JP2019098920A - 非空気圧タイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】圧縮永久ひずみ率を低減することで、耐クリープ性を向上しつつ、タイヤ耐久性を向上した非空気圧タイヤを提供すること。【解決手段】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、内側環状部と外側環状部とを連結し、タイヤ周方向に各々設けられた複数の連結部とを有する支持構造体を備える非空気圧タイヤにおいて、連結部の少なくとも一部を、８０℃のＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドに１週間浸漬後の膨潤度が１５〜７０重量％である樹脂材料で構成する。【選択図】図２Ａ

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。

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、クッションタイヤなどが存在するが、空気入りタイヤの優れた性能を有していない。例えば、非空気圧タイヤは走行時、繰り返しの荷重がかかる状況で、寸法や剛性の安定性が保たれ難い、あるいは空気入りタイヤに比して耐久性に劣るため、タイヤ走行距離が短くなるなどの課題があった。

下記特許文献１では、イミノ基および／または含窒素複素環とカルボニル含有基とを含有する側鎖を有する熱可塑性エラストマー（Ａ）と、融点が２８０℃以下で、水酸基を２個以上有し、水酸基価が５００以上であるポリオール化合物（Ｂ）とを含有する熱可塑性エラストマー組成物を原料として得られた非空気圧タイヤが記載されている。

また、下記特許文献２では、芳香族ジアミン及び脂肪族ジカルボン酸を重合させてなるポリアミド樹脂を５０質量％以上、ガラス転移点が０℃以下である柔軟性成分を３０質量％未満含む樹脂組成物からなる樹脂材料で骨格部材が形成されたタイヤが記載されている。

特開２０１６−３２６５号公報 特開２０１７−１３６８１号公報

しかしながら、本発明者が鋭意検討した結果、上記特許文献に記載のタイヤでは、タイヤ構成材料がいずれも熱可塑性エラストマーを含むため、最終的に得られるタイヤの圧縮永久ひずみ率が大きくなることに起因して、タイヤの耐クリープ性が悪化するとともに、タイヤ耐久性も低くなる傾向があることが判明した。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、圧縮永久ひずみ率を低減することで、耐クリープ性を向上しつつ、タイヤ耐久性を向上した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。すなわち、本発明に係る非空気圧タイヤは、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において、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し、タイヤ周方向に各々設けられた複数の連結部とを備え、前記連結部の少なくとも一部が樹脂材料で構成され、前記樹脂材料は、８０℃のＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドに１週間浸漬後の膨潤度が１５〜７０重量％であることを特徴とする。

本発明の非空気圧タイヤは、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、内側環状部と外側環状部とを連結する複数の連結部とを備えている。かかる連結部は、タイヤ走行時に繰り返しの荷重がかかるため、耐クリープ性の悪化およびタイヤ耐久性の悪化の両方が最も懸念される個所となっている。

しかしながら本発明の非空気圧タイヤは、前記連結部の少なくとも一部が、８０℃のＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドに１週間浸漬後の膨潤度が１５〜７０重量％である樹脂材料で構成されている。かかる樹脂材料は、圧縮永久ひずみ率が小さいため、かかる樹脂材料を少なくとも連結部の一部に備えることにより、本発明に係る非空気圧タイヤは、耐クリープ性およびタイヤ耐久性の両方に優れる。

上記非空気圧タイヤにおいて、前記樹脂材料を構成するポリマーが化学架橋構造を含有するものであることが好ましい。ポリマーが化学架橋構造を含有する場合、ポリマー分子鎖の動きが制限されることにより、永久変形を与えるためにより大きな力を必要とする。その結果、かかる樹脂材料で少なくとも一部が構成された連結部を備える非空気圧タイヤは、耐クリープ性およびタイヤ耐久性の両方に優れる。

耐クリープ性およびタイヤ耐久性をさらに向上するために、上記非空気圧タイヤにおいて、前記樹脂材料を構成するポリマーが熱硬化性ポリウレタンであることが好ましい。

上記非空気圧タイヤにおいて、前記樹脂材料を構成するポリマーの架橋間分子量が１００００〜３２０００ｇ／ｍｏｌであることが好ましい。前記樹脂材料を構成するポリマーに化学架橋構造を導入し、さらに架橋間分子量を１００００〜３２０００ｇ／ｍｏｌに設定した場合、架橋密度が高くなり、永久変形を与えるためにさらに大きな力を必要とする。その結果、かかる樹脂材料で少なくとも一部が構成された連結部を備える非空気圧タイヤは、耐クリープ性およびタイヤ耐久性の両方に特に優れる。

