JP6228604B2

JP6228604B2 - 非空気式タイヤ

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Publication number: JP6228604B2
Application number: JP2015522571A
Authority: JP
Inventors: 杉谷　信; 信杉谷; 和光岩村; 一夫浅野
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2013-06-11
Filing date: 2014-01-20
Publication date: 2017-11-08
Anticipated expiration: 2034-01-20
Also published as: US20160121656A1; US9895933B2; JPWO2014199652A1; EP3002133B1; CN105263723A; CN105263723B; WO2014199652A1; KR20160018582A; EP3002133A1; EP3002133A4

Description

本発明は、優れた耐久性能を有する非空気式タイヤに関する。

路面に接地する環状のトレッド部、トレッド部のタイヤ半径方向の内側に位置する環状の内周部、及び、トレッド部と内周部とを放射状にのびて継ぐ複数本の連結部を含む非空気式タイヤが知られている。連結部、トレッド部、及び、内周部は、一般的に、ゴム又は樹脂で形成されている。このような非空気式タイヤは、走行時に、連結部、トレッド部、及び、内周部が圧縮及び引張変形を繰り返す。このため、これらの領域で大きなヒステリシスロスが生じる。ヒステリシスロスは、熱エネルギーとなって各領域を発熱させる。この発熱は、各領域を劣化させ、非空気式タイヤの耐久性能を悪化させる。

特開２００８−１３２９５１号公報国際公開第２００３／０１８３３２号公報特開２０１２−１３１２５４号公報

本発明は、以上のような実状に鑑み案出されたもので、優れた耐久性能を有する非空気式タイヤを提供することを主たる目的としている。

本発明は、路面に接地する環状のトレッド部、前記トレッド部のタイヤ半径方向の内側に位置する環状の内周部、及び、前記トレッド部と前記内周部とを継ぐ複数本の連結部を含む非空気式タイヤであって、少なくとも一つの前記連結部は、複数個のディンプルが設けられていることを特徴とする。

本発明に係る前記非空気式タイヤは、全ての前記ディンプルの外面積Ａと、全ての前記ディンプルを埋めて得られる前記連結部の仮想表面積Ｂとの比（Ａ／Ｂ）が１０％〜８０％であるのが望ましい。

本発明に係る前記非空気式タイヤは、前記連結部の少なくとも一部には、表面粗さが１〜３０μmの粗面部が形成されているのが望ましい。

本発明は、路面に接地する環状のトレッド部、前記トレッド部のタイヤ半径方向の内側に位置する環状の内周部、及び、前記トレッド部と前記内周部とを継ぐ複数本の連結部を含む非空気式タイヤであって、前記トレッド部は、前記内周部側を向くトレッド内面を有し、前記トレッド内面に複数個のディンプルが設けられていることを特徴とする。

本発明に係る前記非空気式タイヤは、全ての前記ディンプルの外面積Ｃと、全ての前記ディンプルを埋めて得られる前記トレッド内面の仮想表面積Ｄとの比（Ｃ／Ｄ）が１０％〜８０％であるのが望ましい。

本発明に係る前記非空気式タイヤは、前記トレッド内面の少なくとも一部には、表面粗さが１〜３０μmの粗面部が形成されているのが望ましい。

本発明は、路面に接地する環状のトレッド部、前記トレッド部のタイヤ半径方向の内側に位置する環状の内周部、及び、前記トレッド部と前記内周部とを継ぐ複数本の連結部を含む非空気式タイヤであって、前記内周部は、前記トレッド部側を向く内周部外面を有し、前記内周部外面は、複数個のディンプルが設けられていることを特徴とする。

本発明に係る前記非空気式タイヤは、全ての前記ディンプルの外面積Ｅと、全ての前記ディンプルを埋めて得られる前記内周部外面の仮想表面積Ｆとの比（Ｅ／Ｆ）が１０％〜８０％であるのが望ましい。

