JP5214198B2

JP5214198B2 - 非空気入りタイヤ

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Publication number: JP5214198B2
Application number: JP2007230238A
Authority: JP
Inventors: 明彦阿部
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2007-09-05
Filing date: 2007-09-05
Publication date: 2013-06-19
Anticipated expiration: 2027-09-05
Also published as: JP2009061861A

Description

本発明は、使用に際し内部に加圧空気の充填が不要な非空気入りタイヤに関するものである。

内部に加圧空気が充填されて用いられる従来の空気入りタイヤでは、パンクの発生は構造上不可避的な問題となっている。
そこで、このパンクの発生を防止できる非空気入りタイヤとして、従来では例えば下記特許文献１に示されるような、内部がゴム材料で満たされた中実構造のいわゆるソリッドタイヤが提案されている。
特開平６−２９３２０３号公報

しかしながら前記従来の非空気入りタイヤでは、空気入りタイヤと比べて重量が重い上に硬さや転がり抵抗も大きくなり、乗り心地性や操縦性が大幅に悪化するので、一般車両には適用できずその適用範囲が限られていた。

この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、重量、硬さおよび転がり抵抗の増大を抑えて良好な乗り心地性や操縦性を確保しつつ、パンクの発生を防止することができる非空気入りタイヤを提供することを目的とする。

上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の非空気入りタイヤは、車軸に取り付けられる取り付け盤と、該取り付け盤をその径方向外方から囲繞するリング状体と、前記取り付け盤の外周面と前記リング状体の内周面とを連結する複数の連結部材と、前記リング状体の外周面にその全周にわたって配設されたトレッドゴムと、が備えられ、前記複数の連結部材はそれぞれ、当該非空気入りタイヤをその軸線方向から見た側面視で、タイヤ周方向における一方側に向けて凸となるように湾曲した第１連結板と、他方側に向けて凸となるように湾曲した第２連結板と、を備え、各連結部材において第１連結板および第２連結板それぞれの一端部は、前記リング状体の内周面においてタイヤ周方向における同一の位置にタイヤ幅方向の位置を互いに異ならせて各別に連結されるとともに、各連結部材は、前記側面視で第１連結板および第２連結板それぞれの一端部と前記軸線とを結びタイヤ径方向に沿って延びる仮想線に対して線対称に形成され、前記連結部材は、前記第１連結板が一のタイヤ幅方向位置にタイヤ周方向に沿って複数配置され、かつ前記第２連結板が他のタイヤ幅方向位置にタイヤ周方向に沿って複数配置されるように、タイヤ周方向に沿って複数設けられ、前記リング状体は、タイヤ周方向に分割されて複数の板状体で構成され、前記第１連結板および第２連結板それぞれの一端部は、前記リング状体の内周面のうち、タイヤ周方向で隣り合う前記板状体により構成される部分に内接するように平坦面に形成され、この部分に溶接または接着により連結されていることを特徴とする。
この発明では、非空気入りタイヤが、取り付け盤とリング状体とが前記連結部材で連結されて構成され、内部がゴム材料で満たされた中実構造となっていないので、その重量、硬さおよび転がり抵抗の増大を抑えて良好な乗り心地性や操縦性を確保しつつ、パンクの発生を防ぐことができる。
また、各連結部材が、前記側面視で、タイヤ周方向における一方側に向けて凸となるように湾曲した第１連結板と、他方側に向けて凸となるように湾曲した第２連結板と、を備えているので、この非空気入りタイヤに外力が作用して取り付け盤とリング状体とが相対的にタイヤ径方向、タイヤ周方向、若しくはタイヤ幅方向に変位したときに、この変位に応じて第１連結板および第２連結板を弾性変形させ易くすることが可能になり、当該非空気入りタイヤに柔軟性を具備させることができ、良好な乗り心地性を確実に確保することができる。
さらに、各連結部材において第１連結板および第２連結板それぞれの一端部が、リング状体の内周面においてタイヤ周方向における同一の位置にタイヤ幅方向の位置を互いに異ならせて各別に連結されて、連結部材が、第１連結板が一のタイヤ幅方向位置にタイヤ周方向に沿って複数配置され、かつ第２連結板が他のタイヤ幅方向位置にタイヤ周方向に沿って複数配置されるように、タイヤ周方向に沿って複数設けられているので、タイヤ周方向で隣り合う連結部材同士の干渉を抑えることが可能になり、その配設個数に制限が生ずるのを抑えることができる。
さらにまた、各連結部材が、前記側面視で前記仮想線に対して線対称となっているので、この非空気入りタイヤにおけるタイヤ周方向の一方側に沿うばね定数と他方側に沿うばね定数とで差が生ずるのを抑えることが可能になる。したがって、この非空気入りタイヤを接地させた状態において、当該タイヤの接地部分における進行方向に沿うばね定数と制動方向に沿うばね定数との差を抑えることが可能になり、良好な操縦性を確実に確保することができる。

