非空気圧タイヤ
【課題】耐久性を改善しながら、乗り心地を向上させた非空気圧タイヤを提供する。
【解決手段】車両からの荷重を支持する支持構造体ＳＳを備える非空気圧タイヤＴにおいて、支持構造体ＳＳ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た中間環状部２と、その中間環状部２の外側に同心円状に設けられた外側環状部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、内側連結部４と外側連結部５の少なくとも一方は、タイヤ径方向に沿って延びる連結部本体５１と、この連結部本体５１の一方の端部から分岐して中間環状部２まで延びる２本の枝部５２とを備える。
【解決手段】車両からの荷重を支持する支持構造体ＳＳを備える非空気圧タイヤＴにおいて、支持構造体ＳＳ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た中間環状部２と、その中間環状部２の外側に同心円状に設けられた外側環状部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、内側連結部４と外側連結部５の少なくとも一方は、タイヤ径方向に沿って延びる連結部本体５１と、この連結部本体５１の一方の端部から分岐して中間環状部２まで延びる２本の枝部５２とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤ構造部材として、車両からの荷重を支持する支持構造体を備える非空気圧タイヤ（ｎｏｎ−ｐｎｅｕｍａｔｉｃ ｔｉｒｅ）に関するものであり、好ましくは空気入りタイヤの代わりとして使用することができる非空気圧タイヤ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、耐久性を改善させる目的で、同心円状に配置された外周輪と内周輪との間をウェブで連結し、さらにこのウェブの側面に、この側面に連結すると共に前記外周輪と内周輪にも連結して側方に延びるリブを、周方向に間隔を置いて複数枚設け、これらリブを半径方向の面に対して傾斜させるようにし、前記外周輪と内周輪との間に、前記ウェブおよびリブを横切る中間輪を同心状に介在させた非空気圧タイヤが提案されている。この非空気圧タイヤでは、中間輪より内側に並ぶ複数枚のリブと、中間輪より外側に並ぶ複数枚のリブとは、互いに位置をずらして中間輪に結合されており、ウェブ及びリブからなる緩衝部分の剛性を向上させ、耐久性を改善させている。しかしながら、緩衝部分の剛性を向上させることで耐久性を改善可能であるが、乗り心地は悪化することとなる。
【０００６】
また、下記の特許文献２には、内層環と、中間層環と、外層環と、内層環と中間層環の間の内層のアーチ型のリブと、中間層環と外層環の間の外層のアーチ型のリブとを有し、前記アーチ型のリブは、山部と谷部との繰り返しによる連続したアーチ型の環状波形の弾性体である非空気圧タイヤが記載されている。この非空気圧タイヤでは、アーチ型のリブの撓みと復元による緩衝効果によって乗り心地を向上させている。しかしながら、内層及び外層のアーチ型のリブと中間層との結合部では、応力が大きくなりやすく、耐久性が悪化する傾向にある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１−３１１９０２号公報
【特許文献２】国際公開第２００７／０５７９７５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように、従来の非空気圧タイヤでは、耐久性と乗り心地を両立させることが困難であった。そこで、本発明の目的は、耐久性を改善しながら、乗り心地を向上させた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】
【０００９】
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、車両からの荷重を支持する支持構造体を備える非空気圧タイヤにおいて、前記支持構造体は、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中間環状部と、その中間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中間環状部とを連結する複数の内側連結部と、前記外側環状部と前記中間環状部とを連結する複数の外側連結部とを備え、前記内側連結部と前記外側連結部の少なくとも一方は、タイヤ径方向に沿って延びる連結部本体と、この連結部本体の一方の端部から分岐して前記中間環状部まで延びる２本の枝部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の非空気圧タイヤは、内側連結部と外側連結部の少なくとも一方が、連結部本体と、この連結部本体の一方の端部から分岐する２本の枝部とを備えており、２本の枝部が中間環状部まで延びて結合している。この構成によれば、内側連結部及び／又は外側連結部と中間環状部との結合部の数が増えるため、各結合部に生じる応力を小さくすることができ、耐久性を改善できる。また、内側連結部及び／又は外側連結部が、分岐した２本の枝部で中間環状部に結合することで、内側連結部及び／又は外側連結部が分岐していない場合に比べ、内側連結部及び／又は外側連結部に集中していた変形をより広範囲で中間環状部に負担させることができるため、支持構造体の変形を均一化して、乗り心地も向上できる。
【００１１】
本発明にかかる非空気圧タイヤにおいて、前記内側連結部が前記中間環状部に結合する内側結合点と、前記外側連結部が前記中間環状部に結合する外側結合点とは、タイヤ周方向に間隔をおいて設けられていることが好ましい。この構成によれば、内側連結部及び外側連結部の変形を中間環状部はそれぞれ別の位置で負担することになるため、乗り心地をさらに向上できる。
【００１２】
本発明にかかる非空気圧タイヤにおいて、前記２本の枝部の挟む角度が６０〜１４０度であることが好ましい。２本の枝部の挟む角度がこの範囲であれば、耐久性を十分改善しながら、乗り心地を効果的に向上させることができる。また、この角度が１４０度以下であれば、接地により連結部本体が中間環状部へ向かって押される際、２本の枝部が変形して連結部本体が中間環状部に衝突するのを防ぐことができる。
【００１３】
本発明にかかる非空気圧タイヤにおいて、前記２本の枝部で形成される隅部に、この隅部を埋めるように形成された補強部が設けられていることが好ましい。この構成によれば、内側連結部及び外側連結部の分岐点の剛性を高めることができるため、分岐点を中心とした内側連結部及び外側連結部の回転変形を抑制できる。これにより、駆動・制動時等において、内側連結部及び外側連結部が座屈して大きく変形するのを防ぐことができ、耐久性や乗り心地が悪化することはない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の非空気圧タイヤの一例を示す正面図
