JP6221513B2 - 非空気入りタイヤ - Google Patents

Description

本発明は、非空気入りタイヤに関し、更に詳しくは、荷重が負荷された状態で旋回したときのタイヤ変形によるリム外れを防止することを可能にした非空気入りタイヤに関する。

近年、自転車や車椅子等の軽車両に用いられるタイヤとして、パンクレスであり保守管理に手間が掛からない非空気入りタイヤを用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

このような非空気入りタイヤを軽車両に用いる場合、非空気入りタイヤの側面に溝等を設けて、リムとその溝とを嵌合させてリム組みするようにしている。しかしながら、このような構成では、単に嵌合しているだけであるため、垂直荷重が負荷された状態で、更に旋回等により横力が加わると、リム外れが発生し易いという問題があった。

特開２００９−２８６１８３号公報

本発明の目的は、荷重が負荷された状態で旋回したときのタイヤ変形によるリム外れを防止することを可能にした非空気入り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入りタイヤは、走行時に路面に接触するトレッド部と、リムに対して嵌合する嵌合部とからなる非空気入りタイヤにおいて、前記嵌合部にタイヤ周方向に連続的に延在する左右一対のくぼみ部を形成し、該くぼみ部を形成した位置Ｐ１における径ｒ１とタイヤ最外径位置Ｐにおける径ｒとの径差Ｄ１と前記くぼみ部を形成した位置Ｐ１におけるタイヤ最小幅Ｗ１との比Ｄ１／Ｗ１を０．２０≦Ｄ１／Ｗ１≦１．２０の範囲にすると共に、前記くぼみ部を形成した位置Ｐ１の前記嵌合部の底面からの高さＨ１とタイヤ断面高さＳＨとの比Ｈ１／ＳＨを０．２５≦Ｈ１／ＳＨ≦０．６０の範囲にし、且つ、タイヤ最大幅位置Ｐ２の前記嵌合部の底面からの高さＨ２とタイヤ断面高さＳＨとの比Ｈ２／ＳＨを０．３０≦Ｈ２／ＳＨ≦０．６５の範囲にし、タイヤ最外径位置Ｐにおける径ｒとタイヤ最大幅位置Ｐ２における径ｒ２との径差Ｄ２を８ｍｍ〜２０ｍｍの範囲にしたことを特徴とする。

本発明では、上述のくぼみ部にリムが噛み合うことでリム外れが防止されるが、特に、比Ｄ１／Ｗ１を上述の範囲に設定することで、トレッド部（リムから露出してタイヤとして実際に機能する弾性体の部分）の形状を偏平形状にし、比Ｈ１／ＳＨを上述の範囲に設定することで、嵌合部（リムに嵌合する部分）の量を充分に確保し、比Ｈ２／ＳＨを上述の範囲に設定することで、リムに近い部分をタイヤ最大幅位置Ｐ２としてタイヤの重心をリム側に偏らせることができるので、リム外れを効果的に防止することができる。

本発明においては、くぼみ部を形成した位置Ｐ１におけるタイヤ最小幅Ｗ１とタイヤ最大幅Ｗ２との比Ｗ１／Ｗ２を１．００＜Ｗ２／Ｗ１≦１．５０の範囲にすることが好ましい。このように比Ｗ１／Ｗ２を１．００よりも大きい所定の範囲に設定することで、リム幅とタイヤ最大幅とをバランス化することができるので、リム外れを防止するには有利になる。また、リムよりもタイヤ幅方向に突出した部分を充分に確保できるので、リムを縁石等から保護する効果も得ることができる。

本発明においては、タイヤ最外径位置Ｐにおける径ｒとタイヤ最大幅位置Ｐ２における径ｒ２との径差Ｄ２を８ｍｍ〜２０ｍｍの範囲にしているので、トレッド部の形状が良好になり、偏摩耗を防止すると共に、転がり抵抗を低減することができる。

