(57)【要約】所定の強度を確保しつつ軽量化が達成された支持体および支持体の製造方法並びに空気入りランフラットタイヤを提供することを目的とする。このために、アルミ管５４を電磁成形して支持体（支持部）を製造する。これにより、加工硬化を回避して所望の形状に成形することができる。また、この際、金型５２Ａ、５２Ｂに設けられた排気用孔部６４によって、成形時に金型５２Ａ、５２Ｂとアルミ管５４との間に介在する空気の排出が行なわれ、支持部を精度良く成形ができる。このようにして成形されたアルミ合金からなるシェル２６を有する支持体１６は、所定の形状に精度良く形成されると共に十分に軽量化されており、この支持体１６を含むランフラットタイヤを車両に装着すれば、車両の燃費や操安性を向上できる。
2004026596.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気入りタイヤの内部に配設され前記空気入りタイヤと共にリムに組み付けられ、ランフラット走行時に荷重を支持可能な環状の支持体であって、リムの外周側に装着される円筒状のシェル部材を有し、該シェル部材がアルミ合金を素材として電磁成形されたことを特徴とするランフラットタイヤ用の支持体。
【請求項２】
前記シェル部材には、直径０．５ｍｍ〜１０．０ｍｍの孔部が形成されたことを特徴とする請求項１記載のランフラットタイヤ用の支持体。
【請求項３】
前記アルミ合金は、Ａｌ−Ｍｇ系アルミ合金、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミ合金及びＡｌ−Ｚｎ系アルミ合金の何れかであることを特徴とする請求項１又は２記載のランフラットタイヤ用の支持体。
【請求項４】
前記シェル部材は、径方向断面において径方向外側に突出する２個の凸部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のランフラットタイヤ用の支持体。
【請求項５】
前記シェル部材の凸部の最大外径Ａと、２個の前記凸部の間に形成された凹部の最小外径Ｂの比率Ｂ／Ａが０．６０〜０．９５であることを特徴とする請求項４記載のランフラットタイヤ用の支持体。
【請求項６】
前記シェル部材の板厚は、０．５ｍｍ〜７．０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のランフラットタイヤ用の支持体。
【請求項７】
空気入りタイヤの内部に配設され前記空気入りタイヤと共にリムに組み付けられ、ランフラット走行時に荷重を支持可能な環状の支持体であって、
前記支持体の径方向断面において、径方向外側にそれぞれ突出した少なくとも２個の凸部が設けられ、リムの外周側に装着される円筒状のシェル部材を有し、
前記凸部の最外周側に位置する頂部付近に、周方向に沿った断面がハニカム状とされたリブを全周に亘って連続的に形成したことを特徴とするランフラットタイヤ用の支持体。
【請求項８】
前記シェル部材には、直径０．５ｍｍ〜１０．０ｍｍの孔部が形成されたことを特徴とする請求項７記載のランフラットタイヤ用の支持体。
【請求項９】
前記シェル部材を、Ａｌ−Ｍｇ系アルミ合金、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミ合金及びＡｌ−Ｚｎ系アルミ合金の何れかを素材として電磁成形により成形したことを特徴とする請求項７又は８記載のランフラットタイヤ用の支持体。
【請求項１０】
空気入りタイヤの内部に配設され前記空気入りタイヤと共にリムに組み付けられ、ランフラット走行時に荷重を支持可能な環状の支持体の製造方法であって、
アルミ合金からなる円筒状のアルミ管を成形治具内に設置する第１工程と、
前記アルミ管の上下方向位置ずれを防止するための治具を装填する第２工程と、
前記アルミ管内にコイルを挿入し、コイルに電流を通電し、前記アルミ管を径方向外側に膨出変形させて、リムの外周側に装着される円筒状のシェル部材を成形する第３工程と、
を有することを特徴とするランフラットタイヤ用の支持体の製造方法。
【請求項１１】
前記第３工程の後に、前記シェル部材に直径０．５ｍｍ〜１０．０ｍｍの孔部を形成する工程を有することを特徴とする請求項１０記載のランフラットタイヤ用の支持体の製造方法。
【請求項１２】
空気入りタイヤの内部に配設され前記空気入りタイヤと共にリムに組み付けられ、ランフラット走行時に荷重を支持可能な環状の支持体の製造方法であって、
アルミ合金からなる円筒状のアルミ管を成形治具内に設置する第１工程と、
前記アルミ管の上下方向位置ずれを防止するための治具を装填する第２工程と、
前記アルミ管内にコイルを挿入し、コイルに電流を通電し、前記アルミ管を径方向外側に膨出変形させて、リムの外周側に装着される円筒状のシェル部材を成形すると共に、膨出変形時に直径０．５ｍｍ〜１０．０ｍｍの孔部を前記支持体に形成する第３工程と、
を有することを特徴とするランフラットタイヤ用の支持体の製造方法。
【請求項１３】
請求項７〜請求項９の何れか１項記載のランフラットタイヤ用の支持体の製造方法であって、
アルミ合金からなる円筒状のアルミ管を成形治具内に設置する第１工程と、
前記アルミ管の上下方向位置ずれを防止するための治具を装填する第２工程と、
前記アルミ管内にコイルを挿入し、コイルに電流を通電し、前記アルミ管を径方向外側に膨出変形させて前記シェル部材を成形する第３工程とを有し、
前記第３工程では、前記成形治具の内周面に設けられ周方向に沿った断面がハニカム状とされた突起部により前記凸部の頂部付近を塑性変形させて該頂部付近に前記リブを形成することを特徴とするランフラットタイヤ用の支持体の製造方法。
【請求項１４】
前記第３工程では、前記成形治具の内周面に設けられ周方向に沿った断面が略ハニカム状とされた突起部により前記凸部の頂部付近を塑性変形させて該頂部付近に前記リブを形成すると共に、直径０．５ｍｍ〜１０．０ｍｍの孔部を前記シェル部材に形成することを特徴とする請求項１３記載のランフラットタイヤ用の支持体の製造方法。
【請求項１５】
前記第３工程の後に、前記シェル部材に直径０．５ｍｍ〜１０．０ｍｍの孔部を形成する工程を有することを特徴とする請求項１３記載のランフラットタイヤ用の支持体の製造方法。
【請求項１６】
前記第３工程において、膨出変形時にアルミ管と成形治具の間に介在する空気を成形治具に設けられた排気孔を介して外部に排出することを特徴とする請求項１０〜１５のいずれか１項記載のランフラットタイヤ用の支持体の製造方法。
【請求項１７】
一対のビードコア間にわたってトロイド状に形成されたカーカスと、
前記カーカスのタイヤ軸方向外側に配置されてタイヤサイド部を構成するサイドゴム層と、
前記カーカスのタイヤ径方向外側に配置されてトレッド部を構成するトレッドゴム層とを有し、リムに装着される空気入りタイヤと、
前記空気入りタイヤの内側に配設され、前記空気入りタイヤと共にリムに組み付けられる請求項１〜請求項９の何れか１項記載のランフラットタイヤ用の支持体と、
を有することを特徴とするランフラットタイヤ。
【請求項１８】
空気入りタイヤの内部に配設され前記空気入りタイヤと共にリムに組み付けられ、ランフラット走行時に荷重を支持可能な環状の支持体であって、
前記支持体の径方向断面において、径方向外側にそれぞれ突出した少なくとも２個の凸部が設けられ、リムの外周側に装着される円筒状のシェル部材を有し、
前記凸部に、その肉厚方向に沿って貫通する複数の孔部を形成したことを特徴とするランフラットタイヤ用の支持体。
【請求項１９】
前記シェル部材は、アルミ合金、高張力鋼及びステンレスの何れかを素材として成形されたことを特徴とする請求項１８記載のランフラットタイヤ用の支持体。
【請求項２０】
前記凸部における複数の前記孔部を含む面積に対する複数の前記孔部の面積比を、１〜５０％としたことを特徴とする請求項１８又は１９記載のランフラットタイヤ用の支持体。
【請求項２１】
前記シェル部材における前記凸部の幅方向外側の端部から外周側へ延出するサイド部に、その肉厚方向に沿って貫通する複数の孔部を形成したことを特徴とする請求項１８〜２０のいずれか１項記載のランフラットタイヤ用の支持体。
【請求項２２】
前記サイド部における複数の前記孔部を含む面積に対する複数の前記孔部の面積比を、１〜５０％としたことを特徴とする請求項２１記載のランフラットタイヤ用の支持体。
【請求項２３】
互いに隣接するように配置された前記孔部の孔縁間の間隔を、１ｍｍ以上としたことを特徴とする請求項１８〜２２のいずれか１項記載のランフラットタイヤ用の支持体。
【請求項２４】
一対のビードコア間にわたってトロイド状に形成されたカーカスと、
前記カーカスのタイヤ軸方向外側に配置されてタイヤサイド部を構成するサイドゴム層と、
前記カーカスのタイヤ径方向外側に配置されてトレッド部を構成するトレッドゴム層とを有し、リムに装着される空気入りタイヤと、
前記空気入りタイヤの内側に配設され、前記空気入りタイヤと共にリムに組み付けられる請求項１８〜請求項２３の何れか１項記載のランフラットタイヤ用の支持体と、
