JP4549169B2

JP4549169B2 - 安全タイヤ用空気のう及び安全タイヤ

Info

Publication number: JP4549169B2
Application number: JP2004342170A
Authority: JP
Inventors: 好秀河野; 和将萩原
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2004-11-26
Filing date: 2004-11-26
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2024-11-26
Also published as: JP2006151090A

Description

この発明は、タイヤに収納され、該タイヤの所定の空気圧との関係で設定された内圧で空気が充填され、タイヤの内圧が正常な状態では少なくともタイヤ内面との間に空間部を形成し、タイヤの内圧の低下に伴って拡径変形して、荷重の支持をタイヤから肩代わりする中空円管状の安全タイヤ用空気のう及びかかる空気のうを有する安全タイヤに関し、特にかかる空気のうの耐久性の向上を図る。

パンク等によってタイヤ内圧が急激に低下したランフラット状態においてもある程度の距離の走行が可能である安全タイヤとしては、補強チューブ、補強ゴム、補強ベルト等の補強部材、又は発泡体、弾性体、中子等を収容したタイヤが従来より知られており、近年では、製造コストと重量増加を抑制する観点から、安全タイヤの内部に収納されて、タイヤの内圧が低下するランフラット状態では、タイヤ内圧の低下に伴って拡張変形して荷重支持をタイヤから肩代わりする中空円管状の空気のうを収容したタイヤの普及が進んでいる（例えば特許文献１参照）。

かかる空気のうは、空気不透過性のチューブの外周にゴムと不織布の複合体からなる補強層を配設することで、正常内圧時のチューブの径拡張を抑制しているが、かかる空気のうを長期間にわたって使用していると、タイヤの転動に伴う遠心力や空気のう内に充填した空気の圧力の作用により、空気のうを構成するゴム部分が経時的にクリープ変形して径成長し、場合によっては一部が拡張変形して片膨れ状態となり、初期の形状を保てないということが懸念されていた。

特開２００４−９０８０８号公報

したがって、この発明の目的は、長期間にわたって使用しても優れた耐久性を有する安全タイヤ用空気のう及びかかる空気のうを収容した安全タイヤを提供することにある。

上記の目的を達成するため、この発明に従う安全タイヤ用空気のうは、タイヤに収納され、該タイヤの所定の空気圧との関係で設定された内圧で空気が充填され、タイヤの内圧が正常な状態では少なくともタイヤ内面との間に空間部を形成し、タイヤの内圧の低下に伴って拡径変形して、荷重の支持をタイヤから肩代わりする中空円管状の安全タイヤ用空気のうであり、空気不透過性のチューブと、該チューブの外面全体を密着包囲する布製の環状支持体と、該環状支持体のクラウン部の外周を全周にわたって包囲するフープ補強層とを具えることを特徴とするものである。

本明細書において「所定の空気圧」とは、補強空気のうを収納する安全タイヤに対して、ＪＡＴＭＡ、ＴＲＡ、ＥＴＲＴＯ等の、タイヤが製造、販売、又は使用される地域において有効な工業基準、規格等に規定され、負荷能力に応じて特定される空気圧をいうものとする。また、「所定の空気圧との関係で設定された内圧」とは、タイヤに所定の空気圧を適用した空気充填状態では、補強空気のうの外面とタイヤの内面との間に空間部を形成することができ、一方、タイヤの内圧が低下したランフラット状態では、タイヤ内圧の低下に伴って補強空気のうが拡張変形して荷重支持をタイヤから肩代わりすることができる内圧をいい、より具体的には所定の空気圧より大きい内圧を意味し、好適には所定の空気圧＋５０％以下の範囲をいうものとする。また、「布」には、織物及び編物のいずれも含むものとし、これらを構成する繊維は天然繊維及び化学繊維のいずれであってもよい。

また、環状支持体を構成する布のラジアル周長は空気のうのラジアル周長よりも大きく、布の一部を折り畳んで環状支持体をチューブに密着させてなることが好ましく、この場合には、環状支持体を構成する布のラジアル周長はタイヤ車輪内面のラジアル周長の８０〜１７０％の範囲にあることがさらに好ましい。「ラジアル周長」とは、円周方向に垂直な平面内におけるチューブ、環状支持体、これを構成する布、空気のう又はタイヤ車輪内面の長さをいうものとし、特にタイヤ車輪内面のラジアル周長については、拡張変形した空気のうが接するべきタイヤ車輪内面の長さ、より具体的にはタイヤ内に形成された空間部に接するタイヤの内面部分の長さとこの内面部分の間に延在するリム部分との長さの和をいうものとする。

