(57)【要約】【課題】  周方向及び幅方向の双方においてフープ補強層の厚みの均一化を図ることにより、耐久性及び重量バランスを向上した安全タイヤ用空気のう、これを用いた安全タイヤ及びかかる空気のうの製造方法を提供する。【解決手段】  中空円管状の空気のう１はタイヤ２に収納され、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される。タイヤ２の内圧が正常な状態では、タイヤ２内には空間Ｓ１が形成され、パンク等によりタイヤ２の空間Ｓ１の内圧が急激に低下すると、空気のう１が拡径変形して最終的にはタイヤ２の内面に達し、荷重の支持をタイヤ２から肩代わりする。空気のう１は、空気不透過性のチューブ６と、チューブ６の少なくともクラウン部の外周に、周方向に連続して延在するフープ補強層７とを具え、フープ補強層７は、リング状に一体成形されたジョイントレス部材で構成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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、該チューブの少なくともクラウン部の外周に、周方向に連続して延在するフープ補強層とを具え、
該フープ補強層は、リング状に一体成形されたジョイントレス部材で構成されることを特徴とする安全タイヤ用空気のう。
【請求項２】
前記ジョイントレス部材は射出成形により形成してなる、請求項１に記載の安全タイヤ用空気のう。
【請求項３】
前記ジョイントレス部材は樹脂からなる、請求項１又は２に記載の安全タイヤ用空気のう。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載された空気のうを有する安全タイヤ。
【請求項５】
リムと空気のうとの間に、タイヤの空間部内の空気のリムへの流動を可能にする空気流通路を設けたフラップを配設してなる、請求項４に記載の安全タイヤ。
【請求項６】
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の製造方法において、
加熱溶融した材料を一体成形してリング状のジョイントレス部材を形成し、
該ジョイントレス部材を、空気不透過性のチューブの少なくともクラウン部の外周に、フープ補強層として貼り付けることを特徴とする安全タイヤ用空気のうの製造方法。
【請求項７】
内側モールドと、該内側モールドを包囲して内側モールドとの間にジョイントレス部材の形状に対応するキャビティを形成する外側モールドとからなる成型モールドの前記キャビティに、加熱溶融した材料を射出成形することによって前記ジョイントレス部材を形成する、請求項６に記載の安全タイヤ用空気のうの製造方法。
【請求項８】
前記溶融した材料は樹脂である、請求項６又は７に記載の安全タイヤ用空気のうの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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、これを用いた安全タイヤ及びかかる空気のうの製造方法に関し、特にかかる空気のうの耐久性と重量バランスの向上を図る。
【背景技術】
【０００２】
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、製造方法が複雑なため、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。
【０００３】
かかる問題を解消するため、例えば特許文献１には、チューブ及びこのクラウン部を覆うゴム−繊維複合体の補強層からなる空気のうを内部に収納した安全タイヤが記載されている。かかる空気のうは、内圧を適用して膨張させたチューブの外周面に、シート状に形成されたゴム−繊維複合体を巻回しつつ全周にわたって貼り付けた後、ゴム−繊維複合体の両端部を積み重ねた状態で接合してジョイント部を形成することによって製造される。しかし、かかるジョイント部が存在すると、ジョイント部の重量が他の部分よりも重くなることから、周方向における空気のうの重量バランスが不均一となり操縦安定性が損なわれる上、補強層に張力が適用されるとジョイント部の接合が剥がれて故障の原因となるおそれがあった。
【０００４】
