JP5121325B2

JP5121325B2 - 安全タイヤ

Info

Publication number: JP5121325B2
Application number: JP2007163092A
Authority: JP
Inventors: 好秀河野
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2007-06-20
Filing date: 2007-06-20
Publication date: 2013-01-16
Anticipated expiration: 2027-06-20
Also published as: JP2009001119A

Description

この発明は、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安全な停止が可能で、ある程度の距離の走行が可能である安全タイヤに関し、特にかかるタイヤのリム組み性及びリム組み後の固定の確実性の向上を図る。

安全タイヤとしては、空気のう、発泡体、弾性体、中子等にタイヤ負荷を肩代わり支持させるタイヤや、シーラント剤を塗布又は充填してタイヤに生じた孔等の損傷部を塞いで内圧低下を防止したタイヤ等が知られている。しかし、これら従来の安全タイヤは、構造が複雑なため、不良率が高くなったり、製造効率が低下したりする場合が多かった。また、空気のうに空気を充填するためのバルブや、中子を取り付けるための構造を具えた専用のリムを準備しなければならない場合もあった。

比較的単純な構造の安全タイヤとして、例えば特許文献１には、両ビード部間に配設した膨張可能な環状の隔膜により、タイヤの内部空間を、リムに隣接する内側室とタイヤのトレッド部内面に隣接する外側室の２室に分画したタイヤが記載されている。かかるタイヤでは、内側室及び外側室に空気を充填した状態で通常の走行を行い、パンク等により外側室の空気が抜け、内圧が低下した場合には、内側室内の内圧が荷重を支持することで、ランフラット走行を可能としている。

特公昭３７−１７５４号公報

しかし、特許文献１に記載された安全タイヤは、外側室に空気を充填するためのバルブをタイヤのサイドウォール部に設ける必要があり、これはタイヤの製造工程を複雑にする上、タイヤの重量が増加し、ユニフォミティ等のタイヤの性能を損なうという問題があった。

従来技術が抱えるこのような問題点を解決するため、本願出願人は、特願２００７−２５５２７号において、タイヤをリムに装着した際にこれらタイヤとリムとの間に画定される空間をタイヤ径方向内側及び外側の２室に分画する、膨張可能な隔膜を配設し、これら内側室と外側室を、隔膜に設けられた通気量を規制する手段を介して連通した安全タイヤを提案した。しかし、かかる安全タイヤは、タイヤとリムとの間に隔膜が挟持されており、リム組み性が悪く、また隔膜を確実に固定することが困難であり、そのことに伴いリム装着時又は使用時に隔膜がタイヤから外れる虞もあった。

したがって、この発明は、これらの問題点を解決することを課題とするものであり、その目的は、安全タイヤのリム組み性及びリム組み後の固定の確実性の向上を図ることにある。

前記の目的を達成するため、この発明は、一対のビード部、かかるビード部からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール部、及び両サイドウォール部間にまたがって延びるトレッド部を有する安全タイヤにおいて、タイヤをリムに装着した装着姿勢にて、ビード部とリムとの間に挟持され、これらタイヤとリムとの間に画定される空間をタイヤ径方向内側及び外側の２室に分画する、膨張可能な環状の隔膜を具え、かかる隔膜は、内側室と外側室との間を、連通する少なくとも一つの連通部を具えるとともに、そのタイヤ幅方向端部はビード部のビードトウを通り少なくともビードヒールまで延びることを特徴とする安全タイヤである。このような構成を採用することにより、タイヤがパンクして、外側室内の空気が抜けた場合に、内側室と外側室の差圧が拡大して、内側室内の空気が膨張するので、荷重支持を肩代わりすることができ、ランフラット走行が可能となる。また、隔膜のタイヤ幅方向端部がビードベースに沿って充分に延びていることから、タイヤとリムとの間に隔膜を挟持することが容易となり、かつ、リム組み時の隔膜のずれも少なく、そのことに伴いリム組み後の隔膜の固定も確実となり、リム組み性及びリム組み後の固定の確実性を向上することが可能となる。更に、連通部を介して内側室から外側室に空気を供給することができるので、タイヤを従来のリムに装着することが可能となる。

