非空気圧タイヤ
【課題】通常走行時の衝撃吸収能力を損なうことなく、高荷重時のスポークの座屈を抑制できる非空気圧タイヤを提供する。
【解決手段】内側環状部１と、その内側環状部１の外側に同心円状に設けられ、かつタイヤ幅方向ＷＤの中央部から両側部へ向かって外径が徐々に小さくなるような曲率を有するトレッド面６を備える外側環状部３と、内側環状部１と外側環状部３とを連結する複数の連結部４，５とを備える非空気圧タイヤＴであって、外側環状部３は、タイヤ幅方向ＷＤの中央部に配された中央領域３ａと、中央領域３ａのタイヤ幅方向両外側に配された側部領域３ｂ，３ｃとに区画され、側部領域３ｂ，３ｃの引張弾性率Ｅｂ，Ｅｃが中央領域３ａの引張弾性率Ｅａよりも高い。
【解決手段】内側環状部１と、その内側環状部１の外側に同心円状に設けられ、かつタイヤ幅方向ＷＤの中央部から両側部へ向かって外径が徐々に小さくなるような曲率を有するトレッド面６を備える外側環状部３と、内側環状部１と外側環状部３とを連結する複数の連結部４，５とを備える非空気圧タイヤＴであって、外側環状部３は、タイヤ幅方向ＷＤの中央部に配された中央領域３ａと、中央領域３ａのタイヤ幅方向両外側に配された側部領域３ｂ，３ｃとに区画され、側部領域３ｂ，３ｃの引張弾性率Ｅｂ，Ｅｃが中央領域３ａの引張弾性率Ｅａよりも高い。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、かつタイヤ幅方向の中央部から両側部へ向かって外径が徐々に小さくなるような曲率を有するトレッド面を備える外側環状部と、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る非空気圧タイヤ（ｎｏｎ−ｐｎｅｕｍａｔｉｃ ｔｉｒｅ）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力は、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、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力はない。また、非空気圧タイヤでは、弾性を高めてクッション性を改善することも可能であるが、空気入りタイヤが有するような荷重支持能または耐久性が悪くなるという問題がある。
【０００５】
そこで、下記の特許文献１には、空気入りタイヤと同様な動作特性を有する非空気圧タイヤを開発する目的で、タイヤに加わる荷重を支持する補強された環状バンドと、この補強された環状バンドとホイールまたはハブとの間で張力によって荷重力を伝達する複数のスポークとを有する非空気圧タイヤが提案されている。
【０００６】
しかし、このような非空気圧タイヤは、段差乗り越え等の高荷重時に大きく変形し、スポークや外周の環状部が座屈することがある。座屈が発生すると、タイヤがさらに変形しやすくなるため、操縦安定性が悪化する。また、スポークの座屈は、高歪における屈曲疲労、及び隣接するスポーク同士の接触による異常摩耗を引き起こし、タイヤの耐久性を低下させる。
【０００７】
スポークの座屈を抑制できる非空気圧タイヤとして、下記特許文献２には、隣接するスポーク間の空間に発泡ポリウレタンを挿入することで、外周の環状部の剛性を高め、高荷重時におけるスポークの変位量を低下させたものが記載されている。また、下記特許文献３には、隣接するスポーク間の空間に気体を圧入した中空封止体を挿入することで、環状部の座屈を防止できる非空気圧タイヤが記載されている。
【０００８】
しかしながら、特許文献２，３の非空気圧タイヤは、高荷重時のみならず通常走行時におけるスポークの変位量も低下させることとなり、タイヤの衝撃吸収能力が損なわれていた。また、挿入する発泡ポリウレタンや中空封止体の分だけタイヤの重量が増加するため、転がり抵抗の悪化を招いていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特表２００５−５００９３２号公報
【特許文献２】特開２０１０−１２３０９４号公報
【特許文献３】特開２０１０−１３７６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明の目的は、通常走行時の衝撃吸収能力を損なうことなく、高荷重時のスポークの座屈を抑制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、その内側環状部の外側に同心円状に設けられ、かつタイヤ幅方向の中央部から両側部へ向かって外径が徐々に小さくなるような曲率を有するトレッド面を備える外側環状部と、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る非空気圧タイヤであって、前記外側環状部は、タイヤ幅方向の中央部に配された中央領域と、前記中央領域のタイヤ幅方向両外側に配された側部領域とに区画され、前記側部領域の引張弾性率が前記中央領域よりも高いことを特徴とする。
【００１２】
こ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る外側環状部と、内側環状部と外側環状部とを連結する複数の連結部（以下、スポークと称することもある）とを備えている。また、外側環状部は、タイヤ幅方向の中央部から両側部へ向かって外径が徐々に小さくなるような曲率を有するトレッド面を備えており、通常走行時には外側環状部の中央領域が主に接地し、高荷重時には中央領域の圧縮変形により側部領域も接地するようになる。そのため、タイヤ変位量を低下させないように中央領域の引張弾性率を適宜設定することで、通常走行時の衝撃吸収能力を損なうことなく、さらに、側部領域の引張弾性率を中央領域よりも高くすることで、高荷重時の外側環状部の剛性を高めることができるため、スポークの変位量を低下させ、高荷重時のスポークの座屈を抑制できる。
【００１３】
本発明にかかる非空気圧タイヤにおいて、前記側部領域の引張弾性率は５〜１００ＭＰａであることが好ましい。側部領域の引張弾性率がこの範囲であれば、通常走行時に中央領域に与える影響が少ないため、通常走行時の衝撃吸収能力をほとんど損なうことなく、かつ高荷重時には外側環状部の剛性を適切に高めることができるため、高荷重時のスポークの座屈を効果的に抑制できる。
【００１４】
本発明にかかる非空気圧タイヤにおいて、前記側部領域のタイヤ幅方向の幅は、前記中央領域のタイヤ幅方向の幅の０．１〜１倍であることが好ましい。側部領域と中央領域のタイヤ幅方向の幅がこの関係であれば、通常走行時に側部領域が接地することがないため、通常走行時の衝撃吸収能力をほとんど損なうことなく、かつ高荷重時には外側環状部の剛性を適切に高めることができるため、高荷重時のスポークの座屈を効果的に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の非空気圧タイヤの一例を示す正面図
