JP4492325B2

JP4492325B2 - ランフラットタイヤ

Info

Publication number: JP4492325B2
Application number: JP2004351695A
Authority: JP
Inventors: 雅弘富山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-12-03
Filing date: 2004-12-03
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2024-12-03
Also published as: JP2006160011A

Description

本発明は、タイヤの空気圧が低下した場合でも安全に走行を可能としたランフラットタイヤに関し、特に、タイヤ内部に車両荷重を支持する中子を配置した中子式のランフラットタイヤに関する。

タイヤの空気圧が低下した場合でも、その状態で修理工場などへ到達できるよう、ある程度の距離を安全に走行できるようにしたランフラットタイヤが知られている。このランフラットタイヤの１種としてタイヤ内部に支持体を取り付けた、いわゆる中子式のランフラットタイヤが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−１７５２５８号公報

ところで、ランフラット走行時には、当該タイヤの外径は通常空気圧の場合に比べて小さくなる。その結果、タイヤ径が他の正常なタイヤと異なることになり、当該タイヤ側へと車両は傾き、これにより、車両の進路が偏向することとなり、直進性が低下してしまう。

そこで本発明は、ランフラット走行時の直進性を向上させた中子式のランフラットタイヤを提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明にかかるランフラットタイヤは、空気入りタイヤの内部に、ランフラット走行時に車両荷重を支持する中子を配置した中子式のランフラットタイヤにおいて、中子の半径方向の剛性を車両装着時の車幅方向において車両側に配置される側より外側に配置される側を大きくし、ランフラット走行時は、ランフラット走行タイヤと他のタイヤ径の差による車両偏向を相殺するキャンバー角を生じるように中子を変形させることを特徴とする。

中子の車両装着時に車幅方向で外側に配置される側の半径方向の剛性を車幅方向で車両側に配置される側のそれより大きくすることで、ランフラット走行時における車両荷重による半径方向の変形量は、車両側が外側よりも大きくなる。これにより、タイヤの中心軸が車両方向へと傾き、キャンバー角を増大させる。このキャンバー角増大により、タイヤ径の違いによる偏向方向と逆向きに車両の偏向力を作用させる。

この中子はリムホイール外周に結合してもよい。この場合は、通常空気圧時には、中子外周と空気入りタイヤ内周との間に空気が介在し、ランフラット時には、中子の外周と空気入り内周とが接触して、リムホイール、中子、空気入りタイヤが接続され、車両荷重を中子で支えることになる。さらに、中子は、車両装着時に車両側に配置される側の外径が外側に配置される側の外径より小さく設定されているとよい。このようにすると、車両荷重付与時の車両側のタイヤ径が外側のタイヤ径より確実に小さくなる。

また、中子は空気入りタイヤの内周に結合されていてもよい。この場合は、通常空気圧時には、中子内周とリムホイール外周との間に空気が介在し、ランフラット時には、リムホイール外周と中子の内周とが接触して、リムホイール、中子、空気入りタイヤが接続され、車両荷重を中子で支えることになる。この場合、中子は、車両装着時に車両側に配置される側の内周面とリムホイールの外周面との通常空気圧時における距離が外側に配置される側の内周面とリムホイールの外周面との通常空気圧時における距離より大きく設定されているとよい。

本発明によれば、ランフラット走行時にはタイヤのキャンバー角を増大させて、他のタイヤとのタイヤ径の違いによる車両偏向を相殺するため、タイヤの直進性を維持することができる。このため、ランフラット走行時の操舵感と通常時の操舵感の差異を軽減することができ、運転者の負担を軽減し、ランフラット走行時の安全性、操縦性が向上する。さらに、中子内の剛性差によって、このキャンバー角変化を引き起こすようにしているため、通常空気圧時とランフラット走行時のキャンバー角の変化量は常に一定ではなく、例えば、当初のキャンバー角や当該タイヤに付与される車両荷重状態に応じて変化するため、これらに応じて適切なキャンバー角変更を得ることが可能となる。

