JP2012006560A - Non-pneumatic tire - Google Patents
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Abstract
Description
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)に関するものである。 The present invention relates to a non-pneumatic tire provided with a support structure that supports a load from a vehicle as a tire structure member.
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。 The pneumatic tire has a load supporting function, a shock absorbing ability from the ground contact surface, and a transmission ability (acceleration, stop, change of direction) such as power. For this reason, many vehicles, particularly bicycles, motorcycles, automobiles, It is used in trucks.
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。 In particular, these capabilities greatly contributed to the development of automobiles and other motor vehicles. Furthermore, the impact absorbing ability of pneumatic tires is useful for medical equipment and electronic equipment transport carts and other applications.
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。 Conventional non-pneumatic tires include, for example, solid tires, spring tires, cushion tires, and the like, but do not have the superior performance of pneumatic tires. For example, solid tires and cushion tires support the load by compressing the contact portion, but this type of tire is heavy and stiff, and does not have the ability to absorb shock like a pneumatic tire. Further, in the non-pneumatic tire, it is possible to improve the cushioning property by increasing the elasticity, but there is a problem that the load supporting ability or the durability as the pneumatic tire has is deteriorated.
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ウェブスポークとを有する非空気圧タイヤが提案されている。また、特許文献2にも、環状の外周部材と内周部材との間を多数のスポークで連結したスポーク構造体をトレッドリングの内周側に接合した非空気圧タイヤが記載されている。特許文献1及び2の非空気圧タイヤは、空気入りタイヤのような空気漏れの心配はなく、また、ソリッドタイヤなどのような重量の問題もない。
Therefore, in Patent Document 1 below, for the purpose of developing a non-pneumatic tire having the same operating characteristics as a pneumatic tire, a reinforced annular band that supports a load applied to the tire, and the reinforced annular band, Non-pneumatic tires have been proposed that have a plurality of web spokes that transmit load forces by tension with a wheel or hub.
特許文献1及び2に記載されているような非空気圧タイヤでは、高荷重が負荷された場合、通常、スポークの中央部で座屈が起こり、その部分で応力集中が発生し故障の原因となる。引用文献1及び2には、スポークの中央部を幅狭にした非空気圧タイヤが記載されているが、スポークの中央部を幅狭化すると、ますます応力集中および座屈が起こりやすくなり、耐久性は悪化してしまう。
In a non-pneumatic tire as described in
そこで、本発明の目的は、スポーク中央部の応力集中を緩和し、座屈の発生を抑制することで、耐久性を向上させた非空気圧タイヤを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a non-pneumatic tire with improved durability by relaxing stress concentration at the center of a spoke and suppressing the occurrence of buckling.
上記課題を解決するため本発明に係る非空気圧タイヤは、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、前記連結部は、タイヤ径方向の中央部と両端部との間に、前記中央部よりも断面積が小さいくびれ部をそれぞれ有することを特徴とする。 In order to solve the above problem, a non-pneumatic tire according to the present invention is a non-pneumatic tire including a support structure that supports a load from a vehicle. The support structure includes an inner annular portion and an outer side of the inner annular portion. An outer annular portion provided concentrically, and a plurality of coupling portions that couple the inner annular portion and the outer annular portion, the coupling portion between a central portion and both end portions in a tire radial direction. Each has a constricted portion having a smaller cross-sectional area than the central portion.
この構成による非空気圧タイヤの作用効果を説明する。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、この支持構造体は、内側環状部と、内側環状部の外側に設けられた外側環状部と、内側環状部と外側環状部とを連結する複数の連結部とを備えている。通常、連結部のタイヤ径方向の中央部では座屈が生じやすいが、上記構成によれば、中央部以外の箇所に、中央部よりも断面積が小さいくびれ部が設けられているため、連結部はくびれ部から座屈が発生しようとして中央部の応力集中が分散され、中央部での座屈を抑制することができる。その結果、本発明によれば、スポーク中央部での応力集中を緩和し、座屈の発生を抑制することで、耐久性を向上させた非空気圧タイヤを提供することができる。 The effect of the non-pneumatic tire by this structure is demonstrated. The non-pneumatic tire of the present invention includes a support structure that supports a load from a vehicle. The support structure includes an inner annular portion, an outer annular portion provided outside the inner annular portion, and an inner annular portion. And a plurality of connecting portions that connect the outer annular portion. Normally, buckling is likely to occur at the central portion in the tire radial direction of the connecting portion, but according to the above configuration, a constricted portion having a smaller cross-sectional area than the central portion is provided at a place other than the central portion. As the part is buckled from the constricted part, the stress concentration in the central part is dispersed and buckling in the central part can be suppressed. As a result, according to the present invention, it is possible to provide a non-pneumatic tire with improved durability by alleviating stress concentration at the spoke center and suppressing the occurrence of buckling.