【図２】本発明の非空気圧タイヤの一例を示すタイヤ子午線断面図
【図３】図１の非空気圧タイヤを右から見た右側面図
【図４】転がり抵抗測定試験方法を説明するための模式図
【図５】比較例及び実施例における荷重と変位の関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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は本発明の非空気圧タイヤの一例を示す正面図である。図２は、本発明の非空気圧タイヤの一例を示すタイヤ子午線断面図である。図３は、図１の非空気圧タイヤを右から見た右側面図の一部を示している。ここで、Ｏは軸芯を、ＷＤはタイヤ幅方向を、Ｗはタイヤ幅を、Ｈはタイヤ断面高さをそれぞれ示している。
【００１７】
本発明の非空気圧タイヤＴは、キャンバーを付けてコーナリングする車両に用いられるのが好ましい。本実施形態の非空気圧タイヤＴは、内側環状部１と、その外側に同心円状に設けられた中間環状部２と、その外側に同心円状に設けられ、タイヤ幅方向ＷＤの中央部から両側部へ向かって外径が徐々に小さくなるような曲率を有するトレッド面６を備える外側環状部３と、内側環状部１と中間環状部２とを連結する複数の内側連結部４と、外側環状部３と中間環状部２とを連結する複数の外側連結部５とを備えている。本実施形態の非空気圧タイヤＴは中間環状部２を備えているが、中間環状部２は必ずしも必要ではなく、中間環状部２を設けず、内側連結部４と外側連結部５とが連続して１本の連結部を構成してもよい。この場合、非空気圧タイヤＴは、内側環状部１と、その内側環状部１の外側に同心円状に設けられ、かつタイヤ幅方向ＷＤの中央部から両側部へ向かって外径が徐々に小さくなるような曲率を有するトレッド面６を備える外側環状部３と、内側環状部１と外側環状部３とを連結する複数の連結部とを備える構成となる。
【００１８】
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。
【００１９】
内側環状部１の厚みは、内側連結部４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６〜３０％が好ましく、１０〜２０％がより好ましい。
【００２０】
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が、本実施形態では中間環状部２を備えるために、内側環状部１の内径をより小さくすることが可能である。内側環状部１の内径は、５０〜５６０ｍｍが好ましく、８０〜２００ｍｍがより好ましい。
【００２１】
内側環状部１のタイヤ幅方向ＷＤの幅は、用途、車軸の長さ等に応じて適宜決定されるが、３０〜１００ｍｍが好ましく、４０〜８０ｍｍがより好ましい。
【００２２】
内側環状部１の引張モジュラスは、内側連結部４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、１〜１８００００ＭＰａが好ましく、１〜５００００ＭＰａ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％伸び時の引張応力の値である。
【００２３】
中間環状部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が、多角形筒状などでもよい。
【００２４】
中間環状部２の厚みは、内側連結部４と外側連結部５とを十分補強しつつ、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３〜１０％が好ましく、４〜９％がより好ましい。
【００２５】
中間環状部２の内径は、内側環状部１の内径を超えて、外側環状部３の内径未満となる。但し、中間環状部２の内径としては、内側連結部４と外側連結部５との補強効果を向上させる観点から、外側環状部３の内径から内側環状部１の内径を差し引いた値の２０〜８０％の値を、内側環状部１の内径に加えた内径とすることが好ましく、３０〜６０％の値を、内側環状部１の内径に加えた内径とすることがより好ましい。
【００２６】
中間環状部２のタイヤ幅方向ＷＤの幅は、用途等に応じて適宜決定されるが、３０〜１００ｍｍが好ましく、４０〜８０ｍｍがより好ましい。
【００２７】
中間環状部２の引張モジュラスは、１〜１８００００ＭＰａが好ましく、１〜５００００ＭＰａがより好ましい。
【００２８】
外側環状部３は、タイヤ幅方向ＷＤに厚みが変化する円筒形状である。外側環状部３の外周面はトレッド面６となっている。トレッド面６は、図２に示されるように、タイヤ子午線断面において、タイヤ幅方向ＷＤの中央部から両側部へ向かって外径が徐々に小さくなるような曲率を有する円弧状となっている。トレッド面６が、曲率を有することで、キャンバーを付けてコーナリングする際にも接地面積が小さくなりすぎず、直進走行時とコーナリング時との間の接地面積の変動が少なくなる。トレッド面６の曲率半径Ｒは、４０〜１００ｍｍが好ましく、４０〜６５ｍｍがより好ましい。曲率半径Ｒが４０ｍｍより小さい場合、キャンバー時の接地面積が過大となり、グリップ性能が急激に増加するため、急停止に近い状況となってしまう。また、曲率半径Ｒが１００ｍｍよりも大きい場合、キャンバー時の接地面積が過小となり、グリップ性能が急激に低下するため、滑りが発生してしまう。トレッド面６には、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。
【００２９】
外側環状部３は、タイヤ幅方向ＷＤの中央部に配された中央領域３ａと、中央領域３ａのタイヤ幅方向ＷＤの両外側に配された側部領域３ｂ，３ｃとに区画されている。中央領域３ａと側部領域３ｂ，３ｃとの界面は、それぞれタイヤ赤道面に略平行な平面となっている。
【００３０】
側部領域３ｂ，３ｃの引張弾性率Ｅｂ，Ｅｃは、中央領域３ａの引張弾性率Ｅａよりも高く設定されている。中央領域３ａの引張弾性率Ｅａは、通常走行時の衝撃吸収能力を考慮すると、例えば２〜２０ＭＰａが好ましく、４〜８ＭＰａがより好ましい。側部領域３ｂ，３ｃの引張弾性率Ｅｂ，Ｅｃは、５〜１００ＭＰａが好ましく、２０〜６０ＭＰａがより好ましい。側部領域３ｂ，３ｃの引張弾性率Ｅｂ，Ｅｃが５ＭＰａ以下の場合、高荷重時の外側環状部３の剛性が十分ではなく、高荷重時に外側連結部５が座屈してしまい、１００ＭＰａ以上の場合、通常走行時のタイヤの変位量が小さく、衝撃吸収能力が損なわれてしまう。なお、本発明における引張弾性率は、ＪＩＳ Ｋ７３１２に準じて引張試験を行い、５〜１０％伸び時の応力と伸びの間の比例定数である。
