JP2017056936A - 非空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】空気膨張の必要性の欠点なしに、空気入りタイヤのすべての特徴を有する、改善された非空気入りタイヤの提供。
【解決手段】構造的に支持されている非空気入りタイヤ１００は、地面と接触する環状のトレッド２００と、環状の剪断バンド３００と、剪断バンド３００に接続されている少なくとも１つのスポークディスク４００と、を有し、スポークディスク４００は、少なくとも１つのスポーク４１０を有し、スポークディスク４００のばね定数は、剪断バンド３００のばね定数を超える非空気入りタイヤ１００。スポーク４１０はスポークディスク４００の軸方向の厚さを下回る軸方向の厚さを有する非空気入りタイヤ。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般的には、車両タイヤおよび非空気入りタイヤに関し、より具体的には、非空気入りタイヤに関する。

空気入りタイヤは、１世紀以上の間、車両の移動性に関する最適な解決策であった。空気入りタイヤは、張力構造である。空気入りタイヤは、今日のように普及させている少なくとも４つの性質を有する。空気入りタイヤは、タイヤ構造のすべてが荷重を担持することに寄与するため、荷重を担持する上で効率的である。また、空気入りタイヤは、低い接触圧を有しているために望ましく、その結果、車両の荷重の分布に起因して道路上での摩耗を低減させる。また、空気入りタイヤは、低い剛性を有しているため、車両の中での快適な乗り心地を確保している。空気入りタイヤに対する主な欠点は、圧縮された流体を必要とすることである。従来の空気入りタイヤは、膨張圧力を完全に喪失すると、役に立たなくなる。

膨張圧力なしで動作するように設計されたタイヤは、空気入りタイヤに関する問題および妥協の多くを排除できる可能性がある。圧力メンテナンスや圧力監視も必要としない。固体タイヤ（中実タイヤ）や他の現在知られているエラストマー構造体のような、構造的に支持されているタイヤは、従来の空気入りタイヤにおいて必要とされる性能のレベルに達していない。空気入りタイヤと同等な性能を実現させる構造的に支持されているタイヤは、非常に望まれている。

非空気入りタイヤは、一般的に、それらの荷重を担持する効率によって定義される。「ボトムローダー」は、ハブの下方の構造体の一部分において荷重の大部分を担持する、本質的に剛体の構造体である。「トップローダー」は、構造体のすべてが荷重を担持することに寄与する設計となっている。したがって、トップローダーは、ボトムローダーよりも高い荷重担持効率を有しており、より小さい質量を有する設計を可能にする。

