JP2020520318A - タイヤ締結構造及び自転車 - Google Patents

Abstract

【課題】従来技術の問題点を解決するタイヤ構造体及びそのタイヤ締結構造を提供する。【解決手段】リムと締結可能なタイヤ構造体に関し、前記タイヤ構造体は、空気チューブ、空気チューブ上に具備されたコア、及び前記コア上に具備されたタイヤ外皮を含み、前記コアは、前記空気チューブの水平長径の上部に位置する胴部及び下部に位置する翼部を含み、前記翼部の下端は、前記リムの上面より下部に配置されることができる。【選択図】図１

Description

本願は、タイヤ構造体及びそのタイヤ締結構造に関する。

近年、環境に優しい低炭素運動に対する認識の広がりとともに、都市型、マウンテンバイクなどの普及が非常に広まっている。通常使用されているチューブ組み込み型空気タイヤの場合は、パンクの恐れが高く、チューブに注入された空気が漏れるため時間がたつと空気を再び注入する必要があるなどの不便さがある。特に、釘、またはそのような鋭いものによってタイヤが損傷しパンクすると、タイヤの走行能力が失われ、非常に危険な事故に繋がる可能性がある。

このような問題を解消するために、最近、空気タイヤの代わりにソリッドタイヤ（ｓｏｌｉｄ ｔｉｒｅ）への需要が増加している。ソリッドタイヤは、空気はなくゴムだけでなるタイヤであるため、空気タイヤに比べて長期間使用が可能であり、パンクの危険がないという長所があり、このようなタイヤは、固定用ピン（つまり、リム固定部、締結ユニットなど）によってリムに付着（または取り付け、固定）することができる。

しかし、ソリッドタイヤは、内部がゴムだけでなるので、重く、空気タイヤより転がり抵抗が大きいという短所がある。

本願の背景技術は、特許文献１に開示されている。上記公報では、スポンジ状のゴム材料を緩衝剤として形成し、路面から伝わる衝撃を吸収するタイヤを開示している。

また、特許文献２では、空気チューブとタイヤとの間に挿入されるフォーム要素があることにより、パンクを防ぐことができるタイヤを開示している。

該先行文献では、パンクを防ぐことができる効果を有する３重構造のタイヤを開示しているが、３重構造のタイヤで発生し得る問題点及びこれを解決するための方案については全く認識していない。

特許第３３３５１１０号明細書 米国特許出願公開第２０１７−００５７２８６号明細書

本願は、上述した従来技術の問題点を解決するためのもので、タイヤ構造体及びそのタイヤ締結構造を提供することを目的とする。

但し、本願の実施例が達成しようとする技術的課題は、上記のような技術的課題に限らず、また他の技術的課題が存在することができる。

上記の技術的課題を達成するための技術的手段として、本願の第１の態様によれば、リムと締結可能なタイヤ構造体において、前記タイヤ構造体は、空気チューブ、前記空気チューブ上に具備されたコア、及び前記コア上に具備されたタイヤ外皮を含み、前記コアは、前記空気チューブの水平長径の上部に位置する胴部及び下部に位置する翼部を含み、前記翼部の下端は、前記リムの上面より下部に配置されることを特徴とするタイヤ構造体を提供する。

本願の一実施形態によれば、前記空気チューブの膨張時に前記コアの胴部厚さの圧縮率が１０％〜５０％であることを特徴とするが、これに制限されるものではない。

本願の一実施形態によれば、前記空気チューブの膨張時に前記胴部の圧縮された厚さは、前記タイヤ構造体の水平外径の７０％以下の長さ範囲を含むことを特徴とするが、これに制限されるものではない。

本願の一実施形態によれば、前記コアのショアＣ硬度は２０〜８０であることを特徴とするが、これに制限されるものではない。

本願の一実施形態に係ると、前記コアと前記タイヤ外皮のショアＣ硬度の割合は０．２〜１であることを特徴とするが、これに制限されるものではない。

本願の第２の態様によれば、前記タイヤ構造体及び両フックを含む前記リムが締結されたことを特徴とするタイヤ締結構造を提供する。

本願の一実施形態によれば、前記空気チューブの膨張時に前記空気チューブの水平長径（Ａ）と前記両フック間の距離（Ｂ）の割合（Ｂ／Ａ）は０．７５以下であり、前記空気チューブの上端から前記水平長径に対応する境界までの長さ（Ｃ）と前記境界から前記空気チューブの下端までの長さ（Ｄ）の割合（Ｄ／Ｃ）は３．３以下であることを特徴とするが、これに制限されるものではない。

本願の一実施形態によれば、前記リムの両フックと前記タイヤ外皮の接触部に位置する前記翼部の厚さは、前記リムの両フック間の距離の３％〜３０％であることを特徴とするが、これに制限されるものではない。

本願の一実施形態によれば、前記空気チューブが膨張した状態で前記リムの壁面の垂直延長線と前記タイヤ外皮の接触点における接線がなす角度が２０°〜８０°の範囲であることを特徴とするが、これに制限されるものではない。

本願の一実施形態によれば、前記リムの上面より下部空間で前記タイヤ外皮、前記コア、及び前記空気チューブが全て接する接触部が存在することを特徴とするが、これに制限されるものではない。

本願の第３の態様によれば、前記タイヤ締結構造を含む自転車を提供することを特徴とする。

上述した課題解決手段は、単に例示的なもので、本願を制限する意図で解釈されてはならない。上述した例示的な実施例の他にも、図面及び発明の詳細な説明に追加の実施例が存在することができる。

