JP4432412B2

JP4432412B2 - タイヤ／リム組立体

Info

Publication number: JP4432412B2
Application number: JP2003314347A
Authority: JP
Inventors: 幸雄兎沢
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2003-09-05
Filing date: 2003-09-05
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2023-09-05
Also published as: JP2005081922A

Description

本発明はランフラット走行可能なタイヤ／リム組立体に関し、さらに詳しくは、リム組性と耐久性とを両立させたランフラット走行可能なタイヤ／リム組立体に関する。

従来、タイヤがパンクしてもガソリンスタンド等の修理場所までの相当距離を安全に走行可能な機能を備えるようにした車輪、所謂ランフラット走行を可能にしたタイヤ／リム組立体（車輪）としては、大別して中子タイプと空気嚢タイプ（特許文献２等参照）とがある。

このうち中子タイプのタイヤ／リム組立体は、金属等の剛性材料でリング状に形成した中子を、タイヤパンク時に車重を支える支持体として空気入りタイヤの空洞内に挿入するようにしたものである（特許文献１等参照）。この中子タイプは、中子が剛性材料で構成されているため、ランフラット耐久性は優れているが、車輪の重量を増加する上に、リムへのマウントが容易でないとう問題がある。

これに対して空気嚢タイプのタイヤ／リム組立体は、タイヤパンク時に車重を支える支持体が、ゴムチューブを基本構造とする空気嚢で構成されている。したがって、空気嚢タイプは中子タイプに比べて軽量であり、かつリム組性に優れているという利点はあるが、外傷に弱いという欠点がある。例えば、空気入りタイヤが釘踏みによりパンクし、釘がトレッドに刺さったままの状態であると、その釘が空気嚢を突き破ってパンクさせるため、ランフラット耐久性に問題がある。
特開２００２−１６６７１２号公報特開２００２−１９２９２３号公報

本発明の目的は、リム組性と耐久性とを両立可能にしたランフラット走行機能を有するタイヤ／リム組立体を提供することにある。

上記目的を達成する本発明のタイヤ／リム組立体は、リムに装着した空気入りタイヤの内側に、該空気入りタイヤのトレッド内周面との間に空間を介在させて補強コードを埋設した補強ゴム層からなるゴム空気嚢を挿入したタイヤ／リム組立体において、前記補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度を９０±１０°の範囲にし、前記ゴム空気嚢の子午線断面におけるタイヤ軸方向最大幅位置での曲率半径Ｒを下記の式で規定される範囲にすると共に、前記ゴム空気嚢の外周に剛性板からなる外殻を配置し、かつ前記ゴム空気嚢の内圧Ｐ2 を前記空気入りタイヤの内圧Ｐ1 と同一又はそれ以上にしたことを特徴とするものである。
Ｒ＝（０．９〜１．３）×（Ｒo ² −Ｒm ² ）／２Ｒm
但し、Ｒo は前記外殻を取り外して前記ゴム空気嚢に規定内圧を充填したときのタイヤ回転軸からの最大半径、Ｒm は前記ゴム空気嚢のタイヤ軸方向最大幅位置のタイヤ回転軸からの半径。

本発明のタイヤ／リム組立体によれば、上記のように空気入りタイヤの内側に車重の支持体としてゴム空気嚢を挿入しており、そのゴム空気嚢は柔軟性を有するので、リム組みを容易に行うことができる。また、ゴム空気嚢の外周に剛性板からなる外殻を配置しているので、空気入りタイヤが釘踏みによってパンクした場合であっても、その釘のゴム空気嚢に対する侵入が外殻により阻止されるため、ゴム空気嚢がパンクすることはなく、高いランフラット耐久性を維持することができる。

また、ゴム空気嚢の内圧Ｐ2 を空気入りタイヤの内圧Ｐ1 と同一又はそれ以上にしたので、補強コードで補強したゴム空気嚢を使用した場合には、その補強コードを常に引っ張り状態にして安定状態にするため、コードの撚り戻りなどによる補強低下を招くことはなく、耐久性の一層の向上を図ることができる。

