JP2005329881A - ランフラットタイヤ用の支持体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 十分な軽量化及び高い耐久性が実現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を製造する
【解決手段】 支持体１６は、２個の凸部３０Ａ，３０Ｂが形成された環状のシェル２６を備えており、シェル２６は、厚さ方向に沿ってアルミベース層３２及び補強層３４が積層された２層の積層構造を有している。アルミベース層３２はアルミ合金により形成され、また補強層３４は高い強度を有するステンレス鋼又は高張力鋼により形成されている。これにより、シェルの強度をアルミ合金のみから成形した場合よりも増大でき、かつステンレス鋼や抗張力鋼のみから成形した場合よりも重量を減少できる。従って、アルミベース層３２及び補強層３４の厚さを、ランフラット走行時にシェル２６に対して要求される強度及び重量に応じて適宜設定すれば、単一の金属材料を素材としてシェルを成形する場合と比較し、十分な軽量化及び高い耐久性が実現されたシェル２６を成形できる。
【選択図】 図１

Description

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空気入りタイヤの内部に配設される環状のランフラットタイヤ用の支持体及びその製造方法に関する。

例えば、特許文献１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、軽量なアルミニウム又はアルミ合金等のアルミ材を素材としてシェルを製造することが試みられている。
特開平１０−２９７２２６号公報

しかし、アルミ材を素材としてシェルを成形した場合には、シェルを高張力鋼やステンレス鋼により成形した場合と比較して大幅な軽量化が可能になるが、その強度が高張力鋼やステンレス鋼からなるシェルよりも劣ったものになる。このため、アルミ材からなるシェルをランフラット走行に用いた場合には、例えば、路面からの衝撃により凸部の頂部付近に微小な凹みやクラックが生じるおそれがある。このような微小な凹みやクラックは、直ちにランフラット走行の安全性や走行性を低下させるものではないが、アルミ材を素材として成形されたシェルの耐久性を向上できないことの原因になっている。

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製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の請求項１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、該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、径方向断面において径方向外側にそれぞれ突出する少なくとも２個の凸部が形成され、リムの外周側に装着される環状のシェル部材を有し、前記シェル部材は、その厚さ方向に沿って複数の金属層が積層されると共に、隣接する金属層が互いに異なる種類の金属材料により形成された積層構造を有することを特徴とする。

上記請求項１に係るランフラットタイヤ用の支持体では、２個の凸部が形成された環状のシェル部材が、その厚さ方向に沿って複数の金属層が積層されると共に、隣接する金属層が互いに異なる種類の金属材料により形成された積層構造を有することにより、シェル部材を厚さ方向に沿って機械的な特性がそれぞれ異なる複数の金属層により構成できるので、例えば、シェル部材を相対的に低比重のアルミ合金からなる金属層とアルミ合金よりも高比重であるが高い強度を有するステンレス鋼や抗張力鋼からなる金属層との積層構造とすれば、シェル部材の強度をアルミ合金のみから成形した場合よりも増大でき、かつシェル部材の重量をステンレス鋼や抗張力鋼のみから成形した場合よりも減少できる。

従って、請求項１記載のランフラットタイヤ用の支持体によれば、シェル部材を構成した複数の金属層をそれぞれ形成する金属材料及び各金属層の厚さを、ランフラット走行時にシェル部材に対して要求される強度及び重量に応じて適宜選定すれば、単一の金属材料を素材としてシェル部材を成形する場合と比較し、十分な軽量化及び高い耐久性が実現されたシェル部材を成形できるので、このシェル部材を用いたランフラットタイヤによりランフラット走行を行った場合には、シェル部材に路面からの衝撃等の荷重により走行に悪影響を与えるような凹みやクラックが生じることを長期に亘って防止でき、かつ高い操安性を得ることができる。

また請求項２に係るランフラットタイヤ用の支持体は、請求項１記載のランフラットタイヤ用の支持体において、前記シェル部材は、２層又は３層の金属層からなる積層構造を有することを特徴とする。

