Non-pneumatic tire

本発明は、自動車用タイヤに関するものであって、特にタイヤの内部に空気を入れない非空気入りタイヤに関する。

非空気入りタイヤが荷重を支持する時、上部に位置しているスポークは引張力を受け、それに反して下部に位置しているスポークは圧縮力を受けるようになる。

図１は、従来技術による非空気入りタイヤ２を概略的に示す図面であって、スポーク１０において引張力を受ける上部を示しており、同じ問題が地面に触れる下部でも発生する。

具体的に、スポーク１０に接触している外部の円筒形バンド２０には、スポークとは反対方向に同じ力が加えられるが、この力によりバンドの変形が図１に示すように発生する。

この変形は、タイヤのユニフォーミティ（Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｙ）及びＰＲＯ（Ｒａｄｉａｌ Ｒｕｎ Ｏｕｔ）性能を大きく阻害するだけでなく、車両の乗り心地に莫大な影響を及ぼすようになる。

また、従来技術による非空気入りタイヤ２では、車両の走行時にスポーク１０が路面に対して一直線状となって衝撃が同時に伝達されるため、大きな騒音及び振動が不連続的に発生する虞があった。

したがって、このような変形量を減らして性能及び乗り心地を改善し、走行時に発生する騒音及び振動を減少できるスポーク形状を有する非空気入りタイヤの開発は大変重要な課題といえる。

本発明は、上記のような問題点を解消するために提案されたもので、車両の走行により発生する非空気入りタイヤの変形量を減少させることにより、走行時に発生する騒音及び振動を減少させ、また、タイヤの性能及び車両の乗り心地を改善できる形状のスポークが設けられた非空気入りタイヤを提供することをその目的とする。

本発明は、タイヤのトレッド部が設けられる外側円筒部と車両の輪軸に連結される内側円筒部と、前記外側円筒部と前記内側円筒部との間を連結し、前記車両の走行時に路面に連続的に支持されて騒音及び振動が減少するように構成される騒音振動防止型スポークと、を含んで構成される非空気入りタイヤを提供する。

好ましくは、前記騒音振動防止型スポークは、前記外側円筒部と前記内側円筒部を連結する複数のスポークの羽根で構成されており、前記複数のスポークの羽根は、前記輪軸の軸方向に傾斜するように形成される。

さらに好ましくは、前記複数のスポークの羽根は、前記外側円筒部の内周面と前記内側円筒部の外周面に垂直に連結される。

さらに好ましくは、前記複数のスポークの羽根は、前記車両の走行時に前記タイヤにより地面に支持される一側が前後のスポークの羽根に続くように形成される。

さらに好ましくは、前記複数のスポークの羽根は、前記輪軸の軸方向に沿って２つ以上の傾斜パターンで形成される。

さらに好ましくは、前記複数のスポークの羽根は、前記輪軸の軸方向に沿って２つの傾斜パターンで形成されるが、互いに反対方向に傾斜するように形成される。

さらに好ましくは、前記２つ以上の傾斜パターンで形成された複数のスポークの羽根により発生する前記車両に対する外側方向の水平力及び内側方向の水平力は、

により求められ、ここで、Ｗｏ、Ｗｉはスポークの羽根のタイヤ幅方向への幅、θ

_１ 、θ

_２はスポークの羽根の前記輪軸の軸方向に対する角度、Ｎｏ、Ｎｉはスポークの羽根の個数、及びｋ１、ｋ２は傾斜パターンの個数である。

本発明による非空気入りタイヤによれば、スポークを斜線状に配置して車両の走行時にスポークが路面に連続的に支持されることにより、不連続的な騒音及び振動の発生を低減させ、乗り心地を改善できる効果がある。

また、従来の非空気入りタイヤには存在しなかった水平力（ｌａｔｅｒａｌ ｆｏｒｃｅ）を必要に応じて設計者が設計できるため、道路の構造による傾き現象に対して制御することができる。

