JP2014521551A - 陸上車両用タイヤ - Google Patents

Abstract

陸上車両用のホイールアセンブリが提示される。ホイールアセンブリは、その内面によってキャビティを閉囲するエンベロープ構造を備えるタイヤを備える。エンベロープ構造は、円周方向表面を有する外側の路面係合側面と路面係合側面と一体であり、かつ、路面係合側面から延在する対向する側壁とを備える。側壁は、側壁の自由端によって、タイヤがそれによってホイールハブに接続可能であるタイヤの内側のリム係合面を画定する。対向する側壁はそれぞれ側壁内のサスペンションアセンブリを画定する表面パターンを備え、それにより、エンベロープがガスによって圧縮されるときにタイヤエンベロープがタイヤエンベロープの最大体積に向かって伸張することを防止し、一方、タイヤの路面係合側面が表面と実質的に一定の接触を維持するよう、荷重印加されるかまたは減圧されるときにタイヤエンベロープの変形を可能にする。

Description

本発明は、陸上車両の推進を改善することを目的とした、車両用のタイヤおよび／またはホイールアセンブリに関する。

陸上車両の効率的な操縦性を提供するために、陸上車両のリム搭載式タイヤは、タイヤのガス封入圧までガス封入する必要がある一方で、特にこのようなタイヤの側壁のタイヤエンベロープのパンクの発生は、内部空気圧の非常に急速な損失を引き起こす場合があることが一般に知られている。車両のタイヤの空気抜け時に車両を運転するという課題を解決することを目的とした公知の手法は、圧力の損失をユーザに警告するために、タイヤ内のガス圧力についての変化の早期検出が可能なセンサまたは空気抜け警告デバイスの装備、ならびに、出来る限り長い間、タイヤに関するパンクの影響を遅延させるための種々の設備の装備を伴う。例えば、従来のタイプのタイヤは、内部に、種々の要素であって、一部は、ポリウレタンゴムなどのようなエラストマーを含む、種々の要素を備えることができ、それにより、主要な外側タイヤのパンク時にまたは主要な外側タイヤの圧力の損失時に、内側構造が、外側タイヤのための支持体として役立つ場合がある。タイヤの内部に設置され、また、通常使用時にはガス封入されないが、タイヤのパンク時にタイヤ内の圧力損失を低減させることができるデバイスも知られている。さらに、標準的なタイヤでは、圧力と、トルクおよび側方力に耐えるタイヤの能力との間に強い依存性が存在する。すなわち、標準的なタイヤの内部圧力が小さいほど、タイヤの安定性が失われ、タイヤの正確な操行能力が低下することになる。

本発明は、陸上車両を保持し推進させるために使用されうる新規の移動アセンブリを提供する。より具体的には、本発明は、陸上車両のタイヤの構成のための新規な手法を提供する。

本発明のタイヤは、ガスエンベロープとして構成することができ、一方、いくつかの実施形態では、ガスは空気でありうる。本発明のタイヤの構成は、タイヤガスの封入に関わる技術的手順を省略できるか、または少なくとも大幅に低減されるようなものである。

これに関連して、以下が理解されるべきである。先に示したように、陸上車両の効率的な操縦性を提供するために、陸上車両のホイールアセンブリは、変形するために実質的に可撓性があるべきであり、また、ホイールアセンブリが変形している間、接触表面によりよく追従し、よりよい摩擦が可能になることになり、同時に、可撓性は、衝撃吸収を可能にすることになり、乗り心地と、車両の一般的な安定性および安全性との両者に寄与する。多くの場合、可撓性は、タイヤに封入するガス（その大半が空気）を使用することによって得られる。標準的なタイヤは、閉鎖されたガス封入式可撓性エンベロープからなり、ガス／空気が、エンベロープを、実質的にその目一杯の径方向寸法まで伸張させ、したがって、所与のエンベロープについて考えられる最大の体積を実質的に画定し、このようなタイヤエンベロープにおけるどのような可撓性または変形も、エンベロープの表面の歪みおよび伸張を発生させる。変形は、熱を生成し、疲労を引起し、摩耗およびエネルギー損失を引き起こす。さらに、変形を発生させた上記の方法は、以下でさらに述べるように、タイヤの歪みエリア（タイヤトレッドの接触パッチ）と路面との間を十分に接触させない。

本発明は、半可撓性エンベロープを提供し、この半可撓性エンベロープは、数学的定義によって、このようなエンベロープが画定しうる理論的体積より実質的に小さい体積を画定する。すなわち、このエンベロープは、ガスにより圧縮されると、その独特な構造によって制限され、したがって、その最大体積に向かう伸張を防止する。さらに、エンベロープのプロファイルは、タイヤのトレッド部が、路面との良好な一定の接触を維持すると共に、車両から地面に対して、トルクを送出し、横力を支持するその能力を維持するように、荷重印加されるときかまたは減圧されるときにタイヤの変形を可能にし、変形している間に、実質的に少ない熱を生成する。

本発明のタイヤの側壁は、湾曲表面の組合せを呈する。そのため、湾曲表面の組合せは、無限個の点であって、点の間の関係、すなわち、表面に沿う互いに対する相対的距離を維持する、無限個の点によって形成される組合せ式表面として記述されることができ、それにより、表面の湾曲または折り曲げは、表面に沿う点の間の関係を変化させることがなく、したがって、表面の伸張または歪みを伴わないことになる。逆に、標準的なタイヤの側壁は、単一関係を維持する無限個の点として記述されうる球表面として定義されうる。すなわち、球の任意の変化は、点のうちのいくつかの点の間の関係を変化させ、したがって、多くの場合、熱を生成する伸張および歪みを伴うことになり、また、表面材料の疲労を引起す場合がある。