上述した本願の課題解決手段によれば、本願によるタイヤ構造体は、空気チューブ上にコアが具備されており、走行時に接地面の釘のような鋭いものなどの外部刺激によりタイヤが損傷されてパンクすることを防止することができる。また、前記タイヤ構造体は、空気チューブを含み、従来のソリッドタイヤに比べて重量が軽く、転がり抵抗に優れるという長所がある。

従来の３重構造のタイヤは、空気チューブ上に配置されたコアの形状による問題点が全く認知できなかった。上記問題点とは、例えば、走行中にタイヤが回りながら空気チューブがコアとタイヤ外皮との間に巻き込まれて、前記空気チューブが破れてパンクが発生することである。しかし、本願発明のタイヤ構造体は、コアの翼部をリムの上面より下部に配置することで、上記問題点を解決した。

本願の一実施形態に係るタイヤ構造体の形状は、空気チューブの膨張時に前記空気チューブの水平長径（Ａ）と両フック間の距離（Ｂ）の割合（Ｂ／Ａ）は０．７５以下であり、前記空気チューブの上端から前記水平長径に対応する境界までの長さ（Ｃ）と前記境界から前記空気チューブの下端までの長さ（Ｄ）の割合（Ｄ／Ｃ）は３．３以下であり、前記タイヤ構造体の側面に加えられた外力によって前記空気チューブが破れてパンクが発生した時、前記タイヤ構造体はランフラット（ｒｕｎ ｆｌａｔ）タイヤとして駆動することができる。

但し、本願で得られる効果は、上記のような効果に限らず、また他の効果が存在することができる。

本願の一実施形態に係るタイヤ構造体を示す図である。 本願の一比較例に係るタイヤ構造体を示す図である。 本願の一実施例に係るタイヤ構造体の胴部の圧縮率による転がり抵抗及び走行距離を示すグラフである。 （Ａ）は、本願の一実施形態に係るタイヤ構造体の胴部の圧縮前を示す図であり、（Ｂ）は、本願の一実施形態に係るタイヤ構造体の胴部の圧縮後を示す図である。 本願の一実施例に係るタイヤ構造体のコアの硬度による転がり抵抗及び振動変位を示すグラフである。 本願の一実施形態に係るタイヤ締結構造を示す図である。 本願の一実施形態に係るタイヤ締結構造を示す図である。 本願の一実施形態に係るタイヤ締結構造を示す図である。 本願の一実施形態に係るタイヤ締結構造を示す図である。

以下では、添付の図面を参照して本願が属する技術分野の当業者が容易に実施することができるように、本願の実施例を詳しく説明する。

しかし、本願は、様々な異なる形態で具現されることができ、ここで説明する実施例に限定されない。そして、図面で本願を明確に説明するために、説明と関係ない部分は省略し、明細書全体を通じて類似した部分については類似した図面符号をつけた。

本願明細書全体において、ある部分が他の部分と「連結」されているとする記載は、「直接的に連結」されている場合だけでなく、その中間に他の素子を挟んで「電気的に連結」されている場合も含む。

本願明細書全体において、ある部材が他の部材「上に」、「上部に」、「上端に」、「下に」、「下部に」、「下端に」位置しているとする記載は、ある部材が他の部材に接している場合だけでなく、二つの部材間にまた他の部材が存在する場合も含む。

本願明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とする記載は、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。

本願明細書全体で使用される用語「約」、「実質的に」などは、言及された意味に固有の製造及び物質許容誤差が提示される時にその数値でまたはその数値に近接した意味で使用され、本願の理解を助けるために、正確または絶対的な数値が言及された開示内容を非良心的な侵害者が不当に利用することを防止するために使用される。本願明細書全体で使用される用語「〜（する）段階」または「〜の段階」は、「〜のための段階」を意味しない。

本願明細書全体において、マーカッシュ形式の表現に含まれる「これらの組み合わせ」という用語は、マーカッシュ形式の表現に記載した構成要素からなる群から選択される一つ以上の組み合わせを意味する。

本願明細書全体において、「Ａ及び／またはＢ」という記載は、「ＡまたはＢ、またはＡ及びＢ」を意味する。

以下では、本願のタイヤ構造体及びそのタイヤ締結構造について実施形態及び実施例と図面を参照して具体的に説明する。しかし、本願がこのような実施形態及び実施例と図面に限られるものではない。

本願の第１の態様によれば、リムと締結可能なタイヤ構造体において、前記タイヤ構造体は、空気チューブ、前記空気チューブ上に具備されたコア、及び前記コア上に具備されたタイヤ外皮を含み、前記コアは、前記空気チューブの水平長径の上部に位置する胴部及び下部に位置する翼部を含み、前記翼部の下端は、前記リムの上面より下部に配置されるものであることを特徴とする。

図１は、本願の一実施形態に係るタイヤ構造体を示す図である。

具体的には、図１は、本願の一実施形態に係るタイヤ構造体１００の平面図を示す図である。

図１を参照すると、リム２００と締結可能なタイヤ構造体１００において、タイヤ構造体１００は、空気チューブ１１０、空気チューブ１１０上に具備されたコア１２０、及びコア１２０上に具備されたタイヤ外皮１３０を含み、コア１２０は、空気チューブの水平長径の上部に位置する胴部１２１及び下部に位置する翼部１２２を含み、翼部１２２の下端は、リム２００の上面より下部に配置される。

空気チューブ１１０は、一般的に使用される市販の空気チューブでよいが、これに制限されるものではない。例えば、空気チューブの材質は、合成ゴム、天然ゴム及びこれらの組み合わせからなるゴムでよいが、これに制限されるものではない。