本発明に係る前記非空気式タイヤは、前記内周部外面の少なくとも一部には、表面粗さが１〜３０μmの粗面部が形成されているのが望ましい。

本発明に係る前記非空気式タイヤは、前記ディンプルの深さが０．１〜２mmであるのが望ましい。

本発明に係る前記非空気式タイヤは、前記ディンプルは、直径が１〜２０mmの円形であるのが望ましい。

本発明は、路面に接地する環状のトレッド部、トレッド部のタイヤ半径方向の内側に位置する環状の内周部、及び、トレッド部と内周部とを継ぐ複数本の連結部を含む非空気式タイヤである。少なくとも一つの連結部は、複数個のディンプルが設けられている。これにより、連結部の表面積が大きくなり、ヒステリシスロスによって発生した連結部の熱が、大気中にスムーズに放出される。また、ディンプルは、連結部の周囲に乱流を発生させる。乱流は、連結部の熱を大気中にさらにスムーズに放出する。従って、本発明の非空気式タイヤは、連結部の発熱による劣化が抑制され、優れた耐久性能を有する。

また、本発明は、トレッド部のトレッド内面に複数個のディンプルを設けた非空気式タイヤである。この非空気式タイヤは、トレッド部の発熱による劣化が抑制され、優れた耐久性能を有する。さらに、本発明は、内周部の内周部外面に複数個のディンプルを設けた非空気式タイヤである。この非空気式タイヤは、内周部の発熱による劣化が抑制され、優れた耐久性能を有する。

本発明の第１実施形態を示す非空気式タイヤの斜視図である。図１の非空気式タイヤをホイールに装着した状態を示す斜視図である。図１の非空気式タイヤをタイヤ周方向に切断した部分拡大断面図である。連結部の他の実施形態を示す正面図である。図４のＡ−Ａ断面図である。本発明の第２実施形態の非空気式タイヤの斜視図である。図６の非空気式タイヤをタイヤ周方向に切断した部分拡大断面図である。本発明の第３実施形態の非空気式タイヤの斜視図である。図８の非空気式タイヤをタイヤ周方向に切断した部分拡大断面図である。

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
図１に示されるように、本実施形態の非空気式タイヤ（以下、単に「タイヤ」ということがある。）１は、例えば、乗用車や重荷重車に利用される。非空気式タイヤ１は、タイヤの物理的な剛性によって荷重を支持することができる。従って、非空気式タイヤ１は、タイヤの内部に加圧された空気が充填される空気入りタイヤとは異なっている。

図１に示されるように、タイヤ１は、トレッド部２、内周部３、及び、トレッド部２と内周部３との間をつなぐ複数本の連結部４を含んでいる。

トレッド部２は、タイヤ周方向に連続する環状体である。トレッド部２は、例えば、一定の幅Ｗを有している。トレッド部２は、例えば、硬質のゴム材料からなるゴム部分２Ａと、ゴム部分２Ａのタイヤ半径方向の内側に配された樹脂材料からなる樹脂部分２Ｂとを含んでいる。トレッド部２は、タイヤ半径方向の外面に路面と接地するトレッド面２ａ、及び、トレッド面２ａとは逆向きのトレッド内面２ｂを具えている。本実施形態では、トレッド面２ａは、ゴム部分２Ａに設けられている。トレッド内面２ｂは、樹脂部分２Ｂに設けられている。ゴム部分２Ａは、例えば、金属又は有機繊維のコードを配列した補強コード層（図示省略）を有している。

内周部３は、トレッド部２のタイヤ半径方向の内側に位置している。内周部３は、タイヤ周方向に連続する環状体である。内周部３は、トレッド部２側を向く内周部外面３ａと、内周部外面３ａとは逆向きの内周部内面３ｂと具えている。本実施形態の内周部３は、タイヤ周方向に一定の幅を有している。内周部３は、例えば、樹脂材料により構成されている。内周部３とトレッド部２とは、ともに同心に配されている。