そのため、本発明の１つの幅広い態様では、陸上車両用のホイールアセンブリが提供され、このホイールアセンブリは、ホイールハブ上に搭載可能に構成可能に構成されるタイヤエンベロープを備え、タイヤエンベロープは、タイヤエンベロープの内面によって、エンベロープの幾何形状によって画定される一定最大体積（すなわち、構造的制約の存在しない状態で達成可能な最大体積）を有するガスキャビティを画定し、タイヤエンベロープは、その側壁内にサスペンションアセンブリを備えるかまたはこれを画定する（例えば、サスペンションアセンブリはタイヤエンベロープの側壁に埋め込まれる）。その結果、前記キャビティ内のガス圧力下で、ガス圧力によって課される膨張を通して達成可能な体積は、エンベロープの幾何形状によって画定される前記最大体積より実質的に小さい。

本発明のタイヤは、車両をよりよく懸垂保持するためにガス／空気が充填されうるが、トルクを伝達すること、または、横力に耐えることについてのこのような要求を持たない。タイヤは、サスペンション衝撃吸収剤としてガス／空気を使用しながら、空気タイヤとして動作するように設計されうるが、タイヤは、ガス／空気なしで安全に機能する場合があり、非空気ホイールとして設計され、その構造を利用して、トルクを送出し、横力に耐える。非空気構成は、ガス／空気を使用することができない、または、その使用が望ましくない場合（例えば月面車両など）にも有用である。

タイヤは、外側の路面係合面（「トレッド（ｔｒｅａｄ）」と呼ばれ、円周方向表面を有する）と、対向する側部表面／側壁とを有し、側部表面／側壁は、路面係合面と一体でありかつ路面係合面から延在し、側壁の自由端によって、タイヤがそれによって移動アセンブリに接続可能であるタイヤの内側のリム係合面を画定する。本発明によれば、タイヤの対向する側壁のそれぞれは、表面レリーフの形態のパターンを有し、そのパターンは、いくつかの実施形態では、実質的にＶ字形断面を有する少なくとも１つの溝を画定し、路面係合面（トレッド）とリム係合面との間に位置する。実質的にＶ字形断面を有するこのような溝は、以下で、Ｖ字形溝と呼ばれる。このような溝は、同様に、それぞれのＶ字形溝が側壁を２つの２次元湾曲表面に分割するかのように記述されうる。

そのため、このような実施形態によって、側壁は、路面係合面とリム係合面との間に延在する（すなわち、タイヤの径方向軸に沿う）１つまたは複数のＶ字形溝を画定する表面パターンを有する。全体的に可撓性の／弾性のタイヤ材料で作られ、実質的に丸い頂部を有するこのような溝の装備は、タイヤに所望のサスペンションアセンブリを提供する。これは、非常に低い空気圧を含む（さらに内部がゼロ圧力の）タイヤ（ロコモーヂョンアセンブリ）が、依然として、力に耐え、十分な操縦性を持って車両を回転させ運転できることを可能にする。

一般に、要求される溝のＶ字形幾何形状は、任意の適した頂部角度によって達成することができる。いくつかの実施形態では、Ｖ字形溝の交差側面は、実質的に切頭円錐の構造（または、全体が円錐形の構造）の対向するセグメントの対によって形成される。陸上車両の移動アセンブリにおいて切頭円錐を使用する一般的な概念は、本出願の譲受人に譲渡され、参照により本明細書に組込まれる国際（ＰＣＴ）出願第ＰＣＴ／ＩＬ２０１１／０００１１５号に記載される。

本発明によれば、タイヤは、ホイール−タイヤユニットを構成し、ホイール−タイヤユニットは、ガス媒体で充填される場合があるかまたは充填されない場合があるキャビティ／内腔を閉囲するエラストマー材料組成物（または、セミエラストマー材料）の上述したエンベロープ構造によってだけ構成することができる。タイヤは、好ましくは、その側面に沿ってかつ側面にわたって所望の剛性および可撓性分布を有するように構成される。そのため、剛性および可撓性は、側壁の異なる領域で異なるとすることができる。すなわち、側壁は、少なくともタイヤの径方向軸に沿って一定の剛性／可撓性パターン（径方向パターン）を有し、いくつかの実施形態では、側壁の円周に沿ってさらなる剛性／可撓性パターン（円周方向パターン）を有する場合がある。これらの異なるレベルの剛性および可撓性は、プラスチック、鋼、バネなどのような植込み型／埋め込み式剛性材料を含むことができるいくつかの方法によって達成されることができ、剛性は、以下でさらにより具体的に述べるように、ケーブルなどの非ストリーキング要素、または、テキスタイルコードナイロン、ケブラー等のようなコード、および／または、硬質ゴムなどの比較的硬質の／硬いエラストマーの組合せを使用して「梁（ｂｅａｍ）」構造を形成することによって得ることができる。

エンベロープが圧縮ガス／空気で充填される場合、構造は、エンベロープが持ちうる考えられる最大体積を画定するようガスがエンベロープを膨らませることをなくされる必要がある。したがって、エンベロープの所望の形状を維持するために、一定の制限が設定される必要がある。（タイヤのリム／ハブ係合面に近い）溝の内側部分は、その径を増加させる傾向がある。したがって、溝の内側面を非伸張性要素で構築することは、エンベロープ構造を支持し、内側面が外に「膨らむ（ｂｕｌｇｉｎｇ）」ことを防止することになる。

