JP2008132951A - Non-pneumatic tire - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、非空気式タイヤに関し、さらに詳しくは、荷重支持能力及び転がり抵抗を向上させた非空気式タイヤに関する。 The present invention relates to a non-pneumatic tire, and more particularly, to a non-pneumatic tire with improved load bearing capacity and rolling resistance.
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。 Conventionally, as for non-pneumatic tires, solid tires or cushion tires having a solid rubber structure are mainly used for industrial vehicles. However, conventional non-pneumatic tires have not been adopted for passenger cars where ride comfort is important because they are heavy and lack shock absorption.
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5に示すように、トレッドリング1とホイール11との間に、ゴム又は樹脂を構成材とする外周部材4と内周部材5とを径方向にスポーク6で連結したスポーク構造体3を介在させて構成し、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が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
In order to improve the riding comfort performance of such a non-pneumatic tire and make it applicable to passenger cars as well, rubber or resin is provided between the
しかし、この非空気式タイヤは、タイヤ径方向の荷重をゴム又は樹脂からなるスポーク6が支持しているため、スポーク構造体3の形状が著しく変形し、かつ変形が大きいことに伴って発熱が大きいため転がり抵抗が大きく、燃費が悪いという問題があった。
However, in this non-pneumatic tire, since the
この対策としては、スポークの数を増やしたり、スポークの厚さを大きくしたりすれば、荷重支持能力は改善するが、乗り心地が低下すると共に、重量増加により転がり抵抗は依然として改善されるものではなかった。
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荷重支持能力及び転がり抵抗を向上するようにした非空気式タイヤを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a non-pneumatic tire having a spoke structure that improves load bearing capacity and rolling resistance without increasing weight.
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スポークで連結し、少なくとも前記スポークがゴム又は樹脂からなるスポーク構造体を有する非空気式タイヤにおいて、少なくとも前記スポークの径方向表面に金属層を貼り付けたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, a non-pneumatic tire of the present invention is a non-pneumatic tire in which an annular outer peripheral member and an inner peripheral member are connected by spokes, and at least the spoke has a spoke structure made of rubber or resin. In the tire, a metal layer is attached to at least a radial surface of the spoke.
本発明の非空気式タイヤは、少なくともスポークがゴム又は樹脂により形成されるスポーク構造体を有する構成において、少なくともスポークの径方向表面に金属層を貼り付けたので、金属層の複合作用によりスポークの径方向の剛性を増加して荷重支持能力を向上すると共に、荷重支持能力の向上に伴ってタイヤ回転時の変形を抑制するため、発熱を低減し、転がり抵抗を低減させることができる。しかも、金属層は薄肉でよいためタイヤ重量が増加することがない。 The non-pneumatic tire of the present invention has a spoke structure in which at least the spoke is formed of rubber or resin, and the metal layer is attached to at least the radial surface of the spoke. While increasing the rigidity in the radial direction to improve the load supporting ability and suppressing the deformation at the time of tire rotation with the improvement of the load supporting ability, it is possible to reduce heat generation and reduce rolling resistance. Moreover, since the metal layer may be thin, the tire weight does not increase.
図1は、本発明の非空気式タイヤの実施形態を示す。非空気式タイヤは、トレッドリング1の内周側にスポーク構造体3を接合し、さらにその内周側にベース部2を接合して構成されている。スポーク構造体3は、環状の外周部材4と内周部材5との間を、多数本の径方向のスポーク6により連結して構成されている。このスポーク構造体3は、ゴム又は樹脂により一体に成形されており、かつスポーク6の径方向表面7のうちタイヤ周方向に向いた壁面(タイヤ幅方向に延長する表面)には、金属層8が接着剤などにより貼り付けられている。
FIG. 1 shows an embodiment of the non-pneumatic tire of the present invention. The non-pneumatic tire is configured by joining the
上記非空気式タイヤは、スポーク6がゴム又は樹脂により形成されていても、スポーク6の径方向表面7を形成する壁面に、剛性に優れた金属層8を貼り付けているので、その金属層8の複合作用によりスポーク6の荷重支持能力を向上する。また、スポーク6の荷重支持能力の向上により、スポーク6の過大な変形が抑制されるため、発熱量を低減することにより転がり抵抗を低減することができる。
In the non-pneumatic tire, even if the
スポーク構造体は、環状の外周部材と内周部材との間を複数のスポークで径方向に連結する構成であって、少なくともスポークがゴム又は樹脂で形成されているものであれば、外周部材や内周部材は金属などの他の材料であってもよい。また、スポークは、環状の外周部材と内周部材との間を連結するものであれば、径方向に延長する方向は、法線方向であっても、法線に対して傾斜した方向であっても、或いは湾曲や屈折するものであってもよい。同様に、幅方向又は周方向に延長する方向は、幅方向又は周方向に平行であっても、これらの方向に対して傾斜していても、或いは湾曲や屈折するものであってもよい。 The spoke structure has a configuration in which a plurality of spokes are connected in a radial direction between an annular outer peripheral member and an inner peripheral member, and at least the spoke is formed of rubber or resin. The inner peripheral member may be another material such as a metal. In addition, if the spoke connects between the annular outer peripheral member and the inner peripheral member, the direction extending in the radial direction is the direction inclined with respect to the normal even if the direction is the normal direction. Alternatively, it may be curved or refracted. Similarly, the direction extending in the width direction or the circumferential direction may be parallel to the width direction or the circumferential direction, may be inclined with respect to these directions, or may be curved or refracted.
