JP3673050B2 - タイヤとリムとの組立体 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、空気を入れる必要がなく、従ってパンク等の心配がなく、しかも縦剛性を空気入りタイヤ並とし、かつ横剛性を空気入りタイヤ以上に向上しうるとともに、リムを含めた重量を空気入りタイヤとほぼ同等とでき、特に重荷重積載の商用車用として好適に採用しうるタイヤとリムとの組立体に関する。
【0002】
【従来の技術】
通常、タイヤは空気を充填して、その内圧とタイヤの構成部材とによって縦荷重及びコーナリング時等における横荷重を支えている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら通常の空気入りタイヤは、空気圧のメンテナンスが必要であり、時にパンクなどが発生することもある。
【0004】
このような問題点をなくすものとして、空気を入れる必要のないいわゆるソリッドタイヤがあるが、このソリッドタイヤは中実であるため縦剛性が大きく、乗心地性能に劣るとともに、縦剛性を適度にしようとして例えばタイヤ幅を減じると横剛性が小さくなって走行安定性が低下し、走行時の危険が増す他、重量が重いという問題点がある。
【0005】
本発明は、このような事情に鑑み案出されたものであって、空気を入れる必要がなく、パンクなどの発生をなくしうるとともに、空気入りタイヤとほぼ同等の縦剛性を確保でき、乗心地性能を維持し、かつ横剛性を大きくでき、走行安定性を向上しうるタイヤとリムとの組立体の提供を目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、タイヤ部材と、このタイヤ部材を受け車軸に取付けるためのリム部材とからなるタイヤとリムとの組立体であって、
前記タイヤ部材は、トレッド面を形成しうる円筒状の外輪部の内周面に、半径方向内方にのびてタイヤのサイドウォール部、ビード部をなしかつビード底面で途切れる1対の輪状円板部を一体に形成しかつゴム材を用いた弾性部材、および前記輪状円板部の向き合う対向面に固着されて半径方向内方にのびかつ前記ビード底面で途切れるとともに複数個が周方向に隔設される剛な補強部材を具え、
しかも前記ビード底面は、タイヤ軸方向内側に向かって半径方向内方に変形する円状面からなり、
かつ前記リム部材は、半径方向外方にのびる基部の外端に前記ビード底面を受ける受部を介して前記輪状円板部のタイヤ軸方向の外向き面に沿ってのびるフランジ部を具えるとともに、
1対の前記輪状円板部に夫々固着される前記補強部材のタイヤ軸方向の各外向き面間の距離wを、前記受部のタイヤ軸方向内端面間の距離Wよりも小とすることにより、補強部材は前記受部の前記内端面間よりも半径方向内方に侵入可能としたことを特徴としている。
【0007】
なお補強部材は、輪状円板部の対向面で互いに向き合って配されかつ向き合う補強部材は半径方向外端に継ぎ材により結合された支持具を構成するとともに、補強部材の半径方向の高さhを、タイヤ部材の断面高さHの0.3〜0.9倍とすることが、横剛性の不足を防ぎながら衝撃吸収性等の乗心地性能を確実に確保しうる観点から望ましい。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態の一例を図面に基づき説明する。
図1〜5において本発明のタイヤとリムとの組立体1は、タイヤ部材2と、このタイヤ部材2を受けかつ車軸に取付けるためのリム部材3とからなる。
【0009】
前記タイヤ部材2は、ゴム材を用いた弾性部材4と、剛な補強部材5とを具える。
【0010】
前記弾性部材4は、図1、図2に示すように、トレッド面6を含めてトレッド部8を形成する円筒状の外輪部7と、その内周面かつタイヤ赤道Cを挟む両側の位置から半径方向内方にのびてタイヤ部材2のサイドウォール部9、ビード部10をなしかつビード底面11で途切れる1対の輪状円板部12、12とを一体に有する。なお前記外輪部7のタイヤ軸方向外端は、本例では、前記トレッド面6のトレッド端6Aから半径方向内方にのびるバットレス面7Aからなるとともに、前記輪状円板部12は、前記バットレス面7Aからタイヤ軸方向内方に控えて前記内周面に突設されている。又前記ビード底面11は、タイヤ軸方向内側に向かって半径方向内方に変形する円状面からなる。
【0011】