さらに、溝の内側面および外側面がガス／空気圧に耐えるために、溝の内側面および外側面は共に、タイヤの径方向軸に沿って十分に剛性がある。本発明のいくつかの実施形態では、溝面の径方向剛性を維持することが望ましいが、同時に、円周方向可撓性を獲得することが望ましい。したがって、溝構造は、不均等な方法で強化されるため、溝構造は、径方向軸に沿ってだけ比較的剛性のある要素を含むことができる、または、離間した関係で溝面（複数可）の周りに円周方向に配列されるパターン要素（スロット、突出部、薄い領域）の列が設けられ、それにより、径方向剛性を維持しながら、円周方向構造を弱化させるように、溝構造を設計することができる。同様の原理は、隆起の列が、溝面（複数可）の周りに円周方向に延在し、同様の結果を得る場合に適用することができる。

そのため、タイヤは、その側壁にわたって、すなわち、路面係合面とリム係合面との間に一定の剛性パターンを有することができる。このパターンは、溝の頂部および溝の対向する面の角が、両者の間のタイヤ領域に比較して十分に弾性があること（例えば、これらの領域内でより薄い厚さでタイヤを作ることによって達成される）によって画定される。結果として、溝の２つの部分は、屈曲できるが、変形できない２つの梁として機能する。このような溝付きタイヤの全体的な形状が維持され、いずれの変化も可逆的である。一方、タイヤは、壊れない間に、タイヤにかかる力を吸収するのに十分な可撓性を有するべきである。さらに、溝の内側面は、タイヤの全体的にホイールに似た形状を維持するために、「径方向（ｒａｄｉａｌ）」剛性と「円周方向（ｃｉｒｃｕｍｆｅｒｅｎｔｉａｌ）」剛性の両方に対して比較的高い剛性を有する場合があり、（タイヤの路面係合面に近い）溝の外側部分は、比較的低い剛性である場合がある。

そのため、剛性および可撓性の所望の組合せは、タイヤの全体的に可撓性の材料内に適切な剛性パターンを設けること、すなわち、径方向に沿って、すなわち、Ｖ字形溝の頂部および角において３つの屈曲点を確保しながら、外側部分に比べて、溝の内側部分において高い径方向剛性および高い円周方向剛性を設けることによって達成されうる。先に示したように、第２の剛性パターンが、溝の内側部分および外側部分の円周方向に沿って円周方向パターンとして設けられうる。これは、溝に沿って配列された離間スロットの列（スロット間の空間内と異なる剛性の埋め込み式材料および／または不均等な壁厚を有する領域）によって達成することができ、そのとき、スロットの配向は、（溝にわたって）タイヤ平面に実質的に垂直である。そのため、このような溝がその円周に沿って延在するタイヤは、（溝にわたって）タイヤの径方向の第１の剛性パターン、またおそらくは同様に、円周方向の第２の剛性パターンを有する。

そのため、本発明の別の幅広い態様によれば、陸上車両用のタイヤエンベロープが提供され、タイヤエンベロープは、タイヤの路面係合面とタイヤのリム係合面との間に延在する、タイヤエンベロープの側壁に表面パターンを備え、前記表面パターンは、側壁に埋め込まれたサスペンションアセンブリとして構成され、それにより、エンベロープがガスによって圧縮されるときにタイヤエンベロープがタイヤエンベロープの最大体積に向かって伸張することを防止し、一方、タイヤの路面係合面が表面と実質的に一定の接触を維持するよう、荷重印加されるかまたは減圧されるときにタイヤエンベロープの変形を可能にする。

本発明のさらに別の幅広い態様によれば、陸上車両用のタイヤが提供され、タイヤは、エンベロープ構造の内面によってキャビティを閉囲する、エンベロープ構造を備え、前記エンベロープ構造は、円周方向表面を有する外側の路面係合面と、前記路面係合面と一体でありかつ前記路面係合面から延在する対向する側壁を備え、側壁は、側壁の自由端によって、タイヤがそれによって移動アセンブリに接続可能であるタイヤの内側のリム係合面を画定し、対向する側壁のそれぞれは、路面係合面とリム係合面との間に延在し、かつ、実質的にＶ字形断面を有する少なくとも１つの溝の形態の表面レリーフを画定する表面パターンを備え、側壁のそれぞれは、側壁にわたって所定の剛性パターンを有するように構成される。

剛性パターンは、Ｖ字形溝の頂部におけるタイヤの剛性が比較的小さく、したがって比較的可撓性が高い領域、および、溝と、それぞれタイヤの路面係合面およびリム係合面との間の接続によって画定される角を備えることができる。

剛性パターンは、タイヤの路面係合面に近い溝の外側面とタイヤのリム係合面に近い溝の内側面のそれぞれの中で異なる剛性のタイヤを備えることができる。例えば、溝の内側面は、溝に埋め込まれ、タイヤの半径方向軸および円周方向軸の少なくとも一方の軸に沿って延在する支持要素の列を備える。

路面係合面は、タイヤの円周方向軸に沿って所定の剛性を有するように構成される。そのため、路面係合面は、路面係合面に埋め込まれた支持要素の列を備えることができる。

上記に代えてまたは上記に加えて、剛性パターンは、溝の外側面および溝の内側面の少なくとも一方の面の厚さを変動させることによって形成することができる。

一般的に言えば、タイヤの溝付き側壁およびタイヤ内でのタイヤ材料の適切な剛性／可撓性分布は、タイヤキャビティ内の圧力の損失／減少に対してほとんど全く制限なしで、このようなタイヤを使用してロコモーショナセンブリの効率的な動作を可能にする最適なサスペンションアセンブリを生成する。

先に示したように、溝（および外側角）の頂部のタイヤ領域は比較的可撓性がある。変形可能ホイールでは、側壁の可撓性部において（特に、前記頂部において）、かなりのひずみが発生する場合があることが本発明の実施形態によって認識された。本発明は、特別に設計された荷重支持機構を設けることによってこのようなひずみを低減する解決策を提供する。

