JP4008757B2

JP4008757B2 - 支持体および空気入りランフラットタイヤ

Info

Publication number: JP4008757B2
Application number: JP2002157822A
Authority: JP
Inventors: 隆治泉本; 文隆井野; 眞一岩崎
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2002-05-30
Filing date: 2002-05-30
Publication date: 2007-11-14
Anticipated expiration: 2022-05-30
Also published as: JP2003341312A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はパンクした時、その状態のまま相当の距離を走行し得るようにタイヤの内部に配設される環状の支持体と、当該支持体が内部に配設された空気入りランフラットタイヤに関する。
【０００２】
【従来の技術】
空気入りタイヤでランフラット走行が可能、即ち、パンクしてタイヤ内圧が０kg/cm²になっても、ある程度の距離を安心して走行が可能なタイヤ（以後、ランフラットタイヤと呼ぶ。）として、タイヤの空気室内におけるリムの部分に、金属、合成樹脂製の環状の中子（支持体）を取り付けた中子タイプが知られている。
【０００３】
この中子タイプでは、リムに組み込む回転中子タイプと、リムに取り付けられるタイヤ径方向断面において１つまたは複数の凸部を有する形状（凸部形状）の中子タイプが知られている。回転中子タイプは回転中子を固定するための特殊ホイールが必要とされる点で汎用性に問題がある。一方、凸部形状の中子タイプは、従来のリムに取り付けられるため汎用性が高い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、自動車業界では、環境保護の観点や燃費の改善などを目的として車体の軽量化が図られている。中子タイプのランフラットタイヤは、従来のタイヤに対して中子分だけ重量が増加しているため、軽量化が強く望まれている。
【０００５】
一方、汎用性の高い凸部形状の中子タイプのランフラットタイヤにおいては、加工の容易性から断面形状が１つの凸部のみからなる一山形状の中子の研究が進められている。しかし、一山形状の中子は径方向断面において２つの凸部を有する中子タイプと比較して剛性が低下してしまう。したがって、１つの凸部を有する中子タイプでは板厚を増加させて所定の強度を確保することが考えられるが、上記軽量化の目的に反してしまう。
【０００６】
本発明は、上記事実を考慮し、板厚を薄くして軽量化すると共に、所定の耐性を有する空気入りランフラットタイヤを提供することが目的である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の支持体は、空気入りタイヤの内部に配設され前記空気入りタイヤと共にリムに組み付けられ、ランフラット走行時に荷重を支持可能な環状の支持体であって、前記支持体の径方向断面において、径方向に直交する幅方向中央部のみが径方向外側に突出形成された当接部を備える支持部と、前記支持部の径方向内側端部と一体化された弾性体であり、リム組み時に当該リムに装着される脚部と、を備え、前記当接部には、周方向に沿って所定間隔をおいて径方向内側にくぼんだ凹部が形成されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項１記載の支持体の作用について説明する。
【０００９】
支持体は従来の空気入りタイヤの内部（空気室）内に配設して、空気入りタイヤと共にリムに組み付けることができる。このようにして組み立てられたランフラットタイヤを自動車に装着して走行させると、空気入りタイヤの内圧低下時にタイヤ空気室内に配設された支持体がサイドゴム層に替わって荷重を支持し、ランフラット走行が可能になる。
【００１０】
ところで、この支持体は、径方向断面において、タイヤのトレッド部を支持する部分（当接部）と、当接部の径方向内側端部を内部に含めた弾性体、例えばゴムからなる脚部とから形成されている。このように形成された支持体の脚部をリムに組み付けている。
【００１１】
