JP2011088626A

JP2011088626A - 二輪車に装備される非空気式の装備部品のためのパンク防止装置、およびこの装置を組み込んでなる装備部品

Info

Publication number: JP2011088626A
Application number: JP2010226445A
Authority: JP
Inventors: Yannick Thenault; ヤニクテノー; Stephane Riviere; ステファーヌリヴィエール; Eric Gassaud; エリックギャソー
Original assignee: Hutchinson SA
Current assignee: Hutchinson SA
Priority date: 2009-10-06
Filing date: 2010-10-06
Publication date: 2011-05-06
Also published as: FR2950837A1; US20110079336A1; CA2716478A1; FR2950837B1; EP2308693B1; EP2308693A1

Abstract

【課題】転がり抵抗を低減し、耐用年数が長くできる二輪車（とくには、自転車）用の非空気式の装備部品のためのパンク防止装置を提供する。
【解決手段】このパンク防止装置３０は、上記装備部品１のリム１０とタイヤ２との間に取り付けられてこのタイヤを恒久的に支持するように意図された環状の支持体３０を備えており、この支持体３０が、独立気泡を有する多孔性の架橋ゴム組成物で構成されており、この組成物が、少なくとも１つのエラストマーを主体とし、補強用の無機フィラーと少なくとも１つの有機発泡剤とを含んでいる。
【選択図】図１

Description

本発明は、二輪車（とくには、自転車）に装備される非空気式の装備部品のためのパンク防止装置、およびこの装置を組み込んでなる二輪車に装備される非空気式の装備部品に関する。本発明は、膨張圧力を有さない（すなわち、空気などの加圧された気体を有さない）装備部品に適用され、そのような装備部品のタイヤが、このパンク防止装置によって恒久的に支持される。

公知のやり方において、自転車に装備されるこの種の装備部品は、その内部空間を加圧する手段を備えることができ、そのような加圧手段は、タイヤと車輪のリムとの間に設けられる空気室によっており（したがって、そのような装備部品は「チューブ式」の装備部品と称される）、あるいはタイヤをリムのフランジに対して漏れがないように取り付けることによって空気室を有していない（「チューブレス」の装備部品）。

これらの加圧式の装備部品の１つの欠点は、膨張用の気体の緩やかな漏れを克服するために定期的に膨張させる必要があるだけでなく、例えばパンクまたはいたずらによって穴が開く可能性があり、通常は修理のために車両を動かすことができなくなる点にある。

装備アセンブリの接地面を形成するタイヤであって、タイヤとリムとの間の空間の実質的にすべてを埋める独立気泡を有する多孔性の自立のエラストマー支持体によって支持される非空気のタイヤ（すなわち、内部空間の加圧を必要としないタイヤ）を使用することも、知られている。例えば、支持体がポリウレタンエラストマーを主体としているそのような自転車用の非空気式の装備部品の説明に関して、例えば文献ＥＰ−Ｂ１−１７７２２９２に言及することができる。

ＥＰ−Ｂ１−１７７２２９２

多孔性の支持体を有するこれら既存の非空気式の装備部品の１つの大きな欠点は、それらの転がり抵抗が比較的大きく、さらには／あるいはそのような装備部品を備える自転車の路面保持性能が、（とくには、濡れた路面において）望ましい路面保持性能から多少なりともかけ離れている点にある。これらの非空気式の装備部品の他の欠点は、比較的大きい質量および／または短い耐用年数にある。

本発明の１つの目的は、二輪車（とくには、自転車）用の非空気式の装備部品のためのパンク防止装置であって、上述の欠点の克服を可能にするため、前記装備部品のリムとタイヤとの間に取り付けられて前記タイヤを恒久的に支持するように意図された環状の支持体からなり、前記支持体が、独立気泡を有する多孔性の架橋ゴム組成物で構成されており、前記組成物が、少なくとも１つのエラストマーを主体とし、補強用の無機フィラーと少なくとも１つの有機発泡剤とを含んでいる装置を提案することにある。

この目的のため、本発明による装置は、前記組成物が、前記支持体に最小化された平均密度を与えることによって前記支持体の膨張を安定化するために、前記発泡剤の熱分解を活性化することができる少なくとも１つのアクティブグレードの酸化亜鉛を含んでいるような装置である。

