JP2005263183A - タイヤホイール組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】 ランフラットタイヤホイール組立体のランフラット用支持体の金属シェルとゴム状弾性体との接着性を改良する。
【解決手段】 タイヤ／リムの内空洞部に、環状金属シェル及びゴム状弾性体によって形成されたランフラット用支持体を有する、ランフラットタイヤホイール組立体において、前記ゴム状弾性体をジエン系ゴム１００重量部及びナフテン酸鉄１〜８重量部を含むゴム組成物から構成することにより環状金属シェルとゴム状弾性体との接着性を改良したタイヤホイール組立体。
【選択図】 図２

Description

本発明は、損傷又は空気抜け状態においても制限された運転ができるタイヤ（以下、ランフラットタイヤという）に用いるタイヤホイール組立体に関し、更に詳しくはタイヤ／リムの内空洞部に設けられる環状金属シェル及びゴム状弾性体からなるランフラット支持体の環状金属シェルとゴム状弾性体との接触部分の接着性を改良したタイヤホイール組立体に関する。

空気入りタイヤが自動車などの走行中にパンクやバーストなどによって内圧が急激に低下した場合でも、一定距離を走行できる緊急走行可能性を有するランフラットタイヤに対するニーズがあり、かかるニーズに応えて多くの提案がなされている。かかる提案として、例えば特許文献１及び２には、空気入りタイヤの内空洞部のリム上にランフラット用支持体（中子体）を装着し、それによってパンク等をした空気入りタイヤを支持することによりランフラット走行を可能にする技術が提案されている。

特開平１０−２９７２２６号公報 特表２００１−５１９２７９号公報

前記ランフラット用支持体は、外周側を支持面にした環状部材を有し、その両脚部に弾性リングを取り付け、弾性リングを介して支持体がリム上に支持されるような構造をしている。このランフラット用支持体を用いる技術は、従来の一般的な空気入りタイヤのホイール／リムに特別の改造を加えることなく、ホイール／リムをそのまま使用できるため、従来の空気入りタイヤの製造、加工、取付設備をそのまま利用できるという利点を有している。

これに対し、古典的な方法としてサイドウォールを補強してランフラット走行を可能にする技術もあるが、これはタイヤ断面高さの高いタイヤサイズにおいては十分な性能が発揮できないという問題があり、また前述のようなタイヤの内空洞部に中子体を設ける技術として中子をソリッドとしたものがあるが、これは中子に柔軟性がないことから、組みつけにくいという問題があり、更に特殊なリム構造や特別のタイヤ構造を用いる提案もあるが、これらにはタイヤにもホイールにも汎用性がないので、ユーザーに過分な負担をしいるという問題がある。

一方、前記したランフラット用支持体を用いる技術は、汎用性、組みつけ性において優れるが、弾性リングと環状部材との接触面の接着力がランフラット用支持体の耐久性に大きな影響を及ぼし、その耐久性を大きく左右するという問題がある。従って、ランフラット用支持体を装着したタイヤ／ホイール組立体におけるランフラット支持体の耐久性を向上させ、かつランフラット走行距離を延長するには、支持体の金属シェル表面とゴム弾性体の接着性及びその耐久性を改良する必要がある。

本発明者らは先きにかかる接着性を改良する技術を、例えば特願２００２−２７１７９５号（平成１４年９月１８日出願）などに提案した。本発明はこれを更に改良せんとするものである。

即ち、本発明はランフラットタイヤホイール組立体のランフラット用支持体を構成する環状金属シェルとゴム状弾性体との接着性を更に改良してランフラット用支持体の耐久性及びランフラット走行性を改良することを目的としている。

本発明に従えば、タイヤ／リムの内空洞部に、環状金属シェル及びゴム状弾性体によって形成されたランフラット用支持体を有する、ランフラットタイヤホイール組立体において、前記ゴム状弾性体をジエン系ゴム１００重量部及びナフテン酸鉄１〜８重量部を含むゴム組成物から構成することにより環状金属シェルとゴム状弾性体との接着性を改良したタイヤホイール組立体が提供される。

