JP7340999B2

JP7340999B2 - 非空気圧タイヤ

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Publication number: JP7340999B2
Application number: JP2019162968A
Authority: JP
Inventors: 法行辻
Original assignee: Toyo Tire Corp
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2019-09-06
Filing date: 2019-09-06
Publication date: 2023-09-08
Anticipated expiration: 2039-09-06
Also published as: EP3789210B1; CN112455163B; EP3789210A1; US20210070103A1; CN112455163A; US11654718B2; JP2021041729A

Description

本発明は、非空気圧タイヤ（ｎｏｎ－ｐｎｅｕｍａｔｉｃｔｉｒｅ）に関する。

従来の非空気圧タイヤとして、例えば、下記特許文献１には、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、内側環状部と外側環状部とを連結し、タイヤ周方向に各々独立して設けられた複数の連結部とを備える非空気圧タイヤが記載されている。

連結部の形状によっては、外側環状部は、タイヤ幅方向において、複数の連結部が結合する結合領域と、複数の連結部が結合しない非結合領域と、を備える。このとき、外側環状部の非結合領域では、遠心力によって変形しやすく、耐久性が悪化してしまう。

特開２０１５－３９９８６号公報

そこで、本発明の目的は、連結部が結合しない外側環状部の非結合領域での遠心力による変形を抑制することができる非空気圧タイヤを提供することにある。

本発明の非空気圧タイヤは、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、タイヤ周方向に各々独立して設けられた複数の連結部と、前記外側環状部のタイヤ幅方向全体に埋設された少なくとも１層の環状の全体補強層と、前記外側環状部のタイヤ幅方向の一部のみに埋設された環状の部分補強層と、を備え、
前記外側環状部は、タイヤ幅方向において、前記複数の連結部が結合する結合領域と、前記複数の連結部が結合しない非結合領域と、を備え、
前記部分補強層は、タイヤ周方向から見て、前記非結合領域とタイヤ径方向に重なる。

また、本発明に係る非空気圧タイヤにおいて、前記部分補強層は、前記非結合領域の幅の８０％以上で前記非結合領域と重なるものでもよい。

また、本発明に係る非空気圧タイヤにおいて、前記部分補強層のタイヤ幅方向端部は、前記結合領域に位置するものでもよい。

また、本発明に係る非空気圧タイヤにおいて、前記部分補強層は、前記全体補強層よりもタイヤ径方向外側に配置されているものでもよい。

また、本発明に係る非空気圧タイヤにおいて、前記全体補強層が複数設けられており、前記部分補強層は、複数の全体補強層の間に配置されているものでもよい。

また、本発明に係る非空気圧タイヤにおいて、前記部分補強層は補強繊維で構成されており、前記補強繊維は、タイヤ周方向に対して０～４５°傾斜する方向に配列されているものでもよい。

本発明の非空気圧タイヤによれば、非結合領域を部分補強層によって補強することで、外側環状部の非結合領域での遠心力による変形を抑制することができる。

本発明の非空気圧タイヤの一例を示す正面図図１の非空気圧タイヤのＡ－Ａ断面図他の実施形態に係る非空気圧タイヤの断面図他の実施形態に係る非空気圧タイヤの断面図他の実施形態に係る非空気圧タイヤの断面図

以下、非空気圧タイヤの一実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、非空気圧タイヤＴの一例を示す正面図である。図２は、図１のＡ－Ａ断面図である。ここで、Ｏは軸心を示している。

非空気圧タイヤＴは、車両からの荷重を支持する支持構造体ＳＳを備えている。本発明の非空気圧タイヤＴは、このような支持構造体ＳＳを備えるものであればよく、その支持構造体ＳＳの外側（外周側）や内側（内周側）に、トレッドに相当する部材、補強層、車軸やリムとの適合用部材などを備えていてもよい。

本実施形態では、図１に示すように、支持構造体ＳＳの外側に、トレッド６が設けられている例を示す。トレッド６は、例えば、従来の空気入りタイヤと同様にゴムや、樹脂等で構成され、従来の空気入りタイヤと同様に、外周面にパターン（溝）を備えていてもよい。

本実施形態の非空気圧タイヤＴは、図１の正面図に示すように、支持構造体ＳＳが、内側環状部１と、そ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とを連結し、タイヤ周方向ＣＤに各々独立して設けられた複数の連結部３とを備えている。

