JP2009269410A - 非空気圧タイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】走行時におけるスポーク部分の打撃音を低減できると共に、操縦安定性を高めることができる非空気圧タイヤを提供する。
【解決手段】車両からの荷重を支持する支持構造体ＳＳを備える非空気圧タイヤにおいて、支持構造体ＳＳが、内側環状部１と、その外側に同心円状に設けられた外側環状部３と、内側環状部１と外側環状部３とを連結する複数の連結部１０とを備え、連結部１０は、実質的に繊維状材料からなり略半径方向に配された第１連結部１１と、縦断面形状が曲がり部を有しタイヤ幅方向に連続する形状の弾性材料からなる第２連結部１５，１６とを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤ構造部材として、車両からの荷重を支持する支持構造体を備える非空気圧タイヤ（ｎｏｎ−ｐｎｅｕｍａｔｉｃ ｔｉｒｅ）に関するものであり、好ましくは空気入りタイヤの代わりとして使用することができる非空気圧タイヤに関するものである。

空気入りタイヤは、荷重の支持機能、接地面からの衝撃吸収能、および動力等の伝達能（加速、停止、方向転換）を有し、このため、多くの車両、特に自転車、オートバイ、自動車、トラックに採用されている。

特に、これらの能力は自動車、その他のモーター車両の発展に大きく貢献した。更に、空気入りタイヤの衝撃吸収能力は、医療機器や電子機器の運搬用カート、その他の用途でも有用である。

従来の非空気圧タイヤとしては、例えばソリッドタイヤ、スプリングタイヤ、クッションタイヤ等が存在するが、空気入りタイヤの優れた性能を有していない。例えば、ソリッドタイヤおよびクッションタイヤは、接地部分の圧縮によって荷重を支持するが、この種のタイヤは重くて、堅く、空気入りタイヤのような衝撃吸収能力はない。また、非空気圧タイヤでは、弾性を高めてクッション性を改善することも可能であるが、空気入りタイヤが有するような荷重支持能または耐久性が悪くなるという問題がある。

そこで、下記の特許文献１には、空気入りタイヤと同様な動作特性を有する非空気圧タイヤを開発する目的で、タイヤに加わる荷重を支持する補強された環状バンドと、この補強された環状バンドとホイールまたはハブとの間で張力によって荷重力を伝達する複数のウェブスポークとを有する非空気圧タイヤが提案されている。

また、下記の特許文献２には、反対方向に撓む対をなすスポーク（具体的には円筒形状等が示されている）で外周輪と内周輪とを連結し、それらスポークの間に撓みを抑える弾性材料からなる連結材を設けた非空気圧タイヤが開示されている。また、スポークや連結材として、繊維補強した熱可塑性樹脂等を使用することが開示されている。

特表２００５−５００９３２号公報 特開２００７−１１２２４３号公報

しかしながら、特許文献１の非空気圧タイヤは、ウェブスポークにかかる張力によって、縦荷重を支持することを意図しているが、放射状に延びるスポーク形状の場合、走行時において、スポーク部分の打撃音により、ノイズが生じやすい。また、打撃音を低減するために、スポークの圧縮剛性を小さくした場合、横力に対する支持機能が損なわれ易くなり、操縦安定性などが低下する傾向がある。

また、特許文献２の非空気圧タイヤでは、スポークや連結材を繊維補強した場合でも、スポークが張力に対する十分な剛性を有しておらず、張力によって縦荷重を支持することはできない。このため、スポークの圧縮に対する反力で縦荷重を支持する必要があり、スポークの圧縮剛性が高くなり、その結果、走行時において、スポーク部分の打撃音により、ノイズが生じやすくなる。

そこで、本発明の目的は、走行時におけるスポーク部分の打撃音を低減できると共に、操縦安定性を高めることができる非空気圧タイヤを提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。
即ち、本発明の非空気圧タイヤは、車両からの荷重を支持する支持構造体を備える非空気圧タイヤであって、前記支持構造体は、内側環状部と、その内側環状部の外側に同心円状に設けられた外側環状部と、前記内側環状部と前記外側環状部とを連結する複数の連結部とを備え、前記連結部は、実質的に繊維状材料からなり略半径方向に配された第１連結部と、縦断面形状が曲がり部を有しタイヤ幅方向に連続する形状の弾性材料からなる第２連結部とを含むことを特徴とする。

本発明の非空気圧タイヤによると、実質的に繊維状材料からなり略半径方向に配された第１連結部を有するため、張力により縦荷重を支持できると共に、圧縮力に対する反力を殆ど生じないため、走行時におけるスポーク部分の打撃音を低減できる。また、縦断面形状が曲がり部を有する弾性材料からなる第２連結部を有するため、曲がり部を有さないものと比べて圧縮力に対する反力が小さくなり、走行時におけるスポーク部分の打撃音をより低減できる。更に、第２連結部がタイヤ幅方向に連続する形状であるため、第１連結部のみでは不十分となる横力に対する支持機能を、発現することができる。