そのため、本発明は、さらなる態様では、上述したタイヤによって画定されるガス封入可能な格納部を有する変形可能ホイールアセンブリと、複数の支持要素によって形成される荷重支持機構であって、第１の離間要素の列および第２の離間要素の列を備える、荷重支持機構とを提供し、列のそれぞれの要素は、実質的に切頭円錐の構造を共に画定し（すなわち、要素の遠位端の規定された点をリンクする線が、切頭円錐を画定する）、２つの切頭円錐構造は、一方の構造の要素が他の構造の要素に嵌入接合する状態で、互いに交差する。

本明細書で開示される主題をよりよく理解し、その主題が実際にどのように実施されるかを例示するために、添付図面を参照して単に非制限的な例として、実施形態がここで述べられる。

溝付き側壁を有する本発明のタイヤを利用する場合と比較した、荷重印加されているときの従来のタイヤの典型的な挙動を示す図である。 それぞれタイヤの荷重印加状態および荷重未印加状態における、本発明のタイヤを利用する移動アセンブリのフットプリントを示す図である。 それぞれタイヤの荷重印加状態および荷重未印加状態における、本発明のタイヤを利用する移動アセンブリのフットプリントを示す図である。 本発明のタイヤの例を示す図である。 本発明のタイヤの側壁に設けられるパターンの例をより具体的に示す図である。 本発明のタイヤの側壁に設けられるパターンの例をより具体的に示す図である。 本発明のタイヤに設けられる幾何学的でかつ剛性のパターンの例を示す図である。 所望の剛性パターンを提供するために、タイヤに埋め込まれた支持アセンブリの構成についての特定ではあるが非制限的な例を示す図である。 所望の剛性パターンを提供するために、タイヤに埋め込まれた支持アセンブリの構成についての特定ではあるが非制限的な例を示す図である。 本発明のタイヤで使用されうるさらなる剛性パターンを例示する図である。 所望の剛性および可撓性パターンを提供するために、タイヤに埋め込まれた考えられる別の支持アセンブリを示す図である。 所望の剛性および可撓性パターンを提供するために、タイヤに埋め込まれた考えられる別の支持アセンブリを示す図である。 本発明のタイヤの有利な動作上の特徴を示す図である。 本発明のタイヤの有利な動作上の特徴を示す図である。 本発明の実施形態による、変形可能ホイールの斜視図である。 図７のホイールの斜視断面図である。 内部の荷重支持構造がタイヤ内に含まれる状態でのホイールの一部分の拡大断面図である。 強化要素とタイヤの側壁との連結方法を示すタイヤの一部分の斜視断面図である。

上述したＶ字形溝構造を利用する、本発明に従って構成されるタイヤの特徴をよりよく理解するために、本発明のタイヤと比較した場合の、従来のタイヤの典型的な挙動（そのサイズまたは断面によらない）の背後にある物理的理由を述べる図１Ａ〜１Ｃが参照される。図１Ａは、荷重印加状態および荷重未印加状態にあるタイヤを示す。図では、径６２０を有する中央の円Ｃ_１はリムを構成し、円Ｃ_２は荷重未印加のタイヤであり、リムＣ_１と荷重未印加のタイヤＣ_２の外周との間の線Ｌ_１およびＬ_２は、ノーマルタイヤ内のタイヤ側壁の線を示す。完全にガス封入されたタイヤの側壁は、外周とリムとの間で最大距離を規定する。すなわち、任意の条件下の外周は、タイヤの外径を破ることができない。曲線Ｒ_１は、空気抜けしたときの従来のタイヤの状態に相当し、一方、曲線Ｒ_２は、空気抜けしたときの本発明によるタイヤの状態に相当する。

空気がタイヤから放出されると、タイヤは、（車両の重量のもとで）圧壊し、ゴムは、どこかへ歪みされる必要があることになる。円周方向寸法が元の径（線Ｌ_１およびＬ_２）を増加させることができないため、ゴムは、ほんのわずか収縮し圧縮され、フットプリントをわずかに増加させることになる。タイヤがさらに空気抜きされる場合、タイヤは、圧壊しなければならないことになり、タイヤは、外側に圧壊できないため、曲線Ｒ_１で示すように内側に圧壊することになる。同じことが本発明のタイヤに関して起こる場合、外周は、（荷重のもとで）押し潰されることになり、外周は、制限がないため（側壁は、ここでは、実際には「カップの壁（ｗａｌｌ ｏｆ ｔｈｅ ｃｕｐ）」でありかつほぼ水平であり、側壁は、リムから「離れる（ｇｅｔ ａｗａｙ）」ことできる）、曲線Ｒ_２で示すように地面の形状を吸収し受取るように変形することになる。

図１Ｂおよび図１Ｃは、それぞれ本発明のタイヤのガス封入された状態およびガス抜きされた状態における本発明のタイヤのフットプリントを示す。

本発明に従って構成されるタイヤを示す図２Ａ〜２Ｃがここで参照される。図２Ａは、その内面１１１がキャビティ１１２を閉囲するエンベロープ構造として構成されるタイヤ１００を示す。キャビティ１１２をガス、例えば空気で充填することができる。一般に、タイヤは、ガス封入式であるかまたはガス封入式でないとすることができる。タイヤエンベロープ１００は、外側の路面係合面１１０（円周方向表面を有するトレッド）と、路面係合面１１０と一体でありかつ路面係合面１１０から延在する対向する側壁１２０Ａおよび１２０Ｂを有する。側壁は、側壁の自由端１６０によって、移動アセンブリ（図示せず）のリムに接続可能であり、したがって、実際にはリム係合面を画定する。本発明によれば、対向する側壁１２０Ａおよび１２０Ｂのそれぞれは、路面係合面１１０とリム係合面１６０との間に少なくとも１つの実質的にＶ字形の溝１４０を画定する表面パターンを有する。本発明の非制限的な例では、それぞれの側壁内に、単一溝パターンが設けられる。