【図２】図１の非空気圧タイヤの一部を拡大した図
【図３】別実施形態に係る非空気圧タイヤの一部を拡大した図
【図４Ａ】別実施形態に係る非空気圧タイヤの一部を拡大した図
【図４Ｂ】別実施形態に係る非空気圧タイヤの一部を拡大した図
【図４Ｃ】別実施形態に係る非空気圧タイヤの一部を拡大した図
【図５】比較例１の非空気圧タイヤの一部を拡大した図
【図６】比較例２の非空気圧タイヤの一部を拡大した図
【図７】比較例３の非空気圧タイヤの一部を拡大した図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。初めに、本発明の非空気圧タイヤの構成を説明する。図１は非空気圧タイヤの一例を示しており、図２は図１の非空気圧タイヤの一部を拡大した拡大図である。ここで、Ｏは軸芯を、Ｈ１はタイヤ断面高さを、それぞれ示している。
【００１６】
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を備えるものである。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。
【００１７】
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中間環状部２と、その外側に同心円状に設けられた外側環状部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。
【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Ｈ１の２〜７％が好ましく、３〜６％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、本発明では中間環状部２を備えるために、内側環状部１の内径を従来より大幅に小さくすることが可能である。但し、一般の空気入りタイヤの代替を想定した場合、２５０〜５００ｍｍが好ましく、３３０〜４４０ｍｍがより好ましい。
【００２１】
内側環状部１のタイヤ幅方向の幅は、用途、車軸の長さ等に応じて適宜決定されるが、一般の空気入りタイヤの代替を想定した場合、１００〜３００ｍｍが好ましく、１３０〜２５０ｍｍ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、５〜１８００００ＭＰａが好ましく、７〜５００００ＭＰａ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％伸び時の引張応力から算出した値である。
【００２３】
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、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。
【００２４】
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５〜１００ＭＰａであり、より好ましくは７〜５０ＭＰａ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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
弾性材料で一体成形された支持構造体ＳＳは、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が、補強繊維により補強されていることが好ましい。
【００２９】
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、タイヤ幅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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
中間環状部２の形状は、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。ただし、中間環状部２の形状は、円筒形状に限られず、多角形筒状などでもよい。
【００３３】
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Ｈ１の３〜１０％が好ましく、４〜９％がより好ましい。
【００３４】
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。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長さをｄ１とし、中間環状部２の内径から内側環状部１の内径を差し引いた長さをｄ２とすると、ｄ１とｄ２が、（１／３）×ｄ１≦ｄ２≦（２／３）×ｄ１の関係を満たすように、中間環状部２の内径を設定することが好ましい。
【００３５】
中間環状部２のタイヤ幅方向の幅は、用途等に応じて適宜決定されるが、一般の空気入りタイヤの代替を想定した場合、１００〜３００ｍｍが好ましく、１３０〜２５０ｍｍがより好ましい。
【００３６】
中間環状部２の引張モジュラスは、内側連結部４と外側連結部５とを十分補強して、耐久性の向上、負荷能力の向上を図る観点から、８０００〜１８００００ＭＰａが好ましく、１００００〜５００００ＭＰａがより好ましい。
【００３７】
中間環状部２の引張モジュラスは、内側環状部１のそれより高いことが好ましいため、熱可塑性エラストマー、架橋ゴム、その他の樹脂を繊維等で補強した繊維補強材料が好ましい。
【００３８】
外側環状部３の形状は、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。外側環状部３の厚みは、外側連結部５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から、タイヤ断面高さＨ１の２〜７％が好ましく、２〜５％がより好ましい。
【００３９】
外側環状部３の内径は、その用途等応じて適宜決定されるが、本発明では中間環状部２を備えるために、外側環状部３の内径を従来より大きくすることが可能である。ただし、一般の空気入りタイヤの代替を想定した場合、４２０〜７５０ｍｍが好ましく、４８０〜６８０ｍｍがより好ましい。
【００４０】
外側環状部３のタイヤ幅方向の幅は、用途等に応じて適宜決定されるが、一般の空気入りタイヤの代替を想定した場合、１００〜３００ｍｍが好ましく、１３０〜２５０ｍｍがより好ましい。
【００４１】
外側環状部３の引張モジュラスは、図１に示すように外側環状部３の外周に補強層６が設けられている場合には、内側環状部１と同程度に設定できる。このような補強層６を設けない場合には、外側連結部５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から、５〜１８００００ＭＰａが好ましく、７〜５００００ＭＰａがより好ましい。
【００４２】