本発明にかかる非空気圧タイヤにおいて、前記連結部は、タイヤ径方向及びタイヤ幅方向に延設される板状体であって、前記くびれ部のタイヤ幅方向の幅寸法は、前記中央部よりも小さくなっていることが好ましい。 In the non-pneumatic tire according to the present invention, the connecting portion is a plate-like body extending in the tire radial direction and the tire width direction, and the width dimension of the constricted portion in the tire width direction is larger than that of the central portion. It is preferable that it is small.
くびれ部のタイヤ幅方向の幅寸法を中央部よりも小さくすることで、くびれ部の断面積を中央部よりも容易に小さくすることができる。また、くびれ部のタイヤ幅方向の幅寸法を中央部よりも小さくするためには、連結部のタイヤ幅方向端部を凹ますことで可能であるため、金型の内面に凸部を設けるなどの簡単な改良のみで製造することができる。なお、本発明におけるタイヤ径方向及びタイヤ幅方向は、タイヤ径方向及びタイヤ幅方向と完全に一致する場合だけではなく、タイヤ径方向及びタイヤ幅方向に対して傾斜する方向も含むものとする。 By making the width dimension of the constricted portion in the tire width direction smaller than the central portion, the cross-sectional area of the constricted portion can be easily made smaller than the central portion. Also, in order to make the width dimension of the constricted part in the tire width direction smaller than the center part, it is possible to dent the end part of the connecting part in the tire width direction, so a convex part is provided on the inner surface of the mold, etc. It can be manufactured with only a simple improvement. In addition, the tire radial direction and the tire width direction in the present invention include not only a case where the tire radial direction and the tire width direction completely coincide with each other but also a direction inclined with respect to the tire radial direction and the tire width direction.
本発明にかかる非空気圧タイヤにおいて、前記連結部は、タイヤ径方向及びタイヤ幅方向に延設される板状体であって、前記くびれ部のタイヤ周方向の厚みは、前記中央部よりも薄くなっていることが好ましい。 In the non-pneumatic tire according to the present invention, the connecting portion is a plate-like body extending in the tire radial direction and the tire width direction, and the thickness of the constricted portion in the tire circumferential direction is thinner than the central portion. It is preferable that
くびれ部のタイヤ周方向の厚みを前記中央部よりも薄くすることで、くびれ部の断面積を中央部よりも容易に小さくすることができる。 By making the thickness of the constricted portion in the tire circumferential direction thinner than the central portion, the cross-sectional area of the constricted portion can be easily made smaller than the central portion.
本発明にかかる非空気圧タイヤにおいて、前記中央部は外側に向かって丸みを帯び、かつ前記くびれ部は内側に向かって丸みを帯びており、前記中央部と前記くびれ部は連続して形成されていることが好ましい。 In the non-pneumatic tire according to the present invention, the central portion is rounded outward, the constricted portion is rounded inward, and the central portion and the constricted portion are formed continuously. Preferably it is.
この構成によれば、中央部及びくびれ部が丸みを帯びているため、直線である場合に比べて応力が集中しにくい。 According to this configuration, since the central portion and the constricted portion are rounded, the stress is less likely to be concentrated than in the case of a straight line.
