(57)【要約】【課題】長期間使用した場合にも、空気充填状態にてタイヤ内部に充填された空気がタイヤ内部全体にわたって安定して流動する結果、タイヤ内の温度分布を比較的均一に保つことのできる安全タイヤ及びこれに用いる空気のうを提供する。【解決手段】安全タイヤ１は、タイヤ２と、中空円管状をなす空気のう３とを具える。空気充填状態では、空気のう３の外面とタイヤ２の内面との間に空間部Ｓ１が形成され、一方、ランフラット状態では、空気のう３が拡張変形して荷重支持をタイヤ２から肩代わりする。空気のう３は、リム７と接触する部分８を少なくとも含む特定領域Ａの外面に隆起部１０を設けて、空気がリム７と空気のう３との間を流動できる流通路１１を形成する。特定領域Ａには、少なくとも１層の補強層１２を埋設して、特定領域Ａの剛性を高める。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤと、その内部に配設された中空円管状をなす空気のうとを具え、これらをリムに装着し、所定の空気圧を適用した空気充填状態では、空気のうの外面とタイヤの内面との間に空間部が形成され、一方、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構造を有する安全タイヤにおいて、
空気のうは、前記空気充填状態にて、リムと接触する部分を少なくとも含む特定領域の外面に、空気のうの周方向と交差する方向に延びる隆起部を設けて、空気がリムと空気のうとの間を流動できる流通路を形成するとともに、少なくとも特定領域に少なくとも１層の補強層を埋設して、特定領域の剛性を高めてなることを特徴とする安全タイヤ。
【請求項２】
前記空気充填状態にて、空気のうがタイヤと接触する部分を有する場合の前記特定領域は、リムと接触する部分からタイヤと接触する部分にわたる領域である請求項１記載の安全タイヤ。
【請求項３】
補強層は硬質ゴムにより構成される請求項１又は２記載の安全タイヤ。
【請求項４】
補強層は繊維部材により構成される請求項１又は２記載の安全タイヤ。
【請求項５】
繊維部材は繊維コードのゴム引き層である請求項４記載の安全タイヤ。
【請求項６】
繊維部材はキャンバスである請求項４記載の安全タイヤ。
【請求項７】
繊維部材は不織布である請求項４記載の安全タイヤ。
【請求項８】
不織布はアラミド繊維又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維により構成される請求項７記載の安全タイヤ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか一項記載の安全タイヤに用いる安全タイヤ用空気のう。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、タイヤと、その内部に配設された中空円管状をなす空気のうとを具え、これらをリムに装着し、所定の空気圧を適用した空気充填状態では、空気のうの外面とタイヤの内面との間に空間部が形成され、一方、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構造を有する安全タイヤ及びこれを用いる安全タイヤ用空気のうに関し、特にかかる安全タイヤを構成するタイヤ内面と空気のう外面とリム外面とで区画されたタイヤ内部に充填された空気をタイヤ内部全体にわたって円滑に流動させて、温度分布の均一化を図る。
【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、製造方法が複雑になる上、装着時の取扱いに難点がある場合が多かった。
【０００３】
かかる問題を解消するため、例えば特許文献１及び２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３には、外側タイヤの内側に、一対のビード部と、両ビード部間にトロイド状に連なる補強カーカスとからなる内側タイヤを配設し、タイヤの内圧が低下するランフラット状態では、内側タイヤにより荷重支持を外側タイヤから肩代わりする安全タイヤが記載されている。さらに、特許文献４には、チューブレスタイヤの内側に、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を内蔵し、この空気のうの外周面に、チューブレスタイヤ内への空気の注入および排気の際における空気の流通路を形成した安全タイヤが記載されている。これらのタイヤは、空気のう又は内側タイヤをタイヤと別体に製造するので、製造及び装着が比較的容易となる。
【０００４】