一方、従来の空気入りタイヤのベルトの角度、方向による水平力に対しても設計者がスポークの角度及び長さを調節することにより容易に設計できる効果がある。

従来技術による非空気入りタイヤを示す斜視図である。

（ａ）及び（ｂ）は本発明の一実施例による非空気入りタイヤを示す斜視図及びこれを概略的に示す正面図である。

（ａ）及び（ｂ）は本発明に他の実施例による非空気入りタイヤを示す斜視図及びこれを概略的に示す正面図である。

以下、添付した図面を参照して本発明による非空気入りタイヤを詳細に説明する。

図２及び３は、本発明の一実施例及び他の実施例による非空気入りタイヤ１を概略的に示している。

本発明による非空気入りタイヤ１は、タイヤのトレッド部が設けられる外側円筒部１００、車両の輪軸に連結される内側円筒部２００、及び外側円筒部と内側円筒部を連結するように提供される騒音振動防止型スポーク３００を含んで構成されることができる。

ここで、騒音振動防止型スポーク３００は、車両の走行時に外側円筒部１００を介して路面に連続的に支持されて騒音及び振動が減少するように構成される。

従来技術による非空気入りタイヤは、上述したように、車両の走行時に路面に断続的に支持されて大きな騒音及び振動が発生する問題があった。

本発明では車両の走行時に騒音振動防止型スポーク３００が路面に連続的に支持されるように構成することにより、騒音及び振動を顕著に低減させることができる。

図２及び３に示すように、このような騒音振動型スポークは、外側円筒部１００と内側円筒部２００を連結する複数のスポークの羽根３１０で構成されるが、前記複数のスポークの羽根は輪軸の軸方向に傾斜するように形成されることができる。

具体的に、図２に示された一実施例を参照すると、スポークの羽根３１０では、一側が外側円筒部１００の内周面に連結され、他側が内側円筒部２００の外周面に連結される。

この際、スポークの羽根３１０において、一側または他側方向と、輪軸に平行する方向（またはタイヤの幅方向）との間の角度（θ _１ ）は所定範囲の値、例えば１０〜８０°の値を持つように設計される。

具体的には、スポークの羽根３１０の一側と他側を除いた残り側面を外側と内側とする場合、外側から内側への方向が前記軸方向に対して傾斜するように形成される。 言い換えれば、スポークの羽根３１０の一面が前記軸方向に対して傾斜するように形成される。

このように複数のスポークの羽根３１０が傾斜するように、または斜線状に配置されることにより、車両の走行時にタイヤが回転してそれぞれのスポークの羽根は一側から斜線方向に沿って路面に連続的に支持されることができる。

詳細には、図面上に車両が後進すると仮定すると、非空気入りタイヤ１は時計方向に回転するようになる。

この際、それぞれのスポークの羽根３１０は右側の下方に傾いているため、それぞれのスポークの羽根の左側部分から路面に支持され始め、斜線方向に沿って連続的に支持され、右側部分で支持が終わるようになる。

したがって、それぞれのスポークの羽根３１０により連続的に支持される間は、衝撃が断続的に発生することがないので、これによる騒音及び振動が減少し、乗り心地が向上する。

また、スポークの羽根３１０を斜線状に適用すると、斜線状のスポークの羽根により水平力（ｌａｔｅｒａｌ ｆｏｒｃｅ）が発生するが、これを用いて現在の道路構造上の傾き現象を解決でき、また、所望の幅、スポークの羽根の角度、及び個数を用いて好ましい水平力を設計することができる。

一方、図面では複数のスポークの羽根が平行した形態で示されているが、これに限定されることはない。 すなわち、複数のスポークの羽根は平行しないように形成されてもよく、例えばジグザグ状に形成されることもできる。

好ましくは、図２の（ａ）に示すように、複数のスポークの羽根３１０は、外側円筒部１００の内周面と内側円筒部２００の外周面に垂直に連結されることができる。

すなわち、非空気入りタイヤ１が路面に支持される時、騒音振動防止型スポーク３００はこのような支持力を円滑に伝達して分散させ、支持力に対する剛性を持っていなければならない。