とりわけ、このアクティブグレードの酸化亜鉛（後述されるとおり、ゴムの製造においてエラストマーの架橋を活性化するために一般的に使用されている酸化亜鉛とは、はるかに大きいＢＥＴ比表面積の値およびこの値の両側の狭い公差で相違している）が、組成物の膨張を生じさせる加熱時のガスの放出の起源にある発泡剤の熱分解温度を変化させ、驚くべきことに膨張後の状態における平均密度を小さくするためにこの膨張の最適化を可能にするという効果を有することを、本出願の出願人が発見したことに、注目すべきである。

より具体的には、このようにして、前記支持体が、好都合なことに、自転車の装備部品にきわめて適した４００〜８００ｋｇ／ｍ^３の間（好ましくは、５００〜７００ｋｇ／ｍ^３の間）の平均密度を有することができる。さらにより好都合には、この支持体が、最大の密度の中央の支持ゾーンと最小の密度の周辺の支持ゾーンとの間の密度の勾配を有することができる。

このようにして、架橋および膨張後の支持体について、改善された動特性が得られ、とくには支持体の耐用年数において転がり抵抗が最小化される。さらに、この支持体の耐用年数が、ポリウレタン製の公知の多孔性の支持体の耐用年数に比べて長くなるほか、この支持体によって車両へともたらされる快適さおよび路面保持の特性も改善される。

好都合には、本発明による支持体に使用される前記少なくとも１つのエラストマーが、エチレンープロピレン共重合体（ＥＰＭ）およびジエンエラストマーで構成されるグループから選択される。さらにより好都合には、前記少なくとも１つのエラストマーを、エチレンープロピレン共重合体（ＥＰＭ）、エチレンープロピレン−ジエン三元重合体（ＥＰＤＭ）、天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレン（ＩＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、ポリブタジエン（ＢＲ）、およびスチレンーブタジエン共重合体（ＳＢＲ）で構成されるグループから選択することができる。

好ましくは、前記組成物が、ＥＰＤＭエラストマーで支配的に（さらにより好ましくは、独占的に）構成されるエラストマー母材を主体とし、そのようなＥＰＤＭエラストマーは、好ましくはエチレン由来の単位の含有量が５５％〜６５％の間であり、エチリデンノルボルネン（ＥＮＢ）由来の単位の含有量が５％〜１５％の間である。

変形として、上述のようなＥＰＤＭと、やはり無極性であって、使用されるＥＰＤＭの溶解度係数に近い溶解度係数を有している他のエラストマー（例えば、天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレン（ＩＲ）、ポリブタジエン（ＢＲ）、スチレンーブタジエン共重合体（ＳＢＲ）、またはイソプレン−イソブチレン共重合体（ＩＩＲ、ブチルゴムとしても知られる）タイプのジエンエラストマーなど）との混合物を使用することも、組成物のエラストマー母材がこのＥＰＤＭを主体とする限りにおいて、考えることができる（ここで、「・・・を主体とする」という表現は、「・・・で支配的に構成される」という意味に理解され、すなわち５０％を超え、好ましくは７５％を超える重量分率と理解される）。

「補強用の無機フィラー」という表現は、本明細書において、本発明の組成物において好ましく使用されるチョークおよびカオリンなど、カーボンブラック以外のクリアなフィラーのグループを意味するものと理解される。好都合には、組成物中のこれらのクリアなフィラーのすべての重量分率は、２５〜３５％の間であってよい。

本発明の組成物が、この補強用の無機フィラーに加えてカーボンブラックを、好都合には５〜９％の間の重量分率で含んでもよいことに、注意すべきである。このようにしてチョークおよびカオリンなどの上述のクリアなフィラーに随意に組み合わせて使用することができるカーボンブラックは、一方では、支持体の支承能力（または、転がり時の荷重支持強度）の改善を可能にし、他方では支持体の引っ張り強度の改善を可能にする。しかしながら、カーボンブラックが存在しないことで支持体の圧縮永久ひずみを改善できると考えることもでき、すなわち性能の所望の妥協の関数として、組成物中のカーボンブラックの量を或る程度まで調節することができる。

好ましくは、前記アクティブグレードの酸化亜鉛は、３０ｍ^２／ｇ以上のＢＥＴ比表面積および±５ｍ^２／ｇ未満の公差を有し、この比表面積が好ましくは４０ｍ^２／ｇ〜４５ｍ^２／ｇの間、かつ±３ｍ^２／ｇ未満の公差である。このＢＥＴ表面積は、「The Journal of the American Chemical Society」、第６０巻、第３０９頁（１９３８年２月）に記載され、１９８７年１１月のAFNOR-NFT-45007規格に相当するBrunauer-Emmett-Teller法に従って従来どおりに測定される。