【００３１】
側部領域３ｂ，３ｃのタイヤ幅方向ＷＤの幅Ｗｂ，Ｗｃは、中央領域３ａのタイヤ幅方向ＷＤの幅Ｗａの０．１〜１倍であることが好ましく、０．３〜０．７倍であることがより好ましい。幅Ｗｂ，Ｗｃが幅Ｗａの０．１倍以下の場合、高荷重時に側部領域３ｂ，３ｃがタイヤを支えきれず、外側連結部５が座屈してしまい、１倍以上の場合、通常走行時にも側部領域３ｂ，３ｃが接地するため、通常走行時のタイヤの変位量が小さく、タイヤの衝撃吸収能力が損なわれてしまう。
【００３２】
外側環状部３の内径は、その用途等に応じて適宜決定されるが、例えば、１００〜６００ｍｍが好ましく、１２０〜３００ｍｍがより好ましい。
【００３３】
外側環状部３のタイヤ幅方向ＷＤの幅は、用途等に応じて適宜決定されるが、３０〜１００ｍｍが好ましく、４０〜８０ｍｍがより好ましい。
【００３４】
内側連結部４は、内側環状部１と中間環状部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、タイヤ周方向に各々が独立するように複数設けられる。内側連結部４は、ユニフォミティを向上させる観点から、タイヤ周方向に規則的に設けることが好ましい。
【００３５】
内側連結部４を全周に渡って設ける際の数（軸方向に複数設ける場合は１個として数える）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、２０〜６０個が好ましく、２０〜５０個がより好ましい。図１には、内側連結部４を３０個設けた例を示す。
【００３６】
個々の内側連結部４の形状としては、板状体、柱状体などが挙げられるが、本実施形態では板状体の例を示す。これらの内側連結部４は、正面視断面において、タイヤ径方向又はタイヤ径方向から傾斜した方向に延びている。本発明では、ブレークポイントを高くして剛性変動を生じにくくすると共に、耐久性を向上させる観点から、正面視断面において、内側連結部４の延設方向が、タイヤ径方向±３０°以内が好ましく、タイヤ径方向±１５°以内がより好ましい。図１では、内側連結部４が、タイヤ径方向に延設されている例を示す。
【００３７】
内側連結部４の厚みは、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、タイヤ断面高さＨの３〜１２％が好ましく、４〜１０％がより好ましい。
【００３８】
内側連結部４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、１〜５０ＭＰａが好ましく、１〜３０ＭＰａがより好ましい。
【００３９】
外側連結部５は、外側環状部３と中間環状部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、タイヤ周方向に各々が独立するように複数設けられる。外側連結部５は、ユニフォミティを向上させる観点から、タイヤ周方向に規則的に設けることが好ましい。
【００４０】
なお、外側連結部５と内側連結部４とは全周の同じ位置に設けてもよく、異なる位置に設けてもよい。すなわち、外側連結部５と内側連結部４は、必ずしも図１のように同じ方向に連続するように延設する必要はない。
【００４１】
外側連結部５を全周に渡って設ける際の数（軸方向に複数設ける場合は１個として数える）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、２０〜６０個が好ましく、２０〜５０個がより好ましい。図１には、外側連結部５を内側連結部４と同じく３０個設けた例を示す。なお、外側連結部５の数と内側連結部４の数は、必ずしも同じとする必要はなく、外側連結部５を内側連結部４よりも多く設けてもよい。
【００４２】
個々の外側連結部５の形状としては、板状体、柱状体などが挙げられるが、本実施形態では板状体の例を示す。これらの外側連結部５は、正面視断面において、タイヤ径方向又はタイヤ径方向から傾斜した方向に延びている。本発明では、ブレークポイントを高くして剛性変動を生じにくくすると共に、耐久性を向上させる観点から、正面視断面において、外側連結部５の延設方向が、タイヤ径方向±３０°以内が好ましく、タイヤ径方向±１５°以内がより好ましい。図１では、外側連結部５が、タイヤ径方向に延設されている例を示す。
【００４３】
外側連結部５の厚みは、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、タイヤ断面高さＨの３〜１２％が好ましく、４〜１０％がより好ましい。
【００４４】
外側連結部５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、１〜５０ＭＰａが好ましく、１〜３０ＭＰａがより好ましい。
【００４５】
本実施形態において、それぞれの外側連結部５は、板状体であって、外側環状部３と交わる部分は、交線部５１を構成する。この交線部５１は、図３に破線で示されるように、タイヤ幅方向ＷＤに対して角度θで傾斜している。また、隣り合う交線部５１は、各々独立しており、タイヤ幅方向ＷＤに対してそれぞれ反対の向きに角度θで傾斜している。すなわち、タイヤ径方向から見ると、隣り合う２つの交線部５１がハの字状となるように、外側連結部５は設けられている。交線部５１がタイヤ幅方向ＷＤに平行の場合、外側連結部５直下で接地する場合と、外側連結部５間で接地する場合とでタイヤの上下方向の変位差（上下方向の振動幅）が大きくなり、乗り心地の悪化に繋がる。これに対し、交線部５１がタイヤ幅方向ＷＤに対して傾斜している場合、交線部５１のタイヤ幅方向両端部５１ａが隣の交線部５１のタイヤ幅方向両端部５１ａに近くなり、隣り合う外側連結部５どうしの間隔が狭くなるため、上記の変位差が小さくなる。ただし、本発明においては、必ずしも交線部５１がタイヤ幅方向ＷＤに対して傾斜する必要はない。
【００４６】
交線部５１のタイヤ幅方向ＷＤに対する傾斜角度θは、４５度以下が好ましい。キャンバーを付けたコーナリング時には、タイヤ幅方向ＷＤのトルクが発生し、交線部５１をタイヤ幅方向ＷＤに傾斜させると、このタイヤ幅方向ＷＤのトルクに対する耐久力が低下する傾向にある。θを４５度より大きくすると、上下方向の変位差改善の効果は高いが、タイヤ幅方向ＷＤの耐久力の低下が著しくなり好ましくない。
【００４７】
