(57)【要約】【課題】タイヤの内圧が低下した際に、片膨れすることなく均一に拡径変形でき、安定したランフラット走行性能を得ることのできる安全タイヤ用空気のう及び安全タイヤを提供する。【解決手段】中空円管状の空気のう１は、タイヤ２に収納されて安全タイヤを形成している。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、タイヤ２内には空間Ｃ１が、空気のう１内には空間Ｃ２がそれぞれ形成される。空気のう１は、空気不透過性のチューブ６と、空気のう１及びタイヤ２に空気を充填して空気のう１を膨らませた状態にて、チューブ６の外面がリム３又はタイヤ２と接触する部分Ａに、その幅中心線ＣＬを対称軸として線対称に配設された一対の補強部材７とを具える。補強部材７は、単位幅当たりの周方向剛性が、チューブ６の周方向剛性よりも高い。【選択図】図１
2006327309.tif 000002
【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、前記空気充填状態にて、該チューブの外面がリム又はタイヤと接触する部分に、その幅中心線を対称軸として線対称に配設された一対の補強部材とを具え、
該補強部材は、単位幅当たりの周方向剛性が、チューブの周方向剛性よりも高いことを特徴とする安全タイヤ用空気のう。
【請求項２】
前記補強部材は、１０〜５０ｍｍの範囲の幅を有する、請求項１に記載の安全タイヤ用空気のう。
【請求項３】
両補強部材の幅方向内端間の距離は、タイヤの内圧の低下に伴う拡径変形前後における拡張率が５０％以下である、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】
補強部材の幅方向外端に相当する位置から空気のうのクラウン部の幅方向外端までを、空気のうの内面に沿って測定した距離である側部長さは、タイヤの内圧の低下に伴う拡径変形前後における拡張率が２００％以下である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の安全タイヤ用空気のう。
【請求項５】
前記空気充填状態にて、空気のうの内面から補強部材の外面までの径方向距離は、空気のうの断面高さの０〜３０％の範囲にある、請求項１〜４のいずれか一項に記載の安全タイヤ用空気のう。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の安全タイヤ用空気のうを有する安全タイヤ。
【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、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及びかかる空気のうを有する安全タイヤに関するものである。
【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、安全タイヤの内部に収容されて、タイヤの内圧が低下するランフラット状態では、タイヤ内圧の低下に伴って拡張変形して荷重支持をタイヤから肩代わりする中空円管状の空気のう及びこれを用いた安全タイヤが記載されている。また、特許文献２には、中空円管状の空気のうの、クラウン域、側部域及び基部域のそれぞれを、周方向に連続する補強部材により補強し、基部域の補強部材の、単位幅当たりの周方向剛性を、側部域補強部材のそれより大きくするとともに、その基部域補強部材の厚みの、幅に対する比を０．２倍未満とし、側部域の補強部材を、基部域補強部材に、それの幅の１／２以上にわたって積層させてなる安全タイヤ用空気のうが記載されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１０３１４号公報
【特許文献２】特開２００３−１５９９１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載された空気のうは、タイヤ内に緩く固定されているため、例えばコーナリング中に発生する横Ｇにより、タイヤ内で左右のいずれかに偏った状態となっている場合がある。この状態でパンクすると、空気のうの左半部と右半部ではタイヤの内面までの距離が異なることから、左右いずれかの半部の膨張が大きくなる、いわゆる片膨れを生ずる。片膨れを起こした空気のうは、大きく膨張した部位の厚みが薄くなり、この部位の耐久性が大幅に低下することから、ランフラット走行性能が低下するという問題が生じるおそれがあった。また、特許文献２に記載された空気のうは、基部域の補強部材の配設箇所によっては、側部域補強部材の伸張が過度に大きくなり、この部位の耐久性が低下するというおそれがあった。