さらに、環状支持体は、シート状の布を円環状に折り曲げて、空気のうの円周方向に沿って第１オーバーラップ部を形成し、このようにして形成された第１オーバーラップ部を相互に接合してなることが好ましい。この場合には、第１オーバーラップ部を、タイヤ収納状態にて、リムと対向する位置に配置すること、第１オーバーラップ部を、ファスナー、面ファスナー又はボタンにより接合することがさらに好ましい。

さらにまた、空気のうは、フープ補強層の外周上に、フープ補強層の外周面全体を密着包囲する布製の保護層をさらに具えることが好ましく、この保護層は、空気のうの円周方向に沿って延びる１対のシート状の布からなり、この布が、一端が環状支持体に接合され、他端同士が重なり合って第２オーバーラップ部を形成しており、このようにして形成された第２オーバーラップ部を相互に接合することがさらに好ましく、この第２オーバーラップ部を、ファスナー、面ファスナー又はボタンにより接合することが一層好ましい。

加えて、空気のうは、タイヤ収納状態にてリムと対向する位置に、空気のうの円周方向に沿って延びる１対のベース補強リングをさらに具えることが好ましい。

加えてまた、空気のうは、空気のうのラジアル方向に延びるサイド補強リングを、空気のうの円周方向に所定間隔で複数個配設してなることが好ましい。

そして、この発明に従う安全タイヤは、前記のいずれかの空気のうを有するものである。

この発明によれば、空気のうを構成する環状支持体の適正化を図ることにより、長期間にわたって使用しても優れた耐久性を有する安全タイヤ用空気のう及びかかる空気のうを収容した安全タイヤを提供することが可能となる。

以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態を説明する。図１はこの発明に従う代表的な空気のうを収納した安全タイヤをリムに装着し、所定の内圧を充填した状態で示す幅方向断面であり、図２は図１に示す安全タイヤのランフラット状態の幅方向断面である。

図１に示す空気のう１は、中空円管状をなしており、タイヤ２に収納されて安全タイヤ３を形成している。この安全タイヤ３をリム４に装着してタイヤ組立体を形成する。そして、タイヤ２には所定の空気圧を充填し、空気のう１にはタイヤ２の所定の空気圧との関係で設定された内圧で空気を充填する。この結果、図１に示すように、タイヤ２内には空間Ｓ_１が、空気のう１内には空間Ｓ_２がそれぞれ形成される。一方、パンク等によりタイヤ２の空間Ｓ_１の内圧が急激に低下すると、空間Ｓ_１と空間Ｓ_２との内圧差が大きくなる結果、図２に示すように、空気のう１が拡径変形して最終的にはタイヤ２の内面５に達し、荷重の支持をタイヤ２から肩代わりする。なお、タイヤ２及びリム４には特に制限はなく、従来より公知の種々の構成のものが使用可能である。

そして、この発明の構成上の主な特徴は、空気のう１は、空気不透過性のチューブ６と、チューブ６の外面全体を密着包囲する布製の環状支持体７と、環状支持体７のクラウン部の外周を全周にわたって包囲するフープ補強層８とを具えることにある。

前述のように、従来の安全タイヤ用空気のうにおいては、空気不透過性のチューブの外周にゴムと不織布の複合体からなる補強層を配設することで、正常内圧時のチューブの径拡張を抑制しているが、かかる空気のうは経時的にクリープ変形をするため、長期間にわたって使用した場合には空気のうが径成長し、場合によっては一部が拡張変形して片膨れ状態となり、初期の形状を保てないというおそれがあった。こうしたクリープ変形を防止する観点からは、補強層を、空気のうの円周方向に沿って延びる複数本のコードをゴム引きして形成することも考えられるが、かかる補強層は空気のうの重量を増加させる上、内圧低下時の円滑な拡張変形を妨げるおそれがあった。また、補強層にゴムを使用した場合には、トレッド部の屈曲変形及び転がり抵抗により発生した熱や、タイヤ内に充填した空気に含まれる酸素によりゴムが劣化して弾性が低下するため、空間Ｓ_１と空間Ｓ_２の圧力差が設定値よりも小さい場合にも空気のうが拡張変形するおそれもあった。