また、上記課題を解決するため本発明に係る非空気圧タイヤは、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、前記内側連結部及び外側連結部は、タイヤ径方向の中央部と両端部との間に、前記中央部よりも断面積が小さいくびれ部をそれぞれ有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, a non-pneumatic tire according to the present invention is a non-pneumatic tire provided with a support structure that supports a load from a vehicle. The support structure includes an inner annular portion and an inner annular portion. An intermediate annular portion provided concentrically on the outer side, an outer annular portion provided concentrically on the outer side of the intermediate annular portion, and a plurality of inner connecting portions that connect the inner annular portion and the intermediate annular portion. A plurality of outer connecting portions that connect the outer annular portion and the intermediate annular portion, and the inner connecting portion and the outer connecting portion are disposed between the center portion and both end portions in the tire radial direction, Each has a constricted portion having a smaller cross-sectional area.
この構成による非空気圧タイヤの作用効果は、すでに述べた通りであり、本発明によれば、スポーク中央部での応力集中を緩和し、座屈の発生を抑制することで、耐久性を向上させた非空気圧タイヤを提供することができる。 The operational effects of the non-pneumatic tire with this configuration are as described above. According to the present invention, the stress concentration at the center portion of the spoke is alleviated and the occurrence of buckling is suppressed, thereby improving the durability. Non-pneumatic tires can be provided.
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Tの構成を説明する。図1は、非空気圧タイヤTの一例を示す正面図である。図2は、図1のI−I矢視断面図である。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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the configuration of the non-pneumatic tire T of the present invention will be described. FIG. 1 is a front view showing an example of a non-pneumatic tire T. FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line II in FIG. Here, O indicates the axial center, and H1 indicates the tire cross-sectional height.
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。 The non-pneumatic tire T includes a support structure SS that supports a load from the vehicle. The non-pneumatic tire T of the present invention only needs to be provided with such a support structure SS. A reinforcing layer, a member for fitting with an axle or a rim, and the like may be provided.
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。ただし、この実施形態では支持構造体SSが中間環状部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、後述のように、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1本の連結部45を構成してもよい。
As shown in the front view of FIG. 1, the non-pneumatic tire T according to the present embodiment includes an inner annular portion 1, an intermediate
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。 The inner annular portion 1 is preferably a cylindrical shape having a constant thickness from the viewpoint of improving uniformity. Moreover, it is preferable to provide the inner peripheral surface of the inner annular portion 1 with irregularities or the like for maintaining fitting properties for mounting with an axle or a rim.
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。
The thickness of the inner annular portion 1 is preferably 2 to 7%, and 3 to 6% of the tire cross-section height H1 from the viewpoint of reducing weight and improving durability while sufficiently transmitting force to the inner connecting
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。ただし、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。 The inner annular portion 1 has an inner diameter that is appropriately determined in accordance with the dimensions of the rim on which the non-pneumatic tire T is mounted, the axle, and the like. It can be made much smaller. However, when an alternative to a general pneumatic tire is assumed, 250 to 500 mm is preferable, and 330 to 440 mm is more preferable.
内側環状部1の軸方向の幅は、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。 The axial width of the inner annular portion 1 is appropriately determined according to the application, the length of the axle, and the like, but when an alternative to a general pneumatic tire is assumed, it is preferably 100 to 300 mm, more preferably 130 to 250 mm. preferable.
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。
The tensile modulus of the inner annular portion 1 is preferably 5 to 180000 MPa, more preferably 7 to 50000 MPa, from the viewpoint of reducing weight, improving durability, and wearing properties while sufficiently transmitting force to the inner connecting
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。
The support structure SS in the present invention is formed of an elastic material. From the viewpoint of enabling integral molding when the support structure SS is manufactured, the inner annular portion 1, the intermediate
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。 The elastic material in the present invention refers to a material having a tensile modulus calculated from a tensile stress at 10% elongation by a tensile test according to JIS K7312 and 100 MPa or less. The elastic material of the present invention preferably has a tensile modulus of 5 to 100 MPa, more preferably 7 to 50 MPa from the viewpoint of imparting adequate rigidity while obtaining sufficient durability. Examples of the elastic material used as the base material include thermoplastic elastomers, crosslinked rubbers, and other resins.
