JP6816530B2 - タイヤ用支持中子の保持部材 - Google Patents

Description

本発明は、空気入りタイヤが嵌合されるリムの外周面と空気入りタイヤの内圧低下時に該空気入りタイヤを内側から支持する円環状の中子との間に配設されるゴム製の保持部材に関し、更に詳しくは、中子に対する通気穴の加工を不要にすると共に、リムに配設されるバルブの位置の自由度を高めることを可能にし、更にはリムに対する中子の拘束性を改善することを可能にしたタイヤ用支持中子の保持部材に関する。

ＡＧＴ(Automated Guideway Transit)やモノレールに代表される新交通システムの車両では、車輪に空気入りタイヤが装着されている。このような新交通システムにおいて、空気入りタイヤがパンクして車両が走行不能になると、他の車両が軌道を走行することができず、ダイヤが大幅に乱れることになる。このような不都合を回避するために、空気入りタイヤが嵌合されるリムの外周面には空気入りタイヤの内圧低下時に該空気入りタイヤを内側から支持する円環状の中子が設置されており、空気入りタイヤがパンクした際にも中継地までの必要最小限の走行が可能になっている。

従来、この種のタイヤ用支持中子を備えた車輪において、リムの外周面と中子との間に緩衝材としてゴム製の環状体からなるタイヤ用支持中子の保持部材を配設することが提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。このような保持部材をリムの外周面と中子との間に挿入することにより、通常走行時における異音の発生を防止すると共に、パンク走行時における振動の発生を低減することができる。

ところが、リムの外周面にはエア充填用のバルブが連通しているため、リムの外周面と中子との間にゴム製の保持部材を配設した場合、その保持部材によりバルブが塞がれてエアの充填を行うことができなくなるという不都合がある。そのため、保持部材を構成する環状体にその環状体を貫通する通気経路を設ける一方で、金属製の中子に対して通気穴を加工することが必要である。しかしながら、金属製の中子に対して通気穴の加工する作業には手間が掛かり、しかも中子の強度低下を招く恐れがある。そのため、中子に対する通気穴の加工を無くすことが望まれている。

また、エア充填用のバルブは一般的にリムのセンター部に配置されるため、環状体に形成される通気経路はリムのセンター部に対応する位置に配置され、その通気経路がバルブの端部（バルブゴム）を内包するように構成されている。しかしながら、このような構造を有するタイヤ用支持中子の保持部材は、エア充填用のバルブがリムのセンター部に配置される場合には有効であるが、バルブがリムのセンター部から外れた位置に配置される場合には適用することが難しく、これがバルブの位置を制約する要因になっている。

特開昭５４−６２０５号公報 実公昭６４−３２２号公報

本発明の目的は、中子に対する通気穴の加工を不要にすると共に、リムに配設されるバルブの位置の自由度を高めることを可能にし、更にはリムに対する中子の拘束性を改善することを可能にしたタイヤ用支持中子の保持部材を提供することにある。

上記目的を解決するための本発明のタイヤ用支持中子の保持部材は、空気入りタイヤが嵌合されるリムの外周面と前記空気入りタイヤの内圧低下時に該空気入りタイヤを内側から支持する円環状の中子との間に配設されるゴム製の保持部材であって、前記中子の基端部を受容する凹部を外周面に備えた環状体からなり、該環状体の内周面に開口する内側通気穴と、前記環状体の前記凹部から外れた位置において前記環状体の外周面に開口する外側通気穴と、前記環状体の内部を貫通して前記内側通気穴と前記外側通気穴とを互いに連結する貫通孔とを有することを特徴とするものである。

