JP2007008263A - タイヤホイール組立体 - Google Patents

Abstract

【課題】 ランフラット走行状態での操縦安定性を向上することを可能にしたタイヤホイール組立体を提供する。
【解決手段】 弾性リング５と環状シェル４とからなるランフラット用支持体３を備えたタイヤホイール組立体において、環状シェル４の荷重支持面４１にタイヤ周方向に延在する凹部４１ａと該凹部４１ａの両側に延在する一対の凸部４１ｂとを形成し、該荷重支持面４１のタイヤ軸方向に対する傾斜角αを凹部４１ａの中央から凸部４１ｂに向けて徐々に大きくすると共に凸部４１ｂの頂点からタイヤ軸方向外側に向けて徐々に大きくし、凸部４１ｂの頂点からタイヤ軸方向外側へ少なくとも凹部４１ａの深さＤ１の１／２となる位置までの領域Ｘでは荷重支持面４１の傾斜角αを凹部４１ａ内での傾斜角αの最大値よりも小さくし、空気入りタイヤ２のトレッド部の内面にランフラット走行時において環状シェル４の凹部４１ａ内に収容される突起２１を設ける。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ランフラット走行を可能にするタイヤホイール組立体に関し、さらに詳しくは、ランフラット走行状態での操縦安定性を向上することを可能にしたタイヤホイール組立体に関する。

車両の走行中に空気入りタイヤがパンクした場合でも、ある程度の緊急走行を可能にするための技術が市場の要請から多数提案されている。これら多数の提案のうち、空気入りタイヤの空洞部においてリム上に中子を装着し、パンクしたタイヤを中子によって支持することでランフラット走行を可能にしたものがある（例えば、特許文献１〜３参照）。

このようなランフラット用支持体は、ホイールのリムに嵌合する一対の弾性リングと、これら弾性リング間に跨がる環状シェルとから構成されている。このランフラット用支持体によれば、既存のホイールやリムに何ら特別の改造を加えることなく、そのまま使用できるため、市場に混乱をもたらすことなく受入れ可能であるという利点を有している。

上記ランフラット用支持体を備えたタイヤホイール組立体は、ランフラット用支持体がランフラット走行状態での荷重を支持し、直線走行時には比較的良好な操縦安定性を奏するが、コーナリング時にはコーナリングフォースが極端に低くなり、その操縦安定性が悪いという問題がある。そこで、環状シェルの荷重支持面にタイヤ周方向に延在する凹部と該凹部の両側に延在する一対の凸部とを形成する一方で、空気入りタイヤのトレッド部の内面にランフラット走行時において環状シェルの凹部内に収容される突起を設けることが考えられる（例えば、特許文献４参照）。

このようにトレッド部の内面に突起を設けた場合、空気入りタイヤの突起と環状シェルの凹部との係合により、ランフラット走行状態でのコーナリング時に高いコーナリングフォースを発生し、ランフラット走行状態での操縦安定性を向上することができる。しかしながら、ランフラット走行状態において空気入りタイヤが強い横力を受けた場合、空気入りタイヤの突起が環状シェルの凹部から外れる可能性があり、これが一旦外れてしまうと元の係合状態に戻ることが困難であり、操縦安定性が著しく損なわれることになる。
特表２００１−５１９２７９号公報 特開２００１−１６３０２０号公報 特開平１０−２９７２２６号公報 特表２００４−５１８６７４号公報

本発明の目的は、ランフラット走行状態での操縦安定性を向上することを可能にしたタイヤホイール組立体を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明のタイヤホイール組立体は、空気入りタイヤの空洞部に、ホイールのリムに嵌合する一対の弾性リングと、これら弾性リング間に跨がる環状シェルとからなるランフラット用支持体を挿入したタイヤホイール組立体において、前記環状シェルの荷重支持面にタイヤ周方向に延在する凹部と該凹部の両側に延在する一対の凸部とを形成し、該荷重支持面のタイヤ軸方向に対する傾斜角を前記凹部の中央から前記凸部に向けて徐々に大きくすると共に前記凸部の頂点からタイヤ軸方向外側に向けて徐々に大きくし、前記凸部の頂点からタイヤ軸方向外側へ少なくとも前記凹部の深さの１／２となる位置までの領域では前記荷重支持面の傾斜角を前記凹部内での傾斜角の最大値よりも小さくし、前記空気入りタイヤのトレッド部の内面にランフラット走行時において前記環状シェルの凹部内に収容される突起を設けたことを特徴とするものである。

