JP2022189183A - ニット体及びタイヤ - Google Patents
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Abstract
【課題】トラクション性能を向上可能なトレッド部材を実現し易いニット体、及び、タイヤを提供する。【解決手段】本発明に係るニット体は、長手方向と直交する断面の外形が凸多角形状である金属繊維を少なくとも1本含むフィラメント体が編まれて構成されている。【選択図】図13B
Description
本発明はニット体及びタイヤに関する。
従来から、コイルばねを用いて構成されたタイヤが知られている。例えば、特許文献1には、複数のコイルばねのそれぞれが、他のコイルばねと組み合わされるとともに、環状リムに固定されることにより、全体としてトロイダル形状に形成されたタイヤが開示されている。
また、特許文献2には、骨格部と、トレッド部材と、を備えるタイヤが開示されている。特許文献2の骨格部は、リム部材と、複数の本体スプリングと、複数の連結スプリングと、を備える。
特許文献1に開示されたタイヤは、ホイールがコイルばね等のスプリングにより構成されており、当該スプリング同士の間に多数の空隙が存在することに起因して、走行する環境によっては、適切な走行ができなくなる場合がある。例えば、特許文献1に開示されたタイヤで砂地等を走行する場合には、コイルばねの隙間に砂が入り込むことによってタイヤが地面に埋まることがある。また、砂がコイルばねの隙間からホイールの回転中心側に入り込み、例えばホイールの回転中心側に駆動機構等が存在する場合には、当該駆動機構の異常を発生させる原因になり得る。従って、特許文献1に開示されたタイヤでは、所期した駆動力等の走行性能が低下する場合がある。
これに対して、特許文献2に開示されたタイヤは、スプリングを用いて構成された骨格部の外周に配置されているトレッド部材を備える。そのため、特許文献2に開示されたタイヤによれば、上述した走行性能の低下を抑制できる。
但し、特許文献2に開示されたタイヤには、トラクション性能の向上の観点において、更なる改善の余地がある。
本発明は、トラクション性能を向上可能なトレッド部材を実現し易い、ニット体、及び、タイヤを提供することを目的とする。
本発明の第1の態様としてのニット体は、長手方向と直交する断面の外形が凸多角形状である金属繊維を少なくとも1本含むフィラメント体が編まれて構成されている。
この構成により、トラクション性能を向上可能なトレッド部材を実現し易い。
この構成により、トラクション性能を向上可能なトレッド部材を実現し易い。
本発明の1つの実施形態として、前記長手方向と直交する断面の前記金属繊維の外形は、矩形状である。
この構成により、トラクション性能を向上可能なトレッド部材を、より実現し易くなる。
この構成により、トラクション性能を向上可能なトレッド部材を、より実現し易くなる。
本発明の1つの実施形態として、前記金属繊維は、オーステナイト系ステンレス鋼製、又は、アルミニウム合金製、である。
この構成により、極低温の環境下での耐久性を確保したトレッド部材を実現できる。
この構成により、極低温の環境下での耐久性を確保したトレッド部材を実現できる。
本発明の1つの実施形態としてのニット体は、無端状に構成されている。
この構成により、金属繊維が脱落し難いトレッド部材を実現し易くなる。
この構成により、金属繊維が脱落し難いトレッド部材を実現し易くなる。
本発明の1つの実施形態として、前記フィラメント体は、複数本の前記金属繊維からなるマルチフィラメントである。
この構成により、過酷な環境であっても壊れ難い耐久性を実現できる。
この構成により、過酷な環境であっても壊れ難い耐久性を実現できる。
本発明の1つの実施形態としてのニット体は、前記マルチフィラメントのみが編まれて構成されている。
この構成により、トラクション性能を向上可能なトレッド部材を、より実現し易い。
この構成により、トラクション性能を向上可能なトレッド部材を、より実現し易い。
本発明の第2の態様としてのタイヤは、リム部材と、前記リム部材に係止された複数の本体スプリングと、前記本体スプリングに組み合わされた複数の連結スプリングと、により構成されている骨格部と、少なくとも、前記骨格部の外周に配置された、トレッド部材と、を備え、前記トレッド部材は、上記ニット体を含む。
この構成により、トラクション性能を向上可能なトレッド部材を実現し易い。
この構成により、トラクション性能を向上可能なトレッド部材を実現し易い。
本発明の1つの実施形態として、前記ニット体は、丸められた棒状の形態で、前記本体スプリング及び前記連結スプリングにより区画されている溝に、少なくとも一部が埋め込まれるようにして、前記骨格部の外周に配置されている。
この構成により、トレッド部材の棒状のニット体を容易に実現できる。
この構成により、トレッド部材の棒状のニット体を容易に実現できる。
本発明の1つの実施形態として、前記ニット体は、複数の層が径方向に積層するように丸められている。
この構成により、摩耗や欠落などによるトレッド部材の性能低下を抑制し、走行可能距離を延ばすことができる。
この構成により、摩耗や欠落などによるトレッド部材の性能低下を抑制し、走行可能距離を延ばすことができる。
本発明によれば、トラクション性能を向上可能なトレッド部材を実現し易い、ニット体、及び、タイヤを提供することができる。
以下、本発明に係るニット体及びタイヤの実施形態について、図面を参照して例示説明する。各図において共通する構成には同一の符号を付している。本明細書において、タイヤ幅方向とは、タイヤの回転軸と平行な方向を言う。タイヤ径方向とは、タイヤの回転軸と直交し、回転軸を中心とした半径方向を言う。タイヤ周方向とは、タイヤの回転軸を中心にタイヤが回転する方向を言う。
図1は、本発明の一実施形態に係るタイヤ1の外観斜視図である。本実施形態に係るタイヤ1は、タイヤ1の構造を規定する骨格部2と、この骨格部2に装着されるトレッド部材300と、を備える。
<骨格部2>
図2は、タイヤ1の骨格部2の外観斜視図である。図2に示すように、本実施形態のタイヤ1の骨格部2は、リム部材としてのホイール部10と、接地変形可能な接地変形部20と、を備える。
図2は、タイヤ1の骨格部2の外観斜視図である。図2に示すように、本実施形態のタイヤ1の骨格部2は、リム部材としてのホイール部10と、接地変形可能な接地変形部20と、を備える。
図3は、タイヤ1の骨格部2のホイール部10の外観斜視図である。ホイール部10は、複数のリム部を備える。図2及び図3に示すように、本実施形態のホイール部10は、2つのリム部を備える。より具体的に、本実施形態のホイール部10は、第1リム部101と、第2リム部102と、を備える。また、本実施形態のホイール部10は、第1リム部101及び第2リム部102を接続する複数の接続部103を更に備える。ホイール部10が備えるリム部の数量は特に限定されない。ホイール部10は、例えば、3つ以上のリム部を備えてもよい。3つのリム部を備えるホイール部、及び、4つのリム部を備えるホイール部については後述する(図23~図25参照)。
第1リム部101及び第2リム部102は、金属製又は樹脂製とされている。第1リム部101及び第2リム部102は、それぞれ円環形状に形成されている。第1リム部101及び第2リム部102は、中心軸が同一軸となるように、タイヤ幅方向Aで異なる位置に配置されている。本実施形態において、第1リム部101及び第2リム部102は、同一の大きさ及び形状に構成されている。ただし、タイヤ1としての機能を発揮し得る限り、第1リム部101及び第2リム部102は、異なる大きさ又は形状で構成されていてもよい。第1リム部101及び第2リム部102の外径は、必要とされるタイヤ1のサイズに応じて、適宜決定されてよい。
接続部103は、第1リム部101と第2リム部102とを接続している。接続部103は、金属製又は樹脂製とされている。図3に示すように、本実施形態のホイール部10は、6個の接続部103を備えるが、ホイール部10が備える接続部103の個数は、これに限られない。複数の接続部103は、円環形状の第1リム部101の一面側と、円環形状の第2リム部102の一面側とに、それぞれ取り付けられている。これにより、接続部103は、第1リム部101及び第2リム部102を一体化している。以下、本明細書において、ホイール部10について、第1リム部101及び第2リム部102に対し、接続部103が取り付けられている側を、「タイヤ幅方向Aの内側」、接続部103が取り付けられていない側を、「タイヤ幅方向Aの外側」と称する。
