JP5245785B2

JP5245785B2 - 非空気式タイヤ

Info

Publication number: JP5245785B2
Application number: JP2008314474A
Authority: JP
Inventors: 松田　　淳
Original assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Current assignee: Yokohama Rubber Co Ltd
Priority date: 2008-12-10
Filing date: 2008-12-10
Publication date: 2013-07-24
Anticipated expiration: 2028-12-10
Also published as: JP2010137648A

Description

本発明は、非空気式タイヤに関し、更に詳しくは、スポーク構造体で構成された非空気式タイヤにおけるバックリングを防止すると共に、乗心地性を向上するようにした非空気式タイヤに関する。

従来、乗用車用にも適用可能にするようにした非空気式タイヤＴとして、図７に示すように構成したものが提案されている。ホイール２０に組み付けられた非空気式タイヤＴは、外周輪３と内周輪４との間をタイヤ周方向に間欠的に配置した複数のスポーク５で連結してスポーク構造体２を構成し、その外周側にトレッドリング１を配置することにより構成されたもので、このようにスポーク構造体２を介在させることで、軽量化と衝撃吸収性の向上を図っている。

しかし、この非空気式タイヤは、スポーク構造体の構成がスポークをタイヤ周方向に間欠的に配列する構造になっていることにより、そのスポーク間の領域で外周輪の剛性が低くなっているため、タイヤが接地回転する際に外周輪がスポーク間でバックリングを起こしやすくなっている。また、タイヤ回転時に振動やノイズが発生し、乗心地性を悪化するという問題があった。

このような問題の対策として、特許文献１は、スポーク構造体をタイヤ幅方向に複数に分割すると共に、隣接する分割帯域間でスポークの位置を周方向に互いにずらすようにすることを提案している。しかしながら、この改良は、ある程度の改善効果は認められるものの、スポークが周方向に間欠的に配置されていることに変わりはないため、タイヤ径方向のバネ定数が周方向に不均一であるという問題を本質的に解決しているとはいえなかった。
特許３９６６８９５号公報

本発明の目的は、上述する問題点を解決するもので、スポーク構造体で構成された非空気式タイヤにおけるバックリングを防止すると共に、乗心地性を向上するようにした非空気式タイヤを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の非空気式タイヤは、同心状に配置した外周輪と内周輪との間をタイヤ周方向に間欠的に配列した複数のスポークで連結してスポーク構造体を構成し、該スポーク構造体の外周側にトレッドリングを配置した非空気式タイヤにおいて、タイヤ周方向に互いに隣接する前記スポーク間の空間に、給排気用バルブを有する弾性材料からなる中空封止体を挿入し、該中空封止体に気体を圧入したことを特徴とする。

また、上述する構成において、以下（１）〜（５）に記載するように構成することが好ましい。
（１）前記中空封止体間を相互に連通させ、これら複数の中空封止体のうちの１つに前記給排気用バルブを設ける。
（２）前記中空封止体に圧入した気体のゲージ圧が１０ｋＰａ〜５００ｋＰａであるようにする。
（３）前記スポーク間のタイヤ側面に中空封止体の脱落防止用ストッパーを設ける。
（４）前記ストッパーのタイヤ径方向の長さを前記スポークの径方向長さの３０〜８０％にする。
（５）前記スポークのタイヤ側面視の形状が円弧状のフレームを左右対称に対をなすように形成する。

本発明によれば、スポーク構造体におけるタイヤ周方向に隣接するスポーク間に、気体の圧入された中空封止体を挿入しているため、タイヤ径方向に荷重がかかった場合、封じ込められた気体が圧縮して反発することにより外周輪にかかった荷重を分散させるため、外周輪のバックリングを防止すると共に、乗心地性を向上することができる。また、中空封止体に給排気用バルブを設けたため、中空封止体に封入する圧力調節が可能になるため乗心地性を調整することができ、更には、圧力が低下しても繰り返し圧入することにより長期にわたってバックリング防止及び乗心地性の向上の効果を維持することができる。

図１は、本発明の実施形態からなる非空気式タイヤの側面図であり、図２は、図１におけるＸ−Ｘ矢視断面図である。

図１及び図２に示すように、本発明の非空気式タイヤは、トレッドリング１と、その内周側に接合するスポーク構造体２とから構成される。スポーク構造体２は、同心状に配置した外周輪３と内周輪４との間をタイヤ周方向に間欠的に配列した複数のスポーク５で連結して形成されている。