内側連結部４および外側連結部５の厚みは、タイヤ径方向には一定であるが、図３に示されるように、タイヤ幅方向ＷＤには、両端部５１ａから中央部５１ｂへ向かって増大している。この実施形態では、両端部５１ａが厚みを有しているが、両端部５１ａの厚みをゼロとして中央部５１ｂが膨らむようにしてもよい。ただし、本発明においては、内側連結部４および外側連結部５の厚みをタイヤ幅方向ＷＤに一定にしても構わない。
【００４８】
非空気圧タイヤＴ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０．１〜１００ＭＰａであり、より好ましくは０．１〜５０ＭＰａ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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
弾性材料で成形された内側環状部１、中間環状部２、外側環状部３、内側連結部４、及び外側連結部５は、補強繊維により補強されていることが好ましい。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
本発明における非空気圧タイヤＴは弾性材料で成形されるが、非空気圧タイヤＴ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、中間環状部２、外側環状部３、内側連結部４、及び外側連結部５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。
【００５７】
＜別実施形態＞
（１）側部領域３ｂの引張弾性率Ｅｂと側部領域３ｃの引張弾性率Ｅｃは必ずしも同じとする必要は無い。また、側部領域３ｂの幅Ｗｂと側部領域３ｃの幅Ｗｃも必ずしも同じとする必要は無い。すなわち、非空気圧タイヤＴは、タイヤ赤道面に対して非対称であってもよい。
【００５８】
（２）前述の実施形態では、中央領域３ａと側部領域３ｂ，３ｃの界面は、それぞれタイヤ赤道面に略平行な平面となっているが、必ずしも平面でなくともよい。中央領域３ａと側部領域３ｂ，３ｃの界面は、タイヤ子午線断面形状がタイヤ径方向に沿った波状となるようにしてもよい。界面を波状とすることで、中央領域３ａと側部領域３ｂ，３ｃの界面の面積が大きくなるため、両者の接着性が良好となる。
【００５９】
（３）側部領域３ｂと側部領域３ｃは、全周がひとつの弾性材料で成形されなくともよい。例えば、側部領域３ｂと側部領域３ｃの周方向の一部が中央領域３ａよりも引張弾性率の高い弾性材料で成形され、残りの部分が中央領域３ａと同じ弾性材料で成形され、その結果、側部領域３ｂと側部領域３ｃの引張弾性率Ｅｂ，Ｅｃが全体として中央領域３ａの引張弾性率Ｅａよりも高くなるように構成してもよい。
【実施例】
【００６０】
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。尚、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。
【００６１】
（１）荷重変位
タイヤ縦方向への荷重を徐々に増加させ、その際の非空気圧タイヤの変位量を測定した。ここで、通常走行時にかかる荷重を５００Ｎ、高荷重時にかかる荷重を１５００Ｎと仮定した。また、荷重増加に対して大規模なタイヤの変位が起こる現象をスポークの座屈と定義した。表１に荷重変位試験の際のタイヤの変位量を示す。また、図５に各比較例及び実施例における荷重（Ｎ）と変位（ｍｍ）の関係を示す。
【００６２】
（２）転がり抵抗
図４の模式図に示すような転がり抵抗測定用治具を用いて５００Ｎの荷重を負荷し、高さ１０ｃｍ、傾斜角５°の斜面から治具を自然落下させることでその走行距離を測定した。表１に転がり抵抗測定試験の際の走行距離を示す。走行距離が長いほど、転がり抵抗が小さい。
【００６３】
比較例
内側環状部の厚みが５ｍｍ、外側環状部のタイヤ幅方向の中央部の厚みが１０ｍｍ、外側環状部の両側端部の厚みが５．５ｍｍ、タイヤ幅Ｗが４４ｍｍである非空気圧タイヤを作製した。外側環状部は、タイヤ幅方向に区画されておらず、全体の引張弾性率が４．５ＭＰａとなっている。
【００６４】
実施例１
外側環状部が中央領域と側部領域とに区画され、中央領域の引張弾性率を４．５ＭＰａ、側部領域の引張弾性率を４０ＭＰａとした。また、側部領域の幅を中央領域の幅の０．５５倍とした。それ以外の寸法等は比較例と同じとした。
【００６５】
実施例２
側部領域の引張弾性率を１００ＭＰａとしたこと以外は実施例１と同じとした。
【００６６】
実施例３
側部領域の幅を中央領域の幅の０．１倍としたこと以外は実施例１と同じとした。
【００６７】
実施例４
側部領域の幅を中央領域の幅の１倍としたこと以外は実施例１と同じとした。
【００６８】
【表１】
【００６９】
表１及び図５のように、比較例は約１２００Ｎの荷重にてスポークの座屈が生じ、タイヤの変位量が急激に大きくなっている。これに対し、実施例１〜４では、比較例に比べ、スポークの座屈を抑制できている。ただし、実施例３のように側部領域の幅が狭いと、高荷重時に側部領域がタイヤを完全に支えきれず、約１２００Ｎの荷重にてわずかに座屈が発生している。また、実施例１〜４では、通常走行時を想定した５００Ｎの荷重を負荷した際の変位量が比較例と同程度であり、通常走行時の衝撃吸収能力を損なうことはない。ただし、実施例２及び実施例４では、５００Ｎの荷重を負荷した際の変位量がやや減少している。さらに、実施例１〜４では、中央領域の材料を比較例と同じ材料にすることができるので、通常走行時の転がり抵抗性能が悪化することはない。
【符号の説明】
【００７０】
１ 内側環状部
２ 中間環状部
３ 外側環状部
３ａ 中央領域
３ｂ 側部領域
３ｃ 側部領域
４ 内側連結部
５ 外側連結部
６ トレッド面
Ｔ 非空気圧タイヤ
ＷＤ タイヤ幅方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、かつタイヤ幅方向の中央部から両側部へ向かって外径が徐々に小さくなるような曲率を有するトレッド面を備える外側環状部と、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る非空気圧タイヤ（ｎｏｎ−ｐｎｅｕｍａｔｉｃ ｔｉｒｅ）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力は、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、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力はない。また、非空気圧タイヤでは、弾性を高めてクッション性を改善することも可能であるが、空気入りタイヤが有するような荷重支持能または耐久性が悪くなるという問題がある。
