JP5204209B2 - 空気入りタイヤ用の中子、中子入りタイヤ、および車両 - Google Patents

空気入りタイヤ用の中子、中子入りタイヤ、および車両 Download PDF

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Description

本発明は、新交通システムの車両などに使用され、周方向に一定の間隔をもって複数に分割された空気入りタイヤ用の中子、その中子入りタイヤ、およびそのタイヤを備えた車両に関する。
従来、モノレールや地下鉄などの新交通システムの車両では、チューブレス空気入りタイヤの内圧が低下したときに、タイヤを内側から支える中子式補助輪付タイヤを採用しているものが知られている。このような空気入りタイヤの中子として、周方向に3分割した中子の合わせ目を法線方向(タイヤの車軸を中心軸とした半径方向)とし、各合わせ面を複数本のボルト・ナットで締め付ける構造となっている(例えば、特許文献1参照)。
図15は、特許文献1で開示されている中子の構造を示す一例である。図15に示す中子10は、周方向に3分割された各分割ピース10Pの分割面にボルト孔を有するフランジ部10eが設けられ、隣り合う分割ピース10Pのフランジ部10e同士をボルト・ナット10fで結合することによりリング状の中子10が作製された構成となっている。
ところで、図15のような中子10では、タイヤ1がパンクしていない通常時において、タイヤ内部にセットされた状態で荷重は受けず、タイヤトレッド部と中子10との間には隙間を有している。そして、タイヤ1がパンクした場合や、空気漏れにより内圧が低下した場合、タイヤが潰れるため、中子10がタイヤトレッド部の内面と接触し、タイヤ1が負担している荷重を受けて、ホイールと共に回転し、パンクによる下降量(沈み量)を制限し、車両の傾きを抑えつつ走行することができるようになっている。
特開平10−211807号公報
しかしながら、従来の中子を備えた車両用ホイールにおいては、以下のような問題があった。
すなわち、特許文献1では、3分割された中子を一体に結合する場合、タイヤのビード部を開いた状態にして、その内部で組み立て、ボルト・ナットを入れて締め付け作業することになる。ところが、タイヤ自体が硬いゴム材であることからビード部を大きく広げにくく、タイヤ内部での作業性が悪いという問題があり、中子の組立・分解時の作業性を高めることが求められており、その点で改良の余地があった。
また、タイヤを交換する場合、中子を分解する必要があるが、中子分割面が法線方向となっているため、その接合部がパンク走行時に地面側を通過するときに、双方の分割面同士にずれ力が作用し、分割面に対して直行する方向にボルト軸を配した結合ボルトにせん断力が作用する。このとき、弾性体のゴムシートがホイールとの間に介在しているため、結合ボルトは接合部を境に微小な変形が発生して抜けにくくなり、中子を壊して分解するおそれがあった。
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、分割された中子同士の接合部においてせん断方効の荷重に対する接合ボルトの変形を抑えることで、分割された中子の組立・分解の作業性が高められるとともに、作業効率の向上が図れる空気入りタイヤ用の中子、中子入りタイヤ、および車両を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に係る空気入りタイヤ用の中子では、周方向に複数に分割可能な空気入りタイヤ用の中子であって、周方向に隣接し、相互に連結されることで中子を構成する複数の分割ピースと、分割ピースの幅方向に向けて配置され、隣接する分割ピース同士を連結する連結軸部材と、を備え、複数の分割ピースに含まれる一方の分割ピースが、一方の分割ピースに隣接する他方の分割ピースとの間で分割面を形成する一方の分割面を備え、一方の分割面が、分割ピースの幅方向に平行かつ中子の半径方向に対して傾斜する一方の傾斜面を有し、他方の分割ピースが、一方の分割ピースとの間で分割面を形成する他方の分割面を備え、他方の分割面が、分割ピースの幅方向に平行かつ中子の半径方向に対して傾斜する他方の傾斜面を有し、一方の分割ピースと他方の分割ピースを組み合わせたとき、一方の傾斜面は、他方の傾斜面と面接触し、互いに面接触している一方の傾斜面及び他方の傾斜面は、連結軸部材よりも中子の半径方向外周側に位置することを特徴としている。
