JP4145159B2 - ランフラットホイールの中子構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ランフラットホイールの中子構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
〔背景〕
昨今、次の二つの観点から、ランフラットタイヤの開発が盛んに行われている。
(1)スペアタイヤの省略
★省エネ:車両質量が減少し燃費が向上する。製造エネルギーが省略できる。
★省スペース:スペアタイヤ搭載スペースの有効活用が可能。
★低コスト化:スペアタイヤ、ホイール、工具、ジャッキ等の省略が可能。
(2)乗員のセキュリティ確保
★路上故障・停車による犯罪・事故に巻き込まれない。
★VIP車、緊急車(パトカー、救急車)、身障者用車、等に必要。
★タイヤ交換ができないドライバーの増加に対応。
【0003】
現在、ランフラットタイヤには、A(中子式、特開2002−178727号公報、特開平06−344732号公報等)、B(サイドウォール補強式、特開2002−178725号公報等)の2種類がある。
A.中子式
中子式は、中子の装填法を工夫する必要があり、分割式リム、台座付きリム、組み立て式中子、異型タイヤとリム等、様々なタイプが考案され、試みられてはいるが、
★従来タイヤ、リムとの互換性がない。
★部品点数が多く、コストが高い。
★背の高い中子は挿入が困難なので偏平構造とせざるを得ず、タイヤ、リムの質量が大きくなる。
★タイヤや中子のホイールへの脱着が困難である。
等の理由で、一般への普及には至っていない。
【0004】
B.サイドウオール補強式
サイドウオール補強式は、従来タイヤ、リムとの互換性があるので、A.より受け入れられやすい。サイドウオールの補強の仕方にノウハウがあり、いろいろなタイプが考案されている。しかし、
★タイヤ偏平率が高いと、ランフラット性が成立しない。(タイヤ偏平率50%以下)
★サイドウオール補強により、車両の上下バネ性が固くなり、乗り心地、騒音がよくない。
★サイドウオール補強により、前後ショックの吸収が悪く、車体の強度、異音に影響する。
★タイヤ+ホイールの質量が大きい。(偏平タイヤによる増加代が大きい)
★サイドウオールの柔軟性がないため、ホイールの脱着が困難。
等の問題があり、やはり、一般に普及するに至っていない。
【0005】
【特許文献1】
特開平06−344732号公報
【特許文献2】
特開2002−178727号公報
【0006】
C.横装填ホイール+中子式
そこで、本出願人は、第3の方法として、「横装填式ホイール」に「切れ目のある中子」を装填する方法を考案し、提案した。
(特願2001−352191号、平成13年11月16日出願、および
特願2002−154354号、平成14年5月28日出願)
その構造は、図11に示すように、中子101に切れ目101’を入れるとともに、リムを分割構造(片側のフランジがリム本体に着脱可能とした構造)として中子101をリム102に横方向から装着する構造であった。中子101には、図12に示すように、幅方向両側に棚101aを張り出して設け、棚101aをベルト103またはワイヤで緊縛して、中子101をリム102に固定するものであった。
この方法によって、
☆従来タイヤ、ホイールと、完全に互換性がある。
☆切れ目の効果で中子に柔軟性が生じ、タイヤ内への挿入が容易になるので、高偏平率タイヤ(偏平率50%以上)を使用可能。
☆タイヤ、リムの質量が、従来とほぼ同等。
と、A、B両システムの問題点を、払拭できた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記Cの提案の構造にも、なお、以下の問題があった。
(i) 図12に示すように、中子101を2本のベルト103またはワイヤでリム102に締め付けるため、締め付け箇所が2箇所となり、組み付けに手間がかかる。また、組み付けを簡略にしようとすると、左右連結棒104(図11)などの複雑な仕掛けが必要となる。
【0008】
( ii ) 図11に示すように、連結した中子101に締め付け用ベルト103またはワイヤを掛けた際、ベルト103またはワイヤを締め付けるまでは、ベルト103またはワイヤが棚101aから外れやすいため、テープ等で仮固定しておく必要がある。
【0009】
(iii) 図13に示すように、パンク走行で中子天板101bに荷重がかかった時、中子101の棚101a位置がリム102に固定されていて動かないので、天板101bの左右角部に応力集中が起こり、壊れやすい。
