JP2022144789A - タイヤ／ホイール組立体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】良好なランフラット走行性能を発揮できるタイヤ／ホイール組立体を実現する。【解決手段】空気入りタイヤ（１）とホイールリム（２）により形成される空間内に弾性変形可能な中空弾性体（４）を配置する。中空弾性体は弾性変形可能な単泡性スポンジ又は単包性発泡体で構成する。中空弾性体はタイヤ空間（５）の空気圧に応じて膨張及び収縮し、中空弾性体の外径はタイヤ空間の空気圧に応じて変位する。パンクによる内圧低下時には中空弾性体は膨張するので、荷重は空気入りタイヤと中空弾性体によって支持される。この結果、良好なランフラット走行性能が得られると共にトレッド部の負担が軽減される。さらに、中空弾性体は、内部空間をタイヤ空間に連通させる貫通孔を有するので、内部空間を排気することにより中空弾性体は扁平状に変形する。これにより、中空弾性体を空気入りタイヤの内側に嵌め込むことができる。【選択図】図１

Description

本発明は、良好なランフラット走行性能が得られるタイヤ／ホイール組立体に関するものである。
また、本発明は、タイヤ／ホイール組立体の製造方法に関するものである。

パンク等により空気入りタイヤ内部の空気が漏出した場合、空気圧によって支持していた荷重をサイドウォール部で支持することになる。よって、サイドウォール部が大きく変形し、走行が困難になってしまう。このため、パンク等によって空気が漏出した状態における走行、いわゆるランフラット走行が可能なタイヤの開発が急務の課題である。ランフラット性能が改良されたタイヤとして、サイドウォール部の内側に補強ゴム層を設け、サイドウォール部の剛性を向上させたランフラットタイヤが既知である。例えば、特許文献１には、サイドウォール部に配設した補強ゴム層の材質を改良することにより低発熱性及び高硬度性を両立したランフラットタイヤが開示されている。

また、別のランフラットタイヤとして中子支持方式のランフラットタイヤが既知である。例えば、特許文献２には、空気入りタイヤと、空気入りタイヤが装着されるホイールリムと、ホイールリムに固定された環状のサポートリングとを有するランフラットタイヤが開示されている。この既知のランフラットタイヤでは、タイヤがパンクした場合、空気入りタイヤのトレッド部の内面がサポートリングの外周面と当接し、空気入りタイヤがサポートリングにより支持され、パンクが発生した時でもランフラット走行が可能にされている。

さらに、特許文献３には、ランフラット走行時の安定走行を目的として、タイヤの内側空間に独立気泡を有する複合体を配置した安全タイヤが開示されている。この安全タイヤでは、通常走行時にタイヤの内側空間に高圧空気を注入して複合体を圧縮し、複合体の負荷軽減が図られている。この安全タイヤに係る発明は、複合体の気泡含有率、独立気泡の内圧及び複合体の連続相の適正範囲を規定することにより走行安定性を確保している。

さらに、自転車用のノーパンクタイヤとし、環状のリムと、タイヤ基体と、リムとタイヤ基体との間の空間内に配置され、弾性変形可能な単泡性スポンジ材料で構成された中空弾性体とを有するノーパンクタイヤが既知である（例えば、特許文献４参照）。
特開２００６－２８２９１３号公報 特開２０１８－１５４１３８号公報 特開２００１－２８７５０５号公報 特開２０１２－２５４７８５号公報

特許文献１に記載のランフラットタイヤでは、補強ゴム層の材質を改良することにより低発熱性及び高硬度性を実現しようとしている。しかしながら、パンク等によりタイヤの内圧が低下すると、車輛の荷重をタイヤのサイドウォール部だけで支持するため、サイド補強ゴム層は走行中に大きな変形を繰り返す。従って、サイドウォール部が劣化し易く、十分な耐久性が得られない欠点がある。また、サイドウォール部に補強ゴム層を設けると、通常運転時のクッション性が低下する不具合が発生する。

特許文献２に記載の空気入りタイヤでは、ホイールリムに取り付けた環状のサポートリングを用いて荷重を支持しているため、サイドウォール部の劣化に対して有効である。しかしながら、サポートリングは金属材料や高硬度材料で構成されるため、クッション性が得られず、ランフラット走行時の走行性能が著しく低下する欠点がある。また、トレッド部の内周面と環状のサポートリングとの間に摩擦が生じ、耐久性にも問題がある。