また、本発明の非空気圧タイヤは、車両からの荷重を支持する支持構造体を備える非空気圧タイヤであって、前記支持構造体は、前記内側環状部と、その内側環状部の外側に同心円状に設けられた中間環状部と、その中間環状部の外側に同心円状に設けられた前記外側環状部と、前記内側環状部と前記中間環状部とを連結する複数の内側連結部と、前記外側環状部と前記中間環状部とを連結する複数の外側連結部とを備え、少なくとも前記外側連結部は、実質的に繊維状材料からなり略半径方向に配された第１連結部と、縦断面形状が曲がり部を有しタイヤ幅方向に連続する形状の弾性材料からなる第２連結部とを含むことを特徴とする。

本発明の非空気圧タイヤによると、少なくとも前記外側連結部が、実質的に繊維状材料からなり略半径方向に配された第１連結部を有するため、張力により縦荷重を支持できると共に、圧縮力に対する反力を殆ど生じないため、走行時におけるスポーク部分の打撃音を低減できる。また、少なくとも前記外側連結部が、縦断面形状が曲がり部を有する弾性材料からなる第２連結部を有するため、曲がり部を有さないものと比べて圧縮力に対する反力が小さくなり、走行時におけるスポーク部分の打撃音をより低減できる。更に、第２連結部がタイヤ幅方向に連続する形状であるため、第１連結部のみでは不十分となる横力に対する支持機能を、発現することができる。なお、中間環状部を備えることにより、その外側の外側連結部によって上記のように打撃音を低減しながら、支持構造体の剛性を高めることができる。

上記において、周方向に隣り合う前記第２連結部は、略円筒状に形成されていることが好ましい。第２連結部が略円筒状であることにより、曲がり部が幅広い範囲になるため、応力集中が生じにくくなり、繰り返し変形時の耐久性が良くなる。また、第２連結部が略円筒状であることにより、屈折部を有するものに比べて、横力に対する支持機能がより大きくなる。

また、前記第１連結部は、前記円筒状に形成されている第２連結部の略中心を通過すると共に、タイヤ幅方向の複数位置に設けられることが好ましい。第１連結部をこの位置に形成することで、第１連結部と第２連結部との干渉（接触）による損傷を避けることができ、より耐久性を高めることができる。また、タイヤ幅方向の複数位置に設けることで、第１連結部に張力が生じる際の外側環状部の変形量が、タイヤ幅方向でより均一化するため、耐久性をより向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

（第１発明）
図１は本発明（第１発明）の非空気圧タイヤの一例を示す斜視図であり、図２は、本発明（第１発明）の非空気圧タイヤの一例を示す要部断面図であり、（ａ）は張力が働いている状態、（ｂ）は圧縮力が働いている状態を示す。

本発明の非空気圧タイヤは、車両からの荷重を支持する支持構造体を備えるものである。本発明の非空気圧タイヤは、このような支持構造体を備えるものであればよく、その支持構造体の外側（外周側）や内側（内周側）に、トレッドに相当する部材、補強層、車軸やリムとの適合用部材などを備えていてもよい。

本発明における支持構造体ＳＳは、図１〜２に示すように、内側環状部１と、その内側環状部１の外側に同心円状に設けられた外側環状部３と、内側環状部１と外側環状部３とを連結する複数の連結部１０とを備えている。

支持構造体ＳＳの内側環状部１は、ユニフォーミティを向上させる観点から、厚みが一定の円筒形状であることが好ましい。また、内側環状部１の内周面には、リムや車軸等に対する嵌合性を高めるための凹凸等を設けてもよい。更に、内側環状部１の内周側には、連結部１０に張力が生じた際に、リムから内側環状部１の内周面が離反するのを防止するために、内周側で拡がった部分を有する縦断面形状の凸条を設けてもよい。

内側環状部１の厚みは、内側連結部４に力を十分伝達しつつ、軽量化や耐久性の向上を図る観点から、タイヤ断面高さＨ１の２〜７％が好ましく、３〜６％がより好ましい。

内側環状部１の内径は、非空気圧タイヤを装着するリムの寸法などに併せて適宜決定されるが、本発明では中間環状部２を備えるために、内側環状部１の内径を従来より大幅に小さくすることが可能である。但し、一般の空気入りタイヤの代替を想定した場合、２５０〜５００ｍｍが好ましく、３３０〜４４０ｍｍがより好ましい。

内側環状部１の軸方向の幅は、用途、車軸の長さ等に応じて適宜決定されるが、一般の空気入りタイヤの代替を想定した場合、１００〜３００ｍｍが好ましく、１３０〜２５０ｍｍがより好ましい。

内側環状部１の引張モジュラスは、内側環状部の内周面をリムから離反しにくくする観点から、５〜１８００００ＭＰａが好ましく、７〜５００００ＭＰａがより好ましい。なお、本発明における引張モジュラスは、ＪＩＳ Ｋ７３１２に準じて引張試験を行い、１０％伸び時の引張応力から算出した値である。

内側環状部１の材質としては、熱可塑性エラストマー、架橋ゴム、その他の樹脂、又はこれらを繊維等の補強材で補強した繊維補強材料、金属等が使用できる。但し、支持構造体ＳＳを製造する際に、一体成形が可能となる観点から、内側環状部１の材質としては、熱可塑性エラストマー、架橋ゴム、その他の樹脂、又はこれらを繊維等で補強した繊維補強材料が好ましい。

