KR20160087334A

KR20160087334A - 에어리스 타이어

Info

Publication number: KR20160087334A
Application number: KR1020150169852A
Authority: KR
Inventors: 와코 이와무라; 마코토 스기야
Original assignee: 스미토모 고무 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2015-01-13
Filing date: 2015-12-01
Publication date: 2016-07-21
Also published as: CN105774406B; EP3045322B1; KR102313270B1; JP6383294B2; US9969219B2; JP2016130071A; CN105774406A; US20160200144A1; EP3045322A2; EP3045322A3

Abstract

스포크에서의 손상을 억제하여 내구성을 향상시킨다.
트레드 링(2)과 허브(3)를 스포크(4)로 연결한 에어리스 타이어(1)이다. 스포크(4)는, 트레드측 환형부(8)와 허브측 환형부(9) 사이를 잇는 스포크판부(10)를 구비한다. 스포크판부(10)는, 허브측 환형부(9)와의 제1 접속 위치(Pa)로부터 두께(T)를 점감하는 제1 두께 점감 영역(Ya)과, 트레드측 환형부(8)와의 제2 접속 위치(Pb)로부터 두께(T)를 점감하는 제2 두께 점감 영역(Yb)과, 이들 사이에 배치되는 최소 두께 영역(Ym)을 구비한다. 제1, 제2 두께 점감 영역의 길이(L1, L2)는, 스포크판부의 길이(L0)의 0.05배 이상이다.

Description

에어리스 타이어{AIRLESS TIRE}

본 발명은 스포크의 손상을 억제하여 내구성을 향상시킨 에어리스 타이어에 관한 것이다.

충전 내압에 의해 하중을 지지하는 공기 타이어에서는, 펑크의 발생은 구조 상 불가피하다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 최근, 예컨대 도 6에 대략 나타내는 바와 같이, 트레드 링(a)과 허브(b) 사이를, 방사형으로 배열하는 복수의 스포크판부(c1)로 이루어지는 스포크(c)에 의해 연결시킨 구조의 에어리스 타이어가 제안되어 있다(예컨대, 특허문헌 1 참조). 또한 도 6은 타이어의 하중 부하 상태를 나타낸다.

상기 구조의 타이어에서는, 허브(b)나 차축(d)이, 차축(d)의 상방측에 위치하는 스포크판부(c1)에 의해 매달리도록 유지된다. 따라서, 차축(d)에 하중(F)이 부하된 경우, 차축(d)의 상방측에 위치하는 스포크판부(c1)에는 인장력이 작용하여 신장이 발생하며, 하방측에 위치하는 스포크판부(c1)에는 압축력이 작용하여 굽힘 변형이 발생한다.

그리고 이 굽힘 변형의 반복에 의해, 스포크판부(c1)가 조기에 손상되어 에어리스 타이어의 내구성을 저하시킨다고 하는 문제가 있다. 특히, 플렉시블한 스포크판부(c1)와, 변형이 적은 허브(b) 및 링(a)의 연결 부분은, 굽힘 변형 시에 응력이 집중하여 변형이 커진다. 그 때문에, 이 연결 부분이 약해져 크랙 등의 손상을 발생시키게 된다.

특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2008-260514호 공보

그래서 본 발명은, 스포크판부의 두께 분포를 규정하는 것을 기본으로 하여, 스포크판부의 굽힘 변형 시에 있어서의 응력을 널리 분산시킬 수 있어, 스포크판부의 손상을 억제하여 내구성을 향상시킬 수 있는 에어리스 타이어를 제공하는 것을 과제로 하고 있다.

본 발명은, 접지면을 갖는 원통형의 트레드 링, 상기 트레드 링의 타이어 반경 방향 내측에 배치되며 또한 차축에 고정되는 허브, 및 상기 트레드 링과 허브를 연결하는 고분자 재료로 이루어지는 스포크를 구비하는 에어리스 타이어로서,

상기 스포크는, 상기 트레드 링의 내주면에 접합되는 트레드측 환형부와, 상기 허브의 외주면에 접합되는 허브측 환형부와, 이 허브측 환형부로부터 트레드측 환형부까지 타이어 반경 방향으로 연장하는 스포크판부를 일체로 구비하며,

