(57)【要約】【課題】タイヤのクッション性、耐摩耗性等を損ねることなしに、急激な内圧低下に起因する、車体の安定性の低下のおそれを十分に取り除くとともに、タイヤの外径を十分に小径化することができる、ホイールインモータ車両用のタイヤを提供する。【解決手段】ステップ２のそれぞれの側部に装着されるホイールインモータ型の一対の車輪に適用されるタイヤ１３であって、ゴム外皮１１内に、見かけ比重が０．７８〜５．４ｍＮ／ｃｍ３で、発泡率が１２７５〜１００％の独立気泡のフォーム１２を収納配置し、外径Ｄを１２０〜４５０ｍｍ、接地幅Ｗを５０〜１００ｍｍとしてなる。【選択図】図３
2007022138.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホイールインモータ型の車輪に適用されるタイヤであって、
ゴム外皮内に、見かけ比重が０．７８〜５．４ｍＮ／ｃｍ３で、発泡率が１２７５〜１００％の独立気泡のフォームを収納配置し、外径を１２０〜４５０ｍｍ、接地幅を５０〜１００ｍｍとしてなる、ホイールインモータ車両用のタイヤ。
【請求項２】
外径を１２０〜２５０ｍｍとし、偏平率を２０〜５０％としてなる請求項１に記載の単車軸ホイールインモータ車両用のタイヤ。
【請求項３】
請求項１もしくは２に記載されたタイヤを、８０〜４００ｍｍの内径を有するホイールのリムの周りに装着して車輪とし、一対のそれぞれの車輪を、ホイールインモータ車両の車体ステップの、それぞれの側部に、ホイールの内径内に収めたモータを介して連結してなる、ホイールインモータ車両用のタイヤを用いたホイールシステム。
【請求項４】
タイヤの赤道面上での、ゴム外皮内表面とフォーム表面との間の距離ｄの、そのゴム外皮内表面とホイールリム表面との間の距離Ｈに対する比（ｄ／Ｈ）を０〜０．２としてなる請求項３に記載のホイールインモータ車両用のタイヤを用いたホイールシステム。
【請求項５】
請求項２に記載されたタイヤを、８０〜４００ｍｍの内径を有するホイールのリムの周りに装着して車輪とし、一対のそれぞれの車輪を、ホイールインモータ車両の車体ステップの、それぞれの側部に、ホイールの内径内に収めたモータを介して連結してなり、タイヤの赤道面上での、ゴム外皮内表面とフォーム表面との間の距離ｄの、そのゴム外皮内表面とホイールリム表面との間の距離Ｈに対する比（ｄ／Ｈ）を０とするとともに、車輪の幅方向断面内での、ゴム外皮断面積の、フォーム断面積に対する比を、１５／８５〜８５／１５の範囲としてなる、ホイールインモータ車両用のタイヤを用いたホイールシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一の車体ステップの両側部に、モータを組込んだ一対の車輪を取付けてなり、ジャイロ機構等によって、ステップ上に立った操縦者の重心移動を感知して車両のバランスを制御し、また、操縦車の重心移動に基いて、車両の走行および停止を制御することができる、小型にして、軽量な一人乗りのホイールインモータ車両のためのタイヤおよび、そのタイヤを用いたホイールシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
いわゆる四輪車両等のようなサスペンション装置を具備しない、このようなホイールインモータ車両に対しては、非舗装路面上での走行安定性や、路面段差における衝撃吸収機能を発揮させるため、クッション性にすぐれる空気入りタイヤが使用されており、また、ホイールの内側にモータを納めるスペースを確保するため、タイヤおよびホイールの内径を十分大きな寸法とすることが行われていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかるに、このような車両に空気入りタイヤを用いた場合には、タイヤのパンク等による急激な内圧低下に起因して、車体の安定性が損なわれ、制御不能となって車両が転倒するおそれがあり、また、タイヤおよびホイールの内径の大径化に伴って、タイヤの外径もまた必然的に大径化することから、車体ステップの地上高さが高くなって車両に乗降し難くなるという問題があった。
