JP6965055B2 - 非空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、トレッド部、ホイール部及びスポーク部を有する非空気入りタイヤに関する。

一般的なタイヤは、ホイールに装着されるとともに空気が充填される（以下、「空気入りタイヤ」と表記する）。これに対し、特に小型電気自動車（ＭＥＶ）において、空気を充填しないで使用可能な非空気入りタイヤが採用されつつある。この場合、空気圧の日常点検が不要となり、また、パンクの懸念がないという利点がある。

非空気入りタイヤが装着された車両においても、ユーザ（運転者ないし同乗者）の違和感を低減するべく、空気入りタイヤが装着された車両と同等の乗り心地や操縦安定性が得られることが望ましい。このため、非空気入りタイヤには、空気入りタイヤと同等の特性を示すことが求められる。このような観点から、特許文献１〜３において様々な提案がなされている。

特開２０１６−４１５７３号公報 特開２０１４−１１８１２８号公報 国際公開第２０１４／１８８９１２号

特許文献１〜３に記載されるように、従来、トレッド部、又はスポーク部の構造や形状、材質を設定することによって、非空気入りタイヤの特性を改善することが試みられているが、非空気入りタイヤのさらなる特性改善が求められている。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、特に車両の高速での旋回走行時に空気入りタイヤに近似した過渡特性を示す非空気入りタイヤを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、地面に接する円筒状のトレッド部と、前記トレッド部の半径方向内側に配置されるホイール部と、前記トレッド部と前記ホイール部との間に介在するスポーク部とを有する非空気入りタイヤにおいて、
前記ホイール部は、車軸が連結されるディスク部と、内周側が前記ディスク部に連設され且つ外周側がスポーク部に接合されるリム部とを有し、
前記ディスク部の平均肉厚が前記リム部の平均肉厚に比して小さいことを特徴とする。

この場合、ディスク部が撓み易い。従って、旋回（コーナリング）時においては、速度上昇による応答性の変化が少なくなる。また、高速域で、空気入りタイヤに近い過渡特性が得られるようになる。このためにユーザの違和感が低減されるので、空気入りタイヤを装着した車両と遜色のない乗り心地が得られる。

なお、スポーク部は、リム部が接合される内側環状部と、トレッド部が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一体的に連結する複数個のスポークとを有するものであると好適である。スポークが弾性作用を営むために走行時の外力が緩和される。また、ホイール部を接合したり、トレッド部を設けたりすることが容易となる。

ホイール部は、ディスク部とリム部が別部材として設けられ且つ接合されたものであってもよい。この場合、ディスク部の形状を様々に変更したり、リム部の厚み及び高さを様々に変更したりすることが個別に可能である。このため、ディスク部の倒れ剛性や、リム部の半径方向の撓み剛性を設定することが容易となる。

ホイール部は、ディスク部とリム部が一体的に設けられた単一部材からなるものであってもよい。この場合、接合作業が不要となる。また、例えば、アルミニウム合金展伸材からホイール部を作製した場合、軽量化を図ることができる。

本発明によれば、ホイール部を構成するディスク部の平均肉厚を、同じくホイール部を構成するリム部の平均肉厚に比して小さく設定するようにしている。このためにディスク部が撓み易くなり、且つ、ホイール部の構成部材が主に金属であるために回転速度の上昇に伴うバネ定数の変化が殆どないことから、旋回（コーナリング）時、速度上昇による応答性の変化が少なくなるとともに、高速域で空気入りタイヤに近い過渡特性が得られる。

その結果としてユーザの違和感が低減され、空気入りタイヤを装着した車両と遜色のない乗り心地が得られる。

本発明の実施の形態に係る非空気入りタイヤの全体概略斜視図である。 図１の非空気入りタイヤの分解斜視図である。 図１の非空気入りタイヤの側面断面図である。 図４Ａ〜図４Ｃは、各種タイヤの車速毎のコーナリングフォースの過渡特性を示すグラフである。 車両の旋回走行時における荷重とコーナリングパワーとの関係を示すグラフである。 別の実施の形態に係る非空気入りタイヤの側面断面図である。 さらに別の実施の形態に係る非空気入りタイヤの側面断面図である。

以下、本発明に係る非空気入りタイヤにつき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１〜図３は、それぞれ、本実施の形態に係る非空気入りタイヤ１０ａの全体概略斜視図、分解斜視図、側面断面図である。この非空気入りタイヤ１０ａは、円筒状のトレッドリング１２（トレッド部）と、該トレッドリング１２の半径方向内側に配置されるホイール部１４ａと、トレッドリング１２とホイール部１４ａとを連結するスポーク部１６ａとを具備する。

