JP2012062045A

JP2012062045A - エアレスタイヤ

Info

Publication number: JP2012062045A
Application number: JP2011186074A
Authority: JP
Inventors: Seok Ju Choi; チェ、ソク、ジュ; Hak Joo Kim; キム、ハク、ジョー; Dal Yong Mun; ムン、ダル、ヨン
Original assignee: Hankook Tire Co Ltd
Current assignee: Hankook Tire and Technology Co Ltd
Priority date: 2010-09-14
Filing date: 2011-08-29
Publication date: 2012-03-29
Anticipated expiration: 2031-08-29
Also published as: EP2428369A3; EP2428369A2; CN102398474A; KR101043001B1; US20120060991A1; JP5456738B2; EP2428369B1; CN102398474B; US9120351B2

Abstract

【課題】圧力や衝撃などが発生してスポーク緩衝部などが変形することがあっても、タイヤとしての機能を十分に行うことができるほどその変形が小さく、圧力や衝撃が除去されると、元の形態に戻す復元力に優れた、オーゼティック（Ａｕｘｅｔｉｃ）形態のスポーク緩衝部により緩衝作用をし、タイヤに加えられた圧力を支えるように構成されたエアレスタイヤ（Ａｉｒｌｅｓｓｔｉｒｅ）を提供する。
【解決手段】本発明は、地面に接触する円筒形の地面接触部と、地面接触部よりも小さい円周を形成し、地面接触部の内側に位置する回転軸固定部と、地面接触部と回転軸固定部を連結して緩衝作用をするオーゼティック形態のスポーク緩衝部と、を有するエアレスタイヤを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、空気圧を使用せず、オーゼティック（Ａｕｘｅｔｉｃ）形態のスポーク部材の緩衝部により緩衝作用をし、タイヤに加えられた圧力を支えるように形成されたエアレス（Ａｉｒｌｅｓｓ）タイヤに関する。

タイヤは、車両などの走行時に車体、搭乗者、貨物などの重さにより相当な圧力を受けるが、このような圧力に耐えるだけでなく、道路の形状などにより車体に加えられた衝撃などを吸収する緩衝作用をするように形成され、上記のような条件下でも自動車を円滑に駆動させるように形成される。

このような構造のタイヤは、自動車だけでなく、自転車、人力車、トラクターなどの大部分の移動手段にも適用される。

上記のように加えられた圧力に耐え、緩衝作用をし、元の形態を維持するためには、通常、空気を満たすように構成された空気圧タイヤを使用してきた。

このような空気充填式タイヤは、充填された空気の圧力に応じて、その作用、効果に相当な差があり、パンクが発生した場合、元の形態を維持できなくなって車両などの走行が困難であり、寿命が短いという問題がある。

特に、空気圧タイヤの空気充填空間が穿孔により空気充填空間としての役割ができなくなる場合、すなわちパンクは、空気充填式タイヤの最も大きい短所であり、車両の走行時に発生するパンクは交通事故などを誘発する虞がある。

上記のような空気充填式タイヤの問題を解消するために、エアレスタイヤ（Ａｉｒｌｅｓｓｔｉｒｅ）の開発が進まれており、従来、様々な形態のエアレスタイヤが提案されてきた。

初期段階のエアレスタイヤは、自転車などの小さな荷重を受ける条件下でその使用が可能になり、耐久性と復原力に優れたゴムや合成樹脂などの材質を用いてタイヤを成形した。

現在、エアレスタイヤに対する技術の発展に伴って、車両に使用できる構造のエアレスタイヤも案出されたが、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４などのハニカム形態のスポーク緩衝部３００を有することが大部分である（図１参照）。

具体的には、地面に接触する円筒形の地面接触部と、前記地面接触部よりも小さい円周を形成して地面接触部の内側に位置する回転軸固定部と、地面接触部と回転軸固定部を連結して緩衝作用をするハニカム形態のスポーク緩衝部と、を有する非空気圧のエアレスタイヤを開示している。