【０００４】
なおここで、タイヤの内径を大きくする一方で、外径の大径化を抑制する手段としては、タイヤの偏平度を高めてそれの断面高さを低くすることが考えられるが、偏平度を極端に大きくすると、タイヤ幅もまた相当広くなるため、車両によっては、ホイールハウジング内でのクリアランスを十分に確保できなくなるという他の問題があった。
【０００５】
これがため、タイヤ内圧の急激な低下のおそれを取り除くとともに、ホイールハウジング内でのタイヤの干渉等のおそれなしに、タイヤの外径寸法を所要に応じた小径とするべく、タイヤそれ自体を、単一ゴム素材の中実構造になるソリッドタイヤとすることが提案されているも、この場合には、高硬度ゴムを使用するとクッション性が損なわれ、低硬度のゴムを使用すると、タイヤの耐摩耗性が損なわれるという問題があった。
【０００６】
この発明は、従来技術が抱えるこのような問題点をことごとく解決することを課題とするものであり、それの目的とするところは、タイヤのクッション性、耐摩耗性等を損ねることなしに、急激な内圧低下に起因する、車体の安定性の低下のおそれを十分に取り除くとともに、タイヤの外径を十分に小径化することができる、ホイールインモータ車両用のタイヤおよび、それを用いたホイールシステムを提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る、ホイールインモータ車両用のタイヤは、ホイールインモータ型の車輪に適用されるものであり、ゴム外皮内に、見かけ比重が０．７８〜５．４ｍＮ／ｃｍ３で、発泡率が１２７５〜１００％の独立気泡のフォームを収納配置するとともに、外径寸法を１２０〜４５０ｍｍ、そして接地幅を５０〜１００ｍｍとしてなるものである。
なおここで、ゴム外皮内へのフォームの収納配置は、タイヤの幅方向断面内で、タイヤの内周側へのそのフォームの内周面が露出する形態の下で行う他、そのフォームが、ゴム外皮によって完全に囲繞される形態として行うこともできる。
【０００８】
またここで、タイヤの幅方向断面内でのゴム外皮の外輪郭形状、とくには接地面輪郭形状は、ゴム外皮とフォームとの間に、内圧を充填する型式のものにあってはトロイダル曲線状とすることが好ましいが、内圧を充填しない型式のものでは、所要に応じた低偏平形状等を適宜に選択することもできる。
【０００９】
このようなタイヤにおいて、車両の一層の小型軽量化のためには、タイヤ外径を１２０〜２５０ｍｍとし、偏平率を２０〜５０％とすることが好ましい。
【００１０】
また、この発明に係る、ホイールインモータ車両用のタイヤを用いたホイールシステムは、上述したいずれかのタイヤを、８０〜４００ｍｍの内径を有するホイールのリムの周りに装着して車輪とし、一対のそれぞれの車輪を、ホイールインモータ車両の車体ステップのそれぞれの側部に、ホイールの内径内に収めたモータを介して連結してなるものである。
【００１１】
ここで、たとえば、タイヤ外径が１２０〜２５０ｍｍの小型のタイヤであって、ゴム外皮が、いわゆるカーカス、ビードコア等に相当する骨格補強部材を有しないものである場合は、タイヤの、リムに対するすべり、リムからの外れ等を防止するために、そのゴム外皮およびフォームの少なくとも一方を、リム周面に加硫その他をもって化学的もしくは物理的に固着させること、タイヤの、リム周面との接触部に、非伸長性もしくは低伸長性のコードその他からなる拡径拘束層を埋設配設して、その接触部の伸長変形を防ぐこと、ホイールに、リム外れおよびリムすべりを防ぐ凸部を設けること等が有効である。
【００１２】
ところで、このようなホイールシステムにおいては、たとえば、ゴム外皮とフォームとの間への所定の内圧（たとえば８０ｋＰａ）の充填姿勢の下で、タイヤの赤道面上での、ゴム外皮内表面とフォーム表面との間の距離ｄの、そのゴム外皮内表面とホイールリム表面との間の半径方向の距離Ｈに対する比（ｄ／Ｈ）を０〜０．２とすることができる。
【００１３】