したがって、ランフラット走行時には支持体の当接部に荷重が作用する。ところで、本発明のように支持部の径方向断面において幅方向中央部のみにおいて径方向外側に突出する１つの当接部を形成しているため、板厚同一で複数の当接部を有するタイプと比較して、ランフラット走行時の荷重の作用によって座屈などの変形を生ずるおそれが大きい。しかしながら、本発明に係る支持体は、周方向において所定間隔をおいて当接部に径方向内側にくぼんだ凹部を設けたため、板厚を厚くしなくとも所定の強度を確保することができる。すなわち、本発明は、軽量化を達成しつつ、良好なランフラット走行耐性を確保した空気入りランフラットタイヤに適用できる支持体を提供することができる。
【００１２】
請求項２記載のランフラットタイヤは、一対のビードコア間にわたってトロイド状に形成されたカーカスと、前記カーカスのタイヤ軸方向外側に配置されてタイヤサイド部を構成するサイドゴム層と、前記カーカスのタイヤ径方向外側に配置されてトレッド部を構成するトレッドゴム層とを備え、リムに装着されるタイヤと、前記タイヤの内側に配設され、前記タイヤと共にリムに組み付けられる請求項１記載の支持体と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載のランフラットタイヤの作用について説明する。
【００１４】
空気入りタイヤの内圧低下時には、タイヤ空気室内に配設された支持体がサイドゴム層に替わってトレッド部を支持することによって、ランフラット走行が可能となる。
【００１５】
ところで、ランフラット走行時には、トレッド部から当接部に荷重が作用する。しかし、支持体の当接部は１ヶ所のみなので、径方向断面において幅方向に延在する当接部の強度が不足して、ランフラット走行時に当接部が変形するおそれがあった。しかし、本発明の支持体は、支持部の当接部に、周方向において所定間隔をあけて凹部を形成したため、支持部の板厚を増加させることなく強度を確保することができ、軽量化と所定の強度の確保を両立させることができる。すなわち、軽量化を達成しつつ、良好なランフラット走行耐性を有する空気入りランフラットタイヤを提供することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る空気入りランフラットタイヤについて図１〜図３を参照して説明する。
【００１７】
ここで、ランフラットタイヤ１０とは、図１に示すように、リム１２に空気入りタイヤ１４と支持体１６を組み付けたものをいう。リム１２は、空気入りタイヤ１４のサイズに対応した標準リムである。
【００１８】
ここで、標準リムとはＪＡＴＭＡ（日本自動車タイヤ協会）のＹｅａｒＢｏｏｋ２００２年度版規定のリムであり、標準空気圧とはＪＡＴＭＡ（日本自動車タイヤ協会）のＹｅａｒＢｏｏｋ２００２年度版の最大負荷能力に対応する空気圧であり、標準荷重とはＪＡＴＭＡ（日本自動車タイヤ協会）のＹｅａｒＢｏｏｋ２００２年度版の単輪を適用した場合の最大負荷能力に相当する荷重である。
【００１９】
日本以外では、荷重とは下記規格に記載されている適用サイズにおける単輪の最大荷重（最大負荷能力）のことであり、内圧とは下記規格に記載されている単輪の最大荷重（最大負荷能力）に対応する空気圧のことであり、リムとは下記規格に記載されている適用サイズにおける標準リム（または、”Approved Rim" 、”Recommended Rim"）のことである。
【００２０】
規格は、タイヤが生産又は使用される地域に有効な産業規格によって決められている。例えば、アメリカ合衆国では、”The Tire and Rim Association Inc. のYear Book ”であり、欧州では”The European Tire and Rim Technical OrganizationのStandards Manual”である。
【００２１】
空気入りタイヤ１４は、図１に示すように、一対のビード部１８と、両ビード部１８に跨がって延びるトロイド状のカーカス２０と、カーカス２０のクラウン部に位置する複数（本実施形態では２枚）のベルト層２２と、ベルト層２２の上部に形成されたトレッド部２４とを備える。
【００２２】
空気入りタイヤ１４の内部に配設される支持体１６は、図１に示す断面形状のものがリング状に形成されたものであり、支持部２６と、支持部２６の両端に加硫成形されたゴム製の脚部２８とを備える。
【００２３】
脚部２８は、支持体１６をリム組み付け時に空気入りタイヤ１４の内側でリム１２に組み付けられるものであり、高さ（径方向高さ）が２０ｍｍ〜４０ｍｍ、好ましくは２５ｍｍ〜３５ｍｍが好適である。
【００２４】