コア１２０は、例えば、天然ゴム、合成ゴム、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂及びこれらの組み合わせからなる群から選ばれた物質でよいが、これに制限されるものではない。

本願の一実施形態に係るタイヤ構造体１００は、空気チューブ１１０上にコア１２０が具備されており、走行時に接地面の釘のような鋭いものなどの外部刺激によりタイヤが損傷されてパンクすることを防止することができる。また、タイヤ構造体１００は、空気チューブ１１０を含み、従来のソリッドタイヤに比べて重量が軽く、転がり抵抗が良いという長所がある。

図２は、本願の一比較例に係るタイヤ構造体を示す図である。

具体的には、図２は、タイヤ構造体１００の翼部１２２が存在しないか、または翼部１２２の下端がリムの上面より上部に配置される時に発生する問題点を示す図である。

図２を参照すると、翼部１２２が存在しないか、または翼部１２２の下端がリムの上面より上部に配置される場合、走行中にタイヤ構造体１００が回転すると、空気チューブ１１０が胴部１２１とタイヤ外皮１３０との間に巻き込まれ（噛みこまれ）（図２に円で表した部分）、空気チューブ１１０が破れてパンクが発生することになる。

以下で、実施例を通じて本発明をさらに詳しく説明するが、下記の実施例は、単に説明の目的のためであり、本願の範囲を限定しようとするものではない。

［実施例１］
実施例１は、ＥＴＲＴＯ（３７−６２２）タイヤを使用し、空気チューブの空気圧は、タイヤ外部の最低空気圧が８０ｐｓｉとなる条件で行った。

実施例１の実験方法では、タイヤとドラムが接触した状態でタイヤを時計方向に回すと、ドラムが反時計方向に回ることで、タイヤの走行距離を確認することができる。この時、ドラムの速度は５０ｋｍ／ｈであり、重量は７０ｋｇである。

翼部１２２のリムの上面対比高さに応じてパンク有無を確認した結果を表１に示す。具体的に、走行距離を３００ｋｍに制限し、計２０回繰り返し実験した。

＜評価基準＞
パンクが発生する：Ｏ
パンクが発生しない：Ｘ

上記表１に示す結果によると、翼部１２２の下端の位置がリムの上面より上部に配置されている時は、パンクが発生するのに対し、下部に配置されている時は、パンクが発生しないことを確認することができる。

従来の３重構造タイヤは、空気チューブ上に配置されたコアの形状による問題点を全く認識できなかった。上記問題点とは、走行中にタイヤが回転すると、空気チューブがコアとタイヤ外皮との間に巻き込まれ、空気チューブが破れてパンクが発生することである。しかし、本願発明のタイヤ構造体は、コアの翼部をリムの上面より下部に配置することで、上記問題点を解決した。

本願の一実施形態に係ると、空気チューブ１１０の膨張時にコア１２０の胴部１２１の厚さの圧縮率が１０％〜５０％であることができるが、これに制限されるものではない。

図４（Ａ）は、本願の一実施形態に係るタイヤ構造体の胴部の圧縮前の図であり、図４（Ｂ）は、本願の一実施形態に係るタイヤ構造体の胴部の圧縮後の図である。

圧縮とは、空気チューブ１１０内に空気を注入する時に、空気チューブ１１０が膨張しながら、コア１２０の胴部１２１が圧縮されることである。

胴部１２１の厚さの圧縮率は、「胴部の圧縮後の胴部厚さ／胴部の圧縮前の胴部厚さ」とするが、これに制限されるものではない。

具体的には、図４を参考すると、胴部１２１の厚さの圧縮率は、「図４（Ｂ）の胴部厚さ／図４（Ａ）の胴部厚さ」とするが、これに制限されるものではない。

より具体的には、空気チューブ１１０内に空気を注入する時に、空気チューブ１１０を膨張させて、コア１２０の胴部１２１を圧縮することができる。この時、胴部１２１の厚さの圧縮率が１０％未満の時は、転がり抵抗が高過ぎるという問題点があり、胴部１２１の厚さの圧縮率が５０％超の場合は、転がり抵抗値は満たすが、空気チューブ１１０の疲労度が増加して空気チューブ１１０のパンクに繋がる。

詳しく説明すると、空気チューブ１１０として市販の空気チューブを使用する時、空気チューブの膨脹可能な体積には限界がある。それにもかかわらず、胴部１２１の厚さの圧縮率が５０％を超える程度まで空気チューブを膨脹させた場合、体積の限界を超えると空気チューブの耐久性が低下して破れることになる。簡単にいうと、風船に空気を注入する際、体積の限界を超えると風船が破れるのと同じ原理である。また、胴部１２１の厚さの圧縮率が８０％以上の場合は、タイヤ構造体１００の変形率が上昇する。詳しく説明すると、胴部１２１の厚さの圧縮率が８０％以上にまで増加すると、胴部１２１のひずみが大きくなることを意味する。一般的にタイヤのひずみ速度が大きければ、熱エネルギーに変換する値が大きくなり、転がり抵抗値が増加する。

以下で、実施例を通じて本発明をさらに詳しく説明するが、下記の実施例は単に説明の目的のためであり、本願の範囲を限定するものではない。

［実施例２］
実施例２は、ＥＴＲＴＯ（３７−６２２）タイヤを使用し、空気チューブの空気圧は、タイヤ外部の最低空気圧が８０ｐｓｉとなる条件で行った。

実施例２の実験方法では、タイヤとドラムが接触した状態でタイヤを時計方向に回すと、ドラムが反時計方向に回ることで、タイヤの走行距離を確認することができる。この時、ドラムの速度は５０ｋｍ／ｈであり、重量は７０ｋｇである。

