JP2014008958A - エアレスタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】エアレスタイヤを提供する。
【解決手段】間隔をおいて対向する第１バンド及び第２バンドと、第１バンドと第２バンドを連結して間隔をおいて離れている複数のスポークと、隣り合うスポークを互いに連結する第１連結部材及び第２連結部材と、を含み、スポークは、一側が第１バンドから第２バンド側に曲線形態で曲がっている第１部材及び一側が第２バンドから第１バンド側に曲線形態で曲がっている第２部材を含み、第１部材と第２部材の他側は互いに連結され、第１部材と第２部材の曲線方向は互いに反対方向であるエアレスタイヤを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、エアレスタイヤに関するものであって、より詳細には車両の荷重を支え、地面と接触面が均一となり、かつストレスを分散させてスポークの耐久性を向上させることにより、乗り心地を改善したエアレスタイヤに関する。

通常、タイヤは自動車を構成する部品の１つであって、路面に直接接触する。タイヤの内部の空気はバネのような緩衝作用をして路面の凹凸による衝撃を吸収するため、乗り心地を一層改善する。

車両の操縦性を左右するタイヤは、その構造によってラジアルタイヤ、非空気入りタイヤ、そしてソリッドタイヤなどに分類することができる。その中で乗用車及び特殊な目的のための自動車を除いた大部分の自動車にはラジアルタイヤ（空気圧タイヤ）が用いられている。ラジアルタイヤはその構造が複雑で、８段階の工程により製造される。

また、ラジアルタイヤは、性能の発揮及び安全性のために、とても重要とされている空気圧をいつも点検しなければならない煩わしさがある。また、走行中に外部物質からの衝撃によりタイヤが破損される虞がある。

非空気入りタイヤは、空気圧タイヤとは異なり、素材と工程を単純化して生産費用を大きく低減し、さらにエネルギーの使用量及び有害物質の発生量を顕著に低減できる新たな概念の工程と構造を有するタイヤである。また、非空気入りタイヤは、空気圧の不足などによる問題が発生することがない。また、非空気入りタイヤは、ラジアルタイヤから発生するスタンディングウエーブ（ｓｔａｎｄｉｎｇ ｗａｖｅ）の形状を防止し、回転抵抗を大きく改善できる利点がある。

このような非空気入りタイヤは、ラジアルタイヤとは全く異なる構造を有する。また、非空気入りタイヤはラジアルタイヤとは異なり、圧縮空気を利用しない設計方式であるため、空気圧の損失または不足（ｆｌａｔ ｔｉｒｅ）により走行中に事故が発生する危険性が減少する。さらに、非空気入りタイヤは、ラジアルタイヤとは異なり、素材と工程を単純化して生産費用を大きく低減することができる。

このような非空気入りタイヤの構造は、弾性材料で製造される本体、接地面として機能する円周方向への延長型クラウン、そしてクラウンに接合される延長型サイドウォールで構成される。

また、非空気入りタイヤは、負荷を支持する補強された環状バンドと、ホイールまたはハブ間の負荷力を引張状態で伝達する複数のウェブスポークを含む非空気圧式タイヤが特許文献１に開示されている。最近、ハニカム状の緩衝部により緩衝作用をし、タイヤに加えられた圧力を支えるエアレスタイヤが特許文献２に開示されている。

前記多数のウェブスポークを含む非空気入りタイヤは、ウェブスポークの引張力によってのみ荷重が支えられると記載されている。

しかし、引張力によってのみ荷重が支えられることよりも引張力と圧縮力により支えられることがより安定的で、適切な接地面積を誘導することができる。また、操縦性、制動力、及び乗り心地などの車両の性能を極大化でき、より向上した車両の性能を期待することができる。

大韓民国特許登録公報第１０−０８１０９３５号（２００８年２月２９日） 大韓民国特許登録公報第１０−１０４３００１号（２０１１年６月１４日）

本発明は、車両の荷重を支え、地面と接触面が均一となり、ストレスを分散させてスポークの耐久性を向上し、かつ運転者に伝達される路面衝撃の吸収を向上させるエアレスタイヤを提供する。

本発明の一実施例によるエアレスタイヤは、間隔をおいて対向する第１バンド及び第２バンド、前記第１バンドと前記第２バンドを連結し、間隔をおいて離れている複数のスポーク、隣り合う前記スポークを互いに連結する第１連結部材及び第２連結部材を含み、前記スポークは、一側が前記第１バンドから前記第２バンド側に曲線形態で曲がっている第１部材及び一側が前記第２バンドから前記第１バンド側に曲線形態で曲がっている第２部材を含み、前記第１部材と前記第２部材の他側は互いに連結され、前記第１部材と前記第２部材の曲線方向は互いに反対方向である。