本実施形態では、第1リム部101及び第2リム部102は、タイヤ幅方向Aの内側の面において、接地変形部20の本体スプリング201を嵌合可能な嵌合受部105(図6参照)を備える。嵌合受部の詳細、及び嵌合の態様の詳細については、後述する。なお、本明細書では、「嵌合」は、嵌め合わされることを言い、「係止」は、嵌合による態様を含め、広く、留められることを言う。
図3に示すように、本実施形態のリム部材としてのホイール部10は、嵌合受部105(図6参照)に嵌合している接地変形部20の嵌合状態を維持する支持部材104を更に備える。本実施形態の支持部材104は、第1リム部101及び第2リム部102に取り付けられている。支持部材104は、例えばボルトを用いて、第1リム部101及び第2リム部102のタイヤ幅方向Aの内側に固定されてよい。
本実施形態の接地変形部20は、タイヤ径方向Bに弾性変形可能に構成されている。図2に示すように、本実施形態の接地変形部20は、本体スプリング201と、連結スプリング211と、を備える。本体スプリング201及び連結スプリング211は、金属により構成されている。
図4は、図2に示す接地変形部20を構成する本体スプリング201の一例を示す概略図である。本体スプリング201は、複数のリム部の間をつなぐ。本実施形態では、本体スプリング201は、第1リム部101と第2リム部102との間をつなぐ。図23は、3つのリム部501~503を備える骨格部2を示す図である。図23に示すように、骨格部2のリム部材としてのホイール部10が、3つのリム部501~503を有する場合は、本体スプリング201は、上述した第1リム部101と第2リム部102とをつなぐ要領と同様の要領で、3つのリム部501~503のうち隣接する2つのリム部の全ての組をつなぐことが好ましい。図25は、4つのリム部を備える骨格部2を示す図である。詳細は図示しないが、図25示す例においても、図23と同様の本体スプリング201が、4つのリム部のうち隣接する2つのリム部の全ての組をつないでいる。但し、3つ以上のリム部を備える骨格部2において、任意の2つのリム部を少なくとも1組つなぐ構成としてもよい。
図4に示すように、本体スプリング201は、弾性変形部202と、係止部203と、を備える。本実施形態では、弾性変形部202は、コイルばねで構成されている。ここで、コイルばねとは、荷重に応じて弾性的に変形するばねであって、所定の軸のまわりにコイル状(螺旋状)に巻回されてなるばねを言う。弾性変形部202は、所期するタイヤ1のサイズ及び重量や、要求される接地変形部20の性質等に応じて、適宜の材質及び弾性を有する弾性変形部202を使用することができる。
係止部203は、弾性変形部202の両端に設けられている。係止部203は、本体スプリング201をリム部材としてのホイール部10に係止する。係止部203は、弾性変形部202とは異なる形状を有している。すなわち、本実施形態では、係止部203は、コイル状とは異なる形状を有している。
本実施形態では、係止部203は、弾性変形部202と一体の部材により構成されている。図4に示すように、本実施形態の係止部203は、弾性変形部202の両端から、弾性変形部202を構成する材料が延びた部分である延設部により構成されている。
図4に示すように、本実施形態の係止部203は、弾性変形部202の両端に連なり、直線状に延在するストレート部203aを含む。また、図4に示すように、本実施形態の係止部203は、ストレート部203aのうち弾性変形部202と連なる基端側とは反対側の先端側に連続し、ストレート部203aに対して屈曲した屈曲部203bを含む。本実施形態では、本体スプリング201の側面視(図4参照)で屈曲部203bは、ストレート部203aに対して、直交するように屈曲している。換言すれば、本実施形態の屈曲部203bは、本体スプリング201の軸を含む面内で、ストレート部203aに対して、直交するように屈曲している。
ここで、図5から図7を参照しながら、本実施形態における、本体スプリング201の、ホイール部10への係止の態様の詳細について説明する。本体スプリング201は、両端に設けられた係止部203のうち、一方の係止部203が第1リム部101に嵌合され、他方の係止部203が第2リム部102に嵌合されることで、リム部材としてのホイール部10に係止される。ここでは、一方の係止部203が第1リム部101に嵌合された状態でホイール部10に係止される場合の例について説明するが、他方の係止部203は、同様の要領で、第2リム部102に嵌合された状態でホイール部10に係止される。
図5は、本体スプリング201の、ホイール部10への係止の態様の一例を示す概略図であり、本体スプリング201がホイール部10に係止されている状態を、第1リム部101のタイヤ幅方向Aの内側から見た場合の概略図である。図5には、本体スプリング201の一方の係止部203が係止されている部分の一部のみが図示されているが、実際には、第1リム部101の全周にわたって、図5に示すように、本体スプリング201の一方の係止部203が係止されている。
図6は、図5のI-I断面図である。具体的には、第1リム部101についての、嵌合受部105を含む箇所の断面図である。図6に示すように、本実施形態の本体スプリング201は、係止部203が、第1リム部101のタイヤ幅方向Aの内側の面に設けられた嵌合受部105に嵌合された状態で、ホイール部10に係止されている。本実施形態では、嵌合受部105は、係止部203の屈曲部203bを挿入可能な孔として構成されている。より具体的に、本実施形態の嵌合受部105は、有底の孔として構成されている。嵌合受部105の孔の延在方向の長さ(孔の深さ)は、屈曲部203bの長さよりも長いことが好ましい。これにより、屈曲部203bの全体が嵌合受部105に挿入可能となり、嵌合状態が安定しやすくなる。ただし、嵌合受部105は、無底の孔である貫通孔として構成されていてもよい。
嵌合受部105の孔の断面形状は、屈曲部203bが入る限り限定されず、例えば、長円形、楕円形、矩形、多角形等であってもよい。弾性変形部202がより確実に係止されるためには、孔の断面の形状及び大きさは、屈曲部203bの断面の形状及び大きさとほぼ同じであることが好ましい。
図6に示すように、本体スプリング201は、屈曲部203bが嵌合受部105に挿入された状態において、弾性変形部202が、少なくとも一部を除き、円環状の第1リム部101のタイヤ径方向Bの外側(図6及び図7の上側)に位置するように配置されている。この状態で、第1リム部101のタイヤ幅方向Aの内側(図6及び図7では左側)において、支持部材104が第1リム部101に取り付けられている。図6に示すように、支持部材104は、嵌合受部105の孔に挿入された屈曲部203bを抑えるような位置に、すなわち屈曲部203bが嵌合受部105の孔から抜け出さないようにすることが可能な位置に、取り付けられている。好ましくは、支持部材104は、本体スプリング201が挿入されていない状態において嵌合受部105の孔を塞ぐような位置に、取り付けられている。また、図6に示すように、支持部材104は、係止部203のストレート部203aを、第1リム部101のタイヤ幅方向Aの内側の面との間に挟み込んでいる。換言すれば、支持部材104は、係止部203のストレート部203aを、第1リム部101のタイヤ幅方向Aの内側の面との間に挟み込むように、第1リム部101に対して固定されている。このように、本実施形態の本体スプリング201は、係止部203の屈曲部203bが嵌合受部105に嵌合した状態で、係止部203のストレート部203a及び屈曲部203bが第1リム部101のタイヤ幅方向Aの内側の面と支持部材104との間に挟み込まれることで、ホイール部10に係止されている。
