(57)【要約】【目的】タイヤパンク後も自動車の安定走行を保証するランフラットタイヤ用鋼製中子を提供する。【構成】タイヤ２０の内側でビード２１の近傍に位置し、リムホイール１０からビード２１が離脱する動きを規制する着座部３１Ｒ，３１Ｌが幅方向両側に形成され、両側の着座部３１Ｒ，３１Ｌから立ち上がった側壁３２Ｒ，３２Ｌの間にフラットラン時の車重を受ける支持部３３が形成されたランフラットタイヤ用鋼製中子である。引張強さ：５９０〜１２８０Ｎ／ｍｍ２，伸び：１０％以上の高張力鋼板を素材とし、リムホイール１０に外装されるリング形状に成形されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤの内側でビードの近傍に位置し、リムホイールからビードが離脱する動きを規制する着座部が幅方向両側に形成され、両側の着座部から立ち上がった側壁の間にフラットラン時の車重を受ける支持部が形成された中子であり、引張強さ：５９０〜１２８０Ｎ／ｍｍ２，伸び：１０％以上の高張力鋼板を素材とし、リムホイールに外装されるリング形状に成形されていることを特徴とするランフラットタイヤの鋼製中子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、タイヤパンク直後のタイヤ交換を必要とせず、所定距離だけ自動車の安定走行を可能にしたランフラットタイヤに組み込まれる鋼製中子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の走行中にタイヤがパンクすると操舵性に支障をきたすためタイヤの交換が要求されるが、高速道路走行中，夜間，雨天等でのタイヤ交換は危険で困難な作業である。パンクしても一定の距離だけ走行できるとタイヤ交換が容易で安全な場所まで自動車を移動させることができ、搭載が義務付けられているスペアタイヤも不要になる。スペアタイヤの省略は、その分だけ軽量化されることは勿論、各種電気・電子機器等が複雑に搭載される自動車の狭隘な空間を有効利用する上でも有意義である。
【０００３】
パンク後にも自動車を安定走行（フラットラン）させるために、ランフラットタイヤが開発されている。ランフラットタイヤは、ゴムで補強したタイヤ側面で荷重を支えるサイド補強式，タイヤ内部に組み込んだ中子で荷重を支える中子式に大別される。サイド補強式は、タイヤ側面を硬くするため上下方向の剛性が増加して乗り心地に悪影響を与えるばかりでなく、扁平率の大きなタイヤには不向きである。他方、中子式は扁平率の大きなタイヤに適し、乗り心地に与える悪影響もない。
【０００４】
中子式には、専用ホイール，専用タイヤ，専用ホイールに装着された中子で構成されるＭｉｃｈｅｌｉｎ社製ＰＡＸシステムがあるが、通常ホイール，通常タイヤを使用するＣｏｎｔｉｎｅｎｔａｌ社製ＣＳＲシステムが汎用性の面から注目されている。ＣＳＲシステムでは、パンク時の車重を支持し、タイヤのビードをリム上に固定してタイヤホイールからビードが外れることを防ぐＭ型中子をタイヤの内部に組み込んでいる。中子には、断面が皿状の環状体を備えたフラットラン支持体（特開平１０−２９７２２６号公報），タイヤ内で連結した円環状の中子（特開２００２−２３４３０４号公報）等が知られている。
【０００５】
安全なフラットランを保障する上では、エンジンからの動力を自動車の走行に代える機能を車重印加状態でも維持する必要がある。ところが、中子に対する材質的な検討は、これまでのところ進められておらず、たとえば前掲：特開２００２−２３４３０４号公報ではＦｅ，Ａｌ，Ｍｇ等の金属材料，繊維補強樹脂複合材，エンジニアリングプラスチック等が中子材料に掲げられているに過ぎない。