を有することを特徴とするランフラットタイヤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、タイヤパンク時に、パンク状態のまま相当の距離を走行し得るようにタイヤの内部に配設される環状の空気入りランフラットタイヤ用の支持体及びその製造方法並びに、このランフラットタイヤ用の支持体を用いた空気入りランフラットタイヤに関する。
【背景技術】  例えば、特開平１０−２９７２２６号公報には、空気入りタイヤでランフラット走行が可能、即ち、パンクしてタイヤ内圧が略０気圧（ゲージ圧）になっても、ある程度の距離を安定して走行（ランフラット走行）が可能なタイヤ（以下、「ランフラットタイヤ」と言う。）として、タイヤの空気室内におけるリムの部分に、例えば、高張力鋼、ステンレス鋼等の金属材料からなるランフラットタイヤ用の支持体（以下、単に「支持体」という。）を取り付けたもの（中子タイプ）が開示されている。
また、この種のランフラットタイヤに用いられる支持体としては、円筒状のシェルと、このシェルの両端部にそれぞれ加硫接着されたゴム製の脚部とを備えたものがあり、シェルとしては、リムに取り付けられるタイヤの径方向断面において２個の凸部を有する形状（二山形状）のものが知られている。このようなシェルは、例えば、高張力鋼等からなる金属円筒を成形素材とし、この金属円筒に対するヘラ絞り加工、ロールフォーミング加工、ハイドロフォーム加工等の塑性加工を含む工程を経て製造される。
上記のようなシェルは、十分な強度を確保するために、実用的には多くの場合、高張力鋼やステンレスを素材として成形されるが、これらを素材とした場合には支持体の重量が重くなり、車両の操安性や燃費が低下するという不都合があった。
これらの不都合を解消するために、軽量なアルミ合金（Ａｌ純度９９％以上のアルミニウムを含む）等を素材として選択することが試みられている。この場合、一般的に、支持体を十分に高強度なものにするためには、熱処理により高強度が得られるＪＩＳ呼称５０００番台、６０００番台及び７０００番台のアルミ合金を選択することが好ましい。しかし、これらのアルミ合金からなる成形素材（以下、「アルミ材」という。）は伸びが小さく、従来から行なわれているハイドロフォーム成形やロールフォーミング加工では、材料に割れが生じる等して安定的に支持体を製造することが難しい。
特に、ハイドロフォーム成形では加工（塑性変形）時間が２秒程度かかるため、加工対象であるアルミ材は、その特性により変形時に加工硬化が進み、伸びが小さくなり、アルミ材から成形された支持体（シェル）に割れが発生するという不都合があった。
上記不都合を解消するため、本出願の発明者等は、アルミ合金を素材とする電磁成形（電磁拡管成形）によるシェル製造についての研究及び開発を進めている。この電磁成形によれば、アルミ材を極めて短い時間（通常、０．１秒以内）で所望の形状に加工できるので、アルミ材を超塑性変形の領域で変形させてシェルを成形することが可能になり、塑性変形量が大きい部分にも加工硬化の影響により割れや折曲がりが発生することを効果的に防止できる。
本発明の目的は、上記事実を考慮し、十分な軽量化及び高い耐久性が実現され、かつ所定の形状に精度良く成形されたシェル部材を有するランフラットタイヤ用の支持体及びその支持体の製造方法、並びに前記支持体を用いた空気入りランフラットタイヤを提供することにある。
【発明の開示】
上記目的を達成するために、第１の発明に係るランフラットタイヤ用の支持体は、空気入りタイヤの内部に配設され前記空気入りタイヤと共にリムに組み付けられ、ランフラット走行時に荷重を支持可能な環状の支持体であって、リムの外周側に装着される円筒状のシェル部材を有し、該シェル部材がアルミ合金を素材として電磁成形されたことを特徴とする。
第１の発明に係るランフラットタイヤ用の支持体の作用ついて説明する。
アルミ合金（Ａｌ純度９９％以上のアルミニウムを含む）からなる成形素材（アルミ材）として、例えば、円筒状のアルミ管を用いた場合、このアルミ筒を電磁成形の一種である電磁拡管成形して支持体のシェル部材を製造することによって、シェル部材が短時間に効率的に成形されると共に、所定の形状とされた軽量のシェル部材を得ることができる。
このように所定の形状で軽量化されたシェル部材を備えた支持体が配設された空気入りランフラットタイヤを車両に装着することによって、車両の操安性や燃費が向上する。
また、第２の発明に係るランフラットタイヤ用の支持体は、第１の発明において、前記シェル部材には、直径０．５ｍｍ〜１０．０ｍｍの孔部が形成されたことを特徴とする。
第２の発明に係るランフラットタイヤ用の支持体の作用について説明する。
前記シェル部材を備えた支持体を空気入りタイヤ内に装着した場合、空気入りタイヤ内部の空気室が環状体である支持体によって径方向外側と内側に分断されることになる。したがって、シェル部材に孔部がない場合には、路面からの振動を緩衝する機能を発揮するのが空気室の一部（径方向外側のみ）に限定されると共に、支持体のない場合には走行時に加熱された空気室の空気がリムと接触することによって冷却される放熱作用が空気室の一部（径方向内側のみ）の空気に限定され、その他の部分（径方向外側）の空気がオーバーヒートするおそれがあった。
しかし、第２の発明では、シェル部材に孔部が形成されているため、これを備えた支持体を空気入りタイヤに装着した場合に、空気室において支持体を挟んで径方向外側と径方向内側が連通することになり、上記乗り心地や放熱作用が良好に作用する。
なお、孔部の直径が０．５ｍｍを下回ると、空気の連通状態が損なわれ、上記作用を良好に達成することができない。一方、孔部の直径が１０．０ｍｍを上回ると、支持体の強度が不足して車両の荷重を支持することができない。したがって、孔部の直径を０．５ｍｍ〜１０．０ｍｍの範囲とすることによって、支持体の強度を確保しつつ上記作用を良好に達成することかできる。
また、第３の発明に係るランフラットタイヤ用の支持体は、第１の発明又は第２の発明において、前記アルミ合金は、Ａｌ−Ｍｇ系アルミ合金、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミ合金及びＡｌ−Ｚｎ系アルミ合金の何れかであることを特徴とする。
第３の発明に係るランフラットタイヤ用の支持体の作用について説明する。
Ａｌ−Ｍｇ系アルミ合金（例えば、ＪＩＳ呼称５０００番台）、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミ合金（例えば、ＪＩＳ呼称６０００番台）及びＡｌ−Ｚｎ系アルミ合金（例えば、ＪＩＳ呼称７０００番台）の何れかを素材としてシェル部材を成形し、このシェル部材に対して必要に応じて所定の熱処理を施すことによって、十分な強度を有する支持体を製造できる。
また、第４の発明に係るランフラットタイヤ用の支持体は、第１〜第３の発明の何れかにおいて、前記シェル部材は、径方向断面において径方向外側に突出する２個の凸部を有することを特徴とする。
第４の発明に係るランフラットタイヤ用の支持体の作用について説明する。
前記シェル部材を備えた支持体を空気入りタイヤに装着した場合において、空気入りタイヤがパンクしてシェル部材が荷重を支持する際には、径方向外側に突出する凸部がトレッドと当接する。したがって、凸部が２つあることによってシェル部材に作用する荷重を分散して良好に支持することができる。
また、第５の発明に係るランフラットタイヤ用の支持体は、第４の発明において、前記シェル部材の凸部の最大外径Ａと、２個の前記凸部の間に形成された凹部の最小外径Ｂの比率Ｂ／Ａが０．６０〜０．９５であることを特徴とする。
第５の発明に係るランフラットタイヤ用の支持体の作用について説明する。
ランフラット走行時に、空気入りタイヤのトレッド部が路面からの荷重を受けた場合、トレッド部が幅方向に沿って内周側へ膨らむように変形し、トレッド部の中央付近が２個の凸部間（凹部内）へ入り込むような現象が生じる。このとき、シェル部材における凸部の最大外径Ａと２個の凸部の間に形成された凹部の最小外径Ｂとの比率Ｂ／Ａを０．６〜０．９５にしておくことにより、トレッド部を介して路面からの荷重を受けたシェル部材には２個の凸部にそれぞれ幅方向外側への分力が作用し、この分力により支持体には幅方向外側へ広がるように弾性変形が生じる。この結果、ランフラット走行時には、支持体における両端部（脚部）のリムへの圧接力が増加し、支持体のリムへの連結強度が高くなるので、支持体がリムに対してズレたり、リムから脱落することを防止できる。
また、第６の発明に係るランフラットタイヤ用の支持体は、第１〜第５の発明の何れかにおいて、前記シェル部材の板厚は、０．５ｍｍ〜７．０ｍｍであることを特徴とする。
