JP4001301B2 - 車体支持構造 - Google Patents

Description

本発明は、例えば自動車、作業車、自転車、バイク、自動二輪、航空機、新交通システム等の車両の車体支持構造に関するものである。

一般的な自動車、作業車、自転車、バイク、自動二輪、航空機、新交通システム等の車両の車体支持構造では、車体を車輪で支持するものであるが、それぞれ乗り心地を確保するために、例えば自動車や作業車や自転車やバイクや自動二輪や航空機や新交通システムでは、車輪にタイヤを使用している。

しかし、タイヤは釘などの鋭利な異物によりタイヤ壁に小孔があいてパンクしたり、また経年劣化によりタイヤ壁に亀裂が入ってバーストしたりするといった問題があった。このため、パンクやバーストが発生しにくい、いわゆるノーパンクタイヤが使用されることがあるが、従来のノーパンクタイヤは、ゴム層を重ねたソリッドタイヤや、内部に空気を充填しない蜂の巣構造のタイヤであったため、パンクやバーストは発生しにくいが堅くて変形抵抗が大きく、路面形状に変形しようとするとき、過熱し路面の変形等に追従できないといった問題があり、低速走行する特殊車両に専ら使用されていた。

また、高速走行する一般車両には、圧縮空気を充填しチューブレスにしたタイヤが使用されていた。このタイヤは、柔らかくて変形抵抗が小さく、過熱も少なく路面形状に変形にも追従できた。しかしながら、このタイヤであっても釘などの鋭利な異物によりタイヤ壁に小孔があいたり、経年劣化によりタイヤ壁に亀裂が入ったりすると、内部の空気が抜けて圧力が低下してしまうといった問題があった。

そこで、例えば特許文献１では、タイヤ内部に、小粒の球体を充填することが提案された。ここでは、タイヤ内部に球体を充填した状態で、タイヤの左右両側面から分割型のリムを押し込んで、両リムをボルト・ナットで締結することとしている。また、特許文献２では、タイヤ内部に小粒の球体を充填して、この球体群を、圧縮空気を充填したチューブで押さえつけるとともに、タイヤ内部全体にも圧縮空気を充填することが提案された。

これらのタイヤでは、タイヤ壁を釘などが貫通して球体の１つ又はいくつかがパンクしたとしても、残りの球体はパンクしていないので、タイヤの内部の圧力は大きく変化することなく、タイヤを変形させようとする力に対して、この残りの球体が抵抗する。また、タイヤ壁に亀裂が入ったときにも、タイヤを変形させようとする力に対して、内部の球体が抵抗する。このため、タイヤは大きく変形することがなくなり、タイヤのパンクやバーストによる事故を未然に防止し、タイヤ交換のわずらわしさからドライバーを解放するというものであった。

特開昭５０−４２５０３号公報 特開平７−２２８１１１号公報

しかしながら、前記特許文献１のタイヤでは、タイヤ内部に球体を充填しようとしても、球体は重力落下により偏在し、さらにリム取り付け時にリムにより押圧されて球体が飛び出してしまうため、その充填自体が困難である。このことに加え、たとえ何らかの方法でもってタイヤ内部に球体を充填できたとしても、車両走行時に球体がタイヤ内部で自由に移動するため、球体同士が擦れ合って発熱し、最悪の場合には破裂するおそれがあった。

また、前記特許文献２のタイヤでは、タイヤ内部に球体が偏在することは解消して、タイヤ内部に球体を充填することはできるものの、やはりタイヤ内部で球体が自由に移動するため、球体同士が擦れ合って発熱し、最悪の場合には破裂するおそれがあった。

さらに、前記特許文献２のタイヤでは、圧縮空気をタイヤ内部に充填するため、空気圧力の管理まで必要とするような複雑な構造となってしまい、その製品コストが高くつくため、実用的なものとはいえない。この特許文献２のタイヤでは、繰り返し使用や経年劣化によりタイヤ本体に亀裂が入ると、その亀裂から空気が抜けて抵抗がなくなるので、その亀裂が短時間に進展してタイヤ本体の破壊に至る。このため、タイヤ本体に亀裂が入る前に交換することとしており、安全サイドから、タイヤ寿命が非常に短いものとされていた。