本発明においては、タイヤ最外径位置Ｐとタイヤ最大幅位置Ｐ２との間における平均ラジアスが８ｍｍ〜２５ｍｍであることが好ましい。これにより、トレッド部の形状が良好になり、偏摩耗を防止すると共に、転がり抵抗を低減することができる。

本発明においては、タイヤ内部にタイヤ周方向に延在する補強部材を埋設することが好ましい。これにより、補強部材により得られる剛性によって、耐リム外れ性を向上するには有利になる。

本発明においては、少なくともトレッド部が、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー組成物、熱可逆架橋エラストマー組成物、又はこれらの混合物で構成されたことが好ましい。これにより、タイヤ製造時における成型加工性、成形作業性や、マテリアルリサイクル性を向上することができる。

本発明の実施形態からなる非空気入りタイヤの子午線断面図である。 図１の非空気入りタイヤをリムに組み付けた状態を示す子午線断面図である 。 本発明の別の実施形態からなる非空気入りタイヤの子午線断面図である。 本発明の別の実施形態からなる非空気入りタイヤの子午線断面図である。 本発明の別の実施形態からなる非空気入りタイヤの子午線断面図である。 本発明の別の実施形態からなる非空気入りタイヤの子午線断面図である。 従来の非空気入りタイヤの一例を示す子午線断面図である。

以下、本発明の構成について添付の図面を参照しながら詳細に説明する。

図１において、非空気入りタイヤＴは、走行時に路面に接触するトレッド部１と、トレッド部１の内周側に位置してリムＲに嵌合する嵌合部２とから構成される。図１に例示されるように、非空気入りタイヤＴは、タイヤ赤道Ｅを境に形状が左右対称になっている。

トレッド部１は、リムＲから露出して走行時にタイヤとして実際に機能する部分である。図１に例示するように、子午線断面におけるトレッド部１の輪郭線は滑らかな略半円状を成している。図１の実施形態では、トレッド部１の表面（特に、使用時に路面に接地する領域）に、排水性を得ること等の目的で周方向に延在する溝３が設けられている。このような溝３はタイヤの使用目的等に応じて設けないでもよい。

嵌合部２は、上述のように、トレッド部１の内周側（リムＲ側）に配置される。また、嵌合部２の側面２ａには、くぼみ部４が非空気入りタイヤＴの一周に亘り形成されている。嵌合部２の形状は、リムＲに応じて決定され、図１の実施形態における嵌合部２は、図２に例示するリムＲに嵌合するように、側面２ａと底面２ｂとの間にテーパー部２ｃが形成された多角形状になっている。非空気入りタイヤＴをリムＲに嵌合すると、図２に例示するように、リムＲのリムフランジＲａの端部に存在する凸部Ｒｂ（タイヤ幅方向内側に突出する部分）がくぼみ部４と噛み合い、タイヤ使用時に非空気入りタイヤＴがリムＲから容易に外れないようになっている。くぼみ部４は、リムＲの凸部Ｒｂと噛み合う形状を有していれば、その形状は特に限定されないが、タイヤ装着時等に損傷しないように角部の存在しない図示のような円弧状であるとよい。また、その深さを例えば０．１ｍｍ〜４．０ｍｍ、その幅を例えば０．５ｍｍ〜４．０ｍｍに設定するとよい。

本発明では、図１に例示するように、くぼみ部４を形成した位置をＰ１、その位置Ｐ１における径をｒ１とし、タイヤ最外径位置をＰ、その位置Ｐにおける径をｒとしたとき、径ｒ１と径ｒとの径差Ｄ１と位置Ｐ１におけるタイヤ最小幅Ｗ１との比Ｄ１／Ｗ１が０．２０≦Ｄ１／Ｗ１≦１．２０の範囲に設定されている。尚、位置Ｐ１におけるタイヤ最小幅Ｗ１とは、図１に示されるように、左右のくぼみ部４のタイヤ幅方向最内点間の距離である。また、本発明では、位置Ｐ１の嵌合部２の底面２ｂからの高さＨ１とタイヤ断面高さＳＨとの比Ｈ１／ＳＨが０．２５≦Ｈ１／ＳＨ≦０．６０の範囲に設定されている。更に、本発明では、タイヤ最大幅位置をＰ２、この位置Ｐ２の嵌合部２の底面２ｂからの高さをＨ２としたとき、比Ｈ２／ＳＨが０．３０≦Ｈ２／ＳＨ≦０．６５の範囲に設定されている。