【0010】
( iv ) パンク時には、タイヤ105のビード105aはリム102と中子左右壁101cとの間を動く。中子棚101aがあると、図14に示すように、棚101aの幅だけ壁101cが内側になるためビード105aが動く範囲が広くなり、車両旋回時にタイヤトレッド105bが横に動く量が増えて、「横力の逃げ」が生じる。
【0011】
(v) 図15に示すように、低い位置に締め付け用棚101aがあると、締め付け機構106の設置スペースを確保するため中子の取付け間隔をあけねばならず、天板101b間の隙間が大きくなる(従来方式では50〜70mm)。その結果、パンク警報用の振動、音が大きすぎてパンク時に運転を継続し辛い。
【0012】
( vi ) 図16に示すように、天板101b間の隙間が大きくなるため、パンク時に中子101の回転を止める力が大きくなり(中子は図16の位置で位置エネルギーが最小となり、力学的に安定するので、中子が回るためには、リム、すなわち車を持ち上げなくてはならず、中子の間隙が大きいと、回転を止める力が大きくなる)、中子101はタイヤ105、ホイールが回っても、それについて回りにくくなる。そのため、リム102と中子101の間が滑りやすいと、中子101が回転せず、タイヤ105との間の滑り量が増えて中子101が早期に破損することがある。
【0013】
(vii) 図17に示すように、パンク時に、タイヤ裏面と中子天板101b間には周速差があるため、相互に摺動が生じる。摺動の摩擦力を減らして、摩擦による摩耗や発熱を押さえるため、タイヤ裏面と中子天板101bの間には潤滑剤が必要になる。
潤滑剤を直接タイヤ105内に塗布すると、つぎの経年変化の心配がある。
・ 潤滑剤が空気に晒されると、酸化、吸湿等により劣化する。
・ 潤滑剤がタイヤのゴムと化学反応し、ゴムに吸着されてしまう。
・ 潤滑剤がタイヤのゴムと化学反応し、タイヤのゴムが劣化する。
【0014】
(viii) パンク走行時の際は、中子天板101bとタイヤ105裏面の間隔が狭いほど、ハンドル取られや車両偏向が少なくなり、よい。しかし、狭すぎると、パンクしていない時にタイヤ裏面が中子101に当たりやすく、路面突起通過時などに中子101が損傷する可能性が大きくなる。
典型的な例として、図18に示すように、パンクしていない時に路面センターラインの反射板突起(通称、キャッツアイ107)に乗り上げて走行すると、バネ下共振でタイヤ105が大きな変形をおこし、タイヤ裏面が中子101に衝突して、衝撃によって中子101を破損させることがある。
本発明の目的は、上記(i)〜(viii)の問題の何れか少なくとも一つを解決できるランフラットホイールの中子構造を提供することにある。
【0015】
【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ランフラットホイールの中子構造では、図1〜図4に示すように、ホイール周方向に複数に分割された中子ピースをホイール周方向に連結して構成した中子1を、中子1の上下方向をホイール半径方向に対応させ、中子1の幅方向をホイールの軸方向に対応させて、タイヤ5内に設置し、ホイールに装着したランフラットホイールの中子構造であって、中子1に、(たとえば、中子1の幅方向中央付近に、)ホイール周方向に延び上方が開放し下端が溝底壁で閉じた縦溝10を設け、該溝10にホイール周方向に延びるベルト3またはワイヤを嵌めて締め付けることにより、中子1をホイールリム2に固定する。
本発明のランフラットホイールの中子構造はつぎの構成をとってもよい。
(イ) 縦溝10の溝底壁上面からなる中子押さえ部の棚1aを、溝底壁をリム外面からホイール半径方向に隔てることにより高くし、棚1aのホイール周方向前後の肩部1dを落として、中子締め付け用機構を収容するスペースを作ったランフラットホイールの中子構造。
(ロ) 中子1をタイヤ5内に設置した時、互いに隣接する中子ピース間の天板1b間隙間を10〜40mmとしたランフラットホイールの中子構造。
(ハ) 中子1に、蓋12を有する潤滑剤収納部11を設け、パンク走行時には蓋12が外れてタイヤ5内に潤滑剤が散布されるランフラットホイールの中子構造。
(ニ) 中子1の天板1bに穴を設け、該穴に潤滑剤を入れたカプセル14を挿入しておき、パンク走行時にはカプセル14が破損してタイヤ5内に潤滑剤が散布されるランフラットホイールの中子構造。
(ホ) タイヤ5と中子1の天板1b間のホイール半径方向間隙を、40〜60mmとしたランフラットホイールの中子構造。