また、第７の発明に係るランフラットタイヤ用の支持体は、空気入りタイヤの内部に配設され前記空気入りタイヤと共にリムに組み付けられ、ランフラット走行時に荷重を支持可能な環状の支持体であって、前記支持体の径方向断面において、径方向外側にそれぞれ突出した少なくとも２個の凸部が設けられ、リムの外周側に装着される円筒状のシェル部材を有し、前記凸部の最外周側に位置する頂部付近に、周方向に沿った断面がハニカム状とされたリブを全周に亘って連続的に形成したことを特徴とする。
第７の発明に係るランフラットタイヤ用の支持体の作用について説明する。
少なくも２個の凸部を有する支持体を空気入りタイヤの内部に配設し、この空気入りタイヤでランフラット走行した場合には、凸部がトレッドと当接しつつランフラット走行が行われる。したがって、凸部を少なくとも２個以上設けることにより、路面からの荷重が多点へ分散してシェル部材に作用するので、ランフラット走行時のシェル部材の負荷を軽減できる。
但し、ランフラット走行時には、シェル部材における凸部の頂部付近に走行時に路面からの荷重が集中することから、シェル部材では凸部の頂部付近が割れや凹み等の損傷が発生し易い部分となり、この頂部付近の強度がシェル部材の耐久性に大きな影響を与える。
そこで、第７の発明に係るランフラットタイヤ用の支持体では、凸部の頂部付近に周方向に沿って全周に亘って延在するリブが形成されていることにより、凸部の頂部付近における曲げ強度、座屈強度等の耐荷重強度を、リブの厚さと同程度まで肉厚化した場合の強度と略等しくなるように向上させることができるので、路面からの衝撃等の荷重により凸部の頂部付近に割れ、凹み等の損傷が発生することを効果的に防止できる。
このとき、リブの周方向に沿った断面形状を略ハニカム状（通常、六角形状）とすることにより、凸部の頂部付近に対する強度を、他の形状のリブ（例えば、周方向に沿って延在するリング状のリブ）を設ける場合よりも効率的に向上できる。
但し、ここで言う、ハニカム状のリブとは、一般的なハニカム構造で用いられる広義のリブを意味し、例えば、ずれ六角形、４点で６個の隔壁と接合された四角形状、正弦波形状、複波形状等のものも含まれる。
また、第８の発明に係るランフラットタイヤ用の支持体は、第７の発明において、前記シェル部材には、直径０．５ｍｍ〜１０．０ｍｍの孔部が形成されたことを特徴とする。
また、第９の発明に係るランフラットタイヤ用の支持体は、第７の発明又は第８の発明において、前記シェル部材を、Ａｌ−Ｍｇ系アルミ合金、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミ合金及びＡｌ−Ｚｎ系アルミ合金の何れかを素材として電磁成形により成形したことを特徴とする。
第９の発明に係るランフラットタイヤ用の支持体の作用については、第３の発明と共通であるので、説明を省略する。
また、第１０の発明に係るランフラットタイヤ用の支持体は、空気入りタイヤの内部に配設され前記空気入りタイヤと共にリムに組み付けられ、ランフラット走行時に荷重を支持可能な環状の支持体の製造方法であって、アルミ合金からなる円筒状のアルミ管を成形治具内に設置する第１工程と、前記アルミ管の上下方向位置ずれを防止するための治具を装填する第２工程と、前記アルミ管内にコイルを挿入し、コイルに電流を通電し、前記アルミ管を径方向外側に膨出変形させて、リムの外周側に装着される円筒状のシェル部材を成形する第３工程と、を有することを特徴とする。
第１０の発明に係る支持体の製造方法の作用について説明する。
支持体のシェル部材をハイドロフォームで成形した場合には、変形時の加工硬化によって変形が阻害されるおそれがあった。
しかし、第１０の発明に係る支持体の製造方法では、アルミ管を成形治具内に設置し、位置ずれ防止の治具を装填した後、アルミ管内にコイルを挿入してコイルに電流を通電することによって、すなわち、電磁成形（電磁拡管成形）でアルミ管を膨出変形することによってシェル部材を成形している。このように電磁成形でシェル部材を成形しているため、成形時間が０．１秒以下となり、変形時の加工硬化によって変形が阻害されるおそれはない。すなわち、所望の形状にシェル部材を成形することができる。
なお、頂部付近にハニカム状のリブを有するシェル部材は、例えば、Ａｌ−Ｍｇ系アルミ合金、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミ合金及びＡｌ−Ｚｎ系アルミ合金を素材として電磁成形（電磁拡管成形）することにより効率的に製造できる。
また、第１１の発明に係るランフラットタイヤ用の支持体の製造方法は、第１０の発明において、前記第３工程の後に、前記シェル部材に直径０．５ｍｍ〜１０．０ｍｍの孔部を形成する工程を有することを特徴とする。
第１１の発明に係る支持体の製造方法の作用について説明する。
所定の形状に成形されたシェル部材に直径０．５ｍｍ〜１０．０ｍｍの孔部を設けることによって、このシェル部材を備えた支持体を空気入りタイヤに装着したランフラットタイヤで通常走行した場合の上記乗り心地や放熱作用を良好に確保することができる。
また、第１２の発明に係るランフラットタイヤ用の支持体の製造方法は、空気入りタイヤの内部に配設され前記空気入りタイヤと共にリムに組み付けられ、ランフラット走行時に荷重を支持可能な環状の支持体の製造方法であって、アルミ合金からなる円筒状のアルミ管を成形治具内に設置する第１工程と、前記アルミ管の上下方向位置ずれを防止するための治具を装填する第２工程と、前記アルミ管内にコイルを挿入し、コイルに電流を通電し、前記アルミ管を径方向外側に膨出変形させて、リムの外周側に装着される円筒状のシェル部材を成形すると共に、膨出変形時に直径０．５ｍｍ〜１０．０ｍｍの孔部を前記支持体に形成する第３工程と、を有することを特徴とする。
第１２の発明に係る支持体の製造方法の作用について説明する。
支持体のシェル部材を軽量化するためにアルミ合金を材料として選択した場合には、ハイドロフォームで成形すると、変形時の加工硬化によって変形が阻害されるおそれがあった。
しかし、第１２の発明に係る支持体の製造方法では、アルミ管を成形治具内に設置し、アルミ管内にコイルを挿入し、コイルに電流を通電することによって、すなわち電磁成形（電磁拡管成形）でアルミ管を膨出変形させて、シェル部材を成形している。このように電磁成形でシェル部材を成形しているため、成形時間が非常に短く（０．１秒以下）、変形時の加工硬化によって変形が阻害されるおそれがなくなる。すなわち、所望の形状にシェル部材を成形することができる。
そして、直径０．５ｍｍ〜１０．０ｍｍの孔部が形成されたシェル部材を備えた支持体を空気入りランフラットタイヤに配設し、この空気入りランフラットタイヤを車両に装着することによって、車両の乗り心地やタイヤの放熱作用を良好に確保することができる。特に、アルミ管の膨出変形（シェル部材の成形）と同時に孔部を形成することができるため、シェル部材の製造効率が一層向上する。
また、第１３の発明に係るランフラットタイヤ用の支持体の製造方法は、第７〜第９の発明の何れかに係る支持体の製造方法であって、アルミ合金からなる円筒状のアルミ管を成形治具内に設置する第１工程と、前記アルミ管の上下方向位置ずれを防止するための治具を装填する第２工程と、前記アルミ管内にコイルを挿入し、コイルに電流を通電し、前記アルミ管を径方向外側に膨出変形させて前記シェル部材を成形する第３工程とを有し、前記第３工程では、前記成形治具の内周面に設けられ周方向に沿った断面がハニカム状とされた突起部により前記凸部の頂部付近を塑性変形させて該頂部付近に前記リブを形成することを特徴とする。
請求項１３の発明に係る支持体の製造方法の作用について説明する。
支持体のシェル部材を軽量化するためにアルミ合金を材料として選択した場合には、例えば、ハイドロフォームで成形すると、塑性変形時の加工硬化の影響によって変形抵抗が増加し、塑性的な変形が阻害されるおそれがあった。
しかし、本願発明に係る成形方法では、アルミ管を成形治具内に設置し、アルミ管内にコイルを挿入し、コイルに電流を通電することによって、すなわち電磁成形（電磁拡管成形）でアルミ管を膨出変形させて、少なくとも２個の凸部を有するシェル部材を成形している。このように電磁成形でシェル部材を成形しているため、ハイドロフォームと比較して成形時間が非常に短く（０．１秒以下）、塑性変形時の加工硬化によって変形が阻害されるおそれがなくなる。すなわち、加工硬化の影響を受けることなく素材を変形できる超塑性変形の領域でアルミ管の変形が進行するので、割れ、折曲がり等を生じさせることなく、所望の形状にシェル部材を成形することができる。
しかし、上記のような電磁成形により径方向外側へ突出する凸部を有するシェル部材を成形した場合には、変形量が大きい凸部の頂部付近が引き延ばされて、その肉厚が他の部分よりも薄くなる。このシェル部材の凸部の頂部付近は、ランフラット走行時に路面からの荷重が集中する部分であり、このシェルをランフラット走行に用いた場合には、路面からの荷重により凸部の頂部付近に凹みやクラックが生じるおそれがある。