また請求項３記載のランフラットタイヤ用の支持体は、請求項２記載のランフラットタイヤ用の支持体において、２層の金属層からなる積層構造からなる前記シェル部材は、前記厚さ方向に沿って内側の金属層であるアルミベース層がアルミ合金により形成され、該アルミベース層の外側に積層された金属層である補強層が高張力鋼及びステンレス合金の何れかにより形成されたことを特徴とする。

また請求項４記載のランフラットタイヤ用の支持体は、請求項２記載のランフラットタイヤ用の支持体において、３層の金属層からなる積層構造からなる前記シェル部材は、前記厚さ方向に沿って内側及び外側の金属層である内側補強層及び外側補強層がそれぞれ高張力鋼及びステンレス合金の何れかにより形成され、これらの補強層間に積層された金属層であるアルミベース層がアルミ合金により形成されたことを特徴とする。

また請求項５に係るランフラットタイヤ用の支持体の製造方法は、請求項２記載のランフラットタイヤ用の支持体を製造するための製造方法であって、高張力鋼及びステンレス合金の何れかにより円筒状に形成された第１の金属管を成形治具内に設置すると共に、該第１の金属管の内周側に重ね合わせた状態でアルミ合金により円筒状に形成された第２の金属管を前記成形治具内に設置する第１の工程と、前記成形治具内に設置された第１及び第２の金属管の内周側にコイルを挿入し、該コイルに電流を通電して電磁気力を第１及び第２の金属管に作用させ、該第１及び第２の金属管を成形治具の内周面に形成された成形面に沿って前記シェル部材に対応する形状に塑性変形させると共に、第１の金属管と第２の金属管とを互いに第２の工程と、を有することを特徴とする。

上記請求項５に係るランフラットタイヤ用の支持体の製造方法では、高張力鋼及びステンレス合金の何れかにより円筒状に形成された第１の金属管を成形治具内に設置すると共に、この第１の金属管の内周側に重ね合わせた状態でアルミ合金により円筒状に形成された第２の金属管を前記成形治具内に設置し、これら第１及び第２の金属管内にコイルを挿入し、このコイルに電流を通電することによって生じる電磁気力で第１及び第２の金属管を膨出変形させて、２層構造を有するシェル部材を成形（電磁成形）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、ハイドロフォーム加工等の他の加工方法と比較して成形時間が非常に短く（通常、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第１及び第２の金属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、２層構造のシェル部材を精度良く所望の形状に成形できる。

以上説明したように、本発明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によれば、十分な軽量化及び高い耐久性が実現されたシェル部材を成形できる。

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の実施形態］
本発明の第１の実施形態に係るランフラットタイヤ用の支持体およびその製造方法について図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とランフラットタイヤ用の支持体（以下、単に「支持体」という。）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は全体として円環状に形成されており、図１に示されるような断面形状を有している。この支持体１６には、金属製のシェル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。一対の脚部２８は、空気入りタイヤ１４の内側に配設された支持体１６を空気入りタイヤ１４のリムへ組み付ける際に、それぞれリム１２に組み付けられるものである。

図１及び図２に示されるように、シェル２６には、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が形成され、さらに凸部３０Ａ、３０Ｂの幅方向（図２のＸ方向）外側に凸部３０Ａ、３０Ｂから内周側へそれぞれ延出するサイド部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。

なお、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。

図２に示されるように、シェル２６は、その厚さ方向に沿ってアルミベース層３２及び補強層３４が積層された積層構造を有している。ここで、アルミベース層３２は、シェル２６の厚さ方向に沿って内側に配置されており、アルミ合金を素材として成形されている。アルミベース層３２の素材となるアルミ合金としては、例えば、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のアルミベース層３２を成形した場合には、その強度が低くく、所要の強度を確保するためにアルミベース層３２の厚さを増加せるを得ず、シェル全体を高張力鋼等により形成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。アルミベース層３２の外側に積層された補強層３４は、高張力鋼及びステンレス合金の何れかにより形成されている。補強層３４の素材としては、例えば、引張強さが５０Ｋｇｆ／ｍｍ²以上の高張力鋼や、ＳＵＳ３０４等の高強度のステンレス鋼が望ましい。