しかしながら、図１に示すようなハニカム形態のスポーク緩衝部３００を有する従来のエアレスタイヤは、圧力や衝撃を受けてこのスポーク緩衝部３００が変形される場合（通常の歪みなど）、変形が激しくて地面との接触面があまりにも広くなるなど、タイヤの主要機能を十分に行いにくくなり、圧力を除去して緩衝部をその元の形態に戻しようとしても迅速に戻すことができない問題があった。

また、前記スポーク緩衝部３００が十分にその役割を行う時点までの寿命は短いため、エアレスタイヤの寿命も短いという問題がある。

米国特許登録第５４９４０９０号米国特許登録第７１４３７９７号韓国特許出願第１０−１９９０−００１５３５５号ＰＣＴ国際出願ＵＳ２００８／０５８３０８号（ＷＯ２００８／１１８９８３）

本発明は、上記のような問題点を解決するためのものであり、より詳しくは、圧力や衝撃などが発生して変形することがあっても、タイヤとしての機能を十分に行うことができるほどその変形が小さく、圧力や衝撃が除去されると、元の形態に戻す復原力に優れただけでなく、長い間、その本来の機能を十分に行うことができるオーゼティック（Ａｕｘｅｔｉｃ）形態のスポーク緩衝部を備えたエアレスタイヤを提供することにその目的がある。

本発明では地面接触部、回転軸固定部、及びオーゼティック形態のスポーク緩衝部を備えたエアレスタイヤを形成するが、前記スポーク緩衝部は放射状隔壁と連結隔壁によりオーゼティック形態の構造を形成し、前記放射状隔壁は地面接触部から回転軸固定部に向かって延びており、複数の突出部をもって放射状に配列され、連結隔壁は配列された放射状隔壁の間に位置して複数の放射状隔壁を連結するが、それぞれの放射状隔壁に形成された突出部が互いに反対方向に向かっている地点間を連結している形態を有する。

これによって、圧力や衝撃などが発生して変形することがあっても、タイヤとしての機能を十分に行うことができるほどその変形が小さく、圧力や衝撃が除去されると、元の形態に戻す復元力に優れただけでなく、長い間、その本来の機能を十分に行うことができるエアレスタイヤを形成することができる。

したがって、本発明のエアレスタイヤは、地面に接触する円筒形の地面接触部を有する。

また、地面接触部よりも小さい円周を形成して地面接触部１０の内側に位置する回転軸固定部を有する。

また、地面接触部と回転軸固定部を連結して緩衝作用をするオーゼティック形態のスポーク緩衝部を有する。

また、前記緩衝部は、地面接触部から回転軸固定部に向かって延びており、複数の突出部をもって放射状に配列されている複数の放射状隔壁と、前記配列された放射状隔壁の間に位置して複数の放射状隔壁を連結し、それぞれの放射状隔壁に形成された突出部が互いに反対方向に向かっている地点間を連結する複数の連結隔壁により、複数の空間を有するオーゼティック構造を形成して前記地面接触部と回転軸固定部を連結する形態である。

ハニカム構造のスポーク緩衝部を有する従来のエアレスタイヤを説明するための概略正面図である。本発明のエアレスタイヤを説明するための概略正面図である。本発明のエアレスタイヤを説明するための斜視図である。本発明の他の形態のエアレスタイヤを説明するための概略正面図である。本発明の構成要素の放射状隔壁と連結隔壁の作用を説明するための概略図であって、（Ａ）は荷重が加えられる前の状態、（Ｂ）は荷重が加えられて変形された状態、（Ｃ）は荷重が加えられる前の状態を点線で示し、荷重が加えられて変形された状態を実線で示す概略図である。本発明の構成要素の放射状隔壁と連結隔壁の作用を説明するための図面であって、荷重（Ｐ）が加えられる前の状態を点線で示し、荷重（Ｐ）が加えられた後の状態を実線で示し、連結隔壁や放射状隔壁の動き方向を矢印で示す概略図である。本発明の接地面が変わる状態を説明するための概略図であって、（Ａ）は接地面が変わる前の状態、（Ｂ）は接地面が変わった後の状態を示す概略図である。本発明の放射状隔壁が互い違いに位置して段を形成する構造を説明するための概略正面図である。本発明の放射状隔壁が段を形成しており、段を形成する放射状隔壁と放射状隔壁との間に段形成連結体が位置することを説明するための概略正面図である。本発明の放射状隔壁の突出部が「＜」形状または「＞」形状である時、突出部を形成するために延びた線と垂直線がなす角度の適正範囲を測定するための実験において、角度が３０°である場合を説明するためのグラフである。本発明の放射状隔壁の突出部が「＜」形状または「＞」形状である時、突出部を形成するために延びた線と垂直線がなす角度の適正範囲を測定するための実験において、角度が４５°である場合を説明するためのグラフである。本発明の放射状隔壁の突出部が「＜」形状または「＞」形状である時、突出部を形成するために延びた線と垂直線がなす角度の適正範囲を測定するための実験において、角度が１５°である場合を説明するためのグラフである。

