JP5530258B2 - 非空気圧タイヤ及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、キャンバーを付けてコーナリングする車両に用いられる非空気圧タイヤ（ｎｏｎ−ｐｎｅｕｍａｔｉｃ ｔｉｒｅ）及びその製造方法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、耐久性、乗り心地、操縦安定性などの改良された非空気圧タイヤを提供する目的で、同心円状に配置された弾性材料からなる外周輪と内周輪とを有するとともに、それら両輪には弾性材料からなるスポーク材が連結されていて、対をなすスポーク材間に弾性材料からなる連結材が設けられた非空気圧タイヤが記載されている。また、この非空気圧タイヤの外周輪の外側にはトレッド部が設けられている。

また、特許文献２には、リム部の外周にタイヤ部が設けられたソリッドタイヤであって、前記リム部の外周面と前記タイヤ部の内周面とは凸条及び凹条の関係により嵌合されるとともに前記凸条及び凹条が圧着されてなり、前記凸条及び凹条は前記リム部の軸線方向に沿って延びるように形成されているソリッドタイヤが記載されている。このソリッドタイヤは、凸条及び凹条がリム部の軸線方向に延びるように形成されているため、リム部の回転方向に沿った荷重に対して、抵抗力が働き、タイヤ部の保持力が高くなっているとともに、リム部とタイヤ部との分離が容易となっている。

特開２００７−１１２２４３号公報 特開２００９−２３４３６１号公報

特許文献１のような非空気圧タイヤにおいて、車両からの荷重を支持する外周輪、内周輪、スポーク材などの支持構造体は、耐久性の観点から剛性が高い弾性材料から構成され、一方、トレッド部は、乗り心地の観点から剛性が低い弾性材料から構成されることが考えられる。すなわち、支持構造体とトレッド部は、それぞれ異なる材料で構成され、接合されることが考えられるが、その接合が不十分であると、両者が接合面で剥離してしまうおそれがある。また、特許文献２のようなソリッドタイヤは、凸条及び凹条がリム部の軸線方向に延びるように形成されているため、リム部の軸線方向（タイヤ幅方向）の力に対してはリム部とタイヤ部が剥離し易い。このようなタイヤ幅方向の力は、特にキャンバーを付けてコーナリングする車両に用いられるタイヤにおいて、そのコーナリング時に発生し易い。

そこで、本発明の目的は、キャンバーを付けてコーナリングする車両に用いられる非空気圧タイヤであって、タイヤ幅方向の力により支持構造体とトレッド部が剥離することを防ぐことができる非空気圧タイヤ、及びその製造方法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、キャンバーを付けてコーナリングする車両に用いられる非空気圧タイヤであって、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周面に接合され、タイヤ幅方向に曲率を有するトレッド部と、を備え、前記支持構造体の外周面と前記トレッド部の内周面の一方に、タイヤ周方向に向かって延びる凸部が設けられ、他方に、前記凸部に嵌合する凹部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、車両からの荷重を支持する支持構造体と、支持構造体の外周面に接合されるトレッド部とを備えている。本発明の非空気圧タイヤは、支持構造体の外周面とトレッド部の内周面の一方に、タイヤ周方向に向かって延びる凸部が設けられ、他方に、凸部に嵌合する凹部が設けられているので、嵌合する凸部と凹部がタイヤ幅方向の力に対して抵抗となり、タイヤ幅方向の力により支持構造体とトレッド部が剥離することを防ぐことができる。本発明の非空気圧タイヤは、キャンバーを付けてコーナリングする車両に用いられるが、コーナリング時に発生し易いタイヤ幅方向の力に対して凸部と凹部が有効に働き、本発明によれば、タイヤ幅方向の力により支持構造体とトレッド部が剥離することを防ぐことができる。

