JP2008001311A - 安全タイヤ用空気のう及びその空気のうを備えた安全タイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】内圧低下時に迅速に、しかも均一に拡張変形させ得る空気のう及びその空気のうを備えた安全タイヤを提案する。
【解決手段】安全タイヤ用空気のうを、中空円環状をなし、その内部空間に気体を保持するケース部材1と、タイヤ周方向に沿って伸びるコードをゴムによって被覆したゴム被覆体からなり、前記ケース部材1のクラウン部の外周側に配設してタイヤの内圧が正常な状態で空気のうに加わる張力を負担する一方、タイヤの内圧が低下した状態で破断する少なくとも一層のフープ補強層2と、
前記ケース部材1及び前記フープ補強層2の相互間に配置される少なくとも一層の中間層3とを備えたものにて構成する。そして、前記フープ補強層2に、タイヤの赤道面に対する角度θを有し相互にオーバーラップさせることによってジョイントした連結端部Ａを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、安全タイヤ用空気のう及びその空気のうを備えた安全タイヤに関するものであり、タイヤの内圧が急激に低下するランフラット状態において該空気のうを均一に拡径変形させることによって安定走行を図ろうとするものである。

パンク等によってタイヤの内圧が急激に低下したランフラット状態においてもある程度の距離を走行することができる安全タイヤとしては、補強チューブ、補強ゴム、補強ベルト等の補強部材、又は発泡体、弾性体、中子等にタイヤの負荷を肩代わり支持するタイヤや、シーラント剤を塗布又は充填してタイヤに生じた孔等の損傷部を塞いで内圧低下を防止したタイヤ等が知られている。

ところで、上記従来の安全タイヤは、製造方法が複雑であり製品不良率が高く、しかも効率のよい生産ができない不具合を有していた。

この点に関して、例えば特許文献1には、安全タイヤの内部に予め空気のうを格納しておき、タイヤの内圧が低下するランフラット状態で、その径を拡大、変形させることによってタイヤが負担する荷重をチューブ状の空気のうに肩代わりさせる安全タイヤが提案されており、また、特許文献2には、空気のうの少なくともクラウン部に補強層を配設し、正常内圧状態での径成長を抑制するとともに、引張力が漸増するにつれて、その拡張変形による伸びを実質的に増加させる、伸張率-引張力特性を示す物性を付与することにより内圧低下状態で空気のうを均一にタイヤと接触させる安全タイヤが提案されている。

しかしながら、前者の安全タイヤは、タイヤの負荷転動に伴い発生する熱や遠心力の作用により、空気のうが周方向外方に径成長してその外面がトレッド部の内周面等に接触して擦れ、最終的には空気のうが破損するおそれがあり、後者の安全タイヤにおいては、補強層として不織布とゴムの複合体を用いており、空気のうに作用する張力を負担して径成長を抑制するためには、複数枚の複合体で補強層を構成しなければならず、これはタイヤの重量増加を招くうえ、製造コストの上昇も避けられない不具合があった。
特開2001-10314号公報 国際公開第02/43975号パンフレット

周方向剛性の高い材料で補強層を構成することにより軽量でかつ製造コストの軽減を図るべく、樹脂製のリボン状部材を周方向にらせん状に巻きまわした補強層を用いる試みもなされている（特願2004-164658号明細書）が、かかる技術では、タイヤの内圧が低下した時に補強層の一部のみが破断し、他の部分伸張が少ないことから、不均一な拡張変形が生じることもあってランフラット走行中に振動が発生することが懸念されていた。

本発明は、従来技術が抱える上記の如き問題を解消することを課題とするものであり、その目的は、内圧低下時の迅速で均一な拡径変形を図り得る安全タイヤ用空気のう及びその空気のうを有する安全タイヤを提案するところにある。

本発明は、タイヤの内側に収納され、該タイヤの所定の空気圧との関係で設定された内圧を有し、タイヤの内圧が正常な状態では少なくともタイヤ内面との間に空間部を形成するが、タイヤの内圧が低下した状態では拡径変形して荷重の支持をタイヤから肩代わりする安全タイヤ用空気のうにおいて、
中空円環状をなし、その内部空間に気体を保持するケース部材と、
タイヤ周方向に沿って伸びるコードをゴムによって被覆したゴム被覆体からなり、前記ケース部材のクラウン部の外周側に配設してタイヤの内圧が正常な状態で空気のうに加わる張力を負担する一方、タイヤの内圧が低下した状態で破断する少なくとも一層のフープ補強層と、
前記ケース部材及び前記フープ補強層の相互間に配置される少なくとも一層の中間層とを備え、
前記フープ補強層は、タイヤの赤道面に対する角度を有し相互にオーバーラップさせることによってジョイントした連結端部を有する、ことを特徴とする安全タイヤ用空気のう、である。

