JP2006182318A - タイヤ組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】 走行中のタイヤの過度の発熱を抑制することにより耐久性を向上する。
【解決手段】 空気入りタイヤ２と、該空気入りタイヤ２をリム組みするリム３と、前記空気入りタイヤ２の温度に基づいて、該タイヤ２を冷却しうる冷却剤をタイヤ内腔内に放出しうる冷却剤放出装置４とを含むことを特徴とするタイヤ組立体１である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、タイヤ組立体に関し、詳しくは走行中のタイヤの過度の発熱を抑制して耐久性を向上しうるものに関する。

タイヤは、走行により、ゴムに周期的な歪が生じ、そのエネルギーの一部が熱に変換されることにより発熱する。特に、パンク時でも適度な走行速度で継続して走行しうるランフラット型のタイヤは、走行中の歪が大きく、ひいては発熱量も大きい。

例えば、ランフラット型の空気入りタイヤでは、サイドウォール部に断面略三日月状のゴム補強層が配されたものが知られている（下記特許文献１参照）。パンク時には、このゴム補強層が空気圧に代わってタイヤ荷重を支え、ひいてはサイドウォール部の縦撓み量を制限する。しかし、ランフラット型のタイヤにおいても、許容された距離及び／又は速度を超えて走行すると、最終的には前記ゴム補強層が約２００℃程度まで発熱し、タイヤが破壊される。実際には、ゴム補強層は、約１６０℃程度から初期損傷が生じていると考えられる。

ランフラット型の空気入りタイヤにおいて、許容走行距離ないし許容速度を上昇させるための方法として、発熱しにくいゴム材料を用いることや荷重負荷時のタイヤの縦撓み量を抑制することが挙げられる。しかし、タイヤの縦撓み量を抑えるためには、タイヤ重量がの度に増加を伴う。また、通常走行時において、乗り心地が悪化したり、ノイズ性能が損なわれる傾向がある。

特開平１１−３２１２５２号公報

本発明は、以上のような実情に鑑み案出なされたもので、空気入りタイヤの温度上昇に基づいて、タイヤを冷却しうる冷却剤をタイヤ内腔内に放出しうる冷却剤放出装置を設けることを基本として、熱によるタイヤの破壊を抑制して耐久性を向上しうるタイヤ組立体を提供することを主たる目的としている。本発明は、特にランフラット型の空気入りタイヤにおけるパンク時の継続走行距離及び／又は走行速度を増大させるのに役立つタイヤ組立体を提供することを目的としている。

本発明のうち請求項１記載の発明は、空気入りタイヤと、該空気入りタイヤをリム組みするリムと、前記空気入りタイヤの温度上昇に基づいて、前記タイヤを冷却しうる冷却剤をタイヤ内腔内に放出しうる冷却剤放出装置とを含むことを特徴とするタイヤ組立体である。

また請求項２記載の発明は、前記冷却剤放出装置は、前記リムに固着される請求項１記載のタイヤ組立体である。

また請求項３記載の発明は、前記空気入りタイヤは、サイドウォール部が補強されたランフラット型である請求項１又は２に記載のタイヤ組立体である。

また請求項４記載の発明は、前記冷却剤放出装置は、冷却剤が蓄えられるタンク部と、空気入りタイヤの温度が予め定めた温度以上になったときに前記タンク部内の冷却剤をタイヤ内腔に放出させる開閉具とを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のタイヤ組立体である。

また請求項５記載の発明は、前記冷却剤放出装置は、冷却剤が蓄えられるタンク部と、温度を検知しうる温度検知部と、タイヤ内腔の空気圧を検知しうる空気圧検知部と、空気入りタイヤの温度が予め定めた温度以上でありかつ前記空気圧が予め定めた空気圧以下になったときに、前記タンク部の冷却剤をタイヤ内腔に放出しうる開閉具とを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のタイヤ組立体である。

また請求項６記載の発明は、空気入りタイヤの温度が予め定めた温度以上に上昇したときに、前記タイヤを冷却しうる冷却剤をタイヤ内腔内に放出することを特徴とする冷却剤放出装置である。