本実施形態の支持部材104は、例えばボルト106を用いて第1リム部101に取り付けられる。図7は、図5のII-II断面図である。より具体的には、図7は、支持部材104を第1リム部101に対して固定するボルト106を含む箇所の断面図である。図7に示すように、支持部材104は、ボルト106により第1リム部101に固定されている。図5に示すように、支持部材104は、2つの本体スプリング201の間の位置で、第1リム部101に固定されてよい。つまり、第1リム部101において、ボルト106を固定するためのボルト穴107は、円環状の第1リム部101のタイヤ周方向Cにおいて、隣接する2つの嵌合受部105の間に1つ形成されている。これにより、本体スプリング201の係止位置に干渉することなく、支持部材104を第1リム部101に固定することができる。
図5~図7に示すように、ボルト106は、ボルト106のねじ先が、支持部材104のタイヤ幅方向Aの内側の面よりも、タイヤ幅方向Aの内側に突出するように、設けられていてよい。支持部材104のタイヤ幅方向Aの内側の面よりも更にタイヤ幅方向Aの内側に突出しているボルト106のねじ先は、後述するトレッド部材300の固定部を固定するために用いてよい。
支持部材104は、1つの円環状の部材として構成されていてもよく、全体として円環状となる、複数に分割された部材として構成されていてもよい。その場合、複数の支持部材104は、タイヤ周方向Cで隣接する2つの支持部材104同士がタイヤ周方向Cの端部で接する又は重なるように配置されてもよい。また、タイヤ周方向Cで隣接する2つの支持部材104同士は、タイヤ周方向Cにおいて適宜の間隔をあけて離間するように配置されてもよい。支持部材104が複数に分割された部材として構成されている場合、各部材は例えば扇形状とされてよい。
本体スプリング201は、タイヤ周方向Cに所定間隔を隔てて、タイヤ周方向Cの全域に亘って複数配置されている。これら複数の本体スプリング201それぞれの一方の係止部203は、第1リム部101の嵌合受部105を利用した上述の係止態様により、ホイール部10に対して係止されている。また、本体スプリング201の他方の係止部203についても、同様の要領で、第2リム部102の嵌合受部105を利用した上述の係止態様により、ホイール部10に対して係止されている。このとき、本実施形態では、1つの本体スプリング201の一方の係止部203と他方の係止部203とは、第1リム部101及び第2リム部102に対して、タイヤ幅方向Aに略平行な1つの直線上に位置する、第1リム部101及び第2リム部102の嵌合受部105に嵌合されていてよい。つまり、本実施形態では、1つの本体スプリング201の2つの係止部203は、第1リム部101と第2リム部102とに対し、タイヤ周方向Cについて同じ位置に固定されていてよい。ただし、1つの本体スプリング201の2つの係止部203は、第1リム部101及び第2リム部102に対し、タイヤ周方向Cの異なる位置に固定されていてもよい。
第1リム部101及び第2リム部102に対して嵌合される本体スプリング201の数量及びタイヤ周方向Cの間隔は、タイヤ1のサイズ及び重量や、要求される接地変形部20の性質等に応じて、適宜決定されてよい。第1リム部101及び第2リム部102に支持部材104を取り付けるために用いられるボルト106の数量及びタイヤ周方向Cの間隔についても、適宜決定されてよい。例えば、ボルト106は、必ずしも本実施形態のように、タイヤ周方向Cに隣接する2つの嵌合受部105の間に1つずつ取り付けられなくてもよい。
本実施形態に係るタイヤ1の骨格部2では、このようにしてホイール部10に係止された複数の本体スプリング201が、連結スプリング211と連結されることにより、接地変形部20が形成されている。すなわち、本実施形態では、連結スプリング211が、隣接する本体スプリング201を連結する連結部材として機能する。図8は、図2の接地変形部20を構成する連結スプリング211の一例を示す概略図である。本実施形態では、図8に示すように、連結スプリング211は、弾性変形部212と、制限部213と、を備える。連結スプリング211は、ホイール部10に係止され、タイヤ周方向Cで隣接する2つの本体スプリング201の間に配置される。そして、連結スプリング211は、これら2つの本体スプリング201に組み合わされることで、本体スプリング201と連結される。
本実施形態では、弾性変形部212は、コイルばねで構成されている。弾性変形部212は、所期するタイヤ1のサイズ及び重量や、要求される接地変形部20の性質等に応じて、適宜の材質及び弾性を有する弾性変形部212を使用することができる。弾性変形部212を構成するコイルばねの直径は、本体スプリング201の弾性変形部202を構成するコイルばねの直径に近い方が好ましい。ここで、コイルばねの直径は、コイルばねを軸方向から見たときの、外接円の直径であり、以下同様とする。弾性変形部212を構成するコイルばねの直径が、本体スプリング201の弾性変形部202を構成するコイルばねの直径に近いほど、弾性変形部202を構成するコイルばねと弾性変形部212を構成するコイルばねとを、後述するように連結させて接地変形部20を形成したときに、均等に力がかかりやすくなる。例えば、弾性変形部202を構成するコイルばね及び弾性変形部212を構成するコイルばねの直径は、いずれも15mm~25mm、例えば20mm等とすることができる。
本実施形態では、制限部213は、弾性変形部212の一端に設けられている。弾性変形部212において、制限部213が設けられていない他端には、他の機構が構成されておらず、従って、弾性変形部212は、他端側において途切れたような形状となっている。制限部213は、本体スプリング201と連結される連結スプリング211の、本体スプリング201に対する変位を制限する。制限部213は、本体スプリング201に対する連結スプリング211の少なくとも一方向における変位を制限するものであればよい。このように、制限部213により本体スプリング201に対する連結スプリング211の変位が制限されることにより、後述する図9A及び図9Bを参照して説明するように、本体スプリング201に対して連結スプリング211が連結される際に、連結スプリング211の連結位置が定められて固定される。すなわち、本体スプリング201に対する連結スプリング211の連結状態が位置決め固定される。制限部213は、弾性変形部212とは異なる形状を有している。すなわち、本実施形態では、制限部213は、コイル状とは異なる形状を有している。
本実施形態では、制限部213は、弾性変形部212と一体の部材により構成されている。図8に示すように、本実施形態の制限部213は、弾性変形部212の一端から、弾性変形部212を構成する材料が延びた部分で構成される延設部である。図8に示す例では、制限部213は、弾性変形部212を形成するワイヤが、輪形状に曲げられることにより形成された、輪形状の部分を有している。当該輪形状は、弾性変形部212の中心軸Oに平行な中心軸方向Dと交差する方向が中心軸方向Eとなるように形成されている。制限部213の輪形状の部分は、連結スプリング211の変位を制限可能な任意の大きさであってよい。例えば、制限部213の輪形状の部分は、直径が、弾性変形部212の直径の0.5~1.0倍となるように構成されていてよい。
ここで、制限部213の機能について、連結スプリング211の本体スプリング201への連結方法とあわせて説明する。図9A及び図9Bは、本体スプリング201に対する連結スプリング211の連結方法の一例を説明するための概略図である。
図9Aに示すように、連結スプリング211は、その弾性変形部212を、ホイール部10に係止されている本体スプリング201の弾性変形部202に引っ掛けて、隣接する2本の本体スプリング201と組むようにすることで、これら2本の本体スプリング201と連結される。具体的には、連結スプリング211は、タイヤ周方向Cに隣接する2本の本体スプリング201の相互間の相対変位を規制するように本体スプリング201に連結される。このとき、連結スプリング211は、制限部213が設けられていない他端側を先頭として、回転しながら前進するように本体スプリング201に差し込まれていくことにより、隣接する2本の本体スプリング201と徐々に組み合わされる。