外側環状部３の引張モジュラスを高める場合、弾性材料を繊維等で補強した繊維補強材料が好ましい。外側環状部３を補強繊維により補強することで、外側環状部３とベルト層などとの接着も十分となる。
【００４３】
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、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、一定の間隔を置いて設けることが好ましい。
【００４４】
内側連結部４を全周に渡って設ける際の数（タイヤ幅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、１０〜８０個が好ましく、４０〜６０個がより好ましい。図１には、内側連結部４を４０個設けた例を示す。
【００４５】
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。
【００４６】
内側連結部４の厚みは、内側環状部１及び中間環状部２からの力を十分伝達しつつ、軽量化や耐久性の向上、横剛性の向上を図る観点から、タイヤ断面高さＨ１の４〜１２％が好ましく、６〜１０％がより好ましい。
【００４７】
内側連結部４の引張モジュラスは、内側環状部１及び中間環状部２からの力を十分伝達しつつ、軽量化や耐久性の向上、横剛性の向上を図る観点から、５〜５０ＭＰａが好ましく、７〜２０ＭＰａがより好ましい。
【００４８】
内側連結部４の引張モジュラスを高める場合、弾性材料を繊維等で補強した繊維補強材料が好ましい。
【００４９】
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、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、一定の間隔を置いて設けることが好ましい。
【００５０】
外側連結部５は、タイヤ径方向に沿って延びる連結部本体５１と、この連結部本体５１の一方の端部から分岐して中間環状部２まで延びる２本の枝部５２とを備えている。
【００５１】
連結部本体５１は、外側環状部３から中間環状部２へ向かって直線状に延びている。連結部本体５１は、タイヤ径方向外側の端部５１ａで外側環状部３に結合しており、タイヤ径方向内側の端部５１ｂで２本の枝部５２に分岐している。
【００５２】
２本の枝部５２は、連結部本体５１の延設方向、すなわちタイヤ径方向に対して対称となっている。これにより、外側連結部５は、全体として正面視で略Ｙ字状をしている。枝部５２は、連結部本体５１の端部５１ｂから中間環状部２へ向かって直線状に延び、外側結合点５ａで中間環状部２に結合している。ここで、外側結合点５ａは、枝部５２の中心を通る線（ただし、後述する外側連結部５が分岐せずに中間環状部２に結合する場合には、外側連結部５の中心を通る線）と中間環状部２の中心を通る線の交差する点とする。
【００５３】
内側連結部４が中間環状部２に結合する内側結合点４ａと、外側連結部５が中間環状部２に結合する外側結合点５ａとは、タイヤ周方向に間隔Ｄ１をおいて設けられている。ここで、内側結合点４ａは、内側連結部４の中心を通る線（ただし、後述する内側連結部４が２本の枝部で中間環状部２に結合する場合には、枝部の中心を通る線）と中間環状部２の中心を通る線の交差する点とする。また、距離Ｄ１は、中間環状部２に沿った距離とする。間隔Ｄ１は、１０ｍｍ以上とするのが好ましい。また、外側連結部５の２本の枝部５２が中間環状部２に結合する２つの外側結合点５ａと、内側結合点４ａとのそれぞれの間隔Ｄ１は、同じとするのが好ましい。
【００５４】
２本の枝部５２の挟む角度θは６０〜１４０度であることが好ましく、８０〜１２０度であることがより好ましい。角度θが６０度よりも小さいと、外側連結部５の剛性が大きくなって乗り心地の悪化に繋がる。角度θが１４０度よりも大きいと、接地により連結部本体５１が中間環状部２へ向かって押される際、２本の枝部５２が変形して連結部本体５１が中間環状部２に衝突するおそれがある。また、角度θが１４０度よりも大きいと、２本の枝部５２がタイヤ周方向に大きく広がるため、タイヤ周方向に設ける外側連結部５の数を減らす必要があり、乗り心地の悪化に繋がる。
【００５５】
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の連結部本体５１と内側連結部４は、必ずしも図１のように同じ方向に向かって設ける必要はない。
【００５６】
外側連結部５を全周に渡って設ける際の数（タイヤ幅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、１０〜８０個が好ましく、４０〜６０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４０個設けた例を示す。
【００５７】
連結部本体５１及び枝部５２の形状は、それぞれ板状体となっている。連結部本体５１及び枝部５２の厚みは、中間環状部２及び外側環状部３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Ｈ１の４〜１２％が好ましく、６〜１０％がより好ましい。また、枝部５２の厚みは、連結部本体５１の厚みよりも小さく、連結部本体５１の厚みの３０〜９０％が好ましい。枝部５２の厚みが連結部本体５１の厚みの３０％よりも小さいと、枝部５２が座屈するおそれがある。また、枝部５２の厚みが連結部本体５１の厚みの９０％よりも大きいと、２本の枝部５２の部分の剛性が大きくなり過ぎて乗り心地が悪化するおそれがある。
【００５８】
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、５〜５０ＭＰａが好ましく、７〜２０ＭＰａがより好ましい。
【００５９】
外側連結部５の引張モジュラスを高める場合、弾性材料を繊維等で補強した繊維補強材料が好ましい。
【００６０】
２本の枝部５２で形成される隅部５４に、この隅部５４を埋めるように形成された補強部５５が設けられていることが好ましい。補強部５５を設けることにより、外側連結部５の分岐点のボリュームを増やすことができ、分岐点の剛性を高めることができる。補強部５５の表面は、正面視でタイヤ周方向に沿った直線となっている。２本の枝部５２の交点５ｂから補強部５５の表面までのタイヤ径方向の距離Ｄ２は、５〜１２ｍｍが好ましく、６〜１０ｍｍがより好ましい。距離Ｄ２が５ｍｍより短いと、分岐点のボリュームを十分増やすことができず、補強部５５の補強効果が発揮されなくなる。また、補強部５５の表面は、図３に示すように、正面視で凹状となった円弧としてもよい。これにより、補強部５５と枝部５２が滑らかに連続するため、直線の場合に比べ応力が集中しにくい。この場合、２本の枝部５２の交点５ｂから補強部５５の表面までのタイヤ径方向の距離Ｄ２は、５〜１２ｍｍが好ましく、６〜１０ｍｍがより好ましい。距離Ｄ２が５ｍｍより短いと、分岐点のボリュームを十分増やすことができず、補強部５５の補強効果が発揮されなくなる。
【００６１】
