JP4556684B2 - タイヤ/ホイール組立体及びランフラット用支持体 - Google Patents

タイヤ/ホイール組立体及びランフラット用支持体 Download PDF

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本発明は、タイヤ/ホイール組立体及び該組立体に使用するランフラット用支持体に関し、さらに詳しくは、ランフラット走行時の操縦安定性の向上と弾性リングの軽量化を図りながら、ランフラット用支持体の組付け作業性と、通常走行時の乗心地性及び耐久性を改善することができるタイヤ/ホイール組立体及びランフラット用支持体に関する。
車両の走行中に空気入りタイヤがパンクした場合でも、数百km程度の緊急走行を可能にするようにする技術が市場の要請から多数提案されている。これら多数の提案のうち、リム組みされた空気入りタイヤの空洞部内側のリム上に中子を装着し、その中子によってパンクしたタイヤを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1,2参照)。
上記ランフラット用中子(支持体)は、外周側を支持面にすると共に内周側を開脚した開脚構造の環状シェルを有し、その両脚部に弾性リングを取り付けた構成からなり、その弾性リングを介してリム上に支持されるようになっている。このランフラット用支持体によれば、既存のホイール/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にできる利点がある。
しかしながら、上記ランフラット用支持体は弾性リングが硬質ゴムからなっていて、この硬質ゴムによりランラット走行時の車体重量を支えるが横方向に支える能力に乏しいため、操縦安定性が十分に上げられないという問題があった。また、弾性リングにより車体重量を支えるため、ゴム厚をその重量に耐えられるように厚く設計する必要があり、それが重量増加の原因になっていた。
そこで、本出願人は、環状シェルの両脚部にそれぞれ外側へ張り出す突出部を設け、該突出部がランフラット走行時に空気入りタイヤのビード部内面に接触するようにしたランフラット用支持体を提案している(例えば、特許文献3参照)。突出部がビード部内面に当接してランフラット用支持体が幅方向に拘束されるため、操縦安定性を向上することができる一方、ランフラット用支持体を支える弾性リングへの負荷が軽減するため、弾性リングの幅などを薄肉化することが可能になり、弾性リングを軽量化することができる。
しかし、このように環状シェルの両脚部を外側に張り出させると、ランフラット用支持体を空気入りタイヤの空洞部内に挿入し難くなるため、組付け作業性が悪化する。
また、上述した突出部を空気入りタイヤがパンクしていない正常状態において常にビード部の内面に当接するようにしたランフラット用支持体も提案されている(例えば、特許文献3参照)が、このように突出部を常にビード部内面に当接する構造にすると、通常走行時の乗心地が低下し、更に突出部と当接するビード部内面が擦れて損傷し、耐久性が悪化する。
特開平10−297226号公報 特表2001−519279号公報 特開平2004−34905号公報
本発明の目的は、ランフラット走行時の操縦安定性の向上と弾性リングの軽量化を図りながら、ランフラット用支持体の組付け作業性と、通常走行時の乗心地性及び耐久性を改善することが可能なタイヤ/ホイール組立体及びランフラット用支持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/ホイール組立体は、リムにビード部を装着した空気入りタイヤの空洞部に、外周側を支持面にすると共に内周側を二股状に開脚する脚部に形成した環状のシェルと前記二股状の両脚部をリム上にそれぞれ支持する弾性リングとからなるランフラット用支持体を挿入したタイヤ/ホイール組立体において、前記シェルの脚部にそれぞれ塑性変形により外側に張り出し可能な塑性変形部を設けると共に、該塑性変形部の塑性変形に伴って前記シェルを縮径可能に構成し、ランフラット走行時に前記ランフラット用支持体が前記空気入りタイヤを支持した際に、前記塑性変形部が塑性変形により張り出して前記空気入りタイヤのビード部側内面に接触するようにしたことを特徴とする。
