JP6302355B2 - 非空気式タイヤ - Google Patents

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Description

本発明は、優れた耐久性能を有する非空気式タイヤに関する。
路面に接地する環状のトレッド部と、トレッド部のタイヤ半径方向の内側に位置する環状の内周部と、トレッド部と内周部との間を放射状にのびて継ぐ複数本の連結部とを含む非空気式タイヤが知られている。トレッド部は、一般的に、ゴム又は樹脂で形成されている部分を含んでいる。このような非空気式タイヤは、走行時に、トレッド部が圧縮及び引張変形を繰り返すことにより、トレッド部で大きなヒステリシスロスが生じる。ヒステリシスロスは、熱エネルギーとなってトレッド部を発熱させる。この発熱は、トレッド部を劣化させ、非空気式タイヤの耐久性能を悪化させる。
特開2008−132951号公報 特許第4855646号公報
本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、優れた耐久性能を有する非空気式タイヤを提供することを主たる目的としている。
本発明は、路面に接地する環状のトレッド部と、前記トレッド部のタイヤ半径方向の内側に位置する環状の内周部と、前記トレッド部と前記内周部とを継ぐ複数本の連結部とを含む非空気式タイヤであって、前記トレッド部は、前記路面に接地する第1部分と、前記内周部側の内周面を含む第2部分とを含み、前記第2部分の熱伝導率は、前記第1部分の熱伝導率よりも大きいことを特徴とする。
本発明に係る非空気式タイヤは、前記第2部分の熱伝導率が、前記第1部分の熱伝導率の2倍以上であるのが望ましい。
本発明に係る非空気式タイヤは、前記第2部分の熱伝導率が、1.0W/(m・K)以上であるのが望ましい。
本発明に係る非空気式タイヤは、前記第2部分の厚さが、0.001〜2mmであるのが望ましい。
本発明に係る非空気式タイヤは、前記第2部分の少なくとも一部には、表面粗さが1〜30μmの粗面部が形成されているのが望ましい。
本発明に係る非空気式タイヤは、前記第1部分が、樹脂又はゴムからなるのが望ましい。
本発明に係る非空気式タイヤは、前記第1部分が、ゴムを含む外層部と、前記外層部のタイヤ半径方向内側に設けられかつウレタン樹脂である内層部とを含んでいるのが望ましい。
本発明に係る非空気式タイヤは、前記第2部分が、シリコーン系、ウレタン系、又はエポキシ系の樹脂又はゴムであるのが望ましい。
本発明は、路面に接地する環状のトレッド部と、トレッド部のタイヤ半径方向の内側に位置する環状の内周部と、トレッド部と内周部とを継ぐ複数本の連結部とを含む非空気式タイヤである。トレッド部は、路面に接地する第1部分と、内周部側の内周面を含む第2部分とを含み、第2部分の熱伝導率は、第1部分の熱伝導率よりも大きい。第1部分は、路面に接地することにより、圧縮及び引張変形を繰り返すことにより発熱するが、その熱は、熱伝導率の大きい第2部分によって、内周面からタイヤ外部にスムーズに放出される。従って、本発明の非空気式タイヤは、トレッド部の発熱による劣化が抑制され、優れた耐久性能を有する。
本発明の一実施形態を示す非空気式タイヤの斜視図である。 図1の非空気式タイヤをホイールに装着した状態を示す斜視図である。 図1の非空気式タイヤをタイヤ周方向に切断した部分拡大断面図である。 他の実施形態の非空気式タイヤの部分拡大断面図である。
以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図1は、本実施形態の非空気式タイヤ1の斜視図である。非空気式タイヤ1は、例えば、乗用車や重荷重用の車両に利用される。非空気式タイヤ(以下、単に「タイヤ」ということがある。)1は、タイヤの物理的な剛性によって荷重を支持することができる。従って、タイヤ1の内部に加圧された空気が充填される空気入りタイヤとは異なっている。
