JP2571609B2 - 空気タイヤでない弾性タイヤ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、車の空気タイヤの代用品として用いること
のできる空気タイヤでない弾性タイヤに関するものであ
る。

〈従来の技術と発明が解決しようとする課題〉 長い間、タイヤのパンク又は膨張圧の減少によりひき
起こされるあらゆる問題を克服するため、このような空
気式でないタイヤすなわち加圧空気無しで機能するタイ
ヤを設計することが試みられてきた。例として、米国特
許第2517475号に記述されている提案を挙げることがで
きる。本発明の目的は、特に快適さ、安定性（ロードホ
ールディング）及び操縦性に関して空気タイヤの特性に
できるかぎり近い特性をもつ空気式でないタイヤを提供
することにある。

〈課題を解決するための手段〉 本発明によれば、 回転中心軸線を有する空気タイヤでない弾性タイヤで
あって、前記空気タイヤでない弾性タイヤは、 変形不可能な定着ゾーンと、 タイヤトレッドと、 変形不可能な定着ゾーンとタイヤトレッドとの間に配
置されるバネを形成する複数の要素と、を含み、前記バ
ネを形成する複数の要素の各々は、 半径方向に延び、半径方向外側の端がタイヤトレッド
に固定されたアームと、 半径方向内側の定着点を介して変形不可能な定着ゾー
ンに取り付けられ、半径方向内側の締結点を介して前記
アームに連結された第１の結合要素と、 半径方向外側の定着点を介して変形不可能な定着ゾー
ンに取り付けられ、半径方向外側の締結点を介して前記
アームに連結された第２の結合要素と、を有し、 変形不可能なゾーン、アーム、第１の結合要素および
第２の結合要素は四辺形を形成しており、 前記定着点は前記四辺形の２つの頂点を形成し、前記
空気タイヤでない弾性タイヤの回転中心軸線に対して半
径方向に不動であり、 前記締結点は前記四辺形の他の２つの頂点を形成し、
前記空気タイヤでない弾性タイヤの回転中心軸線に対し
て半径方向に可動である、 ことを特徴とする空気タイヤでない弾性タイヤが提供さ
れる。

添付の図面は本発明を図示するものである。

地面との接触部域の中心レベルにおいてタイヤ上に地
面が及ぼす応力の表示にあたっては、以下のような取決
めを行なう:Xは、駆動又は制動応力（負である場合には
制動応力）を表わし、Ｙは横方向応力度、Ｚは垂直荷重
を表わし、Ｘ、Ｙ、Ｚは直接３面角を成す。

〈実施例〉 従って、本発明に基づく弾性タイヤによると、非空気
式手段により、道路に対する車の隔離（タイヤの垂直変
形に結びつけられた快適さの概念）及び道路上の車の誘
導（縦方向及び横方向）に関して空気タイヤがもつ主要
な特性を再現することが可能である。タイヤ（１）は、
変形不可能なすなわち通常の使用中にタイヤ自体の変形
との関係においてその変形を無視することができるよう
なホイール（２）の上にとりつけられる。ホイール
（２）には、ここには図示されていないハブとの一体化
を確保するディスク（20）がついている。このホイール
には、リムに代るすなわち変形可能なタイヤ（１）を支
持しこうしてこのタイヤをホイール（２）に結合させる
ような部品（22）が備わっている。いわゆる結合は、こ
の部品（22）の端部（220）により確保される。使用中
にひきおこされた応力は全てここを通過ししかもその結
果として著しい変形が生じることはない。

非空気式タイヤ（１）の一般的概念は、ホイール
（２）とタイヤトレッド（４）の間にバネを構成する多
数の要素（３）を備えることから成る。

各要素は、基本的に四辺形（30）とアーム（31）で構
成されている。四辺形は、要素（３）のホイール（２）
に対する定着点（32及び33）を構成するその頂点のうち
の２つによって構成されている。これらの定着点（32及
び33）は、変形不可能と考えられているリム（22）の端
部（220）上にある。従ってこれらの点は、基準系とみ
なされているホイール（２）の回転中心軸線（21）に対
し移動させることができないものである。２つの結合要
素（34及び35）は、定着点（32及び33）ひいてはホイー
ル（２）に対して２つの締結点（36及び37）の移動を誘
導する。これらの締結点（36及び37）は、半径方向に外
側にあるその端部においてタイヤトレッド（４）に固定
されているアーム（31）の支承を構成している。タイヤ
（１）の主要な機能の１つは、重大な垂直方向の変形を
吸収する能力をもつことである。従って、このアーム
（31）は半径方向に向けられているのが有利であり、そ
のためには、第１図において公称荷重状態（点線で描か
れている）で長方形に近く、要素（３）が全て荷重を受
けていないとき（実線で描かれている）又はタイヤの変
形が増大したとき（鎖線で描かれている）平行四辺形に
変形するような四辺形（30）の正確な配置が必要であ
る。回転対称及び所要空間の問題を考えると、各々の四
辺形（30）はできれば、記述されている全ての図示にお
いてそうであるように子午線方向に方向づけられている
ことが望ましい。

