JP2023094277A - 非空気圧タイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性の低減を抑制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であって、スポーク４０のタイヤ周方向Ｃの厚みである板厚ｔの最小値が、９．８ｍｍ以上１０．５ｍｍ以下である。【選択図】図１

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、互いに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、タイヤ径方向に延びるスポークの長さ方向の途中部分に、内側環状部側から外側環状部側に向かうにつれて薄肉となるテーパ部を備えた非空気圧タイヤが開示されている。

特開２０１９－４３５０４号公報

この種の非空気圧タイヤは、スポークにかかる荷重の割合が高い。上記特許文献１のように、スポークが部分的に薄肉部を有すると、その薄肉部に応力が集中するため、耐久性が低減することが懸念される。

そこで本発明は、耐久性の低減を抑制でき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、前記スポークのタイヤ周方向の厚みの最小値が、９．８ｍｍ以上１０．５ｍｍ以下である。

本発明によれば、耐久性の低減を抑制できる非空気圧タイヤを提供することができる。

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。 実施形態に係る板厚一定の１つのスポークを示す側面図である。 実施形態に係る側面視テーパ状の１つのスポークを示す側面図である。 解析モデルによる試験例の算出結果に基づく「スポークの板厚の最小値」と「内側Ｒ部の応力値／目標応力値」との関係を示すグラフである。 解析モデルによる試験例の算出結果に基づく「スポークの板厚の最小値＋最大値」と「縦剛性／目標縦剛性」との関係を示すグラフである。 縦荷重を受けた解析モデルの変形の遷移を模式的に示す図であって、本発明の実施例に相当する解析モデルを示す図である。 縦荷重を受けた解析モデルの変形の遷移を模式的に示す図であって、本発明外の比較例に相当するモデルを示す図である。

以下、実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本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。

本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。

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。

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。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。

図２及び図３に示すように、本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。

図２及び図３に示すように、第１のスポーク４１は、全体的に、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、例えば例えば３９°以上４９°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に示すように、スポーク４０は、その厚みである板厚ｔが、板幅ｗよりも小さい。板厚ｔの方向は、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Ｃ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。

図４は、タイヤ１を側方から見た場合の１つのスポーク４０の側面図である。図４に示すように、本実施形態のスポーク４０の板厚ｔは、内側環状部２０側の一端部である内側端部４０ａから外側環状部３０側の他端部である外側端部４０ｂにわたり一定である。本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。

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、本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。以下では、この湾曲する側面４１１ｂを、内側Ｒ部４１１Ｒという場合がある。

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。以下では、この湾曲する側面４１２ｂを、外側Ｒ部４１２Ｒという場合がある。

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。以下では、この湾曲する側面４２１ｂを、内側Ｒ部４２１Ｒという場合がある。

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。以下では、この湾曲する側面４２２ｂを、外側Ｒ部４２２Ｒという場合がある。

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、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、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寸法が望ましい。

実施形態においてスポーク４０の板厚ｔの最小値は、９．８ｍｍ以上１０．５ｍｍ以下である。また、実施形態においては、スポーク４０の板厚ｔの「最小値＋最大値」は、２１．５ｍｍ未満であることが好ましい。実施形態のスポーク４０は板厚ｔが一定であることから、その板厚ｔは、最大で１０．７５ｍｍ未満であることが好ましい。

なお、スポーク４０は、図５に示すように、タイヤ側面視において内側端部４０ａから外側端部４０ｂに向かうにつれてしだいに大きくなるテーパ形状を有していてもよい。図５に示すスポーク４０は、外周側が内周側よりも厚くなっている態様であって、内側端部４０ａから外側端部４０ｂに向かうにつれて板厚ｔがしだいに大きくなっている。

このようにスポーク４０の側面視がテーパ状である場合、板厚ｔの最小値である最も薄い内側端部４０ａの板厚ｔ１が、９．８ｍｍ以上１０．５ｍｍ以下とされる。また、その最小値ｔ１と、板厚ｔの最大値である最も厚い外側端部４０ｂの板厚ｔ２との合計値「ｔ１＋ｔ２」が、２１．５ｍｍ未満であることが好ましい。例えば、内側端部４０ａの板厚ｔ１が１０ｍｍの場合、外側端部４０ｂの板厚ｔ２は最大で１１．５ｍｍ未満であることが好ましい。

上述したように、本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、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。

路面に接地する踏面５１ａには、路面に沿って平坦になる接地領域が生じるが、その接地領域には複数のスポーク４０が配置される。実施形態では、その接地領域には、例えば３本以上６本以下のスポーク４０が配置される。

