JP2024015641A - エアレスタイヤ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】タイヤの前後方向の剛性が高く、タイヤの上下方向の剛性が適正であるエアレスタイヤ及びその製造方法を提供する。【解決手段】路面に接地するトレッド１５の内周側に配置された、弾性を有する外周リング１４と、車両に結合されるホイール１１の外周側から、前記外周リング１４に向かって放射状に設けられた、弾性を有する複数のスポーク１２と、前記ホイール１１と前記トレッド１５の間において、前記外周リング１４と同心円状に、前記複数のスポーク１２と連結して設けられた、弾性を有する中間リング１３と、前記中間リング１３に設けられ、当該中間リング１３の円周方向に延在する第１リブ２１と、を備える。【選択図】 図４

Description

本発明は、エアレスタイヤ（非空気圧タイヤnon-pneumatic tireとも称される。）及びその製造方法に関するものである。

空気を使わないエアレスタイヤの一例として、特許文献１に記載のタイヤが知られている。この従来技術のタイヤは、車両からの荷重を支持する支持構造体が、内側環状部と、その外側に同心円状に設けられた中間環状部と、その外側に同心円状に設けられた外側環状部と、内側環状部と中間環状部とを連結する複数の内側連結部と、外側環状部と中間環状部を連結する複数の外側連結部と、を備える。この従来技術では、内側環状部と外側環状部とを連結する複数の連結部に中間環状部を介在させているため、スポーク位置と接地面中央位置との位置関係による剛性変動が生じ難いとされている。

特開２００９－３５０５０号公報

しかしながら、上記従来技術では、接地面におけるタイヤの前後方向の荷重に対し、連結部（いわゆるスポーク）の曲げ変形による座屈現象を抑制するためには、連結部（スポーク）の板厚をある程度まで厚くする必要があるが、こうするとタイヤの上下方向の剛性を適正な値まで下げることができない。すなわち、タイヤの前後方向の剛性を高めることとタイヤの上下方向の剛性を適正化することは、トレードオフの関係にある。

本発明が解決しようとする課題は、タイヤの前後方向の剛性が高く、タイヤの上下方向の剛性が適正であるエアレスタイヤ及びその製造方法を提供することである。

本発明は、車両に結合されるホイールの外周側から外周リングに向かって放射状に設けられた複数のスポークと、ホイールとトレッドの間において複数のスポークと連結して設けられた中間リングとを備えるエアレスタイヤにおいて、中間リングに、当該中間リングの円周方向に延在する第１リブを設けることによって上記課題を解決する。

本発明によれば、中間リングに第１リブを設けることで、タイヤの接地付近にあるスポークが円周方向に変形した場合の、中間リングによる円周方向への荷重伝播が大きくなる。これにより、タイヤの前後方向の剛性を高くし、タイヤの上下方向の剛性を適正化することができる。

本発明の実施形態に係るエアレスタイヤの基本構造を示す正面図である。 図１のホイールのリムを示す斜視図である。 図２Ａのホイールのリムを分解して示す分解斜視図である。 本発明の実施形態に係るホイールの他例を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係るエアレスタイヤの、図１のIII部に相当する部分を拡大して示す拡大正面図である。 図３Ａの第１実施形態の他例を示す、図１のIII部に相当する拡大正面図である。 本発明の第１実施形態に係るエアレスタイヤの、図３Ａの一部を拡大して示す斜視図（Ａ）及び正面図（Ｂ）である。 図４（Ｂ）のV-V線に沿う断面図である。 図５に示す実施形態の他例を示す、図４（Ｂ）のV-V線に沿う断面図に相当する断面図である。 本発明の第２実施形態に係るエアレスタイヤの、図３Ａに相当する部分の一部を拡大して示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係るエアレスタイヤの、中間リングの一部を正面視した図である。 本発明の第３実施形態に係るエアレスタイヤの、図３Ａに相当する部分の一部を拡大して示す斜視図（Ａ）及び正面図（Ｂ）である。 図８（Ｂ）のIX-IX線に沿う断面図である。 図９に示す実施形態の他例を示す、図８（Ｂ）のIX-IX線に沿う断面図に相当する断面図である。 本発明の第３実施形態に係るエアレスタイヤの、図３Ａに相当する部分の一部を拡大して示す斜視図である。 本発明に係るエアレスタイヤの製造方法の実施形態を示すタイヤを含む成形型の正面図及び断面図である。 本発明に係るエアレスタイヤの製造方法の他の実施形態を示すタイヤの斜視図である。 本発明に係るエアレスタイヤの製造方法のさらに他の実施形態を示すタイヤの平面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態例を説明する。以下に示す本発明の実施形態に係るエアレスタイヤは、四輪自動車、二輪自動車、産業用車両、自転車その他の車両のほか、荷車（カート）などの車輪にも適用することができる。

《エアレスタイヤの基本的構造》
図１は、本発明の実施形態に係るエアレスタイヤ１の基本的な構造を示す正面図であり、図示するＸＹＺ空間のＸ軸は、タイヤを車両に装着した場合の車両の前後方向に相当し、Ｙ軸は、同じく車両の幅方向に相当し、Ｚ軸は、同じく車両の上下方向に相当する。この図１を参照しながら、後述する第１実施形態、第２実施形態及び第３実施形態に共通する構成を最初に説明する。本実施形態のエアレスタイヤ１は、図１に示すように、ホイール１１と、スポーク１２と、中間リング１３と、外周リング１４と、トレッド１５とを備える。

ホイール１１は、図示しない車両のハブに固定される。ホイール１１は、たとえば円盤形状のディスク１１１と円筒形状のリム１１２とを含んで構成され、金属その他の高剛性の材料から構成されている。図１の正面図においてエアレスタイヤ１の中心部分に円形の部材で示されているのが、ホイール１１のディスク１１１であり、このディスク１１１が車両のハブに固定され、これによりエアレスタイヤ１が車軸に支持される。