このように、非空気入りタイヤＴのプロファイルを設定しているので、本発明の非空気入りタイヤＴは、比Ｄ１／Ｗ１が上述の範囲に設定されていることにより、トレッド部１（リムＲから露出してタイヤとして実際に機能する弾性体の部分）の形状が偏平形状になり、比Ｈ１／ＳＨが上述の範囲に設定されていることにより、嵌合部２（リムＲに嵌合する部分）の量が充分に確保され、更に、比Ｈ２／ＳＨが上述の範囲に設定されていることにより、リムＲに近い部分がタイヤ最大幅位置Ｐ２となりタイヤ重心がリムＲ側に偏ることになる。その結果、くぼみ部４にリムＲが噛み合って非空気入りタイヤＴが固定される際に、嵌合部２がリムＲ内に安定して収まり、リム外れを効果的に防止することができる。

このとき、比Ｄ１／Ｗ１が０．２０より小さいと、トレッド部１が小さくなり過ぎるため、非空気入りタイヤＴの摩耗寿命が著しく小さくなる。逆に、比Ｄ１／Ｗ１が１．２０より大きいと、嵌合部２に対してトレッド部１が大きくなり過ぎるため、リム外れを防止することができない。比Ｄ１／Ｗ１は、これら効果のバランスの観点から、好ましくは０．３０〜１．１０、より好ましくは０．５０〜１．００の範囲に設定するとよい。

比Ｈ１／ＳＨが０．２５より小さいと、嵌合部２が小さくなり過ぎるため、リム外れを防止することができない。逆に、比Ｈ１／ＳＨが０．６０より大きいと、タイヤ重量が増加する。比Ｈ１／ＳＨは、これら効果のバランスの観点から、好ましくは０．３０〜０．５５、より好ましくは０．３０〜０．５０の範囲に設定するとよい。

比Ｈ２／ＳＨが０．３０より小さいと、最大幅位置Ｐ２がタイヤの内周側（リムＲ側）に寄り過ぎて、結果的に嵌合部２の量を確保することができなくなるため、リム外れを防止することができない。逆に、比Ｈ２／ＳＨが０．６５より大きいと、最大幅位置Ｐ２がタイヤの外周側（トレッド部１の接地部分側）に寄り、タイヤ重心がリムＲ側から離れるため、非空気入りタイヤＴがリムＲに対して安定しなくなり、リム外れを防止するには不利になる。また、このような形状にするために非空気入りタイヤＴの体積が増大することになるので、転がり抵抗が悪化する。比Ｈ２／ＳＨは、これら効果のバランスの観点から、好ましくは０．３５〜０．６０、より好ましくは０．４０〜０．５５の範囲に設定するとよい。

この範囲を満たしていれば、使用目的に応じて、図３に例示するように、トレッド部１を小さくしたり、図４に例示するように、トレッド部１を大きくしたりすることも可能である。

図１〜４の実施形態では、リムＲの形状に合わせて、嵌合部２の形状を、上述のように、嵌合部２の底面２ｂと嵌合部２の側面２ａとの間にテーパー部２ｃが設けられた形状にしているが、上記範囲を満たしていれば、リムの形状に応じて、例えば図５に例示するように、テーパー部２ｃを有さない形状にすることも可能である。

くぼみ部４は、嵌合部２の側面２ａのどこに設けてもよいが、好ましくは、図示のように、嵌合部２の側面２ａのタイヤ外周側（トレッド部１側）に配置するとよい。即ち、リムＲの凸部Ｒｂは、リムフランジＲａの末端に形成されるとよい。このとき、トレッド部１は、図６に例示するように、くぼみ部４に向かって滑らかに湾曲しながらくぼみ部４と連結するようにしてもよいが、好ましくは、図１に例示するように、トレッド部１のくぼみ部４との連結部分に直線状の部分を設けるとよい。このように加工することで、タイヤ交換時にリムＲとタイヤとが接触し難くなり、タイヤ交換の作業性が向上する。