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。 Examples of the thermoplastic elastomer include polyester elastomer, polyolefin elastomer, polyamide elastomer, polystyrene elastomer, polyvinyl chloride elastomer, polyurethane elastomer and the like. Rubber materials constituting the crosslinked rubber material include natural rubber, styrene butadiene rubber (SBR), butadiene rubber (BR), isoprene rubber (IIR), nitrile rubber (NBR), hydrogenated nitrile rubber (hydrogenated NBR). And synthetic rubbers such as chloroprene rubber (CR), ethylene propylene rubber (EPDM), fluorine rubber, silicon rubber, acrylic rubber, and urethane rubber. These rubber materials may be used in combination of two or more as required.
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。 Examples of other resins include thermoplastic resins and thermosetting resins. Examples of the thermoplastic resin include polyethylene resin, polystyrene resin, and polyvinyl chloride resin, and examples of the thermosetting resin include epoxy resin, phenol resin, polyurethane resin, silicon resin, polyimide resin, and melamine resin.
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が使用可能である。 Of the above elastic materials, a polyurethane resin is preferably used from the viewpoint of moldability / workability and cost. In addition, as an elastic material, you may use a foam material, The thing which foamed said thermoplastic elastomer, crosslinked rubber, and other resin can be used.
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。
In the support structure SS integrally formed of an elastic material, the inner annular portion 1, the intermediate
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。 Examples of the reinforcing fibers include reinforcing fibers such as long fibers, short fibers, woven fabrics, and non-woven fabrics. As a form using long fibers, fibers arranged in the tire axial direction and fibers arranged in the tire circumferential direction It is preferable to use a net-like fiber assembly composed of:
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。 Examples of the types of reinforcing fibers include rayon cords, polyamide cords such as nylon-6,6, polyester cords such as polyethylene terephthalate, aramid cords, glass fiber cords, carbon fibers, and steel cords.
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。 In the present invention, in addition to reinforcement using reinforcing fibers, it is possible to perform reinforcement with a granular filler or reinforcement with a metal ring or the like. Examples of the particulate filler include ceramics such as carbon black, silica, and alumina, and other inorganic fillers.
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。
The shape of the intermediate
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。
The thickness of the intermediate
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。
The inner
中間環状部2の軸方向の幅は、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。
The axial width of the intermediate
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。
The tensile modulus of the intermediate
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。
Since the tensile modulus of the intermediate
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。
