JP2006335296A - 自動車用タイヤのトレッド構造及びこれを用いた自動車用タイヤ並びに自動車用車体構造 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤのトレッド面を円環形状に形成してスムーズな走行特性を得ることが可能で、同時にタイヤ外径をほぼ均一に大小に変更することが可能な自動車用タイヤのトレッド構造を提供する。
【解決手段】タイヤ幅方向に適宜形状の板状シュー部材を円周方向に複数配列して円環状のトレッド面を形成する。そして上記複数の板状シュー部材は隣接する板状シュー部材同士が少なくとも１箇所で交叉するように順次周方向に配列する。この相互に交叉した部位を軸支部材で回動可能に軸連結して円環状に連鎖してトレッド面を構成する。このように構成されたトレッド面は、互いに交差する板状シュー部材の交差角度を変更することによって円周方向に伸縮自在となり、タイヤ外径を大小に調整することが可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、乗用自動車、トラック、トレーラなどの貨物用自動車、バキーカー等の特殊車両におけるタイヤに係わり、詳細にはタイヤ外径を大小に変更することが可能なトレッド構造及びこのトレッド構造を用いたタイヤ外径を可変調整することが可能なタイヤ並びに車両のボディ構造に関する。

一般に、各種自動車の車輪は２輪構成、或いは４輪構成で、ゴム質材の車輪胴体内部に空気を充填したタイヤ構造を採用している。通常車軸にホイールを一体に取付け、このホイールの外周にゴム質材でリング状の空洞部を形成し、この空洞部に空気を充填して車体重量を支えている。つまり車体ボディ部の車軸にホイールを連結し、このホイールのリム部にタイヤ胴体部を嵌合して一体化し、そのトレッド面と路面との間の摩擦で推進力を得ている。また車体ボディの重量はホイールからサイドウオールを介してトレッド面に伝達し、同時に内部に充填した空気でトレッド面に伝え、路面で支えている。このような構造ではトレッド面の外径は内部に充填する空気圧によってわずかに変化する程度であり、外径を自由に変更することは出来ない。

ところが最近、タイヤ外径を大小に変更出来るようにして例えば路面状況に応じて車高を高低調整可能にし、或いはコーナリング時の最小回転半径を小さくするなどの試みがなされている。理論上タイヤ外径を自由に変更することによって、車高調整、最小回転半径特性などの向上と同時に走行時のコーナリング特性の向上、加速特性の向上、制動特性の向上などの利点があることが知られている。つまり、走行時に旋回方向内側の車輪を外側の車輪より小径に変更することによって操舵性が向上し、また制動時にはエンジンの駆動回転力に対し車輪を小さく小径にすれば制動力が増大し、逆に車輪径を大径にすれば加速性能が向上することが知られている。

従来このような車輪の外径を調整する方法として例えば特許文献１（特表２００１−５２４０４３号公報）にはゴムタイヤ構造で空気室（ダイヤフラム）を複数設けて、第１のダイヤフラムと第２のダイヤフラムとでは空気充填時の外径が異なるように構成し、この１つのダイヤフラムに空気を充填するか否かによって外径を大小に変えることが提案されている。

また、特許文献２（特開平１１−００５４０１号公報）には円環状に構成するトレッド面を複数に分割して分離した複数のトレッド部材を設け、この複数のトレッド部材をスポーク状の支持ステムで車軸に放射状に取付ける。そして各トレッド部材の支持ステムを長短に長さ調整できるようにしたものが提案されている。同様に特許文献３（特開平０７−２５１６０２号公報）には車軸に取付けたホイールのリム部に円周方向に複数に区割したトレッド部材を高低、高さ調節自在に取付けるものが提案されている。更に特許文献４（実開平０５−０００５０１号公報）には、同様に複数に区割したトレッド部材と車軸から放射状に配置したスポーク状の支持部材とをリンク構造で支持し、このスポーク状支持部材を車軸に沿って移動することによってトレッド部材の高さ位置（タイヤ径）を変更するようにしたものが提案されている、

更に、車輪の一部に路面のグリップ力を高めるための雪面用スパイク等を有した膨張可能なタイヤ若しくはグリップ部材を車輪円周方向に進退可能としたものとして上述のものが知られている。また走行車輪自体の空気圧を可変制御することで路面状況に合わせて外径可変し、路面接地抵抗を制御しようとしたものとして実開平０９−０００４１０号公報、特開昭５５−１５６７０６号公報等が知られている。また、車軸方向に車輪または車輪を構成する部材を移動し、リンク機構を用い車輪外径を変えて使用状況に合わせ車両の車高を可変とする実公昭５５−０２５５５１号公報等がある。

特表２００１−５２４０４３号公報 特開平１１−００５４０１号公報 特開平０７−２５１６０２号公報 実開平０５−０００５０１号公報

上述のようにタイヤ外径を大小に調節する方法として従来は特許文献１に開示されているように膨張及び緊縮自在のダイヤフラムを複数設けたゴムタイヤ構造で空気を充填するか否かによって外径を変更するか、或いは特許文献２などに開示されているように複数のトレッド部材を放射状に配置して円環状のトレッド面を形成し、各トレッド部材を伸縮自在の支持ステムで保持して外径を変更するようにしている。