上記(ロ)〜(ホ)の中子構造は、縦溝10を持たない分割中子に適用されたものであってもよい。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下に本発明のランフラットホイールの中子構造を図1〜図10を参照して説明する。
〔I〕 中子締め付け用棚1aの位置を、図12の中子左右端から図3の中子1の中央に変え、縦溝10の底に設置する。中子1は、縦溝10に嵌めたベルト3またはワイヤでリム2に固縛する。
これによって、前述の問題(i)〜( iv )が以下のごとく解決される。
問題(i): 図3に示すように、締め付け箇所が中子1の幅方向中央の1箇所になるため、問題(i)が解決する。
問題( ii ): 図3に示すように、深い縦溝10に嵌めるので、ベルト3が棚1aから外れることがなくなる。したがって、ベルト3の、テープ等による仮固定が不要になる。
問題(iii) : 図4に示すように、パンク時に車両の荷重が中子1にかかると、中子1の左右壁1cの下端は固縛されていないので、リム2に対して左右に滑り、中子1全体が変形して荷重を支えるので、肩部に応力が集中しにくくなる。
問題( iv ): 図5に示すように、中子1を中央押さえにすることで、中子1の壁1cを左右に拡げることができ、パンク走行時のタイヤビード5aの左右動き範囲は規制されて、狭くなる。それに伴いパンク走行旋回時のトレッド面5bの変形、動きが小さくなり、「横力の逃げ」量が減少するので、車両の走行安定性がよくなる。
【0017】
〔II〕 図6(イ)、(ロ)に示すように、中子押さえ部の棚1aの位置を高くし(棚高さ大)、また棚1aのホイール周方向前後の中子棚部の肩部1dを落として、中子締め付け機構6を収納するスペースを作る。これにより、中子ピース間の間隔を縮めることができるので、天板1b間の隙間が縮小する。
これによって、前述の問題(v)、( vi )が以下のごとく解決される。
問題(v): 図7に示すように、天板1b間の隙間が縮小することにより、パンク警報用の振動、音が適正なレベルになる。実験によると図19に示すとおり、適正なレベルの振動、音を得るための天板1b間の隙間(ホイール周方向隙間)は、10〜40mmである。
問題( vi ): 図7に示すように、天板1b間の隙間が縮小することにより、中子天板1b間隙間の高低差が少なくなり、パンク時の中子位置エネルギーの落差が減るため、中子1の回転を止めようとする力が減る。その結果、中子1が止まりにくくなり、破損する可能性が少なくなる。
【0018】
〔III 〕 潤滑剤を収納し、パンク時にタイヤ5内に散布する機構を設ける(請求項3、4に対応する)。
機構A:図8(イ)、(ロ)に示すように、中子1に潤滑剤収納部11を設け、キャップ12で蓋をする。パンク時にはタイヤ5と摺動してキャップ12が外れ、中の潤滑剤13がタイヤ内に散布される。
機構B:図9(イ)、(ロ)に示すように、中子天板1bに穴をあけ、潤滑剤13を収納したカブセル14を挿入しておく。パンク時にはタイヤ5との摺動でカプセル14が破損し、中の潤滑剤13がタイヤ内に散布される。
これによって、前述の問題(vii) が以下のごとく解決される。
問題(vii) : 中子1に設定した収納部11、あるいはカプセル14により、パンクしていない時は潤滑剤13をタイヤ5内に散布しないようにする。パンクした時には、タイヤ5と中子1が摺動する際の力を利用して、収納部11の蓋を外したり、カプセル14の首を破損させたりして、潤滑剤13をタイヤ5内に散布する。
潤滑剤13は、パンク時以外は容器内に密閉されているので、空気に晒されて酸化や吸湿による経年劣化をする心配はない。
また、パンク時以外は潤滑剤13がタイヤ5のゴムに接することがないので、時間経過に伴って潤滑剤13がタイヤ5に吸着されたり潤滑剤13がタイヤ5のゴムを攻撃して劣化させることもない。
【0019】
図8、図9は、中子1が縦溝10を有する場合であるが、上記のパンク時の潤滑剤散布構造は、周方向に複数ピースに分割された中子で、縦溝をもたず両側に張り出す棚101aをもつ中子にも適用することができる。
【0020】
〔IV〕 図10に示すように、タイヤ裏面と中子天板1bの間隔を、40〜60mmに設定する。
これにより、前述の問題(viii)が以下のように解決される。
問題(viii): タイヤ5の裏面と中子天板1bの間隔(図10のR−r)を適正に保つことによって、路面突起通過時の中子1の損傷が少なく、パンク走行時でハンドルを取られや車両偏向が発生しにくくなる。適正間隔は実験による検討の結果、40〜60mmである。
【0021】