したがって、空気膨張の必要性の欠点なしに、空気入りタイヤのすべての特徴を有する、改善された非空気入りタイヤが望まれている。

本発明の１つまたは複数の実施態様は、構造的に支持されている非空気入りタイヤにおいて、地面と接触する環状のトレッド部分と、剪断バンドと、剪断バンドに接続されている少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、少なくとも１つのスポークを有し、スポークディスクのばね定数は、剪断バンドのばね定数を超える、構造的に支持されている非空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つまたは複数の実施態様は、構造的に支持されている非空気入りタイヤにおいて、地面と接触する環状のトレッド部分と、剪断バンドと、剪断バンドに接続されている少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、少なくとも１つのスポークを有し、スポークディスクのばね定数は、剪断バンドのばね定数を超え、スポークは、スポークディスクの軸方向の厚さを下回る軸方向の厚さを有する、構造的に支持されている非空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つまたは複数の実施態様は、構造的に支持されている非空気入りタイヤにおいて、地面と接触する環状のトレッド部分と、剪断バンドと、剪断バンドに接続されている少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、少なくとも１つのスポークを有し、スポークディスクのばね定数は、剪断バンドのばね定数を超え、スポークの軸方向の厚さは、スポークの幅を下回る、構造的に支持されている非空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つまたは複数の実施態様は、構造的に支持されている非空気入りタイヤにおいて、地面と接触する環状のトレッド部分と、剪断バンドと、剪断バンドに接続されている少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、少なくとも１つのスポークを有し、スポークディスクのばね定数は、剪断バンドのばね定数を超え、タイヤは、第２のスポークディスクを含み、スポークディスクのそれぞれは、非空気入りタイヤのそれぞれの軸方向端部に設けられている、構造的に支持されている非空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つまたは複数の実施態様は、構造的に支持されている非空気入りタイヤにおいて、地面と接触する環状のトレッド部分と、剪断バンドと、剪断バンドに接続されている少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、少なくとも１つのスポークを有し、スポークディスクのばね定数は、剪断バンドのばね定数を超え、タイヤは、第２のスポークディスクを含み、スポークディスクのそれぞれは、非空気入りタイヤのそれぞれの軸方向の端部に設けられ、スポークディスクのそれぞれは、同じ剛性を有する、構造的に支持されている非空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つまたは複数の実施態様は、構造的に支持されている非空気入りタイヤにおいて、地面と接触する環状のトレッド部分と、剪断バンドと、剪断バンドに接続されている少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、少なくとも１つのスポークを有し、スポークディスクのばね定数は、剪断バンドのばね定数を超え、タイヤは、第２のスポークディスクを含み、スポークディスクのそれぞれは、非空気入りタイヤのそれぞれの軸方向の端部に設けられ、スポークディスクのそれぞれは、同じ外径を有する、構造的に支持されている非空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つまたは複数の実施態様は、構造的に支持されている非空気入りタイヤにおいて、地面と接触する環状のトレッド部分と、剪断バンドと、剪断バンドに接続されている少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、少なくとも１つのスポークを有し、スポークディスクのばね定数は、剪断バンドのばね定数を超え、タイヤは、第２のスポークディスクを含み、スポークディスクのそれぞおれは、非空気入りタイヤのそれぞれの軸方向の端部に設けられ、スポークディスクのそれぞれは、同じ材料から作製されている、構造的に支持されている非空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つまたは複数の実施態様は、構造的に支持されている非空気入りタイヤにおいて、地面と接触する環状のトレッド部分と、剪断バンドと、剪断バンドに接続されている少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、少なくとも１つのスポークを有し、スポークディスクのばね定数は、剪断バンドのばね定数を超え、少なくとも１つのスポークディスクとを含み、タイヤは、第２のスポークディスクを含み、スポークディスクは、孔部を有さない中実の環状のディスクである、構造的に支持されている非空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つまたは複数の実施態様は、構造的に支持されている非空気入りタイヤにおいて、地面と接触する環状のトレッド部分と、剪断バンドと、剪断バンドに接続されている少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、少なくとも１つのスポークを有し、スポークディスクのばね定数は、剪断バンドのばね定数を超え、タイヤは、第２のスポークディスクを含み、スポークディスクは、１つまたは複数の孔部を有する中実の環状のディスクである、構造的に支持されている非空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つまたは複数の実施態様は、構造的に支持されている非空気入りタイヤにおいて、地面と接触する環状のトレッド部分と、剪断バンドと、剪断バンドに接続されている少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、少なくとも１つのスポークを有し、スポークディスクのばね定数は、剪断バンドのばね定数を超え、タイヤは、第２のスポークディスクを含み、スポークディスクは、１つまたは複数の孔部を有する中実の環状のディスクであり、スポークディスクは、半径方向に配向された列状に配置されている複数の孔部を有する、構造的に支持されている非空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つまたは複数の実施態様は、構造的に支持されている非空気入りタイヤにおいて、地面と接触する環状のトレッド部分と、剪断バンドと、剪断バンドに接続されている少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、少なくとも１つのスポークを有し、スポークディスクのばね定数は、剪断バンドのばね定数を超え、タイヤは、第２のスポークディスクを含み、スポークディスクは、半径方向に配向された複数のスポークを有する、構造的に支持されている非空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つまたは複数の実施態様は、構造的に支持されている非空気入りタイヤにおいて、地面と接触する環状のトレッド部分と、剪断バンドと、剪断バンドに接続されている少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、少なくとも１つのスポークを有し、スポークディスクのばね定数は、剪断バンドのばね定数を超え、タイヤは、第２のスポークディスクを含み、スポークディスクの軸方向の厚さＡに対する非空気入りタイヤの軸方向の厚さＡＷの比率は、約４から１０の範囲、より好ましくは、６から８の範囲にある、構造的に支持されている非空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つまたは複数の実施態様は、構造的に支持されている非空気入りタイヤにおいて、地面と接触する環状のトレッド部分と、剪断バンドと、剪断バンドに接続されている少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、少なくとも１つのスポークを有し、スポークディスクのばね定数は、剪断バンドのばね定数を超え、タイヤは、第２のスポークディスクを含み、スポークは、軸方向に対して６０〜８０度の範囲にある角度αで角度付けされている、構造的に支持されている非空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つまたは複数の実施態様は、構造的に支持されている非空気入りタイヤにおいて、地面と接触する環状のトレッド部分と、剪断バンドと、剪断バンドに接続されている少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、少なくとも１つのスポークを有し、スポークディスクのばね定数は、剪断バンドのばね定数を超え、タイヤは、第２のスポークディスクを含み、複数のスポークのそれぞれの軸方向の厚さｔに対する幅Ｗの比率Ｗ／ｔは、１５から８０の範囲にある、構造的に支持されている非空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つまたは複数の実施態様は、構造的に支持されている非空気入りタイヤにおいて、地面と接触する環状のトレッド部分と、剪断バンドと、剪断バンドに接続されている少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、少なくとも１つのスポークを有し、スポークディスクのばね定数は、剪断バンドのばね定数を超え、タイヤは、第２のスポークディスクを含み、複数のスポークのそれぞれの軸方向の厚さｔに対する高さＨの比率は、約２．