空気のうや内側タイヤを配設しない通常の空気入りタイヤは、規定空気圧で空気を充填した状態で走行する通常走行時には、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、特にトレッド部が最も多く発熱するが、発生した熱はタイヤ内の空気の流動（対流）によりサイドウォール部、ビード部及びリム外面にも伝達され、これらの部位から放熱されることによって発熱したトレッド部が冷却される結果、タイヤ内の空気の温度分布を均一にすることができる。
【０００５】
しかしながら、特許文献１〜３のタイヤにおいては、空気のう又は内側タイヤには空気の流通路が設けられておらず、また特許文献４のタイヤにおいては、空気のうの外周面に空気の流通路は設けられているものの、これはタイヤに対する空気の注入および排気時の効率を高めるためのものであって、タイヤ内圧が高く、空気のうがタイヤ内面に押し付けられた状態での空気流動のための最適化はなされていない。このため、上記のような内部に空気のう又は内側タイヤを収容したタイヤにおいては、かかる空気のう又は内側タイヤによりタイヤ内部の空気流動が阻害されるため、タイヤと空気のうの間の空間部、又は外側タイヤと内側タイヤの間の空間部内での空気流動にとどまり、特に冷却効果の高いリム外面まで空気が流動できない。この結果、発熱したトレッド部の温度を低下させることができず、十分なタイヤ耐久性が得られない上、タイヤ内部の空気の温度がトレッド側とリム側とで大きく異なるという温度分布の不均一化も生じ、これはタイヤ故障を事前に検知する等の目的でタイヤ内部の温度を測定するためにタイヤ内部に装着する温度センサーに大きな誤差を生じさせることになるため好ましくない。
【０００６】
こうした問題を解決するため、本出願人は特願２００３−１５４１３４号明細書及び図面において、タイヤと、その内部に配設された中空円管状をなす空気のうとを具え、これらをリムに装着し、所定の空気圧を適用した空気充填状態では、空気のうの外面とタイヤの内面との間に空間部が形成され、一方、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構造を有する安全タイヤにおいて、空気のうは、前記空気充填状態にて、少なくともリムと接触する外面部分からタイヤと接触する外面部分にわたる特定外面領域に、空気のうの周方向と交差する方向に延びる隆起部を設けて、空気がリムと空気のうとの間を流動できる流通路を形成し、この流通路の最適化を図った安全タイヤを提案した。かかるタイヤでは、タイヤの内部に空気のうを収容した際にも、空気充填状態にてタイヤ内部に充填された空気をタイヤ内部全体にわたって円滑に流動させることにより、タイヤ内の温度分布が比較的均一に保つことができる。
【０００７】
しかし、かかる安全タイヤを長期間使用すると、空気のうを構成するゴム等の特性の劣化、いわゆる「ヘタリ」が発生しやすい状況にあり、このヘタリが特定外面領域で発生すると、空気のうの空間部内に充填した空気の圧力により流通路の溝底が外方に向かってせり出し変形する結果、流通路の断面積が減少して、十分な空気の流動を得ることができなくなる状況が生じるおそれがあった。この状況は、特にタイヤ内の温度が高くなるほど、また空気のうの空間部内に充填した空気の圧力による作用力が大きい、すなわちタイヤ内部との差圧が大きいほど顕著に生じる。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１０３１４号公報
【特許文献２】国際公開第０２／４３９７５号パンフレット
【特許文献３】米国特許出願公開第２００３／００４１９４１号明細書
【特許文献４】特開２００３−１４６０３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
したがって、この発明の目的は、長期間使用した場合にも、空気充填状態にてタイヤ内部に充填された空気がタイヤ内部全体にわたって安定して流動する結果、タイヤ内の温度分布を比較的均一に保つことのできる安全タイヤ及びこれに用いる空気のうを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するため、第１発明は、タイヤと、その内部に配設された中空円管状をなす空気のうとを具え、これらをリムに装着し、所定の空気圧を適用した空気充填状態では、空気のうの外面とタイヤの内面との間に空間部が形成され、一方、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構造を有する安全タイヤにおいて、空気のうは、前記空気充填状態にて、リムと接触する部分を少なくとも含む特定領域の外面に、空気のうの周方向と交差する方向に延びる隆起部を設けて、空気がリムと空気のうとの間を流動できる流通路を形成するとともに、少なくとも特定領域に少なくとも１層の補強層を埋設して、特定領域の剛性を高めてなることを特徴とする安全タイヤである。