実施例２では、コアを同一の配合条件で発泡率を調節することで、コアの圧縮率を調節した。

実施例２の転がり抵抗は、トルクセルを利用して測定する。すなわち、５分空回転した後、駆動開始から２０秒〜１４０秒間の平均値を取得する。

胴部の圧縮率による転がり抵抗値及び走行距離を表２及び図３に示す。

＜評価基準＞
転がり抵抗：タイヤの走行速度が２０ｋｍ／ｈで転がり抵抗値が４５Ｗ以下、３０ｋｍ／ｈの速度で６０Ｗ以下の時、タイヤの転がり抵抗値の条件を満たすと評価した。
タイヤの耐久性：走行距離が５，０００ｋｍ以上の時、タイヤの耐久性の条件を満たすと評価した。

上記表２に示す結果によると、コアの胴部の圧縮率が１０％以下の時、転がり抵抗値が合格基準を超える。また、胴部の圧縮率が５０％〜８０％の時は、転がり抵抗値は合格基準を満たすが、走行距離は合格基準を満さない。これは、空気チューブの過度な膨張により疲労度が増加し、走行途中で空気チューブが破れるためである。さらに、胴部の圧縮率が８０％以上の時は、タイヤの変形率が増加して熱エネルギーに変換する値が大きくなり、転がり抵抗値が合格基準を超える。

図３は、本願の一実施例に係るタイヤ構造体の胴部の圧縮率による転がり抵抗及び走行距離を示すグラフである。

具体的に、図３は、表２の胴部の圧縮率による２０ｋｍ／ｈ速度における転がり抵抗値と走行距離をグラフで示す。

実施例２の結果である表２及び図３に示すように、本願の一実施形態において、胴部１２１の厚さの圧縮率は、１０％〜５０％であるが、これに制限されるものではない。さらに好ましくは、胴部１２１の厚さの圧縮率は３０％〜５０％であるが、これに制限されるものではない。

本願の一実施形態によれば、空気チューブの膨張時に胴部の圧縮された厚さは、タイヤ構造体の水平外径の７０％以下の長さ範囲を含むが、これに制限されるものではない。

図４（Ａ）は、本願の一実施形態に係るタイヤ構造体の胴部の圧縮前の面であり、図４（Ｂ）は、本願の一実施形態に係るタイヤ構造体の胴部の圧縮後の図である。

具体的には、図４（Ａ）は、タイヤ構造体１００の水平外径及び胴部の圧縮前の厚さを示すタイヤ構造体１００の平面図であり、図４（Ｂ）は、タイヤ構造体１００の水平外径及び胴部の圧縮された厚さを示すタイヤ構造体１００の平面図である。

タイヤ構造体の水平外径は、タイヤ外皮の水平外径であるが、これに制限されるものではない。

空気チューブ１１０の膨張時に胴部１２１の圧縮された厚さは、タイヤ構造体１００の水平外径の７０％以下で、より好ましくは２０％以上、７０％以下であるが、これに制限されるものではない。

胴部１２１の圧縮された厚さがタイヤ構造体１００の水平外径の７０％超の時は、胴部１２１の厚さが厚過ぎてタイヤ構造体をリムに取り付けることが困難である。また、取り付けがうまくできないものを無理に取り付けた後走行すると、空気チューブ１１０の捩れまたは折りたたみ現象が発生したり、コア１２０の捩れが発生したりする。これらの発生はパンクの主な原因になる。

胴部１２１の圧縮された厚さがタイヤ構造体１００の水平外径の２０％未満の時は、コア１２０の厚さが薄いため、走行時に接地面の外部刺激から空気チューブ１１０を十分に保護できず、パンクが発生する。

以下で、実施例を通じて本発明をさらに詳しく説明するが、下記の実施例は、単に説明の目的のためであり、本願の範囲を限定するものではない。

［実施例３］
実施例３は、ＥＴＲＴＯ（３７−６２２）タイヤを使用し、空気チューブの空気圧は、タイヤ外部の最低空気圧が８０ｐｓｉとなる条件で行った。

実施例３の実験方法では、タイヤとドラムが接触した状態でタイヤを時計方向に回すと、ドラムが反時計方向に回ることで、タイヤの走行距離を確認することができる。この時、ドラムの速度は５０ｋｍ／ｈであり、重量は７０ｋｇであり、走行距離は４，０００ｋｍである。

また、外部刺激によるパンクの発生有無を確認するために、市販の長さ９．８ｍｍのピンを通すことでパンクの発生有無を確認した。

実施例３の締結利便性は、コアの胴部の長径線に該当する胴部の両側を押したとき、胴部の内部面同士が接した時の重量値（ｋｇｆ）を測定することで確認した。

タイヤ構造体の水平外径（ｙ）に対する胴部の幅（ｘ）の割合（ｘ／ｙ）による締結利便性及びパンク有無を確認し、これらを表３に示す。

＜評価基準＞
締結利便性：重量値が２７ｋｇｆ以下の時、締結利便性に優れると評価した。
パンクが発生する：Ｏ
パンクが発生しない：Ｘ

上記表３に示す結果によると、胴部の圧縮された厚さ（ｘ）がタイヤ構造体の水平外径（ｙ）の７０％以上の時は、パンクが発生しなかった。割合が７０％超の範囲では、重量値が２７ｋｇｆより大きくなった。つまり、締結が容易ではなく無理に取り付けたタイヤが、走行時に空気チューブの捩れまたは折りたたみ現象が発生したり、コアの捩れなどが発生したりし、結果としてパンクが発生する。また、上記割合が２０％未満の時は、締結利便性はよいが、コアの厚さが薄すぎるため、空気注入式タイヤと同様に外部刺激によりパンクしやすい。

