JP2023085742A - 非空気圧タイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性の向上を効果的に図ることができる非空気圧タイヤを提供する。【解決手段】内側環状部２０と、内側環状部２０の外周側に同軸に配置される外側環状部３０と、内側環状部２０と外側環状部３０とを連結し、タイヤ周方向Ｃに沿って配列される複数のスポーク４０と、外側環状部３０の外周面に設けられるトレッド５０と、を備える非空気圧タイヤ１であって、外側環状部３０に、ばね用鋼材からなる補強部材７１を含む補強層７０が全周にわたって埋設されている。【選択図】図２

Description

本発明は、非空気圧タイヤに関する。

近年、パンクの発生等の問題が起こらず、空気圧調整も不要な非空気圧タイヤが開発されている。一般に、非空気圧タイヤは、同軸に配置される内周側環状部及び外周側環状部が、複数のスポークによって連結された構造を有する。複数のスポークはタイヤ周方向に間隔をおいて放射状に配列される。外側環状部の外周面には、路面と接地するトレッドが設けられる。

例えば、特許文献１には、スポークのタイヤ径方向外側端とトレッドとの間に、外側環状部のタイヤ幅方向中央部での座屈を抑制する幅方向補強層を配置して、スポークの耐久性の向上を図った非空気圧タイヤが開示されている。

特開２０１９－４３５０５号公報

この種の非空気圧タイヤにおいては、車両の走行に伴って外側環状部に変形が繰り返し生じるため、外側環状部の疲労強度を高めて耐久性の向上を図ることが求められる。

そこで本発明は、外側環状部が効果的に補強されて耐久性が向上する非空気圧タイヤを提供することを目的としている。

本発明の非空気圧タイヤは、内側環状部と、前記内側環状部の外周側に同軸に配置される外側環状部と、前記内側環状部と前記外側環状部とを連結し、タイヤ周方向に沿って配列される複数のスポークと、前記外側環状部の外周面に設けられるトレッドと、を備える非空気圧タイヤであって、前記外側環状部に、ばね用鋼材からなる補強部材を含む補強層が全周にわたって埋設されている。

本発明によれば、外側環状部が効果的に補強されて耐久性が向上する非空気圧タイヤを提供することができる。

第１実施形態の非空気圧タイヤを示す側面図である。 図１のII－II断面図である。 図２に示す部分を斜めから見た非空気圧タイヤの一部斜視図である。 第１実施形態の外側補強層の斜視図である。 第２実施形態の外側補強層を構成する補強部材の斜視図である。 第３実施形態の外側補強層を示す斜視図である。 第３実施形態の外側補強層を構成するベルト状部材の一部斜視図である。

（第１実施形態）
以下、第１実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態の非空気圧タイヤ１をタイヤ回転軸（タイヤ子午線）と平行な方向、すなわち図１で紙面表裏方向に沿う方向から側面視した側面図である。図１に示す非空気圧タイヤ１は、無荷重状態である。図２は、図１のII－II断面図である。図３は、図２に示す部分を斜めから見た非空気圧タイヤ１の一部斜視図である。

図１及び図３において、矢印Ｃはタイヤ周方向を示している。図１～図３において、矢印Ｘはタイヤ径方向を示している。図２及び図３において、矢印Ｙはタイヤ幅方向を示している。図１においてのタイヤ幅方向Ｙは、紙面表裏方向である。図２の符号Ｅは、タイヤ赤道面である。図２においてのタイヤ周方向Ｃは、紙面表裏方向である。

タイヤ周方向Ｃは、タイヤ回転軸周りの方向であって非空気圧タイヤ１が回転する方向と同一の方向である。タイヤ径方向Ｘは、タイヤ回転軸に垂直な方向である。タイヤ幅方向Ｙは、タイヤ回転軸と平行な方向である。図２及び図３においては、タイヤ幅方向Ｙの一方側をＹ１として示し、タイヤ幅方向Ｙの他方側をＹ２として示している。図２に示すタイヤ赤道面Ｅは、タイヤ回転軸に直交する面で、かつ、タイヤ幅方向Ｙの中心に位置する面である。

第１実施形態の非空気圧タイヤ１は、内側環状部２０と、外側環状部３０と、複数のスポーク４０と、トレッド５０と、を備える。

なお、以下において、内側環状部２０及び外側環状部３０の厚みとは、タイヤ径方向Ｘに沿った方向の寸法である。内側環状部２０及び外側環状部３０の幅とは、図２に示すタイヤ幅方向Ｙに沿った方向の寸法である。

内側環状部２０は、非空気圧タイヤ１の内周部を構成するタイヤ周方向Ｃに沿った環状の部分である。内側環状部２０の厚み及び幅は、ユニフォミティを向上させるために一定に設定される。内側環状部２０の内周側の空間に、図示しないタイヤホイールが配置される。そのタイヤホイールのリムの外周部に、内側環状部２０の内周部が嵌合して装着される。内側環状部２０がリムに装着されて、非空気圧タイヤ１は当該タイヤホイールに装着される。内側環状部２０の内周面には、当該リムとの嵌合のために、凸部や溝等で構成される嵌合部が設けられる場合がある。