ランフラットタイヤの要求特性を中子材料が満足していないと、フラットラン中に中子の破損，座屈，変形等が生じやすく、目的地までの走行ができなくなる。因みに、時速８０ｋｍで走行距離２００ｋｍのフラットランも要求されており、耐力が不足するＡｌ，Ａｌ合金や破損しやすい樹脂，樹脂複合材では要求特性を十分に満足できない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ランフラットタイヤに組み込まれる中子に要求される種々の特性について調査・研究した結果、析出強化，固溶強化等で高強度化した高張力鋼板が中子材料として好適であるとの知見をベースとし、軽量化しても要求特性を十分に満足するランフラットタイヤ用鋼製中子を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明のランフラットタイヤ用鋼製中子は、その目的を達成するため、タイヤの内側でビードの近傍に位置し、リムホイールからビードが離脱する動きを規制する着座部が幅方向両側に形成され、両側の着座部から立ち上がった側壁の間にフラットラン時の車重を受ける支持部が形成された中子であり、引張強さ：５９０〜１２８０Ｎ／ｍｍ２，伸び：１０％以上の高張力鋼板を素材とし、リムホイールに外装されるリング形状に成形されていることを特徴とする。
【０００８】
【実施の形態】
ランフラットタイヤは、リムホイール１０のフランジ１１にビード２１を固着したタイヤ２０の内部に中子３０を組み込んでいる（図１）。ビード２１は，通常のタイヤと同様にリムホイール１０の環状凹部に密着されている。リムホイール１０，中子３０の適宜の個所に圧縮空気注入用の連通口が形成されるが、図１では連通口を省略している。
中子３０は、リムホイール１０に外装されるリング形状をもち、リムホイール１０の周面に着座する着座部３１Ｒ，３１Ｌを両側に備えている（図２）。着座部３１Ｒ，３１Ｌの先端は、タイヤ２０の内側でビード２１の近傍に位置し、リムホイール１０の環状凹部からビード２１が離脱する動きを規制する。両側の着座部３１Ｒ，３１Ｌから側壁３２Ｒ，３２Ｌが立ち上がり、側壁３２Ｒ，３２Ｌ間の幅方向中央が凹んだＭ型断面（図２ｂ）或いはフラットな断面（図２ｃ）が、フラットラン時の支持部３３となる。支持部３３に弾性材３４を固着し、緩衝作用をもたせることもある。
【０００９】
タイヤ２０の空気が抜けたフラットラン時、タイヤ２０を介して路面に接する支持部３３で車重が支持された状態で自動車が走行する。かかる過酷な条件下で使用される部材であることから、Ａｌ，Ａｌ合金に比較して耐力が格段に高い鋼材の使用が必要である。自動車用部品に要求される軽量化に対応できるように、薄肉化しても十分な強度をもつ鋼材が必要とされる。両側の着座部３１Ｒ，３１Ｌから立ち上がった側壁３２Ｒ，３２Ｌの間が支持部３３となる複雑なリング形状に成形されることから、成形性に優れていることも重要な要件である。
【００１０】
本発明者等は、中子材料の要求特性と鋼材との関係を種々調査・検討した結果、引張強さ：５９０〜１２８０Ｎ／ｍｍ２，伸び：１０％以上の高張力鋼板が中子材料として最適であることを見出した。引張強さ：５９０〜１２８０Ｎ／ｍｍ２，伸び：１０％以上を満足する高張力鋼板には析出強化，固溶強化等で高強度化した鋼板があるが、普通鋼，低合金鋼，高合金工鋼，ステンレス鋼，めっき鋼板等の鋼種を問わず、引張強さ：５９０〜１２８０Ｎ／ｍｍ２，伸び：１０％以上を満足する限り後述の実施例からも明らかなようにランフラットタイヤ用鋼製中子として十分に使用できる。
【００１１】
