JP2006117057A - 弾性車輪 - Google Patents

Abstract

【課題】パンクせず、かつ縦剛性と横剛性とのバランスに優れた弾性車輪２の提供。
【解決手段】弾性車輪２は、ディスク４、リムリング６、トレッド８、第一連結リング１０、第二連結リング１２及び緩衝リング１４を備えている。第一連結リング１０は、第一環状溝２２及び第三環状溝３４に嵌め込まれている。第二連結リング１２は、第二環状溝２４及び第四環状溝３６に嵌め込まれている。第一連結リング１０及び第二連結リング１２は、並列されたコードとトッピングゴムとからなる。弾性車輪２に縦剛性が加わると、第一連結リング１０及び第二連結リング１２は弾性変形を起こす。この弾性変形に対する反力は小さいので、弾性車輪２の縦剛性は小さい。弾性車輪２に横荷重が加わると、第一連結リング１０及び第二連結リング１２は圧縮又は伸張される。この圧縮及び伸張の反力は大きいので、弾性車輪２の横剛性は大きい。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両に装着される弾性車輪に関する。

自動車には通常、空気入りタイヤが装着されている。空気入りタイヤの内圧は、常圧よりも高い。空気入りタイヤは、路面からの衝撃をよく吸収する。空気入りタイヤは、内圧によって自動車の荷重を支える。さらにこのタイヤは、エンジンの回転によって生じる力を路面に伝達する。

長期間の使用やパンクによってタイヤの内圧が低下すると、タイヤ本来の性能が発揮されない。内圧が大幅に低下した場合は、自動車の走行は不可能である。ドライバーは、定期的にタイヤの内圧を点検しなければならない。この点検は、ドライバーにとって面倒である。

内圧低下によってタイヤが使用不能となった場合に備え、自動車にはスペアタイヤが積まれている。このスペアタイヤでも内圧低下は起こるので、やはり定期的な内圧点検が必要である。この点検は、ドライバーにとって面倒である。スペアタイヤの搭載は、トランクルームのスペースを狭める。さらに、スペアタイヤの搭載は自動車の総質量を上昇させる。総重量の上昇は、燃費の低下を招く。

近年、ランフラットタイヤが普及しつつある。ランフラットタイヤでは、内圧が低い状態でも一定距離の走行が可能である。ランフラットタイヤの採用により、スペアタイヤの搭載が省略されうる。しかし、内圧が低下した状態でのランフラットタイヤの使用は、パンクからタイヤ交換までの緊急時のみに限られる。パンクしたランフラットタイヤによる長期間の走行は、不可能である。

特開平８−５８３０７号公報、特開平８−９１０１１号公報及び特開平８−２１６６１２号公報には、ソリッドタイヤが開示されている。ソリッドタイヤには、空気の充填は不要である。ソリッドタイヤは、パンクしない。ソリッドタイヤが装着された自動車では、スペアタイヤは不要である。
特開平８−５８３０７号公報 特開平８−９１０１１号公報 特開平８−２１６６１２号公報

従来のソリッドタイヤでは、空気入りタイヤに比べて縦剛性が大きい。ソリッドタイヤは、乗り心地性能に劣る。幅の小さなソリッドタイヤであれば適度な縦剛性が得られうるが、このソリッドタイヤでは横剛性が極めて小さい。小さな横剛性は、操舵性能、旋回時安定性能等を阻害する。

本発明の目的は、パンクせず、かつ縦剛性と横剛性とのバランスに優れた弾性車輪の提供にある。

本発明に係る弾性車輪は、車軸に連結されうるディスクと、このディスクと同軸状に配置されたリムリングと、弾性体からなりリムリングの外周面に接合されたトレッドと、弾性体からなる連結リングとを備える。この連結リングは、ディスクとリムリングとの間に配置される。