このとき、シェル２６の厚さは、空気入りタイヤ１４の種類、ランフラットタイヤが装着される車両の種類等に応じて０．５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲で適宜設定される。またシェル２６におけるアルミベース層３２の厚さＴＢ（図２参照）と補強層３４の厚さＴＲ（図２参照）との寸法比は、ＴＲ：ＴＢ＝０．３：０．７〜０．７：０．３の範囲内で設定することが望ましい。すなわち、補強層３４の厚さＴＲの寸法比を０．３未満とした場合には、衝撃荷重に対するシェル２６の強度が不足し、ランフラット走行時に段差等を乗り越えた際の衝撃によりシェル２６にクラックや変形が発生するおそれがあり、また補強層３４の厚さＴＲの寸法比を０．７よりも大きくした場合には、アルミベース層３２を低比重のアルミ合金により形成しても、アルミ合金を用いたことによるシェル２６に対する軽量化の効果を十分に得られなくなるためである。

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、幅方向に沿って分割可能とされた金型５２Ａ、５２Ｂと、これらの金型５２Ａ、５２Ｂ内に装填された金属管３６及び金属管３８をそれぞれ所定位置にそれぞれ保持する保持部材５６Ａ、５６Ｂと、金属管３６，３８の内部に挿入されるコイル５８と、このコイル５８に電流を通電するための電気回路６０とを備えている。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、加工に必要な電磁気力がコンデンサ７０に貯えられるエネルギＥ（Ｅ＝１／２×ＣＶ²）により制御する構成となっている。

金型５２Ａ、５２Ｂには、内周側にシェル２６の形状に対応する成形面６２がそれぞれ形成されると共に、これらの成形面６２の所定位置には成形面６２から外部に連通する排気用の孔部６４が複数形成されている。ここで、金型５２Ａ，５２Ｂの成形面６２には、シェル２６における２個の凸部３０Ａ，３０Ｂに対応する断面半円状の凹面部６２Ａ，６２Ｂがそれぞれ半周に亘って形成されている。

また、電気回路６０は、スイッチ６８、コンデンサ７０及び抵抗７２を備え、コンデンサ７０に予め電荷をチャージしておき、スイッチ６８をつなぐことによって高圧電流を瞬間的に流す構成である。

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を径方向外側へそれぞれ移動させることにより分割し、この分割された金型５２Ａ、５２Ｂの間に円筒状の金属管３６を挿入すると共に、この金属管３６の内周側に円筒状の金属管３８を重ね合わせた状態で挿入した後、金型５２Ａ，５２Ｂを径方向内側へそれぞれ移動させることにより一体化する。このとき、図４（Ａ）に示されるように、金属管３６，３８の下端は保持部材５６Ｂによって支持されて金型５２Ａ，５２Ｂ内からの脱落が防止される。このとき大径の金属管３６は、金属管３６の内周面と金属管３８の外周面との間には可能な限り隙間が生じないことが望ましい。このため、金型５２Ａ，５２Ｂの装填前に大径の金属管３６の内周側に小径の金属管３８を圧入することにより、金属管３６の内周面と金属管３８の外周面とを圧接した状態とした後、こららの金属管３６，３８を金型５２Ａ，５２Ｂ内へ装填するようにしても良い。

ここで、外周側の金属管３６は高張力鋼及びステンレス合金の何れかにより形成されており、電磁成形によりシェル２６における補強層３４を形成する。また内周側の金属管３８はアルミ合金により形成されており、電磁成形によりシェル２６におけるアルミベース層３２を形成する。