【００１１】
ここで「所定の空気圧」とは、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空気圧をいうものとする。
【００１２】
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い。また、空気のうの材質は、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２に記載の空気のう等を用いることができる。
【００１３】
また、空気充填状態にて、空気のうがタイヤと接触する部分を有する場合の前記特定領域は、リムと接触する部分からタイヤと接触する部分にわたる領域であることが好ましい。
【００１４】
さらに、補強層を、硬質ゴム又は繊維部材により構成することが好ましい。
【００１５】
加えて、補強層を繊維部材で構成する場合には、繊維部材を繊維コードのゴム引き層、キャンバス又は不織布とすることが好ましく、この不織布をアラミド繊維又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）繊維により構成することがさらに好ましい。
【００１６】
そして、第２発明は、上記のいずれかの安全タイヤに用いる安全タイヤ用空気のうである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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をリムに組み付け、所定の空気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の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り、図３は図1に示した空気のうの特定領域の一部の断面斜視図である。
【００１８】
安全タイヤ１は、タイヤ２と、その内部に配設された中空円管状をなす空気のう３とを具える。ここでタイヤ２は、一般的な空気入りタイヤと同様の構造を有するものであり、トレッド部４と、その両側に連なるサイドウォール部５と、サイドウォール部５の内周側に設けたビード部６とを具え、図示は省略したが、カーカス、ベルト、ビード等を有する。この安全タイヤ１をリム７に装着してタイヤ組立体を形成する。そして、所定の空気圧を適用すると、図１に示すように、タイヤ２内には空間部Ｓ１が、空気のう３内には空間部Ｓ２がそれぞれ形成される。この空気充填状態では、空気のう３はリム７と接触する部分８を有する。一方、釘踏み等の外的要因でトレッド部４又はサイドウォール部５が損傷し、タイヤ２の空間部Ｓ１に充填されていた空気が急激に抜けランフラット状態になると、空間部Ｓ１と空間部Ｓ２との内圧差が生じる結果、図２に示すように、空気のう３が拡張変形して最終的にはタイヤ２の内面９に達し、荷重支持をタイヤ２から肩代わりする。
【００１９】
そして、第１発明の構成上の主な特徴は、空気のう３は、空気充填状態にて、リム７と接触する部分８を少なくとも含む特定領域Ａ（図１では太線部で示す。）の外面に、図３に示すように、空気のう３の周方向と交差する方向に延びる隆起部１０を設けて、空気がリム７と空気のう３との間を流動できる流通路１１を形成するとともに、少なくとも特定領域Aに少なくとも１層の補強層、図１〜３では１層の補強層１２を埋設して、特定領域Aの剛性を高めてなることにある。
【００２０】
以下、この発明が上記構成を採用するに至った経緯を作用とともに説明する。
前述の通り、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４が最も多く発熱するが、通常、発生した熱はタイヤ２内の空気の流動によりサイドウォール部５、ビード部６及びリム７に伝達され、これらの部位から放熱されることによってタイヤ内の空気の温度分布が比較的均一になる。しかし、従来の空気のう収容型安全タイヤにおいては、タイヤ２内の空間部Ｓ１及び空気のう３内の空間部Ｓ２の双方に所定の空気圧バランスで空気が充填され、通常走行時には、図１に示すように空気のう３がある程度膨らみ、リム７と接触する部分８を形成するため、最も発熱するタイヤ部位であるトレッド部４により加熱された空気はトレッド部４、サイドウォール部５及び空気のう８により区画された空間内だけで流動することになり、最も放熱効果の高いリム７に向かう空気の流動は妨げられる。この結果、トレッド部４の温度は上昇を続け、ついには熱によってトレッド部４が劣化して、タイヤ故障が早期に発生する場合があった。
