JP2017514747A - タイヤ、リム及びアダプタを含む回転アセンブリ - Google Patents

タイヤ、リム及びアダプタを含む回転アセンブリ Download PDF

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Abstract

本発明は、回転軸を有するとともに、2つのビード部を有するタイヤと、リムとを備えた回転アセンブリであって、前記アダプタが、ビード部の一方とリムとの間の接続をもたらし、前記リムが、2つのリムシートを有し、前記アダプタが、リムシートに取り付けられるように意図された、内側補強要素を含む軸方向内端部と、外側補強要素を含む軸方向外端部と、前記外端部を前記内端部に接続して単一要素を形成し、前記外側補強体と前記内側補強体との間の接続をもたらす少なくとも1つの主補強体を含む本体と、前記ビード部の一方を受け入れるように意図された、前記本体の軸方向外端部に位置する実質的に円筒形のアダプタシートと、回転軸と垂直な平面に実質的に含まれる、軸方向外端部の軸方向内面上に位置するアダプタ支持面とを有する回転アセンブリに関する。このアセンブリは、軸方向外端部の補強要素が、完全に支持面の外側に軸方向に位置し、本体が、アダプタシートに面して環状シート補強体を含み、リムが、アルミニウム及び/又はマグネシウムの合金、熱硬化性化合物又は熱可塑性化合物に基づく母材に含まれる炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、植物繊維に基づく複合材料から選択された材料、或いはエラストマと、樹脂、及び炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、植物繊維又はこれらの材料のいずれかの組み合わせから選択された繊維に基づく複合体とを含む複合合成物で作製されることを特徴とする。【選択図】 図1

Description

本発明は、主にタイヤとリムとで形成された回転アセンブリに関する。
本発明では以下の定義を用いる。
− 「軸方向」:タイヤの回転軸と平行な方向、
− 「半径方向」:タイヤの回転軸と交わる、タイヤの回転軸と垂直な方向、
− 「円周方向」:タイヤの回転軸と垂直な平面に含まれる、半径と垂直な方向、
− 「半径方向断面」:タイヤの回転軸を含む平面における断面、
− 「赤道面」:回転軸に垂直な、トレッド部の中央を通る平面。
各メーカーは、自動車の二酸化炭素ガス排出量を低減するために、これらの車両の質量、及び車両に装着されるタイヤの転がり抵抗を低減しようと模索している。この転がり抵抗は、タイヤの外径、従ってホイールの外径を増加させることによって低減することができる。
しかしながら、これによってホイールの質量、従って車両の質量が増加してしまう。
従って、1つの既知の解決策は、リムを形成するために鋼よりも軽量なアルミニウム合金などの材料を使用することである。しかしながら、このようなリムは、より軽量であって開放的な外観を有し、従ってブレーキの熱を容易に発散させる一方で、窪みなどによる打撃、及び/又は縁石に対する打撃への耐性が十分でない。
具体的には、このような回転要素が受ける打撃により、回転要素(タイヤ及び/又はリム)の構成要素の1つ又は2つ以上が破損する恐れがある。
国際公開第2000/078565号
従って、鋼製のリムを有する回転アセンブリよりも軽量であり、タイヤを良好に保護することによって打撃に対する良好な耐性を示すと同時に、同じ高レベルなタイヤ路面保持性能、具体的には高コーナリングスラスト又はドリフトスラストを生じる能力を維持した回転アセンブリが依然として必要とされている。
従って、本発明の主題は、回転軸を有するとともに、2つのビード部を有するタイヤと、リムとを備えた回転アセンブリであって、アダプタは、ビード部の一方とリムとの間の接続をもたらし、前記リムは、2つのリムシートを有し、前記アダプタは、
− リムシートに取り付けられるように意図された、内側補強要素を含む軸方向内端部と、
− 外側補強要素を含む軸方向外端部と、
− 前記外端部を前記内端部に接続して単一要素を形成し、前記外側補強体と前記内側補強体との間の接続をもたらす少なくとも1つの主補強体を含む本体と、
