JP5221306B2 - 非空気圧タイヤ - 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）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。

しかしながら、特許文献１に記載された非空気圧タイヤでは、同一たわみ量となるように縦荷重を負荷する場合に、ウェブスポークの位置と接地面中央位置との位置関係によって、縦荷重の変動が生じ易い傾向があることが判明した。つまり、図７（ａ）に示すように、ウェブスポークＳ間の中央位置が接地面中央ＴＣに位置する場合には、タイヤからの反力が小さく（軟らかく）なり、図７（ｂ）に示すように、ウェブスポークＳの下端の位置が接地面中央ＴＣに位置する場合には、タイヤからの反力が大きく（硬く）なり、両者の接地状態でタイヤ剛性の周方向変動（以下、単に剛性変動と称することもある）が見られる。その結果、ユニフォミティの悪化や不均一な接地による各種性能の悪化が懸念される。

また、特許文献１記載の非空気圧タイヤは、周方向に隣接するウェブスポーク間に間隔が空いていることにより、そのウェブスポーク間の領域で環状バンドの剛性が低くなるため、接地の際に環状バンドがウェブスポーク間でバックリングを起こし、振動・騒音やトレッドの異常磨耗のほか、破壊に至るという問題がある。

このようなタイヤ剛性の周方向変動を抑制するため、また、ウェブスポーク間での接地部のバックリングを防止するために、下記の特許文献２には、環状の外周部材と内周部材との間を径方向に連結するフィンを周方向に間隔をあけて間欠的に配列したスポーク構造体を、タイヤ幅方向に複数の帯域に分割した単位構造体にすると共に、これら単位構造体間で前記フィンの位置を周方向に互いにずらせ、さらに前記単位構造体を周方向に複数に分割した単位構造体にし、これら全ての単位構造体を集積接着して構成した非空気圧タイヤが記載されている。この非空気圧タイヤは、互いに周方向にずれたフィンが、隣の帯域におけるフィン間の外周部材の剛性の向上に作用することにより、タイヤ剛性の周方向変動を小さくし、外周部材のバックリングを抑制することを意図したものである。

また、下記の特許文献３には、内周輪と外周輪とをリング板状のウェブで連結し、このウェブの側面に、この側面に連結すると共に内周輪と外周輪にも連結して側方に延びるリブを設けた非空気圧タイヤが記載されている。

特表２００５−５００９３２号公報 特許第３９６６８９５号公報 特開平１−３１４６０２号公報

しかしながら、特許文献２に記載された非空気圧タイヤは、個々の帯域では、特許文献１に記載された非空気圧タイヤと同様の構成をしており、ウェブスポーク間での接地部のバックリングを抑制する効果が十分ではないことが判明した。また、特許文献３に記載された非空気圧タイヤは、リブの幅方向中心部にラジアル方向へ伸びるウェブがタイヤ全周に渡って配置されているため、圧縮剛性が高くなりすぎてしまい、接地圧分散、乗り心地、ノイズ等に悪影響を及ぼす。また、接地側において、構造的に負荷が直接接地面まで伝わってしまうため、剛性変動や接地圧分散の向上は見込めない。

そこで、本発明の目的は、スポーク位置と接地面中央位置との位置関係によってタイヤ剛性の周方向変動が生じにくく、かつひずみを支持構造体の各部分に分散させることが可能となるので、耐久性を改善しながら乗り心地、ノイズ性能等を向上させ、さらにスポーク間での接地部のバックリングを十分に抑制することができる非空気圧タイヤ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において、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、前記内側連結部の数よりも前記外側連結部の数が多いことを特徴とする。