本発明では、中子の基端部を受容する凹部を外周面に備えた環状体からなるタイヤ用支持中子の保持部材が、環状体の内周面に開口する内側通気穴と、環状体の凹部から外れた位置において環状体の外周面に開口する外側通気穴と、環状体の内部を貫通して内側通気穴と外側通気穴とを互いに連結する貫通孔とを有することにより、リムの外周面に連通するバルブと空気入りタイヤの内部空間との間に上述した内側通気穴と外側通気穴と貫通孔とからなる一連の通気経路が形成されるので、中子に対する通気穴の加工を不要にすることができる。また、内側通気穴と外側通気穴と貫通孔とを組み合わせた構造であるので、環状体の幅方向における内側通気穴の位置をバルブの位置に応じて変更することが可能となる。そのため、リムに配設されるバルブの位置の自由度を高めることができる。更に、上記環状体においては、リムに対して当接する部位には内側通気穴が開口するだけであり、中子に対して当接する部位には外側通気穴が存在しないので、リム及び中子に対する環状体の密着性を十分に確保することができる。その結果、本発明のタイヤ用支持中子の保持部材を使用した場合、ランフラット走行時におけるリムに対する中子の拘束性を改善することができる。

本発明において、内側通気穴の開口幅Ｗ１は３ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、保持部材による中子の保持能力と保持部材の耐久性を損なうことなく通気経路を確保することができる。

内側通気穴の深さＧは２ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、保持部材による中子の保持能力と保持部材の耐久性を損なうことなく通気経路を確保することができる。

貫通孔の幅Ｗｈは貫通孔の高さＨｈに対して０．９０≦Ｗｈ／Ｈｈ≦１．１０の関係を満足することが好ましい。これにより、貫通孔を潰れ難くして通気経路を十分に確保することができる。

貫通孔の高さＨｈは環状体の凹部での厚さＴに対して０．３０≦Ｈｈ／Ｔ≦０．７０の関係を満足することが好ましい。これにより、保持部材による中子の保持能力と保持部材の耐久性を損なうことなく通気経路を確保することができる。

貫通孔は環状体の周方向に延びる周方向貫通孔と環状体の幅方向に延びる幅方向貫通孔とから構成されることが好ましい。これにより、バルブから注入される空気が周方向貫通孔及び幅方向貫通孔の中に拡散されるので、内圧充填時の通気性を十分に確保することができる。

幅方向貫通孔の幅Ｗ３は周方向貫通孔の幅Ｗ２に対して０．５０≦Ｗ３／Ｗ２≦１．２０の関係を満足することが好ましい。これにより、内圧充填時の通気性と保持部材の耐久性とを両立させることができる。

本発明のタイヤ用支持中子の保持部材は、ＡＧＴやモノレールに代表される新交通システムの車両に装着される車輪に対して適用することが好ましいが、これに限定されるものではなく、タイヤ用支持中子を備えた種々の車輪に対して適用可能である。

本発明の実施形態からなるタイヤ用支持中子の保持部材を備えた車輪を示す子午線断面図である。 本発明の実施形態からなるタイヤ用支持中子の保持部材を展開した状態を示す上面図である。 本発明の実施形態からなるタイヤ用支持中子の保持部材を展開した状態を示す底面図である。 本発明の実施形態からなるタイヤ用支持中子の保持部材を示す断面図である。 環状体に形成された貫通孔を例示するものであり、（ａ），（ｂ）はそれぞれ形状が異なる貫通孔を示す断面図である。 本発明の他の実施形態からなるタイヤ用支持中子の保持部材を示す断面図である。 本発明の更に他の実施形態からなるタイヤ用支持中子の保持部材を展開した状態を示す上面図である。 本発明の更に他の実施形態からなるタイヤ用支持中子の保持部材を展開した状態を示す上面図である。 従来のタイヤ用支持中子の保持部材を備えた車輪を示す子午線断面図である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１は本発明の実施形態からなるタイヤ用支持中子の保持部材を備えた車輪を示し、図２〜図４はそのタイヤ用支持中子の保持部材を示すものである。

