JP4415738B2

JP4415738B2 - タイヤホイール組立体及びランフラット中子

Info

Publication number: JP4415738B2
Application number: JP2004118752A
Authority: JP
Inventors: 篤丹野
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2004-04-14
Filing date: 2004-04-14
Publication date: 2010-02-17
Anticipated expiration: 2024-04-14
Also published as: JP2005297836A; EP1741570A1; EP1741570B1; CN1942330A; EP1741570A4; WO2005100051A1; US7677286B2; US20070199636A1; CN100484780C; DE602005022576D1

Description

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中子に関し、さらに詳しくは、空気入りタイヤとホイールのリムとの間に形成される空洞部にランフラット中子を挿入した場合に生じる空洞共鳴音を低減するようにしたタイヤホイール組立体及びランフラット中子に関する。

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。その中で、空気入りタイヤとホイールのリムとの間に形成される空洞部に中子を挿入し、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がある（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

上記ランフラット中子は、空気入りタイヤのビード部に沿ってリム上に配置される一対の弾性リングと、これら弾性リングに跨がってタイヤ周方向に延在する環状シェルとから構成されている。このランフラット中子は、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。

しかしながら、空気入りタイヤとホイールのリムとの間に形成される空洞部に環状シェルを含むランフラット中子を挿入した場合、空洞共鳴音が増大する傾向がある。そのため、上記ランフラット中子に起因する空洞共鳴を抑制し、その利点を最大限に活かすことが望まれている。
特開平１０−２９７２２６号公報特表２００１−５１９２７９号公報

本発明の目的は、空気入りタイヤとホイールのリムとの間に形成される空洞部にランフラット中子を挿入した場合に生じる空洞共鳴音を低減す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中子を提供することにある。

上記目的を解決するための本発明のタイヤホイール組立体は、空気入りタイヤとホイールのリムとの間に形成される空洞部に、前記空気入りタイヤのビード部に沿って前記リム上に配置される一対の弾性リングと、これら弾性リングに跨がってタイヤ周方向に延在する環状シェルとからなるランフラット中子を挿入したタイヤホイール組立体において、前記ランフラット中子を前記空洞部に挿入する前に、前記環状シェルの外周に吸音材を設置すると共にフィルムで覆って該吸音材の体積を減少させた状態にし、これを前記空洞部に収容した後、前記フィルムを取り去って前記吸音材の体積を膨張状態に復元するようにしたことを特徴とするものである。

また、上記目的を解決するための本発明のランフラット中子は、空気入りタイヤとホイールのリムとの間に形成される空洞部に挿入されるランフラット中子において、前記空気入りタイヤのビード部に沿って前記リム上に配置される一対の弾性リングと、これら弾性リングに跨がってタイヤ周方向に延在する環状シェルとからなり、前記環状シェルの外周に吸音材を設置すると共に、該吸音材をフィルムで覆って該吸音材の体積を減少させた状態にしたことを特徴とするものである。

本発明において、ランフラット中子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。このランフラット中子は、空気入りタイヤ内に収容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中子の環状シェル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。

本発明によれば、ランフラット中子の環状シェルに吸音材を設置することにより、空気入りタイヤとホイールのリムとの間に形成される空洞部にランフラット中子を挿入した際の空洞共鳴音を低減することができる。また、ランフラット中子を空洞に挿入する前に、環状シェルの外周に設置した吸音材をフィルムで覆って該吸音材の体積を減少させた状態にしてからリム組みを行うので、環状シェルの外周側の吸音材が空洞への挿入の障害になることがなく、ランフラット中子の組み付け作業を容易にすることができる。

吸音材としては、引き裂き強度(JIS K6301) が４．５Ｎ／ｃｍ以上であると共に２００Ｈｚにおける吸音率(JIS A1405) が５％以上である多孔質材を用いることが好ましい。これにより、吸音材に緩衝機能を付与し、ランフラット走行時の耐久性を向上することができる。このような吸音材としては、例えば、発泡ポリウレタンフォームを用いることができる。