本発明の非空気圧タイヤは、中間環状部を備えるので、外側連結部と外側環状部の結合部の位置が接地する際、外側連結部に集中していた変形（ひずみ）を中間環状部にも負担させることができ、支持構造体の変形を均一化することができる。この結果、本発明の非空気圧タイヤは、外側連結部（スポーク）の位置と接地面中央位置との位置関係によってタイヤ剛性の周方向変動が生じにくく、外側連結部間での接地部のバックリングを抑制することができる。これに加えて、内側連結部の数よりも外側連結部の数が多くなっているので、隣り合う外側連結部の間隔が狭くなり、外側連結部間での接地部のバックリングをさらに抑制することができる。

本発明にかかる非空気圧タイヤにおいて、前記外側連結部は、タイヤ径方向に対して傾斜していることが好ましい。外側連結部がタイヤ径方向に対して傾斜することで、外側連結部と外側環状部の結合部の位置が接地する際に、外側連結部がタイヤ径方向と同じ場合に比べ、外側連結部のたわみを中間環状部により負担させることができ、支持構造体の変形を均一化することができる。この結果、外側連結部の位置と接地面中央位置との位置関係によってタイヤ剛性の周方向変動が生じにくく、転動によるノイズ、乗り心地を向上させることができる。

本発明にかかる非空気圧タイヤにおいて、タイヤ径方向に対して対称な方向に傾斜した２本の前記外側連結部と、タイヤ径方向に沿った１本の前記内側連結部とがタイヤ軸方向から見てＹ字状に配置されることが好ましい。２本の外側連結部と１本の内側連結部とがＹ字状に配置されることで、外側連結部と中間環状部との結合部と、内側連結部と内側環状部との結合部とが近接するので、外側連結部のたわみを中間環状部により的確に負担させることができる。これにより、タイヤ剛性の周方向変動、バックリングの抑制、耐久性、転がり抵抗等の性能を向上させることができる。また、外側連結部と中間環状部との結合部と、内側連結部と内側環状部との結合部とが近接することで、お互いの張力が伝わりやすくなり、荷重支持能が上がる。

本発明にかかる非空気圧タイヤにおいて、前記外側連結部の厚みが、前記内側連結部の厚みより薄いことが好ましい。外側連結部の厚みを内側連結部の厚みより薄くすることで、圧縮剛性を下げることができ、タイヤ剛性の周方向変動を良好に抑えることができる。本発明では、内側連結部の数よりも外側連結部の数が多いため、外側連結部の厚さが内側連結部の厚さと同等かそれ以上であると、外側連結部の圧縮剛性が高すぎて、タイヤ剛性の周方向変動の抑制効果を低減させてしまうおそれがある。

本発明にかかる非空気圧タイヤにおいて、前記２本の外側連結部のうち、一方の前記外側連結部と前記中間環状部とが結合する外側結合点と、他方の前記外側連結部と前記中間環状部とが結合する外側結合点との間に隙間を設けることが好ましい。２本の外側連結部と１本の内側連結部がタイヤ軸方向から見てＹ字状に配置される際、一方の外側連結部と中間環状部とが結合する外側結合点と、他方の外側連結部と中間環状部とが結合する外側結合点との間に隙間を設けることで、内側連結部の圧縮力が外側連結部に直接伝達されにくくなり、外側連結部のひずみが大きくなることを防ぐことができる。さらに、二つの外側結合点の間に隙間を設けることで、この間の中間環状部に内側連結部と外側連結部の張力を分担させることができる。なお、外側結合点とは、外側連結部の厚み中心線と中間環状部の厚み中心線とが交わる点であるとする。

本発明にかかる非空気圧タイヤにおいて、前記外側連結部のタイヤ径方向に対する角度が３０°以下であることが好ましい。外側連結部のタイヤ径方向に対する角度を３０°以下とすることで、非空気圧タイヤは十分な剛性を得ることができ、また、内側連結部と外側連結部との間で張力が伝わりやすくなる。

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。初めに、本発明の非空気圧タイヤＴの構成を説明する。図１は、非空気圧タイヤＴの一例を示す正面図である。図２は、図１の要部を示す部分拡大図である。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。

