JP2006219134A - 車両用の非空圧式タイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】所定の負荷支持能力を考慮して重合材の使用量を最小限でき、製造コストが低減でき、さらにその内部が備える孔部の色々な組み合わせで、高速、低速、重負荷、低負荷に係わらず使用目的に合わせて利用できる非空圧式タイヤを提供する。
【解決手段】孔部を内部に複数有する弾力的に変形可能な本体からなる周期的に可動で地表面に接地する、非空圧式タイヤとしての構造体は、周期的に可動なサポート上に位置する内層９１と、この内層９１の外側に配置され、地表面に接する外層９３と、これら外層９３及び内層９１の間に配置されて、弾力的に変形可能な中間層９２とを有する。中間層９２の硬度を外層９３よりも硬くし、孔部を、中間層９２内に完全に位置するか又は中間層９２と外層９３及び内層９１とに跨るように形成する。
【選択図】図２９

Description

本発明は、接触する地表面に対してクッション効果をもたらすための周期的に可動で地表面に接する非空圧式タイヤに関するものである。

車両用の非空圧式のタイヤに関しては、ワンピース(一体)タイヤ、また複数のタイヤセグメントで組立られた複合式タイヤなどを含め、すでにいろいろな提案がある。そのようなタイヤの例は、特許文献１(ペップル)、特許文献２(ブルーベーカ)、特許文献３(ドーソン)、特許文献４(ディケンシート)、特許文献５(ジャーマン)、特許文献６(ベイヤー)などにおいて開示されている。

それらの提案は、ゴムなどのような弾性重合体材料で形成される環状体や、前述の環状体内に形成した横方向に延長し、またその側面に開口する孔部を有するタイヤからなる。前述の孔部は、クッションのある乗車のために十分な弾性をもつタイヤを具備するべく意図されている。

そのような提案は、ほとんどの場合、パンクによって影響を受けることがない反面、乗り心地が苛酷なソリッドタイヤと、パンクはするけれども快適な乗り心地を提供する空圧タイヤとの間の妥協を求めている。

そうした提案では、タイヤは、一般的には所定の負荷支持能力や耐久性を持つためには相当量の重合材料を必要とする。これには、いろいろな不都合がある。

その一つはタイヤの製造コストに係わるものであり、すなわち、相当量の重合材量が要求され、更に重合材の量が前述のタイヤのクッション性状に不都合である。

従って、耐久性があり、快適な乗り心地のために充分なクッション効果をもたらすタイヤを提供する時には、所定の負荷支持能力を考慮して重合材の使用量を最小限にするためには、そのタイヤの本体における孔部の形状を最適化する必要がある。

上記した提案においては、前述の孔部の形状は、デッケンシートやドーソンにおいて提案されているような簡単な円形の孔部からペップルやベイヤーなどにおいて提案されているより複雑な形状に大きく変更した。
アメリカ合衆国特許第１３６５５３９号 アメリカ合衆国特許第１４１４２５２号 アメリカ合衆国特許第１４８７９２０号 アメリカ合衆国特許第１５７００４８号 アメリカ合衆国特許第５１３９０６６号 オーストラリア特許第５０２４０９号

しかしながら、前述の提案は、それぞれ満足できる非空圧式のタイヤを提供していない。典型的な問題点としては、それらのタイヤがクッションのある乗り心地を確保するために十分な弾力性を有している場合には、通常の作動負荷の下で前述の孔部がその孔部壁において高い応力集中域をもたらす範囲まで、それらの孔部を変形する傾向がある。

これらの高い応力集中域は、その変形した孔部の壁部において鋭利な曲面半径をもつ部分を形成することから生起する。その高い応力集中域はそのタイヤの回転中に周期的に発生し、その結果としてタイヤの劣化をもたらす熱を発生する。更にそのタイヤが(加速あるいは制動等のように)高い負荷を強いられる場合には、その孔部は、各変形する孔部の壁部同士が順次接触せしめられる範囲まで変形することになる。そのタイヤの回転によって、孔部の接触する壁部が互いに摩擦し、これによってさらに熱を発生する。

この問題点は、断面形状が円形である孔部を有する非空圧式タイヤにおいて等しく存在している。その問題点は、添付の図１と図２を参照して更に説明する。

それらの図面は、一方の側面４から他方の側面まで横断方向に本体内を完全に貫通し円周方向に一定間隔に配置された複数の孔部３で形成され、さらにゴムのような弾力材の本体２から成る非空圧式タイヤ１を図解している部分的側面図である。各孔部３は孔部壁５によって区画されている。図１において、タイヤ１は前述の孔部３の断面形状が円形であり、無負荷の状態を示している。図２においては、前述のタイヤ１が静的負荷の下で変形している状態が示されている。その結果として、対立する関係に強いられている孔部壁５の二つの部分７、８の間で鋭利な曲面半径を有する区域６が形成されることになる。孔部壁における鋭利な曲面半径である区域６は、前述のタイヤが回転し、結果として発熱するときに周期的に起こる。前述のタイヤが静的負荷に加えて高い負荷（不図示）に従う場合には、そのタイヤは、前述の区域６の一つに隣接する対立する孔部壁７、８が互いに接触される範囲まで変形する。前述の対立する孔部壁７、８の間の摩擦によって、前述のタイヤの劣化が早められる熱を発生させることになる。