【００２１】
発明者は、リム７と接触する部分８を少なくとも含む特定領域Ａの外面に、隆起部１０を設けて、空気がリム７と空気のう３との間を流動できる流通路１１を形成すれば、トレッド部４で発生した熱は、空気によりリム７に運ばれここからも放熱されるので、タイヤ２内の空気の温度をタイヤ内部全体にわたって比較的均一にすることができ、空間部Ｓ１の空気の温度を低下させ、ひいてはトレッド部４の温度上昇を抑制することができるとの着想を得た。しかし、補強層を配設しない空気のう２３では、使用開始直後には、図４（ａ）に示すように、流通路１１の断面積は十分に確保されていても、長期間の使用後したタイヤ使用末期には、図４（ｂ）に示すように、空気のう２３を構成するゴム等の特性が劣化し、特定領域Ａの剛性が低下するため、空気のう２３の空間部内に充填した空気の圧力により流通路１１の溝底１３の外方に向かった変形、いわゆる「ヘタリ」を発生する。この結果、流通路１１の断面積が減少して、十分な空気の流動を得ることができなくなるため、トレッド部４の温度上昇を効果的に抑制することができなくなるおそれがある。
【００２２】
そこで発明者は、少なくとも特定領域Ａに少なくとも１層の補強層を埋設して特定領域の剛性を高めれば、かかるヘタリの発生を抑制することができるので、長期間使用した場合にも、流通路の断面積の変化が少なく、空気がタイヤ内部全体にわたって安定して流動する結果、タイヤ内の温度分布を比較的均一に保つことのできることを見出し、第１発明を完成させるに至ったのである。
【００２３】
また、図５に示すように、空気充填状態にて、空気のう３がタイヤ２（具体的にはビード部。）と接触する部分１４を有する場合の特定領域Ａは、リム７と接触する部分８からタイヤ２と接触する部分１４にわたる領域であることが好ましい。このように、空気のう３がタイヤ２と接触する場合には、接触部分１４に隆起部１０を設けて流通路１１を形成するとともに補強層１２を埋設すれば、接触部分１４により空間部Ｓ１からリム７に向かう空気の流れが阻害されことがなくなる結果、タイヤ２内の温度分布を比較的均一に保つことができるからである。
【００２４】
さらに、補強層１２を、硬質ゴム又は繊維部材により構成することが好ましい。タイヤ２の空間部Ｓ１に充填されていた空気が急激に抜けてランフラット状態になると、空気のう３は拡張変形し、これに伴って特定領域Ａも伸長変形する必要があるが、硬質ゴム又は繊維部材で補強層１２をすれば、特定領域Ａは、空間部Ｓ２に充填された空気の圧力で弾性変形又は塑性変形可能となるからである。特に、ブレーキ等により発生する熱による劣化を防止する観点からは耐熱硬質ゴムを用いることが好ましく、空気のう３を軽量化する観点からは繊維部材を用いることが好ましい。
【００２５】
加えて、補強層１２を繊維部材により構成する場合には、繊維部材を繊維コードのゴム引き層、キャンバス又は不織布とすることが好ましい。加硫工程の際に、熱および圧力によって空気のう３を構成するゴムが繊維部材の繊維間に浸透又は浸入するため、接着剤の塗布等の処理を行わなくとも補強層１２を空気のう３内に埋設することができる上、ランフラット状態で空気のう３が拡径変形した際に、繊維相互のからみ合いがほどけて塑性変形するため、特定領域Ａが伸長変形することができるからである。無論、より一層の接着力が必要な場合には、接着剤の塗布等の処理を施すこともできる。
【００２６】
ここで、ゴム引き層に用いる繊維コードとしてはナイロン繊維が好ましく、補強層を１層のみとする場合には、繊維コードの延在方向が隆起部の延在方向と直交することが好ましく、補強層を２層以上とする場合には、各層の繊維コードの延在方向が、隆起部の延在方向を挟んで交差することが好ましい。
【００２７】
加えてまた、不織布をアラミド繊維又はＰＥＴ繊維により構成することが好ましい。かかる繊維素材は強力が高いため、空気充填状態での特定領域の剛性補強効果が高くなる上、ある程度の弾性変形が可能であるため、特定領域の伸長変形が一層円滑となるからである。
【００２８】
また、この発明の安全タイヤは、通常走行状態では、タイヤ内の空気の流動により、より具体的にはタイヤ内面９と空気のう３の外面とリム７とで区画されたタイヤ内の空間全体にわたって温度分布が比較的均一に保たれるので、例えばタイヤ内圧等のタイヤ内部状態を測定するためにタイヤ内にセンサーを埋設した場合に、測定部位間の温度差により測定値を補正する必要が少なく、タイヤ内部状態を精度良くモニターすることが可能となる。