非空気圧タイヤＴは、車両からの荷重を支持する支持構造体ＳＳを備えるものである。本発明の非空気圧タイヤＴは、このような支持構造体ＳＳを備えるものであればよく、その支持構造体ＳＳ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。

本実施形態の非空気圧タイヤＴは、図１の正面図に示すように、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。

内側環状部１は、ユニフォ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、車軸やリムとの装着のために、嵌合性を保持するための凹凸等を設けるのが好ましい。

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Ｔを装着するリムや車軸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。ただし、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、内側連結部４に力を十分伝達しつつ、軽量化や耐久性の向上、装着生を図る観点から、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。

本発明における支持構造体ＳＳは、弾性材料で成形されるが、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、中間環状部２、外側環状部３、内側連結部４、及び外側連結部５は、補強構造を除いて基本的に同じ材質とすることが好ましい。

本発明における弾性材料とは、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引張モジュラスが、１００ＭＰａ以下のものを指す。本発明の弾性材料としては、十分な耐久性を得ながら、適度な剛性を付与する観点から、好ましくは引張モジュラスが５〜１００ＭＰａであり、より好ましくは７〜５０ＭＰａである。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。

上記の弾性材料のうち、成形・加工性やコストの観点から、好ましくは、ポリウレタン樹脂が用いられる。なお、弾性材料としては、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。

弾性材料で一体成形された支持構造体ＳＳは、内側環状部１、中間環状部２、外側環状部３、内側連結部４、及び外側連結部５が、補強繊維により補強されていることが好ましい。

補強繊維としては、長繊維、短繊維、織布、不織布などの補強繊維が挙げられるが、長繊維を使用する形態として、タイヤ軸方向に配列される繊維とタイヤ周方向に配列される繊維とから構成されるネット状繊維集合体を使用するのが好ましい。

補強繊維の種類としては、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。

本発明では、補強繊維を用いる補強の他、粒状フィラーによる補強や、金属リング等による補強を行うことが可能である。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、ユニフォ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。ただし、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。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長さをＬ１とし、中間環状部２の内径から内側環状部１の内径を差し引いた長さをＬ２とすると、Ｌ１とＬ２が、（１／３）×Ｌ１≦Ｌ２≦（２／３）×Ｌ１の関係を満たすように、内側環状部２の内径を設定することが好ましい。

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の引張モジュラスは、内側環状部１のそれより高いことが好ましいため、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。

外側環状部３の形状は、ユニフォ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。ただし、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１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の引張モジュラスを高める場合、弾性材料を繊維等で補強した繊維補強材料が好ましい。外側環状部３を補強繊維により補強することで、外側環状部３とベルト層などとの接着も十分となる。

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、周方向に各々が独立するように複数設けられる。内側連結部４は、ユニフォ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。図１には、内側連結部４を４０個設けた例を示す。

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るが、本実施形態では板状体の例を示す。これらの内側連結部４は、正面視断面において、タイヤ径方向又はタイヤ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、タイヤ径方向±２５°以内が好ましく、タイヤ径方向±１５°以内がより好ましく、タイヤ径方向が最も好ましい。図１には、内側連結部４をタイヤ径方向に沿って配置した例を示す。

内側連結部４の厚みｔ１は、内側環状部１および中間環状部２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２〜１２％が好ましく、３〜１０％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の引張モジュラスを高める場合、弾性材料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、周方向に各々が独立するように複数設けられる。外側連結部５は、ユニフォ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、３０〜１５０個が好ましく、４０〜１２０個がより好ましい。また、外側連結部５の数は、内側連結部４の数の複数倍であることが好ましい。図２には、外側連結部５を内側連結部４の２倍である８０個設けた例を示す。すなわち、外側連結部５の数は、内側連結部４の数よりも多くなっており、その結果、隣り合う外側連結部５どうしの間隔は、隣り合う内側連結部４どうしの間隔より狭くなっている。