内側環状部２０は、例えば、弾性を有する樹脂材料によって形成することができるが、材料は樹脂に限定されない。

内側環状部２０は、上記タイヤホイールの回転をスポーク４０及び外側環状部３０に伝達する。内側環状部２０の厚みは、スポーク４０に回転力を十分に伝達する機能を満たしつつ、軽量化及び耐久性も得られる観点から決定される。内側環状部２０の厚みは特に限定されないが、例えば、図２に示すタイヤ断面高さＨの２％以上７％以下であることが好ましく、３％以上６％以下であることがより好ましい。

内側環状部２０の内径は、非空気圧タイヤ１が装着されるタイヤホイールのリムの寸法や車両の用途等に応じて決定される。例えば、一般の空気入りタイヤの代替を想定した場合、内側環状部２０の内径は、例えば、２５０ｍｍ以上５００ｍｍ以下といった寸法が挙げられるが、これに限定されない。

内側環状部２０の幅は、非空気圧タイヤ１が装着される車両の用途等に応じて適宜決定される。例えば、一般の空気入りタイヤの代替を想定した場合、内側環状部２０の幅は、１００ｍｍ以上３００ｍｍ以下といった寸法が挙げられるが、これに限定されない。

内側環状部２０の内部には、内側補強層６０が埋設されている。内側補強層６０は、上述したタイヤホイールのリムに内側環状部２０が高い弾性及び強度を持って嵌合することを可能とする機能を果たす。内側補強層６０は、例えばＧＦＲＰ等の繊維強化プラスチック製のコードをメッシュ状に配列したものなどが用いられるが、これに限定はされない。内側補強層６０は、例えば、内側環状部２０の成形時に金型内に配置され、内側環状部２０の樹脂材料を充填して成形することにより、内側環状部２０に埋設することができる。

外側環状部３０は、非空気圧タイヤ１の外周部を構成するタイヤ周方向Ｃに沿った環状の部分である。外側環状部３０は、内側環状部２０の外周側に、内側環状部２０と同軸に配置される。外側環状部３０の厚み及び幅は、ユニフォミティを向上させるために一定に設定される。

外側環状部３０は、例えば、弾性を有する樹脂材料によって形成することができるが、材料は樹脂に限定されない。

外側環状部３０は、内側環状部２０及びスポーク４０の回転を、トレッド５０を介して路面に伝達する。外側環状部３０の厚みは、スポーク４０から路面に回転力を十分に伝達する機能を満たしつつ、軽量化及び耐久性も得られる観点から決定される。外側環状部３０の厚みは特に限定されないが、例えば、図２に示すタイヤ断面高さＨの２％以上７％以下であることが好ましく、２％以上５％以下であることがより好ましい。

外側環状部３０の内径は、非空気圧タイヤ１が装着されるタイヤホイールのリムの寸法や車両の用途等に応じて適宜決定される。例えば、一般の空気入りタイヤの代替を想定した場合、外側環状部３０の内径は、４２０ｍｍ以上７５０ｍｍ以下といった寸法が挙げられるが、これに限定されない。

外側環状部３０の幅は、非空気圧タイヤ１が装着される車両の用途等に応じて適宜決定される。例えば、一般の空気入りタイヤの代替を想定した場合、外側環状部３０の幅は、１００ｍｍ以上３００ｍｍ以下といった寸法が挙げられるが、これに限定されない。

外側環状部３０の内部には、外側補強層７０が埋設されている。外側補強層７０は、外側環状部３０に埋設される補強層の一例である。

図４は、第１実施形態の外側補強層７０を示す斜視図である。図４に示すように、外側補強層７０は、円環板状の形状を有する補強部材７１を含む。第１実施形態の補強部材７１は、金属製であって、熱処理されたばね用鋼材からなる鋼板である。補強部材７１は、外側環状部３０の内部に外側環状部３０と同軸に埋設されている。図４には、外側補強層７０がタイヤ１の外側環状部３０の内部に埋設された状態での、タイヤ周方向Ｃ、タイヤ径方向Ｘ、タイヤ幅方向Ｙを示している。なお、これら方向の表示は、後述する図５及び図６も同様である。

第１実施形態のばね用鋼材は、ばねとして用いられる炭素鋼の全般を含むことができ、特に炭素含有率が比較的高い鋼であることが好ましい。例えば、ＪＩＳによりばね鋼として規定される構造用普通鋼、構造用合金鋼、高炭素鋼、ピアノ線用鋼等を含む。第１実施形態の補強部材７１は、炭素を比較的高い比率で含有し、ばねとしての弾性限が高いことや、繰り返し負荷に対するクリープ変形が起こりにくいことなどの特性を有するばね用鋼材が好適に用いられる。