【０００５】
そこで、下記の特許文献１には、空気入りタイヤと同様な動作特性を有する非空気圧タイヤを開発する目的で、タイヤに加わる荷重を支持する補強された環状バンドと、この補強された環状バンドとホイールまたはハブとの間で張力によって荷重力を伝達する複数のスポークとを有する非空気圧タイヤが提案されている。
【０００６】
しかし、このような非空気圧タイヤは、段差乗り越え等の高荷重時に大きく変形し、スポークや外周の環状部が座屈することがある。座屈が発生すると、タイヤがさらに変形しやすくなるため、操縦安定性が悪化する。また、スポークの座屈は、高歪における屈曲疲労、及び隣接するスポーク同士の接触による異常摩耗を引き起こし、タイヤの耐久性を低下させる。
【０００７】
スポークの座屈を抑制できる非空気圧タイヤとして、下記特許文献２には、隣接するスポーク間の空間に発泡ポリウレタンを挿入することで、外周の環状部の剛性を高め、高荷重時におけるスポークの変位量を低下させたものが記載されている。また、下記特許文献３には、隣接するスポーク間の空間に気体を圧入した中空封止体を挿入することで、環状部の座屈を防止できる非空気圧タイヤが記載されている。
【０００８】
しかしながら、特許文献２，３の非空気圧タイヤは、高荷重時のみならず通常走行時におけるスポークの変位量も低下させることとなり、タイヤの衝撃吸収能力が損なわれていた。また、挿入する発泡ポリウレタンや中空封止体の分だけタイヤの重量が増加するため、転がり抵抗の悪化を招いていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特表２００５−５００９３２号公報
【特許文献２】特開２０１０−１２３０９４号公報
【特許文献３】特開２０１０−１３７６４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで、本発明の目的は、通常走行時の衝撃吸収能力を損なうことなく、高荷重時のスポークの座屈を抑制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、その内側環状部の外側に同心円状に設けられ、かつタイヤ幅方向の中央部から両側部へ向かって外径が徐々に小さくなるような曲率を有するトレッド面を備える外側環状部と、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る非空気圧タイヤであって、前記外側環状部は、タイヤ幅方向の中央部に配された中央領域と、前記中央領域のタイヤ幅方向両外側に配された側部領域とに区画され、前記側部領域の引張弾性率が前記中央領域よりも高いことを特徴とする。
【００１２】
こ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る外側環状部と、内側環状部と外側環状部とを連結する複数の連結部（以下、スポークと称することもある）とを備えている。また、外側環状部は、タイヤ幅方向の中央部から両側部へ向かって外径が徐々に小さくなるような曲率を有するトレッド面を備えており、通常走行時には外側環状部の中央領域が主に接地し、高荷重時には中央領域の圧縮変形により側部領域も接地するようになる。そのため、タイヤ変位量を低下させないように中央領域の引張弾性率を適宜設定することで、通常走行時の衝撃吸収能力を損なうことなく、さらに、側部領域の引張弾性率を中央領域よりも高くすることで、高荷重時の外側環状部の剛性を高めることができるため、スポークの変位量を低下させ、高荷重時のスポークの座屈を抑制できる。
【００１３】
本発明にかかる非空気圧タイヤにおいて、前記側部領域の引張弾性率は５〜１００ＭＰａであることが好ましい。側部領域の引張弾性率がこの範囲であれば、通常走行時に中央領域に与える影響が少ないため、通常走行時の衝撃吸収能力をほとんど損なうことなく、かつ高荷重時には外側環状部の剛性を適切に高めることができるため、高荷重時のスポークの座屈を効果的に抑制できる。
【００１４】
本発明にかかる非空気圧タイヤにおいて、前記側部領域のタイヤ幅方向の幅は、前記中央領域のタイヤ幅方向の幅の０．１〜１倍であることが好ましい。側部領域と中央領域のタイヤ幅方向の幅がこの関係であれば、通常走行時に側部領域が接地することがないため、通常走行時の衝撃吸収能力をほとんど損なうことなく、かつ高荷重時には外側環状部の剛性を適切に高めることができるため、高荷重時のスポークの座屈を効果的に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の非空気圧タイヤの一例を示す正面図
【図２】本発明の非空気圧タイヤの一例を示すタイヤ子午線断面図
【図３】図１の非空気圧タイヤを右から見た右側面図
【図４】転がり抵抗測定試験方法を説明するための模式図
【図５】比較例及び実施例における荷重と変位の関係を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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は本発明の非空気圧タイヤの一例を示す正面図である。図２は、本発明の非空気圧タイヤの一例を示すタイヤ子午線断面図である。図３は、図１の非空気圧タイヤを右から見た右側面図の一部を示している。ここで、Ｏは軸芯を、ＷＤはタイヤ幅方向を、Ｗはタイヤ幅を、Ｈはタイヤ断面高さをそれぞれ示している。
【００１７】
本発明の非空気圧タイヤＴは、キャンバーを付けてコーナリングする車両に用いられるのが好ましい。本実施形態の非空気圧タイヤＴは、内側環状部１と、その外側に同心円状に設けられた中間環状部２と、その外側に同心円状に設けられ、タイヤ幅方向ＷＤの中央部から両側部へ向かって外径が徐々に小さくなるような曲率を有するトレッド面６を備える外側環状部３と、内側環状部１と中間環状部２とを連結する複数の内側連結部４と、外側環状部３と中間環状部２とを連結する複数の外側連結部５とを備えている。本実施形態の非空気圧タイヤＴは中間環状部２を備えているが、中間環状部２は必ずしも必要ではなく、中間環状部２を設けず、内側連結部４と外側連結部５とが連続して１本の連結部を構成してもよい。この場合、非空気圧タイヤＴは、内側環状部１と、その内側環状部１の外側に同心円状に設けられ、かつタイヤ幅方向ＷＤの中央部から両側部へ向かって外径が徐々に小さくなるような曲率を有するトレッド面６を備える外側環状部３と、内側環状部１と外側環状部３とを連結する複数の連結部とを備える構成となる。
