JP2022029955A - エアレスタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】 乗り心地性能と耐久性能とを高次元で両立し得るエアレスタイヤを提供する。【解決手段】 接地面２ａを有するトレッドリング２と、トレッドリング２のタイヤ半径方向の内側に配されかつ車軸に固定されるハブ３と、トレッドリング２とハブ３とを連結するためのスポーク４とを備えたエアレスタイヤ１である。スポーク４は、タイヤ軸方向の幅がタイヤ周方向の厚さよりも大きい板状の複数のスポーク板部５を含んでいる。スポーク板部５のそれぞれは、スポーク厚さ方向から見て、ハブ３側の端縁である第１縁部６と、トレッドリング２側の端縁である第２縁部７と、第１縁部６と第２縁部７とを連結する一対の端縁である第３縁部８及び第４縁部９とを有している。第１縁部６は、第３縁部８に対して鈍角かつ第４縁部９に対して鋭角に延びている。第１縁部６の厚さｔ１は、第４縁部９から第３縁部８にかけて漸減している。【選択図】 図４

Description

本発明は、高圧空気を用いることなく、自らの構造によって荷重を支持することができるエアレスタイヤに関する。

従来、トレッドリングとハブとをスポークで連結したエアレスタイヤが種々知られている。例えば、下記特許文献１には、スポークの外端側の圧縮剛性を、スポークの内端側の圧縮剛性よりも大きくしたエアレスタイヤが提案されている。

特開２０１７－０８１１９９号公報

特許文献１のエアレスタイヤは、スポークのタイヤ周方向の厚さを大きくすることで耐久性能の向上を試みているが、スポークの厚さを大きくすると乗り心地性能が低下するという問題があり、乗り心地性能と耐久性能との両立に関して更なる改善が要望されていた。

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、乗り心地性能と耐久性能とを高次元で両立し得るエアレスタイヤを提供することを主たる目的としている。

本発明は、エアレスタイヤであって、接地面を有するトレッドリングと、前記トレッドリングのタイヤ半径方向の内側に配されかつ車軸に固定されるハブと、前記トレッドリングと前記ハブとを連結するためのスポークとを備え、前記スポークは、タイヤ軸方向の幅がタイヤ周方向の厚さよりも大きい板状の複数のスポーク板部を含み、前記スポーク板部のそれぞれは、スポーク厚さ方向から見て、前記ハブ側の端縁である第１縁部と、前記トレッドリング側の端縁である第２縁部と、前記第１縁部と前記第２縁部とを連結する一対の端縁である第３縁部及び第４縁部とを有し、前記第１縁部は、前記第３縁部に対して鈍角かつ前記第４縁部に対して鋭角に延び、前記第１縁部の厚さは、前記第４縁部から前記第３縁部にかけて漸減していることを特徴とする。

本発明のエアレスタイヤにおいて、前記第２縁部は、前記第３縁部に対して鋭角かつ前記第４縁部に対して鈍角に延び、前記第２縁部の厚さは、前記第３縁部から前記第４縁部にかけて漸減しているのが望ましい。

本発明のエアレスタイヤにおいて、前記第３縁部の厚さは、前記第２縁部から前記１縁部にかけて漸減しているのが望ましい。

本発明のエアレスタイヤにおいて、前記第４縁部の厚さは、前記第１縁部から前記第２縁部にかけて漸減しているのが望ましい。

本発明のエアレスタイヤにおいて、前記第１縁部の前記第３縁部側の厚さは、１．５mm以上であるのが望ましい。

本発明のエアレスタイヤにおいて、前記第１縁部の前記第４縁部側の厚さは、前記第１縁部の前記第３縁部側の厚さの２～３倍であるのが望ましい。

本発明のエアレスタイヤにおいて、前記第２縁部の前記第４縁部側の厚さは、前記第１縁部の前記第３縁部側の厚さに等しいのが望ましい。

本発明のエアレスタイヤにおいて、前記スポーク板部のそれぞれは、スポーク幅方向から見て、前記第１縁部側でタイヤ周方向の一方に突出するように湾曲する第１湾曲部と、前記第２縁部側でタイヤ周方向の他方に突出するように湾曲する第２湾曲部とを含み、前記第１湾曲部及び前記第２湾曲部は、それぞれ、前記第３縁部から前記第４縁部にわたり形成されているのが望ましい。

