特許 6377515 非空気圧タイヤ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6377515

(24)【登録日】2018年8月3日

(45)【発行日】2018年8月22日

(54)【発明の名称】非空気圧タイヤ

(51)【国際特許分類】

   B60C 7/00 20060101AFI20180813BHJP

   B60C 7/10 20060101ALI20180813BHJP

   B60C 7/20 20060101ALI20180813BHJP

【ＦＩ】

   B60C7/00 H

   B60C7/00 D

   B60C7/10 C

   B60C7/20

【請求項の数】3

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2014-255415(P2014-255415)

(22)【出願日】2014年12月17日

(65)【公開番号】特開2016-113106(P2016-113106A)

(43)【公開日】2016年6月23日

【審査請求日】2017年8月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003148

【氏名又は名称】東洋ゴム工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000729

【氏名又は名称】特許業務法人 ユニアス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】宮本 健史

【審査官】 河島 拓未

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０３５７９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１２６０７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０３２０７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０１８４６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２３４５５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 独国特許出願公開第０４３３８６１２（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６０Ｃ １／００−１９／１２

Ｂ６０Ｂ ９／００−９／１６

９／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内側環状部と、
前記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に結合されて両者を連結する複数の連結部と、
前記外側環状部の外側に設けられたトレッド部と、を備え、
前記外側環状部は、前記内側環状部に向かって凸となる山部と、前記トレッド部に向かって凸となり、谷底部が前記トレッド部に接する谷部とがタイヤ周方向に交互に並ぶ波状に形成されており、
前記連結部は、前記外側環状部の谷部の谷底部以外に結合され、
前記外側環状部と前記トレッド部の間に低弾性体層が配置されることを特徴とする非空気圧タイヤ。

【請求項2】

前記連結部は、前記外側環状部の山部の山頂部に結合されることを特徴とする請求項１に記載の非空気圧タイヤ。

【請求項3】

前記外側環状部には補強材が埋設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の非空気圧タイヤ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、タイヤ内腔に空気を充填した空気入りタイヤの代わりとして使用することができる非空気圧タイヤに関するものである。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【0004】

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、中実ゴム構造の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はない。そのため、ソリッドタイヤおよびクッションタイヤは、乗り心地性能が重視される乗用車用には採用されていなかった。

【0005】

下記特許文献１には、衝撃吸収性を向上させる目的で、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る外側環状部と、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備え、前記外側環状部は、最外側に配されるトレッド層と、このトレッド層の内側に配される発泡体からなるクッション層とを有する非空気圧タイヤが記載されている。

【0006】

また、下記特許文献２には、回転に伴う接地圧変動を低減させる目的で、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し周方向に各々が独立する複数の連結部とを有する支持構造体と、前記支持構造体の外側に設けられ、タイヤ軸方向に偏平なドーナツ形状をなす外皮部と、その外皮部の内方にて空気を充填可能に形成された中空部とを有する空気嚢と、を備える非空気圧タイヤが記載されている。

【0007】

また、下記特許文献３には、耐久性、乗り心地、ノイズ性能等を向上させる目的で、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中間環状部と、その中間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中間環状部とを連結する複数の内側連結部と、前記外側環状部と前記中間環状部とを連結する複数の外側連結部とを備え、前記内側連結部の数よりも前記外側連結部の数が多いことを特徴とする非空気圧タイヤが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０１４−８９５２号公報

【特許文献2】特開２０１１−１７８３０８号公報

【特許文献3】特開２０１０−１２６０７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、特許文献１〜３に記載された非空気圧タイヤは、主にスポーク（連結部）のみで荷重を支持するため、スポークへの負担が大きくなり、耐久性や乗り心地が不十分であることが分かった。

【0010】

そこで、本発明の目的は、耐久性及び乗り心地を向上できる非空気圧タイヤを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

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、内側環状部と、前記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に結合されて両者を連結する連結部と、前記外側環状部の外側に設けられたトレッド部と、を備え、前記外側環状部は、前記内側環状部に向かって凸となる山部と、前記トレッド部に向かって凸となり、谷底部が前記トレッド部に接する谷部とがタイヤ周方向に交互に並ぶ波状に形成されており、前記連結部は、前記外側環状部の谷部の谷底部以外に結合されるものである。