ここで、比（ｄ／Ｈ）が０となるタイヤはそもそも、ゴム外皮とフォームとの間に内圧を充填しない型式のものであり、このようなタイヤを用いたホイールシステムは、外径を１２０〜２５０ｍｍ、偏平率を２０〜５０％としてなるタイヤを、８０〜４００ｍｍの内径を有するホイールのリムの周りに装着して車輪とし、それぞれの車輪を、ホイールインモータ車両の車体ステップのそれぞれの側部に、ホイールの内径内に収めたモータを介して連結し、ここで、タイヤの赤道面上での、ゴム外皮内表面とフォーム表面との間の距離ｄの、そのゴム外皮内表面とホイールリム表面との間の距離Ｈに対する比（ｄ／Ｈ）を０とするとともに、車輪の幅方向断面内での、ゴム外皮断面積の、フォーム断面積に対する比を、１５／８５〜８５／１５の範囲としたものである。
【発明の効果】
【００１４】
この発明に係るタイヤでは、ゴム外皮内にフォームを収納配置することにより、それらの間に所定の内圧を充填する型式のものにあっては、その充填内圧およびフォームをもって、すぐれたクッション性を発揮させることができ、また、ゴム外皮にパンク等が生じて、その内圧が急激に洩出することがあっても、フォームによる荷重の肩代わり支持によって、車体の安定性を十分に確保するとともに、所要のクッション性を発揮させることができる。
【００１５】
この一方で、内圧を充填しない型式のものでは、ゴム外皮によって耐摩耗性を確保しつつ、内部のフォームによってすぐれたクッション性を発揮させることができる。
【００１６】
ここで、フォームの見かけ比重が０．７８ｍＮ／ｃｍ３未満で、発泡率が１２７５％を超える場合は、フォームを荷重の支持に寄与させるに当って、タイヤの剛性が不足して、車両の操縦安定性が損なわれることになる。
これに対し、見かけ比重が５．４ｍＮ／ｃｍ３を越え、発泡率が１００％未満では、タイヤ剛性が高くなりすぎてクッション性が不足し、路面段差等からの衝撃入力が乗員を不快にし、また、車両のモータ部、制御部等に損傷をもたらすおそれが高くなる。
【００１７】
またこのタイヤでは、外径を１２０〜４５０ｍｍとすることで、モータを収納するに必要なホイール内径を十分に確保しつつ、車両の、所期した通りの小型化および軽量化を実現することができる。
すなわち、外径が１２０ｍｍ未満では、所要のホイール内径を確保することが難しくなるとともに、段差路面等での段差乗り越しが困難になり、また、４５００ｍｍを越えると、車両の小型化、軽量化が難しくなる他、ステップの地上高さが高くなりすぎて、乗降が困難になる。
【００１８】
そしてまた、タイヤの接地幅を５０〜１００ｍｍとすることで、タイヤに、車両の取り回し性を損ねることなしに、十分な荷重支持強度を付与することができる。
いいかえれば、接地幅が５０ｍｍ未満では、タイヤに、車両および乗員を支持するに十分な強度を付与することができず、それが１００ｍｍを越えると、車両の取り回し性が悪くなるとともに、車両の小型軽量化の実現が難しくなる。
【００１９】
ところで、このようなタイヤにおいて、外径を１２０〜２５０ｍｍの、とくに小径なものとし、偏平率を２０〜５０％のものとしたときは、所要のホイール内径を優先的に確保することによる必然的帰結として、ゴム外皮とフォームとの間に内圧充填空間を形成するに必要な外皮高さを確保することができなくなるので、ここでのタイヤは、ゴム外皮とフォームとの二層構造になるソリッドタイヤとなる。
従って、タイヤの各種の物性、特性等は、それら両者の材質、体積比等の適宜の選択に基き、容易に所期した通りのものとすることができる。
【００２０】
この一方で、タイヤ外径を２５０ｍｍを越えるものとした場合、または、タイヤの偏平率を５０％を越えるものとした場合には、ゴム外皮とフォームとの間に、所要に応じて内圧充填空間を形成するための寸法的な余裕を確保することができる。
【００２１】
以上のようなタイヤのいずれかを用いた、この発明に係る前者のホイールシステムでは、ホイールの内径を８０〜４００ｍｍとすることで、車両の小型軽量化の下で、ホイールのその内径内に所要の能力のモータを収納することができる。
