JP6202271B2 - タイヤ - Google Patents

Description

本発明は、車からの荷重を支える支持構造体を有するタイヤに関するものである。

空気入りタイヤは車両の荷重を支える能力、路面からの衝撃を吸収し緩和する能力、車両からの力を伝達する能力に優れているため、自転車、オートバイ、乗用車、トラック等小型車両から大型車両まで幅広く採用されている。しかしながら路面等からの異物によるパンクも発生するので、近年特にパンクレスなどの利点があることから非空気入りタイヤが提案されている。

非空気入りタイヤとして、通常、ソリッドタイヤやクッションタイヤ等の中実ゴム構造を有するタイヤが産業車用に使用されている。しかし、中実ゴム構造を有する非空気式タイヤは、重量が大きく、その上衝撃吸収性能が良くないという問題があり、乗心地性能を重視する乗用車には殆ど採用されていない。

そこで、中実構造を持たない非空気入りタイヤも提案されている。この非空気入りタイヤは、ホイールの外側に離間して配置されたホイールと同軸の環状バンド、環状バンドの外周をカバーし路面と接地するトレッド部分、および環状バンドおよびホイールを連結し支持するとともに張力により荷重力を伝達する複数のウェブスポークを有する。（特許文献１）

特表２００５−５００９３２ 特許第３９６６８９５号公報

このような中実構造を持たない非空気入りタイヤは、周方向に隣り合うウェブスポークの間に比較的大きな間隔が存在することにより非空気入りタイヤが接地する部分で不均一な接地（いわゆるバックリング（座屈）現象）となるため、走行中に振動が発生し、トレッド部分の変形も増大し、転がり抵抗も増大する。このようなバックリング現象を防止する手段として、たとえば、スポーク構造体をタイヤ幅方向に分割し、これら分割片におけるフィンの位置を互いにずらすことにより、スポーク構造体のバックリングを抑えることが提案されている。（特許文献２）この方法によりバックリングをある程度抑えることが可能であるが、スポーク構造体において周方向に隣り合う一対のフィン間に比較的大きな間隔が存在することには替わりがないので、そのバックリング抑制効果が必ずしも十分ではない。また、支持体であるウェブスポークの数を増やして密にする方法は、タイヤの周方向の剛性変動を小さくすることが可能になり、バックリングの発生を改善することが可能になると考えられるが、タイヤ重量が増加するという問題がある。

本発明は、パンクレスでエアメンテナンスフリーの非空気入りタイヤの利点および圧縮空気による路面との接地面の均一な支持が可能という空気入りタイヤの利点を融合して、上記のバックリング等の問題点を解決したものである。本発明は、タイヤホイールに取り付けた円環状の内環バンドおよび支持体によって支持された外環バンドの間に複数の空気嚢が存在することを特徴とする。さらに、本発明のタイヤにおけるこれらの空気嚢は各々が外部と連通した吸排気機構を備えており、タイヤの転動により自動的に吸排気を繰り返すようになっている。

すなわち、路面に接地している領域における外環バンドは自動車全体の重量を受けて扁平状態に撓み、これに対応してこの部分に存在する空気嚢内のエアーは通気孔から抜けて、空気嚢は外環バンド形状に合わせて扁平化する。タイヤが回転し、この扁平化した領域が路面から離れると外環バンドが元の円形状態に復元し始め、これに対応して空気嚢も通気孔からエアーを吸気し膨らみ、通常の膨らんだ状態に戻り始める。さらに、タイヤが回転しこれらの領域が最上部付近に来ると完全に元の状態、すなわち外環バンドは円形状態になり、空気嚢は完全に脹らんだ状態に復元する。タイヤの回転に合わせてこれらの状態が繰り返される。

本発明は、具体的には、ホイールの外周側に円環状の内環バンドおよび前記内環バンドと離間した同心円の円環状の外環バンドを有するタイヤにおいて、前記内環バンドおよび外環バンドの間に外部と連通した吸排気機構を備えた空気嚢を有することを特徴とするタイヤであり、前記内環バンドおよび外環バンドを連結する支持体を備え、前記空気嚢がタイヤ周方向に複数存在する。さらに、前記外環バンドはタイヤ用ゴム組成物で構成されている。