以下、本発明の技術的思想を図面を参照して具体的に説明する。

しかし、添付した図面は本発明の技術的思想を具体的を説明するための実施例に過ぎず、本発明の技術的思想が図面の形態に限定されることはない。

本発明は、砂時計状と称するオーゼティック（Ａｕｃｅｔｉｃ）構造のスポーク緩衝部を有するエアレスタイヤに関する。

本発明のエアレスタイヤも従来技術のように地面に接触する円筒形の地面接触部１０を有する。

また、前記地面接触部１０よりも小さい円周を有し、地面接触部１０の内側に同心円上に位置する回転軸固定部２０を有する。

また、前記地面接触部１０と回転軸固定部２０を連結して緩衝作用をするオーゼティック形態のスポーク緩衝部３０を有する。

上記のような地面接触部１０、回転軸固定部２０、及びスポーク緩衝部３０を有するエアレスタイヤは既に公知のものであり、地面接触部１０、回転軸固定部２０、スポーク緩衝部３０の形態も多様に提示されており、様々な形態に変形実施が可能なものであるため、この部分に対する具体的な説明は省略する。

本発明は、圧力や衝撃などが発生して変形することがあっても、タイヤとしての機能を十分に行うことができるほどその変形が小さく、圧力や衝撃が除去されると、元の形態に戻す復元力に優れただけでなく、長い間、その本来の機能を十分に行うことができるエアレスタイヤを提供する。

従来技術が上述した問題点を有する主要原因は、図１に示されたハニカム形態のスポーク緩衝部３００がその機能を十分に行うことができなかったからである。

本出願の発明者は、長期間の研究の結果、前記スポーク緩衝部３０が、図２から図４に示すように、地面接触部１０から回転軸固定部２０を向かって延びており、複数の突出部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂをもって放射状に配列されている複数の放射状隔壁３１，３２と、前記配列された放射状隔壁３１，３２の間に位置して複数の放射状隔壁３１，３２を連結し、それぞれの放射状隔壁３１，３２に形成された突出部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂが互いに反対方向に向かっている地点間を連結する複数の連結隔壁３３，３４と、を有する構造を案出した。

すなわち、上記のような放射状隔壁３１，３２と連結隔壁３３，３４を用いて複数の空間からなるオーゼティック構造のスポーク緩衝部３０を有するエアレスタイヤが得られた。

上記のような構造によれば、図５に示すように、荷重が加えられた時、図５の（Ａ）の状態から図５の（Ｂ）の状態にスポーク緩衝部３０が変形する。

図６を参照して具体的に説明すると、複数の放射状隔壁３１，３２において、垂直に加えられた荷重（Ｐ）により直接的な影響を受ける放射状隔壁の突出部３１ａ，３２ｂは圧縮され、対向している放射状隔壁３１，３２間の距離（Ｌ）は狭くなる。

そして、圧縮される突出部３１ａ，３２ｂに一側が連結された連結隔壁３３，３４は、突出部３１ａ，３２ｂと共に圧縮されて前記連結隔壁３３に連結された他の放射状隔壁の突出部を引き寄せるが、図２に示すように、この時、引き寄せられた連結隔壁３３に連結された放射状隔壁３１及びこの放射状隔壁３１に連結された他の連結隔壁３４などに伝達された力により、荷重（Ｐ）により圧縮された放射状隔壁３１，３２の突出部３１ａ，３２ｂを除いた他の放射状隔壁の突出部がなす角度（θ）は大きくなる。

