JPH1024714A5 - - Google Patents

Description

【発明の名称】低圧の全地形車両用ランフラットタイヤと、それとリムの組立体

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえパンクまたは同様な事態によって空気が漏れてしまっても、そのタイヤの走行を可能にする独特なトレッドと、サイドウォール構造とそしてビードとを有する全地形車両（全地形万能車とも言う。ＡＴＶ：All Terrain Vehicle）用の低圧のランフラットタイヤに関する。本発明のタイヤは、限定的なランフラット性能を示すように設計されているか、または空気の内圧がなくても空気圧に依らずに動作するように設計されている。

【０００２】
【従来の技術】
ＡＴＶ用のタイヤは車両のサスペンションシステムに補助されこれと協動して機能するように設計されている。したがって、こうしたタイヤは幅が広く、そして通常は８．０から１２．００インチ（２０３から３０５ｍｍ）までの範囲内にある標準のリム直径よりも比較的大きくなっている。こうしたタイヤは、通常は１０ｐｓｉ（６９ｋＰａ）未満の圧力、時にはほぼ２．９ｐｓｉ（２０ｋＰａ）ほどの圧力しか保持していない大きな空気チャンバを有し、そして車両のサスペンションと組み合わされて車両のショック吸収成分および振動減衰成分として機能する比較的に柔軟なサイドウォール構造を有する。

【０００７】
ランフラットの自動車タイヤに従来のリムを使用することは、１９９４年１１月２９日に認められた米国特許第５３０３７５８号に開示された時以降、１９９０年代の初期にまず商業的な成功を収めた。この自動車用のランフラットタイヤは独特なビード構造と非常に小さい縦横比のカーカスとを採用していた。短い断面高さと比較的高い重量荷重要求のために、荷重下におけるタイヤのたわみは非常に制限されていた。本発明は、ＡＴＶ用のタイヤの縦横比が通常５０％〜１００％であり、サイドウォールの断面高さ（ＳＨ）が非常に高く、約１インチ（２５．４ｍｍ）ほどたわんで、ＡＴＶ車の比較的旧式なサスペンションに対して衝撃吸収の補助として作用するのに充分な柔軟性もなければならないという、他と異なる独特な設計上の制約を有している。ＡＴＶ用のホイールの各位置ごとの最大荷重は、自動車の場合より低く、一般的には５００ポンド（２２６．８ｋｇ）／タイヤ未満であるが、上述の自動車のタイヤは１０００ポンド（４５３．６ｋｇ）よりもやや大きい最小荷重条件を有していた。こうした相違をよりよく認識するには、自動車のサスペンションのばね定数は約２００ポンド／インチ（３．５７ｋｇ／ｍｍ）であることを考えればよい。関連の自動車のランフラットタイヤのばね定数は１，０００ポンド／インチ（１７．９ｋｇ／ｍｍ）になるであろう。ＡＴＶ車のサスペンションのストラットは８０〜１００ポンド／インチ（１．４３〜１．７９ｋｇ／ｍｍ）のばね定数を有しているが、関連の自動車のランフラットタイヤは１６０〜２００ポンド／インチ（２．８６〜３．５７ｋｇ／ｍｍ）のばね定数を有している。ＡＴＶ用のタイヤにおいては、タイヤの空気が充填されているときも、またされていないときも、ランフラットタイヤのばね定数が高すぎれば、走行が非常にがたつき、そして制御がとても難しくなることに運転者は気がつくであろう。本発明は、これらの独特なＡＴＶの設計制約を考慮し、そして特殊なリムを必要とせずに柔らかく柔軟なＡＴＶ用のタイヤ特性を維持しながら優れたランフラット特性を有する新しいタイヤ構造を開示するものである。

【００１１】
本発明によるランフラットタイヤには、ほぼ平坦で半径方向内側のべース２７を有する環状のビードコア２６がある。この内側べース２７は内径ｄと軸方向の幅ｗとを有する。タイヤ１０、１１がその設計リム８２に取り付けられるとき、ビードコア２６はこの設計リムと特殊なはめ合い関係になる。リムは、当該のタイヤのメーカーの所在地において適用されている『タイヤ・リム工業標準規格協会』によって指定されたものであり、そして幅Ｗで直径（Ｄ）のビードシート８１と直径（Ｄ _h ）のビードハンプ８０とを有している。ビードコアの内側べース２７の直径ｄは直径（Ｄ _h ）にほぼ等しく、そしてビードコアの内側べース２７の幅ｗは設計リムの座８１の幅Ｗの６５％〜９０％の範囲内にある。例えば、ビードシート８１が０．４００インチ（１０．２ｍｍ）であるとき、ビードコア２６は０．２５〜約０．３６インチ（６．３５〜約９．１４ｍｍ）より大きい幅Ｗを有している。