図２Ａは、図１のホイール１１のリム１１２を示す斜視図、図２Ｂは、リム１１２の分解斜視図である。図２Ａ及び図２Ｂでは、理解を容易にするために、車両のハブに連結するホイール１１のディスク１１１の図示を省略し、スポーク１２が篏合されるホイール１１のリム１１２のみを示す。本実施形態のホイール１１のリム１１２は、タイヤの幅方向で二つの部材１１２ａ，１１２ｂに分割される構造とされている。リム１１２の外周面には、複数の溝１１３が形成され、この溝１１３にスポーク１２の内周側の端部が篏合される。溝１１３は、リム１１２の外周面の円周方向に沿って略均等に設けられ、断面がアンカー形状とされている。そして、リム１１２にスポーク１２を装着する場合には、図２Ｂに示すようにリム１１２を２つの部材１１２ａ，１１２ｂに分解した状態で、当該アンカー形状に適合する断面形状とされたスポーク１２の内周側の端部を溝１１３に差し込み、２つの部材１１２ａ，１１２ｂでスポーク１２の内周側の端部を挟み込み、２つの部材１１２ａ，１１２ｂをボルトなどの締結部材により結合する。これにより、複数のスポーク１２がホイール１１に半径方向にも円周方向にも拘束されることになる。

なお、ホイール１１にスポーク１２を取り付ける手段は、堅牢性が確保できれば本例に限定されない。たとえば、ホイール１１のリム１１２の外周面とスポーク１２の内周側の端部とを接着剤を用いて接着してもよい。また、ホイール１１のリム１１２の外周面に溝１１３を設けることなく、ホイール１１のリム１１２の外周面とスポーク１２の内周側の端部とをボルトを用いて直接結合したりしてもよい。また、複数のスポーク１２の内周側の端部を連結する環状の内周リングを設け、この内周リングをホイール１１のリム１１２の外周面に接着剤を用いて接着してもよい。この場合、内周リングの内周側の面に、ホイール１１のリム１１２に形成した溝１１３に篏合する突起を設け、内周リングとホイール１１とを篏合する構造にしてもよい。

図２Ａ及び図２Ｃに示すホイール１１のリム１１２は、タイヤの幅方向で二つの部材１１２ａ，１１２ｂに分割される構造とされているが、本実施形態のホイール１１は、これにのみ限定されない。図２Ｃは、本発明の実施形態に係るホイールの他例を示す斜視図である。本実施形態のホイール１１は、図２Ｃに示すようなリム１１２が分割されていない単一のリム１１２であってもよい。

図１に戻り、トレッド１５は、タイヤ幅を有する円筒形状に形成され、エアレスタイヤ１の最外周に設けられている。トレッド１５は、天然ゴムや合成ゴムなどの弾性を有する材料を金属製又は樹脂製のタイヤコードで補強した複合材料で構成されている。トレッド１５の外周面には、従来の空気入りタイヤと同様にトレッドパターンが形成され、路面との接地面になる。

外周リング１４は、複数のスポーク１２のトレッド側の端部を連結する、タイヤ幅に相当する幅を有する円筒形状の部材であり、上述したトレッド１５の内周面に接着などの手段により締結される。外周リング１４は、弾性を有する熱可塑性樹脂又は弾性を有する熱硬化性樹脂などの弾性材料により構成され、スポーク１２と一体成形してもよい。

以上が本発明の実施形態に係るエアレスタイヤ１の基本的構造であり、以下においては、ホイール１１とトレッド１５との間に設けられたスポーク１２と中間リング１３の構成についての実施形態を説明する。

《第１実施形態》
図３Ａは、本発明の第１実施形態に係るエアレスタイヤ１を示す正面図であり、図１のIII部に相当する部分を拡大して示す拡大正面図である。

本実施形態のスポーク１２は、弾性を有する熱可塑性樹脂又は弾性を有する熱硬化性樹脂などの弾性材料により構成され、タイヤ幅に相当する幅を有する板状部材である。本実施形態のスポーク１２は、ホイール１１の外周側からトレッド１５の内周側に向かって放射状に延在し、タイヤの円周方向に沿って、互いに離間して等間隔に複数設けられている。複数のスポーク１２は、タイヤの中心軸に対して軸対称に設けられている。同図の拡大正面図には、右から左に向かって３つのスポーク１２１，１２２，１２３が示されている。なお、一つのエアレスタイヤ１に設けられるスポーク１２の本数は特に限定されず、タイヤの接地長さ、スポーク１２の耐荷重、耐振動性能その他のタイヤの要求仕様に応じて適宜設定することができる。

一つのスポーク１２は、図３Ａの右端のスポーク１２１に符号１２ａ，１２ｂを付したように、ホイール側の端部１２ａとトレッド側の端部１２ｂとの間に、これら両端部１２ａ，１２ｂを接続する方向に対して折れ曲がる屈曲部１６が形成されている。このスポーク１２は、同図に示すようにタイヤの回転軸方向（Ｙ軸方向）に見た場合に、ジグザグ状に形成されている。同図の右端のスポーク１２１について言えば、ホイール側の端部１２ａからトレッド側の端部１２ｂに向かって、５つの屈曲部１６１，１６２，１６３，１６４，１６５が形成されている。なお、屈曲部１６の符号は、同図の右端のスポーク１２１にのみ付すが、タイヤの全周に亘って各スポーク１２に同じ構成の屈曲部１６が形成されている。

スポーク１２の屈曲部１６は、その折れ曲がり具合が極端に小さいとスポーク１２が屈曲部の間で座屈変形してしまい、屈曲部１６で変形しないため、タイヤの円周方向への変形量を規制することができない。そのため、同図に示す屈曲部１６の劣角θは、特に限定はされないが１２０°未満に設定することが望ましい。

本実施形態の中間リング１３は、スポーク１２と同様に弾性を有する熱可塑性樹脂又は弾性を有する熱硬化性樹脂などの弾性材料により構成され、ホイール１１とトレッド１５の間において、複数のスポーク１２と連結して設けられている。中間リング１３は、ホイール１１及びトレッド１５と同心円の、タイヤ幅に相当する幅を有する円筒形状とされている。図１の基本構成を示す正面図においては、２つの中間リング１３が設けられているが、図３Ａに示す第１実施形態のエアレスタイヤ１においては、５つの中間リング１３が設けられている。一つのエアレスタイヤ１に設けられる中間リング１３の個数は特に限定されないが、中間リング１３の本数を２本、４本、６本その他の偶数とすることで、タイヤの円周方向の力の均衡が保たれる。そのため、タイヤの一周を通して、中間リング１３に作用する軸力（圧縮力と引張力）が連続的になり、スポーク１２の屈曲部１６に作用する荷重をタイヤ全体に分散することができる。その結果、転がり抵抗係数（ＲＲＣ＝Rolling Resistance Coefficient）が低減するという効果がある。

