JP4946011B2 - 非空気式タイヤ - Google Patents

Description

本発明は、非空気式タイヤに関し、更に詳しくは、スポークを備えた非空気式タイヤにおいて制動性・駆動性に優れた非空気式タイヤに関する。

非空気式タイヤとしては、中実ゴム構造のソリッドタイヤやクッションタイヤ等が主として産業車用に使用されている。しかし、これらのタイヤは、重くて硬い上に衝撃吸収性に欠けるため、空気入りタイヤ並みの乗心地性能を発揮できないため、乗用車用には採用されていない。

このため特許文献１は、乗心地性能を改善するために、環状の外輪とハブとの間に多数のスポークを放射状に配置した非空気式タイヤを提案している。この非空気式タイヤは、路面に接地したとき、非接地領域のスポークが、外輪に対してハブを吊り下げることにより引張張力により車両の荷重を支持する構造的特徴を有する。この際、十分なコーナリングフォースを発生させるためには、ある程度の接地長が必要となり、接地領域側のスポークは外輪とハブの間で撓んだ状態になる。このように接地領域側ではスポークが撓んでいるため、外輪とハブとの間の周方向剛性が低下し、外輪とハブとの間で回転力を効率よく伝達することができずに十分な制動性・駆動性が得られないという欠点がある。
特開２００５−５００９３２号公報

本発明の目的は、スポークを有する軽量型の非空気式タイヤにおいて、荷重の支持能力と回転力の伝達能力をバランスよく具備することで制動性・駆動性に優れた非空気式タイヤを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の非空気式タイヤは、外周輪と内周輪を同心円状に配置し、該外周輪と内周輪との間をスポークで連結するように構成した非空気式タイヤにおいて、前記スポークを、径方向の圧縮力に対して互いに周方向に接圧し合うように撓みを発生する対をなす第１スポークと、径方向に延長するように設けられる第２スポークとを周方向に複数配列するように構成したことを特徴とする。

上記目的を達成する本発明の非空気式タイヤは、外周輪と内周輪を同心円状に配置し、該外周輪と内周輪との間をスポークで連結するように構成した非空気式タイヤにおいて、前記スポークを、径方向の圧縮力に対して互いに周方向に接圧し合うように撓みを発生する対をなす第１スポークと、径方向及び幅方向に延長する板状に設けられる第２スポークとを周方向に複数配列するように構成したことを特徴とする。

他方、前者の第１スポークは、対をなす二つの部材で構成され、タイヤ径方向の圧縮力に対して互いに周方向に接圧し合うように変形するので、接地領域側では外周輪と内周輪との間の周方向剛性が向上し、外周輪と内周輪との間で回転トルクを伝達する作用を効率的に行うため優れた制動・駆動力を発揮することができる。

よって、本発明の非空気式タイヤは、荷重の支持能力と回転力の伝達能力とをバランスよく具備し、制動性・駆動性に優れた非空気式タイヤとすることができる。

図１は、本発明の非空気式タイヤをホイールに装着して接地させた状態を示す側面図である。

図１において、非空気式タイヤ１は、外周輪３と内周輪４との間をスポーク６で連結し、外周輪３の外周にトレッド２を被覆することにより構成されている。この非空気式タイヤ１はホイール５にリム組みされ、車軸１０に取り付けられている。トレッド２は、外周輪３と一体のものであってもよく、或いは別部品として装着されたものであってもよい。スポーク６は、第１スポーク７と第２スポーク８との２種類が周方向に交互に配列するように設けられている。このうち第１スポーク７は、対をなす２本１組みの板状のスポーク材で構成され、かつその対をなす２本のスポーク材が径方向に対して湾曲又は屈曲し、径方向の圧縮力に対して互いに周方向に接圧し合う撓みを発生するように構成されている。他方、第２スポーク８は、１本の板状のスポーク材からなり、そのスポーク材が径方向及び幅方向に延長するように構成されている。ホイール５は、車軸１０に装着され、更に駆動輪の場合には駆動源に連結されている。