非空圧式タイヤに関して記載された初期のいろいろな提案に関連して述べられた上記の問題点を克服し、あるいは少なくともその影響を低減する非空圧式タイヤを提供することは、非常に好都合となる。本発明の目的は、そのような非空圧式タイヤを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、孔部壁によって区画された孔部をその内部に有する弾力的に変形可能な本体からなる周期的に可動で地表面に接地する構造体を提供する。

前述の孔部は、通常の静的負荷の状態の下で前述の本体の弾力的な変形を受けて、いろいろな断面形状を帯びるべく配置されていること。そこでは前述の形状は孔部壁部における高い応力集中域の形成を抑制する。

本体が弾力的な変形を受ける時に、孔部によって引き受けられる断面形状は閉曲線となる。

前述の孔部の形状は、好ましくはその壁部断面が順次接触することを可能にする範囲まで前述の孔部の変形を抑制する。この方法において、孔部内で鋭利な曲面半径が形成されるほどの孔部の変形は抑制される。

前述の孔部は、本体が変形していない状態におけるその孔部の初期の断面形状を適時選択することによって、その本体が弾力的な変形を受けて前述の断面形状を取るべく配置することもできる。

本体が変形していない状態において、その孔部に適する色々な断面形状がある。孔部の適切な断面形状の多くに共通な特長は、それらの形状が、円形ではないが丸くなることである。その丸くした形状は、例えば角部が丸みをもつ三角形、あるいは角部が丸みをもつ多角形である。また別の丸みをおびた形状は、一対の一定な間隔をもった円弧からなり、その凹面側は対面関係にあり、またその中間線はそのアームの間を伸びている。その二つの円弧は、同等かあるいは不等な曲面半径を有している。その円弧が不等である場合は、そのより大きい円弧は、その本体の外側あるいは内側のいずれかの方向に向けて配置させる。その円弧間で伸びる中間線はカーブしているか、直線かもしくはそれ以外の形状である。その中間線がカーブしている場合には、その孔部の断面形状は、楕円あるいは卵形のように閉曲線である。好ましくは前述の孔部は縦方向であり、また実質的にはその本体内の全長を貫通して一定である。

その本体が変形していない状態においては、その孔部はその断面においては細長く伸びている。そのような場合には、その細長く伸びた孔部は、前述の孔部の断面形状の基軸が実質的にその車両用非空圧式タイヤの周期運動の方向に対して垂直であるように配置されている。例えば、前述の車両用非空圧式タイヤの場合には、その孔部の断面形状の基軸はそのタイヤの半径方向と一致する。

その孔部が断面において細長く伸び、その断面形状の基軸が前述の車両用非空圧式タイヤの周期運動の方向に実質的に垂直であるように位置付けられることの特長は、二方向に使用されるように意図された構造体にとっては好都合である。

これは断面形状における孔部の基軸が、前述の車両用非空圧式タイヤの変形する本体が静的負荷に従う時に、その変形する本体に課される垂直な負荷に一致するからである。この方向で、前述の孔部壁部は、その孔部内で鋭利な曲面半径をもち、また互いに接触し合う孔部壁の表面をもつ区域を創出するべく歪むことなしに、前述の地上面接地構造体の本体の弾力的な変形において、非常によく変形することができる。

前述の車両用非空圧式タイヤが単一方向での使用を意図している状況では、その孔部の断面の基軸は、その構造体上のねじれ負荷に抗するために周期運動の通常の方向に傾斜することがある。

その孔部が断面において細長く伸びているかどうかを無視して、前述の孔部は、好ましくは前述の車両用非空圧式タイヤの周期運動の方向に実質的に垂直である方向に一致する断面において二つの対立する端部を有している。換言すれば、その断面の二つの端部は、お互いに対立関係にあり、そして前述の車両用非空圧式タイヤの周期運動の方向に垂直で、それらの間を伸びている線に沿って一定な間隔をもっている。前述の端部の一つは他方に関連して拡大されている。

前述の本体は複数の孔部を具備している。

本体の弾力性を高めることに加えて、前述の孔部は発生熱を拡散することに効力を有する換気を備えている。

前述の孔部は、都合よく各々その本体の外部に向けて開口する孔部の両端をもつ本体を貫通して横方向に伸びている。しかしながら他の仕組みも可能である。前述の孔部は一端において開口され、また他端において閉じることもできる。

前述の孔部は、両端において開口されまた内部で閉じることもできる。またそれらの仕組みの組み合わせも可能である。いくつかの孔部が一つの仕組みを有し、他の孔部がまた別の仕組みを有することもできる。

空圧式タイヤに類似する非空圧式タイヤを提供することが望ましい場合には、その孔部はその弾力的に変形する本体の共通する一側面のみ開口するべく配置することもできる。この仕組みでは、すべての孔部はその共通する側から観察すると目視することができるし、そのタイヤを反対側から観察する時には、一切の孔部を目視することができない。その反対側の側面は、空圧タイヤの外観を呈し、あるいは少なくとも製造メーカーがその商標あるいは他のマーケティング用のマーキングなどを刻印する、もしくは組み込むことができる自由な側壁部を提供することができる。

それらの孔部は円周方向に一定な間隔をもっている。隣接する孔部間の間隔は実質的に等しい。それらの孔部間の円周方向の間隔は、それらの孔部間の負荷を支持するウエッブを提供する。