また、本願人は、特願２００４−１４２１６７号明細書、特許請求の範囲及び図面において、空気不透過性のチューブと、該チューブ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とともに、このフープ補強層を、リボン状部材をオーバーラップさせながら、つるまきらせん巻回して構成した安全タイヤ用空気のうを提案した。かかる空気のうは、補強層にジョイント部を有しないことから周方向における重量バランスを略均一とすることができる。しかし、フープ補強層にはオーバーラップ部が存在することから、幅方向における厚みの分布が不均一となり、このため、空気のうに内圧を適用した際の張力の負担にアンバランスが生じるおそれがあった。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３９９１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、この発明の目的は、周方向及び幅方向の双方においてフープ補強層の厚みの均一化を図ることにより、耐久性及び重量バランスを向上した安全タイヤ用空気のう、これを用いた安全タイヤ及びかかる空気のうの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、第１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、該チューブの少なくともクラウン部の外周に、周方向に連続して延在するフープ補強層とを具え、該フープ補強層は、リング状に一体成形されたジョイントレス部材で構成されることを特徴とする安全タイヤ用空気のうである。
【０００８】
本明細書において「所定の内圧」とは、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内圧をいうものとする。また、「所定の内圧との関係で設定された内圧」とは、タイヤに所定の内圧を適用した気体充填状態では、空気のうの外面とタイヤの内面との間に空間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、好適には所定の内圧＋０〜２０％の範囲とする。さらに、「リング状に一体成形されたジョイントレス部材」とは、シート状やリボン状の中間部材の形態を経ることなく、材料から直接にフープ補強層の最終形態であるリング状に形成されており、よって継ぎ目（ジョイント部）や重なり（オーバーラップ部）が全く形成されていない部材のことをいうものとする。
【０００９】
チューブの材質は、タイヤ内圧が低下するランフラット状態にて拡張変形可能なものであれば特に限定されず、例えば従来のチューブ入りタイヤ用ゴムチューブや、前記の特許文献１に記載の空気のうを構成するチューブ等を用いることができる。
【００１０】
また、ジョイントレス部材は射出成形により形成してなること、ジョイントレス部材は樹脂からなることが好ましい。
【００１１】
そして、第２発明は上述した空気のうを有する安全タイヤであり、リムと空気のうとの間に、タイヤの空間部内の空気のリムへの流動を可能にする空気流通路を設けたフラップを配設してなることが好ましい。空気のうを収納するタイヤの種類は特に限定されず、ラジアルタイヤであってもバイアスタイヤであってもよく、また、このタイヤには従来の空気入りタイヤと同様の構造を用いることができる。
【００１２】
さらに、第３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の製造方法において、加熱溶融した材料を一体成形してリング状のジョイントレス部材を形成し、該ジョイントレス部材を、空気不透過性のチューブの少なくともクラウン部の外周に、フープ補強層として貼り付けることを特徴とする安全タイヤ用空気のうの製造方法である。
【００１３】
また、内側モールドと、該内側モールドを包囲して内側モールドとの間にジョイントレス部材の形状に対応するキャビティを形成する外側モールドとからなる成型モールドの前記キャビティに、加熱溶融した材料を射出成形することによって前記ジョイントレス部材を形成すること、前記溶融した材料は樹脂であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、周方向及び幅方向の双方においてフープ補強層の厚みの均一化を図ることにより、耐久性及び重量バランスを向上した安全タイヤ用空気のう、これを用いた安全タイヤ及びかかる空気のうの製造方法を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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安全タイヤ用空気のう（以下「空気のう」という。）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り、図２は図１に示す安全タイヤがパンクした直後の状態を示す幅方向断面図である。
【００１６】