一つの中間リング１３は、図１に示すようにホイール１１とトレッド１５の間において環状に設けられているため、複数のスポーク１２と交差することになるが、本実施形態のエアレスタイヤ１において、各中間リング１３は、各スポーク１２と、各屈曲部１６において連結されている。すなわち、図３Ａの拡大正面図に示すように、最も内周側に設けられた中間リング１３１は、各スポーク１２１，１２２，１２３の最も内周側にある屈曲部１６１に連結され、次に内周側にある中間リング１３２は、各スポーク１２１，１２２，１２３の次に内周側にある屈曲部１６２に連結され、最も外周側に設けられた中間リング１３５は、各スポーク１２１，１２２，１２３の最も外周側にある屈曲部１６５に連結されている。

また、本実施形態のエアレスタイヤ１では、同じ中間リング１３と連結されているスポーク１２の屈曲部１６は、タイヤの円周方向に対して同じ方向に折れ曲がるように形成されている。すなわち、図３Ａの拡大正面図に示すように、最も内周側に設けられた中間リング１３１について見ると、この中間リング１３１に連結された３つのスポーク１２１，１２２，１２３の屈曲部１６１の屈曲方向は、いずれも同図の左に凸とされている。同じように、次に内周側に設けられた中間リング１３２について見ると、この中間リング１３２に連結された３つのスポーク１２１，１２２，１２３の屈曲部１６２の屈曲方向は、いずれも同図の右に凸とされている。

本実施形態のように、同じ中間リング１３に連結されているスポーク１２の屈曲部１６を、タイヤの円周方向に対して同じ方向に折れ曲がるように形成する（すなわち、スポーク１２のジグザクを同相に設定する）と、スポーク１２の屈曲部１６の円周方向へ向かう変形方向が、隣接するスポーク１２で同じ方向になる。図３Ａに示す最も内周側に設けられた中間リング１３１について見ると、この中間リング１３１に連結された３つのスポーク１２１，１２２，１２３の屈曲部１６１の屈曲方向は、同図に白抜き矢印で示すように全て左に向かう方向になり、次に内周側に設けられた中間リング１３２についてみると、この中間リング１３２に連結された３つのスポーク１２１，１２２，１２３の屈曲部１６２の屈曲方向は、同図に白抜き矢印で示すように全て右に向かう方向になる。このため、タイヤ一周を通して、中間リング１３に作用する軸力（圧縮力と引張力）が連続的になり、スポーク１２の屈曲部１６に作用する荷重をタイヤ全体に分散することができる。その結果、転がり抵抗係数が低減するという効果がある。

ただし、本発明に係るスポーク１２は、図３Ａに示すように、同じ中間リング１３に連結されているスポーク１２の屈曲部１６を、タイヤの円周方向に対して同じ方向に折れ曲がるように形成する（すなわち、スポーク１２のジグザクを同相に設定する）ことにのみ限定されない。図３Ｂは、図３Ａの第１実施形態に係るエアレスタイヤ１の他例を示す、図１のIII部に相当する拡大正面図である。

図３Ｂに示す実施形態のエアレスタイヤ１では、隣接する２つのスポーク（たとえば、図３Ｂのスポーク１２１と１２２，スポーク１２３と１２４）が一対のスポークとされ、この一対のスポーク１２，１２がタイヤの全周に亘って等間隔に設けられている。そして本実施形態のエアレスタイヤ１では、図３Ｂに示すように、最も内周側に設けられた中間リング１３１について見ると、この中間リング１３１に連結された４つのスポーク１２１，１２２，１２３，１２４の屈曲部１６１のうち、スポーク１２１，１２３の屈曲部１６１の屈曲方向は、図３Ｂの左に凸とされ、スポーク１２２，１２４の屈曲部１６１の屈曲方向は、図３Ｂの右に凸とされている。同じように、次に内周側に設けられた中間リング１３２について見ると、この中間リング１３２に連結された３つのスポーク１２１，１２２，１２３の屈曲部１６２のうち、スポーク１２１，１２３の屈曲部１６１の屈曲方向は、図３Ｂの右に凸とされ、スポーク１２２，１２４の屈曲部１６１の屈曲方向は、図３Ｂの左に凸とされている。

本例のように、同じ中間リング１３に連結されているスポーク１２の屈曲部１６を、タイヤの円周方向に対して逆方向に折れ曲がるように形成する（すなわち、スポーク１２のジグザクを異相又は逆相に設定する）と、タイヤに輪荷重（車重）が作用した際に、中間リング１３の荷重伝播による分散効果に加え、接地中心点の付近におけるスポーク１２の半径方向の剛性が高くなる。その結果、スポーク１２の厚さや、中間リング１３の厚さを薄くすることができ、タイヤの軽量化を実現することができるというメリットがある。

次に、本実施形態の特徴的構成について説明する。本実施形態の中間リング１３には、当該中間リング１３の円周方向に延在する第１リブ２１が設けられている。図４は、本発明の第１実施形態に係るエアレスタイヤ１を示す図であり、図４（Ａ）は、図３Ａの一部を拡大して示す斜視図、図４（Ｂ）は正面図である。また、図５は、図４（Ｂ）のV-V線に沿う断面図である。図５のＣ／Ｌはタイヤ幅の中心線を示す。

本実施形態の第１リブ２１は、中間リング１３の全周にわたり（厳密に言うとスポーク１２との接続部分である屈曲部１６は除く。）、中間リング１３の円周方向に沿って延在する。第１リブ２１は、板状に形成された中間リング１３の表面から隆起する補強部材又は補強部分であり、中間リング１３と一体的に形成してもよいし、別体で形成したのち接合してもよい。第１リブ２１は、中間リング１３の表裏の両面に設けてもよいし一方の面にのみ設けてもよい。図５（Ａ）～（Ｃ）は、板状の中間リング１３の表面及び裏面の両方から隆起するように構成した第１リブ２１を示す。第１リブ２１を、板状の中間リング１３の表面及び裏面の両方から隆起するように構成する場合、図５（Ａ）又は（Ｂ）に示すように、第１リブ２１の中心を中間リング１３の板厚方向の中心に合わせてもよいし、図５（Ｃ）に示すように、第１リブ２１の中心を中間リング１３の板厚方向の中心から偏心してもよい。