図１に示すように、この車輪は、円環状をなすリム１と、リム１に取り付けられたバルブ２と、リム１に嵌合された空気入りタイヤ３と、空気入りタイヤ３の内圧低下時に該空気入りタイヤ３を内側から支持する円環状の中子４と、リム１の外周面と中子４との間に配設されたゴム製の保持部材５とを備えている。バルブ２はリム１のセンター部から外れた位置に配置されており、バルブ２の端部（バルブゴム）がリム１の外周面から僅かに突き出している。中子４は、リム１のセンター部で中子４の周方向に延長するウエブ４１と、ウエブ４１の内周側に連設された内側フランジ４２と、ウエブ４１の外周側に連設された外側フランジ４３と、ウエブ４１と内側フランジ４２と外側フランジ４３とで囲まれた領域において中子４の幅方向に延在する複数枚の補強板４４とから構成されている。これら補強板４４は中子４の周方向に沿って間欠的に配置されている。

図２〜図４に示すように、保持部材５は、内周面５０Ａ及び外周面５０Ｂを有する環状体５０から構成されている。環状体５０はリム１の外周面上に配置された状態で空気入りタイヤ３の両側のビード部に当接し、これらビード部の位置をリム１に対して固定するようになっている。環状体５０の外周面５０Ｂには、中子４の基端部（内側フランジ４２）を受容する凹部５１が環状体５０の周方向に沿って形成されている。環状体５０には、該環状体５０の内周面５０Ａに開口する内側通気穴５２と、環状体５０の凹部５１から外れた位置において環状体５０の外周面５０Ｂに開口する複数の外側通気穴５３と、環状体５０の内部を貫通して内側通気穴５２と外側通気穴５３とを互いに連結する貫通孔５４とが形成されている。内側通気穴５２はリム１のセンター部から外れた位置に配置されたバルブ２の端部を内包するように構成されている。また、貫通孔５４は環状体５０の周方向に延びる周方向貫通孔５４Ａと該周方向貫通孔５４Ａから分岐して環状体５０の幅方向に延びる複数本の幅方向貫通孔５４Ｂとから構成されている。なお、内側通気穴５２、外側通気穴５３及び貫通孔５４を備えた環状体５０は、例えば、環状体５０を厚さ方向に複数の層に分割した状態で成形し、それら分割片を互いに貼り合せることで成形することができる。

上述したタイヤ用支持中子の保持部材５を備えた車輪では、中子４の基端部を受容する凹部５１を外周面５０Ｂに備えた環状体５０からなる保持部材５が、環状体５０の内周面５０Ａに開口する内側通気穴５２と、環状体５０の凹部５１から外れた位置において環状体５０の外周面５０Ｂに開口する外側通気穴５３と、環状体５０の内部を貫通して内側通気穴５２と外側通気穴５３とを互いに連結する貫通孔５４とを有することにより、リム１の外周面に連通するバルブ２と空気入りタイヤ３の内部空間との間に内側通気穴５２と外側通気穴５３と貫通孔５４とからなる一連の通気経路が形成される。そのため、中子４に対する通気穴の加工を不要にすることができる。また、内側通気穴５２と外側通気穴５３と貫通孔５４とを組み合わせた構造であるので、環状体５０の幅方向における内側通気穴５２の位置をバルブ２の位置に応じて変更することが可能となる。そのため、リム１に配設されるバルブ２の位置の自由度を高めることができる。

更に、上記環状体５０においては、リム１に対して当接する部位には内側通気穴５２が開口するだけであり、中子４に対して当接する部位には外側通気穴５３が存在しないので、リム１及び中子４に対する環状体５０の密着性を十分に確保することができる。その結果、上述したタイヤ用支持中子の保持部材５を使用した場合、ランフラット走行時におけるリム１に対する中子４の拘束性を改善することができる。このことはタイヤ用支持中子の保持部材５の耐久性を高める上で有効である。