又本実施形態では、図1のタイヤ右半分子午断面図に示すように、前記弾性部材4の前記外輪部7を通るタイヤ軸方向線を境界BLとして、該境界BLの半径方向外側のトレッド部8の部分を、弾性率が60〜70kgf/cm2 のトレッドゴム25によって形成し、境界BLの半径方向内側のトレッド部8の部分及び前記1対の輪状円板部12、12を、弾性率が115〜125kgf/cm2 のサイドゴム26によって一体に形成している。なおここでいう「弾性率」は、JIS K6254に準じて測定する。
【0012】
前記トレッドゴム25の弾性率が60kgf/cm2 未満となると横剛性が不足ぎみとなり、逆に70kgf/cm2 より大きいと、衝撃吸収性の低下による乗心地性能の低下等を招きやすい。
【0013】
又前記サイドゴム26の弾性率が115kgf/cm2 未満となると、縦荷重を前記サイドウォール部9で十分担持できず、耐荷重性能の低下を招きやすくなる一方、125kgf/cm2 より大きくなると、縦剛性が過大となることによる乗心地性能の低下が起こりやすくなる。
【0014】
なお前記トレッド部8の寸法は、その性能を必要とする空気入りタイヤの外径、総幅の規格に準ずる一方、サイドウォール部9の半径方向高さは、該空気入りタイヤのタイヤ断面高さの70%以上かつ130%以下とする。
【0015】
又タイヤ部材2の前記弾性部材4は、金属繊維、有機繊維、若しくは無機繊維からなる短繊維、金属繊維、有機繊維、若しくは無機繊維からなる織物層、金属繊維、有機繊維若しくは無機繊維からなるすだれコード層、又は金属、高分子材料からなる補強体等によって補強することが出来る。例えばトレッド部8に、接地面での接地圧分布の均一化を図るため、ナイロン、金属等の繊維を周方向に配した補強層を設けてもよい。
【0016】
前記補強部材5は、前記輪状円板部12、12の向き合う対向面に加硫接着、焼付、又は接着剤等を用いて強固に固着されて半径方向内方にのびかつ前記ビード底面11、11で途切れるとともに、本例では、輪状円板部12、12の対向面で互いに向き合って固着された向き合う補強部材5、5は、前記外輪部7の内周面に強固に固着されかつ該補強部材5、5の半径方向外端間を継ぐ継ぎ材13により結合された支持具14(図3に示す)を構成する。
【0017】
前記支持具14は、図1〜3に示すように、厚さが1.5mm以上かつ5.0mm以下の金属、熱硬化性樹脂、又はその他、ガラス繊維等を混入したFRPなどの高弾性材料からなり、曲げ加工等により前記補強部材5、5と継ぎ材13とを一体に具えるとともに、JIS Z2241、JIS Z 2201、JIS B7721に準じて測定される弾性率(JIS Z8106で規定されるヤング率、即ち縦弾性係数)を10000kgf/cm2 以上として、その曲げ変形を防止している。なお「剛な」補強部材5とは、本明細書では該弾性率が10000kgf/cm2 以上のものとする。
【0018】
この支持具14は、該支持具14の半径方向外側端縁の周方向長さLの50%以上かつ300%以下の等しい間隔で周方向に複数個が隔設されている。
【0019】
前記間隔が前記周方向長さLの50%よりも小さいと、トレッド部8の変形により隣り合う支持具14、14の半径方向内端部が接触してしまうことがあり、逆に300%よりも大きいと、支持具14、14間で横剛性が不足する危険がある。
【0020】
さらに前記周方向長さLを基準荷重におけるタイヤの周方向接地長さの5%以上かつ20%以下とする。5%よりも小さいと、この支持具14によって横剛性を十分に向上し得ないことがあり、逆に20%より大きいと、隣り合う支持具14、14の間隔が、これらの接触を防ぐため大きくなり過ぎ、やはり支持具14、14間で横剛性を低下させる。
【0021】
前記リム部材3は、図1に示すように、本例では2つ割リムであって、ボルト止めにより互いに固定されるディスク部30と、その半径方向外端からタイヤ軸方向外方に凸に湾曲してのびる湾曲部31とからなる基部15、この基部15の半径方向外端に設けられかつ略タイヤ軸方向外方にのびるとともに前記ビード底面11を受ける受部16、およびこの受部16のタイヤ軸方向外端から半径方向外方にのび前記ディスク部30、30の前記固定により前記輪状円板部12のタイヤ軸方向の外向き面12Aに沿う、即ち当接し狭圧することによってタイヤ部材2を取付けるフランジ部17を具え、これによって図1に示すような、空気を充填しない、従ってパンク等の心配のないタイヤとリムとの組立体1が形成される。