それらの孔部はその弾力的に変形する本体内で第一組の孔部からなる。

その弾力的に変形する本体内に第二組の孔部がある。その第二組の孔部は適切な断面形状であり、必ずしも第一組の孔部の特長を有する形状である必要はない。例えば、第二組の孔部は本体が変形していない状態においては、単純な円形である断面形状をもつことができる。しかしながら、特にその孔部が高い応力集中域の形成において影響を受ける場合には、第二組の孔部は第一組の孔部の特長を持つことが望ましい。第二組の孔部は円周方向に一定な間隔をもっている。その第一組と二組の孔部は互いに関連して食い違う関係において配置されるか、あるいはそれらの孔部の間で一致することもできる。後者の場合には、第二組の各孔部は前述の車両用非空圧式タイヤの周期運動の方向に垂直な線にそって第一組の各々の孔部と一致している。このように、タイヤにおいて各々一致した孔部はそのタイヤの半径方向に沿って一致する。

前述の弾力的に変形する本体には、前述の車両用非空圧式タイヤの強度や耐久性を増すために補強材を組み込むことができる。

一つの仕組みとして、前述の弾力的に変形する本体は、地表に接触する外表面をもち、その場合には、前述の弾力的に変形する本体は、トレッドを備えることになる。別の仕組みにおいては、前述の弾力的に変形する本体の外表面は、そのトレッドを提供し、また別には地表との接地を容易にする別の構造体を支持するべく設けられる。

前述の弾力的に変形する本体は周期的に可動なサポートと噛み合う内面を有している。車両用非空圧式タイヤの形状である場合には、その周期的に可動なサポートはホイールリムから成る。

その本体は、その中に具備された複数の孔部を有する。前述の本発明品に従う構造体の性能上の特徴は積層構造にすることによって高めることができる。また特に前述の本体は、周期的に可動なサポート上に位置する内部と、地表と接するために前述の内部の外側に配置された外部と、及び前述の内部及び外部の間で弾力的に変形可能な中間部とを有する。その場合に、前述の内部、中間部及び外部は異なった硬度特性を有する材料を積層することによって形成される。

前述の外部は好ましくはショアーＡ硬度約６３から６５の硬度を有するゴムのようにトレッドを具備するために適当である耐摩耗特性を持つ重合材料である。

前述の中間層は、好ましくは、ショアーＡ硬度約７０から７５の硬度を有するゴムのように、負荷サポート及びクッション性を備えるために適当な重合材料からなる。

一つの仕組みとしては、前述の内部は、ショアーＡ硬度約８５から９０の硬度を有するゴムのように、前述の周期的に可動なサポートと噛み合うために適している硬度の重合材料から成形される。そのような仕組みでは、前述の内部は円周方向の補強リングのような補強手段を含んでいる。

孔部は、前述の中間層内に完全に位置しているか、又は、その孔部は前述の外層、内層あるいはその外層と内層の両方に貫通している。

本発明は、前述の本体が周期的に可動なサポート上に位置する内部と、地表と接するために前述の内部の外側に配置された外部と、及び前述の内部及び外部の間で弾力的に変形可能な中間部とを有する環状体からなる周期的に可動な構造体を提供する。その場合に、前述の内部、中間部及び外部は異なった硬度特性を有する材料を積層することによって形成される。

また本発明は、その内部に備えられ円周方向に一定な間隔をもった関係において複数の孔部を有する弾力的に変形する本体からなる、周期的に可動な構造体を提供する。その孔部の各々は細長く伸びた断面を備えている。各前述の孔部の細長く伸びた断面は基軸をもち、そしてその孔部は前述の断面の基軸が周期運動の方向に実質的に垂直であるように位置づけられている。各前述の孔部の断面は、前述の基軸にそって対立した関係において二つの対立した端部からなる。そこでは各端部は円弧状である。前述の端部はそれぞれ完全に弓状である。その各々の孔部の一対の円弧は不等な曲面半径を有しており、周方向に隣接する孔部は、一方が大きい曲面半径の円弧をタイヤ半径方向外側に有し、他方が小さい曲面半径の円弧をタイヤ半径方向外側に有するように位置づけられている。

さらにまた本発明は、その内部に備えられた複数の孔部を有する弾力的に変形可能な本体からなる周期的に可動な構造体を提供する。前述の孔部は、円周方向に一定な間隔をもった関係において配置された第一組の孔部及び円周方向に一定な間隔をもった関係において配置された第二組の孔部からなる。その第一組の孔部は前述の内面から離れる方向において第二組の外側に位置づけられ、第二組の各孔部は周期運動の方向に垂直な方向において第一組の各々の孔部と一致する。

さらに本発明は、その内部に備えられた複数の孔部を有する弾力的に変形可能な本体からなる周期的に可動な構造体を提供する。前述の孔部は、円周方向に一定な間隔をもった関係において配置された第一組の孔部及び円周方向に一定な間隔をもった関係において配置された第二組の孔部からなる。その第一組の孔部は前述の内面から離れる方向において第二組の外側に位置づけられ、第二組の各孔部は周期運動の方向に垂直な方向において第一組の各々の孔部と一致する。第一組の孔部は断面が丸みをおびた形状をしており第二組の孔部は断面が円形である。