これに対し、この発明に従う空気のう１は、ゴムを用いることなく、耐酸化性、耐熱性及び柔軟性の高い布で環状支持体７を構成しているため、熱や酸素による経時的な劣化が少なく、長期間にわたって良好に空気のうの形状を保持できる上、タイヤ２内への挿入も容易でありかつ挿入時に破損することもない。さらに、布で環状支持体を形成するので、従来のゴム系材料で環状支持体を形成していた場合に必要であった圧延装置、裁断装置、加硫装置等の大きな設備が必要なくなり、同時に製造工程も簡素化されるため、製造コスト及び環境負荷が低減できる。環状支持体を構成する布は、絹、木綿、スチレン系樹脂、オレフィン系樹脂、塩ビ系樹脂、ポリエステル系樹脂、ナイロン系樹脂、アラミド樹脂、ガラス繊維等の広範な材料を用いて構成することができる。

前述のように、かかる環状支持体７は、タイヤ２内の空間Ｓ_１の内圧が低下した際に、チューブ６の拡張変形を妨げないようにする必要があるため、空間Ｓ_１の内圧が正常状態にあるときに加わる張力では変形しないが、空間Ｓ_１の内圧が低下したときに加わる張力では伸張又は破断する必要がある。これは、前記の条件で伸張性や破断性を有する糸を用いて布を構成したり、織り密度を低くしたりすることでも実現できるが、好ましくは図４に示すように、環状支持体７を構成する布のラジアル周長を空気のう１のラジアル周長よりも大きくし、布の一部を折り畳んでチューブ６のラジアル周長と略一致するように折り返し部９を形成し、環状支持体７をチューブ６に密着させれば、糸の伸張性や破断性、及び布の織り密度等に制約されることなく、環状支持体７を構成できることから好ましい。この場合には、環状支持体７の拡張変形は、折り返し部９にその一部を負担させ、布自体の伸張性又は破断性にその一部を負担させることもできるが、拡張変形を迅速に行う観点からは、環状支持体７を構成する布のラジアル周長をタイヤ車輪内面のラジアル周長の８０〜１７０％の範囲、特には１００〜１３０％の範囲とし、折り返し部９に環状支持体７の拡張変形の全部を負担させることが一層好ましい。なお、折り返し部９は、糸による仮縫い、接着剤、又はテープ等により接合されており、空間Ｓ_１の内圧が正常状態にあるときに加わる張力では折り畳まれた状態を維持するが、空間Ｓ_１の内圧が低下したときに加わる張力では接合が剥がれて折り返し部９が伸展するように構成する。

さらに、環状支持体７は、図５（ａ）に示すように、シート状の布１０を円環状に折り曲げ、この内部にチューブ６を挿入し密着させた後、図５（ｂ）に示すように、布１０がチューブ６の外面を密着包囲するように両端部１１を矢印の方向に折り曲げて、図５（ｃ）に示すように、空気のうの円周方向に沿って第１オーバーラップ部１２を形成し、このようにして形成された第１オーバーラップ部１２を相互に接合してなることが好ましい。これによれば、加硫成型を終えたチューブ６上に環状支持体７を形成することができるので、加硫成型時に加わる高い圧力や温度により環状支持体７が劣化するおそれがない。また、ランフラット走行後にも、第１オーバーラップ部１２の接合を外し、空気のう１から分別回収し、新品のチューブ６と組み合わせることにより、再使用も可能である。

第１オーバーラップ部１２は、布が二重に重なっているので他の部分に比べて剛性が高く、タイヤ２の内圧低下時に空気のう１の拡張変形を妨げるおそれがあることから、図６に示すように、タイヤ収納状態にて、比較的拡張変形量の少ないリム４と対向する位置に配置することが好ましい。また、第１オーバーラップ部１２を、ファスナー、面ファスナー又はボタンにより接合することが、組立て及び分別を容易にする観点から好ましい。

