JP2006312454A - セグメント式安全支持体 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤの内側でリムに取付けられるようになっている支承支持体を提供する。
【解決手段】この支持体は、リムに一致するようになっている実質的に円筒形の基部と、実質的に円筒形のクラウンと、基部とクラウンとを連結する環状ボディとを備えている。前記ボディは、前記支持体の周囲にわたって分布されている複数の概ね半径方向の隔壁部と、周方向に延びていて、端部により２つの隣接した隔壁部に連結されている概ね半径方向の接合部とよりなり、これらの接合部は、その全体にわたって半径方向に延びていて前記接合部の両側で軸方向に開口している非常に幅狭い軸方向の切込みにより中断されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤの疲労または異常に低い圧力の場合に荷重を支持するためにタイヤの内側でリムに取付けられるようになっている車両タイヤ用の支承支持体に関する。
より詳細には、本発明は、一般にエラストマー材料から製造された「構造」支承支持体に関し、この「構造」支承支持体は、
リムに一致するようになっている実質的に円筒形の基部と、
圧力損失の場合に、トレッドの下にタイヤの定格作動圧力でトレッドに対して隙間を残して位置されたタイヤの内部分と接触するようになっている実質的に円筒形のクラウンと、
基部とクラウンとを連結している環状ボディとを備えており、このボディが、周方向中央平面の両側で軸方向に延びていて、前記支持体の周囲にわたって分布されている複数の概ね半径方向の隔壁部よりなっている。これらの隔壁部は実質的に周方向に延びている接合要素により対をなして連結されてもよい。

多くの公報が、これらの隔壁部および接合要素の輪郭および配列を述べている。
公報米国特許第４２４８２８６号は、周方向の接合要素により連結されていない実質的に軸方向隔壁部を備えている支持体を開示している。
公報ヨーロッパ特許第７９６７４７号、日本特許第３０８２６０１号および国際出願第００／７６７９１号は連続した実質的に周方向の接合部により互いに連結された隔壁部の輪郭を示している。これらの接合要素は中央平面の同じ側に位置されてもよいし、或いは両側に位置されてもよく、同様に、隔壁部の幾何学的配置は、その中央部分において、環状ボディの半径方向負荷下で座屈を阻止するようになってもよい。これらの環状ボディの輪郭は、環状ボディの構造剛性を非常に著しく高め、その結果、同じ荷重および所定の材料の場合の支承支持体の質量を可なり軽くすることが可能であると言う前述の米国特許第４２４８２８６号を上回る利点を有している。なお、非懸架式転動組立体の重量の低減は車両の性能に関して非常に重要なものであり、従って支持体の軽量化は最も重要なものである。

平坦な走行または低圧の条件下で、支持体の隔壁部は、この転動組立体に加えられる車両の重量の部分の作用と、車両が方向変換するときにこの同じ転動組立体が受ける動的荷重とにより、地面とタイヤとの間の接触区域における制限された押潰を受ける。なお、車両の平坦走行性能は、一部、この接触器域の形状により決まる。かくして、この作動モードでは、過剰に荷重の作用下で隔壁部の座屈を引起こす支持体の破壊を防止することが求められている。この破壊が起こったら、支持体はその機能の多くを失い、特に、隔壁部の繰返しの屈曲によりしき起こされる加熱の結果、その耐久性能の劇的な減少に出会う。
しかしながら、支承支持体はとりわけ平坦走行条件を満たすように設計されているが、かかる条件は幸運にも非常にまれのままである。実際、構成は、支持体が正常の使用条件下で且つ定格圧力でタイヤの作動を乱さないようなものであることが望ましい。これは、車両が過剰に高い速度で窪みまたは縁石のような局部的な障害物と不慮に出会う場合に層であることができる。実際、このような不慮の場合が起こると、障害物はウェッジのように作用し、タイヤの局部的に圧縮して、タイヤの変形を引起こす。この変形の半径方向の過程は、吸収されるエネルギの全量の関数として変化し、これは、主として、衝撃時の車両の速度および質量と、局部的な障害物の形状とに依存している。