本発明のエアレスタイヤにおいて、前記スポーク板部のそれぞれは、前記第１湾曲部と前記第２湾曲部とを接続する接続部を含み、前記第１縁部から前記接続部までのタイヤ半径方向の距離は、前記第２縁部から前記接続部までのタイヤ半径方向の距離に等しいのが望ましい。

本発明のエアレスタイヤにおいて、スポークは、タイヤ軸方向の幅がタイヤ周方向の厚さよりも大きい板状の複数のスポーク板部を含み、前記スポーク板部のそれぞれは、スポーク厚さ方向から見て、前記ハブ側の端縁である第１縁部と、前記トレッドリング側の端縁である第２縁部と、前記第１縁部と前記第２縁部とを連結する一対の端縁である第３縁部及び第４縁部とを有している。このようなスポーク板部は、接地時の衝撃を吸収しつつ高い剛性を両立することができ、エアレスタイヤの乗り心地性能と耐久性能とを両立させることができる。

本発明のエアレスタイヤにおいて、前記第１縁部は、前記第３縁部に対して鈍角かつ前記第４縁部に対して鋭角に延び、前記第１縁部の厚さは、前記第４縁部から前記第３縁部にかけて漸減している。

このようなスポーク板部は、第１縁部の応力が集中し易いタイヤ軸方向の中央側である第３縁部側の厚さが小さく変形し易いので、第１縁部のタイヤ軸方向の中央側の歪みを緩和し、エアレスタイヤの耐久性能を向上させることができる。また、このスポーク板部は、第１縁部の厚さが漸減しているので、応力の局所的な変化を抑制し、エアレスタイヤの乗り心地性能を向上させることができる。このため、本発明のエアレスタイヤは、乗り心地性能と耐久性能とを高次元で両立することができる。

本発明のエアレスタイヤの一実施形態を示す斜視図である。 図１のエアレスタイヤの側面図である。 スポーク厚さ方向から見たスポーク板部の端面図である。 スポーク板部の斜視図である。 図３のＡ方向から見たスポーク板部の端面図である。 図３のＢ方向から見たスポーク板部の端面図である。 図２のＣ－Ｃ線の断面図である。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき詳細に説明される。
図１は、本実施形態のエアレスタイヤ１を示す斜視図であり、図２は、エアレスタイヤ１の側面図である。図１及び図２に示されるように、本実施形態のエアレスタイヤ１は、接地面２ａを有するトレッドリング２と、トレッドリング２のタイヤ半径方向内側に配されるハブ３と、トレッドリング２とハブ３とを連結するためのスポーク４とを備えている。

ハブ３は、車両の車軸（図示省略）に固定される固定部３ａを含むのが望ましい。このようなエアレスタイヤ１は、高圧空気を用いずに、ハブ３及びスポーク４によってトレッドリング２に作用する荷重を支持することができる。このため、本実施形態のエアレスタイヤ１は、パンクするおそれがない。

本実施形態のスポーク４は、タイヤ軸方向の幅がタイヤ周方向の厚さよりも大きい板状のスポーク板部５を含んでいる。このようなスポーク４は、トレッドリング２に荷重が作用したときに、ハブ３よりも上方に位置するスポーク板部５に引張力が作用し、ハブ３よりも下方に位置するスポーク板部５に圧縮力が作用することで、荷重を支持することができる。

図３は、スポーク厚さ方向から見たスポーク板部５の端面図である。図３に示されるように、本実施形態のスポーク板部５のそれぞれは、スポーク厚さ方向から見て、ハブ３側の端縁である第１縁部６と、トレッドリング２側の端縁である第２縁部７とを含んでいる。スポーク板部５は、さらに、第１縁部６と第２縁部７とを連結する一対の端縁である第３縁部８及び第４縁部９を有するのが望ましい。このようなスポーク板部５は、接地時の衝撃吸収性と高い剛性とを両立することに好適であり、エアレスタイヤ１の乗り心地性能と耐久性能とを両立させることができる。

