JP2009196603A - 非空気式タイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】スポーク構造体２を有する非空気式タイヤＴにおいて、重量増加を伴うことなくバックリングを防止可能にした非空気式タイヤを提供する。
【解決手段】環状の外周部材３と内周部材４との間を径方向に連結するスポーク５を周方向に間隔をあけて間欠的に配列したスポーク構造体２をトレッドリング１の内周側に接合した非空気式タイヤＴにおいて、タイヤ周方向に隣接するスポーク５，５間に形成された複数の空間のうちの少なくとも一部を空気が封じ込められた構成にしたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、非空気式タイヤに関し、さらに詳しくは、スポーク構造体で構成された非空気式タイヤにおけるバックリングを重量増加を伴うことなく防止可能にした非空気式タイヤに関する。

従来、非空気式タイヤは、中実ゴム構造のソリッドタイヤやクッションタイヤ等が主として産業車用に使用されている。しかし、従来の非空気式タイヤは、重量が大きい上に衝撃吸収性に欠けているため、乗り心地性能が重視される乗用車用には採用されていなかった。

このような非空気式タイヤの乗り心地性能を改善し、乗用車用にも適用可能になるようにするため、図７に示すように、トレッドリング１とホイール２０との間に、外周部材３と内周部材４とを多数のスポーク５を放射状に周方向に定ピッチで連結したスポーク構造体２を介在させることで、軽量化と衝撃吸収性とを具備するようにした非空気式タイヤＴが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、この非空気式タイヤＴは、スポーク構造体２において周方向に隣接するスポーク５間に間隔があいていることにより、そのスポーク５間の領域で外周部材３の剛性が低くなるため、接地の際に外周部材３に支持されるトレッド部がスポーク５間でバックリングを起こす場合があり、特にタイヤ幅方向の中央域で顕著にあらわれる傾向がある。このバックリング現象がタイヤ回転毎に繰り返すことにより振動やトレッドリングの異常摩耗を起こすばかりでなく、やがて破壊に至るという問題があった。

このバックリング対策として、特許文献２は、スポーク構造体をタイヤ幅方向に複数に分割すると共に、隣接する帯域間でスポークの位置を周方向に互いにずらせることを提案している。しかし、この非空気式タイヤでも、タイヤに大きな荷重がかかった場合等にバックリングを完全に防止することが難しく、その対策としてスポークの数を増やすとか、トレッドを厚くすると重量増加を招くことから、必ずしも十分な対策とはいえなかった。
特開２００５−５００９３２号公報 特許第３９６６８９５号公報

本発明の目的は、スポーク構造体を有する非空気式タイヤにおいて、重量増加を伴うことなくバックリングを防止可能にした非空気式タイヤを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の非空気式タイヤは、環状の外周部材と内周部材との間を径方向に連結するスポークを周方向に間隔をあけて間欠的に配列したスポーク構造体をトレッドリングの内周側に接合した非空気式タイヤにおいて、前記タイヤ周方向に隣接するスポーク間に形成された複数の空間のうちの少なくとも一部を空気が封じ込められた構成にしたことを特徴とする。

前記タイヤ周方向に隣接するスポーク間に形成された複数の空間は、径方向に複数に区分された構成にすると共に、その径方向外側に区分された空間を空気が封じ込められた構成にするとよい。

前記空間のタイヤ幅方向の両端に封止壁を形成することにより、前記空気が封じ込められた構成にするとよい。或いは、前記空間に空気を封入した弾性袋体を圧入することにより、前記空気が封じ込められた構成にするとよい。また、この弾性袋体のタイヤ幅方向の両端に封止壁を形成してもよい。

前記空気が封じ込められた空間の空気圧は、大気圧より高くするとよく、そのゲージ圧は１０〜３００ｋＰａにするとよい。

前記スポーク構造体の空間は、タイヤ幅方向に複数の帯域に区分されると共に、隣接する帯域間で前記空間の位置を周方向に互いにずらせるとよい。また、前記スポーク構造体の空間は、タイヤ幅方向に３以上の帯域に区分されると共に、少なくとも幅方向の中央の帯域を空気が封じ込められた構成にするとよい。