いずれの技術にせよ、これでは、タイヤは大きく変形してしまい、事故を防止し、タイヤ交換のわずらわしさからドライバーを解放するといった所定の目的を達成できない。

本発明は、このような状況に鑑みなされたものであって、タイヤ内部の球体の移動を規制して、球体同士の擦れ合いによる発熱を防止できるとともに、タイヤ本体に亀裂が入っても、その亀裂の進展を抑えて、タイヤの長寿命化を図ることができる車体支持構造を提供することを目的としている。

本発明は、車体を車輪で支持する構造において、前記車輪をタイヤで構成するとともに、前記タイヤの内部空間を複数の区画に仕切って、各区画に弾性を有する球体を複数個ずつ充填するように構成し、かつ前記区画の仕切りは、車体の走行時における該区画内に充填された複数個の球体の移動を規制するように、タイヤの半径方向に設けたことを特徴とするものである。

請求項２記載の発明のように、前記球体を変形自在な袋に詰め込んだ状態で、前記区画に充填するように構成することが好ましい。

請求項３記載の発明のように、前記球体は、複数サイズの球体群からなるものであることが好ましい。

本発明によれば、前記車輪がタイヤで構成されるとともに、前記タイヤの内部空間が複数の区画に仕切られて、各区画に弾性を有する球体が複数個ずつ充填するように構成されたので、タイヤ内部の球体の偏在がなくなり、その球体の充填がしやすくなる。また、タイヤに釘が刺さっても、球体の１又はいくつかがパンクするだけで、残りの球体はパンクしないので、タイヤを変形しようとする力に対して、この残りの球体が抵抗する。また、タイヤ壁に亀裂が入ったときにも、タイヤを変形させようとする力に対して、内部の球体が抵抗する。さらに、車体の走行時において、各区画の仕切りにより球体の移動が規制されるようになるので、球体同士の擦れ合いによる発熱を防止して、破裂するおそれをなくすことができる。その結果、タイヤは大きく変形することがなくなり、パンクやバーストによる事故を未然に防止できるとともに、特に高速道路でのタイヤ取替え中には危険にさらされるために緊急にタイヤ交換を行う必要があるといったわずらわしさからドライバーを解放することができる。

また、タイヤの繰り返し使用や経年劣化により、そのタイヤ壁に亀裂が入ったとしても、タイヤを変形させようとする力に対して、充填された球体が抵抗する。このため、タイヤ本体は大きく変形することがなくなり、亀裂の進展が遅くなり、タイヤの長寿命化を図ることができる。さらに、安全サイドから、タイヤに亀裂が入ること自体をおそれて早めにタイヤを交換する必要がなくなり、たとえタイヤに多少の亀裂が入ったとしてもその状態のままタイヤ本来の寿命が尽きるまでそのタイヤを使用することができる。

なお、本発明では、前記特許文献２のタイヤと異なり、基本的には、圧縮空気をタイヤ内部に充填することがないため、空気圧力の管理まで必要とするような複雑な構造とならず、その製品コストを低く抑えて、実用的なものとなる。

さらに、本発明によれば、前記区画の仕切りは、タイヤの半径方向に設けたので、走行時のタイヤの変形と回転とによって、そのタイヤの特に周方向に球体が大きく移動するのを効果的に防止できる。

請求項２記載の発明によれば、前記球体を変形自在な袋に詰め込んだ状態で、前記区画に充填するので、タイヤ内部での球体の偏在をなくし、タイヤへのリムの取り付け時に、リムによる押圧によってタイヤから球体が飛び出すことを阻止して、タイヤ内部への充填率を大幅に向上させることができる。

請求項３記載の発明によれば、前記球体は、複数サイズの球体群からなるものであるので、タイヤ又は空気バネ本体の内部空間での隙間を極力少なくすることができて、その球体の充填率をより高めることができる。