スポークの形態は、特に制限されるものではないが、例えば、フィン状、ブレード状、円筒状のものや、湾曲面若しくは屈曲面を有する板状の対、及びこれらを組み合わせたものなどを挙げることができる。また、円環状のスポーク構造体の幅方向端部側面に円形、楕円形、三角形状、四角形状又は他の多角形状をした複数の貫通孔を間隔をあけて形成し、その径方向の外周面を外周部材、内周面を内周部材とし、径方向の接続部をスポークとしてもよい。 The form of the spoke is not particularly limited, and examples thereof include fins, blades, cylinders, plate-like pairs having curved surfaces or bent surfaces, and combinations thereof. Can do. In addition, a plurality of through holes having a circular shape, an elliptical shape, a triangular shape, a quadrangular shape, or other polygonal shapes are formed at intervals on the side surface in the width direction end portion of the annular spoke structure, and the outer peripheral surface in the radial direction May be the outer peripheral member, the inner peripheral surface may be the inner peripheral member, and the radial connecting portion may be the spoke.
スポークの径方向表面の向きは、タイヤ周方向に対面するものであっても、幅方向に対面するものであっても、或いはいずれの方向に向いていてもよい。すなわち、赤道面に平行であっても、垂直であってもよいし、これらの中間であってもよい。また、円筒状や湾曲若しくは屈曲した形状等のように、スポークの形態によっては、タイヤ径方向の位置により面の向きが変化するものであってもよい。 The direction of the radial surface of the spoke may be facing the tire circumferential direction, facing the width direction, or facing in any direction. That is, it may be parallel to the equator plane, perpendicular to it, or intermediate between them. Further, depending on the form of the spoke, such as a cylindrical shape or a curved or bent shape, the orientation of the surface may change depending on the position in the tire radial direction.
本発明において、金属層を貼り付ける径方向表面は、スポークの径方向表面のうち面積の広い側であることが好ましい。スポークの径方向のばね剛性を高める効果が得られやすいからである。図2(A)〜(C)は、このように金属層が貼り付けられるスポークの他の例を示したものである。 In this invention, it is preferable that the radial direction surface which affixes a metal layer is a wide area side among the radial direction surfaces of a spoke. This is because the effect of increasing the spring stiffness in the radial direction of the spoke is easily obtained. 2A to 2C show other examples of spokes to which the metal layer is attached in this way.