【０００６】
したがって、この発明は、従来技術が抱えるこのような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、タイヤの内圧が低下した際に、片膨れすることなく均一に拡径変形でき、安定したランフラット走行性能を得ることのできる安全タイヤ用空気のう及び安全タイヤを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するため、この発明の安全タイヤ用空気のうは、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、前記空気充填状態にて、該チューブの外面がリム又はタイヤと接触する部分に、その幅中心線を対称軸として線対称に配設された配設された一対の補強部材とを具え、該補強部材は、単位幅当たりの周方向剛性が、チューブの周方向剛性よりも高いことを特徴とする。これによれば、補強部材により、空気のうが左右対称な状態で固定されているので、タイヤの内圧が低下した際に、空気のうが左右均等に拡張する。
【０００８】
ここで「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。
【０００９】
また、補強部材は、１０〜５０ｍｍの範囲の幅を有することが好ましい。なお、補強部材の幅は、空気のうの幅方向断面内でのペリフェリに沿う長さをいうものとする。
【００１０】
さらに、両補強部材の幅方向内端間の距離は、タイヤの内圧の低下に伴う拡径変形前後における拡張率が５０％以下であることが好ましい。なお、本明細書でいう拡張率とは、空気のうの拡張前における長さをＬ１、空気のうの拡張後における長さをＬ２、拡張率をＥとし、それぞれの長さは、空気のうの幅方向断面内でのペリフェリに沿って計測するものとして、
Ｅ（％）＝（Ｌ２−Ｌ１）×１００／Ｌ１
により求められる値をいうものとする。
【００１１】
さらにまた、補強部材の幅方向外端に相当する位置、すなわち補強部材の幅方向外端を通り空気のうの厚み方向（空気のうの外面に立てた法線に一致する）に引いた仮想直線が空気のうの内面と交わる位置から空気のうのクラウン部の幅方向外端までを、空気のうの内面に沿って測定した距離である側部長さは、タイヤの内圧の低下に伴う拡径変形前後における拡張率が２００％以下であることが好ましい。
【００１２】
加えて、前記空気充填状態にて、空気のうの内面から補強部材の外面までの径方向距離は、空気のうの断面高さの０〜３０％の範囲にあることが好ましい。
【００１３】
そして、この発明に従う安全タイヤは、前記のいずれかの空気のうを有するものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、周方向への伸長を抑制する補強部材を適正に配設することにより、タイヤの内圧が低下した際に、片膨れすることなく均一に拡径変形でき、安定したランフラット走行性能を得ることのできる安全タイヤ用空気のう及び安全タイヤ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】
次に、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る。
【００１６】
図１に示す空気のう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Ｃ１が、空気のう１内には空間Ｃ２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Ｃ１の内圧が急激に低下すると、空間Ｃ１と空間Ｃ２との内圧差が大きくなる結果、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、この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、前記条件で空気のう１及びタイヤ２に空気を充填して空気のう１を膨らませた状態にて、チューブ６の外面がリム３又はタイヤ２と接触する部分Ａ（図１では太線部で示す。）に、その幅中心線ＣＬを対称軸として線対称に配設された一対の補強部材７とを具えること、及び、補強部材７は、単位幅当たりの周方向剛性が、チューブ６の周方向剛性よりも高いことにある。