また、タイヤのリムへの装着姿勢にて、隔膜のタイヤ幅方向端部は、ビードヒールよりもタイヤ径方向外側まで延びるものとする。

更に、タイヤのリムへの装着姿勢にて、隔膜のタイヤ幅方向端部は、リムのタイヤ径方向最外端よりもタイヤ径方向外側まで延びるものとする。

加えて、タイヤのリムへの装着姿勢にて、隔膜のタイヤ幅方向端部は、ビードヒールからビード部の外面に沿って延び、そこからビード部と離間して延びるものとする。

あるいは、タイヤのリムへの装着姿勢にて、隔膜のタイヤ幅方向端部は、ビードヒールからリムに沿って延び、そこからリムと離間して延びるものとする。

更に、タイヤのリムへの装着姿勢にて、隔膜のタイヤ幅方向端部は、ビードヒールを越えて５〜１００ｍｍ延在してなることが好ましい。

この発明によれば、リム組み性及びリム組み後の固定の確実性が向上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、この発明の基本形態の安全タイヤ（以下「タイヤ」という。）をリムに装着して構成したタイヤとリムの組立体のタイヤ幅方向における断面を、内圧を適用する前後の状態で示しており、図２は図１に示すタイヤにおいて内圧が低下し、ランフラット走行になった状態を示している。また、図３は、図１に示すタイヤの隔膜の断面斜視図である。

図示のこのタイヤ１は、ビードコア２を埋設した一対のビード部３、かかるビード部３からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール部４、及び両サイドウォール部４、４間にまたがって延びるトレッド部５を有する。なお、図示は省略したが、このタイヤ１は、慣例に従い、カーカス、ベルト層等の他のタイヤ構成部材も具える。

また、タイヤ１の内部には、一対のビード部３の間に延びる膨張可能な環状の隔膜６がタイヤ１の全周にわたって配設されている。この隔膜６は、タイヤ１をリム７に装着した際に、ビード部３とリム７との間に狭持され、タイヤ１とリム７との間に画定される空間を、タイヤ径方向内側に位置しリム７に隣接する内側室８と、タイヤ径方向外側に位置しタイヤ１の内面に隣接する外側室９との２室に分画している。かかる隔膜のタイヤ幅方向端部１０は、ビード部３のビードトウ１１を通り、少なくともビードヒール１２まで延びている。さらに隔膜６には、内側室８と外側室９を、流通を制限しつつ連通する連通部１３が設けられている。かかる隔膜６は、例えばゴム、ゴムと不織布との複合体、ＴＰＯ（オレフィン系熱可塑性エラストマー）等の熱可塑性エストラマー（ＴＰＥ）等の空気不透過性かつ伸張性の材料で構成することができ、特に外側室９の内圧が低下した際の隔膜６の伸張（破断伸び）及び軽量化、通常走行時の隔膜の形状保持、並びに、遠心力によるクリープの抑制を考慮するとＴＰＥを用いることが好ましい。また、隔膜６は、その厚さが０．３〜５．０ｍｍの範囲内にあることが好ましい。その理由は、厚さが０．３ｍｍ未満の場合には、隔膜６がタイヤ内面と接触した際に異物と干渉して隔膜６が損傷して、その拡張時に隔膜６が破損してしまう虞があるからであり、５．０ｍｍを超える場合には、タイヤの質量が増加する結果、遠心力によるクリープの発生、燃費性等のタイヤ性能を損なうおそれがあるからである。また、隔膜のタイヤ幅方向端部１０が少なくともビードヒール１２まで延びており、ビードベースに沿って充分に延びていることから、タイヤ１とリム７との間に挟み込むことのできる隔膜６の面積を充分に確保することができる。このことから、タイヤ１とリム７との間に隔膜６を挟み込むことが容易となり、リム組み性が向上する。更に、リム組み時の隔膜６のズレも少なくなることから、リム組み後の隔膜６の固定の確実性も向上することが可能となる。

リム７に設けられた空気充填用バルブ１４を介して内側室８に空気を供給すると、供給された空気の一部が連通部１３を介して外側室９に供給される。そして、内側室８の内圧が所定の値に到達した時点で空気の供給を停止すると連通部１３により差圧が調整されている。内圧が正常な状態では、隔膜６はトレッド部５の内面及びリム７とは図１に示す非接触な状態に維持されるため、擦れ等により損傷することがない。

パンク等によりタイヤに破損が生じ、外側室９の空気が流出して内圧が低下した場合には、内側室８内の空気が膨張し隔膜６がタイヤ内面に接触し、図２に示すような状態となる。これにより、タイヤに加わる荷重は、内側室８内の空気が肩代わり支持するので、少なくとも車両が完全に停止するまでの間、安全にランフラット走行を行うことができる。なお、外側室９の内圧が急激に低下した場合にも、連通部１３が流速を制限することができることから、内側室８の内圧が低下するには時間がかかるので、外側室９と内側室８の差圧が増加することにより隔膜６は拡張するのである。