従って、前者のダイヤフラム構造では変更できるタイヤ外径に限界があり、またバースト、パンクなどの問題がある。つまり変更する外径を大きくするためにはゴム製のダイヤフラムを軟弱に構成しなければならず、耐荷重特性と同時にパンク、バーストを生じ易い欠点がある。同時に空気の充填に時間を要するためタイヤ径を変更する際の応答性に問題があり走行時にタイヤ径を変更することは不可能に近いことである。また、後者の複数の伸縮自在なトレッド部材を放射状に配置する場合には、車軸に分離した複数のトレッド部材を堅牢に支持することが困難であり、同時に滑らかな円環形状のトレッド面を形成することも困難である。このようにトレッド面を分離した複数の部材を放射状に配列する構造にあってはトレッド面の外径を均一に変更することも、同時に変更することも困難であり走行時にタイヤ径を変更することは不可能に近いことである。

そこで本発明は、タイヤのトレッド面を円環形状に形成してスムーズな走行特性を得ることが可能で、同時にタイヤ外径をほぼ均一に大小に変更することが可能であり、その構造はパンク、バーストなどの故障の恐れがない自動車用タイヤのトレッド構造の提供をその主な課題としている。

また、本発明は伸縮自在なトレッド面を簡単な構造でその外径を大小に変更することが出来、引いては走行途上でもその外径を変更することが出来る自動車用タイヤの提供を第２の課題としている。更に、本発明は外径を大小に変更することが可能なタイヤを車体ボディに取付ける際、路面の凹凸による衝撃を緩和しスムーズな走行が可能であり、同時にタイヤ径の変化によって姿勢が傾くことのない車体ボディ構造の提供を第３の課題としている。

上記課題を達成するため本発明は以下の構成を採用したものである。
まず、請求項１乃至７の発明に係わるタイヤのトレッド構造の構成について説明する。請求項１の発明は、タイヤ幅方向に適宜形状の板状シュー部材を円周方向に複数配列して円環状のトレッド面を形成する。そして上記複数の板状シュー部材は隣接する板状シュー部材同士が少なくとも１箇所で交叉するように順次周方向に配列する。この相互に交叉した部位を軸支部材で回動可能に軸連結して円環状に連鎖してトレッド面を構成する。このように構成されたトレッド面は、互いに交差する板状シュー部材の交差角度を変更することによって円周方向に伸縮自在となり、タイヤ外径を大小に調整することが可能となる。

また、請求項２の発明は、前記複数の板状シュー部材は、隣接する板状シュー部材の端部をそれぞれ連結されジグザグ状に連鎖する円環状のトレッド面を構成する場合であり、
請求項３の発明は、前記板状シュー部材は、順次隣接する板状シュー部材が略々平行四辺形を形成するように互いに交差し、この交差部位の少なくとも一部を回動可能に例えばリベットピンなどの軸支部材で連結し、この平行四辺形の連鎖で前記トレッド面を網状に構成した場合である。いずれのトレッド面も円周方向に伸縮自在となり、タイヤ外径を大小に変更することが可能となる。

次に請求項４の発明は、前記トレッド面は略々平行四辺形の連鎖で網状に構成され、タイヤ幅方向に形成される複数の平行四辺形は辺の長さが異なり、この各平行四辺形の辺の長さは上記トレッド面の伸縮に応じてビート部の曲率が変化するように構成する。例えばタイヤ幅方向に連続して形成された平行四辺形の辺の長さを両端ビート部は小さい四辺形（辺の長さは短く）中央は大きい四辺形に形成することによって、伸縮に応じて板状シュー部材は両端ビート部が弾性変形して湾曲する。

そして請求項５の発明は、弾性変形して湾曲するビート部の曲率を、前記トレッド面が伸張してタイヤ径が大きいときは接地面積が小さく、前記トレッド面が緊縮してタイヤ径が小さときは接地面積が大きくなるように設定することによってタイヤの走行特性を改善することが出来る。

また、請求項６の発明は、前記板状シュー部材は、アルミ合金その他の金属若しくは硬質合成樹脂で構成され弾性変形可能な基体部材と、この基体部材に一体に設けられ少なくとも接地面を形成するゴム質材から成るトレッド部材とから構成する。

次に本発明に係わる自動車用タイヤの構成について説明する。
請求項７の発明は、円環状に伸縮自在に構成されたトレッド面と、上記トレッド面の円環形状の内側に配置され、上記トレッド面を環形状に支持するサイド支持手段と、上記円環状トレッド面の中心に配置され該トレッド面に回転力を付与する駆動回転軸とを備える。そして上記トレッド面は請求項１乃至５に記載のトレッド構造で構成する。そこで上記サイド支持手段は、上記トレッド面を伸張及び緊縮するように上記駆動軸と上記トレッド面との間の距離を調節するように構成する。

そこで請求項８の発明は請求項７の構成において、前記サイド支持手段は、前記駆動回転軸に固定されたリム部材と、このリム部材と前記トレッド面を構成する板状シュー部材とを連結するリンク部材とで構成し、このリンク部材は上記駆動回転軸と上記トレッド面との径方向長さを可変するリンクレバーで構成する。