上記非空気圧タイヤにおいて、前記樹脂材料を構成するポリマーの化学架橋構造が、多官能ポリオールに由来するものであることが好ましい。また、上記非空気圧タイヤにおいて、前記樹脂材料を構成するポリマーが、原料としてイソシアネート末端プレポリマーおよび多官能ポリオールを少なくとも含有し、前記イソシアネート末端プレポリマー１００重量部に対して、前記多官能ポリオールを０．１〜５重量部含有するものであることが好ましい。さらに、上記非空気圧タイヤにおいて、前記樹脂材料を構成するポリマーが、原料として２官能鎖延長剤を含有し、前記多官能ポリオールと前記２官能鎖延長剤との比率（（多官能ポリオール）／（鎖延長剤））が重量比で０．０２〜５であることが好ましい。本発明に係る非空気圧タイヤがこれらの構成を備える場合、耐クリープ性およびタイヤ耐久性の両方がさらに向上するため好ましい。

本発明の非空気圧タイヤの一例を示す正面図 図１の非空気圧タイヤのＡ−Ａ断面図 図１の非空気圧タイヤの一部を示す斜視図 図１の非空気圧タイヤの部分拡大図 図２Ａの第１連結部を示す断面図 他の実施形態に係る非空気圧タイヤのタイヤ子午線断面図 他の実施形態に係る非空気圧タイヤのタイヤ子午線断面図

本発明に係る非空気圧タイヤは、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、内側環状部と外側環状部とを連結し、タイヤ周方向に各々独立して設けられた複数の連結部とを備える支持構造体を備える。そして、連結部の少なくとも一部が樹脂材料で構成され、樹脂材料は、８０℃のＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドに１週間浸漬後の膨潤度が１５〜７０重量％となるように設計されている。８０℃のＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドに１週間浸漬後の膨潤度が１５〜７０重量％となるように樹脂材料を設計するためには、例えば化学架橋構造を有するポリマーで樹脂材料を構成することが好ましい。

本発明において、樹脂材料を構成するポリマーとして熱硬化性ポリマーを使用した場合、熱可塑性ポリマーに比して、最終的に得られるタイヤの耐クリープ性およびタイヤ耐久性が向上するため好ましい。熱硬化性ポリマーとしては、エポキシ、フェノール、ポリウレタン、シリコン、ポリイミドおよびメラミンなどが挙げられるが、本発明においては特に、熱硬化性ポリウレタンを使用することが好ましい。以下においては、樹脂材料を構成するポリマーとして熱硬化性ポリウレタンを例に挙げて説明する。

熱硬化性ポリウレタンは、イソシアネート成分および活性水素基含有化合物を少なくとも含有する。ただし、８０℃のＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドに１週間浸漬後の膨潤度が１５〜７０重量％となるように樹脂材料を設計するために、さらにはポリマー中に化学架橋構造を導入するために、熱硬化性ポリウレタンの材料として、さらに多官能ポリオールを使用することが好ましい。また、多官能ポリオールに加えて、熱硬化性ポリウレタンの材料として、さらに鎖延長剤を含有することが好ましい。

ポリマーとして熱硬化性ポリウレタンを使用する場合、その製造方法として、ワンショット法およびプレポリマー法が挙げられる。ワンショット法では、イソシアネート成分および活性水素基含有化合物、必要に応じて多官能ポリオールおよび鎖延長剤を配合し、これらを同時に重合することができる。ただし、最終的に得られる非空気圧タイヤの耐クリープ性およびタイヤ耐久性を考慮した場合、プレポリマー法で熱硬化性ポリウレタンを製造することが好ましい。プレポリマー法では、例えばイソシアネート成分および活性水素基含有化合物を原料として、イソシアネート末端プレポリマーを製造し、これに多官能ポリオールおよび／または鎖延長剤を配合し、重合させることにより製造することができる。