連結スプリング211の弾性変形部212の全体が本体スプリング201と組み合わされると、やがて、図9Bに示すように、制限部213が本体スプリング201と接触する状態となる。制限部213は、その形状から、本体スプリング201と組み合わされ得ない。そのため、連結スプリング211は、制限部213が本体スプリング201と接触した位置よりも、差込み方向側に移動しない。特に連結スプリング211は、制限部213の輪形状の部分が本体スプリング201と接触した後は、たとえ回転させながら前進させようとしても前進(差込み方向側に移動)しない。このように、制限部213は、本体スプリング201に対する連結スプリング211の少なくとも一方向における変位を制限する。このようにして、制限部213により、本体スプリング201に対する連結スプリング211の連結状態が位置決め固定される。また、本体スプリング201に連結した連結スプリング211が、本体スプリング201から外れにくくなる。
なお、連結スプリング211の両端のうち、少なくとも一方は、ホイール部10に固定されていないことが好ましい。本実施形態では、連結スプリング211は、両端ともホイール部10に固定されていない。つまり、本実施形態では、連結スプリング211は、両端が非固定となっている。ただし、連結スプリング211は、両端のうちの一方の端部のみがホイール部10に固定されていてもよい。この場合、連結スプリング211の両端のうち、制限部213が設けられている一端とは反対側の他端が、リム部材に固定される。
本実施形態では、ホイール部10に係止された全ての本体スプリング201は、隣接する2本の本体スプリング201それぞれと連結スプリング211により連結される。本実施形態では、このようにして、骨格部2が構成されている。すなわち、本実施形態では、骨格部2の接地変形部20の全ての本体スプリング201は、2本の連結スプリング211と連結され、骨格部2の接地変形部20の全ての連結スプリング211は、2本の本体スプリング201と連結されている。このように、隣接する2本の本体スプリング201の間に連結スプリング211が連結されていることにより、骨格部2に対して荷重がかかった場合であっても、本体スプリング201同士の距離が広がりすぎず、タイヤ1としての機能を維持しやすくなる。
なお、2本の本体スプリング201を結合する連結スプリング211は、タイヤ幅方向Aにおいて、第1リム部101側から第2リム部102側に向かって挿入されてもよく、第2リム部102側から第1リム部101側に向かって挿入されてもよい。骨格部2に設けられている複数の連結スプリング211は、その半数が、タイヤ幅方向Aにおいて第1リム部101側から第2リム部102側に向かって挿入され、他の半数が、タイヤ幅方向Aにおいて第2リム部102側から第1リム部101側に向かって挿入されていることが好ましい。これにより、連結スプリング211の制限部213が、骨格部2のタイヤ幅方向Aの両側に均等に配置されることとなり、骨格部2のバランスがとりやすくなる。また、骨格部2のタイヤ幅方向Aの一方側のみに制限部213が密集することを防ぐことができる。特に、複数の連結スプリング211は、タイヤ周方向Cで隣接する2つの連結スプリング211同士が、異なる方向から挿入されていることが、さらに好ましい。これにより、さらに骨格部2のバランスがとりやすくなる。
また、骨格部2は、複数の連結スプリング211の制限部213の輪形状の部分同士を接続する接続部材を更に備えていてもよい。接続部材は、例えばワイヤにより構成されてよい。複数の連結スプリング211は、例えば、その半数が第1リム部101側から第2リム部102側に向かって挿入され、他の半数が第2リム部102側から第1リム部101側に向かって挿入されているとする。この場合、第1リム部101側から第2リム部102側に向かって挿入された連結スプリング211の制限部213はタイヤ幅方向Aにおいて第1リム部101側に位置し、第2リム部102側から第1リム部101側に向かって挿入された連結スプリング211の制限部213はタイヤ幅方向Aにおいて第2リム部102側に位置する。この場合、骨格部2は、タイヤ幅方向Aにおいて第1リム部101側に位置する複数の制限部213の輪形状の部分を接続するワイヤと、タイヤ幅方向Aにおいて第2リム部102側に位置する複数の制限部213の輪形状の部分を接続するワイヤとの、2本のワイヤを有していてよい。
第1リム部101側に位置する複数の制限部213の輪形状の部分を接続するワイヤは、例えば、第1リム部101側に位置する複数の制限部213の、全ての輪形状の中央開口部を通るように、タイヤ周方向Cに沿って設けられる。同様に、第2リム部102側に位置する複数の制限部213の輪形状の部分を接続するワイヤは、例えば、第2リム部102側に位置する複数の制限部213の、全ての輪形状の中央開口部を通るように、タイヤ周方向Cに沿って設けられる。このようなワイヤを設けることで、複数の連結スプリング211の制限部213同士を接続できる。そのため、制限部213同士の相対的な位置関係の変位が、ワイヤによって制限される。その結果、本体スプリング201に結合した連結スプリング211が、本体スプリング201から、さらに外れにくくなる。
ただし、複数の連結スプリング211の制限部213の輪形状の部分を接続する接続部材は、必ずしも上述のように複数の制限部213の輪形状の中央開口部を通るように構成されていなくてもよく、任意の形態により制限部213同士が接続されていればよい。この場合、例えば接続部材は、接続する複数の制限部213の輪形状の部分のそれぞれに固定されることにより、これらの複数の制限部213の輪形状の部分を接続してもよい。少なくとも、複数の連結スプリング211の制限部213を接続するワイヤが設けられていることにより、ワイヤで接続された連結スプリング211同士の相対的な位置関係の変位が制限される。
なお、上記実施形態では、制限部213の輪形状の部分が、弾性変形部212の中心軸Oに平行な中心軸方向Dと交差する中心軸方向Eを有すると説明したが、制限部213の形状は、これに限られない。制限部213は、本体スプリング201に対する連結スプリング211の少なくとも一方向における変位を制限可能な、任意の構成であってよい。
また、本実施形態では、制限部213が、弾性変形部212と一体の部材により構成されているが、制限部213は、弾性変形部212と一体の部材により構成されていなくてもよい。例えば、図10に概略的に示すように、連結スプリング211とは異なる、独立した部材により構成される制限部213により、本体スプリング201に対する連結スプリング211の変位を制限してもよい。図10に示されている例では、制限部213は、互いに組み合わされた本体スプリング201と連結スプリング211との接触箇所の変位を制限する、連結スプリング211とは別体の独立した部材として構成されている。
連結スプリング211の長さは、所期するタイヤ1のサイズ及び重量や、要求される接地変形部20の性質等に応じて、適宜決定されてよい。連結スプリング211は、弾性変形部212の長さが、本体スプリング201の弾性変形部202の長さよりも短く構成されていることが好ましい。連結スプリング211は、弾性変形部212がタイヤ幅方向Aの全体にわたって延在するような長さを有することが好ましい。これにより、本体スプリング201の弾性変形部202のうち、タイヤ幅方向Aで少なくとも接地する領域が、連結スプリング211の弾性変形部212と連結される。
<トレッド部材300>
図1に示すように、タイヤ1は、上述した骨格部2の外周に配置されるトレッド部材300を備える。
図1に示すように、タイヤ1は、上述した骨格部2の外周に配置されるトレッド部材300を備える。
図11及び図12は、骨格部2の一部にトレッド部材300を装着した状態を示す図である。より具体的には、図11は、一部にトレッド部材300が装着された骨格部2を、タイヤ径方向Bの外側から見た図である。図12は、一部にトレッド部材300が装着された骨格部2の、一部分を拡大して示す図である。
図1、図11及び図12に示すように、トレッド部材300は、少なくとも、骨格部2の、本体スプリング201及び連結スプリング211を含む接地変形部20の接地領域に装着されている。より具体的に、トレッド部材300は、骨格部2の接地変形部20のタイヤ径方向Bの外側の少なくとも一部を覆うように、骨格部2に装着されている。更に、本実施形態のように、トレッド部材300は、骨格部2の接地変形部20のタイヤ径方向Bの外側を、接地変形部20のタイヤ幅方向Aの全域に亘って覆うように、骨格部2に装着されることが好ましい。また、本実施形態のように、トレッド部材300は、骨格部2の接地変形部20のタイヤ径方向Bの外側を、タイヤ周方向Cの全域に亘って覆うように、骨格部2に装着されることが好ましい。特に、本実施形態のように、トレッド部材300は、本体スプリング201及び連結スプリング211が外部に露出しないように、第1リム部101及び第2リム部102の間に位置する本体スプリング201及び連結スプリング211のタイヤ幅方向Aの両外側の全域、及び、タイヤ径方向Bの外側の全域を、タイヤ周方向Cの全域に亘って覆うように装着されることが好ましい。