溝１４０は、溝頂部１８０で交差する内側および外側の面１５０および１３０を有する。図２Ｂを見てわかるように、溝の外側面１３０は、タイヤエンベロープ１００の角領域１７０によって路面係合面１１０に接続され、溝の内側面１５０は、エンベロープ１００の別の角領域１９０によってリム係合面１６０に接続される。その構成は、これらの角および頂部領域１７０、１８０、および１９０が、溝の内側面および外側面に比べて低い剛性および高い可撓性／弾性を有するようなものである。そのため、側壁１２０Ａ、１２０Ｂのそれぞれは、少なくとも１つのＶ字形溝１４０を形成する表面パターンを有し、また同様に、タイヤの側壁にわたって（すなわち、径方向軸に沿って）延在する剛性パターンを有する。同様に図に示すように、タイヤは、タイヤのリム係合面１６０において、タイヤをリムに固定し、ほとんどの場合、スチールコードから構築される非伸張性円周方向部材（ビード）によって通常形成される。

好ましくは、側壁１２０Ａおよび１２０Ｂは、溝１４０の異なる剛性の内側および外側の面１５０および１３０によって画定されるさらなる剛性パターンを有する。より具体的には、タイヤ１００のリム係合面１６０に接続される溝１４０の内側面１５０は、タイヤの路面係合面１１０に接続される溝の外側面１３０より高い剛性を有する。内側面１５０は、径方向軸と円周方向軸の両方に沿って外側面１３０より高い剛性を有する。

図３は、表面パターンおよび剛性パターンをより具体的に示す。図示するように、これらのパターンは、タイヤ１００の「径方向軸（ｒａｄｉａｌ ａｘｉｓ）」として一般に定義されうる、経路３１０、すなわち側壁１２０Ａにわたって延在する。パターンの一方は、少なくとも１つの溝１４０の装備によって画定される表面レリーフの形態であり、他のパターンは、経路３１０に沿う剛性パターン（例えば、材料組成）である。剛性パターンは、少なくとも角１７０、１９０および頂部１８０に低い剛性を設けることによって、またおそらくは、溝の異なる剛性の外側および内側の面１３０および１５０によって形成される。

一般に、側壁にわたる剛性パターンは、異なる程度の硬化プロセスを受けており、かつ／または、異なる厚さを有する、ゴムなどの異なる材料または同じ材料を使用することによって達成することができる。剛性パターンは、タイヤに支持構造を組み込むことによって生成することができる。支持構造は、通常、ケーブル、織り物、コード、テキスタイル、マイクロファイバなどの支持要素の所定の機構の形態である。支持要素は、タイヤ内で所望の剛性および可撓性分布を提供するために、円周方向軸および径方向軸に関して配向され、リム係合面（ビード）１６０から路面係合面（トレッド）１１０までの経路３１０によって画定されるタイヤの断面に沿って円周方向長さを確保することを実現すると共に、同じ断面に沿って円周方向可撓性を維持する。同様に、剛性および可撓性分布は、角領域、すなわち、溝とビードとの間の領域１９０、内側面と外側面との間の領域１８０（すなわち、溝頂部領域）、および溝とトレッドとの間の領域１７０（いわゆる「肩部（ｓｈｏｕｌｄｅｒ）」）において、十分に屈曲性がある点を維持しながら、内側および外側の面（円錐）１５０および１３０にわたって径方向剛性を維持するように選択されるべきである。

本発明のタイヤ１００の特定ではあるが非制限的な例を示す図４Ａおよび図４Ｂが参照される。図に示すように、溝の面ならびに路面係合面は、支持要素を備える。支持要素は、肩部（図３の１７０）の近くで路面係合面に沿って延在するいわゆる肩部ベルト、内側円錐パイル、および外側円錐パイルを含み、内側円錐パイルおよび外側円錐パイルは、両者の間で、また、径方向軸および円周方向軸に関して一定の角度関係を持って配向される。

図４Ａの特定の例に示すように、剛性パターンは、路面係合面１１０ならびに側壁１２０Ａ内の溝の外側および内側の面において、タイヤエンベロープに埋め込まれたケーブル４１０および４２０を設けることによって達成されうる。図４Ｂは、異なる角度からの図４Ａの同じ構成を示す。ケーブル４１０が、角１７０の近くの路面係合面１１０においてタイヤの円周方向長さを確保するために使用されることが留意されるべきである。

上述した例のうちの任意の例でさらに使用されうる本発明の別の特徴を示す図４Ｃがここで参照される。本発明のいくつかの実施形態では、タイヤは、側壁１２０Ａ内に作れられた溝１４０の外側および内側の面の少なくとも一方の面の円周方向軸に沿って延在するさらなる剛性パターンを有する。この特定ではあるが非制限的な例を見てわかるように、溝１４０の外側および内側の面１３０および１５０は、剛性パターンを画定する変動する厚さを有する。変動する厚さは、薄い屈曲領域４６０によって間隔をあけられた離間した比較的厚い領域４５０の列によって形成され、その列は、溝のそれぞれの面の円周方向軸にそって延在し、その領域は、タイヤ平面に対して（すなわち、溝面にわたって）実質的に垂直に整列する。この構成は、特に、パターン特徴、すなわち異なる領域４５０と４６０の厚さ、局所的に隣接する厚い領域４５０間の距離（すなわち、薄い屈曲ゾーン４６０の長さ）を適切に選択することによって、所望の円周方向剛性パターンを達成することを可能にする。