上述のようにホイール５に装着された非空気式タイヤ１が路面Ｇに接地すると、路面Ｇに接地する部分の外周輪３がトレッド２と共に直線状に変形し、この接地部の外周輪３と内周輪４との間に介をする第１スポーク７と第２スポーク８とが湾曲状に撓みを発生する。

すなわち、非空気式タイヤ１の接地部について見ると、外周輪３と内周輪４との間の第１スポーク７と第２スポーク８とは、接地部に入る前は図２（ａ）の状態であるが、接地部に入ると図２（ｂ）のように径方向に圧縮されて湾曲状の撓みを発生する。このとき２本が対をなす第１スポーク７は、撓みながら互いに周方向に接圧し合うように変形するので、周方向に対して高い剛性を発生する。この剛性の向上した第１スポーク７は、外周輪３と内周輪４との間の周方向の相対的移動を許容しないため、回転トルクを伝達する作用を効率的に発揮することができる。

本発明において、対をなす第１スポーク７は、路面Ｇとの接地領域に少なくとも２組が配されるように、周方向間の配置間隔を調整するとよい。少なくとも２組の第１スポーク７を、接地領域に配置することにより、外周輪３と内周輪４との間の回転トルクの伝達を確実にし、制動性・駆動性をより一層高めることができる。

これに対して、車軸１０よりも上方側の外周輪３と内周輪４との間では、第２スポーク８が、径方向に連結していることにより、車軸１０から内周輪４にかかる下向きの荷重を吊り下げるように作用し、荷重の支持能力を発揮する。

本発明の非空気式タイヤにおいて、第１スポーク７と第２スポーク８とは、周方向に交互に配置することが好ましい。このように交互に配置することにより第１スポーク７の回転力の伝達能力と第２スポーク８の荷重の支持能力とをバランスよく発揮させることができる。

本発明において、第２スポーク８は、外周輪３と内周輪４をタイヤ径方向にストレート状に連結するものであればよく、これにより内周輪４を外周輪３から吊り下げる支持作用を最も効率よくすることができる。

一方、２本が対をなす第１スポーク７は、それぞれのスポークが側面視において、径方向に対して予め湾曲又は屈曲するように形成される。このような形状により圧縮力が負荷したとき、それぞれ予め湾曲又は屈曲している方向に撓み、対になっているスポーク同士が接圧して、接触部分９を形成又は増大する。接圧したスポーク同士が支えあうことにより、圧縮力に対する抗力と共に周方向に対して大きな剛性を発生する。これにより内周輪４と外周輪３との間を周方向に拘束するため、回転トルクを効率よく伝達する能力を発揮することができる。

上記のように作用する第１スポークとしては、無負荷から４ｋＮを負荷したとき、対をなすのスポーク同士の接触により増加する接触面積が無負荷時の非接触表面積の１／４以上になるようにすることが好ましく、このようにして周方向の弾性を具備させるとよい。圧縮力が負荷したときの接触面積を、上記範囲にすることにより、第１スポークによる回転トルクの伝達力が確保され、制動性・駆動性を一層高めることができる。

なお、増加する接触面積とは、対をなす第１スポークが無負荷時に接触していない場合は、４ｋＮを負荷したときに発生した接触面積とし、無負荷時に対をなす第１スポークの一部が接触している場合は、４ｋＮを負荷したときの接触面積の増加分をいう。

前述したように、第１スポークは径方向に対して湾曲又は屈曲した形状に形成される。その形態としては図１に例示したものに限定されるものではなく、図３や図４のようであってもよい。

図３は、第１スポーク７が、台形状に屈曲した形状をなし、図４は、半楕円状をなすものである。また、図３や図４は、対をなす第１スポーク７のスポーク同士が、互いに離間した例であるが、図１の例のようにスポーク同士の一部が互いに接触していてもよい。