本実施形態の第１リブ２１の断面形状は特に限定されず、図５（Ａ）～（Ｃ）に示す円形状又は楕円形状のほか、矩形状であってもよい。また、図示はしないが、板状の中間リング１３の一方の主面から隆起するように構成する場合の第１リブ２１の断面形状は、半円形状又は半楕円形状のほか、矩形状であってもよい。ただし、中間リング１３の表面から湾曲して隆起するような湾曲面を有する、たとえば円形状又は楕円形状に形成することで、第１リブ２１に応力集中が発生することを抑制できるメリットがある。

本実施形態の第１リブ２１は、中間リング１３を補強する機能を司るため、第１リブ２１のタイヤの円周方向の断面二次モーメントが、第１リブ２１を除く中間リング１３の断面二次モーメントより大きくなるように設けることが好ましい。こうすることで、中間リング１３による荷重伝播が増加するので、タイヤの前後方向の剛性をより一層高めることができる。

本実施形態の第１リブ２１は、中間リング１３の円周方向については全周にわたって連続して形成することが好ましいが、中間リング１３の幅方向については、図５に示すように、複数の第１リブ２１を、互いに離間して等間隔に設けることが好ましい。複数の第１リブ２１を設けることで中間リング１３による荷重伝搬がより一層増加するので、タイヤの前後方向の剛性をより一層高めることができる。また、複数の第１リブ２１を、互いに離間して等間隔に設けることで、タイヤに横すべり角が生じるのを抑制できる。これにより、輪荷重によりタイヤが上下方向に変形している際（直進走行などのシーン）に、第１リブ２１によって、タイヤの横方向への力やタイヤの転舵方向へのモーメントが発生することがなく、車両の直進性に優れる（残存横力をゼロにできる）。

なお、本発明の第１リブ２１は、図５に示す例にのみ限定されず、中間リング１３に一つの第１リブ２１を設けてもよい。図６は、図５に示す実施形態の他例を示す、図４（Ｂ）のV-V線に沿う断面図に相当する断面図である。図６のＣ／Ｌはタイヤ幅の中心線を示す。中間リング１３に一つの第１リブ２１を設ける場合、中間リング１３の幅方向の位置は特に限定されないが、タイヤの捩れ防止などの観点から、中間リング１３の中心に設けることが好ましい。また、第１リブ２１は、図６（Ａ）～（Ｃ）に示すように中間リング１３の表裏の両面に設けてもよいし、一方の主面にのみ設けてもよい。さらに、第１リブ２１の断面形状は特に限定されず、図６（Ａ）に示す矩形状、図６（Ｂ）に示す円形状又は図６（Ｃ）に示す楕円形状などを例示することができる。また、図示はしないが、板状の中間リング１３の一方の主面から隆起するように構成する場合の第１リブ２１の断面形状は、半円形状又は半楕円形状のほか、矩形状であってもよい。特に、図６（Ｃ）に示すように、断面積が大きい一つの第１リブ２１を設けることがより好ましい。

《第２実施形態》
図７Ａは、本発明の第２実施形態に係るエアレスタイヤ１の、図３Ａに相当する部分の一部を拡大して示す斜視図、図７Ｂは、同じく第２実施形態に係るエアレスタイヤ１の、中間リング１３の一部を正面視した図である。図７Ｂは、２つのスポーク１２の間にある一つの中間リング１３を、その主面を正面視した図であり、同図に示すように図の左右方向がＹ軸方向（タイヤの幅方向）、図の上下方向がＸ軸方向（タイヤの前後方向）、紙面に垂直な方向がＺ軸方向（タイヤの上下方向）に相当する。

本実施形態のエアレスタイヤ１では、中間リング１３の幅方向に延在する第２リブ２２をさらに備える。本実施形態の第２リブ２２は、複数の第１リブ２１を接続するように中間リング１３に設けられている。その他の構成は上述した第１実施形態と同じであるため、同一の構成の説明をここに援用する。

本実施形態の第２リブ２２は、図７Ｂに示すように、５つの第１リブ２１を横断して接続するように、中間リング１３の幅方向の全体にわたって延在するように設けられている。また、本実施形態の第２リブ２２は、スポーク１２と中間リング１３との接続部分である屈曲部１６に近接した位置にそれぞれ設けられている。第２リブ２２は、第１リブ２１と同様に、板状に形成された中間リング１３の表面から隆起する補強部材又は補強部分であり、第１リブ２１及び／又は中間リング１３と一体的に形成してもよいし、別体で形成したのち接合してもよい。第２リブ２２は、中間リング１３の表裏の両面に設けてもよいし一方の面にのみ設けてもよい。ただし、第２リブ２２は複数の第１リブ２１を幅方向に接続する補強部材であることから、中間リング１３の一方の主面に設ける場合には、第１リブ２１が設けられている主面に設けなければならない。本実施形態の第２リブ２２の断面形状は特に限定されず、円形状又は楕円形状のほか、矩形状であってもよい。

本実施形態の第２リブ２２を設けることで、第１リブ２１による円周方向の荷重伝播をより一層タイヤの幅方向の全体にわたって伝えることができる。これにより、タイヤの前後方向の剛性をさらに高めることができる。

《第３実施形態》
図８は、本発明の第３実施形態に係るエアレスタイヤ１を示す図であり、図８（Ａ）は、図３Ａに相当する部分の一部を拡大して示す斜視図、図８（Ｂ）は正面図である。また、図９は、図８（Ｂ）のIX-IX線に沿う断面図である。図９のＣ／Ｌはタイヤ幅の中心線を示す。本実施形態のエアレスタイヤ１は、上述した第２実施形態のエアレスタイヤ１に以下の構成を付加したものであり、第２実施形態と共通する構成についてはその説明をここに援用する。