本発明の非空気式タイヤは、多数のスポークをタイヤ周方向に間隔をあけて間欠的に配列したスポーク構造体において、周方向に隣接するスポーク間に挟まれた複数の空間うち、少なくとも一部を空気が封じ込められた構成にしたので、隣接するスポーク間の外周部材に径方向の荷重がかかった場合、封じ込められた空気が圧縮して反発することにより外周部材にかかった荷重を分散させるため、外周部材のバックリングを防止することができる。しかも、スポークの数を増やすことなく達成されるためタイヤ重量が増加することがない。

本発明の非空気式タイヤは、図１に示すように、トレッドリング１と、その内周側に接合するスポーク構造体２とから構成され、スポーク構造体２は、環状の外周部材３と内周部材４との間を、径方向に放射状に連結する多数のスポーク５を周方向に間隔をあけて配列することにより構成される。

このスポーク構造体２は、タイヤ周方向に隣接するスポーク５，５間に形成された複数の空間うち、少なくとも一部の空間を空気が封じ込められた構成にしている。図示の例では、スポーク５，５間の空間に空気を封入した弾性袋体６を圧入することにより、空気が封じ込められた構成にしている。空気を封入した弾性袋体６としては、特に限定されるものではなく、例えば、ゴム製袋体、ゴムボール、ウレタン製袋体などを例示することができる。なお、空気が封じ込められた構成にするための実施形態はこれに限定されるものではない。

このようにタイヤ周方向に隣接するスポーク５，５間の空間の一部を空気が封じ込められた構成にしたことにより、スポーク５，５間の外周部材３に大きな荷重がかかった場合に、封じ込められた空気が圧縮に対して反発することにより等方向に圧力を伝えるため、外周部材３にかかる荷重を分散させるので外周部材３のバックリングを防止することができる。しかも、スポークの数を増やすことなく達成されるためタイヤ重量が増加することがない。

図２は、本発明の非空気式タイヤの他の実施形態の一例を示す説明図である。

図２において、タイヤ周方向に隣接するスポーク５，５間のタイヤ幅方向の両端に封止壁７，７を設けている。このため外周部材３、内周部材４、スポーク５，５及び封止壁７，７により気密空間８が形成される。この気密空間８に空気を充填することにより空気が封じ込められた構成にしている。このような気密空間８を形成することにより、空気が封じ込められた空間の外側の外周部材３にかかる荷重を等方向に分散するのでバックリングを防止することができる。

同様に、図３に示すように、スポーク５，５間の空間に空気を封入した弾性袋体６を圧入し、その弾性袋体６のタイヤ幅方向の両端に封止壁７，７を設けてもよい。これにより、封止壁７，７が、弾性袋体６が幅方向に変形するのを制限するので、径方向の圧縮に対する反発を大きくする。したがって、外周部材３が径方向に変形し難くなるため、バックリングの防止効果をより高くすることができる。

本発明の非空気式タイヤの他の実施形態としては、図４に示すように、タイヤ周方向に隣接するスポーク５，５同士を連結する連結部９を形成し、この連結部９が隣接するスポーク５，５間の空間を径方向に区分し、その径方向外側に区分された空間に空気を封入した弾性袋体６を圧入して空気が封じ込められた構成にしている。このように、少なくとも径方向外側に区分された空間を空気が封じ込められた構成にすることにより、スポーク５，５間の外周部材３が径方向に変形するのを効率的に抑制し、バックリングを防止することができる。また、弾性袋体６を圧入するスポーク５，５間の距離を長くし、弾性袋体６を圧入しないスポーク間の距離を短くすることにより、スポークの全体の数を減らし非空気式タイヤを軽量化することができる。

図５は、図４に示した実施形態の他の例を示す説明図である。

図５において、スポーク５は、タイヤ周方向に湾曲して外周部材３と内周部材４との間を連結し、周方向に隣接するスポーク５，５が湾曲する方向が互いに逆向きになっている。連結部９は、隣接するスポーク５，５の突状部同士を連結するように形成されている。この連結部９によりスポーク５，５間の空間が径方向に複数に区分され、少なくとも径方向外側に区分された空間に、空気を封入した弾性袋体６を圧入することにより、空気が封じ込められた構成にしている。このように、空気が封じ込められた空間を径方向外側に設けることにより、スポーク５，５間の外周部材３のうち径方向の剛性が弱い領域を効率的に補強することができる。