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を形成している。この安全タイヤをリム３に装着してタイヤ組立体を形成する。そして、タイヤ２には空気充填バルブ４を介して所定の空気圧を充填し、空気のう１には空気充填バルブ５を介してタイヤ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し、その結果、図１に示すように、タイヤ２内には空間Ｓ１が、空気のう１内には空間Ｓ２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Ｓ１の内圧が急激に低下すると、空間Ｓ１と空間Ｓ２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の内面に達し、荷重の支持をタイヤ２から肩代わりする。
【００１７】
そして、第１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の少なくともクラウン部の外周に、周方向に連続して延在するフープ補強層７とを具え、フープ補強層７は、リング状に一体成形されたジョイントレス部材で構成されることにある。
【００１８】
従来の空気のうにおいては、図６に示すように、空気のう１００は空気不透過性のチューブ１０１と、チューブ１０１のクラウン部の外周に、周方向に連続して延在するフープ補強層７とを具え、フープ補強層１０２は、内圧を適用して膨張させたチューブ１０１の外周面に、シート状に形成された部材を巻回しつつ全周にわたって貼り付けた後、シート状部材の両端部を積み重ねた状態で接合してジョイント部１０３を形成することによって構成される。かかる構成は、既存の設備を流用してフープ補強層１０２の材料を製造できる点で有利ではあるが、ジョイント部１０３におけるフープ補強層１０２の厚みは他の部分におけるそれよりも不可避的に厚くなるため、ジョイント部１０３の重量を増加させ、空気のう１００の周方向における重量バランスを不均一とし、ひいてはかかる空気のうを用いた安全タイヤの操縦安定性等を損なうという問題があった。かかる重量バランスの不均一を解消するには、一般にはジョイント部１０３を極力小さくすることが考えられるが、この場合には、空気のうの加硫時に、ジョイント部１０３を構成するシート状部材の両端部が剥離してしまういわゆるジョイント落ちや、ベアーの発生を招きやすく、製造不良率が増加するという新たな問題を生じやすい。さらに、タイヤの内圧低下により空気のうが拡径変形する際に、ジョイント部が剥離又は切断して、空気のうが不均一に変形する結果、ランフラット走行耐久性が低下するおそれもある。
【００１９】
かかるジョイント部を形成することなくフープ補強層を構成する手段としては、本願人が特願２００４−１４２１６７号明細書、特許請求の範囲及び図面において提案したように、チューブ１０１のクラウン部外周の全周にわたって、リボン状部材１０４をオーバーラップさせながら、つるまきらせん巻回してフープ補強層１０２を構成することも考えられるが、この場合には、図７に示すように、空気のう１００の幅方向には厚み及び重量の大きなオーバーラップ部１０５が存在することとなるため、重量や張力負担のアンバランスという不都合が生じるおそれがある。
【００２０】
これに対して、第１発明に従う空気のうにおいては、フープ補強層７をリング状に一体成形されたジョイントレス部材を用いて構成することから、図３に示すように、空気のうの周上においてジョイント部が全く存在しないため、ジョイント部に起因する製造不良や拡径不良が発生する懸念が排除できる上、周方向及び幅方向のいずれにおいてもフープ補強層の厚みが均一となり、空気のうの耐久性及び重量バランスを著しく向上するこができるのである。
【００２１】
また、フープ補強層７を構成するジョイントレス部材は射出成形により形成してなることが好ましい。射出成形により形成すれば、各部が略均質な部材を容易に得ることができる上、各部の形状、特に厚みに関して設計の自由度が増すとともに、得られる部材の寸法精度が高いからである。
【００２２】
さらに、このジョイントレス部材は樹脂からなることが好ましい。樹脂は、比較的軽量かつ安価でありながら剛性等のフープ補強層に要求される物性を具えている上、加熱により容易に所望の形状とすることができるからである。特に好ましい樹脂は、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、これらのブレンド樹脂である。
【００２３】
また、第２発明に従う安全タイヤは、図１に示すように、タイヤ２の内部に第１発明に従う空気のう１を収納したものであり、上述のように空気のう１のフープ補強層７をジョイントレス部材で構成しているので、周方向及び幅方向のいずれにおいてもフープ補強層の厚みが均一となり、安全タイヤの耐久性及び重量バランスを著しく向上することができる。