この発明の安全タイヤは、外側室９に空気を充填するための充填バルブを必要としないので、従来のリム７が使用可能であり、更には、一般的な構造の空気入りタイヤに、比較的構造が単純で軽量な隔膜６を追加しただけで安全タイヤを構成することができ、金属性の中子をタイヤ内に配置したり、タイヤの内部空間にシーラント剤を充填したりしていた従来の安全タイヤに比べて大幅な軽量化が図れる。

また、タイヤ１のリム７への装着姿勢にて、隔膜のタイヤ幅方向端部１０は、ビードヒール１２よりもタイヤ径方向外側まで延びるものとする。かかる構成では、隔膜のタイヤ幅方向端部１０が、タイヤ１の外側にまで延在していることから、隔膜のタイヤ幅方向端部１０が外気により冷却されることとなる。したがって、タイヤ１の内部の熱がタイヤ１内にある隔膜６から、タイヤ１の外側にある隔膜のタイヤ幅方向端部１０へと伝わって、放熱されるので、タイヤ１内が冷却され、タイヤ１内の温度が大きくなり過ぎることを防止することができる。

更に、タイヤ１のリム７への装着姿勢にて、隔膜のタイヤ幅方向端部１０は、リムのタイヤ径方向最外端１５よりもタイヤ径方向外側まで延びるものとする。かかる構成により、隔膜のタイヤ幅方向端部１０からの放熱効果が増加し、タイヤ１内の温度が大きくなり過ぎることを一層有効に防止することが可能となる。

更にまた、図１に示すように、タイヤ１のリム７への装着姿勢にて、隔膜のタイヤ幅方向端部１０は、ビードヒール１２からビード部３の外面に沿って延びるものとすることができる。それにより、隔膜のタイヤ幅方向端部１０がビード部３に固定されていることから、隔膜のタイヤ幅方向端部１０が自由になっている場合よりも、隔膜のタイヤ幅方向端部１０の空気抵抗が小さくなり、かつ、製品タイヤとしての美的外観が優れたものとなる。なお、隔膜６は、図３に示すようなタイヤ１の輪郭に対応する形状に、予め成形しておいて、リム組み性を向上することもできる。

また、図１に示すタイヤ１では、隔膜６を構成する材料にこれを貫通する小孔を開けることで連通部１３を構成している。これによれば、付加的な部材を必要としないことから、構造が簡単で一層の軽量化が図れる上、小孔を設けた部分と設けていない部分との質量の差が少なく、タイヤ１のユニフォミティを損なうこともない。さらに、内側室８と外側室９の円滑な空気の流通を損なうことはないが、圧力損失に起因した差圧を内側室８と外側室９との間に生じさせることができる。そして、この差圧は、小孔の直径を適宜に選択することによって調節することができる。小孔の直径としては０．５〜５ｍｍの範囲とすることが好ましい。これは、直径が０．５ｍｍ未満の場合には、内圧充填時に内側室８の圧力が上がり過ぎて隔膜が拡張してしまうおそれがあるからであり、５ｍｍを超える場合には、パンク等により外側室９の内圧が低下した際に、外側室９内の空気とともに内側室８内の空気もタイヤ外に流出してしまい、外側室９と内側室８の差圧が不充分となり、ランフラット機能を確保できないおそれがあるからである。

そして、この発明の一の実施形態のタイヤでは、図４に示すように、タイヤ１のリム７への装着姿勢にて、隔膜のタイヤ幅方向端部１０が、ビードヒール１２からビード部３の外面に沿って延び、そこからビード部３と離間して延びるものとする。これによれば、隔膜のタイヤ幅方向端部１０が固定されずに自由な状態となっていることから、隔膜のタイヤ幅方向端１０がビード部３に固定されている場合よりも、外気に接して冷却される隔膜のタイヤ幅方向端１０の表面積が増加するので、放熱効果をより一層向上させることができる。