タイヤ周方向に互いに隣接するスポーク５，５間に形成された複数の空間には、それぞれに中空封止体６が挿入されている。これらの中空封止体６は、それぞれ給排気口７を介して連通チューブ８により互いに接続され、複数の中空封止体６間が相互に連通している。このように互いに連通した複数の連通チューブ８のうちの一箇所に給排気用バルブ９が設けられている。この給排気用バルブ９から気体が圧入されることにより、全ての中空封止体６が膨張し、その弾性力により外周輪３と内周輪４との間にかかる負荷を支えるようになっている。

また、スポーク構造体２には、内側の中空封止体６がスポーク５，５間から脱落しないように帯状のストッパー１０が設けられている。ストッパー１０の位置は内周輪４側及び外周輪３側のいずれでもよいが、好ましくは内周輪４側にするのがよい。

このようにタイヤ周方向に互いに隣接するスポーク５，５間の空間に気体が圧入された中空封止体６を挿入したことにより、外周輪３に荷重がかかった場合に、圧入された空気が圧縮力に対して反発することにより等方向に圧力を伝えるため、外周輪３にかかる荷重を分散させて、外周輪３のバックリングを防止することができる。

更に、中空封止体６に対して給排気用バルブ９を設けたので、中空封止体６の内圧を調節して、タイヤの剛性を調整することで乗心地性を向上することができる。また、長期使用の過程で中空封止体６の内圧が低下した場合にも給排気用バルブ９から気体を充填し、所期の性能を維持することができる。

図１のように、中空封止体６に給排気口７を設け、それらに連通チューブ８を接続して全体で１つの給排気用バルブ９を設けると、１回の気体充填作業で全ての中空封止体６に気体を封入できるため好ましい。しかし、図５に示す実施形態のように、中空封止体６のそれぞれに１つずつ給排気用バルブ９をもうけるようにしてもよい。即ち、中空封止体６間で連通していなくても、それぞれの中空封止体６に給排気用バルブ９を設ければ、中空封止体６の内圧を調節しタイヤの剛性を調整することで乗心地性を向上することができ、中空封止体６の内圧が低下した場合にも給排気用バルブ９から空気を充填できる。

中空封止体６の材質は、特に限定されるものではないが、好ましくはゴム又は弾性樹脂が好ましい。ゴムとしては、一般的なタイヤ用ゴムのＳＢＲ、ＮＲ、ブチルゴム等が例示でき、弾性樹脂としては、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂が例示できる。

中空封止体６の内部に封入する気体は、内圧を高めることができ、給排気用バルブ７から容易に注入でき、更に重量を増加させないものであれば、空気や不活性ガスなど、どのようなものであってもよい。中でも、経済性や安定性の観点からは空気が好ましい。

中空封止体６の内部の圧力は大気圧よりも高くする必要がある。気体が封じ込められた中空封止体６の内圧を大気圧よりも高い圧力にすることにより、外周輪３に荷重がかかったときに、封じ込められた気体が圧縮されて内圧がより高くなり、等方向に圧力を伝えて荷重を分散するので、外周輪３にバックリングが起こることを防止することができる。

このように中空封止体６に圧入する気体の圧力としては、ゲージ圧で１０ｋＰａ〜５００ｋＰａにするとよい。好ましくは、５０ｋＰａ〜３００ｋＰａにするとよい。ゲージ圧が１０ｋＰａよりも小さいと、外周輪３のバックリングを充分に抑制できない。逆に、ゲージ圧が５００ｋＰａよりも大きいと、高圧の気体を封じ込めるために、中空封止体６の強度やスポーク構造体２の各部材の強度を大きくしなければならず、そのために各部材を厚くすると非空気式タイヤの重量が増加してしまう。尚、中空封止体６に封入する気体のゲージ圧は２０℃における圧力とする。

本発明において、スポーク構造体２の側面に設けるストッパー１０は、必ずしも必要ではないが、図１の実施形態のような帯状のストッパーを設ける場合、ストッパー１０のタイヤ径方向長さは、スポーク５のタイヤ径方向長さの３０％以上とするとよく、この長さが３０％より小さいと脱落防止の効果が充分に得られない。また、ストッパー１０のタイヤ径方向長さに上限は必ずしも必要ではないが、給排気時の作業性を維持するために、給排気用バルブ９を遮蔽しないようにするのが好ましく、スポーク５のタイヤ径方向長さの８０％以下が好ましい。

ストッパー１０の形態としては、必ずしも図１、２に示したような帯状に限定されるものではなく、図３のように内周輪４から中空封止体６側に突き出すように設けた突片１０ａを設けてもよい。また、図４のように、コードやワイヤなどの線状材１０ｂをスポーク５間に架け渡すようにしてもよい。ストッパー１０が突片１０ａである場合、そのタイヤ径方向の長さは、図１、２の帯状材と同じでよい。また、線状材１０ｂの場合は、内周輪４からのタイヤ径方向の高さを、上記長さの規定と同じにすればよい。