熱可塑性エラストマーとしては、ポリエステルエラストマー、ポリオレフィンエラストマー、ポリアミドエラストマー、ポリスチレンエラストマー、ポリ塩化ビニルエラストマー、ポリウレタンエラストマー等が例示される。架橋ゴム材料を構成するゴム材料としては、天然ゴムの他、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＩＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素添加ニトリルゴム（水添ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、フッ素ゴム、シリコンゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム等の合成ゴムが例示される。これらのゴム材料は必要に応じて２種以上を併用してもよい。

その他の樹脂としては、熱可塑性樹脂、又は熱硬化性樹脂が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂などが挙げられ、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂などが挙げられる。なお、発泡材料を使用してもよく、上記の熱可塑性エラストマー、架橋ゴム、その他の樹脂を発泡させたもの使用可能である。

補強材としては、長繊維、短繊維、織布、不織布などの補強繊維、粒状フィラー等が挙げられるが、長繊維、短繊維、織布、不織布などの補強繊維を用いるのが好ましく、長繊維、又は長繊維を用いた織布（スダレ状織物、メッシュ状織物を含む）がより好ましい。補強繊維としては、例えば、レーヨンコード、ナイロン−６，６等のポリアミドコード、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルコード、アラミドコード、ガラス繊維コード、カーボンファイバー、スチールコード等が挙げられる。粒状フィラーとしては、カーボンブラック、シリカ、アルミナ等のセラミックス、その他の無機フィラーなどが挙げられる。

外側環状部３の形状は、ユニフォーミティを向上させる観点から、厚みが一定の円筒形状であることが好ましい。外側環状部３の厚みは、外側連結部５からの力を十分伝達しつつ、軽量化や耐久性の向上を図る観点から、タイヤ断面高さＨ１の２〜７％が好ましく、２〜５％がより好ましい。

外側環状部３の内径は、その用途等応じて適宜決定されるが、本発明では中間環状部２を備えるために、外側環状部３の内径を従来より大きくすることが可能である。但し、一般の空気入りタイヤの代替を想定した場合、４２０〜７５０ｍｍが好ましく、４８０〜６８０ｍｍがより好ましい。

外側環状部３の軸方向の幅は、用途等に応じて適宜決定されるが、一般の空気入りタイヤの代替を想定した場合、１００〜３００ｍｍが好ましく、１３０〜２５０ｍｍがより好ましい。

外側環状部３の引張モジュラスは、図１に示すように外側環状部３の外周に補強層６が設けられている場合には、内側環状部１と同程度に設定できる。このような補強層６を設けない場合には、外側連結部５からの力を十分伝達しつつ、軽量化や耐久性の向上を図る観点から、５〜１８００００ＭＰａが好ましく、７〜５００００ＭＰａがより好ましい。

外側環状部３の材質としては、内側環状部１と同様のものが使用でき、熱可塑性エラストマー、架橋ゴム、その他の樹脂、又はこれらを繊維等の補強材で補強した繊維補強材料、金属等が使用できる。但し、支持構造体ＳＳを製造する際に、一体成形が可能となる観点から、内側環状部１の材質と同じ材料又は母材を使用することが好ましい。

補強層６を設けずに、外側環状部３の引張モジュラスを高める場合、熱可塑性エラストマー、架橋ゴム、その他の樹脂を繊維等で補強した繊維補強材料が好ましい。つまり、補強層６を設けない場合、外側環状部３は補強繊維により補強されていることが好ましい。

本発明は、内側環状部１と外側環状部３とを連結する複数の連結部１０が、実質的に繊維状材料からなり略半径方向に配された第１連結部１１と、縦断面形状が曲がり部を有しタイヤ幅方向に連続する形状の弾性材料からなる第２連結部１５，１６とを含むことを特徴とする。

図２（ａ）に示すように、車軸に縦荷重Ｐ１が生じた場合、タイヤの上方部（タイヤ接地面と逆側）では、内側環状部１に対して下側向きの力が働き、連結部１０には張力が生じる。このとき、略半径方向に配された第１連結部１１に張力が働き、実質的に繊維状材料からなる第１連結部１１によって、張力を支持することで、連結部１０全体の変形を抑えることができる。

一方、図２（ｂ）に示すように、接地面からの反力を受けて、タイヤの下方部（タイヤ接地面側）では、内側環状部１に対して上側向きの力Ｐ２が働き、連結部１０には圧縮力が生じる（図面では上下が逆に描かれている）。このとき、実質的に繊維状材料からなる第１連結部１１は、容易に変形して反力が生じることなく、第２連結部１５，１６の変形による反力が生じる。しかし、第２連結部１５，１６の変形による反力は、縦断面形状が曲がり部を有しているため、連結部１０全体の圧縮力に対する反力を抑えることができる。