また、リング状体がタイヤ周方向に分割されているので、この非空気入りタイヤを容易に形成することが可能になるとともに、例えばリング状体の一部が破損したときに、リング状体の全体を交換せずにこの破損箇所のみを交換すれば足り、メンテナンス性を向上させることも可能になる。
さらに、このようにリング状体がタイヤ周方向に分割されていることから、リング状体の柔軟性を向上させることが可能になり、非空気入りタイヤに作用する外力に応じてこのリング状体を変形させ易くすることが可能になり、良好な乗り心地性をより一層確実に確保することができる。

また、前記第１連結板および第２連結板はそれぞれ、金属材料若しくは樹脂材料で形成されてもよい。
この場合、ヒステリシスロスの発生をほぼなくすことが可能になり、転がり抵抗を空気入りタイヤよりも低減することができる。

この発明によれば、重量、硬さおよび転がり抵抗の増大を抑えて良好な乗り心地性や操縦性を確保しつつ、パンクの発生を防止することができる。

以下、本発明に係る非空気入りタイヤの一実施形態を図１から図３を参照しながら説明する。
この非空気入りタイヤ１０は、図示されない車軸に取り付けられる取り付け盤１１と、取り付け盤１１をその径方向外方から囲繞するリング状体１２と、取り付け盤１１の外周面とリング状体１２の内周面とを連結する複数の連結部材１３と、リング状体１２の外周面にその全周にわたって配設されたトレッドゴム１４と、が備えられている。

取り付け盤１１は、非空気入りタイヤ１０をその軸線Ｏ方向から見た側面視で円形に形成され、その径方向中央部に複数の取り付け孔１１ａが形成されている。これらの取り付け孔１１ａに例えばボルトが挿入されて前記車軸に形成された雌ねじ部に螺合することにより、取り付け盤１１が前記車軸に取り付けられるようになっている。なお、取り付け盤１１は金属材料で形成されている。
トレッドゴム１４は円筒状に形成され、リング状体１２の外周面をその全域にわたって一体に覆っている。なお、トレッドゴム１４の厚さは例えば約１０ｍｍとなっている。

複数の連結部材１３はそれぞれ、前記側面視で、タイヤ周方向における一方側に向けて凸となるように湾曲した第１連結板２１と、他方側に向けて凸となるように湾曲した第２連結板２２と、を備えている。
また、各連結部材１３において第１連結板２１および第２連結板２２それぞれの一端部２１ａ、２２ａは、リング状体１２の内周面においてタイヤ周方向における同一の位置にタイヤ幅方向の位置を互いに異ならせて各別に連結されている。

そして、各連結部材１３は、図２に示されるように、前記側面視で第１連結板２１および第２連結板２２それぞれの一端部２１ａ、２２ａと前記軸線Ｏとを結びタイヤ径方向に沿って延びる仮想線Ｌに対して線対称となっている。
すなわち、第１連結板２１および第２連結板２２の各長さは互いに同等とされるとともに、第１連結板２１および第２連結板２２それぞれの他端部２１ｂ、２２ｂは、前記側面視で、取り付け盤１１の外周面において前記各一端部２１ａとタイヤ径方向で対向する位置から前記軸線Ｏを中心にタイヤ周方向における一方側および他方側にそれぞれ同じ角度（例えば９０°以上、好ましくは９０°以上１２０°以下）ずつ離れた各位置に各別に連結されている。

また、複数の連結部材１３は、取り付け盤１１とリング状体１２との間において前記軸線Ｏを基準に点対称となる位置に各別に配置されている。さらに、連結部材１３は、第１連結板２１が一のタイヤ幅方向位置にタイヤ周方向に沿って複数配置され、かつ第２連結板２２が前記一のタイヤ幅方向位置とは異なる他のタイヤ幅方向位置にタイヤ周方向に沿って複数配置されるように、タイヤ周方向に沿って複数（図示の例では６０個）設けられている。さらにまた、全ての連結部材１３は同形同大となっている。

