JP2021094905A

JP2021094905A - 非空気圧タイヤ

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Publication number: JP2021094905A
Application number: JP2019225724A
Authority: JP
Inventors: 裕士田原; Hiroshi Tahara
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd; Toyo Tire Corp
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2019-12-13
Filing date: 2019-12-13
Publication date: 2021-06-24
Anticipated expiration: 2039-12-13
Also published as: JP7418197B2; CN112976940A; EP3835085B1; US20210178827A1; EP3835085A1

Abstract

【課題】石噛みを抑制できる非空気圧タイヤを提供する。【解決手段】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、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、前記外側環状部の外側に設けられたトレッドと、前記トレッドに形成された溝と、を備え、前記溝は、溝側壁から溝内方へ向かって突出する突起を備える。【選択図】図２

Description

本開示は、非空気圧タイヤに関する。

一般的に、タイヤのトレッドには、複数の溝が形成されている。このようなタイヤでは、走行時に石が溝に挟まるいわゆる石噛みが生じることがある。石噛みは、溝底や溝側壁でクラックを引き起こしたり、振動や騒音を発生させたりする原因となり得る。石噛みを抑制するために、例えば下記特許文献１のように溝底に突起を設ける等の対策がある。

特開２０１６−１９９０７３号公報

本開示の目的は、石噛みを抑制できる非空気圧タイヤを提供することである。

本開示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、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、前記外側環状部の外側に設けられたトレッドと、前記トレッドに形成された溝と、を備え、
前記溝は、溝側壁から溝内方へ向かって突出する突起を備える。

本実施形態に係る非空気圧タイヤを示す正面図図１の非空気圧タイヤのＡ−Ａ断面図図２の非空気圧タイヤの要部拡大図トレッドを外周側から見た図石の排出作用を説明するための図他の実施形態に係る非空気圧タイヤの要部拡大図他の実施形態に係る非空気圧タイヤの要部拡大図他の実施形態に係る非空気圧タイヤの要部拡大図他の実施形態に係る非空気圧タイヤの要部拡大図

以下、非空気圧タイヤの一実施形態について、図面を参照しながら説明する。

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を備えている。本発明の非空気圧タイヤ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。

本実施形態では、図１に示すように、支持構造体ＳＳの外側に、トレッド４が設けられている。トレッド４は、例えば、従来の空気入りタイヤと同様にゴムで構成され、従来の空気入りタイヤと同様に、外周面にパターン（溝）を備えている。支持構造体ＳＳとトレッド４は、接着剤により接着される。

本実施形態の非空気圧タイヤ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とを連結する複数の連結部３とを備えている。

本発明における支持構造体ＳＳは、弾性材料で成形されるが、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。また、例えば、支持構造体ＳＳの母材として、ポリエステルエラストマー等の熱可塑性エラストマー、天然ゴム等の架橋ゴム、又はその他の樹脂（例えば、ポリエチレン樹脂等の熱可塑性樹脂、ポリウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂）が採用されてもよい。また、例えば、母材の内部に、繊維又は金属コード等の補強材が埋設されていてもよい。

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。なお、内側環状部１の厚みは、特に限定されないが、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で、適宜設定される。

内側環状部１の内径は、特に限定されないが、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。内側環状部１のタイヤ幅方向ＷＤの幅は、特に限定されないが、用途、車軸の長さ等に応じて適宜決定される。

外側環状部２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。なお、外側環状部２の厚みは、特に限定されないが、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で、適宜設定される。

外側環状部２の内径は、特に限定されないが、その用途等に応じて適宜決定される。また、外側環状部２のタイヤ幅方向ＷＤの幅は、特に限定されないが、用途等に応じて適宜決定される。なお、外側環状部２の幅は、内側環状部１の幅と同じであることが好ましい。

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。連結部３の数は、特に限定されないが、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で、適宜設定される。

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。

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２に示すように、タイヤ赤道面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。

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。

板厚ｔは、特に限定されないが、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で、適宜設定される。また、板幅ｗは、特に限定されないが、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で、適宜設定される。

第１連結部３１は、内側環状部１と結合する内側結合部３１ａと、外側環状部２と結合する外側結合部３１ｂとを備えている。

内側結合部３１ａの形状は、特に限定されないが、本実施形態においては、内側結合部３１ａは長方形状に形成されている。内側結合部３１ａの長手方向は、タイヤ幅方向ＷＤと平行となっている。なお、内側結合部３１ａの長手方向は、タイヤ幅方向ＷＤと平行である必要はなく、例えば、タイヤ幅方向ＷＤに対して交差するようにしてもよい。