図11及び図12に示すように、骨格部2のタイヤ径方向Bの外側面は、互いに組み合わされた本体スプリング201及び連結スプリング211により構成されている。この骨格部2のタイヤ径方向Bの外側面には、互いに組み合わされた本体スプリング201及び連結スプリング211により、溝230が形成されている。
上述したように、本実施形態の本体スプリング201のホイール部10に係止される両端部のタイヤ周方向Cの位置は、同じ位置である。つまり、本実施形態の接地変形部20を構成する複数の本体スプリング201は、タイヤ1を回転軸に沿って見たタイヤ側面視において、タイヤ1の回転軸から放射状に延在しているラジアル構造を有する。そのため、本体スプリング201に織り合わされた連結スプリング211も、タイヤ側面視において、タイヤ1の回転軸から放射状に延在しているラジアル構造を有する。このように、本体スプリング201及び連結スプリング211がタイヤ側面視で放射状に延在するラジアル構造とした場合、図11及び図12に示すように、溝230は、タイヤ幅方向A及びタイヤ周方向Cに対して、交差する方向に延在するように形成される。以下、説明の便宜上、溝230の延在する方向を「延在方向F」と呼ぶ(図11参照)。なお、本実施形態では、本体スプリング201の弾性変形部202のコイルばねのピッチと、連結スプリング211の弾性変形部212のコイルばねのピッチと、は略等しい。
図11及び図12に示すように、本実施形態では、トレッド部材300は、本体スプリング201及び連結スプリング211により形成された溝230に装着される。図13Aは、溝230内に装着されているトレッド部材300の、溝230の延在方向Fに直交する断面の概略を示す概略断面図である。図13Aに示すように、トレッド部材300は、少なくとも一部が溝230に埋め込まれるようにして装着される。トレッド部材300の少なくとも一部が溝230に埋め込まれるようにして装着されることにより、トレッド部材300が、溝230から脱落しにくくなる。本実施形態では、トレッド部材300の一部のみ、すなわち、トレッド部材300のうちタイヤ径方向Bの内側となる部分(図13Aでは下側の部分)のみが、溝230に埋め込まれるようにして装着されており、トレッド部材300のうちタイヤ径方向Bの外側となる部分(図13Aでは上側の部分)は、溝230から露出している。この場合、走行時の振動等が抑制され得る。ただし、トレッド部材300は、その全体が溝230に埋め込まれるようにして装着されていてもよい。この場合、トレッド部材300は、溝230から脱落しにくくなる。本実施形態では、図1に示すように、トレッド部材300は、骨格部2に形成された全ての溝230に埋め込まれる。本実施形態のトレッド部材300は、タイヤ周方向Cで隣接するトレッド部材300と互いに接するように配置されている。但し、トレッド部材300は、全ての溝230に埋め込まれていなくてもよい。例えば、トレッド部材300は、骨格部2に形成された溝230のうち、一部のみに埋め込まれていてもよい。
本実施形態において、トレッド部材300は、骨格部2に対して着脱可能に装着されることが好ましい。トレッド部材300が骨格部2に対して着脱可能に装着されることにより、トレッド部材300が摩耗した場合等に、トレッド部材300を骨格部2から外して交換することができる。
図13Aに示すように、トレッド部材300は、ニット体302を含む。より具体的に、図13Aに示す本実施形態のトレッド部材300は、ニット体302により構成されている。ニット体とは、フィラメント体を引っ掛けてループ状の編み目を連続させ、面状に広げて形成した編地を言う。換言すれば、ニット体は、フィラメント体が編まれることにより形成されている。なお、ニット体を構成するフィラメント体は、1本であっても複数本であってもよい。また、1本のフィラメント体を構成する1本又は複数本の繊維からなる。すなわち、本明細書における「フィラメント体」とは、1本の繊維のみから構成されるモノフィラメントに限られず、複数本の繊維からなるマルチフィラメントを含む概念である。ニット体302は、縦糸及び横糸を組んで構成される織布と比較して、フィラメント体700が面内方向でバランスよく縦、横、斜めに延在するため、各方向で、より均一な強度を発揮することができる、そのため、トレッド部材300が、ニット体302で構成されることで、織布や不織布により構成される場合と比較して、走行路面の凹凸を乗り越える際の外傷を抑制できる。なお、以下、本実施形態では、説明の便宜上、ニット体302を構成するフィラメント体700を、複数本の金属繊維302aからなるマルチフィラメントとして説明するが、フィラメント体700の構成は、この構成に限られない。
図13Bは、ニット体302のフィラメント体700としてのマルチフィラメントを構成する金属繊維302aの長手方向と直交する断面の外形(以下、単に「断面外形」と記載する。)を示す図である。図13Bに示すように、ニット体302は、断面外形が矩形状である金属繊維302aを含む。より具体的に、本実施形態のニット体302を構成する繊維は、上記断面外形を有する金属繊維302aのみである。すなわち、本実施形態のニット体302は、1本又は複数本のマルチフィラメントのみにより構成されており、各マルチフィラメントは、上記断面外形を有する複数本の金属繊維302aのみにより構成されている。また、詳細は後述するが、本実施形態のトレッド部材300は、棒状に丸められた、シート状のニット体302により構成されている。なお、上述の「矩形」とは、すべての角が直角である四角形(正方形又は長方形)を意味する。
本実施形態の金属繊維302aの断面外形は矩形状であるが、金属繊維302aの断面外形は、矩形状に限られない。金属繊維302aの断面外形は、三角形状、ひし形等を含む平行四辺形状、正五角形状など、各種の凸多角形状であればよい。「凸多角形」とは、自己交差を持たない単純な多角形であって、その内部または境界にある任意の二点間を結ぶ線分が、その多角形の外に出ることがないものを言う。図13Bに示すように、このような金属繊維302aを用いて、トレッド部材300の接地面300b(図13Bでは上側の面)を構成すれば、トレッド部材300の接地面300bに細かい凹凸を形成することができる。図14(a)、図14(b)、図14(c)は、図13Bに示すトレッド部材300の接地面300bが、細かい凹凸が形成されている走行路面に接地している状態を示す概念図である。図14(a)、図14(b)、図14(c)では、細かい凹凸が形成されている走行路面の一例として、角張った粒子Xが埋め尽くされて構成されている走行路面Yを示している。角張った粒子Xが埋め尽くされて構成されている走行路面Yとしては、例えば、平均粒径が約70μmの角張ったレゴリスに覆われている月面や、砂利に覆われた海底面などが挙げられる。図14(a)、図14(b)、図14(c)は、トレッド部材300の接地面300bを構成する金属繊維302aの断面外形の大きさが異なる点でのみ相違している。図14(a)、図14(b)、図14(c)に示すように、トレッド部材300の接地面300bに形成されている細かい凹凸は、走行路面Yの細かい凹凸に噛み合い易い。そのため、トレッド部材300の接地面300bを、金属繊維302aにより細かい凹凸が形成されている構成とすることで、細かい凹凸が形成されている走行路面Yを走行する際に、高いトラクション性能を実現できる。
なお、平均粒径αの角張った粒子Xが埋め尽くされて構成されている走行路面Yを想定した場合、断面外形が正方形となる金属繊維302aの同断面での各辺の長さ(以下、「断面各辺の長さ」と記載する。)βは、以下の(式1)を満たすことが好ましい。なお、図14(a)は、「β=√2α」の状態を示す。図14(b)は、「β=√2α/2」の状態を示す。図14(c)は、「β=√2α/4」の状態を示す。金属繊維302aの断面各辺の長さβを、√2α/4以上とすることで、走行路面Yでの走行時でも破損又は破断し難い強度の金属繊維302aを実現し易くなる。また、金属繊維302aの断面各辺の長さβを、√2α以下とすることで、走行路面Yの凹凸と噛み合い易い接地面300bの凹凸を実現し易くなる。