補強部材７１を構成するばね用鋼材としては、具体的には次のような炭素鋼が挙げられる。これらばね用鋼材は、素材の鋼に、焼き入れ、あるいは焼き入れ・焼き戻し等の特定の熱処理が施されることにより、所要のばね性を発揮する。

ＪＩＳ Ｇ ４４０１：２００９で規定されるＳＫ材と呼ばれる炭素工具鋼鋼材であり、その中でも、ＳＫ８５（炭素含有率：０．８０～０．９０％）等が好適である。ＳＫ材をさらに焼き入れしたリボン鋼は、より好適とされる。

ＪＩＳ Ｇ ４０５１：２０１６で規定されるＳＣ材と呼ばれる機械構造用炭素鋼鋼材であり、その中でもＳ６０Ｃ（炭素含有率：０．５５～０．６５％）、Ｓ６５Ｃ（炭素含有率：０．６０～０．７０％）、Ｓ７０Ｃ（炭素含有率：０．６５～０．７５％）等のＳＣ材が好適である。ＳＣ材をさらに焼き入れしたベイナイト鋼は、より好適とされる。

ＪＩＳ Ｇ ４８０１：２０２１で規定されるＳＵＰ材と呼ばれるばね鋼鋼材であり、その中でも、ＳＵＰ９（マンガンクロム鋼鋼材、炭素含有率：０．５２～０．６０％）、ＳＵＰ１０（クロムバナジウム鋼鋼材、炭素含有率：０．４７～０．５５％）等が好適である。

ＳＡＥで規定される機械構造用炭素鋼鋼材であり、その中でも、ＳＡＥ１０６０（炭素含有率：０．５５～０．６５％）、ＳＡＥ１０６５（炭素含有率：０．６０～０．７０％）、ＳＡＥ１０７０（炭素含有率：０．６５～０．７５％）等が好適である。

第１実施形態の補強部材７１は、外側環状部３０のタイヤ幅方向Ｙよりもやや幅が小さく、かつ、外側環状部３０の周長に対応する長さを有する板状の素材を、円環状に巻き、突き合せた端部どうしを溶接することにより円環状に形成される。この他には、外側環状部３０に対応する径を備え、軸方向長さがタイヤ１の軸方向長さよりも長い管状の素材を軸方向に分割するように切断することによっても補強部材７１を得ることができる。例えば、金型内において外側環状部３０を樹脂成形する際に、そのようにして円環状に形成した補強部材７１を当該金型内にセットし、樹脂材料を充填して成形する。これにより、補強部材７１を外側環状部３０の中に全周にわたって埋設した状態に配置することができる。

補強部材７１の幅、すなわちタイヤ幅方向Ｙの寸法は、例えば外側環状部３０のタイヤ幅方向Ｙの９５％以下が好ましい。外側環状部３０のタイヤ幅方向Ｙは、後述するトレッド５０のタイヤ幅方向Ｙに略等しい。外側環状部３０の内部に埋設される補強部材７１の厚み、すなわちタイヤ径方向Ｘの寸法は、外側環状部３０の厚みよりも当然小さく、その厚みは、１．００ｍｍ以上３．００ｍｍ以下が好ましい。補強部材７１は、外側環状部３０のタイヤ径方向Ｘの中央、かつ、タイヤ幅方向Ｙの中央に配置されると好ましい。

補強部材７１を構成するばね用鋼材の硬さは、ＨＶ４００以上ＨＶ５００以下が好ましい。ＨＶ４００を下回ると、引張強度、耐クリープ性及び耐疲労特性が不十分となる可能性がある。一方、ＨＶ５００を超えると、硬すぎて粘りがなく脆くなるため、ばね性が不十分となる可能性がある。

複数のスポーク４０は、内側環状部２０と外側環状部３０とを連結する。複数のスポーク４０で連結された内側環状部２０と外側環状部３０とは、互いに同軸に配置される。複数のスポーク４０のそれぞれは、タイヤ周方向Ｃに沿って各々独立して配列される。図１に示すように、複数のスポーク４０は、非空気圧タイヤ１が無荷重状態では、側面視した場合においてタイヤ径方向Ｘと略平行でラジアル方向に直線状に延びている。

図２及び図３に示すように、第１実施形態の複数のスポーク４０は、複数の第１のスポーク４１と、複数の第２のスポーク４２と、を含む。第１のスポーク４１及び第２のスポーク４２のいずれも、その延在方向は、タイヤ周方向Ｃに沿った方向で見た場合において、タイヤ径方向Ｘとは平行ではない。第１のスポーク４１は、タイヤ軸方向すなわちタイヤ幅方向Ｙの一方側へ傾斜している。第２のスポーク４２は、第１のスポーク４１とは反対側へ傾斜している。第１のスポーク４１と第２のスポーク４２とは、タイヤ周方向Ｃに交互に配置されている。