トレッドリング１２はゴム製の円環形状体からなり、その外周壁が接地面となる。なお、接地面には、濡れた路面においても十分なグリップ力を得るべく、図示しないトレッド溝が形成されている。

ホイール部１４ａは、円盤状のディスク部２０ａと、ディスク部２０ａの半径方向外方に連設される円筒状のリム部２２ａとを有する。この中、ディスク部２０ａの中央にはハブ孔２４が形成されており、該ハブ孔２４には、図３中に仮想線で示す車軸２６の前端部２８が挿入される。また、ハブ孔２４の周囲には、複数のボルト挿通孔３０が形成されている。各ボルト挿通孔３０には、車軸２６側に設けられたボルト部３４が挿入され、該ボルト部３４は、図示しないナットにより固定される。

ディスク部２０ａは、鋼材（スチール）、アルミニウム合金、マグネシウム合金等、従来のタイヤホイールと同様の金属板材に対し、例えば、プレス成形を施すことで作製される。

一方のリム部２２ａは円筒形状体からなり、この場合、ディスク部２０ａとは別個に作製された別部材である。リム部２２ａは、例えば、上記したような金属板材が帯状体として切り出された後、該帯状体が、その端面同士が当接するように湾曲され、さらに、当接した端面同士が摩擦撹拌接合や溶接等の適宜の手法で接合されることで得られる。ディスク部２０ａの全体がリム部２２ａの内方に収容された後、該ディスク部２０ａの外縁部とリム部２２ａの内周壁とが、例えば、溶接等によって接合される。

ここで、ディスク部２０ａの平均肉厚をＴ１、リム部２２ａの平均肉厚をＴ２（いずれも図３参照）としたとき、Ｔ１＜Ｔ２の関係が成り立っている。すなわち、ディスク部２０ａの平均肉厚Ｔ１は、リム部２２ａの平均肉厚Ｔ２に比して小さい。

この場合、ディスク部２０ａ及びリム部２２ａは、それぞれ、肉厚が略同等である金属板材から作製される。従って、ディスク部２０ａ及びリム部２２ａの各肉厚は、全部位にわたって略一定である。このため、ディスク部２０ａ及びリム部２２ａの全体にわたってＴ１＜Ｔ２の関係が成り立つ。

スポーク部１６ａは、トレッドリング１２が被せられる円環状の外側環状部４０ａと、リム部２２ａに接合される円環状の内側環状部４２ａと、非空気入りタイヤ１０ａの直径に沿って放射状に延在する複数個のスポーク４４とを有する。各スポーク４４の内周側は内側環状部４２ａと一体的に連なり、且つ外周側は外側環状部４０ａに一体的に連なる。このようなスポーク部１６ａは、例えば、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂等の高分子材料からなる。熱硬化性樹脂の好適な例としては、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコン系樹脂、ポリイミド系樹脂、メラミン系樹脂が挙げられる。

本実施の形態に係る非空気入りタイヤ１０ａは、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその作用効果について説明する。

上記したように、非空気入りタイヤ１０ａを構成するホイール部１４ａにおいて、ディスク部２０ａとリム部２２ａは個別に作製された別部材である。従って、ディスク部２０ａの形状を種々変更することや、リム部２２ａの厚み及び高さを種々変更することが可能である。このため、ディスク部２０ａの倒れ剛性や、リム部２２ａの半径方向の撓み剛性を設定することが特に容易である。

上記のように構成される非空気入りタイヤ１０ａは、例えば、ＭＥＶの車軸２６に装着され、モータの作用下に前記車軸２６を介して回転されることで走行に寄与する。この際、トレッドリング１２が地面（路面）に接触する。また、スポーク部１６ａを構成するスポーク４４、及びホイール部１４ａを構成するディスク部２０ａは、非空気入りタイヤ１０ａの周方向に作用する圧縮撓み力を受け、回転方向に撓む。すなわち、スポーク４４及びディスク部２０ａは、弾性体として機能する。

ＭＥＶ等が走行する際、カーブ等では車両が旋回される。換言すれば、コーナリングがなされる。この際、車軸２６の長手方向に沿う横力がトレッドリング１２に作用する。

急激なハンドル操作によってタイヤのスリップ角が急激に変化した場合、コーナリングフォースは時間遅れを伴って発生する。この現象は、コーナリングの過渡特性として知られ、スリップ角の変化速度、タイヤの横剛性、走行速度の影響を受けることに起因して生じる。

