JP5314621B2 - 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。補強された環状バンドは、エラストマー剪断層（剪断弾性率約３〜２０ＭＰａ）と、該エラストマー剪断層の放射方向内側に接着した少なくとも１つの第１メンブレンと、該エラストマー剪断層の放射方向外側に接着した少なくとも１つの第２メンブレンとを有している。

特表２００５−５００９３２号公報

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８（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８（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が見られる。その結果、タイヤの回転に伴い、接地圧の変動が起こるため、打撃音や偏摩耗が問題となる。

また、特許文献１に記載された非空気圧タイヤは、上記のように、エラストマー剪断層を放射方向内側と放射方向外側とから第１、第２メンブレンで挟んだ環状バンドを有しており、環状バンドが剪断変形することで、接地領域における接地圧分布を均一にしようとしている。しかし、本発明者は、エラストマー剪断層の剪断弾性率を１０ＭＰａとして、特許文献１の非空気圧タイヤの接地圧分布を解析した結果、接地圧分布は均一とならず、接地圧の分散が不十分であることが判明した。

そこで、本発明の目的は、回転に伴う接地圧変動を低減させ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、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し周方向に各々が独立する複数の連結部とを有し、車両からの荷重を支持する支持構造体と、前記支持構造体の外側に設けられ、タイヤ軸方向に扁平なドーナツ形状をなす外皮部と、その外皮部の内方にて空気を充填可能に形成された中空部とを有する空気嚢と、を備えることを特徴とする。

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、この支持構造体は、内側環状部と、内側環状部の外側に設けられた外側環状部と、内側環状部と外側環状部とを連結する複数の連結部とを有している。連結部間の中央位置が接地面中央に位置する接地する場合と、連結部の下端の位置が接地面中央に位置する場合とでは、タイヤ剛性の周方向変動が生じ、タイヤの回転に伴う接地圧変動が起こり易いが、本発明の非空気圧タイヤは、支持構造体の外側に上記のような空気嚢を備えるため、連結部と接地面中央位置との位置関係による接地圧変動を低減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、前記外皮部は、前記中空部を取り囲むようにラジアル方向に延在してタイヤ周方向に並列されたコードを含むことが好ましい。この構成によれば、外皮部をコードにより補強して空気嚢を堅固に構成できるとともに、操縦安定性能やグリップ性能の向上といったラジアルタイヤの特長を保有することができる。

本発明にかかる非空気圧タイヤにおいて、前記支持構造体の外周面に隣接して配設され、タイヤ赤道線に対して傾斜した第１コードを含むベルトプライを内外に積層してなる第１ベルト層を備えることが好ましい。この構成によれば、支持構造体の外側環状部が第１ベルト層により補強される。そのため、タイヤに加わる荷重は、連結部の張力によって外側環状部に伝達され、支持構造体全体で確実に支持される。

本発明にかかる非空気圧タイヤにおいて、前記支持構造体の外周面に隣接して配設され、リング状の金属プレートからなる第１ベルト層を備えることが好ましい。この構成によれば、上記と同様、支持構造体の外側環状部が第１ベルト層により補強されるので、タイヤに加わる荷重は、連結部の張力によって外側環状部に伝達され、支持構造体全体で確実に支持される。

本発明にかかる非空気圧タイヤにおいて、前記支持構造体の外周面に隣接して配設され、タイヤ周方向に沿って延びるコードの積層体からなる第１ベルト層を備えることが好ましい。この構成によれば、上記と同様、支持構造体の外側環状部が第１ベルト層により補強されるので、タイヤに加わる荷重は、連結部の張力によって外側環状部に伝達され、支持構造体全体で確実に支持される。

本発明にかかる非空気圧タイヤにおいて、前記支持構造体は、前記内側環状部の外側、かつ前記外側環状部の内側に同心円状に設けられた中間環状部を備えることが好ましい。この構成によれば、本発明の非空気圧タイヤは、中間環状部を備えるので、連結部と外側環状部の結合部の位置が接地する際、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、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、回転に伴う接地圧の変動が少なくなる。