詳しくは、図２及び図３に示すように、第１のスポーク４１は、外側環状部３０のタイヤ幅方向Ｙの一方側であるＹ１側から、内側環状部２０のタイヤ幅方向Ｙの他方側であるＹ２側へ向かって傾斜して延びている。第２のスポーク４２は、全体的に、外側環状部３０のタイヤ幅方向Ｙの他方側であるＹ２側から、内側環状部２０のタイヤ幅方向Ｙの一方側であるＹ１側へ向かって傾斜して延びている。

第１のスポーク４１及び第２のスポーク４２の傾斜角度は同じである。このため、タイヤ周方向Ｃに隣接する第１のスポーク４１と第２のスポーク４２とは、タイヤ周方向Ｃに沿う方向から見た場合、略Ｘ字状に配置されている。図２に示すように、第１のスポーク４１及び第２のスポーク４２は、タイヤ幅方向Ｙに対して角度θで傾斜しており、その角度θは、例えば３０°以上６０°以下が好ましい。

図２に示すように、タイヤ周方向Ｃに沿う方向から見た状態での第１のスポーク４１及び第２のスポーク４２のそれぞれは、タイヤ赤道面Ｅに対して対称な同一形状である。したがって、以下においては、第１のスポーク４１及び第２のスポーク４２を区別する必要がなく、まとめて説明できる場合には、第１のスポーク４１及び第２のスポーク４２を、スポーク４０と総称する。

スポーク４０は板状であって、内側環状部２０から外側環状部３０に向けて、上記のように角度θの角度で斜めに延びている。図３示すように、スポーク４０は、タイヤ周方向に沿った板厚ｔが、板幅ｗよりも小さく、板厚ｔの方向がタイヤ周方向Ｃに沿っている。すなわち、スポーク４０は、タイヤ径方向Ｘ及びタイヤ幅方向Ｙの面内に沿って延びる板状に形成されている。なお、ここでいう板幅ｗは、図２にも示すように、スポーク４０をタイヤ周方向Ｄに沿う方向から見た場合での、スポーク４０が延在する傾斜方向に直交する方向の寸法である。第１実施形態においては、全てのスポーク４０の板厚ｔは同じである。また、全てのスポーク４０の板幅ｗは同じである。

複数のスポーク４０は、タイヤ周方向Ｃに等間隔に配列されている。すなわち複数のスポーク４０においては、タイヤ周方向Ｃに隣接する一対のスポーク４０における板厚ｔの中央の間の間隔が等しい。

スポーク４０は長尺板状であるため、板厚ｔを薄くしても、板幅ｗを広く設定することによってスポーク４０の耐久性を向上させることができる。さらに、板厚ｔを薄くしてスポーク４０の数を増やすことにより、非空気圧タイヤ１全体の剛性を維持しつつ、タイヤ周方向Ｃに隣接するスポーク４０の間の間隔を小さくできる。これによって、スポーク４０によるタイヤ転動時の接地圧が分散し、接地圧を小さくできる。

なお、第１実施形態のスポーク４０は側面視においてタイヤ径方向Ｘと平行であるが、スポーク４０は側面視においてタイヤ径方向Ｘと交差するようにタイヤ径方向Ｘに対し斜めに配置されてもよい。

図２及び図３に示すように、第１のスポーク４１は、内側環状部２０のタイヤ幅方向Ｙ２側に接続する第１の内側接続部４１１と、外側環状部３０のタイヤ幅方向Ｙ１側に接続する第１の外側接続部４１２と、を有する。第２のスポーク４２は、内側環状部２０のタイヤ幅方向Ｙ１側に接続する第２の内側接続部４２１と、外側環状部３０のタイヤ幅方向Ｙ２側に接続する第２の外側接続部４２２と、を有する。

図２に示すように、第１のスポーク４１の第１の内側接続部４１１は、内側環状部２０に近付くにつれてタイヤ幅方向Ｙに沿って広がる形状を有している。第１の内側接続部４１１のタイヤ幅方向Ｙ２側の側面４１１ａは、内側環状部２０のタイヤ幅方向Ｙ２側の端部２０ｂまでなだらかに湾曲しながら延びている。第１の内側接続部４１１のタイヤ幅方向Ｙ１側の側面４１１ｂは、内側環状部２０のタイヤ赤道面Ｅの位置までタイヤ幅方向Ｙ１側に向かって湾曲して延びている。

第１のスポーク４１の第１の外側接続部４１２は、第１の内側接続部４１１と同様の形状であって、外側環状部３０に近付くにつれてタイヤ幅方向に沿って広がる形状を有している。第１の外側接続部４１２のタイヤ幅方向Ｙ１側の側面４１２ａは、外側環状部３０のタイヤ幅方向Ｙ１側の端部３０ａまでなだらかに湾曲しながら延びている。第１の外側接続部４１２のタイヤ幅方向Ｙ２側の側面４１２ｂは、外側環状部３０のタイヤ赤道面Ｅの位置までタイヤ幅方向Ｙ２側に向かって湾曲して延びている。