実際、本出願の出願人は、このアクティブグレードの酸化亜鉛の比表面積に関するこのきわめて狭くされた公差が、膨張の活性化および安定化という上述の役割を満たすことを可能にすることを確認した。

やはり好ましくは、このアクティブグレードの酸化亜鉛は、１％〜５％の間の重量分率で組成物中に存在する。

好都合には、前記少なくとも１つの発泡剤は、２％〜６％の間の重量分率で前記組成物中に存在するアゾジカーボンアミドであってよい。

やはり好都合には、前記組成物が、好ましくはポリアミドを主体とする補強用の織物繊維をさらに含んでおり、これらの繊維が０．５％〜１．５％の間の重量分率で前記組成物中に存在する。

これらの繊維が、支持体の機械的特性を補強して支持体の耐久性を最適化する構造剤の役割を有することに、注意すべきである。

本発明の他の特徴によれば、前記組成物が、前記エラストマー母材、前記発泡剤、前記無機補強フィラー、随意により前記有機補強フィラー、および／または前記繊維、ならびに前記アクティブな酸化亜鉛の他に、
・好ましくは少なくとも１つの加硫促進剤を含んでいる硫黄加硫システムである架橋システム（組成物中のそのような加硫システムの重量分率は、好都合には１〜３％の間である）、および、
・例えばエキステンダー油、可塑剤、顔料、酸化防止剤、および加工助剤など、ゴム化合物において一般的に使用されている他の添加剤のすべてまたは一部、を含んでいる。

発泡剤の分解のための活性剤として使用される前記アクティブグレードの酸化亜鉛が、使用されるエラストマーの架橋の活性化も可能にすることに、注意すべきである。

本発明の別の特徴によれば、パンク防止装置を、中実または周方向に空洞が設けられた実質的に環状体の形状を有している前記エラストマー支持体で独占的に構成することができる。

二輪車、とくには自転車のための本発明による非空気式の装備部品は、車輪のリムと、接地面および前記リムの２つのフランジに対して取り付けられる２つのビードを備えている密集（すなわち、多孔性でない）エラストマータイプのタイヤと、前記リムと前記タイヤとの間に取り付けられる上述のようなパンク防止装置とを備えており、この装備部品は、内部空間を加圧するいかなる手段も備えていない。

本発明の別の特徴によれば、前記支持体は、リムの周囲に取り付けられ、タイヤと接触して、タイヤの内側の実質的にすべての空間を占めており、前記支持体は、随意により前記リムのフランジの間で軸方向に前記リムの底部の外形に沿っている。

支持体と支持体に支持されるタイヤとの間の摩擦係数が、タイヤの内側での支持体の変位を防止して、装備部品の動特性の維持を助けるために充分であるように、本発明の支持体が随意により比較的粗い表面または粒状の表面の外観を有してもよいことに、注意すべきである。

本発明による装備アセンブリは、上述した利点に加えて、とくには以下の利点を有している。
・例えば穿刺、転がり時の衝撃／圧迫、またはいたずらによるタイヤのパンクの恐れに対する効果的な保護。
・加圧された気体を使用する現行の空気式の装備アセンブリに比べてわずかしか増えず、既存の非空気の装備アセンブリに比べて軽い重量で、満足できる条件のもとでもたらされる支承能力および車両の転がり。
・依然として比較的低いレベルに保たれる転がり抵抗。
・ユーザにとって満足できる快適さ、路面保持性能、および耐用年数特性。
・標準的な「タイヤレバー」以外の特別な工具を必要としないタイヤの内部への支持体のきわめて簡単な取り付け。

本発明の他の特徴、利点、および詳細が、あくまでも本発明を限定するものではない例示として添付の図面を参照しつつ提示される本発明のいくつかの典型的な実施の形態についての以下の説明を検討することによって、明らかになるであろう。

支持体がリムの底部に沿っていない、本発明の第１の実施例による自転車用の非空気式の装備部品の横断面の半分の概略図である。支持体がリムの底部に沿っている、本発明の第２の実施例による自転車用の非空気式の装備部品の横断面の半分の概略図である。図１の変形に相当する本発明の第３の実施例による自転車用の非空気式の装備部品の横断面の半分の図である。