この変形は下記の３つの非常に異なった段階よりなる。
タイヤの内面が支持体と接触するまで、タイヤの圧縮に対応する全く空気圧の段階；
タイヤが圧縮され続けているとき、衝撃の高さに位置された支持体の隔壁部もまた圧縮され、次いで隔壁部の座屈閾値に達すると、隔壁部をそれら自身に押し潰す組合せ段階；
最後に、タイヤと支持体とよりなる組立体がそれ自身に圧縮されて、非圧縮性組立体を構成する程度まで中実の弾性組立体を形成するときの非空気圧段階。結局、このエネルギの吸収の結果、機械的要素自身の永久的な変形が生じる。
かくして、タイヤへの支承支持体の組込みは、支承支持体がリムに導入されていない状況と比較して、衝撃の場合に全く空気圧段階を実質的に減少させがちである。組合せ段階の開始時に生じる隔壁部の圧縮段階中、変形がわずかであり、そして多量のエネルギを吸収し、それにより車両の乗員の不愉快を引起こし、且つ車両の機械的構成部品を大いに応力付加することが認められる。

従って、支持体を設計するとき、このレベルの性能を改良することが求められる。

第１の解決法は支持体の隙間を増大して前記支持体の高さの低減になることである。それにもかかわらず、これは、この構成におけるタイヤの側壁部の屈曲の増大に起因して平坦走行性能を可なり低減することなしにはなされることができない。
本発明によれば、前記構造支持体と同じ平坦走行性能を示すが、縁石または窪み衝撃の種類の不慮の衝撃の場合に隔壁部の座屈閾値を制御方式で低下させる特別な特徴を有する同等な質量の支承支持体を提供することが可能である。この結果、シャシに伝達されるエネルギの顕著な減少が生じ、従って乗員の快適性を増す。

第１実施形態によれば、本発明は、膨らまし圧の損失の場合に車両に取付けられるタイヤのトレッドを支持するために、タイヤの内側でリムに取付けられるようになっている支承支持体であって、
リムに一致するようになっている実質的に円筒形の基部と、
圧力損失の場合にトレッドの下に、タイヤの定格作動圧力でトレッドに対して隙間を残して位置されたタイヤの内部分と接触するようになっている実質的に円筒形のクラウンと、
基部とクラウンとを連結している環状ボディとを備えており、このボディが、前記支持体の周囲にわたって分布されていて、実質的に軸方向に延びている概ね半径方向の複数の隔壁部と、実質的に周方向に延びていて、端部により２つの隣接した隔壁部に連結されている概ね半径方向の複数の接合部とよりなっている支持体において、
接合部が、その全体にわたって半径方向に延びていて、前記接合部の両側で半径方向に開口している幅狭い軸方向の切込みにより中断されており、２つの切込みの間の支持体部分がセグメントを構成しており、各切込みが軸方向と垂直な平面に横方向（または周方向）の輪郭を有しており、前記横方向輪郭がその半径方向端部に１ｍｍより高い曲率（ρ）を備えている支承支持体を提案する。

この幅狭い切込みが平坦走行モードにおいて支持体の作動に事実上何らの乱れも引起こさなく、支持体が実質的に連続した接合部を有するどうような標準支持体のように挙動すると言うことが明らかになった。しかしながら、他方、本発明による支持体の隔壁部は点状衝撃の作用下で従来の支持体よりも容易に「わきに移動する」。
切込みが１ｍｍより高い曲率を有する横方向輪郭を一端部または各半径方向端部に備えていることにより、これらの端部に非常に良好な耐疲労性をもたらす。端部のところの曲率がもっと低い、例えば、約０.５ｍｍであると、平坦条件の走行中、或いは支持体が例えばウェッジに繰り返し衝撃をうけると、切込みの半径方向端部に亀裂が漸進的に現われることがある。
好ましくは、これらの曲率は下記式の範囲である。
ｄ／２＜ρ＜ｄ
上記式中、ｄは切込みの横方向幅である。
隔壁部の座屈閾値を更に低下させるために、第２実施形態では、切込みをクラウンのすべて或いは一部にわたって半径方向に延長させることが可能である。