このような機能を発現させるため、第１連結部１１は、曲げ変形し易く、引っ張りモジュラスや引っ張り強度が高い繊維状材料からなることが好ましい。具体的には、例えば、レーヨンコード、ナイロン−６，６等のポリアミドコード、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルコード、アラミドコード、ガラス繊維コード、カーボンファイバー、スチールコード等が挙げられる。なかでも、アラミドコード、ガラス繊維コードが好ましい。

第１連結部１１は、実質的に繊維状材料からなるものであればよく、実質的に繊維状材料からなるとは、繊維状材料の重量比率が５０重量％以上である場合を指す。従って、第１連結部１１は、繊維状材料のみで形成されていてもよく、樹脂やゴムによって被覆等されていてもよい。

第１連結部１１を構成する繊維状材料の引張モジュラスは、上記張力を十分支持する観点から、１５００〜１８００００ＭＰａが好ましく、３０００〜５００００ＭＰａがより好ましい。また、１箇所に設ける繊維状材料の直径は、第１連結部１１を形成する場所の数にもよるが、上記張力を十分支持する観点から、０．５〜２．５ｍｍが好ましく、１．０〜２．０ｍｍがより好ましい。

第１連結部１１の長さは、内側環状部１の外径と外側環状部３の内径とで略決定されるが、一般の空気入りタイヤの代替を想定した場合、各環状部間を直線最短距離で結ぶのが好ましい。この長さに対応して、第２連結部１５，１６の長さ（平面に展開した際の長さ）は決定され、第２連結部１５，１６の長さは、第１連結部１１の長さの１．２倍〜２．４倍の長さが好ましく、１．４倍〜２．０倍の長さがより好ましい。

第１連結部１１の正面視における延設方向は、上記張力を十分支持する観点から、正面視において、半径方向±２５°以内が好ましく、半径方向±１５°以内がより好ましく、半径方向±５°以内が更に好ましく、半径方向が最も好ましい。また、第１連結部１１の側面視における延設方向は、上記張力を十分支持する観点から、正面視において、半径方向±２５°以内が好ましく、半径方向±１５°以内がより好ましく、半径方向±５°以内が更に好ましく、半径方向が最も好ましい。

第１連結部１１を設ける際のタイヤ幅方向の数は、上記張力を十分支持しながら、不均一な変形を防止する観点から、ピッチが２〜２０ｍｍになるように設定するのが好ましく、ピッチが５〜１５ｍｍになるように設定するのがより好ましい。

第１連結部１１は、その端部が内側環状部１と外側環状部３とに位置するが、内側環状部１又は外側環状部３の内部に端部を埋設したり、内側環状部１又は外側環状部３を貫通させたり、図３に示すように、折り返し部１１ａを有して、隣接する第１連結部１１を構成する繊維材料が連続するようにしてもよい。本発明では、第１連結部１１に十分な張力を支持させる観点から、第１連結部１１が折り返し部１１ａを有していることが好ましい。

図３は、本実施形態のタイヤを金型で成形するのに用いられる入れ子２１を示している。入れ子２１は２つに分割可能であり（２１ａ，２１ｂ）、分割面には第１連結部１１となる繊維材料を配置するための複数の溝２１ｃが設けられている。図３のように、１本の繊維材料を折り返し部１１ａがはみ出るように溝２１ｃに配置して、両者を一体化した入れ子２１を金型に配置して樹脂等を成形することより、折り返し部１１ａが樹脂等に埋設された第１連結部１１を形成することができる。

また、第２連結部１５，１６は、縦断面形状が曲がり部を有し、タイヤ幅方向に連続する形状であればよい。例えば、縦断面形状がＬ字型、ジグザグ型、円弧状、波型のものが挙げられる。本実施形態では、第２連結部１５，１６が、周方向に隣り合うもの同士で、略円筒状に形成されている例を示す。

第２連結部１５，１６は、弾性材料からなり、内側環状部１と同様のものが使用でき、熱可塑性エラストマー、架橋ゴム、その他の樹脂、又はこれらを繊維等の補強材で補強した繊維補強材料等が使用できる。但し、支持構造体ＳＳを製造する際に、一体成形が可能となる観点から、内側環状部１の材質と同じ材料又は母材を使用することが好ましい。

第２連結部１５，１６の端部は、圧縮力に対する反力を小さくする観点から、内側環状部１又は外側環状部３に対して、小さい角度で連結されることが好ましく、例えば、縦断面における内側環状部１又は外側環状部３の接線方向に対して、第２連結部１５，１６の端部の形成角度が３０°以下が好ましく、２０°以下がより好ましい。

第２連結部１５，１６の厚みは、耐久性の向上、横剛性の向上を図る観点から、タイヤ断面高さＨ１の４〜１２％が好ましく、６〜１０％がより好ましい。また、第２連結部１５，１６の厚みは一定である必要はなく、部分的に厚みを小さくすることも可能である。

第２連結部１５，１６をタイヤ幅方向に単数設ける場合、第２連結部１５，１６の幅は、用途等に応じて適宜決定されるが、一般の空気入りタイヤの代替を想定した場合、１００〜３００ｍｍが好ましく、１３０〜２５０ｍｍがより好ましい。