本願の一実施形態によれば、コアのショアＣ硬度は２０〜８０であるが、これに制限されるものではない。

コア１２０のショアＣ硬度が２０未満の時は、タイヤ構造体１００の転がり抵抗が高いことができる。これは、コア１２０の硬度が低すぎる時は、タイヤ構造体１００の変形率が増加して熱エネルギーに変換する値が大きくなり、転がり抵抗値が増加するからである。また、コア１２０のショアＣ硬度が８０超の時は、タイヤの乗車感が悪い可能性がある。

以下で、実施例を通じて本発明をさらに詳しく説明するが、下記の実施例は単に説明の目的のためであり、本願の範囲を限定するものではない。

［実施例４］
実施例４は、ＥＴＲＴＯ（３７−６２２）タイヤを使用し、空気チューブの空気圧は、タイヤ外部表示の最低空気圧が８０ｐｓｉとなる条件で行った。

実施例４の実験方法では、タイヤとドラムが接触した状態でタイヤを時計方向に回すと、ドラムが反時計方向に回ることで、タイヤの走行距離を確認することができる。この時、ドラムの速度は５０ｋｍ／ｈであり、重量は７０ｋｇである。

実施例４では、コアを同一の配合条件で発泡率を調節することで、コアの硬度を調節した。

実施例４のコアの硬度は、ＡＳＴＭ Ｄ ２２４０基準の硬度試験方法を適用して測定した。

実施例４の転がり抵抗は、トルクセルを使用して測定する。すなわち、５分空回転後、駆動開始から２０秒〜１４０秒間の平均値を取得する。

実施例４の振動は、μｍ単位で測定可能な振動機を使用して測定する。すなわち、５分間同じ速度で走行した後、タイヤのバランスをとった後、駆動開始から２０秒〜１４０秒間の平均値を取得する。

コアのショア硬度Ｃによる転がり抵抗値及び振動を表４及び図５に示す。

＜評価基準＞
転がり抵抗：タイヤの走行速度が２０ｋｍ／ｈで転がり抵抗値が４５Ｗ以下で、３０ｋｍ／ｈの速度で６０Ｗ以下の時、タイヤの転がり抵抗値の条件を満すと評価した。
乗車感：タイヤの走行速度が２０ｋｍ／ｈで振動変位が２５０μｍ以下の時、３０ｋｍ／ｈの速度で振動変位が５５０μｍ以下の時、乗車感が満足であると評価した。
パンクが発生する：Ｏ
パンクが発生しない：Ｘ

上記表４に示す結果によると、コアの硬度（ショアＣ）が２０未満の時は、転がり抵抗値が合格基準を超える。これは、コアの硬度が小すぎてタイヤ構造体の変形率が増加して熱エネルギーに変換する値が大きくなり、転がり抵抗値が合格基準を超えるためである。また、タイヤ外皮とコアの硬度差による摩耗が発生してパンクが発生する。コアの硬度が８０超の時は、転がり抵抗値が合格基準を超え、また振動変位値が合格基準を超えるため乗車感がよくない。これは、コアの硬度が高すぎて走行時にタイヤ接地面における衝撃を十分に吸収できないからである。これにより、タイヤ構造体の耐久性が落ちて、走行時にパンクが発生することになる。

図５は、本願の一実施例に係るタイヤ構造体のコアの硬度による転がり抵抗及び振動変位を示すグラフである。

具体的に、図５は、表４のコアの硬度による２０ｋｍ／ｈ速度における転がり抵抗値と振動変位をグラフとして示す。

実施例４の結果である表４及び図５に示すように、本願の一実施形態に係るコア１２０のショアＣ硬度は２０〜８０であるが、これに制限されるものではない。

本願の一実施形態によれば、コアとタイヤ外皮のショアＣ硬度の割合は０．２〜１であるが、これに制限されるものではない。

割合は、「コアのショアＣ硬度／タイヤ外皮のショアＣ硬度」として表すことができる。

コア１２０とタイヤ外皮１３０のショアＣ硬度の割合が０．２未満または１超の時は、コア１２０とタイヤ外皮１３０のショアＣ硬度の差異が大き過ぎるため、走行時にコア１２０とタイヤ外皮１３０との間で摩耗が発生する。この時、摩耗により残骸物がコア１２０またはタイヤ外皮１３０に付着して圧点として作用し、パンクの原因となる。

以下で、実施例を通じて本発明をさらに詳しく説明するが、下記の実施例は単に説明の目的のためであり、本願の範囲を限定するものではない。

［実施例５］
実施例５は、ＥＴＲＴＯ（３７−６２２）タイヤを使用し、空気チューブの空気圧は、タイヤ外部表示の最低空気圧が８０ｐｓｉとなる条件で行った。

実施例５の実験方法では、タイヤとドラムが接触した状態でタイヤを時計方向に回すと、ドラムが反時計方向に回ることで、タイヤの走行距離を確認することができる。この時、ドラムの速度は５０ｋｍ／ｈであり、重量は７０ｋｇである。