図面を参照して、本発明による支承支持体および本発明による種々の実施形態の作動モードを以下に説明する。
図１ないし図１３に示される支持体の同じ要素は以下に同じ参照符号により示される。
図１の概略図に示されるように、支持体１は、リム（図示せず）に一致するようになっている実質的に円筒形の基部１００と、圧力損失の場合にトレッドの下に位置されたタイヤの内部分と接触するようになっているクラウン１０１と、基部をクラウンに連結するボディ１０２とを備えている。
軸方向ＸＸ'は基部またはクラウンにより構成される円筒体の母線と実質的に平行な方向である。半径方向Ｒは軸方向に対して垂直な方向であり、周方向Ｃは前述の２つの方向に対して垂直であって、基部またはクラウンにより構成される円筒体に接している。

環状支持体１０２のボディは図２および図３に示されるような隔壁部１０３で構成されている。これらの概ね半径方向の隔壁部１０３は、軸線ＸＸ'に対して垂直であって、基部１００またはクラウン１０１により構成されている円筒体の赤道を実質的に通っており、経路が線ＭＭ'により図３の断面に表されている中央平面の軸方向両側に延びている。実質的に周方向に延びている概ね半径方向の接合部１０６がそれらの端部により２つの隣接した隔壁部を連結している。
これらの接合部１０６は、その全体にわたって半径方向に延びていて、前記接合部の両側で軸方向に開口している軸方向切込み１０４により中断されている。２つの切込みの間の支持体部分はセグメント１１０を構成している。

図５は、定格荷重を支持する減少された或いは一定のゼロの圧力における支持体１の接触区域の高さのところの作動モードの概略図である。半径方向の圧縮力は、地面Ｓと接触するタイヤ部分と接触しているセグメント１１０の高さのところに周方向成分を生じる。これらの力は接触領域への経路における平坦化効果による支持体のクラウン１０１の脱ラジアル化と関連されている。
これらの周方向力の作用下で、セグメント１１０は圧縮されて切込み１０４の高さのところで互いに圧接する。これにより、切込み１０４のリップ間の摩擦力の助けで、隔壁部１０３の脱ラジアル化を引起こし、その座屈を早める有害な作用に伴う接合部１０６のいずれの周方向または軸方向の変位をも防ぐことが可能である。
かくして、環状ボディ１０２は、実質的に、あたかも接合部１０６に切込み１０４が形成されなかったように挙動し、従って、この構成と関連された構造上の利点から有利である。

この特性を達成するために、トレッドの下に位置され、地面Ｓと接触するタイヤの内部分と接触している少なくとも３つの完全なセグメント１１０が常に存在するように、２つの切込み１０４の間の周方向の距離を調整することが必要である。
更に、単一の切込み１０４の２つのリップの間の周方向または横方向の幅ｄは慎重に選択されなければならない。それにもかかわらず、セグメントの圧縮と関連される「支え」効果から十分に利点を得るために、できるだけ低い値が求められる。この距離ｄが３ｍｍを越えなく、好ましくは、距離ｄとしては、１ｍｍと３ｍｍとの間の範囲、約２ｍｍの値が選択されると言うことが実験で認められた。