本実施形態のスポーク１２には、スポーク１２の延在方向に沿ってタイヤの半径方向に延在する第３リブ２３が設けられている。本実施形態の第３リブ２３は、スポーク１２の全長にわたり（厳密に言うと中間リング１３との接続部分である屈曲部１６は除く。）、スポーク１２の延在方向に沿って延在する。第３リブ２３は、板状に形成されたスポーク１２の表面から隆起する補強部材又は補強部分であり、スポーク１２と一体的に形成してもよいし、別体で形成したのち接合してもよい。第３リブ２３は、スポーク１２の表裏の両面に設けてもよいし一方の面にのみ設けてもよい。図９（Ａ）～（Ｃ）は、板状のスポーク１２の表面及び裏面の両方から隆起するように構成した第３リブ２３を示す。第３リブ２３を、板状のスポーク１２の表面及び裏面の両方から隆起するように構成する場合、図９（Ａ）又は（Ｂ）に示すように、第３リブ２３の中心をスポーク１２の板厚方向の中心に合わせてもよいし、図９（Ｃ）に示すように、第３リブ２３の中心をスポーク１２の板厚方向の中心から偏心してもよい。

本実施形態の第３リブ２３の断面形状は特に限定されず、図９（Ａ）～（Ｃ）に示す円形状又は楕円形状のほか、矩形状であってもよい。また、図示はしないが、板状のスポーク１２の一方の主面から隆起するように構成する場合の第３リブ２３の断面形状は、半円形状又は半楕円形状のほか、矩形状であってもよい。ただし、スポーク１２の表面から湾曲して隆起するような湾曲面を有する、たとえば円形状又は楕円形状に形成することで、第３リブ２３に応力集中が発生することを抑制できるメリットがある。

本実施形態の第３リブ２３は、スポーク１２を補強する機能を司るため、第３リブ２３のタイヤの半径方向の断面二次モーメントが、第３リブ２３を除くスポーク１２の断面二次モーメントより大きくなるように設けることが好ましい。こうすることで、スポーク１２の耐荷重が増加するので、より一層大きな輪荷重を保持することができる。

本実施形態の第３リブ２３は、スポーク１２の延在方向については全長にわたって連続して形成することが好ましいが、スポーク１２の幅方向については、図９に示すように、複数の第３リブ２３を、互いに離間して、スポーク１２の幅方向（Ｙ軸方向）に対し、タイヤの外側ほど短い間隔で設けることが好ましい。複数の第３リブ２３を設けることでスポーク１２の耐荷重がより一層増加するので、より一層大きな輪荷重を保持することができる。また、複数の第３リブ２３を、互いに離間して、スポーク１２の幅方向に対し、タイヤの外側ほど短い間隔で設けることで、すなわち、ハンドルを切って車両が旋回して輪荷重が増加する走行シーンでは、車両のサスペンションの特性により、地面とのタイヤキャンバ角が０から遠くなる（キャンバ角が生じる）ことが多い。この場合、タイヤの幅方向の側面には、輪荷重が大きくなる、いわゆる片当たり現象も生じるため、タイヤの側面付近のスポーク１２が受け持つ輪荷重が大きくなる。このような走行シーンにおいても、スポーク１２の座屈現象を防止するために、第３リブ２３は、タイヤ幅の外側ほど多く配置されていることが望ましいといえる。

なお、本発明の第３リブ２３は、図９に示す例にのみ限定されず、スポーク１２に一つの第３リブ２３を設けてもよい。図１０は、図９に示す実施形態の他例を示す、図８（Ｂ）のIX-IX線に沿う断面図に相当する断面図である。図１０のＣ／Ｌはタイヤ幅の中心線を示す。スポーク１２に一つの第３リブ２３を設ける場合、スポーク１２の幅方向の位置は特に限定されないが、タイヤの捩れ防止などの観点から、スポーク１２の中心に設けることが好ましい。また、第３リブ２３は、図１０（Ａ）～（Ｃ）に示すようにスポーク１２の表裏の両面に設けてもよいし、一方の主面にのみ設けてもよい。さらに、第３リブ２３の断面形状は特に限定されず、図１０（Ａ）に示す矩形状、図１０（Ｂ）に示す円形状又は図１０（Ｃ）に示す楕円形状などを例示することができる。また、図示はしないが、板状のスポーク１２の一方の主面から隆起するように構成する場合の第３リブ２３の断面形状は、半円形状又は半楕円形状のほか、矩形状であってもよい。特に、図１０（Ｃ）に示すように、断面積が大きい一つの第３リブ２３を設けることがより好ましい。

本実施形態のエアレスタイヤ１は、中間リング１３に設けられた第１リブ２１と、同じく中間リング１３に設けられた第２リブ２２と、スポーク１２に設けられた第３リブ２３とを備える。これら３つのリブの関係は、特に限定はされないが、第２リブ２２の延在方向に垂直な断面の断面積Ｓ２は、第１リブ２１の延在方向に垂直な断面の断面積Ｓ１及び第３リブ２３の延在方向に垂直な断面の断面積Ｓ３より大きく設定する（Ｓ２＞Ｓ１，Ｓ２＞Ｓ３）ことがより好ましい。図１１は、本実施形態に係るエアレスタイヤ１の、図３Ａに相当する部分の一部を拡大して示す斜視図であり、第１リブ２１、第２リブ２２及び第３リブ２３のいずれもが断面形状が円形状であるとし、その直径（リブの高さに相当する）をそれぞれｄｒ、ｄｗ、ｄｓとする。

第２リブ２２は、第１リブ２１の効果及び第３リブ２３の効果をタイヤ全体に伝え、局所的な応力負荷や変形を防止し、第１リブ２１の効果及び第３リブ２３の効果を増大させる機能を司る。そのため、第２リブ２２の直径ｄｗを、第１リブ２１の直径ｄｒ及び第３リブ２３の直径ｄｓより大きくし、第２リブ２２の断面積Ｓ２を第１リブ２１の断面積Ｓ１及び第３リブ２３の断面積Ｓ３より大きくすることで、その効果がより一層大きくなる。