以下、本発明を図に示す実施形態を参照して説明する。

図１は、本発明の実施形態からなるタイヤ／リム組立体（車輪）の要部示した半断面図である。

図１に示すタイヤ／リム組立体において、１はリム、２は空気入りタイヤ、３はゴム空気嚢である。空気入りタイヤ２はトレッド部４、サイドウォール部５及びビード部６を有し、内側にカーカス層７を挿入して構成され、ビード部６をリム１のリムシート１ｓに嵌合させて装着されている。ゴム空気嚢３は、補強コードで補強されたゴムを主材料にしてチューブ状に構成され、内周側をリム１のウェル部１ｗに嵌合させ、かつ外周側を空気入りタイヤ２のトレッド部４の内周面に対して空間を介在させるように装着されている。このゴム空気嚢３には、外周面に金属等の剛性板からなる外殻８が外周を囲むように張り付けられている。

リム１には内圧充填バルブ９が取り付けられている。詳細については後述するが、内圧充填バルブ９は、リム１に固定されると共に、先端部をゴム空気嚢３に連結し、そのゴム空気嚢３に空気を充填するようになっている。また、側部にバイパス孔を設け、そのバイパス孔からリム１とゴム空気嚢３との隙間を介して空気入りタイヤ２にも空気を充填するようになっている。空気入りタイヤ２に充填された内圧Ｐ1 とゴム空気嚢３に充填された内圧Ｐ2 とは、Ｐ2 ≧Ｐ1 の関係にしてある。

上記タイヤ／リム組立体は、ゴム空気嚢３が柔軟性を有する構造体であるので、リム２へのマウントは容易に行うことができる。また、ゴム空気嚢３の外周に剛性板の外殻８が設けられているので、空気入りタイヤ２が釘を踏み込んでパンクした場合でも、その釘が外殻８により更にゴム空気嚢３まで侵入するのが阻止され、ランフラット耐久性を維持することができる。また、ゴム空気嚢３の内圧Ｐ2 を空気入りタイヤの内圧Ｐ1 と同一又はそれ以上にしてあるので、ゴム空気嚢の補強コードを常に引っ張り状態にして、補強コードの撚り戻りなどによる補強低下を招かないので、ゴム空気嚢３の一層の耐久性向上を図ることができる。

本発明のタイヤ／リム組立体において、ゴム空気嚢には空気入りタイヤと共に空気を充填して使用される。このときゴム空気嚢に対する充填内圧Ｐ2 は、空気入りタイヤに対する充填内圧Ｐ1 と同一にするか、またはそれよりも高くするように設定される。ゴム空気嚢の内圧Ｐ2 を空気入りタイヤの内圧Ｐ1 よりも低くすると、補強コードの撚り戻りなどを招き、ランフラット走行時の耐久性を維持することが難しくなる。そのため空気入りタイヤの内圧Ｐ1 以上とするが、あまり高すぎても耐久性に不利になるので、上限として、空気入りタイヤの内圧Ｐ1 ＋１００ｋＰａまでとすることが好ましい。

ゴム空気嚢は、金属コード又は繊維コードなどの補強コードで補強する。また、その補強コードのゴム空気嚢における配列方向としては、空気嚢の周方向に対して９０°±１０°の範囲にする。このように配向するように挿入した補強コードにより、ゴム空気嚢のランフラット耐久性を一層向上するようにすることができる。

補強コードの種類は特に限定されないが、例えば、金属コードではスチールコード、繊維コードでは、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、アラミド繊維などの有機繊維コード、ガラス繊維などの無機繊維コードなどを挙げることができる。また、補強コードを使用するときの形態は、簾織などの織物としてゴム中に挿入するのがよい。

補強コードにより補強されたゴム空気嚢は、子午線断面において、そのタイヤ軸方向最大幅位置での曲率半径Ｒ（図１参照）が、下記式で規定される範囲内になるようにする。ゴム空気嚢の最大幅位置での曲率半径Ｒを、下記式の範囲内にすることにより、空気嚢を形成するゴム層全体に張力を径方向にほぼ均一にすることが可能になるため、ゴム空気嚢の耐久性を一層向上することができる。この曲率半径Ｒが、下限値よりも小さくなったり、或いは上限値よりも大きくなると、空気嚢のゴム層における径方向の張力分布にむらが発生し、局部的な応力の集中を招くようになるため、ゴム空気嚢の耐久性を低減させることになる。
Ｒ＝（０．９〜１．３）×（Ｒo²−Ｒm²）／２Ｒm
但し、式中において、Ｒo は外殻を取り外してゴム空気嚢に規定内圧を充填したときのタイヤ回転軸からの最大半径であり、図１中において破線で示した膨径時のゴム空気嚢の最大半径である。また、Ｒm はゴム空気嚢のタイヤ軸方向最大幅位置でのタイヤ回転軸からの半径である。