すなわち、ホイールの内径が８０ｍｍ未満では、所要出力のモータをホイール内に収納することができなくなり、それが４００ｍｍを越えると、タイヤの外径を小径化できなくなる他、車両の小型軽量化が阻害されることになる。
【００２２】
そして、このシステムにおいて、ゴム外皮内表面とフォーム表面との間の距離ｄの、ゴム外皮内表面とホイールリム表面との間の距離Ｈに対する比（ｄ／Ｈ）を０．２以下としたときは、とくに、ゴム外皮とフォームとの間に内圧を充填する場合に、その内圧が洩出してなお、タイヤの縮径量を十分小さく抑えて、車体の安定性の不測の低下を有効に防止することができる。
いいかえれば、その比（ｄ／Ｈ）が０．２を越えると、ゴム外皮のパンク等によって、一対の車輪の径差が大きくなりすぎるため、安定性を失って、姿勢制御が不能となるおそれが高くなる。
【００２３】
これに対し、この発明に係る後者のホイールシステムでは、上記の比（ｄ／Ｈ）が０であって、フォームがゴム外皮の内表面に常時接触することになるので、ゴム外皮断面積の、フォーム断面積に対する比を、１５／８５〜８５／１５の範囲とすることで、クッション性と耐摩耗性との両者を十分高い次元で両立させる。
すなわち、ゴム外皮断面積の、フォーム断面積に対する比が、０／１００〜１４／８６の範囲では、ゴム外皮の摩耗体積が不足して、それに、所要の耐摩耗性を発揮させることができず、一方、８６／１４〜１００／０の範囲では、フォームの体積が少なくなりすぎて、そのフォームに十分なクッション性を発揮させることができない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１および２はそれぞれ、この発明に係るタイヤおよびホイールシステムを適用したホイールインモータ車両を示す側面図および要部断面背面図を示す。
小型にして軽量な一人乗りのこの車両は、ハンドル１および、一人の操縦者が立姿勢で乗るステップ２を設けた車体と、ステップ２の左右両側に装着した、ホイールインモータ型の一対の車輪４とを具えるものであり、ここで、それぞれの車輪４は、ホイール５の内径内に収めたモータ６を介してステップに連結してなる。
【００２５】
ここにおいて、図２に示す車両は、車両の安定性を高めるために、ステップ２の後端部分の、幅方向の中央部に一個の補助輪７を、方向変換自在に設けた点で、図１に示すそれとは相違するものである。
【００２６】
このような車両に用いるこの発明に係るタイヤは、図３に一方の車輪を、幅方向の要部拡大断面図で示すように、ゴム外皮１１内に、見かけ比重が０．７８〜５．４ｍＮ／ｃｍ３で、発泡率が１２７５〜１００％の独立気泡のフォーム１２を収納配置して、外径Ｄ、直接的にはゴム外皮外径を１２０〜４５０ｍｍ、そして接地幅Ｗを５０〜１００ｍｍとしてなるものである。
【００２７】
なお、この図に示すタイヤ１３は、外径の比較的大きなものであり、それの、ホイールリム１４の周りへの装着状態で、ゴム外皮１１とフォーム１２との間へ、荷重の支持に必要な所定の内圧を充填したところにおいて、タイヤ１３の赤道面Ｅ上での、ゴム外皮内表面とフォーム表面との間の距離ｄの、そのゴム外皮内表面とホイールリム表面との間の距離Ｈに対する比（ｄ／Ｈ）を、０を超えて０．２までの範囲内の値としているも、外径が１２０〜２５０ｍｍの範囲の小径で、偏平率が２０〜５０％の範囲のタイヤ１３では、図４に同様の断面図で示すように、ホイール５の内径寸法等との関連の下で、ゴム外皮１１とフォーム１２との間に、内圧の充填スペースを確保することが難しくなるので、タイヤ赤道面Ｅ上での、ゴム外皮内表面とフォーム表面との間の距離ｄを０として、その距離ｄの、上述した距離Ｈに対する比を０とする。
この一方で、外径が２５０ｍｍを越える大径寸法のタイヤをもまた、図４に示すような、内圧を充填しない型式のものにできることはもちろんである。
【００２８】