また、請求項９の発明は、タイヤ幅方向に適宜形状の板状シュー部材を円周方向に複数配列して構成した円環状のトレッド部と、上記トレッド部を支持し車両の駆動回転軸に連結する車軸連結部を有するサイド支持部材とを備える。そして上記トレッド部は請求項１乃至６に記載のトレッド構造で構成し、上記サイド支持部材は、上記駆動回転軸に固定する固定ホイール部材と上記駆動回転軸に軸方向移動自在に嵌合する可動ホイール部材とから構成され、上記トレッド部を構成する複数の板状シュー部材は、その一端を上記固定ホイール部材に他端を上記可動ホイール部材にそれぞれ支持して上記サイド支持部材に保持する。これと共に上記板状シュー部材を補強する弾性変形可能な補強部材を上記固定ホイールと可動ホイール部材との間に設ける。そしてこの補強部材は上記板状シュー部材を外周方向に弾圧するように構成する。

この場合請求項１０の発明は、前記補強部材は、一端を前記固定ホイール部材に他端を前記可動ホイール部材に支持された複数の帯状部材と、この帯状部材と前記板状シュー部材との間に介在する球状弾性体とで構成する。そして前記板状シュー部材で形成されるトレッド面と上記帯状補強部材とはタイヤ径方向に伸縮自在に構成する。

次に、請求項１１の発明は、前記板状シュー部材は、一端部を前記固定ホイール部材に固定した状態で、他端部を前記駆動回転軸の軸方向に移動することによって前記トレッド面を伸縮してタイヤ外径を調整可能に構成され、上記板状シュー部材の可動側に位置する端部をスラスト方向に移動するタイヤ径調整手段は弾性力で上記板状シュー部材を弾圧係合する。

次に本発明に係わる自動車用車体構造について説明する。請求項１２の発明は、適宜形状のボディ本体とこのボディ本体に駆動回転自在に設けられた車軸と上記車軸に固定されたホイール状サイド支持部材と上記ホイール状サイド支持部材に保持されたトレッド部と、上記車軸に軸方向に移動可能に支持されたスポーク状作動部材とを備える。そして上記トレッド部は請求項１乃至７に記載のトレッド構造で構成し、上記スポーク状作動部材は、前記板状シュー部材の一端をタイヤ幅方向に移動してトレッド面の外周径を可変調整すると共に、このスポーク状作動部材の基端部には上記車軸に固定され内部に空気その他の流体を装填したダイヤフラムを設ける。斯かる構成においてダイヤフラムの作動圧を制御することによって上記トレッド面の衝撃を緩衝し、ショックを和らげることが出来る。

次に、請求項１３の発明は、適宜形状のボディ本体とこのボディ本体に駆動回転自在に設けられた車軸と上記車軸に取付けられたホイール状サイド支持部材と上記ホイール状サイド支持部材に保持されたトレッド部と、上記車軸に軸方向に移動可能に支持され上記トレッド面の外周径を調整するスポーク状作動部材とを備える。そして上記トレッド部は請求項１乃至７に記載のトレッド構造で構成する。また、上記スポーク状作動部材は上記トレッド面を構成する板状シュー部材の一端部を作動して円環状トレッド面の外周径を可変調整可能に構成し、上記スポーク状作動部材は上記ボディ本体の傾きを調整する傾き調整手段を介して前記ボディ本体に連結する。これによって４輪構成で左右車輪のタイヤ径を異ならせてもボディ本体姿勢を正常に保つことが出来る。

本発明は複数の板状シュー部材を互いに交差して円環形状に形成し、この交差部位を回動可能に軸連結したものであるから、多数の板状シュー部材を円環形状に配列してスムーズな走行を得ることが出来、同時に互いに連鎖した状態の板状シュー部材は交差部位を中心に角度調整することによって外周を大小に変更することが出来、このときの外径は周方向でほぼ均一に大小に変化することとなり、スムーズな走行特性を得ることができる。
また、タイヤを構成するトレッド面は複数の板状シュー部材を交差して網状に組み合わせて円環形状に構成してあるため、従来の放射状に複数のトレッド部材を配列したものに比べ堅牢であり、小型乗用車からトラックなどの貨物車に至るまで広汎な自動車用に用いることが出来る。

更に、本発明は、円環状互いに交差して組み合わせた板状シュー部材の交差角度を調整することによってタイヤ径を大小に変更するものであるから、例えばホイールに板状シュー部材を幅、若しくは周方向のスパンを調節可能に保持し、固定ホイールと可動ホイールの間に板状シュー部材を保持し、このスパンを長さ調節する作動機構によって簡単な構造でその外径を大小に変更することが出来る。また、作動機構を流体などの段発性を有する機構、或いは油圧機構で支持すればトレッド面に作用する衝撃を緩和し、振動を抑えることが出来る。

また、本発明は上述の外径を大小に変更することが可能なタイヤを車体ボディに取付ける際、タイヤ径の調整機構と連動して車体の傾き調整機構を設けることによって例えば４輪構造に於いて左右輪のタイヤ径が異なっても車体ボディが傾くことがないなどの効果を奏するものである。

以下図示の好適な実施の形態に基づいて本発明を詳述する。
図１は本発明を利用したタイヤの外形を、図２Ａ（ａ）（ｂ）、及び図２Ｂ（ｃ）乃至（ｆ）はそのトレッド構造を示す平面図、図３は図２Ａ及び図２Ｂと異なる形態のトレッド構造を示す平面図である。上記タイヤを装着した４輪支持式の自動車用車体構造を図１０に示す。