従来の支持体（スポーク）構造体を有する非空気入りタイヤは、路面との接地面が支持体の存在しない部分が窪み、支持体の位置と連動した不均一な状態になるが、本発明のタイヤは支持体の存在しない部分を空気嚢で支持しているので、路面との接地が均一な状態となる。従って、タイヤの転動による振動の発生も抑制され、ころがり抵抗の増大もなくなり、乗心地性も良好となる。また、支持体の変形も空気嚢で適度に抑えられているため、トレッドの変形が必要以上に大きくならず適度な接地面積を確保でき、この点からもタイヤのころがり抵抗が大きくならない。支持体の変形が極端に大きくならないので支持体の耐疲労性能が向上し寿命も長くなる。さらに支持体より軽量な空気嚢を併用する事で、支持体を必要以上に増やす必要がなく、タイヤ重量を増大させることもない。加えて、複数の空気嚢が使用されているので、1個の空気嚢が損傷しても他の周辺の空気嚢でカバー出来、ある程度はランフラット走行が可能である。
このように本発明は、非空気入りタイヤの利点であるパンクに強いという特性と、空気入りタイヤの利点である良好な乗心地、低ころがり抵抗特性を合わせ持ちながら、タイヤ重量も増大させないという優れた効果を持つ。
本発明の目的、特徴、局面、及び利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。

図１は、本発明の空気嚢付きスポーク構造体を有するタイヤの一実施形態を示す図である。 図２は、本発明の空気嚢付きスポーク構造体から構成されるタイヤの機能を示す模式図である。 図３は、路面に接地しながら回転する本発明のタイヤ側面の状態を示す模式図である。 図４は、空気嚢に取り付けた逆止弁機構の一実施形態を示す図である。 図５は、空気嚢に取り付けた逆止弁の別の実施形態を示す図である。 図６は、空気嚢に取り付けた逆止弁の他の実施形態を示す図である。 図７は、タイヤ周方向に螺旋状に巻かれた支持体を用いた実施形態を示す図である。 図８は、タイヤ径方向に螺旋状に巻かれた支持体を用いた実施形態を示す図である。 図９は、本発明の空気嚢付きスポーク構造体から構成されるタイヤの機能を示す概念図である。

本発明は、不均一な接地状態となる従来のスポーク構造体に空気嚢を付加して均一な接地状態を実現し、乗心地、ころがり抵抗を改善したタイヤに関するものである。図１は、本発明の空気嚢付きスポーク構造体を有するタイヤの一実施形態を示す図である。タイヤホイール１２に本発明の空気嚢付きスポーク構造体であるタイヤ１１が装着されている。本発明の空気嚢付きスポーク構造体であるタイヤ１１は、タイヤホイール１２の外周に密着して嵌まる円環状の内環バンド１３、この内環バンド１３から離間して内環バンド１３と同心円の円環状の外環バンド１４、内環バンド１３に対して外環バンド１４を支持する支持体（スポーク）１５、並びに内環バンド１３と外環バンド１４の間に存在する空気嚢１７から構成されている。内環バンド１３はタイヤホイール１２の外周に密着して嵌まり、外環バンド１４の外周にはトレッドリング１６が装着され、このトレッドリング１６が地面と接地する。外環バンド１４をトレッドと同じタイヤ用ゴム組成物で構成することにより、外環バンド１４をトレッドリング１６と兼用することもできる。あるいは、外環バンドおよび／内環バンドを支持体と同じ材質で構成することにより支持体と兼用することもできる。

空気嚢１７は、円環状の内環バンド１３および外環バンド１４の幅方向の両側に配置されている支持体１５の間に配置されていて、荷重を受けていない時はエアーを含み膨らんだ状態（通常状態）になっている。支持体１５は内環バンド１３および外環バンド１４の幅方向の両側だけでなく中間に配置されていても良く、その場合空気嚢１７はその中間に配置された支持体１５の間にも存在している。従って、この場合空気嚢１７は内環バンド１３および外環バンド１４の両側面の間に複数存在している。また、内環バンド１３および外環バンド１４のタイヤ径方向の中間にも支持体が存在しても良い。この場合もタイヤ径方向において内環バンド１３および外環バンド１４の間に複数の空気嚢が存在する。図１では支持体１５は内環バンド１３および外環バンド１４に対して略垂直方向に棒状または柱状の形状で配置されているが、斜めに配置されても良いし、あるいは網の目状に配置されていても良いし、梁構造状に組まれていても良い。この場合、内環バンド１３および外環バンド１４の間は、支持体によって区分された多数の小空間になっているがこれらに対応して空気嚢がそれぞれに配置されても良い。