上記の構成になる安全タイヤ用空気のう、において、前記フープ補強層は、ケース部材の幅方向に沿って配列された複数枚の狭幅帯状部材からなるものを適用するのが好ましい。

また、前記フープ補強層の連結端部は、タイヤの赤道面に対して10〜80°の角度とするのがよく、より好ましくは40〜70°の範囲に設定する。そして前記フープ補強層のコードはポリエチレンテレフタレートからなるもの有利に適合する。

前記中間層については、ポリエチレンテレフタレートのシートを用いることができる。前記フープ補強層は、ジョイントに係わる端部における剛性とそれを除く領域における剛性との比が0.3以上、0.8以下とするのが望ましく、前記フープ補強層は、連続的に巻きつけられた少なくとも二層からなり、かつ、その周上において異なる層数とすることができる。

本発明に従う安全タイヤは上記の何れかの構成になる空気のう、を有するものからなる。

ここに、「所定の内圧」とは、空気のうを収納する安全タイヤに対し、JATMA、TRA、ETRTO等の、タイヤが製造、販売、又は使用される地域において有効な工業基準、規格等に規定され、負荷能力に応じて特定される内圧を言う。

また、「所定の内圧との関係で設定された内圧」とは、タイヤに所定の内圧を適用した正常な内圧状態では、空気のうの外面とタイヤの内面との間に空間部を形成することができ、一方、タイヤの内圧が低下した内圧低下状態では、空気のうが拡張変形して荷重支持をタイヤから肩代わりすることができる内圧を言う。具体的には、タイヤの所定の内圧より大きい内圧を意味し、好適には所定の内圧の100％超え120％以下の範囲をいうものとする。

フープ補強層の「剛性」とは、非伸張状態サンプルを100として、周方向に力を加えて5％の伸びを生じたとき、すなわち、サンプルの長さが105となったときの引張強力をいうものとし、該フープ層が多層で構成されている場合には、これら全ての層をまとめて測定するものとする。

ケース部材の外周側に配設したフープ補強層の端部にタイヤの赤道面に対する角度を付与して相互にオーバーラップさせて連結することで、該フープ補強層が周方向に沿って破断（ピンポイントで破断することがない）し、均一な拡張変形が可能となる。

以下、図面を用いて本発明をより具体的に説明する。
図１は本発明に従う安全タイヤ用空気のうの実施の形態を示す外観斜視図である。

図における番号1は中空円環状をなし、その内部空間に気体を保持するケース部材、2はケース部材1のクラウン部の外周側に巻き回して配設されたフープ補強層である。このフープ補強層2はタイヤ周方向に沿って伸びるコードをゴムにて被覆したゴム被覆体の少なくとも一層からなり、タイヤの内圧が正常な状態で空気のうに加わる張力を負担して拡張変形するのを抑制する一方、タイヤの内圧が低下した状態で破断するものであって、その要部の展開図を図２に示す如く、その端部ｓ、ｅはタイヤの赤道面に対して角度θでもって傾斜しており、巻き始め側となる端部ｓの上に巻き終わり側となる端部ｅを重ねあわせて相互にオーバーラップ（ラップ代は10〜300mmとする。）させることによってジョイントした連結端部Ａを形成する。ここに、ラップ代が10mmを下回るとジョイント部の接着力が不足する一方、300mmを超えるとコストの面で不利となるのでラップ代は10〜300mmとする。連結部Ａはゴム相互の接着力により連結しており接合力は比較的弱いが、層間剥離を起こすようなことはなく、
端部s、eを基点にして破断する。

また、3はケース部材1とフープ補強層2の相互間に配置される中間層である。この中間層3は少なくとも一層からなる。

上記の如き構成になる空気のうは、タイヤ4に収納され、リムＲに装着されて図３に示すような安全タイヤ/リム組立体を構成するもので、タイヤ4と空気のうの間の空間S_１には、所定の内圧で気体が充填され、空気のう（ケース部材1）の内部空間S_２には、空間S_１に充填された気体の内圧との関係で設定された内圧で気体が充填される。

パンク等によりタイヤ4の空間S_１の内圧が低下すると、空気のう内の空間S_２の内圧との差圧が大きくなるため、空気のうに加わる張力が増大する。このような場合、従来の空気のうでは、図４（ａ）（ｂ）に示すように、補強層が破断した部分からケース部材1の拡張変形が始まり、さらに図４（ｃ）に示すように、ケース部材1が大きく変形するものの、その周上における反対側の部分は変形が小さく、その結果として空気のうの拡張変形が不均一となり、安全タイヤの張力分布に偏りが生じて、ランフラット走行中に振動が発生する等の問題が生じていたのである。