そこで、第１３の発明に係る支持体の製造方法では、凸部を有するシェル部材を電磁成形する際に、成形治具の内周面に設けられ周方向に沿った断面がハニカム状とされた突起部により凸部の頂部付近を塑性変形させて周方向に沿って全周に亘って延在するリブを形成する。これにより、他の部分よりも薄肉となった凸部の頂部付近を、リブの厚さと同程度まで肉厚化した場合と略同等の効果を得られるので、凸部の頂部付近の曲げ強度、座屈強度等の耐荷重強度を大幅に増加できる。この結果、路面からの衝撃等の荷重により凸部の頂部付近に割れ、凹み等の損傷が発生することを効果的に防止できる。
このとき、シェル部材の凸部と同様に、ハニカム状のリブも加工硬化の影響を受けることなく素材を変形できる超塑性変形の領域で成形されることこから、割れ、折曲がり等を生じさせることなく、所望の形状にリブを成形することができる。
また、リブの周方向に沿った断面形状を略ハニカム状（通常、六角形状）とすることにより、凸部の頂部付近に対する強度を、他の形状のリブ（例えば、周方向に沿って延在するリング状のリブ）を設ける場合よりも効率的に向上できる。
但し、ここで言う、ハニカム状のリブとは、一般的なハニカム構造で用いられる広義のリブを意味し、例えば、ずれ六角形、４点で６個の隔壁と接合された四角形状、正弦波形状、複波形状等のものも含まれる。
また、第１４の発明に係るランフラットタイヤ用の支持体の製造方法は、第１３の発明において、前記第３工程では、前記成形治具の内周面に設けられ周方向に沿った断面が略ハニカム状とされた突起部により前記凸部の頂部付近を塑性変形させて該頂部付近に前記リブを形成すると共に、直径０．５ｍｍ〜１０．０ｍｍの孔部を前記シェル部材に形成することを特徴とする。
また、第１５の発明に係るランフラットタイヤ用の支持体の製造方法は、第１３の発明において、前記第３工程の後に、前記シェル部材に直径０．５ｍｍ〜１０．０ｍｍの孔部を形成する工程を有することを特徴とする。
また、第１６の発明に係るランフラットタイヤ用の支持体の製造方法は、第１０〜第１５の発明の何れかにおいて、前記第３工程において、膨出変形時にアルミ管と成形治具の間に介在する空気を成形治具に設けられた排気孔を介して外部に排出することを特徴とする。
第１６の発明に係る支持体の製造方法の作用について説明する。
第１６の発明では、アルミ管を電磁成形によって支持体を成形しているが、電磁成形によればアルミ管を瞬間的（通常、０．１秒以内）に所要の形状に変形できるため、アルミ管と金型との間に介在する空気がアルミ管の膨出変形時に良好に排出されず、支持体が良好に成形されないおそれがある。しかしながら、第１６の発明では、電磁成形時に、アルミ管と成形治具の間に介在する空気が成形治具に設けられた排気孔から良好に排出され、支持体が所定の形状に良好に成形される。
また、第１７の発明に係る空気入りランフラットタイヤは、一対のビードコア間にわたってトロイド状に形成されたカーカスと、前記カーカスのタイヤ軸方向外側に配置されてタイヤサイド部を構成するサイドゴム層と、前記カーカスのタイヤ径方向外側に配置されてトレッド部を構成するトレッドゴム層とを有し、リムに装着されるタイヤと、前記タイヤの内側に配設され、前記タイヤと共にリムに組み付けられる第１〜第９の発明の何れかに係る支持体と、を有することを特徴とする。
第１７の発明に係る空気入りランフラットタイヤの作用について説明する。
空気入りタイヤの内圧低下時には、タイヤ空気室内に配設された支持体がサイドゴム層に替わってトレッド部を支持することによって、ランフラット走行が可能となる。
この際、支持体のシェル部材がアルミ合金から電磁成形によって成形されたものであるため、所定の形状に良好に成形され、しかも軽量化されている。したがって、このランフラットタイヤを装着した車両の操安性や燃費の向上を実現することができる。
また、第１８の発明に係るランフラットタイヤ用の支持体は、空気入りタイヤの内部に配設され前記空気入りタイヤと共にリムに組み付けられ、ランフラット走行時に荷重を支持可能な環状の支持体であって、前記支持体の径方向断面において、径方向外側にそれぞれ突出した少なくとも２個の凸部が設けられ、リムの外周側に装着される円筒状のシェル部材を有し、前記凸部に、その肉厚方向に沿って貫通する複数の孔部を形成したことを特徴とする。
第１８の発明に係るランフラットタイヤ用の支持体の作用ついて説明する。
ランフラット走行時には、空気入りタイヤに代わってランフラットタイヤ用の支持体に荷重が作用するが、ランフラットタイヤの軽量化を図るためにシェル部材の板厚を減少させた場合、剛性の低下によってシェル部材が変形するおそれがあった。しかし、第１８の発明では、シェル部材における凸部に複数の孔部を形成したことにより、シェル部材を薄肉化しなくても、強度低下を抑えつつシェル部材を軽量化することができる。
また、第１９の発明に係るランフラットタイヤ用の支持体は、第１８の発明において、前記シェル部材は、アルミ合金、高張力鋼及びステンレスの何れかを素材として成形されたことを特徴とする。
第１９の発明に係るランフラットタイヤ用の支持体の作用について説明する。
アルミ合金、高張力鋼及びステンレスの何れかを素材としてシェル部材を成形し、必要に応じて所定の熱処理を施すことにより、他の材料によりシェル部材を形成した場合と比較し、強度と重量とのバランスが良いシェル部材を得られるので、十分な強度を有する軽量の支持体を製造できる。
また、第２０の発明に係るランフラットタイヤ用の支持体は、第１８〜第１９の発明において、前記凸部における複数の前記孔部を含む面積に対する複数の前記孔部の面積比を、１〜５０％としたことを特徴とする。
第２０の発明に係るランフラットタイヤ用の支持体の作用について説明する。
凸部における複数の孔部を含む面積に対する複数の孔部の面積比が１％未満である場合には、シェル部材に対する軽量化の効果が小さく、かつシェル部材により区画されるランフラットタイヤ内の内周側の空間と外周側の空間との空気の流通性も十分に得られない。一方、凸部における複数の孔部を含む面積に対する複数の孔部の面積比が５０％を超える場合には、シェル部材の凸部の強度及び耐久性が大きく低下する。
従って、凸部における複数の孔部を含む面積に対する複数の孔部の面積比を１％〜５０％にすることで、シェル部材に対する軽量化効果を確保しつつ、シェル部材における強度及び耐久性を維持することができる。また、シェル部材により区画されるランフラットタイヤ内の内周側の空間と外周側の空間との空気の流通性を十分に確保できるので、リムによる放冷効果により空気入りタイヤにおける外周側の空間に面した部分の過熱を効果的に防止できる。
また、第２１の発明に係るランフラットタイヤ用の支持体は、第１８〜第２０の発明において、前記シェル部材における前記凸部の幅方向外側の端部から外周側へ延出するサイド部に、その肉厚方向に沿って貫通する複数の孔部を形成したことを特徴とする。
第２１の発明に係るランフラットタイヤ用の支持体の作用について説明する。
第２１の発明では、シェル部材における凸部に加え、サイド部にも複数の孔部を形成したことにより、凸部のみに孔部を形成した場合と比較し、シェル部材を更に軽量化することができる。
また、第２２の発明に係るランフラットタイヤ用の支持体は、第２１の発明において、前記サイド部における複数の前記孔部を含む面積に対する複数の前記孔部の面積比を、１〜５０％としたことを特徴とする。
第２１の発明に係るランフラットタイヤ用の支持体の作用について説明する。
サイド部における複数の孔部を含む面積に対する複数の孔部の面積比が１％未満である場合には、シェル部材に対する軽量化の効果が小さく、かつシェル部材により区画されるランフラットタイヤ内の内周側の空間と外周側の空間との空気の流通性も十分に得られない。一方、サイド部における複数の孔部を含む面積に対する複数の孔部の面積比が５０％を超える場合には、シェル部材の凸部の強度及び耐久性が大きく低下する。
従って、サイド部における複数の孔部を含む面積に対する複数の孔部の面積比を１％〜５０％にすることで、凸部にのみ孔部を形成した場合と比較し、シェル部材における強度及び耐久性を維持しつつ、シェル部材を更に軽量化できる。また、シェル部材により区画されるランフラットタイヤ内の内周側の空間と外周側の空間との空気の流通性を更に向上できるので、空気入りタイヤにおける外周側の空間に面した部分の過熱を、リムによる放冷効果により更に効果的に防止できる。
また、第２３の発明に係るランフラットタイヤ用の支持体は、第１８〜２２の発明において、互いに隣接するように配置された前記孔部の孔縁間の間隔を、１ｍｍ以上としたことを特徴とする。
第２３の発明に係るランフラットタイヤ用の支持体の作用について説明する。
互いに隣接するように配置された前記孔部の孔縁間の間隔が１ｍｍ未満である場合には、ランフラット走行時に、シェル部材における凸部及びサイド部が空気入りタイヤと圧接すると、空気入りタイヤとの摩擦力により互いに隣接するように配置された孔部間に亀裂が発生しやすくなる。従って、互いに隣接するように配置された孔部の孔縁間の間隔を１ｍｍ以上とすることで、ランフラット走行時に、孔部の孔縁間の亀裂によりシェル部材が破損することを抑制できる。
