JP2005349967A - 予備タイヤの取付方法及び予備タイヤ付車輌 - Google Patents

Abstract

【課題】 予備タイヤに、通常走行時に発揮される新たな機能を追加して、予備タイヤの付加価値を高める。
【解決手段】 予備タイヤ１０をタイヤ収納室５０に収納する際に、予備タイヤ１０のホイールディスク１２ｂの中心部を、バネ要素２４を備え、シリンダロッド２２が上記タイヤ収納室５０の底部中央に突設されたショックアブゾーバ２０により支持するとともに、ホイール部１２のスポーク部をバネ部材３０で支持するなどして、上記予備タイヤ１０を車体に対してフローティングマウントし、上記予備タイヤ１０をダイナミックダンパのウエイトとして作用させるようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車輌に収納する予備タイヤの取付方法と、予備タイヤを備えた予備タイヤ付車輌に関するものである。

一般的な車輌には、パンク時の交換に使用する予備タイヤが装備されている。しかし、昨今のタイヤはパンクする機会が少ないため、上記予備タイヤは殆ど使用されることなく、廃棄されているのが現状である。
また、予備タイヤは常に車輌に搭載されているので、車輌は常に上記予備タイヤの分だけ余分なスペースを取られ続ける上に、予備タイヤという重量物を運びつづけるため、燃費にも影響を与えつづけている。
このような資源の無駄遣いを解消すべく、タイヤが受傷し空気圧が低下してもある程度の走行が可能なランフラットタイヤを装着することにより、予備タイヤを搭載しない車輌などが提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。
特開２００４−０９０６９６号公報 特開２００４−０９０６９９号公報

しかしながら、上記ランフラットタイヤは、タイヤサイド部を補強したり、リムに中子などによる内部支持体を設けたりするなどしているため、通常のタイヤに比べて重く硬いため、乗り心地性が若干悪化するとともに、耐久面及びコストの面では予備タイヤを装着した場合の方が有利であるので、未だに広く普及するには至っていない。
そこで、車輌に常に搭載されている予備タイヤを、パンク交換時だけでなく有効に利用する方法が望まれている。

本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたもので、予備タイヤに、通常走行時に発揮される新たな機能を追加して、予備タイヤの付加価値を高めることを目的とする。

本発明者は、鋭意検討の結果、予備タイヤを車体に対して、弾性体及び／または減衰機構を介して取付けることにより、上記予備タイヤの質量をバネ上の車体質量相当部分から切り離して、いわゆるダイナミックダンパのウエイトとして作用させるようにすれば、凹凸路走行時のバネ上振動を低減できることを見出し本発明に到ったものである。
すなわち、請求項１に記載の発明は、パンク時の交換に使用する予備タイヤの取付方法であって、上記予備タイヤを車輌に収納する際に、上記予備タイヤを車体に対して、弾性体及び／または減衰機構を介して取付けるようにしたことを特徴とするものである。
なお、予備タイヤは、パンク時に交換するためのタイヤで、タイヤがホイールに装着されている状態のものを指し、タイヤ（タイヤ本体）とホイール部とから構成される。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の予備タイヤの取付方法において、上記予備タイヤのホイール部を、バネ部材及びショックアブゾーバを介して、車体に取付けるようにしたことを特徴とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の予備タイヤの取付方法において、上記予備タイヤのホイール部をショックアブゾーバを介して車体側に取付けるとともに、上記車体側に、上記予備タイヤのタイヤ本体方向に突設し、上記タイヤ本体の一部に当接する突起部を設けて、上記予備タイヤのタイヤ本体を支持するようにしたことを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の予備タイヤの取付方法において、上記予備タイヤに、車輌に搭載する備品を収納する収納容器または収納具を搭載したことを特徴とする。
また、請求項５に記載の発明は、パンク時の交換に使用する予備タイヤを備えた車輌であって、上記予備タイヤが、車体に対して、弾性体及び／または減衰機構を介して取付けられていることを特徴とするものである。