【００２９】
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、図２及び図５には、１層の補強層を特定領域のみに埋設した空気のうを１個のみ収容した安全タイヤを示したが、補強層は分割されていても複数であってもよく、特定領域以外に補強層を埋設してもよく、また複数個の空気のうを収容してもよい。
【実施例】
【００３０】
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。
【００３１】
（供試タイヤ）
実施例１〜６の安全タイヤは、図１に示す構造を有しており、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の内部に軟質ゴム製（ゴム硬さ：７９）の空気のうを収容してなる。この空気のうは、流通路の幅ｗ１が１０ｍｍ、隆起部頂面から流通路の溝底までの最短距離ｄが５ｍｍとなるように、幅７ｍｍの隆起部を特定領域にのみ具え、表１に示す諸元を有する。
【００３２】
比較のため、実施例１〜６と同じタイヤの内部に、実施例１〜６と同様の隆起部を特定領域に具え、表１に示す諸元を有するものの、補強層を有しない軟質ゴム製（ゴム硬さ：７９）の空気のうを収容してなる安全タイヤ（比較例１〜３）についても併せて試作した。
【００３３】
（試験方法）
前記各供試タイヤをサイズ１７．００×２２．５のリムに取り付け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内圧を９００ｋＰａ（相対圧）、空気のうの内圧を７０ｋＰａ（相対圧）とし、タイヤ荷重５６．９ｋＮを適用し、走行速度６０ｋｍ／ｈの条件下でドラム試験機上を１００，０００ｋｍ走行させた後、タイヤを解体し、内圧を零にした状態で流通路の溝深さｄを測定し、特定領域のヘタリを評価した。この評価結果を表１に示す。なお、表１の評価結果の数値は、走行前の溝深さｄを１００としたときの指数比で示してあり、１００はヘタリの発生が全くないことを示し、０は流通路の溝底位置と隆起部の頂面位置が一致することを示す。
【００３４】
また、前記走行試験中、図１に示す点ａ及び点ｂの２箇所の位置で、タイヤ内の空間部とリムとの温度差を連続的に測定し、温度差が５℃以上になると異常警報が出るようにし、異常警報の発生の有無により温度分布の均一性を評価した。異常警報の発生の有無を表１に示す。
【００３５】
【表１】
2005053383.tif 000003
【００３６】
表１に示す結果から、実施例１〜６のタイヤはいずれも、比較例１〜３のタイヤに比べて特定領域のヘタリの発生が小さく、かつタイヤ内の温度分布の均一性に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、長期間使用した場合にも、空気充填状態にてタイヤ内部に充填された空気がタイヤ内部全体にわたって安定して流動する結果、タイヤ内の温度分布を比較的均一に保つことのできる安全タイヤ及びこれに用いる空気のう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をリムに組み付け、所定の空気圧を充填した状態で示す幅方向断面図である。
【図２】図１の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】図１の安全タイヤに用いた空気のうの特定領域の一部の断面斜視図である。
【図４】補強層を配設しない空気のうの特定領域の一部の断面斜視図であり、（ａ）は新品状態を示し、（ｂ）は長期間使用しヘタリの発生した状態を示す。
【図５】この発明に従う他の安全タイヤをリムに組み付け、所定の空気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
２  タイヤ
３  空気のう
４  トレッド部
５  サイドウォール部
６  ビード部
７  リム
８  空気のうのリムと接触する部分
９  タイヤ内面
１０  隆起部
１１  流通路
１２  補強層
１３  溝底
１４  空気のうのタイヤと接触する部分
【図１】
2005053383.tif 000004
【図２】
2005053383.tif 000005
【図３】
2005053383.tif 000006
【図４】
2005053383.tif 000007
【図５】
2005053383.tif 000008