続いて、図４（Ｂ）に示されるように、成形装置５０の保持部材５６Ａを内側へスライドさせて金属管３６，３８の上端を押さえることにより、金属管３６，３８の上下端を位置決めすると共に、金属管３６，３８の金型５２Ａ，５２Ｂ内での移動を拘束する。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、金属管３６，３８には誘導電流が流れると同時に、金属管３６，３８は、それぞれフレミングの左手の法則に従った脈状の力（電磁気力）を受ける。この電磁気力は、金属管３６，３８をそれぞれ外周側へ膨出変形させるように作用する。これにより、電磁気力の作用によって瞬時（通常、０．１秒以下）に金属管３６，３８が成形面６２に押し付けられ、それぞれが成形面６２に沿って塑性変形し、図４（Ｃ）に示されるように所定の形状に成形される。

このとき、アルミ合金よりも導電性が低い高張力鋼等からなる金属管３６に作用する電磁気力は金属管３８に作用する電磁気力と比較してかなり弱いものになるが、この金属管３６の内周側に配置された金属管３８が強い電磁気力により膨出し、この金属管３８からの加圧力によっても金属管３６が外周側へ押し出されることから、金属管３６を確実に成形面６２へ圧接するまで塑性変形させることができる。

上記のような電磁成形による塑性変形と同時に、金属管３６の内周面と金属管３８の外周面との間には衝撃的な加圧力が加えられる。これにより、金属管３６の内周面と金属管３８の外周面とが接した界面では金属原子が相互に拡散する現象が生じ、２個の金属管３６，３８が圧接接合され、これらが実質的に一体化されて２層構造のシェル２６を構成する。

また、上記のような電磁成形による金属管３６，３８の塑性変形時には、金属管３６と金型５２Ａ、５２Ｂの成形面６２の間に介在する空気は、金属管３６，３８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にそれぞれ孔部６４が形成されていることから、この排気孔部６４から金属管３６と金型５２Ａ，５２Ｂとの間に介在する空気を外部にスムーズに排出できる。したがって、電磁成形時に金属管３６と成形面６２との間に空気が残留してシェル２６の成形が阻害されることを回避できる。さらに、このように得られたシェル２６は、金属管３６，３８を成形素材として電磁成形で瞬時にシェル２６が成形完了するため、金属管３６，３８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ので、金属管３６，３８に対する成形性が向上してシェル２６を所定の形状に精度良く成形することができる。このように電磁成形により製造されたシェル２６は必要に応じて熱処理が施された後、図１に示されるように、一対のフランジ部３０Ｆ、３０Ｇにそれぞれゴム製の脚部２８が加硫接着されて支持体１６とされる。

以上説明した第１の実施形態に係るランフラットタイヤ用の支持体１６では、２個の凸部３０Ａ，３０Ｂが形成された環状のシェル２６が厚さ方向に沿ってアルミベース層３２及び補強層３４が積層された２層の積層構造を有しており、アルミベース層３２を相対的に低比重のアルミ合金により形成すると共に、補強層３４をアルミ合金よりも高比重であるが高い強度及び硬度を有するステンレス鋼又は高張力鋼により形成することにより、シェルの強度をアルミ合金のみから成形した場合よりも増大でき、かつステンレス鋼や抗張力鋼のみから成形した場合よりも重量を減少できる。

従って、本実施形態に係る支持体１６によれば、シェル２６におけるアルミベース層３２及び補強層３４の厚さを、ランフラット走行時にシェル２６に対して要求される強度及び重量に応じて適宜設定すれば、単一の金属材料を素材としてシェルを成形する場合と比較し、十分な軽量化及び高い耐久性が実現されたシェル２６を成形できるので、このシェル２６を用いたランフラットタイヤによりランフラット走行を行った場合に、シェル２６に路面からの衝撃等の荷重により走行に悪影響を与えるような凹みやクラックが生じることを長期に亘って防止でき、かつ高い操安性を得ることができる。

なお、本実施形態に係るシェル２６は、２個の金属管３６及び金属管３８を電磁成形により塑性加工することにより製造したが、厚さ方向に沿って複数の金属層が積層されると共に、隣接する金属層が互いに異なる種類の金属材料により形成された薄肉プレート状の圧延材（積層材）を薄肉円筒状の金属管に加工した後、この金属管をヘラ絞り加工、ロールフォーミング加工、ハイドロフォーム加工等により所定の形状に成形することにより製造しても良い。この場合には、シェル２６の内周側を構成するアルミベース層を、アルミ合金以外のチタン合金、マグネシウム合金等により形成しても良い。
［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態に係るランフラットタイヤ用の支持体について図５及び図６を参照して説明する。なお、第１実施形態と共通の部分には同一の参照符号を付して詳細な説明を省略する。