상기 스포크판부는, 상기 허브측 환형부에 접속하는 제1 접속 위치로부터 두께(T)를 점감하면서 타이어 반경 방향 외측으로 연장하는 제1 두께 점감 영역과, 상기 트레드측 환형부에 접속하는 제2 접속 위치로부터 두께(T)를 점감하면서 타이어 반경 방향 내측으로 연장하는 제2 두께 점감 영역과, 그 사이에 배치되며 또한 두께(T)가 최소값(Tmin)이 되는 최소 두께 영역을 구비하고,

또한, 상기 제1 두께 점감 영역의 타이어 반경 방향 길이(L1) 및 상기 제2 두께 점감 영역의 타이어 반경 방향 길이(L2)는, 각각, 상기 스포크판부의 타이어 반경 방향 길이(L0)의 0.05배 이상인 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 상기 에어리스 타이어에서는, 상기 스포크판부의 두께(T)를, 상기 제1 접속 위치를 원점으로 하고 이 원점으로부터의 타이어 반경 방향 거리(x)의 함수 T(x)로 하였을 때, 상기 함수 T(x)의 1회 미분 함수 T'(x)는 다음 식 (1)∼(4)를 충족시키는 것이 바람직하다.

T'(0)=∞ ---(1)

T'(x1)=0 ---(2)

T'(x2)=0 ---(3)

T'(x3)=∞ ---(4)

(식 중, x1=L1, x2=L0-L2, x3=L0을 의미한다)

본 발명에 따른 상기 에어리스 타이어에서는, 상기 스포크판부의 두께(T)를, 상기 제1 접속 위치를 원점으로 하고 이 원점으로부터의 타이어 반경 방향 거리(x)의 함수 T(x)로 하였을 때, 상기 함수 T(x)의 2회 미분 함수 T"(x)는 다음 식 (5), (6)을 충족시키는 것이 바람직하다.

T"(x)<0 (0≤x≤x1) ---(5)

T"(x)>0 (x2≤x≤x3) ---(6)

(식 중, x1=L1, x2=L0-L2, x3=L0을 의미한다)

본 발명에 따른 상기 에어리스 타이어에서는, 상기 제1 두께 점감 영역은, 그 타이어 반경 방향 중앙 위치에 있어서의 두께(Ta₀ _. ₅)가, 상기 최소값(Tmin)의 1.05배∼1.5배, 또한 상기 제2 두께 점감 영역은, 그 타이어 반경 방향 중앙 위치에 있어서의 두께(Tb_0.5)가, 상기 최소값(Tmin)의 1.05배∼1.5배인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 상기 에어리스 타이어에서는, 상기 스포크판부는, 상기 제1 접속 위치와 제2 접속 위치 사이에, 타이어 축방향의 폭(W)이 최소값(Wmin)이 되는 최소폭 영역을 구비하며, 상기 최소값(Wmin)은, 상기 제1 접속 위치에 있어서의 폭(Wa)의 0.5배 이상 또한 1.0배 미만, 또는 상기 제2 접속 위치에 있어서의 폭(Wb)의 0.5배 이상 또한 1.0배 미만인 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 상기 에어리스 타이어에서는, 상기 스포크의 복소 탄성률(E*)은, 1 ㎫∼300 ㎫의 범위인 것이 바람직하다.

본 명세서에 있어서, 복소 탄성률(E*)은, 점탄성 스펙트로미터 VES((주)이와모토 세이사쿠쇼 제조)를 이용하여, 온도 30℃에 있어서, 주파수 10 ㎐, 초기 변형 10％, 동적 변형 2％, 및 인장 모드의 조건 하에서 측정한 값으로 하고 있다.

본 발명에서는 전술한 바와 같이, 스포크판부는, 허브측 환형부에 접속하는 제1 접속 위치로부터 두께(T)를 점감하면서 반경 방향 외측으로 연장하는 제1 두께 점감 영역과, 트레드측 환형부에 접속하는 제2 접속 위치로부터 두께(T)를 점감하면서 반경 방향 내측으로 연장하는 제2 두께 점감 영역과, 그 사이에 배치되는 최소 두께 영역을 구비한다. 그리고, 제1 두께 점감 영역 및 제2 두께 점감 영역의 반경 방향 길이(L1, L2)를 스포크판부의 반경 방향 길이(L0)의 0.05배 이상으로 설정하고 있다.