また、本発明のランフラット用支持体は、リムにビード部を装着した空気入りタイヤの空洞部に配置され、外周側を支持面にすると共に内周側を二股状に開脚する脚部に形成した環状のシェルと、前記二股状の両脚部をリム上にそれぞれ支持する弾性リングとからなるランフラット用支持体において、前記シェルの脚部にそれぞれ塑性変形により外側に張り出し可能な塑性変形部を設けると共に、該塑性変形部の塑性変形に伴って前記シェルを縮径可能に構成し、ランフラット走行時にランフラット用支持体が前記空気入りタイヤを支持した際に、前記塑性変形部が塑性変形により張り出して空気入りタイヤのビード部側内面に接触するようにしたこと特徴とする。
上述した本発明によれば、ランフラット走行時に弾性変形部がビード部側内面に接触してランフラット用支持体が幅方向に拘束されるため、ランフラット走行時の操縦安定性を改善することができ、かつランフラット用支持体を支える弾性リングへの負荷が軽減するため、弾性リングの幅などを薄くすることができ、弾性リングの軽量化が可能になる。
また、塑性変形前の状態では弾性変形部が外側に張り出さないため、ランフラット用支持体を空気入りタイヤの空洞部内に挿入し難くなるのを回避し、組付け作業性の改善ができる一方、空気入りタイヤがパンクしていない通常走行時にはランフラット用支持体の弾性変形部がビード部側内面に接触しないので、通常走行時の乗心地の悪化と、擦れによる損傷に起因する耐久性の低下を防止することができる。
以下、本発明の実施の形態を添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本発明のタイヤ/ホイール組立体(車輪)の一実施形態を示し、1はホイール、2は空気入りタイヤ、3はランフラット用支持体である。ホイール1、空気入りタイヤ2、及びランフラット用支持体3は、ホイール回転軸(不図示)を中心に同軸状に配置され、ホイール1のリム1aにビード部2aを装着した空気入りタイヤ2の空洞部2b内に、ランフラット走行時に空気入りタイヤ2の内面2cを支持するランフラット用支持体3を挿入した構成になっている。
ランフラット用支持体3は、図1,2に示すように、パンクしたタイヤを介して車両重量を支えるために金属、樹脂などの剛性材からなる複数のシェル片4と、これらシェル片4をリム1aに対して安定支持するためにゴム、弾性樹脂などの弾性材から形成された左右の弾性リング5とから構成されている。
シェル片4に使用する金属材料としては、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、樹脂材料としては、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂のいずれでもよい。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よいが、補強繊維を配合して繊維強化樹脂として使用してもよい。
弾性リング5を構成するゴム、弾性樹脂としては、シェル片4を安定支持できればいずれのものであってもよく、例えば、ゴムとしては、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ブチルゴムなど、弾性樹脂としては、発泡ポリウレタンなどの発泡樹脂を挙げることができる。
弾性リング5の外周面6は、正多角形(図では正八角形)状に形成され、正多角形の各辺に対応する外周面部7に、それぞれシェル片4の内周側端部が埋設固定されている。好ましくは、シェル片4の埋設される内周側端部を隣接するシェル片4同士で接続し、複数のシェル片4を一体的に構成した環状のシェルにするのがよい。弾性リング5は、図3に示すように、弾性リング5の外周面6を内周面同様に円状にしたものであってもよい。
複数のシェル片4は、弾性リング5の外周面6に沿って所定の間隙Sを介して環状に配置され、この間隙Sにより、後述するシェル片4の塑性変形部10の塑性変形に伴ってシェル片4を弾性リング5の径方向内側に縮径可能にしている。