タイヤ１００の接地面であるトレッド面６は円環形状に形成され、その両端部はＲ形状に湾曲して形成される。図示のトレッド面６は複数の板状シュー部材６１を円周方向に所定間隔で配置してあり、後述する構造の板状シュー部材６１をタイヤ幅方向（図２Ａ，図２Ｂ，図３Ｘ−Ｘ方向）に向けて周方向に配置する。そして互いに隣接する板状シュー部材６１の少なくとも１点が交叉するように順次円周方向に並列に並べる。そして交叉部６２にはリベットなどの軸支持部材６３で各板状シュー部材６１が回動して交叉角度が変更出来るように連結する。

図３は最もシンプルな構造を示し、板状シュー部材６１ａと６１ｂとは端面がリベット６３で回動自在に連結してあり、板状シュー部材６１ｂの他端は隣接する板状シュー部材６１ｃと同様に連結してあり、板状のシュー部材６１がチェーン状に連鎖して円環状のトレッド面６を形成している。このように複数の板状シュー部材６１をチェーン状に連鎖させその連結部の交叉角度が自由に変化するようにしてトレッド面６を構成すると、このトレッド面６は図３左右（Ｙ−Ｙ）方向に伸縮自在となる。図３（ｂ）は上述の同図（ａ）に基づいて説明したトレッド構造を緊密にしたもので板状シュー部材６１ａと１つ隔てて隣接する各板状シュー部材６１ｃとを連結し、同様に板状シュー部材６１ｂと６１ｄとを連結した場合であり、その他は同図（ａ）のものと同様である。

次に図２Ａ（ａ）は図３（ａ）（ｂ）のチェーン構造より更に複雑に構成したものであり、板状シュー部材６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄは平行四辺形を形成し、各板状シュー部材６１は網目状に多数の平行四辺形を形成している。このように数多くの板状シュー部材６１を緊密に組み合わせることによってトレッド面６をより滑らかな円環形状に形成することが出来、より堅牢な構造体として後述のタイヤ１００を構成することが出来る。

図２Ａ、図２Ｂは平行四辺形状に組み合わせた板状シュー部材６１のチェーン構造を示し、図２Ａ（ａ）はトレッド面６を緊縮させた状態図であり、Ｘ−Ｘはタイヤ幅方向、Ｙ−Ｙはタイヤ外周方向を示し、同図（ｂ）はトレッド面６を伸長させた場合を示し、外周方向の長さはＬ１＜Ｌ２の関係で、またタイヤ幅方向長さはＢ１＞Ｂ２となっている。各板状シュー部材６１の交叉部６２の軸支方法は図２Ｂ（ｃ）に示すように板状シュー部材６１ａと６１ｂそれぞれに透孔を穿ち、この孔径と同一若しくは若干小さい径のリベットピン６３を貫通し、リベットピン６３の両端をカシメて頭部を形成して離脱しないようにしてある。尚各交叉部６２について全てリベットピン６３で軸支連結する必要はなく、図示のものにおいて１つ置き或いは２つ置きに軸支しても良い。

特に、図２Ａ（ａ）（ｂ）に示すチェーン構造は各板状シュー部材６１を弾性変形可能な構造にし、タイヤ幅方向（Ｘ−Ｘ）の両側端部が湾曲するようにしてある。図示の平行四辺形ｍ１、ｍ２、ｍ３はそれぞれ異なる辺の長さで構成（尚図示のものは作図上同一四辺形で形成）してあり、四辺形の辺の長さはｍｄ１＜ｍｄ２＜ｍｄ３の長さ関係にしてあり、タイヤ幅方向（Ｘ−Ｘ）でＢａ１＜Ｂａ２の長さ関係にしてある。

従ってトレッド面６の断面形状は緊縮した状態のＬ１長さのときには同図（ｅ）の状態となり、接地面積が大きく、伸張した状態のＬ２長さの時には同図（ｆ）の状態で、両端の湾曲の曲率は小さく、接地面積も小さくなるようにしてある。このように弾性を有する板状部材で板状シュー部材６１を形成し、互いに交叉する部位の長さ位置を選定することによって円環形状のトレッド面６はその両端部に湾曲したＲ面を形成することが出来、このＲ面はチェーン構造のトレッド面６を長く引き延ばす程、曲率が小さくトレッド面全体を断面半円形状に形成することが出来る。

次に図１に基づいてタイヤ構造を説明する。上述のように伸縮自在に網目状に形成したトレッド面６は次のようにホイール部材９にその外径を調整可能に支持される。図１に示すホイール部材９は車軸２に一体に取付けられ、その外周にリム部１０が形成してある。そしてこのリム部１０に上述のチェーン構造の板状シュー部材６１が外径を調整可能に取付けられる。そこでトレッド面６の外径を調整可能に支持する方法としてはタイヤ幅方向に並設されている板状シュー部材６１の幅方向中央をリンク部材（機構）などで押し上げることによって所望の外形に形成することが出来る。

これは円環形状に形成されているトレッド面６を直径方向にリンク機構などで外側に向かう力を付与することによってトレッド面６は膨らんで直径（タイヤ径）が大きくなり、逆に中心に向かう力を付与するとトレッド面６は緊縮して直径が小さくなる。