イソシアネート成分としては、ポリウレタンの分野において公知の化合物を特に限定なく使用できる。例えば、２，４−トルエンジイソシアネート、２，６−トルエンジイソシアネート、２，２’−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、ポリメリックＭＤＩ、カルボジイミド変性ＭＤＩ、１，５−ナフタレンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）、ｍ−フェニレンジイソシアネート、ｐ−キシリレンジイソシアネート、ｍ−キシリレンジイソシアネートなどの芳香族ジイソシアネート、エチレンジイソシアネート、２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネートなどの脂肪族ジイソシアネート、１，４−シクロヘキサンジイソシアネート、４，４’−ジシクロへキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネートなどの脂環式ジイソシアネートが挙げられる。これらは１種で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。ただし、上記イソシアネート成分の中でも、得られる樹脂材料が剛直になり、圧縮永久ひずみ率を低減できることから、ＰＰＤＩを使用することが好ましい。

活性水素基含有化合物としては、例えばポリカーボネート系ポリオール、ポリエーテル系ポリオール、ポリラクトン系ポリオールおよびポリエステル系ポリオールが挙げられる。ポリカーボネート系ポリオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、オクタンジオール、ノナンジオールなどの多価アルコールと、ジエチレンカーボネート、ジプロピレンカーボネートなどとの脱アルコール反応により得られるポリオールが挙げられる。ポリエーテル系ポリオールとしては、ポリプロピレングリコール、ポリテトラメチレングリコール、ポリヘキサメチレングリコールなどが挙げられる。ポリラクトン系ポリオールとしては、ポリカプロラクトングリコール、ポリプロピオラクトングリコール、ポリバレロラクトングリコールなどが挙げられる。ポリエステル系ポリオールは、テレフタル酸、フタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸などのポリカルボン酸と、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコールなどの多価アルコールのエステルが挙げられる。上記の中でも、得られる樹脂材料が剛直になり、圧縮永久ひずみ率が低減できることから、ポリカーボネート系ポリオールを使用することが好ましく、特に２官能のポリカーボネート系ジオールを使用することが好ましい。

多官能ポリオールは、少なくとも反応性官能基を３つ以上有するポリオールであり、トリメチロールプロパン、グリセリン、１，２，６−ヘキサントリオール、ｍｅｓｏ−エリトリトール、ペンタエリスリトール、テトラメチロールシクロヘキサン、メチルグルコシド、ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、スクロース、２，２，６，６−テトラキス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサノール、トリエタノールアミン、さらにはこれらを開始剤として得られた３官能以上のポリカーボネート系ポリオール、ポリエーテル系ポリオール、ポリラクトン系ポリオールおよびポリエステル系ポリオールが挙げられる。これらの中でも、得られる樹脂材料が剛直になり、圧縮永久ひずみ率が低減できることから、トリメチロールプロパンおよびグリセリンを使用することが好ましく、特にトリメチロールプロパンを使用することが好ましい。熱硬化性ポリウレタンの化学架橋構造を最適化するため、特にはポリマーの架橋間分子量を１００００〜３２０００ｇ／ｍｏｌにするために、樹脂材料を構成するポリマーが、原料としてイソシアネート末端プレポリマーおよび多官能ポリオールを少なくとも含有し、イソシアネート末端プレポリマー１００重量部に対して、多官能ポリオールを０．１〜５重量部含有することが好ましく、０．１〜２．５重量部含有することがより好ましい。

鎖延長剤としては、両末端に活性水素を有する２官能鎖延長剤を使用することが好ましい。具体的には、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、３−メチル１，５−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、メチルオクタンジオール、１，９−ノナンジオールなどの脂肪族ジオール類；１，４−シクロヘキサンジオールなどの脂環族ジオール類；１，４−ビス（β−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン、ヒドロキノン、レゾルシン、クロロヒドロキノン、ブロモヒドロキノン、メチルヒドロキノン、フェニルヒドロキノン、メトキシヒドロキノン、フェノキシヒドロキノン、４，４’−ジヒドロキシビフェニル、４，４’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、４，４’−ジヒドロキシジフェニルサルファイド、４，４’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、４，４’−ジヒドロキシベンゾフェノン、４，４’−ジヒドロキシジフェニルメタン、ビスフェノールＡ、１，１−ジ（４−ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，２−ビス（４−ヒドロキシフェノキシ）エタン、１，４−ジヒドロキシナフタリン、２，６−ジヒドロキシナフタリンなどの芳香族ジオールなどが挙げられる。これらの中でも、１，４−ブタンジオールを使用することが好ましい。鎖延長剤を使用する場合、イソシアネート末端プレポリマー１００重量部に対して、１〜５重量部含有することが好ましい。