本発明における支持構造体ＳＳは、弾性材料で成形されるが、支持構造体ＳＳを製造する際に、一体成形が可能となる観点から、内側環状部１、外側環状部２、及び連結部３は、補強構造を除いて基本的に同じ材質とすることが好ましい。また、例えば、支持構造体ＳＳの母材として、ポリエステルエラストマー等の熱可塑性エラストマー、天然ゴム等の架橋ゴム、又はその他の樹脂（例えば、ポリエチレン樹脂等の熱可塑性樹脂、ポリウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂）が採用されてもよい。また、例えば、母材の内部に、繊維又は金属コード等の補強材が埋設されていてもよい。

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。なお、内側環状部１の厚みは、特に限定されないが、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で、適宜設定される。

内側環状部１の内径は、特に限定されないが、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。内側環状部１のタイヤ幅方向の幅は、特に限定されないが、用途、車軸の長さ等に応じて適宜決定される。

外側環状部２は、ユニフォミティを向上させる観点から、厚みが一定の円筒形状であることが好ましい。なお、外側環状部２の厚みは、特に限定されないが、連結部３からの力を十分伝達しつつ、軽量化や耐久性の向上を図る観点で、適宜設定される。

外側環状部２の内径は、特に限定されないが、その用途等応じて適宜決定される。また、外側環状部２のタイヤ幅方向の幅は、特に限定されないが、用途等に応じて適宜決定される。なお、外側環状部２の幅は、内側環状部１の幅と同じであることが好ましい。

外側環状部２には、外側環状部２のタイヤ幅方向ＷＤ全体に少なくとも１層の環状の全体補強層４が埋設されている。本実施形態では、全体補強層４が１層設けられている。なお、全体補強層４は、外側環状部２のタイヤ幅方向ＷＤの略全体に配置されればよく、図２に示すように外側環状部２のタイヤ幅方向ＷＤの両端まで完全に達する必要はない。

全体補強層４は、タイヤ周方向ＣＤに配列される補強繊維を少なくとも備える。また、全体補強層４は、タイヤ幅方向ＷＤに配列される補強繊維をさらに備えるようにしてもよく、タイヤ周方向ＣＤに配列される補強繊維とタイヤ幅方向ＷＤに配列される補強繊維とから構成される織物を備えるようにしてもよい。

また、外側環状部２には、外側環状部２のタイヤ幅方向ＷＤの一部のみに環状の部分補強層５が埋設されている。部分補強層５は、全体補強層４よりもタイヤ径方向ＲＤ外側に配置されている。図２の例では、部分補強層５１，５２，５３がタイヤ幅方向ＷＤに並べて設けられている。

部分補強層５は、タイヤ周方向ＣＤに対して０～４５°傾斜する方向に配列される補強繊維で構成される。部分補強層５は、好ましくはタイヤ周方向ＣＤに対して０～３０°傾斜する方向に配列される補強繊維で構成される。部分補強層５は、タイヤ周方向ＣＤに対して互いに反対側に傾斜する方向に配列される２層の補強繊維で構成されてもよい。

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開けるなどして、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の数は、特に限定されないが、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で、適宜設定される。

複数の連結部３は、第１連結部３１と第２連結部３２とがタイヤ周方向ＣＤに沿って配列されて構成されている。この際、第１連結部３１と第２連結部３２は、タイヤ周方向ＣＤに沿って交互に配列されていることが好ましい。これにより、タイヤ転動時の接地圧分散をより小さくできる。

また、第１連結部３１と第２連結部３２との間のタイヤ周方向ＣＤのピッチは、ユニフォミティを向上させる観点から、一定とするのが好ましい。

第１連結部３１は、内側環状部１のタイヤ幅方向一方側ＷＤ１から外側環状部２のタイヤ幅方向他方側ＷＤ２へ向かって延設されている。一方、第２連結部３２は、内側環状部１のタイヤ幅方向他方側ＷＤ２から外側環状部２のタイヤ幅方向一方側ＷＤ１へ向かって延設されている。すなわち、隣り合う第１連結部３１と第２連結部３２は、タイヤ周方向ＣＤから見ると、略Ｘ字状に配置されている。

タイヤ周方向ＣＤから見た第１連結部３１と第２連結部３２は、図２に示すように、タイヤ赤道面に対して対称な形状であることが好ましい。そのため、以下では、主として第１連結部３１について説明する。

第１連結部３１は、内側環状部１から外側環状部２へと延びる長尺板状をしている。第１連結部３１は、板厚ｔが板幅ｗよりも小さく、板厚方向がタイヤ周方向ＣＤを向いている。すなわち、第１連結部３１は、タイヤ径方向ＲＤ及びタイヤ幅方向ＷＤに延びる板状である。第１連結部３１及び第２連結部３２をこのような長尺板状とすることにより、仮に板厚ｔを薄くしても、板幅ｗを広く設定することで、第１連結部３１及び第２連結部３２は所望の剛性を得ることができるため、耐久性を向上できる。また、板厚ｔを薄くしつつ第１連結部３１及び第２連結部３２の数を増やすことで、タイヤ全体の剛性を維持しつつ、タイヤ周方向ＣＤに隣り合う連結部同士の隙間を小さくすることができるため、タイヤ転動時の接地圧分散を小さくできる。