第２の実施形態に係る支持体８０において、第１の実施形態に係る２層構造のシェル２６と異なるの点は、図５及び図６に示されるようにシェル８２が厚さ方向に沿って３層構造を有している点である。このシェル８２は、内側から順に内側補強層８４、アルミベース層８８及び外側補強層８６が積層されて構成されている。ここで、内側補強層８４及び外側補強層８６は高張力鋼及びステンレス合金の何れかにより形成され、また補強層８４，８６間に配置されたアルミベース層８８はアルミ合金により形成されている。アルミベース層８８の素材となるアルミ合金としては、第１の実施形態に係るアルミベース層３２の場合と同様の理由により、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。また補強層８４，８６の素材としては、例えば、引張強さが５０Ｋｇｆ／ｍｍ²以上の高張力鋼や、ＳＵＳ３０４等の高強度のステンレス鋼が望ましい。但し、内側補強層８４及び外側補強層８６の双方を同一の金属材料（高張力鋼又はステンレス鋼）により成形しても良く、また一方を高張力鋼により成形すると共に、他方をステンレス鋼により成形しても良い。

ここで、シェル８２の厚さは、空気入りタイヤ１４の種類、ランフラットタイヤが装着される車両の種類等に応じて０．５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲で適宜設定される。またシェル２６における内側補強層８４の厚さＴＲ_INと外側補強層８６の厚さＴＲ_OUTとは略等しくされており、これら補強層８４，８６の厚さの和ＴＲ´とアルミベース層８８の厚さＴＢ´との寸法比は、ＴＲ´：ＴＢ´＝０．４：０．６〜０．８：０．２の範囲内で設定することが望ましい。すなわち、ＴＲ´の寸法比を０．４未満とした場合には、衝撃荷重に対するシェル８２の強度が不足し、ランフラット走行時に段差等を乗り越えた際の衝撃によりシェル８２にクラックや変形が発生するおそれがあり、またＴＲ´の寸法比を０．８よりも大きくした場合には、アルミベース層８８を低比重のアルミ合金により形成しても、アルミ合金を用いたことによるシェル８２に対する軽量化の効果を十分に得られなくなるためである。

なお、本実施形態に係るシェル８２は、厚さ方向に沿って複数の金属層が積層されると共に、隣接する金属層が互いに異なる種類の金属材料により形成された薄肉プレート状の圧延材（積層材）を薄肉円筒状の金属管に加工した後、この金属管をヘラ絞り加工、ロールフォーミング加工、ハイドロフォーム加工等の加工方法により所定の形状に成形することにより製造されている。なお、アルミベース層８８については、アルミ合金以外にもチタン合金、マグネシウム合金等の軽量の金属材料により形成しても良い。またシェル８２を、厚さ方向に沿って４層以上の金属層が積層された積層構造の厚延材を成形素材として製造しても良い。このようにして製造されたシェル８２は必要に応じて熱処理が施された後、図５に示されるように、一対のフランジ部３０Ｆ、３０Ｇにそれぞれゴム製の脚部２８が加硫接着されて支持体８０とされる。

以上説明した第２の実施形態に係るランフラットタイヤ用の支持体８０では、２個の凸部３０Ａ，３０Ｂが形成された環状のシェル８２が、その厚さ方向に沿って内側補強層８４、アルミベース層８８及び外側補強層８６が積層された３層の積層構造を有しており、アルミベース層８８を相対的に低比重のアルミ合金により形成すると共に、補強層８４，８６をアルミ合金よりも高比重であるが高い強度を有するステンレス鋼又は抗張力鋼により形成することにより、第１の実施形態に係るシェル２６と同様に、その強度をアルミ合金のみから成形した場合よりも増大でき、かつステンレス鋼や抗張力鋼のみから成形した場合よりも重量を減少できる。