なお、プレポリマー法を用いる場合、イソシアネート末端プレポリマーに多官能ポリオールおよび鎖延長剤を混合することにより熱硬化性ポリウレタンを製造することが好ましく、熱硬化性ポリウレタンの化学架橋構造を最適化するため、特にはポリマーの架橋間分子量を１００００〜３２０００ｇ／ｍｏｌにするために、多官能ポリオールと鎖延長剤との比率を重量比で０．０２〜５とすることが好ましく、０．０２〜１とすることがより好ましい。

非空気圧タイヤの耐クリープ性およびタイヤ耐久性を向上するために、本発明においては、樹脂材料を構成するポリマーが化学架橋構造を含有するものであることが好ましく、さらに樹脂材料を構成するポリマーの架橋間分子量が１００００〜３２０００ｇ／ｍｏｌであることがより好ましい。例えばポリマーが熱硬化性ポリウレタンである場合、ポリマーの架橋間分子量（Ｍｃ）は、以下の（式１）により計算可能である。
（Ｍｃ）＝（熱硬化性ポリウレタンの全量）／（Ｗｔ／Ｍｔ） （式１）
（式１）中、Ｗｔは多官能ポリオールの分子量であり、Ｗｔは熱硬化性ポリウレタンの全量を１００重量％としたときの多官能ポリオールの重量％である。

本発明では、樹脂材料に対し、粒状フィラーによる補強や、金属製リングなどによる補強を行うことが可能である。粒状フィラーとしては、カーボンブラック、シリカ、アルミナなどのセラミックス、その他の無機フィラーなどが挙げられる。

以下、本発明に係る非空気圧タイヤＴの構成の一例を、図面を参照しながら説明する。

図１は、非空気圧タイヤＴの一例を示す正面図である。図２Ａは、図１のＡ−Ａ断面図であり、図２Ｂは、非空気圧タイヤの一部を示す斜視図である。図３は、図１の一部を拡大して示す図である。ここで、Ｏは軸芯を、Ｈはタイヤ断面高さを、それぞれ示している。

非空気圧タイヤＴは、車両からの荷重を支持する支持構造体ＳＳを備えるものである。非空気圧タイヤＴは、このような支持構造体ＳＳを備えるものであればよく、その支持構造体ＳＳ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。

本実施形態で例示する非空気圧タイヤＴは、図１の正面図に示すように、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２と、内側環状部１と外側環状部２とを連結し、タイヤ周方向ＣＤに各々独立して設けられた複数の連結部３とを備えている。

内側環状部１は、ユニフォ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、車軸やリムとの装着のために、嵌合性を保持するための凹凸等を設けるのが好ましい。

内側環状部１の厚みは、連結部３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Ｈの２〜１０％が好ましく、３〜９％がより好ましい。

内側環状部１の内径は、非空気圧タイヤＴを装着するリムや車軸の寸法などに併せて適宜決定される。ただし、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、３２０〜４４０ｍｍがより好ましい。

内側環状部１のタイヤ幅方向の幅は、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、１２０〜２５０ｍｍがより好ましい。

内側環状部１の引張モジュラスは、連結部３に力を十分伝達しつつ、軽量化や耐久性の向上、装着性を図る観点から、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。

本発明における支持構造体ＳＳは、連結部３の少なくとも一部が樹脂材料で構成されているが、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、外側環状部２、及び連結部３は、補強構造を除いて基本的に同じ材質とすることが好ましい。

樹脂材料で形成された支持構造体ＳＳは、内側環状部１、外側環状部２、および連結部３の少なくとも一部が、補強繊維により補強されていても良い。

補強繊維としては、長繊維、短繊維、織布、不織布などの補強繊維が挙げられるが、長繊維を使用する形態として、タイヤ幅方向に配列される繊維とタイヤ周方向に配列される繊維とから構成されるネット状繊維集合体を使用するのが好ましい。

補強繊維の種類としては、例えば、レーヨンコード、ナイロン−６，６などのポリアミドコード、ポリエチレンテレフタレートなど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、スチールコードなどが挙げられる。

外側環状部２の形状は、ユニフォ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２の厚みは、連結部３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Ｈの２〜２０％が好ましく、１０〜１５％がより好ましい。

外側環状部２の内径は、その用途等応じて適宜決定される。ただし、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、４７０〜６８０ｍｍがより好ましい。

外側環状部２のタイヤ幅方向の幅は、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、１２０〜２５０ｍｍがより好ましい。