さらに本発明は、その内部に備えられた複数の孔部を有する弾力的に変形可能な本体からなる周期的に可動な構造体を提供する。前述の孔部は、円周方向に一定な間隔をもった関係において配置された第一組の孔部及び円周方向に一定な間隔をもった関係において配置された第二組の孔部からなる。その第一組の孔部は前述の内面から離れる方向において第二組の外側に位置づけられ、前述の第一及び第二組の少なくとも一つにおいて孔部の少なくともいくつかは非円形の断面である。

以上説明したように、本発明によると、空圧式タイヤと比較して、パンクの危惧から開放され、耐久性があり、同等に快適な乗り心地を享受できる充分なクッション効果をもたらす非空圧式タイヤで、所定の負荷支持能力を考慮して重合材の使用量を最小限でき、これによって製造コストが低減でき、さらにその内部が備える孔部の色々な組み合わせ(最適化)で、高速、低速、重負荷、低負荷に係わらず使用目的に合わせて利用できる。

以下、本発明の最良の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。

添付の図における図３から図７において示されている例は、おもに荒れた地形において作動するよう意図され、また典型的には四輪駆動能力を持つ車両において使用される非空圧式タイヤ１０の形状における周期的に可動な構造体に係わるものである。そのタイヤ１０は図６及び図７において地表面１１に接地した状態で示されている。

そのタイヤ１０はゴムのような重合材から成形された環状体１２からなる。前述の環状体１２は図面においては示されていないけれども適当な補強手段を組み込まれている。

前述の環状体１２は、(不図示の)ホイールリムのような周期的に可動なサポートと接する内面１５を含む半径方向の内端１３及び地表に接するための外面１９を含む半径方向の外端１７からなる。成形トレッド２１が地表面との接触を確実にするために外面１９に備えられる。一対の対立する側壁２３は内部１３と外部１７との間で伸びている。

複数の円周方向に一定な間隔をもった縦長の孔部２５が前述の環状体１２内に備えられる。各孔部は孔部壁３２によって区画される。前述の孔部はそれぞれその孔部の全長を通して前述の環状体１２内で一定の間隔で位置づけられている。孔部２５は前述の対立する側壁２３の間でそれらに向かって開口して伸びている中心穴を備えている。この例において、前述の孔部２５は、図面において示しているごとく前述の半径方向の内面１５に近接して位置づけられている。

前述の孔部２５の円周方向のスペースはその間で負荷支持ウエッブ２７を提供する。

各孔部２５は卵形の細長い閉曲線２６である断面形状を有している。各孔部２５の断面形状を決定する前述の閉曲線２６は図５において示すごとく孔部の断面形状の半径方向の外端部２５ａ及び半径方向の内端部２５ｂをそれぞれ決定する二つの円弧２６ａ、２６ｂとして考えることができる。前述の円弧２６ａ、２６ｂはその閉曲線を完成するために中間線２６ｃ、２６ｄによって接続している。前述の中間線２６ｃ、２６ｄは弓状である。

各孔部の２５の細長い閉曲線２６は図５に示すごとく、その長さにそって中心をもつ基軸２８を有している。その閉曲線２６は、また前述の基軸２８を横断し、そしてその曲線の最大横断寸法(幅)に対応する別の軸２９を有している。

前述の孔部２５は、ぞれぞれその大きい端部がそのタイヤの半径方向の外端に向かって配置されるように位置付けられている。各孔部25の卵形及びその孔部の位置付けによって、その孔部の中心点が、そのタイヤの半径方向の外端に向かう端部に隣接する仕組みをもたらす。この位置づけによって、卵形の基軸２８はそのタイヤの半径方向に伸びる。

その基軸２８に沿う各孔部２５の寸法とさらに別の軸２９に沿う寸法との比率は２:１までであり、特にその比率は１．１：１から１．７：１の範囲であり、好ましくは１．２：１である。

２:１までの比率は、その比率が通常の作動状態に関して適切な負荷サポートを提供する時に快適な乗り心地の為に十分な弾力性をもつタイヤを提供することができるので、優位である。

孔部２５の卵形は特に有益である。その卵形は、各孔部において上昇した天井部３０を備えることになる。これによって部分３１の負荷を支持する特長が、前述の孔部の間でウエッブ２７の外側に配置した隣接部分３３の負荷を支持する特長に幾分類似するように、孔部の外側に配置した環状体１２の部分３１に対して良好なサポートを具備する。それによって、そのタイヤが地表面を回転する時、滑らかでクッションのある乗り心地を可能にする。部分３１と３３の間の負荷を支持する特性が実質的に異なっている場合は、そのタイヤは滑らかな表面を走行する時でさえも、不均等な乗り心地を呈することになる。

前述の孔部２５の卵形は、図６に示す静的負荷あるいは図７に示すトルク負荷のいずれの場合においても通常の作動負荷のもとでは、前述の環状体１２の内部で応力を上昇する鋭利な曲面半径を持つ形成域を避けるか、あるいは少なくとも抑制することができる。事実、図６に示す静的負荷のもとで円弧２６ａ、２６ｂの各々の曲面半径が、孔部の断面形状が円形に近づく結果として上昇する。これによって、当該のタイヤの応力上昇が妨げられることになる。応力の上昇によってタイヤの劣化やその使用寿命の低減に結び付く過剰な熱を発生する。