本発明において、空気が封じ込められた空間の空気圧は、大気圧より高くするとよい。空気が封じ込められた空間を大気圧より高い圧力にすることにより、外周部材に荷重がかかったときに、封じ込められた空気が圧縮されて空気圧がより高くなり、等方向に圧力を伝えて荷重を分散するので、外周部材にバックリングが起きるのを防止することができる。

また、空気が封じ込められた空間の空気圧のゲージ圧は、特に制限されるものではないが、好ましくは１０〜３００ｋＰａにするとよい。ゲージ圧が１０ｋＰａより低いと、外周部材のバックリングを十分に抑制できない場合がある。逆に、ゲージ圧が３００ｋＰａより高いと、空気が封じ込められた空間の周りの外周部材、内周部材、スポーク及び封止壁の強度を大きくしなければならず、各部材を厚くすると非空気式タイヤの重量が重くなる。なお、空気が封じ込められた空間のゲージ圧は２０℃における圧力とする。

スポーク構造体の空間は、図６に示すように、タイヤ幅方向に複数の帯域１０に区分した構成にしてもよい。この場合には、外周部材及び内周部材を幅方向に一体に形成し、スポークをタイヤ幅方向に複数に分割することにより、スポーク構造体の空間を幅方向に複数の帯域に区分して形成してもよい。或いは、外周部材、内周部材及びスポークをタイヤ幅方向に複数の帯域１１，１２，１３に分割して形成し、空気が封じ込められた空間を設けてから、各帯域１１，１２，１３を幅方向に集積接着することにより、スポーク構造体の空間を幅方向に複数の帯域に区分して形成してもよい。

図６において、タイヤ幅方向に区分されたスポーク構造体の空間は、隣接する帯域間で互いの位置を周方向に互いにずらせるように配置している。これにより、タイヤ幅方向に複数に分割されたスポークが、隣接する帯域（帯域１１と１２及び帯域１２と１３）間でスポークの位置を周方向に互いにずらせるようになる。隣接する帯域１１と１２間において、スポークの位置を周方向に互いにずらせて配置することにより、帯域１２のスポーク５′の配置を帯域１１のスポーク５，５間の領域に隣接させるようにするので、帯域１２のスポーク５′は帯域１１のスポーク５，５間の外周部材３の剛性の強化にも作用するようになる。同時に、帯域１２のスポーク５′，５′間の外周部材３の剛性も、帯域１１のスポーク５により強化されるようになる。同様に隣接する帯域１２と１３においても相補的に外周部材３の剛性を向上させることができる。このようにバックリングを起こしやすい中央の帯域１２の外周部材は、左右両側の帯域１１、１３において周方向にずらせて配置されたスポークにより周方向の剛性を向上される。このため、外周部材に支持されるトレッド部のバックリングを効率的に防止することができる。

隣接する帯域間においてスポークの位置を周方向に互いにずらせる形態としては、（１）スポークの配列ピッチの位相をずらせる形態と、（２）スポークの配列ピッチの間隔（スポークの数）を異ならせる形態とがあり、いずれを適用してもよい。また、これらを組合せるようにしてスポークの周方向の位置を互いにずらせてもよい。

また、スポーク構造体の空間は、図６に示すように、タイヤ幅方向に３以上の帯域１１，１２，１３に区分した構成にし、少なくとも幅方向の中央の帯域１２の空間に空気を封入した弾性袋体６を圧入しすることにより、空気が封じ込められた構成にするとよい。また、弾性袋体６を配置した中央の帯域１２の両端に封止壁７，７を形成してもよい。このようにバックリングを起こしやすい中央の帯域１２を空気が封じ込められた構成にすることにより、タイヤ重量の増加を抑制しながら、幅方向中央域の外周部材にかかる荷重を効率的に分散しバックリングを防止することができる。なお、幅方向の中央の帯域１２の空間のすべてを空気が封じ込められた構成にしてもよいし、幅方向中央の帯域１２の空間のうち少なくとも一部を空気が封じ込められた構成にしてもよい。