従って、本実施形態に係る支持体８０によっても、シェル８２におけるアルミベース層８８及び補強層８４，８６の厚さを、ランフラット走行時にシェル８２に対して要求される強度及び重量に応じて適宜設定すれば、単一の金属材料を素材としてシェルを成形する場合と比較し、十分な軽量化及び高い耐久性が実現されたシェル８２を成形できるので、このシェル２６を用いたランフラットタイヤによりランフラット走行を行った場合に、シェル８２に路面からの衝撃等の荷重により走行に悪影響を与えるような凹みやクラックが生じることを長期に亘って防止でき、かつ高い操安性を得ることができる。

またシェル８２では、内側補強層８４及び外側補強層８６の一方を高張力鋼により成形し、他方をステンレス鋼により成形することも可能であるので、例えば、外側補強層８６を防錆性に優れたステンレス鋼により成形し、シェル８２の外周面に錆が発生すること長期に亘って防止するようにしても良い。これにより、シェル８２の外周面に錆が発生し、ランフラット走行時にシェル８２と空気入りタイヤ１４のトレッド部２４との摩擦が増加することを効果的に防止できる。

また本発明の第１及び第２の実施形態に係るシェル２６，８２には、その凸部３０Ａ，３０Ｂに空気入りタイヤ１０内で空気を流通させるための孔部をパンチング、ドリル加工、レーザ加工等により穿設するようにしても良い。このように、シェル２６，８２に孔部を形成するのは、主として次の理由による。すなわち、、空気入りタイヤ１４の内部の空気室は、支持体１６によって径方向外側の空気室と径方向内側の空気室に分割される。したがって、シェル２６，８２に孔部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の空気量が径方向外側の空気室の分だけとなり、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の空気はリム１２と接触しないため良好に冷却されず、このタイヤ内での空気温度の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２６，８２に孔部を形成すれば、支持体１６，８０に対して外側の空気室と内側の空気室とが互いに連通して、上記緩衝作用と冷却作用が良好に作用する。

以上説明した本発明の第１及び第２の実施形態に係る支持体及びその製造方法の作用を確認するために、本発明の実施例に係る支持体（以下、「実施例」という。）と従来の支持体（以下、「比較例」という。）とに対して重量及び耐衝撃性についての比較（評価試験１及び２）を行った。

（評価試験１）
本試験の比較例１では、ＪＩＳ６０６１のアルミ合金（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミ合金）を成形素材としてシェルを成形し、このシェルにゴム製の脚部を加硫接着することにより支持体を製造した。また比較例２では、ＳＵＳ３０４のステンレス鋼を成形素材としてシェルを成形し、このシェルにゴム製の脚部を加硫接着することにより支持体を製造した。

一方、実施例１〜３では、ＪＩＳ６０６１のアルミ合金によりベース層が形成され、ＳＵＳ３０４のステンレス鋼により補強層が形成された２層構造のシェルを成形し、このシェルにゴム製の脚部を加硫接着することにより支持体を製造した。

また実施例４〜６では、ＪＩＳ６０６１のアルミ合金によりベース層が形成され、ＳＵＳ３０４のステンレス鋼により内側補強層及び外側補強層が形成された３層構造のシェルを成形し、このシェルにゴム製の脚部を加硫接着することにより支持体を製造した。

上記比較例１〜２、実施例１〜３及び実施例４〜６に係るシェル重量を測定して比重量を求めると共に、各支持体をそれぞれ空気入りタイヤ内に装着し、高さ３０ｍｍのブロック状に形成された段差を時速６０ｋｍの走行速度で乗り越える衝撃試験を行った後、各シェルに割れが発生したか否かを観察した。