コアとタイヤ外皮の硬度割合による摩耗度を表５に示す。

＜評価基準＞
１ｃｙｃｌｅ：走行距離１ｋｍまたはドラムの回転数４１９．０４回
摩耗：１００ｃｙｃｌｅごとにコア及びタイヤ外皮の内面を確認して、摩耗が始まったかを確認し、摩耗度が始まったｃｙｃｌｅを摩耗度として表示する。摩耗度５００ｃｙｃｌｅがタイヤ構造体、コア及びチューブを安定して配置するために必要な最小ｃｙｃｌｅであるため、摩耗度が５００ｃｙｃｌｅ以上の時、タイヤの摩耗度の条件を満すと評価した。

表５に示す結果によると、硬度割合（コアの硬度／タイヤ外皮の硬度）が１超、０．２未満の時、摩耗が始まるｃｙｃｌｅの数が少ない。つまり、硬度割合が１超、０．２未満の時、摩耗が早く始まる。具体的に、コアの硬度とタイヤ外皮の硬度が異なることにより摩耗が早く発生し、摩耗による残骸物がコアまたはタイヤ外皮の表面にくっ付いて圧点として作用し、パンクの原因となり得る。

本願の第２の態様は、前記タイヤ構造体及び両フックを含むリムが締結されたタイヤ締結構造を提供する。

本願の第２の態様に係るタイヤ締結構造について、本願の第１の態様と重複する部分については詳しい説明を省略したが、その説明が省略されても、本願の第１の態様に記載された内容は、本願の第２の態様に同一の適用することができる。

図６は、本願の一実施形態に係るタイヤ締結構造を示す図である。

具体的に、図６は、本願の一実施形態に係るタイヤ構造体１００と両フック２１０を含むリム２００が締結されたタイヤ締結構造の平面図を示す。

図６を参照すると、タイヤ締結構造において、両フック２１０を含むリム２００にタイヤ構造体１００が図面のように締結されるが、これに制限されるものではない。

タイヤ締結構造は、タイヤ構造体１００が自転車などに締結された構造であるが、これに制限されるものではない。

本願の一実施形態によれば、空気チューブの膨張時に空気チューブの水平長径（Ａ）と両フック間の距離（Ｂ）の割合（Ｂ／Ａ）は０．７５以下であり、空気チューブの上端から水平長径に対応する境界までの長さ（Ｃ）と境界から空気チューブの下端までの長さ（Ｄ）の割合（Ｄ／Ｃ）は３．３以下であるが、これに制限されるものではない。

図７は、本願の一実施形態に係るタイヤ締結構造の図面である。

図７を参照すると、空気チューブ１１０の膨張時に空気チューブの水平長径（Ａ）と両フック２１０間の距離（Ｂ）の割合（Ｂ／Ａ）は０．７５以下であり、空気チューブ１１０の上端から水平長径に対応する境界までの長さ（Ｃ）と境界から空気チューブ１１０の下端までの長さ（Ｄ）の割合（Ｄ／Ｃ）は３．３以下であるが、これに制限されるものではない。

タイヤ構造体１００の側面に加えられた外力によって空気チューブ１１０が破れながらパンクが発生する可能性がある。この時、割合（Ｂ／Ａ）が０．７５以下で、割合（Ｄ／Ｃ）が３．３以下の場合、タイヤ構造体１００は、ランフラット（ｒｕｎ ｆｌａｔ）タイヤとして駆動することができる。ランフラットとは、空気チューブ１１０が破れた後、１０ｋｍ／ｈの速度で走る時、直進方向を基準として左右に６０°回転した場合にリム２００からタイヤ構造体１００の離脱が生じない状態を意味する。

以下で、実施例を通じて本発明をさらに詳しく説明するが、下記の実施例は単に説明の目的のためであり、本願の範囲を限定するものではない。

［実施例６］
実施例６は、ＥＴＲＴＯ（３７−６２２）タイヤを使用する条件で行った。この時、空気チューブは破れた状態であり、タイヤが締結された自転車を時速１０ｋｍで走行した。

割合（Ｂ／Ａ）及び割合（Ｄ／Ｃ）によるランフラットの有無を確認し、これらをそれぞれ表６及び表７に示す。

＜評価基準＞
直進方向を基準として左右６０°回した時、リムからタイヤの離脱が生じない：Ｏ
直進方向を基準として左右６０°回した時、リムからタイヤの離脱が生じる：Ｘ

表６及び表７に示す結果によると、タイヤの形状が空気チューブの水平長径（Ａ）と両フック間の距離（Ｂ）の割合（Ｂ／Ａ）が０．７５以下で、空気チューブの上端から水平長径に対応する境界までの長さ（Ｃ）と境界から空気チューブの下端までの長さ（Ｄ）の割合（Ｄ／Ｃ）が３．３以下の時、タイヤはパンクしてもランフラットタイヤとして走行することができる。

本願の一実施形態によれば、リムの両フックとタイヤ外皮の接触部に位置する翼部の厚さは、リムの両フック間の距離の３％〜３０％であるが、これに制限されるものではない。

図８は、本願の一実施形態に係るタイヤ締結構造の図である。

具体的には、図８は、本願の一実施形態に係るタイヤ締結構造の両フック間の距離及び翼部の厚さを示す平面図である。

翼部の厚さがリムの両フック間の距離の３％未満の時は、翼部１２２が存在しないか、翼部１２２の下端がリムの上面より上部に配置される場合と同様に、走行中にタイヤ構造体１００が回転すると、空気チューブ１１０が胴部１２１及びタイヤ外皮１３０との間に巻き込まれ（噛み込まれ）、空気チューブ１１０が破れてパンクが発生する可能性がある。