５から２５の範囲にある、構造的に支持されている非空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つまたは複数の実施態様は、構造的に支持されている非空気入りタイヤにおいて、地面と接触する環状のトレッド部分と、剪断バンドと、剪断バンドに接続されている少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、少なくとも１つのスポークを有し、スポークディスクのばね定数は、剪断バンドのばね定数を超え、タイヤは、第２のスポークディスクを含み、スポークの半径方向外側の端部は、スポークの半径方向内側の端部から軸方向にオフセットされている、構造的に支持されている非空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つまたは複数の実施態様は、構造的に支持されている非空気入りタイヤにおいて、地面と接触する環状のトレッド部分と、剪断バンドと、剪断バンドに接続されている少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、少なくとも１つのスポークを有し、スポークディスクのばね定数は、剪断バンドのばね定数を超え、タイヤは、第２のスポークディスクを含み、スポークは、半径方向外側の端部から半径方向内側の端部へ湾曲している、構造的に支持されている非空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つまたは複数の実施態様は、構造的に支持されている非空気入りタイヤにおいて、地面と接触する環状のトレッド部分と、剪断バンドと、剪断バンドに接続されている少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、少なくとも１つのスポークを有し、スポークディスクのばね定数は、剪断バンドのばね定数を超え、タイヤは、第２のスポークディスクを含み、スポークは、荷重の下で軸方向に撓む、構造的に支持されている非空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つまたは複数の実施態様は、構造的に支持されている非空気入りタイヤにおいて、地面と接触する環状のトレッド部分と、剪断バンドと、剪断バンドに接続されている少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、少なくとも１つのスポークを有し、スポークディスクのばね定数は、剪断バンドのばね定数を超え、タイヤは、第２のスポークディスクを含み、スポークディスクのスポークは、長方形状の断面を有する、構造的に支持されている非空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つまたは複数の実施態様は、構造的に支持されている非空気入りタイヤにおいて、地面と接触する環状のトレッド部分と、剪断バンドと、剪断バンドに接続されている少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、少なくとも１つのスポークを有し、スポークディスクのばね定数は、剪断バンドのばね定数を超え、タイヤは、第２のスポークディスクを含み、スポークディスクのばね定数は、４倍から１２倍の範囲で、剪断バンドのばね定数を超える、構造的に支持されている非空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つまたは複数の実施態様は、非空気入りタイヤであって、地面に接触する環状のトレッド部分と、剪断バンドと、剪断バンドに接続されている少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、１つまたは複数のスポークを有し、スポークは、幅Ｗおよび軸方向の厚さｔを有しており、そのＷ／ｔの比率は、１５から８０の間の範囲にある、非空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つまたは複数の実施態様は、非空気入りタイヤであって、地面に接触する環状のトレッド部分と、剪断バンドと、剪断バンドに接続されている少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、１つまたは複数のスポークを有し、スポークは、幅Ｗおよび軸方向の厚さｔを有しており、そのＷ／ｔの比率は、１５から８０の間の範囲にあり、スポークは、長方形状の断面を有している、非空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つまたは複数の実施態様は、非空気入りタイヤであって、地面に接触する環状のトレッド部分と、剪断バンドと、剪断バンドに接続されている少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、１つまたは複数のスポークを有し、スポークは、幅Ｗおよび軸方向の厚さｔを有しており、そのＷ／ｔの比率は、１５から８０の間の範囲にあり、スポークは、半径方向に延びている、非空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つまたは複数の実施態様は、非空気入りタイヤであって、地面に接触する環状のトレッド部分と、剪断バンドと、剪断バンドに接続されている少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、１つまたは複数のスポークを有し、スポークは、幅Ｗおよび軸方向の厚さｔを有しており、そのＷ／ｔの比率は、１５から８０の間の範囲にあり、スポークディスクのばね定数は、剪断バンドばね定数を超える、非空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つまたは複数の実施態様は、非空気入りタイヤであって、地面に接触する環状のトレッド部分と、剪断バンドと、剪断バンドに接続されている少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、１つまたは複数のスポークを有し、スポークは、幅Ｗおよび軸方向の厚さｔを有しており、そのＷ／ｔの比率は、１５から８０の間の範囲にあり、Ｗ／ｔの比率は、３０から６０の間の範囲にある、非空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つまたは複数の実施態様は、非空気入りタイヤであって、地面に接触する環状のトレッド部分と、剪断バンドと、剪断バンドに接続されている少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、１つまたは複数のスポークを有し、スポークは、幅Ｗおよび軸方向の厚さｔを有しており、そのＷ／ｔの比率は、１５から８０の間の範囲にあり、スポークディスクのばね定数は、４倍から１２倍の範囲で、剪断バンドのばね定数を超える、非空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つまたは複数の実施態様は、構造的に支持されている非空気入りタイヤにおいて、地面と接触する環状のトレッド部分と、剪断バンドと、剪断バンドに接続されている少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、少なくとも１つのスポークを有し、スポークディスクのばね定数は、剪断バンドのばね定数を超え、タイヤは、第２のスポークディスクをさらに含み、複数のスポークディスクが存在しており、スポークディスクのすべてのばね定数は、剪断バンドのばね定数を超える、構造的に支持されている非空気入りタイヤを提供し、または、本発明の１つまたは複数の実施態様は、非空気入りタイヤであって、地面に接触する環状のトレッド部分と、剪断バンドと、剪断バンドに接続されている少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、１つまたは複数のスポークを有し、スポークは、幅Ｗおよび軸方向の厚さｔを有しており、そのＷ／ｔの比率は、１５から８０の間の範囲にあり、複数のスポークディスクが存在しており、スポークディスクのすべてのばね定数は、剪断バンドのばね定数を超える、非空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つまたは複数の実施態様は、構造的に支持されている非空気入りタイヤにおいて、地面と接触する環状のトレッド部分と、剪断バンドと、剪断バンドに接続されている少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、少なくとも１つのスポークを有し、スポークディスクのばね定数は、剪断バンドのばね定数を超え、タイヤは、第２のスポークディスクをさらに含み、スポークは湾曲している、構造的に支持されている非空気入りタイヤを提供し、または、本発明の１つまたは複数の実施態様は、非空気入りタイヤであって、地面に接触する環状のトレッド部分と、剪断バンドと、剪断バンドに接続されている少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、１つまたは複数のスポークを有し、スポークは、幅Ｗおよび軸方向の厚さｔを有しており、そのＷ／ｔの比率は、１５から８０の間の範囲にあり、スポークは湾曲している、非空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つまたは複数の実施態様は、構造的に支持されている非空気入りタイヤであって、地面に接触する環状のトレッド部分と、剪断バンドと、剪断バンドに接続されている少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークがスポークディスクの軸方向の厚さを下回る軸方向の厚さを有する、構造的に支持されている非空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つまたは複数の実施態様は、構造的に支持されている非空気入りタイヤであって、地面に接触する環状のトレッド部分と、剪断バンドと、剪断バンドに接続されている少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークがスポークディスクの軸方向の厚さを下回る軸方向の厚さを有し、スポークディスクのばね定数は、剪断バンドのばね定数を超える、構造的に支持されている非空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つまたは複数の実施態様は、構造的に支持されている非空気入りタイヤであって、地面に接触する環状のトレッド部分と、剪断バンドと、剪断バンドに接続されている少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークがスポークディスクの軸方向の厚さを下回る軸方向の厚さを有し、スポーク軸方向の厚さｔに対するスポークディスク軸方向の厚さＡの比率は、６から１１の範囲にある、構造的に支持されている非空気入りタイヤを提供する。