タイヤ最大幅Ｗ２は、くぼみ部４を形成するために、タイヤ最小幅Ｗ１より大きいことが必要であるが、好ましくは、くぼみ部４を形成した位置Ｐ１におけるタイヤ最小幅Ｗ１とタイヤ最大幅Ｗ２との比Ｗ１／Ｗ２を１．００＜Ｗ２／Ｗ１≦１．５０の範囲に設定するとよい。このように比Ｗ１／Ｗ２の範囲を設定することで、タイヤ最小幅Ｗ１（リム幅）とタイヤ最大幅Ｗ２とをバランス化することができるので、リム外れを防止するには有利になる。また、リムＲよりもタイヤ幅方向に突出した部分を充分に確保できるので、リムを縁石等から保護する効果も得ることができる。

このとき、比Ｗ１／Ｗ２が１．００以下であると、くぼみ部４を形成することができない。比Ｗ２／Ｗ１が１．５０より大きいと、タイヤ体積が増大することになるので、転がり抵抗が悪化する。リムＲを縁石等から保護する観点からは、リム幅に対してタイヤ最大幅Ｗ２がより大きいことが好ましいので、比Ｗ１／Ｗ２は、好ましくは１．２０〜１．５０、より好ましくは１．３０〜１．４０の範囲に設定するとよい。

本発明では、タイヤ最外径位置Ｐにおける径ｒとタイヤ最大幅位置Ｐ２における径ｒ２との径差Ｄ２を８ｍｍ〜２０ｍｍの範囲にすることが好ましい。このように径差Ｄ２を設定することで、トレッド部１の形状が良好になり、偏摩耗を防止すると共に、転がり抵抗を低減することができる。このとき、径差Ｄ２が８ｍｍより小さいと、子午線断面におけるトレッド部１の路面に当接する部位の輪郭線が直線状になり、トレッド部１が四角形状に近付くため、タイヤ重量を低減して転がり抵抗を良好にすることが難しくなる。逆に、径差Ｄ２が２０ｍｍより大きいと、接地中心の接地圧が高くなり過ぎて、タイヤ赤道Ｅの近傍が摩耗し易くなる。径差Ｄ２は、これら効果のバランスの観点から、好ましくは１０ｍｍ〜２０ｍｍ、より好ましくは１０ｍｍ〜１５ｍｍの範囲に設定するとよい。

本発明では、タイヤ最外径位置Ｐとタイヤ最大幅位置Ｐ２との間における平均ラジアスが８ｍｍ〜２５ｍｍであることが好ましい。このように平均ラジアスを設定することで、トレッド部１の形状が良好になり、偏摩耗を防止すると共に、転がり抵抗を低減することができる。このとき、平均ラジアスが８ｍｍより小さいと、赤道Ｅの近傍が極端に突き出た形状になるため、接地中心の接地圧が高くなり過ぎて、赤道Ｅの近傍が摩耗し易くなる。逆に、平均ラジアスが２５ｍｍより大きいと、トレッド部１の湾曲形状が緩やかになり過ぎて、子午線断面におけるトレッド部１の路面と当接する部位の輪郭線が実質的に直線状になるため、タイヤ重量を低減して転がり抵抗を良好にすることが難しくなる。平均ラジアスは、これら効果のバランスの観点から、好ましくは１０ｍｍ〜２０ｍｍの範囲に設定するとよい。