本発明の組立体及び冷却剤放出装置は、空気入りタイヤの温度上昇に基づいて、冷却剤放出装置から冷却剤がタイヤ内腔内に放出される。これにより、タイヤの温度上昇が抑制される。従って、発熱に起因したタイヤの破壊が抑制され、耐久性が増す。

本発明の組立体は、請求項２に記載されるように、パンク時での継続走行が予定されているランフラット型の空気入りタイヤを含むものに特に適する。ランフラット型の空気入りタイヤは、タイヤの撓みが比較的大きいパンク状態での継続走行が予定されているため、タイヤ温度がより上昇しやすい。本発明は、ランフラット型の空気入りタイヤの温度上昇を抑制し、ひいてはその継続走行距離及び／又は走行速度を増大させるのに役立つ。

本発明の組立体は、請求項３に記載されるように、冷却剤放出装置が、リムに固着されるのが望ましい。リムは、タイヤ走行時に実質的に変形しない。このため、リムは、冷却剤放出装置を安定して固着可能な被取付部材として役立つ。

以下、本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
図１には、タイヤ組立体１の断面図が示される。該タイヤ組立体１は、空気入りタイヤ２と、該空気入りタイヤ２をリム組みするリム３と、前記空気入りタイヤの温度上昇に基づいてタイヤを冷却しうる冷却剤をタイヤ内腔ｉ内に放出しうる冷却剤放出装置４とから構成されている。ここで、タイヤ内腔ｉとは、空気入りタイヤ２とリム３とで囲まれる空間である。

前記空気入りタイヤ２は、路面と接地するトレッド部２ａ、その両端部からタイヤ半径方向内方にのびる一対のサイドウォール部２ｂ及び各サイドウォール部２ｂに連なりかつリム３に組まれるビード部２ｃを含むランフラット型のものが示される。ランフラット型の空気入りタイヤは、パンク時でも直ちに走行不能に陥ることなく、ある程度の速度（例えば８０ｋｍ／ｈ）である程度の距離（例えば５０〜１００ｋｍ）を走行することが可能な構造を有する。

この実施形態の空気入りタイヤ１は、一般的なチューブレスタイヤの補強構造として、ビード部２ｃに埋設された非伸張性のビードコア２ｄで両端が折り返されて係止された有機繊維コードからなるカーカスプライ２ｅと、その外側かつトレッド部２ａの内部に配された金属コードからなるベルト層２ｆとが含まれる。また、ランフラット型の空気入りタイヤに特有の補強構造として、サイドウォール部２ｂに、断面略三日月状のゴム補強層２ｇが設けられ、そのサイドウォール部２ｂが補強される。

前記ゴム補強層２ｇは、例えばＪＩＳデュロメータＡ硬さが、好ましくは６０゜以上、より好ましくは６５゜以上、かつ、好ましくは９５゜以下、より好ましくは９０゜以下の比較的硬質のゴム組成物が好適に用いられる。このようなゴム補強層２ｇは、サイドウォール部２ｂの曲げ剛性を高め、パンク時のタイヤの縦撓みを抑制する。

リム３は、前記タイヤ２のビード部２ｃが着座する一対のシート部３ａと、該シート部３ａ、３ａの間に設けられた前記シート部３ａよりも小さい外径を持っているウエル部３ｂと、前記シート部３ａのタイヤ軸方向外側に連設されたフランジ３ｃとを含む。ウエル部３ｂは、一定の幅Ｗ１でタイヤ周方向に連続してのびる溝状をなし、タイヤ２をリム３に組み付ける際、該タイヤ２のビード部２ｃを落とし込み得る空間を提供する。この実施形態において、前記ウエル部３ｂがなす空間には、冷却剤放出装置４（後述）が固着される。なお、リム３は、各シート部３ａとウエル部３ｂとの間に、外径を局部的に大としビード部２ｃのタイヤ軸方向へのズレを防ぐハンプ部３ｄが設けられている。

図２は、前記冷却剤放出装置４を拡大して示す。また図３は、冷却剤放出装置４とリム３との取り付け状態を示す。前記冷却剤放出装置４は、冷却剤Ｌが蓄えられるタンク部５と、このタンク部５内の冷却剤Ｌをタイヤ内腔ｉに放出させる開閉具６とを含んで構成されている。