環状シェルに吸音材を設置するにあたって、吸音材が装着されたバンドを環状シェルに巻回して締め付けることが好ましい。これにより、複雑な形状を有する環状シェルに対して吸音材を直接貼着する場合に比べて加工コストが安価になる。しかも、吸音材を備えたバンドはサイズが異なる環状シェルに対して汎用性を有している。

吸音材には潤滑剤を染み込ませることが好ましい。これにより、ランフラット走行時に吸音材から潤滑剤が染み出て、ランフラット中子と吸音材との摩擦又は吸音材とタイヤとの摩擦を低減し、ランフラット走行時の耐久性を向上することができる。

吸音材の幅はランフラット中子の幅の３０％以上かつ空洞部の最大幅以下であることが好ましく、また吸音材のタイヤ径方向の厚さは１０ｍｍ〜１００ｍｍであることが好ましい。これにより、ランフラット中子の組み付け作業を阻害することなく、空洞共鳴音の低減効果を確保することができる。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

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を示し、後述の図１１又は図１２の組み付け工程を終了した状態を示す。図２はそのランフラット走行状態を示すものである。図１において、１はホイールのリム、２は空気入りタイヤ、３はランフラット中子である。これらリム１、空気入りタイヤ２、ランフラット中子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。つまり、ランフラット中子３は、空気入りタイヤ２とホイールのリム１との間に形成される空洞部に挿入されている。

ランフラット中子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。このランフラット中子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。

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。この凸曲面はタイヤ軸方向に少なくとも２つ存在し、その相互間に凹部４ｃが形成されている。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。

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。

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、空気入りタイヤ２のビード部に沿うようにリム１上でビードシート部からハンプ部までの領域に当接しながら環状シェル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１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。

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。

上記タイヤホイール組立体において、ランフラット中子３を構成する環状シェル４の外周側には吸音材６が全周にわたって設置されている。吸音体６は環状シェル４の外周面に貼り付けられても良く、或いは、その弾性力に基づいて環状シェル４の外周面に嵌合していても良い。

このように構成されるタイヤホイール組立体では、図２に示すように、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がランフラット中子３の環状シェル４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。しかも、ランフラット中子３の環状シェル４には吸音材６が設置されているので、環状シェル４を含むランフラット中子３を設置した場合であっても、通常走行時における空洞共鳴音を低減することができる。

吸音材６の構成材料としては、引き裂き強度(JIS K6301) が４．５Ｎ／ｃｍ以上、好ましくは４．５Ｎ／ｃｍ〜３０Ｎ／ｃｍであると共に、２００Ｈｚにおける吸音率(JIS A1405) が５％以上、好ましくは１０％〜９０％である多孔質材を用いることが好ましい。これにより、吸音材６に吸音機能のみならず緩衝機能を付与し、ランフラット走行時の耐久性を向上することができる。吸音材６の引き裂き強度が４．５Ｎ／ｃｍ未満であるとランフラット走行時の耐久性の向上効果が不十分になる。また、２００Ｈｚにおける吸音率が５％未満であると上記周波数での吸音効果が不十分になる。吸音材６としては、密度が５〜７０ｋｇ／ｍ3 である発泡ポリウレタンフォーム等を挙げることができる。

吸音材６の幅Ｗはランフラット中子の幅Ｗｃの３０％以上かつ空洞部の最大幅Ｗmax 以下であることが好ましい。この幅Ｗがランフラット中子の幅Ｗc の３０％未満であると空洞共鳴音の低減効果が不十分になる。また、吸音材６のタイヤ径方向の厚さＴは１０ｍｍ〜１００ｍｍであることが好ましい。この厚さＴが１０ｍｍ未満であると空洞共鳴音の低減効果が不十分になり、逆に１００ｍｍを超えるとランフラット中子の組み付け作業を阻害することになる。

