JP6505667B2 - 非空気入りタイヤ - Google Patents
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Description
本願は、2014年3月17日に日本に出願された特願2014−53571号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
このような問題を解決するために近年では、例えば下記特許文献1に示されるような、車軸に取り付けられる取り付け体と、取り付け体をタイヤ径方向の外側から囲む外筒体と、取り付け体と外筒体とを変位自在に連結する連結部材と、を備える非空気入りタイヤが提案されている。
また、この非空気入りタイヤにおいては、連結部材が、一端部が外筒体に連結され、かつ他端部が取り付け体に連結された弾性連結板を備えている。
したがって、非空気入りタイヤの接地面のなかで、前記連結部分の直下に位置する部分に生ずる接地圧を低減することが可能になり、この接地面内での接地圧のばらつきを抑えることができる。
以上より、例えば、前記連結部分の破損、並びに振動や偏摩耗の発生等を抑えることができる。
さらに、弾性連結板の一端部における両周端面が、前述のように延在している。そのため、弾性連結板の一端部と外筒体とのタイヤ周方向の連結長さが長く確保されることとなり、接地面のなかで、弾性連結板の一端部の直下に位置する部分に生ずる接地圧をタイヤ周方向に分散することが可能になり、前述したように、前記連結部分の直下に位置する部分に生ずる接地圧を低減できることと相俟って、接地面内での接地圧のばらつきを確実に抑えることができる。
また、弾性連結板の一端部における両周端面が、前述のように延在していることから、この一端部がタイヤ周方向に倒れ込むように変形するのを抑制することが可能になり、前述の作用効果が確実に奏功される。
なお、弾性連結板の中間部分が、タイヤ径方向の外側から内側に向かうに従い、タイヤ周方向の一方側から他方側に向けて延在している。そのため、非空気入りタイヤにタイヤ径方向の圧縮力が加えられたときに、弾性連結板を例えば座屈変形等をさせにくくして円滑に弾性変形させることができる。
この非空気入りタイヤ1は、図示されない車軸に取り付けられる取り付け体11と、取り付け体11に外装される内筒体12、及び内筒体12をタイヤ径方向の外側から囲む外筒体13を備えるリング部材14と、内筒体12と外筒体13との間にタイヤ周方向に沿って複数配設されるとともに、これらの両筒体12、13同士を相対的に弾性変位自在に連結する連結部材15と、外筒体13の外周面側にその全周にわたって配設されたトレッド部材16と、を備えている。
突条部12aにおけるタイヤ周方向の大きさは、タイヤ径方向の外側から内側に向かうに従い漸次小さくなっている。突条部12aを画成する壁面のうち、タイヤ周方向の両側に位置する各側壁面、及びタイヤ径方向の内端に位置する頂壁面はそれぞれ、全域にわたって平坦面となっている。
装着筒部17、外リング部18、及びリブ19は例えばアルミニウム合金等の金属材料で一体に形成されている。装着筒部17及び外リング部18はそれぞれ、円筒状に形成され軸線Oと同軸に配設されている。複数のリブ19は、周方向に同等の間隔をあけて配置されている。
なお、キー溝部18aの内面形状が、突条部12aの外面形状と同形状とされ、かつそれぞれ18a、12aの体積が互いに同等となっている。すなわち、キー溝部18aにおけるタイヤ周方向の大きさが、タイヤ径方向の外側から内側に向かうに従い漸次小さくなり、キー溝部18aを画成する壁面のうち、タイヤ周方向の両側に位置する各側壁面、及びタイヤ径方向の内端に位置する底壁面はそれぞれ、全域にわたって平坦面となっている。
なお、外リング部18において、タイヤ周方向で隣り合うキー溝部18a同士の間に位置する部分には、タイヤ径方向に貫通する肉抜き孔がタイヤ幅方向Hに間隔をあけて複数配置されてなる孔列18cが、タイヤ周方向に間隔をあけて複数形成されている。また、リブ19にも、タイヤ幅方向Hに貫通する肉抜き孔19aが形成されている。