第１の内側接続部４１１は、内側環状部２０のタイヤ幅方向Ｙ２側の半分の領域に設けられている。第１の外側接続部４１２は、外側環状部３０のタイヤ幅方向Ｙ１側の半分の領域に設けられている。

図２に示すように、第２のスポーク４２の第２の内側接続部４２１は、内側環状部２０に近付くにつれてタイヤ幅方向Ｙに沿って広がる形状を有している。第２の内側接続部４２１のタイヤ幅方向Ｙ１側の側面４２１ａは、内側環状部２０のタイヤ幅方向Ｙ１側の端部２０ａまでなだらかに湾曲しながら延びている。第２の内側接続部４２１のタイヤ幅方向Ｙ２側の側面４２１ｂは、内側環状部２０のタイヤ赤道面Ｅの位置までタイヤ幅方向Ｙ２側に向かって湾曲して延びている。

第２のスポーク４２の第２の外側接続部４２２は、第２の内側接続部４２１と同様の形状であって、外側環状部３０に近付くにつれてタイヤ幅方向に沿って広がる形状を有している。第２の外側接続部４２２のタイヤ幅方向Ｙ２側の側面４２２ａは、外側環状部３０のタイヤ幅方向Ｙ２側の端部３０ｂまでなだらかに湾曲しながら延びている。第２の外側接続部４２２のタイヤ幅方向Ｙ１側の側面４２２ｂは、外側環状部３０のタイヤ赤道面Ｅの位置までタイヤ幅方向Ｙ１側に向かって湾曲して延びている。

第２の内側接続部４２１は、内側環状部２０のタイヤ幅方向Ｙ１側の半分の領域に設けられている。第２の外側接続部４２２は、外側環状部３０のタイヤ幅方向Ｙ２側の半分の領域に設けられている。

上述したように、第１実施形態の全てのスポーク４０の板厚ｔは同じである。板厚ｔの寸法は特に限定されないが、スポーク４０が内側環状部２０及び外側環状部３０からの回転力を十分受けつつ、荷重を受けた際には適度に撓み変形が可能なようにする上で、１ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以上２５ｍｍ以下であることがより好ましい。

上述したように、第１実施形態の全てのスポーク４０の板幅ｗは同じである。スポーク４０の板幅ｗは特に限定されないが、内側環状部２０及び外側環状部３０からの回転力を十分受けつつ、荷重を受けた際には適度に撓み変形が可能なようにする上で、５ｍｍ以上２５ｍｍ以下であることが好ましく、１０ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることがより好ましい。また、板幅ｗは、耐久性を向上させつつ接地圧を分散させ得る観点から、板厚ｔの１１０％以上であることが好ましく、１１５％以上であることがより好ましい。

スポーク４０の数としては、車両からの荷重を十分支持しつつ、軽量化が可能で、動力伝達性及び耐久性の向上をともに図ることを可能とする観点から、８０個以上３００個以下であることが好ましく、１００個以上２００個以下であることがより好ましい。

複数のスポーク４０のタイヤ周方向Ｃの間隔は、例えば、１．０ｍｍ以上４．１ｍｍ以下で設定されることが好ましい。なお、第１実施形態では、複数のスポーク４０のタイヤ周方向Ｃの間隔は等しいが、不等間隔であってもよい。

スポーク４０は、下記に挙げる弾性材料によって形成することができる。まず、その弾性材料の特性としては、十分な耐久性を確保しながら、適度な剛性を付与する観点から、ＪＩＳ Ｋ７３１２：１９９６に準じて行う引張試験を行い、１０％伸び時の引張応力から算出した引張モジュラスが、３ＭＰａ以上１２ＭＰａ以下が好ましい。

スポーク４０において、１０％伸び時の引張応力から算出した引張モジュラスが３ＭＰａを下回る場合、十分な剛性が得られず、タイヤ周方向Ｄに隣接するスポーク４０どうしが接触する可能性がある。一方、１０％伸び時の引張応力から算出した引張モジュラスが１２ＭＰａを上回る場合、過度に剛性が高くなり、乗り心地が悪化する。

スポーク４０の母材として用いられる弾性材料としては、熱可塑性エラストマー、架橋ゴム、その他の樹脂が挙げられる。

熱可塑性エラストマーとしては、ポリエステルエラストマー、ポリオレフィンエラストマー、ポリアミドエラストマー、ポリスチレンエラストマー、ポリ塩化ビニルエラストマー、ポリウレタンエラストマー等が例示される。

架橋ゴムを構成するゴム材料としては、天然ゴム及び合成ゴムのいずれを使用することもできる。合成ゴムとしては、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、イソプレンゴム（ＩＩＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素添加ニトリルゴム（水添ＮＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、フッ素ゴム、シリコンゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム等が例示される。これらのゴム材料は、必要に応じて２種以上を併用してもよい。