【0012】

本発明では、外側環状部が内側環状部に向かって凸となる山部とトレッド部に向かって凸となる谷部とがタイヤ周方向に交互に並ぶ波状に形成され、内側環状部と外側環状部とを連結する連結部が、外側環状部の谷部の谷底部以外に結合される。これにより、連結部に荷重がかかった際、外側環状部が撓んで衝撃を緩和できるため、耐久性及び乗り心地を向上できる。

【0013】

本発明にかかる非空気圧タイヤにおいて、前記連結部は、前記外側環状部の山部の山頂部に結合されることが好ましい。

【0014】

波状に形成された外側環状部の山部の山頂部に連結部を結合することで、連結部に荷重がかかった際、外側環状部が大きく撓んで衝撃を緩和できるため、耐久性及び乗り心地を効果的に向上できる。

【0015】

本発明にかかる非空気圧タイヤにおいて、前記外側環状部と前記トレッド部の間に低弾性体層が配置されることが好ましい。

【0016】

外側環状部とトレッド部の間に低弾性体層を配置することで、連結部に荷重がかかった際、低弾性体層が衝撃を吸収するため、耐久性及び乗り心地を更に向上できる。

【0017】

本発明にかかる非空気圧タイヤにおいて、前記外側環状部には補強材が埋設されていることが好ましい。

【0018】

外側環状部を補強することで、耐久性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の非空気圧タイヤの一例を示す正面図

【図2】図１の非空気圧タイヤの部分拡大図

【図3】他の実施形態に係る非空気圧タイヤの部分拡大図

【図4】他の実施形態に係る非空気圧タイヤの部分拡大図

【発明を実施するための形態】

【0020】

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、非空気圧タイヤの一例を示す正面図である。図２は、図１の非空気圧タイヤの一部を拡大して示している。ここで、Ｏはタイヤ軸を、Ｈはタイヤ断面高さを、それぞれ示している。

【0021】

本発明の非空気圧タイヤＴは、内側環状部１と、内側環状部１の外側に同心円状に設けられた外側環状部２と、内側環状部１と外側環状部２とに結合されて両者を連結する複数の連結部３と、外側環状部２の外側に設けられたトレッド部４と、を備えている。

【0022】

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。

【0023】

内側環状部１のタイヤ径方向の厚みは、連結部３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１〜２０％が好ましく、２〜１０％がより好ましい。

【0024】

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。ただし、一般の空気入りタイヤの代替を想定した場合、２５０〜５００ｍｍが好ましく、３３０〜４４０ｍｍがより好ましい。

【0025】

内側環状部１のタイヤ軸方向の幅は、用途、車軸の長さ等に応じて適宜決定されるが、一般の空気入りタイヤの代替を想定した場合、１００〜３００ｍｍが好ましく、１３０〜２５０ｍｍがより好ましい。

【0026】

内側環状部１の引張モジュラスは、連結部３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、５〜１８００００ＭＰａが好ましく、７〜５００００ＭＰａ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。

【0027】

外側環状部２は、山部２１と谷部２２とがタイヤ周方向ＣＤに交互に並ぶ波状に形成されている。山部２１は、内側環状部１、すなわちタイヤ径方向内側に向かって凸となっている。一方、谷部２２は、トレッド部４、すなわちタイヤ径方向外側に向かって凸となっている。谷部２２の先端部である谷底部２２ａは、トレッド部４の内周面４ａに接し、固定されている。連結部３は、外側環状部２の谷部２２の谷底部２２ａ以外に結合される。本実施形態の連結部３は、外側環状部２の山部２１の山頂部２１ａに結合されている。

【0028】

谷底部２２ａ以外の部分では、外側環状部２とトレッド部４との間に隙間があるため、連結部３に圧縮荷重がかかった際、外側環状部２が撓んで衝撃を緩和でき、耐久性及び乗り心地を向上できる。本実施形態のように連結部３を外側環状部２の山頂部２１ａに結合することで、連結部３に圧縮荷重がかかった際、外側環状部２が大きく撓んで衝撃を緩和できるため、耐久性及び乗り心地を効果的に向上できる。