本発明によってゴム状弾性体をナフテン酸鉄を含むゴム組成物で構成することにより加硫工程が短縮されかつ接着力の向上効果が得られる。

本発明によれば、高剛性の金属シェルとゴム状弾性体によって形成されたランフラット用支持体を有する、ランフラットタイヤホイール組立体において、前記ゴム状弾性体をジエン系ゴム１００重量部及びナフテン酸鉄１〜８重量部、好ましくは２〜６重量部を含むゴム組成物で構成することにより、環状金属シェルとの接着性が改良されたタイヤホイール組立体が得られ、更に好ましくは、所定の接着面積を確保することによって、リム組立て時やランフラット走行時の負荷に十分耐える接着力をランフラット用支持体に付与することができる。

以下、本発明を図に示す実施形態により具体的に説明する。
図１、図２、及び図３は本発明のタイヤホイール組立体（車輪）の代表的な実施態様の要部を示す子午線断面図である。

たとえば、図１、図２及び図３に示すように、本発明に係るランフラット用支持体１は空気入りタイヤ２の空洞部３に挿入される環状金属シェル４，５または６と、ゴム状弾性体７とから形成される。このランフラット用支持体１は、外径が空気入りタイヤ２の空洞部３の内面と一定距離を保つように空洞部３の内径よりも小さな形状をし、かつその内径は空気入りタイヤのビード部の内径と略同一の寸法に形成されている。このランフラット用支持体１は、空気入りタイヤ２の内側に挿入された状態で空気入りタイヤ２と共にホイールのリム８に組み込まれ、タイヤホイール組立体が構成される。このタイヤホイール組立体が自動車などに装着されて走行中に空気入りタイヤがパンクなどすると、そのパンクして潰れたタイヤ２がランフラット用支持体１の外周面に支持された状態になって、ランフラット走行が可能となる。

以上の通り、本発明のタイヤホイール組立体のランフラット用支持体は、環状金属シェルとゴム状弾性体とから構成されており、環状金属シェル４，５又は６は、外側にパンクなどをしたタイヤを支えるため連続した支持面を形成し、内側は左右の側壁を脚部とした形状をしている。外側の支持面は、種々の形状をとることができ、たとえば図１に示すような平坦なもの、図２に示すようなその周方向に直交する横断面の形状が外側に凸曲面になるような形状のもの（その凸曲面のタイヤ軸方向に並ぶ数は図２に示すように２つのもの、または３以上のもの、更には単一のものでもよい）、更に図３に示すように２以上の凸曲面から構成され、その凹部に断面が円上の弾性リング９を配してランフラット走行時の衝撃緩和能力を付与させたり、そして／又は、環状金属シェルをゴム状弾性体で分離させて金属シェルの側壁が直接リムと当接し、安定した係合状態を維持できるようにした形状などとすることができる。このように支持面を形成するような場合にも金属とゴム状弾性体との接着を本発明に従って高めればタイヤのランフラット走行持続距離を伸ばすことができる。

ゴム状弾性体は、環状金属シェルの両脚部の端部（図１又は図２参照）又は両脚部中（図３参照）にそれぞれ取り付けられ、そのまま左右のリム上に当接することにより環状金属シェルを支持する。このゴム状弾性体はゴムから構成され、パンクなどをしたタイヤから環状金属シェルが受ける衝撃や振動を緩和すると共に、リムに対する滑り止めの作用をし、環状金属シェルをリム上に安定支持する。

図４に示すように、ランフラット用支持体１を構成する環状金属シェル５とゴム状弾性体７とは強固な接着力を有するが、好ましくは所定の接着面積を確保するのが良い。リム作業時やランフラット走行時の負荷はリム径Ｒ（インチ）により無次元化され、接着面積をＳ（cm² ）としたときに、その比Ｓ／Ｒが４．５cm² ／インチ又はそれ以上、好ましくは８〜２０cm² ／インチであると良い。ここで接着面積とは環状金属シェルの片側端部における金属とゴム状弾性体との接着面積、即ちその周方向に直交する横断面における環状金属シェル端部のゴム状弾性体と接している金属シェルの表／裏面及び端面を周方向に一周させた全接着面積をいう。