支持体は網状、梁状、棒状や柱状でも板状体でも良く、網状、梁状、棒状や柱状の場合には隣接する小空間はつながっているので、この中に配置された空気嚢は脹らんだ状態では隣の空間に入り込む場合もある。外環バンド１４がトレッドリングを兼用する場合は、通常のトレッド用のタイヤ用ゴム組成物で構成する。外環バンド１４の外側にトレッドリングを被せる場合には、支持体と同じ材料で構成することができるし、外環バンド１４と支持体１５を一体物として構成することもできる。空気嚢１７は脹らんでいるときは、空気嚢１７は外環バンド１４を内側から外側へ押して、外環バンド１４の円環形状を保持する役割も果たしている。尚、図１等ではホイールはスポーク状の支持体で構成されているが、他の支持体（たとえば、スパイラルリング状）で構成されていても良い。

図２は、本発明の空気嚢付きスポーク構造体から構成されるタイヤの機能を示す模式図であり、タイヤを接地させた状態でホイール中心を含む縦方向に切断した断面図で示している。図２では、ホイール２２を構成するリム２３に支持体２５が嵌まっているが、支持体２５のリムに嵌合する部分に内環バンドが嵌まり、この内環バンドに支持体２５が結合している構造としても良い。図２に示すようにリムに嵌合または結合する内環バンドと支持体は一体となっていても良い。リム２３と離間して同心円状にトレッド２４が支持体２５によってリム２３に支持されている。支持体２５は格子状に組まれてリム２３とトレッド２４の間に配置され、これらの格子状に組まれた支持体内に空気嚢２７が挿入されている。図２ではトレッド２４は外環バンドと一体となっているが、図１で示すように別体でも良い。別体の場合には、支持体２５とトレッド２４の間に外環バンドが存在する。あるいは、支持体２５の外径側が外環バンドと一体となっていても良い。いずれにしても路面と接触する部分はトレッドと同じ機能を持たせる必要がある。

トレッド２４が上側にあるときは、荷重がかかっていないので、弾性体である支持体２５は復元した状態にあり、トレッド２４を円環状態に保持している。同時に支持体内に挿入された空気嚢２７も自己復元力で復元し膨らんだ状態となっている。このとき空気嚢２７に備わる吸気口２８が自動的に開いて、外気から空気嚢２７内にエアー２９を取り込む。
空気嚢２７に備わる排気口３０は閉じた状態になっているので、空気嚢２７内のエアーが外部へ排出されることはない。また、吸気口２８および排気口３０に逆止弁を設けることによりエアーが一方だけへ流れ込む機能を確実にすることができる。

地面と接地している下側のトレッド２４においては、荷重がかかっているので、弾性体である支持体２５は変形した状態となる。図２においては、支持体２５はタイヤの幅方向に押されているが、当然タイヤの周方向にも変形している。支持体２５の変形に伴い、空気嚢２７も下側に押されて変形した状態になるとともに、トレッド２４の内面全体（支持体２５がトレッド２４に接触している部分を除く）に空気嚢２７が接触して、トレッド２４の内面全体を押圧する。従って、支持体２５とトレッド２４が接触していない部分も空気嚢２７により押されるので、接地面がより均一な状態となる。（空気嚢がないとこの部分で接地圧が不均一な状態となる。）空気嚢２７が変形状態になると排出口３０が自動的に開いて空気嚢２７の内部のエアー３１が外気へ排気され、接地時の衝撃を吸収する。つまり緩衝機能も向上する。一方、空気嚢２４に備わる吸気口２８は閉じた状態になっており、この吸気口２８からエアーが排気されることはない。特に吸気口２８に逆止弁を設けることによりこの効果をさらに高めることができる。尚、ホイール２２（リム２３を含む）は荷重によって変形しないので、エンジンギアからのスムーズな回転がホイールに伝達される。