本発明においては、図１に示すように、タイヤ内部にタイヤ周方向に延在する補強部材５を埋設することが好ましい。これにより、補強部材５により得られる剛性によって、耐リム外れ性を向上するには有利になる。このような補強部材５としては、有機繊維コードやスチールコード、或いは、これらコードをゴムや樹脂でコーティングしたものを用いる。有機繊維コードの種類は特に限定されないが、例えば、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維等を用いることができる。また、コードは単線コードであっても、複線コードであってもよい。複線コードの場合、撚りコードや、重ねたり束ねたり横に並べたりしたコードであってもよく、ゴムや樹脂等でコードをコーティングしてもよい。コードをゴムでコーティングしたものは、金型内に挿入する前に、予め加硫しておいてもよい。補強コードやゴム入りコード層等を支持体に配置し周方向に環状に形成する場合は、これら端末部を溶接又は融着等で結合したり、接着剤を用いたり、或いは、結んだりして結合することができる。

本発明では、トレッド部１を構成する材料として、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー組成物、熱可逆架橋エラストマー組成物、又はこれらの混合物を用いることができる。これら材料を用いることで、タイヤ製造時における成型加工性、成形作業性や、マテリアルリサイクル性を向上することができる。

熱可逆架橋エラストマー組成物は、マレイン酸変性オレフィン系エラストマー、含窒素複素環化合物、オレフィン系樹脂、スチレン系エラストマー、パラフィンオイルを含むものであることが好ましい。このように熱可逆架橋エラストマー組成物を構成することにより、良好な物性を持つと共に、高流動性で成形性が良好になる。

熱可逆性エラストマー組成物の好ましい組成としては、例えば、マレイン酸変性オレフィン系エラストマー１００重量部に対し、含窒素複素環化合物を０．１〜３重量部、オレフィン系樹脂を５０〜１５０重量部、スチレン系エラストマーを２０〜８０重量部、パラフィンオイル５０〜１５０重量部配合するとよい。また、ここにおいて、含窒素複素環化合物は、含窒素複素環多官能アルコールであり、前記オレフィン系樹脂がポリプロピレンであり、前記スチレン系エラストマーが水添スチレン・イソプレン・ブタジエンブロック共重合体であることが好ましい。

本発明では、少なくともトレッド部１が上述の材料で構成されていればよいが、トレッド部１のみを上述の材料で構成する場合、トレッド部１と嵌合部２とをそれぞれ個別に製造し（例えば、射出成型や押出成型等）、両者を接着することになるので、耐久性に劣る可能性がある。そのため、より好ましくは、トレッド部１だけでなく、非空気入りタイヤＴの全体（即ち、トレッド部１及び嵌合部２）を上述の材料で構成するとよい。このように、非空気入りタイヤＴの全体を単一の材料で構成する場合、非空気入りタイヤＴ全体を一体的に射出成型や押出成型することが可能になり、優れた耐久性を得ると共に、タイヤの製造作業を簡略にすることができる。

タイヤサイズが２４×１ 3/8であり、くぼみの有無、くぼみ部位置Ｐ１における径ｒ１とタイヤ最外径位置Ｐにおける径ｒとの径差Ｄ１とくぼみ部位置Ｐ１におけるタイヤ最小幅Ｗ１との比Ｄ１／Ｗ１、くぼみ部位置Ｐ１の高さＨ１とタイヤ断面高さＳＨとの比Ｈ１／ＳＨ、タイヤ最大幅位置Ｐ２の高さＨ２とタイヤ断面高さＳＨとの比Ｈ２／ＳＨ、タイヤ最小幅Ｗ１とタイヤ最大幅Ｗ２との比Ｗ１／Ｗ２、タイヤ最外径位置Ｐにおける径ｒとタイヤ最大幅位置Ｐ２における径ｒ２との径差Ｄ２、タイヤ最外径位置Ｐとタイヤ最大幅位置Ｐ２との間における平均ラジアス、タイヤ内部に埋設される補強部材の有無をそれぞれ表１，２のように設定した従来例１、比較例１〜２、参考例１〜２、実施例１〜７の１２種類の空気入りタイヤを作製した。

