JP5208570B2 - 非空気圧タイヤ、リムホイール、及び車輪 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤ構造部材として、車両からの荷重を支持する支持構造体を備える非空気圧タイヤ（ｎｏｎ−ｐｎｅｕｍａｔｉｃ ｔｉｒｅ）、リムホイール、及び車輪に関するものであり、好ましくは空気入りタイヤの代わりとして使用することができる非空気圧タイヤに関するものである。

空気入りタイヤは、荷重の支持機能、接地面からの衝撃吸収能、および動力等の伝達能（加速、停止、方向転換）を有し、このため、多くの車両、特に自転車、オートバイ、自動車、トラックに採用されている。

特に、これらの能力は自動車、その他のモーター車両の発展に大きく貢献した。更に、空気入りタイヤの衝撃吸収能力は、医療機器や電子機器の運搬用カート、その他の用途でも有用である。

従来の非空気圧タイヤとしては、例えばソリッドタイヤ、スプリングタイヤ、クッションタイヤ等が存在するが、空気入りタイヤの優れた性能を有していない。例えば、ソリッドタイヤおよびクッションタイヤは、接地部分の圧縮によって荷重を支持するが、この種のタイヤは重くて、堅く、空気入りタイヤのような衝撃吸収能力はない。また、非空気圧タイヤでは、弾性を高めてクッション性を改善することも可能であるが、空気入りタイヤが有するような荷重支持能または耐久性が悪くなるという問題がある。

そこで、下記の特許文献１には、空気入りタイヤと同様な動作特性を有する非空気圧タイヤを開発する目的で、タイヤに加わる荷重を支持する補強された環状バンドと、この補強された環状バンドとホイールまたはハブとの間で張力によって荷重力を伝達する複数のウェブスポークとを有する非空気圧タイヤが提案されている。この特許文献１では、非空気圧タイヤをリムに装着する際の構造的な工夫は特に開示されていない。

また、下記の特許文献２には、非空気圧タイヤの内周面に幅方向に延びる凸条を設けて、それをリムの外周面に設けた凹溝に係合させることで、位置固定および空回りの防止を行う発明が開示されている。この非空気圧タイヤでは、スポークの代わりに、縦断面が卵形と円形からなる2つの筒状構造の複合体が設けられ、これにより荷重（縦方向の力）を支持する構造となっている。

特表２００５−５００９３２号公報 国際公開ＷＯ２００７／１３７８５８号公報

しかしながら、特許文献２の非空気圧タイヤの内周面に設けられた凸条は、縦断面が矩形であり、径方向外側に張力が生じた場合に、張力に対して引き抜けが防止できない形状であった。

一方、張力により荷重を支持する構造の非空気圧タイヤでは、非空気圧タイヤの内周面とリムの外周面とが離反する場合、荷重に対するたわみ量（車軸の変位量）が大きくなり過ぎ、荷重を支持する機能が十分とは言えなかった。

そこで、本発明の目的は、内周面に外周側から張力が生じた場合でもリムから離反しにくく、十分な荷重支持機能が得られる非空気圧タイヤ、リムホイール、及びその装着体である車輪を提供することにある。

上記目的は、下記の如き本発明により達成できる。
即ち、本発明の非空気圧タイヤは、車両からの荷重を支持する支持構造体を備える非空気圧タイヤであって、前記支持構造体は、内側環状部と、その内側環状部の外側に同心円状に設けられた外側環状部と、前記内側環状部と前記外側環状部とを連結する複数の連結部とを備え、前記内側環状部の内周側には、内周側で拡がった部分を有する縦断面形状の凸条を設け、前記凸条は、リムホイールの外周面に設けられ前記凸条の挿入を許容する溝部とほぼ同じ断面形状を有することを特徴とする。
本発明の非空気圧タイヤによると、内側環状部の内周側には、内周側で拡がった部分を有する縦断面形状の凸条を設けているため、内側環状部の内周面に外周側からの張力が生じた場合でも、凸条の拡がった部分がリムに係止して、内側環状部の内周面がリムから離反しにくくなり、十分な荷重支持機能が得られる。

上記において、前記支持構造体は、前記内側環状部と、その内側環状部の外側に同心円状に設けられた中間環状部と、その中間環状部の外側に同心円状に設けられた前記外側環状部と、前記内側環状部と前記中間環状部とを連結する複数の内側連結部と、前記外側環状部と前記中間環状部とを連結する複数の外側連結部とを備えることが好ましい。

このような支持構造体によると、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を生じにくくすることができる（図１（ａ）〜（ｄ）参照）。つまり、従来の中間環状部が介在しない非空気圧タイヤでは、縦荷重が負荷された場合に、図１（ａ）に示すように、ウェブスポークＳ１の下端の位置が接地面中央ＴＣに位置する場合には、ウェブスポークＳ１に曲げ力が生成しにくく、ウェブスポークＳ１の座屈が生じにくいのに対して、図１（ｂ）に示すように、ウェブスポークＳ３の中央位置が接地面中央ＴＣに位置する場合には、踏面の変形や荷重方向のズレなどにより、ウェブスポークＳ３に曲げ力が生成して、座屈（外側矢印方向の曲げ変形）が生じ易くなる。その結果、同一たわみ量となるように縦荷重を負荷する場合に、図１（ａ）に示す位置関係では、図１（ｂ）に示す位置関係と比較して、タイヤからの反力が大きく（硬く）なり、両者の接地状態で剛性変動が生じる。