図３は、路面に接地しながら回転する本発明のタイヤ側面の状態を示す模式図である。図３におけるタイヤは、ホイール４１の外周に内環バンド４２が装着され、内環バンド４２に対して支持体４４に支持された同心円状の外環バンド４３が備わる。内環バンド４２および外環バンド４３の間において格子状の支持体内に空気嚢４５が配置されている。図３では、図２と同様に外環バンド４３はトレッドリングと一体となっているが、別体でトレッドリングが外環バンド４３に装着されても良い。タイヤは矢印Ｒ方向へ回転し、外環バンド４３は接地領域４８で地面と接地している。接地領域４８において、自動車の荷重によって支持体４４および外環バンド４３は変形し、これらの変形に対応して空気嚢４５も変形している。

タイヤが回転して接地領域４８で地面と接地すると、空気嚢４５が圧縮変形し始め、空気嚢４５に備わる排気孔が開き空気嚢４５内のエアー４６が外部へ排気される。この空気嚢４５に備わる排気孔が最外層である外環バンド４３やトレッドと連通して、外環バンドやトレッドに設けた細かい貫通孔を通じて外部へエアー４６を排気するようにすれば、効果的なエアーの排出を行なうことができる。また、このようにすると、例えばウェット路面において、排出されたエアーが接地面付近の水を掃き出す事を補助する為、排水性が向上し、ウェット性能が向上するという効果ももたらす。

さらにタイヤが回転し、外環バンド４３が接地領域４８から離れると、自動車の荷重は支持体４４および外環バンド４３にかからなくなるので、それらの弾性体の復元力で元の荷重がかからない状態へ戻っていき、タイヤの上側で円環状態になる。これに対応して空気嚢４５も自動的に復元していく。それと同時に空気嚢４５の吸気孔が自動的に開き、外部からエアー４７が空気嚢４５内に取り込まれて空気嚢４５が一定圧力で膨らんだ状態になる。タイヤの回転に応じてこれらが繰り返されるので、外環バンド（トレッド）４３と地面との接地状態が常に均一に保持される。この結果、振動の発生も少なく、またトレッドの変形も一定状態に維持され、良好なころがり抵抗を得ることが可能となる。

図２で示した吸排気孔２８および３０は、上述したように一方向だけにエアーが流れるような機構になっている。すなわち逆止弁機構を持つ。たとえば、吸気孔２８はタイヤが接地しているときは閉じて、タイヤが接地していないときに開き、空気嚢２７内部へエアーが入り込む。一方、排気孔３０はタイヤが接地しているときに開き、タイヤが接地していないときに閉じて、空気嚢２７内部から外部へエアーが排気される。図２および図３に示すように、空気嚢２７の排気孔３０は最外層である外環状バンドやトレッドリングまで連通させることによって、空気嚢２７内部のエアーを効果的に外部へ排気させることができる。

図４は、空気嚢５１に取り付けた逆止弁機構の一実施形態を示す図である。空気嚢５１は、空気嚢５１の嚢壁５２に逆止弁５４および５５を備えている。この逆止弁５４および５５には内側と外側との圧力差によって開閉可能な弁５６（５６−１、５６−２）およびストッパー５７（５７−１、５７−２）が付いている。逆止弁５４において、空気嚢５１の内部空間５３の圧力が空気嚢５１の外部の圧力より低くなると開閉弁５６（５６−１）が開き、外気のエアーが空気嚢５１の内部空間５３へ流入し、逆に空気嚢５１の内部空間５３の圧力が空気嚢５１の外部の圧力より高くなると開閉弁５６（５６−１）がストッパー５７（５７−１）で押さえられて閉じるので、エアーの出入はなくなる。一方逆止弁５５は、逆止弁５４と反対の動作をする。すなわち、逆止弁５５において、空気嚢５１の内部空間５３の圧力が空気嚢５１の外部の圧力より高くなると開き、空気嚢５１の内部空間５３のエアーが空気嚢５１の外部へ流出し、逆に空気嚢５１の内部空間５３の圧力が空気嚢５１の外部の圧力より低くなると開閉弁５６（５６−２）がストッパー５７（５７−２）で押さえられて閉じるので、エアーの出入はなくなる。尚この逆止弁５４および５５は、エアーの出入が可能な位置であれば空気嚢５１の任意の場所に設けることができる。逆止弁はこのように単純な機構であるから小型化することも容易であり空気嚢５１の嚢壁５２に埋め込むこともできる。このような簡単な機構の逆止弁を空気嚢に設けるだけで本発明の空気嚢付きスポーク構造体のタイヤを作製できる。