本発明にかかる非空気圧タイヤにおいて、前記空気嚢の外周面に配設された補強材と、前記補強材の外周側に配設されて接地面を構成するトレッドと、を備えることが好ましい。この構成によれば、空気嚢は補強材によって外周側から拘束され、インフレート時の内圧が作用する状態において、その扁平形状を維持できる。走行時には、補強材の外周側に配設されたトレッドが接地し、空気嚢を衝撃や外傷から保護するとともに、タイヤの駆制動力などを路面に伝達する役割を果たす。

本発明にかかる非空気圧タイヤにおいて、前記補強材は、タイヤ赤道線に対して傾斜した第２コードを含むベルトプライを内外に積層してなる第２ベルト層を備えることが好ましい。かかる構成では、空気嚢の内圧に応じて第２ベルト層に張力が発生するため、コーナリングフォースを向上することができる。また、第２ベルト層により踏面部の剛性を高めて、耐摩耗性能を良好に確保できる。

本発明にかかる非空気圧タイヤにおいて、前記補強材は、タイヤ周方向に沿って延びる第３コードを含むベルト補強層を備えることが好ましい。かかる構成では、空気嚢の内圧に応じてベルト補強層に張力が発生するため、コーナリングフォースを向上することができる。補強材が上記の第２ベルト層を備える場合には、その第２ベルト層の外周にベルト補強層を積層することで、補強効果を有効に高められる。

本発明の非空気圧タイヤの一例を示す正面図 本発明の非空気圧タイヤの一例を概略的に示すタイヤ子午線断面図 外皮部に含まれるコードの形態を説明する図 非空気圧タイヤを部分的に破断させて示した平面図 空気嚢をタイヤ軸方向に分割した例を示すタイヤ子午線断面図 図５の非空気圧タイヤにおける空気嚢の空気圧、接地長、接地形状 支持構造体の別実施形態を示す正面図 従来の非空気圧タイヤの課題を説明するための説明図

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１は本発明の非空気圧タイヤの一例を示す正面図である。図２は、本発明の非空気圧タイヤの一例を概略的に示すタイヤ子午線断面図である。ここで、Ｏは軸芯を、Ｈ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を備えている。さらに、本実施形態の非空気圧タイヤＴは、支持構造体ＳＳの外周側に第１ベルト層６、空気嚢７、補強材８、トレッド９を備えている。

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とを連結し周方向に各々が独立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とを連結し周方向に各々が独立する複数の外側連結部５とを備えている。この実施形態では、支持構造体ＳＳが中間環状部２を備えているが、中間環状部２は必ずしも必要ではなく、中間環状部２を設けず、内側連結部４と外側連結部５とが連続し１本の連結部を構成してもよい。

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Ｈ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。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、装着性を図る観点から、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、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Ｈ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Ｈ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、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と第１ベルト層６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、周方向に規則的に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±３０°以内が好ましく、タイヤ径方向±１５°以内がより好ましい。図１では、内側連結部４が、タイヤ径方向から角度θだけ傾斜した方向に延設されている例を示す。また、この例では、隣接する内側連結部４は、タイヤ径方向に対して互いに反対方向に角度θだけ傾斜している。

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Ｈの２〜１２％が好ましく、２〜１０％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、５〜１００ＭＰａが好ましく、７〜８０ＭＰａ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、周方向に規則的に設けることが好ましい。

なお、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。すなわち、外側連結部５と内側連結部４は、必ずしも図１のように同じ方向に連続するように延設する必要はない。

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。図１には、外側連結部５を内側連結部４と同じく４０個設けた例を示す。なお、外側連結部５の数と内側連結部４の数は、必ずしも同じとする必要はなく、外側連結部５を内側連結部４よりも多く設けてもよい。

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るが、本実施形態では板状体の例を示す。これらの外側連結部５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、外側連結部５の延設方向が、タイヤ径方向±３０°以内が好ましく、タイヤ径方向±１５°以内がより好ましい。図１では、外側連結部５が、タイヤ径方向から傾斜した方向に延設されている例を示す。また、この例では、隣接する外側連結部５は、タイヤ径方向に対して互いに反対方向に角度θだけ傾斜している。

