JP5395515B2 - 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。

特表２００５−５００９３２号公報

しかしながら、特許文献１の非空気圧タイヤは、ウェブスポークの下端の位置が接地する際に打撃音が生じ、ウェブスポークのピッチに応じた周波数のノイズが問題となる。また、ウェブスポークの打撃音とともに、トレッドの打撃音もノイズの原因となり得るが、特許文献１には、ウェブスポークと、環状バンドの外側に設けられたトレッドとの関係については特に開示されていない。

したがって、本発明の目的は、空気入りタイヤと同様な動作特性を有し、スポーク位置での打撃音を低減させた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、前記外側環状部の外側にはトレッド層が設けられ、前記トレッド層の外表面であって、前記連結部と前記外側環状部との結合部をタイヤ径方向に投影した投影部に細溝が設けられていることを特徴とする。

本発明の非空気圧タイヤは、外側環状部の外側にはトレッド層が設けられ、トレッド層の外表面であって、連結部と外側環状部との結合部をタイヤ径方向に投影した投影部に細溝が設けられている。この構成によれば、連結部の下端の位置が接地する際にも、接地するトレッド層の外表面に細溝が設けられているので、剛性が低くなっており、その結果、連結部の位置での打撃音を低減させることができる。

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６（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６（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６（ａ）に示す位置関係では、図６（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、本発明の非空気圧タイヤでは、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。

上記において、前記細溝の深さは、前記トレッド層の厚さの１／３以上であり、前記細溝の幅は、前記投影部の幅を超えないことが好ましい。細溝の深さがトレッド層の厚さの１／３より小さいと、剛性を低減させる効果が小さくなる傾向がある。また、細溝の幅が、投影部の幅、すなわち外側連結部と外側環状部との結合部の幅を超えると、この結合部の位置で接地する際、細溝の中の空気が圧縮、放出されて生じるポンピング音が発生し、ノイズの原因となってしまう。また、細溝の幅を広くし過ぎると、タイヤの耐久性も低下してしまう。

上記において、前記トレッド層の外表面には、トレッドパターンの基本ピッチ長に対するピッチ長比率が±１０％以内である複数のピッチが、タイヤ周方向にバリアブルピッチ配列されており、かつ、タイヤ１周分の前記連結部の総数ｎと前記ピッチの総数Ｎとが、下記の式（１）〜（３）を満たすことが好ましい。
１．２５ｎ ≦ Ｎ ≦ １．３２５ｎ （１）
０．６２５ｎ ≦ Ｎ ≦ ０．６６２５ｎ （２）
０．３１２５ｎ ≦ Ｎ ≦ ０．３３１２５ｎ （３）

本発明の非空気圧タイヤは、トレッド層の外表面に、複数のピッチがタイヤ周方向にバリアブルピッチ配列されている。本発明では、トレッドパターンのタイヤ周方向に配列された陸部１個と横溝１本とをまとめて、１ピッチと称することとする。ここで、基本ピッチ長とは、タイヤの外周長をピッチの総数Ｎで割ったものであり、本発明の全てのピッチは、この基本ピッチ長に対するピッチ長比率が±１０％以内となっている。このようなピッチ長を有する複数のピッチを、タイヤ周方向にバリアブルピッチ配列することにより、タイヤ走行時のパターンノイズの周波数を分散させ、パターンノイズのピッチピークレベルを低減することができる。さらに、このようなピッチがトレッド層の外表面に配列されたトレッドパターンのもとで、連結部の総数ｎとピッチの総数Ｎが、式（１）〜（３）を満たす場合、連結部（スポーク）の打撃音によるノイズピークの１次、２次、０．５次での周波数と、ピッチの打撃音によるノイズピークの周波数とが合致せず、両者の打撃音によるノイズが増大しない。

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および側面図 トレッド層を外周側から見た正面図 実施例２のバリアブルピッチ配列を示す図 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。

本発明の非空気圧タイヤ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。

本発明の非空気圧タイヤＴは、図３に示すように、支持構造体ＳＳが、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。

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。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。

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、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３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、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。図３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。

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±２５°以内が好ましく、タイヤ径方向±１５°以内がより好ましい。

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。本実施形態では、補強層６は３層６ａ，６ｂ，６ｃから構成されている例を示す。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。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。