여기서, 에어리스 타이어에 있어서의 스포크의 휨은, 예컨대 공기 타이어의 측벽에 있어서의 휨에 비하여 매우 크다. 그 때문에, 예컨대 스포크판부를 일정 두께로 하고, 허브측 환형부 및 트레드측 환형부와의 연결 부분만을 원호면에서 연결하는 것만으로는, 응력의 분산 완화가 불충분하여, 원호면과 일정 두께 부분의 교점 부근에 있어서 손상이 발생한다.

그래서 본 발명에서는, 상기 제1 두께 점감 영역 및 제2 두께 점감 영역의 길이(L1, L2)를 스포크판부의 길이(L0)의 0.05배 이상으로 규정하여, 두께 점감 영역을 광범위하게 형성하고 있다. 이에 의해, 스포크판부의 굽힘 변형 시에 있어서의 응력을 널리 분산시키는 것이 가능해져, 스포크판부의 손상을 억제할 수 있다.

도 1은 본 발명의 에어리스 타이어의 일실시형태를 나타내는 사시도이다.
도 2는 에어리스 타이어의 타이어 축방향의 단면도이다.
도 3은 스포크판부를 나타내는 타이어 축방향과 직각 방향의 단면도이다.
도 4의 (A), (B)는 제1 두께 점감 영역 및 제2 두께 점감 영역을 확대하여 나타내는 타이어 축방향과 직각 방향의 단면도이다.
도 5는 스포크판부의 두께의 함수 T(x)를 예시하는 그래프이다.
도 6은 하중 부하 상태에 있어서의 종래의 에어리스 타이어를 개념적으로 나타내는 정면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서, 상세하게 설명한다.

도 1, 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 에어리스 타이어(1)는, 접지면(S)을 갖는 원통형의 트레드 링(2), 상기 트레드 링(2)의 반경 방향 내측에 배치되며 또한 차축(J)에 고정되는 허브(3) 및 상기 트레드 링(2)과 허브(3)를 연결하는 고분자 재료로 이루어지는 스포크(4)를 구비한다. 본 예에서는, 상기 에어리스 타이어(1)가 승용차용 타이어로서 형성되는 경우를 나타낸다.

상기 트레드 링(2)은, 공기 타이어에 있어서의 트레드부에 상당하는 부위이며, 접지면(S)을 이루는 트레드 고무(2A)와, 그 반경 방향 내측에 배치되는 보강 코드층(2B)을 구비한다.

트레드 고무(2A)로서는, 접지에 대한 마찰력, 내마모성이 우수한 고무 조성물을 적합하게 채용할 수 있다. 또한 접지면(S)에는, 웨트 성능을 부여하기 위해, 트레드홈(도시하지 않음)이 여러가지 패턴 형상으로 형성된다.

보강 코드층(2B)은, 본 예에서는, 반경 방향 외측의 아우터 브레이커(5)와, 반경 방향 내측의 이너 브레이커(6)를 포함하며, 그 사이에 고탄성 고무로 이루어지는 전단 고무층(7)이 배치된다.

상기 아우터 브레이커(5)는, 예컨대 스틸 코드 등의 고탄성의 보강 코드를, 타이어 둘레 방향에 대하여 예컨대 5°∼85°, 바람직하게는 10°∼35°의 각도로 경사 배열시킨 복수매, 본 예에서는 2장의 아우터 플라이(5A, 5B)로 형성된다. 이 아우터 브레이커(5)는, 각 보강 코드가 플라이 사이에서 상호 교차하도록, 경사의 방향을 다르게 하여 중첩 배치된다. 또한 상기 이너 브레이커(6)는, 예컨대 스틸 코드 등의 고탄성의 보강 코드를, 타이어 둘레 방향으로 나선형으로 권취한 1장 이상, 본 예에서는 1장의 이너 플라이로 형성된다.