このような配置は横方向にも同様に望ましい剛性を与
える。軸線方向に内部へ向けられた応力の下では（カー
ブの外側でのホイール）、この構造物は、アーム（31）
の曲げ、半径方向に上の結合要素（34）の圧縮及びもう
一つの結合要素（35）の引張りにより対抗することにな
る。

第１図に示されている実施態様において、一つの荷重
を支えるタイヤ（１）の能力は、結合要素（34及び35）
又は少なくともそのうちの一方の要素の曲げに対する反
力からくるものである。その他の条件が全て同じである
とすると、四辺形（30）の４つの頂点（32、33、36及び
37）の形態を適切に選定することにより要素（３）の垂
直方向の反力を調整することができる。こうして図示さ
れているように、定着点（32及び33）は埋込み（リセ
ス）であってもよい。アーム（31）及び結合要素（34及
び35）を構成する材料は子午面における方向転換以外締
結点に直角に不連続性又は特異性をもたないため、締結
点（36及び37）は堅固な角を規定していてもよい。

各々の要素（３）は例えば、２つの部品（第１図参
照）から構成され、そのうちの１つが結合要素（35）、
次いで締結点（37）、次いでアーム（31）そして最後に
タイヤトレッド（４）とアームの一体化に参加するアー
ム（31）の延長部（312）を構成していてもよい。もう
一方の部品は、結合要素（34）、締結点（36）、アーム
（31）の一部そしてタイヤトレッド（４）との一体化に
参加するアームの延長部（311）を構成している。あら
ゆる応力から解放されている状態では、これらの部品は
実線で示されているような形状をもつ。これらの選択
〔定着点（32及び33）における埋込み及び締結点（36及
び37）における堅固な角〕の結果、締結点（36及び37）
（「Ｓ」型）の間のアーム（31）と結合要素（34及び3
5）（同様に「Ｓ」型）の変形様式、ひいては一定の垂
直荷重に対する一定の曲げが得られる。締結点（36、3
7）又はそれらのうちの一方に継手又は仮継手を配置す
ることにより要素（３）を柔軟にすることができる。仮
継手というのは、仮継手により結びつけられた部品又は
その一部の相対的な角変位を容易にするあらゆる配置の
ことである。最も単純な配置においては、断面を局所的
に細くすることである（第６図の６を参照）。又、サイ
レントブロックタイプのゴム製接合部であってもよい。
こうして結果として、同じ荷重に対してより大きい要素
（３）の曲げをひき起こすことになるもう一つの変形様
式（端部で埋込みされ荷重が加わった梁の変形様式）が
得られる。

このようなタイヤはさらに、トルクすなわちＸ方向の
応力を伝達できなくてはならない。従って各々の要素
（３）は、この種の応力の下でのきわめて小さい変形を
許容しなくてはならない。上述のＸ方向及びＹ方向にお
ける応力下での剛性でこの必要条件を満たすため、結合
要素（34及び35）ならびにアーム（31）の断面は長方形
で平たくなっている。又、かかる断面の長辺は、第１図
と第２図又は第３図を同時に見るとわかるように、子午
面に対して鉛直に方向づけられている。従ってバネを形
成する要素（３）は、子午面における曲げに対する剛性
が小さく回転面における曲げに対する剛性が大きい薄板
で構成されている。

走行中、道路とタイヤ（１）の接触はできるかぎり連
続的であることが望ましい。このため、各アーム（31）
の延長部（311及び312）は、ほぼ１本のシリンダ内に配
置され（タイヤが全く荷重を受けていない場合）、山形
模様を形成するような形で方向づけされている。すなわ
ち、延長部（311、312）の各々の軸線方向端部の角度的
位置は、それが延長しているアーム（31）の半径方向端
部の角度的位置と異なり、従ってバネを形成する要素
（３）が与える半径方向の支承の或る種の被覆を作り上
げることになる、ということである。タイヤトレッド
（４）の曲率は、地面との接触ゾーンの付近及びそのレ
ベルで変わるため（第２図参照）、延長部（311及び31
2）はそれらが延長しているアーム（31）に対して傾斜
できなくてはならない。これには、第１図及び第３図を
見ればよくわかるような円弧の形の連結部を備えること
が有利に作用する。