前記冷却剤Ｌは、空気入りタイヤ１を冷却しうるものであれば、液体、気体又は固体などその性状や物性などに関して何ら限定されることはない。例えば、冷却剤Ｌは、水又は炭酸ガスなどが好適であり、この実施形態では気化潜熱の大きい水が用いられる。

前記タンク部５は、冷却剤Ｌを蓄えるために中空形状で形成され、かつ、該冷却剤Ｌを放出するための少なくとも一つの開口部７を有する。このようなタンク部５は、例えば樹脂により容易成形できる。これによって、軽量化も実現する。

本実施形態のタンク部５は、略直方体状の本体部５ａと、その側面からタイヤ軸方向に突出する筒部５ｂとを含む。この例では、筒部５ｂの先端部に前記放出孔７が設けられる。従って、この実施形態において、放出孔５ｂは筒部５ｂのタイヤ軸方向と直角な面で開口しているが、特にこのような態様に限定されるものではない。

前記本体部５ａは、例えばウエル部３ｂの外周面に沿って湾曲しタイヤ周方向にのびている。また本体部５ａの下面には、タイヤ周方向にのびる締結具Ｂが通過しうるガイドスリット５ｃがタイヤ周方向前後に設けられる。そして、図３に示されるように、前記締結具Ｂはウエル部３ｂに巻き付けられかつ締め付ける。これにより、冷却剤放出装置４は、タイヤ内腔ｉの中でかつリム３（ウエル部３ｂ）に固着される。

タンク部５の形状は特に定めないが、タイヤ２をリム３に組み入れる際の障害にならないようにその形状、大きさなどが定められる。好ましい態様として、タンク部５は、リム３のウエル部３ｂの幅Ｗ１よりも小さい幅と、ウエル部３ｂに装着したときに該ウエル部３ｂに納まる高さとを有する。また、タンク部５は、ウエル部３ｂのタイヤ周方向の一部を占めるの過ぎないため、冷却剤放出装置４は、タイヤ２のリム組み性を悪化させることはない。ウエル部３ｂに納まる態様としては、図１に示されるように、ハンプ部３ｄ、３ｄの外径を結ぶ線分ＨＬを超えないことが望ましい。

図４には、本実施形態の開閉具６の断面図が示される。
前記開閉具６は、前記タンク部５の筒部５ｂに螺着されかつ放出孔８を有した基体６ａと、この基体６ａに本実施形態では螺着される外リング６ｂと、この外リング６ｂと基体６ａとの間に形成される周溝９で縁部が保持された円盤状の反転バイメタル６ｃと、この反転バイメタル６ｃに固着されかつ前記放出孔８を開閉する弁体６ｄとで構成されている。

前記反転バイメタル６ｃは、熱膨張比の異なる金属の積層体からなり、予め定めた温度領域で反転するスナップ動作を行う。また、反転バイメタル６ｃには、例えば１ないし複数個の透孔１０が設けられる。

このような冷却剤放出装置４の作用について述べる。
タイヤ組立体１が、標準的な空気圧、荷重及び速度で走行している場合、タイヤ２の発熱は予期される程度、例えば高くとも１００℃以下に抑えられる。また、タイヤ内腔ｉの温度も、１００℃以下に保たれる。ここで言うタイヤの温度は、熱による影響を最も受けやすいタイヤのゴム部分の温度を言い、その位置は特に限定されるものではないが、例えばランフラット型の空気入りタイヤでは、最も破壊が生じやすいゴム補強層２ｇの温度とすることができる。

このような温度領域では、反転バイメタル６ａは、基体６ａ側に凸となる湾曲形状を維持するように作られる。このため、反転バイメタル６ｃに固着された弁体６ｄは、基体６ａの放出孔８に向けて押圧され、それを閉じる。従って、タンク部５内の冷却材Ｌは外部に放出されることはない。