【００１２】
上述のタイヤ１０、１１は８．０〜１２．０インチ（２０３．２〜３０４．８ｍｍ）の範囲の公称リム直径と、２６インチ以下の外径すなわち全径とを有し、そして１０ｐｓｉ（６８．９ｋＰａ）より低い標準タイヤ圧で動作する。このタイヤは、全径の２５％〜５０％の範囲に含まれる断面の最大幅ＳＷを有する。

【００２３】
本願に用いられているランフラットという用語は、空気が抜けている状態でタイヤが動作しているとき、タイヤの構造自体がそれだけで充分に強固であるので車両の荷重を支持することができ、このタイヤがつぶれるのを防止する内部装置を必要とせずに、タイヤのサイドウォールと内面がつぶれたりもしくは自らに向かって座屈したりしないことを意味する。つまり、常用最大静荷重の下でかつメーカーによって特定されているタイヤ圧において、たわみの百分率が値Ｘとすると、たわんだ断面高さの百分率が１−Ｘであることが好ましいということである。０ｐｓｉ（０ｋＰａ）の圧力で上記と同じ静荷重において、言い換えれば空気が抜けている状態で、たわんでいる断面高さの百分率１−Ｘは、少なくとも５０％、好ましくは少なくとも７５％である。例えば、非荷重時において６．５５インチ（１６６．４ｍｍ）の断面高さを有する、４ｐｓｉ（２７．６ｋＰａ）まで空気を充填されているＡＴ２３ｘ７−１０の限定ランフラットタイヤ１０は、常用荷重の時には約０．７７インチ（１９．６ｍｍ）すなわち１２％たわむことになるであろう。０ｐｓｉ（０ｋＰａ）では、同じタイヤは約１７％たわむ。このようにして、４ｐｓｉ（２７．６ｋＰａ）においてたわんだ断面高さの値は８８％であり、そして充填されていない時のたわみの値では、撓んだ断面高さの値は８３％である。

【００３５】
ビードコア２６は４層から成ることが好ましく、各層は連続的に被覆されている個別のモノフィラメントのスチールワイヤによって形成されている。この好ましい実施例では、直径０．０３８インチ（０．９７ｍｍ）のワイヤが被覆されて、４または５または６本のワイヤから成る半径方向内側から半径方向外側までの幾つかの層をなし、この各層は、図６に示されているようなリムである設計リムのビードシート８１の幅Ｗの６５％より大きく、その９０％より小さい範囲内のビードコアの幅ｗを生じさせる。１つの層内のワイヤの数はまた、選択されたワイヤの直径にも関連している。

【００３６】
図２および４に示されている平坦なベース面２７は、製造を容易にするために、回転軸に平行であることが好ましく、そしてリムのハンプ８０の直径（Ｄ _h ）にほぼ等しい内径（ｄ）を有する。一つの例示として示すと、１０インチ（２５４ｍｍ）の標準リムは、１０．０３インチ（２５４．８ｍｍ）のリムのハンプ直径（Ｄ _h ）を有し、リムの狭い直径は９．９６８インチ（２５３．２ｍｍ）であり、そしてビードシート８１は５°の角度αだけ傾斜している。４×６のビードコアの４×４の帯板は１０．０３インチ（２５４．８ｍｍ）の内径を有し、そしてビードコア２６の半径方向内側のゴム引きされた材料は約９．９０８インチ（約２５１．７ｍｍ）の直径を有し、そして約５°の角度θのテーパがある。タイヤ１０、１１は取り付けられるとき、先ずビード域２２の半分以上をビードハンプ８０の上に乗せ、そしてその結果、ボタンを衣服のボタン穴にはめるのと同じようなやり方で、ビード域２２の残りの半分を伸ばして完全に座にはめ込むことができる。タイヤ１０、１１はビード域２２において、ビードハンプ８０を通過するまでは、実際には引き延ばされて円環形から楕円形に近い形にされる。当該のタイヤが延びているので、ビードコア２６とリムの座８１との間に直接に挟まれているゴムは十分圧縮され、ビード域２２の残りがビードハンプ８０を通過することが可能になる。図示されているように、平坦なベース面２７はリムのビードシートの平坦な部分より広くすることができる。これは、フランジ７６とビードハンプ８０の半径または曲率半径に因っている。しかしながら、厳しい荷重下においてもビードがリムの座８１から外れることがないように、ビードコア２６のベース面２７はリムのハンプ８０の頂点から軸方向外側に、ある距離をおいて配置されなければならない。上述の設計はランフラットを含むあらゆる使用条件においてリム８２から外れないように非常にうまく設計されている。