【００１８】
従来の安全タイヤ用空気のうは、主として内部に充填された空気圧の作用により、タイヤ及び／又はリムに比較的緩く固定されているため、コーナリング中に発生する横Ｇや路面からの振動の影響で、タイヤ内で左右のいずれかに偏った状態となっている場合がある。このように空気のうが偏った状態では、空気のうの一方の半部とタイヤ内面までの距離が、他方の半部とタイヤ内面までの距離よりも小さくなることから、タイヤの内圧が低下すると、一方の半部の膨張が小さく、他方の半部の膨張が大きくなる。このため、膨張の大きな半部では、その厚みが薄くなり、ランフラット走行中に破断しやすくなったり、極端な場合には、ランフラット走行に至る前の拡径変形段階で破断してしまったりする場合がある。このような片膨れを防止するためには、外力の影響を受けた場合にも、空気のうの幅中心線をタイヤの赤道面と一致させた状態を維持するように、空気のうを固定する必要がある。
【００１９】
そこで、この発明に従う空気のう１では、一対の補強部材７、７を、チューブ６の外面がリム３又はタイヤ２と接触する部分Ａの外面又は内部に、空気のう１の幅中心線ＣＬを対称軸として線対称に配設することで、空気のう１を左右対称な状態で固定している。これに加えて、補強部材７の単位幅当たりの周方向剛性を、チューブ６の周方向剛性よりも高くしているので、空気のう１に外力が加わった場合にも、タイヤ２内での補強部材７の位置が変化することなくなり、空気のう１の偏りを防止し、空気のう１の幅中心線ＣＬをタイヤ赤道面と一致させた状態に維持できる。これらの作用が相まって、タイヤの内圧が低下した際に、片膨れを生ずることなく、空気のうを左右均等に拡張させることが可能となり、安定したランフラット走行性能が得られるのである。
【００２０】
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、従来の空気のうを構成するチューブを用いることができ、空気充填状態で空気のうを偏平形状に保つための、不織布又は樹脂シート等からなる補強層を有していてもよい。
【００２１】
また、補強部材７の幅ｗは、１０〜５０ｍｍの範囲にあることが好ましい。補強部材７の幅ｗが１０ｍｍ未満の場合には、これによる空気のう１の固定作用が不足し、外力の影響で空気のう１が偏るおそれがあるからであり、５０ｍｍを超える場合には、補強部材７の成型や空気のうの取り付け作業が困難となるおそれがあるからである上、後述する距離ｂ及び側部長さｓを設定することが困難となるからである。
【００２２】
図２は、タイヤ内圧が低下したため、空気のう１が拡径変形し、タイヤ２の内面に到達した状態を示す。リム３に対向する空気のう１のベース部は、クラウン部及び側部が拡径変形するのに伴って、幅方向外側に引っ張られるる。このため、両補強部材７、７の幅方向内端８、８の間の距離ｂは、通常走行時よりもランフラット走行時の方が大きくなるが、この拡径変形前後における拡張率は５０％以下であることが好ましい。拡張率が５０％を超える場合には、空気のう１に空気を充填するために取り付けたバルブ５がリム３に固定されていることから、バルブ５の周辺のチューブ６に大きな張力が加わり、破断するおそれがあるからである。この拡張率を小さくするには、空気のう１の拡張変形前の両補強部材７、７の幅方向内端８、８の間の距離ｂを大きくする、すなわち、補強部材７をタイヤ２のビード部近傍に配置することが有効である。
【００２３】
補強部材７は、図１に示すように、外面がリム３と接触する部分に配設することができるが、タイヤサイズが比較的小さい安全タイヤ用の空気のうでは、補強部材７が周方向に伸長し難いことから、リム組み作業が困難となる場合がある。このような場合には、図３に示すように、補強部材７をタイヤ２と接触する部分に配設することが好ましい。このような構成とすれば、空気のう１をリム組みする際に、補強部材７が障害となることがないからである。これに加えて、このような構成を採用することで、従来の空気のうでは困難であった、空気のうのベース部と側部の拡張量の比を容易に制御することもできる。
【００２４】