상기 전단 고무층(7)은, 복소 탄성률(E*)이 바람직하게는 70 ㎫ 이상, 보다 바람직하게는 90 ㎫ 이상의 고탄성 고무로 형성된다. 이러한 고탄성 고무의 양측을, 아우터 브레이커(5) 및 이너 브레이커(6)에 의해 사이에 끼운 샌드위치 구조로 함으로써, 트레드 링(2)의 강성을 대폭 높일 수 있어, 타이어의 회전 성능을 높게 확보하는 것이 가능해진다.

상기 허브(3)는, 타이어 휠에 상당하는 것으로, 본 예에서는, 차축(J)에 고정되는 원반형의 디스크부(3A)와, 이 디스크부(3A)의 반경 방향 외단부에 일체로 형성되는 원통형의 스포크 부착부(3B)를 구비한다. 상기 디스크부(3A)의 중앙에는, 차축(J)의 전단부(Ja)가 삽입 관통하는 허브 구멍(3A1)이 형성된다. 또한 허브 구멍(3A1)의 주위에는, 차축측에 배치되는 볼트부(Jb)를 너트 고정하기 위한 복수의 볼트 삽입 관통 구멍(3A2)이 마련된다. 이러한 허브(3)로서는, 타이어 휠과 마찬가지로, 예컨대, 스틸, 알루미늄 합금, 마그네슘 합금 등의 금속 재료에 의해 형성되는 것이 바람직하다.

다음에, 상기 스포크(4)는, 고분자 재료에 의한 주형 성형에 의해, 트레드 링(2) 및 허브(3)와 일체 성형된다. 고분자 재료로서는, 열 가소성 수지, 열 경화성 수지를 채용할 수 있지만, 안전성의 관점에서, 열 경화성 수지, 예컨대 에폭시계 수지, 페놀계 수지, 우레탄계 수지, 실리콘계 수지, 폴리이미드계 수지, 멜라민계 수지 등이 적합하며, 특히 우레탄계 수지는 탄성 특성이 우수하기 때문에, 보다 적합하게 채용할 수 있다.

상기 스포크(4)는, 트레드 링(2)의 내주면에 접착제 등을 통해 접합되는 트레드측 환형부(8)와, 전방 허브(3)의 외주면에 접착제 등을 통해 접합되는 허브측 환형부(9)와, 허브측 환형부(9)로부터 트레드측 환형부(8)까지 타이어 반경 방향으로 연장하는 복수매의 스포크판부(10)를 일체로 구비한다. 도 1에서는, 트레드측 환형부(8) 및 허브측 환형부(9)가 생략되어 도시되어 있다.

도 3에 확대하여 나타내는 바와 같이, 스포크판부(10)는, 허브측 환형부(9)와는 제1 접속 위치(Pa)에서 접속하고, 또한 트레드측 환형부(8)와는 제2 접속 위치(Pb)에서 접속한다. 상기 제1 접속 위치(Pa) 및 제2 접속 위치(Pb)는, 타이어 축심으로부터 방사선형으로 연장하는 기준선(N) 상에 위치한다.

본 예에서는, 스포크판부(10)가, 타이어의 무부하 상태에 있어서 S자형으로 만곡하는 경우를 나타낸다. 즉, 본 예의 스포크판부(10)는, 타이어 둘레 방향 타방측으로 볼록해지는 원호형의 스포크 만곡부(10L)와, 타이어 둘레 방향 타방측으로 볼록해지는 원호형의 스포크 만곡부(10R)로 이루어지는 S자형으로 형성된다. 이 경우, S자를 따른 스포크판부(10)의 곡선 길이(LS)는, 스포크판부(10)의 타이어 반경 방향 길이(L0)[기준선(N)을 따른 직선 길이]의 0.5％∼7.0％이고, 보다 바람직하게는 1.0％∼5.0％이다. 이에 의해, 스포크판부(10)의 좌굴 변형을 방지하여 굽힘 변형을 원활하게 행하게 할 수 있다. 또한 요구에 따라, 스포크판부(10)를, 기준선(N)을 따라 직선형으로 형성할 수도 있다.