連結部材15は、第1弾性連結板21が一のタイヤ幅方向Hに沿った所定の位置にタイヤ周方向に沿って複数配置され、かつ第2弾性連結板22が前記一のタイヤ幅方向Hに沿った所定の位置とは異なるタイヤ幅方向Hに沿った他の位置にタイヤ周方向に沿って複数配置されるように、タイヤ周方向に沿って複数設けられている。
すなわち、複数の第1弾性連結板21は、タイヤ幅方向Hにおける同一の位置にタイヤ周方向に沿って複数配置されるとともに、複数の第2弾性連結板22は、第1弾性連結板21からタイヤ幅方向Hに離れた同一のタイヤ幅方向Hに沿った所定の位置にタイヤ周方向に沿って複数配置されている。
そして、タイヤ周方向で隣り合う第1弾性連結板21同士は互いに非接触とされ、タイヤ周方向で隣り合う第2弾性連結板22同士も互いに非接触となっている。さらに、タイヤ幅方向Hで隣り合う第1弾性連結板21及び第2弾性連結板22同士も互いに非接触となっている。
なお、第1弾性連結板21及び第2弾性連結板22それぞれの幅は互いに同等になっている。また、第1弾性連結板21及び第2弾性連結板22それぞれの厚さも互いに同等になっている。
なお、タイヤ周方向で互いに隣り合う第1弾性連結板21の一端部21a同士の間、並びに、第2弾性連結板22の一端部22a同士の間にはそれぞれ、外筒体13の内周面上においてタイヤ周方向の間隔Aが設けられている。
また、前記タイヤ側面視において、一の連結部材15における第1弾性連結板21の一端部21aは、一の連結部材15にタイヤ周方向の他方側で隣り合う他の連結部材15における第2弾性連結板22の一端部22aに対して、タイヤ周方向の一方側に離れている。
両弾性連結板21、22それぞれにおいて、複数の湾曲部21d〜21g、22d〜22gのうち、前記延在方向で互いに隣り合う各湾曲部21d〜21g、22d〜22gの湾曲方向が、互いに逆向きになっている。
第2弾性連結板22に形成された複数の湾曲部22d〜22gは、タイヤ周方向の一方側に向けて突となるように湾曲した第1湾曲部22dと、第1湾曲部22dと一端部22aとを接続しかつタイヤ周方向の他方側に向けて突となるように湾曲した第2湾曲部(接続部分)22eと、第1湾曲部22dと他端部22bとの間に位置しかつタイヤ周方向の他方側に向けて突となるように湾曲した第3湾曲部22fと、第3湾曲部22fと他端部22bとを接続しかつタイヤ周方向の一方側に向けて突となるように湾曲した第4湾曲部22gと、を有している。
図示の例では、第1湾曲部21d、22dは、第2湾曲部21e、22e、第3湾曲部21f、22f、及び第4湾曲部21g、22gよりも、前記タイヤ側面視の曲率半径が大きくなっている。なお、第1湾曲部21d、22dは、第1弾性連結板21及び第2弾性連結板22の前記延在方向における中央部に配置されている。
これにより、各連結部材15の前記タイヤ側面視の形状は、図4に示されるように、軸線Oと連結部材15におけるタイヤ周方向の中央部とを結ぶタイヤ径方向に沿って延びる仮想線Lに対して線対称となっている。
第1弾性連結板21及び第2弾性連結板22それぞれの他端部21b、22bの表面のうち、タイヤ周方向を向く両周端面はそれぞれ、タイヤ径方向の外側から内側に向かうに従い、互いが離間するようにタイヤ周方向の逆向きに延在している。また、第1、第2弾性連結板21、22それぞれの他端部21b、22bは、前記タイヤ側面視において、タイヤ径方向の外側から内側に向かうに従い、タイヤ周方向の長さが長くなる台形状を呈する。
図示の例では、各他端部21b、22bにおける両周端面は、前記タイヤ側面視でタイヤ周方向に窪む凹曲面状を呈する。なお、各他端部21b、22bにおける両周端面は、前記タイヤ側面視で真っ直ぐ延びる平面状を呈してもよいし、複数の平面が連ねられた多段状を呈してもよい。