本発明では非空気入りタイヤ１が路面に支持される場合、騒音振動防止型スポーク３００を路面に垂直するように構成している。 詳細には、スポークの羽根３１０が内側円筒部２００に連結される地点で接面に対するスポークの羽根の角度（θ _２ ）は直角である。

また、図２に示すように、複数のスポークの羽根３１０は、車両の走行時にタイヤを介して地面に支持される一側が前後のスポークの羽根に続くように形成される。

上述したように、本発明では従来技術とは異なり、車両の走行時にスポークが路面に連続的に支持されるように構成されており、そのためにはそれぞれのスポークの羽根だけでなく、複数のスポークの羽根３１０により支持されるように構成することが好ましい。

具体的には、非空気入りタイヤ１が時計方向に回転する場合、複数のスポークの羽根３１０による路面に対する支持が、先行するスポークの羽根の左側部分から右側部分に続き、この右側部分から後行するスポークの羽根の左側部分に続くように構成することができる。

すなわち、先行するスポークの羽根の右側部分と後行するスポークの羽根の左側部分が円周方向に切断されることなく、続くように形成される。

言い換えれば、非空気入りタイヤ１の正面を仮定すると、先行するスポークの羽根の右側部分の高さと後行するスポークの羽根の左側部分の高さとの間にギャップが生じないように設計することが好ましい。

そのためには、先行するスポークの羽根の右側部分と、後行するスポークの羽根の左側部分が重なる領域を形成することにより、路面に対して支持する時、前記右側部分と左側部分が同時に支持されるように形成することができる。

好ましくは、材料費などの経済性を考慮し、スポークを一定に支持するために、図２の（ｂ）に示すように、先行するスポークの羽根の右側部分の高さと後行するスポークの羽根の左側部分の高さが同一となるように形成される。

これによって、先行するスポークの羽根が路面から離れる瞬間、後行するスポークの羽根が地面に直ちに触れるようになって連続的に支持するようになる。

次に、本発明による複数のスポークの羽根３１０は、輪軸の軸方向に沿って２つ以上の傾斜パターンで形成される。 すなわち、２つ以上の傾斜パターンがタイヤの幅方向に積層されて形成される。

図３に示されている本発明の他の実施例による非空気入りタイヤ１'を参照すると、複数のスポークの羽根３１０は、輪軸の軸方向に沿って２つの傾斜パターンで形成されるが、互いに反対方向に傾斜するように形成される。

具体的には、スポークの羽根３１０は、左側と右側に互いに反対方向に傾いた２つの傾斜パターンが形成される。

図面上の車両が後進して非空気入りタイヤ１'が時計方向に回転すると仮定すると、右側スポークの羽根３１０ａは右側の下方に傾いて右側方向の水平力（Ｘａ）が発生し、左側スポークの羽根３１０ｂは左側の下方に傾いて左側方向の水平力（Ｘｂ）が発生する。

この際、右側と左側のスポークの羽根３１０ａ，３１０ｂのそれぞれの個数、角度、及び幅を適切に選択することにより、既存の空気入りタイヤのベルトの角度による水平力と製造時に発生する予測不可能な偏差による水平力を設計者が任意に調節することができる。

また、このように簡単な設計変更により、内需用と輸出用タイヤの製造が可能となり、タイヤによる車両の傾きを設計により制御することができる。

このような効果を次の式を用いて具体的に説明する。 この際、右側と左側のスポークの羽根３１０ａ，３１０ｂを分離して概略的に示している図３の（ｂ）を参照する。

具体的に、式（１）は、右側傾斜パターンを有するスポークの羽根３１０ａによる水平力（Ｘａ）の相対的な大きさに関するものであり、これは右側スポークの羽根の幅（Ｗａ）、角度（θａ）、及び個数（Ｎａ）により決定される。