【0022】
又前記支持具14の1対の補強部材5、5のタイヤ軸方向の各外向き面間の距離wは、前記受部16、16のタイヤ軸方向内端面間の距離Wよりも小さく、これによって、図4に示すように、該補強部材5は受部16の前記内端面よりも半径方向内方に侵入することが可能となる。ここで前記リム部材3の前記湾曲部31によって、侵入した補強部材5がリム部材3と接触するのを防止できる。
【0023】
なお前記距離wは、補強部材5の半径方向内端部において前記距離Wよりも小さくするが、前記1対の補強部材5、5の半径方向の総ての位置において、該距離wを距離Wよりも小さくすることが、異常に大きな縦荷重が掛かったときに補強部材5とリム部材3とを接触しないようにして走行安定性を確保しうる観点からより好ましい。
【0024】
しかしながら本発明では、タイヤに縦荷重が掛かったときに、補強部材5が受部16の内端面間よりも半径方向内方に侵入可能であればよく、そのために補強部材5の半径方向内端部における前記距離wが前記距離Wよりも小さいものであれば、「半径方向内方にのびる補強部材5」は、例えば図6に示すように、補強部材5、5の半径方向外端部のタイヤ軸方向の各外向き面間の距離w1が前記距離Wよりも大きいもの、屈曲、湾曲しているもの等も含むものとする。なお図6の実施形態、即ち前記距離wを距離Wよりも小さくしながら前記距離w1を距離Wよりも大きくしたものでは、前記継ぎ材13のタイヤ軸方向の長さを大きくでき、トレッド部8の補強効果を高め、走行安定性を向上しうる。
【0025】
又前記補強部材5の半径方向の高さhを、前記タイヤ部材2の断面高さHの0.3倍以上かつ0.9倍以下とするのが好ましい。比h/Hが0.3未満では、横力が発生したときの補強効果が十分に発揮されなくなり、横剛性が不足しやすい。従って、比h/Hを0.3以上、より好ましくは0.5以上とするのが良い。又比h/Hが0.9をこえると、接地面の摩耗により補強部材5が露出しやすくタイヤ寿命が短くなること、衝撃吸収性が低下すること、路面からの衝撃により補強部材5が損傷しやすくなること、等の欠点が生じやすい。従って、比h/Hを0.9以下、より好ましくは0.8以下とするのが良い。
【0026】
さらに前記リム部材3のフランジ部17、17間のタイヤ軸方向の距離であるリム幅Aは、タイヤ部材2の断面幅B、本形態では前記トレッド端6A、6A間のタイヤ軸方向の距離の0.4倍以上かつ0.6倍以下とする。比A/Bが0.4未満となると、サイドウォール部9、9外面間の距離が小さくなり過ぎ、縦荷重、横荷重を十分に担持できず、走行安定性を損ねるとともに、0.6より大きいと、リム幅Aが不必要に大きくなって、重量の増加を招く。なおリム径は、相当する空気入りタイヤのリム径とは関係ない。つまり本発明においてタイヤ部材2のアスペクト比は、相当する空気入りタイヤよりも低偏平になっているので、リム径は、相当する空気入りタイヤのリム径よりも通常大きい。
【0027】
このようなタイヤとリムとの組立体1が車両に装着されて縦荷重を受けると、図4、図5に示すように、前記補強部材5が前記受部16の前記内端面間よりも半径方向内方に侵入するため、縦剛性はさほど大きくはならず、耐荷重性能及び乗心地性能を確保しうる。
【0028】
又コーナリング時等、横力が掛かると、前記補強部材5によってタイヤ軸方向への前記弾性部材4の動きが阻止され、従って、横剛性が増し、走行安定性を向上しうる。
【0029】
又重量に関しては、空気入りタイヤと比較して、弾性部材4が厚く、かつ補強部材5の重量が加わることにより重くなるが、内部が空洞で、リム幅も小さくなるため、リムまで含めた総重量は、空気入りタイヤとほぼ同等となる。
【0030】
【実施例】
トレッドゴムの弾性率を65kgf/cm2 、サイドゴムの弾性率を120.0kgf/cm2 とし、かつ周方向長さLが30.0mm、高さhがxmm(x=70.0、50.0、30.0、20.0、80.0、90.0 、95.0)、前記距離wが40.0mmの鉄製(厚さ:2mm)の支持具30個を周方向に等しい間隔で配設したものを用い、しかも外径を780mm、前記断面幅Bを180.0mm、断面高さHを100.0mmとしたタイヤ部材と、前記距離Wを50.0mmとした鉄製(厚さ:2mm)のリム部材とからなり、図1に示す構成のタイヤとリムとの組立体を試作(実施例1〜7)し、縦剛性、横剛性、重量を測定した。