これに対し、中間環状部２が介在する非空気圧タイヤでは、縦荷重が負荷された場合に、図１（ｃ）に示すように、外側連結部５の下端の位置が接地面中央ＴＣに位置する場合には、図１（ａ）と同様に、外側連結部５及び内側連結部４の座屈が生じにくく、図１（ｄ）に示すように、外側連結部５の中央位置が接地面中央ＴＣに位置する場合にも、外側連結部５及び内側連結部４に生じる曲げ力に対して、中間環状部２が張力による補強（内側の内向き矢印の張力）と圧縮による補強（外側の内向き矢印の圧縮力）を行うことで、外側連結部５及び内側連結部４の座屈が生じにくくなる。その結果、従来技術と比較して、両者の接地状態で座屈が生じにくくなり、座屈が生じるまでのたわみ量や縦荷重が大きくなり（即ち、座屈が生じ始めるブレークポイントが高くなり）、図１（ｃ）に示す位置関係と、図１（ｄ）に示す位置関係とで、剛性変動が僅かとなる領域を広く設定することができる。

上記を具体的なデータで示したものが、図２（ａ）〜（ｂ）である。これによると、中間環状部２が介在しない非空気圧タイヤでは、図２（ａ）に示すように、小さいたわみ量でウェブスポークＳの座屈（図１（ｂ）の状態）が生じて、ブレークポイントを高く設定できない（荷重負荷の初期から剛性差が生じる）のに対し、本発明のように、中間環状部２が介在する非空気圧タイヤでは、図１（ｄ）に示す位置関係で座屈を生じにくくすることができるので、ブレークポイントを高く設定できる。このようにして、図１（ｃ）に示す位置関係と、図１（ｄ）に示す位置関係とで、剛性変動が僅かとなる領域を広く設定することができるため、スポーク位置と接地面中央位置との位置関係によって剛性変動が生じにくい非空気圧タイヤを提供することができる。

また、前記内側環状部は、補強繊維により補強されていることが好ましい。内側環状部を繊維補強した構造では、内側環状部の内周面に外周側からの張力が生じた場合でも、内側環状部の引っ張り変形を補強繊維で拘束することができるため、凸条がリムに係止した部分の間の領域でも、内側環状部の内周面がリムから離反しにくくなり、より大きな荷重支持機能が得られるようになる。

また、前記凸条は、前記連結部又は前記内側連結部の内周側端が位置する部分の内側環状部の内周側の近傍に設けられていることが好ましい。内側環状部に外周側からの張力が生じる場合、連結部又は内側連結部の内周側端が位置する部分で、変位が最も大きくなるため、その内周側の近傍に前記凸条を設けることで、内側環状部の内周面がリムから離反するのを効果的に防止することができる。

また、前記外側環状部の外側には、その外側環状部の曲げ変形を補強する補強層が設けられ、前記外側環状部の外側の最外層には、トレッド層が設けられていることが好ましい。外側環状部の外側の補強層が設けることで、踏面の曲げ変形を生じにくくして、ブレークポイントを高い荷重域に設定することができる。また、踏面の局所的な曲げ変形を生じにくくして接地圧をより均一化することができる。また、最外層にトレッド層を設けることで、非空気圧タイヤの旋回性能、制動性能、トラクション性能、衝撃吸収性能などを向上させることができる。

一方、本発明のリムホイールは、上記いずれかに記載の非空気圧タイヤを装着するためのリムホイールであって、前記凸条とほぼ同じ断面形状を有し、その凸条の挿入を許容する溝部をリムの外周面に設けてあることを特徴とする。

本発明のリムホイールによると、外周面に設けられ溝部に、非空気圧タイヤの凸条を挿入することで、内側環状部の内周面に外周側からの張力が生じた場合でも、凸条の拡がった部分がリムの溝部に係止して、内側環状部の内周面がリムから離反しにくくなり、十分な荷重支持機能が得られる。

他方、本発明の車輪は、上記いずれかに記載の非空気圧タイヤをリムホイールに装着した車輪であって、リムホイールの外周面に設けられ前記凸条とほぼ同じ断面形状を有する溝部に、非空気圧タイヤの前記凸条を挿入してあることを特徴とする。本発明の車輪によると、非空気圧タイヤの内側環状部の内周面に外周側からの張力が生じた場合でも、凸条の拡がった部分がリムの溝部に係止して、内側環状部の内周面がリムから離反しにくくなり、十分な荷重支持機能が得られる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図３は本発明の非空気圧タイヤの一例を示す正面図であり、（ａ）は全体を示す正面図、（ｂ）は要部を示す正面図である。ここで、Ｏは軸芯を、Ｈ１はタイヤ断面高さを、それぞれ示している。また、図３（ｂ）には、リムＲを装着した状態が仮想線で示されている。