本発明の非空気入りタイヤの第１の実施形態の斜視図である。 本発明のスポークディスクの斜視図である。 図２のスポークディスクの概略断面図である。 図２のスポークディスクの正面図である。 図１の非空気入りタイヤの断面図である。 本発明のスポークディスクの代替的な実施形態の図である。 本発明のスポークディスクの代替的な実施形態の図である。 複数のスポークディスクを同じ配向で示す、本発明の非空気入りタイヤの代替的な実施形態の断面図である。 図１の非空気入りタイヤの断面図であり、２つのスポークディスクが対向する配向になっており、荷重下にあるときにスポークが軸方向内向きに撓んでいることを示す。 図１の非空気入りタイヤの断面図であり、２つのスポークディスクが異なる配向を有し、荷重下にあるときにスポークが軸方向外向きに撓んでいることを示す。 図１の非空気入りタイヤの断面図であり、荷重下にあってスポークディスクが湾曲している断面を有するを示す。 剪断バンドに関するばね定数試験を示す。 力変位曲線の傾きから決定されるばね定数ｋを示す。 スポークディスクに関するばね定数試験を示す。 力変位曲線の傾きから決定されるばね定数ｋを示す。 剪断を受けている試料の試験を示す。 純粋剪断試験を示す。 非空気入りタイヤのためのバネ定数試験を示す。 力変位曲線の傾きから決定されたタイヤのばね定数ｋを示す。 剪断剛性ＧＡの決定方法を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、同じ機能を有するものには同じ符号を付け、その説明を省略する場合がある。