本発明では、環状シェルの荷重支持面にタイヤ周方向に延在する凹部と該凹部の両側に延在する一対の凸部とを形成する一方で、空気入りタイヤのトレッド部の内面にランフラット走行時において環状シェルの凹部内に収容される突起を設ける。ここで、荷重支持面のタイヤ軸方向に対する傾斜角を凹部の中央から凸部に向けて徐々に大きくすると共に凸部の頂点からタイヤ軸方向外側に向けて徐々に大きくし、凸部の頂点からタイヤ軸方向外側へ少なくとも凹部の深さの１／２となる位置までの領域では荷重支持面の傾斜角を凹部内での傾斜角の最大値よりも小さくする。このように荷重支持面のタイヤ軸方向に対する傾斜角を凹部の中央から凸部に向けて徐々に大きくすることにより、ランフラット走行状態において空気入りタイヤの突起が環状シェルの凹部から外れ難くなり、また、荷重支持面のタイヤ軸方向に対する傾斜角を凸部の頂点よりタイヤ軸方向外側の所定の領域では小さくすることにより、空気入りタイヤの突起が環状シェルの凹部から万が一外れても、その突起が元の係合状態に戻り易くなる。これにより、ランフラット走行状態での操縦安定性を向上することができる。

本発明において、荷重支持面の輪郭を凹部の中央からタイヤ軸方向外側に向けて４つの円弧から構成し、凹部の中央に位置して荷重支持面の外側に中心を持つ第１の円弧の半径Ｒ１と、該第１の円弧に接して荷重支持面の外側に中心を持つ第２の円弧の半径Ｒ２と、該第２の円弧に接して荷重支持面の内側に中心を持つ第３の円弧の半径Ｒ３と、該第３の円弧に接して荷重支持面の内側に中心を持つ第４の円弧の半径Ｒ４とを、Ｒ１＞Ｒ４＞Ｒ２＞Ｒ３の関係にすることが好ましい。また、環状シェルの凸部の頂点から弾性リングまでのタイヤ径方向の距離を環状シェルの凹部の深さよりも小さくすることが好ましい。これにより、空気入りタイヤの突起を環状シェルの凹部に対して外れ難くしつつ戻り易くする効果を高めることができる。

また、空気入りタイヤの突起の高さは３ｍｍ以上とし、該突起の幅は環状シェルの凹部の幅よりも小さくすることが好ましい。これにより、操縦安定性の改善効果を十分に発揮することが可能になる。空気入りタイヤの突起はタイヤ周方向に断続的に形成しても良く、また、空気入りタイヤの突起には中空部分やスリットを設けることが可能である。これにより、重量増加を最小限に抑えることができる。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明の実施形態からなるタイヤホイール組立体の要部を示す子午線断面図であり、図２及び図３はそれぞれランフラット用支持体を抽出して示す断面図である。図１において、１はホイールのリム、２は空気入りタイヤ、３はランフラット用支持体である。これらホイールのリム１、空気入りタイヤ２、ランフラット用支持体３は、図示しないホイール回転軸を中心として環状に形成されている。

ランフラット用支持体３は、環状シェル４と弾性リング５とを主要部として構成されている。このランフラット用支持体３は、通常走行時には空気入りタイヤ２の内面から離間しているが、パンク時には潰れた空気入りタイヤ２を内側から支持するものである。ランフラット用支持体３の断面高さＨ１は、装着されるタイヤの断面高さの４０％以下、好ましくは２５％〜３５％であると良い。また、ランフラット用支持体３は切れ目の無い環状であっても良く、或いは、周上の少なくとも１箇所が切断されていて、それら切断部を継ぎ合わせることで一体的に組み立てられたものであっても良い。

環状シェル４は、パンクしたタイヤの内面に当接する荷重支持面４１を外周側に張り出すと共に、該荷重支持面４１の両側に沿って脚部を備えた開脚構造になっている。環状シェル４の荷重支持面４１には、タイヤ周方向に延在する凹部４１ａと該凹部４１ａの両側に延在する一対の凸部４１ｂ，４１ｂとが形成され、その周方向に直交する断面での輪郭が滑らかな曲線によりタイヤ赤道Ｅの両側で対称形状となるように形成されている。環状シェル４の凹部４１ａの深さＤ１は、タイヤ断面高さの７％〜１３％、好ましくは８％〜１１％であると良い。一方、空気入りタイヤ２のトレッド部の内面には、ランフラット走行時において環状シェル４の凹部４１ａ内に収容される突起２１が形成されている。