タイヤトレッド（４）は、円周方向に連続し、コード
（40）により補強されている。こうしてラジヤルカーカ
ス及びベルテッドタイヤの場合のようにほぼ一定の周囲
が得られる。その結果、通常の空気タイヤにおけるよう
に、道路との接触部域に一致しないタイヤのゾーンが荷
重のとり込みに参加する可能性がある。周囲の長さを保
持するため、そして縦方向圧縮に抵抗するその能力に応
じて、タイヤトレッド（４）は、接触ゾーンの外にある
要素（３）上に半径方向に引張り作用を及ぼす（第２図
参照）。荷重のとり込みに対し全ての要素（３）が参加
していることがわかる。ここでも又、空気タイヤの挙動
に近い挙動がみられる。本発明が提案しているタイヤ
は、バネを形成する要素（３）と同じ数だけの小さなパ
ッドの形でタイヤトレッドを分離するに至るまでのきわ
めて大きな設計上の自由を提供するものである。又、通
常の空気タイヤにおいてそうであるように半径方向に対
し鉛直な方向に事後に偏向させる必要なく、水を内部へ
向かって半径状に排出させるような溝を、パターン内に
採用することも可能である。

提案されているタイヤの構造は、それが円周方向に連
続したタイヤトレッドに結びつけられている場合、タイ
ヤの相応する変形に匹敵するようなスリップ変形を再現
することを可能にするものであるということにも留意さ
れたい。そのためには、適切な形でねじれることができ
ることから薄板の形でさえ作られるアーム（31）の考え
られるねじり変形に結びつけて、バネの形成する各要素
（３）の横方向応力の下での可能な変形を利用する。従
って、提案されている構造物は、設計者に対し、求めら
れるさまざまな特性の調整のために結合要素（34及び3
5）の寸法決定、アーム（31）の寸法決定そして、四辺
形の端部に関して真の継手、仮継手（６）そして堅固な
角（埋込み）に至るまでの間で選ばれた機能の決定に対
して働きかけることにより、空気タイヤのものにかなり
近い挙動（特性）を見い出す可能性を提供している。

平行四辺形の形とした四辺形（30）（第１図）では、
タイヤトレッド（４）の垂直移動には不可避的にトレッ
ドの側面方向の移動が伴い、この移動はこの四辺形が長
方形である位置の直ぐ周辺でのみ無視できるものであ
り、できるかぎりタイヤと同一空間内に収納されている
べきアセンブリのために利用できる空間が少ないことか
ら、望ましい横動遊間全体については無視できないもの
である。この欠点を無くするため、２つの結合要素（34
及び35）の長さ、定着点（32及び33）の位置及び締結点
（36及び37）の相対的隔たり距離は、半径方向の純応力
の下でタイヤトレッドとの接合点が半径方向にしか移動
しないように前記アーム（31）が移動するように、決定
される。こうして、第４図に例が示されている運動学的
補正により、タイヤトレッドのレベルにもたらされた側
面方向の移動を充分無視できるものにすることができ
る。

一例として第５図に示されているように、単一の部品
（モノブロック）でこのタイプの要素（３）を製作する
ことができる。なお、ここでこの部品は、連続的に内部
結合要素（34）、弾性要素（５）（その役割は以下に説
明されている）、上部結合要素（35）そして次にアーム
（31）を形づくる。結合部は、特にアーム（31）と内部
結合要素（34）の間に適切な結合を備えることにより四
辺形（30）の４つの頂点及び弾性要素（５）の端部にお
いて、継手又は仮継手（６）を形成するように設計され
ている。仮継手（６）は、第６図に示されており、これ
を見ると、断面を細くすることにより、少なくとも相対
的な角度的動きを許容したいと考えている平面内におい
て局所的に大幅に曲げに対する慣性モーメントを減少さ
せていることがわかる。