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Ｈの２〜１２％が好ましく、２〜１０％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、５〜１００ＭＰａが好ましく、７〜８０ＭＰａ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。

第１ベルト層６は、支持構造体ＳＳの外周面に隣接して配設される。第１ベルト層６を構成するベルトプライ６ａ，６ｂは、タイヤ赤道線ＣＬに対して１０〜６０度の角度で傾斜したコード６１を含み、そのコード方向が互いに逆向きになるように内外に積層されている。コード６１には、一般タイヤのベルト層を構成するコードが使用でき、その素材としては、ポリエステルやレーヨン、ナイロン、アラミドなどの有機繊維、スチールなどが例示される。

第１ベルト層６は、ベルトプライ６ａ，６ｂを積層した上記のものに限定されない。すなわち、第１ベルト層６を、例えば、方向性を持たないリング状の金属プレートで構成してもよい。また、第１ベルト層６を、タイヤ周方向に沿って延びるコードの積層体で構成してもよい。コードは、一般タイヤのベルト層を構成する上記のコードが使用できる。

空気嚢７は、タイヤ軸方向に扁平なドーナツ形状をなす外皮部７１と、その外皮部７１の内方にて空気を充填可能に形成された中空部７２とを有する。空気嚢７のタイヤ径方向内側の内周面は、第１ベルト層６と接合している。支持構造体ＳＳの内周には、第１ベルト層６を貫通し、中空部７２と連通する不図示のバルブが設けられており、そのバルブを通じて空気を充填することで、空気嚢７をインフレートすることができる。なお、空気嚢７に充填する気体は、空気に限定されず、窒素ガスなどであってもよい。

図３は、外皮部７１に含まれるコード７３の形態を説明する図である。図４は、非空気圧タイヤＴを部分的に破断させて示した平面図である。外皮部７１は、図３，４に示すように、中空部７２を取り囲むようにラジアル方向ＲＤに延在してタイヤ周方向ＣＤに並列されたコード（第１コード）７３を含む。ラジアル方向ＲＤは、タイヤ周方向ＣＤに対して直角となる方向であり、タイヤ子午線断面においてはコード７３が略環状に延在する。コード７３には、一般タイヤのカーカスを構成するコードが使用でき、その素材としては、ポリエステルやレーヨン、ナイロン、アラミドなどの有機繊維が例示される。

本実施形態の外皮部７１では、一本のコード７３をゴムでトッピングしてなる長尺のゴム被覆コードが、実質的にラジアル方向ＲＤに延びるように螺旋状に巻回されてある。そのため、図２のように扁平な無端管形状に成形しやすく、優れたユニフォミティを実現できる。また、カーカスの巻き返し工程などが不要であるため、製造時の工数が従来よりも削減される。コード７３のトッピングには、ゴム以外に例えばポリウレタンを採用してよい。インフレート時の内圧を保持するために、中空部７２に面する外皮部７１の内面は、ハロゲン化ブチルゴムのような空気透過性が低い物質で被覆されている。

本発明の非空気圧タイヤＴは、支持構造体ＳＳの外側に上記のような空気嚢７を備えるため、外側連結部５と接地面中央位置との位置関係による接地圧変動を低減させることができる。また、非空気圧タイヤＴが接地する場合、支持構造体ＳＳの連結部４，５に変形（たわみ）が生じ易く、屈曲疲労の原因となり、耐久性が低下する。上記の空気嚢７を備える本発明の非空気圧タイヤＴは、タイヤ全体のたわみを連結部４，５と空気嚢７とが各々負担するため、空気嚢７が無い場合に比べ、連結部４，５の変形を減少させることができ、耐久性も向上する。

空気嚢７は、上記のようにタイヤ軸方向に扁平な形状をしているが、扁平率の大小により耐久性と操縦安定性能のバランスを変えることができる。具体的には、空気嚢７の扁平率を大きくすると耐久性は向上し、扁平率を小さくすると操縦安定性能は向上する。そのため、空気嚢７の扁平率を調節することで、容易にタイヤ性能のバランスを変えることができる。空気嚢７の扁平率としては、１５〜３０％であることが好ましい。