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。

トレッド層７を外周側から見た正面図を図４に示す。矢印Ａ方向はタイヤ周方向、矢印Ｂ方向はタイヤ幅方向を示し、紙面に垂直方向はタイヤ径方向を示す。図にタイヤ幅方向Ｂに破線で示す部分は、外側環状部３の内周側の、外側環状部３と外側連結部５との結合部５ａを示している。トレッド層７の外表面であって、結合部５ａをタイヤ径方向に投影した投影部、すなわち、トレッド層７を挟んで結合部５ａの反対側の位置には、図のようなサイプ（細溝に相当）８が形成されている。サイプ８は、タイヤ幅方向Ｂの全域に直線状に形成されてもよいし、図４のように破線状に形成されていてもよい。また、サイプ８の深さは、トレッド層７の厚さの１／３以上であり、サイプ８の幅は、投影部（結合部５ａ）の幅を超えないことが好ましい。具体的には、サイプ８の幅は、０．５〜２．０ｍｍが好ましく、１．０〜１．５ｍｍがより好ましい。

トレッドパターンは、タイヤ周方向Ａに複数形成された溝部（横溝）１０と、この溝部１０によって区分された陸部１１とで構成される。ピッチ９は、一組の陸部１１と溝部１０とで構成される。本実施形態では、トレッド層７の外表面に、ピッチ長の異なる複数のピッチ９がタイヤ周方向Ａに配列された、いわゆるバリアブルピッチ配列されたトレッドパターンが形成されている。図４には、３種類のピッチ９ａ，９ｂ，９ｃがタイヤ周方向Ａに配列された例を示しており、ピッチ長はそれぞれＰａ，Ｐｂ，Ｐｃとする。なお、ピッチ９のピッチ長は、便宜上、図に示すようにタイヤ周方向Ａに隣り合う溝部１０の中央位置どうしの距離とした。

図４に示す例では、図の左側に３種類のピッチ９ａ，９ｂ，９ｃが配列され、右側に４種類のピッチ９ａ´，９ｂ´，９ｃ´，９ｄ´が配列されている。タイヤ幅方向Ｂに隣接するピッチ９の列どうしは、このように異なってもよく、同じにしてもよい。また、タイヤ周方向Ａに配列されるピッチ９は、図のように３種類であっても、４種類であってもよく、５種類以上であってもよい。

また、タイヤ幅方向Ｂに隣接するピッチ９の列どうしが同じ場合に、タイヤ周方向Ａの同じ位置に配列してもよく、タイヤ周方向Ａに互いにずらして配列してもよい。さらに、ピッチ９の列は、タイヤ幅方向Ｂに３列以上設けてもよい。

トレッドパターンのバリアブルピッチ配列としては、ピッチ長の異なる複数のピッチ９をタイヤ周方向Ａにランダムに配列する方法などが用いられる。一般に、バリアブルピッチ配列することにより、タイヤ走行時のパターンノイズの周波数を分散させ、パターンノイズのピッチピークレベルを低減することができる。

ところで、本発明においては、複数のピッチ９を配列する際、外側連結部５（スポーク）による路面への打撃音を考慮する必要がある。すなわち、パターンノイズには、タイヤのピッチ数と回転数とで決まる周波数成分が顕著に表れるため、このピッチによるノイズピークと、スポークの打撃音によるノイズピークとが合致しないようにする必要がある。

以下に、複数のピッチ９をバリアブルピッチ配列する際の一例を示す。本実施形態では、ピッチ長の異なる複数のピッチ９として、ピッチ９ａ、ピッチ９ｂ、ピッチ９ｃの３種類を用いる例を示す。ここで、ピッチ９ａ、ピッチ９ｂ、ピッチ９ｃのピッチ長をそれぞれＰａ，Ｐｂ，Ｐｃとすると、ＰａはＰｂの９０〜１００％であり、ＰｃはＰｂの１００〜１１０％であるとする。すなわち、本実施形態では、ピッチ９ｂのピッチ長Ｐｂが基本ピッチ長である。

トレッドパターンは、３種類のピッチ９ａ，９ｂ，９ｃがタイヤ周方向Ａに複数配列されて構成されるが、トレッドパターンに配列されるピッチ９ａ，９ｂ，９ｃの総数は、以下のようにして決定される。

初めに、外側連結部５（スポーク）による路面への打撃音の周波数をＦｓとすると、
Ｆｓ＝Ｖ／Ｌ×ｎ
と表すことができる。ここで、Ｖは速度（ｍ／ｓ）、Ｌはタイヤ周長（ｍ）、ｎは外側連結部５のタイヤ１周分の総数とする。