環状シェル４は、例えば厚さ０．５〜５．０ｍｍの薄肉であり、パンクした空気入りタイヤ２を介して車両重量を支えるために高剛性の材料から構成されている。その構成材料には、金属や樹脂などを使用することができる。このうち金属としては、スチール、アルミニウムなどを例示することができる。一方、樹脂としては、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂のいずれでも良い。熱可塑性樹脂としては、ナイロン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリフェニレンサルファイド、ＡＢＳなどを挙げることができ、また熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などを挙げることができる。樹脂は単独で使用しても良いが、補強繊維を配合して繊維強化樹脂として使用しても良い。いずれの場合も、降伏強さ４００ＭＰａ以上の材料を用いることが望ましい。

弾性リング５は、環状シェル４の脚部にそれぞれ取り付けられ、左右のリムシート上に当接しつつ環状シェル４を支持するようになっている。この弾性リング５は、パンクした空気入りタイヤ２から環状シェル４が受ける衝撃や振動を緩和するほか、リムシートに対する滑りを防止して環状シェル４を安定的に支持するものである。

弾性リング５の構成材料としては、ゴム又は樹脂を使用することができ、特にゴムが好ましい。ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、水素化ＮＢＲ、水素化ＳＢＲ、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ、ＥＰＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどを挙げることができる。勿論、これらゴムには、充填剤、加硫剤、加硫促進剤、軟化剤、老化防止剤などの添加剤を適宜配合することができる。そして、ゴム組成物の配合に基づいて所望の弾性率を得ることができる。

上記タイヤホイール組立体において、図２に示すように、環状シェル４の荷重支持面４１のタイヤ軸方向に対する傾斜角αは凹部４１ａの中央から凸部４１ｂに向けて徐々に大きくなり、その最大値に到達した後に凸部４１ｂの頂点まで徐々に小さくなり、凸部４１ｂの頂点からタイヤ軸方向外側に向けて徐々に大きくなっている。そして、凸部４１ｂの頂点からタイヤ軸方向外側へ少なくとも凹部４１ａの深さＤ１の１／２となる位置までの領域Ｘでは、荷重支持面４１の傾斜角αが凹部４１ａ内での傾斜角αの最大値よりも小さくなっている。凹部４１ａ内での傾斜角αの最大値は４５°〜９０°にすることが好ましい。

上記タイヤホイール組立体によれば、ランフラット走行時に空気入りタイヤ２が潰れてランフラット用支持体３により支持された状態になるが、荷重支持面４１の傾斜角αを凹部４１ａの中央から凸部４１ｂに向けて徐々に大きくすることにより、空気入りタイヤ２の突起２１が環状シェル４の凹部４１ａから外れ難くなる。また、荷重支持面４１の傾斜角αを凸部４１ｂの頂点よりタイヤ軸方向外側の領域Ｘでは小さくすることにより、ランフラット走行状態において空気入りタイヤ２の突起２１が環状シェル４の凹部４１ａから万が一外れても、その突起２１が元の係合状態に戻り易くなる。これにより、ランフラット走行状態でのコーナリングフォースを高めて操縦安定性を向上することができる。

なお、空気入りタイヤ２の突起２１は外れ難く戻り易いため、その寸法を比較的小さく設定することが可能である。そのため、突起２１を小さくすることにより、突起２１に起因する重量増加や性能低下を最小限に抑えることが可能である。また、突起２１を設けた場合、タイヤ内面に注入される潤滑剤がタイヤ赤道付近に溜まってしまうのを防ぐことができる。

上記タイヤホイール組立体において、図３に示すように、荷重支持面４１の輪郭は凹部４１ａの中央からタイヤ軸方向外側に向けて４つの円弧から構成し、凹部４１ａの中央に位置して荷重支持面４１の外側に中心を持つ第１の円弧の半径Ｒ１と、該第１の円弧に接して荷重支持面４１の外側に中心を持つ第２の円弧の半径Ｒ２と、該第２の円弧に接して荷重支持面４１の内側に中心を持つ第３の円弧の半径Ｒ３と、該第３の円弧に接して荷重支持面４１の内側に中心を持つ第４の円弧の半径Ｒ４とを、Ｒ１＞Ｒ４＞Ｒ２＞Ｒ３の関係にすると良い。このような輪郭形状を採用することで、上述の傾斜角αの条件を満足すると共に、リム組み性及び耐荷重性を確保しつつコーナリング性能を向上することができる。