ここで、図5に示されるように、第1弾性連結板21の一端部21aの表面のうち、タイヤ周方向の一方側を向く一方側周端面26bにおけるタイヤ径方向の内端X3は、第1弾性連結板21の表面のうち、タイヤ周方向の一方側を向く面において、第2湾曲部21eがなす曲面と一方側周端面26bがなす曲面との変曲点に位置している。また、図6に示されるように、第2弾性連結板22の一端部22aの表面のうち、タイヤ周方向の他方側を向く他方側周端面27bにおけるタイヤ径方向の内端X4は、第2弾性連結板22の表面のうち、タイヤ周方向の他方側を向く面において、第2湾曲部22eがなす曲面と他方側周端面27bがなす曲面との変曲点に位置している。
ここで、第1弾性連結板21における、一方側周端面26bの前記側面視での周長に対する他方側周端面26aの前記側面視での周長の比率、並びに、第2弾性連結板22における、他方側周端面27bの前記側面視での周長に対する一方側周端面27aの前記側面視での周長の比率はそれぞれ、0.5より大きく2.0より小さくなっている。
前記各比率が、0.5以下になると、第1弾性連結板21の他方側周端面26a、及び第2弾性連結板22の一方側周端面27aと、外筒体13と、の連結部分に生ずる応力を低減しにくくなる。また、前記各比率が、2.0以上になると、第1弾性連結板21の一方側周端面26b、及び第2弾性連結板22の他方側周端面27bと、外筒体13と、の連結部分に生ずる応力を低減しにくくなる。
なお、各一端部21a、22aにおける両周端面26a、26b、27a、27bは、前記タイヤ側面視で真っ直ぐ延びる平面状を呈してもよいし、複数の平面が連ねられた多段状を呈してもよい。
なお、立ち上がり角度θ1〜θ4は、前記タイヤ側面視において、前記各一端部21a、22aの周端面26a、26b、27a、27bにおけるタイヤ径方向の外端と内端X1、X2、X3、X4とを結ぶ直線と、外筒体13の内周面と、が、各一端部21a、22a側でなす角度となっている。
また、下辺長さL2は、立ち上がり高さH1に対して、2倍より大きく5倍より小さくなっている。
また、図5及び図6に示されるように、各一端部21a、22aのタイヤ径方向の内端におけるタイヤ周方向の大きさL1は、下辺長さL2に対して、5分の1より大きく2分の1より小さくなっており、例えば約4.0mmとなっている。
なお、外筒体13の外周面における半径は、例えば約150mmとなっている。
さらに本実施形態では、リング部材14は、図1に示されるように、タイヤ幅方向Hの一方側に位置する一方側分割リング部材23と、タイヤ幅方向Hの他方側に位置する他方側分割リング部材24と、に分割されている。なお図示の例では、リング部材14はタイヤ幅方向Hの中央部で分割されている。
さらに本実施形態では、一方側分割リング部材23及び第1弾性連結板21、並びに他方側分割リング部材24及び第2弾性連結板22はそれぞれ、射出成形により一体に形成されている。
以下、一方側分割リング部材23及び第1弾性連結板21が一体に形成されたものを第1分割ケース体31といい、他方側分割リング部材24及び第2弾性連結板22が一体に形成されたものを第2分割ケース体32という。
また、第1、第2分割ケース体31、32それぞれにおいて、一方側、他方側分割リング部材23、24と、第1、第2弾性連結板21、22と、は、互いに異なる材質で形成してもよいし、同一の材質で形成してもよい。なお、この材質としては、金属材料や樹脂材料等が挙げられるが、軽量化の観点から樹脂材料、特に熱可塑性樹脂が好ましい。
また、第1、第2分割ケース体31、32それぞれの全体をそれぞれ同時に射出成形する場合には、内筒体12に形成された複数の突条部12aをゲート部分としてもよい。
また、一方側分割リング部材23の内筒体12、及び他方側分割リング部材24の内筒体12それぞれのタイヤ幅方向Hの端縁同士は、タイヤ幅方向Hに離れている。これにより、取り付け体11に外嵌される内筒体12の内周面にバリが生ずることが防止されている。
そして、前述のように連結するに際し、各連結部材15が前記タイヤ側面視で前述のように線対称となるように、第1分割ケース体31及び第2分割ケース体32それぞれのタイヤ周方向の位置を合わせつつ、これらの両分割ケース体31、32のタイヤ幅方向Hの向きを互いに逆向きにした状態で、第1分割ケース体31及び第2分割ケース体32の各外筒体13のタイヤ幅方向Hの端縁同士を突き合わせて連結することにより、非空気入りタイヤ1が得られる。