各シェル片4は、外周側に2個の凸曲面8aをシェル幅方向にもつ支持面8を有している。この支持面8は、空気入りタイヤ2の内面2cとの間に一定距離を保つように内面2cの径よりも小さくなるように形成されており、空気入りタイヤ2が正常なときは空気入りタイヤ2の内面2cから離間しているが、パンクしたとき潰れたタイヤの内面2cを支持するようになっている。
各シェル片4の内周側は両側壁がそれぞれ脚部9として二股状に開脚し、各脚部9の内周側の端部を弾性リング5に埋設して取り付けている。弾性リング5は、左右のリムシート1b上に嵌合当接することによりシェル片4を支持し、パンクしたタイヤからシェル片4が受ける衝撃や振動を緩和するほか、リムシート1bに対する滑り止めを行ってシェル片4を安定支持するようにしている。弾性リング5の内径は空気入りタイヤ2のビード部内径と略同一寸法に形成されている。
各シェル片4の両脚部9には、それぞれ塑性変形により外側に張り出し可能な塑性変形部10が設けられている。各塑性変形部10は、外側に凸状となる凸部10aを有するように形成され、図4に示すように、凸部10aの突端外側面に弾性リング5の周方向に沿って連続して延在する第1溝部11が形成されている。また、突端より外周側に位置する凸部10aの基端部内側面には、弾性リング5の周方向に沿って連続的に延在する第2溝部12が形成されている。
ランフラット走行時にランフラット用支持体3が空気入りタイヤ2の内面2cを支持した際に、これら第1溝部11及び第2溝部12の位置する部分を屈曲させて、塑性変形部10を塑性変形により外側に張り出して空気入りタイヤ2のビード部2a側内面に接触するようになっている。
溝部11,12の寸法は、溝部11,12の位置する部分を屈曲の起点として塑性変形部10が塑性変形可能であれば、特に限定されず、適宜設定することができる。例えば、シェル片4に張力の高い鋼板などの金属材料を使用した場合には、溝深さをシェル片4の厚さの1/2以下、溝幅を溝深さ以下とすることができる。
溝部11,12に代えて、図5に示すように、弾性リング5の周方向に沿って所定の間隔で断続的に配列した孔部13や、図6に示すように、弾性リング5の周方向に沿って所定の間隔で断続的に配列した溝部14などであってもよい。
また、周方向に沿って設けた溝部11,12を配置した部分を、溝部11,12に代えて、弾性リング5の径方向に対する曲げ剛性を周囲より低下させた低剛性部に形成し、塑性変形部10が低剛性部を屈曲させて塑性変形するようにしてもよい。例えば、シェル片4に張力の高い鋼板などの金属材料を使用した場合には、溝部11,12を配置した部分にレーザーやヒーター等による局所的な焼きなまし(軟化加工)を施することにより、低剛性部を形成することができる。低剛性部と溝部11,12や孔部13、溝部14を組み合わせるようにしてもよい。
各シェル片4は、両脚部9を支持する左右の弾性リング5間の幅W内に位置するように配置されている。
ランフラット用支持体3は、空気入りタイヤ2の内側に挿入された状態で空気入りタイヤ2と共にホイール1にリム組みされ、タイヤ/ホイール組立体に構成される。このタイヤ/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2がパンクすると、図7に示すように、パンクして潰れた空気入りタイヤ2がランフラット用支持体3の支持面8に支持された状態になるので、ランフラット走行を可能にする一方、弾性変形部10が塑性変形により外側に張り出して空気入りタイヤ2のビード部2a側内面に接触し、ランフラット用支持体3が幅方向に拘束される。
上述した本発明によれば、ランフラット走行時に弾性変形部10がビード部側内面に当接してランフラット用支持体3が幅方向に拘束されるため、操縦安定性を向上することができる一方、ランフラット用支持体3を支える弾性リング5への負荷が軽減するため、弾性リング5の幅などを薄肉化することが可能になり、弾性リング5を軽量化することができる。