なお、本発明において、タイヤ周方向に沿って延びる凸部は、タイヤ周方向の全周にわたり連続的に設けてもよいが、断続的に設けてもよい。また、タイヤ周方向とは、タイヤ周方向と平行な方向のみならず、タイヤ周方向から傾斜する方向も含むものである。また、凸部は、タイヤ幅方向に一つだけではなく、複数を並べて設けてもよい。

本発明にかかる非空気圧タイヤにおいて、前記凸部は、前記支持構造体の外周面であって、タイヤ幅方向の中央部に一体成形されていることが好ましい。非空気圧タイヤに車両からの荷重が加わると、車軸と接地面との間での圧縮力により、支持構造体は変形しようとする。トレッド部がタイヤ幅方向に曲率を有する場合、支持構造体は、タイヤ幅方向の中央部で応力が特に集中するが、支持構造体は、凸部によってタイヤ幅方向中央部の剛性が高くなるため、変形が抑制される。

本発明にかかる非空気圧タイヤにおいて、前記凸部の断面形状は、長方形、半円形、または三角形であることが好ましい。凸部の断面形状は、凹部と嵌合してタイヤ幅方向の力に対して抵抗することが出来る形状であればよいが、製造の容易さなどの観点から長方形、半円形、または三角形が好ましい。

一方、本発明の非空気圧タイヤの製造方法は、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から構成される支持構造体と、前記支持構造体の外周面に接合され、タイヤ幅方向に曲率を有するトレッド部とを備える非空気圧タイヤの製造方法であって、前記トレッド部の内周面を成形するためのトレッド部内周型の外周面に、タイヤ周方向に沿ってスペーサーを貼り付け、前記トレッド部内周型の外側に、前記トレッド部の外周面を成形するためのトレッド部外周型を配置して前記トレッド部に相当するトレッド部用キャビティを形成する工程と、前記トレッド部用キャビティに前記トレッド部を構成する第１材料の原料液を供給して硬化させて前記トレッド部を成形する工程と、成形された前記トレッド部から前記トレッド部内周型および前記スペーサーを取り外す工程と、成形された前記トレッド部の内側に、前記内側環状部の内周面を成形するための中型と、前記内側環状部の外周面、前記外側環状部の内周面、および前記連結部を成形するための複数の中子とを配置して、前記内側環状部、前記外側環状部および前記連結部に相当する支持構造体用キャビティを形成する工程と、前記支持構造体用キャビティに前記支持構造体を構成する第２材料の原料液を供給して硬化させて前記支持構造体を成形する工程と、を備えることを特徴とする。

この構成によれば、成形されたトレッド部からスペーサーを取り外すことで、トレッド部の内周面に、タイヤ周方向に向かって延びる凹部が形成される。この凹部が形成されたトレッド部と中子との隙間で外側環状部が成形されるので、支持構造体の外周面には、凹部と嵌合する凸部が形成されることとなる。これにより、上記のように、タイヤ幅方向の力により支持構造体とトレッド部が剥離することを防ぐことができる非空気圧タイヤを製造することができる。

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示すタイヤ子午線断面図 図１の非空気圧タイヤを右から見た右側面図 キャンバー角αで傾いた非空気圧タイヤＴを車両正面から見た図 非空気圧タイヤの製造方法の一例を示す断面図 本発明の製造方法に用いられる上型の平面図 別実施形態の非空気圧タイヤを示すタイヤ子午線断面図 別実施形態の非空気圧タイヤを示すタイヤ子午線断面図 外側環状部をタイヤ径方向から見た図 実施例及び比較例の非空気圧タイヤにおける縦荷重と変位の関係

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示すタイヤ子午線断面図である。図３は、図１の非空気圧タイヤを右から見た右側面図の一部を示している。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。

本発明の非空気圧タイヤＴは、キャンバーを付けてコーナリングする車両に用いられる。すなわち、車両がコーナリングする際、車両を正面から見ると、図４に示すように非空気圧タイヤＴの上部は左右のどちらかにキャンバー角αで傾く。通常の自動車用タイヤのキャンバー角αは最大でも２度程度であるが、本発明の非空気圧タイヤＴは、最大８度程度のキャンバーを付けてコーナリングする車両にも使用可能である。