（定義）以下の用語は、この説明に関して、以下のように定義される。

「赤道面」は、タイヤの中心線を通るタイヤの回転軸に対して垂直な平面を意味する。

「子午面」は、タイヤの回転軸に対して平行であり、その軸から半径方向外向きに延びる平面を意味する。

「ヒステリシス」は、１０パーセントの動的剪断歪みおよび２５℃において測定される動的損失正接を意味する。

本発明の非空気入りタイヤ１００が、図１に示されている。本発明のタイヤは、半径方向外側にある地面と接触して噛み合うトレッド２００と、剪断バンド３００と、１つまたは複数のスポークディスク４００とを含む。本発明の非空気入りタイヤは、トップローディング構造となるように設計されており、剪断バンド３００および１つまたは複数のスポークディスク４００が、荷重を効率的に担持する。剪断バンド３００およびスポークディスク４００は、剪断バンドの剛性がタイヤのばね定数に直接的に関連するように設計されている。それぞれのディスクのスポークは、タイヤのフットプリントにおいて歪む、つまり変形するが、圧縮しない、つまり圧縮荷重を担持しない剛性構造となるように設計されている。これは、フットプリント領域内にない残りのスポークが、荷重を担持する能力を有することを可能にする。フットプリントの中よりも多くのスポークがフットプリントの外側に存在しているため、スポーク１つ当たりの荷重は小さくなり、より小さいスポークがタイヤ荷重を担持することが可能になり、非常に荷重効率がよい構造を与える。すべてのスポークが、弾性的に歪むことができるのではなく、フットプリントの中に圧縮荷重のある部分が保持されることとなる。このような理由のため、荷重を最小化すること、および、道路障害物を乗り越えるために、剪断バンドが曲がることを可能にすることが望ましい。近似的な荷重分布は、荷重のおおよそ９０〜１００％が剪断バンドおよび上側スポークによって担持されるようになっており、下側スポークが、事実上ゼロの荷重、好ましくは、１０％未満の荷重を担持するようになっている。

トレッド部分２００は、溝部を有しなくてもよいし、概ね長手方向のトレッドリブを間に形成する複数の長手方向に配向されたトレッド溝部を有してもよい。リブは、特定の車両用の使用条件に適合したトレッドパターンを形成するように、横断方向または長手方向に分割されてもよい。トレッド溝部は、意図されたタイヤの用途に適う任意の深さを有してもよい。タイヤトレッド２００は、様々な条件におけるタイヤの性能改善のために望まれる通りに、リブ、ブロック、ラグ、溝部、およびサイプなどのようなエレメントを含んでもよい。