その他の樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂等が挙げられる。熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂等が挙げられる。

スポーク４０には、上記の弾性材料のうち、成形、加工性及びコストの観点から、ポリウレタン樹脂が好ましく用いられる。なお、弾性材料としては、発泡材料を使用することもできる。すなわち、上記の熱可塑性エラストマー、架橋ゴム、その他の樹脂を発泡させたものを使用することができる。

なお、スポーク４０の母材として用いられる弾性材料は、補強繊維により補強されていてもよい。補強繊維としては、長繊維、短繊維、織布、不織布等が挙げられる。補強繊維の種類としては、レーヨンコード、ナイロン－６，６等のポリアミドコード、ポリエチレンテレフタレート等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、スチールコード等が挙げられる。

なお、弾性材料の補強は、補強繊維による補強に限らない。例えば、粒状フィラーの添加による補強が行われてもよい。添加される粒状フィラーとしては、カーボンブラック、シリカ、アルミナ等のセラミックス、その他の無機材料のフィラー等が挙げられる。

ところで、上述した内側環状部２０及び外側環状部３０は、スポーク４０と同じ樹脂材料で形成されると好ましく、その場合には、例えば注型成形法によって、内側環状部２０、外側環状部３０及びスポーク４０を一体成形することができる。

トレッド５０は、外側環状部３０の外周面に設けられている。トレッド５０は、非空気圧タイヤ１の最外周部分を構成する。図２及び図３に示すように、トレッド５０は、トレッドゴム５１を含む。トレッドゴム５１は、路面に接地する踏面５１ａを外周面に有する。トレッドゴム５１のゴム材料としては、特にその種類に制限はなく、車両用タイヤのトレッドを構成するゴムとしての一般的な加硫ゴム等を使用することができる。トレッドゴム５１の踏面５１ａには、従来の空気入りタイヤと同様にして、複数の溝及び陸部で形成されるトレッドパターンが設けられる。

なお、トレッドゴム５１は、成分や特性が異なる複数のゴム層が積層された構成（例えば、２層あるいは３層）でもよい。また、トレッド５０は、樹脂で形成されてもよい。トレッドゴム５１は、加硫接着層５２によって外側環状部３０の外周面に接着される。

以上説明した第１実施形態に係るタイヤ１は、外側環状部３０に、ばね用鋼材を材料とする補強部材７１により構成された外側補強層７０が埋設されている。非空気圧タイヤである実施形態のタイヤ１においては、車両の走行に伴い、外側環状部３０にタイヤ径方向Ｘに撓んで座屈する変形が繰り返し生じるような応力を受ける。しかし本実施形態のタイヤ１は、外側補強層７０により外側環状部３０が補強されているため、外側環状部３０に繰り返しの変形が生じにくい。その結果、外側環状部３０の疲労強度及び剛性が高まり、耐久性の向上を図ることできる。

本実施形態では、外側補強層７０を構成する補強部材７１は、ばね用鋼材からなるため、繰り返し負荷に対するクリープ変形が起こりにくい。このため、外側環状部３０も補強部材７１に追従して変形しにくい。したがって、車両の停止時においてトレッドゴム５１の踏面５１ａが路面からの摩擦を受けて平坦になるフラットスポットができにくい。

ばね用鋼材からなる補強部材７１は、例えばＣＦＲＰやＧＦＲＰ等の繊維強化プラスチック製補強材と比較すると、低コストでありつつ十分な補強強度を発揮する。また、ばね用鋼材は、廃棄しにくいＣＦＲＰやＧＦＲＰよりもリサイクルが容易であり、環境保護の面でも優位である。さらに、ＣＦＲＰやＧＦＲＰは繊維を有するため強度を発揮する方向に偏りがある場合があるが、本実施形態の補強部材７１は中実な板材であるため、補強方向に偏りが生じることがない。

また、ばね用鋼材は、ウレタン樹脂等の樹脂と親和性が高いため、外側環状部３０に対する固着強度が高い。このため、補強部材７１が存在することによって外側環状部３０が厚み方向に分断するような損傷の発生が抑制される。外側環状部３０を構成する樹脂との固着強度を高める上では、補強部材７１の表面にサンドブラスト処理を施すなどの表面粗化処理を施すとさらに好ましい。

以上説明した第１実施形態に係る非空気圧タイヤ１によれば、以下の効果を奏する。

（１）第１実施形態に係る非空気圧タイヤ１は、内側環状部２０と、内側環状部２０の外周側に同軸に配置される外側環状部３０と、内側環状部２０と外側環状部３０とを連結し、タイヤ周方向Ｃに沿って配列される複数のスポーク４０と、外側環状部３０の外周面に設けられるトレッド５０と、を備え、外側環状部３０に、ばね用鋼材からなる補強部材７１を含む外側補強層７０が全周にわたって埋設されている。