本発明では、パンク走行時でタイヤ内の中子に荷重が掛かった場合において、中子分割面が法線方向となっているため、周方向に隣接する中子の分割ピース同士の接合部が地面側を通過するとき、その双方の分割ピース間にずれ力(せん断力)が作用する。このとき、分割ピース同士を結合する連結軸部材を半径方向内周側の位置で軸方向を分割ピースの幅方向に向けて配置させているので、連結軸部材の軸方向が前記せん断方向に平行となる。そのため、結合ボルト等の軸方向が前記せん断方向に対して直交する方向となる従来の構造に比べて、せん断方向の荷重による連結軸部材の変形を抑えることができる。したがって、連結軸部材の変形に伴って生じる中子の分解作業を阻害することがなくなり、作業効率の向上を図ることができる。
また、連結軸部材が半径方向内周側の位置に配置されているので、分割ピース同士の分割面に設けられる連結軸部材の取り付け、取り外し作業をタイヤのビード部を広げた開口付近で行えるため、分割された中子の組立・分解の作業性を高めることができる。そのため、作業時間を短縮することができ、タイヤ交換にかかるコストの低減を図ることができる。
また、本発明に係る空気入りタイヤ用の中子では、連結軸部材は、隣接する分割ピースのそれぞれに対して同軸上に挿通されるピン部材であることが好ましい。
この場合には、ピン部材を隣接する分割ピースのそれぞれに半径方向内周側の位置で挿通させるだけの簡単な組み付け構造であり、ボルト・ナットのような締め付け作業が不要となるので、分割された中子の組立・分解時の作業効率を高めることができる。また、ボルト・ナットを使用しない構造となるため、トルクレンチを使用したトルク管理も不要となり、ナットの締め忘れといった欠点をなくすことができるうえ、タイヤのパンク時にボルト・ナットが緩んで中子で荷重を支えきれずに車両が傾くといった不具合を防止することができる。
また、本発明に係る空気入りタイヤ用の中子では、分割ピースの分割面には、連結軸部材より半径方向外周側の位置で、幅方向に沿って延びる凹溝が形成され、隣接する分割ピース同士を分割面で係合させた状態で、分割面で対向する双方の凹溝によって形成される連通部に荷重受ピンが挿入されていることが好ましい。
本発明では、タイヤがパンクして中子で荷重を支えて走行する場合、分割ピース同士の分割面にせん断方向の荷重がかかっても、半径方向外周側に位置する荷重受けピンでその荷重を負担するため、荷重受けピンよりも半径方向内側に設けられる連結軸部材にはせん断方向の荷重が直接作用することがなくなり、連結軸部材の変形をより確実に抑えることができる。このように連結軸部材の変形の発生が抑制されるので、連結軸部材の変形に伴って生じる中子の分解作業を効率的に行うことができる。
また、本発明に係る空気入りタイヤ用の中子では、分割ピース同士により形成される分割面には、連結軸部材を挿通させる挿通孔を有する凸状挿通部が設けられ、隣接する分割ピースは、双方の凸状挿通部同士をそれぞれの挿通孔が同軸に配置されるようにして交互に係合させる構成であってもよい。
この場合、タイヤがパンクして中子で荷重を支えて走行する場合、一方の分割ピースの凸状挿通部と、他方の分割ピースの凸状挿通部とが交互に支持されているので、連結軸部材に作用する法線方向の荷重を分散することができる。
また、本発明に係る空気入りタイヤ用の中子では、連結軸部材の両端部には、連結軸部材の軸方向への移動を規制する第1抜止め部材が設けられていることが好ましい。
これにより、連結軸部材の軸方向への移動が規制されるので、中子の分割ピース同士の接合部で連結軸部材が外れたり、緩むことが無くなり、分割ピース同士の接合状態が確実なものとなる。
また、本発明に係る空気入りタイヤ用の中子では、荷重受ピンの両端部には、荷重受ピンの軸方向への移動を規制する第2抜止め部材が設けられていることが好ましい。
この場合、荷重受けピンの軸方向への移動が規制されるので、中子の分割ピース同士の接合部で荷重受けピンが外れたり、緩むことが無くなる利点がある。