また、第２４の発明に係るランフラットタイヤは、一対のビードコア間にわたってトロイド状に形成されたカーカスと、前記カーカスのタイヤ軸方向外側に配置されてタイヤサイド部を構成するサイドゴム層と、前記カーカスのタイヤ径方向外側に配置されてトレッド部を構成するトレッドゴム層とを有し、リムに装着される空気入りタイヤと、前記空気入りタイヤの内側に配設され、前記空気入りタイヤと共にリムに組み付けられる請求項１８〜請求項２３の何れか１項記載のランフラットタイヤ用の支持体と、を有することを特徴とする。
第２４の発明に係るランフラットタイヤ用の作用について説明する。
空気入りタイヤの内圧低下時には、タイヤ空気室内に配設された支持体がサイドゴム層に替わってトレッド部を支持することによって、ランフラット走行が可能となる。
この際、支持体のシェル部材に複数の孔部が形成されていることにより、支持体の強度及び耐久性を低下させることなく、支持体を軽量化することができる。従って、このランフラットタイヤを装着した車両の操安性や燃費の向上を実現することができる。
【図面の簡単な説明】  図１は、本発明の第１実施形態に係る空気入りランフラットタイヤのリム装着時の断面図である。
図２は、本発明の第１実施形態に係る支持体のシェルの部分斜視図である。
図３は、本発明の第１実施形態に係る支持体の成形装置の構成図である。
図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃは、本発明の第１実施形態に係る支持体の製造工程説明図である。
図５は、本発明の第２実施形態に係る空気入りランフラットタイヤのリム装着時の断面図である。
図６は、本発明の第２実施形態に係る支持体のシェルの部分斜視図である。
図７は、本発明の第２実施形態に係る支持体の成形装置の構成図である。
図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃは、本発明の第２実施形態に係る支持体の製造工程説明図である。
図９は、本発明の第３実施形態に係る空気入りランフラットタイヤのリム装着時の断面図である。
図１０は、本発明の第３実施形態に係る支持体のシェルの部分斜視図である。
図１１Ａは、本発明の第３実施形態に係る支持体の成形装置の構成図である。
図１１Ｂは、図１１Ａに示される金型の成形面に設けられたリブ転写部の平面図である。
図１２は、本発明の第２の実施形態に係るシェルの変形例を示す斜視図である。
図１３は、本発明に係るシェルに丸孔千鳥抜６０度の打ち抜きパターンで孔部を形成した例を示す平面図である。
図１４は、本発明に係るシェルに丸孔千鳥抜４５度の打ち抜きパターンで孔部を形成した例を示す平面図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の実施形態に係るランフラットタイヤ用の支持体及びその製造方法並びに、この支持体を用いたランフラットタイヤについて図面を参照して説明する。
［第１実施形態］
本発明の第１実施形態に係る支持体および支持体の製造方法、並びに空気入りランフラットタイヤについて図１〜図４を参照して説明する。
ここで、ランフラットタイヤ１０とは、図１に示されるように、リム１２に空気入りタイヤ１４と支持体１６を組み付けたものをいう。リム１２は、空気入りタイヤ１４のサイズに対応した標準リムである。
ここで、標準リムとはＪＡＴＭＡ（日本自動車タイヤ協会）のＹｅａｒ  Ｂｏｏｋ２００２年度版規定のリムであり、標準空気圧とはＪＡＴＭＡ（日本自動車タイヤ協会）のＹｅａｒ  Ｂｏｏｋ２００２年度版の最大負荷能力に対応する空気圧であり、標準荷重とはＪＡＴＭＡ（日本自動車タイヤ協会）のＹｅａｒ  Ｂｏｏｋ２００２年度版の単輪を適用した場合の最大負荷能力に相当する荷重である。
日本以外では、荷重とは下記規格に記載されている適用サイズにおける単輪の最大荷重（最大負荷能力）のことであり、内圧とは下記規格に記載されている単輪の最大荷重（最大負荷能力）に対応する空気圧のことであり、リムとは下記規格に記載されている適用サイズにおける標準リム（又は、”Ａｐｐｒｏｖｅｄ  Ｒｉｍ”、”Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ  Ｒｉｍ”）のことである。
規格は、タイヤが生産又は使用される地域に有効な産業規格によって決められている。例えば、アメリカ合衆国では、”Ｔｈｅ  Ｔｉｒｅ  ａｎｄ  Ｒｉｍ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  Ｉｎｃ．のＹｅａｒ  Ｂｏｏｋ”であり、欧州では”Ｔｈｅ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｔｉｒｅ  ａｎｄ  Ｒｉｍ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  ＯｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎのＳｔａｎｄａｒｄｓ  Ｍａｎｕａｌ”である。
空気入りタイヤ１４は、図１に示されるように、一対のビード部１８と、両ビード部１８に跨がって延びるトロイド状のカーカス２０と、カーカス２０のクラウン部に位置する複数（本実施形態では２枚）のベルト層２２と、ベルト層２２の上部に形成されたトレッド部２４とを有する。
空気入りタイヤ１４の内部に配設される支持体１６は、図１に示される断面形状のものがリング状に形成されたものであり、シェル２６と、シェル２６の両端部それぞれに加硫成形されたゴム製の脚部２８とを有する。
脚部２８は、空気入りタイヤ１４の内側に支持体１６を配設する場合に、空気入りタイヤ１４のリム組み付け時に、その内側でリム１２に組み付けられるものである。
一方、シェル２６は、１枚のプレートを成形することによって図２に示す断面形状としたものであり、径方向外側に凸となる凸部３０Ａ、３０Ｂと、その間に形成された径方向内側に凸となる凹部３０Ｃ、さらには凸部３０Ａ、３０Ｂの幅方向（Ｘ方向）外側（凹部３０Ｃと反対側）に荷重を支持するサイド部３０Ｄ、３０Ｅが形成されている。サイド部３０Ｄ、３０Ｅの径方向内側の端部（リム側端部）には、略タイヤ回転軸方向に沿って外側へ延出するフランジ部３０Ｆ、３０Ｇが形成されている。
また、シェル２６のフランジ部３０Ｆ、３０Ｇには、それぞれ肉厚方向へ貫通する通孔（図示省略）を周方向に沿って略等ピッチで複数個ずつ穿設するようにしても良い。これにより、フランジ部３０Ｆ，３０Ｇにおける脚部２８との接着部の表面積を増加させると共に、通孔内に充填されたゴム材料によりアンカー効果が生じるので、脚部２８とフランジ部３０Ｆ，３０Ｇとの連結強度を大幅に増加できる。
なお、シェル２６は、強度を確保しつつ軽量化を達成するために、熱処理により高強度が得られるＡｌ−Ｍｇ系アルミ合金（例えば、ＪＩＳ呼称５０００番台）、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミ合金（例えば、ＪＩＳ呼称６０００番台）及びＡｌ−Ｚｎ系アルミ合金（例えば、ＪＩＳ呼称７０００番台）の何れかを素材として形成することが望ましい。これら以外のアルミ合金（例えば、ＪＩＳ呼称１１００、３００３）からシェル２６を成形した場合には、当該アルミ合金の強度が低くく、所定の強度を確保するためにシェル２６の肉厚が増加せざるを得ず、鉄等を使用した場合よりも重量が増加してしまう場合があるためである。
また、シェル２６は、アルミ合金からなる薄肉円筒状のアルミ管を電磁成形（電磁拡管成形）することによって製造したものである。これは、後述する製造方法で詳細に説明するが、電磁成形で瞬間的に成形することによって、アルミ合金の塑性変形に伴う加工硬化の影響を被ることなく、所定の形状に精度良く形成できるからである。
このように、所定のアルミ合金から電磁成形されたシェル２６を含む支持体１６が配設されたランフラットタイヤ１０は、所定の強度が確保されると共に軽量化されるため、当該ランフラットタイヤ１０を装着した車両の操安性や燃費が向上する。
続いて、本実施形態に係る支持体１６の製造方法について説明する。
先ず、支持体１６のシェル２６を電磁成形する成形装置について説明する。図３に示されるように、成形装置５０は、左右に分割する金型５２Ａ、５２Ｂと、分割された金型５２Ａ、５２Ｂに後述する円筒状のアルミ管５４がセットされた場合にアルミ管５４を所定位置に保持する保持部材５６Ａ、５６Ｂと、アルミ管５４の内部に挿入されるコイル５８とコイル５８に電流を通電するための電気回路６０とから構成される。この電気回路６０は、所謂、衝撃大電流発生回路の等価回路として構成されており、加工に必要な電磁力がコンデンサ７０に貯えられるエネルギ（Ｅ＝１／２ＣＶ２）により制御する構成となっている。