− 前記ビード部の一方を受け入れるように意図された、前記本体の軸方向外端部に位置する実質的に円筒形のアダプタシートと、
− 回転軸と垂直な平面に実質的に含まれる、軸方向外端部の軸方向内面上に位置するアダプタ支持面(bearing face)と、
を有する。
アダプタは、軸方向外端部の補強要素が、完全に支持面の外側に軸方向に位置し、本体が、アダプタシートに面して環状シート補強体を含み、リムが、アルミニウム及び/又はマグネシウムの合金、熱硬化性化合物又は熱可塑性化合物に基づく母材に含まれる炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、植物繊維に基づく複合材料から選択された材料、或いはエラストマと、樹脂、及び炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、植物繊維又はこれらの材料のいずれかの組み合わせから選択された繊維に基づく複合体とを含む複合合成物で作製されることを特徴とする。
環状シート補強体と軸方向外端部の補強要素とは、互いに異なる。
アダプタの軸方向外端部は、「タイヤのビード部を受け入れるように意図されたハウジング」の範囲を軸方向に定める。軸方向外端部の支持面は、タイヤのビード部をリムフランジと同じ形で軸方向に支持する役割を果たす。
このようにして、ハウジングは、従来リムのシートが行っていたのと全く同様にタイヤのビード部を受け入れる。この時、タイヤは膨張圧によって軸方向に固定され、従来タイヤのビード部がリムのリムフランジに押し付けられていたのと同様に、この軸方向外端部の支持面に押し付けられる。
アダプタの軸方向内端部は、従来タイヤのビード部によって行われていたのと同様にアダプタをリムのリムフランジに結合するように意図されているので、「アダプタビード」と呼ぶことができる。
従って、本発明による回転アセンブリが動作して、その設計動作応力にある時には、タイヤがリムに対して軸方向に固定され、より具体的には、タイヤのビード部がリムのシート上に直接取り付けられた従来の回転アセンブリと同様に、タイヤのビード部がリムに対して軸方向に固定されてリムに対して半径方向には固定されず、より具体的には、タイヤのビード部は、リムに対してある程度半径方向に動くことができる。標準的な回転条件下では、アダプタの軸方向変形は実質的に存在せず、或いは半径方向の変形に対して無視できると言うことができる。
一方で、衝撃時には、アダプタの軸方向変形が大きくなることにより、取り付けられたアセンブリに加わる応力の軽減に寄与することができる。
本発明によるアダプタは、設計が単純であり取り付けやすいという利点を有する。さらに、タイヤのビード部の下方のクランプ力が増すことにより、本発明によるアセンブリのアダプタでは、高横方向応力下においてタイヤがアダプタ上で回転するのを防ぐことができる。
最後に、本発明によるアセンブリのアダプタは、衝突時にシャーシに向う機械力レベルを大幅に低減し、従って車両を軽量化できるという利点を有する。
繊維に基づく複合材料は、5mm以上の長さの繊維を含むことが好ましい。
熱硬化性化合物に基づく母材は、エポキシ樹脂、ビニルエステル、不飽和ポリエステル、シアン酸エステル、ビスマレイミド、アクリル酸樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン、及びこれらの組み合わせから選択される。
熱可塑性化合物に基づく母材は、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリアミド(PA)、半芳香族ポリアミド、ポリエステル(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルケトンケトン(PEKK)、ポリエーテルスルホン(PSU)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリオキシメチレン(POM)、ポリフェニレンオキシド(PPO)から選択される。
軸方向外端部の補強要素は、支持面の外側に軸方向に配置されることが好ましい。本体は、アダプタシートに面して環状シート補強体を含むことが好ましい。