外側環状部２の引張モジュラスは、図１に示すように外側環状部２の外周に補強層７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７を設けない場合には、連結部３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２の引張モジュラスを高める場合、弾性材料を繊維等で補強した繊維補強材料が好ましい。外側環状部２を補強繊維により補強することで、外側環状部２とベルト層などとの接着も十分となる。

連結部３は、内側環状部１と外側環状部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、タイヤ周方向ＣＤに各々が独立するように複数設けられることが好ましい。

本実施形態では、複数の連結部３は、第１連結部３１と第２連結部３２とがタイヤ周方向ＣＤに沿って配列されて構成されている。この際、第１連結部３１と第２連結部３２は、タイヤ周方向ＣＤに沿って交互に配列されていることが好ましい。これにより、タイヤ転動時の接地圧分散をより小さくできる。

また、第１連結部３１と第２連結部３２との間のタイヤ周方向ＣＤのピッチｐは、ユニフォミティを向上させる観点から、一定とするのが好ましい。ピッチｐは、０〜１０ｍｍが好ましく、０〜５ｍｍがより好ましい。ピッチｐが１０ｍｍよりも大きいと、接地圧が不均一となり、ノイズが増大する要因となり得る。

本実施形態では、第１連結部３１は、内側環状部１のタイヤ幅方向一方側ＷＤ１から外側環状部２のタイヤ幅方向他方側ＷＤ２へ向かって延設されている。一方、第２連結部３２は、内側環状部１のタイヤ幅方向他方側ＷＤ２から外側環状部２のタイヤ幅方向一方側ＷＤ１へ向かって延設されている。すなわち、隣り合う第１連結部３１と第２連結部３２は、タイヤ周方向ＣＤから見ると、略Ｘ字状に配置されている。

タイヤ周方向ＣＤから見た第１連結部３１と第２連結部３２は、図２Ａに示すように、タイヤ赤道面Ｃに対して対称な形状であることが好ましい。そのため、以下では、主として第１連結部３１について説明する。

本実施形態では、第１連結部３１は、内側環状部１から外側環状部２へと延びる長尺板状をしている。第１連結部３１は、板厚ｔが板幅ｗよりも小さく、板厚方向ＰＴがタイヤ周方向ＣＤを向いている。すなわち、第１連結部３１は、タイヤ径方向ＲＤ及びタイヤ幅方向ＷＤに延びる板状である。第１連結部３１及び第２連結部３２をこのような長尺板状とすることにより、仮に板厚ｔを薄くしても、板幅ｗを広く設定することで、第１連結部３１及び第２連結部３２は所望の剛性を得ることができるため、耐久性を向上できる。また、板厚ｔを薄くしつつ第１連結部３１及び第２連結部３２の数を増やすことで、タイヤ全体の剛性を維持しつつ、タイヤ周方向ＣＤに隣り合う連結部同士の隙間を小さくすることができるため、タイヤ転動時の接地圧分散を小さくできる。

第１連結部３１の板厚ｔは、長手方向ＰＬに沿って一定としてもよいが、図３のように、第１連結部３１の板厚ｔは、内側環状部１から外側環状部２へ向かって漸増していることが好ましい。この場合、第１連結部３１のタイヤ径方向外側端での板厚ｔが板幅ｗよりも小さくなるように設定される。

板厚ｔは、内側環状部１および外側環状部２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、８〜３０ｍｍが好ましく、１０〜２５ｍｍがより好ましい。

図４は、図２Ａの第１連結部３１のみを示している。第１連結部３１は、タイヤ径方向内端部３ａ、タイヤ径方向中央部３ｂ、タイヤ径方向外端部３ｃで構成されている。タイヤ径方向中央部３ｂは、第１連結部３１のタイヤ径方向高さをｈとすると、第１連結部３１のタイヤ径方向高さ中心３１ｃからタイヤ径方向ＲＤへ向かってｈの±１５〜３５％の範囲である。

タイヤ径方向中央部３ｂでは、タイヤ幅方向ＷＤの板幅ｗｂは一定である。一方、タイヤ径方向内端部３ａには、タイヤ径方向中央部３ｂの板幅ｗｂよりも拡大させた内周側補強部３３が設けられている。これにより、タイヤ径方向内端部３ａでは、タイヤ径方向ＲＤの内側へ向かって板幅ｗａが漸増している。タイヤ周方向から見た第１連結部３１は、タイヤ径方向内端部３ａにタイヤ径方向中央部３ｂの板幅ｗｂよりも拡大させた内周側補強部３３を有しているため、第１連結部３１が内側環状部１に結合されるタイヤ径方向内端部３ａにおける応力集中を低減することができ、耐久性をさらに向上できる。