図３は本発明の他の実施形態からなるタイヤホイール組立体であり、後述の図１１又は図１２の組み付け工程を終了したタイヤホイール組立体のランフラット走行状態を示すものである。図３に示すように、本実施形態では、吸音材６に潤滑剤を染み込ませた潤滑層７を設けている。これにより、ランフラット走行時に吸音材６から潤滑剤が染み出て、ランフラット中子３と吸音材６との摩擦又は吸音材６とタイヤ２との摩擦を低減し、ランフラット走行時の耐久性を向上することができる。潤滑剤の保持形態として、吸音材６の内部に潤滑剤を染み込ませた潤滑層７を設ける以外に、吸音材６の全体に潤滑剤を染み込ませても良い。

図４〜図８はそれぞれ本発明の更に他の実施形態からなるタイヤホイール組立体を示し、後述の図１１、１２又は１３の組み付け工程を終了した状態を示すものである。図４〜図８に示すように、吸音材６の形状は適宜選択することができる。図４の実施形態において、吸音材６の内周面の形状は環状シェル４の外周面の形状と一致している。図５の実施形態において、吸音材６の断面形状は円形であり、それによって吸音材６が環状シェル４の凹部４ｃに嵌まり込んでいる。図６の実施形態において、吸音材６はシート状である。図７及び図８の実施形態では環状シェル４の外周側のみならず内周側にも吸音材６が設置されている。

図９は本発明の更に他の実施形態からなるタイヤホイール組立体を示し、後述の図１１又は図１２の組み付け工程を終了した状態を示す。図１０は吸音材が装着されたバンドを示すものである。本実施形態では、帯状の吸音材６が装着されたバンド８（図１０参照）を用いている。そして、図９に示すように、帯状の吸音材６が装着されたバンド８を環状シェル４に巻回して締め付けることで、環状シェル４の外周側に吸音材６が設置されている。このバンド８は環状シェル４の凹部４ｃよりも幅狭になっているので、バンド８を環状シェル４の周囲で締め付けるだけで、環状シェル４の外周側に吸音材６をしっかりと固定することができる。これにより、複雑な形状を有する環状シェル４に対して吸音材６を直接貼着する場合に比べて加工コストが安価になる。また、吸音材６を備えたバンド８はサイズが異なる環状シェルに対して汎用性を有している。

図１１は本発明の更に他の実施形態からなるタイヤホイール組立体を示し、（ａ）〜（ｂ）はランフラット中子を組み付ける際の各工程を示すものである。図１１（ａ）に示すように、ランフラット中子３は、環状シェル４の外周側に吸音材６を備えているが、空気入りタイヤ２内に収容される前の単体状態において、吸音材６はフィルム９で覆われて体積が減少した状態になっている。そのため、吸音材６を大きくした場合であっても、ランフラット中子３を空気入りタイヤ２内に挿入する際の組み付け作業が阻害されることはない。そして、図１１（ｂ）に示すように、ランフラット中子３を空気入りタイヤ２内に収容した後でフィルム９を取り去ることにより、吸音材６を元の大きさに膨張させることができる。

図１２は本発明の更に他の実施形態からなるタイヤホイール組立体を示し、（ａ）〜（ｃ）はランフラット中子を組み付ける際の各工程を示すものである。図１２（ａ）に示すように、ランフラット中子３は、環状シェル４の外周側に吸音材６を備えているが、空気入りタイヤ２内に収容される前の単体状態において、吸音材６は切断可能なフィルム９で覆われて体積が減少した状態になっている。このフィルム９はランフラット中子３の全体を覆うトロイダル形状をなし、その内周側及び外周側の切り口９ａ，９ｂの位置にそれぞれ周方向に点在する多数の切り込みを有している。