中子の外径と内径との差を車両側と外側とで異ならせると、このキャンバー角増大効果を強めることができる。これにより、直進性を維持する効果も強まる。

以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説明は省略する。

図１は、本発明にかかるランフラットタイヤの第１の実施形態の断面構造を示す概略図である。リムホイール１の両端に空気入りタイヤ２の両端部が固定されており、内部に空気室３が形成される。空気入りタイヤ２の接地面２０には、所定の溝状のトラッドパターン２１が形成されている。この空気入りタイヤ２自体の構造は、基本的に通常の車両用タイヤと同様である。

空気入りタイヤ２の内側、つまり、空気室３内には、内周側がリムホイール１の外周面に結合・固定された支持体（中子）４が配置されている。この中子４は、略ドーナツ形状であり、その外周面４０は、通常空気圧時の接地面２０と略平行に配置される。また、中子４の半径方向（図中の上下方向）の剛性については、車両装着時に車両側に配置される側の剛性より、外側に配置される側の剛性が大きく設定されている。つまり、径方向に同一の荷重が付与された場合には、車両側の径方向の変形量が外側の径方向の変形量より大きくなる。

このように車両側と外側とで剛性を異ならせるには、剛性の小さい材質Ａとこれより剛性の大きな材質Ｂとを用い、図２（ａ）に示されるように、車両側に材質Ａを、外側に材質Ｂを配置すればよい。また、図２（ｂ）に示されるように、車両側から外側方向へ材質Ａの比率を減らし、逆に同方向に材質Ｂの比率を増やすことで、剛性を連続的に調整してもよい。なお、図２（ｂ）に示されるように、材質Ａ、材質Ｂで構成される部分を別領域とするのではなく、材質Ａ、材質Ｂを混合して中子４を製造することとし、その成分比を同様に異ならせてもよい。

さらに、中子４を多孔性とし、単位空間に占める孔の体積比、つまり間隙率を車両側が外側より大きくなるよう調整してもよい。この場合、間隙率の調整は、孔の大きさ、孔の数を適宜組み合わせて調整すればよい。あるいは、主構成物質に対して異なる剛性を持つ物質を混合することにより全体としての剛性を変化させてもよい。また、方向によって剛性の異なる異方性物質を用い、その向きを車両側と外側とで異ならせることで調整してもよい。

図３は、このタイヤのランフラット走行時の状態を示す図である。空気入りタイヤ２が損傷（パンク）して、空気室３内の空気圧が低下すると、車両荷重により空気入りタイヤ２は潰れ、中子４の外周面４０と空気入りタイヤ２の接地面２０部分の内周側とが接触する。さらに車両荷重が付与されると、中子４は、剛性の小さい車幅方向における車両側が剛性の大きい車幅方向における外側よりも大きく潰れるため、タイヤの中心軸Ｘは車両側へとさらに傾き、キャンバー角が増大する。このときのキャンバー角としては約４°程度が好ましい。

ここで、キャンバー角によって中子に付与される車両荷重の車幅方向における分布も変化する。そのため、初期のキャンバー角の違いや車両荷重の変化に応じて中子４の潰れ方も変化し、最終的に得られるキャンバー角を剛性の設定によって適宜調整することが可能となる。このため、キャンバー角の調整精度が向上するとともに、タイヤのアライメントのずれや車両荷重変化に広く対応することができる。

また、中子４が潰れる際に、空気入り２の接地面２０の横方向へのずれを抑制しつつ、その横方向への伸びも抑制することができるため、接地面２０やその両側のサイド部の損傷を抑制することができるため、ランフラット走行を安全に行うことができる。

このように車両内側へのキャンバー角を増大させることで、車両方向へと働くキャンバースラスト力が発生する。例えば、図４に示されるように、右前輪がパンクした場合、タイヤ径が小さくなることで、右に旋回しようとするモーメントが発生する。しかし、キャンバースラスト力によりこれとは逆の左に旋回しようとするモーメントが与えられるため、両者が相殺されて車両の直進性を維持することができる。

図５は、本発明にかかるランフラットタイヤの第２の実施形態の断面構造を示す概略図である。このランフラットタイヤは、図１に示されるランフラットタイヤと中子４の形状が相違する。すなわち、このランフラットタイヤの中子４は、装着時に車両側に配置される側の外径が外側に配置される側の外径より小さく設定されている。このような構成とすることで、キャンバー角の増大効果が増すほか、例えば、剛性の小さい素材が剛性の高い素材より重い場合のタイヤの重量バランスを合わせることもできる。