The shape of the outer
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。
The inner diameter of the outer
外側環状部3の軸方向の幅は、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。
The axial width of the outer
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。
The tensile modulus of the outer
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。
When the tensile modulus of the outer
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。
The inner connecting
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、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。
As for the number of
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、本実施形態ではタイヤ径方向及びタイヤ幅方向に延設される板状体の例を示す。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±25°以内が好ましく、タイヤ径方向±15°以内がより好ましく、タイヤ径方向が最も好ましい。図1には、内側連結部4をタイヤ径方向に沿って配置した例を示す。
Examples of the shape of each inner connecting
内側連結部4のタイヤ周方向の厚みは、内側環状部1および中間環状部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2〜12%が好ましく、3〜10%がより好ましい。本実施形態では、内側連結部4の厚みを一定としているが、後述のようにタイヤ径方向に沿って変化させてもよい。
The thickness of the inner connecting
内側連結部4は、タイヤ径方向の中央部4aと両端部4b,4cとの間に、中央部4aよりも断面積が小さいくびれ部4d,4eをそれぞれ有している。本実施形態では、タイヤ周方向(図2において紙面に垂直な方向)の厚みはほぼ一定であって、くびれ部4d,4eのタイヤ幅方向の幅L2,L3は、中央部4aの幅L1よりも狭くなっている。幅L1、幅L2、幅L3の関係は、L1>L2>0.5×L1かつL1>L3>0.5×L1が好ましい。また、本実施形態では、L2とL3はほぼ同じとしている。
The inner connecting
また、中央部4a、両端部4b,4c、くびれ部4d,4eは、それぞれ丸み(R)を帯びるように形成されることが好ましい。中央部4aには、外側へ向かって丸みR1を付け、くびれ部4d,4eには、内側に向かって丸みR2,R3を付け、両端部4b,4cには、外側に向かって丸みR4,R5を付けている。丸みR1〜R5の大小は特には限定されないが、幅L1〜L3の関係を考慮したうえで、丸みR1〜R5が互いに滑らかに連続するように適宜設定することが好ましい。また、丸みR1〜R5は、5〜500mmが好ましい。
Further, it is preferable that the
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、5〜50MPaが好ましく、7〜20MPaがより好ましい。
The tensile modulus of the inner connecting
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。
When the tensile modulus of the inner connecting
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。
The outer connecting
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、30〜150個が好ましく、40〜120個がより好ましい。また、外側連結部5の数は、内側連結部4の数の複数倍であることが好ましい。図1には、外側連結部5を内側連結部4の2倍である80個設けた例を示す。すなわち、外側連結部5の数は、内側連結部4の数よりも多くなっており、その結果、隣り合う外側連結部5どうしの間隔は、隣り合う内側連結部4どうしの間隔より狭くなっている。
As for the number of outer connecting
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、本実施形態ではタイヤ径方向及びタイヤ幅方向に延設される板状体の例を示す。本発明では、外側連結部5のたわみを中間環状部2により負担させ、支持構造体SSの変形を均一化する観点から、正面視断面において、外側連結部5は、タイヤ径方向に対して傾斜していることが好ましい。ただし、外側連結部5は、必ずしもタイヤ径方向に対して傾斜している必要は無く、タイヤ径方向と同じ方向に配置しても構わない。
Examples of the shape of each outer connecting
外側連結部5のタイヤ径方向に対して傾斜する角度θは、30°以下であることが好ましい。角度θが大きすぎると、非空気圧タイヤTは十分な剛性を得ることができず、また、内側連結部4と外側連結部5との間で張力が伝わりにくくなる。
The angle θ of the outer connecting
また、外側連結部5のタイヤ径方向に対して傾斜する角度θは、5°以上であることがより好ましい。角度θが小さすぎると、外側連結部5のたわみを中間環状部2に効果的に負担させることができず、また、外側連結部5の圧縮剛性向上により、接地面内における圧力変動も大きくなってしまう。
Moreover, it is more preferable that the angle θ of the outer connecting
本実施形態では、図1のように、2本の外側連結部5がタイヤ径方向に対して対称な方向に角度θ傾斜し、タイヤ径方向に沿った1本の内側連結部4と合わせて、タイヤ軸方向から見てY字状に配置される例を示す。
In this embodiment, as shown in FIG. 1, the two outer connecting
外側連結部5のタイヤ周方向の厚みは、外側環状部3および中間環状部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1〜10%が好ましく、2〜8%がより好ましい。さらに、本発明の非空気圧タイヤTでは、外側連結部5の厚みが、内側連結部4の厚みより薄いことが好ましい。外側連結部5の厚みを内側連結部4の厚みより薄くすることで、圧縮剛性を下げることができ、タイヤ剛性の周方向変動を良好に抑えることができる。本実施形態では、外側連結部5の厚みを一定としているが、後述のようにタイヤ径方向に沿って変化させてもよい。
The thickness of the outer connecting