本実施形態では、吸音材６を大きくしても、ランフラット中子３を空気入りタイヤ２内に挿入する際の組み付け作業が阻害されることはない。一方、図１２（ｂ）に示すように、ランフラット中子３を空気入りタイヤ２内に収容した後で、フィルム９を引っ張って切り口９ａ，９ｂにおいてフィルム９を切断する。そして、図１２（ｃ）に示すように、フィルム９を取り去ることにより、吸音材６を元の大きさに膨張させることができる。

図１３は本発明の更に他の実施形態からなるタイヤホイール組立体を示し、（ａ）〜（ｃ）はランフラット中子を組み付ける際の各工程を示すものある。本実施形態は、吸音材の断面形状が円形である点を除けば、図１２の実施形態と実質的に同じ構成を有するものである。

上述した各実施形態によれば、空気入りタイヤとホイールのリムとの間に形成される空洞部にランフラット中子を挿入した場合であっても空洞共鳴音を低減することが可能になり、弾性リングと環状シェルとからなるランフラット中子の利点を最大限に活かすことが可能になる。

タイヤサイズ２１５／５５Ｒ１６の空気入りタイヤと、リムサイズ１６×７ＪＪのホイールとを含み、空気入りタイヤとホイールのリムとの間に形成される空洞部に一対の弾性リングと環状シェルとからなるランフラット中子を挿入したタイヤホイール組立体において、ランフラット中子の環状シェルに吸音材を設置したタイヤホイール組立体（実施例１〜２）を用意した。また、比較のために、ランフラット中子の環状シェルに吸音材を設置していないタイヤホイール組立体（従来例）を用意した。

実施例１では、吸音材として、引き裂き強度(JIS K6301) が４．５Ｎ／ｃｍで２００Ｈｚにおける吸音率(JIS A1405) が１８％である発泡ポリウレタンフォームを用いた。実施例２では、吸音材として、引き裂き強度(JIS K6301) が５．５Ｎ／ｃｍで２００Ｈｚにおける吸音率(JIS A1405) が１２％である発泡ポリウレタンフォームを用いた。発泡ポリウレタンフォームはいずれも断面寸法を１００ｍｍ×２０ｍｍとし、環状シェルの全周にわたって設置した。

上記３種類のタイヤホイール組立体について、下記の方法により、ランフラット走行時の耐久性を評価し、通常走行時の空洞共鳴の音圧ピークレベルを測定し、その結果を表１に示した。

〔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２０００ｃｃのＦＲ車の駆動輪に装着し、そのタイヤ内圧を０ｋＰａとし、時速９０ｋｍ／ｈで走行し、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。

〔通常走行時の空洞共鳴の音圧ピークレベル〕
試験すべきタイヤホイール組立体を排気量２０００ｃｃのＦＲ車の４輪に装着し、そのタイヤ内圧を２１０ｋＰａとし、時速６０ｋｍ／ｈで走行したときの空洞共鳴音の周波数における平均音圧レベルを測定した。評価結果は、従来例を基準とし、この基準値に対する差（ｄＢ）で示した。この差がマイナスである場合、基準値よりも空洞共鳴音が小さいことを意味する。

この表１に示すように、実施例１〜２のタイヤホイール組立体はいずれも通常走行時の空洞共鳴音が低減されていた。特に、吸音材として引き裂き強度が５．５Ｎ／ｃｍで２００Ｈｚにおける吸音率が２５％である発泡ポリウレタンフォーム用いた実施例２では、ランフラット走行時の耐久性が従来よりも向上していた。