なお、第１連結板２１および第２連結板２２それぞれのタイヤ幅方向（前記軸線Ｏ方向）の大きさ、つまり幅は互いに同等になっている（例えば約８ｍｍ）。また、第１連結板２１および第２連結板２２の各厚さも互いに同等になっている（例えば約２．５ｍｍ）。さらに、図示の例では、第１連結板２１および第２連結板２２それぞれにおいて、各両端部２１ａ、２１ｂおよび２２ａ、２２ｂの幅は、これらの間に位置する部分の幅よりも広くなっている。

また、第１連結板２１および第２連結板２２それぞれの他端部２１ｂ、２２ｂは、取り付け盤１１の外周面に外接するように平坦面となっている。さらに、第１連結板２１および第２連結板２２それぞれの一端部２１ａ、２２ａは、リング状体１２の内周面に内接するように平坦面に形成されるとともに、これらの第１連結板２１および第２連結板２２の中で最も厚さが大きくなっている。

ここで、本実施形態では、リング状体１２は、タイヤ周方向に分割されて複数の板状体１２ａで構成されている。なお、リング状体１２は金属材料で形成されている。
そして、各板状体１２ａのタイヤ幅方向内側に、第１連結板２１および第２連結板２２の各一端部２１ａ、２２ａが連結されている。なお、図示の例では、第１連結板２１および第２連結板２２の各一端部２１ａ、２２ａは、各板状体１２ａにおいてタイヤ幅方向中央部から反車両側にずれた位置に連結されている。

そして、タイヤ周方向で隣り合う板状体１２ａの周端縁同士は近接若しくは当接している。また、タイヤ周方向で隣り合う第１連結板２１同士はタイヤ周方向で対向し、タイヤ周方向で隣り合う第２連結板２２同士もタイヤ周方向で対向している。さらに、図示の例では、第１連結板２１および第２連結板２２それぞれの他端部２１ｂ、２２ｂは、取り付け盤１１の外周面においてタイヤ幅方向の両端部に各別に連結されている。

以上より、タイヤ周方向で隣り合う一方の連結部材１３および他方の連結部材１３のうち、一方の連結部材１３における第１連結板２１と第２連結板２２との間に、他方の連結部材１３の第１連結板２１が、一方の連結部材１３の第１連結板２１とほぼ平行とさせられてタイヤ周方向で対向し、かつ他方の連結部材１３における第１連結板２１と第２連結板２２との間に、一方の連結部材１３の第２連結板２２が、他方の連結部材１３の第２連結板２２とほぼ平行とさせられてタイヤ周方向で対向している。

ここで、本実施形態では、第１連結板２１および第２連結板２２はそれぞれ、ヒステリシスロスがほとんど無い例えば金属材料若しくは樹脂材料等で形成されている。
なお、第１連結板２１および第２連結板２２を、例えば鉄鋼、ステンレス鋼若しくはアルミニウム等の金属材料で形成した場合には、第１連結板２１および第２連結板２２それぞれの両端部２１ａ、２１ｂおよび２２ａ、２２ｂは、取り付け盤１１の外周面およびリング状体１２の内周面に溶接されて連結される。
また、第１連結板２１および第２連結板２２を樹脂材料で形成した場合には、第１連結板２１および第２連結板２２それぞれの両端部２１ａ、２１ｂおよび２２ａ、２２ｂは、取り付け盤１１の外周面およびリング状体１２の内周面に当該樹脂材料が接着することによって連結される。

以上説明したように、本実施形態による非空気入りタイヤ１０によれば、取り付け盤１１とリング状体１２とが連結部材１３で連結されて構成され、内部がゴム材料で満たされた中実構造となっていないので、その重量、硬さおよび転がり抵抗の増大を抑えて良好な乗り心地性や操縦性を確保しつつ、パンクの発生を防ぐことができる。
また、各連結部材１３が、前記側面視で、タイヤ周方向における一方側に向けて凸となるように湾曲した第１連結板２１と、他方側に向けて凸となるように湾曲した第２連結板２２と、を備えているので、この非空気入りタイヤ１０に外力が作用して取り付け盤１１とリング状体１２とが相対的にタイヤ径方向、タイヤ周方向、若しくはタイヤ幅方向に変位したときに、この変位に応じて第１連結板２１および第２連結板２２を弾性変形させ易くすることが可能になり、当該非空気入りタイヤ１０に柔軟性を具備させることができ、良好な乗り心地性を確実に確保することができる。