フープ補強層８は、空気のう１を収納した安全タイヤの通常走行条件下において、空気のう１の径成長を抑制する役目を環状支持体７とともに果たすものであり、その材質はゴム、不織布とゴムの複合体又は樹脂等とすることができ、その形状も図１に示したような広幅のシート状とすることができる他、図示は省略するが、狭幅のリボン状部材をらせん巻回して所定幅の環状体とすることもできる。空気のう１の拡張変形を妨げないために、フープ補強層８は、タイヤの所定の空気圧と同一の内圧を適用したチューブ６に作用する張力と同一の張力条件下において、伸張率が２０％以上であるか、または破断することが好ましい。このフープ補強層８は、接着剤又は両面テープ等により環状支持体７に接合してもよいが、図６に示すように、フープ補強層８の外周上に、フープ補強層８の外周面全体を密着包囲する布製の保護層１３を配置し、保護層１３の両端を環状支持体に接合してもよい。これによれば、保護層１３の幅方向への移動が確実に阻止できるので、空気のう１の拡張変形時に全体が均一に拡張する。また、組立て及び分別を容易にする観点から、保護層１３は、図７に示すように、空気のう１の円周方向に沿って延びる１対のシート状の布１４、１４´からなり、この布１４、１４´が、一端が環状支持体７に接合され、他端同士が重なり合って第２オーバーラップ部１５を形成しており、このようにして形成された第２オーバーラップ部１５を相互に接合することが好ましく、この接合にファスナー、面ファスナー又はボタンを用いることがより好ましい。

加えて、空気のう１は、タイヤ収納状態にてリム４と対向する位置に、空気のう１の円周方向に沿って延びる１対のベース補強リング１６、１６´をさらに具えることが好ましい。通常、空気のう１は、空間Ｓ_１と空間Ｓ_２の内圧差によって生じる力によってリム４に押圧固定されるが、リムベースにはリムドロップがあるため、押圧固定時の空気のう１の形状が左右非対称となり、この結果、リムドロップの反対側から先に拡張変形するという左右非対称の拡張変形、いわゆる片膨れをする場合があった。これに対し、ベース補強リング１６、１６´を配設すれば、空間Ｓ_１と空間Ｓ_２の内圧差とは無関係に、リム４に対して空気のう１を緊密に固定することが可能となる。

図８は、この発明に従う他の空気のう１の側面図である。空気のう１は、空気のう１のラジアル方向に延びるサイド補強リング１７を、空気のう１の円周方向に所定間隔で複数個、図８では８個配設してなることが好ましい。かかるサイド補強リング１７を配設すれば、折り返し部９の固定をさほど強固にすることなく、通常差圧時の空気のう１の形状を保持することが可能となるからである。

なお、上述したところは、この発明の実施態様の一部を示したにすぎず、請求の範囲において種々の変更を加えることができる。

次に、この発明に従う安全タイヤ用空気のうを試作し性能評価を行ったので、以下に説明する。

まず、厚さ０．３ｍｍのエアバッグ用の６６ナイロン製布（東レ株式会社製）を図１０に示すような形状に裁断し、これと同じ布からなる補強層１４、１４´、幅及び厚さがそれぞれ４０ｍｍ、１．２ｍｍであるポリエステル布製のベース補強リング１６、１６´、並びに第１オーバーラップ部を接合するための面ファスナー１８を縫い付け、さらに、チューブの空気バルブを通すために半円状の切欠き部１９を設けた。この布を円筒状に折り曲げ、両端部２０、２０´を重ねて縫い合わせ、図１０に示すような形状とした。補強層１４、１４´の内部に幅３２０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのＰＥＴ製のフープ補強層を嵌め込み、第２オーバーラップ部１５を面ファスナーにより接合した後、この布の内部に７０ｋＰａ（相対圧）を充填した状態で、幅４００ｍｍ、外径８００ｍｍ、内径５７５ｍｍとなる加硫済みのゴムチューブを挿入し、空気バルブと切欠き部の位置を合わせ、最後に図１０に示す矢印の方向に両端部を折り曲げ、面ファスナー１８を接合させてタイヤサイズが４９５／４５Ｒ２２．５である実施例の安全タイヤ用空気のうを得た。

比較のため、実施例に用いたものと同じゴムチューブを用い、そのクラウン部にゴム被覆したアラミド不織布を５層、サイド部及びベース部にゴム被覆したＰＥＴ不織布を１層、それぞれ加硫接着により配設した空気のう（従来例）についても併せて試作した。

前記各供試空気のうを、タイヤサイズが４９５／４５Ｒ２２．５のタイヤに収納し、リムサイズが１７．００×２２．５のリムに装着してタイヤ車輪とした。次に、このタイヤ車輪の空気のうに９７０ｋＰａ、タイヤに９００ｋＰａの内圧を適用し、タイヤ負荷荷重５６．８８ｋＮ、走行速度６０ｋｍ／ｈの条件下でドラム試験機上を５０，０００ｋｍ走行させた後、ＣＴスキャナにより各タイヤ車輪内の空気のうの形状を調べた。その結果、実施例の空気のうは拡張変形することなく初期形状を保っていたが、従来例の空気のうは一部が拡張変形して片膨れ状態になっていた。このことから、実施例の空気のうは従来例の空気のうに対して耐久性に優れていることが分かる。