引用文献３に記載の安全タイヤでは、空気入りタイヤの内部に配置される複合体の気泡含有率が８０.００体積％～９８.７５体積％の範囲に設定するように規定されている。しかしながら、このような大きな気泡含有率では、複合体の硬度が低すぎ、パンクした場合車両の荷重を良好に支持できない欠点がある。結果として、空気入りタイヤのサイドウォール部が劣化し易く、ランフラット走行時の走行性能が著しく低下する不具合がある。従って、空気入りタイヤに嵌め込まれる発泡体の特性を改良してサイドウォール部に過剰な負荷をかけないタイヤ／ホイール組立体の開発が望まれている。

さらに、空気入りタイヤでは、タイヤをリムに結合するため、対向するビード部が互いに接近するように構成されている。すなわち、タイヤの中央付近の横幅は広く、ビード部付近の横幅は狭い。従って、空気入りタイヤにサポート部材や発泡体を嵌め込む際、ビード部が障害になり、サポート部材を嵌め込むことは極めて困難であった。そのため、引用文献３では、タイヤの内部に発泡材料を投入し、リム組した後タイヤ自身を加熱して発泡させて発泡体ないし複合体を形成している。しかしながら、このような製法では、加熱によりタイヤが熱劣化する不具合がある。従って、空気入りタイヤの内部空間に発泡体や複合体を嵌め込む方法の開発も強く要請されている。

本発明の目的は、サイドウォール部が劣化しにくく、且つ良好なランフラット走行性能を発揮できるタイヤ／ホイール組立体及びその製造方法を実現することにある。
さらに、本発明の目的は、サイドウォール部に過剰な負荷をかけないタイヤ／ホイール組立体を実現することである。

本発明によるタイヤ／ホイール組立体は、環状のホイールリムと、ホイールリムに装着された空気入りタイヤと、ホイールリムと空気入りタイヤによって形成される環状のタイヤ空間内に配置され、環状の内部空間を有する弾性変形可能な中空弾性体とを有するタイヤ／ホイール組立体であって、
前記中空弾性体は、アスカC硬度が４０以上８０°以下の弾性変形可能な単泡性スポンジ又は単泡性発泡体で構成され、当該中空弾性体の内部空間は貫通孔を介して前記タイヤ空間と連通し、
前記中空弾性体は前記タイヤ空間の空気圧の変化に応じて膨張又は収縮し、
前記タイヤ空間の空気圧が正規の空気圧に設定された通常走行時には、空気入りタイヤのトレッド部及びサイドウォール部の内周面と中空弾性体の外周面との間には前記正規の空気圧の空間が形成され、中空弾性体の内部空間の空気圧はタイヤ空間の空気圧に等しくなり、
タイヤ空間の空気圧が低下したランフラット走行時には、前記中空弾性体は膨張し、その外周面が空気入りタイヤのトレッド部の内周面と圧接することを特徴とする。

単泡性スポンジ（独立気泡型スポンジ）に含まれる気泡（独立気泡）は、その周囲は弾性変形可能なゴムにより囲まれ、その内部は大気圧にほぼ等しい内圧の気体が充填されている。従って、中空弾性体の周囲の空気圧が大気圧の状態からより高い空気圧に変化すると、気泡は収縮する。また、中空弾性体の周囲の空気圧が大気圧よりも高い空気圧から大気圧に低下すると、気泡は膨張する。すなわち、中空弾性体に含まれる気泡は、外部雰囲気の空気圧の変化に応じて膨張及び収縮する。また、気泡の膨張及び収縮に応じて中空弾性体も膨張収縮する。本発明の中空弾性体は、通常走行時には空気入りタイヤの内側空間内に保持され、パンク時には空気入りタイヤと一緒になって荷重を支持する作用を果たす。

中空弾性体として、大気圧の雰囲気下において、外径が空気入りタイヤのトレッド部の内周面の直径にほぼ等しいか又は若干大きいサイズの中空弾性体を用意する。中空弾性体には、内部空間を外部と連通させる微細な貫通孔を形成する。中空弾性体を空気入りタイヤの内側空間に嵌め込む。続いて、中空弾性体が装着された空気入りタイヤをホイールリムにリム組する。この時、中空弾性体の外周面はトレッド部の内周面と当接する。この状態において、空気入りタイヤとホイールリムにより形成されるタイヤ空間内にリムバルブを介して高圧空気を封入してインフレートし、タイヤ空間を通常走行時の正規の空気圧、例えば２００ｋＰａ～４００ｋＰａに設定する。前述したように、タイヤ空間の空気圧が上昇すると、気泡が収縮し中空弾性体は収縮する。中空弾性体の収縮により、中空弾性体の外周面と空気入りタイヤの内周面との間に正規の空気圧の空間ないし空気層が形成される。すなわち、空気入りタイヤのトレッド部及びサイドウォール部の内周面と中空弾性体の外周面との間に正規の空気圧の空間が形成される。また、中空弾性体の内部空間には貫通孔を介して高圧空気が流入し、内部空間の空気圧はタイヤ空間の空気圧に等しい空気圧すなわち正規の空気圧に設定される。この際、中空弾性体はタイヤ半径方向の内向きにも収縮するため、中空弾性体はホイールリムに密着する。よって、走行中、中空弾性体はホイールリムと一体的に回転する。