本実施形態では、図１に示すように、支持構造体ＳＳの外側環状部３の外側に、その外側環状部３の曲げ変形を補強する補強層６が設けられている例を示す。また、本実施形態では、図１に示すように、補強層６の更に外側にトレッド層７が設けられている例を示す。補強層６、トレッド層７としては、従来の空気入りタイヤのベルト層と同様のものを設けることが可能である。また、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。
【００６２】
＜別実施形態＞
（１）前述の実施形態では、外側連結部５が連結部本体５１と２本の枝部５２とを備える構成を示したが、図４Ａに示すように、内側連結部４が、タイヤ径方向に沿って延びる連結部本体４１と、この連結部本体４１の一方の端部から分岐して中間環状部２まで延びる２本の枝部４２とを備えるようにしてもよい。
【００６３】
（２）また、図４Ｂのように、内側連結部４と外側連結部５が、それぞれ連結部本体と２本の枝部とを備えるようにしてもよい。
【００６４】
（３）また、図４Ｃのように、外側連結部５は、タイヤ径方向に沿って延びる連結部本体５１と、この連結部本体５１の一方の端部５１ｂから分岐して中間環状部２まで延びる２本の枝部５２と、連結部本体５１の他方の端部５１ａから分岐して外側環状部３まで延びる２本の枝部５３とを備えるようにしてもよい。ただし、図２のようなＹ字状の外側連結部５は、図４Ｃのような２組の枝部５２，５３を備える場合に比べ、軽量化及び耐久性を向上させるのに、特に好ましい。
【００６５】
（４）補強部５５により外側連結部５の分岐点を補強するほか、内側連結部４が中間環状部２に結合する内側結合点４ａ、及び外側連結部５が中間環状部２に結合する外側結合点５ａを補強部により補強するのが好ましい。また、内側連結部４が分岐している場合には、内側連結部４の分岐点を補強部により補強するのが好ましい。いずれの場合にも、分岐点又は結合点を中心とした内側連結部４又は外側連結部５の回転変形を抑制することができ、耐久性を向上できる。
【実施例】
【００６６】
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。なお、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。
【００６７】
（１）乗り心地性能
タイヤ軸（図１の軸芯Ｏ）に縦荷重２５０ｋｇｆを負荷した状態にて、非空気圧タイヤを回転させながら、タイヤ軸のたわみ量を測定した。たわみ量の振幅、すなわち最大値と最小値の差が小さいと、タイヤの回転に伴う縦剛性変化が小さく、乗り心地が良好となる。
【００６８】
（２）耐久性能
縦荷重２５０ｋｇｆを負荷した際に、内側結合点又は外側結合点における最大の応力を求めた。実施例１を１００としたときの指数で示す。この値が小さい方が結合点における応力集中が少なく、耐久性に優れる。
【００６９】
実施例１
支持構造体を図２に示す形状にした非空気圧タイヤを実施例１とした。ただし、外側連結部の分岐点、及び外側連結部が中間環状部に結合する外側結合点は、補強部による補強を行っていない。乗り心地性能及び耐久性能の結果を表１に示す。
【００７０】
実施例２
実施例１の非空気圧タイヤにおいて、外側連結部の分岐点、及び外側連結部が中間環状部に結合する外側結合点を補強したものを実施例２とした。乗り心地性能及び耐久性能の結果を表１に示す。
【００７１】
実施例３
支持構造体を図４Ｂに示す形状にした非空気圧タイヤを実施例３とした。乗り心地性能及び耐久性能の結果を表１に示す。
【００７２】
比較例１
支持構造体を図５に示す形状にした非空気圧タイヤを比較例１とした。乗り心地性能及び耐久性能の結果を表１に示す。
【００７３】
比較例２
支持構造体を図６に示す形状にした非空気圧タイヤを比較例２とした。乗り心地性能及び耐久性能の結果を表１に示す。
【００７４】
比較例３
支持構造体を図７に示す形状にした非空気圧タイヤを比較例３とした。乗り心地性能及び耐久性能の結果を表１に示す。
【００７５】
【表１】
【００７６】
表１の結果から以下のことが分かる。実施例１の非空気圧タイヤは、比較例３の非空気圧タイヤと比較して、外側連結部を分岐させて２本の枝部で中間環状部に結合させることで、タイヤの回転に伴う縦剛性変化が小さく、結合点での応力も小さくなっている。なお、比較例１は、内側連結部と外側連結部とをタイヤ周方向にずらして設け、内側連結部及び外側連結部に集中していた変形を中間環状部に負担させることで、比較例３に比べて縦剛性変化が小さくなっている。ただし、実施例１のように外側連結部を分岐させて２本の枝部で中間環状部に結合させることで、比較例１よりも広範囲で中間環状部に負担させることができ、縦剛性変化を小さくできる。また、実施例１は、比較例１に比べ結合点の数が増えるため、各結合点での応力も小さくなっている。
【００７７】
実施例２は、結合点の補強及び分岐点の補強により、実施例１に比べ、結合点での応力が小さくなっている。ただし、外側連結部の剛性が高くなるため、縦剛性変化はわずかに大きくなっている。
【００７８】
比較例２は、外側連結部の数を内側連結部よりも多くし、さらに内側結合点と外側結合点とをタイヤ周方向に間隔をおいて設けているが、縦剛性変化が大きくなっている。これは、外側結合点と内側結合点が近接し、中間環状部の衝撃吸収性能を十分に活用できていないためである。また、比較例３は、内側結合点と外側結合点が同じ位置であるため、縦剛性変化が大きく、結合点における応力も非常に大きくなっている。
【符号の説明】
【００７９】
１ 内側環状部
２ 中間環状部
３ 外側環状部
４ 内側連結部
４ａ 内側結合点
５ 外側連結部
５ａ 外側結合点
４１ 連結部本体
４２ 枝部
５１ 連結部本体
５１ａ 端部
５１ｂ 端部
５２ 枝部
５３ 枝部
５４ 隅部
５５ 補強部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤ構造部材として、車両からの荷重を支持する支持構造体を備える非空気圧タイヤ（ｎｏｎ−ｐｎｅｕｍａｔｉｃ ｔｉｒｅ）に関するものであり、好ましくは空気入りタイヤの代わりとして使用することができる非空気圧タイヤ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、耐久性を改善させる目的で、同心円状に配置された外周輪と内周輪との間をウェブで連結し、さらにこのウェブの側面に、この側面に連結すると共に前記外周輪と内周輪にも連結して側方に延びるリブを、周方向に間隔を置いて複数枚設け、これらリブを半径方向の面に対して傾斜させるようにし、前記外周輪と内周輪との間に、前記ウェブおよびリブを横切る中間輪を同心状に介在させた非空気圧タイヤが提案されている。この非空気圧タイヤでは、中間輪より内側に並ぶ複数枚のリブと、中間輪より外側に並ぶ複数枚のリブとは、互いに位置をずらして中間輪に結合されており、ウェブ及びリブからなる緩衝部分の剛性を向上させ、耐久性を改善させている。しかしながら、緩衝部分の剛性を向上させることで耐久性を改善可能であるが、乗り心地は悪化することとなる。