また、荷重（Ｐ）が除去されると、放射状隔壁３１，３２と突出部３１ａ，３２ｂは元の状態に戻す。

これによって、荷重が加えられた時、タイヤを圧縮し過ぎることなく、タイヤの本来の機能を十分に行うことができる。

しかし、前記放射状隔壁３１，３２に形成された突出部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂが、図４に示すように１つであれば、図７の（Ａ）の状態から（Ｂ）の状態に接地面が変わる時の本発明の目的達成効果は低下する。

したがって、前記スポーク緩衝部３０などが適正水準に変形され、優れた復原力を維持しようとする本発明の目的を考慮して、放射状隔壁３１，３２は、図２及び図３に示すように、左側に向かって突出した突出部３１ｂ，３２ｂを複数有するか、右側に向かって突出した突出部３１ａ，３２ａを複数有することが好ましい。

また、前記放射状隔壁３１，３２に形成された突出部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂが互いに反対方向に向かっている地点は、全て連結隔壁３３，３４により連結されることが好ましい。

図２で放射状隔壁３１，３２に形成された突出部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂが互いに反対方向に向かっている地点は、全て連結隔壁３３，３４により連結されている。

前記スポーク緩衝部３０などが適正水準に変形され、優れた復原力を維持しようとする本発明の目的を考慮して、連結隔壁３３，３４は、突出部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂの最も高い地点（最も高く突出した地点）間を連結することが好ましい。

また、図２に示すように、複数の連結隔壁３３，３４が円周を形成する形態に配列されることが好ましい。

これはホイールの全体的な形状が円筒形になるため、連結隔壁３３，３４が円周を形成する形態に配列されることにより、その作用効果が向上するからである。

本発明の目的を考慮して、放射状隔壁３１，３２の突出部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂは、図２に示すように、「＜」形状または「＞」形状であることが好ましい。

また、研究実験の結果、前記放射状隔壁３１，３２の突出部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂを形成するために延びた線と垂直線がなす角度（α）は、１５°〜５３°であることが好ましい。

その理由は、１５°以下であれば、空圧式タイヤのような垂直剛性を作りにくく、５３°以上であれば、ある突出部とそれに隣接している突出部との間の距離（Ｌ）が狭すぎるようになって干渉が発生する虞があるからである。

図１０から図１２に示すように、前記角度（α）は３０°〜４５°であることが最も好ましい。

図１０から図１２は、放射状隔壁３１，３２の突出部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂを形成するために延びた線と垂直線がなす角度（α）の適正範囲を測定するための研究結果を示すグラフである。

図１０から図１２のグラフにおいて、Ａ１５、Ａ３０、Ａ４５は前記角度（α）を意味する。

また、空気圧（ｐｎｅｕｍａｔｉｃ）とは、比較のための空圧式タイヤの実験結果を意味する。

本発明で放射状隔壁３１，３２は、複数の突出部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂを有することが好ましいが、突出部が「＜」形状または「＞」形状であっても、突出部を複数備えた図８及び図９のような形態になることが好ましい。

本発明において、前記スポーク緩衝部３０の高さ（地面接触部１０から回転軸固定部２０までの距離）が大きいほど、緩衝効果を奏するが、このために放射状隔壁３１，３２があまりにも多くの突出部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂを有する場合、却って緩衝効果が低下し、圧力を受けてから元に戻すことが円滑でない。

本出願の発明者は、約２つの突出部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂを有することが好ましいという結果が得られた。

前記スポーク緩衝部３０の高さを高くしながらも、本発明の目的達成効果の低下を防止するために、図８及び図９に示すように、緩衝部３０の放射状隔壁３１，３２が段を形成する形態にしてもよい。

すなわち、図８に示すように、放射状隔壁３１，３２は、地面接触部１０から回転軸固定部２０に向かって段を形成しながら複数形成され、段を形成するための放射状隔壁と放射状隔壁が互い違いに配列される。