評価試験１の結果を下記（表１）に示す。

（評価試験２）
本試験の比較例１及び２では、ＪＩＳ６０６１のアルミ合金（Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系アルミ合金）を成形素材としてシェルを成形し、このシェルにゴム製の脚部を加硫接着することにより支持体を製造した。また比較例３では、ＳＵＳ３０４のステンレス鋼を成形素材としてシェルを成形した後に、このシェルにゴム製の脚部を加硫接着することにより支持体を製造した。

一方、実施例１及び２では、（第１の実施形態）にて説明した電磁成形による加工方法を用いて、ＪＩＳ６０６１のアルミ合金によりベース層が形成され、ＳＵＳ３０４のステンレス鋼により補強層が形成された２層構造のシェルを成形し、このシェルにゴム製の脚部を加硫接着することにより支持体を製造した。

上記比較例１〜３及び実施例１〜２に係るシェルの重量を測定して比重量を求めると共に、各支持体をそれぞれ空気入りタイヤ内に装着し、高さ５０ｍｍのブロック状に形成された段差を時速４０ｋｍの走行速度で乗り越える衝撃試験を行った後、各シェルに割れが発生したか否かを観察した。

なお、実施例２では、シェルにおける最も割れが生じ易い一対の凸部の頂部付近のみにそれぞれ環状の補強層を形成し、シェルを部分補強した。

評価試験２の結果を下記（表２）に示す。

本発明の第１の実施形態に係る支持体が適用された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１に示されるシェルの部分斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る支持体の成形装置の構成を示す側面断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、本発明の第１実施形態に係るシェルの製造工程を説明するめの説明図である。 本発明の第２の実施形態に係る支持体が適用された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５に示されるシェルの部分斜視図である。

符号の説明

１０ ランフラットタイヤ
１２ リム
１４ 空気入りタイヤ
１６ 支持体
２６ シェル（シェル部材）
２８ 脚部
３２ アルミベース層
３４ 補強層
３６ 金属管
３８ 金属管
５０ 成形装置
５２Ａ、５２Ｂ 金型
８０ 支持体
８２ シェル（シェル部材）
８４ 内側補強層
８６ 外側補強層
８８ アルミベース層

Claims (5)

1. 空気入りタイヤの内部に配設され、該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、
   径方向断面において径方向外側にそれぞれ突出する少なくとも２個の凸部が形成され、リムの外周側に装着される環状のシェル部材を有し、
   前記シェル部材は、その厚さ方向に沿って複数の金属層が積層されると共に、隣接する金属層が互いに異なる種類の金属材料により形成された積層構造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。
2. 前記シェル部材は、２層又は３層の金属層からなる積層構造を有する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。
3. ２層の金属層からなる積層構造からなる前記シェル部材は、前記厚さ方向に沿って内側の金属層であるアルミベース層がアルミ合金により形成され、該アルミベース層の外側に積層された金属層である補強層が高張力鋼及びステンレス合金の何れかにより形成されたことを特徴とする請求項２記載のランフラットタイヤ用の支持体。
4. ３層の金属層からなる積層構造からなる前記シェル部材は、前記厚さ方向に沿って内側及び外側の金属層である内側補強層及び外側補強層がそれぞれ高張力鋼及びステンレス合金の何れかにより形成され、これらの補強層間に配置された金属層であるアルミベース層がアルミ合金により形成されたことを特徴とする請求項２記載のランフラットタイヤ用の支持体。
5. 請求項２記載のランフラットタイヤ用の支持体を製造するための製造方法であって、
   高張力鋼及びステンレス合金の何れかにより円筒状に形成された第１の金属管を成形治具内に設置すると共に、該第１の金属管の内周側に重ね合わせた状態でアルミ合金により円筒状に形成された第２の金属管を前記成形治具内に設置する第１の工程と、
   前記成形治具内に設置された第１及び第２の金属管の内周側にコイルを挿入し、該コイルに電流を通電して電磁気力を第１及び第２の金属管に作用させ、該第１及び第２の金属管を成形治具の内周面に形成された成形面に沿って前記シェル部材に対応する形状に塑性変形させると共に、第１の金属管と第２の金属管とを互いに第２の工程と、
   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。

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