第２連結部１５，１６の曲げ弾性率は、圧縮力に対する反力を小さくしながら、横剛性の向上を図るように、適宜設定される。

連結部１０は、適当な間隔を開けるなどして、周方向に複数設けられる。連結部１０は、ユニフォーミティを向上させる観点から、一定の間隔を置いて設けることが好ましい。連結部１０を全周に渡って設ける際の数（軸方向に複数設ける場合は１個として数える）としては、車両からの荷重を十分支持しつつ、軽量化、動力伝達の向上、耐久性の向上を図る観点から、第１連結部１１又は第２連結部１５，１６の数として、１０〜８０個が好ましく、４０〜６０個がより好ましい。その際、第１連結部１１と第２連結部１５，１６との数は、同一でも異なっていてもよい。

第１連結部１１と第２連結部１５，１６とを設ける位置は、相互に無関係であってもよいが、第１連結部１１と第２連結部１５，１６とが干渉しない位置関係するのが好ましい。本実施形態では、第１連結部１１が、円筒状に形成されている第２連結部１５，１６の略中心を通過する位置に設けられている例を示す。第１連結部１１と第２連結部１５，１６とが干渉しない位置関係にするには、円筒状に形成されている第２連結部１５，１６同士の中間に第１連結部１１を設ける方法も有効である。

本実施形態では、図１に示すように、支持構造体ＳＳの外側環状部３の外側に、その外側環状部３の曲げ変形を補強する補強層６が設けられている例を示す。補強層６としては、従来の空気入りタイヤのベルト層と同様のものを設けることが可能である。

補強層６は、単数又は複数の層から構成され、例えば、タイヤ周方向に対して約２０°の傾斜角度で平行配列したスチールコード、アラミドコード、レーヨンコード等をゴム引きした層を、スチールコード等が逆方向に交差するように積層して、形成することができる。また、両層の上層に、タイヤ周方向に平行配列した各種コードからなる層を設けてもよい。

本実施形態では、図１に示すように、補強層６の更に外側にトレッド層７が設けられている例を示すが、本発明では、このように外側環状部３の外側の最外層に、トレッド層７が設けられているのが好ましい。トレッド層７としては、従来の空気入りタイヤのトレッド層と同様のものを設けることが可能である。また、トレッドパターンとして、従来の空気入りタイヤと同様のパターンを設けることが可能である。

例えば、トレッド層７を形成するトレッドゴムの原料としては、天然ゴム、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）等が挙げられる。これらのゴムはカーボンブラックやシリカ等の充填材で補強されると共に、加硫剤、加硫促進剤、可塑剤、老化防止剤等が適宜配合される。

本発明の非空気圧タイヤは、モールド成形、射出成形などにより支持構造体ＳＳを製造した後、必要に応じて、補強層６、トレッド層７などを形成して製造することができる。支持構造体ＳＳの補強構造として、補強繊維を使用する場合、予めモールド内に補強繊維を配置することにより、繊維補強構造を形成することができる。

本発明の非空気圧タイヤは、耐久性に優れると共に、スポーク位置と接地面中央位置との位置関係によって剛性変動が生じにくいため、従来の空気入りタイヤの代替が可能となると共に、ソリッドタイヤ、スプリングタイヤ、クッションタイヤ等の非空気圧タイヤの代替として使用することが可能となる。一般の空気入りタイヤ以外の具体的な用途としては、例えば車椅子用タイヤ、建設車両用タイヤ等が挙げられる。

（第２発明）
図４は本発明（第２発明）の非空気圧タイヤの一例を示す正面図であり、（ａ）は全体を示す図であり、（ｂ）は要部を示す図である。

本発明の非空気圧タイヤは、車両からの荷重を支持する支持構造体を備えるものである。本発明の非空気圧タイヤは、このような支持構造体を備えるものであればよく、その支持構造体の外側（外周側）や内側（内周側）に、トレッドに相当する部材、補強層、車軸やリムとの適合用部材などを備えていてもよい。

本発明における支持構造体ＳＳは、図４に示すように、内側環状部１と、その外側に同心円状に設けられた中間環状部２と、その外側に同心円状に設けられた外側環状部３と、内側環状部１と中間環状部２とを連結する複数の内側連結部４と、外側環状部３と中間環状部２とを連結する複数の外側連結部５とを備えている。

本発明では、少なくとも外側連結部５が、実質的に繊維状材料からなり略半径方向に配された第１連結部１１と、縦断面形状が曲がり部を有しタイヤ幅方向に連続する形状の弾性材料からなる第２連結部１５，１６とを含むことを特徴とする。このような第１連結部１１と第２連結部１５，１６とは、少なくとも外側連結部５として設けられていればよく、内側連結部４にも第１連結部１１と第２連結部１５，１６とを設けてもよい。本実施形態では、外側連結部５だけに第１連結部１１と第２連結部１５，１６とを設けている例を示す。

本発明における第１連結部１１と第２連結部１５，１６は、第１発明と同様に構成することができる。本実施形態では、第２連結部１５，１６は、各々逆方向に屈曲する縦断面形状がＬ字型の形状になっている例を示す。以下、第１発明と相違する部分について述べる。