本実施形態の第１縁部６は、第３縁部８に対して鈍角かつ第４縁部９に対して鋭角に延びている。すなわち、第１縁部６は、第３縁部８に対して鈍角の角度θ１を有し、かつ、第４縁部９に対して鋭角の角度θ２を有する端縁である。

図４は、スポーク板部５の斜視図である。図３及び図４に示されるように、本実施形態の第１縁部６の厚さｔ１は、第４縁部９から第３縁部８にかけて漸減している。このようなスポーク板部５は、第１縁部６の応力が集中し易いタイヤ軸方向の中央側である第３縁部８側の厚さｔ２が小さく変形し易いので、第１縁部６のタイヤ軸方向の中央側の歪みを緩和し、エアレスタイヤ１の耐久性能を向上させることができる。

また、このようなスポーク板部５は、第１縁部６の厚さｔ１が漸減しているので、応力の局所的な変化を抑制し、エアレスタイヤ１の乗り心地性能を向上させることができる。このため、本実施形態のエアレスタイヤ１は、乗り心地性能と耐久性能とを高次元で両立することができる。

第１縁部６の第３縁部８側の厚さｔ２は、好ましくは、１．５mm以上である。厚さｔ２が１．５mm以上であることで、スポーク４に必要な剛性を維持し、早期に破断することを抑制することができる。このような観点から、第１縁部６の第３縁部８側の厚さｔ２は、より好ましくは、２．０mm以上であり、さらに好ましくは、２．５mm以上である。

第１縁部６の第３縁部８側の厚さｔ２は、好ましくは、４．０mm以下である。厚さｔ２が４．０mm以下であることで、第１縁部６のタイヤ軸方向の中央側の歪みを緩和し、エアレスタイヤ１の耐久性能を向上させることができる。このような観点から、第１縁部６の第３縁部８側の厚さｔ２は、より好ましくは、３．５mm以下であり、さらに好ましくは、３．０mm以下である。

第１縁部６の第４縁部９側の厚さｔ３は、第１縁部６の第３縁部８側の厚さｔ２の、好ましくは、２～３倍である。厚さｔ３が厚さｔ２の２倍以上であることで、タイヤ軸方向の中央側と端部側とにおける歪みをバランスよく分散することができる。厚さｔ３が厚さｔ２の３倍以下であることで、タイヤ軸方向の端部側に過度な歪みが発生することを抑制することができる。

図１に示されるように、より好ましい態様として、トレッドリング２は、例えば、ゴム等の弾性体により、円筒状に形成されている。トレッドリング２は、走行時に路面に接地する接地面２ａに複数の溝１０が形成されるのが望ましい。接地面２ａは、このような態様に限定されるものではなく、例えば、ブロック状のものであってもよく、複数の凹部が形成されていてもよい。

図１及び図２に示されるように、ハブ３は、例えば、金属等の非弾性体により形成されている。ハブ３は、車軸に固定される円盤状の固定部３ａと、スポーク４に連結される円筒状の円筒部３ｂとを有するのが望ましい。ハブ３の固定部３ａは、例えば、複数の固定用孔が形成されている。ハブ３の固定部３ａは、このような態様に限定されるものではなく、例えば、専用の車軸に対して、ワンタッチで取付可能なものであってもよい。

スポーク４は、例えば、熱硬化性樹脂等の弾性を有する樹脂により形成されている。本実施形態のスポーク４は、複数のスポーク板部５と、ハブ３に連結される内側円筒部１１と、トレッドリング２に連結される外側円筒部１２とを含んでいる。このようなスポーク４は、ハブ３及びトレッドリング２に強固に連結することができ、エアレスタイヤ１の耐久性能を向上させることができる。なお、スポーク４は、例えば、内側円筒部１１と外側円筒部１２とが省略されて、スポーク板部５が直接トレッドリング２及びハブ３に連結されてもよい。

図１及び図３に示されように、スポーク板部５は、例えば、内側円筒部１１及び外側円筒部１２に曲面部５ａを介して一体的に形成される。なお、内側円筒部１１と外側円筒部１２とが省略される場合は、スポーク板部５は、トレッドリング２及びハブ３に曲面部５ａを介して連結されるのが望ましい。このような曲面部５ａは、応力集中を緩和することができ、エアレスタイヤ１の耐久性能をより向上させ得る。

