JP2004058865A

JP2004058865A - 支持体および空気入りランフラットタイヤ

Info

Publication number: JP2004058865A
Application number: JP2002221027A
Authority: JP
Inventors: Kazuma Nakazawa; 中澤　一真
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2002-07-30
Filing date: 2002-07-30
Publication date: 2004-02-26

Abstract

【課題】充分な支持強度を保ちつつ軽量化された支持体および空気入りランフラットタイヤを提供することを課題とする。
【解決手段】空気入りタイヤ１４の内部には、支持部１６が配設される。支持部１６の配設されたランフラットタイヤを自動車に装着して走行させると、空気入りタイヤ１４の内圧低下時に支持部１６の接触部３０がタイヤのトレッド部２４に接地し、タイヤのサイドゴム層に替わって荷重を受け、ランフラット走行が可能となる。この支持部１６は、カーボン繊維の層を複数重ねて熱硬化性樹脂を含浸することにより成形されている。このように支持部１６を金属でなく、カーボン繊維で補強された熱硬化性樹脂で成形することで、支持部１６の軽量化を図ることができる。また、カーボン繊維で補強して単層でなく積層とすることで、支持部１６は充分な支持強度を保つことができる。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はタイヤがパンクした場合、その状態のまま相当の距離を走行し得るようにタイヤの内部に配設される支持体および空気入りランフラットタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気入りタイヤでランフラット走行が可能、即ち、パンクしてタイヤ内圧が０ｋｇ／ｃｍ^２になっても、ある程度の距離を安心して走行が可能なタイヤ（以後、ランフラットタイヤと呼ぶ。）として、タイヤの空気室内におけるリムの部分に、中子（支持体）を取り付けた中子タイプのランフラットタイヤが知られている。
【０００３】
ところで、自動車業界では、環境保護の観点や燃費の改善などを目的として車体の軽量化が図られている。この点において、中子タイプのランフラットタイヤは、従来のタイヤに対して中子（支持体）の分だけ重量が増加することになる。特に金属で製造された場合の中子（支持体）の支持部は、ばね下重量増大の主要因となる。一方、支持部を樹脂で製造すれば軽量化は図れるが、樹脂単独では支持部にかかる荷重を支えきれない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事実を考慮して、充分な支持強度を保ちつつ軽量化された支持体および空気入りランフラットタイヤを提供することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載する本発明の支持体は、空気入りタイヤの内部に配設され、タイヤ径方向外側へ突出した接触部を備え、前記接触部でランフラット走行時に荷重を受ける環状の支持部を有する支持体であって、前記支持部が、繊維で補強された樹脂で成形されることを特徴とする。
【０００６】
請求項１に記載する本発明の支持体によれば、支持部は、空気入りタイヤの内部に配設される。支持部の配設されたランフラットタイヤを自動車に装着して走行させると、空気入りタイヤの内圧低下時にタイヤ空気室内に配設された支持部の接触部がタイヤのトレッド部に接地し、タイヤのサイドゴム層に替わって荷重を受け、ランフラット走行が可能となる。この支持部は、繊維で補強された樹脂で成形されている。このように支持部を金属でなく、繊維で補強された樹脂で成形することで、支持部の支持強度を保ちつつ軽量化を図ることができる。
【０００７】
請求項２に記載する本発明の支持体は、請求項１記載の構成において、前記樹脂が、熱硬化性樹脂または熱可遡性樹脂であり、前記繊維が、カーボン繊維またはケブラー繊維またはガラス繊維の単一体または複合体であって前記熱硬化性樹脂または前記熱可遡性樹脂に埋設されて補強することを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載する本発明の支持体によれば、支持部では、繊維が熱硬化性樹脂または熱可遡性樹脂に埋設して補強する。この繊維は、カーボン繊維またはケブラー繊維またはガラス繊維の単一体または複合体である。このように、支持部の材料を熱硬化性樹脂等の樹脂単独とするのではなく、カーボン繊維等の繊維で補強することで、支持部が補強される。
【０００９】
請求項３に記載する本発明の支持体は、請求項１又は請求項２に記載の構成において、前記支持部が前記繊維の層を複数重ねて前記樹脂を含浸することにより成形されることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載する本発明の支持体によれば、支持部は、繊維の層を複数重ねて樹脂を含浸することにより成形される。このように、繊維を単層とせずに、積層とすることで、支持部の支持強度が増す。
【００１１】
請求項４に記載する本発明の支持体は、請求項１から３のうちいずれか一項に記載の構成において、前記支持部の弾性率が１９．６ＧＰａ以上であることを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載する本発明の支持体によれば、支持部の弾性率が１９．６ＧＰａ（２０００ｋｇｆ／ｍｍ^２）以上となっている。支持部の弾性率を１９．６ＧＰａ（２０００ｋｇｆ／ｍｍ^２）以上とすることで、ランフラット走行時に支持部の形状を保持できる。
【００１３】
請求項５に記載する本発明の支持体は、請求項１から４のうちいずれか一項に記載の構成において、前記支持部の曲げ強度が９８ＭＰａ以上であることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載する本発明の支持体によれば、支持部の曲げ強度が９８ＭＰａ（１０ｋｇｆ／ｍｍ^２）以上となっている。支持部の曲げ強度が９８ＭＰａ（１０ｋｇｆ／ｍｍ^２）以上とすることで、荷重を受けた際にも支持部の形状を保持できる。
【００１５】
請求項６に記載する本発明の空気入りランフラットタイヤは、一対のビードコア間にわたってトロイド状に形成されたカーカスと、前記カーカスのタイヤ軸方向外側に配置されてタイヤサイド部を構成するサイドゴム層と、前記カーカスのタイヤ径方向外側に配置されてトレッド部を構成するトレッドゴム層と、を備え、リムに装着されるタイヤと、前記タイヤの内側に配設され、前記タイヤとともにリムに組み付けられる請求項１から５のうちいずれか一項に記載の支持体と、