図2(A)では、スポーク6は、径方向表面のうち面積の広い側がタイヤ幅方向に延長するように円筒状に構成され、スポーク6の赤道面に略垂直な表面7に金属層8が貼り付けられている。図2(B)では、スポーク6は、広い面積の側の径方向表面がタイヤ幅方向に設けられた複数のひし形の貫通孔の内周面になるように構成されている。図2(C)では、広い面積の側がタイヤ幅方向の複数の台形の貫通孔の内周面になるように構成されている。図2(B)(C)のスポーク6についても、広い面積の側の径方向表面7に金属層8が貼り付けられている。
In FIG. 2 (A), the
一方、図3(A)(B)は、スポーク6の広い面積の側の径方向表面7が、タイヤ周方向に延長している場合であり、その表面に金属層8が貼り付けられている。図3(A)では、スポーク6が、H型鋼のようにタイヤ周方向に延長し、また、図3(B)では、タイヤ幅方向の両端部に、タイヤ周方向に延長する2本のスポーク6が赤道面に略平行に形成されている。
On the other hand, FIGS. 3A and 3B show the case where the
本発明において、金属層は、スポークの径方向表面の広い面積側には、図1のように全面に貼り付けることが好ましいが、図2、図3や図4の例のように一部のみに限定して貼り付けてもよい。例えば、図2や図3は、スポーク6の径方向表面7の径方向のほぼ中央領域に金属層8を配置した場合であり、図4(A)〜(C)は、スポーク6の径方向表面7のうち、外周部材及び内周部材に近い領域に分割するように金属層8を配置した場合である。また、外周部材及び内周部材のいずれかに近い領域のみに金属層を配置してもよい。図3の例においても、金属層を配置する領域を径方向の中央領域と外側領域及び/又は内側領域とで逆転させてもよい。また、スポークの表裏両面に配置してもよいし、いずれか一方のみに貼り付けてもよい。
In the present invention, the metal layer is preferably attached to the entire surface as shown in FIG. 1 on the wide area side of the radial surface of the spoke, but only a part as in the examples of FIG. 2, FIG. 3 and FIG. You may affix only to. For example, FIG. 2 and FIG. 3 show the case where the
さらに、金属層を、外周部材の内周面及び/又は内周部材の外周面に延長するように設けることも好ましい。外周部材の内周面及び内周部材の外周面に亘って金属層を貼り付けることにより、金属層の端部を変形の小さい領域に配置することにより、端部からの剥離を防止することができる。また、スポークの径方向表面から外周部材の内周面及び/又はスポークの径方向表面から内周部材の外周面にかけて連続的に金属層を貼り付けることにより、荷重支持能力をさらに向上し、たわみ量を低減し、転がり抵抗を低減することができる。 Furthermore, it is also preferable to provide the metal layer so as to extend to the inner peripheral surface of the outer peripheral member and / or the outer peripheral surface of the inner peripheral member. By sticking the metal layer over the inner peripheral surface of the outer peripheral member and the outer peripheral surface of the inner peripheral member, the end of the metal layer can be disposed in a region where deformation is small, thereby preventing peeling from the end. it can. In addition, by continuously attaching a metal layer from the radial surface of the spoke to the inner peripheral surface of the outer peripheral member and / or from the radial surface of the spoke to the outer peripheral surface of the inner peripheral member, the load supporting ability is further improved and the deflection is achieved. The amount can be reduced and the rolling resistance can be reduced.
例えば、図2(C)のスポーク構造体において、隣接するスポーク6間で対面する径方向表面7及びこれらを接続する外周部材の内周面及び内周部材の外周面の全域に、すなわち、台形の貫通孔の内周面の全域に、連続的に金属層を貼り付けてもよいし、その一部分に、間欠的に、本発明の構成を満たすように金属層を貼り付けてもよい。金属層を台形の貫通孔の内周面の全域に貼り付ける場合、金属層は継目のないものであっても、衝き合せて接合されていても、或いは一部分が重ね合わせられるように接合されていてもよい。また、このような実施形態は、図2(C)以外の図2(A)(B)又はそれ以外のスポーク形状に対しても適用することが可能であり、同様の効果を得ることができる。
For example, in the spoke structure of FIG. 2C, the
本発明において、金属層を貼り付ける面積は、1本のスポークの径方向表面に対して、好ましくは10%以上、さらに好ましくは30%以上であるとよく、最大100%である。また、スポークの径方向長さに占める比率も10%以上であることが好ましく、より好ましくは30%以上であり最大100%である。金属層の面積がスポークの径方向表面に占める比率が10%以上であったり、径方向長さが10%以上であることにより、本発明の効果を達成することが可能になる。また、金属層をスポークの表裏両面に貼り付けるときや金属層を分離して配置するときは、金属層の径方向表面の面積及び径方向長さは、その合計とする。 In the present invention, the area where the metal layer is attached is preferably 10% or more, more preferably 30% or more, and 100% at the maximum with respect to the radial surface of one spoke. Further, the ratio of the spokes to the radial length is preferably 10% or more, more preferably 30% or more, and a maximum of 100%. When the ratio of the area of the metal layer to the radial surface of the spoke is 10% or more, or the radial length is 10% or more, the effect of the present invention can be achieved. Moreover, when a metal layer is affixed on both front and back surfaces of a spoke or when a metal layer is separated and arranged, the area and the radial length of the radial surface of the metal layer are the total.