翼部の厚さがリムの両フック間の距離の３０％超の時は、タイヤ構造体１００をリム２００に締結することが困難である。タイヤ構造体１００をリム２００に締結することが難しく、無理に取り付けた状態で走行すると、空気チューブ１１０の捩れまたは折り畳みやコア１２０の捩れが発生してパンクが発生するか、タイヤ構造体１００がリム２００から離脱する可能性がある。

以下で、実施例を通じて本発明をさらに詳しく説明するが、下記の実施例は単に説明の目的のためであり、本願の範囲を限定するものではない。

［実施例７］
実施例７は、ＥＴＲＴＯ（３７−６２２）タイヤを使用し、空気チューブの空気圧は、タイヤ外部表示の最低空気圧が８０ｐｓｉとなる条件で行った。

実施例７の実験方法では、タイヤとドラムが接触した状態でタイヤを時計方向に回すと、ドラムが反時計方向に回ることで、タイヤの走行距離を確認することができる。この時、ドラムの速度は５０ｋｍ／ｈであり、重量は７０ｋｇであり、走行距離は５００ｋｍである。

両フック間の距離がそれぞれ１６ｍｍ、２１ｍｍ、３３ｍｍの時の両フック間の距離（ｘ）と翼部の厚さ（ｙ）の割合（ｙ／ｘ）によるパンクの有無を確認し、これを表８〜１０に示す。

＜評価基準＞
パンクが発生する：Ｏ
パンクが発生しない：Ｘ

表８〜１０に示す結果によると、翼部の厚さがリムの両フック間の距離の３％〜３０％の時、パンクが発生しないことを確認することができる。

本願の一実施形態によれば、空気チューブが膨張した状態で、リムの壁面の垂直延長線とタイヤ外皮の接触点における接線がなす角度が２０°〜８０°の範囲であるが、これに制限されるものではない。

図９は、本願の一実施形態に係るタイヤ締結構造を示す図である。

具体的には、図９は、空気チューブ１１０が膨張した状態で、リム２００の壁面の垂直延長線とタイヤ外皮１３０の接触点における接線間でなす角度（ｘ°）を示す平面図である。

角度が２０°未満、或いは角度が８０°超の時、タイヤを取り付けた自転車の乗車感がよくない可能性がある。

［実施例８］
実施例８は、ＥＴＲＴＯ（３７−６２２）タイヤを使用し、空気チューブの空気圧は、タイヤ外部表示の最低空気圧が８０ｐｓｉとなる条件で行った。

タイヤのコアの長径の長さを調節することで、リムの壁面の垂直延長線とタイヤ外皮の接触点における接線がなす角度を調節した。

タイヤの乗車感を確認するために、弾性反発力、振れ、転がり抵抗のための大小幅を確認した。

弾性反発力は、ホイールとタイヤが取り付けられたものを地上から１ｍ離れた高さから落下した時に、底から跳ね上がる最高点であり、ｃｍ単位で示した。

振れは、μｍ単位で測定可能な振動機を使用して測定する。すなわち、５分間同じ速度で走行した後、タイヤのバランスをとった後、駆動開始から２０秒〜１４０秒間の平均値を取得する。

転がり抵抗は、トルクセルを利用して測定する。すなわち、５分空回転した後、駆動開始から２０秒〜１４０秒間の転がり抵抗値を測定し、測定区間の最大値と最小値を測定した後、最大値と最小値との差異を転がり抵抗の大小幅として示す。

リムの壁面の垂直延長線とタイヤ外皮の接触点における接線がなす角度による弾性反発力、揺れ及び転がり抵抗の大小幅を表１１に示した。

＜評価基準＞
弾性反発力：４０ｃｍ以上の時、弾性反発力の条件を満たすと評価した。
振れ：振動変位が１５０μｍ以下の時、揺れの条件を満たすと評価した。
転がり抵抗の大小幅：転がり抵抗値の最大値と最小値との差異が２０Ｗ以下の時、転がり抵抗の大小幅の条件を満たすと評価した。

表１１に示す結果によると、弾性反発力は、角度が２０°以上の時に満たし、振れは、角度は８０°以下の時に満たし、転がり抵抗の大小幅は、角度が２０°以上、８０°以下の時に満たす。

実施例８の結果である表１１に示すように、本願の一実施形態に係るリムの壁面の垂直延長線とタイヤ外皮の接触点における接線がなす角度は、２０°〜８０°の範囲であるが、これに制限されるものではない。また好ましくは、角度が２５°〜７０°の範囲であるが、これに制限されるものではない。

本願の一実施形態によれば、リムの上面より下部空間でタイヤ外皮、コア及び空気チューブが全て接する接触部が存在するが、これに制限されるものではない。

具体的に、リム２００の上面より下部空間でタイヤ外皮１３０、コア１２０の翼部１２２及び空気チューブ１１０が全て接触する接触部が存在することにより、空気チューブ１１０が外部衝撃から破れたり、走行時にコア１２０の胴部１２１とタイヤ外皮１３０との間に巻き込まれながらパンクが発生することを防止することができる。

本願の第３の態様は、タイヤ締結構造を含む自転車を提供する。

本願の第３の態様に係る自転車について、本願の第１の態様及び第２の態様と重複する部分については詳しい説明を省略したが、その説明が省略されても、本願の第１の態様及び第２の態様に記載された内容は、本願の第３の態様に同一に適用することができる。

上述した本願の説明は、例示のためのものであり、本願が属する技術分野の当業者は、本願の技術的思想や必須的な特徴を変更せずに他の具体的な形態に容易に変形可能なことが理解できるであろう。従って、以上で記述した実施形態／実施例は、全ての面で例示的なものであり、限定的ではないと理解すべきである。例えば、単一型で説明されている各構成要素は、分散して実施してもよく、同様に、分散して説明されている構成要素も、結合した形態で実施してもよい。