図５は、空気嚢６１に取り付けた逆止弁の別の実施形態を示す図である。空気嚢６１は、空気嚢６１の嚢壁６２に逆止弁６４および６６を備えている。この逆止弁６６には、通気路を有する回転ボール６７が備わっていて、この通気路を通して空気嚢６１のエアーの入った内部空間６３と空気嚢６１の外部とのエアーの出入が行なわれる。この回転ボール６７は逆止弁６６内で気密な状態を保持しながら回転自在に取り付けられていて、重力に応じて通気路が一定方向を向くようになっている。すなわち、この回転ボール６７は空気嚢６１がどの位置にあってもほぼ同じ状態を保持しており、逆止弁６６に対しては自在に回転するが、外部から見ると回転ボール６７はほぼ同じ状態を維持している。

タイヤに取り付けられた空気嚢６１はタイヤの回転と一緒に空気嚢６１も回転していく。タイヤが回転し、図５に示す空気嚢６１が地面に接地する領域６８に来たときに、空気濃６１に取り付けた逆止弁６６もこの接地領域に入るように空気嚢６１の嚢壁６２に逆止弁６６が配置されている。このときに、図５に示すように、接地領域６８にある逆止弁６６の通気路および回転ボール６７の通気路が図５に示すように接続することにより、空気嚢６１の内部空間６３と空気嚢６１の外部とがつながりエアーの出入ができるようになる。
空気嚢６１が接地状態にあるときは、空気嚢６１の内部空間６３のエアーは逆止弁６６の通気路を通して空気嚢６１の外部へ排気される。

一方、逆止弁６４にも、通気路を有する回転ボール６５が備わっていて、この通気路を通して空気嚢６１のエアーの入った内部空間６３と空気嚢６１の外部とのエアーの出入が行なわれる。この回転ボール６５は逆止弁６４内で気密な状態を保持しながら回転自在に取り付けられていて、重力に応じて通気路が一定方向を向くようになっている。すなわち、この回転ボール６５は空気嚢６１がどの位置にあってもほぼ同じ状態を保持しており、逆止弁６４に対しては自在に回転するが、外部から見ると回転ボール６５はほぼ同じ状態を維持している。

タイヤに取り付けられた空気嚢６１はタイヤの回転と一緒に空気嚢６１も回転していく。タイヤが回転し、図５に示す空気嚢６１が地面に接地する領域６８に来たときに、空気濃６１に取り付けた逆止弁６４もこの接地領域に入るように空気嚢６１の嚢壁６２に逆止弁６４が配置されている。このときに、図５に示すように、接地領域６８にある逆止弁６４の通気路および回転ボール６５の通気路は接続せず遮断されているので、空気嚢６１の内部空間６３と空気嚢６１の外部とのエアーの出入はできない。

さらにタイヤの回転に対応して空気嚢６１も回転して、逆止弁６４や６６の存在する部分が接地領域６８から離れると、逆止弁６４や６６の向きも変化していく。一方回転ボール６５や６７の向きは変わらないので、回転ボール６５や６７の周りに逆止弁６４や６６が回転していると考えることもできる。従って、逆止弁６６の通気路と回転ボール６７の通気路が接続しないようになり、一方、逆止弁６４の通気路と回転ボール６５の通気路が接続するようになる。この状態になると空気嚢６１が復元して膨らんでいくので、空気嚢６１の外部から空気嚢６１の内部空間６３へエアーが流入する。逆止弁６４や６６の存在する部分がタイヤの上部領域６９に来ると、逆止弁６４の通気路と回転ボール６５の通気路が完全に接続し、空気嚢６１は充分に膨らんだ状態になっている。一方、逆止弁６６の通気路と回転ボール６７の通気路は遮断され、エアーの入出はできないようになる。尚、逆止弁６４や６６はエアーの入出が可能な位置であれば空気嚢６１の任意の場所に配置できる。また小型化も可能であり、エアーの入出量が少なければ複数の逆止弁を配置しても良い。以上のような通気路を有する回転ボールを用いた簡単な逆弁を取り付けた空気嚢でも本発明に適用できる。尚、逆止弁６４および６６は厳密な意味では逆止弁と呼べない。すなわち内部圧力に応じて吸排気するだけである。従って、図４や図５等に示す逆止弁と組み合わせることによって、逆流を防止できる優れた吸排気機構となる。