図５（ａ）にはこれと異なるタイヤ外径の調整構造を示し、トレッド面６を構成する板状シュー部材６１の両端間隔（タイヤ幅方向スパン）を変更することによってタイヤ径を調整する場合を示す。その原理を図２Ａ（ａ）、（ｂ）に基づいて説明すると、チェーン状に連結して構成されたトレッド面６は同図（ａ）の一端側、例えば下端側を壁面などで規制し、この一端を規制した状態で、他端側即ち上端側を図示下側に押圧移動するとトレッド面６の幅（タイヤ幅）はＢ１からＢ２に変化し小さくなる。このときトレッド面６を形成する平行四辺形ｍ１、ｍ２、ｍ３は同図（ｂ）のように変形し、周方向の長さはＬ１からＬ２に伸張する。

一方、トレッド面６を形成する各板状シュー部材６１の端部のピッチは同図（ａ）のｎ１から同図（ｂ）のｎ２に変化し、ｎ１＜ｎ２の関係が成立する。そこでチェーン状に連鎖した板状シュー部材６１の端部の間隔長さ（ピッチ；ｎ１，ｎ２）を長さ調整すればタイヤ径を変更することが出来る。

図５（ｂ）で説明するとホイール９に形成したリム部１０には円周方向複数箇所に所定間隔でガイドピン１５が植設してあり、このガイドピン１５にリンクレバー１６ａ、１６ｂの中央部が回転自在に軸支持してある。そしてこの互いに交叉したリンクレバー１６ａ、１６ｂの一端部はジョイント１７ａを介して板状シュー部材６１の端部と連結してあり、他端部も同様にジョイント１７ｂを介して板状シュー部材６１の他端部と連結してある。

従って互いに交叉したリンクレバー１６ａ、１６ｂの端部を拡開して拡げれば板状シュー部材６１の形成する円環形状の直径は大きくなり、逆に狭くすればこの直径は小さくなる。

尚、リム部１０には図５（ａ）に示すような傾斜面１０ａが形成してあり、上記リンクレバー１６ａ、１６ｂの作用で板状シュー部材６１の端部の径が変化した場合も傾斜面１０ａでトレッド面６に作用する荷重を受けるようになっている。

図７には複数の板状シュー部材６１の端部を連結したジョイント１７ａ、１７ｂが設けられ、このジョイント１７ａ、１７ｂには外側の板状シュー部材６１と一体に内側に補強部材１８が設けてあり、図示するように外側に位置し大きなループ状の板状シュー部材６１に対し、その内側に小さいループ状の補強部材１８が配置してある。この補強部材１８はトレッド面６の円周方向に複数に区割され、両端をジョイント１７ａとジョイント１７ｂとに固定された弾性板で構成されている。

図示の補強部材１８は古タイヤなどのゴム質材を帯状にカットしたベルト材で形成され、円環状のトレッド面６の内側に複数取付けてある。そして、この補強部材１８と板状シュー部材６１との間には図示のような球状弾性体１９が装填してあり、この球状弾性体１９は径の異なる複数の中実ボールで構成され、板状シュー部材６１と補強部材１８との間に充填され、各球状弾性体１９は互いに転動して板状シュー部材６１と補強部材１８との空間を埋めるようになっている。

上述の板状シュー部材６１の構造を図９に基づいて説明すると、合成樹脂材料を用いて適宜形状にモールド成形などで形成すれば良いが図示するものは、アルミ合金、スチールなどの板状芯部材４０にゴム質材でトレッド面６が形成してあり、ライニング加工などで一体に形成してある。そしてこのゴム質材から成るトレッド面６には凹溝が形成してある。

次に、上述のタイヤ１００を装着した四輪支持式の自動車の車台構造について説明する。図１０は、ボディ本体の平面配置図であり、自動車の車台であるプラットホーム１の四隅にサスペンション３を介して前述のタイヤ１００が配置される。このプラットホーム１には本案タイヤを駆動するエンジン３０が搭載され、このエンジン３０は従来のガソリン等の化石燃料によるもの、もしくは燃料電池等によるモータ回転によるもの等、いずれでもよくエンジン３０からの回転を歯車機構等の連結手段および回転軸等の伝達手段により本案タイヤに動力伝達する。またプラットホーム１はサスペンション３以外に、操舵機構であるステアリング４、制動のためのブレーキ機構、乗用のためのボディフロア等で構成されている。

更に、タイヤ１００のタイヤホイール９のリム部１０には、複数の弾性を有する帯状部材をメッシュ状に組み合わせた上述で説明したタイヤ１００が配置されている。その断面は所定の曲率を持ったアーチ形状で、その両端部の板状シュー部材６１同士の交叉部６２は板状シュー部材６１平面上で板状シュー部材６１同士が回転自在にリベット６３で固定保持されている箇所と、ジョイント１７の一端に回転自在に固定保持されている箇所がある。ジョイント１７は、板状シュー部材６１交叉部６２の数に対して割り切れる数で、かつアーチ形状の保持に支障のない個数で等角度に配置される。