環状シート補強体は、1GPa以上の、好ましくは4MPaを上回る、さらに好ましくは10GPaを上回る圧縮係数を有することが好ましい。環状補強体は、エラストマによって取り囲まれたコア、又はいずれかの可能な組み合わせで配置された一連のエラストマ化合物及び金属及び/又は繊維補強体の層で構成することができる。コアは、金属、複合材料、熱可塑性化合物、及びこれらの混合物から選択された少なくとも1つの要素を含むことができる。複合材料は、樹脂母材に埋め込まれたガラス繊維で作製することができる。
複合合成物及び環状シート補強体において使用できるエラストマのリストには、第1に、硫黄架橋による化学加硫反応や、過酸化物又はイオン化放射の反応によって形成された炭素−炭素結合や、他の特定のエラストマ分子の原子鎖によって架橋可能なゴム、第2に、物理的接続の産物として凝集する幾分非変形可能な「硬い」領域(これらのガラス遷移温度を上回る微結晶又は非結晶領域)間に弾性変形可能部分がネットワークを形成する熱可塑性エラストマ(TPE)、次に非熱可塑性エラストマ、そして最後に熱硬化性樹脂が含まれる。
環状シート補強体は、連続して交互に配置された少なくとも2層の異なる構成要素で構成することができる。交互に配置するということは、第1の層と第2の層を複数回連続して配置することを意味する。
環状シート補強体の全体的な軸方向長さは、タイヤのビード部の幅の30%以上かつ150%未満とすることができ、タイヤのビード部の幅の40〜110%であることがさらに好ましい。
環状シート補強体の平均半径方向厚さは、タイヤのサイズ及び用途に依存して0.3mm以上かつ20mm以下とすることができる。従って、乗用車用タイヤでは、この厚さが0.5〜10mmであることが好ましい。
環状シート補強体は、金属、複合材料、熱可塑性化合物、及びこれらの混合物から選択された少なくとも1つの要素を含むことが好ましい。このコア又はこの多層は、上述したようなエラストマ、樹脂、又はこれらの混合物の選択を含む2層の母材間に含まれることが好ましい。
環状シート補強体は、同じ又は異なる化学的性質を有するエラストマ化合物の異なる層のスタックで構成されることが好ましい。
スタックの形を取る場合、補強体の軸方向長さは、5mmよりも大きくかつ25mmよりも小さく、半径方向厚さは、0.1mm以上かつ4mm以下であることが好ましい。
補強体のスタックを形成する各単一の要素は、1mmよりも大きくかつ25mmよりも小さな軸方向長さと、0.1mm以上かつ2mm以下の同じ又は異なる半径方向厚さとを有することができる。
環状シート補強体は、エラストマ、熱可塑性化合物、樹脂、又はこれらの混合物の選択を含む1層のマトリックス間の単一スレッドのスタックの形を取ることもできる。この単一スレッドは、繊維スレッド(ポリエステル、ナイロン、PET、アラミド、レーヨン、天然繊維(綿、亜麻、大麻))、金属スレッド、合成スレッド(炭素、ガラス強化プラスチック)、又はこれらの構成要素の混合物などの従来使用されているスレッドとすることができる。
環状シート補強体は、補強体がタイヤの円周方向に対して0〜90°の角度で配置された1又は2以上のプライの形を取ることもできる。
環状補強体は、アダプタの本体の半径方向外側又は半径方向内側、前記本体の両側、又はアダプタの本体の補強要素のプライ間に配置できることが好ましい。
外側補強要素は、金属(鋼)、ナイロン、PET又はアラミドで構成することができる。外側補強要素は、樹脂の母材、及び/又はレーヨン、アラミド、PET、ナイロン、ガラス繊維、炭素繊維、玄武岩繊維、ポリ(エチレン2、6−ナフタレート)(PEN)、ポリビニルアルコール(PVA)などの強化繊維を含むこともできる。
前記本体の主補強体は、4GPa以上の弾性を有することができ、金属(鋼)、繊維コード(レーヨン、アラミド、PET、ナイロン、ガラス繊維、炭素繊維、玄武岩繊維、ポリ(エチレン2、6−ナフタレート)(PEN)、又はポリビニルアルコール(PVA))で構成することができる。
アダプタは、リムの片側のみに、好ましくは車両の外側に配置できることが好ましい。この場合、リムは、片側のみにおけるアダプタの存在に適合するように非対称的な幾何学形状を有する。
取り付けられたアセンブリが2つのアダプタを含む場合、これらのアダプタは、対称であっても、又は非対称であってもよい。アダプタの対称又は非対称の概念は、アダプタの本体の軸方向長さによって定められる。これらのアダプタの一方の本体の軸方向長さが他方よりも大きい場合、2つのアダプタは非対称である。