また、上述したタイヤ用支持中子の保持部材５では、貫通孔５４が環状体５０の周方向に延びる周方向貫通孔５４Ａと環状体５０の幅方向に延びる幅方向貫通孔５４Ｂとから構成されているため、バルブ２から注入される空気は周方向貫通孔５４Ａ及び幅方向貫通孔５４Ｂの中に拡散され、外側通気穴５３を介して空気入りタイヤ３の内部空間に供給される。そのため、内圧充填時の通気性を十分に確保することができる。

上記タイヤ用支持中子の保持部材５において、図４に示すように、内側通気穴５２の開口幅Ｗ１は３ｍｍ以上５０ｍｍ以下、より好ましくは１５ｍｍ以上４０ｍｍ以下であると良い。これにより、保持部材５による中子４の保持能力と保持部材５の耐久性を損なうことなく通気経路を確保することができる。内側通気穴５２の開口幅Ｗ１が小さ過ぎると通気経路を確保することが難しくなり、逆に大き過ぎると中子４の保持能力や保持部材５の耐久性が低下する。なお、内側通気穴５２の開口幅Ｗ１はバルブゴムの直径よりも大きいことが必要である。

上記タイヤ用支持中子の保持部材５において、図４に示すように、内側通気穴５２の深さＧは２ｍｍ以上３０ｍｍ以下、より好ましくは４ｍｍ以上１０ｍｍ以下であると良い。これにより、保持部材５による中子４の保持能力と保持部材５の耐久性を損なうことなく通気経路を確保することができる。内側通気穴５２の深さＧが小さ過ぎると通気経路を確保することが難しくなり、逆に大き過ぎると中子４の保持能力や保持部材５の耐久性が低下する。なお、内側通気穴５２の深さＧはバルブゴムの高さよりも大きいことが必要である。

上記タイヤ用支持中子の保持部材５において、貫通孔５４の断面形状は特に限定されるものではなく、図５（ａ）のような円形としたり、図５（ｂ）のような四角形としたりすることができる。いずれにしても、図５（ａ），（ｂ）に示すように、環状体５０の幅方向に測定される貫通孔５４の幅Ｗｈは環状体５０の厚さ方向に測定される貫通孔５４の高さＨｈに対して０．９０≦Ｗｈ／Ｈｈ≦１．１０の関係を満足すると良い。このように貫通孔５４のアスペクト比を１：１に近付けることにより、貫通孔５４を潰れ難くして通気経路を十分に確保することができる。比Ｗｈ／Ｈｈが小さ過ぎると貫通孔５４が環状体５０の幅方向に潰れ易くなり、逆に大き過ぎると貫通孔５４が環状体５０の厚さ方向に潰れ易くなる。

また、貫通孔５４の高さＨｈは環状体５の凹部５１での厚さＴに対して０．３０≦Ｈｈ／Ｔ≦０．７０の関係、より好ましくは０．４０≦Ｈｈ／Ｔ≦０．６０の関係を満足すると良い。これにより、保持部材５による中子４の保持能力と保持部材５の耐久性を損なうことなく通気経路を確保することができる。比Ｈｈ／Ｔが小さ過ぎると通気経路を確保することが難しくなり、逆に大き過ぎると中子４の保持能力や保持部材５の耐久性が低下する。

更に、貫通孔５４が周方向貫通孔５４Ａと幅方向貫通孔５４Ｂとから構成される場合、幅方向貫通孔５４Ｂの幅Ｗ３は周方向貫通孔５４Ａの幅Ｗ２に対して０．５０≦Ｗ３／Ｗ２≦１．２０の関係を満足すると良い。これにより、内圧充填時の通気性と保持部材５の耐久性とを両立させることができる。比Ｗ３／Ｗ２が小さ過ぎると通気性が低下し、逆に大き過ぎると環状体５０の周方向の一部が変形し易くなるため保持部材５の耐久性が低下する。