スポーク板部５は、例えば、タイヤ軸方向に対して傾斜して配されている。スポーク板部５のタイヤ軸方向に対する傾斜角度は、好ましくは、２～１０°である。傾斜角度が２°以上であることで、タイヤ周方向における剛性を向上し、エアレスタイヤ１の耐久性能が向上させることができる。傾斜角度が１０°以下であることで、タイヤ周方向における剛性が過多となることを抑制し、エアレスタイヤ１の乗り心地性能を向上させることができる。

図３に示されるように、本実施形態の第２縁部７は、第３縁部８に対して鋭角かつ第４縁部９に対して鈍角に延びている。すなわち、第２縁部７は、第３縁部８に対して鋭角の角度θ３を有し、かつ、第１縁部６に対して鈍角の角度θ４を有する端縁である。このようなスポーク板部５は、接地時の衝撃吸収性と高い剛性とを両立することに好適であり、エアレスタイヤ１の乗り心地性能と耐久性能とを両立させることができる。

第２縁部７と第３縁部８とのなす角度θ３は、第１縁部６と第４縁部９とのなす角度θ２に等しいのが望ましい。第２縁部７と第４縁部９とのなす角度θ４は、第１縁部６と第３縁部８とのなす角度θ１に等しいのが望ましい。このため、スポーク板部５は、スポーク厚さ方向から見て、略平行四辺形状をなしている。

図４に示されるように、本実施形態の第２縁部７の厚さｔ４は、第３縁部８から第４縁部９にかけて漸減している。このようなスポーク板部５は、第２縁部７の応力が集中し易いタイヤ軸方向の中央側である第４縁部９側の厚さｔ５が小さく変形し易いので、第２縁部７のタイヤ軸方向の中央側の歪みを緩和し、エアレスタイヤ１の耐久性能を向上させることができる。

また、このようなスポーク板部５は、第１縁部６の厚さｔ４が漸減しているので、応力の局所的な変化を抑制し、エアレスタイヤ１の乗り心地性能を向上させることができる。このため、本実施形態のエアレスタイヤ１は、乗り心地性能と耐久性能とを高次元で両立することができる。

第２縁部７の第４縁部９側の厚さｔ５は、好ましくは、１．５mm以上である。厚さｔ５が１．５mm以上であることで、スポーク４に必要な剛性を維持し、早期に破断することを抑制することができる。このような観点から、第２縁部７の第４縁部９側の厚さｔ５は、より好ましくは、２．０mm以上であり、さらに好ましくは、２．５mm以上である。

第２縁部７の第４縁部９側の厚さｔ５は、好ましくは、４．０mm以下である。厚さｔ５が４．０mm以下であることで、第２縁部７のタイヤ軸方向の中央側の歪みを緩和し、エアレスタイヤ１の耐久性能を向上させることができる。このような観点から、第２縁部７の第４縁部９側の厚さｔ５は、より好ましくは、３．５mm以下であり、さらに好ましくは、３．０mm以下である。

第２縁部７の第３縁部８側の厚さｔ６は、第２縁部７の第４縁部９側の厚さｔ５の、好ましくは、２～３倍である。厚さｔ６が厚さｔ５の２倍以上であることで、タイヤ軸方向の中央側と端部側とにおける歪みをバランスよく分散することができる。厚さｔ６が厚さｔ５の３倍以下であることで、タイヤ軸方向の端部側に過度な歪みが発生することを抑制することができる。

第２縁部７の第４縁部９側の厚さｔ５は、例えば、第１縁部６の第３縁部８側の厚さｔ２に等しい。第２縁部７の第３縁部８側の厚さｔ６は、例えば、第１縁部６の第４縁部９側の厚さｔ３に等しい。このようなスポーク板部５は、タイヤ半径方向のバランスが良好であり、エアレスタイヤ１の乗り心地性能を向上させることができる。

図５は、図３のＡ方向から見たスポーク板部５の端面図である。図４及び図５に示されるように、本実施形態の第３縁部８の厚さｔ７は、第２縁部７から第１縁部６にかけて漸減している。このようなスポーク板部５は、第３縁部８の厚さｔ７が漸減しているので、応力の局所的な変化を抑制し、エアレスタイヤ１の乗り心地性能を向上させることができる。