ところで、図３および４に示すところでは、ゴム外皮１１内に収納配置したフォーム１２をタイヤ１３の内周面に露出させることとしているも、フォーム１２は、図５（ａ）、（ｂ）に示すように、断面内の全周にわたってゴム外皮１１によって囲繞することもでき、このことによれば、ビードコア等のビード部補強を必要とすることなく、タイヤ１３を、ゴム外皮１１をもってホイールリムに簡易に固定もしくは固着させることができ、また、フォーム内のガスの、外部漏出に起因するそのフォーム１２の収縮変形を有利に抑制することができる。
【００２９】
ここで、とくにこの後者の構造のタイヤを製造するに当っては、フォーム材料を、未加硫のまたは加硫済みのゴム外皮内へ注入して、そこで自由に発泡させてフォーム１２とするときは、フォーム１２に所要の形状、寸法等を付与すること、フォーム１２の見かけ比重等を所期した通りにコントロールすることが困難になるので、たとえば、所要の形状、寸法等に予め成形してなるフォーム１２を、未加硫のゴム外皮内に収納配置した後に、そのゴム外皮に加硫成形を施すことが好ましい。この場合は、たとえば、フォーム材料を、いわゆる充填法により、密閉高圧加硫プレス中で発泡反応させ、次いで、釜出し時の発泡フォームの形成直後に、それを所定の形状の金型に入れて二次加硫を行うという工程を経て所要のフォーム１２を形成することが好適である。
【００３０】
そしてまた、内圧を充填する型式のタイヤ１３では、図示の断面内でのゴム外皮１１の外輪郭形状、なかでも接地面の輪郭形状を、トロイダル曲線状とすることが好適であるが、内圧を充填しない形式のタイヤ１３については、同様の外輪郭形状を、所要の接地幅Ｗを確保し得る限りにおいて、トロイダル曲線状に拘わることなく、直線状に近い低偏平形状その他の形状を適宜に選択することができる。
【００３１】
ここにおいて、たとえば、タイヤ外径を１２０〜２５０ｍｍ、偏平率を２０〜５０％とした、内圧を充填しない形式のタイヤであっては、図４に示す場合と、図５（ｂ）に示す場合との別なく、すなわち、フォーム１２をタイヤ１３の内周面に露出させると否とにかかわらず、車輪４の幅方向断面内での、ゴム外皮断面積の、フォーム断面積に対する比を、１５／８５〜８５／１５の範囲とすることが好ましい。
【００３２】
そしてさらに、以上に述べたようなタイヤの、ホイールリム１４上でのすべり、そこからの外れ等を有効に防止するためには、とくに、ゴム外皮１１が、カーカス、ビードコア等に相当する骨格補強部材を有しないものである場合に、タイヤ１３が内圧を充填する型式であると否とにかかわらず、そのゴム外皮１１およびフォーム１２の少なくとも一方を、リム１４の周面に、加硫その他によって、化学的もしくは物理的に固着させること、タイヤ１３の、リム１４との接触部に、スチールコード、アラミド繊維コード等の、非伸長性もしくは低伸長性のコードその他からなる拡径拘束層を埋設配置して、その接触部の伸長変形を防止すること、ならびに、ホイール５に、リム外れおよびリムすべりを防ぐ凸部を設けることの少なくとも一種類の対策を講じることが好ましい。
【００３３】
このようなタイヤを用いた、この発明に係る一のホイールシステムは、先に述べたいずれかのタイヤ１３を、図３〜５のそれぞれに示すように、内径、より具体的にはリム内径Ｒを８０〜４００mmの範囲とした所定のホイール５のリム１４の周りに装着して車輪４とするとともに、一対の車輪4のそれぞれを、リム１４の内径内に収納したモータ６を介してステップ２のそれぞれの側部に連結したものであり、この場合、モータ６は、制御回路、バッテリー等とともにステップ２側に取付けられ、そのモータ６の出力軸が、ホイール５のディスク１６に連結される。
【００３４】
従ってここでは、モータ６の作動に基いて、車輪４を所要の態様で回転駆動させるとともに，加減速および停止させることができる。
【００３５】
なおこのようなシステムの下では、ホイールリム上のタイヤ１３は、図３〜５に示す、内圧充填型式のものおよび内圧非充填型式のものいずれともすることができる。