本発明による回転アセンブリは、各々が異なる又は同じ長さの本体を有する第1及び第2のアダプタを含むことが好ましい。
アダプタは、アダプタの周縁部の全部又は一部と、アダプタ支持面からリムJに延びる経路全体とを覆って配置された少なくとも1つの取り外し自在な、又はそれ以外の導電性ストリップを含む。導電性ストリップの存在は、特にエラストマ組成物の導電性が不十分な場合に地面とホイールとの間の、従って地面と車両との間の電気の伝導を確実にすることができ、このことは、タイヤがホイール上に直接存在せずにアダプタに接する時にはさらに重要である。
導電性ストリップは、取り外し可能又は取り外し不能である場合、完全に本体の半径方向外面に位置することが好ましい。
導電性ストリップは、取り外し不能である場合、本体の半径方向外面の下方に部分的に埋められることが好ましい。
導電性ストリップは、108Ohm.cm以下の、好ましくは107Ohm.cm以下の電気抵抗率を有することが好ましい。
導電性ストリップは、金属箔又は15%以上の量のカーボンブラックを含むエラストマ組成物で望む通りに構成されることが好ましい。
エラストマ組成物中のカーボンブラックは、500m2/g以上の比表面積を有することが好ましい。
導電性ストリップは、取り外し不能である場合、本体のエラストマ組成物に接合又は架橋されることが好ましい。
以下、実施例と、単に例示として示す以下の図とを用いて本発明を説明する。
本発明による、リム上に取り外し自在に取り付けられた2つのアダプタ上に取り付けられたタイヤを含む回転アセンブリの概略的半径方向断面図である。 本発明による取り付けられていないアダプタの概略的半径方向断面図である。
図1に、(部分的に示す)タイヤP、アダプタA及びリムJを含む回転アセンブリを示す。
本発明では設計自体に変更のないタイヤは、赤道面XX’の両側において2つのサイドウォール部1を介して2つのビード部Bに接合されたクラウン補強体によって補強されたトレッド部で構成される。各ビード部Bでは、主にサイドウォール部1を補強するカーカス補強体2が、この例では「編み上げ」タイプの少なくとも1つのビードワイヤ3に係止されて、疑似三角形を有する輪郭形成要素5によってカーカス補強体の主要部分から分離されたターンアップ部4を形成する。
なお、重要な点として、本発明は、ラジアルタイヤ又はクロスプライタイヤなどの非常に多くのタイプのタイヤ、さらには自立型サイドウォール部を有するタイプのタイヤを用いて実装することもできる。
炭素/エポキシ複合体で作製されたリムJは、半径方向外縁部が湾曲したリムフランジ8によって軸方向に延びる2つのリムシート7を赤道面の両側において接続する、取り付けウェルとして知られているウェル6を含む。
アダプタAは、主に軸方向外端部9、軸方向内端部10、及び端部9を端部10に接続する本体11を含む。
軸方向外端部9は、第1の部分20aと、第1の部分20aに接続された第2の部分20bとで構成された外側補強要素20を含み、2つの部分20a、20b間には、実質的に垂直な角度が形成される。タイヤの装着時には、この外側補強要素20によって形成される空間内にビード部Bのビードシートが嵌め込まれる。
この図1のアダプタは、リムJ及びタイヤのビード部Bから取り外し自在である。
タイヤの各ビード部Bに位置するアダプタAは、対称であっても、又は非対称であってもよい。対称とは、本体11の全長が両アダプタにおいて同一であることを意味する。アセンブリ(タイヤ、リム及びアダプタ)を取り付けると、タイヤのビード部Bは、アダプタシート14上に位置して、支持面21を軸方向に支持するようになる。
図2に、本発明による、リムに取り付けられていないアダプタを示す。このアダプタは、ガラス繊維強化プラスチックなどの複合材料から成る、断面が実質的に球形の幾何学的形状である外側補強体15を有する軸方向外端部9を一方に含み、金属補強体16を有する軸方向内端部10を他方に含み、最後に、繊維コードを含む2つのプライ17で構成された本体11を含む。各プライのコードは、互いに平行である。一方では、前記プライ17が、補強体15の壁部の内側に軸方向に、及び外側に半径方向に取り付けられ、他方では、端部10において、前記プライ17が、各端部にターンアップ部を形成するビードワイヤなどの金属補強体16に係止される。