尚、従来例１の非空気入りタイヤは、図７に例示する断面形状を有するタイヤである。

これら１２種類の非空気入りタイヤについて、下記の評価方法により、耐リム外れ性、転がり抵抗を評価し、その結果を表１に併せて示した。

耐リム外れ性
各試験タイヤをリムサイズ２４×１ 3/8のリムを備えた車椅子に装着し、荷重１００ｋｇを負荷し、幅２０ｍｍ、深さ１５ｍｍの溝にタイヤが嵌った状態で据え切り試験を３０回繰り返し、リム外れが発生した回数を測定した。評価結果は、測定値（リム外れが発生した回数）で示した。この値が小さい程リム外れが発生し難く、この値が「０」であることが好ましい。

転がり抵抗
各試験タイヤをリムサイズ２４×１ 3/8のリムを備えた車椅子に装着し、この車椅子に重量７０ｋｇの錘を乗せ、角度を３０°に設定したスロープから自走させて、停止するまでの距離を測定した。この測定を１０回繰り返して測定値の平均値を求めた。評価結果は、測定値の平均値を指数化し、従来例１を１００とする指数値にて示した。この指数値が大きいほど、停止するまでの距離が大きく、転がり抵抗が低いことを意味する。

表１から明らかなように、実施例１〜７はいずれも、リム外れを防止すると共に、従来例１に対して転がり抵抗を改善した。

一方、比Ｄ１／Ｗ１、比Ｈ２／ＳＨのいずれか又は両方が本発明の範囲から外れる比較例１〜２は、従来例１よりもリム外れの回数は低減できるものの、リム外れを防止することはできなかった。

１ トレッド部
２ 嵌合部
２ａ 側面
２ｂ 底面
２ｃ テーパー部
３ 溝
４ くぼみ部
５ 補強部材
Ｔ 非空気入りタイヤ
Ｅ タイヤ赤道
Ｒ リム
Ｒａ リムフランジ
Ｒｂ 凸部

Claims (5)

1. 走行時に路面に接触するトレッド部と、リムに対して嵌合する嵌合部とからなる非空気入りタイヤにおいて、
   前記嵌合部にタイヤ周方向に連続的に延在する左右一対のくぼみ部を形成し、該くぼみ部を形成した位置Ｐ１における径ｒ１とタイヤ最外径位置Ｐにおける径ｒとの径差Ｄ１と前記くぼみ部を形成した位置Ｐ１におけるタイヤ最小幅Ｗ１との比Ｄ１／Ｗ１を０．２０≦Ｄ１／Ｗ１≦１．２０の範囲にすると共に、前記くぼみ部を形成した位置Ｐ１の前記嵌合部の底面からの高さＨ１とタイヤ断面高さＳＨとの比Ｈ１／ＳＨを０．２５≦Ｈ１／ＳＨ≦０．６０の範囲にし、且つ、タイヤ最大幅位置Ｐ２の前記嵌合部の底面からの高さＨ２とタイヤ断面高さＳＨとの比Ｈ２／ＳＨを０．３０≦Ｈ２／ＳＨ≦０．６５の範囲にし、タイヤ最外径位置Ｐにおける径ｒとタイヤ最大幅位置Ｐ２における径ｒ２との径差Ｄ２を８ｍｍ〜２０ｍｍの範囲にしたことを特徴とする非空気入りタイヤ。
2. 前記くぼみ部を形成した位置Ｐ１におけるタイヤ最小幅Ｗ１とタイヤ最大幅Ｗ２との比Ｗ１／Ｗ２を１．００＜Ｗ２／Ｗ１≦１．５０の範囲にしたことを特徴とする請求項１に記載の非空気入りタイヤ。
3. タイヤ最外径位置Ｐとタイヤ最大幅位置Ｐ２との間における平均ラジアスが８ｍｍ〜２５ｍｍであることを特徴とする請求項１または２に記載の非空気入りタイヤ。
4. タイヤ内部にタイヤ周方向に延在する補強部材を埋設したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の非空気入りタイヤ。
5. 少なくとも前記トレッド部が、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー組成物、熱可逆架橋エラストマー組成物、又はこれらの混合物で構成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の空気入りタイヤ。

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