図１は本発明の一実施形態に係る自動車用のタイヤの構造図であって、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

車両の一例としての自動車では、前後左右に配置されたタイヤ（車輪）１により図示しない車体が支持されている。このタイヤ１は、例えば図１（ａ）（ｂ）に示すように、通常のチューブレスのゴムタイヤを使用する。タイヤ１の本体（タイヤ本体）１１内には、その周方向を等間隔に分割する例えば８枚の仕切り板（仕切り）１３，１３，・・・が半径方向に設けられている。その理由は、タイヤ本体１１内の小球体（球体）１２，１２，・・・は、走行時のタイヤ本体１１の変形と回転により、そのタイヤ本体１１内の特に周方向に大きく移動するからである。これにより、走行時のタイヤ１内での小球体１２，１２，・・・の移動を効果的に防止できる。なお、仕切り板１３，１３，・・・の枚数は８枚に限るものではなく、１枚以上であれば何枚であってもよい。ただし、２枚以上の場合での上限は、夫々隣り合う仕切り板１３，１３間に小球体（球体）１２，１２，・・・のうちの少なくとも１個が入りうる枚数であることはいうまでもない。

仕切り板１３，１３，・・・で区画される各空間部分（区画）１４，１４，・・・には、それぞれ複数の小球体１２，１２，・・・が袋１５，１５，・・・に詰めこまれた状態で充填されるようになっている。その理由は、タイヤ本体１１は円形であり、その開放端はタイヤ本体１１の中心軸側にあるため、タイヤ本体１１内に小球体１２，１２，・・・を１つずつ詰め込むようにすると、重力により小球体１２，１２，・・・が下側に偏在することになり、またタイヤ本体１１へのリム１６，１６の取り付け時に、リム１６，１６による押圧によってタイヤ本体１１の内部から小球体１２，１２，・・・が飛び出すおそれがあるからである。

したがって、袋１５，１５，・・・により小球体１２，１２，・・・が離散することを防止することにより、タイヤ本体１１の内部での小球体１２，１２，・・・の偏在をなくし、タイヤ本体１１へのリム１６，１６の取り付け時に、リム１６，１６による押圧によってタイヤ本体１１の内部から小球体１２，１２，・・・が飛び出すことを阻止して、タイヤ１内部への充填率を大幅に向上させることができる。タイヤ本体１１の開放端側には、金属製のリム１６，１６が係合可能となっている。

小球体１２，１２，・・・としては、弾性を有する中空又は中実の球体である、例えばテニスボール、ゴルフボール等の廃材を使用可能であり、かかる廃材の有効利用を図ることができる。また、タイヤ本体１１内部での小球体１２，１２，・・・間の隙間が少ないほど、高い充填率が得られることから、小球体１２，１２，・・・は、同一サイズのみならず、互いにサイズの異なる２種類以上の小球体を混合して使用することもできる。これにより、タイヤ本体１１の内部空間での隙間を極力少なくすることができて、その小球体１２，１２，・・・の充填率を高めることができる。小球体１２，１２，・・・の内圧は通常のゴムタイヤの空気圧程度とされているものを使用するのが好ましい。

仕切り板１３，１３，・・・は、ここではタイヤ本体１１と一体形成されている。ただし、タイヤ本体１１と別体で構成し、走行時に移動しにくいように、タイヤ本体１１の内部に設定されていることとしてもよい。また、これらの仕切り板１３，１３，・・・は、気密構造とする必要がないので、例えばメッシュ構造であってもよい。また、仕切り板１３，１３，・・・は、ある程度は変形してもよいので、例えば弾力性のあるシート状のものであってもよい。

袋１５，１５，・・・は、小球体１２，１２，・・・を詰め込んだ状態で、仕切り板１３，１３，・・・で仕切られた異形の各区画１４，１４，・・・に充填できるように変形自在なものであり、例えば合成樹脂製の薄手の袋１５，１５，・・・等を使用可能である。また、これらの袋１５，１５，・・・等は、気密構造とする必要がないので、例えばメッシュ構造であってもよい。