図６は、空気嚢７１に取り付けた逆止弁の他の実施形態を示す図である。空気嚢７１は、空気嚢７１の嚢壁７２に逆止弁７４および７５を備えている。図６Ａは、空気嚢７１が存在する領域がタイヤの接地部分に来たときの状態を示す図であり、図６Ｂは、タイヤが回転して、空気嚢７１が存在する領域がタイヤの接地部分から離れたときの状態を示す図で、特に図６Ａに示す空気嚢７１がそのまま回転してタイヤの接地部分と逆側、すなわちタイヤの上部側に来たときを示す図である。逆止弁７４において、空気嚢７１の嚢壁７２の領域７６で切れ目が入っており、この部分７６で嚢壁７２がオーバーラップし、内側の嚢壁７９に外側から嚢壁７９が被さっていて、外側にある嚢壁７８が外側へ開閉できるようにフレキシブルな状態になっている。一方逆止弁７５において、空気嚢７１の嚢壁７２の領域７７で切れ目が入っており、この部分７７で嚢壁７２がオーバーラップし、外側の嚢壁８０に内側から嚢壁８１が被さっていて、内側にある嚢壁８１が内側へ開閉できるようにフレキシブルな状態になっている。

空気嚢７１がタイヤの接地部分に来たとき、空気嚢７１は圧縮された状態になるので、空気嚢７１の内部空間７３の圧力が空気嚢７１の外部よりも高くなっている。従って、図６Ａに示すように、逆止弁７５において、内側の嚢壁８１は内側から押されて外側の嚢壁８０に密着しているので、エアーの出入はない。一方、逆止弁７４において、外側の嚢壁７８は内側から押されて外側へ開き通気口８２ができ、この通気口８２から空気嚢７１の内部空間７３のエアーが空気嚢７１の外部へ排出される。

空気嚢７１がタイヤの上部側に来たとき、空気嚢７１は自己復元力で膨張した状態になるので、空気嚢７１の内部空間７３の圧力が空気嚢７１の外部よりも低くなっている。従って、図６Ｂに示すように、逆止弁７４において、外側の嚢壁７８は外側から押されて内側の嚢壁７９に密着しているので、エアーの出入はない。一方、逆止弁７５において、内側の嚢壁８１は外側から押されて内側へ開き通気口８３ができ、この通気口８３から空気嚢７１の外部のエアーが空気嚢７１の内部空間７３へ流入する。図６Ａでは逆止弁の位置を空気嚢の下部に記載し、図６Ｂでは逆止弁の位置を空気嚢の上部に記載しているが、逆止弁の位置はこれらの場所に限定されず、逆止弁を開閉しエアーの出入の可能な場所であれば空気嚢の任意の場所に設けることができる。

図７は、タイヤ周方向にスパイラルしているスプリング式（コイル状またはバネ状と呼んでも良い）の支持体を用いた実施形態を示す図である。図１で示す支持体は内環バンドと外環バンドの間を結合する柱状、棒状、あるいは板状体であるが、図７に示す支持体はタイヤ周方向にスパイラルしながら巻かれているスプリングである。本実施形態の空気嚢付きスポーク構造体であるタイヤ９１は、タイヤホイール９２の外周に密着して嵌まる円環状の内環バンド９３、この内環バンド９３から離間して内環バンド９３と同心円の円環状の外環バンド９４、内環バンド９３に対して外環バンド９４を支持する支持体（スポーク）９５、内環バンド９３と外環バンド９４の間に存在する空気嚢９７、並びに外環バンド９４の外周に装着されたトレッドリング９６から構成されている。支持体９５はタイヤ周方向にスパイラルしながら巻かれているスプリングである。このスプリング状の支持体９５の内部に空気嚢９７が挿入されていて、タイヤが接地して荷重を受けると、スプリング９５はタイヤ径方向に撓み、同時にこの部分に配置された空気嚢９７も変形し内部のエアーを排出する。タイヤが接地状態でなくなると荷重がかからなくなるので、スプリング９５が元の状態に戻っていき次第にスプリング径を大きくしていく。これに応じてこの部分に配置された空気嚢９７も膨らんで外部から空気嚢内部へエアーを吸い込む。スプリングの材料としては金属やプラスチック（樹脂）等を用いることができるが、金属の方が好ましく、更にはバネ鋼のような材料を用いる事がより好ましい。