特に図７を参照して、高い牽引負荷に従う時には、そのタイヤ１０はその孔部２５が伸長し、ねじれた形状になるが、実質的にはなお丸い状態を保持する範囲までねじれる。結果として、図２に示した先行技術のタイヤにおいて示された形式の鋭利な曲面半径をもつ部分が醸成されることはない。

孔部２５の卵形はまた重合材料が不要である部分においてその重合材料を前述の環状体１２から取り除くという意味においても有益である。これによって、いくつかの目的が達成される。その一つはそのタイヤの生産において使用される重合材料の量を減少することができる。その結果、コストの低減が計られ、また別の目的はタイヤの作動中に発熱する材料の使用量を低減することができることである。

前述の孔部は、熱の発散を効果的にするために、タイヤを通して良好な空気の流れを提供するだけ十分に大きいものである。

この例において、半径方向の外側の円弧２６ａがその半径方向の内側の円弧２６ｂよりも大きい曲面半径をもっている場合は逆の仕組みが別の状況のもとで適用することができる。

ここで図８から図１８を参照する。タイヤ５１はゴムのような弾力的に変形可能な材料で成形された環状体５３からなる。補強部材があとで説明するごとくそのゴムのなかに組み込まれる。

前述の環状体５３は、ホイールリム５６上に適合するべく形成された内部５５及び地面と接触するためのトレッド５８を具備する外部５７を有する。前述の環状体５３は対立する側面５９を有する。本例における前述のホイールリム５６は従来の分割式リムである。

複数の孔部６０がクッションのある乗り心地を可能にする目的でその弾力性を増大するために、前述の環状体５３に備えられる。それらの孔部は前述の環状体５３を貫通して横方向に伸びその対立する側面５９上に開口している。前述の孔部６０は二組で配置され、すなわち、第一組６１の孔部６３と第二組６２の孔部６５である。第二組６２の孔部６５は図において示すごとく第一組６１の孔部６３の内側で半径方向に位置づけられている。

各組６１、６２における孔部は周方向に一定の間隔をもって位置づけられている。第一組６１の孔部６３は第二組６２における孔部６５に関連して１対１で対応している。これによって第一組の各孔部はタイヤの半径方向において第二組の孔部の一つと一致する。この例において、半径方向の一致によって、第一組６１の各孔部６３の中心が第二組６２における各孔部６５の中心を通過する半径線上にくるようになる。

第一組６１の孔部６３は第二組６２の孔部６５よりも大きい断面をもつ。孔部６３が孔部６５よりも大きい断面をもつことの利点としては、重合材料が構造的に不要であるタイヤの外部において、その過剰な重合材料の使用を避ける点である。これによって、二つの利点を享受できる。その第一は、タイヤの外周部分において、内周部分よりも大きい弾力を可能とし、また第二として、タイヤの作動中に発生する熱量を減少するようにそのタイヤ内での重合材料の使用量を減少することができる点である。そのタイヤの外周部分のより大きい弾力性は負荷状態において比較的柔らかい乗り心地を備えることができる。負荷が増加するにつれて、前述の内周部分の弾力の減少による衝撃が漸増し、それによって、乗り心地を累進的に苛酷なものとする。

本例において、孔部６３、６５は一般的には角部が丸くなった三角形の形状である。その孔部６３及び６５の丸くした性状によって、前述の環状体が通常の作動負荷のもとで変形するにつれて、孔部の壁部の鋭利な曲面半径域の形成を避けるか、あるいは少なくとも抑制することができる。そのタイヤが影響される色々な静的負荷のもとでひずむ状態を図４から図１８に示している。

第一組６１の孔部６３は、そのいくつかの孔部がもっとも外側の基部６９を有し、また別の孔部がもっとも外側の頂点７３をもつような別個の仕組みで位置づけられる。この仕組みでは、第一組６１の隣接する孔部６３の間で決定される負荷支持ウエッブ７５は実質的に一定の壁面厚さを有する。またその仕組みによって、ウエッブ７５はそのタイヤの半径方向に関連して位置づけられる。特に、図に示されているごとく、隣接するウエッブ７５は反対方向に傾斜している。前述の負荷支持ウエッブ７５がそのタイヤの半径方向に関連して、また互いに対立する方向において傾斜している特長は、そのタイヤに対して高いトルク負荷に耐える能力を付与する。その傾斜した負荷支持ウエッブ７５はそのタイヤが高いトルク負荷に従う時にそのタイヤの外部と内部の間での周方向のねじれに対抗するための支柱として機能する。

第二組６２の孔部６５間のスペースは、また負荷支持ウエッブ７７を提供することになる。

第一組６１の各孔部６３が第二組６２の各孔部６３と一致することで、周方向のウエッブ７９がその一致した孔部６３と６５の間で形成される。

それらのウエッブ７５、７７及び７９の仕組みは、負荷が地面接触域に集中しないように、そのタイヤに課される垂直負荷及び牽引負荷をそのタイヤ内で配分するシステムを提供する。

そのタイヤの内部１３には補強ストランド７２が組み込まれている。

第一組６１の孔部６３が、共通ピッチ円を中心として示されているが、それらの孔部６３は互い違いの仕組み等のように他の別の仕組みに容易に配置することが可能であることを理解できる。同様に第二組６２の孔部６５が共通ピッチ円を中心として示されているが、それらも又別の形式で配置可能であることが理解できる。