これにより、外側環状部３０が効果的に補強され、タイヤ１としての耐久性が向上する。また、ＣＦＲＰやＧＦＲＰ等の繊維強化プラスチック製補強材と比較すると、補強部材７１はばね用鋼材からなるため、低コストでありつつ十分な補強強度を発揮するとともに、リサイクルが容易であり環境保護の面でも優位である。さらに、ばね用鋼材からなる補強部材７１は外側環状部３０に対する固着強度が高いため、外側環状部３０に分断等の損傷が起こることが抑制される。

（２）第１実施形態に係る非空気圧タイヤ１において、補強部材７１を構成するばね用鋼材は、ＳＫ８５、Ｓ６０Ｃ、Ｓ６５Ｃ、Ｓ７０Ｃ、ＳＡＥ１０６０、ＳＡＥ１０６５、ＳＡＥ１０７０、ＳＵＰ９、ＳＵＰ１０、ベイナイト鋼、リボン鋼のいずれかであることが好ましい。

これにより、補強部材７１は高いばね性を有し、外側環状部３０の補強効果がより一層高まる。

（３）第１実施形態に係る非空気圧タイヤ１においては、補強部材７１を構成するばね用鋼材の硬さが、ＨＶ４００以上ＨＶ５００以下であることが好ましい。

これにより、補強部材７１は高い剛性を有し、外側環状部３０の補強効果がより一層高まる。

（４）第１実施形態に係る非空気圧タイヤ１において、補強部材７１は、タイヤ周方向Ｃに沿った円環板状であることが好ましい。

これにより、補強部材７１の補強方向に偏りが生じることがないため、多様な方向に対して高い補強強度を発揮することができる。

第１実施形態の非空気圧タイヤ１において、スポーク４０は、タイヤ軸方向の一方側へ傾斜する第１のスポーク４１と、第１のスポーク４１とは反対側に傾斜する第２のスポーク４２と、を含み、第１のスポーク４１と第２のスポーク４２とが、タイヤ周方向Ｄに交互に配置されていることが好ましい。

これにより、第１のスポーク４１及び第２のスポーク４２は、タイヤ周方向Ｄに沿った方向から見た場合に略Ｘ字状に配置される。第１のスポーク４１及び第２のスポーク４２は、それぞれがタイヤ軸方向に傾斜しているため過度に剛性が高くなることが抑えられ、乗り心地の向上が図られる。

以下、上述した第１実施形態の外側補強層７０を変更した例である第２実施形態及び第３実施形態を説明する。

（第２実施形態）
図５は、第２実施形態に係る外側補強層７０を構成する補強部材７２の斜視図である。この補強部材７２は、第１実施形態の補強部材７１に、板厚方向に貫通する複数の円形状の孔７１ａがパンチング加工により形成されている。複数の孔７１ａは、補強部材７１の全域にわたり、千鳥状に均等配置されている。孔７１ａの数や大きさは、補強部材７１の強度を損なわない程度に設定される。孔７１ａの形状は円形状に限られないが、応力集中による亀裂の起点になりにくいといった観点から、楕円を含む円形状が好ましい。

（５）第２実施形態に係る補強部材７２は、第１実施形態の補強部材７１に、板厚方向に貫通する複数の孔７１ａが形成されている形態である。

これにより、外側環状部３０を補強する強度を保持しつつ、タイヤ１の重量増加を抑制することができる。樹脂からなる外側環状部３０の内部に埋設された補強部材７２は、複数の孔７１ａのそれぞれに樹脂が充填されるため外側環状部３０と一体化する。このため、孔７１ａが形成されていても十分な補強強度が確保される。

（第３実施形態）
図６は、第３実施形態に係る外側補強層７０の斜視図である。図７は、外側補強層７０となるベルト状部材７６を示す斜視図である。

外側補強層７０は、補強部材としての線材７４と、複数の線材７４を被覆する被覆層７５と、を含む円環状の部材である。この外側補強層７０は、図７に示すベルト状部材７６を円環状に巻いて形成される。ベルト状部材７６は、等間隔をおいて平行に配置された複数の線材７４が、被覆層７５で被覆されることによりベルト状に形成されている。複数の線材７４は、ベルト状部材７６の長さ方向に延在している。

線材７４は、上述したばね用鋼材を材料として線状に形成されたものである。線材７４としては、例えば、ＳＷＲＨ７２Ｂ（炭素含有率：０．６９～０．７６％）等の硬鋼線材を用いることができる。被覆層７５は、例えば、樹脂やゴム等で形成される。被覆層７５が樹脂の場合、上述した外側環状部３０を構成する樹脂と同一の樹脂で形成されることが好ましい。ベルト状部材７６の幅は、外側環状部３０のタイヤ幅方向Ｙの寸法よりもやや小さい寸法に設定される。