リム１６，１６は、幅方向の中間（必ずしも中央でなくてもよい。）にて二分割した、いわゆる分割型のものであり、これらのリム１６，１６をタイヤ本体１１の左右両側面からはめ込み、両者をボルト・ナット１７で締結することができる。ここでは、ボルト・ナット１７は、各区画１４，１４，・・・ごとに設けているが、さらに少ないボルト・ナット１７数又はさらに多いボルト・ナット１７数であってもよい。ただし、均一な締め付け力が得られるためには、それらを円形状をなすタイヤ本体１１の側面の中心軸に対して点対称の配置とすることが好ましい。また、リム１６，１６の外周面は両者の締結状態で凹状となるように幅方向の左右両側から中間に向かう滑らかなスロープで形成されており、その締結状態で、両者はタイヤ本体１１の左右両側面に係合されるとともに、袋詰めの小球体１２，１２，・・・を適当な圧力でもって、押さえつけるようになっている。なお、リム１６，１６は、図示しない車体側の所定位置にボルト・ナットで取り付けるようになっている。

図２は、タイヤ１の組み立て手順を示す工程図である。すなわち、本実施形態に係るタイヤ１は以下のように組み立てられる。

図１（ｂ）に示すように、タイヤ１のタイヤ本体１１内には、複数の仕切り板１３，１３，・・・で分割された各区画１４，１４，・・・があるものとする。そして、図２において、これらの各区画１４，１４，・・・分に相当する容積よりも若干大きめの体積となるように、小球体１２，１２，・・・を各袋１５，１５，・・・に詰め込み、その袋を粘着テープ等で封止する（＃１工程）。

ついで、各区画１４，１４，・・・の開放端（タイヤ本体１１の中心軸側）からその内部に袋詰めの小球体１２，１２，・・・を押し込む（工程＃２）。すると、小球体１２，１２，・・・を詰め込んだ袋１５，１５，・・・は、変形して異形の各区画１４，１４，・・・に容易に入り込むが、袋詰めされた小球体１２，１２，・・・の容積は各区画１４，１４，・・・の容積よりも若干大きくしているので、いずれの袋１５，１５，・・・も各区画１４，１４，・・・の開放端からタイヤ中心軸側に若干はみ出した状態となる。

ついで、二分割したリム１６，１６をタイヤ本体１１の左右両側からはめ込むが、小球体１２，１２，・・・はいずれも袋詰めされているので、その袋１５，１５，・・・で小球体１２，１２，・・・の動きが規制され、小球体１２，１２，・・・が単独でタイヤ本体１１から飛び出して落下するおそれはない（工程＃３）。これにより、小球体の１２，１２，・・・の充填率を大幅に高めることができる。

そして、リム１６，１６をタイヤ本体１１の左右両側にはめ込んだ状態で、ボルト・ナット１７，１７，・・・で両リム１６，１６を締結する（工程＃４）。締結順序は通常のタイヤの車体への締結と同様に、クロスさせながら行うのが好ましい。この締結により、リム１６，１６はタイヤ本体１１に均一な力でもって係合されるとともに、小球体１２，１２，・・・は各区画１４，１４，・・・内に収容されるが、このとき、リム１６，１６の外周で小球体１２，１２，・・・が袋１５，１５，・・・ごと、区画１４，１４，・・・内にそれぞれ押し込まれるので、なんらタイヤ本体１１内に圧縮空気を充填することなく、自動車の高速走行時等に必要とされる適当なタイヤ圧力が得られるようになる。