この例では、前述の孔部６０は前述の環状体５３を完全に貫通して伸びている。状況によっては、その孔部が環状体を貫通して伸びない方が好都合である場合もある。図１９を参照する。ここでは、孔部６３、６５がタイヤの一側面のみに開口してことを除いて、前述の図８ないし図１８に示す例のタイヤに類似した例に従うタイヤが図示されている。特にその孔部６３、６５は、それらの共通する側面５９から環状体５３に横方向に伸び、その環状体５３の対立する側面の内側で終端する。この方法では、その孔部６３、６５は、その対立する側面からは視認することはできない。

このように、その側面から観察する場合には、そのタイヤは、弾力性を確保するために孔部を組み込む非空圧式タイヤの外観を呈することはない。そのタイヤの対立する側面は、製造メーカが商標あるいはそのタイヤのサイズもしくは負荷支持特性などに関係する情報等を組み込むための自由なエリアを提供することができる。

図２０に示す例は、両側から環状体に横方向に伸びている孔部６３、６５は一対で位置づけられており、各対の二つの孔部はタイヤの反対側にあり、また対立する関係で内側に伸びていることを除いて、前述の図８ないし図１８に示す例に類似している。各対の二つの孔部は、その間で部位６５を決定するために互いの内部で終端する。

図２１に示されている例を参照すると、第二組６２の孔部６５が一般的に円形をしていることを除いて、図８ないし図１８に示す例に従うタイヤに類似したタイヤが示されている。

図１９、図２０、及び図２１に示す例に従うタイヤは、比較的に高い負荷で、低速状態で作動するべく仕組まれている。これらの条件は通常は産業界や鉱業の分野に適応される。それらのタイヤの一つの典型的な適用例はフォークリフトである。

別の環境によると、より高速で低い負荷条件で作動することが可能なタイヤが望ましい場合もある。そのような仕組みは、乗用車に適合される非空圧式タイヤである。図２２、図２３に示されている例は、上述の例に従うタイヤよりも高速で作動することが可能な非空圧式タイヤ８０に関するものである。この例に従うタイヤは、弾力性のある変形可能な環状体８２における孔部が、第一組８１の孔部８３や第二組８２の孔部８５であり、即ち二組の状態で配置されている点において、上述の例のタイヤに幾分類似している。しかしながら、この例における孔部８３、８５は、一般には角部が丸みを持つ長方形の断面をしている。

種々の例において、孔は二組の状態で配置されていると既に記載している。すなわち、最も外側にある第一組と、最も内側にある第二組である。

しかしながら、二組より多く孔部を備えることは有益である。この場合、孔部は断面において半径方向、外側に増加する。

図２１に示した例において、孔部６３，６５は角部が丸みを持ち、幾分正三角形に類似した三角形である。

図２４、２５に示した例は、第一組６１の孔部６３が向かい合わせの関係で、２つの離間したくぼんだ側を持つ孔と、閉曲線を形成する孔の間に伸びる曲線６３ｃ，６３ｄから成る形状をしている事を除いて図２１の例に幾分類似している。

この閉曲線は角部が丸みを持つ二等辺三角形に幾分類似している。各々の二等辺三角形の主軸はタイヤの半径方向の軸の線上にある。

更に、この例において三角形の各々の各部を丸くする湾曲半径は、図に見えるように例のそれより大である。

例の角部より大きな丸みは、高負荷状態のもとで、角部それ自体に折り目が出来る傾向をより軽減することに助力する。

そのような折り目が出来ることは、角部において鋭利な半径の区域を生じさせ、それは結果的にゴムの劣化やタイヤの早期破壊になる過度の熱の発生を引き起こす。

この例において、第一組の互い違いの孔部６３はわずかに相互に半径方向にオフセットしている
添付の図２６、図２７に示した例は、図２１に示した例に幾分類似している。この例においては、第一組６１の少なくともいくつかの孔部６３は、一般的には円形の断面を有している。特に、その孔部６３は、代替えの穴部が一般的に円形である様に配置されている。その残りの孔部は、その角部が丸みを持ち、またそれら各々の孔部の頂上部が最も外側に位置づけられている状態で、一般的な三角形をしている。

図２８の例は、その第一組６１の孔部６３が相互に互い違いではないことを除いて、上述の例と幾分類似している、すなわち、そのトレッドと各孔部６３の間のスペースは実質的に等しい。

直前の二つの例に従うタイヤは、確かに、それらの例より以前の例に従うタイヤと比較して、(より滑らかな乗り心地を確保するために)その回転特性が改良されている。

以前の例において、そのタイヤの弾力的に変形可能な本体は、単一構造である。ある状況では、そのタイヤの性能特性を高めるために、積層構造の本体を作ることが好都合である。図２９及び図３０に示す本発明の実施形態はそのようなタイヤを提供する。

図２９及び図３０を参照して、そのタイヤは内層９１と、中間層９２と及び外層９３とを含むゴムの三層の積層構造の環状体９０からなる。その三層は、個別に各インターフェース９５において互いに結合されている。その層の特長は、それらの層が後程説明するように履行する各々の機能に従って選択される。

その内層９１は(図示していない)ホイールリム等のように支持手段(サポート)と噛み合うためのタイヤの内部を提供する。その外層９３は地表と接するためにそのタイヤの外部を提供し、またトレッド表面９７を含む。