本発明では、第１連結部１１と第２連結部１５，１６は、中間環状部２の外側に設けられているため、第１連結部１１の長さと第２連結部１５，１６の長さは、第１発明と比較して小さくなる。

従って、第１連結部１１の長さは、一般の空気入りタイヤの代替を想定した場合、各環状部間を直線最短距離で結ぶのが好ましい。この長さに対応して、第２連結部１５，１６の長さ（平面に展開した際の長さ）は決定され、第２連結部１５，１６の長さは、第１連結部１１の長さの１．２倍〜２．４倍の長さが好ましく、１．４倍〜２．０倍の長さがより好ましい。

第２連結部１５，１６の厚みは、耐久性の向上、横剛性の向上を図る観点から、タイヤ断面高さＨ１の４〜１２％が好ましく、６〜１０％がより好ましい。その他の部分のサイズも第１発明と比較して小さく設定することが可能である。

中間環状部２の形状は、円筒形状に限られず、多角形筒状、などでもよい。中間環状部２の厚みは、内側連結部４と外側連結部５とを十分補強しつつ、軽量化や耐久性の向上を図る観点から、タイヤ断面高さＨ１の３〜１０％が好ましく、４〜９％がより好ましい。

中間環状部２の内径は、内側環状部１の内径を超えて、外側環状部３の内径未満となる。但し、中間環状部２の内径としては、前述したような内側連結部４と外側連結部５との補強効果を向上させる観点から、外側環状部３の内径から内側環状部１の内径を差し引いた値の２０〜８０％の値を、内側環状部１の内径に加えた内径とすることが好ましく、３０〜６０％の値を、内側環状部１の内径に加えた内径とすることがより好ましい。

中間環状部２の軸方向の幅は、用途等に応じて適宜決定されるが、一般の空気入りタイヤの代替を想定した場合、１００〜３００ｍｍが好ましく、１３０〜２５０ｍｍがより好ましい。

中間環状部２の引張モジュラスは、内側連結部４と外側連結部５とを十分補強して、耐久性の向上、負荷能力の向上を図る観点から、８０００〜１８００００ＭＰａが好ましく、１００００〜５００００ＭＰａがより好ましい。

中間環状部２の材質としては、内側環状部１と同様のものが使用でき、熱可塑性エラストマー、架橋ゴム、その他の樹脂、又はこれらを繊維等の補強材で補強した繊維補強材料、金属等が使用できる。但し、支持構造体ＳＳを製造する際に、一体成形が可能となる観点から、内側環状部１の材質と同じ材料又は母材を使用することが好ましい。

中間環状部２の引張モジュラスを高める上で、熱可塑性エラストマー、架橋ゴム、その他の樹脂を繊維等で補強した繊維補強材料が好ましい。つまり、図３（ｂ）に示すように、中間環状部２は補強繊維２ａにより補強されていることが好ましい。補強繊維２ａは、単数又は複数の層として設けることが可能である。

補強繊維としては、長繊維、短繊維、織布、不織布など形態が挙げられるが、長繊維、又は長繊維を用いた織布（スダレ状織物を含む）がより好ましい。その際の補強繊維としては、例えば、レーヨンコード、ナイロン−６，６等のポリアミドコード、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルコード、アラミドコード、ガラス繊維コード、カーボンファイバー、スチールコード等が好ましい。

内側連結部４は、内側環状部１と中間環状部２とを連結するものであり、両者の間に適当な間隔を開けるなどして、複数設けられる。内側連結部４は、ユニフォーミティを向上させる観点から、一定の間隔を置いて設けることが好ましい。内側連結部４を全周に渡って設ける際の数（軸方向に複数設ける場合は１個として数える）としては、車両からの荷重を十分支持しつつ、軽量化、動力伝達の向上、耐久性の向上を図る観点から、１０〜８０個が好ましく、４０〜６０個がより好ましい。

個々の内側連結部４の形状としては、板状体、柱状体などが挙げられ、これらの内側連結部４は、正面視断面において、半径方向又は半径方向から傾斜した方向に延びている。本発明では、ブレークポイントを高くして剛性変動を生じにくくすると共に、耐久性を向上させる観点から、正面視断面において、内側連結部４の延設方向が、半径方向±２５°以内が好ましく、半径方向±１５°以内がより好ましく、半径方向が最も好ましい。

内側連結部４の厚みは、内側環状部１からの力を十分伝達しつつ、軽量化や耐久性の向上、横剛性の向上を図る観点から、タイヤ断面高さＨ１の４〜１２％が好ましく、６〜１０％がより好ましい。

内側連結部４を軸方向に単数設ける場合、内側連結部４の軸方向の幅は、用途等に応じて適宜決定されるが、一般の空気入りタイヤの代替を想定した場合、１００〜３００ｍｍが好ましく、１３０〜２５０ｍｍがより好ましい。

内側連結部４の引張モジュラスは、内側環状部１からの力を十分伝達しつつ、軽量化や耐久性の向上、横剛性の向上を図る観点から、５〜５０ＭＰａが好ましく、７〜２０ＭＰａがより好ましい。