この発明によって、長期間にわたって使用しても優れた耐久性を有する安全タイヤ用空気のう及びかかる空気のうを収容した安全タイヤを提供することが可能となった。

この発明に従う代表的な空気のうを収納した安全タイヤをリムに装着し、所定の内圧を充填した状態で示す幅方向断面図である。図１に示す安全タイヤのランフラット状態の幅方向断面図である。この発明に従う補強空気のうをタイヤ内に挿入するために折り畳んだ状態を示す。この発明に従う他の空気のうを収納した安全タイヤをリムに装着し、所定の内圧を充填した状態で示す幅方向断面図である。（ａ）〜（ｃ）は、この発明に従う空気のうを製造する工程を説明するための図である。この発明に従う他の空気のうを収納した安全タイヤをリムに装着し、所定の内圧を充填した状態で示す幅方向断面図である。この発明に従う他の空気のうを収納した安全タイヤをリムに装着し、所定の内圧を充填した状態で示す幅方向断面図である。図８は、この発明に従う他の空気のうの側面図である。実施例の空気のうに用いる布の展開図である。実施例の空気のうを製造する工程を説明するための図である。

符号の説明

１空気のう
２タイヤ
３安全タイヤ
４リム
５タイヤ内面
６チューブ
７環状支持体
８フープ補強層
９環状支持体の折り返し部
１０布
１１布の両端部
１２第１オーバーラップ部
１３保護層
１４、１４´ 補強層
１５第２オーバーラップ部
１６、１６´ ベース補強リング
１７サイド補強リング
１８面ファスナー
１９切欠き部
２０、２０布の両端部

Claims

タイヤに収納され、該タイヤの所定の空気圧との関係で設定された内圧で空気が充填され、タイヤの内圧が正常な状態では少なくともタイヤ内面との間に空間部を形成し、タイヤの内圧の低下に伴って拡径変形して、荷重の支持をタイヤから肩代わりする中空円管状の安全タイヤ用空気のうにおいて、
該空気のうは、空気不透過性のチューブと、該チューブの外面全体を密着包囲する布製の環状支持体と、該環状支持体のクラウン部の外周を全周にわたって包囲するフープ補強層とを具えることを特徴とする安全タイヤ用空気のう。
前記環状支持体を構成する布のラジアル周長は空気のうのラジアル周長よりも大きく、布の一部を折り畳んで環状支持体をチューブに密着させてなる、請求項１に記載の安全タイヤ用空気のう。
前記環状支持体を構成する布のラジアル周長はタイヤ車輪内面のラジアル周長の８０〜１７０％の範囲にある、請求項２に記載の安全タイヤ用空気のう。
前記環状支持体は、シート状の布を円環状に折り曲げて、空気のうの円周方向に沿って第１オーバーラップ部を形成し、該第１オーバーラップ部を相互に接合してなる、請求項１〜３のいずれか一項に記載の安全タイヤ用空気のう。
前記第１オーバーラップ部は、タイヤ収納状態にて、リムと対向する位置に配置される、請求項４に記載の安全タイヤ用空気のう。
前記第１オーバーラップ部は、ファスナー、面ファスナー又はボタンにより接合されてなる、請求項４又は５に記載の安全タイヤ用空気のう。
前記空気のうは、フープ補強層の外周上に、フープ補強層の外周面全体を密着包囲する布製の保護層をさらに具える、請求項１〜６のいずれか一項に記載の安全タイヤ用空気のう。
前記保護層は、空気のうの円周方向に沿って延びる１対のシート状の布からなり、該布は、一端が環状支持体に接合され、他端同士が重なり合って第２オーバーラップ部を形成し、該第２オーバーラップ部を相互に接合してなる、請求項７に記載の安全タイヤ用空気のう。
前記第２オーバーラップ部は、ファスナー、面ファスナー又はボタンにより接合されてなる、請求項８に記載の安全タイヤ用空気のう。
前記空気のうは、タイヤ収納状態にてリムと対向する位置に、空気のうの円周方向に沿って延びる１対のベース補強リングをさらに具える、請求項１〜９のいずれか一項に記載の安全タイヤ用空気のう。
前記空気のうは、空気のうのラジアル方向に延びるサイド補強リングを、空気のうの円周方向に所定間隔で複数個配設してなる、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の安全タイヤ用空気のう。
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の空気のうを有する安全タイヤ。