本発明の非空気圧タイヤは、車両からの荷重を支持する支持構造体を備えるものである。本発明の非空気圧タイヤは、このような支持構造体を備えるものであればよく、その支持構造体の外側（外周側）や内側（内周側）に、トレッドに相当する部材、補強層、車軸やリムとの適合用部材などを備えていてもよい。

本発明における支持構造体ＳＳは、図３に示すように、内側環状部１と、その内側環状部１の外側に同心円状に設けられた外側環状部３と、内側環状部１と外側環状部３とを連結する複数の連結部とを備えている。図示した例では、連結部が内側連結部４と外側連結部５とを備えている。本実施形態では、このように、支持構造体ＳＳが、内側環状部１と、その外側に同心円状に設けられた中間環状部２と、その外側に同心円状に設けられた外側環状部３と、内側環状部１と中間環状部２とを連結する複数の内側連結部４と、外側環状部３と中間環状部２とを連結する複数の外側連結部５とを備えている例を示す。

本発明において、内側環状部１の内周側には、内周側で拡がった部分を有する縦断面形状の凸条１０を設けている。本実施形態では、凸条１０の内周側で拡がった部分１１が台形の縦断面形状を有する例を示す。

凸条１０は、同一の縦断面形状で、軸芯方向に平行に延設するのが好ましいが、軸芯方向に対して斜め方向に延設することも可能である。また、凸条１０は、部分的に異なる縦断面形状で延設されていてもよい。

凸条１０の軸芯方向の長さは、内側環状部１の幅と一致してもよいが、内側環状部１の内周面をリムＲから離反しにくくする観点から、内側環状部１の幅に対して８０〜１００％の長さであることが好ましい。なお、凸条１０を軸芯方向に分断して設けることも可能であるが、その場合には、少なくとも両端と中央部に凸条１０を設けることが好ましい。

凸条１０は全周にわたって設けるのが好ましいが、凸条１０を設ける際の周方向の数は、内側環状部１の内周面をリムＲから離反しにくくする観点から、２０個以上が好ましく、４０〜８０個が好ましい。

凸条１０は、連結部の位置と無関係に設けたり、連結部等の内周側端が位置する部分の中間に設けてもよいが、連結部又は内側連結部４の内周側端４ａが位置する部分の内側環状部１の内周側の近傍に凸条１０を設けることが好ましい。

凸条１０が、連結部又は内側連結部４の内周側端４ａが位置する部分の内側環状部１の内周側の近傍に設けられる場合、凸条１０を設ける数は、連結部又は内側連結部４の内周側端４ａの数と同数、又はその半分が好ましい。特に、内側環状部１の内周面をリムＲから離反しにくくする観点から、凸条１０を設ける数は、連結部又は内側連結部４の内周側端４ａの数と同数であることがより好ましい。また、連結部又は内側連結部４の隣接するもの同士がＶ字型に傾斜する場合、２本の連結部又は内側連結部４に跨がるように、凸条１０を設けてもよい（図７参照）。

凸条１０の外周側端（付け根部分）の周方向の幅Ｗ１は、離反防止機能に加えて、その耐久性を高める観点から、連結部の厚みの７０〜１２０％が好ましく、約１００％がより好ましい。また、図７に示すように、２本の連結部又は内側連結部４に跨がるように、凸条１０を設ける場合、各々の連結部又は内側連結部４の内周側端４ａの左右両端面の距離に対して、幅Ｗ１が、７０〜１２０％であることが好ましく、約１００％であることがより好ましい。
また、凸条１０の最も周方向の幅が広い部分の幅Ｗ２は、張力が働いた際の変位量を少なくする観点から、幅Ｗ１の１５０〜２００％であることが好ましい。このような幅Ｗ１と幅Ｗ２の関係により、凸条１０のテーパ面１２がリムＲの溝部２０のテーパ面２１に対して係止することで、外周側から張力が働いた際の内側環状部１の変位量をより少なくすることができる。

凸条１０の高さは、リムＲの溝部２０に凸条１０を十分係止させる形状を確保する観点から、２ｍｍ以上が好ましい。また、リムＲの軽量化の観点から、８ｍｍ以下が好ましい。

凸条１０は、内側環状部１の内周面に接着等により形成されてよいが、内側環状部１と一体成形により形成されているのが好ましい。接着等により凸条１０を形成する場合、内側環状部１より弾性率の高い材料を用いるのが好ましい。また、一体成形する場合でも、凸条１０の強度を高めるために、金属等の補強材を凸条１０の内部に埋設してもよい。その場合、例えばインサート成形により、補強材を凸条１０の内部に埋設させることができる（図５（ｃ）参照）。