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、本発明の非空気圧タイヤＴは、支持構造体ＳＳの外周にトレッド部６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６〜３０％が好ましく、１０〜２０％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の内径をより小さくすることが可能である。内側環状部１の内径は、５０〜５６０ｍｍが好ましく、８０〜２００ｍｍ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、３０〜１００ｍｍが好ましく、４０〜８０ｍｍ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、１〜１８００００ＭＰａが好ましく、１〜５００００ＭＰａ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０．１〜１００ＭＰａであり、より好ましくは０．１〜５０ＭＰａ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が使用可能である。

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が、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、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、３０〜１００ｍｍが好ましく、４０〜８０ｍｍがより好ましい。

中間環状部２の引張モジュラスは、１〜１８００００ＭＰａが好ましく、１〜５００００ＭＰａがより好ましい。

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２〜１０％が好ましく、２〜９％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の内径をより大きくすることが可能である。外側環状部３の外径は、１００〜６００ｍｍが好ましく、１２０〜３００ｍｍ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、３０〜１００ｍｍが好ましく、４０〜８０ｍｍ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、１〜１８００００ＭＰａが好ましく、１〜５００００ＭＰａ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とトレッド部６などとの接着も十分となる。

外側環状部３の外周面には、タイヤ周方向に向かって延びる凸部３０が設けられている。この実施形態では、凸部３０は、外側環状部３の全周にわたり連続的に設けられており、環状となっている。また、凸部３０はタイヤ幅方向の中央部に一体成形されている。

凸部３０の断面形状は、長方形となっている。凸部３０の幅は、タイヤ幅の１０〜８０％が好ましく、１０〜３０％が特に好ましい。また、凸部３０の高さは、トレッド厚みの１０〜８０％が好ましく、１０〜３０％が特に好ましい。

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、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、２０〜６０個が好ましく、２０〜５０個がより好ましい。図１には、内側連結部４を３０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、タイヤ径方向に延設されている例を示す。

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３〜１２％が好ましく、４〜１０％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、１〜５０ＭＰａが好ましく、１〜３０ＭＰａ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、２０〜６０個が好ましく、２０〜５０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３０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、タイヤ径方向に延設されている例を示す。

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３〜１２％が好ましく、４〜１０％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、１〜５０ＭＰａが好ましく、１〜３０ＭＰａ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。

本実施形態において、それぞれの外側連結部５は、板状体であって、外側環状部３と交わる部分は、交線部５１を構成する。この交線部５１は、図３に破線で示されるように、タイヤ幅方向に対して角度θで傾斜している。また、隣り合う交線部５１は、各々独立しており、タイヤ幅方向に対してそれぞれ反対の向きに角度θで傾斜している。すなわち、タイヤ径方向から見ると、隣り合う２つの交線部５１がハの字状となるように、外側連結部５は設けられている。交線部５１がタイヤ幅方向に平行の場合、外側連結部５直下で接地する場合と、外側連結部５間で接地する場合とでタイヤの上下方向の変位差（上下方向の振動幅）が大きくなり、乗り心地の悪化に繋がる。これに対し、交線部５１がタイヤ幅方向に対して傾斜している場合、交線部５１のタイヤ幅方向両端部５１ａが隣の交線部５１のタイヤ幅方向両端部５１ａに近くなり、隣り合う外側連結部５どうしの間隔が狭くなるため、上記の変位差が小さくなる。

交線部５１のタイヤ幅方向に対する傾斜角度θは、４５度以下が好ましい。キャンバーを付けたコーナリング時には、タイヤ幅方向のトルクが発生し、交線部５１をタイヤ幅方向に傾斜させると、このタイヤ幅方向のトルクに対する耐久力が低下する傾向にある。θを４５度より大きくすると、上下方向の変位差改善の効果は高いが、タイヤ幅方向の耐久力の低下が著しくなり好ましくない。