本体11は、本体11の軸方向外端部に位置するタイヤのビード部(図2を参照)を受け入れるように意図された実質的に円筒形のアダプタシート18を含む。
本体11は、実質的に回転軸と垂直な平面に含まれて軸方向外端部の軸方向内面上に位置する、ビード部をハウジング内の適所に保持するように意図されたアダプタ支持面21も含む。このアダプタシート18は、100GPaに等しい圧縮係数を有する環状シート補強体19を含む。この図2の表現によれば、補強体19の全体が、本体11の半径方向外面に位置する。
環状シート補強体19は、外側補強体15に固定されない。これらの2つの補強体19、15は、互いに完全に独立する。
補強体19は、ゴム樹脂タイプのエラストマと交互になったワイヤの形の金属補強体を含む3層で構成される。補強体19は、半径方向の厚さが約1.5mmであり、軸方向の長さが約15mmである。
補強体19のエラストマ層は、半径方向の厚さが約0.3mmであり、軸方向の長さが約15mmである。
エラストマの層20は、アダプタを構成する全ての要素、すなわち補強体15、補強体16、本体11、及び補強体19の半径方向外面を覆う。
以下の実施例に、本発明によるアダプタを用いて得られた結果を示す。
縁石衝撃テスト
このテストは、取り付けられたアセンブリを30°の迎え角で縁石に乗り上げさせるものである。この角度は、タイヤにとって非常に有害な応力をもたらすという事実に基づいて選択したものである。テストは、2つの異なる高さ(90mm及び110mm)の縁石を用いて行われ、手順は以下の通りである。タイヤがパンクするまでホイールを異なる速度で複数回通過させる。開始速度は20km/hとし、その後、新たな通過毎に速度を5km/hずつ増分する。
アダプタを備えておらず従来の鋼製のリムを備えた従来のアセンブリ(対照1)を、国際公開第2000/078565号によるアダプタを備えたアセンブリ(対照2)、及び本発明によるアダプタ及び本発明による複合材料で形成されたリムを備えたアセンブリ(本発明)と比較する。これらのアセンブリは、全て6.5J16のリムを備えた205/55R16のサイズである。以下の表Iに結果をまとめ、パーセントで示す。
Figure 2017514747
[表1]
100を越える結果は、横方向の打撃を受けた際の挙動に改善が見られたことを示す。
90mmの高さの縁石で行ったテストでは、対照タイヤが30km/hの速度でパンクしたのに対し、本発明によるアセンブリは、同じ速度、さらには50km/hの速度でも全く損傷を受けなかった。
110mmの高さの縁石で行ったテストでは、対照タイヤが20km/hの速度でパンクしたのに対し、本発明によるアセンブリは、同じ速度、さらには50km/hの速度でも全く損傷を受けなかった。
1 サイドウォール部
2 カーカス補強体
5 輪郭形成要素
6 ウェル
9 軸方向外端部
10 軸方向内端部
11 本体
14 アダプタシート
16 金属補強体
21 アダプタ支持面
A アダプタ
B ビード部
J リム
P タイヤ

Claims (14)

  1. 回転軸を有する回転アセンブリであって、
    − 2つのビード部(B)を有するタイヤと、
    − リム(J)と、
    − 前記ビード部の一方と前記リムとの間の接続をもたらすアダプタと、を備え、
    前記リムは、2つのリムシートを有し、
    前記アダプタは、
    − 前記リムシートに取り付けられるようになっており、内側補強要素(16)を含む軸方向内端部(10)と、
    − 外側補強要素(20)を含む軸方向外端部(9)と、
    − 前記外端部を前記内端部に接続して単一要素を形成し、前記外側補強体と前記内側補強体との間の接続をもたらす少なくとも1つの主補強体を含む本体(11)と、
    − 前記ビード部の一方を受け入れるようになっており、前記本体の前記軸方向外端部に位置する実質的に円筒形のアダプタシート(18)と、
    − 前記回転軸と垂直な平面に実質的に含まれ、前記軸方向外端部の前記軸方向内面上に位置するアダプタ支持面(21)と、
    を有し、