支持構造体ＳＳの内側環状部１は、ユニフォーミティを向上させる観点から、厚みが一定の円筒形状であることが好ましい。また、内側環状部１の内周面には、前述した凸条１０の他に、嵌合性を保持するための凹凸等を設けてもよい。

内側環状部１の厚みは、内側連結部４に力を十分伝達しつつ、軽量化や耐久性の向上を図る観点から、タイヤ断面高さＨ１の２〜７％が好ましく、３〜６％がより好ましい。

内側環状部１の内径は、非空気圧タイヤを装着するリムの寸法などに併せて適宜決定されるが、本発明では中間環状部２を備えるために、内側環状部１の内径を従来より大幅に小さくすることが可能である。但し、一般の空気入りタイヤの代替を想定した場合、２５０〜５００ｍｍが好ましく、３３０〜４４０ｍｍがより好ましい。

内側環状部１の軸方向の幅は、用途、車軸の長さ等に応じて適宜決定されるが、一般の空気入りタイヤの代替を想定した場合、１００〜３００ｍｍが好ましく、１３０〜２５０ｍｍがより好ましい。

内側環状部１の引張モジュラスは、内側環状部の内周面をリムから離反しにくくする観点から、５〜１８００００ＭＰａが好ましく、７〜５００００ＭＰａがより好ましい。なお、本発明における引張モジュラスは、ＪＩＳ Ｋ７３１２に準じて引張試験を行い、１０％伸び時の引張応力から算出した値である。

内側環状部１の材質としては、熱可塑性エラストマー、架橋ゴム、その他の樹脂、又はこれらを繊維等の補強材で補強した繊維補強材料、金属等が使用できる。但し、支持構造体ＳＳを製造する際に、一体成形が可能となる観点から、内側環状部１の材質としては、熱可塑性エラストマー、架橋ゴム、その他の樹脂、又はこれらを繊維等で補強した繊維補強材料が好ましい。

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。架橋ゴム材料を構成するゴム材料としては、天然ゴムの他、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、ウレタンゴム等の合成ゴムが例示される。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、又は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などが挙げられ、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、メラミン樹脂などが挙げられる。なお、発泡材料を使用してもよく、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使用可能である。

補強材としては、長繊維、短繊維、織布、不織布などの補強繊維、粒状フィラー等が挙げられるが、長繊維、短繊維、織布、不織布などの補強繊維を用いるのが好ましく、長繊維、又は長繊維を用いた織布（スダレ状織物、メッシュ状織物を含む）がより好ましい。補強繊維としては、例えば、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。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、その他の無機フィラーなどが挙げられる。

中間環状部２の形状は、円筒形状に限られず、多角形筒状、などでもよい。中間環状部２の厚みは、内側連結部４と外側連結部５とを十分補強しつつ、軽量化や耐久性の向上を図る観点から、タイヤ断面高さＨ１の３〜１０％が好ましく、４〜９％がより好ましい。

中間環状部２の内径は、内側環状部１の内径を超えて、外側環状部３の内径未満となる。但し、中間環状部２の内径としては、前述したような内側連結部４と外側連結部５との補強効果を向上させる観点から、外側環状部３の内径から内側環状部１の内径を差し引いた値の２０〜８０％の値を、内側環状部１の内径に加えた内径とすることが好ましく、３０〜６０％の値を、内側環状部１の内径に加えた内径とすることがより好ましい。

中間環状部２の軸方向の幅は、用途等に応じて適宜決定されるが、一般の空気入りタイヤの代替を想定した場合、１００〜３００ｍｍが好ましく、１３０〜２５０ｍｍがより好ましい。

中間環状部２の引張モジュラスは、内側連結部４と外側連結部５とを十分補強して、耐久性の向上、負荷能力の向上を図る観点から、８０００〜１８００００ＭＰａが好ましく、１００００〜５００００ＭＰａがより好ましい。

中間環状部２の材質としては、内側環状部１と同様のものが使用でき、熱可塑性エラストマー、架橋ゴム、その他の樹脂、又はこれらを繊維等の補強材で補強した繊維補強材料、金属等が使用できる。但し、支持構造体ＳＳを製造する際に、一体成形が可能となる観点から、内側環状部１の材質と同じ材料又は母材を使用することが好ましい。

中間環状部２の引張モジュラスを高める上で、熱可塑性エラストマー、架橋ゴム、その他の樹脂を繊維等で補強した繊維補強材料が好ましい。つまり、図３（ｂ）に示すように、中間環状部２は補強繊維２ａにより補強されていることが好ましい。補強繊維２ａは、単数又は複数の層として設けることが可能である。

補強繊維としては、長繊維、短繊維、織布、不織布など形態が挙げられるが、長繊維、又は長繊維を用いた織布（スダレ状織物を含む）がより好ましい。その際の補強繊維としては、例えば、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好ましい。

外側環状部３の形状は、ユニフォーミティを向上させる観点から、厚みが一定の円筒形状であることが好ましい。外側環状部３の厚みは、外側連結部５からの力を十分伝達しつつ、軽量化や耐久性の向上を図る観点から、タイヤ断面高さＨ１の２〜７％が好ましく、２〜５％がより好ましい。