他方、塑性変形前の状態では弾性変形部10が外側に張り出さないので、ランフラット用支持体3を空気入りタイヤ2の空洞部2b内に挿入し難くなるのを回避し、組付け作業性を改善することができる。また、空気入りタイヤ2がパンクしていない正常状態には、ランフラット用支持体3の弾性変形部10がビード部側内面に当接しないので、通常走行時の乗心地の低下と、擦れによる損傷に起因する耐久性の悪化を防ぐことができる。
また、両弾性リング5間の幅W内にシェル片4を配置することにより、弾性リング5よりシェル片4が外側に出っ張らないようになるので、ランフラット用支持体3を空気入りタイヤ2の空洞部2b内により挿入し易くすることができる。
図8,9は、本発明のタイヤ/ホイール組立体の他の実施形態を示す。この実施形態では、弾性リング5をランフラット走行時にシェル片4の塑性変形部10の塑性変形に伴って空気入りタイヤ2のビード部2aの内面に接触するように構成したものである。このような構成にするには、例えば、図示するように、各シェル片4の各脚部9の内周側の端部9aを弾性リング5の幅方向中心より外側に位置するようにして埋設する。他の構成は、図1に示すタイヤ/ホイール組立体と同じである。
このようにランフラット走行時に、図9に示すように、弾性リング5をシェル片4の塑性変形部10の塑性変形に伴って空気入りタイヤ2のビード部2aの内面に接触させるようにしたので、タイヤに対する接触面積が増加してランフラット用支持体3が幅方向に一層拘束され、それによりランフラット走行時における操縦安定性を一層高めることができ、かつ支持荷重が弾性リング5からビード部に分散して伝わるので、ランフラット用支持体3を支える弾性リング5への負荷が一層軽減し、弾性リング5をより小型化することができる。
図10,11は、本発明のタイヤ/ホイール組立体に使用されるランフラット用支持体の他の例をそれぞれ塑性変形部10が塑性変形した状態で示す。図10のランフラット用支持体3は、図2のランフラット用支持体において、各シェル片4の支持面8を周方向に(周方向断面で)円弧状に形成し、更に塑性変形部10が塑性変形してランフラット用支持体3が空気入りタイヤ2を支持した際に、間隙Sが消失して縮径した複数のシェル片4の支持面8が周方向に(周方向断面で)円状に並ぶようにしたものである。
上述した図2,3に示すランフラット用支持体3は、側面視で支持面8が直線状に形成され、間隙Sも有するため、ランフラット走行時に振動が発生し、それによりドライバーに警告する利点があるが、この図10のランフラット用支持体3は、ランフラット走行時に支持面8が滑らかにタイヤ内面に接するので、図2,3に示すランフラット用支持体3よりランフラット耐久性を高めることができる。
図11のランフラット用支持体3は、図2に示すランフラット用支持体において、シェル片4の支持面8上にオイルを含有する自己潤滑性のゴムや樹脂からなるカバー材15を配置したものである。カバー材15の外側面15aが弾性リング5の周方向に沿って切断した周方向断面で円弧状に形成され、このカバー材15の外側面15aをタイヤの支持面にしている。
図10のランフラット用支持体3と同様に、塑性変形部10が塑性変形してランフラット用支持体3が空気入りタイヤ2を支持した際に、間隙Sが消失して縮径した複数のシェル片4のカバー材15の外側面15aが周方向に(周方向断面で)円状に並ぶようになっている。このように自己潤滑性のカバー材15をシェル片4が有する構成にし、そのカバー材15の外周面15aを支持面にしてタイヤ内面を支持することにより、ランフラット走行時に支持するタイヤ内面を潤滑することができるので、ランフラット耐久性を一層高めることができる。
本発明において、上記ランフラット用支持体3は、塑性変形部10が塑性変形して空気入りタイヤ2を支持した時の支持体高さh〔リムフランジ外周端位置Pに相当する位置からシェル片4の外周端Qまでの径方向長さ:図7参照〕(mm)が、下記式で定義されるタイヤ高さ(mm)の1/3以上の長さを有するようにするのがよい。但し、下記式のタイヤ外径(mm)、リム径(mm)、及びリムフランジ高さ(mm)は、JATMA(2004年)に準拠するものとする。
タイヤ高さ=タイヤ外径/2−(リム径/2+リムフランジ高さ)