図１の装備部品１は、車輪のリム１０と、タイヤ２０と、架橋および膨張した耐パンク支持体３０を備えている。リム１０は、２つのフランジ１１，１２を終端とする２つのリム座を有しており、リム座の間にリム底部１３が軸方向に画定されている。タイヤ２０は、少なくとも１つの密集エラストマーを主体としており、接地面２１と、２本のビードワイヤによって補強された２つのビードをそれぞれ終端としている２つの側壁２２，２３とを備えており、前記ビードが前記２つのリム座に取り付けられる。なお、このタイヤ２０を補強する種々の層および補強材は図示されていない。耐パンク支持体３０は、リム１０とタイヤ２０との間に取り付けられてタイヤ２０を支持している。耐パンク支持体３０は、実質的に円形の断面を有している（直線的な「棒」の形態での押し出しの後に連続的な架橋／膨張が続き、その後に環状の形状をもたらすべく端部を突き合わせて接合される）。

本発明によれば、上記支持体３０が、タイヤ２０によってリム１０の周囲に画定される空洞に膨張用の気体を使用することなく、転がり時にタイヤ２０の荷重支持能力をもたらすために充分であるという意味で、自立的である。

図２の装備アセンブリ１’の耐パンク支持体３０’は、リム座の間でリム底部１３へと押し入ることによって、リム底部１３の外形に沿うように先端が断ち切られた断面を有している点においてのみ、図１の耐パンク支持体から相違している。図２の実施例では、支持体３０’が、おおむね矩形の横断面の押し入り部を有している。

図３の装備アセンブリ１’’の耐パンク支持体３０’’は、同じ円形の横断面を有する互いに平行な２つの周状のチャネル３１，３２を有している点においてのみ、図１の耐パンク支持体から相違しており、この実施例においては、チャネル３１，３２の両者が、リム１０に対して同じ半径方向の高さに配置され、実質的に円環状の支持体３０’’の対称の中心軸の両側において軸方向に延びている。これらのチャネル３１，３２は、とくに装備部品を軽量化するために設計されており、変形として、他の数のチャネル（例えば、ただ１つの中央の空洞）を、支持体内の別の位置および／または非円形の横断面にて設けることも可能である。

次に、本発明による支持体３０の製造の例を、図１の実施例を参照しつつ、あくまでも例示として説明する。

熱機械的な作業の第１の工程において、以下の調合（量は、重量分率で表現されている）に対応するゴム組成物の混合を実行した。
・単位のうちの５８％がエチレン由来であり、単位のうちの３３％がプロピレン由来であり、単位のうちの９％がエチリデンノルボルネン（ＥＮＢ）であるＥＰＤＭエラストマー３０％。
・カーボンブラック７％、
・チョークおよびカオリンの混合物を含む補強用無機フィラー２９％、
・４２．５±２．５ｍ^２／ｇに等しいＢＥＴ比表面積を有する粉末の形態のアクティブグレードのＺｎＯ３％、
・流動パラフィン１５％、
・アゾジカーボンアミドで構成された発泡剤４％、
・ポリオレフィン類の熱可塑性ポリマー６％、
・ポリエチレングリコール、ステアリン酸、および酸化カルシウムを含む加工助剤および添加剤３％、
・硫黄架橋システム２％、および、
・構造剤としてのポリアミド繊維１％。

第２の成形工程において、第１の工程の終わりにおいて得られたゴム組成物を、架橋可能かつ膨張可能な支持体予備成形物を得るために、例えばおおむね円環状の断面を有する押し出しによる直線状の「棒」の形態に押し出しした。

次いで、架橋／膨張の第３工程を、オーブンにおいて高温の空気に接触させて連続的に実行し、架橋および膨張した押し出し物を得た。得られた押し出し物を、冷却操作を加えた後に、リム１０の外周に対応する長さを有する部分へと切断した。

次いで、各々の部分の両端を突き合わせて最終的に接合し、このようにして得られた各々の支持体３０を、タイヤ２０の内側かつリム１０の周囲に取り付けた。各々の支持体３０は、この実施例においては、約３３ｍｍの外径およびわずか６００ｋｇ／ｍ^３の平均密度を有していた。