図1に示されるように、タイヤ1は、環状のトレッド部2、トレッド部2のタイヤ半径方向の内側に位置する内周部3、及び、トレッド部2と内周部3との間を継ぐ連結部4とを含んでいる。
内周部3は、タイヤ周方向に連続する環状体である。内周部3は、例えば、タイヤ幅方向に一定の幅及び厚さを有している。内周部3は、例えば、樹脂材料により構成されている。本実施形態の内周部3は、ウレタン樹脂で構成されている。
本実施形態のタイヤ1の内周部3には、空気入りタイヤに使用されるようなリムではなく、例えば、図2に示されるようなホイールHが固着される。このホイールHが、車両の車軸(図示省略)に取り付けられる。
図1に示されるように、本実施形態の連結部4は、タイヤ軸方向にのびる板状をなし、タイヤ周方向に配されている。連結部4は、タイヤ周方向に複数本も設けられている。車軸に垂直荷重が作用した場合、その荷重は、車軸よりも上方に配されている連結部4の引張剛性と、車軸よりも下方に配されている連結部4の圧縮剛性とで、それぞれ支持される。
連結部4は、例えば、タイヤ放射方向に対して傾斜している。本実施形態のタイヤ周方向に隣り合う連結部4、4は、それぞれタイヤ放射方向に対して逆向きに傾けられている。
連結部4のタイヤ半径方向の外端4aはトレッド部2に固着されている。連結部4のタイヤ半径方向の内端4bは、内周部3に固着されている。連結部4のタイヤ半径方向の外端4a及び内端4bは、本実施形態では、タイヤ軸方向に沿ってのびている。連結部4は、例えば、内周部3と等しい幅Waを有している。これにより、連結部4の剛性を大きく確保することができる。連結部4の形状は、このような態様に限定されるものではなく、例えば、タイヤ半径方向又は周方向にジグザグにのびるものや、タイヤの周方向断面において、網目状にのびるもの等、種々の態様が採用される。
連結部4は、樹脂又はゴム材料で形成されている。連結部4がゴム材料である場合、JISK6253に準拠し、温度23℃の環境下において、例えば、70〜95度のデュロメータA硬さを有するのが望ましい。連結部4が樹脂材料である場合、例えば、荷重支持能力を十分に発揮し得る硬さを持ったウレタン樹脂が望ましい。このような連結部4は、走行時の振動を吸収し、乗り心地性能を向上させる。本実施形態では、連結部4は、熱硬化ポリウレタンで成形されている。
トレッド部2は、タイヤ周方向に連続する環状体である。トレッド部2は、例えば、一定の幅Wを有している。トレッド部2は、内周部3と同心に配されている。
本実施形態のトレッド部2は、外側に設けられる第1部分5と、内周部3側の内周面2bを有する第2部分6とを含んでいる。
第1部分5は、路面に接地するトレッド面2aを有する外層部7と、外層部7のタイヤ半径方向内側に設けられる内層部8とを含んでいる。外層部7と内層部8は、同心に配されていている。
外層部7は、タイヤ周方向に連続する環状体である。外層部7は、ゴム、本実施形態では、硬質のゴムを含んでいる。このような外層部7は、タイヤ1の耐久性と乗り心性とを高める反面、圧縮及び引張変形を繰り返すことにより、大きなヒステリシスロスを生じ、熱エネルギーとなって第1部分5を発熱させる。なお、外層部7は、例えば、金属又は有機繊維のコードを配列した補強コード層(図示省略)を有している。
内層部8は、タイヤ周方向に連続する環状体である。内層部8は、外層部7のタイヤ半径方向内側の面7aに接している。
図3は、タイヤ1をタイヤ周方向に切断した部分拡大断面図である。図3に示されるように、本実施形態では、内層部8のタイヤ半径方向内側の内面8aが、連結部4に接続されている。内層部8は、例えば、連結部4と同じ材料で形成されている。これにより、外層部7と連結部4とが、内層部8を介して強固に固着される。本実施形態では、内層部8と外層部7とは、接着材で固着されている。内層部8は、例えば、ウレタン樹脂である。