【００４４】
ビードコア２６から最大断面幅（ＳＷ）の半径方向の位置まで、上述のエラストマーの充填材４２、４６、４８の組合せの横断面の全体の厚さは、変化することが好ましい。サイドウォールとカーカスとの全体の厚さは最大断面幅の位置Ｈで約０．６５インチ（１６．５ｍｍ）であり、そして横方向のトレッドの縁１４、１６の近辺のショルダーに合流する部域において、全厚Ｆまで増加し、この全厚Ｆは約０．７５インチ（１９ｍｍ）、すなわちタイヤ１１の最大断面幅ＳＷにおいて測定された全サイドウォール厚の１１５％である。タイヤ１１のショルダー域におけるサイドウォールの全厚Ｆは、最大断面幅（ＳＷ）における全サイドウォール厚の少なくとも１００％であることが好ましく、より好ましいのは１５０％未満であることである。

【００５０】
理想的には、充填状態におけるランフラットタイヤのばね定数は、従来のＡＴＶ用の非ランフラットの空気タイヤのそれと、あまり異ならないようになるべきである。限定的なランフラットでは、４ｐｓｉ（２７．６ｋＰａ）でかつ推奨の正規荷重における充填時のばね定数は、同様な寸法の従来のＡＴＶ用のタイヤの１３５％未満であるべきである。発明者が限定的なランフラットタイヤと呼んでいる条件において、ランフラットタイヤが非充填状態で作動させられるとき、ばね定数は、タイヤの座屈や自らへのつぶれを防止するのに十分なものでなければならない。しかしながら、このばね定数は、タイヤがランフラットであると運転者が認識したり感じたりすることができるほど、十分に低くなければならないと、発明者は考えている。これは、充填状態のランフラットタイヤがあるばね定数χを有するならば、この同じタイヤが非充填状態のときは、χの５０％〜９０％の範囲、好ましくはχの５０％〜８０％の範囲のばね定数でなければならないということである。

【００５１】
代りに、上記のタイヤは同一の寸法の従来の非ランフラットタイヤのばね定数にほぼ等しいか、またはこれより少々大きい非充填状態時のばね定数で作動するように設計することができることを、発明者は見出している。このような場合では、本発明のＡＴＶ用のランフラットタイヤは、時速５０マイル（８０．５ｋｍ／ｈ）以下の速度で連続走行ベースで空気圧なしに動作できる。これは、ＡＴＶタイプの車両の荷重と速度が通常の乗用車タイプのタイヤに比較して少ないためである。ＡＴＶ用のフルタイムのランフラットタイヤは、選択されたばね定数によっては、従来のＡＴＶ用の非ランフラットタイヤと基本的に同じ操縦性を有し、そして同じような感じを与えるものもあるだろう。χの１２０％のばね定数において、こうした非充填状態のタイヤは運転者にとっては当然ながら少々固く感じられるであろうが、この率までは十分許容可能な乗り心地と操縦性のデータが得られている。これよりもずっと高いばね定数では、不快な乗車特性になり易い。

【００５２】
以下の表Ａは、本発明にしたがって作られた１組のＡＴＶ用の前輪と後輪のタイヤ１０、１１の実例を開示している。実施例１は図１および２にしたがって作られたタイヤ１０である。実施例２は図３および４にしたがって作られたタイヤ１１である。実施例１のタイヤ１０は限定的なランフラット性能のために選択されたばね定数で作られ、一方、実施例２のタイヤ１１は全面的なランフラットすなわち非空気圧性能を示すことができるばね定数で作られた。これらのばね定数は、０ｐｓｉ（０ｋＰａ）、２ｐｓｉ（１３．８ｋＰａ）、および４ｐｓｉ（２７．６ｋＰａ）の各空気圧において、ｌｂ／ｉｎ単位で表されている。０ｐｓｉ（０ｋＰａ）における耐久性の測定は、マイル単位で測定された。耐久テストは、前輪の全面的ランフラットの実施例のタイヤ１１に対して、１３０％の最大定格荷重で３４時間の間、２５ｍｐｈ（４０．２ｋｍ／ｈ）で実施された。その結果、タイヤが故障した形跡はなく、８５０マイル（１３６７．９ｋｍ）のランフラット性能を示した。前輪の限定的なランフラットタイヤ１０は、ランフラット状態で５７５マイル（９２５．４ｋｍ）走行した後にサイドウォールのつぶれを示した。同様に、後輪のタイヤ１０、１１の実施例１と２は、以下の耐用マイル数、すなわちそれぞれ推定５００マイル（８０４．７ｋｍ）と実際の値である８５０マイル（１３６７．９ｋｍ）を示した。これらのタイヤは、前輪と後輪の各位置における同様な寸法の従来のＡＴＶ用の対照標準空気タイヤと比較された。比較対象のばね定数は表Ａに示されている。タイヤの寸法は、前輪のタイヤでＡＴ２３×７−１０であり、そして後輪のタイヤでは２２×１１．００−１０ＮＨＳであった。a