このように組み立てられたタイヤ１のリム１６，１６を、図示しない車体側に取り付けた自動車で走行した時に、たまたまタイヤ１に釘が刺さっても、小球体１２，１２，・・・の１又はいくつかがパンクするだけで、残りの小球体１２，１２，・・・はパンクしない。このため、タイヤ１を変形しようとする力に対して、この残りの小球体１２，１２，・・・が抵抗するようになる。また、タイヤ壁に亀裂が入ったときにも、タイヤ１を変形させようとする力に対して、内部の小球体１２，１２，・・・が抵抗するようになる。さらに、自動車の走行時において、各区画１４，１４，・・・の仕切り１３，１３，・・・により小球体１２，１２，・・・の移動が規制されるようになるので、小球体１２，１２，・・・同士の擦れ合いによる発熱を防止して、破裂するおそれをなくすことができる。その結果、タイヤ１は大きく変形することがなくなり、パンクやバーストにより、いわゆるハンドルを取られることによる事故を未然に防止できるとともに、特に高速道路でのタイヤ取替え中には危険にさらされるために緊急にタイヤ交換を行う必要があるといったわずらわしさからドライバーを解放することができる。

また、このように組み立てられたタイヤ１では、前記特許文献１とは異なり、タイヤ内部での小球体１２，１２，・・・の偏在が少なく、またその小球体１２，１２，・・・のタイヤ内部への充填が容易となる。しかも、前記特許文献２のタイヤと異なり、タイヤ内部が基本的には無圧であり、圧縮空気をタイヤ内部に充填することが必ずしも必要としないため、空気圧力の管理まで必要とするような複雑な構造とならず、その製品コストを低く抑えて、実用的なものとなる。

さらに、タイヤ１の繰り返し使用や経年劣化により、そのタイヤ壁に亀裂が入ったとしても、タイヤ１を変形させようとする力に対して、充填された小球体１２，１２，・・・が抵抗する。このため、タイヤ本体１１は大きく変形することがなくなり、亀裂の進展が遅くなり、タイヤ１の長寿命化を図ることができる。また、安全サイドから、タイヤ１に亀裂が入ること自体をおそれて早めにタイヤ１を交換する必要がなくなり、たとえタイヤ１に多少の亀裂が入ったとしてもその状態のままタイヤ１本来の寿命が尽きるまでそのタイヤ１を使用することができる。

なお、上記実施形態では、二分割型のリム１６，１６を使用して、リムのボルト締結でもって、小球体１２，１２，・・・を押圧しているが、場合によっては、一体型のリムを使用してもよい。ただし、その場合には、リムと小球体群との間にチューブを設けて圧縮空気を充填することにより、このチューブの膨張力により小球体群を押圧する必要がある。

また、上記実施形態では、小球体１２，１２，・・・を袋１５，１５，・・・に詰め込むことで各区画１４，１４，・・・に押し込んでいるが、小球体１２，１２，・・・を直接各区画１４，１４，・・・に押し込んで、その上から粘着テープ等で仮止めすることとしてもよい。その場合は、袋１５，１５，・・・が不要となり、小球体１２，１２，・・・を袋詰めする工程を省略できる。

また、上記実施形態では、自動車の車体支持構造を説明したが、自転車や作業車やバイクや自動二輪や航空機や新交通システムなどのタイヤを使用する他の車両の車体支持構造においても、本発明を適用できる。

本発明の一実施形態に係る自動車用のタイヤの構造図であって、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 タイヤの組み立て手順を示す工程図である。

符号の説明

１ タイヤ
１１ タイヤ本体
１２ 小球体（球体）
１３ 仕切り板（仕切り）
１４ 区画
１５ 袋
１６ リム
１７ ボルト・ナット

Claims (3)

1. 車体を車輪で支持する構造において、
   前記車輪をタイヤで構成するとともに、前記タイヤの内部空間を複数の区画に仕切って、各区画に弾性を有する球体を複数個ずつ充填するように構成し、かつ前記区画の仕切りは、車体の走行時における該区画内に充填された球体の移動を規制するように、タイヤの半径方向に設けたことを特徴とする車体支持構造。
2. 前記球体を変形自在な袋に詰め込んだ状態で、前記区画に充填するように構成したことを特徴とする請求項１記載の車体支持構造。
3. 前記球体は、複数サイズの球体群からなることを特徴とする請求項１又は２記載の車体支持構造。

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