外側連結部5は、図2に示すように、タイヤ径方向の中央部と両端部との間に、中央部よりも断面積が小さいくびれ部をそれぞれ有している。外側連結部5の形状は、内側連結部4の形状とほぼ同じとなっているため、ここでは詳しい説明は省略する。
As shown in FIG. 2, the outer connecting
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。
The tensile modulus of the outer connecting
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。
In order to increase the tensile modulus of the outer connecting
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。
In the present embodiment, as shown in FIG. 1, an example is shown in which a reinforcing
[他の実施形態]
上記の実施形態では、内側連結部4のタイヤ径方向の両端部4b,4cには、外側に向かって丸みR4,R5を付けているが、図3に示すように、必ずしも丸みを付けなくともよい。外側連結部5についても同様である。
[Other Embodiments]
In the above embodiment, both
上記の実施形態では、内側連結部4は、くびれ部4d,4eのタイヤ幅方向の幅寸法を中央部4aよりも小さくすることで、くびれ部4d,4eの断面積を中央部4aよりも小さくしている。しかし、内側連結部4のタイヤ幅方向の幅寸法は一定のまま、くびれ部4d,4eのタイヤ周方向の厚みを中央部4aよりも薄くすることで、くびれ部4d,4eの断面積を中央部4aよりも小さくしてもよい。図4にタイヤ正面から見た部分拡大図を示す。この実施形態では、タイヤ幅方向(図4において紙面に垂直な方向)の幅寸法はほぼ一定であって、くびれ部4d,4eのタイヤ周方向の厚みD2in,D3inは、中央部4aの厚みD1inよりも薄くなっている。厚みD1in、厚みD2in、厚みD3inの関係は、D1in>D2in>0.5×D1inかつD1in>D3in>0.5×D1inが好ましい。また、本実施形態では、D2inとD3inはほぼ同じとしている。外側連結部5のD1out、D2out、D3outについても同様である。なお、D1out〜D3outは、外側連結部5の仮想中心線に垂直な方向の寸法である。
In said embodiment, the inner
上記の実施形態では、支持構造体SSが中間環状部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、図5の正面図及び図6の断面図に示すように、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1本の連結部45を構成してもよい。この連結部45についても、タイヤ径方向の中央部45aと両端部45b,45cとの間に、中央部45aよりも断面積が小さいくびれ部45d,45eをそれぞれ有するように構成される。
In the above embodiment, the support structure SS includes the intermediate
上記の実施形態では、内側連結部4は、タイヤ幅方向に対して左右対称となっているが、必ずしも左右対称である必要はない。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非空気圧タイヤの場合などは、イン側とアウト側で左右非対称としてもよい。具体的には、丸みR1〜R5の値を左右で異ならせてもよい。
In said embodiment, although the inner
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。測定結果は図10に示す。 Examples and the like specifically showing the configuration and effects of the present invention will be described below. In addition, the evaluation item in an Example etc. measured as follows. The measurement results are shown in FIG.
(1)縦剛性
非空気圧タイヤに2.45kN、および4.9kN負荷したときのタイヤ縦剛性を測定した。実施例1〜4は、比較例1を100としたときの指数で示し、この値が大きい方が優れる。比較例3及び実施例5,6は、比較例2を100としたときの指数で示し、この値が大きい方が優れる。
(1) Longitudinal rigidity The tire longitudinal rigidity when a non-pneumatic tire was loaded with 2.45 kN and 4.9 kN was measured. Examples 1-4 are shown by an index when the comparative example 1 is set to 100, and the larger this value, the better. Comparative Example 3 and Examples 5 and 6 are shown as indices when Comparative Example 2 is set to 100, and the larger this value, the better.
(2)最大主応力
非空気圧タイヤに2.45kN負荷したときの外側スポーク、すなわち、中間環状部2がある場合には外側連結部5、または中間環状部2がない場合には連結部45にかかる最大主応力を測定した。この最大主応力が高いほど耐久性が悪化する。実施例1〜4は、比較例1を100としたときの指数で示し、この値が小さい方が優れる。比較例3及び実施例5,6は、比較例2を100としたときの指数で示し、この値が小さい方が優れる。
(2) Maximum principal stress The outer spoke when the non-pneumatic tire is loaded with 2.45 kN, that is, the outer connecting
(3)応力分散
非空気圧タイヤに2.45kN負荷したときの外側スポーク、すなわち、中間環状部2がある場合には外側連結部5、または中間環状部2がない場合には連結部45の内部での応力の標準偏差を求めた。この標準偏差が大きいほど応力が均一にかかっている。実施例1〜4は、比較例1を100としたときの指数で示し、この値が大きい方が優れる。比較例3及び実施例5,6は、比較例2を100としたときの指数で示し、この値が大きい方が優れる。
(3) Stress distribution The outer spoke when a non-pneumatic tire is loaded with 2.45 kN, that is, the outer connecting
比較例1