前記第１連結部材は、前記第１部材と前記第２部材が互いに連結される部分に位置し、隣り合う前記スポークを互いに連結して１つのスポークセルを形成し、前記第２連結部材は、隣り合う第２部材の間に位置し、隣り合うスポークセルを互いに連結することができる。

前記第１連結部材と前記第２連結部材は交互に配置される。

前記エアレスタイヤは、前記第２バンドの外側面に連結されるトレッド及び前記第２バンドと前記トレッドとの間に位置する補強層をさらに含むことができる。

前記補強層は、鋼線、スチールベルト、繊維コード、複合材料（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）、中空（ｈｏｌｌｏｗ）構造のチューブ、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される何れか１つであり得る。

前記補強層は、玄武岩繊維、玄武岩繊維に基づいた短繊維、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される何れか１つであり得る。

前記第１バンド及び前記第２バンドは、玄武岩繊維、玄武岩繊維に基づいた短繊維、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される何れか１つであり得る。

前記第１部材の曲率半径（Ｒ１）は４０ｍｍ以上５０ｍｍ未満であり、前記第２部材の曲率半径（Ｒ２）は３０ｍｍ以上４０ｍｍ未満である。

前記第２連結部材の長さは前記第１連結部材の長さより長くても良い。

前記第２部材の長さは前記第１部材の長さより長くても良い。

本発明の実施例によれば、トレッド、第１バンド、第２バンド、スポーク、第１連結部材、第２連結部材、及び補強層からなるため、スポークの構造的剛性が向上される。

それによって、強固な構造的剛性により車両の荷重を支え、地面と接触面が均一となり、ストレスを分散させてスポークの耐久性を向上させ、特に運転者に伝達される路面衝撃の吸収が向上して乗り心地を改善することができる。

本発明の一実施例によるエアレスタイヤを示す斜視図である。 図１のエアレスタイヤを示す正面図である。 図２のＡ部分の拡大図である。 図２のＩＶ−ＩＶ線に沿ってエアレスタイヤを切った断面図である。 図２のエアレスタイヤの性能評価図である。 図２のエアレスタイヤが地面に接した状態を示す構成図である。

以下、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者が容易に実施できるように本発明の実施例に対して添付した図面を参考として詳細に説明する。しかし、本発明は、様々な形態で実現でき、ここで説明する実施例に限定されることはない。全明細書に亘ってほぼ同様の部分に対しては同じ図面符号を付けた。

本発明の一実施例によるエアレスタイヤについて図１から図４を参照して説明する。

図１は本発明の一実施例によるエアレスタイヤを示す斜視図、図２は図１のエアレスタイヤを示す正面図、図３は図２に示したＡ部分の拡大図、図４は図２に示したＩＶ−ＩＶ線に沿ってエアレスタイヤを切った断面図である。

図１から図４に示すように、本実施例によるエアレスタイヤ１は、第１バンド４０、第２バンド５０、リム２０、トレッド１０、補強層３０、スポーク６１、第１連結部材６２を含む。しかし、リム２０、補強層３０、及びトレッド１０は省略してもよい。

第１バンド４０と第２バンド５０は所定の幅をもって両端部が連結されている帯状をなす。第１バンド４０の外側には第２バンド５０が間隔をおいて位置する。それによって第１バンド４０の外部面と第２バンド５０の内部面は互いに対向する。このような第１バンド４０と第２バンド５０は、玄武岩繊維、玄武岩繊維に基づいた短繊維、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される何れか１つを用いてもよい。

玄武岩繊維は、溶岩が火山作用によって地表に噴出して形成された細粒質の岩石である玄武岩から取り出された天然繊維である。玄武岩繊維は、優れた機械的物性を有するため、ポリマー複合材料の補強繊維、コンクリート構造物の補修補強繊維などにも用いられる。

一方、第１バンド４０の内側面には、車両のハブドラム（図示せず）に連結されるリム２０が結合される。そして、第２バンド５０の外側面には、地面に接して車両の調整性を有するトレッド１０が結合される。

補強層３０は第２バンド５０とトレッド１０との間に位置する。補強層３０は、タイヤの空気層であり、車両の荷重を支える役割をする。

すなわち、前記補強層３０によって車両の荷重が円滑に支持される。

補強層３０は、鋼線、スチールベルト、繊維コード、複合材料（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）、中空（ｈｏｌｌｏｗ）構造のチューブ、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される何れか１つを用いてもよい。