を有することを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載する本発明の空気入りランフラットタイヤによれば、空気入りタイヤの内圧低下時には、空気入りタイヤの内部に配設された支持体がサイドゴム層に代わってトレッド部を支持することによって、ランフラット走行が可能となる。
【００１７】
ところで、ランフラット走行時に、操作性を良くするには、車体の軽量化が必要となる。ここで、支持部を金属で製造していたのでは、曲げ強度や弾性率との関係より軽量化にも限度がある。この点につき、本発明によれば、支持部は繊維で補強された樹脂で成形されるので、曲げ強度や弾性率を一定以上にしつつ軽量化を図ることができる。また、支持部を軽量化することで、車両の走行燃費を改善することも可能となる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明における支持体および空気入りランフラットタイヤの第１の実施の形態を図面に基づき説明する。ここで、ランフラットタイヤ１０とは、図１に示すように、一般的なホイルリム１２に空気入りタイヤ１４と支持体１６とを組み付けたものをいう。
【００１９】
環状とされている支持体１６には、支持部２６が備えられている。タイヤ回転軸Ｏに沿って切断した支持部２６の斜視図が図２である。支持部２６は、繊維で補強された合成樹脂を素材として形成されている。支持部２６を金属でなく、繊維で補強された合成樹脂で成形することで、所定の曲げ強度及び弾性率を保ちつつ支持部２６の軽量化を図ることができる。繊維としては、カーボン繊維、ケブラー繊維、ガラス繊維等が適しており、これらの単一体のほか、これらの各種繊維を互いに組み合わせたり、これらの繊維以外とを組み合わせた複合体でも良い。この実施形態における繊維は、図３に示すような平織クロス材３２を用い、目付け量は６５０ｇ／ｍ^２である。樹脂は、ビニルエステル系の熱硬化性樹脂等を用いる。図２に示すような支持部２６は、６枚の平織クロス材３２（図３参照）を織りの向きが同じになるように重ねて樹脂を含浸し、プレス内で５０℃にして１時間硬化させて成形する。繊維を単層とせずに、積層とすることで、支持部２６の支持強度が増す。ここで、平織クロス材３２（図３参照）を６枚積層して支持部２６を成形した場合、鉄で成形した場合とほぼ同等の支持強度を持たせることが可能である。
【００２０】
図２に示す支持部２６の弾性率は、１９．６ＧＰａ（２０００ｋｇｆ／ｍｍ^２）以上必要である。１９．６ＧＰａ（２０００ｋｇｆ／ｍｍ^２）未満であるとランフラット走行時に支持部２６の形状を保持できずに変形してしまい、車両荷重を支持できなくなるためである。また、曲げ強度は、９８ＭＰａ（１０ｋｇｆ／ｍｍ^２）以上必要である。９８ＭＰａ（１０ｋｇｆ／ｍｍ^２）未満であると車両の静的又は動的な荷重を受けた際に支持部２６が破壊してしまうからであり、支持部２６の曲げ強度が９８ＭＰａ（１０ｋｇｆ／ｍｍ^２）以上とすることで、荷重を受けた際にも支持部２６の形状を保持できるようになっている。
【００２１】
なお、支持部２６に使用する素材として、上記よりも弾性率が低い、あるいは、曲げ強度が弱い、素材を使用した場合、支持部２６の厚みを増すことによって上記の弾性率や曲げ強度の条件を満たすことができるが、結果として軽量化が図れなくなるので、支持部２６に使用する素材としては、上記の弾性率及び曲げ強度の素材を使用するのが好適である。
【００２２】
図１に示すように、支持部２６の両端には、加硫成形された弾性体としてのゴム製の脚部２８が備えられている。支持体１６を組み付けるリム１２は、空気入りタイヤ１４のサイズに対応した標準リムである。この実施形態における空気入りタイヤ１４は、一対のビード部１８と、両ビード部１８に跨がって延びるトロイド状のカーカス２０と、カーカス２０のクラウン部に位置する複数（本実施形態では２枚）のベルト層２２と、ベルト層２２の上部に形成されたトレッド部２４とを備える。この実施形態で示したタイヤは、一般的なタイヤ形状であるが、本発明は各種のタイヤ形状に適用できる。
【００２３】
次に、第１の実施の形態の作用を説明する。
【００２４】
図１に示すように、ランフラットタイヤ１０では、空気入りタイヤ１４の内圧が低下した場合、半径方向内側に変位した空気入りタイヤ１４のトレッド部２４を支持体１６の支持部２６の接触部３０が支持してランフラット走行を可能とする。
【００２５】
ところで、ランフラット走行時に、操作性を良くするには、車体の軽量化が必要となる。ここで、本発明によれば、支持部２６は繊維で補強された樹脂で成形されるので、曲げ強度及び弾性率を一定以上にしつつ軽量化を図ることができる。また、支持部２６を軽量化することで、燃費を改善することも可能となり、省エネルギーにも寄与する。
【００２６】
次に、図４に基づいて、第２の実施の形態を説明する。第２の実施の形態は、第１の実施の形態とほぼ同様の構成であるが、繊維として四軸組布３４を用いる点が異なる。ここで、四軸組布３４とは、繊維を四方向（０°、９０°、±４５°）に配した組布である。四軸組布３４は、繊維が四方向に配されているため、引っ張りに対して高強度であり、かつ、強度・剛性のバランスが良く、支持部２６（図２参照）の形状にした場合には、ねじれ強度の補強にも優れている。また、樹脂の含浸性が良く、脱泡性に優れるため、支持部２６の成形にも好適である。
（試験例）
上記実施形態の作用を確認するために、以下に示す２つの実施例に係る支持部（以下、これらを試験例１、試験例２という）と比較例に係る支持部（以下、単に比較例という）との比較試験を行った。
【００２７】
試験例１は第１の実施の形態で説明した支持部と同様である。繊維はカーボン繊維で目付け量６５０ｇ／ｍ^２の平織クロス材を用い、樹脂はビニルエステル系を用いた。平織クロス材を織りの向きが同じになるように６枚重ねて樹脂を含浸し、プレス内で５０℃にして１時間硬化させ、成形体を得た。
【００２８】
また、試験例２は第２の実施の形態で説明した支持部とほぼ同様である。繊維はカーボン繊維で目付け量５００ｇ／ｍ^２の四軸組布を用い、樹脂はビニルエステル系を用いた。四軸組布を６枚重ねて樹脂を含浸し、プレス内で５０℃にして１時間硬化させ、成形体を得た。
【００２９】
一方、比較例は、材質ＳＵＳ３０４、厚さ１．２ｍｍでプレートより成形し、供試体を得た。
【００３０】
このようにして成形された試験例１、試験例２及び比較例に係る支持部を備えたランフラットタイヤは、試験用の乗用車に装着され、これらの乗用車は、タイヤの空気圧をゼロとしてランフラット走行をした。試験走行距離は、２００ｋｍである。試験結果を表１に示す。
【００３１】
【表１】