다음에, 상기 스포크판부(10)의 두께(T)가 하기와 같이 규정된다. 스포크판부(10)는, 제1 접속 위치(Pa)로부터 두께(T)를 점감하면서 타이어 반경 방향 외측으로 연장하는 제1 두께 점감 영역(Ya)과, 제2 접속 위치(Pb)로부터 두께(T)를 점감하면서 타이어 반경 방향 내측으로 연장하는 제2 두께 점감 영역(Yb)과, 그 사이에 배치되며 또한 두께(T)가 최소값(Tmin)이 되는 최소 두께 영역(Ym)을 구비한다. 또한 최소 두께 영역(Ym)에서는, 두께는 일정하다. 상기 제1 접속 위치(Pa)에서의 두께(Ta)와 제2 접속 위치(Pb)에서의 두께(Tb)는, 본 예에서는 서로 같으며, 각각 두께(T)의 최대값을 구성하고 있다. 그러나 두께(Ta, Tb) 중 한쪽이 커도 좋고, 이 경우 한쪽이 최대값, 다른쪽이 극대값을 구성한다.

또한 제1 두께 점감 영역(Ya)의 타이어 반경 방향 길이(L1), 및 상기 제2 두께 점감 영역(Yb)의 타이어 반경 방향 길이(L2)는, 각각, 스포크판부(10)의 상기 타이어 반경 방향 길이(L0)의 0.05배 이상으로 하고 있다.

여기서, 에어리스 타이어(1)에 있어서의 스포크(4)의 휨은, 예컨대 공기 타이어의 측벽에 있어서의 휨에 비하여 매우 크다. 그 때문에, 예컨대 스포크판부(10)를 일정 두께로 하고, 허브측 환형부(9) 및 트레드측 환형부(8)와의 연결 부분만을 원호면에서 연결한 것만으로는, 응력의 분산 완화가 불충분하여, 원호면과 일정 두께 부분의 교점 부근에서 손상이 발생한다. 그래서 본 발명에서는, 상기 제1 두께 점감 영역(Ya) 및 제2 두께 점감 영역(Yb)의 각 길이(L1, L2)를, 각각 스포크판부(10) 전체의 길이(L0)의 0.05배 이상으로 설정하고 있다. 이에 의해 굽힘 변형 시의 응력을 널리 분산시킬 수 있어 스포크판부(10)의 손상을 억제할 수 있다. 상기 길이(L1, L2)는, 길이(L0)의 0.07배 이상이고, 보다 바람직하게는 0.1배 이상이다. 또한 상기 길이(L1, L2)의 상한은 특별히 규제되지 않지만, 지나치게 길면 불필요한 중량 증가를 초래한다. 또한 한쪽이 지나치게 길면 다른쪽이 지나치게 짧아져, 굽힘 변형 형상이 언밸런스해져 응력의 분산 완화에 악영향을 끼친다. 따라서, 상기 길이(L1, L2)의 상한은 길이(L0)의 0.6배 이하이며, 또한 상기 길이의 비(L1/L2)는 2/3∼3/2의 범위가 바람직하다.

또한 상기 두께(T)를, 제1 접속 위치(Pa)를 원점으로 하고 이 원점으로부터의 타이어 반경 방향 거리(x)의 함수 T(x)로 하였을 때, 상기 함수 T(x)의 1회 미분 함수 T'(x), 즉 함수 T(x)를 1회 미분한 1차 도함수 T'(x)가, 다음 식 (1)∼(4)를 충족시키는 것이 바람직하다. 또한 식 중, x1=L1, x2=L0-L2, x3=L0을 의미한다.

T'(0)=∞ ---(1)

T'(x1)=0 ---(2)

T'(x2)=0 ---(3)

T'(x3)=∞ ---(4)

도 5에 스포크판부(10)의 두께의 함수 T(x)의 일례를 나타낸다. 식 (1), (4)에 있어서는, x=0에 있어서의 함수 T(x)의 접선, 및 x=x3에 있어서의 함수 T(x)의 접선이, 각각, 도 5에 있어서는 수직이 되며, 허브측 환형부(9) 및 트레드측 환형부(8)와 매끄럽게 접하는 것을 의미한다. 또한 식 (2), (3)에 있어서는, x=x1에 있어서의 함수 T(x)의 접선, 및 x=x2에 있어서의 함수 T(x)의 접선이, 각각, 도 5에 있어서는 수평이 되며, 최소 두께 영역(Ym)과 매끄럽게 접하는 것을 의미한다. 즉, 허브측 환형부(9)와, 제1 두께 점감 영역(Ya)과, 최소 두께 영역(Ym)과, 제2 두께 점감 영역(Yb)과, 트레드측 환형부(8)가 굴곡점을 갖는 일없이 매끄럽게 연속하는 것을 의미한다.