本発明に従う空気のうは、タイヤ4の内圧が低下すると、剛性段差部が存在する連結端部Ａでフープ補強層2が破断、分離し、該フープ補強層2がタイヤの周方向に沿って巻き解かれるようにケース部材1の上を周方向に滑り、ケース部材1とともに周方向及び幅方向へほぼ均一に拡張変形していき、これによりタイヤ自身が受ける荷重を肩代わりする。

ここに、ケース部材1は例えば従来のチューブ入りタイヤに用いるチューブと同様にブチルゴムからなる気体不透化性のチューブで構成することができる。このチューブだけでは保形性が不足する場合には、例えば不織布とゴムの複合体をチューブの内面又は外面に配設し、この複合体を、気体不透過層に加わる張力を支持する張力支持層とする。また、このケース部材1は不織布とゴムの複合体からなる張力支持層の内面又は外面に、気体透過率の低い樹脂フィルムを貼り付けて気体不透過層とすることもできる。気体不透過層及び張力支持層は、要求される剛性及び気体不透化性に応じてそれぞれ一層又は二層以上とすることが可能で、気体不透化性を確保する観点からは、気体不透過層の一部にのみ配設してもよいが、保形性を高める観点からは気体不透過層の外面全体を密着包囲するように配設するのが好ましい。

フープ補強層2をケース部材1に直接貼り付けた場合には、該フープ補強層2の破断時に亀裂がケース部材1へと伝播しランフラット走行での耐久性を損ねることが懸念されるが、ケース部材1とフープ補強層2の相互間に中間層3を配置することで、隣接相互間における最大摩擦係数を小さくすることが可能となり、フープ補強層2が破断した際に、フープ補強層2が中間層3の上を滑動する一方、中間層3がケース部材1の上を滑動して空気のうが迅速かつ均一に拡径変形することとなりケース部材1への亀裂の伝播を防ぐことができ、ランフラット走行での十分な耐久性が確保されることになる。

中間層3はポリエチレンテレフタレートのシートを用いることができるが、他の樹脂シート、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニリデン、等のシートを用いてもよい。

図５は、本発明に従う空気のうの他の実施の形態につき、フープ補強層2の一部分を展開して示した図である。フープ補強層2は幅狭帯状部材としてのゴム被覆体2a〜2cを幅方向に沿って複数枚隣接配置した分割形式とすることも可能であり、この場合、各連結端部Ａは一直線に連続させてもよいし、図６に示すようにその向きを変えた配列とすることもできる。また、フープ補強層2を狭幅帯状部材にて構成した場合においては、ゴム被覆体の相互間には隙間を設けることも可能であり、さらに、タイヤの周りで連結端部Ａがそれぞれのゴム被覆体で異なる位置に存在させてもよい。

フープ補強層2の連結端部における角度θ（端部のタイヤの赤道面に対する角度）は、10〜80°の範囲に規定したが、連結端部における角度θが10°を下回ると角度を付与した効果が少なく、振動の抑制が不充分であり、一方、角度θが80°を超えると、裁断や巻き付けが困難となり生産性を悪化させる不具合が生じる。このため、本願発明においては、フープ補強層2の連結端部Ａにおける角度θは10〜80°の範囲に規定した。この角度θはより好ましくは40〜70°とする。

フープ補強層2の連結端部Ａにおける剛性とそれを除く領域における剛性との比（剛性段差）は0.3以上、0.8以下とするのが好ましいが、その理由は、フープ補強層2の剛性は破断、分離の起点となる連結端部Ａの剛性が支配的であるためその他の部分の剛性を必要以上に高くしてもフープ補強層4の剛性は上がることはなく、剛性段差が0.3を下回る場合あまり意味がない。一方、剛性段差が0.8を超えると連結端部Ａでの安定した破断、分離が困難となるからである。

フープ補強層2において上記の範囲に設定された剛性段差を付与するには、
幅方向に沿って分割された複数枚からなるものとして、その巻き付け層数を変更することにより容易に対応できる。フープ補強層2が一層からなる場合において剛性段差を付与するには、該補強層2に切り込みを入れることにより対処できる。