これをいいかえれば、車輪４のタイヤ１３は、リム上のタイヤの赤道面Ｅ上での、ゴム外皮内表面とフォーム表面との間の距離ｄの、そのゴム外皮内表面とホイールリム表面との間の距離Ｈに対する比（ｄ／Ｈ）が０〜０．２の範囲内にあるいずれかのものとすることができる。
【００３６】
また他のホイールシステムは、上述したと同様に、リム内径Ｒを８０〜４００ｍｍとしたホイール５のリム１４の周りにタイヤ１３を装着してなる一対のそれぞれの車輪４を、そのリム１４の内径内に収納したモータ６を介してステップ２のそれぞれの側部に連結したところにおいて、タイヤ赤道面Ｅ上での、ゴム外皮内表面とフォーム表面との間の距離ｄを、図４および図５（ｂ）に示す、内圧非充填タイヤのように０とし、これにより、その距離ｄの、ゴム外皮内表面とホイールリム表面との間の距離Ｈに対する比（ｄ／Ｈ）を０とし、併せて、車輪４の幅方向断面内での、ゴム外皮断面積のフォーム断面積に対する比を、前述したようにして１５／８５〜８／１５の範囲としたものである。
【実施例】
【００３７】
ホイールインモータ車両用のホイールならびに、表１に示す構成を有する実施例タイヤおよび比較例タイヤのそれぞれを製造するとともに、それらを組合わせて車輪とした状態で、タイヤの摩耗耐久性、クッション性および耐候性を求めたところ表２に示す結果を得た。
【００３８】
ここで、摩耗耐久性は、ランボーン摩耗試験機（スリップ率５％）を用いてゴム外皮の摩耗量を測定し、その摩耗量を、比較例タイヤ１をコントロールとして指数評価することにより求め、
クッション性は、先端が１０φの半球状をなす突起を、２９２Ｎ（４０ｋｇｆ）の力でタイヤに押し付けたときのタイヤの変形量（突起の沈み込み深さ）を測定し、その変形量を、比較例タイヤ１をコントロールとして指数評価することにより求め、
そして、耐久性は、屋外に１ヶ月間放置した後の、表面クラックの発生の有無を検査することにより求めた。
なお、表２中の指数値は大きいほどすぐれた結果を示すものとした。
【００３９】
【表１】
2007022138.tif 000003
【００４０】
【表２】
2007022138.tif 000004
【００４１】
表１および２によれば、実施例タイヤ１はフォームの充填に基いてクッション性を大きく向上させることができ、このことは、空気をも充填した実施例タイヤ２でとくに顕著であることが解かる。
【００４２】
一方において、比較例タイヤ２は、フォームの作用下でクッション性は向上するものの、摩耗耐久性および耐候性が大きく低下することになり、比較例タイヤ３は、ゴム硬度が低いことに起因して摩耗耐久性が低下することになり、そして、比較例タイヤ４は、フォームの相対量が少なすぎることにより、十分なクッション性を発揮できないことが解かる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】この発明を用いた単車軸ホイールインモータ車両を示す側面図および要部断面背面図である。
【図２】この発明を用いた他の車両を示す図１と同様の図である。
【図３】この発明に係るタイヤおよびホイールシステムを示す、幅方向の要部拡大断面図である。
【図４】タイヤの他の実施形態を半部について示す、図３と同様の図である。
【図５】タイヤのさらに他の実施形態を半部について示す、図３と同様の図である。
【図６】実施例タイヤおよび比較例タイヤのそれぞれを車輪の状態で示す略線断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  ハンドル
２  ステップ
４  車輪
５  ホイール
６  モータ
１１  ゴム外皮
１２  フォーム
１３  タイヤ
１４  リム
１６  ディスク
Ｄ  外径
Ｗ  接地幅
Ｅ  赤道面
ｄ，Ｈ  距離
Ｒ  リム内径
【図１】
2007022138.tif 000005
【図２】
2007022138.tif 000006
【図３】
2007022138.tif 000007
【図４】
2007022138.tif 000008
【図５】
2007022138.tif 000009
【図６】
2007022138.tif 000010