外側結合部３１ｂの形状は、特に限定されないが、本実施形態においては、外側結合部３１ｂは長方形状に形成されている。外側結合部３１ｂの長手方向は、タイヤ幅方向ＷＤと平行となっている。なお、外側結合部３１ｂの長手方向は、タイヤ幅方向ＷＤと平行である必要はなく、例えば、タイヤ幅方向ＷＤに対して交差するようにしてもよい。

本実施形態のトレッド４の踏面４ａは、タイヤ幅方向ＷＤに平行となっており、タイヤ幅方向ＷＤの一方端から他方端に亘って平坦となっている。なお、トレッド４の踏面４ａは、必ずしも平坦でなくてもよく、曲率を有していてもよい。ただし、踏面４ａの曲率は小さいのが好ましく、踏面４ａの曲率半径は例えば４９０ｍｍ以上が好ましく、８１０ｍｍ以上がより好ましい。ここでの曲率半径は、踏面４ａが一つの曲率を有する場合の曲率半径、又は、踏面４ａがタイヤ幅方向ＷＤに沿って複数の曲率を有する構成の場合のタイヤ赤道面に最も近い曲率の曲率半径である。また、踏面４ａの最大外径と最小外径の差が１０ｍｍ以下が好ましく、６ｍｍ以下がより好ましい。なお、通常、踏面４ａの最大外径は、踏面４ａのタイヤ赤道面での外径であり、踏面４ａの最小外径は、踏面４ａのタイヤ幅方向両端での外径である。

図４は、トレッド４を外周側から見た図である。図４に破線で示す部分は、外側結合部３１ｂ，３２ｂである。トレッド４は、外側結合部３１ｂ，３２ｂのタイヤ径方向外側に位置する円環状の結合部領域４０，４０を備える。結合部領域４０，４０は、タイヤ周方向ＣＤから見て、外側結合部３１ｂ，３２ｂとタイヤ径方向ＲＤに重なる。

トレッド４の外周面には、複数の溝が形成されている。本実施形態では、タイヤ周方向ＣＤに延びる３本の主溝５が形成されている。主溝５は、トレッド４のタイヤ幅方向ＷＤの中央と、結合部領域４０，４０とに形成されている。主溝５は、タイヤ周方向ＣＤに延びていれば、タイヤ周方向ＣＤに一致していても傾斜してもよく、ジグザグ状であってもよい。なお、トレッド４の外周面には、タイヤ幅方向ＷＤに延びる横溝が形成されていてもよい。横溝は、タイヤ幅方向ＷＤに延びていれば、タイヤ幅方向ＷＤに一致していても傾斜していてもよい。

主溝５の断面は、矩形状をしている。ただし、主溝５の断面は、矩形状に限定されず、溝底が溝開口よりも狭くなった台形状等でもよい。主溝５は、タイヤ径方向ＲＤに沿って延びる溝側壁５ａ，５ａと、両溝側壁５ａのタイヤ径方向内方端同士を連結する溝底５ｂとを備える。溝側壁５ａ，５ａは、溝開口の端部と溝底５ｂの端部とを通る平面である。

主溝５は、溝側壁５ａから溝内方へ向かって突出する突起５０を備える。主溝５は、両方の溝側壁５ａからそれぞれ突出する突起５０を備える。本実施形態では、３本の主溝５のうち結合部領域４０，４０に位置する主溝５のみが突起５０を備える。

主溝５が突起５０を備えることで、溝開口から石が侵入するのを抑制して、石噛みを抑制できる。また、主溝５が突起５０を備えることで、仮に石が侵入した場合にも、溝側壁５ａと石の直接接触を防いで、溝側壁５ａでのクラックを防止できる。

また、突起５０は、主溝５に入り込んだ石を排出する機能も有する。一般的な空気入りタイヤのように仮にトレッド４の踏面４ａが曲率を有する場合、接地時に主溝５の溝幅が狭くなることで主溝５に石が挟まるが、タイヤ転動に伴い主溝５の溝幅が元に戻っていき、遠心力で石が排出される。一方、トレッド４の踏面４ａが平坦もしくは略平坦の場合、接地時と非接地時で主溝５の溝幅がほとんど変わらないため、噛んだ石の排出力が弱いが、突起５０によって石の排出を促すことができる。

突起５０による具体的な石の排出作用を図５を用いて説明する。トレッド４の踏面４ａが平坦もしくは略平坦の場合、接地時には主溝５の溝幅はほぼ変わることなく、図５（ａ）に示すように主溝５の両側の陸部４１が、タイヤ径方向ＲＤに圧縮される。これに伴い、突起５０はタイヤ径方向内方（溝底側）に移動され、石９のタイヤ径方向内側に入り込む。その後、タイヤ転動に伴い陸部４１への圧縮荷重が開放されていくと、図５（ｂ）に示すように突起５０はタイヤ径方向外方（開口側）に向かって移動され、石９を排出する機能を発揮する。