他方、例えば、空気圧の著しい低下（これ以外にも荷重の急激な増加及び／又は走行速度の急激な上昇といった走行条件の変化もあ得る。）にも拘わらず継続走行すると、タイヤ２に大きな歪が生じ、その温度は急激に上昇する。特に大きな周期的歪が作用するゴム補強層２ｇでは顕著な温度上昇が生じる。その熱エネルギーは、タイヤ内腔ｉを加熱し、ひいては反転バイメタル６ｃもタイヤ内腔ｉの空気を介して間接的に熱せられる。そして、反転バイメタル６ｃが予め定められた温度以上になると、図５に示されるように、反転バイメタル６ｃはスナップ動作、即ち外リング６ｂ側に凸となる湾曲形状に反転する。これにより、弁体６ｄは基体６ａの放出孔８から離間しそれを開く。これにより、開閉具６は、タイヤの温度上昇に基づいて、冷却剤Ｌをタイヤ内腔ｉに放出しうる。

放出孔８から漏れた冷却材Ｌは、透孔１０からタイヤ内腔ｉ内に放出される。冷却剤Ｌの放出は、タイヤ組立体１の走行による遠心力によって促進される。この意味では、開閉具６は、タンク部５のタイヤ半径方向外面に設けられるのも良い。冷却剤Ｌは、タイヤ２の内側面と接触し、各部を冷却する。これにより、タイヤのゴム部の構造破壊を未然に防止しうる。

また、タイヤ組立体１の空気圧が例えば５０ｋＰａに低下していると仮定すると、冷却剤である水は、約１１０℃で気化し、タイヤ内部から効果的に気化潜熱を奪う。これにより、さらに効果的な冷却効果が得られる。同時に、冷却剤Ｌは、気化によって体積が膨張するから、特にパンクには至っていない場合、タイヤ内腔ｉの昇圧効果も期待できる。また本実施形態の冷却剤放出装置４は、電源が一切用いられていないため、トラブルが少なく、構造が簡単でかつ安価に供給できる。また、以上のような動作は、タイヤの走行時、停止時を問わず行われる。

冷却剤Ｌの放出量（タンク部５に収容される冷却剤Ｌの量）は特に限定されないが、その量が少なすぎると、十分な冷却効果が得られす、逆に多すぎてもタイヤ組立体１の重量を増大させる。このような観点より、冷却剤Ｌの放出量は、好ましくは５cm³ 以上、より好ましくは１０cm³ 以上が望ましく、かつ、好ましくは２００cm³ 以下、より好ましくは１５０cm³ 以下が望ましい。

本発明に従う冷却剤放出装置４は、空気入りタイヤ２の温度が予め定めた温度以上に上昇したときに冷却剤をタイヤ内腔内に放出するが、以下に述べるように、この要件は厳密に解釈されるものではない。

先ず「空気入りタイヤの温度」は、必ずしも空気入りタイヤ２から直接検出された温度である必要はない。一般に、空気入りタイヤ２の温度とタイヤ内腔ｉの温度との間には一定の相関関係がある。従って、本発明で言う「空気入りタイヤの温度」には、本実施形態のようにタイヤ内腔ｉの空気を介して間接的に検出された温度を当然に含む。勿論、タイヤ２にセンサーを接触させ、直接、その温度を検知しても良いのは言うまでもない。

また、「予め定めた温度以上になったとき」とは、臨界的な意味に解すべきではなく、過大な熱エネルギーが長期的にタイヤに作用するのを防ぐという本発明の課題に鑑みて広く解釈すべきである。つまり、「予め定めた温度」として「基準となる温度」は存在するとしても、唯一、その温度だけを指すものではなく、その温度を基準とした一定の温度幅が許容される。従って、反転バイメタル６ｃのように、スナップ動作が、ピンポイントの温度ではなく、ある温度範囲の中で作動するデバイスを用いた冷却剤放出装置４も、本発明に当然に含まれ得る。

なお、タイヤ内腔ｉの温度に基づいて冷却剤Ｌを放出させる手段としては、バイメタルを用いたものの他、シリンダ内部に、固相から気相への相変化に伴って体積が膨張するロウなどが封止されることにより、熱エネルギーを運動エネルギー（例えば直線移動や回転移動）に変換しうるアクチュエータであるサーモエレメントに弁を組み合わせたものでも良い（図示省略）。