なお、第３実施形態に係るエアレスタイヤ１において、第２リブ２２を省略し、中間リング１３に設けられた第１リブ２１と、スポーク１２に設けられた第３リブ２３とを備えるエアレスタイヤ１に構成してもよい。

《エアレスタイヤの製造方法の実施形態》
上述した第１～第３実施形態に係るエアレスタイヤ１は、主として樹脂材料により構成される場合、射出成形装置を用いた射出成形法又は積層造形装置を用いた造形方法により製造することができる。

特に、少なくとも、第１リブ２１を含む中間リング１３と第３リブ２３を含むスポーク１２は、成形型を含む射出成形装置を用いて製造することができ、第１リブ２１と第３リブ２３を含む部分は、タイヤの半径方向及びタイヤの幅方向に移動可能な可動成形型を用いて製造することができる。図１２は、本発明に係るエアレスタイヤの製造方法の実施形態を示す図であり、図１２（Ａ）は、タイヤを含む成形型の正面図、図１２（Ｂ）は、図１２（Ａ）のB-B線に沿う断面図である。ここでは、中間リング１３に第１リブ２１のみが設けられたエアレスタイヤの製造方法について説明する。

板状の中間リング１３の表面から隆起するリブ形状を複数有する構造では、成形型の型抜きができないため、従来のようにタイヤの両側面から型締め・型開きする２つの成形型を用いて射出成形することはできない。そのため、本実施形態では、第１リブ２１の部分の型抜きを可能にするため、タイヤの幅方向又はタイヤの半径方向に移動できる成形型を用いて射出成形を行う。

本実施形態の成形型は、図１２（Ｂ）に示すように、固定型Ｊ１と、タイヤの幅方向に移動して固定型Ｊ１に対して接近・離反移動する第１移動型Ｊ２とを備え、さらに第１移動型Ｊ２に設けられ、タイヤの半径方向に移動する第２移動型Ｊ３を備える。図１２（Ａ）に示すように、固定型Ｊ１と第１移動型Ｊ２は、スポーク１２に成形されるべき部分、中間リング１３に成形されるべき部分及び外周リング１４に成形されるべき部分のそれぞれにキャビティを形成するための成形型であるのに対し、第２移動型Ｊ３は、第１リブ２１に成形されるべき部分にキャビティを形成するための成形型である。

そして、スポーク１２と、第１リブ２１を有する中間リング１３と、外周リング１４とを一体的に射出成形するには、射出成形装置の成形位置に、固定型Ｊ１、第１移動型Ｊ２及び第２移動型Ｊ３をそれぞれ配置したのち、射出成形材料Ｍ、固定型Ｊ１、第１移動型Ｊ２及び第２移動型Ｊ３をそれぞれの所定温度に加熱し、射出成形がスタンバイ状態になったら、加熱加圧された射出成形材料Ｍ１を固定型Ｊ１のゲートからキャビティに射出する。キャビティ内の成形材料Ｍが冷却して硬化したら、固定型Ｊ１に対して第１移動型Ｊ２を型開きする。このとき、成形品は第１移動型Ｊ２に保持されているので、第２移動型Ｊ３を型開きすることで成形品を脱型する。この際において、図１２（Ａ）に示す固定型Ｊ１は成形品から外れているため、第２移動型Ｊ３をタイヤの半径方向に移動することが可能となる。以上により、第１リブ２１を有するエアレスタイヤを射出成形により製造することができる。

なお、中間リング１３に第１リブ２１及び第２リブ２２を設けたエアレスタイヤ１についても、第２リブ２２に対応する第２移動型Ｊ３を設ければ、同様の方法により製造することができる。

上述した第３実施形態に係るエアレスタイヤ１のように、第１リブ２１及び第２リブ２２が中間リング１３に設けられ、さらに第３リブ２３がスポーク１２に設けられていると、型抜き方向が多岐にわたることから移動型を用いても成形型の構造が複雑になる。そのため、射出成形により製造することが容易でない。このような場合には、積層造形装置を用いた造形方法によりエアレスタイヤ１を製造することが好ましい。図１３は、本発明に係るエアレスタイヤの製造方法の他の実施形態を示すタイヤの斜視図である。

積層造形装置とは、図示は省略するが、いわゆる三次元造形装置（３Ｄプリンタとも称される。）であり、熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂をノズルから吐出し、成形すべきエアレスタイヤ１の形状に沿ってノズルを移動しながら樹脂のＯＮ／ＯＦＦを制御して層を形成することを繰り返す装置であり、造形材料のＯＮ／ＯＦＦを制御しながら吐出するノズルと、当該ノズルを三次元空間において移動させるマニピュレータとを備える。

そして、図１３に示す製造例では、第１リブ２１及び第２リブ２２を含む中間リング１３と、第３リブ２３を含むスポーク１２と、外周リング１４は、この種の積層造形装置を用い、ノズルをエアレスタイヤ１の円周方向に順次移動させて層を形成する工程を繰り返し、タイヤの回転軸方向に層を複数積層する。このように、ノズルを円周方向に移動させて層を形成することで、タイヤの半径方向の精度（例えば、縦振れＲＲＯ＝Radial Run Out）が向上し、タイヤが回転した時の振動を抑制することができる。

図１４は、本発明に係るエアレスタイヤの製造方法のさらに他の実施形態を示すタイヤの平面図である。図１３に示す製造方法では、積層造形装置のノズルをエアレスタイヤ１の円周方向に順次移動させて層を形成したが（図１３の「ノズルの移動方向」を参照）、図１４に示すように、ノズルをタイヤの円周面内において直線方向に移動させて層を形成し、タイヤの回転軸方向に層を複数積層してもよい。このとき、図１４（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、第Ｎ層と第Ｎ＋１層で直線方向を異ならせると、製造時の造形方向に起因する強度の指向性が解消され、局部的に強度が劣る箇所の発生を防止することができる。これにより、タイヤの半径方向の剛性ばらつきが低減され、タイヤが回転した時の振動を抑制することができる。