また、補強層３０は、玄武岩繊維、玄武岩繊維に基づいた短繊維、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される何れか１つを用いてもよい。

さらに、複合材料（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）は、樹脂（ｒｅｓｉｎ）とガラス繊維（ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ）などを混合した複合材料であることが好ましい。

そして、中空（ｈｏｌｌｏｗ）構造のチューブは、複合材料の繊維形態ではなく、チューブ形態である。

スポーク６１は第１バンド４０と第２バンド５０との間に位置する。スポーク６１は第１バンド４０と第２バンド５０が間隔をおいて離れているように支持台の役割をする。スポーク６１は第１バンド４０と第２バンド５０に沿って間隔をおいて配列される。スポーク６１は第１部材６１ａ及び第２部材６１ｂを含む。

第１部材６１ａは第１バンド４０の外部面から第２バンド５０側に突出している。第１部材６１ａの一側６１ａ１は第１バンド４０に連結され、他側６１ａ２は第２バンド５０の内部面から間隔をおいて離れている。このような第１部材６１ａは第１バンド４０の外部面に沿って間隔をおいて形成される。突出している第１部材６１ａは所定の長さをもって曲線形態で曲がっている。曲線形態で曲がっている第１部材６１ａは、隣り合う第１部材６１ａとは反対方向に曲がっている。それによって、第１部材６１ａの他側６１ａ２は間隔をおいて対向している。隣り合う第１部材６１ａの他側６１ａ２の間隔は一側６１ａ１の間隔よりも狭い。

前記第１部材の曲率半径（Ｒ１）は４０ｍｍ以上５０ｍｍ未満であり、前記第２部材の曲率半径（Ｒ２）は３０ｍｍ以上４０ｍｍ未満であることが好ましい。

前記第１部材６１ａの曲率半径（Ｒ１）が４０ｍｍ未満の場合と、前記第２部材６１ｂの曲率半径（Ｒ１）が３０ｍｍ未満の場合は、部品間の干渉によって耐疲労性に劣り、屈曲性が増加することになる。

第２部材６１ｂは第１部材６１ａと同一線上に位置し、第２バンド５０の内部面から第１バンド４０側に突出している。第２部材６１ｂは第２バンド５０の内部面に沿って間隔をおいて形成される。第２部材６１ｂの一側６１ｂ１は第２バンド５０に連結され、他側６１ｂ２は第１バンド４０の外部面から間隔をおいて離れている。突出している第２部材６１ｂは所定の長さをもって曲線形態で曲がっている。第２部材６１ｂの長さが第１部材６１ａの長さよりも長く形成される。曲線形態で曲がっている第２部材６１ｂは、隣り合う第２部材６１ｂとは反対方向に曲がっている。それによって、第２部材６１ｂの他側６１ｂ２は間隔をおいて対向している。隣り合う第２部材６１ｂの他側６１ｂ２の間隔は一側６１ｂ１の間隔よりも狭い。さらに、隣り合う第２部材６１ｂの一側６１ｂ１間の間隔は、第１部材６１ａの隣り合う一側６１ａ１間の間隔よりも広く形成される。

このような第２部材６１ｂの他側６１ｂ２は、第１部材６１ａの他側６１ａ２に連結される。互いに連結された第１部材６１ａと第２部材６１ｂの曲線方向は互いに反対方向となる。前記第２部材の曲率半径（Ｒ２）は３０ｍｍ以上４０ｍｍ未満であることが好ましい。

一方、図４に示すように、突出している第２部材６１ｂは第２バンド５０から遠くなるほど（Ｈ２）他側６１ｂ２の両側の間隔が近づくようになる。

このようなスポーク６１において、地面に接するトレッド１０と隣り合うスポーク６１はその曲線形態が変形されて曲がることがある。そして、変形されたスポーク６１は、トレッド１０が地面から離れると、元の状態に戻る。

第１連結部材６２及び第２連結部材７０は、隣り合うスポーク６１を互いに連結して１つのスポークセル６０を形成する。このようなスポークセル６０は第１バンド４０と第２バンド５０との間に２２〜２６個が形成される。

このように２２〜２６個のスポークセルが形成されると、金型の製造工程に有利であり、耐疲労性の向上と振動の分散が円滑になる利点が得られる。

スポークセルの個数が２２個未満の場合、振動による荷重伝達力が低下する問題がある。

また、スポークセルの個数が２６個を超え、その個数が多くなるほど剛性が増大して乗り心地が低減する虞がある。

第１連結部材６２は、隣り合うスポーク６１の間に位置するが、第１部材６１ａと第２部材６１ｂが互いに連結されている部分に位置し、隣り合うスポーク６１を互いに連結する。