内側連結部４および外側連結部５の厚みは、タイヤ径方向には一定であるが、図３に示されるように、タイヤ幅方向には、両端部５１ａから中央部５１ｂへ向かって増大している。この実施形態では、両端部５１ａが厚みを有しているが、両端部５１ａの厚みをゼロとして中央部５１ｂが膨らむようにしてもよい。

トレッド部６は、支持構造体ＳＳの外周面に接合されている。トレッド部６は、図２に示されるように、タイヤ幅方向に曲率を有している。トレッド部６が、曲率を有することで、キャンバーを付けてコーナリングする際にも接地面積が小さくなりすぎず、直進走行時とコーナリング時との間の接地面積の変動が少なくなる。トレッド部６の曲率半径Ｒは、４０〜１００ｍｍが好ましく、４０〜６５ｍｍがより好ましい。曲率半径Ｒが４０ｍｍより小さい場合、キャンバー時の接地面積が過大となり、グリップ性能が急激に増加するため、急停止に近い状況となってしまう。また、曲率半径Ｒが１００ｍｍよりも大きい場合、キャンバー時の接地面積が過小となり、グリップ性能が急激に低下するため、滑りが発生してしまう。

トレッド部６の内周面には、タイヤ周方向に沿って延びる凹部６０が設けられている。凹部６０は、トレッド部６の全周にわたり連続的に設けられ、その断面形状は長方形となっており、外側環状部３の凸部３０と嵌合するようになっている。

トレッド部６は、弾性材料で成形される。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０．１〜１００ＭＰａであり、より好ましくは０．１〜５０ＭＰａである。弾性材料としては、上述した熱可塑性エラストマー、架橋ゴム、熱可塑性樹脂、熱硬化性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。

トレッド部６の外表面には、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。

非空気圧タイヤＴの一例としては、タイヤ外径が１５６ｍｍ、タイヤ幅が５７ｍｍ、タイヤ断面高さＨが３３ｍｍ、トレッドの厚みが１０ｍｍ、曲率半径Ｒが５５ｍｍ、連結部４，５の厚みが２ｍｍ、傾斜角度θが５度であるものが例示される。

以下に、本発明の非空気圧タイヤＴの製造方法を説明する。図５は、非空気圧タイヤＴの製造方法の一例を示す断面図である。なお、図５では、成形型の右半分が省略して記載されている。

まず、図５（ａ）のように、非空気圧タイヤＴの幅方向一端部を成形する下型１１の上面に、トレッド部６の内周側を成形するためのドーナツ状のトレッド部内周型１２、トレッド部６の外周面を成形するためのドーナツ状のトレッド部外周型１３を固定する。本実施形態では、トレッド部外周型１３は、第１トレッド部外周型１３ａ及び第２トレッド部外周型１３ｂに上下で分割可能であり、初めに第１トレッド部外周型１３ａのみを下型１１の上面に固定する。次に、トレッド部内周型１２の外周面に、タイヤ周方向に沿ってスペーサー１４を環状に貼り付ける。スペーサー１４は、柔軟性を有する帯状部材、例えば帯状のゴム部材等で構成される。

次いで、図５（ｂ）のように、第２トレッド部外周型１３ｂを第１トレッド部外周型１３ａの上に配置し、さらにその上に注入孔１５ａを備える上型１５を配置する。これにより、トレッド部６を成形するためのトレッド部用キャビティ２１が形成される。トレッド部内周型１２の外周面の幅方向一端部は、面取りされて面取り部１２ａが形成されており、注入孔１５ａは、面取り部１２ａに対向する位置に設けられている。

次いで、図５（ｃ）のように、注入孔１５ａよりトレッド部６を構成する第１の弾性材料の原料液を注入することで、トレッド部用キャビティ２１に原料液が充填され、この原料液を硬化させることで、トレッド部６が成形される。