タイヤ１の内周部３には、例えば、図２に示されるようなホイールＨが固着される。このホイールＨは、空気入りタイヤに使用されるようなリムではない。本実施形態では、内周部３の内周部内面３ｂにホイールＨが固着されている。ホイールＨは、車両の車軸（図示省略）に取り付けられる。

図１に示されるように、本実施形態の連結部４は、タイヤ軸方向にのびる板状である。連結部４は、タイヤ周方向に配されている。連結部４のタイヤ半径方向の外端４ａは、トレッド部２のトレッド内面２ｂに固着されている。連結部４のタイヤ半径方向の内端４ｂは、内周部３の内周部外面３ａに固着されている。連結部４は、例えば、タイヤ放射方向に対して傾斜している。タイヤ周方向に隣り合う連結部４、４は、それぞれタイヤ放射方向に対して逆向きに傾けられている。車軸に垂直荷重が作用した場合、車軸よりも上方に配されている連結部４の引張剛性が、その荷重を支持する。また、車軸よりも下方に配されている連結部４の圧縮剛性が、垂直荷重を支持する。

連結部４のタイヤ半径方向の外端４ａ及び内端４ｂは、例えば、タイヤ軸方向に沿ってのびている。連結部４の形状は、このような態様に限定されるものではない。連結部４の形状は、例えば、タイヤ半径方向又は周方向にジグザグにのびるものや、タイヤの周方向断面において、網目状にのびるもの等、種々の態様が採用される。本実施形態の連結部４は、例えば、内周部３と等しい幅Ｗａを有している。

連結部４は、樹脂又はゴム材料で形成されている。連結部４がゴム材料である場合、ＪＩＳＫ６２５３に準拠し、温度２３℃の環境下において、例えば、７０〜９５度のデュロメータＡ硬さを有するのが望ましい。連結部４が樹脂材料である場合、例えば、荷重支持能力を十分に発揮し得る硬さを持ったウレタン樹脂が望ましい。このような連結部４は、走行時の振動を吸収し、乗り心地性能を向上させる。本実施形態では、連結部４は、熱硬化ポリウレタンで成形されている。

次に、上述のようなタイヤの構成を有する、より具体的な本発明の実施形態が、第１実施形態乃至第３実施形態として示される。

＜第１実施形態＞
連結部４は、複数個のディンプル５が設けられている。本実施形態では、ディンプル５が全ての連結部４に設けられている。これにより、連結部４の表面積が大きくなり、ヒステリシスロスによって発生した連結部４の熱が、大気中にスムーズに放出される。また、ディンプル５は、連結部４の周囲に乱流を発生させる。乱流は、連結部４の熱を大気中にさらにスムーズに放出する。従って、本発明の非空気式タイヤ１は、連結部４の発熱による劣化が抑制され、耐久性能が向上する。

本実施形態では、連結部４の外面４Ａに形成されるディンプル５の外縁５ｅが円形である。このようなディンプル５は、連結部４の剛性低下を抑制し、タイヤ１の耐久性能を高く維持する。また、円形のディンプル５には、周囲の空気がディンプル５内に一様に流れ込む。このため、連結部４の熱が効果的に大気中に放出される。

図３には、タイヤ１をタイヤ周方向に切断した部分拡大断面図が示されている。図３に示されるように、本実施形態のディンプル５は、環状の斜面５ａと、斜面５ａに連なる平面状の底面５ｂとを含んでいる。これにより、ディンプル５に入った空気は、斜面５ａから底面５ｂへとディンプル５内に滞留することなくスムーズに流れる。このため、連結部４の熱がさらに効果的に放出される。

ディンプル５の直径ｄは、好ましくは、１〜２０mmである。ディンプル５の直径ｄが１mm未満の場合、ディンプル５内への空気の流れ込みが悪化し、連結部４の熱をスムーズに大気中に放出できないおそれがある。ディンプル５の直径ｄが２０mmを超える場合、連結部４の剛性が低下し、タイヤ１の耐久性能が悪化するおそれがある。ディンプル５の直径ｄは、より好ましくは２〜１５mmである。