√2α/4 ≦ β ≦ √2α ・・・・・・・・(式1)
なお、一例として、本実施形態の不織体302を月面車のトレッド部材300として用いる場合、レゴリスの平均粒径は約70μmであるため、金属繊維302aの断面各辺の長さβは、上記(式1)に基づき、24.7μm≦β≦98.9μmが好ましい。
また、平均粒径αの角張った粒子Xが埋め尽くされて構成されている走行路面Yを想定した場合、断面外形が凸多角形状となる金属繊維302aの繊維換算直径γは、以下の(式2)を満たすことが好ましい。なお、繊維換算直径γとは、断面外形が凸多角形状の金属繊維302aの断面積を円形面積換算した場合の、その円の直径を意味する。なお、図14(a)は、金属繊維302aの繊維換算直径γが「2α」に近い状態を示す。図14(b)は、金属繊維302aの繊維換算直径γが「α」に近い状態を示す。図14(c)は、金属繊維302aの繊維換算直径γが「α/2」に近い状態を示す。金属繊維302aの繊維換算直径γを、α/2以上とすることで、走行路面Yでの走行時でも破損又は破断し難い強度の金属繊維302aを実現し易くなる。また、金属繊維302aの繊維換算直径γを、2α以下とすることで、走行路面Yの凹凸と噛み合い易い接地面300bの凹凸を実現し易くなる。
α/2 ≦ γ ≦ 2α ・・・・・・・・(式2)
なお、一例として、本実施形態の不織体302を月面車のトレッド部材300として用いる場合、レゴリスの平均粒径は約70μmであるため、金属繊維302aの繊維換算直径γは、上記(式2)に基づき、35μm≦γ≦140μmが好ましい。
このように、トレッド部材300の接地面300bを、断面外形が凸多角形状である複数の金属繊維302aにより構成することで、細かい凹凸が形成されている走行路面での走行時のトラクション性能を高めることができる。
上述したように、本実施形態のトレッド部材300は、断面外形が矩形状である金属繊維302aを含むニット体302により構成されている。そのため、トレッド部材300の接地面300bを、断面外形が矩形状の金属繊維302aを含む部分により構成することで、上述のトラクション性能を得ることができる。より具体的には、上述したように、本実施形態のニット体302を構成する繊維は、断面外形が矩形状の金属繊維302aのみである。そのため、ニット体302の任意の部分により、トレッド部材300の接地面300bを構成すればよい。
なお、ニット体302を構成する繊維には、断面外形が凸多角形状ではない繊維が含まれていてもよい。したがって、ニット体302は、断面外形が凸多角形状である複数本の金属繊維302aからなるフィラメント体700としてのマルチフィラメントと、断面外形が凸多角形状ではない繊維から構成されるフィラメント体700としてのモノフィラメント又はマルチフィラメントと、が編まれて構成されていてもよい。但し、ニット体302を構成する全繊維長さの50%以上が、断面外形が凸多角形状である金属繊維302aによる長さであることが好ましく、67%以上が、断面外形が凸多角形状である金属繊維302aによる長さであることがより好ましく、75%以上が、断面外形が凸多角形状である金属繊維302aによる長さであることが更に好ましく、本実施形態のように100%が、断面外形が凸多角形状である金属繊維302aによる長さであることが最も好ましい。すなわち、ニット体302は、断面外形が凸多角形状である金属繊維302aのみで構成されていることが、最も好ましい。このようにすることで、上述したような凹凸が形成された走行路面Y(図14(a)~図14(c)参照)にて、より高いトラクション性能を発揮するトレッド部材300を実現し易くなる。
金属繊維302aは、オーステナイト系ステンレス鋼、又は、アルミニウム合金、からなることが好ましい。また、ニット体302を構成する繊維は、その断面外形によらず、全て金属製であることが好ましく、オーステナイト系ステンレス鋼、又は、アルミニウム合金、からなることが特に好ましい。このように、ニット体302を構成する繊維を全てオーステナイト系ステンレス鋼製、又は、アルミニウム合金製、とすることで、極低温の環境下であっても壊れ難い構成を実現できる。つまり、このようなニット体302を用いれば、極低温の環境下での耐久性を確保したトレッド部材300を実現できる。特に、ニット体302を構成する繊維をアルミニウム合金製とすれば、上記の耐久性の確保のみならず、軽量化も実現し易くなる。
図13Aに示すように、本実施形態のトレッド部材300は、シート状のニット体302から構成されている。図13Aに示すように、シート状のニット体302は、丸められた棒状の形態とされ、本体スプリング201(図9A等参照)及び連結スプリング211(図9A等参照)により区画されている溝230(図11、図12参照)に、少なくとも一部が埋め込まれている。このような構成とすることで、シート状のニット体302から、棒状のトレッド部材300を容易に実現できる。
また、図13Aに示すように、シート状のニット体302は、複数の層が径方向に積層するように丸め込まれていることが好ましい。このようにすることで、走行時に径方向の最外層に摩耗や欠落が生じても、径方向内側に同様の構成の別層が現れるため、トレッド部材300の性能低下が起こり難い。そのため、摩耗や欠落などによるトレッド部材300の性能低下を抑制し、走行可能距離を延ばすことができる。
ニット体302は、上述したように、フィラメント体700同士が編まれることで一体化されている構成である。そのため、高い強度を確保でき、温度変化の大きい環境や月面などの宇宙線被曝量が多い環境であっても壊れ難い耐久性を実現できる。上述の過酷な環境下での使用を考慮すれば、ニット体302を構成するフィラメント体700同士は、接着剤や溶着により結合されていないことが好ましい。
図15は、図13Aに示すニット体302のフィラメント体700の編み構造の一例を示す図である。図15に示すように、本実施形態のニット体302は、フィラメント体700のループ状の編み目を連結させることによりシート状に広がっているため、ニット体302を構成するフィラメント体700、及び、フィラメント体700を構成する金属繊維302aは、シート面内方向において縦、横及び斜めにバランスよく延在している。そのため、シート状のニット体302を丸めて棒状のトレッド部材300を形成する場合は、その巻き取り方向(丸められ方向)は、フィラメント体700、及び、このフィラメント体700を構成する金属繊維302a、の延在方向によらず、任意の巻き取り方向でよい。なお、本実施形態のニット体302の編み方は、平編み(メリヤス編み)であるが、その編み方は特に限定されない。
上述したように、本実施形態のニット体302は、断面外形が矩形状の複数本の金属繊維302aのみからなるフィラメント体700としてのマルチフィラメントが編まれて構成されているが、ニット体302の構成はこの構成に限られない。ニット体302は、断面外形が凸多角形状である金属繊維302aを少なくとも1本含むフィラメント体700が編まれて構成されていればよい。ニット体302をこのような構成とすれば、上述したような凹凸が形成された走行路面Y(図14(a)~図14(c)参照)にて高いトラクション性能を発揮するトレッド部材300を実現し得る。但し、温度変化の大きい環境や月面などの宇宙線被曝量が多い環境などの過酷な環境であっても壊れ難い耐久性を実現する観点で、ニット体302を構成するフィラメント体700は、マルチフィラメントであることが好ましい。なお、ニット体302を構成するマルチフィラメントは、複数本の繊維が撚られておらずに束ねられている構成(無撚糸構造)であってもよいが、上記耐久性の観点で、複数本の繊維が撚られている構成(撚糸構造)とすることが、より好ましい。更に、上述したように、凹凸が形成された走行路面Y(図14(a)~図14(c)参照)にて、より高いトラクション性能を実現する観点では、本実施形態のように、ニット体302は、断面外形が凸多角形状(本実施形態では矩形状)の金属繊維302aのみからなるマルチフィラメントのみが編まれて構成されていることが好ましい。