また、図４に示す実施例のタイヤ１では、隔膜６を構成する材料にこれを貫通する開口を設け、この開口を多数の細孔を有するフィルタ部材で覆うことによって連通部１３を構成している。これによれば、比較的軽量なフィルタ部材を用いていることから、構造が比較的簡単でかつ比較的軽量である上、フィルタ部材を設けた部分と設けていない部分との質量の差が比較的少なく、タイヤ１のユニフォミティを損なうこともない。そして、この差圧は、不織布の目付を適宜に選択することによって調節することができる。好適なフィルタ部材は不織布である。不織布は繊維を３次元構造に重ねあわせ結合した多孔質のシートであるため、内側室８と外側室９の間の円滑な空気の流通を妨げることはないが、圧力損失に起因した差圧を内側室８と外側室９の間に生じさせることができる。この発明に適用可能な不織布は、圧力損失に起因した差圧を内側室８と外側室９の間に生じさせることができるものであれば特に限定されず、例えば天然繊維、合成繊維、ガラス繊維、金属繊維、炭素繊維等を、スパンボンド、サーマルボンド、ケミカルボンド、ニードルパンチ、ステッチボンド等により結合させたものを用いることができる。特に好適な不織布は、ＰＥＴ繊維をゴム系ボンドにより結合させたものである。目付の高い不織布を用いると、これを通過できる空気の流量が制限されるため、空気充填バルブ１１を介して空気を供給した際に、一時的に内側室８と外側室９との間の差圧が大きくなり、隔膜６が降伏点を越えて変形する場合がある。これを防ぐ観点からは、不織布の目付を１０００ｇ／ｍ^２以下とすることが好ましい。一方、目付の低い不織布は強度も低いため、隔膜６の全体としての強度を確保する観点から、不織布の目付を５ｇ／ｍ^２以上とすることが好ましい。

あるいは、図５に示すように、タイヤ１のリム７への装着姿勢にて、隔膜のタイヤ幅方向端部１０は、ビードヒール１２からリム７に沿って延びるものとすることができる。この場合、隔膜のタイヤ幅方向端部１０がリム７に固定されていることから、隔膜のタイヤ幅方向端部１０が自由になっている場合よりも、隔膜のタイヤ幅方向端部１０の空気抵抗が小さくなり、かつ、製品タイヤとしての美的外観に優れるからである。

また、図５に示すタイヤ１では、隔膜６を構成する材料にこれを貫通する開口を開け、この開口に弁部材を配設することで連通部１３を構成している。これによれば、一層確実に内側室８と外側室９の差圧を制御することができる。かかる弁部材は、内側室８と外側室９の差圧に応じて開閉するものであれば、特に限定されず、例えばチェック弁やリリーフ弁を用いることができる。

また、この発明の他の実施形態のタイヤでは、図６に示すように、タイヤ１のリム７への装着姿勢にて、隔膜のタイヤ幅方向端部１０が、ビードヒール１２からリム７に沿って延び、そこからリム７と離間して延びるものとする。このことによれば、隔膜のタイヤ幅方向端部１０が固定されずに自由な状態となっていることから、隔膜のタイヤ幅方向端１０がリム７に固定されている場合よりも、外気に接して冷却される隔膜のタイヤ幅方向端１０の表面積が増加するので、放熱効果をより一層向上させることができる。

なお、図１、４〜６にはタイヤの略赤道面上に連通部１３を設けた例を示したが、その配設位置はこれに限定されず、例えばサイドウォール部４に対向するように配設することもできる。また、連通部１３の大きさや個数は、タイヤサイズ、使用時の内圧、不織布の強度等に応じて適宜に増減することができる。

また、タイヤ１のリム７への装着姿勢にて、隔膜のタイヤ幅方向端部１０は、ビードヒール１２を越えて５〜１００ｍｍ延在してなることが好ましい。なぜなら、隔膜のタイヤ幅方向端部１０が、ビードヒール１２を越えて５ｍｍ未満しか延在していない場合には、ビードヒール１２を越えて延びている隔膜のタイヤ幅方向端部隔膜１０の長さが充分に確保されていないことから、タイヤ幅方向端部１０からの放熱効果が充分に得られず、タイヤ１内の温度を小さくすることができないので、タイヤ１内の温度が大きくなり過ぎる可能性があり、一方、隔膜のタイヤ幅方向端部１０が、ビードヒール１２を越えて１００ｍｍよりも離間している場合には、隔膜のタイヤ幅方向端部１０からの放熱による冷却効果は向上するが、隔膜のタイヤ幅方向端部１０が延び過ぎており、製品タイヤとての美的外観が悪くだけでなく、空気抵抗が大きくなったり、隔膜のタイヤ幅方向端部１０から騒音が発生したり、タイヤ１全体の重量が増加する可能性があるからである。

急激に内圧が低下した際にも安全に走行を続けるためには、タイヤ１が迅速にランフラット走行状態に移行できることが好ましく、したがって隔膜６が内圧低下時に直ちに拡張することが好ましい。この観点からは、内側室８の内圧が外側室９の内圧と同じかそれ以上であることが好ましい。これにより、内圧低下の開始と同時に内側室８内の空気が膨張するからである。しかし、通常走行状態で隔膜６に大きな張力が加わっていると、長期間使用した場合に、隔膜６がクリープ変形してタイヤ内面に接触し破損するおそれがある。これを防止する観点からは、内側室８の内圧を外側室９の内圧の１１０％以下とすることが好ましい。