ディンプル５の深さｔ１は、好ましくは０．１〜２mmである。ディンプル５の深さｔ１が０．１mm未満の場合、連結部４の周りに生じる乱流が小さくなり、熱の放出量が小さくなるおそれがある。ディンプル５の深さｔ１が２mmを超える場合、連結部４の剛性が低下し、タイヤ１の耐久性能が悪化するおそれがある。連結部４の熱を効果的に放出しつつ連結部４の剛性を確保する観点より、ディンプル５の深さｔ１は、好ましくは連結部４の厚さｔ２の５％〜１５％である。

上述の作用をより効果的に発揮させるため、全てのディンプル５の外面積Ａと、全てのディンプル５を埋めて得られる連結部４の仮想表面積Ｂとの比（Ａ／Ｂ）は、好ましくは１０％以上、より好ましくは２０％以上であり、好ましくは８０％以下、より好ましくは７０％以下である。本明細書において、ディンプル５の外面積とは、ディンプル５の外縁５ｅで閉じられた面積をいう。

連結部４には、表面が粗面加工された粗面部１０が形成されるのが望ましい。粗面部１０は、連結部４の表面積をさらに増加させる。このため、連結部４の熱が大気中に一層スムーズに放出される。粗面加工には、例えば、エンボス加工、シボ加工又はナシ地加工などが望ましい。本実施形態では、ディンプル５の外面にも粗面部１０が形成されている。

粗面部１０の表面粗さＲａは、好ましくは１〜３０μmである。粗面部１０の表面粗さＲａが１μm未満の場合、連結部４の表面積を大きくする効果が小さい。粗面部１０の表面粗さＲａが３０μmを超える場合、連結部４等に走行時の圧縮及び引張変形による応力が粗面部１０に集中し、亀裂等を生じさせるおそれがある。粗面部１０の表面粗さＲａは、より好ましくは２〜２０μmである。本明細書において、「表面粗さ」とは、日本工業規格ＪＩＳＢ０６０１：２００１「製品の幾何特性仕様（ＧＰＳ）−表面性状：輪郭曲線方式−用語，定義及び表面性状パラメータ」において規定された、輪郭曲線の算術平均高さ（粗さ曲線の算術平均粗さ）で表される。

図４には、本発明の他の実施形態の連結部４の正面図が示される。図５には、図４のＡ−Ａ断面図が示される。図４に示されるように、連結部４の外面４Ａは、タイヤ赤道Ｃを中心とする連結部４の幅Ｗａの１／２の領域であるセンター領域Ｃｒ、及び、センター領域Ｃｒと連結部４のタイヤ軸方向の外端４ｅとの間の領域である一対のショルダー領域Ｓｒとを有している。

連結部４は、タイヤ半径方向の内外を内周部３とトレッド部２とで覆われている。このため、連結部４のセンター領域Ｃｒは、ショルダー領域Ｓｒに比して空気が滞留し易く、熱が大気中に放出され難い領域である。これにより、センター領域Ｃｒにおいて、ディンプル５の外面積Ａと、ディンプル５を埋めて得られる連結部４の仮想表面積Ｂとの比（以下、ディンプル面積比という。）を大きく確保するのが望ましい。また、タイヤ１の耐久性能を確保するため、ショルダー領域Ｓｒのディンプル面積比をセンター領域Ｃｒのディンプル面積比よりも小さくして、連結部４の剛性低下を抑制するのが望ましい。

上述のような作用を効果的に発揮させるため、センター領域Ｃｒのディンプル面積比は、ショルダー領域Ｓｒのディンプル面積比の１．２〜１．８倍が望ましい。本実施形態では、センター領域Ｃｒには、第１ディンプル５Ａと、第１ディンプル５Ａよりも小さい第２ディンプル５Ｂとが設けられている。第２ディンプル５Ｂは、複数個の第１ディンプル５Ａに囲まれている。ショルダー領域Ｓｒには、センター領域Ｃｒの第１ディンプル５Ａと同じピッチで第１ディンプル５Ａのみが設けられている。

