JP4145099B2

JP4145099B2 - タイヤホイール組立体及びランフラット用支持体

Info

Publication number: JP4145099B2
Application number: JP2002243401A
Authority: JP
Inventors: 英一飯田; 紳也張替
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2002-08-23
Filing date: 2002-08-23
Publication date: 2008-09-03
Anticipated expiration: 2022-08-23
Also published as: US6901980B2; JP2004082782A; DE10338738A1; US20040035513A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ランフラット走行を可能にするタイヤホイール組立体及びそれに用いるランフラット用支持体に関し、さらに詳しくは、ランフラット走行時の耐久性を損なうことなく、軽量化を図るようにしたタイヤホイール組立体及びランフラット用支持体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両の走行中に空気入りタイヤがパンクした場合でも、ある程度の緊急走行を可能にするための技術が市場の要請から多数提案されている。これら多数の提案のうち、特開平１０−２９７２２６号公報や特表２００１−５１９２７９号公報で提案された技術は、リム組みされた空気入りタイヤの空洞部においてリム上に中子を装着し、パンクしたタイヤを中子によって支持することによりランフラット走行を可能にしたものである。
【０００３】
上記ランフラット用中子は、支持面を外周側に張り出しつつ該支持面の両側に沿って脚部を持つ開脚構造の環状シェルを有し、これら両脚部に弾性リングを取り付けた構成からなり、その弾性リングを介してリム上に支持されるようになっている。このランフラット用中子によれば、既存のホイールやリムに何ら特別の改造を加えることなく、そのまま使用できるため、市場に混乱をもたらすことなく受入れ可能であるという利点を有している。
【０００４】
しかしながら、上記ランフラット用中子は車両の重量を増加させる要因になるため可及的に軽量であることが要求されるが、単に薄肉化したのでは十分な強度を発揮することが困難になる。例えば、弾性リングのシェル軸方向の肉厚を薄くした場合、環状シェルの支持状態が不安定になり、ランフラット走行時の耐久性が低下してしまう。また、弾性リングはランフラット走行時にシェル径方向の荷重支持能力が要求されるが、リム組み時にはシェル軸方向の曲げ変形に対する抵抗が小さく、リム組み性に優れていることも要求される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、ランフラット走行時の耐久性を損なうことなく、軽量化を図ることを可能にしたタイヤホイール組立体及びランフラット用支持体を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明のタイヤホイール組立体は、空気入りタイヤをホイールのリムに嵌合すると共に、前記空気入りタイヤの空洞部に、支持面を外周側に張り出しつつ該支持面の両側に沿って脚部を持つ環状シェルと、該環状シェルの脚部をリム上に支持する弾性リングとからなるランフラット用支持体を挿入したタイヤホイール組立体において、前記弾性リングに前記環状シェルに対して接触する部分と非接触となる部分とをシェル周方向に交互に形成したことを特徴とするものである。
【０００７】
また、本発明のランフラット用支持体は、支持面を外周側に張り出しつつ該支持面の両側に沿って脚部を持つ環状シェルと、該環状シェルの脚部をリム上に支持する弾性リングとからなり、前記弾性リングに前記環状シェルに対して接触する部分と非接触となる部分とをシェル周方向に交互に形成したことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明において、ランフラット用支持体は空気入りタイヤとの間に一定距離を保つように外径が空気入りタイヤのトレッド部の内径よりも小さく形成され、かつ内径が空気入りタイヤのビード部の内径と略同一寸法に形成される。このランフラット用支持体は、空気入りタイヤの空洞部に挿入された状態で空気入りタイヤと共にホイールのリムに組み付けられ、タイヤホイール組立体を構成する。タイヤホイール組立体が車両に装着されて走行中に空気入りタイヤがパンクすると、そのパンクして潰れたタイヤがランフラット用支持体の環状シェルの支持面によって支持された状態になるので、ランフラット走行が可能になる。
【０００９】