図６は、図３のＢ方向から見たスポーク板部５の端面図である。図４及び図６に示されるように、本実施形態の第４縁部９の厚さｔ８は、第１縁部６から第２縁部７にかけて漸減している。このようなスポーク板部５は、第４縁部９の厚さｔ８が漸減しているので、応力の局所的な変化を抑制し、エアレスタイヤ１の乗り心地性能を向上させることができる。

図３ないし図６に示されるように、本実施形態のスポーク板部５のそれぞれは、スポーク幅方向から見て、タイヤ周方向の一方に突出するように湾曲する第１湾曲部１３と、タイヤ周方向の他方に突出するように湾曲する第２湾曲部１４とを含んでいる。

第１湾曲部１３は、例えば、第１縁部６側に配される。第２湾曲部１４は、例えば、第２縁部７側に配される。本実施形態の第１湾曲部１３及び第２湾曲部１４は、それぞれ、第３縁部８から第４縁部９にわたり形成されている。このようなスポーク板部５は、第１湾曲部１３と第２湾曲部１４とが変形することにより、エアレスタイヤ１の乗り心地性能を向上させることができる。

本実施形態の第１湾曲部１３及び第２湾曲部１４は、それぞれ、第３縁部８から第４縁部９にわたり略同一の振幅を有している。第１湾曲部１３及び第２湾曲部１４のそれぞれの振幅は、好ましくは、２～１２mmである。

第１湾曲部１３及び第２湾曲部１４の振幅が２mm以上であることで、接地時の衝撃を確実に吸収し、エアレスタイヤ１の乗り心地性能を向上させることができる。このような観点から、第１湾曲部１３及び第２湾曲部１４の振幅は、より好ましくは、３mm以上、さらに好ましくは、５mm以上である。

第１湾曲部１３及び第２湾曲部１４の振幅が１２mm以下であることで、剛性の低下を抑制し、エアレスタイヤ１の耐久性能を向上させることができる。このような観点から、第１湾曲部１３及び第２湾曲部１４の振幅は、より好ましくは、１０mm以下、さらに好ましくは、８mm以下である。

本実施形態のスポーク板部５のそれぞれは、第１湾曲部１３と第２湾曲部１４とを接続する接続部１５を含んでいる。接続部１５は、例えば、第３縁部８から第４縁部９にかけて、スポーク幅方向に直線状に延びている。このような接続部１５は、第１湾曲部１３と第２湾曲部１４との間の歪みを緩和し、エアレスタイヤ１の乗り心地性能と耐久性能とを両立させることに役立つ。

第１縁部６から接続部１５までのタイヤ半径方向の距離Ｌ１は、第２縁部７から接続部１５までのタイヤ半径方向の距離Ｌ２に等しいのが望ましい。このようなスポーク板部５は、タイヤ半径方向のバランスが良好であり、エアレスタイヤ１の乗り心地性能を向上させることができる。なお、距離Ｌ１と距離Ｌ２とは、例えば、互いに異なるものであってもよい。

図７は、図２のＣ－Ｃ線の断面図である。図１及び図７に示されるように、本実施形態のスポーク板部５は、タイヤ軸方向の一方側へ傾斜する第１スポーク板部５Ａと、第１スポーク板部５Ａとは反対側に傾斜する第２スポーク板部５Ｂとを含んでいる。このようなスポーク板部５は、タイヤ軸方向の剛性バランスが良好であり、エアレスタイヤ１の乗り心地性能と耐久性能とを両立させることができる。

第１スポーク板部５Ａと第２スポーク板部５Ｂとは、タイヤ周方向に交互に配されるのが望ましい。スポーク板部５は、第１スポーク板部５Ａと第２スポーク板部５Ｂとで１対としたとき、好ましくは、タイヤ周方向に２０～３０対が配される。このようなスポーク板部５は、タイヤ周方向の剛性バランスが良好であり、エアレスタイヤ１の乗り心地性能と耐久性能とを両立させることができる。

以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は、上述の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施され得る。