内側連結部４の材質としては、内側環状部１と同様のものが使用でき、熱可塑性エラストマー、架橋ゴム、その他の樹脂、又はこれらを繊維等の補強材で補強した繊維補強材料、金属等が使用できる。但し、支持構造体ＳＳを製造する際に、一体成形が可能となる観点から、内側環状部１の材質と同じ材料又は母材を使用することが好ましい。

内側連結部４の引張モジュラスを高める場合、熱可塑性エラストマー、架橋ゴム、その他の樹脂を繊維等で補強した繊維補強材料が好ましい。

本発明では、上記のような内側連結部４に代えて、外側連結部５と同様の第１連結部１１と第２連結部１５，１６とを設けることが可能である。

［他の実施形態］
（１）本発明においては、図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、内側環状部１の内周側には、内周側で拡がった部分を有する縦断面形状の凸条３０を設けるのが好ましい。このような凸条３０を設けることで、内側環状部１の内周面に外周側からの張力が生じた場合でも、凸条３０の拡がった部分がリムに係止して、内側環状部１の内周面がリムから離反しにくくなり、十分な荷重支持機能が得られる。

凸条３０は、同一の縦断面形状で、軸芯方向に平行に延設するのが好ましいが、軸芯方向に対して斜め方向に延設することも可能である。また、凸条３０は、部分的に異なる縦断面形状で延設されていてもよい。

凸条３０の軸芯方向の長さは、内側環状部１の幅と一致してもよいが、内側環状部１の内周面をリムから離反しにくくする観点から、内側環状部１の幅に対して８０〜１００％の長さであることが好ましい。なお、凸条３０を軸芯方向に分断して設けることも可能である。

凸条３０は全周にわたって設けるのが好ましいが、凸条３０を設ける際の周方向の数は、内側環状部１の内周面をリムから離反しにくくする観点から、２０個以上が好ましく、４０〜８０が好ましい。

凸条３０は、連結部の位置と無関係に設けたり、連結部等の内周側端が位置する部分の中間に設けてもよいが、連結部又は内側連結部４の内周側端が位置する部分の内側環状部１の内周側の近傍に凸条３０を設けることが好ましい。

凸条３０が、連結部又は内側連結部４の内周側端が位置する部分の内側環状部１の内周側の近傍に設けられる場合、凸条３０を設ける数は、連結部又は内側連結部４の内周側端の数と同数、又はその半分が好ましい。特に、内側環状部１の内周面をリムＲから離反しにくくする観点から、凸条３０を設ける数は、連結部又は内側連結部４の内周側端の数と同数であることがより好ましい。また、連結部の隣接するもの同士がＶ字型に傾斜する場合、２本の連結部又は内側連結部に跨がるように、凸条３０を設けてもよい。

凸条３０の高さは、リムの溝部に凸条３０を十分係止させる形状を確保する観点から、２ｍｍ以上が好ましい。また、リムの軽量化の観点から、８ｍｍ以下が好ましい。

凸条３０は、内側環状部１の内周面に接着等により形成されてよいが、内側環状部１と一体成形により形成されているのが好ましい。接着等により凸条３０を形成する場合、内側環状部１より弾性率の高い材料を用いるのが好ましい。また、一体成形する場合でも、凸条３０の強度を高めるために、金属等の補強材を凸条３０の内部に埋設してもよい。その場合、例えばインサート成形により、補強材を凸条３０の内部に埋設させることができる。

本発明における凸条３０は、内周側で拡がった部分を有する縦断面形状を有するものであれば何れでもよく、例えば、図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、凸条の形状や補強構造は、種々の形態をとることができる。

図５（ａ）に示す例では、内周側で拡がった部分３１の縦断面形状が矩形であり、その拡がった部分３１が、より幅の狭い部分で内側環状部１と連結されている。この構造によると、台形の縦断面形状を有する凸条に比べて、外周側からの張力に対する係止効果が大きくなる。

図５（ｂ）に示す例では、内周側で拡がった部分３１の縦断面形状が楕円形又は円形であり、その拡がった部分３１が、より幅が狭い逆円弧状の部分３３で内側環状部１と連結されている。この構造によると、逆円弧状の部分３３がラウンド形状であるため、凸条３０の付け根付近の耐久性を高めることができる。

図５（ｃ）に示す例では、台形の縦断面形状を有する凸条３０を設けているが、凸条３０の強度を高めるために、金属等の補強材３４を凸条３０の内部に埋設している。この補強材３４は、断面がＨ型等の構造体であればよく、凸条側補強部３４ａと環状部側補強部３４ｂと、両者を連結する連結部３４ｃで構成される。凸条側補強部３４ａの幅Ｗ３は、内側環状部１の内周面をリムＲからより離反しにくくする観点から、凸条３０の最も狭い部分（付け根部分）の周方向の幅Ｗ１より大きいことが好ましい。