一方、支持部２６は、１枚のプレートを成形することによって径方向断面を図２に示す形状としたものであり、径方向外側に突出され軸方向（Ｘ方向、以下、幅方向という）に延在する凸部３０Ａ（図３参照）と、凸部３０Ａの幅方向中央部に形成され周方向に所定間隔をおいて形成される凹部３０Ｂ（図３参照）と、さらには凸部３０Ａの幅方向（Ｘ方向）両端部に連続して径方向内側に延在するサイド部３０Ｃ、３０Ｄが形成されている。サイド部３０Ｃ、３０Ｄの径方向内側の端部（リム側端部）には幅方向に延在するフランジ部３０Ｅ、３０Ｆが形成されている。
【００２５】
なお、支持部２６の材料に特に制限はないが、軽量化のためにＳＵＳ、高張力鋼、アルミニウム、あるいは、カーボン、ケプラー、ガラス繊維のいずれか１つあるいはその組み合わせで補強された熱硬化樹脂、熱可塑性樹脂等から形成するのが好ましい。
【００２６】
また、本実施形態では、径方向断面において径方向外側に突出し、幅方向に（直線状に）延在する部分を凸部３０Ａ（矢印Ａ１の領域）、凸部３０Ａの幅方向外側に位置して径方向内側に延在する直線形状とされた部分をサイド部３０Ｃ、３０Ｄ、サイド部３０Ｃ、３０Ｄの径方向内側端部から幅方向外側に延びる直線状とされた部分をフランジ部３０Ｅ、３０Ｆとする。なお、凸部３０Ａとサイド部３０Ｃ、３０ＤはＲ形状で接続されている。
【００２７】
さらに、凹部３０Ｂは、図３に示すように、径方向視において幅方向に延在する一辺と周方向に延在する一辺からなる略矩形状の開口部３１Ａと、図２に示すように、開口部３１Ａから凸部３０Ａに対して角度αで傾斜したテーパ面３１Ｂと、テーパ面３１Ｂの径方向内側端部に連続して凸部３０Ａと平行に形成され開口部３１Ａよりも幅方向、周方向とも縮小した底面３１Ｃとから構成されている。
【００２８】
この凹部３０Ｂの寸法は、以下のような範囲とすることが好ましい。
【００２９】
０．２５×Ａ１≦Ａ２≦０．５×Ａ１ …（１）
０．１×Ｈ１≦Ｈ２≦０．５×Ｈ１ …（２）
３０°≦α≦８０° …（３）
０．２５×Ａ２≦Ｂ２≦１．０×Ａ２ …（４）
ここで、
Ａ１：凸部３０Ａの幅方向長さ
Ａ２：開口部３１Ａの幅方向長さ
Ｈ１：フランジ部３０Ｅ（３０Ｆ）に対する凸部３０Ａの径方向高さ
Ｈ２：底面３１Ｃに対する凸部３０Ａの径方向高さ（凹部３０Ｂの径方向深さ）
Ｂ１：開口部３１Ａの周方向長さ
Ｂ２：隣接する開口部間の周方向長さ
である。
【００３０】
凹部３０Ｂを構成する開口部３１Ａの幅方向長さＡ２を（１）式を満たす寸法とすることにより、凸部３０Ａの幅方向中央と端部がバランス良く剛性を確保することができる。具体的には、開口部３１Ａの幅方向長さＡ２を凸部３０Ａの幅方向長さＡ１に対して２５％未満とすると、凹部３０Ｂの幅方向長さが小さ過ぎて凸部３０Ａの幅方向中央部の強度を十分に確保することができない。一方、開口部３１Ａの幅方向長さＡ２が凸部３０Ａの幅方向長さＡ１に対して５０％を越えると、凹部３０Ｂの幅方向長さが大きすぎて凹部３０Ｂによる凸部３０Ａの補強効果が低下してしまうためである。
【００３１】
また、凹部３０Ｂの形状を（２）式を満たす寸法とすることにより、十分な成形容易性を確保しつつ、所定の補強（強度確保）効果を達成することができる。具体的には、凹部３０Ｂの径方向深さＨ２をフランジ部３０Ｅ、３０Ｆに対する凸部３０Ａの径方向高さＨ１に対して１０％未満にすると、所定の補強効果を達成することができず、一方、５０％を越えると凹部３０Ｂの成形が困難となるためである。
【００３２】
さらに、凹部３０Ｂのテーパ面３１Ｂの凸部３０Ａに対する傾斜角度αを３０°以上８０°以下する（（３）式を満たす）ことによって成形容易性と所定の強度を確保することができる。具体的には、傾斜角度αは３０°未満であると所定の補強効果を得ることができず、８０°を越えると成形が困難となるためである。
【００３３】
さらに、凹部３０Ｂの開口部３１Ａを（４）式を満たすように形成することによって、凹部３０Ｂの成形容易性の確保と所定の強度を両立することができる。具体的には、隣接する開口部間の周方向長さＢ２が開口部３１Ａの幅方向長さＡ２の２５％未満となると、凹部３０Ｂが過度に密にとなり成形性が低下するためであり、１００％を越えると凹部３０Ｂの間隔が開きすぎて所定の補強効果が得られないためである。
【００３４】
このランフラットタイヤ１０の作用について説明する。
【００３５】