【０００６】
また、下記の特許文献２には、内層環と、中間層環と、外層環と、内層環と中間層環の間の内層のアーチ型のリブと、中間層環と外層環の間の外層のアーチ型のリブとを有し、前記アーチ型のリブは、山部と谷部との繰り返しによる連続したアーチ型の環状波形の弾性体である非空気圧タイヤが記載されている。この非空気圧タイヤでは、アーチ型のリブの撓みと復元による緩衝効果によって乗り心地を向上させている。しかしながら、内層及び外層のアーチ型のリブと中間層との結合部では、応力が大きくなりやすく、耐久性が悪化する傾向にある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１−３１１９０２号公報
【特許文献２】国際公開第２００７／０５７９７５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
このように、従来の非空気圧タイヤでは、耐久性と乗り心地を両立させることが困難であった。そこで、本発明の目的は、耐久性を改善しながら、乗り心地を向上させた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】
【０００９】
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、車両からの荷重を支持する支持構造体を備える非空気圧タイヤにおいて、前記支持構造体は、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中間環状部と、その中間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中間環状部とを連結する複数の内側連結部と、前記外側環状部と前記中間環状部とを連結する複数の外側連結部とを備え、前記内側連結部と前記外側連結部の少なくとも一方は、タイヤ径方向に沿って延びる連結部本体と、この連結部本体の一方の端部から分岐して前記中間環状部まで延びる２本の枝部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明の非空気圧タイヤは、内側連結部と外側連結部の少なくとも一方が、連結部本体と、この連結部本体の一方の端部から分岐する２本の枝部とを備えており、２本の枝部が中間環状部まで延びて結合している。この構成によれば、内側連結部及び／又は外側連結部と中間環状部との結合部の数が増えるため、各結合部に生じる応力を小さくすることができ、耐久性を改善できる。また、内側連結部及び／又は外側連結部が、分岐した２本の枝部で中間環状部に結合することで、内側連結部及び／又は外側連結部が分岐していない場合に比べ、内側連結部及び／又は外側連結部に集中していた変形をより広範囲で中間環状部に負担させることができるため、支持構造体の変形を均一化して、乗り心地も向上できる。
【００１１】
本発明にかかる非空気圧タイヤにおいて、前記内側連結部が前記中間環状部に結合する内側結合点と、前記外側連結部が前記中間環状部に結合する外側結合点とは、タイヤ周方向に間隔をおいて設けられていることが好ましい。この構成によれば、内側連結部及び外側連結部の変形を中間環状部はそれぞれ別の位置で負担することになるため、乗り心地をさらに向上できる。
【００１２】
本発明にかかる非空気圧タイヤにおいて、前記２本の枝部の挟む角度が６０〜１４０度であることが好ましい。２本の枝部の挟む角度がこの範囲であれば、耐久性を十分改善しながら、乗り心地を効果的に向上させることができる。また、この角度が１４０度以下であれば、接地により連結部本体が中間環状部へ向かって押される際、２本の枝部が変形して連結部本体が中間環状部に衝突するのを防ぐことができる。
【００１３】
本発明にかかる非空気圧タイヤにおいて、前記２本の枝部で形成される隅部に、この隅部を埋めるように形成された補強部が設けられていることが好ましい。この構成によれば、内側連結部及び外側連結部の分岐点の剛性を高めることができるため、分岐点を中心とした内側連結部及び外側連結部の回転変形を抑制できる。これにより、駆動・制動時等において、内側連結部及び外側連結部が座屈して大きく変形するのを防ぐことができ、耐久性や乗り心地が悪化することはない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の非空気圧タイヤの一例を示す正面図
【図２】図１の非空気圧タイヤの一部を拡大した図
【図３】別実施形態に係る非空気圧タイヤの一部を拡大した図
【図４Ａ】別実施形態に係る非空気圧タイヤの一部を拡大した図
【図４Ｂ】別実施形態に係る非空気圧タイヤの一部を拡大した図
【図４Ｃ】別実施形態に係る非空気圧タイヤの一部を拡大した図
【図５】比較例１の非空気圧タイヤの一部を拡大した図
【図６】比較例２の非空気圧タイヤの一部を拡大した図
【図７】比較例３の非空気圧タイヤの一部を拡大した図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。初めに、本発明の非空気圧タイヤの構成を説明する。図１は非空気圧タイヤの一例を示しており、図２は図１の非空気圧タイヤの一部を拡大した拡大図である。ここで、Ｏは軸芯を、Ｈ１はタイヤ断面高さを、それぞれ示している。
【００１６】
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を備えるものである。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。
【００１７】
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中間環状部２と、その外側に同心円状に設けられた外側環状部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。
【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Ｈ１の２〜７％が好ましく、３〜６％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、本発明では中間環状部２を備えるために、内側環状部１の内径を従来より大幅に小さくすることが可能である。但し、一般の空気入りタイヤの代替を想定した場合、２５０〜５００ｍｍが好ましく、３３０〜４４０ｍｍがより好ましい。
【００２１】
内側環状部１のタイヤ幅方向の幅は、用途、車軸の長さ等に応じて適宜決定されるが、一般の空気入りタイヤの代替を想定した場合、１００〜３００ｍｍが好ましく、１３０〜２５０ｍｍ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、５〜１８００００ＭＰａが好ましく、７〜５００００ＭＰａ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％伸び時の引張応力から算出した値である。