次いで、上型１５を取り外し、成形型全体を上下逆にして、図５（ｄ）のように、下型１１をトレッド部内周型１２とともにトレッド部６から引き抜いて取り外す。さらに、トレッド部６からスペーサー１４を取り外す。これにより、タイヤ周方向に向かって延びる凹部６０が内周面に形成されたトレッド部６を成形することができる。

次いで、図５（ｅ）のように、トレッド部６の内側に、内側環状部１の内周面を成形するための中型１６と、内側環状部１の外周面、外側環状部３の内周面、中間環状部２、および連結部４，５を成形するための複数の中子１７とを配置し、これらを上下から上型１８と下型１９で挟み込む。これにより、支持構造体ＳＳを成形するための支持構造体用キャビティ２２を形成する。

ここで、図６は、上型１８の平面図を示している。上型１８は、円板状をしている。上型１８には、外側環状部３と内側環状部１に相当する位置に注入孔１８ａ，１８ｂが設けられている。注入孔１８ａ，１８ｂは、中心角が１２０度程度の円弧状のスリットとなっている。また、外側環状部３と内側環状部１に相当する位置であって、注入孔１８ａ，１８ｂ以外の場所には、エア抜き孔１８ｃが複数設けられている。同様に、中間環状部２に相当する位置にも複数のエア抜き孔１８ｃが全周にわたり設けられている。

次いで、図５（ｆ）のように、注入孔１８ａ，１８ｂより支持構造体ＳＳを構成する第２の弾性材料の原料液を注入することで、支持構造体用キャビティ２２に原料液が充填され、この原料液を硬化させることで、トレッド部６と一体となった支持構造体ＳＳが成形される。このとき、支持構造体ＳＳの外側環状部３の外周面には、タイヤ周方向に向かって延びる凸部３０が一体成形される。最後に、支持構造体ＳＳとトレッド部６により構成された非空気圧タイヤＴを脱型する。

＜別実施形態＞
前述の実施形態では、外側環状部３の凸部３０の断面形状を長方形とする例を示したが、図７（ａ），（ｂ）に示すように、本発明では、半円形、三角形などとすることも可能である。なお、トレッド部６の凹部６０は、凸部３０に嵌合するように設けられる。

前述の実施形態では、凸部３０をタイヤ幅方向に１本だけ設ける例を示したが、図８（ａ），（ｂ）に示すように、本発明では、複数本設けることも可能である。凸部３０は、１〜５本設けることが好ましく、１〜３本設けることが特に好ましい。凸部３０を複数本設ける場合、奇数本のときはタイヤ幅方向中央に１本設け、その左右に中央の凸部３０から等間隔で設けることが好ましく、偶数本のときは、タイヤ幅方向中央から等間隔に設けることが好ましい。また、凸部３０を複数本設ける場合、すべての凸部３０の断面形状を同じとする必要はなく、例えば、図８（ｃ）に示すように、タイヤ幅方向中央付近の凸部３０を、その両側の凸部３０よりも大きくしてもよい。なお、トレッド部６の凹部６０は、凸部３０に嵌合するように設けられる。

前述の実施形態では、凸部３０をタイヤ周方向の全周にわたり連続的に設ける例を示したが、断続的に設けてもよい。図９は、外側環状部３をタイヤ径方向から見た図である。図９（ａ）は、凸部３０を全周にわたり連続的に設ける例、図９（ｂ）は、凸部３０を断続的に設ける例を示している。ただし、凸部３０は、全周にわたり連続的に設けたほうが、タイヤ剛性の周方向変動が少なくなるためより好ましい。また、凸部３０は、図９（ｃ）に示すように、タイヤ周方向に直線状でなく、波状に設けてもよい。ただし、凸部３０を波状に設けた場合、荷重をかけた状態で回転させると接地面圧がタイヤ幅方向で変動するので、直線状に設けることが好ましい。

前述の実施形態では、支持構造体ＳＳの外周面に凸部３０を設け、トレッド部６の内周面に凹部６０を設ける例を示したが、トレッド部６の外周面に凸部を設け、支持構造体ＳＳの内周面に凹部を設けてもよい。