金型５２Ａ、５２Ｂは、シェル２６の形状に対応する成形面６２が形成されると共に、成形面６２の所定位置には成形面６２から外部に連通する排気用孔部６４が複数形成されている。
また、電気回路６０は、スイッチ６８、コンデンサ７０、抵抗７２を備え、コンデンサ７０に予めチャージしておき、スイッチ６８をつなぐことによって、高圧電流を流す構成である。
この成形装置５０を用いて以下のようにしてシェル２６を成形する。
先ず、成形装置５０の金型５２Ａ、５２Ｂを分割し、円筒状のアルミ管５４を分割された金型５２Ａ、５２Ｂの間に挿入する。なお、アルミ管５４の下端は、保持部材５６Ｂによって支持されている。この状態でコイル５８をアルミ管５４の内部に挿入する（図４（Ａ）参照）。
続いて、成形装置５０の保持部材５６Ａをスライドさせてアルミ管５４の上端を押さえることにより、アルミ管５４の上下端を位置決めするする（図４（Ｂ）参照）。
この状態で、成形装置５０の回路６０によってコイル５８に電流を通電することによって、アルミ管５４には誘導電流が流れると同時に、アルミ管５４はフレミングの左手の法則に従った脈状の力（電磁力）を受ける。この電磁力はアルミ管５４を外周側へ膨出させるように作用する。この電磁力の作用によって瞬時（通常、０．１秒以下）にアルミ管５４が成形面６２に押し付けられ、成形面６２に沿って変形し、所定の形状に成形される（図４（Ｃ）参照）。この際、アルミ管５４と金型５２Ａ、５２Ｂの成形面６２の間に介在する空気は、アルミ管５４の変形が瞬時であるため両者の隙間から外部に排出されることは困難であるが、金型５２Ａ、５２Ｂに形成された排気用孔部６４から外部にスムーズに排出される。したがって、電磁成形時に当該空気の存在（残留）によってシェル２６の成形が阻害されることを回避できる。
また、このように得られたシェル２６は、アルミ管５４から電磁成形で瞬時に成形しているため、アルミ合金に通常の塑性変形に伴う加工硬化が生ずる前に変形が完了する。したがって、当該アルミ合金の成形性が向上して所定の形状に精度良く成形することができる。
特に、シェル２６の凸部３０Ａ、３０Ｂの最大外径（直径）Ａと、凹部３０Ｃの最小外径（直径）Ｂとの比（Ｂ／Ａ）（図２参照）、すなわち、円筒状のアルミ管５４において最も伸びの大きい直径と、最も伸びの小さい直径の比が０．６０〜０．９５の範囲である場合には、従来のハイドロフォーム成形等の成形方法では成形時に加工硬化によって割れや素材折れを生じて良好に成形できないが、電磁成形では上述のように加工硬化の影響を回避できるため、良好に成形可能である。
またランフラット走行時に、空気入りタイヤ１４のトレッド部２４が路面からの荷重を受けた場合、トレッド部２４が幅方向に沿って内周側へ膨らむように変形し、トレッド部２４の中央付近が２個の凸部３０Ａ，３０Ｂ間（凹部３０Ｃ内）へ入り込むような現象が生じる。このとき、シェル２６の凸部３０Ａ、３０Ｂの最大外径（直径）Ａと、凹部３０Ｃの最小外径（直径）Ｂとの比（Ｂ／Ａ）を、０．６０〜０．９５の範囲にしておけば、トレッド部２４を介して路面からの荷重を受けたシェル２６には２個の凸部３０Ａ，３０Ｂにそれぞれ幅方向外側への分力が作用し、この分力により支持体１６には幅方向外側へ広がるように弾性変形が生じる。この結果、ランフラット走行時には、支持体１６における一対の脚部２８のリム１２への圧接力が増加し、支持体１６のリムへの連結強度が高くなるので、支持体１６がリム１２に対して幅方向又は周方向へズレたり、リム１２から脱落することを確実に防止できる。
さらに、シェル２６を電磁成形によって成形しているため、成形時間の短縮によって製造効率が向上する。
［第２実施形態］
本発明の第２実施形態に係る支持体および支持体の製造方法並びにランフラットタイヤについて図５〜図８を参照して説明する。なお、第１実施形態と同様の構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
第２実施形態に係る支持体１６において、第１実施形態と異なるのは、図６に示されるように、本実施形態のシェル２６には、空気の流通性向上及び支持体１６の軽量化を目的として孔部３２が形成されている点である。
このように、シェル２６に孔部３２を形成するのは、主として次の理由による。すなわち、図５に示されるように、空気入りタイヤ１４の内部の空気室３４は、支持体１６によって径方向外側の空気室３４Ａと径方向内側の空気室３４Ｂに分割される。したがって、孔部３２が存在しない場合には、トレッド部２４を介して路面から伝わる衝撃の緩衝作用を果たす空気室３４の空気量が空気室３４Ａの分だけとなり、車両の乗り心地が低下する。また、支持体１６のない（通常の）空気入りタイヤでは走行時に温度上昇した空気室３４の空気が金属製のリム１２と接触することによって冷却され、所定の温度範囲内に制御される。しかし、空気入りタイヤ１４の内側に支持体１６が配設されたランフラットタイヤ１０では、径方向外側の空気室３４Ａの空気はリム１２と接触しないため良好に冷却されず、当該空気の温度上昇によってタイヤの寿命が低下するおそれがあった。
しかしながら、シェル２６に孔部３２が形成されることによって、空気室３４Ａと空気室３４Ｂが連通され、上記緩衝作用と冷却作用が良好に作用する。
また、孔部３２の直径は、０．５ｍｍ〜１０．０ｍｍの範囲で設定することが好ましく、０．５ｍｍ〜４．０ｍｍの範囲内で設定することがより好ましい。これは、孔部の直径３２を０．５ｍｍ以上とすることによって、空気室３４Ａと空気室３４Ｂの空気の流通性を確保して上述の作用を良好にすると共に、１０．０ｍｍ以下とすることによって孔部の形成によるシェル２６の強度不足を回避したものである。
次に、成形装置および支持体の製造方法について説明する。
本実施形態に係る成形装置５０が第１実施形態と異なる点は、図７に示されるように、金型５２Ａ、５２Ｂの成形面６２上の排気用孔部６４が開口している位置に、孔部６４に連通するベント孔を有する刃付きの突起物６６が設けられている点である。
このような成形装置５０を用いて第１実施形態と同様にシェル２６の電磁成形を行なう（図８参照）。
この際、電磁成形によって成形面６２に突き当てられるアルミ管５４を、成形面６２に突出配置された突起物６６の刃が突き破り（パンチングを行ない）、シェル２６に孔部３２を形成することができる。すなわち、シェル２６の成形と孔部３２の形成を同時に行なうことができ、支持体１６の製造効率が向上する。
なお、本実施形態では、アルミ管５４からシェル２６を電磁成形する際に、孔部６４を同時にシェル２６に穿設しているが、この孔部６４については、アルミ管５４からシェル２６を電磁成形した後、パンチング加工、ドリル加工、レーザ加工等によりシェル２６に穿設するようにしても良い。
ところで、空気入りタイヤ１４の内部の空気室３４Ａと空気室３４Ｂとの流通性を確保することのみを考えた場合、所定の直径を有する孔部３２を凸部３０Ａ，３０Ｂには、十数個〜数十個程度の孔部３２を形成すれば十分であるが、空気の流通性に加え、支持体１６の軽量化をも考慮した場合には、このような孔部３２は、図１２に示されるように、シェル１６よりも多数個、シェル１２６に形成することが好ましい。
図１２に示されるシェル１２６には、凸部３０Ａ，３０Ｂ（凹部３０Ｃを含む）及びサイド部３０Ｅ，３０Ｆにも孔部３２が形成されている。これらの孔部３２の直径は、図６に示されるシェル２６と同様に、０．５ｍｍ〜１０．０ｍｍの範囲内（好ましくは、０．５ｍｍ〜４．０ｍｍの範囲内）で設定されている。また多数個の孔部３２は、その開口面積の総和がシェル１２６における凸部３０Ａ，３０Ｂ、凹部３０Ｃ及びサイド部３０Ｅ，３０Ｆの面積（孔部３２の面積を含む）に対して１〜５０％の面積比となるように設定されている。これは、次のような理由によるものである。
すなわち、シェル１２６における凸部３０Ａ，３０Ｂ及びサイド部３０Ｅ，３０Ｆの面積に対する多数個の孔部３２の面積比が１％未満である場合には、シェル１２６に対する軽量化の効果が小さく、かつシェル１２６により区画される空気室３４Ａと空気室３４Ｂとの間の空気の流通性も十分に得られない。一方、シェル１２６における凸部３０Ａ，３０Ｂ及びサイド部３０Ｅ，３０Ｆの面積に対する多数個の孔部３２の面積比が５０％を超える場合には、シェル１２６における凸部３０Ａ，３０Ｂ及びサイド部３０Ｅ，３０Ｆの強度及び耐久性が大きく低下する。このため、本実施形態に係るシェル１２６では、孔部３２による空気の流通性と凸部３０Ａ，３０Ｂ及びサイド部３０Ｅ，３０Ｆの強度低下とのバランスが考慮され、凸部３０Ａ，３０Ｂ及びサイド部３０Ｅ，３０Ｆの面積に対する多数個の孔部３２の面積比が１〜５０％の面積比とされている。
さらに、凸部３０Ａ，３０Ｂ及びサイド部３０Ｅ，３０Ｆでは、互いに隣接するように配置された孔部３２の孔縁間の間隔が１ｍｍ以上になっている。これは、次のような理由によるものである。