本発明によれば、弾性リングに環状シェルに対して接触する部分と非接触となる部分とをシェル周方向に交互に形成しているので、弾性リングによる環状シェルの支持状態を不安定にすることなく、即ちランフラット走行時の耐久性を損なうことなく、ランフラット用支持体を軽量化することができる。また、シェル接触部分とシェル非接触部分とを形成した弾性リングは、シェル軸方向の曲げ変形に対する抵抗が小さくなるため、ランフラット用支持体のリム組み性を向上することができる。
【００１０】
本発明では、弾性リングのシェル接触部分の径方向高さに対するシェル非接触部分の径方向深さの比率が２０〜８０％であることが好ましい。これにより、荷重支持能力を十分に確保しながら軽量化が可能になる。
【００１１】
弾性リングの内周面には金属又は合成樹脂からなる保護層を積層することが好ましい。これにより、弾性リングの内周面を保護しつつ該弾性リングをリムに対して容易に嵌め込むことができる。
【００１２】
弾性リングのシェル非接触部分と環状シェルとの間には荷重支持用の補助部材を付加することが好ましい。これにより、軽量化効果を損なうことなく、弾性リングの荷重支持能力を補強することができる。特に、軽量化効果の低下を抑えるために、補助部材は合成樹脂製であることが好ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施形態からなるタイヤホイール組立体（車輪）の要部を示す子午線断面図であり、１はホイールのリム、２は空気入りタイヤ、３はランフラット用支持体である。これらリム１、空気入りタイヤ２、ランフラット用支持体３は、図示しないホイール回転軸を中心として環状に形成されている。
【００１５】
ランフラット用支持体３は、環状シェル４と弾性リング５とを主要部として構成されている。このランフラット用支持体３は、通常走行時には空気入りタイヤ２の内壁面から離間しているが、パンク時には潰れた空気入りタイヤ２を内側から支持するものである。
【００１６】
環状シェル４は、パンクしたタイヤを支えるための連続した支持面４ａを外周側（径方向外側）に張り出すと共に、該支持面４ａの両側に沿って脚部４ｂ，４ｂを備えた開脚構造になっている。環状シェル４の支持面４ａは、その周方向に直交する断面での形状が外周側に凸曲面になるように形成されている。この凸曲面は少なくとも１つ存在すれば良いが、タイヤ軸方向に２つ以上が並ぶようにすることが好ましい。このように環状シェル４の支持面４ａを２つ以上の凸曲面が並ぶように形成することにより、タイヤ内壁面に対する支持面４ａの接触箇所を２つ以上に分散させ、タイヤ内壁面に与える局部摩耗を低減するため、ランフラット走行の持続距離を延長することができる。
【００１７】
上記環状シェル４は、パンクした空気入りタイヤ２を介して車両重量を支える必要があるため剛体材料から構成されている。その構成材料には、金属や樹脂などが使用される。このうち金属としては、スチール、アルミニウムなどを例示することができる。また、樹脂としては、熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂のいずれでも良い。熱可塑性樹脂としては、ナイロン、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリフェニレンサルファイド、ＡＢＳなどを挙げることができ、また熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などを挙げることができる。樹脂は単独で使用しても良いが、補強繊維を配合して繊維強化樹脂として使用しても良い。
【００１８】
弾性リング５は、環状シェル４の脚部４ｂ，４ｂにそれぞれ取り付けられ、左右のリムシート上に当接しつつ環状シェル４を支持するようになっている。この弾性リング５は、パンクした空気入りタイヤ２から環状シェル４が受ける衝撃や振動を緩和するほか、リムシートに対する滑りを防止して環状シェル４を安定的に支持するものである。
【００１９】
弾性リング５の構成材料としては、ゴム又は樹脂を使用することができ、特にゴムが好ましい。ゴムとしては、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、水素化ＮＢＲ、水素化ＳＢＲ、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ、ＥＰＭ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）シリコーンゴム、フッ素ゴムなどを挙げることができる。勿論、これらゴムには、充填剤、加硫剤、加硫促進剤、軟化剤、老化防止剤などの添加剤を適宜配合することができる。そして、ゴム組成物の配合に基づいて所望の弾性率を得ることができる。
【００２０】