図7に示す寸法および物性等にて、内側リング(内側環状部1に相当)、中間リング(中間環状部2に相当)、外側リング(外側環状部3に相当)、内側スポーク(内側連結部4に相当)、外側スポーク(外側連結部5に相当)を備える支持構造体、その外周に設けられた3層の補強層、並びにトレッドゴムを備える非空気圧タイヤを作製し、上記性能を評価した。比較例1では、内側連結部4と外側連結部5を図1に示すようにY字状に配置した。内側連結部4及び外側連結部5は、矩形状の板状体とし、くびれ部を設けなかった。支持構造体の成形は、支持構造体に対応する空間部を有する金型を用いて、その空間部に弾性材料(ポリウレタン樹脂)の原料液(イソシアネート末端プレポリマー:東洋ゴム工業社製ソフランネート、硬化剤:イハラケミカル社製MOCA)をウレタン注型機を用いて充填し、固化させることで実施した。
Comparative Example 1
7, the inner ring (corresponding to the inner annular portion 1), the intermediate ring (corresponding to the intermediate annular portion 2), the outer ring (corresponding to the outer annular portion 3), the inner spoke (inner connecting portion). 4), a support structure including outer spokes (corresponding to the outer connecting portion 5), a three-layer reinforcing layer provided on the outer periphery thereof, and a non-pneumatic tire including a tread rubber were manufactured, and the above performance was evaluated. . In Comparative Example 1, the inner connecting
実施例1
比較例1の内側連結部4及び外側連結部5を図2に示すような形状とした。R1=R2=R3=R4=R5=10mmとし、L1=140mm、L2=L3=120mmとした。
Example 1
The inner connecting
実施例2
比較例1の内側連結部4及び外側連結部5を図3に示すような形状とした。R1=R2=R3=15mmとし、L1=140mm、L2=L3=120mmとした。
Example 2
The inner connecting
実施例3
比較例1の内側連結部4及び外側連結部5を図4に示すような形状とした。D1in=6mm、D2in=D3in=5mm、D1out=4mm、D2out=D3out=3mmとした。
Example 3
The inner connecting
実施例4
実施例1の内側連結部4及び外側連結部5をタイヤ幅方向に対して左右非対称とした。すなわち、図2に示す内側連結部4及び外側連結部5において、タイヤ幅方向の一方側のR1〜R5の値を他方側のR1〜R5の値(10mm)の1.5倍(15mm)とした。L1=140mm、L2=L3=123mmとした。
Example 4
The inner connecting
比較例2
図7に示す寸法および物性等にて、内側リング(内側環状部1に相当)、外側リング(外側環状部3に相当)、外側スポーク(連結部45に相当)を備える支持構造体、その外周に設けられた3層の補強層、並びにトレッドゴムを備える非空気圧タイヤを作製し、上記性能を評価した。比較例2では、連結部45を図5に示すように配置した。連結部45は、矩形状の板状体とし、くびれ部を設けなかった。支持構造体の成形は、支持構造体に対応する空間部を有する金型を用いて、その空間部に弾性材料(ポリウレタン樹脂)の原料液(イソシアネート末端プレポリマー:東洋ゴム工業社製ソフランネート、硬化剤:イハラケミカル社製MOCA)をウレタン注型機を用いて充填し、固化させることで実施した。
Comparative Example 2
A supporting structure including an inner ring (corresponding to the inner annular portion 1), an outer ring (corresponding to the outer annular portion 3), and outer spokes (corresponding to the connecting portion 45), and the outer periphery thereof, in the dimensions and physical properties shown in FIG. A non-pneumatic tire provided with three reinforcing layers and a tread rubber was prepared, and the performance was evaluated. In the comparative example 2, the
比較例3
比較例2の連結部45を図8に示すような形状とした。R6=60mmとし、L4=140mm、L5=120mmとした。
Comparative Example 3
The
実施例5
比較例2の連結部45を図6に示すような形状とした。R1=R2=R3=R4=R5=20mmとし、L1=140mm、L2=L3=120mmとした。
Example 5
The
実施例6
比較例2の連結部45を図9に示すような形状とした。D1=6mm、D2=D3=4.5mmとした。
Example 6
The
図10の結果から以下のことが分かる。実施例1〜4の非空気圧タイヤは、比較例1と比較すると、例えば2.45kNの低荷重域では縦剛性が少し低下しているものの、例えば4.9kNの高荷重域では縦剛性が大きくなっており、座屈による剛性の低下は見られない。同様に、実施例5,6の非空気圧タイヤも、比較例2と比較すると、例えば4.9kNの高荷重域では縦剛性が大きくなっている。 The following can be understood from the results of FIG. Compared with Comparative Example 1, the non-pneumatic tires of Examples 1 to 4 have a slightly lower longitudinal rigidity in a low load region of 2.45 kN, for example, but have a higher longitudinal rigidity in a high load region of 4.9 kN, for example. Therefore, there is no reduction in rigidity due to buckling. Similarly, the non-pneumatic tires of Examples 5 and 6 are also higher in longitudinal rigidity in a high load region of, for example, 4.9 kN than that of Comparative Example 2.