図６は、本発明にかかるランフラットタイヤの第３の実施形態の断面構造を示す概略図である。このランフラットタイヤは、図１に示されるランフラットタイヤと中子４の配置が相違する。すなわち、このランフラットタイヤの中子４は、リムホイール１側ではなく、その外周が空気入り２の接地面２０の内周側に接続・固定されている。そして、通常空気圧の場合には、中子４の内周面４１とリムホイール１の外周面との間に空気層が介在する。

図７は、このタイヤのランフラット走行時の状態を示す図である。空気入りタイヤ２が損傷（パンク）して、空気室３内の空気圧が低下すると、車両荷重により空気入りタイヤ２は潰れ、中子４の内周面４１とリムホイール１の外周側とが接触する。さらに車両荷重が付与されると、中子４は、剛性の小さい車両側が剛性の大きい外側よりも大きく潰れるため、タイヤの中心軸Ｘは車両側へとさらに傾き、キャンバー角が増大する。このときのキャンバー角としては上述の第１実施形態のタイヤの場合と同様に約４°程度が好ましい。

本実施形態では、中子４が空気入りタイヤ２側へと固定されているため接地面２０と中子４がずれることがない。また、中子４の内周面４１の横方向への移動の自由度はリムホイール１側は、空気入りタイヤ２側に比較して小さいため、中子４の横方向へのずれを抑制する効果も得られる。

比較的軽量で空気入りタイヤ２と一体化させやすい材質で中子４を形成しうる場合には、中子４を空気入りタイヤ２側へ接合させるとランフラットタイヤの製造が容易になる。一方、中子４の材質が比較的重い場合には、通常空気圧での走行時におけるタイヤの慣性モーメント増大を抑制するため、中子４をリムホイール１側へと固定することが好ましい。

図８は、本発明にかかるランフラットタイヤの第４の実施形態の断面構造を示す概略図である。このランフラットタイヤは、図６に示されるランフラットタイヤと中子４の形状が相違する。すなわち、このランフラットタイヤの中子４は、装着時に車両側に配置される側の内周面とリムホイール１との通常空気圧時の距離が外側に配置される側のそれより大きく設定されている。このような構成とすることで、キャンバー角の増大効果が増すほか、例えば、剛性の小さい素材が剛性の高い素材より重い場合のタイヤの重量バランスを合わせることもできる。

本発明にかかるランフラットタイヤの第１の実施形態の断面構造を示す概略図である。図１のランフラットタイヤの中子の材質を説明する図である。図１のランフラットタイヤのランフラット走行時の断面図である。タイヤパンク時の車両の状態を説明する図である。本発明にかかるランフラットタイヤの第２の実施形態の断面構造を示す概略図である。本発明にかかるランフラットタイヤの第３の実施形態の断面構造を示す概略図である。図６のランフラットタイヤのランフラット走行時の断面図である。本発明にかかるランフラットタイヤの第４の実施形態の断面構造を示す概略図である。

符号の説明

１…リムホイール、２…空気入りタイヤ、３…空気室、４…中子、２０…接地面、２１…トラッドパターン、４０…中子外周面、４１…中子内周面。

Claims

空気入りタイヤの内側に、ランフラット走行時に車両荷重を支持する中子を配置した中子式のランフラットタイヤにおいて、
前記中子の半径方向の剛性を車両装着時の車幅方向において車両側に配置される側より外側に配置される側を大きくし、ランフラット走行時は、ランフラット走行タイヤと他のタイヤ径の差による車両偏向を相殺するキャンバー角を生じるように中子を変形させることを特徴とするランフラットタイヤ。
前記中子はリムホイール外周に結合されていることを特徴とする請求項１に記載のランフラットタイヤ。
前記中子は、車両装着時に車両側に配置される側の外径が外側に配置される側の外径より小さく設定されていることを特徴とする請求項２記載のランフラットタイヤ。
前記中子は空気入りタイヤの内周に結合されていることを特徴とする請求項１記載のランフラットタイヤ。
前記中子は、車両装着時に車両側に配置される側の内周面とリムホイールの外周面との通常空気圧時における距離が外側に配置される側の内周面とリムホイールの外周面との通常空気圧時における距離より大きく設定されていることを特徴とする請求項４記載のランフラットタイヤ。