また、本発明に係る空気入りタイヤ用の中子では、分割ピース同士により形成される分割面には、連結軸部材より半径方向外周側の位置で、一方の分割ピースから突出する係合凸部と、他方の分割ピースにおいて係合凸部と嵌合する係合凹部とが設けられていることが好ましい。
本発明では、係合凸部と係合凹部との係合によって半径方向に対して所定角度をもつ荷重受け面が形成され、この荷重受け面が分割ピース間に作用するせん断方向の荷重を負担することとなるため、連結軸部材に前記せん断方向の荷重が直接作用することがなくなり、連結軸部材の変形をより確実に抑えることができる。このように連結軸部材の変形の発生が抑制されるので、連結軸部材の変形に伴って生じる中子の分解作業を効率的に行うことができる。
また、本発明に係る中子入りタイヤでは、上述した中子を内部に備えていることを特徴としている。
また、本発明に係る車両では、上述したタイヤを備えた走行輪を複数備えたことを特徴としている。
本発明では、上述した中子を備えていることから、せん断方向の荷重による連結軸部材の変形を抑えることができる中子入りタイヤ、又は車両を提供することができる。
本発明の空気入りタイヤ用の中子、中子入りタイヤ、および車両によれば、分割された中子同士の接合部においてせん断方効の荷重に対する連結軸部材の変形を抑えることにより、分割された中子の組立・分解の作業性が高められるとともに、作業効率の向上を図ることができる。
本発明の第1の実施の形態による車輪の概要を示す部分断面図である。 第1の実施の形態による中子10Aの構成を示す側面図である。 図2に示すA−A線断面図である。 図2に示すB−B線断面図である。 隣接する分割ピースの接合前の状態であって、第1接合面および第2接合面の構成を説明するための側面図である。 図1に示す中子の作用を説明するための側面図である。 第2の実施の形態による中子10Bの構成を示す側面図である。 図7に示すC−C線断面図である。 隣接する分割ピースの接合前の状態であって、第1分割面および第2分割面の構成を説明するための側面図である。 図7に示す中子の作用を説明するための側面図である。 第3の実施の形態による中子10Cの構成を示す側面図である。 図11に示すD−D線断面図である。 隣接する分割ピースの接合前の状態であって、第1接合面および第2接合面の構成を説明するための側面図である。 図11に示す中子の作用を説明するための側面図である。 従来の中子の構成を示す側面図である。
以下、本発明の実施の形態による空気入りタイヤ用の中子、中子入りタイヤ、および車両について、図面に基づいて説明する。
(第1の実施の形態)
図1に示すように、本第1の実施の形態による中子10Aは、空気入りタイヤ(以下、単にタイヤ1という)の内部に組み込まれ、タイヤ1の内圧が低下したときに、該タイヤ1を内側から支えるものである。
ここで、図1の符号2はホイール、符号3は車軸ハブ、符号4はサイドリング、符号5はロックリング、符号6はバルブ、符号7は中子10Aとホイール2のリムフランジ2Aとの間に設けられるゴムシートをそれぞれ示している。
そして、図1乃至図3において、紙面左側が車幅方向内側であり、紙面右側が同じく車幅方向外側である。
なお、上記中子10Aにおいて、車軸ハブ3の車軸Pに直交する方向を径方向、あるいは半径方向といい、車軸P回りに周回する方向を周方向といい、車軸Pに平行する方向を幅方向Xという。
中子10Aは、タイヤ1を内側から支承するクラウン部12と、中子10のラジアル方向最内側を形成するベース部13と、ベース部13とクラウン部12とに連結されるサポート部14と、周方向に間隔をおいて設けられサポート部14を補強する補強リブ15と、を備えた断面視で略H型形状をなして概略構成されている。
図2乃至図4に示すように、中子10Aは、周方向に一定の間隔をもって複数に分割(ここでは3分割)されており、周方向に隣接する分割ピース10P、10P同士が、その半径方向内周側の位置で、軸方向を前記分割ピース10Pの幅方向Xに向けた結合ピン11(連結軸部材)によって結合されている。すなわち、分割ピース10Pは、一方の周方向端部に第1分割面10aを有し、他方の周方向端部に第2分割面10bを有している。そして、周方向に隣接配置された一方の分割ピース10Pの第1分割面10aと他方の分割ピース10Pの第2分割面10bとを接合させることにより、リング状の中子10Aが構成されている。