したがって、非空気入りタイヤ1の接地面のなかで、前記連結部分の直下に位置する部分に生ずる接地圧を低減することが可能になり、この接地面内での接地圧のばらつきを抑えることができる。
以上より、例えば、前記連結部分の破損、並びに振動や偏摩耗の発生等を抑えることができる。
また、各一端部21a、22aと外筒体13とのタイヤ周方向の連結長さが長く確保され、接地面のなかで、各一端部21a、22aの直下に位置する部分に生ずる接地圧をタイヤ周方向に分散しやすくなることから、仮に、この非空気入りタイヤ1が二輪車に装着されて、タイヤ幅方向Hに対してキャンバー入力された際に、各一端部21a、22aと外筒体13との連結部分におけるタイヤ幅方向Hの端部に、応力が集中しやすいにもかかわらず、この応力をタイヤ周方向に分散させることができる。なお、非空気入りタイヤ1は、二輪車に限らず、種々の車両に適用可能である。
また、各一端部21a、22aの両周端面26a、26b、27a、27bが、前述のように延在していることから、この一端部21a、22aがタイヤ周方向に倒れ込むように変形するのを抑制することが可能になり、前述の作用効果が確実に奏功される。
また、第1弾性連結板21の中間部分21cが、タイヤ径方向の外側から内側に向かうに従い、タイヤ周方向の一方側から他方側に向けて延在し、また、第2弾性連結板22の中間部分22cが、タイヤ径方向の外側から内側に向かうに従い、タイヤ周方向の他方側から一方側に向けて延在している。そのため、非空気入りタイヤ1にタイヤ径方向の圧縮力が加えられたときに、第1、第2弾性連結板21、22を例えば座屈変形等をさせにくくして円滑に弾性変形させることができる。
また、各中間部分21c、22cに複数の湾曲部21d〜21g、22d〜22gが形成されている。そのため、第1、第2弾性連結板21、22に柔軟性を具備させることが可能になり、第1、第2弾性連結板21、22が破損するのを抑制することができる。
実施例1〜10として、図1〜図6で示した非空気入りタイヤを採用し、比較例として、前記した従来の非空気入りタイヤを採用した。各タイヤについて、サイズ、重量は同等にした。
そして、各非空気入りタイヤにおいて、タイヤ径方向の圧縮荷重を加えたときに、第1、第2弾性連結板の一端部における周端面と外筒体の内周面との連結部分が破損したときの荷重を測定した。
その結果、実施例1〜10では、比較例と比べて、重量は同等に維持したまま、強度を20%程度向上できたことが確認された。
また、実施例1〜10の立ち上がり高さH1、接続高さH2、間隔A、タイヤ周方向の大きさL1、下辺長さL2のスポークハイトH0に対する比率を以下の表1に示す。また、実施例1〜10の非空気入りタイヤの特徴及び効果を以下に示す。
実施例1:非空気入りタイヤの弾性変形をより大きくできる。また、非空気入りタイヤの幅広部が短くなるため、上記弾性変形を確保しつつ、軽量化が可能だが、応力緩和をする部分が少なくなる。
実施例2:非空気入りタイヤの応力緩和を維持しつつ、弾性変形をより大きくできる。
実施例3:非空気入りタイヤの弾性変形度と応力緩和のバランスが良い。
実施例4:非空気入りタイヤの弾性変形を確保しつつ、応力緩和効果が大きい。
実施例5:非空気入りタイヤの応力緩和効果をより大きくできる。また、非空気入りタイヤの周端長を長くとれるため、外筒体との接続をより連続的にできるが、スポーク長さを長くできないので、弾性変形の確保が困難。
実施例6:非空気入りタイヤの弾性変形をより大きくできるが、応力緩和をする部分が少なくなる。
実施例7:非空気入りタイヤの応力緩和を維持しつつ、弾性変形をより大きくできる。
実施例8:非空気入りタイヤの弾性変形度と応力緩和のバランスが良い。
実施例9:非空気入りタイヤの弾性変形を確保しつつ、応力緩和効果が大きい。