所望の剛性が、スロットによって突出（厚い）領域４５０を置換し、したがって、タイヤの厚い領域によってすることによって間隔をあけられた薄い領域を形成することによって得ることができることが、具体的に示さないが、留意されるべきである。異なる実施形態では、溝面に沿うこのような変動する剛性（剛性／可撓性パターン）は、離間した凹所／溝を有する溝面を形成し、望ましくは剛性の要素をそこに取付ける／埋め込むことによって達成することができる。

既に上述したように、本発明のタイヤは、その径方向に沿って剛性があるべきである。本発明のいくつかの実施形態では、タイヤの径方向剛性を維持し、一方同時に、円周方向可撓性を維持することが望ましい。したがって、Ｖ字形溝を、非均等な方法で強化することができる。これは、タイヤに支持構造を設ける／埋め込むことによって達成することができ、支持構造は、径方向軸に沿うタイヤの剛性を付加するが、同時に、その円周方向にタイヤが十分に可撓性があることを可能にする。

これを得る例は、図５Ａおよび図５Ｂに例示されるバネに似た支持構造を使用することによる。図５Ａは、溝１４０の外側および内側の面１５０および１３０に埋め込まれた連続バネ５１０の形態で、このようなバネに似た支持体の１つの考えられる非制限的な例を示す。連続バネ５１０は、頂部１８０を通過しながら、溝の外側面１５０からその内側面１３０まで溝１４０全体にわたって延在する。溝およびタイヤ全体に、径方向および円周方向の所望の剛性を与え、一方、円周方向の剛性は、径方向の剛性より著しく低く、これにより、円周方向軸に沿う所望の可撓性を達成する。

図５Ｂは、別個のバネに似た支持部材によって形成される支持構造の多少異なる構成を例示し、第１の部材５２０Ａは、溝の外側面１５０に埋め込まれ、第２の部材は、内側面１３０に埋め込まれる。さらに、ベルト５３０は、溝頂部１８０の近くで溝の内側および外側の面に埋め込まれる。図５Ａの構成が、図５Ｂに示す構成に比べて、径方向軸においておそらく剛性があり、特定の状況で必要とされる場合がある異なる剛性を有する異なるタイヤの設計を可能することが留意されるべきである。

先に例示したバネが、ポリマー、複合材料、および他の合金などの実質的に硬い材料の任意の他の適した支持要素によって置換することができることが留意されるべきである。

本発明のタイヤ１００のいくつかの有利な動作特徴を示す図６Ａおよび図６Ｂがここで参照される。ガス封入（キャビティ１１２内にガスを充填させること）によって引起される圧力にさらされている間のタイヤが示される。タイヤ１００が、側壁１２０Ａおよび１２０Ｂに力を加え、溝の外側面１３０および内側面１５０を、その位置１３０’および１５０’によってそれぞれ例示するように外に押す空気圧を保持するために、側壁１２０Ａおよび１２０Ｂに十分な径方向硬さを提供することが必要であり、そうでなければ、側壁は、折り曲がり、圧壊し、膨れる場合がある。

上述したように、側壁は、ガス（空気）圧に耐え、側壁が圧壊する、すなわち膨れるのを防止するための、必要とされる剛性を溝の外側面および内側面に与える剛性パターンを有する。１つの考えられる現象は、図６Ｂに例示され、図６Ｂでは、比較的可撓性がある頂部１８０’は、高圧のせいで外に膨らみ、一方、溝の外側面および内側面に与えられた剛性は、タイヤが、破裂および／または圧壊しないようにする。

先に示したように、上述したタイヤ（すなわち、その側壁にわたってＶ字形溝を有し、溝に沿って特定の剛性パターン／プロファイルを有する）は、単独で、車両のホイールアセンブリを提示することができる、または、タイヤは、ホイールアセンブリを共に形成するために荷重支持機構上に搭載される場合がある。ホイールアセンブリは、２つの構成、すなわち、タイヤの路面係合面が実質的に円形である丸い非変形構成、および、タイヤの路面係合面が非円形でありかつ路面に係合する伸張部を有する変形構成を有することができる。同様に先に示したように、本発明のホイールアセンブリは、本発明のいくつかの実施形態では、参照により本明細書に組込まれる同一出願人による国際出願第ＰＣＴ／ＩＬ２０１１／０００１１５号に開示される種類の移動アセンブリの改善を提示する。

同様に先に示したように、溝１４０の頂部１８０におけるタイヤ領域ならびに溝の対向する面における角領域１７０および１９０は比較的可撓性がある。このようなタイヤ、（特に前記頂部において）側壁の可撓性部分を利用する変形可能ホイールアセンブリでは、かなりのひずみが発生する場合がある。このようなひずみは、特別に設計された荷重支持機構を設けることによって低減されうる。荷重支持機構は、反対配向の実質的に切頭円錐の２つの構造を画定するように配列される、ディスクリートな嵌入接合要素で形成することができる。タイヤ−格納部の側壁は、切頭円錐を描き、したがって、Ｖに似た全体的な断面形状を有し、２つの側壁のＶ形状の頂部は互いに面する。このような移動／ホイールアセンブリは、時として本明細書で、「変形可能ホイール（ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ ｗｈｅｅｌ）」と呼ばれる。

図７は、全体が２００で指定される変形可能ホイールを示し、タイヤ１００は、ホイールの車軸に使用時に一致する軸Ａの周りに配列されるホイールハブ１０４（「リム（ｒｉｍ）」として知られていることがある）の周りに形成される。タイヤ１００は、路面のしっかりした把持のための適切な表面レリーフを有する路面係合面／部材１１０（円周方向表面を有するトレッド）を有する。