他方、本発明により求められた効果は、図６に示すように、組合せ圧縮段階中、タイヤが窪みまたは縁石の縁部Ｎに接触するとき、明らかである。これらの状況では、力は、支持体のクラウンにより構成された円筒体の母線に限定され、そして単一のセグメントの高さのところに、或いは実際、２つの連続したセグメントの間に加えられる。更に、平坦化の無い場合、支持体のクラウンの脱ラジアル化と関連された周方向の圧縮力がもはや及ぼされなく、もはや２つの連続したセグメントの間の協働を許容しなく、従って、図６に示すように、開口する傾向がある、衝撃箇所に周方向に最も近い切欠き１０４ａの両側に位置された２つの部分１０３ａ、１０３ｂの座屈を引起こす。実際、接合部１０６に形成された切欠きにより、これらのセグメントの隔壁部の耐座屈性は切欠きが設けられていない場合より小さい。その結果、局部的な力の作用下で、支持体およびタイヤの組合せ変位段階中、ホイールの中心に伝達される機械的力を低減するために、支持体の圧縮段階を低減し、且つ空気圧段階の効果を長くすることが可能である。
この現象は、侵入Ｄがｘ軸にプロットされている点状障害物の作用によりホイールの中心に及ぼされる力Ｌをｙ軸に示している図７に示される図に示されている。

寸法２３５×５００Ａのホイール、寸法２４５×Ｒ５００のタイヤおよび寸法９０−５００（３５）の支持体について得られるこの図は３つの配列を有している。
Ｃ１はいずれの切込みをも備えていない支持体を有するホイール／タイヤ組立体の場合を示しており、
Ｃ２は本発明による切込みを備えている支持体を有するホイール／タイヤ組立体の場合を示しており、（隔壁部および接合部の周方向輪郭はＣ１に示される支持体のものと同じである）、
Ｃ３はいずれの支持体をも備えていないホイール／タイヤ組立体の場合を示している。

非常に論理的には、障害物の打ち込みの結果、記録された力の増大が生じ、これにより前述の３つの作動帯域を識別することが可能である。
Ｚ１は打ち込み法の空気圧段階に対応しており、
Ｚ２は支持体がタイヤと接触する組合せ段階に対応しており、
Ｚ３は非空気圧圧縮に対応しており、全く機械的な伝達段階で終わっている。
この図は、本発明による支持体を備えた装置の作動モードをはっきり示しており、この場合、他の２つと同様な作動帯域Ｚ１と、２つの非常に異なった段階に分けられる帯域Ｚ２が観察され、Ｚ２'は隔壁部の圧縮に対応しており、Ｚ２''は、隔壁部１０３、１０３ｂの座屈現象の出現と、図６に示すような切欠き１０４ａの開口とに対応している。

本発明による支持体によれば、帯域Ｚ２における支持体圧縮段階を実質的に減少させることが可能であり、従って曲線Ｃ３により描かれるような任意の支持体を備えておらず、且つ輪郭が同じ変位のために帯域Ｚ２におけるより大きい力の増大勾配を示している曲線Ｃ１により描かれている切込みが形成されていない支持体の形状から離れている装置のものに近づくことが可能であることがわかった。
同様に、たった今説明した形状について、本発明の精神の越えることなしに、点状の衝撃を受ける隔壁部の座屈を引起こすのに必要とされるエネルギを更に減少させることが可能である。

この目的で、本発明の他の実施形態は、支持体２のクラウンの厚さ全体にわたって半径方向に形成された切欠き１０５であって、基部１００またはクラウン１０１により構成された円筒体の赤道を実質的に通り、経路が図１０の断面図に線ＭＭ'により表される中央平面の両側で、支持体の全幅にわたって半径方向に延びている図８、図９、図１０および図１１に示されるような切欠き１０５によって、接合部１０６に形成された切欠き１０４を延長することよりなる。
この構成によれば、隔壁部１０３の座屈に対する構造上の抵抗を減少させることが可能であり、もはや、これらの隔壁部１０３はクラウンのところで互いに連結されていない。

これらの条件下で、平坦な走行中の作動モードは、すでに述べた状況におけるように、図１２に示すように、少なくとも３つのセグメントが接触区域に同時に存在すると言う条件で、平坦化時に脱ラジアル化により誘発される周方向の力の作用下で隔壁部が互いに圧接する前述の作動モードと実質的に同等である。
他方、図１３に示すように、窪みを通るとき、或いは縁石の縁部に乗り上げるとき、点状の障害物Ｐとの接触箇所に最も近い切欠き１０４ｂの周方向両側に位置されたセグメントの隔壁部１０３ｃ、１０３ｄは障害物Ｐの侵入を許容するように広く開く傾向がある。
前述の２つのものの中間の第３の構成は、切込み１０５を支持体のクラウンの中央部分にのみ開口させることよりなる。