또한 상기 함수 T(x)의 2회 미분 함수 T"(x), 즉 함수 T(x)를 2회 미분한 2차 도함수 T"가, 다음 식 (5), (6)을 충족시키는 것도 바람직하다.

T"(x)<0 (0≤x≤x1) ---(5)

T"(x)>0 (x2≤x≤x3) ---(6)

식 (5)가 의미하는 바는, 제1 두께 점감 영역(Ya)에 있어서, x가 0으로부터 x1을 향하여 두께(T)가 감소하지만, 그 감소의 비율이 일정하지 않고, x가 0으로부터 x1을 향한 감소의 비율이 서서히 작아지는 것이다. 또한, 식 (6)이 의미하는 바는, 제2 두께 점감 영역(Yb)에 있어서는, x가 x2로부터 x3을 향하여 두께(T)가 증가하지만, 그 증가의 비율이 일정하지 않고, x가 x2로부터 x3을 향한 증가의 비율이 서서히 커지는 것이다. 이에 의해, 응력의 분산 완화 효과를 높일 수 있다.

또한 제1 두께 점감 영역(Ya), 및 제2 두께 점감 영역(Yb)의 윤곽 형상은, 단일 원호가 아니며, 제1 두께 점감 영역(Ya)에서는, 제1 접속 위치(Pa)로부터 타이어 반경 방향 외측을 향하여 곡률 반경이 점증하고, 제2 두께 점감 영역(Yb)에서는, 제2 접속 위치(Pb)로부터 타이어 반경 방향 내측을 향하여 곡률 반경이 점증하고 있다.

도 4의 (A), (B)에 나타내는 바와 같이, 스포크판부(10)에 있어서는, 제1 두께 점감 영역(Ya)의 타이어 반경 방향 중앙 위치(Q1)에 있어서의 두께(Ta₀ _. ₅)가, 상기 최소값(Tmin)의 1.05배∼1.5배인 것이 바람직하다. 또한 제2 두께 점감 영역(Yb)의 타이어 반경 방향 중앙 위치(Q2)에 있어서의 두께(Tb₀ _. ₅)가, 상기 최소값(Tmin)의 1.05배∼1.5배인 것이 바람직하다. 상기 중앙 위치(Q1)란, 제1 두께 점감 영역(Ya)의 양단(x=0, x=x1)으로부터 등거리 떨어진 위치를 의미한다. 또한 상기 중앙 위치(Q2)란, 제2 두께 점감 영역(Yb)의 양단(x=x2, x=x3)으로부터 등거리 떨어진 위치를 의미한다. 상기 두께(Ta₀ _.5, Tb₀ _. ₅)가, 각각 최소값(Tmin)의 1.05배 미만인 경우, 최소 두께 영역(Ym)과의 강성차가 지나치게 적어, 응력의 분산 완화 효과가 불충분해져 크랙이 발생하기 쉬운 경향으로 된다. 반대로, 두께(Ta₀ _.5, Tb₀ _. ₅)가, 각각 최소값(Tmin)의 1.5배를 넘으면, 불필요한 중량 증가를 초래하여, 구름 저항이 불리해진다.

스포크판부(10)에서는, 경량화를 도모하기 위해, 도 2에 나타내는 바와 같이, 제1 접속 위치(Pa)와 제2 접속 위치(Pb) 사이에, 타이어 축방향의 폭(W)이 최소값(Wmin)이 되는 최소폭 영역(K)을 마련할 수 있다. 특히 최소폭 영역(K)은, 최소 두께 영역(Ym) 내에 형성하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 최소값(Wmin)은, 제1 접속 위치(Pa)에 있어서의 폭(Wa)의 0.5배 이상 또한 1.0배 미만, 또는 제2 접속 위치(Pb)에 있어서의 폭(Wb)의 0.5배 이상 또한 1.0배 미만인 것이 더욱 바람직하다. 최소값(Wmin)이 폭(Wa 또는 Wb)의 0.5배 미만인 경우, 최소폭 영역(K)에 있어서의 인장 강도가 작아져, 스포크판부(10)의 하중 지지 능력을 저하시킨다. 또한, 최소폭 영역(K)을 형성하지 않고, 스포크판부(10)를 일정폭으로 형성할 수도 있다.