この状態において、荷重は、空気入りタイヤとタイヤの内側に封止された高圧空気により支持される。よって、空気入りタイヤのトレッド部は路面に応じて弾性変位し、サイドウォール部は自在に弾性変形する。従って、タイヤ空間が正規の空気圧に設定された通常の走行時には、チューブレスタイヤと同等の走行性能が発揮される。すなわち、本発明では、中空弾性体の内部空間はタイヤ空間と同一の空気圧に設定されるので、空気入りタイヤの内側空間のうち、中空弾性体のゴム材料が占めるエリアを除くほぼ全体が正規の空気圧になる。この結果、空気入りタイヤの内側空間に高圧空気が封止された状態と等価な状態に設定され、チューブレスタイヤと同等の走行性能を発揮する。このように、本発明のタイヤ組立体は、空気入りタイヤの内側空間内に中空弾性体が存在するが、中空弾性体による影響を受けることなくチューブレスタイヤと同等に走行する。尚、正規の空気圧とは、日本ではJATMA(日本自動車タイヤ協会)のYear Bookにおける最大負荷能力に対応する空気圧をいう。

走行中にパンクが発生すると、空気入りタイヤに封止された高圧空気及び中空弾性体の内部空間に存在する高圧空気は放出され、タイヤ空間の空気圧は正規の空気圧から大気圧に低下する。この空気圧の低下によって、中空弾性体に含まれる気泡は急速に膨張する。その結果、中空弾性体が膨張し、中空弾性体の外周面はトレッド部の内周面と圧接する。この結果、荷重は空気入りタイヤと中空弾性体の両方によって支持される。従って、ランフラット走行時には、荷重は空気入りタイヤと弾性変形可能な中空弾性体によって支持される。この結果、サイドウォール部の負担が軽減され、サイドウォール部の劣化を軽減することができる。特に重要なことは、中空弾性体は弾性変形可能であるので、走行中に発生する衝撃や振動は中空弾性体によって吸収され、良好な転がり特性及びクッション性が得られ、ランフラット走行性能が格段に改善される。一方、中空弾性体がランフラット走行時に荷重支持能力を発揮するには、中空弾性体自身が適切な硬度を有する必要がある。

中空弾性体を構成する単包性スポンジの適正な硬度について説明する。中空弾性体の適正な硬度範囲を見出すため、本発明者は、ゴム材料の硬度及び発泡倍率を勘案し、種々の硬度の単包性スポンジゴムの中空弾性体を試作し、実験及び解析を行った。例えば、低いゴム硬度の材料を低発泡倍率で発泡させたスポンジゴム、高いゴム硬度の材料を高発泡倍率で発泡させたスポンジゴム等の各種硬度の単包性スポンジゴムを試作して実験を行った。試作したスポンジゴムの硬度測定は、アスカＣ硬度計を用いた。

実験結果によれば、単泡性スポンジゴムのアスカC硬度が４０°未満の場合、十分な荷重支持性能が得られず、ランフラット走行に難点があった。一方、アスカC硬度が４０°を超えると荷重支持性能は飛躍的に高くなり、良好なランフラット走行性能が発揮できた。この実験結果より、単包性スポンジの硬度の下限値は、アスカC硬度で４０°とする。

一方、ゴム材料の硬度や発泡倍率等の製造条件を変えて試作したところ、アスカC硬度が８０°の単包性スポンジが製造限界であり、アスカC硬度が８０°を超える単泡性スポンジゴムの製造は困難であった。また、アスカC硬度が８０°の単包性スポンジの中空弾性体は良好なランフラット走行性能を発揮することができた。この解析結果に基づき、本発明では、アスカC硬度が４０～８０°の弾性変形可能な単泡性スポンジゴム又は単泡性発泡体の中空弾性体を用いる。

また、発泡倍率についても、種々の発泡倍率の単包性スポンジゴムの中空弾性体を試作し実験を行った。実験にあたって、JIS-A硬度が６０°のゴム材料を用いて各種発泡倍率の単包性スポンジゴムを試作した。発泡倍率が２倍未満の場合、硬度的な要件は満たすものの、中空弾性体の重量が重すぎる不具合が生じてしまう。一方、発泡倍率が高くなると、ゴム硬度は徐々に低下する。そして、発泡倍率が４倍を超えると、スポンジが柔らかすぎてしまい、荷重支持性能の要件を満たすことができなかった。従って、単包性スポンジの適正な発泡倍率の範囲は、２～４倍であった。尚、発泡倍率は体積比で表し、例えばゴム材料の体積を１とし、発泡により形成される気体の体積を１とした場合、発泡倍率は２倍となる。