ランフラットタイヤ１０では、空気入りタイヤ１４の内圧が低下した場合、空気入りタイヤ１４のトレッド部２４を支持体１６の凸部３０Ａが支持して走行可能とする。また、この際、路面からの衝撃がトレッド部２４、支持体１６、リム１２を介して車体に伝達されるが、支持体１６のリム１２と当接する部分にはゴム製の脚部２８が設けられているため、路面からの衝撃が緩衝されてランフラット走行時の乗り心地が向上すると共に、路面からの衝撃によって支持体１６（支持部２６）のサイド部３０Ｃ、３０Ｄが変形してしまうことを回避できる。
【００３６】
また、ランフラット走行時に支持体１６に作用する荷重はトレッド部２４が実際に当接する凸部３０Ａに対して作用するが、幅方向に延在する凸部３０Ａにおいて最も強度が低下する幅方向中央部に周方向に所定間隔をおいて複数の凹部３０Ｂを形成しているので、凸部３０Ａの中央部の強度不足を補ってランフラット走行時における凸部３０Ａの変形を防止できる。
【００３７】
また、凸部３０Ａの中央部に凹部３０Ｂを設けるだけで所定の強度を確保できるため、ランフラット走行時の凸部３０Ａの変形を防止するために支持体１６の板厚を増加させてランフラットタイヤ１０の重量を増加させることを回避できる。
【００３８】
特に、径方向断面において、凸部３０Ａの最も強度が不足する中央部に凹部３０Ｂを設け、凹部３０Ｂ（開口部３１Ａ）の幅方向長さＡ２を凸部の幅方向長さＡ１に対して２５％〜５０％としたため、凸部３０Ａの幅方向中央と端部の強度をバランス良く確保することができる。
【００３９】
また、凹部３０Ｂの深さＨ２を支持部２６のフランジ部３０Ｅ、３０Ｆから凸部３０Ａまでの径方向高さＨ１に対して１０％以上５０％以下とすることによって、成形の容易性を確保しつつ十分に凸部３０Ａを補強（強度確保）をすることができる。
【００４０】
さらに、テーパ面３１Ｂの傾斜角度αを３０°以上８０°以下とすることによって、所定の補強効果を確保しつつ成形性を確保することができる。
【００４１】
さらにまた、隣接する開口部間の周方向長さＢ２が開口部３１Ａの幅方向長さＡ２の２５％以上１００％以下とすることによって、成形容易性を確保しつつ所定の補強効果を確保することができる。
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係るランフラットタイヤについて説明する。第１実施形態と同様の構成要素には同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。なお、本実施形態に係るランフラットタイヤでは、支持体の支持部におけるサイド部にリブを設けた点のみが第１実施形態と異なるため、該当部分のみ説明する。
【００４２】
図４、図５に示すように、本実施形態に係る支持体１６には、サイド部３０Ｃ、３０Ｄの幅方向外側にフランジ部３０Ｅ、３０Ｆから延びるリブ３２Ａ、３２Ｂが周方向において所定間隔（ピッチＰ）をおいて形成されている（図３では、脚部２８を図示省略している）。ここで、リブ３２Ａ、３２ＢのピッチＰはフランジ部３０Ｅ、３０Ｆの周方向長さに対して０．５％〜７％が好ましい。０．５％未満では、板厚を薄くして軽量化を図った効果が抑制されてしまうためである。また、７％以上ではリブ３２の間隔が開きすぎてサイド部３０Ｃ、３０Ｄに所定の強度を確保する（ランフラット走行時の支持部２６の変形を防止する）ことができないためである。
【００４３】
また、リブ高さＨ（径方向断面におけるサイド部３０Ｃ、３０Ｄの延長線とフランジ部３０Ｅ、３０Ｆの延長線上の交点からタイヤ軸方向のリブ３２Ａ、３２Ｂの高さ）が０．５ｍｍ〜１０ｍｍであることが好ましい。リブ高さＨが０．５ｍｍ未満であるとサイド部３０Ｃ、３０Ｄを強化する作用を達成することができず、リブ高さＨが１０ｍｍ以上であるとリブ３２Ａ、３２Ｂの頂部（タイヤ軸方向）が割れてしまうという不都合があるためである。
【００４４】
さらに、径方向断面におけるリブ３２Ａ、３２Ｂの径方向長さ（リブ長さ）Ｓ（図２参照）は、最大限で凸部３０Ａの幅方向端部までである。これ以上、リブ３２Ａ、３２Ｂの長さが延びると、延びた部分がサイド部３０Ｃ、３０Ｄの補強効果に寄与せず、また重量増加につながるためである。
【００４５】
このように構成することによって、サイド部３０Ｅ、３０Ｆの強度を確保することができ、サイド部３０Ｅ、３０Ｆの強度を確保するために必要される支持部２６の板厚をさらに薄くすることができ、ランフラットタイヤ１０（支持体１６）の一層の軽量化を達成することができる。
【００４６】
なお、リブ３２Ａ、３２Ｂの周方向におけるピッチＰがフランジ部３０Ｅ、３０Ｆの周長に対して０．５％以上７％以下に形成するため、所定の剛性を確保することができると共に板厚を薄くした軽量化の作用の減殺を最小限に抑制することができる。