【００１８】
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。
【００１９】
内側環状部１の厚みは、内側連結部４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６〜３０％が好ましく、１０〜２０％がより好ましい。
【００２０】
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が、本実施形態では中間環状部２を備えるために、内側環状部１の内径をより小さくすることが可能である。内側環状部１の内径は、５０〜５６０ｍｍが好ましく、８０〜２００ｍｍがより好ましい。
【００２１】
内側環状部１のタイヤ幅方向ＷＤの幅は、用途、車軸の長さ等に応じて適宜決定されるが、３０〜１００ｍｍが好ましく、４０〜８０ｍｍがより好ましい。
【００２２】
内側環状部１の引張モジュラスは、内側連結部４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、１〜１８００００ＭＰａが好ましく、１〜５００００ＭＰａ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％伸び時の引張応力の値である。
【００２３】
中間環状部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が、多角形筒状などでもよい。
【００２４】
中間環状部２の厚みは、内側連結部４と外側連結部５とを十分補強しつつ、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３〜１０％が好ましく、４〜９％がより好ましい。
【００２５】
中間環状部２の内径は、内側環状部１の内径を超えて、外側環状部３の内径未満となる。但し、中間環状部２の内径としては、内側連結部４と外側連結部５との補強効果を向上させる観点から、外側環状部３の内径から内側環状部１の内径を差し引いた値の２０〜８０％の値を、内側環状部１の内径に加えた内径とすることが好ましく、３０〜６０％の値を、内側環状部１の内径に加えた内径とすることがより好ましい。
【００２６】
中間環状部２のタイヤ幅方向ＷＤの幅は、用途等に応じて適宜決定されるが、３０〜１００ｍｍが好ましく、４０〜８０ｍｍがより好ましい。
【００２７】
中間環状部２の引張モジュラスは、１〜１８００００ＭＰａが好ましく、１〜５００００ＭＰａがより好ましい。
【００２８】
外側環状部３は、タイヤ幅方向ＷＤに厚みが変化する円筒形状である。外側環状部３の外周面はトレッド面６となっている。トレッド面６は、図２に示されるように、タイヤ子午線断面において、タイヤ幅方向ＷＤの中央部から両側部へ向かって外径が徐々に小さくなるような曲率を有する円弧状となっている。トレッド面６が、曲率を有することで、キャンバーを付けてコーナリングする際にも接地面積が小さくなりすぎず、直進走行時とコーナリング時との間の接地面積の変動が少なくなる。トレッド面６の曲率半径Ｒは、４０〜１００ｍｍが好ましく、４０〜６５ｍｍがより好ましい。曲率半径Ｒが４０ｍｍより小さい場合、キャンバー時の接地面積が過大となり、グリップ性能が急激に増加するため、急停止に近い状況となってしまう。また、曲率半径Ｒが１００ｍｍよりも大きい場合、キャンバー時の接地面積が過小となり、グリップ性能が急激に低下するため、滑りが発生してしまう。トレッド面６には、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。
【００２９】
外側環状部３は、タイヤ幅方向ＷＤの中央部に配された中央領域３ａと、中央領域３ａのタイヤ幅方向ＷＤの両外側に配された側部領域３ｂ，３ｃとに区画されている。中央領域３ａと側部領域３ｂ，３ｃとの界面は、それぞれタイヤ赤道面に略平行な平面となっている。
【００３０】
側部領域３ｂ，３ｃの引張弾性率Ｅｂ，Ｅｃは、中央領域３ａの引張弾性率Ｅａよりも高く設定されている。中央領域３ａの引張弾性率Ｅａは、通常走行時の衝撃吸収能力を考慮すると、例えば２〜２０ＭＰａが好ましく、４〜８ＭＰａがより好ましい。側部領域３ｂ，３ｃの引張弾性率Ｅｂ，Ｅｃは、５〜１００ＭＰａが好ましく、２０〜６０ＭＰａがより好ましい。側部領域３ｂ，３ｃの引張弾性率Ｅｂ，Ｅｃが５ＭＰａ以下の場合、高荷重時の外側環状部３の剛性が十分ではなく、高荷重時に外側連結部５が座屈してしまい、１００ＭＰａ以上の場合、通常走行時のタイヤの変位量が小さく、衝撃吸収能力が損なわれてしまう。なお、本発明における引張弾性率は、ＪＩＳ Ｋ７３１２に準じて引張試験を行い、５〜１０％伸び時の応力と伸びの間の比例定数である。
【００３１】
側部領域３ｂ，３ｃのタイヤ幅方向ＷＤの幅Ｗｂ，Ｗｃは、中央領域３ａのタイヤ幅方向ＷＤの幅Ｗａの０．１〜１倍であることが好ましく、０．３〜０．７倍であることがより好ましい。幅Ｗｂ，Ｗｃが幅Ｗａの０．１倍以下の場合、高荷重時に側部領域３ｂ，３ｃがタイヤを支えきれず、外側連結部５が座屈してしまい、１倍以上の場合、通常走行時にも側部領域３ｂ，３ｃが接地するため、通常走行時のタイヤの変位量が小さく、タイヤの衝撃吸収能力が損なわれてしまう。
【００３２】
外側環状部３の内径は、その用途等に応じて適宜決定されるが、例えば、１００〜６００ｍｍが好ましく、１２０〜３００ｍｍがより好ましい。
【００３３】
外側環状部３のタイヤ幅方向ＷＤの幅は、用途等に応じて適宜決定されるが、３０〜１００ｍｍが好ましく、４０〜８０ｍｍがより好ましい。
【００３４】
内側連結部４は、内側環状部１と中間環状部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、タイヤ周方向に各々が独立するように複数設けられる。内側連結部４は、ユニフォミティを向上させる観点から、タイヤ周方向に規則的に設けることが好ましい。
【００３５】
内側連結部４を全周に渡って設ける際の数（軸方向に複数設ける場合は１個として数える）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、２０〜６０個が好ましく、２０〜５０個がより好ましい。図１には、内側連結部４を３０個設けた例を示す。
【００３６】
個々の内側連結部４の形状としては、板状体、柱状体などが挙げられるが、本実施形態では板状体の例を示す。これらの内側連結部４は、正面視断面において、タイヤ径方向又はタイヤ径方向から傾斜した方向に延びている。本発明では、ブレークポイントを高くして剛性変動を生じにくくすると共に、耐久性を向上させる観点から、正面視断面において、内側連結部４の延設方向が、タイヤ径方向±３０°以内が好ましく、タイヤ径方向±１５°以内がより好ましい。図１では、内側連結部４が、タイヤ径方向に延設されている例を示す。