一方、隣り合うスポーク６１を連結する第１連結部材６２と、隣り合うスポークセル６０を連結する第２連結部材７０は、ジグザグ状に配置されてスポーク６１とスポークセル６０を連結する。第１連結部材６２と第２連結部材７０がジグザグ状に連結されることにより、スポーク６１の変形が自由にできる。

第２連結部材７０は、隣り合うスポークセル６０の間に位置する。第２連結部材７０は第２部材６１ｂを互いに連結する。第２連結部材７０の長さは第１連結部材６２の長さよりも長く形成される。

隣り合うスポーク６１を第１連結部材６２が互いに連結して１つのスポークセル６０を形成し、第２連結部材７０が隣り合うスポークセル６０を連結することにより、第１バンド４０と第２バンド５０との間には複数の空間が形成される。

図３を参照して図６を説明すると、トレッド１０が地面に接してドラムと垂直をなすと、トレッド１０に垂直荷重が加えられる。この際、第１バンド４０と第２バンド５０の間隔が狭まる。間隔の狭まった第１バンド４０と第２バンド５０との間に位置した隣り合うスポーク６１は、曲率半径が小さくなって互いに対向する方向に変形して距離（Ｌ１）が狭まる。すなわち、第１部材６１ａと第２部材６１ｂの曲線構造によって、第１部材６１ａと第２部材６１ｂが連結された部分の隣り合うスポーク６１の間隔が狭まる。距離（Ｌ１）が狭まることにより第１連結部材６２は圧縮される。そして、第１連結部材６２は第２バンド５０に近接するようになる。変形された隣り合うスポーク６１は、圧縮された第１連結部材６２によって互いに干渉することはない。さらに、隣り合うスポーク６１の間隔が狭まることにより、隣り合うスポークセル６０の第２部材６１ｂの間隔は遠くなる。

具体的には、第１部材６１ａと第２部材６１ｂが互いに連結されて形成された隣り合うスポーク６１が互いに近づく方向に変形される場合、空気圧タイヤの屈伸運動形態を有するスポーク６１が変形して車両の調整性及び乗り心地を向上させる。

言い換えれば、このような構造のエアレスタイヤ１は、地面に接したトレッド１０と隣り合うスポーク６１はその間隔が狭まるように変形される。この際、隣り合うスポーク６１は、第１連結部材６２によって互いに干渉することはない。そして、隣り合うスポークセル６０は、第２連結部材７０によって互いに干渉することはない。隣り合うスポーク６１、スポークセル６０が互いに干渉しないため、騒音の発生を防止し、耐疲労性が向上する効果が得られる。

トレッド１０がドラムと垂直をなし、その後、地面から離れると、変形されたスポーク６１はその弾性力によって元の状態に戻る。ドラムとトレッド１０が垂直をなす場合に加えられた荷重からタイヤが過度に圧縮されることはないため、タイヤの本来の機能を完全に行うことができる。

本発明のエアレスタイヤ１は、曲線を有するスポーク６１を連結することにより形成されたスポークセル６０が第１バンド４０と第２バンド５０との間に位置することで、釣り合いの取れた構造的剛性が得られ、スポーク６１とスポークセル６０が第１連結部材６２と第２連結部材７０により連結されて車両の荷重を支え、地面と接触面が均一になる。また、曲線のスポーク６１が変形されるため、ストレスを分散させてスポークの耐久性及び運転者に伝達される路面衝撃の吸収性が向上される。

このようなエアレスタイヤ１は、第１バンド４０と第２バンド５０との間にこれらを支持するスポークセル６０が位置し、スポーク６１とスポークセル６０を第１連結部材６２と第２連結部材７０が互いに連結するため、釣り合いの取れた構造的剛性により圧縮力及び引張力を両方とも実現することができる。また、スポーク６１の変形によりストレスの分散性が改善される。それによって、スポーク構造の耐疲労性が向上される。

エアレスタイヤ１に関する静特性の評価結果（図５参照）に示すように、膨張物質（Ａｕｘｅｔｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌｓ）（Ａ表示部）により形成される従来のスポークに比べて、本発明による曲線をもって第１連結部材６２と第２連結部材７０により連結されたスポーク６１とスポークセル６０の構造を有するエアレスタイヤ（Ｂ表示部）の静特性が向上したことが分かる。