【００２４】
また、この安全タイヤは、図４に示すように、リム３と空気のう１との間に、タイヤ２の空間部Ｓ１の空気のリム３への流動を可能にする空気流通路８を設けたフラップ９を配設してなることが好ましい。タイヤが負荷転動する際には、路面との摩擦、負荷による繰り返し弾性変形、タイヤの転がり抵抗及びゴム物性等に起因してタイヤ、特にトレッド部が発熱し空間Ｓ１内の空気が加熱されるが、空気流通路８を設ければ、発生した熱はタイヤ２内の空気の流動によりリム７に伝達され、ここから放熱されるため、熱による空気のうの各部の劣化を抑制でき、耐久性を維持することができるからである。フラップ９には、リム組みし、タイヤ及び空気のうに内圧を適用した状態で空気流通路を確保できる限りは任意の材料を用いることができるが、タイヤ内面を傷つけないという観点からはゴム又は樹脂を用いることが特に好ましい。
【００２５】
次にこの発明に従う空気のうの製造方法を説明する。
まず、加熱溶融した材料を一体成形してリング状のジョイントレス部材を形成する。得られるジョイントレス部材は所望のフープ補強層の形状に対応することが好ましいが、成形後にトリミング加工等を施して、得られたジョイントレス部材を所望のフープ補強層の形状に対応する形状に仕上げてもよい。これとは別に、それ自体公知の方法により製造された空気不透過性のチューブを準備する。次いで、ジョイントレス部材をチューブの少なくともクラウン部の外周にフープ補強層として貼り付ける。この際、チューブに３０ｋＰａ程度の低い内圧を適用し、チューブを膨張状態にして貼り付け作業を行うことが、チューブとジョイントレス部材の密着度を高め、かつ作業効率も向上できることから好ましい。また、チューブにジョイントレス部材を貼り付ける手段としては、チューブとして加硫済みのチューブを用い、この外周面又はジョイントレス部材の内周面に接着剤を塗布して貼り付けを行うこと、チューブとして未加硫のチューブを用い、ジョイントレス部材をチューブと密着させた状態で加硫を行って加硫接着を行うこと、接着を行わずに形状結合的に係止することを例示することができるが、これに限定されない。さらに必要に応じて、チューブの外周に、タイヤに収納しリム組みした姿勢にて、リムと対向するように、リムと空気のうとの間の空気の流動を可能にする空気流通路を設けたフラップを貼り付けてもよい。この場合において、チューブにフラップを貼り付ける手段は、上述のチューブにジョイントレス部材を貼り付ける手段と同様である。このようにして、補強層がジョイント部を有していない空気のうを形成することができる。かかる製造方法は、材料費が安く、成型機及び成型工程が不要になるという点で、従来の製造方法と比較して製造コストの面でも有利である。
【００２６】
また、内側モールドと、内側モールドを包囲して内側モールドとの間にジョイントレス部材の形状に対応するキャビティを形成する外側モールドとからなる成型モールドの前記キャビティに、加熱溶融した材料を射出成形することによってジョイントレス部材を形成することが好ましい。射出成形を用いれば、部位によって厚さが違ったり、表面に突起を有したりする複雑な形状のジョイントレス部材であっても容易に形成することができるからである。
【００２７】
さらに、この製造方法においてジョイントレス部材の材料として樹脂を用いることが好ましく、特に加熱により容易に溶融して流動状態となるものが加工特性の点から好ましく、具体的にはポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン等を例示することができる。
【００２８】
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。例えば、図４に示すように、フープ補強層７を幅方向に延ばし、チューブ６のクラウン部だけでなくサイド部を覆うようにしてもよい。ランフラット走行時には、パンク孔からタイヤ内へ入り込んだ異物が突き刺さったり、タイヤの内面と擦れたりすることによりチューブ６が損傷するおそれがあるが、フープ補強層７をサイド部まで延ばせば、チューブ６への異物の突き刺さりやタイヤの内面との擦れを防ぐことができるからである。この場合には、図５に示すように、フープ補強層７のサイド部にも突起を設けて、フラップ９と同様の空気流通路を形成することが、タイヤ２内の空気の流通を確保する観点から好ましい。
【実施例】
【００２９】
次に、この発明に従う安全タイヤを試作し、性能評価を行ったので、以下に説明する。
【００３０】