図８は、タイヤ径方向にスパイラルしているスプリング式の支持体を用いた実施形態を示す図である。本実施形態の空気嚢付きスポーク構造体であるタイヤ１０１は、タイヤホイール１０２の外周に密着して嵌まる円環状の内環バンド１０３、この内環バンド１０３から離間して内環バンド１０３と同心円の円環状の外環バンド１０４、内環バンド１０３に対して外環バンド１０４を支持する支持体（スポーク）１０５、内環バンド１０３と外環バンド１０４の間に存在する空気嚢１０７、並びに外環バンド１０４の外周に装着されたトレッドリング１０６から構成されている。支持体１０５はタイヤ径方向にスパイラルして巻かれているスプリングである。タイヤ径方向に巻かれたスプリング１０５が内環バンド１０３と外環バンド１０４の間に多数配置されて、外環バンド１０４はスプリング１０５を介して内環バンド１０３によって支持されている。それぞれのスプリングは独立しており、このスプリングの内部に空気嚢１０７が配置されている。タイヤが接地して荷重がかかるとスプリング１０５はタイヤ径方向へ縮み、それに応じて空気嚢１０７も縮んで内部のエアーを排出する。タイヤが接地状態でなくなると荷重がかからなくなるので、スプリング１０５が元の状態に戻っていき、次第にスプリングが伸びていく。これに応じてこの部分に配置された空気嚢１０７も伸びて外部から空気嚢内部へエアーを吸い込む。スプリングの材料としては金属やプラスチック（樹脂）等を用いることができるが、金属の方が好ましく、更にはバネ鋼のような材料を用いる事がより好ましい。

これまでに述べた支持体を構成する材料は弾力性に富み、伸縮性のある材料が望ましく、更に粘性が低い材料を用いることが望ましい。たとえば、金属、ポリウレタン、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）等が良い。また空気嚢も弾力性があり伸縮性に富む材料が良く、たとえばゴム組成物、ＦＲＰ、ウレタン等である。

図９は、上述した本発明の内容を分かりやすく説明するために、本発明の空気嚢付きスポーク構造体から構成されるタイヤの機能を示す概念図である。自動車が止まっているときは路面に接地している部分のタイヤ（図９における（１）の領域）は車体の重量によって窪んだ状態にある。また、接地面と反対側のタイヤ（（３）の領域）は通常の円環状に膨らんだ状態にある。タイヤが矢印の方向（（１）→（２）→（３）→（１））に回転すると、（３）の状態にあるタイヤ（円環状に膨らんだ状態）は路面と接地する領域（（１）の領域）になり、車体重量によりタイヤが窪み、支持体も窪んでくる。この結果空気嚢が圧縮されて空気嚢内のエアーが通気孔から外部へ排気される。さらにタイヤが回転すると接地域（１）から外れ車体重量がかからない領域（（２）の領域）になり、支持体の自己復元力で支持体が元の状態に戻り始める。また支持体の内部に入っている空気嚢も自己復元力で膨らみ始め、通気孔から外部のエアーを空気嚢内へ吸気する。このエアーの吸気はタイヤの接地後端から始まり接地前端に来るまでの間で空気嚢が膨らみきるまで行なわれる。タイヤがさらに回転するとタイヤの接地後端から接地前端までの間の領域（（３）の領域）において支持体も空気嚢も元の膨らんだ状態（保圧状態）になる。さらにタイヤが回転すると、タイヤが接地域に入り上記のサイクルが繰り返される。本発明の空気嚢付きスポーク構造体から構成されるタイヤは、このようにタイヤの接地回転に合わせて空気を自動的に吸排気してタイヤの窪みと膨らみを繰り返すが、このことによってころがり抵抗を良好に保持しながら、乗心地性能も良好に確保できる。