（剪断バンド）
剪断バンド３００は、好ましくは環状であり、図５に示されている。剪断バンド３００は、タイヤトレッド２００の半径方向内向きに設けられている。剪断バンド３００は、第１および第２の強化エラストマー層３１０、３２０を含む。剪断バンド３００の第１の実施形態では、剪断バンドは、平行に配置され、また、エラストマーのシェアマトリックス３３０によって分離されている２つの非伸縮性層から構成される。それぞれの非伸縮性層３１０、３２０は、エラストマーコーティングの中に埋め込まれている平行な非伸縮性強化コード３１１、３２１から形成されてもよい。強化コード３１１、３２１は、スチール、アラミド、または、他の非伸縮性構造体でもよい。剪断バンドの第２の実施形態では、剪断バンド３００は、第１の強化エラストマー層３１０と第２の強化エラストマー層３２０との間に設けられている第３の強化エラストマー層をさらに含む。

第１の強化エラストマー層３１０の中では、強化コード３１１が、タイヤの赤道面に対して０度から約±１０度の範囲にある角度Φで配向されている。第２の強化エラストマー層３２０の中では、強化コード３２１が、タイヤ赤道面に対して０度から約±１０度の範囲にある角度φで配向されている。好ましくは、第１の層の角度Φは、第２の層の中の強化コードの角度φの反対方向になっている。この場合、、第１の強化エラストマー層の中では角度＋Φであり、第２の強化エラストマー層の中では角度−φとなる。

シェアマトリックス３３０の厚さは、約０．１０インチから約０．２インチの範囲、より好ましくは、約０．１５インチである。シェアマトリックス３３０は、好ましくは、２．５ＭＰａから４０ＭＰａの範囲にある剪断弾性率Ｇを有するエラストマー材料、より好ましくは、２０ＭＰａから４０ＭＰａの範囲にある剪断弾性率Ｇを有するエラストマー材料にて形成されている。剪断弾性率Ｇは、図１４に示されているように、純粋な剪断試験を使用して決定されてもよい。

剪断バンドは、剪断剛性ＧＡを有する。下記に示されているように、剪断剛性ＧＡは、力Ｆによる剪断バンドの撓みを測定し、さらに以下の数式から計算することによって決定されてもよい（図１６参照）：
ＧＡ＝Ｆ＊Ｌ／ΔＸ

剪断バンドは、曲げ剛性ＥＩを有する。曲げ剛性ＥＩは、３点曲げ試験を使用して、梁力学から決定されてもよい。それは、梁が２つのローラ支点上に載り、その梁の中央に加えられる集中荷重を受ける場合を表す。曲げ剛性ＥＩは、以下の等式：ＥＩ＝ＰＬ^３／４８＊ΔＸから決定される。ここで、Ｐは荷重、Ｌは梁長さ、ΔＸは撓みである。

剪断バンドの曲げ剛性ＥＩを最大化し、剪断バンド剛性ＧＡを最小化することが望ましい。許容可能なＧＡ／ＥＩの比率は、０．０１から２０の間であり、理想的には、０．０１から５の間にある。ＥＡは、剪断バンドの伸縮に対する剛性であり、張力を印加し、長さの変化を測定することによって、実験的に決定される。剪断バンドのＥＩに対するＥＡの比率は、０．０２から１００の範囲が許容可能であり、理想的には、１から５０の範囲である。

剪断バンドは、ばね定数ｋを有し、ばね定数ｋは、剪断バンドの上部において水平方向のプレートに下向きの力を印加し、図１２に示されているように、撓みの量を測定することによって、実験的に決定されてもよい。ばね定数は、力に対する撓みの曲線の傾きから決定される。

代替的な実施形態では、剪断バンドは、上述したような比率ＧＡ／ＥＩ、ＥＡ／ＥＩおよびばね定数を有する任意の構造を含んでもよい。タイヤトレッドは、好ましくは、剪断バンドの周りに巻き付けられ、また、好ましくは、剪断バンドと一体形成される。

（スポークディスク）
本発明の非空気入りタイヤは、少なくとも１つのスポークディスク４００をさらに含み、好ましくは、図１、図９、および図１０に示されているように、非空気入りタイヤの対向する両端部において間隔を空けて配置される少なくとも２つのディスク４００を含む。スポークディスク４００は、シェア層から伝達される荷重を担持するように機能する。ディスクは、主に引張および剪断により荷重を担持し、圧縮では荷重を担持しない。図２に示されているように、ディスク４００は、環状であり、また、外側縁部４０６と、金属または剛体の強化リング４０５を受けてハブを形成するための内側縁部４０３とを有する。それぞれのディスク４００は、軸方向の厚さＡを有しており、軸方向の厚さＡは、非空気入りタイヤの軸方向の厚さＡＷを実質的に下回る。軸方向の厚さＡは、ＡＷの５〜２０％の範囲、より好ましくは、ＡＷの５〜１０％の範囲にある。２つ以上のディスクが利用される場合には、それぞれのディスクの軸方向の厚さは、異なっていてもよく、同じでもよい。