上述の指示事項に従って設計されたバネを形成する各
要素（３）は、その勾配がバネの柔軟性を与える１本の
直線の様相を呈する変位（垂直偏差）に応じての応力曲
線（Ｚ）を有する。道路との接触ゾーンの前方から後方
まで、上記要素（３）の曲げは端部における最小値と中
央における最大値の間で変化する（第２図参照）。従っ
て地面に対する接触圧力は放物線の様相を呈する。とこ
ろで、空気タイヤが膜のような挙動を示したとすれば、
地面に対する接触圧力はほとんど一定で膨張圧力に等し
くなるだろう。それ自体望ましいものであるこの特性
は、空気タイヤに充分な耐久性を与えるために免れ得な
い設計上の制約条件から考えて、ほとんどの場合達成さ
れない。本発明のもう一つの目的は、この特性を達成で
きるようにすることにある。この目的のため、バネを形
成する各要素（３）の中に、定着ゾーンの点（50）とか
かる定着ゾーンに対して可動な要素（３）の点（51）の
間に補足的な弾性要素（５）を備える。地面に対する接
触圧力の効果をほぼ一定に保つことを望む場合、四辺形
（30）は基本的に誘導要素としての役割を果たさなくて
はならず、従って、定着点（32、33）及び締結点（36、
37）は第６図に示されているように、仮継手（６）であ
る。弾性要素（５）は、第３図を見ればわかるように、
一方では半径方向に内側の定着点（33）付近で、他方で
は半径方向に外側の定着点（36）付近で定着させられた
バネである。このバネ（５）は、曲げ−圧縮応力を先端
で受けている（点50及び51の接近）１枚の薄板で構成さ
れている。この薄板は偏心的に応力を受けているか又
は、それが変形する方向を制御するため、応力を受けな
い状態で最初の曲げ加工を受ける。この応力様式の下で
の薄板の反力が比較的一定であることそして弾性要素
（５）の端部の点（50及び51）の据付けの選択により運
動学的な補正がもたらされることから考えて、各々の要
素（３）は、ゼロ勾配のバネのように、垂直方向に挙動
する。従って荷重（Ｚ）は、タイヤの漸進的曲げにより
とり込まれ、かかる荷重が完全にとり込まれるまでに介
入する要素（３）の数を増大させる。タイヤトレッド
（４）がほぼ一定の周囲をもつ場合、要素（３）が少な
くとも軽い半径方向の伸びを受け入れ荷重のとり込みに
貢献できることが重要である。

従って、提案されている構造になると、空気タイヤの
挙動（特性）にきわめて近づけることができ、しかもこ
れにより設計者は、薄板の寸法決定及び四辺形の頂点を
構成する継手の選択に働きかけることにより、３軸に沿
っての変形及び同じ３軸を中心とした回転に対するさま
ざまな剛性特性を別々に調節することができる。こうし
て、その機能が求められる攻撃的な環境に耐えるため充
分な耐久性をもつバネ形成要素（３）を実現することが
可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に基づく弾性タイヤが見られる子午面
に沿った断面図である。 第２図は、かかるタイヤの側面図である。 第３図は、部分透視図である。 第４図及び第５図は、１変形実施態様である。 第６図は、実施態様詳細図である。 主要な構成要素の番号 １……弾性タイヤ、３……バネ形成要素 ４……タイヤトレッド、５……補足的弾性要素 ６……仮継手、21……回転中心軸線 31……アーム、32,33……定着点 34,35……結合要素、36,17……締結点 220……定着ゾーン、311,312……延長部

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転中心軸線を有する空気タイヤでない弾
   性タイヤであって、前記空気タイヤでない弾性タイヤ
   は、 変形不可能な定着ゾーン（220）と、 タイヤトレッド（４）と、 変形不可能な定着ゾーン（220）とタイヤトレッド
   （４）との間に配置されるバネを形成する複数の要素
   （３）と、を含み、前記バネを形成する複数の要素
   （３）の各々は、 半径方向に延び、半径方向外側の端がタイヤトレッド
   （４）に固定されたアーム（31）と、 半径方向内側の定着点（33）を介して変形不可能な定着
   ゾーン（220）に取り付けられ、半径方向内側の締結点
   （37）を介して前記アーム（31）に連結された第１の結
   合要素（35）と、 半径方向外側の定着点（32）を介して変形不可能な定着
   ゾーン（220）に取り付けられ、半径方向外側の締結点
   （36）を介して前記アーム（31）に連結された第２の結
   合要素（34）と、 を有し、 変形不可能なゾーン（220）、アーム（31）、第１の結
   合要素（35）および第２の結合要素（34）は四辺形（3
   0）を形成しており、 前記定着点（33、32）は前記四辺形（30）の２つの頂点
   を形成し、前記空気タイヤでない弾性タイヤの回転中心
   軸線に対して半径方向に不動であり、 前記締結点（37、36）は前記四辺形の他の２つの頂点を
   形成し、前記空気タイヤでない弾性タイヤの回転中心軸
   線に対して半径方向に可動である、 ことを特徴とする空気タイヤでない弾性タイヤ。
2. 【請求項２】前記第１の結合要素（35）および前記第２
   の結合要素（34）の長さ、前記定着点（32、33）の位
   置、および前記締結点（36、37）の相対的隔たり距離
   は、半径方向の純応力の下で前記タイヤトレッド（４）
   との接合点が半径方向にしか移動しないように、前記各
   アーム（31）が移動するように決定される、 ことを特徴とする請求項１に記載の空気タイヤでない弾
   性タイヤ。
3. 【請求項３】バネを形成する要素（３）は各々、一端が
   定着ゾーン（220）に定着され、他端が定着ゾーン（22
   0）に対して可動な部分に定着され、両端が応力を受け
   た薄板からなる補足的弾性要素（５）を有する、 ことを特徴とする請求項１に記載の空気タイヤでない弾
   性タイヤ。