図３に示すように、突起５０の断面は三角形となっており、突起５０は、タイヤ径方向外方に向いた突起外面５０ａと、タイヤ径方向内方に向いた突起内面５０ｂとを備える。突起外面５０ａは、タイヤ幅方向ＷＤに略平行となっている。一方、突起内面５０ｂは、主溝５の深さ方向に相当するタイヤ径方向ＲＤに対し、溝底５ｂに向かうほど溝側壁５ａに近づくように傾斜している。すなわち、突起５０は、突起内面５０ｂによって溝底５ｂに向かうほど溝幅が広くなるように設けられている。

突起５０は、主溝５の開口側へ向かって突出している。言い換えると、突起５０の突出方向（図３に矢印で示す）が、タイヤ幅方向ＷＤに対し、突起５０の突端５０ｃに向かうほど溝開口に近づくように傾斜している。突起５０の突出方向は、基端５０ｄの中心から突端５０ｃの中心へ向かう方向である。突起５０が主溝５の開口側へ向かって突出していることで、突起５０が「返し」となって石の侵入を効果的に抑制でき、その一方で侵入した石は排出されやすい。

主溝５は、主溝５の深さ方向に沿って複数の突起５０を備えるようにしてもよい。本実施形態では、複数の突起５０の断面が鋸刃状をなしている。複数の突起５０は、同じ形状であってもよく、互いに異なる形状であってもよい。例えば、主溝５の開口側の突起５０を溝底側の突起５０よりも小さくしてもよい。

また、突起５０を主溝５の深さ方向に沿って一つのみ設ける場合、突起５０が溝側壁５ａの深さ方向中央よりも開口側にあると石の侵入を効果的に抑制でき、一方、突起５０が溝側壁５ａの深さ方向中央よりも溝底側にあると石を効果的に排出できる。

突起５０は、主溝５が延びる方向に沿って連続して設けられてもよい。本実施形態では、突起５０はタイヤ周方向ＣＤに沿って連続して設けられている。ただし、突起５０は、タイヤ周方向ＣＤに沿って連続して設けられる必要はなく、間欠的に設けられてもよい。例えば、トレッドパターンの繰り返しピッチ毎に一つの突起５０を設けるようにしてもよい。

溝側壁５ａから突端５０ｃまでの長さ（突出量）ｐは、溝幅ｇｗの２０％以上が好ましく、３０％以上がより好ましい。また、突出量ｐは、溝幅ｇｗの４５％以下が好ましく、４０％以下がより好ましい。

以上のように、本実施形態に係る非空気圧タイヤＴは、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２と、内側環状部１と外側環状部２とを連結する複数の連結部３と、外側環状部２の外側に設けられたトレッド４と、トレッド４に形成された主溝５と、を備え、
主溝５は、溝側壁５ａから溝内方へ向かって突出する突起５０を備える。

この非空気圧タイヤＴによれば、主溝５が突起５０を備えることで、溝開口から石が侵入するのを抑制して、石噛みを抑制できる

また、本実施形態に係る非空気圧タイヤＴにおいて、突起５０は、主溝５の開口側へ向かって突出するようにしてもよい。この構成によれば、突起５０が「返し」となって石の侵入を効果的に抑制でき、その一方で侵入した石は排出されやすい。

また、本実施形態に係る非空気圧タイヤＴにおいて、主溝５は、溝深さ方向に沿って複数の突起５０を備えるようにしてもよい。この構成によれば、溝開口から石が侵入するのを効果的に抑制できる。

また、本実施形態に係る非空気圧タイヤＴにおいて、主溝５は、両方の溝側壁５ａからそれぞれ突出する突起５０を備えるようにしてもよい。この構成によれば、溝開口から石が侵入するのを効果的に抑制できる。

また、本実施形態に係る非空気圧タイヤＴにおいて、突起５０を備える主溝５は、連結部３と外側環状部２との外側結合部３１ｂ，３２ｂのタイヤ径方向外側に位置する結合部領域４０に形成されているようにしてもよい。外側結合部３１ｂ，３２ｂのタイヤ径方向外側に位置する結合部領域４０では接地圧が高いため、石噛みによるダメージが大きくなりやすい。そのため、結合部領域４０に形成された主溝５が突起５０を備えることで、結合部領域４０での石噛み対策を重点的に行い得る。

また、本実施形態に係る非空気圧タイヤＴにおいて、突起５０は、主溝５の延びる方向に沿って連続して設けられているようにしてもよい。この構成によれば、タイヤ全体で石噛みを効果的に抑制できる。

以上、本開示の実施形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施形態に限定されるものでないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施形態の説明だけではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。

上記の各実施形態で採用している構造を他の任意の実施形態に採用することは可能である。各部の具体的な構成は、上記した実施形態のみに限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