さらに、各連結部材１３において第１連結板２１および第２連結板２２それぞれの一端部２１ａ、２２ａが、リング状体１２の内周面においてタイヤ周方向における同一の位置にタイヤ幅方向の位置を互いに異ならせて各別に連結されて、連結部材１３が、第１連結板２１が一のタイヤ幅方向位置にタイヤ周方向に沿って複数配置され、かつ第２連結板２２が他のタイヤ幅方向位置にタイヤ周方向に沿って複数配置されるように、タイヤ周方向に沿って複数設けられているので、タイヤ周方向で隣り合う連結部材１３同士の干渉を抑えることが可能になり、その配設個数に制限が生ずるのを抑えることができる。

さらにまた、各連結部材１３が、前記側面視で前記仮想線Ｌに対して線対称となっているので、この非空気入りタイヤ１０におけるタイヤ周方向の一方側に沿うばね定数と他方側に沿うばね定数とで差が生ずるのを抑えることが可能になる。したがって、この非空気入りタイヤ１０を接地させた状態において、当該タイヤ１０の接地部分における進行方向に沿うばね定数と制動方向に沿うばね定数との差を抑えることが可能になり、良好な操縦性を確実に確保することができる。

また、本実施形態では、リング状体１２がタイヤ周方向に分割されているので、この非空気入りタイヤ１０を容易に形成することが可能になるとともに、例えばリング状体１２の一部が破損したときに、リング状体１２の全体を交換せずにこの破損箇所のみを交換すれば足り、メンテナンス性を向上させることも可能になる。
さらに、このようにリング状体１２がタイヤ周方向に分割されていることから、リング状体１２の柔軟性を向上させることが可能になり、非空気入りタイヤ１０に作用する外力に応じてこのリング状体１２を変形させ易くすることが可能になり、良好な乗り心地性をより一層確実に確保することができる。

さらに、本実施形態では、第１連結板２１および第２連結板２２がそれぞれ、金属材料若しくは樹脂材料で形成されているので、この非空気入りタイヤ１０においてヒステリシスロスが発生するのを防ぐことが可能になり、転がり抵抗を空気入りタイヤよりも低減することができる。

なお、本発明の技術的範囲は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、前記実施形態では、連結部材１３として第１連結板２１および第２連結板２２をそれぞれ１つずつ備えた構成を示したが、これに代えて、１つの連結部材１３に第１連結板２１および第２連結板２２がそれぞれ複数ずつ、互いのタイヤ幅方向位置を異ならせて備えられた構成を採用してもよい。
例えば図４に示されるように、１つの連結部材１３に、第１連結板２１をタイヤ幅方向に互いに間隔をあけて２つ設けるとともに、これらの第１連結板２１同士の間にタイヤ幅方向に沿って２つの第２連結板２２を設けてもよい。
さらにこの構成において、２つの第１連結板２１同士の間に２つの第２連結板２２を配置するのに代えて、広幅に形成された１つの第２連結板を配置するようにしてもよい。
また、連結部材１３を、取り付け盤１１とリング状体１２との間にタイヤ幅方向に沿って複数設けてもよい。

また、前記実施形態では、リング状体１２としてタイヤ周方向に分割されて複数の板状体１２ａを有する構成を示したが、これに代えて全体が１つの円筒状に形成されたリング状体を採用してもよい。
さらに、第１連結板２１および第２連結板２２を形成する材質は前記実施形態に限らず適宜変更してもよい。
また、第１連結板２１および第２連結板２２それぞれの他端部２１ｂ、２２ｂは、前記実施形態に代えて例えば、取り付け盤１１の外周面において前記軸線Ｏをタイヤ径方向で挟んで互いに反対となる位置に各別に連結してもよいし、あるいは、取り付け盤１１の外周面において、第１連結板２１および第２連結板２２の各一端部２１ａ、２２ａにタイヤ径方向で対向する位置等に連結してもよい。

次に、以上説明した作用効果についての検証試験を実施した。
サイズが１９５／５５Ｒ１６の従来例の空気入りタイヤ（充填内圧２３０ｋＰａ）を評価基準（１００）にして、同サイズの実施例および比較例それぞれの非空気入りタイヤについて、重量、転がり抵抗、乗り心地性および操縦性、さらにタイヤ周方向の一方側に沿うばね定数（進行方向のばね定数）および他方側に沿うばね定数（制動方向のばね定数）を指数で評価した。
なお、実施例の非空気入りタイヤは図１から図３で示した構成を採用し、比較例の非空気入りタイヤとして、実施例の非空気入りタイヤ１０において、第２連結板２２を有さず、第１連結板の幅を実施例の非空気入りタイヤ１０における第１連結板２１の幅よりも大きくした（２０ｍｍ）構成を採用した。また、実施例および比較例の非空気入りタイヤそれぞれの連結部材、リング状体、および取り付け盤はステンレス鋼で形成した。