図４Ａ〜図４Ｃは、それぞれ、各種タイヤを装着した車両（ＭＥＶ）の、２０ｋｍ／時、４０ｋｍ／時、８０ｋｍ／時におけるコーナリングフォースの過渡特性である。図中の実線がスリップ角入力を示し、破線が非空気入りタイヤ１０ａで得られた過渡特性を示す。また、一点鎖線、二点鎖線は、それぞれ、空気入りタイヤ、ディスク部２０ａの平均肉厚Ｔ１がリム部２２ａの平均肉厚Ｔ２に比して大きい非空気入りタイヤで得られた過渡特性である。この図４Ａ〜図４Ｃから、非空気入りタイヤ１０ａでは、空気入りタイヤに近い過渡特性が得られることが分かる。

ここで、ディスク部２０ａの平均肉厚Ｔ１は、リム部２２ａの平均肉厚Ｔ２に比して小さい。このため、ディスク部２０ａが撓み易い。従って、旋回時における荷重と、コーナリングフォースの増加率であるコーナリングパワーとの間に、図５に示す直線関係が得られる。荷重が小さいほど低速域であり、大きいほど高速域であることを表す。

なお、図５中の曲線Ｃは空気入りタイヤで得られた結果であり、太実線で示した直線ＭはＴ１＞Ｔ２である非空気入りタイヤで得られた結果である。また、細実線、破線、一点鎖線、二点鎖線で示した直線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４は、Ｔ１＜Ｔ２である本実施の形態に係る非空気入りタイヤ１０ａ、１０ｂ（図６参照）で得られたものである。さらに詳細には、直線Ｌ１は、アルミニウム合金展伸材から得られたディスク部２０ｂ及びリム部２２ｂが一体の単一部材からなるホイール部１４ｂを有するものの結果であり、Ｔ１＝４ｍｍ、Ｔ２＝７ｍｍである。また、直線Ｌ２〜Ｌ４はディスク部２０ａ及びリム部２２ａが個別に作製された別体型のホイール部１４ａを有するものの結果であり、各々のＴ１は２ｍｍ、２ｍｍ、２ｍｍ、Ｔ２は２．３ｍｍ、２．５ｍｍ、２．８ｍｍである。

図５から、Ｔ１＜Ｔ２に設定することにより、低速域では応答性が低いものの、速度上昇による応答性の変化を小さくし得るとともに、高速域で空気入りタイヤに近い過渡特性が得られることが分かる。従って、ユーザが違和感を覚える懸念を払拭することができる。すなわち、本実施の形態によれば、空気入りタイヤを装着した車両と略同等の乗り心地が得られる。

本発明は、上記した実施の形態に特に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、上記からも諒解されるように、ホイール部は、ディスク部とリム部とを一体的に有する単一部材からなるものであってもよい。このような構成の非空気入りタイヤ１０ｂを図６に示す。なお、図１〜図３に示される構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付している。また、参照符号１４ｂ、２０ｂ、２２ｂは、それぞれ、ホイール部、ディスク部、リム部である。

さらに、この図６に示すように、ディスク部２０ｂの肉厚が変化していても差し支えない。この場合、ディスク部２０ｂの各部位の肉厚（例えば、Ｔ１’、Ｔ１”等）から平均肉厚Ｔ１を算出し、該算出値を、リム部２２ｂの平均肉厚Ｔ２よりも小さくすればよい。

また、図７に示す非空気入りタイヤ１０ｃであってもよい。この場合、ホイール部１４ｃは平坦なディスク部２０ｃを有し、一方、スポーク部１６ｃは、厚肉部５０が設けられた内側環状部４２ｃを有する。厚肉部５０に対応するべく、リム部２２ｃに環状凹部５２が形成される。

１０ａ〜１０ｃ…非空気入りタイヤ １２…トレッドリング
１４ａ〜１４ｃ…ホイール部 １６ａ、１６ｃ…スポーク部
２０ａ〜２０ｃ…ディスク部 ２２ａ〜２２ｃ…リム部
２６…車軸 ３０…ボルト挿通孔
４０ａ…外側環状部 ４２ａ、４２ｃ…内側環状部
４４…スポーク ５０…厚肉部

Claims (2)

1. 地面に接する円筒状のトレッド部と、前記トレッド部の半径方向内側に配置されるホイール部と、前記トレッド部と前記ホイール部との間に介在するスポーク部とを有する非空気入りタイヤにおいて、
   前記ホイール部は、車軸が連結されるディスク部と、内周側が前記ディスク部に連設され且つ外周側がスポーク部に接合されるリム部とを有し、
   前記ディスク部の平均肉厚が前記リム部の平均肉厚に比して小さく、
   前記ホイール部は、前記ディスク部と前記リム部が別部材として設けられ且つ接合されたものであることを特徴とする非空気入りタイヤ。
2. 請求項１記載の非空気入りタイヤにおいて、前記スポーク部は、前記リム部が接合される内側環状部と、前記トレッド部が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一体的に連結する複数個のスポークとを有することを特徴とする非空気入りタイヤ。
   

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