また、他の形態として、図９に示すように、放射状隔壁３１，３２は、地面接触部１０から回転軸固定部２０に向かって段を形成しながら複数形成され、段を形成するための放射状壁格と放射状隔壁３１，３２との間に地面接触部１０よりも小さい円周を形成する円筒形の段形成連結体４０が位置してもよい。

本出願の発明者は、長期間の研究の結果、本発明の目的を考慮して、スポーク緩衝部３０を形成するための放射状隔壁が、図２に示すように第１放射状隔壁３１と第２放射状隔壁３２に分けられることが好ましいと結論付けた。

図２の第１放射状隔壁３１は、右側に向かって突出した複数の右側突出部３１ａ及び複数の前記右側突出部３１ａの間で左側に向かって突出した左側突出部３１ｂを有する。

また、前記第２放射状隔壁３２は、左側に向かって突出した複数の左側突出部３２ｂ及び複数の前記左側突出部３２ｂの間で右側に向かって突出した右側突出部３２ａを有する。

また、第１放射状隔壁３１と第２放射状隔壁３２が交互に放射状に配列される。

この時、連結隔壁の好ましい形態は、図２に示すように、連結隔壁が第１連結隔壁３３と第２連結隔壁３４に分けられ、第１連結隔壁３３は第１放射状隔壁３１の右側突出部３１ａと第２放射状隔壁３２の左側突出部３２ｂを連結し、第２連結隔壁３４は第１放射状隔壁３１の左側突出部３１ｂと第２放射状隔壁３２の右側突出部３２ａを連結する。

すなわち、第１連結隔壁３３は、第１放射状隔壁３１の右側突出部３１ａと第２放射状隔壁３２の左側突出部３２ｂを連結するが、互いに反対方向に向かって突出している右側突出部３１ａと左側突出部３２ｂを連結することになる。

また、第２連結隔壁３４は、第１放射状隔壁３１の左側突出部３１ｂと第２放射状隔壁３２の右側突出部３２ａを連結するが、互いに反対方向に向かって突出している左側突出部３１ｂと右側突出部３２ａを連結することになる。

本発明のエアレスタイヤは、地面接触部、回転軸固定部、及びオーゼティック形態のスポーク緩衝部で構成されるが、前記スポーク緩衝部は、放射状隔壁と連結隔壁によりオーゼティック形態の構造を形成し、前記放射状隔壁は地面接触部から回転軸固定部に向かって延びており、複数の突出部をもって放射状に配列されており、連結隔壁は放射状隔壁の間に位置して複数の放射状隔壁を連結し、それぞれの放射状隔壁に形成された突出部が互いに反対方向に向かっている地点間を連結する。

したがって、圧力や衝撃などが発生して変形することがあっても、タイヤとしての機能を十分に行うことができるほどその変形が小さく、圧力や衝撃が除去されると、元の形態に戻す復元力に優れただけでなく、長い間、その本来の機能を十分に行うことができるという特徴がある。

本発明は、前記放射状隔壁が左側に向かって突出した突出部を複数有するか、右側に向かって突出した突出部を複数有する形態にすることにより、タイヤが適正水準に変形し、優れた復元力が得られるため、本発明の目的達成効果がさらに向上する。

また、前記連結隔壁は突出部の最も高い地点間を連結することにより、タイヤが適正水準に変形し、優れた復元力が得られるため、本発明の目的達成効果がさらに向上する。

また、複数の連結隔壁が円周を形成する形態に配列されることにより、タイヤが適正水準に変形し、優れた復元力が得られるため、本発明の目的達成効果がさらに向上する。

本発明において、放射状隔壁が、地面接触部から回転軸固定部に向かって段を形成しながら複数形成され、段を形成するための放射状隔壁と放射状壁格が互い違いに配列される場合、スポーク緩衝部の高さを高くしながらもこのスポーク緩衝部の機能を十分に行うことができるという特徴がある。