なお、本実施形態の非空気圧タイヤ１は、さらに不図示の補強層を備えていてもよい。補強層は、外側環状部３０に埋設されていてもよい。あるいは、補強層は、外側環状部３０とトレッド５０との間に設けられていてもよい。補強層は、タイヤ周方向Ｃに沿って延びる円筒状の層である。

補強層は、外側環状部３０がタイヤ幅方向Ｙの中央部でタイヤ径方向Ｘに撓む座屈の発生を抑制するために、タイヤ全周にわたって均等に配置される。補強層は、例えば、スチール製のコードがタイヤ幅方向Ｙと概ね平行になるように配置されて構成される。補強層として、円筒状の金属製リング、高モジュラス樹脂製リング等が用いられてもよい。例えば、補強層として、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）等の繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）製リングが用いられてもよい。
補強層が設けられることにより、非空気圧タイヤ１の剛性が確保され、路面に対するトレッド５０の接地性が向上する。

上記実施形態と同様の構成を備えたＦＥＭによる解析モデルのスポークに縦荷重を与えたときの応力分布を調べたところ、圧縮変形する内側Ｒ部（内側Ｒ部４１１Ｒまたは内側Ｒ部４２１Ｒ）の応力値が最も高いことが判明した。なお、縦荷重は、路面に接地する部分におけるスポークが、上方から下方に向けて略長さ方向に沿った方向に受ける荷重である。そこで、解析モデルを用いて、スポークの内側Ｒ部に応力がかかって圧縮する際のスポークの縦剛性及び応力値をシミュレーションにより算出した。表１に、解析モデルである試験例１～６の、スポーク本数、スポークの板厚の最小値及び最大値、スポークの板厚の「最小値＋最大値」を示す。なお、試験例１～５は、図４に示すような板厚ｔが一定のスポークであり、試験例６は、図５に示すような側面視がテーパ形状のスポークである。なお、試験例１～６のそれぞれにおいては、内側Ｒ部及び外側Ｒ部は同じ曲率半径とした。また、試験例１～６のスポークのタイヤ断面高さＨ及び板幅ｗは共通とした。

シミュレーションによる試験例１～６の算出結果を表１に併記する。なお、縦剛性は、路面に接地する部分におけるスポークが、上方から下方に向けて略長さ方向に沿った縦荷重を受けたときの剛性の度合いを示し、乗り心地の面から低いほど好ましい。表１の「縦剛性／目標縦剛性」は、目標縦剛性を「１」とした場合の指数評価であり、１を下回るほど好ましい。また、内側Ｒ部に生じる応力値は、圧縮による応力集中の度合いを示し、耐久性の面から低いほど好ましい。表１の「応力値／目標応力値」は、目標応力値を「１」とした場合の指数評価であり、１を下回るほど好ましい。また、試験例１～５の「スポークの板厚の最小値」と「内側Ｒ部の応力値／目標応力値」との関係を図６に示すようにグラフ化し、試験例１～６の「スポークの板厚の最小値＋最大値」と「縦剛性／目標縦剛性」との関係を図７に示すようにグラフ化した。

表１及び図６によれば、板厚が一定のスポーク（試験例１～５）にあっては、板厚が９．７５ｍｍを上回ると、内側Ｒ部の応力値が目標値よりも小さくなり、内側Ｒ部への応力集中が低減する傾向にあることが判る。一方、縦剛性に関しては、板厚が１０．５ｍｍを上回ると縦剛性は目標値よりも大きくなる可能性がある。したがって、板厚の最小値が、９．８ｍｍ以上１０．５ｍｍ以下で、応力値及び縦剛性の双方を低い値で両立させることができる。表１及び図７に示すスポークの板厚の「最小値＋最大値」に関しては、試験例５のように２１．５ｍｍでは縦剛性が目標値を上回り、２１．００ｍｍでは目標値内である。したがって、スポークの板厚の「最小値＋最大値」は２１．５ｍｍ未満であることが好ましい。テーパ形状の試験例６は、応力値及び縦剛性の双方を満足している。これは、テーパ形状の場合のスポークの板厚の最小値が比較的小さくても、スポークの板厚の「最小値＋最大値」が２１．５０ｍｍ未満の範囲で最大値を大きくすることにより、応力値及び縦剛性の双方を満足することを示唆している。なお、スポークの板厚の「最小値＋最大値」は２１．００ｍｍ以下であることがより好ましい。