内周側補強部３３は、第１連結部３１のタイヤ幅方向ＷＤの両側にそれぞれ設けられている。タイヤ幅方向ＷＤの内側の内周側補強部３３は、タイヤ赤道面Ｃに達している。また、タイヤ幅方向ＷＤの外側の内周側補強部３３は、非空気圧タイヤＴのタイヤ幅方向一方側ＷＤ１の端部に達している。

内周側補強部３３を含めたタイヤ径方向内端部３ａの表面積Ａは、タイヤ径方向中央部３ｂの表面積Ｂの０．５倍以上である。表面積Ａが表面積Ｂの０．５倍より小さいと、タイヤ径方向内端部３ａにおける応力集中が問題となるおそれがある。

本実施形態では、タイヤ径方向外端部３ｃには、タイヤ径方向中央部３ｂの板幅ｗｂよりも拡大させた外周側補強部３４が設けられている。これにより、タイヤ径方向外端部３ｃでは、タイヤ径方向ＲＤの外側へ向かって板幅ｗｃが漸増している。タイヤ周方向から見た第１連結部３１は、タイヤ径方向外端部３ｃにタイヤ径方向中央部３ｂの板幅ｗｂよりも拡大させた外周側補強部３４を有しているため、第１連結部３１が外側環状部２に結合されるタイヤ径方向外端部３ｃにおける応力集中を低減することができ、耐久性をさらに向上できる。

本実施形態では、外周側補強部３４は、第１連結部３１のタイヤ幅方向ＷＤの両側にそれぞれ設けられている。タイヤ幅方向ＷＤの内側の外周側補強部３４は、タイヤ赤道面Ｃに達している。また、タイヤ幅方向ＷＤの外側の外周側補強部３４は、非空気圧タイヤＴのタイヤ幅方向他方側ＷＤ２の端部に達している。

本実施形態では、外周側補強部３４を含めたタイヤ径方向外端部３ｃの表面積Ａ’は、タイヤ径方向中央部３ｂの表面積Ｂの０．５倍以上である。表面積Ａ’が表面積Ｂの０．５倍より小さいと、タイヤ径方向外端部３ｃにおける応力集中が問題となるおそれがある。また、本実施形態では、タイヤ径方向外端部３ｃの表面積Ａ’は、タイヤ径方向内端部３ａの表面積Ａと等しくなっている。

本実施形態では、タイヤ径方向内端部３ａの表面積Ａとタイヤ径方向外端部３ｃの表面積Ａ’の合計は、タイヤ径方向中央部３ｂの表面積Ｂ以上である。これにより、タイヤ径方向内端部３ａ及びタイヤ径方向外端部３ｃにおける応力集中を効果的に低減することができる。また、耐久性と乗り心地のバランスを考慮した場合、タイヤ径方向内端部３ａの表面積Ａとタイヤ径方向外端部３ｃの表面積Ａ’の合計は、タイヤ径方向中央部３ｂの表面積の２倍以下が好ましい。

本実施形態では、内周側補強部３３及び外周側補強部３４は、いずれも円弧状をしている。内周側補強部３３及び外周側補強部３４の円弧は、第１連結部３１側に凸となっている。円弧の曲率半径は、５〜２００ｍｍが好ましい。

板幅ｗは、内側環状部１および外側環状部２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、５〜２５ｍｍが好ましく、１０〜２０ｍｍがより好ましい。また、板幅ｗは、耐久性を向上させつつ接地圧分散を小さくする観点から、板厚ｔの１１０％以上が好ましく、１１５％以上がより好ましい。

タイヤ径方向内端部３ａの板幅ｗａは、３０〜１４０ｍｍが好ましく、７０〜１４０ｍｍがより好ましい。また、タイヤ径方向中央部３ｂの板幅ｗｂは、５〜７０ｍｍが好ましく、１５〜３５ｍｍがより好ましい。また、タイヤ径方向中央部３ｃの板幅ｗｃは、３０〜１４０ｍｍが好ましく、７０〜１４０ｍｍがより好ましい。