転がり抵抗については、実施例、比較例および従来例の各タイヤを、ドラム試験機のドラム上に４．０ｋＮの力で押し付けた状態で８０ｋｍ／ｈの速度で回転させたときに、ドラム軸に作用した抵抗力を測定した。
前記各ばね定数については、実施例、比較例および従来例の各タイヤを剛体板上に４．０ｋＮの力をかけて押し付けた状態で、剛体板にタイヤを押し付けた方向に直交する方向のうちタイヤ周方向に沿う方向に剛体板を押したときの力とその移動量（タイヤの変形量）とから測定した。
乗り心地性および操縦性については、実施例、比較例および従来例の各タイヤを車両に装着し、この車両に２名乗車させて当該車両を走行させたときのドライバーによるフィーリングで評価した。

結果を表１に示す。
この表において、重量および転がり抵抗は数値が小さいほど小さいことを示しており、また、乗り心地性および操縦性は数値が大きいほど良好であることを示しており、さらに、ばね定数は数値が大きいほど大きいことを示している。

この結果、実施例の非空気入りタイヤでは、重量の増大を抑えつつ転がり抵抗を従来例の空気入りタイヤよりも低減できたことが確認された。
また、乗り心地性や操縦性については、実施例の非空気入りタイヤでは、乗り心地性の低下を抑えつつ操縦性を従来例の空気入りタイヤと同等に維持できたことが確認された。
さらに、実施例の非空気入りタイヤでは、前記各ばね定数の増大を抑えつつ、これらのばね定数を従来例の空気入りタイヤと同様に互いに同等にすることが可能になることが確認された。一方、比較例の非空気入りタイヤでは、前記各ばね定数の差が大きくなり、これにより操縦性が大きく低下したことも確認された。

重量、硬さおよび転がり抵抗の増大を抑えて良好な乗り心地性や操縦性を確保しつつ、パンクの発生を防止することができる。

本発明に係る一実施形態において、非空気入りタイヤの一部を分解した概略斜視図である。図１に示す非空気入りタイヤにおいて、連結部材および取り付け盤の側面図である。図１に非空気入りタイヤの一部を示す概略斜視図である。本発明に係る他の実施形態において、非空気入りタイヤの一部を示す概略斜視図である。

符号の説明

１０非空気入りタイヤ
１１取り付け盤
１２リング状体
１２ａ板状体
１３連結部材
１４トレッドゴム
２１第１連結板
２２第２連結板
２１ａ、２２ａ一端部
Ｌ仮想線
Ｏ軸線

Claims

車軸に取り付けられる取り付け盤と、
該取り付け盤をその径方向外方から囲繞するリング状体と、
前記取り付け盤の外周面と前記リング状体の内周面とを連結する複数の連結部材と、
前記リング状体の外周面にその全周にわたって配設されたトレッドゴムと、が備えられ、
前記複数の連結部材はそれぞれ、当該非空気入りタイヤをその軸線方向から見た側面視で、タイヤ周方向における一方側に向けて凸となるように湾曲した第１連結板と、他方側に向けて凸となるように湾曲した第２連結板と、を備え、
各連結部材において第１連結板および第２連結板それぞれの一端部は、前記リング状体の内周面においてタイヤ周方向における同一の位置にタイヤ幅方向の位置を互いに異ならせて各別に連結されるとともに、
各連結部材は、前記側面視で第１連結板および第２連結板それぞれの一端部と前記軸線とを結びタイヤ径方向に沿って延びる仮想線に対して線対称に形成され、
前記連結部材は、前記第１連結板が一のタイヤ幅方向位置にタイヤ周方向に沿って複数配置され、かつ前記第２連結板が他のタイヤ幅方向位置にタイヤ周方向に沿って複数配置されるように、タイヤ周方向に沿って複数設けられ、
前記リング状体は、タイヤ周方向に分割されて複数の板状体で構成され、
前記第１連結板および第２連結板それぞれの一端部は、前記リング状体の内周面のうち、タイヤ周方向で隣り合う前記板状体により構成される部分に内接するように平坦面に形成され、この部分に溶接または接着により連結されていることを特徴とする非空気入りタイヤ。
請求項１記載の非空気入りタイヤであって、
前記第１連結板および第２連結板はそれぞれ、金属材料若しくは樹脂材料で形成されていることを特徴とする非空気入りタイヤ。