試験結果として、試験例１は、支持部の一部にクラックが発生したが、２００ｋｍを完走し、試験例２及び比較例は、支持部にクラック等の破壊が発生することなく２００ｋｍを完走した。ここで、支持部の重量は、試験例１及び試験例２が１．０ｋｇであり、比較例が２．５ｋｇであった。
【００３２】
このように、試験例１及び試験例２は、比較例の４０％の重量で２００ｋｍを完走した。特に試験例２については、クラック等の破壊もなく比較例と同様の走行ができた。
【００３３】
なお、上記の実施の形態では、支持部の接触部が断面形状にて等しい２つ凸部で形成される構成としているが、例えば、等しくない２つの凸部であっても１つの凸部であっても適用され、本発明での形状はこれに限定されない。
【００３４】
また、上記の実施の形態では、樹脂にビニルエステル系の熱硬化性樹脂を用いる構成としているが、これに限定されず、例えば、ナイロン６等の熱可塑性樹脂といった熱硬化性樹脂以外の樹脂でも良い。また、目付け量についても、上記の実施の形態では、６５０ｇ／ｍ^２としているが、これに限定されない。
【００３５】
さらに、上記第１の実施形態では、繊維の積層の仕方として、織りの向きが同じになる場合を例にとって説明したが、図５に示すように、上下の平織クロス材３６、３８の経糸３６Ａ、３８Ａが互いに、及び、緯糸３６Ｂ、３８Ｂが互いに４５°等の所定角度ずれるように重ねることも可能であり、積層の仕方はこれに限定されない。この場合には、上下左右方向のほかに斜め方向の力に対する補強も可能となる。また、上記の実施の形態では、樹脂を補強する繊維について、平織クロス材や四軸組布を例に挙げて具体的に説明したが、例えば、スダレ織等の織り方で形成した繊維であっても良く、本発明の繊維は、平織クロス材や四軸組布に限定されない。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の支持体および空気入りランフラットタイヤによれば、充分な支持強度を保ちつつ軽量化を図れるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る、空気入りランフラットタイヤのリム装着時における車輪軸に沿って切断した端面図である（タイヤ回転軸Ｏに沿った端面のうち、上側部分のみを示す。）
【図２】本発明の第１の実施形態に係る支持体において、支持部を図１のタイヤ回転軸Ｏに沿って切断した斜視図である。
【図３】平織クロス材を示す平面図である。
【図４】四軸組布を示す平面図である。
【図５】上下の平織クロス材が経糸を４５°ずらして重ね合わされる状態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１６　　支持体
２６　　支持部
３２、３６、３８　　平織クロス材（繊維）
３４　　四軸組布（繊維）