結果的に、エアレスタイヤ（Ｂ表示部）は衝撃吸収率が高いながらも、静的荷重に対する耐力が高いことが分かる。

図３を参照して図６に示すように、突出した第１部材６１ａが第１バンド４０から遠ざかるほど他側６１ａ２の両側間隔が近づき、突出した第２部材６１ｂが第２バンド５０から遠ざかるほど他側６１ｂ２の両側間隔が近づいてスポーク６１の変形率が向上する。空気圧タイヤの性能に一番大切な空気圧を使用しなくてもタイヤとしての機能を行うことができる。すなわち、隣り合うスポーク６１どうしの干渉を回避して空気圧タイヤによる接地とほぼ同様の接地が得られる。

言い換えれば、本発明のエアレスタイヤ１は、スポーク６１の釣り合いの取れた構造的剛性により車両の荷重を十分に支えることができる。また、圧縮力と引張力を両方とも実現することができるため、ストレスの分散性を改善してスポーク構造の耐疲労性が向上する。そして、振動を分散することにより、地面から自動車のハブを介して運転者に及ぼす振動に対する吸収力が向上して良好な乗り心地を提供することができる。したがって、非空気入りタイヤの耐久性の向上だけでなく、車両の操縦性を向上させ、路面からの衝撃をよく分散させることにより、耐久性の改善と共に操縦性と車両の乗り心地の向上を図ることができる。

上述した説明と図面では、スポーク６１の形状を曲線形態にして曲がった構造としたが、本発明はスポーク６１の形状をこのように限らず、地面に接したトレッド１０に位置したスポーク６１が荷重により自由に変形される構造であれば足りる。

以上、本発明の望ましい実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこの実施例により限定されることはなく、次の請求範囲で定義する本発明の基本概念を用いた当業者の様々な変形及び改良形態も本発明の権利範囲に属する。

１ エアレスタイヤ
１０ トレッド
２０ リム
３０ 補強層
４０ 第１バンド
５０ 第２バンド
６０ スポークセル
６１ スポーク
６１ａ 第１部材
６１ｂ 第２部材
６２ 第１連結部材
７０ 第２連結部材

Claims (10)

1. 円形の第１バンドと、
   前記第１バンドを離隔状態で囲み、前記第１バンドよりも大きな直径を有する第２バンドと、
   前記第１バンドと第２バンドを連結し、前記第１バンドと前記第２バンドとの間に複数個が配置されて外部から加えられた荷重により収縮または膨張するスポークと、
   並んで配置される前記スポークを相互連結し、前記スポークに加えられた荷重を分散させる第１連結部材及び第２連結部材と、を含み、
   前記スポークは、
   前記第１バンドから前記第２バンド側に曲線を描いて形成される第１部材と、前記第１部材と前記第２バンドを連結し、前記第１部材に対抗する曲線を描いて形成される第２部材を含むことを特徴とするエアレスタイヤ。
2. 前記第１連結部材は、前記第１部材と前記第２部材が互いに連結される部分に位置し、隣り合う前記スポークを互いに連結して１つのスポークセルを形成し、前記第２連結部材は、隣り合う第２部材の間に位置し、隣り合うスポークセルを互いに連結することを特徴とする請求項１に記載のエアレスタイヤ。
3. 前記第１連結部材と前記第２連結部材は互いにジグザグ状に配置されることを特徴とする請求項２に記載のエアレスタイヤ。
4. 前記第２バンドの外側面に連結されるトレッドと、
   前記第２バンドと前記トレッドとの間に位置した補強層と、
   をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のエアレスタイヤ。
5. 前記補強層は、鋼線、スチールベルト、繊維コード、複合材料（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）、中空（ｈｏｌｌｏｗ）構造のチューブ、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される何れか１つであることを特徴とする請求項４に記載のエアレスタイヤ。
6. 前記補強層は、玄武岩繊維、玄武岩繊維に基づいた短繊維、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される何れか１つであることを特徴とする請求項５に記載のエアレスタイヤ。
7. 前記第１バンド及び前記第２バンドは、玄武岩繊維、玄武岩繊維に基づいた短繊維、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される何れか１つであることを特徴とする請求項１に記載のエアレスタイヤ。
8. 前記第１部材の曲率半径（Ｒ１）は４０ｍｍ以上５０ｍｍ未満であり、前記第２部材の曲率半径（Ｒ２）は３０ｍｍ以上４０ｍｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載のエアレスタイヤ。
9. 前記第２連結部材の長さは、前記第１連結部材の長さよりも長いことを特徴とする請求項１に記載のエアレスタイヤ。
10. 前記第２部材の長さは、前記第１部材の長さよりも長いことを特徴とする請求項１に記載のエアレスタイヤ。

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