同様の観点より、図５に示されるように、連結部４には、センター領域Ｃｒの第１ディンプル５Ａと、センター領域Ｃｒの第１ディンプル５Ａよりもディンプル５の深さｔｂが小さいショルダー領域Ｓｒの第１ディンプル５Ａとが設けられても良い。

＜第２実施形態＞
図６は、第２実施形態のタイヤ１の斜視図を示している。図７は、図６のタイヤをタイヤ周方向に切断した部分拡大断面図を示している。図６及び図７に示されるように、第２実施形態のタイヤ１は、トレッド部２のトレッド内面２ｂにディンプル５が設けられている。これにより、ディンプル５の設けられたトレッド内面２ｂにおいて、トレッド部２や連結部４のヒステリシスロスによって発生した熱が効果的に排出されるため、発熱による劣化が抑制される。

発熱による劣化を抑制しつつ、トレッド部２の剛性を高く維持する観点より、全てのディンプル５の外面積Ｃと、全てのディンプル５を埋めて得られるトレッド内面２ｂの仮想表面積Ｃとの比（Ｃ／Ｄ）は、好ましくは１０％以上、より好ましくは２０％以上であり、好ましくは８０％以下、より好ましくは７０％以下である。

トレッド内面２ｂには、連結部４と同様に、粗面部１０が形成されるのが望ましい。また、トレッド内面２ｂにおいても、連結部４と同様に、センター領域とショルダー領域とに区分した場合、トレッド内面２ｂのセンター領域（図示省略）のディンプル面積比を、トレッド内面２ｂのショルダー領域（図示省略）のディンプル面積比の１．２〜１．８倍とすることができる。

＜第３実施形態＞
図８は、第３実施形態のタイヤの斜視図を示している。図９は、図８のタイヤをタイヤ周方向に切断した部分拡大断面図を示している。図８及び図９に示されるように、第３実施形態のタイヤは、内周部３の内周部外面３ａにディンプル５が設けられている。これにより、ディンプル５の設けられた内周部外面３ａにおいて、内周部３や連結部４のヒステリシスロスによって発生した熱が効果的に排出されるため、発熱による劣化が抑制される。

上述の作用をより効果的に発揮させるため、全てのディンプル５の外面積Ｅと、全てのディンプル５を埋めて得られる内周部外面３ａの仮想表面積Ｆとの比（Ｅ／Ｆ）は、好ましくは１０％以上、より好ましくは２０％以上であり、好ましくは８０％以下、より好ましくは７０％以下である。

内周部外面３ａには、連結部４と同様に、粗面部１０が形成されるのが望ましい。また、内周部外面３ａにおいても、連結部４と同様に、センター領域とショルダー領域とに区分した場合、内周部外面３ａのセンター領域（図示省略）のディンプル面積比を、内周部外面３ａのショルダー領域（図示省略）のディンプル面積比の１．２〜１．８倍とすることができる。

以上、本発明の非空気式タイヤについて詳細に説明したが、本発明は上記の具体的な実施形態に限定されることなく種々の態様に変更して実施される。

図１に示した基本構造を有する非空気式タイヤが表１の仕様に基づき試作され、各試供タイヤの発熱性がテストされた。なお、共通仕様は、以下の通りである。
タイヤの外径Ｈａ：６３５mm
トレッド部の幅Ｗ：１９５mm
トレッド部のゴム部分の材料：天然ゴム＋スチレン・ブタジエンゴム
トレッド部の樹脂部分の材料：熱硬化ポリウレタン
内周部の材料：熱硬化ポリウレタン
連結部のタイヤ半径方向高さＨｂ：９０mm
連結部の幅Ｗａ：１８５mm
連結部の厚さｔ２：３mm
連結部の材料：熱硬化ポリウレタン
ディンプルの外面積：３．１４mm^２
ディンプルの深さｔ１：０．３mm
テスト方法は、次の通りである。