外側環状部３の内径は、その用途等応じて適宜決定されるが、本発明では中間環状部２を備えるために、外側環状部３の内径を従来より大きくすることが可能である。但し、一般の空気入りタイヤの代替を想定した場合、４２０〜７５０ｍｍが好ましく、４８０〜６８０ｍｍがより好ましい。

外側環状部３の軸方向の幅は、用途等に応じて適宜決定されるが、一般の空気入りタイヤの代替を想定した場合、１００〜３００ｍｍが好ましく、１３０〜２５０ｍｍがより好ましい。

外側環状部３の引張モジュラスは、図３に示すように外側環状部３の外周に補強層６が設けられている場合には、内側環状部１と同程度に設定できる。このような補強層６を設けない場合には、外側連結部５からの力を十分伝達しつつ、軽量化や耐久性の向上を図る観点から、５〜１８００００ＭＰａが好ましく、７〜５００００ＭＰａがより好ましい。

外側環状部３の材質としては、内側環状部１と同様のものが使用でき、熱可塑性エラストマー、架橋ゴム、その他の樹脂、又はこれらを繊維等の補強材で補強した繊維補強材料、金属等が使用できる。但し、支持構造体ＳＳを製造する際に、一体成形が可能となる観点から、内側環状部１の材質と同じ材料又は母材を使用することが好ましい。

補強層６を設けずに、外側環状部３の引張モジュラスを高める場合、熱可塑性エラストマー、架橋ゴム、その他の樹脂を繊維等で補強した繊維補強材料が好ましい。つまり、補強層６を設けない場合、外側環状部３は補強繊維により補強されていることが好ましい。

内側連結部４は、内側環状部１と中間環状部２とを連結するものであり、両者の間に適当な間隔を開けるなどして、複数設けられる。内側連結部４は、ユニフォーミティを向上させる観点から、一定の間隔を置いて設けることが好ましい。内側連結部４を全周に渡って設ける際の数（軸方向に複数設ける場合は１個として数える）としては、車両からの荷重を十分支持しつつ、軽量化、動力伝達の向上、耐久性の向上を図る観点から、１０〜８０個が好ましく、４０〜６０個がより好ましい。

個々の内側連結部４の形状としては、板状体、柱状体などが挙げられ、これらの内側連結部４は、正面視断面において、半径方向又は半径方向から傾斜した方向に延びている。本発明では、ブレークポイントを高くして剛性変動を生じにくくすると共に、耐久性を向上させる観点から、正面視断面において、内側連結部４の延設方向が、半径方向±２５°以内が好ましく、半径方向±１５°以内がより好ましく、半径方向が最も好ましい。

内側連結部４の厚みは、内側環状部１からの力を十分伝達しつつ、軽量化や耐久性の向上、横剛性の向上を図る観点から、タイヤ断面高さＨ１の４〜１２％が好ましく、６〜１０％がより好ましい。

内側連結部４を軸方向に単数設ける場合、内側連結部４の軸方向の幅は、用途等に応じて適宜決定されるが、一般の空気入りタイヤの代替を想定した場合、１００〜３００ｍｍが好ましく、１３０〜２５０ｍｍがより好ましい。

内側連結部４の引張モジュラスは、内側環状部１からの力を十分伝達しつつ、軽量化や耐久性の向上、横剛性の向上を図る観点から、５〜５０ＭＰａが好ましく、７〜２０ＭＰａがより好ましい。

内側連結部４の材質としては、内側環状部１と同様のものが使用でき、熱可塑性エラストマー、架橋ゴム、その他の樹脂、又はこれらを繊維等の補強材で補強した繊維補強材料、金属等が使用できる。但し、支持構造体ＳＳを製造する際に、一体成形が可能となる観点から、内側環状部１の材質と同じ材料又は母材を使用することが好ましい。

内側連結部４の引張モジュラスを高める場合、熱可塑性エラストマー、架橋ゴム、その他の樹脂を繊維等で補強した繊維補強材料が好ましい。

外側連結部５は、外側環状部３と中間環状部２とを連結するものであり、両者の間に適当な間隔を開けるなどして、複数設けられる。外側連結部５は、ユニフォーミティを向上させる観点から、一定の間隔を置いて設けることが好ましい。外側連結部５と内側連結部４とは全周の同じ位置に設けてもよく、異なる位置に設けてもよいが、中間環状部２による補強効果を向上させる観点から、外側連結部５と内側連結部４とは全周の同じ位置に設けるのが好ましい。

外側連結部５を全周に渡って設ける際の数（軸方向に複数設ける場合は１個として数える）としては、車両からの荷重を十分支持しつつ、軽量化、動力伝達の向上、耐久性の向上を図る観点から、１０〜８０個が好ましく、４０〜６０個がより好ましい。