【0029】

外側環状部２は、ユニフォミティを向上させる観点から、厚みが一定の波状に形成されることが好ましい。外側環状部２の厚みは、連結部３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１〜２０％が好ましく、２〜１０％がより好ましい。

【0030】

外側環状部２の内径は、その用途等応じて適宜決定される。ここで、外側環状部２の内径とは、外側環状部２の山頂部２１ａを通る円の直径である。ただし、一般の空気入りタイヤの代替を想定した場合、４２０〜７５０ｍｍが好ましく、４８０〜６８０ｍｍがより好ましい。

【0031】

外側環状部２のタイヤ軸方向の幅は、用途等に応じて適宜決定されるが、一般の空気入りタイヤの代替を想定した場合、１００〜３００ｍｍが好ましく、１３０〜２５０ｍｍがより好ましい。

【0032】

外側環状部２の引張モジュラスは、連結部３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、５〜１８００００ＭＰａが好ましく、７〜５００００ＭＰａがより好ましい。

【0033】

連結部３は、内側環状部１と外側環状部２とを連結するものであり、両者の間に適当な間隔をあけるなどして、タイヤ周方向ＣＤに各々が独立するように複数設けられる。連結部３は、ユニフォミティを向上させる観点から、一定の間隔をおいて設けることが好ましい。連結部３の一方の端部は内側環状部１に結合され、他方の端部は外側環状部２に結合される。

【0034】

連結部３を全周に渡って設ける際の数としては、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、１０〜８０個が好ましく、４０〜６０個がより好ましい。図１には、連結部３を３０個設けた例を示す。

【0035】

個々の連結部３の形状としては、板状体、柱状体などが挙げられるが、本実施形態ではタイヤ径方向及びタイヤ幅方向に延設される板状体の例を示す。連結部３の延設方向は、タイヤ径方向±２５°以内が好ましく、タイヤ径方向±１５°以内がより好ましく、タイヤ径方向が最も好ましい。図１には、連結部３をタイヤ径方向に沿って配置した例を示す。

【0036】

連結部３のタイヤ周方向ＣＤの厚みは、内側環状部１および外側環状部２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Ｈ１の２〜１２％が好ましく、３〜１０％がより好ましい。

【0037】

連結部３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、５〜５０ＭＰａが好ましく、７〜２０ＭＰａがより好ましい。

【0038】

トレッド部４としては、従来の空気入りタイヤのトレッドゴムと同様のものを設けることが可能である。また、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。

【0039】

本発明では、図３に示すように、外側環状部２とトレッド部４の間に低弾性体層５が配置されることが好ましい。本実施形態では、外側環状部２の谷部２２の谷底部２２ａがトレッド部４に接しているため、低弾性体層５は、隣り合う谷底部２２ａの間の外側環状部２と、トレッド部４の内周面４ａとによって囲まれる空間に配置される。外側環状部２とトレッド部４の間に低弾性体層５を配置することで、連結部３に圧縮荷重がかかった際、外側環状部２が撓んで衝撃を緩和するだけでなく、低弾性体層５が衝撃を吸収するため、耐久性及び乗り心地を更に向上できる。

【0040】

ここで、低弾性体とは、圧縮弾性率が０．３〜５０MＰａのものをいう。粘度は、ＪＩＳ Ｋ７２２０に準じて測定した値である。低弾性体としては、低弾性樹脂、発泡性樹脂等が挙げられる。樹脂としては、シリコン、ウレタン、エポキシ樹脂などが例示されるが、弾性性能の観点から、ウレタンが好ましい。

【0041】

内側環状部１、外側環状部２、及び連結部３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５〜１００ＭＰａであり、より好ましくは７〜５０ＭＰａ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。

【0042】

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。

【0043】

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。

【0044】

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使用可能である。

【0045】

内側環状部１、外側環状部２、及び連結部３は、補強繊維により補強されていることが好ましい。特に、外側環状部２には、耐久性を向上させるために補強繊維（補強材の一例）が埋設されていることが好ましい。