また、本発明の非空気圧タイヤＴは、走行中に空気嚢７がパンクした場合であっても、空気嚢７は扁平な形状であり、また、支持構造体ＳＳの連結部の張力により車両の荷重を支持可能であるため、空気入りランフラットタイヤ並みの走行距離（例えば、８０ｋｍ／ｈ以下で８０ｋｍ）を確保することができる。さらに、空気嚢７が扁平な形状であるため、高速走行時にバーストした場合でも、タイヤ径の変化が少なく車両の安定性を損ないにくい。

補強材８は、円環状の空気嚢７の外周に配設された第２ベルト層１０と、その第２ベルト層１０の外周に配設されたベルト補強層１１とを備える。第２ベルト層１０を構成するベルトプライ１０ａ，１０ｂは、図４に示すように、タイヤ赤道線ＣＬに対して１０〜６０度の角度で傾斜したコード（第２コード）１０１を含み、そのコード方向が互いに逆向きになるように内外に積層されている。コード１０１には、一般タイヤのベルト層を構成するコードが使用でき、その素材としては、ポリエステルやレーヨン、ナイロン、アラミドなどの有機繊維、スチールなどが例示される。

ベルト補強層１１は、タイヤ周方向ＣＤに実質的に平行に延びるコード（第３コード）１１１を含んでおり、第２ベルト層１０による空気嚢７の拘束を外周側から補強する。コード１１１には、上述した有機繊維のような、一般タイヤのベルト補強層を構成するコードを使用できる。ベルト補強層１１は、ゴム被覆した１本のコード１１１を、或いはゴム被覆した複数本のコード１１１からなる小幅の帯状プライを、タイヤ周方向ＣＤに沿って螺旋状に巻回することで形成したものでもよい。

トレッド９には、一般タイヤのトレッド部に配設されるトレッドゴムを使用可能である。図２では、補強材８の両端部が開放されているように描いているが、実際には両端部を含めて全面的にトレッド９が補強材８を覆っており、第２ベルト層１０及びベルト補強層１１はトレッド９の下部に埋設されている。トレッド９の外周面には、要求されるタイヤ性能や使用条件に応じたトレッドパターンが形成され、路面との接触部位となる接地面を構成する。

非空気圧タイヤＴの一例としては、タイヤ外径Ｄが５４０ｍｍ、タイヤ幅が１４０ｍｍ、タイヤ断面高さＨが３０ｍｍ、トレッドの厚みが６ｍｍ、空気嚢７の断面高さａが１９ｍｍ、空気嚢７の内圧が５５０ｋＰａであるものが例示される。また、非空気圧タイヤＴの別な例としては、タイヤ外径Ｄが６４０ｍｍ、タイヤ幅が２１０ｍｍ、タイヤ断面高さＨが３５ｍｍ、トレッドの厚みが７ｍｍ、空気嚢７の断面高さａが２３ｍｍ、空気嚢７の内圧が６５０ｋＰａであるものが例示される。タイヤ断面高さＨは、タイヤ外径Ｄの５〜１５％であることが好ましい。空気嚢７の断面高さａは、タイヤ断面高さＨの４０〜８０％が好ましく、６０〜８０％であることがより好ましい。空気嚢７の内圧は、車両重量に応じて増減させるものではあるが、概ね４００〜７００ｋＰａが好ましい。

＜他の実施形態＞
前述の実施形態では、タイヤ軸方向に連続した一つの空気嚢７を設けている例を示したが、本発明では、空気嚢７をタイヤ軸方向に分割して複数設けるようにしてもよい。図５に空気嚢７をタイヤ軸方向に２分割した例、および３分割した例を示す。また、図６に、これらの非空気圧タイヤにおける空気嚢の空気圧、接地長、接地形状を示す。なお、図６は、一般タイヤ１５５／５５Ｒ１４相当サイズの例である。