【００２３】
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、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。
【００２４】
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５〜１００ＭＰａであり、より好ましくは７〜５０ＭＰａ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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
弾性材料で一体成形された支持構造体ＳＳは、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が、補強繊維により補強されていることが好ましい。
【００２９】
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、タイヤ幅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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
中間環状部２の形状は、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。ただし、中間環状部２の形状は、円筒形状に限られず、多角形筒状などでもよい。
【００３３】
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Ｈ１の３〜１０％が好ましく、４〜９％がより好ましい。
【００３４】
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。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長さをｄ１とし、中間環状部２の内径から内側環状部１の内径を差し引いた長さをｄ２とすると、ｄ１とｄ２が、（１／３）×ｄ１≦ｄ２≦（２／３）×ｄ１の関係を満たすように、中間環状部２の内径を設定することが好ましい。
【００３５】
中間環状部２のタイヤ幅方向の幅は、用途等に応じて適宜決定されるが、一般の空気入りタイヤの代替を想定した場合、１００〜３００ｍｍが好ましく、１３０〜２５０ｍｍがより好ましい。
【００３６】
中間環状部２の引張モジュラスは、内側連結部４と外側連結部５とを十分補強して、耐久性の向上、負荷能力の向上を図る観点から、８０００〜１８００００ＭＰａが好ましく、１００００〜５００００ＭＰａがより好ましい。
【００３７】
中間環状部２の引張モジュラスは、内側環状部１のそれより高いことが好ましいため、熱可塑性エラストマー、架橋ゴム、その他の樹脂を繊維等で補強した繊維補強材料が好ましい。
【００３８】
外側環状部３の形状は、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。外側環状部３の厚みは、外側連結部５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から、タイヤ断面高さＨ１の２〜７％が好ましく、２〜５％がより好ましい。
【００３９】
外側環状部３の内径は、その用途等応じて適宜決定されるが、本発明では中間環状部２を備えるために、外側環状部３の内径を従来より大きくすることが可能である。ただし、一般の空気入りタイヤの代替を想定した場合、４２０〜７５０ｍｍが好ましく、４８０〜６８０ｍｍがより好ましい。
【００４０】
外側環状部３のタイヤ幅方向の幅は、用途等に応じて適宜決定されるが、一般の空気入りタイヤの代替を想定した場合、１００〜３００ｍｍが好ましく、１３０〜２５０ｍｍがより好ましい。
【００４１】
外側環状部３の引張モジュラスは、図１に示すように外側環状部３の外周に補強層６が設けられている場合には、内側環状部１と同程度に設定できる。このような補強層６を設けない場合には、外側連結部５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から、５〜１８００００ＭＰａが好ましく、７〜５００００ＭＰａがより好ましい。
【００４２】
外側環状部３の引張モジュラスを高める場合、弾性材料を繊維等で補強した繊維補強材料が好ましい。外側環状部３を補強繊維により補強することで、外側環状部３とベルト層などとの接着も十分となる。
【００４３】
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、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、一定の間隔を置いて設けることが好ましい。
【００４４】
内側連結部４を全周に渡って設ける際の数（タイヤ幅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、１０〜８０個が好ましく、４０〜６０個がより好ましい。図１には、内側連結部４を４０個設けた例を示す。
【００４５】
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。
【００４６】
内側連結部４の厚みは、内側環状部１及び中間環状部２からの力を十分伝達しつつ、軽量化や耐久性の向上、横剛性の向上を図る観点から、タイヤ断面高さＨ１の４〜１２％が好ましく、６〜１０％がより好ましい。
【００４７】
内側連結部４の引張モジュラスは、内側環状部１及び中間環状部２からの力を十分伝達しつつ、軽量化や耐久性の向上、横剛性の向上を図る観点から、５〜５０ＭＰａが好ましく、７〜２０ＭＰａがより好ましい。
【００４８】
内側連結部４の引張モジュラスを高める場合、弾性材料を繊維等で補強した繊維補強材料が好ましい。
【００４９】
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、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、一定の間隔を置いて設けることが好ましい。
【００５０】
外側連結部５は、タイヤ径方向に沿って延びる連結部本体５１と、この連結部本体５１の一方の端部から分岐して中間環状部２まで延びる２本の枝部５２とを備えている。
【００５１】
連結部本体５１は、外側環状部３から中間環状部２へ向かって直線状に延びている。連結部本体５１は、タイヤ径方向外側の端部５１ａで外側環状部３に結合しており、タイヤ径方向内側の端部５１ｂで２本の枝部５２に分岐している。
【００５２】
２本の枝部５２は、連結部本体５１の延設方向、すなわちタイヤ径方向に対して対称となっている。これにより、外側連結部５は、全体として正面視で略Ｙ字状をしている。枝部５２は、連結部本体５１の端部５１ｂから中間環状部２へ向かって直線状に延び、外側結合点５ａで中間環状部２に結合している。ここで、外側結合点５ａは、枝部５２の中心を通る線（ただし、後述する外側連結部５が分岐せずに中間環状部２に結合する場合には、外側連結部５の中心を通る線）と中間環状部２の中心を通る線の交差する点とする。