さらに、環状金属シェル５とゴム状弾性体７との接着面は軸方向と、径方向とによって構成されることが良く、両者が略同等であると一層好ましい。かかることによってランフラット走行時に発生する軸方向、径方向の力の双方に耐える構造が形成される。

図１，２及び３において、ランフラット用支持体１、空気入りタイヤ２、リム８は、ホイールの回転軸（図示せず）を中心として共軸に環状に形成されている。なお、金属シェルの寸法には特に限定はないが、好ましくは厚さ０．５〜３．０mm、幅は左右タイヤビードトウの間隔と略等しくする。

本発明のタイヤホイール組立体は、パンクなどをしたタイヤを介して自動車などの重量を支えるようにするため、環状金属シェル４，５又は６は金属材料から構成する。そのような金属としては、鉄、ステンレススチール、アルミニウム合金などを例示することができる。

本発明において、ゴム状弾性体は、環状金属シェルを安定支持すると共に環状金属シェルとの接着性を改良するもので、高硫黄配合ジエン系ゴムから構成することができる。本発明で用いるジエン系ゴムとしては、天然ゴム、ポリイソプレンゴム、スチレン−ブタジエン共重合体ゴム、ポリブタジエンなどをあげることができる。

本発明においては、環状金属シェルとゴム弾性体との接着性を改良するために、ゴム状弾性体用組成物に、ジエン系ゴム１００重量部に対し、ナフテン酸鉄１〜８重量部、好ましくは２〜６重量部を配合する。この配合量が少な過ぎると所望の接着効果が得られず、逆に多すぎると接着界面の増加に伴い、接着力が低下するので好ましくない。本発明において使用するナフテン酸鉄は例えばキシダ化学社などから市販されている公知の化合物である。なお、他の有機酸鉄（例えばステアリン酸などの鉄）を鉄として０．１〜５重量部併用することができる。

本発明において使用するゴム組成物には、前記した必須成分に加えて、カーボンブラックやシリカなどの補強剤（フィラー）、各種オイル、老化防止剤、可塑剤、シランカップリング剤などのタイヤ用、その他一般ゴム用に一般的に配合されている各種添加剤を配合することができ、かかる配合物は一般的な方法で混練して組成物とし、加硫するのに使用することができる。これらの添加剤の配合量も本発明の目的に反しない限り、従来の一般的な配合量とすることができる。

以下、実施例によって本発明を更に説明するが、本発明の範囲をこれらの実施例に限定するものでないことはいうまでもない。

実施例１〜４及び比較例１〜３
表Ｉに示す配合（重量部）のゴム組成物からのゴム状弾性体を用いて本発明の効果を実証する。

次に表Ｉに示す配合（重量部）のゴム状弾性体試料（寸法：５．５mm厚×２．５cm幅×８cm長）を調整し（硫黄及び加硫促進剤を除いて先ずバンバリーミキサーで温度１５０℃になるまで混合し、その後硫黄及び加硫促進剤を加えて８０℃×３分間混合させた）、これに基板（鉄製）を１５０℃×６０分間加熱して接着させた。結果を表Ｉに示す。

表Ｉ脚注
＊１：ＲＳＳ＃３
＊２：昭和キャボット（株）製 ショウブラック Ｎ２２０
＊３：正同化学工業（株）製 酸化亜鉛３号
＊４：ＦＬＥＸＳＹＳ製 フェニレンジアミン系老化防止剤 ＳＡＮＴＯＦＬＥＸ ６ＰＰＤ
＊５：大日本インキ化学工業（株）製 ナフテン酸コバルト（Ｃｏ含量１０％）
＊６：キシダ化学（株）製 ナフテン酸鉄（ＩＩ）（Ｆｅ含量５％）
＊７：日立化成工業（株）製 ヒタノール２５０１Ｙ
＊８：四国化成工業（株）製 不溶性硫黄（２０％油展）

評価物性の試験方法は以下の通りである。
剥離力：ＪＩＳ Ｋ６２５６加硫ゴム及び熱可塑性ゴムの接着試験方法に準拠して測定した。比較例１の値を１００として指数表示した。数値が大きいほど接着性が良いことを示す（熱老化条件：８０℃×１９２時間）。
ゴム被覆率（％）：剥離後の基板表面へのゴム被覆率を示し、ゴム被覆が全く無い場合が０％、完全にゴムに覆われている場合を１００％とした。