図４は、図３に示す空気のう１が拡径変形した後の状態を示す。空気のう１のうち、拡径変形に際して最も引き伸ばされるのは側部である。しかし、補強部材７は周方向剛性が高く、空気のう１が拡径変形した場合にも、補強部材７の位置はほとんど変化しない。この結果、従来の空気のうに比べ、補強部材７の幅方向外端９に相当する位置１０と空気のうのクラウン部の幅方向外端１１の間に位置する側部の厚みｔが最も薄くなる。この厚みｔが薄くなりすぎると容易に破断し、耐久性が低下することから、補強部材７の幅方向外端９に相当する位置１０から空気のうのクラウン部の幅方向外端１１までを、空気のう１の内面に沿って測定した距離である側部長さｓの拡張率を２００％以下とし、厚みｔを確保することが好ましい。この拡張率を小さくするには、空気のう１の拡張変形前の側部長さｓを大きくする、すなわち、補強部材７をタイヤ２のビード部近傍に配置することが有効である。
【００２５】
さらに、図１及び図３に示す空気充填状態にて、空気のう１の内面から補強部材７の外面までの径方向距離Ｄａは、空気のう１の断面高さＤｂの０〜３０％の範囲にあることが好ましい。このような範囲に補強部材７を配設すれば、上述の補強部材間距離ｂ及び側部長さｓの範囲を容易に達成できるからである。なお、ＤａがＤｂの０％となるのは、空気のう１の内面上に補強部材７を配設した状態である。
【００２６】
補強部材７は種々の材料で構成することができるが、特にチューブ２との接着性を高める観点からはゴムと不織布からなる複合材料で構成することが好ましく、特に周方向剛性を高めて、空気のうを強固に固定する観点からは有機繊維コード又はスチールコードで構成することが好ましい。
【００２７】
なお、上述したところは、この発明の実施態様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１〜４には、補強部材７をチューブに埋設した態様を示したが、図示は省略するが、補強部材７をチューブの外面又は内面に接着してもよい。
【実施例】
【００２８】
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。
【００２９】
（実験１）
タイヤサイズが４９５／４５Ｒ２２．５のタイヤ内に、内径が５６９ｍｍの空気のうを収容して安全タイヤを作成した。実施例１〜３の安全タイヤに用いた空気のうは、リム又はタイヤと接触する部分に、幅４５ｍｍであり、周方向剛性が空気のうのチューブのそれよりも高い補強部材を配設してなり、一方、従来例１の安全タイヤに用いた空気のうは、補強部材を有していないことを除く全ての仕様を実施例１〜３と共通とした。また、実施例１〜３及び従来例１のタイヤは、それぞれ表１に示す諸元を有する。
【００３０】
前記各供試タイヤを、リムサイズが１７．００×２２．５のリムに装着してタイヤ車輪とした。このタイヤ車輪をテスト車両に装着して、空気のうを含むタイヤ（空間Ｃ１）の内圧を９００ｋＰａ（相対圧）とし、空気のう（空間Ｃ２）の内圧を９７０ｋＰａ（相対圧）とし、タイヤ負荷荷重：５６．８８ｋＮを適用した。次いで、空気のうに０．４Ｇの横力が作用するように、６０ｋｍ／ｈの速度で７５Ｒのコーナーを旋回中にバットレス部を爆破してランフラット走行状態にした後、タイヤを解体して取り出した空気のうの形状を目視確認により空気のうの拡径変形状態の均一性を評価した。この結果、実施例１〜３のタイヤの空気のうは、左右のいずれへも偏ることなく均一に拡張していたが、従来例１のタイヤの空気のうは、片膨れを起こしていた。
【００３１】
前記各タイヤ車輪に対し、空間Ｃ１に９００ｋＰａ（相対圧）、空間Ｃ２に９７０ｋＰａ（相対圧）の内圧をそれぞれ適用した後、空間Ｃ１へ空気を供給するバルブのバルブコアを抜き取ってランフラット状態にした。次いで、タイヤ負荷荷重：５６．８８ｋＮ、走行速度：６０ｋｍ／ｈの条件下でドラム試験機上を走行させ、空気のうによる負荷の支持が不能となるまでの走行距離を測定し、この走行距離により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、この評価結果は、従来例１のタイヤの評価結果を１００としたときの指数比で示しており、数値が大きいほどランフラット耐久性は優れている。
【００３２】
【表１】
2006327309.tif 000003
【００３３】