第2部分6は、第1部分5のタイヤ半径方向の内面5aの少なくとも一部、本実施形態では、第1部分5の内面5aの全部を覆っている。即ち、トレッド部2の内周面2bは、第2部分6で形成されている。
第2部分6の熱伝導率k2は、第1部分5の熱伝導率k1よりも大きい。これにより、第1部分5が路面に接地することにより発生した熱が、熱伝導率の大きい第2部分6によって、内周面2bからタイヤ外部にスムーズに放出される。従って、本発明の非空気式タイヤ1は、トレッド部2の第1部分5の発熱による劣化が抑制される他、外層部7と内層部8とを固着する接着材の劣化が抑制され、優れた耐久性能を有する。第1部分5の熱伝導率は、外層部7や内層部8の各部分の熱伝導率を、夫々の体積で重み付けした平均の熱伝導率である。
第2部分6の熱伝導率k2は、好ましくは、第1部分5の熱伝導率k1の2倍以上、より好ましくは4倍以上である。第2部分6の熱伝導率k2が第1部分5の熱伝導率k1の2倍以上の場合、第1部分5の熱が第2部分6にスムーズに伝導され、内周面2bから効果的に熱を放出することができる。第2部分6の熱伝導率k2は、第1部分5の熱伝導率k1よりも大きいほど、内周面2bからの放熱効果が高められる。
上述の作用を、さらに効果的に発揮させるために、第2部分6の熱伝導率k2は、好ましくは1.0W/(m・K)以上であり、より好ましくは1.9W/(m・K)以上である。このような第2部分6の材料としては、例えば、シリコーン系、ウレタン系、又はエポキシ系の樹脂又はゴムをベースとするのが望ましい。
第2部分6の厚さtは、好ましくは0.001〜2mmである。即ち、第2部分6の厚さtが0.001mm未満の場合、第1部分5の熱が第2部分6にスムーズに伝導されないおそれがある。第2部分6の厚さtが2mmを超える場合、タイヤ1の質量が大きくなるだけで、放熱効果の向上が小さくなるおそれがある。このような観点より、第2部分6の厚さtは、より好ましくは0.01mm以上であり、より好ましくは1.0mm以下である。
図1に示されるように、トレッド部2の内周面2bには、表面が粗面加工された粗面部10が形成されるのが望ましい。粗面部10は、内周面2bの表面積をさらに増加させる。このため、第1部分5の熱が大気中に一層スムーズに放出される。粗面加工には、例えば、エンボス加工、シボ加工又はナシ地加工などが望ましい。粗面部10は、本実施形態では、内周面2b全体に設けられている。
粗面部10の表面粗さRaは、好ましくは1〜30μmである。粗面部10の表面粗さRaが1μm未満の場合、内周面2bの表面積を大きくする効果が小さい。粗面部10の表面粗さRaが30μmを超える場合、走行時の圧縮及び引張変形による応力が粗面部10に集中し、亀裂等を生じさせるおそれがある。このため、粗面部10の表面粗さRaは、より好ましくは2〜20μmである。本明細書において、「表面粗さ」とは、日本工業規格JIS B0601:2001「製品の幾何特性仕様(GPS)−表面性状:輪郭曲線方式−用語,定義及び表面性状パラメータ」において規定された、輪郭曲線の算術平均高さ(粗さ曲線の算術平均粗さ)で表される。
図4は、他の実施形態のタイヤ1の部分断面図である。図4に示されるように、この実施形態では、連結部4の外面4eが、第2部分6と同じ材料で覆われている。これにより、第1部分5の内部の熱の他、連結部4の内部の熱がスムーズに放出されるため、タイヤ1の耐久性が、一層向上する。
以上、本発明の非空気式タイヤについて詳細に説明したが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施される。
図1に示した基本構造を有する非空気式タイヤが表1の仕様に基づき試作され、各試供タイヤの発熱性及び亀裂による損傷がテストされた。なお、共通仕様は、以下の通りである。
タイヤの外径Ha:635mm