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るが、本実施形態では板状体の例を示す。本発明では、外側連結部５のたわみを中間環状部２により負担させ、支持構造体ＳＳの変形を均一化する観点から、正面視断面において、外側連結部５は、タイヤ径方向に対して傾斜していることが好ましい。ただし、外側連結部５は、必ずしもタイヤ径方向に対して傾斜している必要は無く、タイヤ径方向と同じ方向に配置しても構わない。

外側連結部５のタイヤ径方向に対して傾斜する角度θは、３０°以下であることが好ましい。角度θが大きすぎると、非空気圧タイヤＴは十分な剛性を得ることができず、また、内側連結部４と外側連結部５との間で張力が伝わりにくくなる。

また、外側連結部５のタイヤ径方向に対して傾斜する角度θは、５°以上であることがより好ましい。角度θが小さすぎると、外側連結部５のたわみを中間環状部２に効果的に負担させることができず、また、外側連結部５の圧縮剛性向上により、接地面内における圧力変動も大きくなってしまう。

本実施形態では、図１のように、２本の外側連結部５がタイヤ径方向に対して対称な方向に角度θ傾斜し、タイヤ径方向に沿った１本の内側連結部４と合わせて、タイヤ軸方向から見てＹ字状に配置される例を示す。

ここで、図２に示すように、内側連結部４と中間環状部２とが結合する点を内側結合点４０、外側連結部５と中間環状部２とが結合する点を外側結合点５０とそれぞれ称することとする。さらに、説明の便宜のため、内側結合点４０のうち、隣り合う２つの内側結合点４０を、それぞれ内側結合点４０ａ，４０ｂと称することとする。また、Ｙ字状に配置した２本の外側連結部５の外側結合点５０うち、一方を外側結合点５０ａと、他方を外側結合点５０ｂと称することとする。なお、内側結合点４０は、内側連結部４の厚み中心線と中間環状部２の厚み中心線とが交わる点、外側結合点５０は、外側連結部５の厚み中心線と中間環状部２の厚み中心線とが交わる点であるとする。

外側結合点５０ａと外側結合点５０ｂとの間には、隙間を設けることが好ましい。これにより、内側連結部４の圧縮力が外側連結部５に直接伝達されにくくなり、外側連結部５のひずみが大きくなることを防ぐことができる。また、図２に示すように、ユニフォミティを向上させる観点から、内側結合点４０ａと外側結合点５０ａとの距離と、内側結合点４０ａと外側結合点５０ｂとの距離は等しいことが好ましい。すなわち、２本の外側連結部５は、お互いを離して、内側連結部４に対して線対称に配置されることが好ましい。なお、この距離は、タイヤ周方向に沿った距離とする。

また、内側結合点４０ａと内側結合点４０ｂとの距離をｄ１、内側結合点４０ａと外側結合点５０ａ、５０ｂとの距離をｄ２とすると、ｄ２は３ｍｍ以上であることが好ましい。ｄ２が短すぎると、上述したように、内側連結部４の圧縮力が外側連結部５に直接伝達され、外側連結部５のひずみが大きくなってしまい、耐久性の悪化や、荷重レベルに対する剛性の変化（非線形性）が大きくなる。また、ｄ２はｄ１／４より小さいことが好ましい。ｄ２が長すぎると、十分な剛性が得られない、張力が伝わりにくいといった問題が生じる。

外側連結部５の厚みｔ２は、外側環状部３および中間環状部２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１〜１０％が好ましく、２〜８％がより好ましい。さらに、本発明の非空気圧タイヤＴでは、外側連結部５の厚みｔ２が、内側連結部４の厚みｔ１より薄いことが好ましい。外側連結部５の厚みｔ２を内側連結部４の厚みｔ１より薄くすることで、圧縮剛性を下げることができ、タイヤ剛性の周方向変動を良好に抑えることができる。

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の引張モジュラスを高める場合、弾性材料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１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。また、本実施形態では、図１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。補強層６、トレッド層７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。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。