図６は本発明の他の実施形態からなるタイヤ用支持中子の保持部材を示すものである。図６において図１〜図４と同一物には同一符号を付してその部分の詳細な説明は省略する。図６に示すように、保持部材５を構成する環状体５０には複数本の補強線材５５が埋設されている。補強線材５５としては、例えば、ナイロン繊維やアラミド繊維等からなる有機繊維コードの他、スチールコードを使用することができる。また、補強線材５５は環状体５０の周方向に沿って延在するように配置したり、環状体の幅方向に沿って延在するように配置したり、或いは、環状体５０の周方向に対して傾斜するように配置したりすることができる。このような補強線材５５を環状体５０に埋設することにより、貫通孔５４の形成に伴う強度低下を補償して保持部材５の耐久性を改善することができる。

図７及び図８は本発明の更に他の実施形態からなるタイヤ用支持中子の保持部材を示すものである。図７及び図８において図１〜図４と同一物には同一符号を付してその部分の詳細な説明は省略する。図７においては、内側通気穴５２と外側通気穴５３とを互いに連結する貫通孔５４が１本の周方向貫通孔５４Ａと１本の幅方向貫通孔５４Ｂとから構成されている。一方、図８においては、内側通気穴５２と外側通気穴５３とを互いに連結する貫通孔５４が１本の幅方向貫通孔５４Ｂだけで構成されている。このように貫通孔５４は内側通気穴５２と外側通気穴５３とを互いに連結する限りにおいて種々の構造を採用することができる。

以下、本発明との対比のために、従来のタイヤ用支持中子の保持部材を備えた車輪について説明する。図９は従来のタイヤ用支持中子の保持部材を備えた車輪を示すものである。図９に示すように、従来の車輪では、バルブ２はリム１のセンター部に配置されている。これに対して、保持部材５を構成する環状体５０のセンター部には該環状体５０を貫通する通気経路５２Ｘが環状体５０の周方向に沿って形成されている。また、中子４のウエブ４１の近傍には通気穴４５が形成されている。

このように従来の車輪では、リム１のセンター部に配置されたバルブ２に対応するために、保持部材５を構成する環状体５０のセンター部に通気経路５２Ｘを形成する一方で、中子４に対してドリル加工等により通気穴４５を形成しているが、金属製の中子４に対して通気穴４５を加工する作業には手間が掛かり、しかも中子４の強度低下を招く恐れがある。また、環状体５０のセンター部に通気経路５２Ｘを形成した構造では、バルブ２の位置がリム１のセンター部に制限されることになる。これに対して、本発明では上述のような不都合を解消することが可能である。

円環状をなすリムと、リムに取り付けられたバルブと、リムに嵌合された空気入りタイヤ（タイヤサイズ：３１５／７０Ｒ２０）と、空気入りタイヤの内圧低下時に該空気入りタイヤを内側から支持する円環状の中子と、リムの外周面と中子との間に配設されたゴム製の保持部材を備えた車輪において、中子及び保持部材の構成を種々異ならせた従来例及び実施例１〜１１の車輪を製作した。

従来例においては、リムのセンター部にバルブを配置し、保持部材を構成する環状体の外周面に中子の基端部を受容する凹部を形成し、環状体のセンター部に該環状体を貫通する通気経路を該環状体の周方向に沿って形成する一方で、中子のウエブ近傍に通気穴を加工した。なお、通気経路の溝幅は４５ｍｍとし、その溝深さは２０ｍｍとした。