本発明の実施形態からなるタイヤホイール組立体を示す子午線断面図である。図１のタイヤホイール組立体のランフラット走行状態を示す子午線断面図である。本発明の他の実施形態からなるタイヤホイール組立体を示す子午線断面図である。本発明の更に他の実施形態からなるタイヤホイール組立体を示す子午線断面図である。本発明の更に他の実施形態からなるタイヤホイール組立体を示す子午線断面図である。本発明の更に他の実施形態からなるタイヤホイール組立体を示す子午線断面図である。本発明の更に他の実施形態からなるタイヤホイール組立体を示す子午線断面図である。本発明の更に他の実施形態からなるタイヤホイール組立体を示す子午線断面図である。本発明の更に他の実施形態からなるタイヤホイール組立体を示す子午線断面図である。吸音材が装着されたバンドを示す側面図である。本発明の更に他の実施形態からなるタイヤホイール組立体（ホイール不図示）を示し、（ａ）〜（ｂ）はランフラット中子を組み付ける際の各工程を示す子午線断面図ある。本発明の更に他の実施形態からなるタイヤホイール組立体（ホイール不図示）を示し、（ａ）〜（ｃ）はランフラット中子を組み付ける際の各工程を示す子午線断面図ある。本発明の更に他の実施形態からなるタイヤホイール組立体（ホイール不図示）を示し、（ａ）〜（ｃ）はランフラット中子を組み付ける際の各工程を示す子午線断面図ある。

符号の説明

１ホイールのリム
２空気入りタイヤ
３ランフラット中子
４環状シェル
５弾性リング
６吸音材
７潤滑層
８バンド
９フィルム

Claims

空気入りタイヤとホイールのリムとの間に形成される空洞部に、前記空気入りタイヤのビード部に沿って前記リム上に配置される一対の弾性リングと、これら弾性リングに跨がってタイヤ周方向に延在する環状シェルとからなるランフラット中子を挿入したタイヤホイール組立体において、前記ランフラット中子を前記空洞部に挿入する前に、前記環状シェルの外周に吸音材を設置すると共にフィルムで覆って該吸音材の体積を減少させた状態にし、これを前記空洞部に収容した後、前記フィルムを取り去って前記吸音材の体積を膨張状態に復元するようにしたタイヤホイール組立体。
前記吸音材として、引き裂き強度が４．５Ｎ／ｃｍ以上であると共に２００Ｈｚにおける吸音率が５％以上である多孔質材を用いた請求項１に記載のタイヤホイール組立体。
前記環状シェルに前記吸音材を設置するために、前記吸音材が装着されたバンドを前記環状シェルに巻回して締め付けた請求項１又は請求項２に記載のタイヤホイール組立体。
前記吸音材に潤滑剤を染み込ませた請求項１〜３のいずれかに記載のタイヤホイール組立体。
前記吸音材の幅が前記ランフラット中子の幅の３０％以上かつ前記空洞部の最大幅以下であり、前記吸音材のタイヤ径方向の厚さが１０ｍｍ〜１００ｍｍである請求項１〜４のいずれかに記載のタイヤホイール組立体。
空気入りタイヤとホイールのリムとの間に形成される空洞部に挿入されるランフラット中子において、前記空気入りタイヤのビード部に沿って前記リム上に配置される一対の弾性リングと、これら弾性リングに跨がってタイヤ周方向に延在する環状シェルとからなり、前記環状シェルの外周に吸音材を設置すると共に、該吸音材をフィルムで覆って該吸音材の体積を減少させた状態にしたランフラット中子。
前記吸音材として、引き裂き強度が４．５Ｎ／ｃｍ以上であると共に２００Ｈｚにおける吸音率が５％以上である多孔質材を用いた請求項６に記載のランフラット中子。
前記環状シェルに前記吸音材を設置するために、前記吸音材が装着されたバンドを前記環状シェルに巻回して締め付けた請求項６又は請求項７に記載のランフラット中子。
前記吸音材に潤滑剤を染み込ませた請求項６〜８のいずれかに記載のランフラット中子。
前記吸音材の幅がランフラット中子の幅の３０％以上かつ前記空洞部の最大幅以下であり、前記吸音材のタイヤ径方向の厚さが１０ｍｍ〜１００ｍｍである請求項６〜９のいずれかに記載のランフラット中子。