図８および図９を見てわかるように、側壁１２０Ａ、１２０Ｂは、全体的にＶ次形断面を有する溝１４０を画定し、より中央のそれぞれのスカート部１９０で終わる、それぞれの周辺部１１４Ａ、１１４Ｂを有し、スカート部１９０は、ハブ１０４とのガス密シールを形成するように構成される（ガス密シールを形成する方法は図２に見られる）。タイヤは、金属、例えば鋼、ファイバ、またはケーブルによって補強することができ、そのうちの２つ、１１３Ａと１１３Ｂ、１１５Ａと１１５Ｂが、タイヤのゴム引きしたマトリクスに埋め込まれた円周方向ファイバであるが、図９に示される。

路面係合面１１０、側壁１２０Ａ、１２０Ｂ、およびハブ１０４は、加圧ガス、例えば加圧空気を保持するための格納部１００を全体的に画定する。上述したように、格納部１００内のガス圧の変化によって、ホイールは、全体が円形の構成から、路面係合部材の延長部が路面に係合する変形構成にその構成を変化しうる。

図９の実施形態に例示するように、タイヤには、全体が５４０で指定される荷重支持機構が含まれ、荷重支持機構は、離間した方法で第１の列で配列された要素１３２を備える複数の支持要素、および、離間した第２の方法で配列された要素１３４の第２の列によって形成される。支持要素は、Ｖ字形溝に沿って所望の剛性パターン／プロファイルを提供する。

この実施形態では、要素１３２および１３４は、同一であり、列は、実質的にわずかに軸方向シフトした（列内の隣接する要素間で角度歪みの約半分だけシフトした）互いの鏡像である。要素のそれぞれの列は、交差ゾーン５５０で互いに交差する実質的に切頭円錐の構造を画定し、それにより、要素１３２および１３４は、嵌入接合式に配列され、要素１３２および１３４のそれぞれは、２つの要素１３４および１３２によってそれぞれ隣接される。

図９および同様に図１０を見てわかるように（図１０は、その構造およびタイヤのゴム引きした部分との連結方法を示すために、分離要素１３２で示す）、要素１３２、１３４のそれぞれは、全体が湾曲したサイドエレベーション（ｓｉｄｅ ｅｌｅｖａｔｉｏｎ）を有する。容易な読解を促進するために、それぞれの要素の構造の説明は、要素１３２に的を絞ることになる。要素１３２は要素１３４と実質的に同一である。

図９および図１０を見てわかるように、要素１３２は、全体が湾曲した側面プロファイルを有し、ゴム引きしたマトリクス１４４に埋め込まれた金属リブ１４２を含む。全体的な湾曲構造は、第１のセグメント１３２Ａおよび第２のセグメント１３２Ｂであって、交差点５５０の対向する２つの面上に画定される、第１のセグメント１３２Ａおよび第２のセグメント１３２Ｂならびに中間セクション１３２Ｃを画定する。したがって、金属リブは、対応するセグメント１４２Ａ、１４２Ｂ、および１４２Ｃを有する。セグメント１４２Ａおよび１４２Ｂは、平行にかつ離間した平面内に位置する。

ホイールの一部分が変形すると、要素１３２の第１の列および要素１３４の第２の列は、矢印Ｘ_１およびＸ_２の方向に互いに向かって旋回する。結果として、要素１３４のセグメント１３４Ａは、要素１３２のセグメント１３２Ｂに対して高さ方向に非常に接近し、同じことが、セグメント１３２Ａおよび１３４Ｂに関して当てはまる。側壁部１１４Ａ、１１４Ｂは、セグメント１３４Ａ、１３２Ａによって画定される切頭円錐表面を描く溝の外側面１３０を画定するそれぞれの第１の領域を有し、また、セグメント１３２Ｂ、１３４Ｂによって画定される切頭円錐表面を同様に描く領域１５０を同様に有し、中間領域１８０は、Ｖ字形断面の頂部にある。

矢印Ｘ_１およびＸ_２で示す旋回移動はまた、タイヤのゴム引きした部分に、特に領域１８０にひずみを印加する。しかし、交差点５５０のそれぞれの面上のセグメントが、離間した異なる平行（傾斜）平面上に位置する本明細書で示す機構では、荷重支持構造の実質的に真っすぐな要素の場合に起こると思われることと比較すると、ひずみが、かなり低減される。実質的に平行な対向する側部面間で画定される要素１３２、１３４のそれぞれは、図９および図１０に明確に示すように、領域１３０、１５０、１８０の対応する部分との密接な連結を可能にする表面輪郭を有する。

これらの図に示す実施形態では、要素は、接着剤または溶接によって側部（ｓｉｄｅ）面１２０Ａ、１２０Ｂに固定される。本発明の他の実施形態によれば、連結は、密接でないとすることができ、要素の対向する面と側壁との間でのある程度の移動余裕を可能にする。

したがって、本発明は、タイヤ幾何形状および材料特性によって形成される所望のサスペンションアセンブリをタイヤに設けるための異なる手法を組み込む、陸上車両タイヤ／ホイールの新規な構成を提供する。サスペンションアセンブリは、タイヤエンベロープの側壁に（断面が）実質的にＶ字形の溝を設けること、ならびに、溝の、またおそらくは同様に、タイヤの路面係合面の所望の剛性および可撓性パラメータの異なる領域／面を設けることによって達成される。

Claims (23)