図5に示すように、第1分割面10aには、接合フランジ16Aが設けられ、径方向内側に結合ピン11を挿通させる挿通孔17aを有する第1凸状挿通部17が幅方向に複数(ここでは2つ)設けられるとともに、径方向外側の部分に径方向で外側から内側に向うにしたがい漸次、分割ピース10Pの周方向外側へ向かう第1荷重受け面10c(交差面)が形成されている。
第2接合面10bには、接合フランジ16Bが設けられ、径方向内側に結合ピン11を挿通させる挿通孔18aを有する第2凸状挿通部18が幅方向に複数(ここでは3つ)設けられ、径方向外側の部分に径方向で外側から内側に向うにしたがい漸次、分割ピース10Pの周方向内側へ向かう第2荷重受け面10d(交差面)が形成されている。第1荷重受け面10cおよび第2荷重受け面10dがそれぞれ半径方向に対して所定角度をもつ傾斜面となっており、双方の面10c、10d同士が面接触した状態となっている。
第2凸状挿通部18は、前記第1凸状挿通部17に対応して幅方向に交互に係合(噛合)するようになっている。つまり、第1凸状挿通部17と第2凸状挿通部18とが噛合した状態で、それぞれの挿通孔17a、18a同士が同軸となって結合ピン11が挿通される構成となっている。
そして、図4に示すように、挿通孔17a、18aに挿通されている結合ピン11の両端部には、結合ピン11の軸方向への移動を規制するC形止め輪19(第1抜止め部材)が設けられている。
次に、上述したように構成された中子10Aの作用について、図面に基づいて説明する。
図6に示すように、パンク走行時でタイヤ1内の中子10Aに荷重が掛かった場合において、中子10Aの分割面10a、10bが法線方向Yとなっているため、周方向に隣接する中子10Aの分割ピース10P、10P同士の接合部Tが地面側を通過するとき、その双方の分割ピース10P、10P間にずれ力(せん断力)が作用する。このとき、分割ピース10P、10P同士を結合する結合ピン11を半径方向内周側の位置で軸方向を分割ピース10Pの幅方向に向けて配置させているので、結合ピン11の軸方向が前記せん断方向に平行となる。
そのため、結合ボルト等の軸方向が前記せん断方向に対して直交する方向となる従来の構造に比べて、せん断方向の荷重が結合ピン11に直接作用しないため変形の発生を抑えることができる。したがって、結合ピン11の変形に伴って生じる中子10Aの分解作業を阻害することがなくなり、作業効率の向上を図ることができる。
また、結合ピン11が半径方向内周側の位置に配置されているので、分割ピース10P、10P同士の分割面10a、10bに設けられる結合ピン11の取り付け、取り外し作業をタイヤ2のビード部を広げた開口付近で行えるため、分割された中子10Aの組立・分解の作業性を高めることができる。そのため、作業時間を短縮することができ、タイヤ交換にかかるコストの低減を図ることができる。
また、第1荷重受け面10cが結合ピン11より半径方向外周側の位置にあり、分割ピース10P、10P間に作用するせん断方向の荷重を負担する荷重受け面となることから、結合ピン11に前記せん断方向の荷重が直接作用することがなくなり、結合ピン11の変形をより確実に抑えることができる。このように結合ピン11の変形の発生が抑制されるので、結合ピン11の変形に伴って生じる中子10Aの分解作業を効率的に行うことができる。
さらに、ピン部材を隣接する分割ピース10Pのそれぞれに半径方向内周側の位置で挿通させるだけの簡単な組み付け構造であり、ボルト・ナットのような締め付け作業が不要となるので、分割ピース10Pの組立・分解時の作業効率を高めることができる。また、ボルト・ナットを使用しない構造となるため、トルクレンチを使用したトルク管理も不要となり、ナットの締め忘れといった欠点をなくすことができるうえ、タイヤのパンク時にボルト・ナットが緩んで中子で荷重を支えきれずに車両が傾くといった不具合を防止することができる。