本願の範囲は、上記詳細な説明よりも後述する特許請求の範囲によって表され、特許請求の範囲の意味及び範囲、並びにその均等概念から導出される全ての変更又は変形された形態が本願の範囲に含まれると解釈されるべきである。

１００ タイヤ構造体
１１０ 空気チューブ
１２０ コア
１２１ 胴部
１２２ 翼部
１３０ タイヤ外皮
２００ リム
２１０ 両フック

本願は、タイヤ締結構造及び自転車に関する。

本願は、上述した従来技術の問題点を解決するためのもので、タイヤ締結構造及び自転車を提供することを目的とする。

上記の技術的課題を達成するための技術的手段として、本願の第１の態様によれば、タイヤ構造体及び両フックを含むリムが締結されたタイヤ締結構造において、前記タイヤ構造体は、空気チューブ、前記空気チューブ上に具備されたコア、及び前記コア上に具備されたタイヤ外皮を含み、前記コアは、前記空気チューブの水平長径の上部に位置する胴部及び下部に位置する翼部を含み、前記翼部の下端は、前記リムの上面より下部に配置され、前記空気チューブの膨張時に前記空気チューブの水平長径（Ａ）と前記両フック間の距離（Ｂ）の割合（Ｂ／Ａ）は０．７５以下であり、前記空気チューブの上端から前記水平長径に対応する境界までの長さ（Ｃ）と前記境界から前記空気チューブの下端までの長さ（Ｄ）の割合（Ｄ／Ｃ）は３．３以下であることを特徴とするタイヤ締結構造を提供する。

上述した本願の課題解決手段によれば、本願によるタイヤ締結構造におけるタイヤ構造体は、空気チューブ上にコアが具備されており、走行時に接地面の釘のような鋭いものなどの外部刺激によりタイヤが損傷されてパンクすることを防止することができる。また、前記タイヤ構造体は、空気チューブを含み、従来のソリッドタイヤに比べて重量が軽く、転がり抵抗に優れるという長所がある。

従来の３重構造のタイヤは、空気チューブ上に配置されたコアの形状による問題点が全く認知できなかった。上記問題点とは、例えば、走行中にタイヤが回りながら空気チューブがコアとタイヤ外皮との間に巻き込まれて、前記空気チューブが破れてパンクが発生することである。しかし、本願発明のタイヤ締結構造におけるタイヤ構造体は、コアの翼部をリムの上面より下部に配置することで、上記問題点を解決した。

本願の一実施形態に係るタイヤ締結構造におけるタイヤ構造体の形状は、空気チューブの膨張時に前記空気チューブの水平長径（Ａ）と両フック間の距離（Ｂ）の割合（Ｂ／Ａ）は０．７５以下であり、前記空気チューブの上端から前記水平長径に対応する境界までの長さ（Ｃ）と前記境界から前記空気チューブの下端までの長さ（Ｄ）の割合（Ｄ／Ｃ）は３．３以下であり、前記タイヤ構造体の側面に加えられた外力によって前記空気チューブが破れてパンクが発生した時、前記タイヤ構造体はランフラット（ｒｕｎ ｆｌａｔ）タイヤとして駆動することができる。

Claims (11)

1. リムと締結可能なタイヤ構造体において、
   前記タイヤ構造体は、空気チューブ、前記空気チューブ上に具備されたコア、及び前記コア上に具備されたタイヤ外皮を含み、
   前記コアは、前記空気チューブの水平長径の上部に位置する胴部及び下部に位置する翼部を含み、
   前記翼部の下端は、前記リムの上面より下部に配置されることを特徴とするタイヤ構造体。
2. 前記空気チューブの膨張時に前記コアの胴部厚さの圧縮率が１０％〜５０％であることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ構造体。
3. 前記空気チューブの膨張時に前記胴部の圧縮された厚さは、前記タイヤ構造体の水平外径の７０％以下の長さ範囲を含むことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ構造体。
4. 前記コアのショアＣ硬度は２０〜８０であることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ構造体。
5. 前記コアと前記タイヤ外皮のショアＣ硬度の割合は０．２〜１であることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ構造体。
6. 請求項１に記載の前記タイヤ構造体及び
   両フックを含む前記リムが締結されたことを特徴とするタイヤ締結構造。
7. 前記空気チューブの膨張時に前記空気チューブの水平長径（Ａ）と前記両フック間の距離（Ｂ）の割合（Ｂ／Ａ）は０．７５以下であり、
   前記空気チューブの上端から前記水平長径に対応する境界までの長さ（Ｃ）と前記境界から前記空気チューブの下端までの長さ（Ｄ）の割合（Ｄ／Ｃ）は３．３以下であることを特徴とする請求項６に記載のタイヤ締結構造。
8. 前記リムの両フックと前記タイヤ外皮の接触部に位置する前記翼部の厚さは、前記リムの両フック間の距離の３％〜３０％であることを特徴とする請求項６に記載のタイヤ締結構造。
9. 前記空気チューブが膨張した状態で前記リムの壁面の垂直延長線と前記タイヤ外皮の接触点における接線がなす角度が２０°〜８０°の範囲であることを特徴とする請求項６に記載のタイヤ締結構造。
10. 前記リムの上面より下部空間で前記タイヤ外皮、前記コア、及び前記空気チューブが全て接する接触部が存在することを特徴とする請求項６に記載のタイヤ締結構造。
11. 請求項６に記載のタイヤ締結構造を含むことを特徴とする自転車。