本発明において、スポーク構造体を構成する外周部材、内周部材、スポーク、封止壁及び連結部は、ゴム又は樹脂、コード補強材を被覆したゴム又は樹脂等から構成するのが好ましい。より好ましくは、熱硬化性樹脂或いは架橋させた熱硬化性樹脂がよく、とりわけウレタン樹脂がよい。また、架橋させた熱硬化性樹脂は、引張り弾性率が１０〜７０ＭＰａであるものがよい。引張り弾性率が１０ＭＰａ未満であると、荷重負荷時のタイヤ変形が大きくなり、耐久性を確保することが難しい。また、引張り弾性率が７０ＭＰａを超えると、耐久性は確保できるが、乗り心地性が悪化し乗用車用タイヤとして適さない。これら各部材を構成する材料は同じであってもよいし、異なっていてもよい。

本発明の非空気式タイヤは、常法により製作することができる。なお、封止壁の形成は、例えば、一方の端部の封止壁を外周部材、内周部材及びスポークと共にウレタン樹脂を用いて成型し硬化させる１次的操作を行なった後、他方の端部の封止壁を成型し硬化する２次的操作を行なうように、逐次的に製作すればよい。

本発明の非空気式タイヤを構成するトレッドリング及びスポーク構造体の一例を示す斜視図である。 本発明の非空気式タイヤを構成するスポーク構造体から外周部材を除き、周方向に展開した一例を示す説明図である。 本発明の非空気式タイヤのスポーク構造体の他の一例を示す図２に相当する説明図である。 本発明の非空気式タイヤを構成するスポーク構造体の他の形態の一例を部分的に示す側面図である。 本発明の非空気式タイヤを構成するスポーク構造体の他の形態の一例を部分的に示す側面図である。 本発明の非空気式タイヤのスポーク構造体のさらに他の一例を示す図２に相当する説明図である。 非空気式タイヤをホイールに装着した状態を示す斜視図である。

符号の説明

１ トレッドリング
２ スポーク構造体
３ 外周部材
４ 内周部材
５、５′ スポーク
６ 弾性袋体
７ 封止壁
８ 気密空間
９ 連結部材
１０ 帯域
１１、１３ 左右両側の帯域
１２ 中央の帯域

Claims (9)

1. 環状の外周部材と内周部材との間を径方向に連結するスポークを周方向に間隔をあけて間欠的に配列したスポーク構造体をトレッドリングの内周側に接合した非空気式タイヤにおいて、
   前記タイヤ周方向に隣接するスポーク間に形成された複数の空間のうちの少なくとも一部を空気が封じ込められた構成にした非空気式タイヤ。
2. 前記タイヤ周方向に隣接するスポーク間に形成された複数の空間を径方向に複数に区分された構成にすると共に、その径方向外側に区分された空間を空気が封じ込められた構成にした請求項１に記載の非空気式タイヤ。
3. 前記空間のタイヤ幅方向の両端に封止壁を形成して、前記空気が封じ込められた構成にした請求項１又は２に記載の非空気式タイヤ。
4. 前記空間に空気を封入した弾性袋体を圧入して、前記空気が封じ込められた構成にした請求項１又は２に記載の非空気式タイヤ。
5. 前記弾性袋体のタイヤ幅方向の両端に封止壁を形成した請求項４に記載の非空気式タイヤ。
6. 前記空気が封じ込められた空間の空気圧を大気圧より高くした請求項１〜５のいずれかに記載の非空気式タイヤ。
7. 前記空気が封じ込められた空間の空気圧をゲージ圧で１０〜３００ｋＰａにした請求項６に記載の非空気式タイヤ。
8. 前記スポーク構造体の空間がタイヤ幅方向に複数の帯域に区分されると共に、隣接する帯域間で前記空間の位置を周方向に互いにずらせた請求項１〜７のいずれかに記載の非空気式タイヤ。
9. 前記スポーク構造体の空間がタイヤ幅方向に３以上の帯域に区分されると共に、少なくとも幅方向の中央の帯域を空気が封じ込められた構成にした請求項１〜８のいずれかに記載の非空気式タイヤ。