また、タイヤ1がパンクして中子10Aで荷重を支えて走行する場合、一方の分割ピース10Pの第1凸状挿通部17と、他方の分割ピース10Pの第2凸状挿通部18とが交互に支持されているので、結合ピン11に作用する法線方向Yの荷重を分散することができる。
また、結合ピン11は、C形止め輪19によって軸方向への移動が規制されるので、中子10Aの分割ピース10Pに対して結合ピン11が外れたり、緩むことが無くなり、分割ピース10P同士の接合状態が確実なものとなる。
上述した本第1の実施の形態による空気入りタイヤ用の中子、中子入りタイヤ、および車両では、分割された中子の組立・分解の作業性を高め、作業効率の向上が図れるうえ、分割された中子(分割ピース10P)同士の接合部に生じるせん断力に対する結合ピン11の変形を抑えることができる。
次に、本発明の空気入りタイヤ用の中子、中子入りタイヤ、および車両による他の実施の形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第1の実施の形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第1の実施の形態と異なる構成について説明する。
(第2の実施の形態)
図7乃至図9に示すように、第2の実施の形態による中子10Bは、分割ピース10Pの分割面10a、10bにおいて、径方向中間の位置に幅方向Xに沿って延びる半円溝20(凹溝)が形成されており、周方向に隣接する分割ピース10P、10P同士を分割面10a、10bで係合させた状態で、双方の半円溝20、20によって形成される円孔部に荷重受ピン21が挿入された構成となっている。
そして、前記連通部に挿通されている荷重受ピン21は、その両端部がボルトにより接合部Tの一方の分割ピース10Pに固定される押さえ端板22(第2抜止め部材)によって軸方向への移動が規制された構成となっている。
本第2の実施の形態では、図10に示すように、タイヤ1がパンクして中子10Bで荷重を支えて走行する場合、分割ピース10P、10P同士の分割面10a、10bにせん断方向の荷重がかかっても、半径方向外周側に位置する荷重受けピン21でその荷重を負担するため、荷重受けピン21よりも半径方向内側に設けられる結合ピン11にはせん断方向の荷重が直接作用することがなくなり、結合ピン11の変形をより確実に抑えることができる。このように結合ピン11の変形の発生が抑制されるので、結合ピン11の変形に伴って生じる中子10Bの分解作業を効率的に行うことができる。
(第3の実施の形態)
次に、図11乃至図13に示す第3の実施の形態による中子10Cは、分割ピース10Pの接合部Tにおいて、結合ピース11より半径方向外周側の位置で、一方の分割ピース10Pの第1分割面10aから突出する台形状の係合凸部23と、他方の分割ピース10Pの第2分割面10bにおいて係合凸部23と嵌合する係合凹部24とが設けられた構成となっている。
本第3の実施の形態では、係合凸部23と係合凹部24との係合によって半径方向に対して所定角度をもつ荷重受け面10c、10dが形成され、この荷重受け面10c、10dが分割ピース10P間に作用するせん断方向の荷重を負担することとなるため、結合ピン11に前記せん断方向の荷重が直接作用することがなくなり、結合ピン11の変形をより確実に抑えることができる(図14参照)。このように結合ピン11の変形の発生が抑制されるので、結合ピン11の変形に伴って生じる中子の分解作業を効率的に行うことができる。
以上、本発明による空気入りタイヤ用の中子、中子入りタイヤ、および車両の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施の形態では結合ピン11の抜止め部材としてC形止め輪19を採用しているが、これに限定されることはなく、E形止め輪、松葉ピン、割りピン等適宜なもので止める構成であってもかまわない。
また、第2の実施の形態では分割面10a、10bの半円溝20、20同士を組み合わせて円形断面の荷重受けピン21を挿通させた構成としているが、これに限定されることはない。例えば、四角溝や三角溝などの形状の凹溝であっても良く、この場合、荷重受けピンの断面形状は四角溝に対しては四角形状のピンを水平に挿入し、三角溝に対しては四角形状のピンを45度倒して挿入すればよい。