引張強さは、フラットラン時の車重を支持しながら中子３０が座屈，変形を起こさない上での重要な指標である。５９０Ｎ／ｍｍ２以上の引張強さであれば、長時間にわたるフラットラン後も中子３０が初期形状を維持し、中子３０の素材である高張力鋼板を１〜２ｍｍ程度に薄肉化できる。しかし、引張強さ１２８０Ｎ／ｍｍ２を超えると高張力鋼板の靭性が低下し、フラットラン時の衝撃で中子３０が破損しやすくなる。引張強さの上昇に伴って延性，加工性が低下する一般的な傾向からしても、過剰に大きな引張強さは高張力鋼板を製品形状に加工する上でも好ましくない。
【００１２】
高張力鋼板を所定リング形状の中子３０に成形する上で１０％以上の伸びが必要であるが、伸びの大きな鋼材は靭性も高いことが多く、フラットラン時の衝撃に十分耐える中子３０が得られる。因みに、伸びが１０％未満の鋼板から作製された中子３０では、成形時に導入された歪みや応力に起因して亀裂等の加工欠陥が発生しやすい。加工欠陥は、フラットラン時の負荷，振動，衝撃等で成長し、中子３０を破損させる原因になる。
【００１３】
フラットラン時の衝撃を緩和するため弾性材３４（図２ｃ）を支持部３３に固着する場合もある。弾性材３４には、通常ゴム質が使用され、接着剤によって支持部３３に貼り付けられる。接着性改善のためには、鋼板表面の粗面化や化成処理が有効である。このため、中子３に用いられる高張力鋼板には化成処理性に優れることが要求される場合もある。
このように種々ある鋼材の中から引張強さ：５９０〜１２８０Ｎ／ｍｍ２，伸び：１０％以上の高張力鋼板を選択し、ランフラットタイヤ用鋼製中子の素材に使用するとき、フラットラン時に自動車の安定走行が保障され、自動車用部品として必要な軽量化の要求も満足する鋼製中子が提供される。
【００１４】
【実施例】
各種鋼材を熱延し、或いは冷延し、更にはめっきを行い板厚１．５ｍｍの鋼帯を製造した。熱延鋼板では仕上げ温度や巻取り温度，冷延鋼板では冷延後の焼鈍における加熱温度や冷却条件，めっき鋼板ではめっき前の焼鈍過程における冷却条件を変更制御することにより、熱延鋼帯の引張強さ，伸びを種々の値に調整した。得られた熱延鋼帯を長さ１２００ｍｍ，幅３００ｍｍに裁断し、長手方向両端部を溶接することにより、高さ３００ｍｍ，外径３８０ｍｍの鋼製円筒を得た。
使用した鋼材の組成，製造法及び機械的特性を表１に示す。
【００１５】
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【００１６】
鋼製円筒を液圧成形装置の金型にセットし、円筒内部から液圧を加え、支持部３３の中央が凹んだ断面形状（図２ｂ）及び支持部３３がフラットな断面形状（図２ｃ）をもつ鋼製中子を、同じ材質の鋼材ごとに１００個作製した。なお、図２ｂの断面形状では、着座部３１Ｒ，３１Ｌの幅を８０ｍｍ，側壁３２Ｒ，３２Ｌの立上り幅を１１０ｍｍ，支持部３３の幅を５０ｍｍ，着座部３１Ｒ，３１Ｌから支持部３３までの高さを３０ｍｍ，着座部３１Ｒ，３１Ｌから凹みまでの高さを１５ｍｍとし、成形後の幅を２７０ｍｍ，着座部外径を３８０ｍｍに設定した。図２ｃの断面形状では、着座部３１Ｒ，３１Ｌの幅を７５ｍｍ，着座部３１Ｒ，３１Ｌから支持部３３までの高さを４０ｍｍ，成形後の幅を２６０ｍｍをする外は図２ｂの断面形状と同じサイズに設定した。
【００１７】
作製された鋼製中子の各部を観察し、亀裂，破断等の加工欠陥を調査した。調査結果を素材・鋼板の伸び率で整理した表２にみられるように、伸び率１０％未満の鋼板を素材に使用した場合、大きな加工を受けた着座部３１Ｒ，３１Ｌと側壁３２Ｒ，３２Ｌとの角部や側壁３２Ｒ，３２Ｌと支持部３３との角部に加工欠陥が発生し、高い不良品発生率であった。他方、伸び：１０％以上の鋼板を素材に使用すると、加工欠陥が大幅に低下し、高い歩留で所定形状の鋼製中子に成形できた。