또한 스포크(4)에서는, 탄성이 지나치게 낮으면, 스포크(4)의 하중 지지 능력을 저하시키며, 하중 부하 시의 휨량이 커진다. 그 결과, 스포크판부(10)의 굽힘 변형량이 증가하여 내구성이 불리해진다. 반대로 탄성이 너무 높으면, 재료가 취약해지는 경향이 있어 내구성이 불리해진다. 이러한 관점에서 스포크(4)의 복소 탄성률(E*)은 1 ㎫∼300 ㎫의 범위가 바람직하고, 5 ㎫∼100 ㎫의 범위가 더욱 바람직하다.

또한 각 스포크판부(10)는, 타이어 축방향선에 대하여 평행하게 배치되어도 좋지만, 타이어 축방향선에 대하여 경사지게 하는 것이, 승차감 성능이나 진동 특성을 높이는 데 있어서 바람직하다.

이상, 본 발명의 특히 바람직한 실시형태에 대해서 상세하게 서술하였지만, 본 발명은 도시된 실시형태에 한정되는 일없이, 여러가지 양태로 변형하여 실시할 수 있다.

[실시예]

도 1, 2의 기본 구조를 갖는 에어리스 타이어(타이어 사이즈 145/70R12에 상당하는 타이어)가, 표 1의 사양에 기초하여 시작(試作)되어, 타이어의 내구성, 타이어의 질량, 구름 저항성이 각각 테스트되었다. 또한 비교예 1에서는, 스포크판부와 트레드측 환형부, 및 스포크판부와 허브측 환형부가, 각각 점감 영역을 갖는 일없이 접속된 경우를 나타내고, 비교예 2에서는 소원호형의 점감 영역에서 접속되어 있는 경우가 표시된다.

각 타이어 모두 스포크로서 우레탄계 수지가 이용되었다. 표 1의 기재 이외에는 실질적으로 동사양이며, 트레드 링의 공통 사양은 이하와 같다.

<외측 보강 코드층>

·플라이수: 2장

·보강 코드: 스틸 코드

·코드의 각도: +21도/-21도

<내측 보강 코드층>

·플라이수: 1장

·보강 코드: 스틸 코드

·코드의 각도: 0도(나선 권취)

<전단 고무층>

·복소 탄성률(E*): 90 ㎫

·두께: 4 ㎜

(1) 내구성능:

드럼 시험기를 이용하여, 샘플 타이어를, 하중(3 kN), 속도(100 ㎞/h)의 조건으로 드럼 상을 주행시켜, 타이어에 고장이 발생하기까지의 주행 거리(㎞)를 표시하였다. 수치가 큰 쪽이 내구성능이 우수하다.

(2) 질량:

타이어의 질량을, 비교예 1을 기준으로 하여 비교하였다. 마이너스(-) 표시는, 비교예 1보다 경량인 것을 나타낸다. 단위는 g이다.

(3) 구름 저항성:

구름 저항 시험기를 이용하여, 하중(1 kN), 속도(40 ㎞/h)의 조건으로 측정한 구름 저항 계수(구름 저항/하중×10⁴)를, 비교예 1을 100으로 하는 지수로 표시하였다. 수치가 작은 쪽이 양호하다.

※1) 스포크판부의 반경 방향 길이(L0)에 대한 비로 표시.

※2) 스포크판부의 최소값(Tmin)에 대한 비로 표시.

※3) 제1 접속 위치에서의 폭(Wa)에 대한 비.(제1 접속 위치에서의 폭(Wa)과 제2 접속 위치에서의 폭(Wb)은 같다.)

※4) T"<0은 되지 않는다.

※5) T">0은 되지 않는다.

표 1에 나타내는 바와 같이, 실시예는, 스포크의 손상이 억제되어 내구성이 향상되어 있는 것을 확인할 수 있다.