また図５（ａ）（ｂ）において、ジョイント１７の他端にはＸ字状リンクの一端がリベットで回転自在に固定保持され、Ｘ字状リンク（リンクレバー）１６の他端が対向するタイヤ１００のアーチ端部に同様配置されたジョイント１７にリベットで回転自在に固定保持されている。タイヤホイール９の外周面のリム上には所定のピッチで植設されたガイドピン１５が一体成形してあり、Ｘ字状リンク１６の中央交差節点と摺動自在に篏合する。またジョイント１７にはガイド突起１７ｃがあり、Ｘ字状リンクの動きに伴ってタイヤホイール９のリム部１０上に形成されたリム斜面１０ａを摺動可能となっている。

そこで上記サスペンション３の車軸支持部上に、車軸方向で摺動自在に支持された外径調整手段としての押圧ドラム（外径調整用押圧ドラム）２０を配置し、ドラム面によって車両内側に位置するジョイント１７を車両外側方向に押圧するようにしてある。そしてこの押圧によってＸ字状リンク１６の中央部はタイヤホイール９のリム部１０上に所定のピッチで植設されたガイドピン１５に摺動自在に篏合しているため、押圧ドラム２０の押圧によりアーチの曲率がアーチの頂点に対して対称に変化し、アーチの両端部間の距離が変わることでタイヤ１００の外径が変化する。

通常の走行状態では、タイヤ１００は任意に設定された標準外径を維持している。任意外径は、押圧ドラム２０の対応した押圧位置により維持される。また故障等で押圧ドラム２０が作動しない場合でも、本案タイヤ１００の外径はアーチの両端部のジョイント１７がタイヤホイール９のリム部１０で保持され維持される。

押圧ドラム２０の押圧力は図４に示すダイヤフラム（圧縮室）２１とスポーク状伝動部材２２で付与される。このダイヤフラム２１にはコンプレッサから圧縮空気等を送ることによって制御される。これによって走行時の衝撃等は本案タイヤ１００自体の弾性で緩衝され、加えてダイヤフラム２１がショックアブソーバとしても働く。押圧ドラム２０の押圧部はタイヤ外周に近いタイヤリム付近を押圧し、放射状に配置されたロッドでダイヤフラム２１に固定支持されるため、タイヤが受ける横荷重も効果的に支持することができる。

また押圧ドラム２０に押圧力を与えるダイヤフラム２１は、押圧ドラム２０同様に各本案タイヤ１００に対応して配置され、コンプレッサからの圧縮空気等を個々の車輪ごとに制御することで独立して四輪の車輪外径を変えることができる。

このため、左右いずれか一方側または両方の車輪外径を可変制御することで、左右の車輪外径の比率に応じた回転半径で車両が曲がろうとする操舵機能を有し、従来のステアリング機構との置き換えができ、また併用も可能である。実施例では前側車輪だけでなく、前後の車輪外径を可変制御して４ＷＳのように操縦性を向上させている。さらに駆動輪の車輪外径を可変制御することで、変速ギアシフト機能およびデフ機能を有し、またさらに車輪外径を可変することで車両高さおよび車両の傾き修正機能を有する。

また上述の操舵機能において、左右の車輪外径の比率に応じた回転半径で車両が曲がるが、それに伴って車体も傾きを生じる。この傾きは車速に関係なく車輪外径の比率に応じたもので、実際の使用上では不都合となる。また左右の車輪外径を可変にすることのみで操舵しようとすると、高速走行時に車体が左右に振れ安全上問題であり、回転最小径もあまり小さくできない。この操舵時の車体傾きを防止するため図示実施例では、図４のように操舵時に左右の車輪外径を可変にするとともに、前輪の車軸自体を振り、車軸を支持するサスペンションベース構造の工夫で上記の問題を解決している。

解決する一方法として、以下サスペンションベース構造について説明する。図１１のようにサスペンションベース３の前輪車軸２ａを支持する部分と、その後方のボディフロアおよび後輪を支持する部分とに分割し、その間に進行方向に対し直角水平方向に回転軸を有する揺動自在の傾き調整手段２００を設ける。またサスペンションベース３の前輪車軸２ａを支持する部分の車軸中央部に前輪車軸２ａが左右に振れるように回動支持する軸受機構を有する。操舵時に左右の車輪外径を可変にするとともに、前輪の車軸自体を振ることで、機構上必然的に車輪外径の大きい外側車輪が車体前方に位置することになる。この操舵時、上記軸受機構によりサスペンションベース３の前輪車軸２ａを支持する部分を進行方向に対し前側を上側に揺動することで、左右の車輪外径を可変にすることによる車体の傾きを吸収することができる。

図示の実施例では、操舵時に左右の車輪外径を可変にする前輪部のみに適用したものであるが、操舵時に前後輪とも左右の車輪外径を可変にする場合は、サスペンションベースの後部側車輪支持部との間にも同様な軸受機構を設けることで対応できる。

また以上のように、操舵時に左右の車輪外径を可変にして、車軸を振ることを可能にすることにより従来の進行方向に対してタイヤのみ傾ける操舵に比べ、大幅に回転最小径も小さくなる。さらに前後輪ともに同様の機構とすることで、四輪を制御して単に曲がるのみでなく車両の斜め移動等の機能も付加される。