空気入りタイヤ２の突起２１の高さは３ｍｍ以上とし、該突起２１の幅は環状シェル４の凹部４１ａの幅Ｗよりも小さくすると良い。但し、ここで言う幅Ｗとは一対の凸部４１ｂの頂点間の距離である。突起２１の寸法を上記の如く設定することにより、操縦安定性の改善効果を十分に発揮することが可能になる。突起２１の高さが３ｍｍ未満であると抵抗が少なく十分な十分な効果が得られない。支持体３の形状にもよるが、タイヤの重量増加や性能低下を回避するために、突起２１の高さは２０ｍｍ以下にすることが好ましい。突起２１の構成材料としては、ゴム組成物のみならず、樹脂、金属、繊維及びその複合材料等を用いることができる。また、突起２１はタイヤ赤道Ｅの両側で対称に構成することが好ましいが、例えばベルト貼り方向等に起因するタイヤ流れを防止するために、タイヤ赤道Ｅの両側で非対称に構成しても良い。

図４はランフラット用支持体の変形例を示すものである。図４において、環状シェル４の凸部４１ｂの頂点から弾性リング５までのタイヤ径方向の距離Ｄ２は、環状シェル４の凹部４１ａの深さＤ１よりも小さくなっている。このようにＤ１＞Ｄ２の関係を満足する場合、ランフラット走行状態において空気入りタイヤ２の突起２１が環状シェル４の凹部４１ａから外れたとき、突起２１が凹部４１ａ内に戻り易くなる。

図５は空気入りタイヤに形成される突起の変形例を示すものである。図５において、空気入りタイヤ２の突起２１はタイヤ周方向に断続的に形成されている。この場合、タイヤの重量増加を最小限に抑えることができる。但し、操縦安定性の改善効果を確実に得るために、突起２が存在しない部分のタイヤ周方向の長さは５０ｍｍ以下とすることが必要である。

図６は空気入りタイヤに形成される突起の他の変形例を示すものである。図６において、空気入りタイヤ２の突起２１には多数の中空部分２１ａが形成されている。例えば、中空部分２１ａはゴム組成物中に気泡や樹脂バルーンを混ぜることで形成可能である。このように突起２１に多数の中空部分２１を形成することにより、タイヤの重量増加を最小限に抑えることができる。

図７は空気入りタイヤに形成される突起の更に他の変形例を示すものである。図７において、空気入りタイヤ２の突起２１にはタイヤ径方向に延長するスリット２１ｂが形成されている。このように突起２１にスリット２１ｂを形成することにより、タイヤの重量増加を最小限に抑えることができる。なお、スリット２１ｂはタイヤ幅方向に形成しても良く、更には突起２１に対して複数本のスリット２１ｂを設けるようにしても良い。

タイヤサイズ２０５／５５Ｒ１６の空気入りタイヤとリムサイズ１６×６ 1/2ＪＪのホイールとランフラット用支持体とから構成されるタイヤホイール組立体において、ランフラット用支持体を構成する環状シェルの形状を異ならせた比較例１，２及び実施例をそれぞれ製作した。

比較例１は、環状シェルの荷重支持面にタイヤ周方向に延在する凹部と該凹部の両側に延在する一対の凸部とを形成し、該荷重支持面のタイヤ軸方向に対する傾斜角を凹部内において相対的に小さくし、空気入りタイヤのトレッド部の内面には突起を設けていないタイヤホイール組立体である。

比較例２は、環状シェルの荷重支持面にタイヤ周方向に延在する凹部と該凹部の両側に延在する一対の凸部とを形成し、該荷重支持面のタイヤ軸方向に対する傾斜角を凹部内において相対的に小さくする一方で、空気入りタイヤのトレッド部の内面にランフラット走行時において環状シェルの凹部内に収容される突起を設けたタイヤホイール組立体である（図８参照）。

実施例は、環状シェルの荷重支持面にタイヤ周方向に延在する凹部と該凹部の両側に延在する一対の凸部とを形成し、荷重支持面のタイヤ軸方向に対する傾斜角を凹部の中央から凸部に向けて徐々に大きくすると共に凸部の頂点からタイヤ軸方向外側に向けて徐々に大きくし、凸部の頂点からタイヤ軸方向外側へ少なくとも凹部の深さの１／２となる位置までの領域では荷重支持面の傾斜角を凹部内での傾斜角の最大値よりも小さくする一方で、空気入りタイヤのトレッド部の内面にランフラット走行時において環状シェルの凹部内に収容される突起を設けたタイヤホイール組立体である（図１参照）。