ゴム空気嚢の外周に配置する外殻は、剛性板で構成されている。剛性板としては、剛性材であれば材料は特に限定されないが、好ましくは金属或いは繊維強化樹脂を使用するとよい。外殻の厚さは、１〜３ｍｍの範囲が好ましい。厚さが１ｍｍよりも薄くては、釘の貫通に対する阻止が困難になり、また３ｍｍよりも厚くなると、重量増加が顕著になるので好ましくない。

外殻は、ゴム空気嚢の全周を囲むように環状に形成されるが、子午線断面の形状は、外側に湾曲した山形に形成することが好ましい。この外殻は、タイヤがパンクしてランフラット走行するとき、タイヤ内周面に接して支える部分になるので、局部的な応力集中を与えないようにすることが必要だからである。山形の凸曲面の数は１個でもよいが、図１のように２個にしてもよく、或いはそれ以上の複数であってもよい。しかし、好ましくは複数にし、特に２個にするのがよい。このように複数にすることにより、タイヤ内面に対する荷重を分散させ、空気入りタイヤの破損を低減することができる。

また、ゴム空気嚢とリムとの間には、ゴム空気嚢がリムとの擦れによって損傷するのを防止するために、ゴム製などのフラップを配置するようにしてもよい。

本発明のタイヤ／リム組立体は、空気入りタイヤとゴム空気嚢との両方に空気を充填するため、空気の充填に従来構造の内圧充填バルブを使用する場合には、２個を使用することが必要になる。しかし、図２に例示する内圧充填バルブを使用すれば、１個の設置だけで、空気入りタイヤとゴム空気嚢との両方に空気充填をすることができる。

図２に示す内圧充填バルブ９において、１はリム、３はゴム空気嚢であり、それぞれ図１に示したリム１および空気嚢３に対応する。図２のうち、図２（Ａ）はゴム空気嚢３に空気を充填する場合の状況を示し、図２（Ｂ）は空気入りタイヤ２に空気を充填する場合の状況を示す。

内圧充填バルブ９は、軸方向に相対的に摺動可能な外管１１と内管１２の二重管構造に構成されている。外管１１はリム１に固定され、内側に挿入された先端部をゴム空気嚢３に連結し、また側壁に側孔１３を設けている。その側孔１３はリム１とゴム空気嚢３との間の隙間を介して、図示しない空気入りタイヤ２の内部に連通している。

内管１２には空気通路に、矢印Ａで示す空気進入方向の前端側と後端側とに、それぞれ供給方向だけに通気を許容する逆止弁１４と１５を２段に設けており、その先端部にゴム空気嚢３内に開口する吐出孔１７を設けている。２段の逆止弁１４，１５のうち、後端側の逆止弁１５は、通気許容圧が前端側の逆止弁１４よりも大であり、その付勢スプリング１５ｓのバネ定数が逆止弁１４の付勢スプリング１４ｓのバネ定数よりも大に設定され、かつ空気嚢３の内圧Ｐ2 よりも小さな圧力の進入を阻止するように構成されている。

また、内管１２の側壁には２段の逆止弁１４，１５の間を連通する通路にバイパス孔１６が設けられている。このバイパス孔１６の内管１２の周方向の位置は、外管１１に設けられた側孔１３の周方向の位置と一致する位置にしてある。すなわち、内管１２のバイパス孔１６と外管１１の側孔１３とは軸方向に位置が一致しており、図２（Ａ）のようにバイパス孔１６と側孔１３とを互いにオフセットした状態と、内管１２を軸方向に摺動させることにより、図２（Ｂ）のように互いに連通させた関係とに交互に切替え可能になっている。

上記内圧充填バルブ９により、タイヤ／リム組立体に内圧を充填する操作は、次のようにして行う。

まず、図２（Ａ）に示すように、内管１２の位置を外管１１に対してバイパス孔１６が側孔１３よりも上流側に位置するようにセットし、この状態で空気を矢印Ａのように充填圧入する。空気は内管１２の先端の吐出孔１７からゴム空気嚢３内に充填され、その内圧が所定のＰ2 に達したところで、内管１２を押し込み、図２（Ｂ）に示す状態になるように切り換える。