【００５３】
【表１】
表Ａから判るように、限定的なランフラットタイヤ１０は０ｐｓｉ（０ｋＰａ）においては、正規の空気圧の従来のＡＴＶ用のタイヤより小さいばね定数を有している。完全なランフラットタイヤ１１は０ｐｓｉ（０ｋＰａ）において、従来のＡＴＶ用のタイヤの充填時のばね定数以上の推奨ばね定数を有しており、その推奨する空気圧と荷重において車両のメーカーの推奨する同一寸法の従来のＡＴＶ用の空気タイヤのばね定数の１２５％より小さいことが好ましい。限定的なランフラットタイヤは、４ｐｓｉ（２７．６ｋＰａ）に充填されそして荷重をかけられた時のばね定数の５０％〜８０％であることが好ましい０ｐｓｉ（０ｋＰａ）のばね定数を有する。理想的には、限定的なランフラットの第１の具体例のタイヤ１０は、車両メーカーの推奨する同一寸法の従来の空気タイヤのその空気圧と荷重下におけるばね定数の５０％〜９１％の非充填時ばね定数を有している。

Claims (3)

1. 低圧の全地形車両用ランフラットタイヤとリムの組立体であって、
   前記タイヤは、
   １対の横方向の縁を有する環状のトレッドと、
   直径ｄおよび軸方向の幅ｗを持つ実質的に平らな半径方向内側のベースを有する、１対の環状のビードコアと、
   前記環状のトレッドの半径方向内側のカーカスであって、前記ビードコアに向かって延び、かつ前記ビードコアの周囲を包んでいる１層以上のコード補強プライを有するカーカスと、
   前記ビードコアの各々に隣接し、かつ前記ビードコアの各々から半径方向外側に延びているエラストマーのアペックスと、
   カーカスプライの半径方向内側のエラストマーのインサートの第１の対であって、１つの前記エラストマーのインサートが、前記トレッドの前記横方向の各縁から半径方向内側に前記ビードコアの各々に向かって延び、前記エラストマーのアペックスの半径方向外側の部分の、半径方向および軸方向の内側で終わっている、前記エラストマーのインサートの第１の対とを有し、
   前記リムはハンプとリムフランジを有し、該リムフランジは軸方向内面を有し、前記リムの前記ハンプと前記軸方向内面との間の範囲はビードシートであり、該ビードシートは幅Ｗを有し、前記リムは最小直径Ｄを有し、前記ハンプは直径Ｄ _h を有しており、
   前記タイヤは、前記ビードコアの前記内側のベースの直径ｄが直径Ｄ _h と実質的に等しく、かつ前記ビードコアの前記内側のベースの幅ｗが前記ビードシートの幅Ｗの６５％から９０％までの範囲内にあるという関係を満たしている、
   低圧の全地形車両用ランフラットタイヤとリムの組立体。
2. 前記トレッドから半径方向外側に向かって延びている複数のトレッドラグと、複数のタイバーであって、１つ以上の前記タイバーが前記トレッドの中央部内において横方向に隣接する前記トレッドラグを連結する、複数のタイバーとをさらに有する、請求項１に記載の低圧の全地形車両用ランフラットタイヤ。
3. 前記トレッドの縁と前記ビードコアとの間を半径方向に延び、前記第１の対のインサートと少なくとも１層の前記カーカスプライとから軸方向外側に間隔をおいて配置されている、前記エラストマーのインサートの第２の対をさらに有する、請求項１に記載の低圧の全地形車両用ランフラットタイヤ。