支持体高さhがタイヤ高さの1/3の長さより低いと、支持するタイヤの変形が大きくなり過ぎて、ランフラット耐久性が低下する。上限値は、通常走行時にタイヤ内面から離間し、かつリム組に支障がない範囲であれば特に限定されない。
塑性変形部10の塑性変形前の状態におけるランフラット用支持体3の高さk〔リムフランジ外周端位置Pに相当する位置からシェル片4の外周端Qまでの径方向長さ:図1参照〕(mm)としては、上記タイヤ高さの2/3以下の長さとなるようにするのが、組付け作業性の点からよい。ランフラット用支持体3の高さkがタイヤ高さの2/3を超えて大きくなる場合には、ランフラット用支持体3を周方向に沿って複数に分割した分割構造にし、それを連結部を介して環状に連結することで、タイヤの空洞部内に容易に組付けることができる。
上述したランフラット用支持体3は、弾性リング5の周方向に沿って環状に配置した複数のシェル片4を有する構成にしたが、前述したようにシェル片4の埋設される内周側端部を隣接するシェル片4同士で接続し、複数のシェル片4を一体的に構成した環状のシェルであってもよく、また、環状体からなる環状のシェルにおいて、上記間隙Sに相当する部分の周方向剛性を小さくし、その部分が壊れて、あるいは蛇腹状に塑性変形して環状のシェルを縮径可能に構成するようにしてもよい。
また、上記実施形態では、2個の凸曲面8aを有する支持面8を備えたシェル片4の例を示したが、凸曲面は1個であってもよく、また3個以上であってもよい。好ましくは、図示するように2個、あるいはそれ以上並ぶように形成することにより、支持面8の空気入りタイヤ2の内面2cに対する接触箇所を2以上に分散させ、その内面2cに与える局部摩耗を低減するため、ランフラット走行を可能にする持続距離を延長することができる。
本発明のタイヤ/ホイール組立体の一実施形態を示す断面図である。 図1のランフラット用支持体の側面図である。 ランフラット支持体の他の例を示す側面図である。 図2のランフラット用支持体のシェル片の要部拡大断面図である。 図4の溝部に代えて、周方向に沿って所定の間隔で孔部を配列した例を示す説明図である。 図4の溝部に代えて、周方向に沿って所定の間隔で溝部を配列した例を示す説明図である。 図1のタイヤ/ホイール組立体のランフラット走行時の断面図ある。 本発明のタイヤ/ホイール組立体の他の実施形態を示す断面図である。 図8のタイヤ/ホイール組立体のランフラット走行時の断面図ある。 ランフラット支持体の更に他の例を塑性変形した状態で示す側面図である。 ランフラット支持体の更に他の例を塑性変形した状態で示す側面図である。
符号の説明
1 ホイール
1a リム
2 空気入りタイヤ
2a ビード部
2b 空洞部
2c 内面
3 ランフラット用支持体
4 シェル片
5 弾性リング
8 支持面
9 脚部
10 塑性変形部
11 第1溝部
12 第2溝部
13 孔部
14 溝部
S 間隙
W 幅

Claims (18)

  1. リムにビード部を装着した空気入りタイヤの空洞部に、外周側を支持面にすると共に内周側を二股状に開脚する脚部に形成した環状のシェルと前記二股状の両脚部をリム上にそれぞれ支持する弾性リングとからなるランフラット用支持体を挿入したタイヤ/ホイール組立体において、前記シェルの脚部にそれぞれ塑性変形により外側に張り出し可能な塑性変形部を設けると共に、該塑性変形部の塑性変形に伴って前記シェルを縮径可能に構成し、ランフラット走行時に前記ランフラット用支持体が前記空気入りタイヤを支持した際に、前記塑性変形部が塑性変形により張り出して前記空気入りタイヤのビード部側内面に接触するようにしたタイヤ/ホイール組立体。
  2. 前記環状のシェルを周方向に沿って環状に配置した複数のシェル片から構成し、各シェル片の脚部に前記塑性変形部を設けた請求項1に記載のタイヤ/ホイール組立体。
  3. 前記複数のシェル片を所定の間隙を介して環状に配置した請求項2に記載のタイヤ/ホイール組立体。
  4. 各シェル片の支持面を周方向に円弧状に形成し、前記塑性変形部が塑性変形して前記ランフラット用支持体が前記空気入りタイヤを支持した際に、縮径した複数のシェル片の支持面が周方向に円状に並ぶようにした請求項3に記載のタイヤ/ホイール組立体。