内管１２が押し込まれて、図２（Ｂ）の状態になると、バイパス孔１６が外管１１の側孔１３に連通状態になるので、矢印Ａのように供給した空気は、バイパス孔１６と側孔１３の連通路を経由して空気入りタイヤ２に供給される。このときの空気充填において、逆止弁１５は空気嚢３の内圧Ｐ2 よりも小さな圧力を進入しないように構成されているので、空気が空気嚢３側に進入することはない。そして、空気入りタイヤ２の内圧が所定のＰ1 に達したところで、空気充填作業を終了する。

このようにして空気入りタイヤ２には内圧Ｐ1 が充填され、かつ空気嚢３には、空気入りタイヤ２の内圧Ｐ1 と同一か又はそれ以上の高い内圧Ｐ2 が充填されることになる。

なお、上記内圧充填バルブは、特に本発明のように空気嚢の外周側に外殻を配置したタイヤ／リム組立体に使用する場合に好適であるが、外殻を持たない従来の空気嚢を備えたタイヤ／リム組立体にも有効に適用可能であることは勿論である。

上述した本発明のタイヤ／リム組立体は、乗用車用、小型トラック用、大型バス・トラック等の重荷重車用等いずれの車両用にも適用することができるが、特にＪＡＴＭＡ規定のロードインデックスが１１０以上の空気入りタイヤが適用されるタイヤ／リム組立体において、リム組性を有利する上で極めて有効である。

本発明の実施形態からなるタイヤ／リム組立体の要部を示す半断面図である。本発明のタイヤ／リム組立体に取り付けられた内圧充填バルブを例示し、（Ａ）はゴム空気嚢に充填するときの状況を示す縦断面図、（Ｂ）は空気入りタイヤに充填する状態に切り換えた状況を示す縦断面図である。

符号の説明

１リム
２空気入りタイヤ
３ゴム空気嚢
４トレッド部
８外殻
９内圧充填バルブ
１１外管
１２内管
１３側孔
１４，１５逆止弁
１６バイパス孔
１７吐出孔
Ｐ1 （空気入りタイヤの）内圧
Ｐ2 （ゴム空気嚢の）内圧

Claims

リムに装着した空気入りタイヤの内側に、該空気入りタイヤのトレッド内周面との間に
空間を介在させて補強コードを埋設した補強ゴム層からなるゴム空気嚢を挿入したタイヤ
／リム組立体において、前記補強コードのタイヤ周方向に対する傾斜角度を９０±１０°
の範囲にし、前記ゴム空気嚢の子午線断面におけるタイヤ軸方向最大幅位置での曲率半径
Ｒを下記の式で規定される範囲にすると共に、前記ゴム空気嚢の外周に剛性板からなる外
殻を配置し、かつ前記ゴム空気嚢の内圧Ｐ2 を前記空気入りタイヤの内圧Ｐ1 と同一又は
それ以上にしたタイヤ／リム組立体。
Ｒ＝（０．９〜１．３）×（Ｒo^２−Ｒm^２）／２Ｒm
但し、Ｒo は前記外殻を取り外して前記ゴム空気嚢に規定内圧を充填したときのタイヤ
回転軸からの最大半径、Ｒm は前記ゴム空気嚢のタイヤ軸方向最大幅位置のタイヤ回転軸
からの半径。
前記剛性板が金属又は繊維強化樹脂からなる請求項１に記載のタイヤ／リム組立体。
前記リムから前記ゴム空気嚢に連結する外管と該外管に摺動可能な内管を設け、前記外
管の側壁には前記空気入りタイヤ内部に連通する側孔を設け、前記内管には前端側と後端
側とに供給方向の通気だけを許容する逆止弁を２段に設け、後端側の逆止弁は通気許容圧
が前端側の逆止弁よりも大で、前記ゴム空気嚢の内圧Ｐ2 よりも小さい圧力を遮断するよ
うに設定され、かつ前記内管の側壁の前記２段の逆止弁間の位置にバイパス孔を設け、該
バイパス孔の周方向の位置を前記外管の側孔の周方向の位置と同じ位置にするように構成
した内圧充填用バルブを設けている請求項１又は２に記載のタイヤ／リム組立体。
前記空気入りタイヤのＪＡＴＭＡ規定のロードインデックスが１１０以上である請求項１、２又は３に記載のタイヤ／リム組立体。