本発明によれば、パンク時の交換に使用する予備タイヤを車輌に収納する際に、予備タイヤのホイール部を、バネ部材及びショックアブゾーバを介して、車体に取付けたり、上記車体側に、上記予備タイヤのタイヤ本体方向に突設し、上記タイヤ本体の一部に当接する突起部を設けて、上記予備タイヤのタイヤ本体を支持するようにしたりするなどして、上記予備タイヤを車体に対して、弾性体及び／または減衰機構を介して取付けることにより、上記予備タイヤをダイナミックダンパのウエイトとして作用させるようにしたので、凹凸路走行時におけるバネ上振動を低減することができ、乗り心地性を向上させることができる。
このとき、上記予備タイヤに、車載工具等の車輌に搭載する備品を収納する収納容器または収納具を搭載して、上記ダンパマスの重量を重くしてやれば、バネ上振動を更に低減することができる。

以下、本発明の最良の形態について、図面に基づき説明する。
図１は、本最良の形態に係る予備タイヤの取付方法を示す図で、同図において、１０はタイヤ（以下、タイヤ本体という）１１をホイール部１２のリム１２ａに装着して成る予備タイヤ、２０は上記予備タイヤ１０を収納するタイヤ収納室５０の底部中央に突設され、上記予備タイヤ１０のホイールディスク１２ｂの中心部を弾性支持するショックアブゾーバ、３０は上記タイヤ収納室５０の底部に設置され、上記ホイール部１２のスポーク部を支持するバネ部材である。
ショックアブゾーバ２０は、シリンダ２１とこのシリンダ２１の軸に沿って伸縮するシリンダロッド２２と、上記シリンダ２１の上端面と上記シリンダロッド２２の先端側に取付けられた上，下のフランジ２３ａ，２３ｂ間に装着されたバネ要素２４とを備えたもので、本例では、上記シリンダロッド２１の上記バネ要素２４が装着されている側とは反対側の端部を、上記タイヤ収納室５０の底部中央に突設するとともに、上記シリンダ２１の上端面と下フランジ２３ｂとにより上記予備タイヤ１０のホイールディスク１２ｂの中央部を挟み込んで固定することにより、上記予備タイヤ１０を上記ショックアブゾーバ２０に取付けるようにしている。具体的には、ホイールディスク１２ｂに設けられ、タイヤ本体１１を図示しないハブ部に取付けるための取付穴部１２ｃに、ボルトあるいは連結ピンなどの連結部材２５を挿入し、上記シリンダ２１の上端面と下フランジ２３ｂとを締結するようにすれば、上記予備タイヤ１０を上記ショックアブゾーバ２０に固定することができる。

予備タイヤ１０の取付方法としては、上記予備タイヤ１０のホイール部１２の中心の穴部にショックアブゾーバ２０のシリンダロッド２２を通しながら、バネ部材３０上に予備タイヤ１０を搭載した後、下フランジ２３ｂを取付けて上記予備タイヤ１０のホイールディスク１２ｂを挟み込み、連結部材２５で固定する。次に、シリンダロッド２２にバネ要素２４を装着し、上フランジ２３ａを上記シリンダロッド２２の上端部に固定することにより、上記バネ要素２４の上端部を上フランジ２３ａにより固定する。
これにより、上記予備タイヤ１０は、バネ部材３０及びショックアブゾーバ２０のバネ要素２４という２つのバネ要素により車体に対して弾性支持されるとともに、シリンダ２１と下フランジ２３ｂとによりショックアブゾーバ２０に取付けられた予備タイヤ１０は、シリンダロッド２２に沿ってスライドされることにより、減衰力を発生させるので、上記予備タイヤ１０は、車体に対して、弾性体と減衰機構とを介して、フローティングマウントされた状態となる。したがって、上記予備タイヤ１０の質量をバネ上質量（車体）から切り離して、ダイナミックダンパのウエイトとして作用させることができるので、車輌の乗り心地性を向上させることができる。

ところで、バネ上振動である車体部分には、主に数１００ｋｇのバネ上質量が影響するバネ上振動共振周波数と、主に数１０ｋｇのバネ下質量が影響するバネ下振動共振周波数とにおいて大きな振動が発生する。これらの振動をダイナミックダンパで抑えるためには相当大きな質量を持ったダンパマスが必要となるが、予備タイヤ１０の質量は重くても２０〜３０ｋｇ程度と考えられるので、バネ上共振を抑えるには適しているとはいえない。そこで、上記予備タイヤ１０によって構成されるダイナミックダンパの共振周波数を上記バネ下振動共振周波数より若干高めに設定すれば、バネ上振動のうちのバネ下共振部分については効果的に抑えることが可能となるので、バネ上振動を低減して車輌の乗り心地性を向上させることができる。