Claims

空気入りタイヤの内部に配設され、タイヤ径方向外側へ突出した接触部を備え、前記接触部でランフラット走行時に荷重を受ける環状の支持部を有する支持体であって、
前記支持部が、繊維で補強された樹脂で成形されることを特徴とする支持体。
前記樹脂が、熱硬化性樹脂または熱可遡性樹脂であり、前記繊維が、カーボン繊維またはケブラー繊維またはガラス繊維の単一体または複合体であって前記熱硬化性樹脂または前記熱可遡性樹脂に埋設されて補強することを特徴とする請求項１記載の支持体。
前記支持部が前記繊維の層を複数重ねて前記樹脂を含浸することにより成形されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の支持体。
前記支持部の弾性率が１９．６ＧＰａ以上であることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか一項に記載の支持体。
前記支持部の曲げ強度が９８ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか一項に記載の支持体。
一対のビードコア間にわたってトロイド状に形成されたカーカスと、前記カーカスのタイヤ軸方向外側に配置されてタイヤサイド部を構成するサイドゴム層と、前記カーカスのタイヤ径方向外側に配置されてトレッド部を構成するトレッドゴム層と、を備え、
リムに装着されるタイヤと、
前記タイヤの内側に配設され、前記タイヤとともにリムに組み付けられる請求項１から５のうちいずれか一項に記載の支持体と、
を有することを特徴とする空気入りランフラットタイヤ。