表１に示す結果から、実施例１〜３のタイヤはいずれも、従来例１のタイヤに比べてランフラット耐久性が優れていることが分かる。また、実施例２のタイヤは空気のうの側部に、実施例３のタイヤは空気のうのバルブ取り付け位置に、それぞれ破断が生じたため、ランフラット耐久性が、従来例１よりは優れているものの、実施例１のタイヤよりも劣る結果となった。
【００３４】
（実験２）
タイヤサイズが２９５／７５Ｒ２２．５のタイヤ内に、内径が５５６ｍｍの空気のうを収容して安全タイヤを作成した。実施例４〜６の安全タイヤに用いた空気のうは、リム又はタイヤと接触する部分に、幅２５ｍｍであり、周方向剛性が空気のうのチューブのそれよりも高い補強部材を配設してなり、一方、従来例２の安全タイヤに用いた空気のうは、補強部材を有していないことを除く全ての仕様を実施例４〜５と共通とした。また、実施例４〜６及び従来例２のタイヤは、それぞれ表１に示す諸元を有する。
【００３５】
前記各供試タイヤを、リムサイズが８．２５×２２．５のリムに装着してタイヤ車輪とした。このタイヤ車輪をテスト車両に装着して、空気のうを含むタイヤ（空間Ｃ１）の内圧を７９０ｋＰａ（相対圧）とし、空気のう（空間Ｃ２）の内圧を８６０ｋＰａ（相対圧）とし、タイヤ負荷荷重：２７．４６ｋＮを適用した。次いで、空気のうに０．４Ｇの横力が作用するように、６０ｋｍ／ｈの速度で７５Ｒのコーナーを旋回中にバットレス部を爆破してランフラット走行状態にした後、タイヤを解体して取り出した空気のうの形状を目視確認により空気のうの拡径変形状態の均一性を評価した。この結果、実施例４〜６のタイヤの空気のうは、左右のいずれへも偏ることなく均一に拡張していたが、従来例２のタイヤの空気のうは、片膨れを起こしていた。
【００３６】
前記各タイヤ車輪に対し、空間Ｃ１に７９０ｋＰａ（相対圧）、空間Ｃ２に８６０ｋＰａ（相対圧）の内圧をそれぞれ適用した後、空間Ｃ１へ空気を供給するバルブのバルブコアを抜き取ってランフラット状態にした。次いで、タイヤ負荷荷重：２７．４６ｋＮ、走行速度：６０ｋｍ／ｈの条件下でドラム試験機上を走行させ、空気のうによる負荷の支持が不能となるまでの走行距離を測定し、この走行距離によりランフラット耐久性を評価した。この評価結果を表２に示す。なお、この評価結果は、従来例２のタイヤの評価結果を１００としたときの指数比で示しており、数値が大きいほどランフラット耐久性は優れている。
【００３７】
【表２】
2006327309.tif 000004
【００３８】
表２に示す結果から、実施例４〜６のタイヤはいずれも、従来例２のタイヤに比べてランフラット耐久性が優れていることが分かる。また、実施例５のタイヤは空気のうの側部に破断が生じたため、ランフラット耐久性が、従来例２よりは優れているものの、実施例４及び６のタイヤよりも劣る結果となった。さらに、実施例６のタイヤは、ランフラット耐久性では実施例５のタイヤよりも優れているものの、リム組みの作業性が実施例４及び５に比べて著しく劣っていた。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
以上の説明から明らかなように、この発明によって、タイヤの内圧が低下した際に、片膨れすることなく均一に拡径変形でき、安定したランフラット走行性能を得ることのできる安全タイヤ用空気のう及び安全タイヤを提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【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に示す安全タイヤをランフラット状態で示す幅方向断面図である。
【図３】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４】図３に示す安全タイヤをランフラット状態で示す幅方向断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１  空気のう
２  タイヤ
３  リム
４、５  バルブ
６  チューブ
７  補強部材
８  補強部材の幅方向内端
９  補強部材の幅方向外端
１０  補強部材の幅方向外端に相当する位置
１１  クラウン部の幅方向外端
【図１】
2006327309.tif 000005
【図２】
2006327309.tif 000006
【図３】
2006327309.tif 000007
【図４】
2006327309.tif 000008