実施例の安全タイヤは、タイヤサイズが４９５／４５Ｒ２２．５のトラック・バス用ラジアルタイヤであり、図５に示すような構造を有し、ポリエチレンテレフタレートを射出成形して厚みが３．０ｍｍのフープ補強層を形成してなり、リムと対向する部分に樹脂製のフラップを具える。フープ補強層のサイド部及びフラップには、深さ５．０ｍｍ、幅７．０ｍｍの空気流通路を設けている。
【００３１】
比較のため、タイヤサイズが実施例と同じであり、リムと対向する部分に実施例と同様のフラップを有するものの、厚みが３．０ｍｍであり、空気のうを形成した際のサイド部に対応する部分に、深さ５．０ｍｍ、幅７．０ｍｍの空気流通路を設けてなるシート状部材をチューブの外周に巻回してジョイント部を有するフープ補強層を構成してなる安全タイヤ（従来例）についても併せて試作した。
【００３２】
前記各供試安全タイヤの空気のうの厚みを測定した。周方向の測定は、空気のうの幅方向中心位置及び幅方向中心位置から左右に５ｍｍ離れた位置上でそれぞれ全周にわたり１０ｍｍ間隔でデジタルノギスを用いて測定した。また、幅方向の測定は、空気のうの幅方向中心位置、幅方向中心位置から２０ｃｍ離れた位置上、最大幅位置上及びビード部の４点についてデジタルノギスを用いて測定した。得られた測定結果から標準偏差の３倍（３σ）を計算し、この値により厚みの均一性を評価した。この評価結果を表１に示す。
【００３３】
また、前記各供試安全タイヤを、リムサイズが１７．００×２２．５でありバランサーを用いてバランス調整を行ったリムに装着してタイヤ車輪とした。このタイヤ車輪の、空気のうを含むタイヤ（空間Ｓ１）の内圧を９００ｋＰａ（相対圧）とし、空気のう（空間Ｓ２）の内圧を９７０ｋＰａ（相対圧）とし、このタイヤ車輪のバランスをバランサーで測定し、この測定値により重量バランスを評価した。この評価結果を表１に示す。なお、表１中の評価結果は従来例を１００としたときの指数比で表してあり、数値が小さいほど重量バランスが優れている。
【００３４】
さらに、内圧を適用した前記各タイヤ車輪をドラム試験機に装着した後、タイヤ側に内圧を供給するためのバルブコアを抜いて空気のうを含むタイヤ（空間Ｓ１）の内圧を０ｋＰａ（相対圧）とし、タイヤ負荷荷重：４９ｋＮを適用し、走行速度６０ｋｍ／ｈの条件下でドラム試験機上を走行させ、安全タイヤが故障するまでの走行距離を測定し、この測定値によって安全タイヤのランフラット耐久性を評価した。この評価結果を表１に示す。なお、表１中の評価結果は従来例を１００としたときの指数比で表してあり、数値が大きいほどランフラット耐久性が優れている。
【００３５】
【表１】
2006069315.tif 000003
【００３６】
表１に示す結果から、実施例の安全タイヤは、従来例の安全タイヤに比べて、空気のうの厚みの均一性、重量バランス及びランフラット耐久性の全てにおいて優れていることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
この発明により、周方向及び幅方向の双方においてフープ補強層の厚みの均一化を図ることによって、耐久性及び重量バランスを向上した安全タイヤ用空気のう、これを用いた安全タイヤ及びかかる空気のうの製造方法を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明に従う代表的な安全タイヤ用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２】図１に示す安全タイヤがパンクした直後の状態を示す幅方向断面図である。
【図３】この発明に従う代表的な安全タイヤ用空気のうの幅方向中心位置における径方向断面図である。
【図４】この発明に従う他の安全タイヤ用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５】この発明に従う他の安全タイヤ用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６】従来の安全タイヤ用空気のうの幅方向中心位置における径方向断面図である。
【図７】リボン状部材をつるまきらせん巻回してフープ補強層を構成した安全タイヤ用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。
【符号の説明】
【００３９】
１  安全タイヤ用空気のう
２  タイヤ
３  リム
４、５  空気充填バルブ
６  チューブ
７  フープ補強層
８  空気流通路
９  フラップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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