本発明によるタイヤ／ホイール組立体の好適実施例は、前記空気入りタイヤをチューブレスタイヤで構成したことを特徴とする。本発明のタイヤ／ホイール組立体は、市販のチューブレスタイヤの内側に中空弾性体を嵌め込み、ホイールリムにリム組することにより構成することができる。すなわち、本発明では、空気入りタイヤとして市販のチューブレスタイヤを用いれば、チューブレスタイヤと同等の走行性能を得ることができる。

本発明によるタイヤ／ホイール組立体の別の好適実施例は、空気入りタイヤは、サイドウォール部に補強ゴム層を設けたランフラットタイヤで構成したことを特徴とする。サイド補強ゴム層を有するランフラットタイヤの内側に中空弾性体を嵌め込み、ホイールにリム組し、正規の空気圧を充填することにより本発明のタイヤ／ホイール組立体が完成する。このタイヤ／ホイール組立体は、トレッド部が補強されると共に、内圧が低下した際荷重は空気入りタイヤ
と中空弾性体の両方によって支持されるので、タイヤの耐久性が大幅に向上する。この結果、ランフラット走行時における走行可能距離を大幅に延長される。

本発明によるタイヤ／ホイール組立体の製造方法は、環状のホイールリムと、ホイールリムに装着された空気入りタイヤと、ホイールリムと空気入りタイヤによって形成される環状のタイヤ空間内に配置され、環状の内部空間を有する弾性変形可能な環状の中空弾性体とを有するタイヤ／ホイール組立体の製造方法であって、
環状のホイールリムと、空気入りタイヤと、環状の内部空間を有し弾性変形可能な単泡性スポンジ又は単泡性発泡体で構成される中空弾性体とを用意する工程と、
前記中空弾性体に、その内部空間を外部と連通させる貫通孔を形成する工程と、
前記貫通孔を介して中空弾性体の内部空間を排気することにより中空弾性体を偏平状に変形させる工程と、
偏平状に変形した中空弾性体の貫通孔をシールする工程と、
貫通孔がシールされた中空弾性体を移送する工程と、
前記シールを除去してから、偏平状の中空弾性体を空気入りタイヤの内側に嵌め込む工程と、
中空弾性体が嵌め込まれた空気入りタイヤをホイールリムにリム組する工程と、
前記タイヤ空間に高圧空気を封入して、タイヤ空間の空気圧を正規の空気圧に設定する工程とを含み、
前記高圧空気を封入する工程において、前記空気入りタイヤのトレッド部及びサイドウォール部の内周面と中空弾性体の外周面との間に正規の空気圧の空間を形成すると共に、中空弾性体の内部空間の空気圧をタイヤ空間の空気圧に等しくすることを特徴とする。

空気入りタイヤは、対向するビード部間の間隔は狭くなるように設定されている。よって、中空弾性体を空気入りタイヤの内側に嵌め込む際、ビード部が障害となり、嵌め込み作業が極めて困難である。この課題を解決するため、本発明では、中空弾性体の内部空間の形状変化を利用する。本発明では、中空弾性体に貫通孔を設け、内部空間を外部と連通させる。貫通孔は、微細な貫通孔が望ましく、例えば中空弾性体の壁に針を突き刺すことにより形成される微細な貫通孔を用いることができる。すなわち、貫通孔は空気を透過ないし通過させるこができる大きさであればよい。この状態において、中空弾性体を側面から押して排気すると、中空弾性体は扁平状に変形する。そして、扁平に変形した中空弾性体を空気入りタイヤの内側に嵌め込む。断面が扁平状に形成された中空弾性体は、その幅が空気入りタイヤのビード部間の幅よりも小さくなるため、空気入りタイヤの内側に容易に嵌め込むことができる。

扁平に変形した中空弾性体は、弾性復元力を有するため、外部の空気が貫通孔を介して内部空間に徐々に侵入し、断面が円形に復元しようとする。そのため、本発明では、貫通孔にシールを形成し、空気の侵入を阻止する。シールとして、シール用のテープを貫通孔に張り付ける。貫通孔をシールすることにより、中空弾性体は長期間にわたって扁平形状を維持することができる。従って、扁平状のまま移送したり、保管することができる。例えば、工場で中空弾性体を製造し、貫通孔を形成し、扁平状に変形させ、貫通孔をシールした後、タイヤ販売店まで移送し、タイヤ販売店で空気入りタイヤに実装することができる。従って、貫通孔をシールすることは、本発明のタイヤ／ホイール組立体を組み立てる上で重要な意義を有する。