    前記軸方向外端部(10)の前記補強要素(20)は、全体的に前記支持面(21)の軸方向外側に位置し、前記本体(11)は、前記アダプタシート(18)に面して環状シート補強体を含み、前記リムは、アルミニウム及び/又はマグネシウムの合金と、熱硬化性化合物又は熱可塑性化合物に基づく母材に含まれる炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、植物繊維に基づく複合材料とから選択された材料、或いは、エラストマと、樹脂、及び炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、植物繊維又はこれらの材料のいずれかの組み合わせから選択された繊維に基づく複合体とを含む複合合成物で作製される、
    ことを特徴とする回転アセンブリ。
  2. 前記繊維に基づく複合材料は、5mm以上の長さの繊維を含む、
    ことを特徴とする請求項1に記載の回転アセンブリ。
  3. 前記熱硬化性化合物に基づく母材は、エポキシ樹脂、ビニルエステル、不飽和ポリエステル、シアン酸エステル、ビスマレイミド、アクリル酸樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン、及びこれらの組み合わせから選択される、
    ことを特徴とする請求項1に記載の回転アセンブリ。
  4. 前記熱可塑性化合物に基づく母材は、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリアミド(PA)、半芳香族ポリアミド、ポリエステル(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルケトンケトン(PEKK)、ポリエーテルスルホン(PSU)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリイミド(PI)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリオキシメチレン(POM)、ポリフェニレンオキシド(PPO)から選択される、
    ことを特徴とする請求項1に記載の回転アセンブリ。
  5. 前記軸方向外端部(10)の前記補強要素(20)は、前記アダプタシート(18)の半径方向外側に位置する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の回転アセンブリ。
  6. 前記環状シート補強体(19)は、1GPa以上の、好ましくは4MPaを上回る、より好ましくは10GPaを上回る圧縮係数を有する、
    ことを特徴とする請求項1に記載の回転アセンブリ。
  7. 前記環状シート補強体(19)は、エラストマによって取り囲まれたコアで構成される、
    ことを特徴とする請求項1に記載の回転アセンブリ。
  8. 前記エラストマは、架橋性ゴム、熱可塑性エラストマ、非熱可塑性エラストマから選択される、
    ことを特徴とする請求項1及び7のいずれかに記載の回転アセンブリ。
  9. 前記コアは、金属、複合材料、熱可塑性物質、及びこれらの混合物から選択された少なくとも1つの要素を含む、
    ことを特徴とする請求項7に記載の回転アセンブリ。
  10. 前記環状シート補強体(19)は、交互に配置された異なる構成要素の少なくとも2層により構成される、
    ことを特徴とする請求項1、6及び7のいずれかに記載の回転アセンブリ。
  11. 前記複合材料は、樹脂材料に埋め込まれたガラス繊維に基づく、
    ことを特徴とする請求項1に記載の回転アセンブリ。
  12. 前記環状シート補強体(19)の全体的な軸方向長さは、前記タイヤの前記ビード部の幅の30%以上かつ150%未満である、
    ことを特徴とする請求項1に記載の回転アセンブリ。
  13. 前記環状シート補強体(19)の軸方向長さは、前記タイヤの前記ビード部の幅の40〜110%である、
    ことを特徴とする請求項12に記載の回転アセンブリ。
  14. 前記環状シート補強体(19)の平均半径方向厚さは、0.3mm以上かつ20mm以下である、
    ことを特徴とする請求項1に記載の回転アセンブリ。
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