1 에어리스 타이어
2 트레드 링
3 허브
4 스포크
8 트레드측 환형부
9 허브측 환형부
10 스포크판부
K 최소폭 영역
Pa 제1 접속 위치
Pb 제2 접속 위치
S 접지면
Ya 제1 두께 점감 영역
Yb 제2 두께 점감 영역
Ym 최소 두께 영역

Claims

접지면을 갖는 원통형의 트레드 링, 상기 트레드 링의 타이어 반경 방향 내측에 배치되며 또한 차축에 고정되는 허브, 및 상기 트레드 링과 허브를 연결하는 고분자 재료로 이루어지는 스포크를 구비하는 에어리스 타이어로서,
상기 스포크는, 상기 트레드 링의 내주면에 접합되는 트레드측 환형부와, 상기 허브의 외주면에 접합되는 허브측 환형부와, 이 허브측 환형부로부터 트레드측 환형부까지 타이어 반경 방향으로 연장하는 스포크판부를 일체로 구비하며,
상기 스포크판부는, 상기 허브측 환형부에 접속하는 제1 접속 위치로부터 두께(T)를 점감하면서 타이어 반경 방향 외측으로 연장하는 제1 두께 점감 영역과, 상기 트레드측 환형부에 접속하는 제2 접속 위치로부터 두께(T)를 점감하면서 타이어 반경 방향 내측으로 연장하는 제2 두께 점감 영역과, 이들 사이에 배치되며 또한 두께(T)가 최소값(Tmin)이 되는 최소 두께 영역을 구비하고,
또한, 상기 제1 두께 점감 영역의 타이어 반경 방향 길이(L1), 및 상기 제2 두께 점감 영역의 타이어 반경 방향 길이(L2)는, 각각, 상기 스포크판부의 타이어 반경 방향 길이(L0)의 0.05배 이상인 것을 특징으로 하는 에어리스 타이어.
제1항에 있어서, 상기 스포크판부의 두께(T)를, 상기 제1 접속 위치를 원점으로 하고 이 원점으로부터의 타이어 반경 방향 거리(x)의 함수 T(x)로 하였을 때, 상기 함수 T(x)의 1회 미분 함수 T'(x)는 다음 식 (1)∼(4)를 충족시키는 것을 특징으로 하는 에어리스 타이어.
T'(0)=∞ ---(1)
T'(x1)=0 ---(2)
T'(x2)=0 ---(3)
T'(x3)=∞ ---(4)
(식 중, x1=L1, x2=L0-L2, x3=L0을 의미한다)
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스포크판부의 두께(T)를, 상기 제1 접속 위치를 원점으로 하고 이 원점으로부터의 타이어 반경 방향 거리(x)의 함수 T(x)로 하였을 때, 상기 함수 T(x)의 2회 미분 함수 T"(x)는 다음 식 (5), (6)을 충족시키는 것을 특징으로 하는 에어리스 타이어.
T"(x)<0 (0≤x≤x1) ---(5)
T"(x)>0 (x2≤x≤x3) ---(6)
(식 중, x1=L1, x2=L0-L2, x3=L0을 의미한다)
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1 두께 점감 영역은, 그 타이어 반경 방향 중앙 위치에 있어서의 두께(Ta₀ _. ₅)가, 상기 최소값(Tmin)의 1.05배∼1.5배이고, 상기 제2 두께 점감 영역은, 그 타이어 반경 방향 중앙 위치에 있어서의 두께(Tb₀ _. ₅)가, 상기 최소값(Tmin)의 1.05배∼1.5배인 것을 특징으로 하는 에어리스 타이어.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스포크판부는, 상기 제1 접속 위치와 제2 접속 위치 사이에, 타이어 축방향의 폭(W)이 최소값(Wmin)이 되는 최소폭 영역을 구비하며, 상기 최소값(Wmin)은, 상기 제1 접속 위치에 있어서의 폭(Wa)의 0.5배 이상 또한 1.0배 미만이거나, 또는 상기 제2 접속 위치에 있어서의 폭(Wb)의 0.5배 이상 또한 1.0배 미만인 것을 특징으로 하는 에어리스 타이어.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스포크의 복소 탄성률(E*)은, 1 ㎫∼300 ㎫의 범위인 것을 특징으로 하는 에어리스 타이어.