  5. 前記塑性変形部が塑性変形して前記ランフラット用支持体が前記空気入りタイヤを支持した時のリムフランジ外周端位置Pに相当する位置からシェルの外周端Qまでの径方向長さである支持体高さhが、下記式で定義されるタイヤ高さの1/3以上の長さを有する請求項1乃至4のいずれか1項に記載のタイヤ/ホイール組立体。
    タイヤ高さ=タイヤ外径/2−(リム径/2+リムフランジ高さ)
  6. 前記弾性リングをランフラット走行時に前記塑性変形部の塑性変形に伴って前記空気入りタイヤのビード部内面に接触するように構成した請求項1乃至5のいずれか1項に記載のタイヤ/ホイール組立体。
  7. 前記塑性変形部に、周方向に連続的に延在する溝部または周方向に沿って所定の間隔で配列した孔部または溝部を設け、該塑性変形部が前記溝部または孔部が位置する部分を屈曲させて塑性変形するようにした請求項1乃至6のいずれか1項に記載のタイヤ/ホイール組立体。
  8. 前記塑性変形部に、径方向に対する曲げ剛性を周囲より低下させた低剛性部を周方向に沿って設け、該塑性変形部が前記低剛性部を屈曲させて塑性変形するようにした請求項1乃至7のいずれか1項に記載のタイヤ/ホイール組立体。
  9. 前記両脚部を支持する両弾性リング間の幅内に前記シェルを配置した請求項1乃至8のいずれか1項に記載のタイヤ/ホイール組立体。
  10. リムにビード部を装着した空気入りタイヤの空洞部に配置され、外周側を支持面にすると共に内周側を二股状に開脚する脚部に形成した環状のシェルと、前記二股状の両脚部をリム上にそれぞれ支持する弾性リングとからなるランフラット用支持体において、前記シェルの脚部にそれぞれ塑性変形により外側に張り出し可能な塑性変形部を設けると共に、該塑性変形部の塑性変形に伴って前記シェルを縮径可能に構成し、ランフラット走行時にランフラット用支持体が前記空気入りタイヤを支持した際に、前記塑性変形部が塑性変形により張り出して空気入りタイヤのビード部側内面に接触するようにしたランフラット用支持体。
  11. 前記環状のシェルを周方向に沿って環状に配置した複数のシェル片から構成し、各シェル片の脚部に前記塑性変形部を設けた請求項10に記載のランフラット用支持体。
  12. 前記複数のシェル片を所定の間隙を介して環状に配置した請求項11に記載のランフラット用支持体。
  13. 各シェル片の支持面を周方向に円弧状に形成し、前記塑性変形部が塑性変形してランフラット用支持体が空気入りタイヤを支持した際に、縮径した複数のシェル片の支持面が周方向に円状に並ぶようにした請求項12に記載のランフラット用支持体。
  14. 前記塑性変形部が塑性変形してランフラット用支持体が前記空気入りタイヤを支持した時のリムフランジ外周端位置Pに相当する位置からシェルの外周端Qまでの径方向長さである支持体高さhが、下記式で定義されるタイヤ高さの1/3以上の長さを有する請求項10乃至13のいずれか1項に記載のランフラット用支持体。
    タイヤ高さ=タイヤ外径/2−(リム径/2+リムフランジ高さ)
  15. 前記弾性リングをランフラット走行時に前記塑性変形部の塑性変形に伴って前記空気入りタイヤのビード部内面に接触するように構成した請求項10乃至14のいずれか1項に記載のランフラット用支持体。
  16. 前記塑性変形部に、周方向に連続的に延在する溝部または周方向に沿って所定の間隔で配列した孔部または溝部を設け、該塑性変形部が前記溝部または孔部が位置する部分を屈曲させて塑性変形するようにした請求項10乃至15のいずれか1項に記載のランフラット用支持体。
  17. 前記塑性変形部に、径方向に対する曲げ剛性を周囲より低下させた低剛性部を周方向に沿って設け、該塑性変形部が前記低剛性部を屈曲させて塑性変形するようにした請求項10乃至16のいずれか1項に記載のランフラット用支持体。
  18. 前記両脚部を支持する両弾性リング間の幅内に前記シェルを配置した請求項10乃至17のいずれか1項に記載のランフラット用支持体。
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