尚、明細書のある部分に記載し説明した内容を記載しなかった他の部分においても矛盾なく適用できることに関しては、当該他の部分に当該内容を適用できることは言うまでもない。また、実施形態や実施例で示した内容を組み合わせて適宜採用できることや、これらと既存または既知のものとを組み合わせて適宜採用できることも言うまでもない。さらに、上記実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施でき、本発明の権利範囲が上記実施形態や実施例に限定されないことも言うまでもない。

本出願は、2012年5月24日に日本国に本出願人により出願された特願2012-119103号に基づくものであり、その全内容は参照により本出願に組み込まれる。

本発明のタイヤは、非空気入りタイヤまたは空気入りタイヤの代替タイヤとして各種用途で使用することができる。

１１・・・タイヤ、１２・・・タイヤホイール、
１３・・・内環バンド、１４・・・外環バンド、
１５・・・支持体（スポーク）、１６・・・トレッドリング、
１７・・・空気嚢、２２・・・ホイール、
２３・・・リム、２４・・・トレッド
２５・・・支持体、２７・・・空気嚢、
２８・・・吸気口、２９・・・エアー、
３０・・・排気口、３１・・・エアー、
４１・・・ホイール、４２・・・内環バンド、
４３・・・外環バンド、４４・・・支持体、
４５・・・空気嚢、４６・・・エアー、
４７・・・エアー、４８・・・接地領域、
５１・・・空気嚢、５２・・・嚢壁、
５３・・・内部空間、５４・・・逆止弁、
５５・・・逆止弁、５６・・・開閉弁、
５７・・・ストッパー、６１・・・空気嚢、
６２・・・嚢壁、６３・・・内部空間、
６４・・・逆止弁、６５・・・回転ボール、
６６・・・逆止弁、６７・・・回転ボール、
６８・・・接地領域、６９・・・上部領域、
７１・・・空気嚢、７２・・・嚢壁、
７３・・・内部空間、７４・・・逆止弁、
７５・・・逆止弁、７８・・・嚢壁、
７９・・・嚢壁、８０・・・嚢壁、
８１・・・嚢壁、８２・・・通気口、
８３・・・通気口、
９１・・・タイヤ、９２・・・タイヤホイール、
９３・・・内環バンド、９４・・・外環バンド、
９５・・・支持体（スプリング）、９６・・・トレッドリング、
９７・・・空気嚢、９８・・・車軸、
１０１・・・タイヤ、１０２・・・タイヤホイール、
１０３・・・内環バンド、１０４・・・外環バンド、
１０５・・・支持体（スプリング）、１０６・・・トレッドリング、
１０７・・・空気嚢、

Claims (8)

1. ホイールの外周側に円環状の内環バンドおよび前記内環バンドと離間した同心円の円環状の外環バンドを有するタイヤにおいて、前記内環バンドおよび外環バンドの間に外気と連通した吸排気機構を備えた空気嚢を有し、
   前記内環バンドおよび外環バンドを連結する支持体を備えており、
   前記空気嚢がタイヤ周方向に複数存在し、
   前記空気嚢は、接地領域になると窪んで内部エアーを外気へ排気し、接地領域から離れると外気からエアーを吸気する機能を有する、タイヤ。
2. 前記空気嚢の排気孔は前記外環バンドの最外層まで連通している請求項１に記載のタイヤ。
3. ホイールの外周側に円環状の内環バンドおよび前記内環バンドと離間した同心円の円環状の外環バンドを有するタイヤにおいて、前記内環バンドおよび外環バンドの間に外部と連通した吸排気機構を備えた空気嚢を有し、
   前記空気嚢の排気孔は前記外環バンドの最外層まで連通しているタイヤ。
4. 前記内環バンドおよび外環バンドを連結する支持体を備えた請求項３に記載のタイヤ。
5. 前記空気嚢がタイヤ周方向に複数存在する請求項３または４に記載のタイヤ。
6. 前記空気嚢は、接地領域になると窪んで内部エアーを排気し、接地領域から離れると外部からエアーを吸気する機能を有する請求項３〜５のいずれかの項に記載のタイヤ。
7. 前記空気嚢における吸気および／または排気は、前記空気嚢に備えた逆止弁を通して行なわれる請求項１，２又は６に記載のタイヤ。
8. 前記外環バンドはタイヤ用ゴム組成物で構成されている請求項１〜７のいずれかの項に記載のタイヤ。

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