このように、本最良の形態では、予備タイヤ１０をタイヤ収納室５０に収納する際に、予備タイヤ１０のホイールディスク１２ｂの中心部を、バネ要素２４を備え、シリンダロッド２２が上記タイヤ収納室５０の底部中央に突設されたショックアブゾーバ２０により支持するとともに、ホイール部１２のスポーク部をバネ部材３０で支持することにより、上記予備タイヤ１０を車体に対して、フローティングマウントするようにしたので、上記予備タイヤ１０をダイナミックダンパのウエイトとして作用させることができ、凹凸路走行時におけるバネ上振動を低減することができる。

なお、上記最良の形態では、バネ部材３０とショックアブゾーバ２０とにより、予備タイヤ１０を、車体に対して、フローティングマウントした場合について説明したが、タイヤ本体１１が弾性体であることから、タイヤ本体１１自身をバネとして使用することもできる。具体的には、図２に示すように、バネ部材３０に代えて、タイヤ収納室５０の底部から予備タイヤ１０のタイヤ本体１１のサイド部に向って突出する複数の突起部３１を設け、この突起部３１により上記タイヤ本体１１を支持する。これにより、バネ部材３０を使用せずに、予備タイヤ１０を、車体に対して弾性支持することができる。

また、ダイナミックダンパのダンパマスは比較的重い方が制振効果が高いので、図３に示すように、上記予備タイヤ１０のホイール部１２の内側に、車載工具等を収納する収納容器または収納具などの収納部３２を設け、更に、上記収納部３２に工具等を収納しておけば、質量が重い予備タイヤを搭載したことに相当するので、バネ上振動を更に低減することができる。

図４の表は、車輌が悪路を走行する際に、バネ上部である車体に生じるバネ上振動加速度の周波数特性を解析するための、車輌の上下方向の特性を表わすパラメータを示す表で、図５，図６はその振動モデル、図７〜図１０はそれぞれ上記振動モデルにより解析したバネ上振動加速度の周波数特性を示すグラフである。上記各グラフにおいて、バネ上振動が小さいほど乗り心地性がよい。
なお、上記図４の表において、
・ｍ１はホイール等のバネ下質量
・ｍ２はボディ等のバネ上質量
・ｍ３はダイナミックダンパとなる予備タイヤの質量
・ｋ１はタイヤ縦バネ定数
・ｋ２はサスペンション上下方向バネ定数
・ｋ３は予備タイヤ支持ダイナミックダンパのバネ定数
・ｃ１はタイヤ上下方向減衰係数
・ｃ２はサスペンション上下方向減衰係数
・ｃ３は予備タイヤ支持ダイナミックダンパの上下方向減衰係数である。
表の比較例１〜４は、図４の振動モデルで表わせる車輌で、比較例２は比較例１において、バネ下質量を軽くした振動モデルの車輌、比較例３は、バネ下質量を重くし、同時にタイヤの縦バネ定数を大きくした振動モデルの車輌、比較例４は、バネ上質量を大きくした振動モデルの車輌である。
また、表の実施例１〜５は、図５の振動モデルで表わせる、本発明の予備タイヤをダイナミックダンパのマスとした振動モデルの車輌で、実施例１は図１〜図３に相当する。実施例２は実施例１において、バネ下質量を軽く、かつ、ダイナミックダンパのバネ定数を大きくした振動モデルの車輌、実施例３は、バネ下質量を重くし、同時にタイヤの縦バネ定数を大きくした振動モデルの車輌、実施例４は、バネ上質量を大きくした振動モデルの車輌、実施例５は、ダンパマスを大きくした振動モデルの車輌である。