図５は、本発明の他の実施形態を示す斜視図である。ストッパーは、設けられることが好ましいが、図では省略して示してある。

図５において、スポーク５は、側面視の形状が円弧状のフレームを左右対称に対をなすように形成されている。互いに隣接するスポーク５，５′は、互いに凸面同士が周方向に対向するように湾曲して外周輪３と内周輪４との間を連結している。更に、隣接するスポーク５，５′の凸面間には凸面同士を連結するように連結部１１が形成されている。この連結部１１によりスポーク５，５′間の空間が径方向に２つに区分されている。

このようなスポーク構造において、中空封止体６は、連結部１１により区分された径方向外側の空間と、連結部１１を設けていない隣接したスポーク５，５′間と、に設けられている。スポーク５，５′をこのような形態にして設けることで、スポーク５，５′間に中空封止体６を挿入したとき、中空封止体６が接触する面積を増やすことができるので、荷重がかかった際の圧力をより効果的に分散することができ、外周輪３にバックリングが起こるのを防止することができる。

図５では、中空封止体６のそれぞれに給排気用バルブ９が設けてあるが、図１のように、複数の中空封止体６間をチューブなどで相互に連通させ、これら複数の中空封止体６のうちの１つに給排気用バルブ９を設けるようにしてもよい。

スポーク５の形態は上述した図１や図５の例に限定されない。どのようにスポーク５を設けた場合でも、スポーク間に形成される空間に中空封止体６を挿入することで、荷重がかかった際の圧力を分散してバックリングを防止することができる。また、どのようなスポーク構造であっても中空封止体間を相互に連通させ、これら複数の中空封止体のうちの１つに前記給排気用バルブを設けるのが好ましい。このとき、連通チューブ８はどのように中空封止体６間を連通しても構わない。図１のように各中空封止体６に設けられた給排気口７を繋ぐような円形の連通チューブ８の他にも、給排気用バルブ９から蛸足状に分岐して給排気口７に接続されるような連通チューブ８であってもよい。

スポーク構造体２は、図６のように、タイヤ幅方向に複数の帯域に区分され、隣接する帯域間で、スポーク５の配列位置を周方向に互いにずれるようにしてもよい。このように配置することで、タイヤ幅方向に複数に分割されたスポーク５，５′の位置が、隣接する帯域（帯域１２ａと１２ｂ）間で周方向に互いにずれるため、帯域１２ｂのスポーク５′の配置を帯域１２ａのスポーク５，５間の外周輪３の剛性強化にも作用するようになる。

しかも、それぞれの帯域のスポーク間に形成された空間に中空封止体６を挿入しているので、スポークを帯域間でずらすことによる剛性向上の効果に加えて、中空封止体６による圧力分散の効果を得ることができる。

本発明の実施形態による非空気式タイヤの側面図である。図１の実施形態におけるＸ−Ｘ矢視断面図である。本発明の他の実施形態による非空気式タイヤの一部を拡大して示す側面図である。本発明の更に他の実施形態による非空気式タイヤの一部を拡大して示す側眼図である。本発明の更に他の実施形態による非空気式タイヤの斜視図である。本発明の非空気式タイヤを構成するスポーク構造体から外周部材を除き、周方向に展開した一例を示す説明図である。従来の非空気式タイヤを示す斜視図である。

符号の説明

１トレッドリング
２スポーク構造体
３外周輪
４内周輪
５スポーク
６中空封止体
９給排気用バルブ
１０ストッパー

Claims

同心状に配置した外周輪と内周輪との間をタイヤ周方向に間欠的に配列した複数のスポークで連結してスポーク構造体を構成し、該スポーク構造体の外周側にトレッドリングを配置した非空気式タイヤにおいて、
タイヤ周方向に互いに隣接する前記スポーク間の空間に、給排気用バルブを有する弾性材料からなる中空封止体を挿入し、該中空封止体に気体を圧入した非空気式タイヤ。
前記中空封止体間を相互に連通させ、これら複数の中空封止体のうちの１つに前記給排気用バルブを設けた請求項１に記載の非空気式タイヤ。
前記中空封止体に圧入した気体のゲージ圧が１０ｋＰａ〜５００ｋＰａである請求項１又は２に記載の非空気式タイヤ。
前記スポーク間のタイヤ側面に中空封止体の脱落防止用ストッパーを設けた請求項１、２又は３に記載の非空気式タイヤ。
前記ストッパーのタイヤ径方向の長さを前記スポークの径方向長さの３０〜８０％にした請求項４に記載の非空気式タイヤ。
前記スポークのタイヤ側面視の形状が円弧状のフレームを左右対称に対をなすように形成した請求項１〜５のいずれかに記載の非空気式タイヤ。