Claims

二輪車、とくに自転車に装備される非空気式の装備部品（１、１’、１’’）のためのパンク防止装置（３０、３０’、３０’’）であって、前記装置が、前記装備部品のリム（１０）とタイヤ（２０）との間に取り付けられて、前記タイヤを恒久的に支持するように意図された環状の支持体（３０、３０’、３０’’）からなり、前記支持体が、独立気泡を有する多孔性の架橋ゴム組成物で構成されており、前記組成物が、少なくとも１つのエラストマーを主体としており、補強用の無機フィラーと少なくとも１つの有機発泡剤とを含んでいるパンク防止装置（３０、３０’、３０’’）であり、
前記組成物は、前記支持体に最小化された平均密度を与えることによって前記支持体の膨張を安定化するために、前記発泡剤の熱分解を活性化することができる少なくとも１つのアクティブグレードの酸化亜鉛を含んでいることを特徴とするパンク防止装置（３０、３０’、３０’’）。
前記支持体（３０、３０’、３０’’）が、４００ｋｇ／ｍ^３〜８００ｋｇ／ｍ^３の間の平均密度を有していることを特徴とする請求項１に記載のパンク防止装置（３０、３０’、３０’’）。
前記支持体（３０、３０’、３０’’）が、最大の密度の中央の支持ゾーンと最小の密度の周辺の支持ゾーンとの間の密度の勾配を有していることを特徴とする請求項１または２に記載のパンク防止装置（３０、３０’、３０’’）。
前記アクティブグレードの酸化亜鉛が、３０ｍ^２／ｇ以上のＢＥＴ比表面積および±５ｍ^２／ｇ未満の公差を有しており、この比表面積が好ましくは４０ｍ^２／ｇ〜４５ｍ^２／ｇの間、かつ±３ｍ^２／ｇ未満の公差であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のパンク防止装置（３０、３０’、３０’’）。
前記アクティブグレードの酸化亜鉛が、前記組成物中に１％〜５％の間の重量分率で存在していることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のパンク防止装置（３０、３０’、３０’’）。
前記補強用の無機フィラーが、前記組成物中に２５％〜３５％の間の総重量分率でチョークおよびカオリンを含んでいることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のパンク防止装置（３０、３０’、３０’’）。
前記組成物が、硫黄架橋システムを好ましくは１％〜３％の間の重量分率でさらに含んでいることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のパンク防止装置（３０、３０’、３０’’）。
前記少なくとも１つのエラストマーが、エチレンープロピレン共重合体（ＥＰＭ）およびジエンエラストマーで構成されるグループから選択されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のパンク防止装置（３０、３０’、３０’’）。
前記少なくとも１つのエラストマーが、エチレンープロピレン共重合体（ＥＰＭ）、エチレンープロピレン−ジエン三元重合体（ＥＰＤＭ）、天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレン（ＩＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、ポリブタジエン（ＢＲ）、およびスチレンーブタジエン共重合体（ＳＢＲ）で構成されるグループから選択されることを特徴とする請求項８に記載のパンク防止装置（３０、３０’、３０’’）。
前記組成物が、ＥＰＤＭエラストマーで支配的または独占的に構成されたエラストマー母材を主体としており、前記ＥＰＤＭエラストマーは、好ましくは、エチレン由来の単位の含有量が５５％〜６５％の間であり、エチリデンノルボルネン（ＥＮＢ）由来の単位の含有量が５％〜１５％の間であることを特徴とする請求項９に記載のパンク防止装置（３０、３０’、３０’’）。
前記組成物が、好ましくは、ポリアミドを主体とする構造補強織物繊維をさらに含んでおり、これらの繊維が０．５％〜１．５％の間の重量分率で前記組成物中に存在していることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のパンク防止装置（３０、３０’、３０’’）。
請求項１〜１１のいずれかに記載のパンク防止装置（３０、３０’、３０’’）であって、中実または周方向に空洞が設けられた実質的に環状体の形状を有している前記エラストマー支持体（３０、３０’、３０’’）で構成されていることを特徴とするパンク防止装置（３０、３０’、３０’’）。
二輪車、とくに自転車に装備される非空気式の装備部品（１、１’、１’’）であって、
車輪のリム（１０）と、
接地面（２１）および前記リムの２つのフランジ（１１，１２）に対して取り付けられる２つのビードを備える密集エラストマータイプのタイヤ（２０）と、
前記リムと前記タイヤとの間に取り付けられるパンク防止装置（３０、３０’、３０’’）とを備えており、
該装備部品は、内部空間を加圧するいかなる手段も備えておらず、前記装置が請求項１〜１２のいずれかに記載の装置であることを特徴とする装備部品（１、１’、１’’）。
前記支持体（３０、３０’、３０’’）が、前記リム（１０）の周囲に取り付けられ、前記タイヤ（２０）に接触して、前記タイヤの内側の実質的にすべての空間を占めており、前記支持体（３０’）が、随意により前記フランジ（１１，１２）の間で軸方向に前記リムの底部（１３）の外形に沿うことを特徴とする請求項１３に記載の装備部品（１、１’、１’’）。