図１の基本構造を有するエアレスタイヤが、表１の仕様に基づき試作され、乗り心地性能と耐久性能とがテストされた。主な共通仕様及びテスト方法は、次のとおりである。

＜共通仕様＞
トレッドリング幅 ： １４５mm
トレッドリング外径 ： ５８８mm
トレッドリング内径 ： ５３７mm
ハブ外径 ： １４インチ
スポーク本数 ： ２４対
スポーク板部の傾斜角度 ： ４°
第１湾曲部及び第２湾曲部の振幅： ６mm

＜乗り心地性能＞
乗り心地性能を示す代表的な指標として、荷重３．０ｋＮでの縦バネ定数が測定された。結果は、比較例１を１００とする指数であり、数値が小さいほど、乗り心地性能が良好であることを示す。

＜耐久性能＞
ドラム試験機を用い、荷重３．０ｋＮ、速度６０ｋｍ／ｈの条件で、エアレスタイヤに損傷が生じるまでの走行距離が測定された。結果は、比較例１を１００とする指数であり、数値が大きいほど、耐久性が優れていることを示す。

テストの結果が表１に示される。

テストの結果、実施例のエアレスタイヤは、比較例に対して、乗り心地性能と耐久性能とを向上させており、乗り心地性能と耐久性能とを高次元で両立していることが確認された。

１ エアレスタイヤ
２ トレッドリング
２ａ 接地面
３ ハブ
４ スポーク
５ スポーク板部
６ 第１縁部
７ 第２縁部
８ 第３縁部
９ 第４縁部

Claims (9)

1. エアレスタイヤであって、
   接地面を有するトレッドリングと、前記トレッドリングのタイヤ半径方向の内側に配されかつ車軸に固定されるハブと、前記トレッドリングと前記ハブとを連結するためのスポークとを備え、
   前記スポークは、タイヤ軸方向の幅がタイヤ周方向の厚さよりも大きい板状の複数のスポーク板部を含み、
   前記スポーク板部のそれぞれは、スポーク厚さ方向から見て、前記ハブ側の端縁である第１縁部と、前記トレッドリング側の端縁である第２縁部と、前記第１縁部と前記第２縁部とを連結する一対の端縁である第３縁部及び第４縁部とを有し、
   前記第１縁部は、前記第３縁部に対して鈍角かつ前記第４縁部に対して鋭角に延び、
   前記第１縁部の厚さは、前記第４縁部から前記第３縁部にかけて漸減している、
   エアレスタイヤ。
2. 前記第２縁部は、前記第３縁部に対して鋭角かつ前記第４縁部に対して鈍角に延び、
   前記第２縁部の厚さは、前記第３縁部から前記第４縁部にかけて漸減している、請求項１に記載のエアレスタイヤ。
3. 前記第３縁部の厚さは、前記第２縁部から前記１縁部にかけて漸減している、請求項１又は２に記載のエアレスタイヤ。
4. 前記第４縁部の厚さは、前記第１縁部から前記第２縁部にかけて漸減している、請求項１ないし３のいずれか１項に記載のエアレスタイヤ。
5. 前記第１縁部の前記第３縁部側の厚さは、１．５mm以上である、請求項１ないし４のいずれか１項に記載のエアレスタイヤ。
6. 前記第１縁部の前記第４縁部側の厚さは、前記第１縁部の前記第３縁部側の厚さの２～３倍である、請求項１ないし５のいずれか１項に記載のエアレスタイヤ。
7. 前記第２縁部の前記第４縁部側の厚さは、前記第１縁部の前記第３縁部側の厚さに等しい、請求項１ないし６のいずれか１項に記載のエアレスタイヤ。
8. 前記スポーク板部のそれぞれは、スポーク幅方向から見て、前記第１縁部側でタイヤ周方向の一方に突出するように湾曲する第１湾曲部と、前記第２縁部側でタイヤ周方向の他方に突出するように湾曲する第２湾曲部とを含み、
   前記第１湾曲部及び前記第２湾曲部は、それぞれ、前記第３縁部から前記第４縁部にわたり形成されている、請求項１ないし７のいずれか１項に記載のエアレスタイヤ。
9. 前記スポーク板部のそれぞれは、前記第１湾曲部と前記第２湾曲部とを接続する接続部を含み、
   前記第１縁部から前記接続部までのタイヤ半径方向の距離は、前記第２縁部から前記接続部までのタイヤ半径方向の距離に等しい、請求項８に記載のエアレスタイヤ。

Images