同様に、式（２）は、左側傾斜パターンを有するスポークの羽根３１０ｂによる水平力（Ｘｂ）の相対的な大きさに関するものであり、これは左側スポークの羽根の幅（Ｗｂ）、角度（θｂ）、及び個数（Ｎｂ）により決定される。

そして、式（３）は、ＣＯＮ値に関するものであり、式（１）及び（２）から求めたそれぞれの水平力（Ｘａ）（Ｘｂ）の差を平均することにより決定される。

すなわち、設計者は右側と左側の傾斜パターンを有するスポークの羽根３１０ａ，３１０ｂの幅（Ｗａ）（Ｗｂ）、角度（θａ）（θｂ）、及び個数（Ｎａ）（Ｎｂ）から少なくとも１つの変数を適切に調節することにより、各スポークの羽根による所望の水平力（Ｘａ）（Ｘｂ）を得ることができる。

さらに、これを用いて設計者は所望のＣＯＮ値を有する、すなわち所望の傾きを有する非空気入りタイヤを容易に設計することができる。

前記式を用いて２つ以上の傾斜パターンを有する複数のスポークの羽根により発生する外側方向の水平力（Ｘｏ）、内側方向の水平力（Ｘｉ）、及びこれによる傾き（ＣＯＮ値）に対する式を一般化すると、次の通りである。

先ず、ほぼ一方向に傾斜している少なくとも１つの傾斜パターンで形成された複数のスポークの羽根により発生する車両の外側方向の水平力（Ｘｏ）は、

で計算され、これは各水平力の相対的な大きさを示す。 次に、車両の傾きを示すＣＯＮ値は、

により計算されるが、ここで、Ｗｏ、Ｗｉはスポークの羽根のタイヤ幅方向への幅、θ

_１ 、θ

_２はスポークの羽根の前記輪軸の軸方向に対する角度、Ｎｏ、Ｎｉはスポークの羽根の個数、及びｋ１、ｋ２は傾斜パターンの個数（または種類）である。

具体的に、それぞれの水平力（Ｘｏ）（Ｘｉ）はスポークの羽根の幅及び個数に比例する。 また、それぞれの水平力はスポークの羽根の角度に対するｃｏｓ値に反比例する。 すなわち、それぞれの水平力（Ｘｏ）（Ｘｉ）はスポークの羽根の角度が大きくなるにつれて大きくなる。

そして、上述したように、それぞれの値を調整し、式（４）及び（５）を用いてそれぞれの水平力（Ｘｏ）（Ｘｉ）の大きさを決定することができる。 次に、このように求められたそれぞれの水平力（Ｘｏ）（Ｘｉ）から式（６）を用いて所望するＣＯＮ値を持つように設計することができる。

ここで、前記式は複数のスポークの羽根が２つ以上の傾斜パターンである場合を前提にしているが、１つの傾斜パターンである場合に拡張して適用してもよい。

また、このような方法でタイヤのＰＲＡＴ（Ｐｌｙｓｔｅｅｒ Ｒｅｓｉｄｕａｌ Ａｌｉｇｎｉｎｇ Ｔｏｒｑｕｅ、プライステア残留復原トルク）値を調節することもできる。

一方、他の実施例による非空気入りタイヤ１'に対する具体的な内容は前記一実施例による非空気入りタイヤ１に対する説明と同じである。

本発明は、特定の実施例について図面を参照しながら説明したが、以下の特許請求の範囲により実現される本発明の精神や分野から逸脱しない範囲内で本発明を多様に改変及び変形できることは当業界で通常の知識を有する者であれば容易に分かることを明らかにする。

１，１' 非空気入りタイヤ １００ 外側円筒部 ２００ 内側円筒部 ３００ 騒音振動防止型スポーク ３１０，３１０ａ，３１０ｂ スポークの羽根 Ｎａ、Ｎｂ スポークの羽根の個数 Ｗａ、Ｗｂ スポークの羽根の幅 Ｘａ、Ｘｂ スポークの羽根の水平力 θ _１ 、θａ、θｂ スポークの羽根の角度 θ _２スポークの羽根と内側円筒部との間の角度