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＞
タイヤ外径が１５６ｍｍ、タイヤ幅が５７ｍｍ、タイヤ断面高さＨが３３ｍｍ、トレッドの最大厚み（曲率を有するトレッドの最も厚い箇所での厚み）が１０ｍｍ、曲率半径Ｒが５５ｍｍの非空気圧タイヤＴにおいて、外側環状部３の外周面に幅１０ｍｍ、高さ１ｍｍの断面形状を有する凸部３０、トレッド部６の内周面に凸部３０に嵌合する凹部６０を設けた。凸部３０と凹部６０は、タイヤ周方向に沿って直線状に連続して設けた。

＜比較例＞
上記実施例の非空気圧タイヤＴにおいて、凸部３０と凹部６０を設けなかった。

実施例及び比較例の非空気圧タイヤＴに、縦荷重を徐々に負荷していき、そのときの変位を計測した。図１０に縦荷重と変位の関係を示す。スポーク間とは、図３の線Ａ上で接地した状態、スポーク上とは、図３の線Ｂ上で接地した状態での計測結果である。非空気圧タイヤＴを９０度ずつ回転させて、スポーク間、スポーク上をそれぞれ４つの部位で計測した。

図１０のように、実施例は、比較例に比べ、例えば１０００Ｎ以上の高荷重域において、部位による差異が少なく、急激な変位の上昇も少ない。本発明によれば、非空気圧タイヤの剛性が高くなり変形が抑制されることが分かる。これにより、本発明によれば、非空気圧タイヤの耐久性の向上が見込まれる。

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 トレッド部
１１ 下型
１２ トレッド部内周型
１３ トレッド部外周型
１４ スペーサー
１５ 上型
１６ 中型
１７ 中子
１８ 上型
１９ 下型
２１ トレッド部用キャビティ
２２ 支持構造体用キャビティ
３０ 凸部
６０ 凹部
ＳＳ 支持構造体
Ｔ 非空気圧タイヤ

Claims (3)

1. キャンバーを付けてコーナリングする車両に用いられる非空気圧タイヤであって、
   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周面に接合され、タイヤ幅方向に曲率を有するトレッド部と、を備え、
   前記支持構造体の外周面に、タイヤ周方向に向かって延びる凸部が設けられ、前記トレッド部の内周面に、前記凸部に嵌合する凹部が設けられており、
   前記凸部は、前記支持構造体の外周面であって、タイヤ幅方向の中央部に一体成形されている非空気圧タイヤ。
2. 前記凸部の断面形状は、長方形、半円形、または三角形であることを特徴とする請求項１に記載の非空気圧タイヤ。
3. 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から構成される支持構造体と、前記支持構造体の外周面に接合され、タイヤ幅方向に曲率を有するトレッド部とを備える非空気圧タイヤの製造方法であって、
   前記トレッド部の内周面を成形するためのトレッド部内周型の外周面に、タイヤ周方向に沿ってスペーサーを貼り付け、前記トレッド部内周型の外側に、前記トレッド部の外周面を成形するためのトレッド部外周型を配置して前記トレッド部に相当するトレッド部用キャビティを形成する工程と、
   前記トレッド部用キャビティに前記トレッド部を構成する第１材料の原料液を供給して硬化させて前記トレッド部を成形する工程と、
   成形された前記トレッド部から前記トレッド部内周型および前記スペーサーを取り外す工程と、
   成形された前記トレッド部の内側に、前記内側環状部の内周面を成形するための中型と、前記内側環状部の外周面、前記外側環状部の内周面、および前記連結部を成形するための複数の中子とを配置して、前記内側環状部、前記外側環状部および前記連結部に相当する支持構造体用キャビティを形成する工程と、
   前記支持構造体用キャビティに前記支持構造体を構成する第２材料の原料液を供給して硬化させて前記支持構造体を成形する工程と、を備えることを特徴とする非空気圧タイヤの製造方法。