このように構成されるタイヤホイール組立体では、走行中に空気入りタイヤ２がパンクすると、潰れた空気入りタイヤ２がランフラット用支持体３の環状シェル４の支持面４ａによって支持された状態になるので、ランフラット走行が可能になる。
【００２１】
図２は上記ランフラット用支持体の要部を示すものである。図２に示すように、環状シェル４の脚部４ｂはシェル軸方向外側に屈曲したフランジ４ｃを備えている。一方、弾性リング５には環状シェル４のフランジ４ｃに対して接触する部分５ｂ（シェル接触部分）と非接触となる部分５ａ（シェル非接触部分）とがシェル周方向に交互に等間隔で形成されている。即ち、弾性リング５は外周面が歯車状に成形されている。弾性リング５のシェル接触部分５ｂは、環状シェル４のフランジ４ｃに対して接着剤等を介して接着するか、環状シェル４のフランジ４ｃに対して加硫接着することが可能である。
【００２２】
このように弾性リング５にシェル接触部分５ｂとシェル非接触部分５ａとをシェル周方向に交互に設けているので、弾性リング５による環状シェル４の支持状態を不安定にすることなくランフラット用支持体３を軽量化することができる。また、ランフラット用支持体３を空気入りタイヤ２と共にリム組みする際に、弾性リング５はシェル非接触部分５ａの存在によりシェル軸方向に容易に変形する。そのため、上記ランフラット用支持体３を備えたタイヤホイール組立体はリム組み性が優れている。
【００２３】
弾性リング５のシェル接触部分５ｂの径方向高さＢに対するシェル非接触部分５ａの径方向深さＡの比率（Ａ／Ｂ）は、２０〜８０％、好ましくは４０〜５０％であると良い。この比率が小さ過ぎると軽量化効果が不十分になり、逆に大き過ぎると荷重支持能力が不十分になる。
【００２４】
図３は上記ランフラット用支持体の変形例を示すものである。この図３に示すように、弾性リング５の内周面には金属又は合成樹脂からなる保護層６が積層されている。このように弾性リング５の内周面に保護層６を設けることにより、弾性リング５の内周面を保護しながら弾性リング５をリム１に対して容易に嵌め込むことが可能になる。
【００２５】
また、弾性リング５のシェル非接触部分５ａと環状シェル４のフランジ４ｃとの間には荷重支持用の補助部材１０が設けられている。この補助部材１０は、弾性リング５のシェル非接触部分５ａに埋設されたネジ穴付きの補強プレート１１と、環状シェル４のフランジ４ｃを貫通して補強プレート１１のネジ穴に螺合するボルト１２と、該ボルト１２の周囲に配置されて補強プレート１１と環状シェル４のフランジ４ｃとの間隔を規定する管状のスペーサ１３とから構成されている。
【００２６】
補助部材１０は、環状シェル４に負荷される荷重の支持を補助し、ランフラット走行時の耐久性を向上するように機能するが、軽量化効果を完全に相殺するものではない。例えば、スペーサ１３は金属製としても良いが、軽量化効果の低下を抑えるために、補助部材１０は合成樹脂製であることが好ましい。なお、ボルト１２の頭部と環状シェル４のフランジ４ｃとの間にゴムワッシャー１４を挿入すれば、リム組み性の低下をより確実に回避することができる。
【００２７】
図４は上記ランフラット用支持体の他の変形例を示すものである。図４に示すように、弾性リング５のシェル非接触部分５ａと環状シェル４のフランジ４ｃとの間には荷重支持用の補助部材２０が設けられている。この補助部材２０は、弾性リング５のシェル非接触部分５ａに取り付けられた台座２１と、環状シェル４のフランジ４ｃを貫通するボルト２２と、該ボルト２２をフランジ４ｃに固定する一対のナット２３，２４とから構成されている。ボルト２２はボルト径より大きいボルト座２２ａを有し、台座２１はボルト２２よりもシェル軸方向内側にボルト座２２ａに係合するフック２１ａを有し、これらフック２１ａとボルト座２２ａとが互いに係合するようになっている。
【００２８】
この実施形態では、ランフラット用支持体３がリム１に装着されているとき、図４（ａ）に示すように、フック２１ａとボルト座２２ａとが噛み合った状態にあるので、ランフラット走行時の荷重支持が的確に行われる。一方、リム組み時において、図４（ｂ）に示すように、弾性リング５にシェル軸方向の曲げ変形が生じると、フック２１ａとボルト座２２ａとの噛み合いが解除され、弾性リング５のシェル非接触部分５ａが台座２１と共にボルト２２から容易に離間する。また、弾性リング５がリム１のビードシートに着座すれば、再び、フック２１ａとボルト座２２ａとが噛み合った状態になる。即ち、補助部材２０によれば、リム組み性を殆ど損なうことなく、弾性リング５の荷重支持能力を補強することができる。
【００２９】
【実施例】