連結部３の数としては、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、８０〜３００個が好ましく、１００〜２００個がより好ましい。図１には、第１連結部３１を５０個、第２連結部３２を５０個設けた例を示す。

連結部３の引張モジュラスは、内側環状部１および外側環状部２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、５〜１８００００ＭＰａが好ましく、７〜５００００ＭＰａがより好ましい。連結部３の引張モジュラスを高める場合、弾性材料を繊維等で補強した繊維補強材料が好ましい。

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２の外側に、その外側環状部２の曲げ変形を補強する補強層７が設けられている例を示す。また、本実施形態では、図１に示すように、補強層７の更に外側にトレッド８が設けられている例を示す。補強層７、トレッド８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。なお、トレッド８は、樹脂で形成してもよい。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。

本発明において、連結部３のタイヤ径方向外側端とトレッド８の間には、タイヤ幅方向の剛性を高める幅方向補強層をさらに配置することが好ましい。これにより、外側環状部２のタイヤ幅方向中央部での座屈を抑制して、連結部３の耐久性をさらに向上できる。幅方向補強層は、外側環状部２に埋設されるか、もしくは外側環状部２の外側に配置される。幅方向補強層としては、スチールコードやＣＦＲＰ、ＧＦＲＰ等の繊維強化プラスチック製のコードをタイヤ幅方向に対して略平行に配列したもの、円筒状の金属製リングや高モジュラス樹脂製リングなどが例示される。

［他の実施形態］
（１）前述の実施形態では、タイヤ径方向外端部３ｃの表面積Ａ’が、タイヤ径方向内端部３ａの表面積Ａと等しくなっているが、好ましくは、タイヤ径方向外端部３ｃの表面積Ａ’は、タイヤ径方向内端部３ａの表面積Ａ以上である。これにより、タイヤ径方向外端部３ｃが接地する際の接地圧を低減でき、接地圧分散が小さくなるため、乗り心地と耐久性を向上できる。

図５に示す例では、タイヤ幅方向ＷＤの内側の外周側補強部３４が、タイヤ赤道面Ｃを越えて外側環状部２のタイヤ幅方向一方側ＷＤ１の端部に達している。これにより、第１連結部３１のタイヤ径方向外端部３ｃは、外側環状部２にタイヤ幅方向ＷＤの全体に亘って結合されている。なお、タイヤ幅方向ＷＤの内側の外周側補強部３４は、外側環状部２のタイヤ幅方向一方側ＷＤ１の端部に必ずしも達する必要はない。

（２）また、図６に示すように、タイヤ幅方向ＷＤの内側の内周側補強部３３が、タイヤ赤道面Ｃを越えて内側環状部１のタイヤ幅方向他方側ＷＤ２の端部に達するようにしてもよい。なお、タイヤ幅方向ＷＤの内側の内周側補強部３３は、内側環状部１のタイヤ幅方向他方側ＷＤ２の端部に必ずしも達する必要はない。

（３）前述の実施形態では、支持構造体ＳＳが、内側環状部１、外側環状部２、および複数の連結部３を備えた例を示したが、内側環状部１と外側環状部２との間に、これらと同心円状に設けられた中間環状部を備えてもよい。

（４）前述の実施形態では、支持構造体ＳＳ中、隣り合う第１連結部３１と第２連結部３２が、タイヤ周方向ＣＤから見ると、略Ｘ字状に配置された例を示したが、隣り合う２つの連結部がタイヤ周方向ＣＤから見て、同一形状であってもよい。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。なお、実施例等における評価項目は下記のようにして測定を行った。

（１）樹脂材料の膨潤度
樹脂材料を８０℃のＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）に１週間浸漬させ、浸漬前の樹脂材料の重量に対する浸漬後（膨潤後）の重量の増加率を重量％で計算した。

（２）タイヤの耐クリープ性
２ｍｍ厚スポークを４０本備えた、７０ｍｍ幅、φ２８０であるラボタイヤを製造し、かかるラボタイヤに一定荷重を掛けて一昼夜放置後、残留変形量を測定することにより、タイヤ永久変形率を測定した。タイヤ永久変形率が低いほど、タイヤの耐クリープ性に優れることを意味する。結果を表１に示す。

（３）タイヤ耐久性
２ｍｍ厚スポークを４０本備えた、７０ｍｍ幅、φ２８０であるラボタイヤを製造し、ＦＭＶＳＳ１０９に準拠し、ドラム試験機により次のようにして測定を行った。試験速度は８０ｋｍ／ｈで一定とし、漸増する４ステップに分かれた荷重を負荷しながら、故障が発生するまでの走行距離を測定した。比較例１での走行距離を１００としたときの指数で示し、この値が大きいほど耐久性が優れる。