なお、非空気圧タイヤは、上記した実施形態の構成に限定されるものではなく、また、上記した作用効果に限定されるものではない。また、非空気圧タイヤは、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。例えば、上記した複数の実施形態の各構成や各方法等を任意に採用して組み合わせてもよく（１つの実施形態に係る各構成や各方法等を他の実施形態に係る構成や方法等に適用してもよく）、さらに、下記する各種の変更例に係る構成や方法等を任意に一つ又は複数選択して、上記した実施形態に係る構成や方法等に採用してもよいことは勿論である。

（１）上記実施形態に係る非空気圧タイヤＴにおいては、両溝側壁５ａ，５ａからそれぞれ突出する突起５０，５０は、主溝５の深さ方向の同じ位置に設けられているが、これに限定されない。例えば、図６に示すように、両溝側壁５ａ，５ａからそれぞれ突出する突起５０，５０は、主溝５の深さ方向で互いに異なる位置に設けられてもよい。

（２）また、上記実施形態に係る非空気圧タイヤＴにおいては、突起５０の突起外面５０ａは、タイヤ幅方向ＷＤに略平行となっているが、これに限定されない。例えば、図７に示すように、突起内面５０ｂと同様、突起外面５０ａがタイヤ径方向ＲＤに対し、溝底５ｂに向かうほど溝側壁５ａに近づくように傾斜してもよい。この構成によれば、溝開口から石が侵入するのを効果的に抑制できる。

（３）また、上記実施形態に係る非空気圧タイヤＴにおいては、主溝５は、主溝５の深さ方向に沿って複数の突起５０を備えるようにしているが、これに限定されない。例えば、図８に示すように、主溝５は、主溝５の深さ方向に一つのみの突起５０を備えるようにしてもよい。複数の突起５０を設けると、タイヤ径方向外側の突起５０がタイヤ径方向内側の突起５０による石に排出作用を阻害するおそれがあるが、一つの突起５０であれば排出作用が阻害されない。

（４）また、上記実施形態に係る非空気圧タイヤＴにおいては、突起５０の断面は三角形となっているが、これに限定されない。例えば、図９に示すように、突起５０の断面は矩形でもよい。

（５）また、上記実施形態に係る非空気圧タイヤＴにおいては、突起５０は、主溝５の延びる方向に沿って連続して設けられているが、これに限定されない。突起５０を主溝５の延びる方向に沿って間欠的に設けることで、排水性を確保することができる。また、突起５０は、主溝５と副溝の交差点付近に重点的に設けるようにしてもよい。

（６）また、上記実施形態に係る非空気圧タイヤＴにおいては、トレッド４のタイヤ幅方向中央に形成された主溝５は、突起５０を備えていないが、突起５０を備えてもよい。このとき、トレッド４のタイヤ幅方向中央の主溝５は、主溝５の深さ方向に一つのみの突起５０を備え、結合部領域４０の主溝５は、主溝５の深さ方向に複数の突起５０を備えるようにしてもよい。また、副溝が突起５０を備えていても構わない。

（７）また、上記実施形態に係る非空気圧タイヤＴにおいては、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が、連結部３の形状は特に限定されない。例えば、連結部３は、内側環状部１と外側環状部２とを連結する矩形板状等でもよい。

Ｔ…非空気圧タイヤ、ＳＳ…支持構造体、１…内側環状部、２…外側環状部、３…連結部、４…トレッド、４ａ…踏面、５…主溝、５ａ…溝側壁、５ｂ…溝底、３１…第１連結部、３１ａ…内側結合部、３１ｂ…外側結合部、３２…第２連結部、３２ｂ…外側結合部、４０…結合部領域、４１…陸部、５０…突起、５０ａ…突起外面、５０ｂ…突起内面、５０ｃ…突端、５０ｄ…基端、ＣＤ…タイヤ周方向、ＲＤ…タイヤ径方向、ＷＤ…タイヤ幅方向

Claims

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、前記外側環状部の外側に設けられたトレッドと、前記トレッドに形成された溝と、を備え、
前記溝は、溝側壁から溝内方へ向かって突出する突起を備える、非空気圧タイヤ。
前記突起は、前記溝の開口側へ向かって突出する、請求項１に記載の非空気圧タイヤ。
前記溝は、溝深さ方向に沿って複数の前記突起を備える、請求項１又は２に記載の非空気圧タイヤ。
前記溝は、両方の溝側壁からそれぞれ突出する前記突起を備える、請求項１〜３の何れか１項に記載に非空気圧タイヤ。
前記突起を備える前記溝は、前記連結部と前記外側環状部との結合部のタイヤ径方向外側に位置する結合部領域に形成されている、請求項１〜４の何れか１項に記載に非空気圧タイヤ。
前記突起は、前記溝の延びる方向に沿って連続して設けられている、請求項１〜５の何れか１項に記載の非空気圧タイヤ。