板厚ｔは、特に限定されないが、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を図る観点で、適宜設定される。また、板幅ｗは、特に限定されないが、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を図る観点で、適宜設定される。

第１連結部３１は、内側環状部１との結合部付近及び外側環状部２との結合部付近において、内側環状部１又は外側環状部２へ向かって徐々に板幅を大きくした補強部３１ａ，３１ｂを有することが好ましい。

第１連結部３１は、内側環状部１と結合する内側結合部３１ｃと、外側環状部２と結合する外側結合部３１ｄとを備えている。内側結合部３１ｃは、補強部３１ａが内側環状部１と結合する部分である。また、外側結合部３１ｄは、補強部３１ｂが外側環状部２と結合する部分である。

内側結合部３１ｃの形状は、特に限定されないが、本実施形態においては、内側結合部３１ｃは長尺に形成されている。具体的には、内側結合部３１ｃは、長方形状に形成されている。内側結合部３１ｃの長手方向は、タイヤ幅方向ＷＤと平行となっている。なお、内側結合部３１ｃの長手方向は、タイヤ幅方向ＷＤと平行である必要はなく、例えば、タイヤ幅方向ＷＤに対して交差するようにしてもよい。

外側結合部３１ｄの形状は、特に限定されないが、本実施形態においては、外側結合部３１ｄは長尺に形成されている。具体的には、外側結合部３１ｄは、長方形状に形成されている。外側結合部３１ｄの長手方向は、タイヤ幅方向ＷＤと平行となっている。なお、外側結合部３１ｄの長手方向は、タイヤ幅方向ＷＤと平行である必要はなく、例えば、タイヤ幅方向ＷＤに対して交差するようにしてもよい。

外側環状部２は、タイヤ幅方向ＷＤにおいて、複数の連結部３が結合する結合領域２ｂ，２ｄと、複数の連結部３が結合しない非結合領域２ａ，２ｃ，２ｅと、を備えている。結合領域２ｂ，２ｄ、及び非結合領域２ａ，２ｃ，２ｅは、何れも環状をしている。第１連結部３１の外側結合部３１ｄは、結合領域２ｂのみに存在し、第２連結部３２の外側結合部３２ｄは、結合領域２ｄのみに存在する。非結合領域２ａ，２ｃ，２ｅには、外側結合部３１ｄ及び外側結合部３２ｄは存在しない。

外側環状部２に埋設された部分補強層５１，５２，５３は、タイヤ周方向ＣＤから見て、非結合領域２ａ，２ｃ，２ｅとタイヤ径方向ＲＤに重なる。この構成によれば、非結合領域２ａ，２ｃ，２ｅを部分補強層５１，５２，５３によって補強する（締め付ける）ことで、外側環状部２の非結合領域２ａ，２ｃ，２ｅでの変形を抑制することができる。これにより、非結合領域２ａ，２ｃ，２ｅと結合領域２ｂ，２ｄとの変形差を抑制することができる。なお、本明細書において、「重なる」とは、全体が重なることだけでなく、一部が（部分的に）重なることも含む。

部分補強層５１，５２，５３は、非結合領域２ａ，２ｃ，２ｅの幅の８０％以上で非結合領域２ａ，２ｃ，２ｅと重なる。すなわち、部分補強層５１と非結合領域２ａとの重なりが、非結合領域２ａの幅Ｗｄ１の８０％以上であり、部分補強層５２と非結合領域２ｃとの重なりが、非結合領域２ｃの幅Ｗｄ２の８０％以上であり、部分補強層５３と非結合領域２ｅとの重なりが、非結合領域２ｅの幅Ｗｄ３の８０％以上である。

また、部分補強層５１，５２，５３のタイヤ幅方向端部は、結合領域２ｂ，２ｄに位置することが好ましい。図２の例では、部分補強層５１の一端部が結合領域２ｂに位置し、部分補強層５３の一端部が結合領域２ｄに位置している。これは、外側環状部２のタイヤ幅方向ＷＤの両端部には結合領域がなく、非結合領域２ａ，２ｅは遠心力による変形を生じやすいため、部分補強層５１，５３の幅を広めにして非結合領域２ａ，２ｅの変形を抑制するためである。