すなわち、互いに隣接するように配置された孔部３２の孔縁間の間隔が１ｍｍ未満である場合には、ランフラット走行時に、シェル１２６における凸部３０Ａ，３０Ｂ及びサイド部３０Ｅ，３０Ｆが空気入りタイヤ１４と圧接すると、空気入りタイヤ１４との摩擦により互いに隣接するように配置された孔部３２間に亀裂が発生しやすくなる。このため、シェル１２６では、互いに隣接するように配置された孔部３２の孔縁間の間隔Ｌが１ｍｍ以上とされており、これにより、ランフラット走行時に、孔部３２の孔縁間の亀裂によりシェル１２６が破損することが防止されている。
図１２に示されるようなシェル１２６の孔部３２は、図６に示されるシェル２６と同様に、電磁成形時に突起物６６の刃によりアルミ管５４を打ち抜くことにより形成しても良いが、電磁成形と同時に多数個の孔部３２を打ち抜き形成するためには、非常に大きな電磁力を発生できる大出力の成形装置５０が必要となり、設備投資を含む装置的な制約が増加する。このため、シェル１２６の素材としては、予め孔部３２が打ち抜かれたアルミ製の金属板（所謂、アルミパンチングメタル）を用いることが好ましく、このアルミパンチングメタルからアルミ管５４を成形し、電磁成形することにより、電磁成形時に必要となる電磁力を抑制し、装置的な制約を大幅に緩和できる。
孔部３２は、強度の観点より千烏抜に配置することが好ましい。このような孔部３２の打ち抜きパターンとしては、丸孔千鳥抜６０度（図１３参照）や丸孔千烏抜４５度（図１４参照）がある。
図１３に示されるように、丸孔千烏抜６０度は、孔部３２が千鳥に配置されており、孔部３２の中心を結ぶ直線の作る角度が６０度である。丸孔千鳥抜６０度の場合のシェル２６における凸部３０Ａ，３０Ｂ及びサイド部３０Ｅ，３０Ｆの面積に対する開口面積の比（開口率）は、ピッチをＰとし、孔径をＤとすると、次の式で求められる。
開口率（％）＝（９０．５×Ｄ２）／Ｐ２
図１４に示すように、丸孔千鳥抜４５度は、孔部３２が千鳥に配置されており、孔部３２の中心を結ぶ直線の作る角度が４５度である。丸孔千烏抜４５度の場合の開口率は、ピッチをＰとし、孔径をＤとすると、次の式で求められる。
開口率（％）＝（１５７×Ｄ２）／Ｐ２
なお、本実施形態では、アルミ管５４を成形素材としてシェル２６，１１６を電磁成形した場合について説明したが、孔部３２の直径、シェルの面積に対する開口率及び互いに隣接する孔部３２の間隔を、支持体１６におけるシェルをステンレス（ＳＵＳ）、高張力鋼（所謂、ハイテン）等の金属材料を素材とし、ヘラ絞り加工、ロールフォーミング加工、ハイドロフォーム加工等の他の加工方法により成形した場合にも、それぞれ以上説明したように設定すれば、このシェルに形成された孔部３２により支持体１６の軽量化が実現すると共に、空気入りタイヤ２４内の空気室３４Ａ，３４Ｂ（図５参照）間の空気の流通性を十分高くし、リム１２の放冷効果により空気入りタイヤ２４の部分的な過熱を効果的に防止できる。
また、図１２に示されるように、シェル１２６のフランジ部３０Ｆ、３０Ｇには、それぞれ肉厚方向へ貫通する孔部３２が周方向に沿って略等ピッチで複数個ずつ穿設されている。これにより、第１の実施形態にて既に説明したように、フランジ部３０Ｆ，３０Ｇにおける脚部２８との接着部の表面積を増加させると共に、孔部３２内に充填されたゴム材料によりアンカー効果が生じるので、ゴム製の脚部２８とフランジ部３０Ｆ，３０Ｇとの連結強度を大幅に増加できる。
［第３実施形態］
本発明の第３実施形態に係る支持体および支持体の製造方法並びにランフラットタイヤについて図９〜図１１を参照して説明する。なお、第１実施形態と同様の構成要素には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
第３実施形態に係る支持体１６において、第１実施形態と異なるのは、図９に示されるように、シェル２６における凸部３０Ａ，３０Ｂにそれぞれリブ４０により補強された補強部４２Ａ，４２Ｂが設けられている点である。
このように、シェル２６における凸部３０Ａ，３０Ｂにそれぞれ補強部４２Ａ，４２Ｂを設けるのは、次の理由による。
すなわち、支持体１６のシェル２６として２個の凸部３０Ａ，３０Ｂが形成されたものを用い、この支持体１６を空気入りタイヤ１０の内部に配設し、この空気入りタイヤ１０でランフラット走行した場合には、凸部３０Ａ，３０Ｂがそれぞれトレッドと当接しつつランフラット走行が行われる。したがって、凸部３０Ａ，３０Ｂを２個設けることにより、路面からの荷重が２点へ分散してシェル２６に作用するので、ランフラット走行時におけるシェル２６の１点への荷重集中を避けてシェル２６に対する荷重負荷を軽減できる。
但し、ランフラット走行時には、シェル２６における最も外周側に位置するピークＰＡ，ＰＢ付近に走行時に路面からの荷重が集中することから、シェル２６ではピークＰＡ，ＰＢ付近が割れや凹み等の損傷が発生し易い部分となり、このピークＰＡ，ＰＢの強度がシェル２６の耐久性に大きな影響を与える。
一方、電磁成形（電磁拡管成形）により凸部３０Ａ，３０Ｂを有するシェル２６をアルミ管５４から成形した場合には、変形量が大きい凸部３０Ａ，３０ＢのピークＰＡ，ＰＢ付近が幅方向外側へ引き延ばされて、その肉厚が他の部分よりも薄くなる。前述したように、シェル２６の凸部３０Ａ，３０ＢのピークＰＡ，ＰＢ付近は、ランフラット走行時に路面からの荷重が集中する部分であり、このシェル２６をランフラット走行に用いた場合には、路面からの衝撃等の荷重により凸部３０Ａ，３０ＢのピークＰＡ，ＰＢ付近に凹みやクラックが早期に生じるおそれがある。
そこで、本実施形態のシェル２６には、図９及び図１０に示されるように、凸部３０Ａ，３０ＢのピークＰＡ，ＰＢ付近に周方向に沿って全周に亘って延在する補強部４２Ａ，４２Ｂがそれぞれ設けられている。補強部４２Ａ，４２Ｂは、シェル２６におけるピークＰＡ，ＰＢ付近に周方向に沿った断面形状が略ハニカム状（本実施形態では、六角形状）のリブ４０を連続的に形成することにより設けられている。これにより、肉厚が他の部分よりも薄くなった凸部３０Ａ，３０ＢのピークＰＡ，ＰＢ付近における曲げ強度、座屈強度等の耐荷重強度を、リブ４０の厚さと同程度まで肉厚化した場合の強度と略等しくなるように向上できるので、路面からの衝撃等の荷重により凸部３０Ａ，３０ＢのピークＰＡ，ＰＢ付近に割れ、凹み等の損傷が発生することを効果的に防止できる。
このとき、リブ４０の周方向に沿った断面形状を略ハニカム状（本実施形態では、六角形状）とすることにより、凸部３０Ａ，３０Ｂの頂部付近に対する強度を、他の形状のリブ（例えば、周方向に沿って延在するリング状のリブ）を設ける場合よりも効率的に向上できる。但し、ここで言う、ハニカム状のリブ４０とは、一般的なハニカム構造で用いられる広義のリブを意味し、例えば、ずれ六角形、４点で６個の隔壁と接合された四角形状、正弦波形状、複波形状等のものも含まれる。
図９に示されるように、リブ４０は、シェル２６を外周側から内周側へコ字状に凹ませて内周側へ突出した隔壁部４６を成形することにより形成されている。従って、補強部４２Ａ，４２Ｂをシェル２６の外周側から見ると、外周面上において六角形に延在する溝が連続的に続いた領域として見え、またシェル２６の内周側から見ると、内周面上において六角形に延在する突起が連続的に続いた領域として見える。
なお、図９〜図１０に示されるリブ４０及び図１１に示されるシェル２６にリブ４０を転写成形するためのリブ転写部８０は、それぞれ理解を容易にするために、リブ４０及びリブ転写部８０の実寸法に対して数十倍の寸法に拡大して示されている。
ここで、リブ４０の径方向に沿った厚さＴ（図９参照）は、０．２ｍｍ以上、５ｍｍ以下が好ましい。すなわち、０．２ｍｍ以下の場合には、リブとしての補強効果を十分に得られず、また５ｍｍ以上の場合には、シェル２６に対する加工量（延展量）が過大となってリブの頂点付近に割れが生じ易くなる。
またリブ４０の周方向及び幅方向に沿ったピッチは、２ｍｍ以上、２０ｍｍ以下が好ましい。すなわち、２ｍｍ以下の場合には、後述する転写成形時の成形性が著しく悪くなり、十分な寸法精度でリブ４０を成形することができなくなり、また２０ｍｍ以上の場合には、リブとしての補強効果を十分に得られなくなる。また本実施形態では、凸部３０Ａ，３０ＢにおけるピークＰＡ，ＰＢから幅方向に沿って左右１０ｍｍ幅の領域（全幅で２０ｍｍの領域）がそれぞれ補強部４２Ａ，４２Ｂとされている。これは、ランフラット走行時に路面からの荷重がピークＰＡ，ＰＢから幅方向に沿って左右１０ｍｍ幅の領域内に入力することを考慮したものである。
なお、本実施形態の支持体１６にも、第２実施形態の支持体と同様に、シェル２６に空気入りタイヤ１０内で空気を流通させるための孔部６４を穿設しても良い。このような孔部６４は、アルミ管５４を素材とする電磁成形時に金型の成形面に形成された突起物の刃によりパンチングして穿設しても、また電磁成形完了後に、パンチング、ドリル加工、レーザ加工等によりシェル２６に孔部６４を穿設するようにしても良い。
次に、成形装置および支持体の製造方法について説明する。