図１４は先の図面に示された切欠きのうちのいずれか１つ１０４または１０５の半径方向端部の横方向または周方向断面を示している。この横方向輪郭は切欠きに対して周方向または横方向の平面による切欠きの断面である。
図１４では、先の図におけるように、切欠きの横方向幅は切欠きの半径方向高さの全体において実質的に一定である。この横方向幅ｄは約２ないし２.５ｍｍである。この輪郭は、その半径方向端部に幅がｄより高い膨出部を有している。この端部において、横方向輪郭は１ｍｍより高い曲率を有している。図１４の例では、膨出部は約２ｍｍの半径の円環状の形状を有する。
もちろん、環状ボディ１０２の半径方向の高さの全体に延びている切欠きの場合、膨出部は切込みの半径方向両端部に設けられる。しかしながら、クラウン１０１において延びている切込み１０５の場合、切込みの半径方向内端部に１つの膨出部のみが設けられている。

切込み１０５が支持体のクラウンの中央部分にのみ交差する場合、切込みは支持体の横方向部分に２つの追加の膨出部を備えている。
これらの膨出部は、平らな条件下での走行中、ならびに例えばウェッジに衝撃を受けるとき、支持体の耐疲労性の実質的な改良をもたらす。
本発明による支持体を製造するのに適していると思われる材料は、非限定例として、弾性率が１０ＭＰａから４０ＭＰａまで変化し得るゴム混合物、２０ＭＰａと４０ＭＰａとの間の弾性率を有するポリウレタンエラストマー、または弾性率が２０ＭＰａと１５０ＭＰａとの間である熱可塑性エラストマーのような支承支持体を製造するのに従来から使用されているものである。
ＭＰａで表されるエラストマー材料の弾性率は、ゴム組成物に関して、１９８４年のＩＳＯ規格６８９２および１９９８年のＡＳＴＭ規格Ｄ４１２による試験試料の緊張下および１０％伸び率における測定に対応する。

最後に、隔壁部１０３またはクラウン１０５に形成されて切込みを、これらが製造方法を複雑にしがちである支承支持体の軸方向における取出しを阻止する最小の可能なアンダーカットを有するように構成するように注意すべきである。
かくして、本発明の実施は、高い弾性率の材料を使用することにより達成される支持体の全質量を減少させることが絶対の必要である構成に特に関連している。この技術的選択の短所は、一般に、支持体の半径方向剛性の増大と、より低い弾性率の材料で製造される支持体の状況、または支持体が取付けられない状況と比較して、局部的な障害物による衝撃の場合における性能の低下とである。本発明によれば、従来の支持体の構造上の構成と関連された利点から有利になりながら、不慮の点状衝撃の場合に性能の程度を改良することが可能である。

本発明による支承支持体の簡単化概略斜視図である。 図１に示されるような支持体部分の正面図である。 図２に示されるような支持体部分の線ＦＦ'に沿った断面図である。 図２および図３に示される支持体部分の斜視図である。 減少圧力下で機能する支持体の部分概略図である。 衝撃の場合の支持体の部分概略図である。 支承支持体を備えて定格圧力まで膨らまされたタイヤがリムに取付けられてなる転動組立体の孤立障害物により引起こされる変形の関数としてのホイール中心に記録される力を比較する図である。 本発明の第２実施形態による支承支持体の簡単化概略斜視図である。 図８に示されるような支持体部分の正面図である。 図９に示されるような支持体部分の線ＧＧ'に沿った断面図である。 図９および図１０に示される支持体部分の斜視図である。 減少圧力下で機能する本発明の第２実施形態による支持体の部分概略図である。 衝撃の場合における本発明の第２実施形態による支持体の部分概略図である。 切込みの半径方向端部の横方向断面図である。