好ましくは、連結リングは、コードとトッピングゴムとを備える。好ましくは、連結リングは、ディスクとリムリングとに挟持される。連結リングが、ディスクとリムリングとに接合されてもよい。

この弾性車輪の連結リングは、半径方向には変形しやすく、軸方向には変形しにくい。この弾性車輪では、小さな縦剛性と大きな横剛性とが得られる。この弾性車輪は、乗り心地性能、操舵性能及び旋回時安定性能に優れる。この弾性車輪は、パンクしない。この弾性車輪は安全性の面で好ましく、かつメンテナンスも容易である。

以下、適宜図面が参照されつつ、好ましい実施形態に基づいて本発明が詳細に説明される。

図１（ａ）は本発明の一実施形態に係る弾性車輪２が示された正面図であり、図１（ｂ）はその側面図である。図２は、図１のII−II線に沿った拡大断面図である。図２において、上下方向が弾性車輪２の半径方向であり、左右方向が弾性車輪２の軸方向であり、紙面との垂直方向が弾性車輪２の周方向である。この弾性車輪２は、ディスク４、リムリング６、トレッド８、第一連結リング１０、第二連結リング１２及び緩衝リング１４を備えている。図２における一点鎖線ＣＬは、弾性車輪２の中心線である。図示されていないが、自動車の車軸は、中心線ＣＬの線上に位置している。

ディスク４は、金属材料からなる。ディスク４は、直接に又はハブ（図示されず）を介して、車軸に連結される。車軸の回転により、ディスク４も回転する。ディスク４は、皿状の本体１６と、外縁部１８とを備えている。外縁部１８は、２つの突条２０を備えている。突条２０は、環状である。一方の突条２０は、他方の突条２０よりも、半径方向外側に位置している。２つの突条２０により、第一環状溝２２及び第二環状溝２４が形成されている。第一連結リング１０及び第二連結リング１２の保護の目的で、第一環状溝２２及び第二環状溝２４のコーナーは丸められている。

リムリング６は、ディスク４と同軸状に配置されている。リムリング６は、金属材料からなる。リムリング６は、筒部２６、一対のフランジ２８、第一脚部３０及び第二脚部３２を備えている。フランジ２８は、筒部２６から半径方向外向きに起立している。第一脚部３０及び第二脚部３２は、筒部２６から半径方向内向きに降りている。第一脚部３０は、第三環状溝３４を備えている。第二脚部３２は、第四環状溝３６を備えている。第一連結リング１０及び第二連結リング１２の保護の目的で、第三環状溝３４及び第四環状溝３６のコーナーは丸められている。筒部２６、フランジ２８及び第一脚部３０は、一体体に形成されている。第二脚部３２は、溶接によって筒部２６に接合されている。

トレッド８は、環状である。トレッド８は、半径方向外向きに凸であるトレッド面３８を備えている。自動車の走行時には、トレッド面３８が接地する。トレッド８は、筒部２６の外周面に、堅固に接合されている。さらにトレッド８は、フランジ２８の外周面に、堅固に接合されている。トレッド８とリムリング６との間には、空気室は存在しない。トレッド８は、弾性体である。好ましくは、トレッド８は架橋ゴムからなる。好ましくは、トレッド８は加硫接着によってリムリング６に接合される。

第一連結リング１０及び第二連結リング１２は、筒状である。第一連結リング１０及び第二連結リング１２は、ディスク４と同軸状に配置されている。第一連結リング１０は、第一環状溝２２及び第三環状溝３４に嵌め込まれている。この嵌め込みにより、第一連結リング１０がディスク４とリムリング６との間に固定されている。換言すれば、第一連結リング１０は、ディスク４とリムリング６とに挟持されている。第二連結リング１２は、第二環状溝２４及び第四環状溝３６に嵌め込まれている。この嵌め込みにより、第二連結リング１２がディスク４とリムリング６との間に固定されている。換言すれば、第二連結リング１２は、ディスク４とリムリング６とに挟持されている。