【0031】
なお比較例として、前記実施例のタイヤ部材に相当する寸法のタイヤ(タイヤサイズ:7.00R16、外径:780mm、総幅:190mm、タイヤ断面高さ:187mm、トレッド幅:128mmの空気入りタイヤ)を、正規リム(リムサイズ:5.50F×16)にリム組して5.25kgf/cm2 の内圧を充填したものを試作し、各性能を実施例と比較した。なおこの比較例の空気入りタイヤの補強体の構造(カーカス、ベルト層)の仕様を表1に示す。
【0032】
(1)縦剛性
縦荷重(kgf)を横軸に、縦たわみ(mm)を縦軸としたグラフ上に、車輪に鉛直方向の荷重を負荷していく時の縦たわみ曲線を描き、縦荷重が300kgfのときの縦たわみをa(mm)、400kgfのときの縦たわみをb(mm)として、(400−300)/(b−a)(kgf/mm)で定めた値を縦剛性とした。実施例1〜7、比較例の測定値を表1に示す。
【0033】
(2)横剛性
横荷重(kgf)を横軸に、横たわみ(mm)を縦軸としたグラフ上に、車輪に400kgfの縦荷重を負荷し、その後路面を横方向の変位させていくときの横たわみ曲線を描き、横荷重が100kgfのときの横たわみをc(mm)、200kgfのときの横たわみをd(mm)として、(200−100)/(d−c)(kgf/mm)で定めた値を横剛性とした。実施例1〜7、比較例の測定値を表1に示す。
【0034】
【表1】
【0035】
テストの結果、実施例のものは比較例とほぼ同等の縦剛性、重量を持ちながらこの比較例よりも横剛性を高めていることが確認できた。
【0036】
【発明の効果】
叙上の如く本発明のタイヤとリムとの組立体は、空気を入れる必要がなく、パンク等の発生をなくしうるとともに、従来の空気入りタイヤとほぼ同等の縦剛性、すなわち乗心地性能を確保しながら、横剛性を増大でき、操縦安定性を向上しうる他、リムまで併せたタイヤ重量もほぼ同等に維持しうる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態の一例を示すタイヤ右半分子午断面図である。
【図2】その周方向断面図である。
【図3】支持具を例示する斜視図である。
【図4】縦荷重が掛かったときの状態を示すタイヤ右半分子午断面図である。
【図5】その周方向断面図である。
【図6】補強部材の実施の他の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
2 タイヤ部材
3 リム部材
4 弾性部材
5 補強部材
6 トレッド面
7 外輪部
9 サイドウォール部
10 ビード部
11 ビード底面
12 輪状円板部
13 継ぎ材
14 支持具
15 基部
16 受部
17 フランジ部
Claims (2)
- タイヤ部材と、このタイヤ部材を受け車軸に取付けるためのリム部材とからなるタイヤとリムとの組立体であって、
前記タイヤ部材は、トレッド面を形成しうる円筒状の外輪部の内周面に、半径方向内方にのびてタイヤのサイドウォール部、ビード部をなしかつビード底面で途切れる1対の輪状円板部を一体に形成しかつゴム材を用いた弾性部材、および前記輪状円板部の向き合う対向面に固着されて半径方向内方にのびかつ前記ビード底面で途切れるとともに複数個が周方向に隔設される剛な補強部材を具え、
しかも前記ビード底面は、タイヤ軸方向内側に向かって半径方向内方に変形する円状面からなり、
かつ前記リム部材は、半径方向外方にのびる基部の外端に前記ビード底面を受ける受部を介して前記輪状円板部のタイヤ軸方向の外向き面に沿ってのびるフランジ部を具えるとともに、
1対の前記輪状円板部に夫々固着される前記補強部材のタイヤ軸方向の各外向き面間の距離wを、前記受部のタイヤ軸方向内端面間の距離Wよりも小とすることにより、補強部材は前記受部の前記内端面間よりも半径方向内方に侵入可能としたことを特徴とするタイヤとリムとの組立体。 - 補強部材は、輪状円板部の対向面で互いに向き合って配されかつ向き合う補強部材は半径方向外端に継ぎ材により結合された支持具を構成するとともに、補強部材の半径方向の高さhは、タイヤ部材の断面高さHの0.3〜0.9倍としたことを特徴とする請求項1記載のタイヤとリムとの組立体。
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