部分補強層５１，５２，５３の幅は、非結合領域２ａ，２ｃ，２ｅの幅によって補強すべき範囲が変動するため、連結部３の幅や形状によって適宜設定される。部分補強層５１の幅Ｗａ１は、例えば、非結合領域２ａの幅Ｗｄ１の８０～１５０％である。部分補強層５２の幅Ｗａ２は、例えば、非結合領域２ｃの幅Ｗｄ２の８０～１５０％である。部分補強層５３の幅Ｗａ３は、例えば、非結合領域２ｅの幅Ｗｄ３の８０～１５０％である。

［他の実施形態］
（１）連結部３の形状は、前述の第１連結部３１及び第２連結部３２の形状に限定されない。図３に示す例では、連結部３３が略矩形板状をしている。連結部３３は、内側環状部１のタイヤ幅方向ＷＤ中央部と外側環状部２のタイヤ幅方向ＷＤ中央部とを連結している。部分補強層５４，５５は、タイヤ周方向ＣＤから見て、非結合領域２ｆ，２ｇとタイヤ径方向ＲＤに重なっている。

（２）図４に示す例では、連結部３４が略矩形板状をしている。連結部３４は、内側環状部１のタイヤ幅方向ＷＤ中央部と外側環状部２のタイヤ幅方向ＷＤ中央部とを連結している。ただし、この例では、連結部３４の中心がタイヤ赤道面からタイヤ幅方向他方側ＷＤ２にずれている。部分補強層５６，５７は、タイヤ周方向ＣＤから見て、非結合領域２ｈ，２ｉとタイヤ径方向ＲＤに重なっている。この例では、非結合領域２ｉの幅が非結合領域２ｈの幅よりも広いため、部分補強層５７の幅も部分補強層５６の幅より広く設定されている。

（３）前述の実施形態では、全体補強層４は、１層のみ設けられているが、複数設けられてもよい。図５に示す例では、全体補強層４が２層設けられている。全体補強層４が複数設けられるとき、部分補強層５は、最内層の全体補強層４よりもタイヤ径方向ＲＤ外側に配置され、かつ最外層の全体補強層４よりもタイヤ径方向ＲＤ内側に配置されることが好ましい。すなわち、部分補強層５は、複数の全体補強層４の間に配置されることが好ましい。ただし、部分補強層５は、複数の全体補強層４よりもタイヤ径方向ＲＤ外側に配置されてもよい。図５の例であれば、部分補強層５を２層の全体補強層４よりもタイヤ径方向ＲＤ外側に配置してもよい。

（４）前述の実施形態では、外側結合部（外側結合部３１ｄ、外側結合部３２ｄなど）が、タイヤ幅方向ＷＤの位置を変えることなくタイヤ周方向ＣＤに並んでいるが、これに限定されず、タイヤ幅方向ＷＤの位置を変えながらタイヤ周方向ＣＤに並んでいてもよい。このとき、非結合領域は、タイヤ周方向ＣＤから見て、すべての外側結合部が含まれない領域として設定される。

１内側環状部
２外側環状部
２ａ非結合領域
２ｂ結合領域
２ｃ非結合領域
２ｄ結合領域
２ｅ非結合領域
３連結部
３１第１連結部
３２第２連結部
４全体補強層
５部分補強層
５１部分補強層
５２部分補強層
５３部分補強層
Ｔ非空気圧タイヤ
ＣＤタイヤ周方向
ＷＤタイヤ幅方向
ＲＤタイヤ径方向

Claims

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、タイヤ周方向に各々独立して設けられた複数の連結部と、前記外側環状部のタイヤ幅方向全体に埋設された少なくとも１層の環状の全体補強層と、前記外側環状部のタイヤ幅方向の一部のみに埋設された環状の部分補強層と、を備え、
前記外側環状部は、タイヤ幅方向において、前記複数の連結部が結合する結合領域と、前記複数の連結部が結合しない非結合領域と、を備え、
前記部分補強層は、タイヤ周方向から見て、前記非結合領域とタイヤ径方向に重なり、
前記全体補強層が複数設けられており、前記部分補強層は、複数の全体補強層の間に配置されている、非空気圧タイヤ。
前記部分補強層は、前記非結合領域の幅の８０％以上で前記非結合領域と重なる、請求項１に記載の非空気圧タイヤ。
前記部分補強層のタイヤ幅方向端部は、前記結合領域に位置する、請求項１又は２に記載の非空気圧タイヤ。
前記部分補強層は補強繊維で構成されており、前記補強繊維は、タイヤ周方向に対して０～４５°傾斜する方向に配列されている、請求項１～３の何れか１項に記載の非空気圧タイヤ。