第一連結リング１０及び第二連結リング１２は、弾性体である。好ましくは、第一連結リング１０及び第二連結リング１２は、並列されたコードとトッピングゴムとからなる。コードの方向は、周方向であってもよく、軸方向であってもよい。コードの好ましい材質としては、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維及びスチールが例示される。

緩衝リング１４は、筒部２６の内周面に接合されている。接合は、加硫接着又は接着剤による接着によってなされる。緩衝リング１４は、弾性体からなる。好ましくは、緩衝リング１４は架橋ゴムからなる。リムリング６に対してディスク４が、半径方向に過剰に移動した場合、外縁部１８が緩衝リング１４に衝突する。弾性体である緩衝リング１４によって、衝突時の衝撃が緩和される。緩衝リング１４により、ディスク４とリムリング６との直接的な接触が防止される。緩衝リング１４により、フランジ２８及びリムリング６の損傷が抑制される。

この弾性車輪２が得られるには、まず第二脚部３２が接合されていないリムリング６が用意され、このリムリング６にトレッド８が接合される。前述のように、接合には加硫接着法が用いられる。次に、筒部２６の内周面に、緩衝リング１４が接合される。トレッド８の加硫接着と同時に、緩衝リング１４が加硫接着法によって筒部２６に接合されてもよい。次に、リムリング６に、第一連結リング１０、ディスク４及び第二連結リング１２が、この順に収容される。このとき、第一連結リング１０の左端は第三環状溝３４に嵌め込まれ、第一連結リング１０の右端は第一環状溝２２に嵌め込まれ、第二連結リング１２の左端は第二環状溝２４に嵌め込まれる。次に、第二連結リング１２の右端が第四環状溝３６に嵌め込まれるように、第二脚部３２が配置される。このとき、第一連結リング１０及び第二連結リング１２には、軸方向の圧縮力が加えられる。第一連結リング１０及び第二連結リング１２は、圧縮変形を起こす。次に、第一連結リング１０及び第二連結リング１２が圧縮変形した状態が保たれつつ、第二脚部３２が筒部２６に溶接接合される。圧縮力に対する反力により、第一連結リング１０及び第二連結リング１２のリムリング６からの脱落が防止される。

この弾性車輪２は空気室を有さないので、内圧低下やパンクのおそれがない。この弾性車輪２の安全性は、高い。この弾性車輪２では、内圧の管理が必要ない。この弾性車輪２が装着された自動車では、スペアタイヤは不要である。この弾性車輪２は、自動車の軽量化及び省エネルギーに寄与しうる。

図３は、図２の弾性車輪２が縦荷重を受けた状態が示された断面図である。縦荷重により、車軸及びディスク４は、鉛直方向下方へ移動する。これに伴い、第一連結リング１０の右端及び第二連結リング１２の左端が下方へ移動する。換言すれば、第一連結リング１０及び第二連結リング１２は、せん断変形を起こす。このせん断変形に対する反力は、さほど大きくない。反力が小さいので、この弾性車輪２の縦剛性は小さい。この弾性車輪２は、乗り心地性能に優れる。

図４は、図２の弾性車輪２が横荷重を受けた状態が示された断面図である。横荷重は、自動車が旋回するとき、弾性車輪２に加わる。図２と図４との対比から明らかなように、横荷重により、第一連結リング１０の上側が伸張され、第二連結リング１２の上側が圧縮されている。さらに、横荷重により、第一連結リング１０の下側が圧縮され、第二連結リング１２の下側が伸張されている。第一連結リング１０及び第二連結リング１２はコードで補強されており、このコードがゴムの動きを規制するので、伸張及び圧縮に対する反力は大きい。反力が大きいので、この弾性車輪２の横剛性は大きい。この弾性車輪２は、操舵性能及び旋回時安定性能に優れる。