実施例１〜１１においては、リムのセンター部から外れた位置にバルブを配置し、保持部材を構成する環状体の外周面に中子の基端部を受容する凹部を形成し、環状体に対して、該環状体の内周面に開口する内側通気穴と、環状体の凹部から外れた位置において環状体の外周面に開口する外側通気穴と、環状体の内部を貫通して内側通気穴と外側通気穴とを互いに連結する貫通孔とを形成した。内側通気穴の開口幅Ｗ１、内側通気穴の深さＧ、貫通孔の高さＨｈに対する貫通孔の幅Ｗｈの比Ｗｈ／Ｈｈ、周方向貫通孔の幅Ｗ２に対する幅方向貫通孔の幅Ｗ３の比Ｗ３／Ｗ２、環状体の凹部での厚さＴに対する貫通孔の高さＨｈの比Ｈｈ／Ｔは表１のように設定した。その一方で、中子には通気穴を形成しなかった。

上述した従来例及び実施例１〜１１の車輪について、中子穴開け加工の要否及びバルブ位置の自由度を判定すると共に、下記の評価方法により、通気性及び中子拘束性を評価した。その結果を表１に併せて示す。

通気性：
リムのバルブを介して空気を０ｋＰａの状態から９００ｋＰａに到達するまで充填し、その充填に要した時間を計測した。評価結果は、計測値の逆数を用い、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど通気性が良好であることを意味する。

中子拘束性：
上記車輪を室内ドラム試験機に装着し、バルブを解放した状態で、荷重４０００ｋｇｆ、速度１５ｋｍ／ｈの条件で６０分間走行した後、中子の周方向の位置ずれ量を計測した。評価結果は、測定値の逆数を用い、従来例を１００とする指数にて示した。この指数値が大きいほど中子拘束性が良好であることを意味する。

表１に示すように、実施例１〜１１のタイヤ用支持中子の保持部材を備えた車輪では、中子に対する通気穴の加工が不要であると共に、バルブ位置の自由度が高いという利点がある。しかも、実施例１〜１１のタイヤ用支持中子の保持部材を備えた車輪では、通気性を十分に確保しながらリムに対する中子の拘束性を良好に維持することができた。

１ リム
２ バルブ
３ 空気入りタイヤ
４ 中子
５ 保持部材
５０ 環状体
５０Ａ 内周面
５０Ｂ 外周面
５１ 凹部
５２ 内側通気穴
５３ 外側通気穴
５４ 貫通孔
５４Ａ 周方向貫通孔
５４Ｂ 幅方向貫通孔

Claims (7)

1. 空気入りタイヤが嵌合されるリムの外周面と前記空気入りタイヤの内圧低下時に該空気入りタイヤを内側から支持する円環状の中子との間に配設されるゴム製の保持部材であって、前記中子の基端部を受容する凹部を外周面に備えた環状体からなり、該環状体の内周面に開口する内側通気穴と、前記環状体の前記凹部から外れた位置において前記環状体の外周面に開口する外側通気穴と、前記環状体の内部を貫通して前記内側通気穴と前記外側通気穴とを互いに連結する貫通孔とを有することを特徴とするタイヤ用支持中子の保持部材。
2. 前記内側通気穴の開口幅Ｗ１が３ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ用支持中子の保持部材。
3. 前記内側通気穴の深さＧが２ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載のタイヤ用支持中子の保持部材。
4. 前記貫通孔の幅Ｗｈが前記貫通孔の高さＨｈに対して０．９０≦Ｗｈ／Ｈｈ≦１．１０の関係を満足することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のタイヤ用支持中子の保持部材。
5. 前記貫通孔の高さＨｈが前記環状体の前記凹部での厚さＴに対して０．３０≦Ｈｈ／Ｔ≦０．７０の関係を満足することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のタイヤ用支持中子の保持部材。
6. 前記貫通孔が前記環状体の周方向に延びる周方向貫通孔と前記環状体の幅方向に延びる幅方向貫通孔とから構成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のタイヤ用支持中子の保持部材。
7. 前記幅方向貫通孔の幅Ｗ３が前記周方向貫通孔の幅Ｗ２に対して０．５０≦Ｗ３／Ｗ２≦１．２０の関係を満足することを特徴とする請求項６に記載のタイヤ用支持中子の保持部材。

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