図13Aに示すように、本実施形態のトレッド部材300を構成する棒状のニット体302の長手方向に直交する断面外形は、オーバル形状であるが、この形状に限られない。棒状のニット体302の長手方向に直交する断面外形は、例えば、円形状、ひょうたん形状(図20A、図20B参照)などであってもよい。
図16は、トレッド部材300の一変形例を示す図である。図16に示すトレッド部材300についても、図13A、図13Bに示す例と同様、ニット体302を含む。但し、図16に示すトレッド部材300は、図13A、図13Bに示す例と比較して、ニット体302に加えて、このニット体302を巻き付けるための棒状の芯材301を備える点で相違する。芯材301は、例えば、ピッチの密な線径の細いコイルばねにより構成することができる。
図17Aは、トレッド部材300の一変形例を示す図である。図17Aに示すトレッド部材300は、図16に示す構成と同様、断面外形が矩形状の金属繊維302aのみからなるフィラメント体700が編まれて構成されたニット体302と、このニット体302が巻き付けられている芯材301と、を備える。但し、図17Aに示すニット体302は、無端状に構成されている点で、図16に示す構成と相違している。なお、図17Aに示す無端状のニット体302は、可撓性を有するシームレスな筒体である。図17Aでは、ニット体302の無端断面を示している。
図17Bは、図17Aに示す無端状のニット体302を、芯材301に巻き付ける巻き付け方法の一例を示す図である。図17Bに示すように、無端状のニット体302は、無端状のニット体302内に芯材301が挿通された状態で、芯材301の周囲に巻き付けられる。このようにすることで、芯材301は、無端状のニット体302から、より脱落し難くなる。そのため、無端状のニット体302は、芯材301の巻き付け開始部分を除き、潰されて2層に重ねられた状態で、芯材301の周囲に巻き付けられる。なお、無端状のニット体302を巻き付ける芯材301は、ニット体302内に挿通されていなくてもよい。但し、上述したように、脱落抑制の観点で、芯材301は、ニット体302内に挿通されていることが好ましい。
図17A、図17Bに示すトレッド部材300では、無端状のニット体302が、無端軸方向(両側の開口端を結ぶ方向)を、芯材301への巻き付け方向(ニット体302の丸められ方向と同じ)としていない。図17A、図17Bに示す無端状のニット体302は、無端軸方向を巻き付け中心軸方向とし、無端軸方向と直交する方向を、芯材301への巻き付け方向としている。すなわち、図17A、図17Bに示す無端状のニット体302は、無端軸方向に沿う方向を巻き付け中心軸とし、この巻き付け中心軸周りに巻かれている。このような構成とすることで、ニット体302の開口端を、芯材301の長手方向の両端部に配置させることができるので、ニット体302の開口端が、トレッド部材300のタイヤ径方向Bの外側に露出し難くなる。つまり、図17A、図17Bに示す無端状のニット体302によれば、フィラメント体700を構成する金属繊維302aが脱落し難いトレッド部材300を実現し易くなる。また、極低温下や高温下などの過酷な温度環境や、月面などの宇宙線被曝量が多い環境であっても壊れ難い耐久性を有するトレッド部材300を実現し易くなる。
なお、無端状のニット体302の両側の開口端は、例えば、骨格部2のリム部材としてのホイール部10(図3等参照)のタイヤ幅方向Aの内側に押し込み、外部に露出しないような態様とすればよい。
図18Aは、トレッド部材300の一変形例を示す図である。図18Aに示すトレッド部材300は、図16に示す構成と同様、断面外形が矩形状の金属繊維302aのみからなるフィラメント体700が編まれて構成されたニット体302と、このニット体302が巻き付けられている芯材301と、を備える。但し、図18Aに示すニット体302は、無端状に構成されている点で、図16に示す構成と相違している。図18Aに示す無端状のニット体302についても、図17A、図17Bに示す構成と同様、可撓性を有するシームレスな筒体である。但し、図18Aに示すニット体302は、図17A、図17Bに示す構成と比較して、芯材301への巻き付け方法が異なっている。
図18Bは、図18Aに示す無端状のニット体302を、芯材301に巻き付ける巻き付け方法の一例を示す図である。図18Bに示すように、無端状のニット体302は、芯材301の周囲に螺旋状に巻き付けられる。なお、芯材301に巻き付けられるニット体302の各周回部分は、芯材301の長手方向に隣接する部分同士で部分的に相互に接する又は重ねられていることが好ましい。このようにすることで、トレッド部材300に隙間が生じ難く、タイヤ1内に異物が侵入することを抑制できる。
図18A、図18Bに示すトレッド部材300では、無端状のニット体302が、無端軸方向(両側の開口端を結ぶ方向)を、芯材301への巻き付け方向としている。より具体的に、図18A、図18Bに示す無端状のニット体302は、無端軸方向と直交する方向を巻き付け中心軸方向とし、無端軸方向を、芯材301への巻き付け方向としている。すなわち、図18A、図18Bに示す無端状のニット体302は、無端軸方向と直交する方向を巻き付け中心軸とし、この巻き付け中心軸周りで螺旋状に巻かれている。このような構成とすることで、ニット体302の開口端を、芯材301の長手方向の両端部に配置させることができる。そのため、ニット体302の開口端が、トレッド部材300のタイヤ径方向Bの外側に露出し難くなる。これにより、フィラメント体700を構成する金属繊維302aの脱落を抑制できる。また、極低温下や高温下などの過酷な温度環境や、月面などの宇宙線被曝量が多い環境であっても壊れ難い耐久性を有するトレッド部材300を実現し易くなる。
図19A、図19Bは、トレッド部材300の一変形例を示す図である。図19A、図19Bに示すトレッド部材300は、ニット体302と、棒状の芯材301と、この芯材301の径方向外側でニット体302との間に介在する補強部材303と、を備える。補強部材303は、芯材301の径方向外側を取り囲む円筒形状とされてよい。補強部材303は、例えばピッチの密なコイルばねにより構成されていてよい。円筒形状の補強部材303の内部には、芯材301が配置されている。補強部材303を設けることにより、補強部材303がない場合と比較して、芯材301のニット体302への食い込みを抑制できる。また、補強部材303が芯材301を保護することにより、トレッド部材300の耐久性が向上する。また、補強部材303が、ホイール部10等からの伝達熱とトレッド部材300が発する熱とを蓄熱保持し、極低温環境下におけるトレッド部材300の過冷却を抑制できる。
なお、図19A、図19Bに示すトレッド部材300は、図16に示すようにシート状のニット体302を丸めた構成であってもよい。また、図19A、図19Bに示すトレッド部材300は、図17A、図17Bに示すように無端状のニット体302を丸めた構成であってもよい。更に、図19A、図19Bに示すトレッド部材300は、図18A、図18Bに示すように無端状のニット体302をらせん状に巻き回した構成であってもよい。
図20A、図20Bは、トレッド部材300の一変形例を示す図である。図20A、図20Bに示すトレッド部材300は、図19A、図19Bに示す構成と比較して、溝230に埋め込まれた際のニット体302の断面形状のみ相違する。図20A、図20Bに示すように、トレッド部材300のニット体302は、断面視においてひょうたん形となる形状であってもよい。この場合、トレッド部材300は、溝230に埋め込まれる固定領域a1と、接地する接地領域a2とを有する。固定領域a1に対して、タイヤ径方向Bの外側に接地領域a2が設けられている。トレッド部材300には、固定領域a1に芯材301及び補強部材303が設けられている。図20A、図20Bに示すように、棒状のトレッド部材300の長手方向に直交する断面視で、接地領域a2の幅は、固定領域a1の幅よりも大きい。また、接地領域a2のタイヤ径方向Bの長さは、固定領域a1のタイヤ径方向Bの長さよりも長い。
なお、図20A、図20Bに示すトレッド部材300は、図16に示すようにシート状のニット体302を丸めた構成であってもよい。また、図20A、図20Bに示すトレッド部材300は、図17A、図17Bに示すように無端状のニット体302を丸めた構成であってもよい。更に、図20A、図20Bに示すトレッド部材300は、図18A、図18Bに示すように無端状のニット体302をらせん状に巻き回した構成であってもよい。