ここで、スポークの径方向長さとは、外周部材の内周面及び内周部材の外周面と、法線との交点間の距離、即ち外周部材の内周面の半径と内周部材の外周面の半径との差とする。また、スポークの径方向表面の面積とは、このスポークの径方向長さを、タイヤ幅方向又はタイヤ周方向に、すなわち、径方向表面が延長する方向に、積分した面積とする。したがって、スポークの径方向表面が、タイヤ周方向に延長するときは、スポークの径方向表面の面積は、タイヤ赤道面上に投影した面積とし、一方、スポークの径方向表面が、タイヤ幅方向に延長するときは、スポークの径方向表面の面積は、タイヤ子午線方向断面上に投影した面積とする。 Here, the radial length of the spoke is the distance between the inner peripheral surface of the outer peripheral member and the outer peripheral surface of the inner peripheral member and the intersection of the normal line, that is, the radius of the inner peripheral surface of the outer peripheral member and the outer periphery of the inner peripheral member. The difference from the radius of the surface. Further, the area of the radial surface of the spoke is an area obtained by integrating the radial length of the spoke in the tire width direction or the tire circumferential direction, that is, in the direction in which the radial surface extends. Therefore, when the spoke radial surface extends in the tire circumferential direction, the spoke radial surface area is the area projected on the tire equatorial plane, while the spoke radial surface is in the tire width direction. When extending, the area of the spoke radial surface is the area projected on the tire meridian section.
また、金属層の径方向長さとは、前記法線上の長さとし、法線上にないときは金属層をタイヤ回転軸を中心として回転移動し前記法線に投影させたときの法線上の長さとする。金属層の径方向表面の面積とは、この金属層の径方向長さを、タイヤ幅方向又はタイヤ周方向に、すなわち、その金属層が属するスポークの径方向表面と同じ延長方向に、積分した面積とする。 The length in the radial direction of the metal layer is the length on the normal line, and when not on the normal line, the length on the normal line when the metal layer is rotated around the tire rotation axis and projected onto the normal line. To do. The area of the radial surface of the metal layer is obtained by integrating the radial length of the metal layer in the tire width direction or the tire circumferential direction, that is, in the same extension direction as the radial surface of the spoke to which the metal layer belongs. The area.
金属層の厚さは、特に制限されるものではないが、好ましくは0.005〜1.0mmであり、より好ましくは0.005〜0.30mmである。金属層の厚さが0.005mm未満であると、剛性の向上効果が十分に得られないことがあり、1.0mmを超えると、重量増加が大きくなり好ましくない。また、上記の範囲内において、金属層の厚さが比較的薄いとき、ゴムや樹脂により構成されるスポークの剛性を補強する作用が主に得られ、金属層の厚さが比較的厚いとき、金属層自体の弾性効果、特に弾性回復作用が主に得られ、いずれの場合も好ましい。 Although the thickness of a metal layer is not specifically limited, Preferably it is 0.005-1.0 mm, More preferably, it is 0.005-0.30 mm. If the thickness of the metal layer is less than 0.005 mm, the effect of improving the rigidity may not be sufficiently obtained, and if it exceeds 1.0 mm, the weight increase is undesirably increased. Further, within the above range, when the thickness of the metal layer is relatively thin, the effect of mainly reinforcing the rigidity of the spoke constituted by rubber or resin is obtained, and when the thickness of the metal layer is relatively thick, The elastic effect of the metal layer itself, particularly the elastic recovery action is mainly obtained, and any case is preferable.
スポークの径方向表面に金属層を貼り付ける方法は、特に制限されるものではないが、任意の方法が可能である。例えば、金属製の薄板を、スポークの径方向表面に接着剤を介して貼り付けてもよいし、スポークの成形時に、金属製の薄板をインサート成形してもよい。さらに、金属層をスポークの径方向表面に配置した後、その金属層の表面に防錆用の材料を塗布したり、ゴムや樹脂の薄層を積層してもよい。 The method for attaching the metal layer to the radial surface of the spoke is not particularly limited, but any method can be used. For example, a metal thin plate may be attached to the surface of the spoke in the radial direction via an adhesive, or the metal thin plate may be insert-molded when the spoke is formed. Furthermore, after disposing the metal layer on the surface of the spoke in the radial direction, a material for rust prevention may be applied to the surface of the metal layer, or a thin layer of rubber or resin may be laminated.
本発明において、金属層を構成する金属材料は、鉄、銅、亜鉛及びアルミニウムから選ばれるいずれかを主成分とすることが好ましく、単一材料であっても、合金であってもよい。特に、鉄、又はステンレスがより好ましく、剛性向上効果が優れている。とりわけ、ステンレスは、剛性が高いと共に耐久性に優れるため好ましい。 In this invention, it is preferable that the metal material which comprises a metal layer has as a main component any one chosen from iron, copper, zinc, and aluminum, and may be a single material or an alloy. In particular, iron or stainless steel is more preferable, and the rigidity improvement effect is excellent. In particular, stainless steel is preferable because of its high rigidity and excellent durability.