《実施形態の作用・効果》
以上のとおり、本実施形態のエアレスタイヤ１は、中間リング１３に、当該中間リング１３の円周方向に延在する第１リブ２１が設けられているので、中間リング１３の剛性が高くなり、接地付近のスポーク１２が円周方向に変形したときの中間リング１３による円周方向への荷重伝播が増加する。その結果、タイヤの座屈変形を含む局所変形が抑制でき、タイヤの上下方向の剛性を低減することができる。また、接地面におけるタイヤの前後方向の荷重に対し、タイヤ全体が円周方向に変形することになるため、タイヤの円周方向の剛性を高める効果が増加する。これにより、タイヤの前後方向の剛性を高くできると同時に、タイヤの上下方向の剛性を適正化することができる。

また、本実施形態のエアレスタイヤ１において、第１リブ２１は、当該第１リブ２１のタイヤの円周方向の断面二次モーメントが、第１リブ２１を除く中間リング１３の断面二次モーメントより大きくなるように中間リング１３に設けられているので、第１リブ２１を除く中間リング１３による荷重伝播よりも、第１リブ２１による荷重伝播が大きい。その結果、中間リング１３による荷重伝播がより一層大きくなり、タイヤの前後方向の剛性をさらに高めることができる。

また、本実施形態のエアレスタイヤ１において、第１リブ２１は、中間リング１３の表面から突出する断面が湾曲面を有するので、第１リブ２１に応力集中が発生するのを抑制することができる。

また、本実施形態のエアレスタイヤ１において、第１リブ２１は、中間リング１３の幅方向に離間して複数設けられているので、中間リング１３による荷重伝播がより一層大きくなり、タイヤの前後方向の剛性をさらに高めることができる。

また、本実施形態のエアレスタイヤ１において、第１リブ２１は、中間リング１３の幅方向に等間隔に設けられているので、タイヤに横すべり角が生じるのを抑制できる。その結果、輪荷重によりタイヤが上下方向に変形している際（直進走行などのシーン）に、第１リブ２１によって、タイヤの横方向への力やタイヤの転舵方向へのモーメントが発生することがなく、車両の直進性に優れる（残存横力をゼロにできる）。

また、本実施形態のエアレスタイヤ１は、複数の第１リブ２１を接続するように中間リング１３に設けられ、中間リング１３の幅方向に延在する第２リブ２２をさらに備えるので、第１リブ２１による円周方向の荷重伝播をタイヤの幅全体に伝えることができる。その結果、タイヤの前後方向の剛性をさらに高めることができる。

また、本実施形態のエアレスタイヤ１は、スポーク１２に設けられ、スポーク１２の延在方向に沿って、タイヤの半径方向に延在する第３リブ２３をさらに備えるので、スポーク１２の耐荷重が増加する。その結果、タイヤの半径方向の荷重に対する座屈強度が高くなり、大きな輪荷重を保持することができる。

また、本実施形態のエアレスタイヤ１において、第３リブ２３は、当該第３リブ２３のタイヤの半径方向の断面二次モーメントが、第３リブ２３を除くスポーク１２の断面二次モーメントより大きくなるようにスポーク１２に設けられているので、タイヤの半径方向の荷重に対する座屈強度が高くなり、より一層大きな輪荷重を保持することができる。

また、本実施形態のエアレスタイヤ１は、スポーク１２に設けられ、スポーク１２の延在方向に沿って、タイヤの半径方向に延在する第３リブ２３をさらに備え、第２リブ２２の延在方向に垂直な断面の断面積Ｓ２は、第１リブ２１の延在方向に垂直な断面の断面積Ｓ１及び第３リブ２３の延在方向に垂直な断面の断面積Ｓ３より大きい。第２リブ２２は、第１リブ２１の効果及び第３リブ２３の効果をタイヤ全体に伝え、局所的な応力負荷や変形を防止し、第１リブ２１の効果及び第３リブ２３の効果を増大させる機能を司る。そのため、第２リブ２２の断面積Ｓ２を第１リブ２１の断面積Ｓ１及び第３リブ２３の断面積Ｓ３より大きくすることで、その効果がより一層大きくなる。

また、本実施形態のエアレスタイヤ１において、第３リブ２３は、スポーク１２の表面から突出する断面が湾曲面を有するので、第３リブ２３に応力集中が生じるのを抑制することができる。

また、本実施形態のエアレスタイヤ１において、第３リブ２３は、スポーク１２の幅方向に離間して複数設けられているので、スポークの座屈荷重がより高くなり、タイヤ全体で輪荷重を分担することができる。

また、本実施形態のエアレスタイヤ１において、第３リブ２３は、スポーク１２の幅方向に対し、タイヤの外側ほど短い間隔で設けられているので、タイヤにキャンバ角が生じた場合でもタイヤの外側で大きな荷重を受けることができる。

また、本実施形態のエアレスタイヤ１において、スポーク１２は、タイヤの回転軸方向に見た場合に、ジグザグ状に形成されているので、スポーク１２が半径方向に変形した場合に中間リング１３を円周方向に回転させる作用が生まれるので、タイヤ全体で輪荷重を分担することができる。

また、本実施形態のエアレスタイヤ１において、同じ中間リング１３と連結されているスポーク１２の屈曲部１６は、タイヤの円周方向に対して同じ方向に折れ曲がるように形成されているので、スポーク１２の半径方向の変形により、中間リング１３が同一の円周方向に回転する作用が増加し、よりタイヤ全体で輪荷重を分担できる。

また、本実施形態のエアレスタイヤ１において、同じ中間リング１３と連結されている、タイヤの円周方向に隣接する２つのスポーク１２の屈曲部１６は、タイヤの円周方向に対して逆方向に折れ曲がるように形成されているので、接地付近のスポーク１２の半径方向の剛性が見かけ上、高くなるため、大きな輪荷重に対しても荷重を保持することができる。

また、本実施形態のエアレスタイヤ１の製造方法は、少なくとも、第１リブ２１を含む中間リング１３と第３リブ２３を含むスポーク１２は、成形型を含む射出成形装置を用いて製造するので、短い時間で安価に製造することができる。

また、本実施形態のエアレスタイヤ１の製造方法は、第１リブ２１と第３リブ２３を含む部分は、タイヤの半径方向及びタイヤの幅方向に移動可能な可動成形型を用いて製造するので、複数のリブを有するエアレスタイヤ１を製造することができる。