本実施形態に係る成形装置５０が第１実施形態と異なる点は、図１１に示されるように、金型５２Ａ、５２Ｂの成形面６２における補強部４２Ａ，４２Ｂにそれぞれ対応する部分に、リブ転写部８０が形成されている点である。
このような成形装置５０を用いて第１実施形態と同様にシェル２６の電磁成形を行なう。この際のシェル２６の補強部４２Ａ，４２Ｂを除く部分を成形する手順は、基本的に図４に示されるシェル２６を成形する手順と同様であるので説明を省略する。
ここで、リブ転写部８０は、図１１（Ｂ）に示されるように、成形面６２上において六角形に延在する突起部８２が連続的に続いた領域により構成されている。このリブ転写部８０は、電磁成形時にアルミ管５４が成形面６２上に強い力で押圧される際に、アルミ管５４における補強部４２Ａ，４２Ｂに対応する部分を突起部８２に沿って極めて短時間（通常、０．１秒以内）で塑性変形させる。これにより、電磁成形により成形されたシェル２６には、凸部３０Ａ，３０ＢにおけるピークＰＡ，ＰＢを含む所定の領域にリブ４０が連続的に形成され、このリブ４０が形成された領域が凸部３０Ａ，３０Ｂの補強部４２Ａ，４２Ｂとされる。
本実施形態では、上記のように電磁成形によりシェル２６を成形すると同時に、シェル２６にハニカム状のリブ４０を電磁成形することにより、このリブ４０も加工硬化の影響を受けることなくアルミ管５４を変形できる超塑性変形の領域で成形されることこから、割れ、折曲がり等を生じさせることなく、所望の形状及び寸法精度でリブ４０をシェル２６に成形することができる。
【実施例】（比較試験１）
上記実施形態１〜２の成形方法の作用を確認するために、以下に示す実施例１、２に係る支持体（以下、単に実施例１、２という）と比較例Ａに係る支持体（以下、単に比較例Ａという）の比較試験を行った。
ＪＩＳ６０６１のアルミ合金（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミ合金）からなるアルミ管（直径４００ｍｍ、高さ２００ｍｍ、厚さ２．３ｍｍ）を、以下の成形方法によって凸部のピーク（径方向最外位置）の直径Ａ（図２参照）が４８０ｍｍとなるような金型で以下の方法によってそれぞれ試験を行なった。
ここで、比較例Ａは、第１実施形態と同様の成形面を有する金型を用いてハイドロフォームで成形したものである。
一方、実施例１は第１実施形態と同様の成形装置だが、排気用孔部のない金型で電磁成形したものである。成形装置では、回路６０の１０００μＦのコンデンサー７０に１５ｋＶの電源で蓄電し、アルミ管内にコイルを挿入した後、コイル５８に通電することによって支持体を成形したものである。
実施例２は、第２実施形態と同様の構成であり、すなわち、実施例１の金型に排気用孔部６４と突起物６６を備えたものを利用して成形した場合である。突起物６６は支持体２６（アルミ管５４）に直径２ｍｍの孔部を形成できるように成形面６２から３ｍｍの高さに突出形成されている。なお、この排気用孔部６４と突起物６６は、第２実施形態では断面に４ヶ所形成されているが、実施例２では幅方向両端の８ヶ所とし、周方向に等間隔で２０ヶ所設置し、合計１６０ヶ所とした。また、通電の条件は実施例１と同様である。
試験結果を表１に示す。
【表１】
2004026596.tif 000003
このように、比較例Ａ（ハイドロフォーム成形）のように成形時間を要する場合には、支持体の成形（アルミ管の変形）中の加工硬化によって良好な成形ができない（凸部のピークにひび割れが発生する）ことが確認された。これに対して、実施例１、２は、アルミ管を瞬時に変形させる電磁成形のため、比較例Ａのように支持体の凸部にひび割れを生ずることはない。しかし、実施例１は、金型に排気用孔部がないため、金型とアルミ管の間に残留する空気によってシェル２６の凸部３０Ａ、３０Ｂが金型よりも浅く形成されてしまう。これに対して、実施例２の場合には、アルミ管と金型の間にある空気を金型の排気用孔部６４によって素早く排出するため、実施例１と比較して寸法精度が一層良好になることが確認された。すなわち、実施例２は、凸部３０Ａ、３０Ｂ等が金型の成形面６２通りに形成され、孔部３２も所定位置に形成されることが確認された。
（比較試験２）
次に、上記実施形態３の成形方法の作用を確認するために、以下に示す実施例３に係る支持体（以下、単に実施例３という）と比較例Ｂに係る支持体（以下、単に比較例Ｂという）の比較試験を行った。
ＪＩＳ６０６１（Ｏ材）のアルミ合金（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミ合金）からなるアルミ管（直径４００ｍｍ、高さ２００ｍｍ、厚さ１．６ｍｍ）を、以下の成形方法によって凸部のピーク（径方向最外位置）の直径Ａ（図２参照）が４８０ｍｍとなるような金型で以下の方法によってそれぞれ試験を行なった。
ここで、比較例Ｂは、第１実施形態と同様の成形面を有する金型を含む成形装置（図３参照）を用いて電磁成形（電磁拡管成形）で成形したものである。
一方、実施例３は、第３実施形態と同様の構成であり、すなわち、実施例１の金型に排気用孔部６４及びリブ転写部８０を備えたものを利用して成形した場合である。リブ転写部８０は、支持体２６（アルミ管５４）に高さ１ｍｍ、リブピッチ５ｍｍでリブ４０を連続的に形成できるように成形面６２からの突出長等が設定され、またシェル２６におけるピークＰＡ，ＰＢを中心として左右の１０ｍｍずつの部分に対応する領城に設けられている。また、通電の条件は実施例１と同様とする。
上記のようにして電磁成形したシェルをＴ６（溶体化処理後、人工時効）の熱処理条件で熱処理した後、ゴム製の脚部を接着して製造した比較例Ｂのシェルを備えた支持体及び実施例３のシェルを備えた支持体をそれぞれ空気入りタイヤ内へ配設し、輪重が５００ｋｇｆとなるようにタイヤ荷重を調整してランフラット走行を行った試験結果を表２に示す。
【表２】
2004026596.tif 000004
表２から明らかなように、比較例Ｂをランフラット走行に用いた場合には、５０ｋｍ程度のランフラット走行で、振動発生等を含む走行性能に変化が発生した。この時点で、シェルを観察すると、シェル自体に変形が発生しており、また凸部のピーク付近に軽微な凹み、亀裂が発生していた。
一方、実施例３をランフラット走行に用いた場合には、３００ｋｍ以上以下ランフラット走行を行っても、振動発生等を含む走行性能に明かな変化が発生せず、良好な走行性を維持した。走行距離が３００ｋｍを越えた時点で、シェルを観察すると、シェル自体も変形しておらず、また凸部のピーク付近にも走行性能に影響を与えるような凹み、亀裂が発生していなかった。
以上の説明から明かなように、本発明に係るランフラットタイヤ用の支持体によれば、十分な軽量化及び高い耐久性が実現され、かつ所定の形状に精度良く成形されたシェル部材を有する支持体を実現できる。
また、本発明に係るランフラットタイヤ用の支持体の製造方法によれば、シェル部材を十分に軽量化すると共に、シェル部材に高い耐久性を与えることができ、しかもシェル部材を所定の形状に精度良く成形できる。
また、本発明のランフラットタイヤによれば、空気入りタイヤ内に配設される支持体におけるシェル部材が十分に軽量化されると共に、高い耐久性を備えており、しかも所定の形状に精度良く成形されているので、燃費や操安性を向上できる。
（比較試験３）
図１２に示されるシェル１２６の作用を確認するために、以下に示す実施例４に係るシェル（以下、単に実施例４という）と２つの比較例Ｃ及びＤに係るシェル（以下、これらを比較例Ｃ、比較例Ｄという）の比較試験を行った。
実施例４は、図１２に示されるシェル１２６ととほぼ同一の形状とされており、材質ＳＵＳ３０４、厚さ１．０ｍｍ、孔部の開口率２６％、孔部の直径３．０ｍｍ、丸孔千鳥抜４５度のプレートより成形した。
一方、比較例Ｃは、材質ＳＵＳ３０４、厚さ１．０ｍｍで孔部なしプレートより成形し、供試体を得た。
また、比較例Ｄは、材質ＳＵＳ３０４、厚さ１．０ｍｍ、孔部の開口率６０％、孔部の直径３．０ｍｍ、丸孔千鳥抜４５度のプレートより成形し、供試体を得た。
実車走行試験を実施した結果、実施例４の場合も比較例Ｃの場合も座屈変形することなく３００ｋｍを完走したが、比較例Ｄの場合は９０ｋｍで座屈変形した。また、実施例４の場合は比較例Ｃの場合に比べて燃費が改善された。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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2004026596.tif 000012
【図９】
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【図１０】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
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