【００３７】
内側連結部４の厚みは、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、タイヤ断面高さＨの３〜１２％が好ましく、４〜１０％がより好ましい。
【００３８】
内側連結部４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、１〜５０ＭＰａが好ましく、１〜３０ＭＰａがより好ましい。
【００３９】
外側連結部５は、外側環状部３と中間環状部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、タイヤ周方向に各々が独立するように複数設けられる。外側連結部５は、ユニフォミティを向上させる観点から、タイヤ周方向に規則的に設けることが好ましい。
【００４０】
なお、外側連結部５と内側連結部４とは全周の同じ位置に設けてもよく、異なる位置に設けてもよい。すなわち、外側連結部５と内側連結部４は、必ずしも図１のように同じ方向に連続するように延設する必要はない。
【００４１】
外側連結部５を全周に渡って設ける際の数（軸方向に複数設ける場合は１個として数える）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、２０〜６０個が好ましく、２０〜５０個がより好ましい。図１には、外側連結部５を内側連結部４と同じく３０個設けた例を示す。なお、外側連結部５の数と内側連結部４の数は、必ずしも同じとする必要はなく、外側連結部５を内側連結部４よりも多く設けてもよい。
【００４２】
個々の外側連結部５の形状としては、板状体、柱状体などが挙げられるが、本実施形態では板状体の例を示す。これらの外側連結部５は、正面視断面において、タイヤ径方向又はタイヤ径方向から傾斜した方向に延びている。本発明では、ブレークポイントを高くして剛性変動を生じにくくすると共に、耐久性を向上させる観点から、正面視断面において、外側連結部５の延設方向が、タイヤ径方向±３０°以内が好ましく、タイヤ径方向±１５°以内がより好ましい。図１では、外側連結部５が、タイヤ径方向に延設されている例を示す。
【００４３】
外側連結部５の厚みは、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、タイヤ断面高さＨの３〜１２％が好ましく、４〜１０％がより好ましい。
【００４４】
外側連結部５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、１〜５０ＭＰａが好ましく、１〜３０ＭＰａがより好ましい。
【００４５】
本実施形態において、それぞれの外側連結部５は、板状体であって、外側環状部３と交わる部分は、交線部５１を構成する。この交線部５１は、図３に破線で示されるように、タイヤ幅方向ＷＤに対して角度θで傾斜している。また、隣り合う交線部５１は、各々独立しており、タイヤ幅方向ＷＤに対してそれぞれ反対の向きに角度θで傾斜している。すなわち、タイヤ径方向から見ると、隣り合う２つの交線部５１がハの字状となるように、外側連結部５は設けられている。交線部５１がタイヤ幅方向ＷＤに平行の場合、外側連結部５直下で接地する場合と、外側連結部５間で接地する場合とでタイヤの上下方向の変位差（上下方向の振動幅）が大きくなり、乗り心地の悪化に繋がる。これに対し、交線部５１がタイヤ幅方向ＷＤに対して傾斜している場合、交線部５１のタイヤ幅方向両端部５１ａが隣の交線部５１のタイヤ幅方向両端部５１ａに近くなり、隣り合う外側連結部５どうしの間隔が狭くなるため、上記の変位差が小さくなる。ただし、本発明においては、必ずしも交線部５１がタイヤ幅方向ＷＤに対して傾斜する必要はない。
【００４６】
交線部５１のタイヤ幅方向ＷＤに対する傾斜角度θは、４５度以下が好ましい。キャンバーを付けたコーナリング時には、タイヤ幅方向ＷＤのトルクが発生し、交線部５１をタイヤ幅方向ＷＤに傾斜させると、このタイヤ幅方向ＷＤのトルクに対する耐久力が低下する傾向にある。θを４５度より大きくすると、上下方向の変位差改善の効果は高いが、タイヤ幅方向ＷＤの耐久力の低下が著しくなり好ましくない。
【００４７】
内側連結部４および外側連結部５の厚みは、タイヤ径方向には一定であるが、図３に示されるように、タイヤ幅方向ＷＤには、両端部５１ａから中央部５１ｂへ向かって増大している。この実施形態では、両端部５１ａが厚みを有しているが、両端部５１ａの厚みをゼロとして中央部５１ｂが膨らむようにしてもよい。ただし、本発明においては、内側連結部４および外側連結部５の厚みをタイヤ幅方向ＷＤに一定にしても構わない。
【００４８】
非空気圧タイヤＴ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０．１〜１００ＭＰａであり、より好ましくは０．１〜５０ＭＰａ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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
弾性材料で成形された内側環状部１、中間環状部２、外側環状部３、内側連結部４、及び外側連結部５は、補強繊維により補強されていることが好ましい。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
本発明における非空気圧タイヤＴは弾性材料で成形されるが、非空気圧タイヤＴ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、中間環状部２、外側環状部３、内側連結部４、及び外側連結部５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。
【００５７】
＜別実施形態＞
（１）側部領域３ｂの引張弾性率Ｅｂと側部領域３ｃの引張弾性率Ｅｃは必ずしも同じとする必要は無い。また、側部領域３ｂの幅Ｗｂと側部領域３ｃの幅Ｗｃも必ずしも同じとする必要は無い。すなわち、非空気圧タイヤＴは、タイヤ赤道面に対して非対称であってもよい。
【００５８】
（２）前述の実施形態では、中央領域３ａと側部領域３ｂ，３ｃの界面は、それぞれタイヤ赤道面に略平行な平面となっているが、必ずしも平面でなくともよい。中央領域３ａと側部領域３ｂ，３ｃの界面は、タイヤ子午線断面形状がタイヤ径方向に沿った波状となるようにしてもよい。界面を波状とすることで、中央領域３ａと側部領域３ｂ，３ｃの界面の面積が大きくなるため、両者の接着性が良好となる。