実施例10:非空気入りタイヤの応力緩和効果をより大きくできる。また、非空気入りタイヤの周端長を長くとれるため、外筒体との接続をより連続的にできるが、スポーク長さを長くできないので、弾性変形の確保が困難。
また、連結部材15を、内筒体12と外筒体13との間にタイヤ幅方向Hに沿って複数設けてもよい。
また、第1弾性連結板21及び第2弾性連結板22それぞれの他端部21b、22bは、前記実施形態に代えて例えば、内筒体12の外周面において軸線Oをタイヤ径方向で挟んで互いに反対となる各位置にそれぞれ連結してもよい。
また、連結部材15は、第1弾性連結板21及び第2弾性連結板22のうちのいずれか一方のみを有してもよい。
また、リング部材14をタイヤ幅方向Hに3個以上分割してもよいし、分割しなくてもよい。
また、リング部材14及び複数の連結部材15が一体に形成されていなくてもよい。
さらにまた、リング部材14及び連結部材15は、前記実施形態に示したものに限られない。例えば内筒体が備えられておらず、外筒体と取り付け体とが連結部材を介して相対的に弾性変位自在に直結されていてもよい。
また、第1、第2弾性連結板21、22それぞれの他端部21b、22bの両周端面は、例えば、前記タイヤ側面視で互いが平行となるように延在させる等適宜変更してもよい。
11 取り付け体
13 外筒体
15 連結部材
21 第1弾性連結板(弾性連結板)
22 第2弾性連結板(弾性連結板)
21a、22a 一端部
21b、22b 他端部
21c、22c 中間部分
21d、22d 第1湾曲部(湾曲部)
21e、22e 第2湾曲部(湾曲部、接続部分)
21f、22f 第3湾曲部(湾曲部)
21g、22g 第4湾曲部(湾曲部)
26a、26b、27a、27b 一端部の周端面
H タイヤ幅方向
Claims (4)
- 車軸に取り付けられる取り付け体と、
前記取り付け体をタイヤ径方向の外側から囲む外筒体と、
前記取り付け体と前記外筒体とを変位自在に連結する連結部材と、を備える非空気入りタイヤであって、
前記連結部材は、前記外筒体に連結された一端部が、前記取り付け体に連結された他端部よりもタイヤ周方向の一方側に位置し、かつ前記一端部と前記他端部との間に位置する中間部分を備える弾性連結板を備え、
前記弾性連結板の一端部の表面のうち、タイヤ周方向を向く両周端面はそれぞれ、タイヤ径方向の内側から外側に向かうに従い、互いが離間するようにタイヤ周方向の逆向きに延在し、
これらの両周端面のうち、タイヤ周方向の他方側を向く他方側周端面の、前記外筒体の内周面に対する立ち上がり角度が、タイヤ周方向の一方側を向く一方側周端面の、前記外筒体の内周面に対する立ち上がり角度より大きく、
前記弾性連結板の一端部における両周端面は、この非空気入りタイヤをタイヤ幅方向から見たタイヤ側面視でタイヤ周方向に窪む凹曲面状を呈し、
前記立ち上がり角度は、前記タイヤ側面視において、前記一端部の前記両周端面それぞれにおけるタイヤ径方向の外端と内端とを結ぶ直線と、前記外筒体の内周面と、が、前記一端部側でなす角度となっている非空気入りタイヤ。 - 前記中間部分における前記一端部との接続部分は、この非空気入りタイヤをタイヤ幅方向から見たタイヤ側面視において、タイヤ周方向の一方側に向けて突の曲面状を呈する請求項1に記載の非空気入りタイヤ。
- 前記弾性連結板は、タイヤ周方向に間隔をあけて複数配設され、
前記弾性連結板の一端部の、前記外筒体の内周面上におけるタイヤ周方向の大きさは、タイヤ周方向で互いに隣り合う前記弾性連結板の一端部同士の間の、前記外筒体の内周面上における間隔より大きくなっている請求項1または2に記載の非空気入りタイヤ。 - 前記中間部分には、タイヤ周方向に湾曲する湾曲部が、この非空気入りタイヤをタイヤ幅方向から見たタイヤ側面視において、前記弾性連結板が延びる延在方向に沿って複数形成され、
前記延在方向で互いに隣り合うそれぞれの前記湾曲部の湾曲方向が互いに逆向きとなっている請求項1から3のいずれか1項に記載の非空気入りタイヤ。
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