このように、この弾性車輪２では、小さな縦剛性と大きな横剛性とが達成されている。第一連結リング１０及び第二連結リング１２の厚み、ゴム硬度、コード種類、コードの密度及びコードの繊度が調整されることにより、縦剛性と横剛性とのバランスが調整されうる。縦剛性が空気入りタイヤの縦剛性と同等であり、横剛性が空気入りタイヤの横剛性よりも大きな弾性車輪２が得られうる。

図５は、本発明の他の実施形態に係る弾性車輪４０が示された断面図である。この弾性車輪４０は、ディスク４２、リムリング４４、トレッド４６、連結リング４８及び緩衝リング５０を備えている。図５における一点鎖線ＣＬは、弾性車輪４０の中心線である。図示されていないが、自動車の車軸は、中心線ＣＬの線上に位置している。

ディスク４２は、板状である。ディスク４２は、金属材料からなる。ディスク４２は、直接に又はハブ（図示されず）を介して、車軸に連結される。車軸の回転により、ディスク４２も回転する。

リムリング４４は、ディスク４２と同軸状に配置されている。リムリング４４は、金属材料からなる。リムリング４４は、筒部５２、一対のフランジ５４及び脚部５６を備えている。フランジ５４は、筒部５２から半径方向外向きに起立している。脚部５６は、筒部５２から半径方向内向きに降りている。

トレッド４６は、環状である。このトレッド４６の構成は、図２に示された弾性車輪２のトレッド８と同様である。トレッド４６は、筒部５２の外周面に、堅固に接合されている。さらにトレッド４６は、フランジ５４の外周面に、堅固に接合されている。トレッド４６とリムリング４４との間には、空気室は存在しない。

連結リング４８は、筒状である。連結リング４８は、ディスク４２と同軸状に配置されている。連結リング４８の左端は、脚部５６と接合されている。好ましくは、連結リング４８と脚部５６とは、加硫接着法によって接合される。連結リング４８の右端は、ディスク４２と接合されている。好ましくは、連結リング４８とディスク４２とは、加硫接着法によって接合される。連結リング４８は、弾性体である。好ましくは、連結リング４８は、並列されたコードとトッピングゴムとからなる。コードの方向は、周方向であってもよく、軸方向であってもよい。コードの好ましい材質としては、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維及びスチールが例示される。

緩衝リング５０は、筒部５２の内周面に接合されている。接合は、加硫接着又は接着剤による接着によってなされる。緩衝リング５０は、弾性体からなる。好ましくは、緩衝リング５０は架橋ゴムからなる。リムリング４４に対してディスク４２が、半径方向に過剰に移動した場合、ディスク４２の周縁が緩衝リング５０に衝突する。弾性体である緩衝リング５０によって、衝突時の衝撃が緩和される。緩衝リング５０により、ディスク４２とリムリング４４との直接的な接触が防止される。緩衝リング５０により、フランジ５４及びリムリング４４の損傷が抑制される。

この弾性車輪４０は空気室を有さないので、内圧低下やパンクのおそれがない。この弾性車輪４０の安全性は、高い。この弾性車輪４０では、内圧の管理が必要ない。この弾性車輪４０が装着された自動車では、スペアタイヤは不要である。この弾性車輪４０は、自動車の軽量化及び省エネルギーに寄与しうる。

この弾性車輪４０に縦荷重が加わると、連結リング４８がせん断変形を起こす。せん断変形の反力は、さほど大きくない。この弾性車輪４０の縦剛性は、小さい。この弾性車輪４０は、乗り心地性能に優れる。

この弾性車輪４０に横荷重が加わると、連結リング４８の一部が圧縮され、他の部分が伸張される。連結リング４８はコードで補強されており、このコードがゴムの動きを規制するので、伸張及び圧縮に対する反力は大きい。反力が大きいので、この弾性車輪４０の横剛性は大きい。この弾性車輪４０は、操舵性能及び旋回時安定性能に優れる。