それぞれのスポークディスク４００は、ばね定数ＳＲを有し、ばね定数ＳＲは、図１３ａに示されているように、既知の荷重の下での撓みを測定することによって、実験的に決定されてもよい。スポークディスクのばね定数ｋを決定するための１つの方法は、スポークディスクをハブに装着し、さらにスポークディスクの外側リングを剛体の試験フィクスチャーに取り付けることである。下向きの力がハブに印加され、ハブの変位が記録される。ばね定数ｋは、図１３ｂに示されているように、力変位曲線の傾きから決定される。スポークディスクのばね定数は、剪断バンドのばね定数を超えることが好ましい。スポークディスクのばね定数が、４倍から１２倍の範囲で、剪断バンドのばね定数を超えることが好ましく、６倍から１０倍の範囲で、剪断バンドのばね定数を超えることがより好ましい。

２つ以上のスポークディスクが使用される場合、ポークディスクのすべてが、同じばね定数を有することが好ましい。非空気入りタイヤのばね定数は、図８に示されているように、スポークディスクの数を増加させることによって調節されてもよい。また、それぞれのスポークディスクのばね定数は、スポークディスクのそれぞれの幾何学形状を変化させることによって、または、材料を変更することによって、異なるようにしてもよい。さらに、２つ以上のスポークディスクが使用される場合、スポークディスクのすべてが同じ外径を有することが好ましい。

図８は、複数のスポークディスク４００を有する非空気入りタイヤの代替的な実施形態を示す。スポーク４１０は、好ましくは、半径方向に延びている。スポークディスク４００は、好ましくは、スポークディスクのすべてが同じ方向に曲がるように配向されている。本発明のスポークは、軸方向に膨脹または変形するように設計されており、それぞれのスポークが、図１０に示されているように軸方向外向き、または、図９に示されているように軸方向内向きに変形する。２つだけのスポークディスクが使用される場合、スポークディスクは、それぞれのスポークディスクが図９に示されているように軸方向内向きに膨脹または変形するように配向されてもよいし、それぞれのスポークディスクが図１０に示されているように軸方向外向きに膨脹するように反対方向の配向となってもよい。非空気入りタイヤに荷重をかけられた場合、スポークは、実質的に圧縮抵抗なしに、すなわち、荷重支持に対して圧縮力を供給しないか、わずかに供給して接触面を通過する際、変形つまり軸方向に撓む。スポークの主要な荷重は、引張および剪断によるものであり、圧縮によるものではない。

スポークは、図１に示されているように、長方形状の断面を有しているが、長方形状の断面に限らず、丸形状、正方形状、楕円形状などの断面を有してもよい。好ましくは、スポークの断面幾何学形状は、長手方向の座屈によって選択され、スポークの軸方向の厚さに対するスポークの幅Ｗの比率Ｗ／ｔは、好ましくは、約１５から約８０の範囲、より好ましくは、約３０から約６０の範囲、最も好ましくは、約４５から約５５の範囲にある。好適な長方形状のスポークの設計における独特の特徴は、剪断荷重を担持するスポークの能力にあり、スプリング剛性を引張荷重および剪断荷重においてスポーク同士の間に分散させることを可能にする。剪断剛性を提供するこの幾何学的な特徴は、スポーク厚さｔとスポークの半径方向の高さＨとの間の比率である。Ｈ／ｔの好適な比率は、約２．５から２５の範囲（約は、±１０％を意味する）、より好ましくは、約１０から２０の範囲（約は、±１０％を意味する）、最も好ましくは、１２〜１７の範囲にある。

スポークは、好ましくは、図３に示されているように、半径方向の平面の中において角度αで傾いている。角度αは、好ましくは、６０°から８８°の範囲、より好ましくは、７０°から８５°の範囲にある。さらに半径方向外側の端部４１５は、スポーク４１０の半径方向内側の端部４１３から軸方向にオフセットされ、スポークが軸方向に撓むまたは変形することを促進させる。また、スポーク９００は、図１１に示されているように、湾曲していてもよい。