Claims (11)

1. 膨らまし圧の損失の場合に車両に取付けられるタイヤのトレッドを支持するために、タイヤの内側でリムに取付けられるようになっている支承支持体（１、２）であって、
   リムに一致するようになっている実質的に円筒形の基部（１００）と、
   圧力損失の場合にトレッドの下に、タイヤの定格作動圧力でトレッドに対して隙間を残して位置されたタイヤの内部分と接触するようになっている実質的に円筒形のクラウン（１０１）と、
   基部とクラウンとを連結している環状ボディ（１０２）とを備えており、このボディが、前記支持体の周囲にわたって分布されていて、実質的に軸方向に延びている概ね半径方向の複数の隔壁部（１０３）と、実質的に周方向に延びていて、端部により２つの隣接した隔壁部に連結されている概ね半径方向の複数の接合部（１０６）とよりなっている支持体において、
   接合部（１０６）は、その全体にわたって半径方向に延びていて、前記接合部（１０６）の両側で半径方向に開口している非常に幅狭い軸方向の切込み（１０４）により中断されており、２つの切込みの間の支持体部分はセグメント（１１０）を構成しており、各切込みは軸方向と垂直な平面に横方向または周方向の輪郭を有しており、前記横方向輪郭はその半径方向端部に１ｍｍより高い曲率（ρ）を備えている支承支持体（１、２）。
2. 曲率（ρ）は
   ｄ／２＜ρ＜ｄ
   （上記式中、ｄは切込みの横方向または周方向幅である）
   の範囲内である請求項１に記載の支承支持体。
3. 切込み（１０４）の周方向における幅（ｄ）は３ｍｍ未満である請求項１および２のうちの一方に記載の支承支持体。
4. 切込み（１０４）の周方向における幅（ｄ）は１ｍｍ未満である請求項３に記載の支承支持体。
5. ２つの切込み（１４０）の間の周方向における距離は、支持体が減少された或いはゼロの圧力下で走行していて、その定格荷重を支持しているとき、トレッドの下に位置され、地面（Ｓ）と接触しているタイヤの内部分と９接触している少なくとも３つの完全なセグメントが存在するようにして調整される、請求項１ないし４のうちのいずれか１つに記載の支承支持体。
6. 接合部（１０６）に形成された半径方向の切込み（１０４）は、支持体のクラウン（１０）の厚さ全体にわたって半径方向に形成されて前記クラウンの中央部分において軸方向に延びている切込み（１０５）により延長されている、請求項１ないし５のうちのいずれか１つに記載の支承支持体。
7. 接合部（１０６）に形成された半径方向の切込み（１０４）は、支持体のクラウン（１０）の厚さ全体にわたって半径方向に形成されて前記クラウンの全幅にわたって軸方向に延びている切込み（１０５）により延長されている、請求項１ないし５のうちのいずれか１つに記載の支承支持体。
8. 隔壁部（１０３）、接合部（１０６）および切込み（１０４、１０５）の形状は、支承支持体（１、２）の軸方向取外しに抵抗するいずれのアンダーカット部分をも備えていないようになっている、請求項１ないし６のうちのいずれか１つに記載の支承支持体。
9. 支承支持体（１、２）を構成する材料は１０ＭＰａと４０ＭＰａとの間の弾性率を有するゴム混合物である請求項１ないし８のうちのいずれか１つに記載の支承支持体。
10. 支承支持体（１、２）を構成する材料は２０ＭＰａと１５０ＭＰａとの間の弾性率を有するポリウレタンエラストマーである請求項１ないし８のうちのいずれか１つに記載の支承支持体。
11. 支承支持体（１、２）を構成する材料は２０ＭＰａと１５０ＭＰａとの間の弾性率を有する熱可塑性エラストマーである請求項１ないし８のうちのいずれか１つに記載の支承支持体。

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