実施例１
反応容器にポリテトラメチラングリコール（三菱化学社製、ＰＴＭＧ１０００（数平均分子量１０００、官能基数２）を１００重量％入れ、減圧脱水を１時間行い、反応容器内を窒素置換した。反応容器にｐ−フェニレンジイソシアネート（ＰＰＤＩ）を２９重量％入れ、反応容器内の温度を９０℃に保持しながら６時間反応させ、イソシアネート末端プレポリマーを製造した。

次に、イソシアネート末端プレポリマー１００重量部に対して、ポリカーボネートジオール（旭化成社製、ＰＣＤ（数平均分子量１０００、官能基数２））を１１．８重量部、多官能ポリオールとしてトリメチロールプロパン（ＴＭＰ）を０．４９重量部および鎖延長剤として１，４−ブタンジオール（１，４−ＢＤ）を３．８９重量部添加し、混合・脱泡して混合液を製造した。かかる混合液を上記で製造したイソシアネート末端プレポリマーに添加し、ハイブリッドミキサー（クラボウ社製）で混合・脱泡し、図１などで示した支持構造体ＳＳ成型用の金型に注型した。その後、１３０℃で１６時間キュアを行って、支持構造体ＳＳを得た。指示構造体に補強層７とトレッド８とを設け、図１に示す形状の非空気圧タイヤＴを製造した。

実施例２〜３および比較例２
混合液中のＴＭＰおよび１，４−ＢＤの配合量を表１に記載の量に変更したこと以外は、実施例１と同様に支持構造体ＳＳおよび非空気圧タイヤＴを製造した。

比較例１
混合液中にＴＭＰを配合せず、ＰＣＤおよび１，４−ＢＤのみを配合したこと以外は、実施例１と同様に支持構造体ＳＳおよび非空気圧タイヤＴを製造した。

１ 内側環状部
２ 外側環状部
３ 連結部
３ａ タイヤ径方向内端部
３ｂ タイヤ径方向中央部
３ｃ タイヤ径方向外端部
３１ 第１連結部
３２ 第２連結部
ＳＳ 支持構造体
Ｔ 非空気圧タイヤ
ＣＤ タイヤ周方向
ＷＤ タイヤ幅方向
ＲＤ タイヤ径方向
ＷＤ１ タイヤ幅方向一方側
ＷＤ２ タイヤ幅方向他方側
ｔ 板厚
ｗ 板幅
Ａ タイヤ径方向内端部の表面積
Ａ’ タイヤ径方向外端部の表面積
Ｂ タイヤ径方向中央部の表面積

Claims (7)

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において、
   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し、タイヤ周方向に各々設けられた複数の連結部とを備え、
   前記連結部の少なくとも一部が樹脂材料で構成され、
   前記樹脂材料は、８０℃のＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミドに１週間浸漬後の膨潤度が１５〜７０重量％であることを特徴とする非空気圧タイヤ。
2. 前記樹脂材料を構成するポリマーが化学架橋構造を含有するものである請求項１に記載の非空気圧タイヤ。
3. 前記樹脂材料を構成するポリマーが熱硬化性ポリウレタンである請求項１または２に記載の非空気圧タイヤ。
4. 前記樹脂材料を構成するポリマーの架橋間分子量が１００００〜３２０００ｇ／ｍｏｌである請求項２または３に記載の非空気圧タイヤ。
5. 前記樹脂材料を構成するポリマーの化学架橋構造が、多官能ポリオールに由来するものである請求項２〜４のいずれかに記載の非空気圧タイヤ。
6. 前記樹脂材料を構成するポリマーが、原料としてイソシアネート末端プレポリマーおよび多官能ポリオールを少なくとも含有し、前記イソシアネート末端プレポリマー１００重量部に対して、前記多官能ポリオールを０．１〜５重量部含有するものである請求項５に記載の非空気圧タイヤ。
7. 前記樹脂材料を構成するポリマーが、原料として鎖延長剤を含有し、前記多官能ポリオールと前記鎖延長剤との比率（（多官能ポリオール）／（鎖延長剤））が重量比で０．０２〜５である請求項５または６に記載の非空気圧タイヤ。

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