発明者らは、走行条件を変えて、ランフラット型の空気入りタイヤを含む組立体１のタイヤ内腔ｉの温度を測定した。タイヤ内腔ｉの温度は、タイヤバルブ付近に取り付けた温度センサーによって測定した。その結果、規定の空気圧、最大荷重及び速度１００ｋｍ／Ｈの走行条件では、タイヤ内腔ｉの温度は常に８０℃以下であった。当然に、タイヤにも破壊及び損傷は生じてはない。しかし、空気圧を低下させたり、荷重を増すなどによってタイヤの縦撓み量を増大させると、タイヤ内腔ｉの温度が１２０〜１４０℃のときに、例えばバットレス部付近等で破壊が生じた。これらに鑑み、一例として、タイヤ内腔ｉの温度が１００℃以上になったときに、冷却剤Ｌが放出されるように構成するのが望ましい。ただし、これらの値は、使用するタイヤに応じて適宜変更しうるのは言うまでもない。

図６には、開閉具６の他の実施形態を示す。
この開閉具６は、蓋部６Ａと、該蓋部６Ａをタンク部５の開口部７を閉じるようにタンク部５に接着する低融点接着剤６Ｂとから構成される。低融点接着剤６Ｂには、例えば予め定められた温度（例えば１００℃）以上になると軟化して接着力を失うものが用いられる。そして、好適にはタイヤ組立体１の走行時の遠心力によって、蓋部６Ａがタンク部５から離脱し得る。これにより、冷却剤Ｌは開口部７からタイヤ内腔ｉ内に放出される。

図７には、さらに本発明の他の実施形態を示す。
この実施形態では、冷却剤放出装置４の少なくともタンク部５がタイヤ内腔ｉの外側に配されるとともに、開閉具６はタイヤ内腔ｉに配される。従って、タイヤ内腔ｉの温度に基づいて、冷却剤Ｌを該タイヤ内腔ｉに放出しうる。なお、この例では、リム３には、開口部Ｏが設けられ、そこにパッキンを介してタンク部５の筒部５ｂが保持される。

図８は、さらに本発明の他の実施形態として冷却剤放出装置４の斜視図を示す。図９はそのブロック図である。この実施形態の冷却剤放出装置４は、冷却剤Ｌが蓄えられるタンク部５と、空気入りタイヤ２の温度をタイヤ内腔ｉを介して間接的に検知しうる温度検知部１４と、タイヤ内腔ｉの空気圧を検知しうる空気圧検知部１５と、空気入りタイヤ２の温度が予め定めた一定温度以上でありかつ前記空気圧が予め定めた空気圧以下になったときに、前記タンク部５の冷却剤Ｌをタイヤ内腔ｉに放出しうる開閉具６とを含む。

前記温度検知部１４及び空気圧検知部１５は、例えば各々チップ型の半導体センサーなどが好適に用いられる。また開閉具６は、電源部１１と、制御部１２と、電磁弁１３とを含んで構成される。電源部１１、制御部１２、電磁弁１３、温度検知部１４及び空気圧検知部１５は、基板上に配置されかつ気密なケース１８に収容されたユニット状である。なおケース１８に代えて、樹脂コーティング等により各部品を水密状態で保護することもできる。

前記電源部１１は、各検知部１４、１５、制御部１２及び電磁弁１３にそれぞれ電力を供給しうる。本実施形態では、バッテリが用いられるが、例えば車両側から供給されるものでも良い。この場合、リムと車軸との間に設けられたスリップリング等を用いた受電方式又はマイクロ波を用いた非接触による受電方式のいずれかが採用できる。

前記電磁弁１３は、タンク部５と連通している。従って、冷却剤Ｌは、電磁弁１３の開動作により、該電磁弁１３の放出孔８からタイヤ内腔ｉへ放出される。また電磁弁１３は、バネ等の付勢手段により常時、弁（図示せず）が閉じられており、制御部１２からの電磁弁駆動信号が出力されている間だけ開くことができる。

前記制御部１２は、温度検知部１４及び空気圧検知部１５から、タイヤ内腔ｉの温度と、タイヤ内腔ｉの空気圧とに対応した信号が入力される。また制御部１２は、予めタイヤの破壊に影響を及ぼしうる基準となる温度（例えば１０５℃）及び空気圧（例えば１００ｋＰａ等）が記憶される。