【実施例】
〔実施例1〕
図1、図2に本発明の実施例1を示す。
中子1はリム2とタイヤ5で囲まれたスペースに設置されている。リム2は軸方向一端のフランジが取外し可能であり、中子1はフランジを取り外した状態で横方向からリムに装填され、中子1装填後にフランジをリム本体に取付ける。
中子1はホイール周方向に複数に分割された樹脂製中子ピースを連結した構造からなる。連結する中子ピースの天板1b間の距離は、表1に示すとおり、40mm以下であればロードノイズが80dB未満となり、快適な走行が可能であるが、10mm未満となると中子の装填がしにくくなるので、10〜40mmが適当である。中子1は幅方向中央に縦溝10を有し、そこにバンド3またはワイヤは嵌められて緊張することにより、棚1aでリム2に固縛される。バンド3またはワイヤはホイール周方向1箇所で、締め付け機構6により締め付けられ、テンションが掛けられる。棚1aはリム外面から半径方向外側に隔たった位置にあり、棚1aの高さ位置は高い。棚部のホイール周方向端部肩部1dは落としてあり、締め付け機構6設置用スペースをとってある。
中子天板1bとタイヤ5裏面間距離は、表2に示すとおり、40〜60mmが適当である。
【0022】
【表1】
【0023】
【表2】
評価1は、通常状態でマークアイ通過時の振動
評価2は、通常状態でマークアイ通過試験での異音
評価3は、前タイヤがバンク状態で走行したときのハンドル取られ
評価4は、後ろタイヤがパンク状態で走行したときのスピンし易さ
評価は、それぞれ官能試験の結果で、○は良好、△はやや違和感あり、×は不快を示す。
【0024】
〔実施例2〕
図8に本発明の実施例2を示す。
中子1は潤滑剤収納部11を有し、潤滑剤収納部11に潤滑剤13が入れられ、キャップ(蓋)12で閉じ込められている。パンク走行時にはタイヤ5に当たってキャップ12が外れ、タイヤ5内に潤滑剤13が散布される。なお、潤滑剤13としては、粘度の高い鉱油・動物油・植物油等の潤滑油のいずれもが使用可能である。
【0025】
〔実施例3〕
図9に本発明の実施例3を示す。
中子1の天板1bに形成した穴にカプセル14が挿入され保持されており、カプセル14に潤滑剤13が入れられ、閉じ込められている。パンク走行時にはタイヤ5に当たってカプセル14の頭部が損傷し、タイヤ5内に潤滑剤13が散布される。カプセル14は潤滑剤13に対して安定な樹脂、たとえばポリエチレン、ポリプロピレン等から構成されている。
【0026】
【発明の効果】
請求項1のランフラットホイールの中子構造によれば、中子締め付け用棚1aの位置を、中子1の中央に変え、縦溝10の底に設置し、中子1を、縦溝10に嵌めたベルト3またはワイヤでリム2に固縛したので、締め付け箇所が中子1の幅方向中央の1箇所になるため、問題(i)が解決できる。また、縦溝10に嵌めるので、ベルト3が棚1aから外れることがなくなり、問題( ii )を解決できる。また、中子1の左右壁1cの下端は固縛されていないので、パンク走行時には中子が変形してリム2に対して左右に滑り、肩部に応力が集中しにくくなり、問題(iii) を解決できる。また、中子1の壁1cを左右に拡げることができ、「横力の逃げ」量が減少するので、車両の走行安定性がよくなり、問題( iv )を解決できる。
【0027】
請求項2のランフラットホイールの中子構造によれば、中子押さえ部の棚1aの位置を高くし、また棚1aのホイール周方向前後の中子棚部の肩部1dを落として、中子締め付け機構6を収納するスペースを作ったので、中子ピース間の間隔を縮めることができるので、天板1b間の隙間が縮小できる。これにより、パンク警報用の振動、音が適正なレベルになり、問題(v)を解決できる。また、中子天板1b間隙間の高低差が少なくなり、中子1が止まりにくくなり、破損する可能性が少なくなって、問題( vi )を解決できる。
【0028】
請求項3のランフラットホイールの中子構造によれば、中子に、蓋を有する潤滑剤収納部を設け、パンク走行時には蓋が外れてタイヤ内に潤滑剤が散布されるようにしたので、潤滑剤13は、パンク時以外は容器内に密閉されていて、空気に晒されて酸化や吸湿による経年劣化をする心配がない。また、パンク時以外は潤滑剤13がタイヤ5のゴムに接することがないので、時間経過に伴って潤滑剤13がタイヤ5に吸着されたり潤滑剤13がタイヤ5のゴムを攻撃して劣化させることもない。
【0029】