フープ補強層2は連続的に巻き付けることが可能でこれにより効率的な生産が可能となる。

フープ補強層2を構成するコードは、軽量化の観点から、とくに引張強力が高いポリエチレンテレフタレート製のコードを用いるのが好適である。

また、内圧を適用した際、空気のうは、張力の作用により周方向に伸びようとするが、フープ補強層2のコードをタイヤの周方向に沿って配列することでその向きの剛性を高めることが可能で、空気のうの周方向への伸びと径の拡張を有効に抑制することができる。このような構成は、従来の不織布とゴムの複合体で構成された補強層に比べて大幅な軽量化が図れるうえ、正常内圧状態で長期にわたって使用した場合にもクリープ変形を生じることがない利点がある。

ブチルゴムチューブの外面をPET（ポリエチレンテレフタレート）不織布と
ゴムの複合体で覆う（1周）ことによって形成したケース部材のクラウン部に、PETシートからなる二層の中間層を配置し、さらに、その上に、表１に示す角度、層数、剛性比からなるフープ補強層を配置して空気のうとなし、かかる各空気のうを、サイズが495/45Ｒ22.5の安全タイヤに収納して、リムサイズが17.00×22.5のリムに装着してタイヤ車輪を構成し、タイヤのラジアルランナウト（PRO）について測定した。その結果を従来例を基準に指数化（数値が大きいほど良好）して表１に合わせて示す。

なお、ラジアルランナウトは、タイヤ（空間S_１）の内圧は900kPs（相対圧）とし、空気のう（空間S_２）の内圧は970kPsとする正常内圧状態での使用に耐えられるように設定したのち、タイヤ（空間S_１）への気体を供給するバルブのコアを抜き取り内圧を0として空気のうを拡径変形（ランフラット状態）させ、次いで、このタイヤ車輪をバランサーに取り付けることにより測定したものである。

表１より明らかなように、比較例1、2については従来例に比較して多少の改善はみられたものの、本発明に従う空気のう（適合例1、適合例2）はラジアルランナウトが格段に改善されており、ランフラット走行中における振動の発生が少なく、安定した走行が得られることが確認された。

内圧低下時に迅速かつ均一に拡径変形させることができる空気のう及びこの空気のうを有する安全タイヤが提供できる。

本発明に従う安全タイヤ用空気のうの実施の形態を示した図である。 図１に示した空気のうの要部を展開して示した図である。 本発明に従う安全タイヤ/リム組立体を模式的に示した図である。 （ａ）〜（ｃ）はケース部材が拡張変形していく様子を示した図である。 本発明に従う空気のうの他の実施の形態を要部について展開して示した図である。 本発明に従う空気のうのさらに他の実施の形態を要部について展開して示した図である。

符号の説明

1 ケース部材
2 フープ補強層
3 中間層
4 タイヤ

Claims (8)

1. タイヤの内側に収納され、該タイヤの所定の空気圧との関係で設定された内圧を有し、タイヤの内圧が正常な状態では少なくともタイヤ内面との間に空間部を形成するが、タイヤの内圧が低下した状態では拡径変形して荷重の支持をタイヤから肩代わりする安全タイヤ用空気のうにおいて、
   中空円環状をなし、その内部空間に気体を保持するケース部材と、
   タイヤ周方向に沿って伸びるコードをゴムによって被覆したゴム被覆体からなり、前記ケース部材のクラウン部の外周側に配設してタイヤの内圧が正常な状態で空気のうに加わる張力を負担する一方、タイヤの内圧が低下した状態で破断する少なくとも一層のフープ補強層と、
   前記ケース部材及び前記フープ補強層の相互間に配置される少なくとも一層の中間層とを備え、
   前記フープ補強層は、タイヤの赤道面に対する角度を有し相互にオーバーラップさせることによってジョイントした連結端部を有する、ことを特徴とする安全タイヤ用空気のう。
2. 前記フープ補強層は、ケース部材の幅方向に沿って配列された複数枚の狭幅帯状部材からなる、請求項1記載の安全タイヤ用空気のう。
3. 前記フープ補強層の連結端部は、タイヤの赤道面に対して10〜80°の角度を有する、請求項1又は2記載の安全タイヤ用空気のう。
4. 前記フープ補強層のコードがポリエチレンテレフタレートからなる、請求項1〜3の何れかに記載の安全タイヤ用空気のう。
5. 前記中間層は、ポリエチレンテレフタレートのシートである、請求項1〜4の何れかに記載の安全タイヤ用空気のう。
6. 前記フープ補強層は、連結端部における剛性とそれを除く領域における剛性との比が0.3以上、0.8以下である、請求項1〜5の何れかに記載の安全タイヤ用空気のう。
7. 前記フープ補強層は、連続的に巻きつけられた少なくとも二層からなり、かつ、その周上において異なる層数を有する、請求項1〜6の何れかに記載の安全タイヤ用空気のう。
8. 請求項1〜7に記載された安全タイヤ用空気のうを有する安全タイヤ。

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