【００５３】
内側連結部４が中間環状部２に結合する内側結合点４ａと、外側連結部５が中間環状部２に結合する外側結合点５ａとは、タイヤ周方向に間隔Ｄ１をおいて設けられている。ここで、内側結合点４ａは、内側連結部４の中心を通る線（ただし、後述する内側連結部４が２本の枝部で中間環状部２に結合する場合には、枝部の中心を通る線）と中間環状部２の中心を通る線の交差する点とする。また、距離Ｄ１は、中間環状部２に沿った距離とする。間隔Ｄ１は、１０ｍｍ以上とするのが好ましい。また、外側連結部５の２本の枝部５２が中間環状部２に結合する２つの外側結合点５ａと、内側結合点４ａとのそれぞれの間隔Ｄ１は、同じとするのが好ましい。
【００５４】
２本の枝部５２の挟む角度θは６０〜１４０度であることが好ましく、８０〜１２０度であることがより好ましい。角度θが６０度よりも小さいと、外側連結部５の剛性が大きくなって乗り心地の悪化に繋がる。角度θが１４０度よりも大きいと、接地により連結部本体５１が中間環状部２へ向かって押される際、２本の枝部５２が変形して連結部本体５１が中間環状部２に衝突するおそれがある。また、角度θが１４０度よりも大きいと、２本の枝部５２がタイヤ周方向に大きく広がるため、タイヤ周方向に設ける外側連結部５の数を減らす必要があり、乗り心地の悪化に繋がる。
【００５５】
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の連結部本体５１と内側連結部４は、必ずしも図１のように同じ方向に向かって設ける必要はない。
【００５６】
外側連結部５を全周に渡って設ける際の数（タイヤ幅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、１０〜８０個が好ましく、４０〜６０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４０個設けた例を示す。
【００５７】
連結部本体５１及び枝部５２の形状は、それぞれ板状体となっている。連結部本体５１及び枝部５２の厚みは、中間環状部２及び外側環状部３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Ｈ１の４〜１２％が好ましく、６〜１０％がより好ましい。また、枝部５２の厚みは、連結部本体５１の厚みよりも小さく、連結部本体５１の厚みの３０〜９０％が好ましい。枝部５２の厚みが連結部本体５１の厚みの３０％よりも小さいと、枝部５２が座屈するおそれがある。また、枝部５２の厚みが連結部本体５１の厚みの９０％よりも大きいと、２本の枝部５２の部分の剛性が大きくなり過ぎて乗り心地が悪化するおそれがある。
【００５８】
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、５〜５０ＭＰａが好ましく、７〜２０ＭＰａがより好ましい。
【００５９】
外側連結部５の引張モジュラスを高める場合、弾性材料を繊維等で補強した繊維補強材料が好ましい。
【００６０】
２本の枝部５２で形成される隅部５４に、この隅部５４を埋めるように形成された補強部５５が設けられていることが好ましい。補強部５５を設けることにより、外側連結部５の分岐点のボリュームを増やすことができ、分岐点の剛性を高めることができる。補強部５５の表面は、正面視でタイヤ周方向に沿った直線となっている。２本の枝部５２の交点５ｂから補強部５５の表面までのタイヤ径方向の距離Ｄ２は、５〜１２ｍｍが好ましく、６〜１０ｍｍがより好ましい。距離Ｄ２が５ｍｍより短いと、分岐点のボリュームを十分増やすことができず、補強部５５の補強効果が発揮されなくなる。また、補強部５５の表面は、図３に示すように、正面視で凹状となった円弧としてもよい。これにより、補強部５５と枝部５２が滑らかに連続するため、直線の場合に比べ応力が集中しにくい。この場合、２本の枝部５２の交点５ｂから補強部５５の表面までのタイヤ径方向の距離Ｄ２は、５〜１２ｍｍが好ましく、６〜１０ｍｍがより好ましい。距離Ｄ２が５ｍｍより短いと、分岐点のボリュームを十分増やすことができず、補強部５５の補強効果が発揮されなくなる。
【００６１】
本実施形態では、図１に示すように、支持構造体ＳＳの外側環状部３の外側に、その外側環状部３の曲げ変形を補強する補強層６が設けられている例を示す。また、本実施形態では、図１に示すように、補強層６の更に外側にトレッド層７が設けられている例を示す。補強層６、トレッド層７としては、従来の空気入りタイヤのベルト層と同様のものを設けることが可能である。また、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。
【００６２】
＜別実施形態＞
（１）前述の実施形態では、外側連結部５が連結部本体５１と２本の枝部５２とを備える構成を示したが、図４Ａに示すように、内側連結部４が、タイヤ径方向に沿って延びる連結部本体４１と、この連結部本体４１の一方の端部から分岐して中間環状部２まで延びる２本の枝部４２とを備えるようにしてもよい。
【００６３】
（２）また、図４Ｂのように、内側連結部４と外側連結部５が、それぞれ連結部本体と２本の枝部とを備えるようにしてもよい。
【００６４】
（３）また、図４Ｃのように、外側連結部５は、タイヤ径方向に沿って延びる連結部本体５１と、この連結部本体５１の一方の端部５１ｂから分岐して中間環状部２まで延びる２本の枝部５２と、連結部本体５１の他方の端部５１ａから分岐して外側環状部３まで延びる２本の枝部５３とを備えるようにしてもよい。ただし、図２のようなＹ字状の外側連結部５は、図４Ｃのような２組の枝部５２，５３を備える場合に比べ、軽量化及び耐久性を向上させるのに、特に好ましい。
【００６５】
（４）補強部５５により外側連結部５の分岐点を補強するほか、内側連結部４が中間環状部２に結合する内側結合点４ａ、及び外側連結部５が中間環状部２に結合する外側結合点５ａを補強部により補強するのが好ましい。また、内側連結部４が分岐している場合には、内側連結部４の分岐点を補強部により補強するのが好ましい。いずれの場合にも、分岐点又は結合点を中心とした内側連結部４又は外側連結部５の回転変形を抑制することができ、耐久性を向上できる。
【実施例】
【００６６】
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。なお、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。
【００６７】
（１）乗り心地性能
タイヤ軸（図１の軸芯Ｏ）に縦荷重２５０ｋｇｆを負荷した状態にて、非空気圧タイヤを回転させながら、タイヤ軸のたわみ量を測定した。たわみ量の振幅、すなわち最大値と最小値の差が小さいと、タイヤの回転に伴う縦剛性変化が小さく、乗り心地が良好となる。
【００６８】