このように、この弾性車輪４０では、小さな縦剛性と大きな横剛性とが達成されている。連結リング４８の厚み、ゴム硬度、コード種類、コードの密度、コードの繊度等が調整されることにより、縦剛性と横剛性とのバランスが調整されうる。縦剛性が空気入りタイヤと同等であり、横剛性が空気入りタイヤよりも大きな弾性車輪４０が得られうる。

以下、実施例によって本発明の効果が明らかにされるが、この実施例の記載に基づいて本発明が限定的に解釈されるべきではない。

［実施例］
実施例として、図２に示された弾性車輪を製作した。この弾性車輪の幅は１９５ｍｍであり、扁平率は６５％である。第一連結リング及び第二連結リングは、厚みが１ｍｍであるゴムシートが１５枚積層されることで得られた。このゴムシートは、直径が０．４ｍｍである多数のナイロンコードを含んでいる。ナイロンコードの密度は、１本／ｍｍである。ナイロンコードの方向は、周方向である。第一連結リング及び第二連結リングの厚みは１５ｍｍであり、軸方向長さは９０ｍｍである。第一連結リングの左端は第三環状溝に嵌め込まれ、第一連結リングの右端は第一環状溝に嵌め込まれ、第二連結リングの左端は第二環状溝に嵌め込まれ、第二連結リングの右端は第四環状溝に嵌め込まれている。嵌め込まれている部分の距離は、いずれも５ｍｍである。

［比較例］
サイズが「１９５／６５Ｒ１５」である乗用車用空気入りタイヤを用意し、これを「６ＪＪ×１５」のリムに組み込んで、比較例とした。タイヤの内圧を、２００ｋＰａとした。

［官能評価］
弾性車輪を排気量が２０００ｃｍ^３である乗用車に装着した。この乗用車をレーシングサーキットで走行させて、直進安定性、操舵性、旋回時安定性、レーンチェンジ収束性及び制動時安定性の評価を行った。この結果が、下記の表１に示されている。表１において、性能が優れるほど評価点が大きい。

表１に示されるように、実施例の弾性車輪では、横剛性に対する縦剛性の比が小さい。実施例の弾性車輪は、性能面でも、比較例の空気入りタイヤに比べて遜色がない。この評価結果から、本発明の優位性は明らかである。

本発明に係る弾性車輪は、自動車以外の車両にも装着されうる。

図１（ａ）は本発明の一実施形態に係る弾性車輪が示された正面図であり、図１（ｂ）はその側面図である。 図２は、図１のII−II線に沿った拡大断面図である。 図３は、図２の弾性車輪が縦荷重を受けた状態が示された断面図である。 図４は、図２の弾性車輪が横荷重を受けた状態が示された断面図である。 図５は、本発明の他の実施形態に係る弾性車輪が示された断面図である。

符号の説明

２、４０・・・弾性車輪
４、４２・・・ディスク
６、４４・・・リムリング
８、４６・・・トレッド
１０・・・第一連結リング
１２・・・第二連結リング
１４、５０・・・緩衝リング
２２・・・第一環状溝
２４・・・第二環状溝
２８、５４・・・フランジ
３０・・・第一脚部
３２・・・第二脚部
３４・・・第三環状溝
３６・・・第四環状溝
４８・・・連結リング
５６・・・脚部

Claims (4)

1. 車軸に連結されうるディスクと、このディスクと同軸状に配置されたリムリングと、弾性体からなりリムリングの外周面に接合されたトレッドと、弾性体からなる連結リングとを備えており、
   この連結リングが、ディスクとリムリングとの間に配置されている弾性車輪。
2. 上記連結リングがコードとトッピングゴムとを備える請求項１に記載の弾性リング。
3. 上記連結リングが、ディスクとリムリングとに挟持されている請求項１又は２に記載の弾性車輪。
4. 上記連結リングが、ディスクとリムリングとに接合されている請求項１又は２に記載の弾性車輪。

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