表Ｉに示す通り、本発明に従って、特定量の有機酸鉄、イオウ、レゾール系アルキルフェノール樹脂、カーボンブラック及びフェニレンジアミン系老化防止剤を、ジエン系ゴムに配合することにより基板表面へのゴム被覆率も良好で、剥離力も強くなることが分かる。

実施例５〜７及び比較例４
タイヤサイズを２０５／５５Ｒ１６ ８９Ｖ、リムサイズを１６×６ １／２ＪＪとして本発明のタイヤホイール組立体（実施例５〜７）と比較例１によった従来のタイヤホイール組立体（比較例４）をそれぞれ作製した。
尚、タイヤホイール組立体のランフラット用支持体は図２のものを使用した。

これら各試験タイヤホイール組立体を以下に示す測定方法により、耐久性の評価試験を行なった。結果は表IIに示す。

耐久性試験
２５００cc乗用車に前記試験用タイヤを装着し、前右側のタイヤ内空気圧を０kPa とし、他の３ヶ所のタイヤ内空気圧は２００kPa として、９０km／hrで故障するまで走行させた。結果は比較例１の値を１００として指数表示した。数値が大きいほど耐久性が良いことを示す。

表II脚注
実施例５：実施例２のゴムによるタイヤホイール組立体
実施例６：実施例３のゴムによるタイヤホイール組立体
実施例７：実施例４のゴムによるタイヤホイール組立体

表IIの結果から、本発明のタイヤホイール組立体は耐久性を改善できることがわかる。

以上説明した通り、従来、単独ではゴムとの接着性に乏しい鉄やステンレスなどの金属とゴム状弾性体との接着は非常に困難であり、仮に接着させることができても強度的に不足したり、経時的耐久性に乏しかったりすることが多かったが、本発明によれば、ジエン系ゴム１００重量部に対し、ナフテン酸鉄１〜８重量部を配合したゴム組成物からゴム状弾性体を構成することにより、環状金属シェルとゴム状弾性体との接着性が改良され、ランフラット用支持体としての耐久性が大幅に向上する。

本発明のタイヤホイール組立体の一実施態様の要部を示す子午線断面図である。 本発明のタイヤホイール組立体の他の実施態様の要部を示す子午線断面図である。 本発明のタイヤホイール組立体の更に他の実施態様の要部を示す子午線断面図である。 本発明のタイヤホイール組立体の環状金属シェルとゴム状弾性体との接着面の一例を示す図面である。

符号の説明

１…ランフラット用支持体
２…空気入りタイヤ
３…空洞部
４…環状金属シェル
５…環状金属シェル
６…環状金属シェル
７…ゴム状弾性体
８…リム
９…弾性リング

Claims (5)

1. タイヤ／リムの内空洞部に、環状金属シェル及びゴム状弾性体によって形成されたランフラット用支持体を有する、ランフラットタイヤホイール組立体において、前記ゴム状弾性体をジエン系ゴム１００重量部及びナフテン酸鉄１〜８重量部を含むゴム組成物から構成することにより環状金属シェルとゴム状弾性体との接着性を改良したタイヤホイール組立体。
2. 前記ランフラット用支持体のゴム状弾性体が環状金属シェルとリムとの間に配置され、環状金属シェルを支持する構造となっている請求項１に記載のタイヤホイール組立体。
3. 前記環状金属シェルの素材が鉄鋼又はステンレススチールである請求項１又は２に記載のタイヤホイール組立体。
4. タイヤの呼び径をＲ（インチ）、ゴム状弾性体／金属の接着面積をＳ（cm² ）としたときに、その比Ｓ／Ｒが４．５cm² ／インチ又はそれ以上である請求項１〜３のいずれか１項に記載のタイヤホイール組立体。
5. 接着面が略軸方向面と略径方向面とによって構成されている請求項１〜４のいずれか１項に記載のタイヤホイール組立体。

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