また、ピッチ９ａ，９ｂ，９ｃによる路面への打撃音の周波数をＦｐとすると、
Ｆｐ＝Ｖ／Ｌ×Ｎ
と表すことができる。ここで、Ｖは速度（ｍ／ｓ）、Ｌはタイヤ周長（ｍ）、Ｎはピッチ９ａ，９ｂ，９ｃのタイヤ１周分の総数とする。

次いで、スポーク５の打撃音によるノイズピークと、ピッチ９ａ，９ｂ，９ｃの打撃音によるノイズピークとが合致しないように、すなわち、スポーク５の１次、２次、３次、０．５次などでの周波数Ｆｓとピッチ９ａ，９ｂ，９ｃの周波数Ｆｐとが合致しないように設定する。

ここで、ｎとＮとの関係が、例えば、
１．２５ｎ ≦ Ｎ ≦ １．３２５ｎ （１）
０．６２５ｎ ≦ Ｎ ≦ ０．６６２５ｎ （２）
０．３１２５ｎ ≦ Ｎ ≦ ０．３３１２５ｎ （３）
を満たすようにピッチ９ａ，９ｂ，９ｃの総数を設定すれば、ピッチ９ａ，９ｂ，９ｃのいずれの周波数もスポーク５の周波数Ｆｓと合致することはない。本実施形態では、以上のようにして複数のピッチ９ａ，９ｂ，９ｃの総数Ｎを決定する。この総数Ｎのもとで、ピッチ長がＰａのピッチ９ａ、ピッチ長がＰｂのピッチ９ｂ、ピッチ長がＰｃのピッチ９ｃをそれぞれ複数配列して、合計のピッチ長がタイヤ周長Ｌに一致するようにする。なお、合計のピッチ長がタイヤ周長Ｌに一致するようにすれば、ピッチ９ａ，９ｂ，９ｃの配列順は限定されない。

本発明の非空気圧タイヤＴ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。

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。

実施例１（サイプ有り）
表１に示す寸法および物性等にて、内側環状部（内側リング）１、中間環状部（中間リング）２、外側環状部（外側リング）３、内側連結部（内側スポーク）４、外側連結部（外側スポーク）５を備える支持構造体ＳＳ、その外周に設けられた３層の補強層６、並びにトレッド層７を備える非空気圧タイヤＴを作製し、騒音評価を行なった。実施例１、及び以下の実施例、比較例の非空気圧タイヤＴの外径は、いずれも５４０ｍｍとした。

実施例１の非空気圧タイヤＴには、トレッド層７の外表面であって、外側連結部５と外側環状部３との結合部５ａをタイヤ径方向に投影した投影部に、表２に示す寸法にてサイプ８が設けられている。また、ピッチ長は全て等しくなっている。騒音評価の結果を表２に合わせて示す。

なお、騒音評価は、台上タイヤ単体騒音で評価を行なった。台上タイヤ単体騒音は、ＪＡＳＯ−Ｃ６０６に準拠して試験を行なった。速度は４０ｋｍ／ｈとし、縦荷重２５００Ｎを負荷し、このときのピッチピークレベル（ｄＢ）を評価した。

比較例１（サイプ無し）
表１の実施例１と同様の寸法および物性等にて、支持構造体ＳＳ、その外周に設けられた３層の補強層６、並びにトレッド層７を備える非空気圧タイヤＴを作製し、騒音評価を行なった。ただし、この比較例１の非空気圧タイヤＴには、実施例１とは違い、サイプ８が設けられていない。騒音評価の結果を表２に示す。

比較例２（サイプの位置ずらし）
表１の実施例１と同様の寸法および物性等にて、支持構造体ＳＳ、その外周に設けられた３層の補強層６、並びにトレッド層７を備える非空気圧タイヤＴを作製し、騒音評価を行なった。ただし、この比較例２の非空気圧タイヤＴでは、サイプ８の位置を実施例１とは変えており、サイプ８を投影部から外して設けている。騒音評価の結果を表２に示す。

比較例３（サイプ幅広）
表１の実施例１と同様の寸法および物性等にて、支持構造体ＳＳ、その外周に設けられた３層の補強層６、並びにトレッド層７を備える非空気圧タイヤＴを作製し、騒音評価を行なった。ただし、この比較例３の非空気圧タイヤＴでは、サイプ８の幅を実施例１とは変えており、２．５ｍｍとしている。騒音評価の結果を表２に示す。