〔実施例の機能説明〕
以下、外径可変制御によって得られる機能の動作および、その働きについて説明する。
＜操舵機能＞
図６のように、車輪外径を可変制御することで、左右の車輪外径の比率に応じた回転半径で車両が曲がろうとする。車輪外径Ｄ１およびＤ２（Ｄ１＞Ｄ２）とし、車輪間隔Ｌの一対の車輪で車軸傾きをθとすると、車軸を延長して地面との交点Oが回転時の中心となる。その回転半径Ｒは近似的にＲ＝Ｄ２×Ｌ／（Ｄ１−Ｄ２）で表され、車輪外径Ｄ１およびＤ２と車輪間隔Ｌで回転半径Ｒが決定され制御できることがわかる。

＜変速ギアシフト機能＞
駆動輪となる一対の車輪外径を同時に、同じ比率で可変することで、いわゆる変速ギアシフトと同じ効果が得られる。なおかつ従来のギアシフトに比べ、連続的に車輪外径を可変できるため無段変速が可能でスムーズな変速ができる。車輪外径Ｄでエンジンから駆動された車軸の回転数がＮとすれば、車輪の周速ＶはＶ＝π×Ｄ×Ｎで表される。よって車輪外径Ｄが変化すれば、車輪の周速Ｖが変化し、トランスミッションでの変速と同様に車速が制御できることは明らかである。また走行中の駆動輪の車輪外径を変化させることで、タイヤトレッド面と路面との間に相対的な速度差が発生し、そのため発生する摩擦力が車輪外径を小さくした場合は制動ブレーキとして働き、車輪外径を大きくした場合は変速シフトアップとして働く。このように、この変速ギアシフト機能を従来の変速機構であるトランスミッションに置き換えることも可能である。場合によっては併用してさらに安定した走行を得ることもできる。

＜デフ機能＞
カーブ走行時、内外輪差での左右のタイヤの移動距離差による回転速度差が出るため、一般車両ではこの差を吸収するデフ機構がある。本発明では、図５のように回転半径Ｒのカーブに対し、車輪間隔Ｌの一対の車輪では車輪外径をＤ１およびＤ２ （Ｄ１＞Ｄ２）とすると、Ｒ＝Ｄ２×Ｌ／（Ｄ１−Ｄ２）の関係から車輪外径をＤ１およびＤ２が求められる。このＤ１およびＤ２の車輪外径比が内外輪差での左右のタイヤの回転速度比に一致し、一般車両のデフ機構と同じ働きをする。

＜車両高さおよび傾き修正機能＞
車輪外径を可変することは車両高さを変えることであり、停車時での乗降または荷物積載時の利便性向上に有効であるが、特にカーブ走行時のコーナリングにおいてその機能が有効となる。カーブ走行時には走行速度に応じた遠心力が車体に働き、特に重心が高いトラック等の横転事故がある。本発明の場合、前後の車輪外径を可変制御して、図５のように車体には内外輪の車輪外径比に応じた傾きが発生する。この傾きによって車体には遠心力に対向する向心力が発生し安全性を高める機能がある。

本発明を利用した自動車用タイヤの正面図示す。 本発明に係わるトレッド構造の位置形態を示す。（ａ）はトレッド面を平面に展開した平面図であり、緊縮した状態を示す。（ｂ）は伸長した状態を示す平面図。 本発明に係わるトレッド構造の位置形態を示す。（ｃ）は板状シュー部材の連結状態の説明図。（ｄ）は（ｃ）の断面図。（ｅ）は図２Ａ（ａ）のＸ−Ｘ線断面図。（ｆ）は図２Ａ（ｂ）のＸ−Ｘ線断面図。 図２Ａ及び図２Ｂのものとそれぞれ異なる対応のトレッド構造を示す。 本発明に係わるタイヤを車軸に装着した状態の説明図。 （ａ）は図４の要部の拡大説明図、（ｂ）はリンクレバーの動作状態図。 図５のトレッド面の状態を説明する線図。 図２Ａ及び図２Ｂのトレッド構造を改良したタイヤ幅方向断面図。 図２Ａ及び図２Ｂのトレッド構造を改良した周方向縦断面図。 板状シュー部材の断面構造の説明図。 本発明に係わる自動車用車体構造の説明図。 図１０の装置のコーナリング時の説明図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図。

符号の説明

６ トレッド面
９ ホイール
１０ リム部
１０ａ 傾斜面
１６ａ，１６ｂ リンクレバー
１７ａ，１７ｂ ジョイント
１８ 補強部材
１９ 球状弾性体、ボール
２０ 押圧ドラム
２１ ダイヤフラム
６１ 板状シュー部材
６１ａ，６１ｂ，６１ｃ 板状シュー部材
６２ 交叉部
６３ 軸支持部材（リベット）
１００ タイヤ

Claims (13)