［他の実施形態］
内側環状部１、中間環状部２、外側環状部３、内側連結部４、および外側連結部５の互いの連結部分には、丸み（アール）を付けて補強してもよい。丸みを付けることで、連結部分における応力集中が緩和され、非空気圧タイヤＴの耐久性が向上する。

上記の実施形態では、図２のように、外側結合点５０ａと外側結合点５０ｂとの間に隙間を設ける例を示したが、図３のように、隙間を設けないようにしてもよい。

また、本発明において、内側連結部４および外側連結部５をタイヤ幅方向に複数に分割し、タイヤ幅方向に分割された帯域ごとに内側連結部４および外側連結部５の位置をタイヤ周方向に互いにずらして設けるようにしてもよい。図６はこの実施形態の非空気圧タイヤを示しており、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図である。側面図において、外側連結部５と外側環状部３との結合部は破線で示してある。この構成によれば、互いにタイヤ周方向にずれた外側連結部５が、隣の帯域におけるタイヤ周方向に隣接する外側連結部５間の外側環状部３の剛性を向上させることができる。そのため、中間環状部２の効果と相まって、外側連結部５の位置と接地面中央位置との位置関係によってタイヤ剛性の周方向変動が生じにくく、かつひずみを支持構造体ＳＳの各部分に分散させることが可能となるので、耐久性を改善しながら乗り心地、ノイズ性能等を向上させ、さらに外側連結部５間での接地部のバックリングを抑制することができる。

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）剛性変動試験
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。試験の際、外側連結部５（スポーク）の外側端点が接地中心上にある場合（スポーク直下接地）と、隣接する外側連結部５（スポーク）の外側端点の中央位置が接地中心上にある場合（スポーク間接地）との両者について測定を行い、両者の縦剛性の差（剛性変動）がどのように変化するか調べた。

（２）最大接地圧
縦荷重２５００Ｎを負荷する際に、外側連結部５（スポーク）の外側端点が接地中心上にある場合と、隣接する外側連結部５（スポーク）の外側端点の中央位置が接地中心上にある場合のそれぞれの接地面内における最大接地圧を平均したもので、比較例１を１００としたときの指数で示す。この値が小さい方が優れる。

（３）接地圧分散
初めに、縦荷重２５００Ｎを負荷した状態にて、非空気圧タイヤを徐々に転動（回転）させながら、すなわち、外側スポーク（外側連結部５に相当）の外側端点の位置を接地面中央位置に対して徐々に変化させながら、それぞれの接地状態において、接地面の接地圧の分布を計測する。次いで、この接地圧の分布から、それぞれの接地状態における接地圧の分散を計算し、この分散の値が最大となる接地状態での接地圧分散の値を用いて評価する。比較例１での接地圧分散の最大値を１００としたときの指数で示し、この値が小さい方が優れる。

実施例１
表１に示す寸法および物性等にて、内側リング（内側環状部１に相当）、中間リング（中間環状部２に相当）、外側リング（外側環状部３に相当）、内側スポーク（内側連結部４に相当）、外側スポーク（外側連結部５に相当）を備える支持構造体、その外周に設けられた３層の補強層、並びにトレッドゴムを備える非空気圧タイヤを作製し、上記性能を評価した。実施例１では、内側連結部４と外側連結部５を図３に示すように配置した。すなわち、外側結合点５０ａと外側結合点５０ｂとの間に隙間を設けないようにして外側連結部５を配置した。剛性変動試験の結果を図５に示す。最大接地圧、接地圧分散の結果を表１に併せて示す。

実施例２
実施例１と同様にして、表１に示す寸法および物性等にて、内側リング、中間リング、外側リング、内側スポーク、外側スポークを備える支持構造体を成形し、その外周に設けられた３層の補強層、並びにトレッドゴムを備える非空気圧タイヤを作製し、上記性能を評価した。ただし、この実施例２では、内側連結部４と外側連結部５を図２に示すように配置した。すなわち、外側結合点５０ａと外側結合点５０ｂとの間に隙間を設けて外側連結部５を配置した。剛性変動試験の結果を図５に示す。最大接地圧、接地圧分散の結果を表１に併せて示す。