その中間層９２は負荷を支持したり、クッション効果をもたらすために備えられている。

その中間層９２のために採用されたゴムは、クッション効果をもたらすために弾力的であり、そのクッション特性はその中に形成された孔部９９の存在によって増大することができる。その孔部９９は、丸みを帯びた断面を有し、またその環状体９１の対立する側面１００に対して開口するようにタイヤを横断して伸びている。

その孔部９９は、２組で配置され、すなわち、その第一組１０１は複数の周方向に一定な間隔をもった孔部１０３からなり、またその第二組１０２は複数の周方向に一定な間隔をもった孔部１０５からなる。

第一組１０１の孔部１０３はその第二組１０２の孔部１０５よりも大きい断面積を有している。孔部１０３及び孔部１０５の断面積における違いは、そのタイヤの中間層９２の外周域において使用する重合材の量を低減することができる。これはその中間層９２の外域がその内域よりもより大きい弾力性を備えることに役立ち、また、そのタイヤ内の重合材の使用量を減少させ、それによって、タイヤの作動中発生する熱量を低減する。その中間層９２の外周域における増大した弾力性によって負荷状態のもとで比較的柔らかい乗り心地を提供することができる。負荷が増大するにつれて、そのより小さい孔部１０５から発生する内周域の低減した弾力性による衝撃は、累進的に増大し、それによって、苛酷な乗り心地を累進的に増大する。

その第二組１０２の孔部は一般的に断面が円形であり、またその第一組１０１の孔部１０３は一般的に角部が丸みを帯びた三角形である。その第一組１０１の孔部１０３は、図２９において示しているごとく、別の仕組みで位置づけることもできる。

その内層９１によってもたらされる内部は、そのタイヤをホイールリム上に容易に把持するために他の層以上の堅牢さを要求する。その堅牢さは補強リング１０９などのような補強手段１０７の存在によって増大することができる。

トレッド構造９７を備える外層９３は良好な耐摩耗特性を備える様に耐久性がなければならない。

この実施形態において、色々な層９１、９２及び９３の硬さはそのタイヤの半径方向の外方向に向かって減少する。その内層９１は硬質ゴムからなり、そのゴムはショワーＡ硬度で約８５から９０の範囲の硬度をもっている。その中間層９２はクッション効果及び負荷を支持するために、幾分軟質であり、ショワーＡ硬度で約７０から７５の硬度をもつ。トレッド構造９７を提供する外層９３は良好な寿命を確保するように耐摩耗性を考慮して選択されたゴムで成形され、またショワーＡ硬度で約６３から６５の硬度を有する。

既に記載し、また図解した色々な例や実施形態から判断して、その弾力的に変形可能な本体において形成された孔部が色々な断面形状をとることが可能であることは明白である。他の色々な断面形状が、添付図の図３１から図３５に図解した形状を含むことが可能である。各図解した形状１３０は基軸１３２と最大幅に対応する位置において前述の基軸１３２を横断する副軸１３４をもつように細長いものである。図３５に示した形状では、そのような二つの軸を持つ。各々の形状は基軸にそって対立した関係において二つの端部１３１を有する。典型的にはその孔部は、各々が構造体の周期運動の方向に垂直な断面形状の基軸をもつように配置されている。

各形状１３０は、対立する関係において一対の円弧１３３と閉曲線を完成するために円弧１３３の間を伸びる二つの中間線１３５からなる閉曲線である。色々な図面から判断して、その中間線１３５は直線もしくは曲線であることが分かる。

それらの色々な形状１３０はその基軸１３２に沿う寸法と副軸に沿う寸法との比率が２:１までである。図３１に示した形状においてはその比率は好適には１．４：１から１．６：１の範囲内である。

既に記載した色々な例や実施形態は、ホイール用のタイヤの形状における構造体を意図したものである。

前記の説明から判断して、色々な例や実施形態に従う構造体は、通常の作動負荷のもとで変形する時に構造体において、望ましくない高い応力集中部を避けるか、あるいは少なくとも低減するための簡単で非常に効果的な仕組みを提供する。これは、通常作動負荷のもとでの変形時に、望ましくない応力の上昇を引き起こす鋭利な半径域を創出することなく、またその壁部が互いに接触することなく、その孔部が閉曲線まで変形するように、その構造体の弾力的に変形可能な本体内でその孔部の断面形状を選択することによって達成される。