個々の外側連結部５の形状としては、板状体、柱状体などが挙げられ、これらの外側連結部５は、正面視断面において、半径方向又は半径方向から傾斜した方向に延びている。本発明では、ブレークポイントを高くして剛性変動を生じにくくすると共に、耐久性を向上させる観点から、正面視断面において、外側連結部５の延設方向が、半径方向±２５°以内が好ましく、半径方向±１５°以内がより好ましく、半径方向が最も好ましい。

外側連結部５の厚みは、内側環状部１からの力を十分伝達しつつ、軽量化や耐久性の向上、横剛性の向上を図る観点から、タイヤ断面高さＨ１の４〜１２％が好ましく、６〜１０％がより好ましい。

外側連結部５を軸方向に単数設ける場合、外側連結部５の軸方向の幅は、用途等に応じて適宜決定されるが、一般の空気入りタイヤの代替を想定した場合、１００〜３００ｍｍが好ましく、１３０〜２５０ｍｍがより好ましい。

外側連結部５の引張モジュラスは、内側環状部１からの力を十分伝達しつつ、軽量化や耐久性の向上、横剛性の向上を図る観点から、５〜５０ＭＰａが好ましく、７〜２０ＭＰａがより好ましい。

外側連結部５の材質としては、内側環状部１と同様のものが使用でき、熱可塑性エラストマー、架橋ゴム、その他の樹脂、又はこれらを繊維等の補強材で補強した繊維補強材料、金属等が使用できる。但し、支持構造体ＳＳを製造する際に、一体成形が可能となる観点から、内側環状部１の材質と同じ材料又は母材を使用することが好ましい。

外側連結部５の引張モジュラスを高める場合、熱可塑性エラストマー、架橋ゴム、その他の樹脂を繊維等で補強した繊維補強材料が好ましい。

本実施形態では、図３に示すように、支持構造体ＳＳの外側環状部３の外側に、その外側環状部３の曲げ変形を補強する補強層６が設けられている例を示す。補強層６としては、従来の空気入りタイヤのベルト層と同様のものを設けることが可能である。

補強層６は、単数又は複数の層から構成され、例えば、タイヤ周方向に対して約２０°の傾斜角度で平行配列したスチールコード、アラミドコード、レーヨンコード等をゴム引きした層を、スチールコード等が逆方向に交差するように積層して、形成することができる。また、両層の上層に、タイヤ周方向に平行配列した各種コードからなる層を設けてもよい。

本実施形態では、図３に示すように、補強層６の更に外側にトレッド層７が設けられている例を示すが、本発明では、このように外側環状部３の外側の最外層に、トレッド層７が設けられているのが好ましい。トレッド層７としては、従来の空気入りタイヤのトレッド層と同様のものを設けることが可能である。また、トレッドパターンとして、従来の空気入りタイヤと同様のパターンを設けることが可能である。

例えば、トレッド層７を形成するトレッドゴムの原料としては、天然ゴム、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（ＩＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）等が挙げられる。これらのゴムはカーボンブラックやシリカ等の充填材で補強されると共に、加硫剤、加硫促進剤、可塑剤、老化防止剤等が適宜配合される。

本発明の非空気圧タイヤは、モールド成形、射出成形などにより支持構造体ＳＳを製造した後、必要に応じて、補強層６、トレッド層７などを形成して製造することができる。支持構造体ＳＳの補強構造として、補強繊維を使用する場合、予めモールド内に補強繊維を配置することにより、繊維補強構造を形成することができる。

本発明の非空気圧タイヤは、耐久性に優れると共に、スポーク位置と接地面中央位置との位置関係によって剛性変動が生じにくいため、従来の空気入りタイヤの代替が可能となると共に、ソリッドタイヤ、スプリングタイヤ、クッションタイヤ等の非空気圧タイヤの代替として使用することが可能となる。一般の空気入りタイヤ以外の具体的な用途としては、例えば車椅子用タイヤ、建設車両用タイヤ等が挙げられる。

一方、本発明のリムホイールは、本発明の非空気圧タイヤを装着するためのリムホイールであって、図４に示すように、凸条１０とほぼ同じ断面形状を有し、その凸条１０の挿入を許容する溝部２０をリムＲの外周面に設けてあることを特徴とする。

図示した例では、ディスク２２とリムＲとの連結構造を有している。具体的には、内側リム部材２３と外側リム部材２４とでリムＲを形成し、内側リム部材２３の連結部２３ａと、外側リム部材２４の連結部２４ａとをボルト・ナット２５でディスク２２に締結している。なお、ディスク２２と内側リム部材２３又は外側リム部材２４とが一体に形成されていてもよい。

内側リム部材２３と外側リム部材２４との外周面には、両者に連続するように溝部２０設けてある。この溝部２０の長さは、凸条１０とほぼ同じ長さで設けられる。凸条１０を設けた位置が、内側リム部材２３のみの外周面に位置する場合、内側リム部材２３のみに溝部２０を設けてもよい。その場合でも、少なくとも内側リム部材２３と外側リム部材２４との境界まで、溝部２０を延設するのが好ましい。

