）≦−３ｍｍの範囲内の基準曲線からの偏差Ｄ（ｓ）を有するように、参照曲線を再配置することによって生成され、ｓbは、ｓM−６０ｍｍに等しく、ｓMは、長さＬの半分である。標的参照曲線は、参照曲線をタイヤ中心線の両側に再配置することによって生成されてもよい。本明細書において使用される場合、式−７．５ｍｍ≦Ｄ（ｓ）≦−３ｍｍは、この範囲の終点、すなわち−３ｍｍ及び−７．５ｍｍを含む。
【００７７】
既存のタイヤの場合、その設計は、ボディプライの新しい形状を含むように変更されることとなる。これは、新しいボディプライを有するタイヤを製造するための変更を含む。新しく設計されるタイヤの場合、その設計は、ボディプライの新しい輪郭または曲線を含むこととなる。したがって、本発明は、本明細書に記載されるように均一な膨張成長を提供する、新しい発明的なボディプライを有して構成かつ製造されるタイヤを含む。
【００７８】
特定の例示的な実施形態及びその方法に関して本主題を詳細に記載したが、前述の内容の理解を得れば、かかる実施形態の修正形態、変更形態、及び等価物を当業者が容易に生み出し得ることは理解されるであろう。したがって、本開示の範囲は、限定ではなく例であり、主題の開示内容は、本明細書に開示される教示を使用すれば当業者に容易に明らかとなり得るような本主題に対するかかる改変、変更、及び／または追加の包含を除外しない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【国際調査報告】
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