本実施形態において、棒状のトレッド部材300の骨格部2への固定方法は特に限定されない。トレッド部材300は、例えば、骨格部2に固定するための固定部を更に備えてもよい。固定部は、例えば、上述した芯材301(図16等参照)の両端から延設された部位により構成されてもよい。固定部は、例えば、上述したボルト106(図7参照)の突出するねじ先に固定されてよい。このような固定部を設けることで、トレッド部材300が、骨格部2から、より脱落し難くなる。
次に、図21を参照して、上述した断面外形が矩形状である金属繊維302aの製造方法について説明する。図21に示すように、断面外形が矩形状である金属繊維302aは、金属薄膜400を巻き取り、金属薄膜400のロール体401を形成し、このロール体401の端面を切削刃600により切削することで得られる。但し、図21に示す製造方法は一例であり、断面外形が凸多角形状である金属繊維の製造方法は特に限定されない。
また、ニット体302を構成するフィラメント体700を編む方法についても特に限定されない。ニット体302は、例えば、編み方に対応した種々の編み機を用いて形成することができる。
以上のように、本実施形態で示す、断面外形が矩形状である金属繊維302aを少なくとも1本含むフィラメント体700が編まれて構成されているニット体302によれば、トラクション性能を向上可能なトレッド部材300を実現することができる。金属繊維302aの断面外形は、上述したように、矩形状に限られず、その他の凸多角形状であっても、トラクション性能を向上可能なトレッド部材300を実現することができる。なお、ニット体302の使用用途は、タイヤ1のトレッド部材300でなくてもよい。
本発明に係るニット体及びタイヤは、上述した実施形態で示す具体的な構成に限られず、特許請求の範囲を逸脱しない限り、種々の変形・変更・組み合わせが可能である。例えば、上述の実施形態では、本体スプリング201の弾性変形部202及び連結スプリング211の弾性変形部212が、それぞれコイルばねで構成されているが、この構成に限られない。本体スプリング201の弾性変形部202及び/又は連結スプリング211の弾性変形部212は、コイルばねに代えて、例えば図22に示すような、2次元の(すなわち、ほぼ同一平面に沿って延在する)波形状の金属線部を含んで構成されていてもよい。図22に示す例は、弾性変形部202及び弾性変形部212が、2次元の波形状に形成されている場合の例である。波形状の金属線部は、例えば、半円を連結した形状であってもよく、正弦波形状であってもよい。この場合であっても、本体スプリング201の波形状の金属線部と、連結スプリング211の波形状の金属線部と、を組み合わせることにより、本体スプリング201と、連結スプリング211とを連結することができる。換言すれば、本体スプリング201及び連結スプリング211は、相互に組み合わされた際に、溝230(図11等参照)を形成しない構成であってもよい。したがって、トレッド部材300についても、溝230内に保持される構成に限られない。但し、トレッド部材300の安定保持の観点では、上述した実施形態に示すような、相互に組み合わされた際に溝230を区画する本体スプリング201及び連結スプリング211とすることが好ましい。
また、上述した実施形態では、2つのリム部の間で、タイヤ周方向Cに隙間なく配置された複数のトレッド部材300を備えるタイヤ1について説明したが、この構成に限られない。図23~図25に示すように、3つ以上のリム部を備えるホイール部10であってもよい。そして、図24、図25に示すように、タイヤ幅方向Aの異なる位置に複数(図24では2つ、図25では3つ)のトレッド部を備える構成であってもよい。
図24(a)~図24(c)それぞれは、タイヤ幅方向Aの異なる位置に2つのトレッド部4a、4bを備えるタイヤ1を示している。図24(a)~図24(c)に示すタイヤ1は、トレッド部4a、4bにおけるトレッド部材300の配列方向が異なる点で相違している。図24(a)~図24(c)に示すように、棒状のトレッド部材300の配列方向は、特に限定されない。なお、上述した実施形態のように、1つのみのトレッド部であっても、トレッド部材300の配列方向は、特に限定されない。図24(a)、図24(b)に示すように、トレッド部材300は、タイヤ径方向B外側から見たトレッド面視において、タイヤ幅方向A及びタイヤ周方向Cに対して傾斜する方向に延在してもよい。また、図24(c)に示すように、トレッド部材300は、タイヤ径方向B外側から見たトレッド面視において、タイヤ幅方向Aに沿って延在していてもよい。なお、図25に示す3つのトレッド部4a~4cにおいても、トレッド部材300の配列方向は特に限定されない。
本発明はニット体及びタイヤに関する。
1:タイヤ
2:骨格部
4a、4b、4c:トレッド部
10:ホイール部(リム部材)
20:接地変形部
101:第1リム部
102:第2リム部
103:接続部
104:支持部材
105:嵌合受部
106:ボルト
107:ボルト穴
201:本体スプリング
202:弾性変形部
203:係止部
203a:ストレート部
203b:屈曲部
212:弾性変形部
213:制限部
230:溝
300:トレッド部材
300b:接地面
301:芯材
302:ニット体
302a:金属繊維
303:補強部材
400:金属薄膜
401:ロール体
501、502、503:リム部
600:切削刃
700:フィラメント体
A:タイヤ幅方向
a1:固定領域
a2:接地領域
B:タイヤ径方向
C:タイヤ周方向
D:連結スプリングの弾性変形部の中心軸方向
E:連結スプリングの制限部の輪形状の中心軸方向
F:溝の延在方向
O:連結スプリングの弾性変形部の中心軸
X:粒子
Y:走行路面
2:骨格部
4a、4b、4c:トレッド部
10:ホイール部(リム部材)
20:接地変形部
101:第1リム部
102:第2リム部
103:接続部
104:支持部材
105:嵌合受部
106:ボルト
107:ボルト穴
201:本体スプリング
202:弾性変形部
203:係止部
203a:ストレート部
203b:屈曲部
212:弾性変形部
213:制限部
230:溝
300:トレッド部材
300b:接地面
301:芯材
302:ニット体
302a:金属繊維
303:補強部材
400:金属薄膜
401:ロール体
501、502、503:リム部
600:切削刃
700:フィラメント体
A:タイヤ幅方向
a1:固定領域
a2:接地領域
B:タイヤ径方向
C:タイヤ周方向
D:連結スプリングの弾性変形部の中心軸方向
E:連結スプリングの制限部の輪形状の中心軸方向
F:溝の延在方向
O:連結スプリングの弾性変形部の中心軸
X:粒子
Y:走行路面
Claims (9)
- 長手方向と直交する断面の外形が凸多角形状である金属繊維を少なくとも1本含むフィラメント体が編まれて構成されている、ニット体。
- 前記長手方向と直交する断面の前記金属繊維の外形は、矩形状である、請求項1に記載のニット体。
- 前記金属繊維は、オーステナイト系ステンレス鋼製、又は、アルミニウム合金製、である、請求項1又は2に記載のニット体。
- 無端状に構成されている、請求項1から3のいずれか1つに記載のニット体。
- 前記フィラメント体は、複数本の前記金属繊維からなるマルチフィラメントである、請求項1から4のいずれか1つに記載のニット体。
- 前記マルチフィラメントのみが編まれて構成されている、請求項5に記載のニット体。
- リム部材と、前記リム部材に係止された複数の本体スプリングと、前記本体スプリングに組み合わされた複数の連結スプリングと、により構成されている骨格部と、
少なくとも、前記骨格部の外周に配置された、トレッド部材と、を備え、
前記トレッド部材は、請求項1から6のいずれか1つに記載のニット体を含む、タイヤ。 - 前記ニット体は、丸められた棒状の形態で、前記本体スプリング及び前記連結スプリングにより区画されている溝に、少なくとも一部が埋め込まれるようにして、前記骨格部の外周に配置されている、請求項7に記載のタイヤ。
- 前記ニット体は、複数の層が径方向に積層するように丸められている、請求項8に記載のタイヤ。
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