溝部２０の数と位置は、凸条１０の数と位置に対応して設けるのが好ましいが、余分な溝部２０が存在していてもよい。このため、複数種の非空気圧タイヤに対応可能なように、溝部２０の形成パターンを複数にすることも可能である。

非空気圧タイヤを装着する際には、内側リム部材２３の溝部２０ａに非空気圧タイヤの凸条１０を挿入して、フランジ２３ｂに非空気圧タイヤの端部が保持されるようにし、更に、非空気圧タイヤの凸条１０の未挿入部分に対して、外側リム部材２４の溝部２０ｂに挿入して、内側リム部材２３の連結部２３ａと、外側リム部材２４の連結部２４ａとを当接させる。この状態で連結部２３ａ、２４ａをボルト・ナット２５でディスク２２に締結する。

他方、本発明の車輪は、本発明の非空気圧タイヤを上記のようなリムホイールに装着した車輪であって、リムホイールの外周面に設けられ凸条１０とほぼ同じ断面形状を有する溝部２０に、非空気圧タイヤの凸条１０を挿入してあることを特徴とする。図４に示したようなリムホイールを用いる場合、従来のディスク２２が利用可能であるため、従来のタイヤを用いる場合と同様に、非空気圧タイヤを装着した車輪を使用することができる。

［他の実施形態］
（１）前述の実施形態では、台形の縦断面形状を有する凸条を設ける例を示したが、本発明における凸条は、内周側で拡がった部分を有する縦断面形状を有するものであれば何れでもよく、例えば、図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、凸条の形状や補強構造は、種々の形態をとることができる。

図５（ａ）に示す例では、内周側で拡がった部分１１の縦断面形状が矩形であり、その拡がった部分１１が、より幅の狭い部分で内側環状部１と連結されている。この構造によると、台形の縦断面形状を有する凸条に比べて、外周側からの張力に対する係止効果が大きくなる。

図５（ｂ）に示す例では、内周側で拡がった部分１１の縦断面形状が楕円形又は円形であり、その拡がった部分１１が、より幅が狭い逆円弧状の部分１３で内側環状部１と連結されている。この構造によると、逆円弧状の部分１３がラウンド形状であるため、凸条１０の付け根付近の耐久性を高めることができる。

図５（ｃ）に示す例では、台形の縦断面形状を有する凸条１０を設けているが、凸条１０の強度を高めるために、金属等の補強材１４を凸条１０の内部に埋設している。この補強材１４は、断面がＨ型等の構造体であればよく、凸条側補強部１４ａと環状部側補強部１４ｂと、両者を連結する連結部１４ｃで構成される。凸条側補強部１４ａの幅Ｗ３は、内側環状部１の内周面をリムＲからより離反しにくくする観点から、凸条１０の最も狭い部分（付け根部分）の周方向の幅Ｗ１より大きいことが好ましい。

図５（ｄ）に示す例では、凸条１０の強度を高めるために、断面がＨ型等の構造体１５の一部を内側環状部１に埋設して、凸条１０を形成している。この場合、構造体１５は金属等で形成され、凸条１０の材質と内側環状部１の材質とが異なることになる。構造体１５は、凸条側拡がり部１５ａと環状部側拡がり部１５ｂと、両者を連結する連結部１５ｃで構成される。凸条側拡がり部１５ａは、凸条１０における内周側で拡がった部分１１に相当するため、前記のような何れの形状でもよい。

（２）前述の実施形態では、平板状の内側連結部および外側連結部が軸方向に平行に配設される例を示したが、図６（ａ）〜（ｄ）に示すように、内側連結部および外側連結部の形状や形成方向は、種々の形態をとることができる。

例えば、図６（ａ）に示すように、外側連結部５（内側連結部も同様）の配設方向は、軸芯Ｏの方向から傾斜していてもよい。この場合、凸条１０が、連結部の内周側端の中央で交差するように、軸芯Ｏの方向に平行に延設することができる。

また、図６（ｂ）に示すように、外側連結部５（内側連結部も同様）は、平板が屈曲した形状でもよい。この場合、凸条１０が屈曲した形状の連結部の内周側端の中央付近を通るように凸条１０延設するのが好ましい。

また、図６（ｃ）に示すように、外側連結部５（内側連結部も同様）は、平板がリブ５ａを有する形状でもよい。

なお、図６（ｄ）に示すように、軸芯Ｏの方向に複数の外側連結部５（内側連結部も同様）を形成することも可能である。この場合、分断された連結部の内周側端のそれぞれに沿うように凸条１０を延設するのが好ましい。

（３）前述の実施形態では、外側環状部の外側に補強層を介してトレッド層を設ける例を示したが、本発明では、外側環状部に直接トレッド層を設けることも可能である。また、用途によっては、トレッド層を省略することも可能である。

（４）前述の実施形態では、中間環状部を１つだけ設ける例を示したが、本発明では、中間環状部を省略したり、また中間環状部を複数設けることも可能である。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。なお、実施例等における評価項目は下記のようにして測定を行った。