比較例１
実施例１と同様にして、表１に示す寸法および物性等にて、内側リング、中間リング、外側リング、内側スポーク、外側スポークを備える支持構造体を成形し、その外周に設けられた３層の補強層、並びにトレッドゴムを備える非空気圧タイヤを作製し、上記性能を評価した。ただし、この比較例１では、内側連結部４と外側連結部５を図４に示すように配置した。すなわち、実施例１，２とは違い、内側連結部４と外側連結部５の数は等しい。また、内側連結部４と外側連結部５は、同じ厚さの連続する１本の連結部として、内側環状部１と外側環状部３とを連結している。内側連結部４及び外側連結部５のタイヤ径方向に対して傾斜する角度θは、１２°である。剛性変動試験の結果を図５に示す。最大接地圧、接地圧分散の結果を表１に併せて示す。

なお、リングの軸方向の幅は、何れも１４０ｍｍとした。また、支持構造体の成形は、支持構造体に対応する空間部を有する金型を用いて、その空間部に弾性材料（ポリウレタン樹脂）の原料液（イソシアネート末端プレポリマー：東洋ゴム工業社製ソフランネート、硬化剤：イハラケミカル社製ＭＯＣＡ）をウレタン注型機を用いて充填し、固化させることで実施した。

表１および図５の結果から以下のことが分かる。実施例１，２の非空気圧タイヤは、比較例１と比較して、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小さい。また、実施例２は、実施例１と比較して、高荷重域でたわみ量が小さくなっている。また、実施例２と実施例１を比較すると、実施例２では、実施例１に対して荷重に対する剛性変動（非線形性）が小さく、車両装着想定荷重の使用条件下でタイヤ特性が安定している。また、接地面における圧力分布や最大接地圧の点からも優位である。これはすなわち圧力変動に起因するインパクトノイズの低減を示している。

本発明の非空気圧タイヤの一例を示す正面図 図１の要部を示す部分拡大図 非空気圧タイヤの別実施形態を示す部分拡大図 比較例の非空気圧タイヤを示す正面図 実施例及び比較例における剛性変動試験の結果を示すグラフ 他の実施形態の非空気圧タイヤを示す正面図および側面図 従来の非空気圧タイヤの課題を説明するための説明図

符号の説明

１ 内側環状部
２ 中間環状部
３ 外側環状部
４ 内側連結部
５ 外側連結部
６ 補強層
７ トレッド層
４０ａ，４０ｂ 内側結合点
５０ａ，５０ｂ 外側結合点
ＳＳ 支持構造体
Ｔ 非空気圧タイヤ

Claims (6)

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において、
   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、
   前記内側連結部の数よりも前記外側連結部の数が多いことを特徴とする非空気圧タイヤ。
2. 前記外側連結部は、タイヤ径方向に対して傾斜している請求項１に記載の非空気圧タイヤ。
3. タイヤ径方向に対して対称な方向に傾斜した２本の前記外側連結部と、タイヤ径方向に沿った１本の前記内側連結部とがタイヤ軸方向から見てＹ字状に配置される請求項１または２に記載の非空気圧タイヤ。
4. 前記外側連結部の厚みが、前記内側連結部の厚みより薄い請求項１〜３のいずれか１項に記載の非空気圧タイヤ。
5. 前記２本の外側連結部のうち、一方の前記外側連結部と前記中間環状部とが結合する外側結合点と、他方の前記外側連結部と前記中間環状部とが結合する外側結合点との間に隙間を設ける請求項３に記載の非空気圧タイヤ。
6. 前記外側連結部のタイヤ径方向に対する角度が３０°以下である請求項１〜５のいずれか１項に記載の非空気圧タイヤ。
   

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