タイヤに実装する場合、シールを取り除き、扁平状の中空弾性体を空気入りタイヤの内側に嵌め込む。続いて、リムにリム組する。この状態では、タイヤ空間内に扁平状の中空弾性体が配置された状態にある。その後、リムバルブからタイヤ空間に高圧空気を注入する。注入された高圧空気はタイヤ空間に充填され、中空弾性体に形成した貫通孔を介して中空弾性体の内部空間に進入する。そして、内部空間をタイヤ空間の空気圧に等しい空気圧すなわち正規の空気圧に充填する。

この時点において、空気入りタイヤの内周面と中空弾性体の外周面との間に正規の空気圧の空間が形成される。また、荷重は、空気入りタイヤとタイヤの内側空間内に封止された高圧空気とにより支持される。この結果、チューブレスタイヤと同等の走行性能を有するタイヤ／ホイール組立体が実現される。このように、本発明の製造方法によれば、リム、空気入りタイヤ、及び中空弾性体をそれぞれ別々に管理し、タイヤ販売店で集合し、組み立てることにより販売することができる。

本発明のタイヤ／ホイール組立体は、タイヤ空間に正規の空気圧が充填された通常走行時には、中空弾性体の内部空間の空気圧はタイヤ空間の空気圧に等しくなるので、空気入りタイヤの内側空間のうち、中空弾性体のゴム材料が占めるエリアを除く領域が正規の空気圧になる。これにより、空気入りタイヤの内側に高い空気圧のエリアが確保される。また、中空弾性体の外周面と空気入りタイヤの内周面との間にも正規の空気圧の空間が形成される。この結果、チューブレスタイヤとほぼ同等な走行性能が得られる。また、内圧が低下したランフラット走行時には、荷重は弾性変形可能な中空弾性体と空気入りタイヤとにより支持されるので、良好なランフラット走行性能が得られると共にサイドウォール部の負担が軽減される。特に、空気入りタイヤを弾性的に支持する中空弾性体の好適硬度範囲を規定しているので、製造する上でゴム材料の硬度や発泡倍率等の条件を適切に選択できる利点がある。
さらに、本発明によるタイヤ／ホイール組立体の製造方法では、中空弾性体の内部空間の形状変化を利用しているので、中空弾性体を薄い扁平状に変形することにより空気入りタイヤの内側空間に容易に嵌め込むことができる。

本発明によるタイヤ／ホイール組立体の一例を示す縦断面図である。 は本発明によるタイヤ／ホイール組立体の子午線方向断面図である。 は本発明によるタイヤ／ホイール組立体の製造工程を説明するための図である。 組立体工程におけるタイヤ／ホイール組立体の構造形態を示す図である。

発明の実施するための形態

図１は本発明によるタイヤ／ホイール組立体の一例を示す線図的縦断面図である。尚、図１は、タイヤ空間をインフレートし、タイヤ空間の空気圧を正規の空気圧に設定した状態を示す。本発明のタイヤ／ホイール組立体は、空気入りタイヤ１と、ホイール２と、空気入りタイヤが勘合される円環状のホイールリム３と、空気入りタイヤ１とホイールリム３とによって形成されるタイヤ空間内に配置した環状の弾性変形可能な中空弾性体４とを有する。この環状の中空弾性体は、パンクが発生した際急速に膨張し、空気入りタイヤと一緒になって荷重を支持する作用を発揮する。

空気入りタイヤ１は、路面と接地するトレッド部１ａと、その両端部から半径方向内側に延在する１対のサイドウォール部１ｂと、これらサイドウォール部のタイヤ半径方向内側に設けた１対のビード部１ｃとを有する。本例では、空気入りタイヤ１の内周面は、ゴムライニングを施したチューブレス仕様とする。すなわち、本発明では、空気入りタイヤ１は、市販のチューブレスタイヤを用いることができる。

空気入りタイヤ１はホイール２により支持する。ホイール２はホイールリム３を有し、ホイールリム３に空気入りタイヤ１をリム組する。

ホイールリム３には、リムバルブ３ａを設ける。このリムバルブ３ａを介して空気入りタイヤ１とホイールリム３とにより形成されるタイヤ空間５内の空気圧を調整することができる。