トレッド部の幅W:195mm
第1部分の外層部の材料:天然ゴム+スチレン・ブタジエンゴム
第1部分の内層部の材料:熱硬化ポリウレタン(熱伝導率:0.25W/(m・K))
第1部分の熱伝導率k1:0.21W/(m・K)
第2部分の材料:シリコーンゴムベース(熱伝導率k2:1.9W/(m・K))
第2部分の材料:ウレタン樹脂ベース(熱伝導率k2:0.8W/(m・K))
内周部の材料:熱硬化ポリウレタン
連結部のタイヤ半径方向高さHb:90mm
連結部の幅Wa:185mm
連結部の材料:熱硬化ポリウレタン
<タイヤの発熱性>
ドラム試験機を用い、各試供タイヤが、下記の条件で走行された。その後、トレッド部の内周面の平均温度が熱画像装置(表面温度計)によって測定された。結果は、比較例1の値を100とする指数で表示されている。数値が小さいほど良好である。
走行距離:10km
荷重:4.55kN
速度:60km/h
<亀裂による損傷>
上記ドラム試験機を用い、各試供タイヤが、下記の条件で走行された。その後、トレッド部の内周面に生じた亀裂が観察された。結果は、亀裂の長さを基準とする下記の評価方法による3点法で表示している。数値が小さいほど良好である。
走行距離:10000km
荷重:4.55kN
速度:60km/h
<評価方法>
1:亀裂の発生なし
2:亀裂の長さが2mm未満
3:亀裂の長さが2mm以上
テストの結果が表1に示される。
Figure 0006302355
テストの結果、実施例のタイヤは、比較例のタイヤに比べて内周面の温度が小さいことが確認できた。また、実施例タイヤは、比較例のタイヤに比して、亀裂による損傷が小さい。このため、実施例タイヤは、比較例のタイヤに比して、耐久性能が向上する。また、熱伝導率が異なるゴム又は樹脂材料を用いてテストを行ったが、同様の結果が得られた。
1 非空気式タイヤ
2 トレッド部
2b 内周面
3 内周部
4 連結部
5 第1部分
6 第2部分

Claims (7)

  1. 路面に接地する環状のトレッド部と、前記トレッド部のタイヤ半径方向の内側に位置する環状の内周部と、前記トレッド部と前記内周部とを継ぐ複数本の連結部とを含む非空気式タイヤであって、
    前記トレッド部は、前記路面に接地する第1部分と、前記内周部側の内周面を含む第2部分とを含み、
    前記第2部分の熱伝導率は、前記第1部分の熱伝導率よりも大きく、
    前記第2部分の少なくとも一部には、表面粗さが1〜30μmの粗面部が形成されていることを特徴とする非空気式タイヤ。
  2. 路面に接地する環状のトレッド部と、前記トレッド部のタイヤ半径方向の内側に位置する環状の内周部と、前記トレッド部と前記内周部とを継ぐ複数本の連結部とを含む非空気式タイヤであって、
    前記トレッド部は、前記路面に接地する第1部分と、前記内周部側の内周面を含む第2部分とを含み、
    前記第2部分の熱伝導率は、前記第1部分の熱伝導率よりも大きく、
    前記第2部分は、シリコーン系、ウレタン系、又はエポキシ系の樹脂又はゴムであることを特徴とする非空気式タイヤ。
  3. 前記第2部分の熱伝導率は、前記第1部分の熱伝導率の2倍以上である請求項1又は2に記載の非空気式タイヤ。
  4. 前記第2部分の熱伝導率は、1.0W/(m・K)以上である請求項1乃至3のいずれかに記載の非空気式タイヤ。
  5. 前記第2部分の厚さは、0.001〜2mmである請求項1乃至4のいずれかに記載の非空気式タイヤ。
  6. 前記第1部分は、樹脂又はゴムからなる請求項1乃至5のいずれかに記載の非空気式タイヤ。
  7. 前記第1部分は、ゴムを含む外層部と、前記外層部のタイヤ半径方向内側に設けられかつウレタン樹脂である内層部とを含んでいる請求項6記載の非空気式タイヤ。
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