【００５９】
（３）側部領域３ｂと側部領域３ｃは、全周がひとつの弾性材料で成形されなくともよい。例えば、側部領域３ｂと側部領域３ｃの周方向の一部が中央領域３ａよりも引張弾性率の高い弾性材料で成形され、残りの部分が中央領域３ａと同じ弾性材料で成形され、その結果、側部領域３ｂと側部領域３ｃの引張弾性率Ｅｂ，Ｅｃが全体として中央領域３ａの引張弾性率Ｅａよりも高くなるように構成してもよい。
【実施例】
【００６０】
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。尚、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。
【００６１】
（１）荷重変位
タイヤ縦方向への荷重を徐々に増加させ、その際の非空気圧タイヤの変位量を測定した。ここで、通常走行時にかかる荷重を５００Ｎ、高荷重時にかかる荷重を１５００Ｎと仮定した。また、荷重増加に対して大規模なタイヤの変位が起こる現象をスポークの座屈と定義した。表１に荷重変位試験の際のタイヤの変位量を示す。また、図５に各比較例及び実施例における荷重（Ｎ）と変位（ｍｍ）の関係を示す。
【００６２】
（２）転がり抵抗
図４の模式図に示すような転がり抵抗測定用治具を用いて５００Ｎの荷重を負荷し、高さ１０ｃｍ、傾斜角５°の斜面から治具を自然落下させることでその走行距離を測定した。表１に転がり抵抗測定試験の際の走行距離を示す。走行距離が長いほど、転がり抵抗が小さい。
【００６３】
比較例
内側環状部の厚みが５ｍｍ、外側環状部のタイヤ幅方向の中央部の厚みが１０ｍｍ、外側環状部の両側端部の厚みが５．５ｍｍ、タイヤ幅Ｗが４４ｍｍである非空気圧タイヤを作製した。外側環状部は、タイヤ幅方向に区画されておらず、全体の引張弾性率が４．５ＭＰａとなっている。
【００６４】
実施例１
外側環状部が中央領域と側部領域とに区画され、中央領域の引張弾性率を４．５ＭＰａ、側部領域の引張弾性率を４０ＭＰａとした。また、側部領域の幅を中央領域の幅の０．５５倍とした。それ以外の寸法等は比較例と同じとした。
【００６５】
実施例２
側部領域の引張弾性率を１００ＭＰａとしたこと以外は実施例１と同じとした。
【００６６】
実施例３
側部領域の幅を中央領域の幅の０．１倍としたこと以外は実施例１と同じとした。
【００６７】
実施例４
側部領域の幅を中央領域の幅の１倍としたこと以外は実施例１と同じとした。
【００６８】
【表１】
【００６９】
表１及び図５のように、比較例は約１２００Ｎの荷重にてスポークの座屈が生じ、タイヤの変位量が急激に大きくなっている。これに対し、実施例１〜４では、比較例に比べ、スポークの座屈を抑制できている。ただし、実施例３のように側部領域の幅が狭いと、高荷重時に側部領域がタイヤを完全に支えきれず、約１２００Ｎの荷重にてわずかに座屈が発生している。また、実施例１〜４では、通常走行時を想定した５００Ｎの荷重を負荷した際の変位量が比較例と同程度であり、通常走行時の衝撃吸収能力を損なうことはない。ただし、実施例２及び実施例４では、５００Ｎの荷重を負荷した際の変位量がやや減少している。さらに、実施例１〜４では、中央領域の材料を比較例と同じ材料にすることができるので、通常走行時の転がり抵抗性能が悪化することはない。
【符号の説明】
【００７０】
１ 内側環状部
２ 中間環状部
３ 外側環状部
３ａ 中央領域
３ｂ 側部領域
３ｃ 側部領域
４ 内側連結部
５ 外側連結部
６ トレッド面
Ｔ 非空気圧タイヤ
ＷＤ タイヤ幅方向
【特許請求の範囲】
【請求項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、かつタイヤ幅方向の中央部から両側部へ向かって外径が徐々に小さくなるような曲率を有するトレッド面を備える外側環状部と、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る非空気圧タイヤであって、
前記外側環状部は、タイヤ幅方向の中央部に配された中央領域と、前記中央領域のタイヤ幅方向両外側に配された側部領域とに区画され、前記側部領域の引張弾性率が前記中央領域よりも高いことを特徴とする非空気圧タイヤ。
【請求項２】
前記側部領域の引張弾性率は５〜１００ＭＰａであ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】
前記側部領域のタイヤ幅方向の幅は、前記中央領域のタイヤ幅方向の幅の０．１〜１倍であ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。
【請求項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、かつタイヤ幅方向の中央部から両側部へ向かって外径が徐々に小さくなるような曲率を有するトレッド面を備える外側環状部と、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る非空気圧タイヤであって、
前記外側環状部は、タイヤ幅方向の中央部に配された中央領域と、前記中央領域のタイヤ幅方向両外側に配された側部領域とに区画され、前記側部領域の引張弾性率が前記中央領域よりも高いことを特徴とする非空気圧タイヤ。
【請求項２】
前記側部領域の引張弾性率は５〜１００ＭＰａであ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】
前記側部領域のタイヤ幅方向の幅は、前記中央領域のタイヤ幅方向の幅の０．１〜１倍であ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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１３−１８４２７（Ｐ２０１３−１８４２７Ａ）
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５４８２４（Ｐ２０１１−１５４８２４）
【出願日】平成２３年７月１３日（２０１１．７．１３）
【出願人】（０００００３１４８）東洋ゴム工業株式会社 (2,711)
【公開日】平成２５年１月３１日（２０１３．１．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１３日（２０１１．７．１３）
【出願人】（０００００３１４８）東洋ゴム工業株式会社 (2,711)
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