【0046】

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。

【0047】

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。

【0048】

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。

【0049】

［他の実施形態］
（１）前述の実施形態では、連結部３が外側環状部２の山頂部２１ａに結合されているが、図４に示すように、山頂部２１ａ以外に結合されていてもよい。さらに、図４に示すように、外側環状部２の１つの波に対して複数の連結部３を設けてもよい。ただし、連結部３は、外側環状部２が大きく撓んで衝撃を緩和できるように、外側環状部２の山部２１に結合されるのが好ましく、山頂部２１ａに結合されるのが特に好ましい。

【0050】

（２）本発明の他の実施形態として、内側環状部と、前記内側環状部の外側に同心円状に設けられた中間環状部と、前記中間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中間環状部とに結合されて両者を連結する複数の内側連結部と、前記中間環状部と前記外側環状部とに結合されて両者を連結する複数の外側連結部と、前記外側環状部の外側に設けられたトレッド部と、を備え、前記外側環状部は、前記中間環状部に向かって凸となる山部と、前記トレッド部に向かって凸となり、谷底部が前記トレッド部に接する谷部とがタイヤ周方向に交互に並ぶ波状に形成されており、前記外側連結部は、前記外側環状部の谷部の谷底部以外に結合されるものでもよい。

【実施例】

【0051】

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。なお、実施例等における評価項目は下記のようにして測定を行った。

【0052】

耐久性
直径１．７ｍｍのドラムを備えた室内ドラム試験機を使用し、試験速度を８０ｋｍ／ｈとし、タイヤ負荷荷重をＪＩＳ規定の８５％から始め、規定時間ごとに荷重を上げていき、最終的に１４０％で走行させた。故障が生じるまでの走行距離を測定し、比較例１を１００としたときの指数で示し、この値が大きいほど耐久性が優れる。

【0053】

乗り心地
２名乗車でテストコースにおける乗り心地について総合的に官能評価した。比較例１を１００としたときの指数で示し、この値が大きいほど乗り心地が優れる。

【0054】

実施例１
図４に示すような内側環状部と外側環状部と複数の連結部とトレッド部とを備え、外側環状部が波状に形成されており、連結部が外側環状部の山頂部及び谷底部以外に結合されたものを実施例１とした。評価結果を表１に示す。

【0055】

実施例２
図１に示すような内側環状部と外側環状部と複数の連結部とトレッド部とを備え、外側環状部が波状に形成されており、連結部が外側環状部の山頂部に結合されたものを実施例２とした。評価結果を表１に示す。

【0056】

実施例３
実施例２に対し、外側環状部とトレッド部の間に低弾性体層を配置したものを実施例３とした。評価結果を表１に示す。

【0057】

実施例４
実施例３に対し、外側環状部に補強繊維を埋設したものを実施例４とした。評価結果を表１に示す。

【0058】

比較例１
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中間環状部と、その中間環状部の外側に同心円状に設けられた外側環状部と、内側環状部と中間環状部とを連結する複数の内側連結部と、外側環状部と中間環状部とを連結する複数の外側連結部とを備え、内側連結部の数よりも外側連結部の数が多くしたもの（特許文献３に記載の発明）を比較例１とした。より具体的には、外側連結部の数を内側連結部の数の２倍とした。評価結果を表１に示す。

【0059】

【表1】

【0060】

表１の結果から以下のことが分かる。実施例１〜４の非空気圧タイヤは、比較例１と比較して、耐久性及び乗り心地を向上できた。また、実施例２は、実施例１に比較して耐久性及び乗り心地を向上できた。実施例３は、実施例２に比較して、耐久性及び乗り心地を向上できた。また、実施例４は、実施例３に比較して、耐久性を向上できた。

【符号の説明】

【0061】

１ 内側環状部
２ 外側環状部
３ 連結部
４ トレッド部
５ 低弾性体層
２１ 山部
２１ａ 山頂部
２２ 谷部
２２ａ 谷底部
Ｔ 非空気圧タイヤ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】