また、放射状隔壁が、地面接触部から回転軸固定部に向かって段を形成しながら複数形成され、段を形成するための放射状壁格と放射状隔壁との間に、地面接触部よりも小さい円周を形成する円筒形の段形成連結体が位置する場合、緩衝部の高さを高くしながらも緩衝部の機能を十分に行うことができる。

３００スポーク緩衝部
１０地面接触部
２０回転軸固定部
３０スポーク緩衝部
３１，３２放射状隔壁
３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ突出部
３３，３４連結隔壁
４０段形成連結体

Claims

地面に接触する円筒形の地面接触部１０、前記地面接触部１０よりも小さい円周を形成して地面接触部１０の内側に同心円上に位置する回転軸固定部２０、地面接触部１０と回転軸固定部２０を連結して緩衝作用をするスポーク緩衝部３０を含むエアレスタイヤであって、
前記スポーク緩衝部３０は、地面接触部１０から回転軸固定部２０に向かって延びており、複数の突出部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂをもって放射状に配列されている複数の放射状隔壁３１，３２と、前記配列された放射状隔壁３１，３２の間に位置して複数の放射状隔壁３１，３２を連結し、それぞれの放射状隔壁３１，３２に形成された突出部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂが互いに反対方向に向かっている地点間を連結する複数の連結隔壁３３，３４により、複数の空間を有するオーゼティック構造を形成して前記地面接触部１０と回転軸固定部２０を連結することを特徴とするエアレスタイヤ。
前記放射状隔壁３１，３２は、左側に向かって突出した突出部３１ｂ，３２ｂを複数有するか、右側に向かって突出した突出部３１ａ，３２ａを複数有することを特徴とする請求項１に記載のエアレスタイヤ。
前記放射状隔壁３１，３２に形成された突出部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂが互いに反対方向に向かっている地点は、全て連結隔壁３３，３４により連結されることを特徴とする請求項１に記載のエアレスタイヤ。
前記連結隔壁３３，３４は、突出部３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂの最も高い地点間を連結することを特徴とする請求項１に記載のエアレスタイヤ。
前記複数の連結隔壁３３，３４は、円周を形成する形態に配列されることを特徴とする請求項１に記載のエアレスタイヤ。
前記放射状隔壁３１，３２は、地面接触部１０から回転軸固定部２０に向かって段を形成しながら複数形成され、段を形成するための放射状隔壁と放射状壁格は互い違いに配列されることを特徴とする請求項１に記載のエアレスタイヤ。
前記放射状隔壁３１，３２は、地面接触部１０から回転軸固定部２０に向かって段を形成しながら複数形成され、段を形成するための放射状隔壁と放射状隔壁との間に、地面接触部１０よりも小さい円周を形成する円筒形の段形成連結体４０が位置することを特徴とする請求項１に記載のエアレスタイヤ。
前記放射状隔壁３１，３２の突出部は、「＜」形状または「＞」形状であることを特徴とする請求項１に記載のエアレスタイヤ。
前記放射状隔壁３１，３２の突出部を形成するために延びた線と垂直線がなす角度は１５°〜５３°であることを特徴とする請求項８に記載のエアレスタイヤ。
前記放射状隔壁３１，３２は、第１放射状隔壁３１と第２放射状隔壁３２に分けられ、第１放射状隔壁３１は右側に向かって突出した複数の右側突出部３１ａ及び複数の前記右側突出部３１ａの間で左側に向かって突出した左側突出部３１ｂを有し、前記第２放射状隔壁３２は左側に向かって突出した複数の左側突出部３２ｂ及び複数の前記左側突出部３２ｂの間で右側に向かって突出した右側突出部３２ａを有し、前記第１放射状隔壁３１と第２放射状隔壁３２が交互に放射状に配列されることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載のエアレスタイヤ。
前記連結隔壁３３，３４は、第１連結隔壁３３と第２連結隔壁３４に分けられ、第１連結隔壁３３は第１放射状隔壁３１の右側突出部３１ａと第２放射状隔壁３２の左側突出部３２ｂを連結し、第２連結隔壁３４は第１放射状隔壁３１の左側突出部３１ｂと第２放射状隔壁３２の右側突出部３２ａを連結することを特徴とする請求項１に記載のエアレスタイヤ。