本発明において、周方向に配列した第１スポークと第２スポークとのスポーク配列は、これを図５のようにタイヤ幅方向に複数列設けると共に、幅方向に互いに隣接するスポーク配列間でスポークの配列ピッチを周方向に互いにずらせるようにしてもよい。幅方向に隣接するスポーク配列間で、スポークの配列ピッチをずらせる大きさとしては半ピッチが好ましい。なお、スポークの配列ピッチは、第２スポークの周方向のピッチＰの平均値とする。

幅方向に隣接するスポーク配列間で、スポークの配列ピッチをずらせることにより、周方向に対する横剛性の分布を均一化し、これにより操縦安定性を向上することができる。また、スポークの配列ピッチをずらせて配置すると、接地領域のスポークと外周輪との連結部分が周方向に分散され、振動の発生を低減すると共に、偏摩耗の抑制に効果がある。更に、タイヤ幅方向のスポーク配列の幅に変化をもたせたり、隣接するスポーク配列間のずれ量に変化をもたせることにより、タイヤ回転に伴う固有振動数を分散させる効果を得ることができる。

本発明において、外周輪及び内周輪は、ゴム又は樹脂、コード補強材を被覆したゴム又は樹脂等から構成するのが好ましく、なかでもゴム又は樹脂がより好ましい。外周輪及び内周輪を構成する材料は同じであってもよいし、異なっていてもよい。

第１スポークは、弾性材であれば特に限定されるものではないが、好ましくはゴム、弾性樹脂などを挙げることができる。

また、第２スポークは、引張強度が高い材料であることが好ましく、例えば補強コードで補強した樹脂又はゴムのほか、ピアノ線のような金属線等を例示することができる。

本発明の非空気式タイヤをホイールに装着して接地させた状態を示す側面図である。 本発明の非空気式タイヤの要部を示す側面図であり、（ａ）は圧縮力が負荷されていない時の側面図、（ｂ）は圧縮力が負荷された時の側面図である。 本発明の非空気式タイヤの他の実施形態を示す要部の側面図である。 本発明の非空気式タイヤの更に他の実施形態を示す要部の側面図である 本発明の非空気式タイヤの更に他の実施形態を示す要部の斜視図である。

符号の説明

１ 非空気式タイヤ
２ トレッド
３ 外周輪
４ 内周輪
５ ホイール
６ スポーク
７ 第１スポーク
８ 第２スポーク
９ 接触部分
１０ 車軸

Claims (7)

1. 外周輪と内周輪を同心円状に配置し、該外周輪と内周輪との間をスポークで連結するように構成した非空気式タイヤにおいて、
   前記スポークを、径方向の圧縮力に対して互いに周方向に接圧し合うように撓みを発生する対をなす第１スポークと、径方向及び幅方向に延長する板状に設けられる第２スポークとを周方向に複数配列するように構成した非空気式タイヤ。
2. 前記対をなす第１スポークと第２スポークとを交互に配置した請求項１に記載の非空気式タイヤ。
3. 前記スポーク配列をタイヤ幅方向に複数列設けると共に、幅方向に隣接するスポーク配列間でスポークの配列ピッチを周方向に互いにずらせた請求項１又は２に記載の非空気式タイヤ。
4. 前記幅方向に隣接するスポーク配列間のスポークの配列ピッチのずれを半ピッチにした請求項３に記載の非空気式タイヤ。
5. 無負荷から４ｋＮを負荷したとき前記対をなす第１スポークが、スポーク同士を接触させて増加する接触面積を無負荷時の非接触表面積の１／４以上になるようにした請求項１〜４のいずれかに記載の非空気式タイヤ。
6. 前記外周輪と内周輪を樹脂又はゴムで構成した請求項１〜５のいずれかに記載の非空気式タイヤ。
7. 前記第１スポークをゴム又は弾性樹脂で構成し、前記第２スポークを補強コードで補強された樹脂又はゴムで構成した請求項１〜６のいずれかに記載の非空気式タイヤ。

Images