実施例1〜4の非空気圧タイヤは、比較例1と比較すると、最大主応力および応力分散の値が優れている。同様に、実施例5,6の非空気圧タイヤも、比較例2と比較すると、最大主応力および応力分散の値が優れている。 Compared with Comparative Example 1, the non-pneumatic tires of Examples 1 to 4 are superior in maximum principal stress and stress dispersion. Similarly, the non-pneumatic tires of Examples 5 and 6 are superior in the maximum principal stress and the stress dispersion value as compared with Comparative Example 2.
また、タイヤ径方向の中央部の断面積が最も小さくなった比較例3は、比較例2と比較すると、縦剛性、最大主応力、応力分散の値がいずれも劣っている。 Further, in Comparative Example 3 in which the cross-sectional area of the central portion in the tire radial direction is the smallest, the values of longitudinal rigidity, maximum principal stress, and stress dispersion are all inferior to Comparative Example 2.
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 中央部
4b,4c 両端部
4d,4e くびれ部
5 外側連結部
45 連結部
45b,45c 両端部
45d,45e くびれ部
SS 支持構造体
T 非空気圧タイヤ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (5)
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、
前記連結部は、タイヤ径方向の中央部と両端部との間に、前記中央部よりも断面積が小さいくびれ部をそれぞれ有することを特徴とする非空気圧タイヤ。 In a non-pneumatic tire including a support structure that supports a load from a vehicle,
The support structure includes an inner annular portion, an outer annular portion provided concentrically on the outer side of the inner annular portion, and a plurality of connecting portions that connect the inner annular portion and the outer annular portion,
The non-pneumatic tire is characterized in that the connecting portion has a constricted portion having a smaller cross-sectional area than the central portion between a central portion and both end portions in the tire radial direction.
前記くびれ部のタイヤ幅方向の幅寸法は、前記中央部よりも小さくなっ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。 The connecting portion is a plate-like body extending in the tire radial direction and the tire width direction,
2. The non-pneumatic tire according to claim 1, wherein a width dimension of the constricted portion in a tire width direction is smaller than that of the central portion.
前記くびれ部のタイヤ周方向の厚みは、前記中央部よりも薄くなっ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。 The connecting portion is a plate-like body extending in the tire radial direction and the tire width direction,
2. The non-pneumatic tire according to claim 1, wherein a thickness of the constricted portion in a tire circumferential direction is thinner than the central portion.
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、
前記内側連結部及び外側連結部は、タイヤ径方向の中央部と両端部との間に、前記中央部よりも断面積が小さいくびれ部をそれぞれ有することを特徴とする非空気圧タイヤ。
In a non-pneumatic tire including a support structure that supports a load from a vehicle,
The support structure includes an inner annular portion, an intermediate annular portion provided concentrically outside the inner annular portion, an outer annular portion provided concentrically outside the intermediate annular portion, and the inner annular portion. A plurality of inner connecting portions that connect the portion and the intermediate annular portion, and a plurality of outer connecting portions that connect the outer annular portion and the intermediate annular portion,
The non-pneumatic tire, wherein the inner connecting portion and the outer connecting portion each have a constricted portion having a smaller cross-sectional area than the central portion between a central portion and both end portions in a tire radial direction.
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