本発明では、空気入りタイヤ１とホイールリム３とによって形成されるタイヤ空間５内に環状の中空弾性体４を嵌め込み、パンクによってタイヤ空間５の内圧が低下した場合、中空弾性体４と空気入りタイヤ１により車両の荷重を支持する。中空弾性体４は、弾性変形可能な単泡性スポンジ（独立気泡型スポンジゴム）又は単包性発泡体で構成する。単泡性スポンジの発泡量は、例えば２～４倍とする。単泡性スポンジの材料として、各種工業用ゴムを用いることができ、例えばＳＢＲゴム、ＩＲゴム、ＩＩＲゴム、ＣＲゴム、ＮＲゴム、ＥＰＤＭゴム、ＢＲゴム、ＮＢＲゴムを用いることができる。また、合成樹脂発泡体も用いることができ、ＥＶＡ樹脂スポンジやポリオリフィン系樹脂発泡体を用いることができる。尚，ＥＶＡ樹脂スポンジは、優れた弾性反発力を有し、他の樹脂材料と比べて比重が軽いので、特に優れた乗り心地性能が得られる。

中空弾性体４は、環状のタイヤ空間と整合するように環状に成形する。中空弾性体は環状の内部空間４aを有する。この環状の内部空間４aは、貫通孔４ｂを介してタイヤ空間５と連通する。よって、内部空間４aの空気圧は、タイヤ空間と等しい空気圧となる。

中空弾性体の内部には多数の独立気泡が存在し、これらの気泡は外部雰囲気の空気圧の変化に応じて膨張及び収縮する。よって、中空弾性体は、外部雰囲気の空気圧の変化に応じて膨張及び収縮する。例えば、外部雰囲気の空気圧が大気圧の状態から正規の空気圧（例えば、２４０ｋＰａ）に上昇すると、気泡の収縮によって中空弾性体は全体として収縮する。一方、外部雰囲気の空気圧が正規の空気圧から大気圧に低下すると、気泡は膨張し、中空弾性体は全体として膨張する。

本発明は、上述した中空弾性体の特性を有効に利用する。すなわち、大気圧雰囲気下において空気入りタイヤの内側に中空弾性体を嵌め込む。続いて、タイヤ空間に高圧の空気を送り込んでインフレートする。タイヤ空間を正規の空気圧にインフレートすると、中空弾性体が収縮し空気入りタイヤのトレッド部の内周面と中空弾性体の外周面との間に正規の空気圧の空間が形成され、サイドウォール部の内周面と中空弾性体の外周面との間にも正規の空気圧の空間が形成される。さらに、中空弾性体の壁部に形成した貫通孔を介して高圧空気が中空弾性体の内部空間に流れ込み、内部空間も正規の空気圧に設定され、弾性反発力が保持される。この結果、トレッド部及びサイドウォール部は路面の状態に応じて自在に変形し、チューブレスと同等の走行性能を得ることができる。

一方、内圧低下を発生し、タイヤ空間の空気圧が正規の空気圧から大気圧に低下すると、タイヤ空間の高圧空気及び中空弾性体の内部空間の高圧空気は外部に流出し、タイヤ空間の空気圧は大気圧に低下する。この空気圧の変化により、 中空弾性体に含まれる独立気泡が膨張し、中空弾性体は膨張する。中空弾性体の膨張により、中空弾性体の外周は空気入りタイヤのトレッド部と圧接し、荷重は中空弾性体と空気入りタイヤにより支持することになる。この際、荷重の一部は弾性変形可能な中空弾性体により負担されるので、ランフラット走行時における走行性能が段格段に改善される。

図２は本発明によるタイヤ／ホイール組立体の子午線方向断面図であり、タイヤ空間の空気圧の変化に対するタイヤ構造の変化を示す。図２（Ａ）は空気入りタイヤに環状の中空弾性体を嵌め込み、リム組した状態を示し、図２（Ｂ）はタイヤ空間を正規の空気圧にインフレートした状態を示し、図２（Ｃ）はパンクにより内圧低下が生じた状態を示す。

本例では、タイヤの半径方向の中心を原点とし、中空弾性体の内径（内側半径）はリムの外径に等しくし、中空弾性体の外径は空気入りタイヤのトレッド部の内周面の半径よりも若干大きくなるように設定する。環状の中空弾性体を空気入りタイヤの内側に嵌め込み、リム組みすることにより、空気入りタイヤとホイールリムが形成する空間内に収納される。リム組した直後は、タイヤ空間は大気圧であり、中空弾性体は膨張した状態にある。従って、図３（Ａ）に示すように、空気入りタイヤは中空弾性体の外周に沿うような形状をとる。