図５（ｄ）に示す例では、凸条３０の強度を高めるために、断面がＨ型等の構造体３５の一部を内側環状部１に埋設して、凸条３０を形成している。この場合、構造体３５は金属等で形成され、凸条３０の材質と内側環状部１の材質とが異なることになる。構造体３５は、凸条側拡がり部３５ａと環状部側拡がり部３５ｂと、両者を連結する連結部３５ｃで構成される。凸条側拡がり部３５ａは、凸条３０における内周側で拡がった部分３１に相当するため、前記のような何れの形状でもよい。

（２）前述の実施形態では、周方向に隣り合う第２連結部が、略円筒状又は略四角形筒状（単独ではＬ字型）に形成されている例を示したが、図６（ａ）〜（ｃ）に示すように、第２連結部の形状や第１連結部との位置関係は、種々の形態をとることができる。

例えば、図６（ａ）に示すように、第２連結部１５はジグザグ状や波状に形成してもよい。この場合、第１連結部１１は第２連結部１５に干渉しないように、第２連結部１５同士の間に設けるのが好ましい。

また、図６（ｂ）に示すように、周方向に隣り合う第２連結部が、略八角形筒状に形成されている形状でもよい。また、略六角形筒状に形成されている形状でもよい。

また、図６（ｃ）に示すように、周方向に隣り合う第２連結部が、お互いに中間で接合されていてもよい。図示した例では、略円筒状に形成されている第２連結部が、周方向に隣り合うもの同士中間で接合されている。

（３）前述の実施形態では、平板状の内側連結部が軸方向に平行に配設される例を示したが、図７（ａ）〜（ｄ）に示すように、内側連結部４の形状や形成方向は、種々の形態をとることができる。

例えば、図７（ａ）に示すように、内側連結部４の配設方向は、軸芯Ｏの方向から傾斜していてもよい。この場合、凸条を連結部の内周側端に沿うように、軸芯Ｏの方向から傾斜して延設するのが好ましい。

また、図７（ｂ）に示すように、内側連結部４は、平板が屈曲した形状でもよい。この場合、凸条が屈曲した形状の連結部の内周側端の中央付近を通るように凸条延設するのが好ましい。

また、図７（ｃ）に示すように、内側連結部４は、平板がリブ４ａを有する形状でもよい。

なお、図７（ｄ）に示すように、軸芯Ｏの方向に複数の内側連結部４を形成することも可能である。この場合、分断された連結部の内周側端のそれぞれに沿うように凸条を延設するのが好ましい。

（４）前述の実施形態では、外側環状部の外側に補強層を介してトレッド層を設ける例を示したが、本発明では、外側環状部に直接トレッド層を設けることも可能である。また、用途によっては、トレッド層を省略することも可能である。

（５）前述の実施形態では、中間環状部を１つだけ設ける例を示したが、本発明では、中間環状部を複数設けることも可能である。

本発明（第１発明）の非空気圧タイヤの一例を示す斜視図 本発明（第１発明）の非空気圧タイヤの一例を示す要部断面図であり、（ａ）は張力が働いている状態、（ｂ）は圧縮力が働いている状態 本発明（第１発明）の非空気圧タイヤを金型で成形する場合に用いられる入れ子の分解斜視図 本発明（第２発明）の非空気圧タイヤの一例を示す正面図 本発明の非空気圧タイヤの他の例を示す縦断面図 本発明の非空気圧タイヤの他の例を示す要部正面図 本発明の非空気圧タイヤの他の例を示す上面図

符号の説明

１ 内側環状部
２ 中間環状部
２ａ 補強繊維
３ 外側環状部
４ 内側連結部
５ 外側連結部
６ 補強層
７ トレッド層
１０ 連結部
１１ 第１連結部
１５ 第２連結部
１６ 第２連結部
ＳＳ 支持構造体

Claims (4)

1. 車両からの荷重を支持する支持構造体を備える非空気圧タイヤであって、
   前記支持構造体は、内側環状部と、その内側環状部の外側に同心円状に設けられた外側環状部と、前記内側環状部と前記外側環状部とを連結する複数の連結部とを備え、
   前記連結部は、実質的に繊維状材料からなり略半径方向に配された第１連結部と、縦断面形状が曲がり部を有しタイヤ幅方向に連続する形状の弾性材料からなる第２連結部とを含む非空気圧タイヤ。
2. 車両からの荷重を支持する支持構造体を備える非空気圧タイヤであって、
   前記支持構造体は、前記内側環状部と、その内側環状部の外側に同心円状に設けられた中間環状部と、その中間環状部の外側に同心円状に設けられた前記外側環状部と、前記内側環状部と前記中間環状部とを連結する複数の内側連結部と、前記外側環状部と前記中間環状部とを連結する複数の外側連結部とを備え、
   少なくとも前記外側連結部は、実質的に繊維状材料からなり略半径方向に配された第１連結部と、縦断面形状が曲がり部を有しタイヤ幅方向に連続する形状の弾性材料からなる第２連結部とを含む非空気圧タイヤ。
3. 周方向に隣り合う前記第２連結部は、略円筒状に形成されている請求項１又は２に記載の非空気圧タイヤ。
4. 前記第１連結部は、前記円筒状に形成されている第２連結部の略中心を通過すると共に、タイヤ幅方向の複数位置に設けられる請求項３に記載の非空気圧タイヤ。

Images