図８は、試験例４の解析モデルの第２のスポーク４２であって、左側が縦荷重を受ける前の第２のスポーク４２を示し、右側が縦荷重を受けている状態の第２のスポーク４２を示している。図９は、試験例２の解析モデルの第２のスポーク４２であって、左側が縦荷重を受ける前の第２のスポーク４２を示し、右側が縦荷重を受けている状態の第２のスポーク４２を示している。図８及び図９では、内側Ｒ部４２１Ｒにかかる応力の大きさを、ドットの領域の大きさで示している。図９に示す試験例２は、図８に示す試験例４と比べて内側Ｒ部４２１Ｒの応力値が高く、板厚が規定値である９．８ｍｍ以上が確保されると、内側Ｒ部の圧縮変形の度合いが低くなって応力値も低くなることが推測される。

実施例の結果によれば、上記実施形態においては、板厚の最小値が、９．８ｍｍ以上１０．５ｍｍ以下で、応力値及び縦剛性の双方を低い値で両立させることができ、これにより、タイヤの耐久性を向上できることが判る。

上述した実施形態のタイヤ１によれば、以下の効果を奏する。

（１）実施形態に係るタイヤ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、を備える非空気圧タイヤであって、スポーク４０のタイヤ周方向の厚みである板厚ｔの最小値が、９．８ｍｍ以上１０．５ｍｍ以下である。

これにより、スポーク４０の板厚ｔを適正な厚みに設定することができ、スポーク４０にかかる応力集中を低減して耐久性の低減を抑制できる。スポーク４０の板厚ｔの増大を抑えることにより、スポーク４０が路面に踏み込む際に生じる路面打撃音に起因するノイズが抑制され、静粛性と剛性確保の両立が図られる。

（２）実施形態に係るタイヤ１においては、スポーク４０のタイヤ周方向Ｃの厚みである板厚ｔの「最小値＋最大値」が２１．５ｍｍ未満であることが好ましい。

これにより、スポーク４０の板厚ｔの最小値が比較的小さくてもスポーク４０にかかる応力を低減できるため、耐久性の低減を抑制できる。

（３）実施形態に係るタイヤ１においては、スポーク４０のタイヤ周方向Ｃの厚みである板厚ｔは、タイヤ径方向Ｘの一端部である内側端部４０ａから他端部である外側端部４０ｂにわたり一定である形態を含む。

これにより、一定厚みのスポーク４０の板厚ｔを適正な厚みに設定することができ、スポーク４０にかかる応力集中を低減して耐久性の低減を抑制できる。

（４）実施形態に係るタイヤ１においては、スポーク４０のタイヤ周方向Ｃの厚みである板厚ｔは、タイヤ径方向Ｘの一端部である内側端部４０ａから他端部である外側端部４０ｂに向かうにつれてしだいに大きくなっている形態を含む。

これにより、スポーク４０の板厚ｔの最小値が比較的小さくてもスポーク４０にかかる応力を低減できるため、耐久性の低減を抑制できる。

（５）実施形態に係るタイヤ１においては、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Ｃ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Ｃ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。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記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、実施形態のスポーク４０は、タイヤ周方向Ｃに沿う方向から見て略Ｘ字状に交差する第１のスポーク４１及び第２のスポーク４２を含むが、スポーク４０はこれに限らず、タイヤ径方向Ｘに真っ直ぐ延びる板状の部分で構成されてよい。

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
４０ａ スポークの内側端部（一端部）
４０ｂ スポークの外側端部（他端部）
５０ トレッド
Ｃ タイヤ周方向
ｔ 板厚（タイヤ周方向の厚み）
Ｘ タイヤ径方向

Claims (5)

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、
   前記スポークのタイヤ周方向の厚みの最小値が、９．８ｍｍ以上１０．５ｍｍ以下である、非空気圧タイヤ。
2. 前記スポークのタイヤ周方向の厚みにおける「最小値＋最大値」が２１．５ｍｍ未満である、請求項１に記載の非空気圧タイヤ。
3. 前記スポークのタイヤ周方向の厚みは、タイヤ径方向の一端部から他端部にわたり一定である、請求項１または２に記載の非空気圧タイヤ。
4. 前記スポークのタイヤ周方向の厚みは、タイヤ径方向の一端部から他端部に向かうにつれてしだいに大きくなっている、請求項１または２に記載の非空気圧タイヤ。
5. 前記スポークは、
   タイヤ軸方向の一方側へ傾斜する第１のスポークと、
   前記第１のスポークとは反対側に傾斜する第２のスポークと、を含み、
   前記第１のスポークと前記第２のスポークとが、タイヤ周方向に交互に配置されている、請求項１～４のいずれか１項に記載の非空気圧タイヤ。

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