また、第3の実施の形態では係合凸部23と係合凹部24との係合によって半径方向に対して所定角度を持つ荷重受面10c、10dが形成された構成としているが、これに限定されることは無い。例えば、係合凸部23は半円筒形状であっても良く、この場合、係合凹部24は半円筒面を持つ溝であっても良い。
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施の形態を適宜組み合わせてもよい。
1 タイヤ(空気入りタイヤ)
2 ホイール
3 車軸
10A、10B 中子
10a 第1接合面
10b 第2接合面
10c 第1荷重受け面(交差面)
10d 第2荷重受け面(交差面)
10P 分割ピース
11 結合ピン(連結軸部材)
16A、16B 接合板
17 第1凸状挿通部
17a 挿通孔
18 第2凸状挿通部
18a 挿通孔
19 C形止め輪(第1抜止め部材)
20 半円溝(凹溝)
21 荷重受けピン
22 押さえ端板(第2抜止め部材)
23 係合凸部
24 係合凹部

Claims (9)

  1. 周方向に複数に分割可能な空気入りタイヤ用の中子であって、
    周方向に隣接し、相互に連結されることで前記中子を構成する複数の分割ピースと、
    前記分割ピースの幅方向に向けて配置され、隣接する前記分割ピース同士を連結する連結軸部材と、
    を備え、
    前記複数の分割ピースに含まれる一方の分割ピースが、前記一方の分割ピースに隣接する他方の分割ピースとの間で分割面を形成する一方の分割面を備え、
    前記一方の分割面が、前記分割ピースの幅方向に平行かつ前記中子の半径方向に対して傾斜する一方の傾斜面を有し、
    前記他方の分割ピースが、前記一方の分割ピースとの間で前記分割面を形成する他方の分割面を備え、
    前記他方の分割面が、前記分割ピースの幅方向に平行かつ前記中子の半径方向に対して傾斜する他方の傾斜面を有し、
    前記一方の分割ピースと他方の分割ピースを組み合わせたとき、前記一方の傾斜面は、前記他方の傾斜面と面接触し、互いに面接触している前記一方の傾斜面及び他方の傾斜面は、前記連結軸部材よりも前記中子の半径方向外周側に位置することを特徴とする空気入りタイヤ用の中子。
  2. 前記連結軸部材は、隣接する前記分割ピースのそれぞれに対して同軸上に挿通されるピン部材であることを特徴とする請求項1に記載の空気入りタイヤ用の中子。
  3. 前記分割ピースの分割面には、前記連結軸部材より前記半径方向外周側の位置で、前記幅方向に沿って延びる凹溝が形成され、
    隣接する分割ピース同士を前記分割面で係合させた状態で、前記分割面で対向する双方の凹溝によって形成される連通部に荷重受ピンが挿入されていることを特徴とする請求項1に記載の空気入りタイヤ用の中子。
  4. 前記分割ピース同士により形成される分割面には、前記連結軸部材を挿通させる挿通孔を有する凸状挿通部が設けられ、
    隣接する前記分割ピースは、双方の凸状挿通部同士をそれぞれの前記挿通孔が同軸に配置されるようにして交互に係合させる構成であることを特徴とする請求項1に記載の空気入りタイヤ用の中子。
  5. 前記連結軸部材の両端部には、該連結軸部材の軸方向への移動を規制する第1抜止め部材が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の空気入りタイヤ用の中子。
  6. 前記荷重受ピンの両端部には、該荷重受ピンの軸方向への移動を規制する第2抜止め部材が設けられていることを特徴とする請求項に記載の空気入りタイヤ用の中子。
  7. 前記分割ピース同士により形成される分割面には、前記連結軸部材より前記半径方向外周側の位置で、一方の分割ピースから突出する係合凸部と、他方の分割ピースにおいて前記係合凸部と嵌合する係合凹部とが設けられていることを特徴とする請求項1に記載の空気入りタイヤ用の中子。
  8. 請求項1乃至7のいずれか1項に記載の中子を内部に備えていることを特徴とする中子入りタイヤ。
  9. 請求項に記載のタイヤを備えた走行輪を複数備えたことを特徴とする車両
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