タイヤサイズが２０５／５５Ｒ１６８９Ｖの空気入りタイヤと、リムサイズが１６×６ 1/2ＪＪのホイールとのタイヤホイール組立体において、厚さ１．０ｍｍのスチール板から環状シェルを加工し、図２に示すように、弾性リングに環状シェルに対して接触する部分と非接触となる部分とをシェル周方向に交互に形成したランフラット用支持体を製作し、そのランフラット用支持体を空気入りタイヤの空洞部に挿入してタイヤホイール組立体（実施例）とした。
【００３０】
また、比較のため、弾性リングを環状シェルの全周にわたって接触するようにしたランフラット用支持体を製作し、そのランフラット用支持体を用いたこと以外は、実施例と同一構造のタイヤホイール組立体（従来例）を得た。
【００３１】
上記２種類のタイヤホイール組立体について、下記の測定方法により、ランフラット走行時の耐久性及び軽量効果を評価し、その結果を表１に示した。
【００３２】
〔ランフラット走行時の耐久性〕
試験すべきタイヤホイール組立体を排気量２．５リットルのＦＲ車の前右輪に装着し、そのタイヤ内圧を０ｋＰａ（前右輪以外は２００ｋＰａ）とし、時速９０ｋｍ／ｈで周回路を左廻りに走行し、走行不能になるまでの走行距離を測定した。評価結果は、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほどランフラット走行時の耐久性が優れていることを意味する。
【００３３】
〔軽量効果〕
各ランフラット用支持体の重量を測定した。評価結果は、測定値の逆数を用い、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど軽量効果が大きいことを意味する。
【００３４】
【表１】

この表１に示すように、実施例のタイヤホイール組立体はランフラット走行時の耐久性を従来例に比べて殆ど低下させることなく、大きな軽量効果を得ることができた。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、支持面を外周側に張り出しつつ該支持面の両側に沿って脚部を持つ環状シェルと、該環状シェルの脚部をリム上に支持する弾性リングとからなるランフラット用支持体において、弾性リングに環状シェルに対して接触する部分と非接触となる部分とをシェル周方向に交互に形成したから、ランフラット走行時の耐久性を損なうことなく、軽量化を図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態からなるタイヤホイール組立体の要部を示す子午線断面図である。
【図２】本発明のランフラット用支持体の環状シェルと弾性リングとの接合部を示す斜視図である。
【図３】本発明のランフラット用支持体の環状シェルと弾性リングとの接合部の変形例を示す一部切り欠き側面図である。
【図４】本発明のランフラット用支持体の環状シェルと弾性リングとの接合部の他の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
１（ホイールの）リム
２空気入りタイヤ
３ランフラット用支持体
４環状シェル
４ａ支持面
４ｂ脚部
４ｃフランジ
５弾性リング
５ａシェル非接触部分
５ｂシェル接触部分
６保護層
１０，２０補助部材

Claims

空気入りタイヤをホイールのリムに嵌合すると共に、前記空気入りタイヤの空洞部に、支持面を外周側に張り出しつつ該支持面の両側に沿って脚部を持つ環状シェルと、該環状シェルの脚部をリム上に支持する弾性リングとからなるランフラット用支持体を挿入したタイヤホイール組立体において、前記弾性リングに前記環状シェルに対して接触する部分と非接触となる部分とをシェル周方向に交互に形成したタイヤホイール組立体。
前記弾性リングのシェル接触部分の径方向高さに対するシェル非接触部分の径方向深さの比率が２０〜８０％である請求項１に記載のタイヤホイール組立体。
前記弾性リングの内周面に金属又は合成樹脂からなる保護層を積層した請求項１又は請求項２に記載のタイヤホイール組立体。
前記弾性リングのシェル非接触部分と前記環状シェルとの間に荷重支持用の補助部材を付加した請求項１〜３のいずれかに記載のタイヤホイール組立体。
前記補助部材が合成樹脂製である請求項４に記載のタイヤホイール組立体。
支持面を外周側に張り出しつつ該支持面の両側に沿って脚部を持つ環状シェルと、該環状シェルの脚部をリム上に支持する弾性リングとからなり、前記弾性リングに前記環状シェルに対して接触する部分と非接触となる部分とをシェル周方向に交互に形成したランフラット用支持体。
前記弾性リングのシェル接触部分の径方向高さに対するシェル非接触部分の径方向深さの比率が２０〜８０％である請求項６に記載のランフラット用支持体。
前記弾性リングの内周面に金属又は合成樹脂からなる保護層を積層した請求項６又は請求項７に記載のランフラット用支持体。
前記弾性リングのシェル非接触部分と前記環状シェルとの間に荷重支持用の補助部材を付加した請求項６〜８のいずれかに記載のランフラット用支持体。
前記補助部材が合成樹脂製である請求項９に記載のランフラット用支持体。