また制御部１２は、空気入りタイヤ２の温度が予め定めた前記温度以上であり、かつ、タイヤ内腔ｉの空気圧が予め定めた空気圧以下になったと判断した場合、前記電磁弁１３を開閉駆動するための電磁弁駆動信号を出力する。これにより、前記タンク部５の冷却剤Ｌがタイヤ内腔ｉに放出される。

以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記の具体的な実施形態に限定されるものではなく、種々の態様に変形して実施することができる。例えば冷却剤放出装置４は、内部に冷却剤Ｌを封止した低融点樹脂製の袋状物でも良い。そして、タイヤ内腔ｉの温度が予め定めた温度以上に上昇すると、袋状物の一部が溶融し、外部に冷却剤Ｌを放出するようにも構成できる。

本発明の効果を確認するために、タイヤサイズ２４５／４０ＺＲ１８のランフラット型の空気入りタイヤとリム（１８×８Ｊ）とを含むタイヤ組立体を表１の仕様に基づいて試作し、それらの耐久性についてテストを行った。耐久テストは、下記の条件によるドラム耐久性とし、タイヤに破壊が生じるまでの走行時間を測定した。

ドラム直径：１．７ｍ
荷重：４．５ｋＮ
空気圧：大気圧（タイヤバルブを除去している）
走行速度：８０ｋｍ／Ｈ
テストの結果等は表１に示される。また、実施例１と従来例については、タイヤ内腔ｉ温度をタイヤバルブ近傍位置にて常時監視した。その結果は、図１０に示される。

表１及び図１０から明らかなように、タイヤ内腔への冷却剤の放出がない従来例では、約１５０分でタイヤに破壊が生じたが、実施例１で約は２４０分の連続走行が可能であり、大幅に耐久性が向上することが示された。

本発明の実施形態を示すタイヤ組立体の断面図である。 冷却剤放出装置の一実施形態を示す全体斜視図である。 リムに冷却剤放出装置を取り付けた状態を示す斜視図である。 反転バイメタルの作用を説明する冷却剤放出装置の断面図である。 反転バイメタルの作用を説明する冷却剤放出装置の断面図である。 冷却剤放出装置の他の実施形態を示す断面図である。 本発明の実施形態を示すタイヤ組立体の断面図である。 冷却剤放出装置の他の実施形態を示す斜視図である。 そのブロック図である。 タイヤ内腔の温度とタイヤ組立体の走行時間との関係を示すグラフである。

符号の説明

１ タイヤ組立体
２ 空気入りタイヤ
３ リム
３ｂ ウエル部
４ 冷却剤放出装置
５ タンク部
６ 開閉具
１２ 制御部
１３ 電磁弁
１４ 温度検知部
１５ 空気圧検知部
Ｌ 冷却剤

Claims (6)

1. 空気入りタイヤと、
   該空気入りタイヤをリム組みするリムと、
   前記空気入りタイヤの温度上昇に基づいて、前記タイヤを冷却しうる冷却剤をタイヤ内腔内に放出しうる冷却剤放出装置とを含むことを特徴とするタイヤ組立体。
2. 前記冷却剤放出装置は、前記リムに固着される請求項１記載のタイヤ組立体。
3. 前記空気入りタイヤは、サイドウォール部が補強されたランフラット型である請求項１又は２に記載のタイヤ組立体。
4. 前記冷却剤放出装置は、冷却剤が蓄えられるタンク部と、空気入りタイヤの温度が予め定めた温度以上になったときに前記タンク部内の冷却剤をタイヤ内腔に放出させる開閉具とを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のタイヤ組立体。
5. 前記冷却剤放出装置は、冷却剤が蓄えられるタンク部と、温度を検知しうる温度検知部と、タイヤ内腔の空気圧を検知しうる空気圧検知部と、空気入りタイヤの温度が予め定めた温度以上でありかつ前記空気圧が予め定めた空気圧以下になったときに、前記タンク部の冷却剤をタイヤ内腔に放出しうる開閉具とを含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のタイヤ組立体。
6. 空気入りタイヤの温度が予め定めた温度以上に上昇したときに、前記タイヤを冷却しうる冷却剤をタイヤ内腔内に放出することを特徴とする冷却剤放出装置。

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