外側補強層７０は、ベルト状部材７６を、外側環状部３０の周長に対応する長さに切断し、その切断したベルト状部材７６を円環状に巻き、突き合せた端部どうしを接合することにより円環状に形成される。端部どうしの接合は、線材７４の端部どうしを溶接するとともに、被覆層７５の端部どうしを接着する。外側補強層７０は、例えば、金型内において外側環状部３０を樹脂成形する際に、当該金型内にセットされ、樹脂材料を充填することにより、外側環状部３０の中に全周にわたって埋設した状態に配置される。この状態で複数の線材７４は、タイヤ周方向Ｃの全周にわたって延在し、かつ、タイヤ幅方向Ｙに並列している。なお、本実施形態では、複数の線材７４は、ベルト状部材７６の幅方向に１列に配置されているが、２列以上に配置されていてもよい。

（６）第３実施形態における補強部材は、タイヤ周方向Ｃの全周にわたって延在し、かつ、タイヤ幅方向Ｙに並列する複数の線材７４であり、複数の線材７４が被覆層７５により被覆されて外側補強層７０が形成されている。

これにより、外側環状部３０が外側補強層７０により効果的に補強され、タイヤ１としての耐久性が向上する。また、補強部材としての線材７４が、第１実施形態の補強部材７１と同様にばね用鋼材からなるため、低コストでありつつ十分な補強強度を発揮するとともに、リサイクルが容易であり環境保護の面でも優位である。さらに、ばね用鋼材からなる線材７４は外側環状部３０に対する固着強度が高いため、外側環状部３０に分断等の損傷が起こることが抑制される。

（７）第３実施形態において、複数の線材７４を被覆する被覆層７５は、外側環状部３０と同一の材料であることが好ましい。

これにより、被覆層７５は外側環状部３０となじみやすく強固に接合し、複数の線材７４も外側環状部３０と一体的に接合する。このため、外側環状部３０の補強効果が向上する。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記各実施形態に限定されず、本発明の目的を達成できる範囲で変形、改良などを行っても、本発明の範囲に含まれる。

例えば、補強部材としては、ばね用鋼材からなり、外側環状部３０に埋設できるものであればいかなる態様でもよい。例えば、複数の線材を格子状に組み込んだメッシュ状でもよく、タイヤ幅方向Ｙに延在する複数の線材をタイヤ周方向Ｃに多数均等配置した態様であってもよい。

第２実施形態では板厚方向に貫通する複数の孔７１ａを設けているが、孔７１ａに代えて貫通しない凹部、タイヤ周方向Ｃに延びる溝等であってもよい。

第３実施形態では複数の線材７４を被覆層７５で被覆して外側補強層７０としているが、被覆層７５を省略し、複数の線材７４を外側環状部３０に直接埋設して、複数の線材７４のみで外側補強層７０を構成してもよい。逆に、第１実施形態の補強部材７１や第２実施形態の補強部材７２を、樹脂等の被覆層で被覆して補強層としてもよい。

１ 非空気圧タイヤ
２０ 内側環状部
３０ 外側環状部
４０ スポーク
４１ 第１のスポーク
４２ 第２のスポーク
５０ トレッド
７０ 外側補強層（補強層）
７１ 補強部材
７１ａ 孔
７４ 線材
７５ 被覆層
Ｃ タイヤ周方向
Ｙ タイヤ幅方向

Claims (7)

1. 内側環状部と、
   前記内側環状部の外周側に同軸に配置される外側環状部と、
   前記内側環状部と前記外側環状部とを連結し、タイヤ周方向に沿って配列される複数のスポークと、
   前記外側環状部の外周面に設けられるトレッドと、を備える非空気圧タイヤであって、
   前記外側環状部に、ばね用鋼材からなる補強部材を含む補強層が全周にわたって埋設されている、非空気圧タイヤ。
2. 前記ばね用鋼材は、ＳＫ８５、Ｓ６０Ｃ、Ｓ６５Ｃ、Ｓ７０Ｃ、ＳＡＥ１０６０、ＳＡＥ１０６５、ＳＡＥ１０７０、ＳＵＰ９、ＳＵＰ１０、ベイナイト鋼、リボン鋼のいずれかである、請求項１に記載の非空気圧タイヤ。
3. 前記ばね用鋼材の硬さが、ＨＶ４００以上ＨＶ５００以下である、請求項１または２に記載の非空気圧タイヤ。
4. 前記補強部材は、タイヤ周方向に沿った円環板状である、請求項１～３のいずれか１項に記載の非空気圧タイヤ。
5. 前記補強部材には、板厚方向に貫通する複数の孔が形成されている請求項４に記載の非空気圧タイヤ。
6. 前記補強部材は、タイヤ周方向全周にわたって延在し、かつ、タイヤ幅方向に並列する複数の線材であり、前記複数の線材が被覆層により被覆されて前記補強層が形成される、請求項１～３のいずれか１項に記載の非空気圧タイヤ。
7. 前記被覆層は、前記外側環状部と同一の材料である、請求項６に記載の非空気圧タイヤ。

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