請求項4のランフラットホイールの中子構造によれば、中子の天板に穴を設け、該穴に潤滑剤を入れたカプセルを挿入しておき、パンク走行時には前記カプセルが破損してタイヤ内に潤滑剤が散布されるようにしたので、潤滑剤13は、パンク時以外は容器内に密閉されていて、空気に晒されて酸化や吸湿による経年劣化をする心配がない。また、パンク時以外は潤滑剤13がタイヤ5のゴムに接することがないので、時間経過に伴って潤滑剤13がタイヤ5に吸着されたり潤滑剤13がタイヤ5のゴムを攻撃して劣化させることもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例のランフラットホイールの中子構造の断面図である。
【図2】 本発明の実施例のランフラットホイールの中子構造の図1と直交する方向の断面図である。
【図3】 本発明のランフラットホイールの中子構造の、中子の断面図である。
【図4】 本発明のランフラットホイールの中子構造の、中子、タイヤ、リムの断面図である。
【図5】 本発明のランフラットホイールの中子構造の、(イ)改良前と(ロ)改良後(本発明)とを比較して示した、断面図である。
【図6】 本発明のランフラットホイールの中子構造の、(イ)は中子の断面図であり、(ロ)は(イ)と直交する方向の断面図である。
【図7】 本発明のランフラットホイールの中子構造の、(イ)改良前と(ロ)改良後(本発明)とを比較して示した、断面図である。
【図8】 本発明のランフラットホイールの潤滑剤保持タイプの中子構造の、(イ)は中子の断面図であり、(ロ)は(イ)と直交する方向の断面図である。
【図9】 本発明のランフラットホイールの、もう一例の潤滑剤保持タイプの中子構造の、(イ)は中子の断面図であり、(ロ)は(イ)と直交する方向の断面図である。
【図10】 本発明のランフラットホイールの中子構造の、中子天板とタイヤとの適正距離を示す断面図である。
【図11】 特願2002−154354号(本出願人の先願)のランフラットホイールの中子構造の断面図である。
【図12】 本出願人の上記先願のランフラットホイールの中子構造の、中子の断面図である。
【図13】 本出願人の上記先願のランフラットホイールの中子構造の、(イ)通常時の中子の断面図であり、(ロ)はパンク時の中子の断面図である。
【図14】 本出願人の上記先願のランフラットホイールの中子構造の、(イ)通常時の中子、タイヤ、リムの断面図であり、(ロ)はパンク時の中子、タイヤ、リムの断面図である。
【図15】 本出願人の上記先願のランフラットホイールの中子構造の、中子天板間隙間を示す断面図である。
【図16】 本出願人の上記先願のランフラットホイールの中子構造の、パンク時の中子、タイヤの接触を示す断面図である。
【図17】 本出願人の上記先願のランフラットホイールの中子構造の、パンク時の中子、タイヤの接触部の周速の相違を示す断面図である。
【図18】 本出願人の上記先願のランフラットホイールの中子構造の、路面突起通過時の中子、タイヤの接触を示す断面図である。
【符号の説明】
1 中子
1a 棚
1b 天板
1c 左右の壁
1d 肩部
2 リム
3 ベルト
5 タイヤ
5a タイヤビード
5b トレッド面
6 中子締め付け機構
10 縦溝
11 潤滑剤収納部
12 キャップ
13 潤滑剤
14 カブセル
Claims (4)
- ホイール周方向に複数に分割された中子ピースをホイール周方向に連結して構成した中子を、中子の上下方向をホイール半径方向に対応させ、中子の幅方向をホイールの軸方向に対応させて、タイヤ内に設置し、ホイールに装着したランフラットホイールの中子構造であって、前記中子に、ホイール周方向に延び上方が開放し下端が溝底壁で閉じた縦溝を設け、該縦溝にホイール周方向に延びるベルトまたはワイヤを嵌めて締め付けることにより、前記中子をホイールリムに固定し、前記縦溝を前記ベルトまたはワイヤの厚みより深くしたランフラットホイールの中子構造。
- 前記縦溝の溝底壁上面からなる中子押さえ部の棚を前記溝底壁をリム外面からホイール半径方向に隔てることにより高くし、前記棚のホイール周方向前後の肩部を落として、中子締め付け用機構を収容するスペースを作った請求項1記載のランフラットホイールの中子構造。
- 前記中子に、蓋を有する潤滑剤収納部を設け、パンク走行時には前記蓋が外れてタイヤ内に潤滑剤が散布される請求項1記載のランフラットホイールの中子構造。
- 前記中子の天板に穴を設け、該穴に潤滑剤を入れたカプセルを挿入しておき、パンク走行時には前記カプセルが破損してタイヤ内に潤滑剤が散布される請求項1記載のランフラットホイールの中子構造。
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