（２）耐久性能
縦荷重２５０ｋｇｆを負荷した際に、内側結合点又は外側結合点における最大の応力を求めた。実施例１を１００としたときの指数で示す。この値が小さい方が結合点における応力集中が少なく、耐久性に優れる。
【００６９】
実施例１
支持構造体を図２に示す形状にした非空気圧タイヤを実施例１とした。ただし、外側連結部の分岐点、及び外側連結部が中間環状部に結合する外側結合点は、補強部による補強を行っていない。乗り心地性能及び耐久性能の結果を表１に示す。
【００７０】
実施例２
実施例１の非空気圧タイヤにおいて、外側連結部の分岐点、及び外側連結部が中間環状部に結合する外側結合点を補強したものを実施例２とした。乗り心地性能及び耐久性能の結果を表１に示す。
【００７１】
実施例３
支持構造体を図４Ｂに示す形状にした非空気圧タイヤを実施例３とした。乗り心地性能及び耐久性能の結果を表１に示す。
【００７２】
比較例１
支持構造体を図５に示す形状にした非空気圧タイヤを比較例１とした。乗り心地性能及び耐久性能の結果を表１に示す。
【００７３】
比較例２
支持構造体を図６に示す形状にした非空気圧タイヤを比較例２とした。乗り心地性能及び耐久性能の結果を表１に示す。
【００７４】
比較例３
支持構造体を図７に示す形状にした非空気圧タイヤを比較例３とした。乗り心地性能及び耐久性能の結果を表１に示す。
【００７５】
【表１】
【００７６】
表１の結果から以下のことが分かる。実施例１の非空気圧タイヤは、比較例３の非空気圧タイヤと比較して、外側連結部を分岐させて２本の枝部で中間環状部に結合させることで、タイヤの回転に伴う縦剛性変化が小さく、結合点での応力も小さくなっている。なお、比較例１は、内側連結部と外側連結部とをタイヤ周方向にずらして設け、内側連結部及び外側連結部に集中していた変形を中間環状部に負担させることで、比較例３に比べて縦剛性変化が小さくなっている。ただし、実施例１のように外側連結部を分岐させて２本の枝部で中間環状部に結合させることで、比較例１よりも広範囲で中間環状部に負担させることができ、縦剛性変化を小さくできる。また、実施例１は、比較例１に比べ結合点の数が増えるため、各結合点での応力も小さくなっている。
【００７７】
実施例２は、結合点の補強及び分岐点の補強により、実施例１に比べ、結合点での応力が小さくなっている。ただし、外側連結部の剛性が高くなるため、縦剛性変化はわずかに大きくなっている。
【００７８】
比較例２は、外側連結部の数を内側連結部よりも多くし、さらに内側結合点と外側結合点とをタイヤ周方向に間隔をおいて設けているが、縦剛性変化が大きくなっている。これは、外側結合点と内側結合点が近接し、中間環状部の衝撃吸収性能を十分に活用できていないためである。また、比較例３は、内側結合点と外側結合点が同じ位置であるため、縦剛性変化が大きく、結合点における応力も非常に大きくなっている。
【符号の説明】
【００７９】
１ 内側環状部
２ 中間環状部
３ 外側環状部
４ 内側連結部
４ａ 内側結合点
５ 外側連結部
５ａ 外側結合点
４１ 連結部本体
４２ 枝部
５１ 連結部本体
５１ａ 端部
５１ｂ 端部
５２ 枝部
５３ 枝部
５４ 隅部
５５ 補強部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両からの荷重を支持する支持構造体を備える非空気圧タイヤにおいて、
前記支持構造体は、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中間環状部と、その中間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中間環状部とを連結する複数の内側連結部と、前記外側環状部と前記中間環状部とを連結する複数の外側連結部とを備え、
前記内側連結部と前記外側連結部の少なくとも一方は、タイヤ径方向に沿って延びる連結部本体と、この連結部本体の一方の端部から分岐して前記中間環状部まで延びる２本の枝部とを備えることを特徴とする非空気圧タイヤ。
【請求項２】
前記内側連結部が前記中間環状部に結合する内側結合点と、前記外側連結部が前記中間環状部に結合する外側結合点とは、タイヤ周方向に間隔をおいて設けられてい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２本の枝部の挟む角度が６０〜１４０度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４】
前記２本の枝部で形成される隅部に、この隅部を埋めるように形成された補強部が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の非空気圧タイヤ。
【請求項１】
車両からの荷重を支持する支持構造体を備える非空気圧タイヤにおいて、
前記支持構造体は、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中間環状部と、その中間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中間環状部とを連結する複数の内側連結部と、前記外側環状部と前記中間環状部とを連結する複数の外側連結部とを備え、
前記内側連結部と前記外側連結部の少なくとも一方は、タイヤ径方向に沿って延びる連結部本体と、この連結部本体の一方の端部から分岐して前記中間環状部まで延びる２本の枝部とを備えることを特徴とする非空気圧タイヤ。
【請求項２】
前記内側連結部が前記中間環状部に結合する内側結合点と、前記外側連結部が前記中間環状部に結合する外側結合点とは、タイヤ周方向に間隔をおいて設けられてい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２本の枝部の挟む角度が６０〜１４０度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４】
前記２本の枝部で形成される隅部に、この隅部を埋めるように形成された補強部が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の非空気圧タイヤ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−７９０３７（Ｐ２０１３−７９０３７Ａ）
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２１１３０（Ｐ２０１１−２２１１３０）
【出願日】平成２３年１０月５日（２０１１．１０．５）
【出願人】（０００００３１４８）東洋ゴム工業株式会社 (2,711)
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月５日（２０１１．１０．５）
【出願人】（０００００３１４８）東洋ゴム工業株式会社 (2,711)
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