（１）縦荷重負荷試験
負荷する縦荷重を徐々に増加させながら、その際のたわみ量の変化を測定して、剛性の変化の様子を試験した。

実施例１（タイヤＡ）
図７に示す構造の非空気圧タイヤを製造する際に、表１に示す寸法および物性等にて、内側リングと中間リングと外側リングと各々のリングを連結する内側スポークと外側スポークとを備える支持構造体ＳＳ、その外周に設けられた２層の補強層６、並びにトレッドゴム７を備え、更に縦断面が台形の凸条１０を備える非空気圧タイヤを作製した。その際、図７に示すように、スポークほぼＶ字型に１組みづつ形成し、１組みおきにその付け根部分に凸条を形成した。このタイヤを用いて上記性能を評価した。その結果を図８に示す。
なお、何れの実施例、比較例においても、軸方向の幅をトレッド、リング、スポーク共に１４０ｍｍとした。また、周上のスポーク数は何れも４０とした。

実施例２（タイヤＢ）
実施例１において、ほぼＶ字型のスポークの１組みにそれぞれ凸条を形成したこと以外は実施例１と同様にして、非空気圧タイヤを作製し、上記性能を評価した。その結果を図８に示す。

実施例３（タイヤＣ）
実施例１において、内側リングに対して補強繊維により補強を行ったこと以外は実施例１と同様にして、非空気圧タイヤを作製し、上記性能を評価した。その結果を図８に示す。

比較例１（Ｄ：凸条なし）
実施例１において、凸条を設けなかったこと以外は実施例１と同様にして、非空気圧タイヤを作製し、上記性能を評価した。その結果を図８に示す。

「評価結果」
図８に示すように、比較例１と対比すると、実施例１〜３では、凸条を設けることにより、縦荷重が生じた際に内側リングの内周面がリムから離反しにくくなるため、縦たわみ量が小さくなり、十分な荷重支持機能が得られる。特に、内側リング（内側環状部）を補強繊維により補強することでその効果が高まり（実施例３）、また、凸条を設ける数を増やすことにより、同様の効果が得られる（実施例２）。

本発明の非空気圧タイヤの作用効果を説明するための説明図 本発明の非空気圧タイヤの作用効果を説明するためのグラフ 本発明の非空気圧タイヤの一例を示す正面図 本発明のリムホイールの一例を示す要部断面図 本発明の非空気圧タイヤの要部の他の例を示す縦断面図 本発明の非空気圧タイヤの他の例を示す上面図 実施例１における非空気圧タイヤを示す正面図 実施例等における縦荷重負荷試験の結果を示すグラフ

符号の説明

１ 内側環状部
２ 中間環状部
２ａ 補強繊維
３ 外側環状部
４ 内側連結部（連結部）
５ 外側連結部（連結部）
６ 補強層
７ トレッド層
１０ 凸条
１１ 内周側で拡がった部分
２０ 溝部
ＳＳ 支持構造体
Ｒ リム

Claims (7)

1. 車両からの荷重を支持する支持構造体を備える非空気圧タイヤであって、
   前記支持構造体は、内側環状部と、その内側環状部の外側に同心円状に設けられた外側環状部と、前記内側環状部と前記外側環状部とを連結する複数の連結部とを備え、
   前記内側環状部の内周側には、内周側で拡がった部分を有する縦断面形状の凸条を設け、
   前記凸条は、リムホイールの外周面に設けられ前記凸条の挿入を許容する溝部とほぼ同じ断面形状を有する非空気圧タイヤ。
2. 前記支持構造体は、前記内側環状部と、その内側環状部の外側に同心円状に設けられた中間環状部と、その中間環状部の外側に同心円状に設けられた前記外側環状部と、前記内側環状部と前記中間環状部とを連結する複数の内側連結部と、前記外側環状部と前記中間環状部とを連結する複数の外側連結部とを備える請求項１記載の非空気圧タイヤ。
3. 前記内側環状部は、補強繊維により補強されている請求項１又は２に記載の非空気圧タイヤ。
4. 前記凸条は、前記連結部又は前記内側連結部の内周側端が位置する部分の内側環状部の内周側の近傍に設けられている請求項１〜３いずれかに記載の非空気圧タイヤ。
5. 前記外側環状部の外側には、その外側環状部の曲げ変形を補強する補強層が設けられ、前記外側環状部の外側の最外層には、トレッド層が設けられている請求項１〜４いずれかに記載の非空気圧タイヤ。
6. 請求項１〜５いずれかに記載の非空気圧タイヤを装着するためのリムホイールであって、前記凸条とほぼ同じ断面形状を有し、その凸条の挿入を許容する溝部をリムの外周面に設けてあるリムホイール。
7. 請求項１〜５いずれかに記載の非空気圧タイヤをリムホイールに装着した車輪であって、リムホイールの外周面に設けられ前記凸条とほぼ同じ断面形状を有する溝部に、非空気圧タイヤの前記凸条を挿入してある車輪。

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