【００１８】
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【００１９】
次いで、加工欠陥を発生させなかった伸び率１５％，２０％の素材・鋼板から作製された鋼製中子を静的及び衝撃荷重負荷試験に供した。
静的荷重負荷試験では、液圧成形で得られた成形品の幅両端をトリミングし、幅２００ｍｍの試験片に加工した。直径３７５ｍｍの軸に試験片を通した後、軸に嵌挿したリングで試験片の幅方向両端を径１５０ｍｍに締め付けて固定し、軸を保持して山形状の支持部３３に１０ｋＮの荷重を加え、支持部３３の変形を観察した。
測定結果を素材・鋼板の引張強さで整理して表３に示すように、引張強さが５９０Ｎ／ｍｍ２以上の素材・鋼板から作製された鋼製中子は、荷重に十分耐え変形しなかった。他方、引張強さが不足する素材・鋼板から作製された鋼製中子は変形しやすく、荷重負荷に応じて変形した。
【００２０】
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【００２１】
衝撃荷重負荷試験では、液圧成形で得られた成形品から周方向に長さ２００ｍｍのカマボコ状試験片を切り出し、３０ｍｍ×１００ｍｍ×２００ｍｍの厚鋼板製重錘を２ｍの高さから試験片の頂面（支持部３３）に向けて落下させ、重錘落下後に支持部３３の状態を観察した。
表４の観察結果にみられるように、引張強さを１２８０Ｎ／ｍｍ２以下に抑えた高張力鋼板から作製された中子では、変形したものの破断に至ることはなかった。他方、引張強さが高すぎる鋼種Ｇ，Ｈでは、重錘落下の衝撃を受けて脆性的な破断が生じた。
【００２２】
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【００２３】
以上の結果から、引張強さ：５９０〜１２８０Ｎ／ｍｍ２，伸び：１０％以上の高張力鋼板を素材として成形した鋼製中子は、複雑形状に加工されているにも拘らず、長時間のフラットランに耐えることが期待され、スペアタイヤに比較しても軽量である。この鋼製中子と同等の性能を得ようとすると、アルミ製中子では４〜５倍の肉厚を必要とし、アルミ製特有の軽量性を活用できず、タイヤ内部に収容させる上でも中子の設計に支障をきたす。繊維強化樹脂を素材とする中子では、耐久疲労試験中の速い段階で亀裂が発生するため、鋼製中子と同様な効果が得られない。
【００２４】
【発明の効果】
以上に説明したように、フラットラン時の車重を支持する中子を引張強さ：５９０〜１２８０Ｎ／ｍｍ２，伸び：１０％以上の高張力鋼板から作製すると、タイヤがパンクした緊急事態にあっても自動車の安定走行を十分に長い距離にわたって保障する。そのため、スペアタイヤの搭載が不要となり、その分だけ車両が軽量化され、車両内部の設計自由度が向上する。また、薄肉化しても十分な強度が維持されるため、自動車への組込みに適した軽量部品として重宝される。
【図面の簡単な説明】
【図１】中子を組み込んだランフラットタイヤの一部断面斜視図
【図２】鋼製中子の斜視図（ａ），断面図（ｂ，ｃ）
【符号の説明】
１０：リムホイール    １１：フランジ    ２０：タイヤ    ２１：ビード
３０：中子    ３１Ｒ，３１Ｌ：着座部    ３２Ｒ，３２Ｌ：側壁    ３３：支持部
３４：弾性材
【図１】
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【図２】
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