比較例１に対し、実施例１のように、予備タイヤをダイナミックダンパのウエイトになるようにして車体に搭載すると、図７に示すように、バネ下共振周波数付近のバネ上振動を小さくすることができる。また、比較例１に対し、比較例２のようにバネ下質量のみを軽くしてやると、従来の予備タイヤを単に搭載したものでもバネ下共振周波数付近のバネ上振動が小さくなるが、本発明のように、ダイナミックダンパをバネ下共振周波数に合わせて設定している場合には、実施例２のように、ダイナミックダンパのバネ定数を高めることで、上記比較例２よりもバネ上振動を更に小さくすることができる。
また、比較例１に対して、ホイールをインチアップした比較例３では、ホイールの大径化によりバネ下質量が大きくなり、また、タイヤの偏平化によってタイヤの縦バネ定数が大きくなる。このバネ下質量の増加はバネ下共振周波数を下げるが、タイヤの縦バネ定数の増大はバネ下共振周波数を高めるので、結果的に、インチアップ後のバネ下共振周波数は通常のものとそれほど変わることはないが、バネ下質量の増大のため、図８に示すように、バネ上振動は大きくなり乗り心地性が悪化する。しかしながら、この場合にも、実施例３のような本発明の予備タイヤの搭載構造を採ることにより、インチアップによる乗り心地性の悪化を適度に抑えることができる。

また、車輌に大量の荷物を搭載した場合には、比較例４のように、バネ上質量が増大する。バネ上質量が増大するとバネ上共振周波数は変化するがバネ下共振周波数は変化しない。また、バネ上質量の増大することにより、図９に示すように、バネ上振動は小さくなって乗り心地性はよくなるが、この場合にも、実施例４のような本発明の予備タイヤの搭載構造を採ることにより、上記比較例４よりもバネ上振動を更に小さくすることができ、乗り心地性を更に向上させることができる。
また、ダンパマスはある程度質量が大きい方が制振効果が高い。そこで、実施例５のように、予備タイヤのホイール部に車載工具等の収容部を設けてダンパマス質量を大きくしてやると、図１０に示すように、上記実施例１に対して、バネ上振動を更に小さくできるので、乗り心地性を更に向上させることができる。

以上説明したように、本発明によれば、上記予備タイヤを車体に対して、弾性体及び／または減衰機構を介して取付けることにより、凹凸路走行時におけるバネ上振動を低減して、乗り心地性を向上させることができるようにしたので、予備タイヤを有効利用することができる。

本最良の形態に係る予備タイヤの取付方法を示す図である。 本発明による予備タイヤの取付方法の他の例を示す図である。 本発明による予備タイヤの取付方法の他の例を示す図である。 車輌の上下方向の特性を表わすパラメータを示す表である。 従来の予備タイヤを車体に搭載した場合の車輌振動モデルを示す図である。 予備タイヤをダイナミックダンパのウエイトとなるよう車体に取付けた場合の車輌振動モデルを示す図である。 車輌振動モデルの解析結果を示す図である。 車輌振動モデルの解析結果を示す図である。 車輌振動モデルの解析結果を示す図である。 車輌振動モデルの解析結果を示す図である。

符号の説明

１０ 予備タイヤ、１１ タイヤ（タイヤ本体）、１２ ホイール部、
１２ａ リム、１２ｂ ホイールディスク、１２ｃ 取付穴部、
２０ ショックアブゾーバ、２１ シリンダ、２２ シリンダロッド、
２３ａ 上フランジ、２３ｂ 下フランジ、２４ バネ要素、２５ 連結部材、
３０ バネ部材、５０ タイヤ収納室。

Claims (5)

1. パンク時の交換に使用する予備タイヤを車輌に収納する際に、上記予備タイヤを車体に対して、弾性体及び／または減衰機構を介して取付けるようにしたことを特徴とする予備タイヤの取付方法。
2. 上記予備タイヤのホイール部を、バネ部材及びショックアブゾーバを介して、車体に取付けるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の予備タイヤの取付方法。
3. 上記予備タイヤのホイール部をショックアブゾーバを介して車体側に取付けるとともに、上記車体側に、上記予備タイヤのタイヤ本体方向に突設し、上記タイヤ本体の一部に当接する突起部を設けて、上記予備タイヤのタイヤ本体を支持するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の予備タイヤの取付方法。
4. 上記予備タイヤに、車輌に搭載する備品を収納する収納容器または収納具を搭載したことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の予備タイヤの取付方法。
5. パンク時の交換に使用する予備タイヤを備えた車輌であって、上記予備タイヤが、車体に対して、弾性体及び／または減衰機構を介して取付けられていることを特徴とする予備タイヤ付車輌。

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