また、隔膜６が、内圧低下時に、迅速にタイヤ内面まで膨張する物性を有することが好ましい。具体的には、その破断伸びが５０％以上であることが好ましい。

更に、タイヤ１をリム組みする前に、隔膜６を、タイヤの全周にわたってビード部３に対し固定すること、又は、タイヤ１の全周にわたってビード部３に対し部分的に仮固定することが好ましい。なぜなら、タイヤ１をリム７に装着する前に隔膜６をビード部３に予め固定又は仮固定することにより、リム組み作業中に隔膜６がビード部３からずれることが少なくなるので、リム組み性がより向上するからである。なお、仮固定する手段としては、例えば、糸、針、リベット、釘、ネジ等の、ミシン縫い又は打設可能な係止素子、スチレン−ブタジエンゴム系のラテックス接着剤、水性高分子−イソシアネート系の接着剤、アクリル系、合成樹脂系の粘着テープなどがある。

なお、上述したところはこの発明の実施形態の一部を示したに過ぎず、この発明の趣旨を逸脱しない限り、これらの構成を交互に組み合わせたり、種々の変更を加えたりすることができる。例えば、図示のタイヤ１では、タイヤ１の内部にて、ビード部３と隔膜６とが離間しているが、ビード部３と隔膜６との配置はこれに限定されず、図示は省略するが、ビード部３と隔膜６を密着させて配置することも可能である。

以上のことから明らかなように、この発明により、リム組み性及びリム組み後の固定の確実性が向上した安全タイヤを提供することが可能となった。

この発明の基本形態の安全タイヤをリムに装着して構成したタイヤとリムの組立体のタイヤ幅方向における断面図であり、内圧を適用する前後の状態を示す。図１に示す安全タイヤの、内圧が低下したランフラット走行状態におけるタイヤ幅方向断面図である。図１に示すタイヤの隔膜の断面斜視図である。この発明の一の実施形態の安全タイヤのタイヤ幅方向断面図である。この発明の他の基本形態の安全タイヤのタイヤ幅方向断面図である。この発明の他の実施形態の安全タイヤのタイヤ幅方向断面図である。

符号の説明

１タイヤ
２ビードコア
３ビード部
４サイドウォール部
５トレッド部
６隔膜
７リム
８内側室
９外側室
１０隔膜のタイヤ幅方向端部
１１ビードトウ
１２ビードヒール
１３連通部
１４空気充填用バルブ
１５リムのタイヤ径方向最外端

Claims

一対のビード部、該ビード部からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール部、及び両サイドウォール部間にまたがって延びるトレッド部を有する安全タイヤにおいて、
タイヤをリムに装着した装着姿勢にて、前記ビード部とリムとの間に挟持され、これらタイヤとリムとの間に画定される空間をタイヤ径方向内側及び外側の２室に分画する、膨張可能な環状の隔膜を具え、該隔膜は、該内側室と外側室との間を連通する少なくとも一つの連通部を具えるとともに、そのタイヤ幅方向端部は、前記ビード部のビードトウを通りビードヒールを経て、該ビードヒールおよび、前記リムのタイヤ径方向最外端のいずれよりもタイヤ径方向外側まで延び、
前記装着姿勢にて、前記隔膜のタイヤ幅方向端部は、前記ビードヒールから前記ビード部の外面に沿って延び、そこから該ビード部と離間して延びることを特徴とする安全タイヤ。
一対のビード部、該ビード部からタイヤ径方向外側に延びる一対のサイドウォール部、及び両サイドウォール部間にまたがって延びるトレッド部を有する安全タイヤにおいて、
タイヤをリムに装着した装着姿勢にて、前記ビード部とリムとの間に挟持され、これらタイヤとリムとの間に画定される空間をタイヤ径方向内側及び外側の２室に分画する、膨張可能な環状の隔膜を具え、該隔膜は、該内側室と外側室との間を連通する少なくとも一つの連通部を具えるとともに、そのタイヤ幅方向端部は、前記ビード部のビードトウを通りビードヒールを経て、該ビードヒールおよび、前記リムのタイヤ径方向最外端のいずれよりもタイヤ径方向外側まで延び、
前記装着姿勢にて、前記隔膜のタイヤ幅方向端部は、前記ビードヒールから前記リムに沿って延び、そこから該リムと離間して延びることを特徴とする安全タイヤ。
前記装着姿勢にて、前記隔膜のタイヤ幅方向端部は、ビードヒールを越えて５〜１００ｍｍ延在してなる、請求項１または２に記載の安全タイヤ。