外周部材及び内周部材は、弾性材であれば特に限定されるものではないが、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く、なかでもゴム又は樹脂がより好ましい。外周部材及び内周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。 The outer peripheral member and the inner peripheral member are not particularly limited as long as they are elastic materials, but are preferably composed of rubber or resin, rubber or resin coated with a cord reinforcing material, and more preferably rubber or resin. preferable. The materials constituting the outer peripheral member and the inner peripheral member may be the same or different.
タイヤサイズが空気入りタイヤの195/65R15に相当する外径、幅、内径を持つ非空気式タイヤを、スポークを図2(A)のように円筒状にし、ポリウレタンにより外周部材と内周部材と共に一体成形することを共通条件にし、金属層の構成を表1のように異ならせた3種類(実施例1〜2、従来例)を作成した。なお、金属層の面積及び径方向長さの比率は、下記の方法により決定した。 A non-pneumatic tire having an outer diameter, width, and inner diameter corresponding to a tire size of 195 / 65R15 of a pneumatic tire is made cylindrical with spokes as shown in FIG. 2 (A), and the outer member and inner member are made of polyurethane. Three types (Examples 1 and 2 and conventional examples) in which the metal layers are configured differently as shown in Table 1 were formed under common conditions. The ratio between the area of the metal layer and the length in the radial direction was determined by the following method.
得られた3種類の非空気式タイヤについて、下記の方法によりたわみ量及び転がり抵抗を測定し、その結果を表1に示した。 The obtained three types of non-pneumatic tires were measured for deflection amount and rolling resistance by the following methods, and the results are shown in Table 1.
[金属層の面積及び径方向長さの比率]
金属層の面積の比率は、円筒状スポークのタイヤ幅方向に延長する内周面の面積を100とし、これに対する金属層の面積の比率を百分率で表した。金属層の径方向長さの比率は、円筒状スポークの径方向表面をタイヤ赤道面に投影した長さを100とし、これに対する金属層のタイヤ赤道面に投影した長さの比率を百分率で表した。
[Ratio of metal layer area and radial length]
The ratio of the area of the metal layer was expressed as a percentage of the area of the metal layer with respect to the area of the inner peripheral surface extending in the tire width direction of the cylindrical spoke as 100. The ratio of the radial length of the metal layer is expressed as a percentage of the length projected on the tire equatorial plane of the metal layer with respect to the length of the cylindrical spoke projected on the tire equatorial plane. did.
[たわみ量]
非空気式タイヤを、空気入りタイヤのリムサイズ15インチに相当するリムにリム組みし、リムの車軸取付け部に荷重4kNを負荷し、トレッド踏面のタイヤ径方向内方へのたわみ量を測定した。得られた結果を、従来例を100とする指数にしてに示す。この値が小さいほどたわみ量が少なく優れていることを示す。
[Deflection]
A non-pneumatic tire was assembled on a rim corresponding to a rim size of 15 inches of a pneumatic tire, a load of 4 kN was applied to the axle mounting portion of the rim, and the amount of deflection of the tread tread inward in the tire radial direction was measured. The obtained results are shown as an index with the conventional example as 100. The smaller this value, the smaller the deflection and the better.
[転がり抵抗]
非空気式タイヤを、ドラム径1700mmのドラム試験機を用い、荷重4kN、速度80km/hの条件で抵抗力を測定し、これを転がり抵抗とした。評価結果は、従来例を100とする指数にして示す。この値が小さいほど転がり抵抗が少なく優れていることを示す。
[Rolling resistance]
The resistance force of the non-pneumatic tire was measured using a drum testing machine having a drum diameter of 1700 mm under the conditions of a load of 4 kN and a speed of 80 km / h. The evaluation results are shown as an index with the conventional example as 100. The smaller this value, the less rolling resistance and the better.
1 トレッドリング
3 スポーク構造体
4 外周部材
5 内周部材
6 スポーク
7 径方向表面
8 金属層
DESCRIPTION OF
Claims (6)
少なくとも前記スポークの径方向表面に金属層を貼り付けた非空気式タイヤ。 In a non-pneumatic tire having a spoke structure in which an annular outer peripheral member and an inner peripheral member are connected with spokes, and at least the spoke is made of rubber or resin,
A non-pneumatic tire in which a metal layer is attached to at least the radial surface of the spoke.
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