実施例２（サイプ有り＆バリアブルピッチ）
表１の実施例１と同様の寸法および物性等にて、支持構造体ＳＳ、その外周に設けられた３層の補強層６、並びにトレッド層７を備える非空気圧タイヤＴを作製し、騒音評価を行なった。実施例２の非空気圧タイヤＴでは、実施例１の非空気圧タイヤＴに対して、トレッドパターンがバリアブルピッチ配列となるように形成している。バリアブルピッチ配列としては、上述の３種類のピッチ９ａ，９ｂ，９ｃのピッチ長Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃをそれぞれ２９．４７５ｍｍ、３２．７５０ｍｍ、３６．０２５ｍｍとし、ピッチ９ａ，９ｂ，９ｃのタイヤ周方向の配列は図５に示すようにした。騒音評価の結果を表２に示す。

比較例４（スポーク総数ｎとピッチ総数Ｎとの関係が式（１）〜（３）以外）
実施例２と同様にして、支持構造体ＳＳ、その外周に設けられた３層の補強層６、並びにトレッド層７を備える非空気圧タイヤＴを作製し、騒音評価を行なった。ただし、この比較例４では、外側連結部５の総数ｎとピッチ９の総数Ｎとが、実施例２とは違い、上記の式（１）〜（３）のいずれも満たさないようにしている。騒音評価の結果を表２に示す。

表１および表２の結果から以下のことが分かる。なお、表２のピッチピークレベルは、実施例１の値を基準としている。表２のように、実施例１の非空気圧タイヤは、比較例１の非空気圧タイヤと比較して、ピッチピークレベルの低減が見られる。これは、接地するトレッド層７の外表面にサイプ８が設けられているので、剛性が低くなり、その結果、外側連結部５の位置での打撃音を低減させているものと考えられる。

比較例２の非空気圧タイヤは、比較例１と比較すると、サイプ８が設けられることにより騒音の低下が見られるが、実施例１の非空気圧タイヤと比較すると、サイプ８が投影部から外れているので、サイプによる騒音低下の効果が少ないことが分かる。

比較例３の非空気圧タイヤは、実施例１の非空気圧タイヤと比較して、騒音の悪化が見られる。これは、サイプの幅が広すぎると、外側連結部５（スポーク）のポンピング音が発生し、ノイズの原因となっていること示している。

実施例２の非空気圧タイヤは、実施例１の非空気圧タイヤと比較して、ピッチピークレベルの低減が見られる。バリアブルピッチ配列することにより、タイヤ走行時のパターンノイズの周波数を分散させ、パターンノイズのピッチピークレベルを低減させたものと考えられる。

比較例４の非空気圧タイヤは、実施例２の非空気圧タイヤと比較して、ピッチピークレベルが大きくなっている。これは、外側連結部５の総数ｎとピッチ９の総数Ｎとが、上記の式（１）〜（３）のいずれも満たさないため、外側連結部５の周波数とピッチ９の周波数とが合致して、ピッチピークレベルが増大しているものと考えられる。

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 補強層
７ トレッド層
８ サイプ
９ ピッチ
１０ 溝部
１１ 陸部

Claims (3)

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、
   前記外側環状部の外側にはトレッド層が設けられ、前記トレッド層の外表面であって、前記連結部と前記外側環状部との結合部をタイヤ径方向に投影した投影部に細溝が設けられており、
   前記細溝の深さは、前記トレッド層の厚さの１／３以上であり、前記細溝の幅は、前記投影部の幅を超えない非空気圧タイヤ。
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. 前記トレッド層の外表面には、トレッドパターンの基本ピッチ長に対するピッチ長比率が±１０％以内である複数のピッチが、タイヤ周方向にバリアブルピッチ配列されており、かつ、タイヤ１周分の前記連結部の総数ｎと前記ピッチの総数Ｎとが、下記の式（１）〜（３）を満たす請求項１又は２に記載の非空気圧タイヤ。
   １．２５ｎ ≦ Ｎ ≦ １．３２５ｎ （１）
   ０．６２５ｎ ≦ Ｎ ≦ ０．６６２５ｎ （２）
   ０．３１２５ｎ ≦ Ｎ ≦ ０．３３１２５ｎ （３）

Images