（試験例）
上記実施形態の作用を確認するために、以下に示す実施例に係るランフラットタイヤ（以下、単に実施例１、２という）と比較例に係るランフラットタイヤの比較試験（以下、単に比較例という）を行った。
【００４７】
実施例１、２はそれぞれ第１、第２実施形態で説明したランフラットタイヤと同様の構成であり、比較例は第１実施例の凸部１３０Ａに凹部１３０Ｂが形成されていない構成であり、それぞれ２０５／７０Ｒ１５サイズの空気入りタイヤに支持体を挿入したものを、上記タイヤサイズに対応する標準リム（６Ｊ）に組み付けたものである。実施例１、２、比較例の各寸法（図２、図３参照）は以下の通りである。
【００４８】
実施例１、２、比較例の共通寸法は、
凸部３０Ａの幅方向長さＡ１…１１０ｍｍ
フランジ部３０Ｅ（３０Ｆ）に対する凸部３０Ａの径方向高さＨ１…４０ｍｍである。
【００４９】
また、実施例１、２の共通寸法は、
開口部３１Ａの幅方向長さＡ２…３５ｍｍ
底面３１Ｃに対する凸部３０Ａの径方向高さ（凹部３０Ｂの径方向深さ）Ｈ２…１２ｍｍ
開口部３１Ａの周方向長さＢ１…２０ｍｍ
隣接する開口部間の周方向長さＢ２…１０ｍｍ
テーパ面３１Ｂの傾斜角度α…４５°
である。
【００５０】
さらに、実施例２のリブに間する寸法は、
リブ長さＳ…１０ｍｍ
リブ幅Ｗ…５ｍｍ
リブ高さＨ…５ｍｍ
リブピッチＰ…３０ｍｍ
である。
【００５１】
また、支持体１６の支持部２６は、高張力鋼で形成され、板厚が１．０ｍｍである。
【００５２】
このように形成された実施例と比較例に係るランフラットタイヤを乗用車に装着して１つの車輪のみ空気圧ゼロとしてランフラット走行（１輪）した試験結果を表１に示す。
【００５３】
【表１】

【００５４】
このように、実施例１、２は３００ｋｍ連続走行しても支持体１６の支持部２６（凸部３０Ａ）に座屈も破壊も生じなかったが、比較例は３００ｋｍ以下の走行で支持体１６の凸部３０Ａが座屈し、一部が破壊した。このように凸部３０Ａに凹部３０Ｂを設けることによってランフラット走行耐性が向上することが確認された。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の請求項１に係る支持体は凸部に凹部を設けたため、支持体の板厚を増加せずに所定の強度を確保することができ、かつ軽量化を達成することができる。
【００５６】
請求項２に係る空気入りランフラットタイヤでは、軽量化を達成しつつ、ランフラット走行時の支持体の変形を防止して長距離走行を可能とした。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る空気入りランフラットタイヤのリム装着時の断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係る支持体の支持部の正面図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る支持体の一部省略部分斜視図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る支持体の一部省略部分斜視図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る支持体の支持部の正面図である。
【符号の説明】
１０…空気入りランフラットタイヤ
１２…リム
１４…空気入りタイヤ
１６…支持体
２６…支持部
３０Ａ…凸部（当接部）
３０Ｂ…凹部

Claims

空気入りタイヤの内部に配設され前記空気入りタイヤと共にリムに組み付けられ、ランフラット走行時に荷重を支持可能な環状の支持体であって、
前記支持体の径方向断面において、径方向に直交する幅方向中央部のみが径方向外側に突出形成された当接部を備える支持部と、
前記支持部の径方向内側端部と一体化された弾性体であり、リム組み時に当該リムに装着される脚部と、
を備え、前記当接部には、周方向に沿って所定間隔をおいて径方向内側にくぼんだ凹部が形成されていることを特徴とする支持体。
一対のビードコア間にわたってトロイド状に形成されたカーカスと、前記カーカスのタイヤ軸方向外側に配置されてタイヤサイド部を構成するサイドゴム層と、前記カーカスのタイヤ径方向外側に配置されてトレッド部を構成するトレッドゴム層とを備え、リムに装着されるタイヤと、
前記タイヤの内側に配設され、前記タイヤと共にリムに組み付けられる請求項１記載の支持体と、
を備えることを特徴とする空気入りランフラットタイヤ。