リム組した後、リムバルブを介してタイヤ空間に高圧空気を封入してタイヤ空間を正規の空気圧（例えば、２４０ｋＰａ）にインフレートする。タイヤ空間に高圧空気を封入すると、中空弾性体は中心軸線方向及び半径方向に収縮する。この収縮により、空気入りタイヤの内周面と中空弾性体の外周面との間に正規の空気圧の空間が形成される。図３（Ｂ）はタイヤ空間をインフレートした状態を示す。図３（Ｂ）に示すように、空気入りタイヤのトレッド部及びサイドウォール部の内周面と中空弾性体の外周面との間には正規の空気圧の空間が形成されるので、トレッド部及びサイドウォール部は路面の状態に応じて自在に変形することが可能である。この結果、本発明のタイヤ／ホイール組立体は、市販のチューブレスタイヤと同等の走行性能を発揮することができる。

パンクにより内圧が低下すると、タイヤ空間の空気圧は大気圧まで低下する。タイヤ空間の空気圧の低下により、中空弾性体に含まれる多数の気泡が膨張する。この結果、図３（Ｃ）に示すように、中空弾性体は膨張する。中空弾性体の外周面はトレッド部の内周面と当接し、中空弾性体の内周面はホイールリムの外周面と当接する。これにより、中空弾性体はトレッド部の内周面をタイヤ半径外方に押圧する。ランフラット走行時には、荷重は空気入りタイヤと弾性変形可能な中空弾性体の両方により支持され、サイドウォール部の負担が軽減される。また、中空弾性体は弾性変形可能に荷重を支持するので、良好な転がり特性及びクッション性が得られ、ランフラット走行性能が格段に改善される。

次に、本発明によるタイヤ／ホイール組立体の製造方法について説明する。図３は本発明のタイヤ／ホイール組立体の一連の製造工程を示す図であり、図４は各工程における組立体の構造を示す線図的断面図である。初めに、環状のホイールリム、空気入りタイヤ、及び弾性変形可能な環状の中空弾性体を用意する。空気入りタイヤは、市販のチューブレスタイヤ又はランフラットタイヤを用いることができる。中空弾性体として、単泡性の気泡を含む弾性変形可能なスポンジにより構成した中空弾性体を用いる。環状の中空弾性体のサイズは、外径が空気入りタイヤの内径よりも若干大きいサイズとし、その内径はホイールリムの外径にほぼ等しいか又はそれよりも若干小さいサイズとする。また、中空弾性体の形状は、断面が円形の中空体とする。

初めに、中空弾性体の内部空間を外部と連通させる貫通孔を形成する（ステップ１）。貫通孔は、直径が約０．５～１ｍｍ程度の微細な貫通孔とすることができ、或いは中空弾性体の壁部に針を突き刺すことにより形成される微細な貫通孔とすることができる。すなわち、貫通孔は、空気が通過できる孔であればよい。貫通孔を形成することにより、内部空間内に空気が自在に流入及び流出し、中空弾性体の断面形状は円形から扁平状に変形する。

次に、中空弾性体の内部空間を排気し、中空弾性体を扁平に変形させる（ステップ２）。この状態を図４（A）に示す。

続いて、貫通孔にシールテープを貼ってシールする（ステップ３）。扁平状の中空弾性体は弾性復元力を有し、円形に徐々に戻ろうとする。そのため、貫通孔をシールし、空気の流入を阻止する。シールすることにより、扁平形状が維持される。

扁平状の中空弾性体をタイヤ販売店に移送する（ステップ４）。タイヤ販売店において、空気入りタイヤ、リム及び中空弾性体を組み立てる。

組み立てに際し、中空弾性体からシールを取り除き、扁平状の中空弾性体を空気入りタイヤの内側に嵌め込む（ステップ５）。中空弾性体を扁平状に変形させることにより、中空弾性体の厚さが空気入りタイヤのビード部間の間隔よりも小さくなり、空気入りタイヤの内側空間に嵌め込むことができる。

次に、中空弾性体が嵌め込まれた空気入りタイヤをリム組する（ステップ６）。この状態を図４（Ｂ）に示す。

次に、リムバルブを介してタイヤ空間に高圧空気を送り込んでタイヤ空間をインフレートする（ステップ７）。タイヤ空間に高圧空気が流入すると、中空弾性体に形成した貫通孔を介して内部空間に高圧空気が流入し、中空弾性体は扁平状から円形の断面に復帰し、中空弾性体の内部空間の空気圧はタイヤ空間の空気圧に等しくなる。また、高圧空気により中空弾性体の気泡が収縮し、中空弾性体が収縮する。その結果、空気入りタイヤの内周面と中空弾性体の外周面との間に正規の空気圧の空間が形成される。この状態を図４（Ｃ）に示す。