図５のように、空気嚢７をタイヤ軸方向に複数個に分割し、各々の空気嚢の空気圧を変えることで、接地形状をコントロール可能となる。すなわち、図５（ａ）のように空気嚢７を２分割し、それぞれの空気圧を調節することで、車両キャンバに応じ、イン側、アウト側の接地長比を変え、接地形状を非対称とすることができる。これにより、偏摩耗の低減、運動性能の向上を図ることができる。また、図５（ｂ）のように空気嚢７を３分割し、それぞれの空気圧を調節することで、センター側の接地長をイン側およびアウト側の接地長よりも長くし、接地形状をラウンド状とすることができる。これにより、運動性能の向上、排水性の向上を図ることができる。さらに、空気嚢７をタイヤ軸方向に複数個に分割することで、パンクのリスクを軽減させることができるというメリットもある。

前述の実施形態では、中間環状部２を１つだけ設ける例を示したが、本発明では、中間環状部２を複数設けることも可能である。これにより内側環状部１の内径をより小さくすることが可能である。

支持構造体ＳＳの形状としては、図１のものに限定されない。図７に、支持構造体ＳＳの他の実施形態を示す。図７（ａ）の例では、内側連結部４および外側連結部５が、正面視断面において、タイヤ径方向に連続して延設されている。

図７（ｂ）の例では、内側連結部４が４０個、外側連結部５が８０個設けられている。内側連結部４の数よりも外側連結部５の数が多くすることで、隣り合う外側連結部５の間隔が狭くなり、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。また、内側連結部４は、タイヤ径方向に延設されているが、隣接する２本の外側連結部５は、タイヤ径方向に対して互いに反対方向に傾斜しており、内側連結部４と２本の外側連結部５とがタイヤ軸方向から見てＹ字状に配置されている。外側連結部５と中間環状部２との結合部と、内側連結部４と内側環状部２との結合部とが近接することで、外側連結部５のたわみを中間環状部２に負担させることができる。さらに、内側連結部４と中間環状部２との結合部と、外側連結部５と中間環状部２との結合部との間に隙間が設けられている。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。さらに、外側連結部５と中間環状部２との結合部どうしの間に隙間を設けることで、この間の中間環状部２に内側連結部４と外側連結部５の張力を分担させることができる。

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 第１ベルト層
７ 空気嚢
８ 補強材
９ トレッド
１０ 第２ベルト層
１１ ベルト補強層
７１ 外皮部
７２ 中空部
ＳＳ 支持構造体
Ｔ 非空気圧タイヤ

Claims (9)

1. 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し周方向に各々が独立する複数の連結部とを有し、車両からの荷重を支持する支持構造体と、
   前記支持構造体の外側に設けられ、タイヤ軸方向に扁平なドーナツ形状をなす外皮部と、その外皮部の内方にて空気を充填可能に形成された中空部とを有する空気嚢と、を備える非空気圧タイヤ。
2. 前記外皮部は、前記中空部を取り囲むようにラジアル方向に延在してタイヤ周方向に並列されたコードを含む請求項１に記載の非空気圧タイヤ。
3. 前記支持構造体の外周面に隣接して配設され、タイヤ赤道線に対して傾斜した第１コードを含むベルトプライを内外に積層してなる第１ベルト層を備える請求項１又は２に記載の非空気圧タイヤ。
4. 前記支持構造体の外周面に隣接して配設され、リング状の金属プレートからなる第１ベルト層を備える請求項１又は２に記載の非空気圧タイヤ。
5. 前記支持構造体の外周面に隣接して配設され、タイヤ周方向に沿って延びるコードの積層体からなる第１ベルト層を備える請求項１又は２に記載の非空気圧タイヤ。
6. 前記支持構造体は、前記内側環状部の外側、かつ前記外側環状部の内側に同心円状に設けられた中間環状部を備える請求項１〜５のいずれかに記載の非空気圧タイヤ。
7. 前記空気嚢の外周面に配設された補強材と、
   前記補強材の外周側に配設されて接地面を構成するトレッドと、を備える請求項１〜６のいずれかに記載の非空気圧タイヤ。
8. 前記補強材は、タイヤ赤道線に対して傾斜した第２コードを含むベルトプライを内外に積層してなる第２ベルト層を備える請求項７に記載の非空気圧タイヤ。
9. 前記補強材は、タイヤ周方向に沿って延びるコードを含むベルト補強層を備える請求項７又は８に記載の非空気圧タイヤ。

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