＜発熱性＞
ドラム試験機を用い、各テストタイヤが、下記の条件で走行された。その後、連結部の平均温度が熱画像装置（表面温度計）によって測定された。結果は、比較例１の値を１００とする指数で表示されている。数値が小さいほど良好である。
走行距離：１０km
荷重：４．５５kN
速度：６０km/h
テストの結果が表１に示される。

テストの結果、実施例のタイヤは、比較例のタイヤに比べて連結部の温度が小さいことが確認できた。このため、実施例タイヤは、比較例のタイヤに比して耐久性能が向上する。また、ディンプルの直径や深さを変化させてテストを行ったが、同じ結果が得られた。さらに、図４に示される連結部を含むタイヤについても同じテストを行ったが、良い結果が得られた。

図６に示した基本構造を有する非空気式タイヤが表２の仕様に基づき試作され、各試供タイヤの発熱性がテストされた。なお、共通仕様及びテスト方法は、実施例１と同一である。なお、ドラム走行後、トレッド内面の亀裂の有無が確認された。テストの結果が表２に示される。

テストの結果、実施例のタイヤは、比較例のタイヤに比べてトレッド内面の温度が小さいことが確認できた。このため、実施例タイヤは、比較例のタイヤに比して耐久性能が向上する。なお、実施例１１のタイヤ亀裂は、走行に支障のない程度のものであった。

２トレッド部
３内側部
４連結部
５ディンプル

Claims

路面に接地する環状のトレッド部と、前記トレッド部のタイヤ半径方向の内側に位置する環状の内周部と、前記トレッド部と前記内周部とを継ぐ複数本の連結部とを含む非空気式タイヤであって、
少なくとも一つの前記連結部は、複数個のディンプルが設けられていることを特徴とする非空気式タイヤ。
全ての前記ディンプルの外面積Ａと、全ての前記ディンプルを埋めて得られる前記連結部の仮想表面積Ｂとの比（Ａ／Ｂ）が１０％〜８０％である請求項１記載の非空気式タイヤ。
前記連結部の少なくとも一部には、表面粗さが１〜３０μmの粗面部が形成されている請求項１又は２に記載の非空気式タイヤ。
路面に接地する環状のトレッド部と、前記トレッド部のタイヤ半径方向の内側に位置する環状の内周部と、前記トレッド部と前記内周部とを継ぐ複数本の連結部とを含む非空気式タイヤであって、
前記トレッド部は、前記内周部側を向くトレッド内面を有し、
前記トレッド内面に複数個のディンプルが設けられていることを特徴とする非空気式タイヤ。
全ての前記ディンプルの外面積Ｃと、全ての前記ディンプルを埋めて得られる前記トレッド内面の仮想表面積Ｄとの比（Ｃ／Ｄ）が１０％〜８０％である請求項４記載の非空気式タイヤ。
前記トレッド内面の少なくとも一部には、表面粗さが１〜３０μmの粗面部が形成されている請求項４又は５に記載の非空気式タイヤ。
路面に接地する環状のトレッド部と、前記トレッド部のタイヤ半径方向の内側に位置する環状の内周部と、前記トレッド部と前記内周部とを継ぐ複数本の連結部とを含む非空気式タイヤであって、
前記内周部は、前記トレッド部側を向く内周部外面を有し、
前記内周部外面は、複数個のディンプルが設けられていることを特徴とする非空気式タイヤ。
全ての前記ディンプルの外面積Ｅと、全ての前記ディンプルを埋めて得られる前記内周部外面の仮想表面積Ｆとの比（Ｅ／Ｆ）が１０％〜８０％である請求項７記載の非空気式タイヤ。
前記内周部外面の少なくとも一部には、表面粗さが１〜３０μmの粗面部が形成されている請求項７又は８に記載の非空気式タイヤ。
前記ディンプルの深さが０．１〜２mmである請求項１乃至９のいずれかに記載の非空気式タイヤ。
前記ディンプルは、直径が１〜２０mmの円形である請求項１乃至１０のいずれかに記載の非空気式タイヤ。