また、本実施形態のエアレスタイヤ１は、少なくとも、第１リブ２１を含む中間リング１３と第３リブ２３を含むスポーク１２は、材料Ｍをノズルから吐出する積層造形装置を用い、ノズルをタイヤの円周方向に順次移動させて層を形成する工程を繰り返し、タイヤの回転軸方向に層を複数積層するので、複雑で微細なリブを有するエアレスタイヤ１を製造することができる。また、ノズルを円周方向に移動させて層を形成することで、タイヤの半径方向の精度（例えば、縦振れＲＲＯ＝Radial Run Out）が向上し、タイヤが回転した時の振動を抑制することができる。

また、本実施形態のエアレスタイヤ１は、少なくとも、第１リブ２１を含む中間リング１３と第３リブ２３を含むスポーク１２は、材料Ｍをノズルから吐出する積層造形装置を用い、ノズルをタイヤの円周面内において直線方向に移動させて層を形成する工程を繰り返し、積層ごとに直線方向を異ならせ、タイヤの回転軸方向に層を複数積層するので、複雑で微細なリブを有するエアレスタイヤ１を製造することができる。また、製造時の造形方向に起因する強度の指向性が解消され、局部的に強度が劣る箇所の発生を防止することができる。これにより、タイヤの半径方向の剛性ばらつきが低減され、タイヤが回転した時の振動を抑制することができる。

１…エアレスタイヤ
１１…ホイール
１１１…ディスク
１１２…リム
１１３…溝
１２…スポーク
１２ａ…ホイール側の端部
１２ｂ…トレッド側の端部
１３…中間リング
１４…外周リング
１５…トレッド
１６…屈曲部
２１…第１リブ
２２…第２リブ
２３…第３リブ

Claims (19)

1. 路面に接地するトレッドの内周側に配置された、弾性を有する外周リングと、
   車両に結合されるホイールの外周側から、前記外周リングに向かって放射状に設けられた、弾性を有する複数のスポークと、
   前記ホイールと前記トレッドの間において、前記外周リングと同心円状に、前記複数のスポークと連結して設けられた、弾性を有する中間リングと、
   前記中間リングに設けられ、当該中間リングの円周方向に延在する第１リブと、を備えるエアレスタイヤ。
2. 前記第１リブは、当該第１リブのタイヤの円周方向の断面二次モーメントが、前記第１リブを除く前記中間リングの断面二次モーメントより大きくなるように前記中間リングに設けられている請求項１に記載のエアレスタイヤ。
3. 前記第１リブは、前記中間リングの表面から突出する断面が湾曲面を有する請求項１に記載のエアレスタイヤ。
4. 前記第１リブは、前記中間リングの幅方向に離間して複数設けられている請求項１に記載のエアレスタイヤ。
5. 前記第１リブは、前記中間リングの幅方向に等間隔に設けられている請求項４に記載のエアレスタイヤ。
6. 複数の前記第１リブを接続するように前記中間リングに設けられ、前記中間リングの幅方向に延在する第２リブをさらに備える請求項４に記載のエアレスタイヤ。
7. 前記スポークに設けられ、前記スポークの延在方向に沿って、タイヤの半径方向に延在する第３リブをさらに備える請求項１に記載のエアレスタイヤ。
8. 前記第３リブは、当該第３リブのタイヤの半径方向の断面二次モーメントが、前記第３リブを除く前記スポークの断面二次モーメントより大きくなるように前記スポークに設けられている請求項７に記載のエアレスタイヤ。
9. 前記スポークに設けられ、前記スポークの延在方向に沿って、タイヤの半径方向に延在する第３リブをさらに備え、
   前記第２リブの延在方向に垂直な断面の面積は、前記第１リブの延在方向に垂直な断面の面積及び前記第３リブの延在方向に垂直な断面の面積より大きい請求項６に記載のエアレスタイヤ。
10. 前記第３リブは、前記スポークの表面から突出する断面が湾曲面を有する請求項７に記載のエアレスタイヤ。
11. 前記第３リブは、前記スポークの幅方向に離間して複数設けられている請求項７に記載のエアレスタイヤ。
12. 前記第３リブは、前記スポークの幅方向に対し、タイヤの外側ほど短い間隔で設けられている請求項１１に記載のエアレスタイヤ。
13. 前記スポークは、タイヤの回転軸方向に見た場合に、ジグザグ状に形成されている請求項１～１２のいずれか一項に記載のエアレスタイヤ。
14. 同じ中間リングと連結されているスポークの屈曲部は、タイヤの円周方向に対して同じ方向に折れ曲がるように形成されている請求項１３に記載のエアレスタイヤ。
15. 同じ中間リングと連結されている、タイヤの円周方向に隣接する２つのスポークの屈曲部は、タイヤの円周方向に対して逆方向に折れ曲がるように形成されている請求項１３に記載のエアレスタイヤ。
16. 請求項７～１２のいずれか一項に記載のエアレスタイヤを製造する方法において、
    少なくとも、前記第１リブを含む前記中間リング又は前記第３リブを含む前記スポークは、成形型を含む射出成形装置を用いて製造するエアレスタイヤの製造方法。
17. 前記第１リブと前記第３リブを含む部分は、タイヤの半径方向及びタイヤの幅方向に移動可能な可動成形型を用いて製造する請求項１６に記載のエアレスタイヤの製造方法。
18. 請求項７～１２のいずれか一項に記載のエアレスタイヤを製造する方法において、
    少なくとも、前記第１リブを含む前記中間リングと前記第３リブを含む前記スポークは、材料をノズルから吐出する積層造形装置を用い、
    前記ノズルをタイヤの円周方向に順次移動させて層を形成する工程を繰り返し、タイヤの回転軸方向に前記層を複数積層するエアレスタイヤの製造方法。
19. 請求項７～１２のいずれか一項に記載のエアレスタイヤを製造する方法において、
    少なくとも、前記第１リブを含む前記中間リングと前記第３リブを含む前記スポークは、材料をノズルから吐出する積層造形装置を用い、
    前記ノズルをタイヤの円周面内において直線方向に移動させて層を形成する工程を繰り返し、積層ごとに前記直線方向を異ならせ、タイヤの回転軸方向に前記層を複数積層するエアレスタイヤの製造方法。