1. タイヤ幅方向に適宜形状の板状シュー部材を円周方向に複数配列して円環状のトレッド面を形成する自動車用タイヤにおけるトレッドの構造であって、
   上記複数の板状シュー部材は隣接する板状シュー部材同士が少なくとも１箇所で交叉するように順次周方向に配列されると共に、この相互に交叉した部位を軸支部材で回動可能に軸連結して円環状に連鎖され、この互いに連鎖した複数の板状シュー部材でトレッド面を伸縮自在に構成したことを特徴とする自動車用タイヤのトレッド構造。
2. 前記複数の板状シュー部材は、隣接する板状シュー部材の端部をそれぞれ連結されジグザグ状に連鎖する円環状のトレッド面を構成し、このトレッド面は円周方向に伸縮自在であることを特徴とする請求項１に記載の自動車用タイヤのトレッド構造。
3. 前記板状シュー部材は、順次隣接する板状シュー部材が略々平行四辺形を形成するように互いに交差し、この交差部位の少なくとも一部を回動可能に軸支部材で連結し、この平行四辺形の連鎖で前記トレッド面を網状で伸縮自在に構成したことを特徴とする請求項１に記載の自動車用タイヤのトレッド構造。
4. 前記トレッド面はタイヤ幅方向に配列される複数の平行四辺形が順次辺の長さが異なるように構成され、この各平行四辺形の辺の長さは上記トレッド面の伸縮に応じて両端部が湾曲する曲率が変化するように設定されていることを特徴とする請求項３に記載の自動車用タイヤのトレッド構造。
5. 前記トレッド面端部の曲率は、前記トレッド面が伸張してタイヤ径が大きいときは接地面積が小さく、前記トレッド面が緊縮してタイヤ径が小さときは接地面積が大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項４に記載の自動車用タイヤのトレッド構造。
6. 前記板状シュー部材は、アルミ合金その他の金属若しくは硬質合成樹脂で構成され弾性変形可能な基体芯部材と、この基体芯部材に一体に設けられ少なくとも接地面を形成するゴム質材から成るトレッド部材とから構成されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の自動車用タイヤのトレッド構造。
7. 円環状に伸縮自在に構成されたトレッド面と、
   上記トレッド面の円環形状の内側に配置され、上記トレッド面を環形状に支持するサイド支持手段と、
   上記円環状トレッド面の中心に配置され該トレッド面に回転力を付与する駆動回転軸とを備え、
   上記トレッド面は請求項１乃至５の何れかに記載のトレッド構造を備え、
   上記サイド支持手段は、上記トレッド面を伸張及び緊縮するように上記駆動軸と上記トレッド面との間の距離を調節するように構成されていることを特徴とする自動車用タイヤ。
8. 前記サイド支持手段は、前記駆動回転軸に固定されたホイール部材と、このホイール部材に形成されたリム部と前記トレッド面を円環状に構成する板状シュー部材とを連結するリンク部材で構成され、このリンク部材は上記円環状トレッド面の直径を可変するリンクレバーで構成されていることを特徴とする請求項７に記載の自動車用タイヤ。
9. タイヤ幅方向に適宜形状の板状シュー部材を円周方向に複数配列して構成した円環状のトレッド面と、
   上記トレッド面を支持し駆動回転軸に連結する車軸連結部を有するホイール部材とを備えた自動車用タイヤに於いて、
   上記トレッド面は請求項１乃至６の何れかに記載のトレッド構造で構成され、
   上記トレッド面は複数の板状シュー部材の両端部を上記ホイール部材のリム部に支持され、上記板状シュー部材と上記ホイール部材のリム部との間には弾性変形可能な補強部材が設けられ、この補強部材は上記板状シュー部材を外周方向に弾圧することを特徴とする自動車用タイヤ。
10. 前記補強部材は、前記ホイール部材のリム部に支持された複数の帯状部材と、この帯状部材と前記板状シュー部材との間に介在する球状弾性体で構成され、前記板状シュー部材で形成されるトレッド面と上記帯状補強部材とはタイヤ外周方向に伸縮自在に構成されていることを特徴とする請求項９に記載の自動車用タイヤ。
11. 前記板状シュー部材は、前記固定ホイール部材のリム部にタイヤ径調整手段を介して取り付けられ、
    このタイヤ径調整手段は上記板状シュー部材に弾圧係合していることを特徴とする請求項９に記載の自動車用タイヤ。
12. 適宜形状のボディ本体と
    このボディ本体に駆動回転自在に設けられた車軸と
    上記車軸に固定されたホイール部材と
    上記ホイール部材に保持されたトレッド面と、
    上記車軸に軸方向に移動可能に支持されたスポーク状作動部材と、
    を備えた車両構造体であって、
    上記トレッド面は請求項１乃至６の何れかに記載のトレッド構造で構成され、
    上記スポーク状作動部材は、前記板状シュー部材の一端をタイヤ幅方向に移動してトレッド面の外周径を可変調整すると共に、このスポーク状作動部材の基端部には上記車軸に固定され内部に空気その他の流体を装填したダイアフラムを設け、このダイアフラムの作動圧を制御することによって上記トレッド面の衝撃を緩衝するようにしたことを特徴とする自動車用車体構造。
13. 適宜形状のボディ本体と
    このボディ本体に駆動回転自在に設けられた車軸と
    上記車軸に取り付けられたホイ−ル状サイド支持部材と
    上記ホイール状サイド支持部材に保持されたトレッド部と、
    上記車軸に軸方向に移動可能に支持され上記トレッド面の外周径を調整するスポーク状作動部材とを備えた車両構造体であって、
    上記トレッド部は請求項１乃至７の何れかに記載のトレッド構造を具え、
    上記スポーク状作動部材は上記トレッド面を構成する板状シュー部材を移動変形して円環状トレッド面の外周径を調整可能に構成し、
    上記スポーク状作動部材は上記ボディ本体の傾きを調整する傾き調整手段を介して前記ボディ本体に連結されていることを特徴とする４輪自動車用車体構造。

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