1. 陸上車両用のホイールアセンブリであって、
   その内面によってキャビティを閉囲するエンベロープ構造を備えるタイヤを備え、
   前記エンベロープ構造は、円周方向表面を有する外側の路面係合側面と、前記路面係合側面と一体でありかつ前記路面係合側面から延在する対向する側壁とを備え、
   前記側壁は、前記側壁の自由端によって、前記タイヤがそれによってホイールハブに接続可能である前記タイヤの内側のリム係合側面を画定するホイールアセンブリにおいて、
   前記対向する側壁のそれぞれは、前記路面係合側面と前記リム係合側面との間に延在し、かつ、実質的にＶ字形断面を有する少なくとも１つの溝の形態の表面レリーフを画定する表面パターンを備え、
   前記側壁のそれぞれは、前記側壁にわたって所定の剛性パターンで構成されるホイールアセンブリ。
2. 前記剛性パターンは前記Ｖ字形溝の頂部におけるタイヤの領域で比較的小さい剛性を備え、したがって比較的高い可撓性を備えており、および、前記路面係合側面をそれぞれ有する前記溝と前記タイヤの前記リム係合側面との間の接続によって画定される角を備える請求項１に記載のホイールアセンブリ。
3. 前記剛性パターンは、前記路面係合側面に近い前記溝の外側面と前記タイヤの前記リム係合側面に近い前記溝の内側面内でそれぞれタイヤの異なる剛性を備える請求項１または２に記載のホイールアセンブリ。
4. 前記溝の前記内側面および前記外側面の少なくとも一方は、前記少なくとも一方の側面に所望の剛性を提供するように構成された支持構造を備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載のホイールアセンブリ。
5. 前記支持構造は、前記溝の少なくとも一方の側面に埋め込まれ、かつ、前記タイヤの半径方向および円周方向軸の少なくとも一方に沿って延在する支持要素の列を備える請求項４に記載のホイールアセンブリ。
6. 前記路面係合側面は、前記タイヤの円周方向軸に沿って所定の剛性を有するように構成される請求項１〜５のいずれか１項に記載のホイールアセンブリ。
7. 前記路面係合側面は、そこに埋め込まれた支持要素の列を備える請求項６に記載のホイールアセンブリ。
8. 前記剛性パターンは、前記路面係合側面に近い前記溝の外側面および前記リム係合側面に近い前記溝の内側面の少なくとも一方の厚さを変動させることによって形成されるパターンを備える請求項１〜７のいずれか１項に記載のホイールアセンブリ。
9. 前記タイヤは、複数の支持要素によって形成される耐荷重配列上に支持され、相隔たる要素の第１の列および相隔たる要素の第２の列を備え、前記列のそれぞれにある要素は円錐台構造を共に画定し、前記２つの円錐台構造は、一方の構造の要素が他の構造の要素にぴったりと接合する交差領域において互いに交差する請求項１〜８のいずれか１項に記載のホイールアセンブリ。
10. 前記第１の列の要素および前記第２の列の要素は実質的に同じである請求項９に記載のホイールアセンブリ。
11. 前記耐荷重配列は、前記タイヤの前記路面係合側面を支え、前記２つの円錐台構造は前記タイヤの前記２つの対向する側壁に付随する、請求項９または１０に記載のホイールアセンブリ。
12. 要素の２つの列の交差領域は、前記要素のそれぞれについて、前記交差領域から前記タイヤの前記路面係合側面に向かって延在する第１のセグメントおよび実質的に反対方向に延在する第２のセグメントを画定し、前記要素の第１のセグメントは前記タイヤに付随し、前記要素の第２の部分はホイールハブに付随する請求項９〜１１のいずれか１項に記載のホイールアセンブリ。
13. 前記要素は、湾曲した側面プロファイルを有するように構成される請求項９〜１２のいずれか１項に記載のホイールアセンブリ。
14. 前記交差領域の一方の面で各要素について画定される各要素の第１のセグメントおよび他方の面で画定される第２のセグメントは、実質的に平行な相隔たる平面内に位置する、請求項９〜１３のいずれか１項に記載のホイールアセンブリ。
15. 各要素の前記第１および第２のセグメントは、前記第１および第２のセグメントに関してある角度に曲げられた介在セグメントによって接続される、請求項１４に記載のホイールアセンブリ。
16. 前記側壁端はホイールハブとの気密性シールを形成するために構成されている剛性スカート部で終わる、請求項９〜１５のいずれか１項記載のホイールアセンブリ。
17. 前記要素のそれぞれの側は前記ホイールのハブを直接圧迫する、請求項９〜１６のいずれか１項記載のホイールアセンブリ。
18. 前記要素のそれぞれの側は前記スカート領域を圧迫する、請求項１７に記載のホイールアセンブリ。
19. 請求項１〜１８のいずれか１項に記載のホイールアセンブリを備える車両。
20. 陸上車両用のタイヤエンベロープであって、
    前記タイヤの路面係合側面とリム係合側面との間に延在する、その側壁に表面パターンを備え、
    前記表面パターンは、前記側壁に埋め込まれたサスペンションアセンブリとして構成され、それにより、エンベロープがガスによって圧縮されるときにタイヤエンベロープがタイヤエンベロープの最大体積に向かって伸張することを防止し、一方、前記タイヤの前記路面係合側面が前記表面と実質的に一定の接触を維持するよう、荷重印加されるかまたは減圧されるときにタイヤエンベロープの変形を可能にするタイヤエンベロープ。
21. 前記表面パターンは、実質的にＶ字形の断面を有する少なくとも１つの溝の形態の表面レリーフを備える請求項２０に記載のタイヤエンベロープ。
22. 前記表面パターンは、前記側壁にわたって所定の剛性パターンを備える請求項２０または２１に記載のタイヤエンベロープ。
23. ホイールハブ上に搭載可能に構成されるタイヤエンベロープを備え、
    前記タイヤエンベロープが、前記タイヤエンベロープの内面によって、前記エンベロープの幾何形状によって画定される一定最大体積を有するガスキャビティを画定する、陸上車両用のホイールアセンブリにおいて
    前記タイヤエンベロープは、前記キャビティ内のガス圧力下で、ガス圧力によってかけられる膨張を通して達成可能な体積が、前記エンベロープの前記幾何形状によって画定される前記最大体積より実質的に小さくなるよう、前記タイヤエンベロープの側壁内にサスペンションアセンブリを備えるかまたは画定するホイールアセンブリ。