本発明の範囲は既に記載した色々な実施形態の範囲に限定されることはない。

図１は、タイヤが無負荷状態において図示されている先行技術における公知のタイプの非空圧式タイヤの図である。 図２は、図１に類似した図であるが、そのタイヤは静的負荷のもとで変形状態において図解されている。 図３は、例１に従うタイヤの斜視図である。 図４は、前述の例１に従うタイヤの部分的な斜視図である。 図５は、前述の例１に従うタイヤの部分的な側面図である。 図６は、地面に接地し、また静的負荷状態のもとで撓ませた前述の例１に従うタイヤを図解する部分的な側面図である。 図７は、図６に類似した図であるが、そのタイヤは高いトルク負荷状態のもとで撓ませている。 図８は、例２に従うタイヤの斜視図である。 図９は、図８のタイヤの側面図であり、そのタイヤをホイールリムに取り付けた状態を示す。 図１０は、トレッドの構造を示すタイヤの端面図である。 図１１は、図９の線１３−１３に沿う横断面図である。 図１２は、包括的に、色々な静的負荷のもとで撓む例２に従うタイヤの図である。 図１３は、包括的に、色々な静的負荷のもとで撓む例２に従うタイヤの図である。 図１４は、包括的に、色々な静的負荷のもとで撓む例２に従うタイヤの図である。 図１５は、包括的に、色々な静的負荷のもとで撓む例２に従うタイヤの図である。 図１６は、包括的に、色々な静的負荷のもとで撓む例２に従うタイヤの図である。 図１７は、包括的に、色々な静的負荷のもとで撓む例２に従うタイヤの図である。 図１８は、包括的に、色々な静的負荷のもとで撓む例２に従うタイヤの図である。 図１９は、例３に従うタイヤの断面図であり、そのタイヤがホイールリム上に取り付けられた状態を示す。 図２０は、例４に従うタイヤの断面図であり、そのタイヤがホイールリム上に取り付けられた状態を示す。 図２１は、例５に従うタイヤの側面図である。 図２２は、負荷のもとで変形する例６に従うタイヤの側面図である。 図２３は、負荷状態のもとでの変形を示す前述の例６に従うタイヤの部分的な側面図である。 図２４は、例７に従うタイヤの側面図である。 図２５は、例７に従うタイヤの部分的側面図である。 図２６は、例８に従うタイヤの側面図である。 図２７は、図２６の例における孔部の形状を拡大スケールで示す部分図である。 図２８は、例９に従うタイヤにおける孔部の形状を示す部分図である。 図２９は、本発明の実施形態に従うタイヤの側面図である。 図３０は、図２９に示す実施形態に従うタイヤの断面図である。 図３１は、包括的に、変形していない状態において本発明に従う車両用非空圧式タイヤにおける孔部に関する他の形状を図解している。 図３２は、包括的に、変形していない状態において本発明に従う車両用非空圧式タイヤにおける孔部に関する他の形状を図解している。 図３３は、包括的に、変形していない状態において本発明に従う車両用非空圧式タイヤにおける孔部に関する他の形状を図解している。 図３４は、包括的に、変形していない状態において本発明に従う車両用非空圧式タイヤにおける孔部に関する他の形状を図解している。 図３５は、包括的に、変形していない状態において本発明に従う車両用非空圧式タイヤにおける孔部に関する他の形状を図解している。

符号の説明

１ 非空圧式タイヤ
２ 弾力材の本体
３ 孔部
４ 側面
５ 孔部壁
６ 区域
７ 孔部壁の一つの部分
８ 孔部壁の一つの部分
10 非空圧式タイヤ
11 地表面
12 環状体
13 半径方向の内端
15 内面
17 外端
19 外面
21 成形トレッド
23 側壁
25 孔部
25a 外端部
26 閉曲線
26a、26b 円弧
28 基軸
25b 内端部
27 ウエッブ
28 基軸
29 軸
30 天井部
31 部分
32 孔部壁
33 隣接部分
32 孔部壁
51 タイヤ
53 環状体
56 ホイールリム
57 外部
58 トレッド
59 側面
60 孔部
61 第一組
62 第二組
63 孔部
63a、63b 円弧
63c、63d 曲線
65 孔部
69 基部
72 補強ストランド
73 頂点
75 ウエッブ
77 負荷支持ウエッブ
79 ウエッブ
80 非空圧式タイヤ
81 第一組
82 環状体
82 第二組
83 孔部
85 孔部
90 環状体
92 中間層
93 外層
95 インターフェース
97 トレッド構造
99 孔部
100 側面
101 第一組
102 第二組
103 孔部
105 孔部
109 補強リング
107 補強手段
130 形状
131 端部
132 基軸
133 円弧
134 副軸
135 中間線

Claims (4)

1. 孔部壁によって区画された孔部を内部に複数有する弾力的に変形可能な本体からなる周期的に可動で地表面に接地する構造体としての非空圧式タイヤであって、
   前記構造体は、周期的に可動なサポート上に位置する内部と、地表面に接するために前記内部の外側に配置された外部と、該外部及び内部の間に配置されて、弾力的に変形可能な中間部とを有し、
   前記中間部が外部よりも硬い硬度とされ、
   前記孔部が、前記中間部内に完全に位置し又は中間部と外部及び内部とに跨るように位置していることを特徴とする車両用の非空圧式タイヤ。
2. 請求項１の車両用の非空圧式タイヤにおいて、
   各々の孔部は無負荷の状態で、タイヤ半径方向に対向する一対の一定な間隔をもった円弧からなり、前記円弧の凹面側が対面関係にあり、その中間線が前記円弧の間を伸びている断面形状をなしていることを特徴とする車両用の非空圧式タイヤ。
3. 請求項２の車両用の非空圧式タイヤにおいて、
   孔部の対面する円弧の間に伸びている中間線が曲線であることを特徴とする車両用の非空圧式タイヤ。
4. 請求項２の車両用の非空圧式タイヤにおいて、
   各々の孔部の一対の円弧は不等な曲面半径を有しており、
   周方向に隣接する孔部は、一方が大きい曲面半径の円弧をタイヤ半径方向外側に有し、他方が小さい曲面半径の円弧をタイヤ半径方向外側に有するように位置づけられていることを特徴とする車両用の非空圧式タイヤ。

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