本発明によるタイヤ／ホイール組立体は、一般の自動車だけでなく、モノレールのタイヤや航空機のタイヤを含む特殊車両のタイヤにも利用することができる。

１ 空気入りタイヤ
２ ホイール
３ ホイールリム
３ａ リムバルブ
４ 中空弾性体
５ タイヤ空間

Claims (9)

1. 環状のホイールリムと、ホイールリムに装着された空気入りタイヤと、ホイールリムと空気入りタイヤによって形成される環状のタイヤ空間内に配置され、環状の内部空間を有する弾性変形可能な中空弾性体とを有するタイヤ／ホイール組立体であって、
   前記中空弾性体は、アスカC硬度が４０°以上８０°以下の弾性変形可能な単泡性スポンジ又は単泡性発泡体で構成され、当該中空弾性体の内部空間は貫通孔を介して前記タイヤ空間と連通し、
   前記中空弾性体は前記タイヤ空間の空気圧の変化に応じて膨張又は収縮し、
   前記タイヤ空間の空気圧が正規の空気圧に設定された通常走行時には、空気入りタイヤのトレッド部及びサイドウォール部の内周面と中空弾性体の外周面との間には前記正規の空気圧の空間が形成され、中空弾性体の内部空間はタイヤ空間の空気圧に等しい空気圧に設定され、
   タイヤ空間の空気圧が低下したランフラット走行時には、前記中空弾性体は膨張し、その外周面が空気入りタイヤのトレッド部の内周面と圧接することを特徴とするタイヤ／ホイール組立体。
2. 請求項１に記載のタイヤ／ホイール組立体において、前記中空弾性体の発泡倍率は２倍以上４倍以下に設定されていることを特徴とするタイヤ／ホイール組立体。
3. 請求項１又は２に記載のタイヤ／ホイール組立体において、前記空気入りタイヤはチューブレスタイヤで構成したことを特徴とするタイヤ／ホイール組立体。
4. 請求項１，２、又は３に記載のタイヤ／ホイール組立体において、前記空気入りタイヤは、サイドウォール部に補強ゴム層を設けたランフラットタイヤで構成したことを特徴とするタイヤ／ホイール組立体。
5. 請求項１から４までのいずれか１項に記載のタイヤ／ホイール組立体において、前記中空弾性体に形成された貫通孔は空気入りタイヤのサイドウォール部と対向するように形成したことを特徴とするタイヤ／ホイール組立体。
6. 環状のホイールリムと、ホイールリムに装着された空気入りタイヤと、ホイールリムと空気入りタイヤによって形成される環状のタイヤ空間内に配置され、環状の内部空間を有する弾性変形可能な環状の中空弾性体とを有するタイヤ／ホイール組立体の製造方法であって、
   環状のホイールリムと、空気入りタイヤと、アスカC硬度が４０°以上で８０°以下の弾性変形可能な単泡性スポンジ又は単泡性発泡体で構成された中空弾性体とを用意する工程と、
   前記中空弾性体に、その内部空間を外部と連通させる貫通孔を形成する工程と、
   前記貫通孔を介して中空弾性体の内部空間を排気することにより中空弾性体を偏平状に変形させる工程と、
   偏平状に変形した中空弾性体の貫通孔をシールする工程と、
   貫通孔がシールされた中空弾性体を移送する工程と、
   前記シールを除去してから、偏平状の中空弾性体を空気入りタイヤの内側に嵌め込む工程と、
   中空弾性体が嵌め込まれた空気入りタイヤをホイールリムにリム組する工程と、
   前記タイヤ空間に高圧空気を封入して、タイヤ空間の空気圧を正規の空気圧に設定する工程とを含み、
   前記高圧空気を封入する工程において、前記空気入りタイヤのトレッド部及びサイドウォール部の内周面と中空弾性体の外周面との間に正規の空気圧の空間を形成することを特徴とするタイヤ／ホイール組立体の製造方法。
7. 請求項６に記載のタイヤ／ホイール組立体の製造方法において、前記中空弾性体の貫通孔は、空気入りタイヤのサイドウォール部と対向するように形成することを特徴とするタイヤ／ホイール組立体。
8. 請求項６又は７に記載のタイヤ／ホイール組立体の製造方法において、前記中空弾性体は、発泡倍率が２倍以上４倍以下の弾性変形可能な単泡性スポンジ又は単泡性発泡体で構成したことを特徴とするタイヤ／ホイール組立体の製造方法。
9. 請求項６、７又は８に記載のタイヤ／ホイール組立体の製造方法において、前記空気入りタイヤとして市販の空気入りタイヤ又は市販のランフラットタイヤを用いることを特徴とするタイヤ／ホイール組立体の製造方法。
   
   
   

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