これら比較例１，２及び実施例のタイヤホイール組立体について、ランフラット走行状態でスリップアングルを変化させながらコーナリングフォースを測定した。参考のため、実施例のタイヤホイール組立体について、空気圧を２００ｋＰａとした状態でのコーナリングフォースを測定した。その結果を図９に示す。

図９に示すように、タイヤ内面に突起を設けた比較例２のタイヤホイール組立体は、タイヤ内面に突起を設けていない比較例１のタイヤホイール組立体に比べて、高いコーナリングフォースを発生するが、スリップアングルが大きくなるとコーナリングフォースの増大効果が得られなくなる。これに対して、環状シェルの荷重支持面の形状を図示のように規定した実施例のタイヤホイール組立体は、スリップアングルが大きい場合であっても、比較例１のタイヤホイール組立体に比べて、高いコーナリングフォースを発生することができた。

本発明の実施形態からなるタイヤホイール組立体の要部を示す子午線断面図である。 図１におけるランフラット用支持体を抽出して示す断面図である。 図１におけるランフラット用支持体を抽出して示す断面図である。 ランフラット用支持体の変形例を示す断面図である。 空気入りタイヤに形成される突起の変形例を示す断面図である。 空気入りタイヤに形成される突起の他の変形例を示す断面図である。 空気入りタイヤに形成される突起の更に他の変形例を示す断面図である。 比較例のタイヤホイール組立体の要部を示す子午線断面図である。 スリップアングルとコーナリングフォースとの関係を示すグラフである。

符号の説明

１ ホイールのリム
２ 空気入りタイヤ
３ ランフラット用支持体
４ 環状シェル
５ 弾性リング
４１ 荷重支持面
４１ａ 凹部
４１ｂ 凸部
２１ 突起
２１ａ 中空部分
２１ｂ スリット
α 荷重支持面の傾斜角

Claims (7)

1. 空気入りタイヤの空洞部に、ホイールのリムに嵌合する一対の弾性リングと、これら弾性リング間に跨がる環状シェルとからなるランフラット用支持体を挿入したタイヤホイール組立体において、前記環状シェルの荷重支持面にタイヤ周方向に延在する凹部と該凹部の両側に延在する一対の凸部とを形成し、該荷重支持面のタイヤ軸方向に対する傾斜角を前記凹部の中央から前記凸部に向けて徐々に大きくすると共に前記凸部の頂点からタイヤ軸方向外側に向けて徐々に大きくし、前記凸部の頂点からタイヤ軸方向外側へ少なくとも前記凹部の深さの１／２となる位置までの領域では前記荷重支持面の傾斜角を前記凹部内での傾斜角の最大値よりも小さくし、前記空気入りタイヤのトレッド部の内面にランフラット走行時において前記環状シェルの凹部内に収容される突起を設けたタイヤホイール組立体。
2. 前記荷重支持面の輪郭を前記凹部の中央からタイヤ軸方向外側に向けて４つの円弧から構成し、前記凹部の中央に位置して荷重支持面の外側に中心を持つ第１の円弧の半径Ｒ１と、該第１の円弧に接して荷重支持面の外側に中心を持つ第２の円弧の半径Ｒ２と、該第２の円弧に接して荷重支持面の内側に中心を持つ第３の円弧の半径Ｒ３と、該第３の円弧に接して荷重支持面の内側に中心を持つ第４の円弧の半径Ｒ４とを、Ｒ１＞Ｒ４＞Ｒ２＞Ｒ３の関係にした請求項１に記載のタイヤホイール組立体。
3. 前記環状シェルの凸部の頂点から前記弾性リングまでのタイヤ径方向の距離を前記環状シェルの凹部の深さよりも小さくした請求項１又は請求項２に記載のタイヤホイール組立体。
4. 前記空気入りタイヤの突起の高さを３ｍｍ以上とし、該突起の幅を前記環状シェルの凹部の幅よりも小さくした請求項１〜３のいずれかに記載のタイヤホイール組立体。
5. 前記空気入りタイヤの突起をタイヤ周方向に断続的に形成した請求項１〜４のいずれかに記載のタイヤホイール組立体。
6. 前記空気入りタイヤの突起に中空部分を設けた請求項１〜５のいずれかに記載のタイヤホイール組立体。
7. 前記空気入りタイヤの突起にスリットを設けた請求項１〜５のいずれかに記載のタイヤホイール組立体。
   

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