図６は、スポークディスク７００の代替的な実施形態である。スポークディスクは、環状であり、概ね中実であり、複数の孔部７０２を備えている。孔部は、半径方向に配向された列状に配置されてもよい。

図７は、スポークディスク８００の代替的な実施形態である。スポークディスクは、環状であり、中実であり、孔部を備えていない。スポークディスク７００、８００の断面は、図３と同じである。スポークディスク７００、８００は、図３に示されているものと同じ厚さ、および、軸方向の幅を有する。

スポークディスクは、好ましくは、弾性的な材料、より好ましくは、熱可塑性のエラストマーから形成される。スポークディスクの材料は、以下の材料特性のうちの１つまたは複数に基づいて選択される。ディスク材料の引張弾性率（ヤング率）は、ＩＳＯ５２７−１／−２標準試験方法を使用して、好ましくは、４５ＭＰａから６５０ＭＰａの範囲、より好ましくは、８５ＭＰａから３００ＭＰａの範囲にある。ガラス転移温度は、摂氏−２５度未満、より好ましくは、摂氏−３５度未満である。破断点における降伏歪みは、３０％を超え、より好ましくは、４０％を超える。破断点伸びは、降伏歪み以上であり、より好ましくは、２００％を超える。熱変形温度は、０．４５ＭＰａの下で摂氏４０度を超え、より好ましくは、０．４５ＭＰａの下で摂氏５０度を超える。ＩＳＯ１７９／ＩＳＯ１８０試験方法を使用して、摂氏２３度において、アイゾットおよびシャルピー切り欠き試験に関して、破断を生じない。ディスクにとって適切な２つの材料は、ＤＳＭ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ社によって市販されており、また、ＡＲＮＩＴＥＬ ＰＭ ４２０およびＡＲＮＩＴＥＬ Ｐ１４６１の商品名で販売されている。

出願人は、上記の明細書を読むことにより、多くの他の変形例が当業者にとって明らかであると考えている。これらの変形例および他の変形例は、特許請求の範囲によって規定される本発明の精神および範疇の中にある。

符号の説明
１００ タイヤ
２００ タイヤトレッド
３００ せん断バンド
３１０ 第１の強化エラストマー層
３１１、３２１ 強化コード
３２０ 第２の強化エラストマー層
３３０ シェアマトリックス
４００、７００、８００ スポークディスク
４０５ 強化リング
４１０、９００ スポーク
７０２ 孔部

Claims (31)

1. 構造的に支持されている非空気入りタイヤにおいて、
   地面と接触する環状のトレッド部分と、
   剪断バンドと、
   前記剪断バンドに接続されている少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、
   前記スポークディスクは、少なくとも１つのスポークを有し、前記スポークディスクのばね定数は、前記剪断バンドのばね定数を超えることを特徴とする非空気入りタイヤ。
2. 前記スポークは、前記スポークディスクの軸方向の厚さを下回る軸方向の厚さを有することを特徴とする請求項１に記載の非空気入りタイヤ。
3. 前記スポークの軸方向の厚さは、前記スポークの幅を下回ることを特徴とする請求項１に記載の非空気入りタイヤ。
4. 第２のスポークディスクを含み、前記スポークディスクのそれぞれは、前記非空気入りタイヤのそれぞれの軸方向の端部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の非空気入りタイヤ。
5. 前記スポークディスクのそれぞれは、同じ剛性を有することを特徴とする請求項４に記載の非空気入りタイヤ。
6. 前記スポークディスクのそれぞれは、同じ外径を有することを特徴とする請求項４に記載の非空気入りタイヤ。
7. 前記スポークディスクのそれぞれは、同じ材料から作製されていることを特徴とする請求項４に記載の非空気入りタイヤ。
8. 前記スポークディスクは、孔部を有さない中実の環状のディスクであることを特徴とする請求項１に記載の非空気入りタイヤ。
9. 前記スポークディスクは、１つまたは複数の孔部を有する中実の環状のディスクであることを特徴とする請求項１に記載の非空気入りタイヤ。
10. 前記スポークディスクは、半径方向に配向された列状に配置されている複数の前記孔部を有することを特徴とする請求項９に記載の非空気入りタイヤ。
11. 前記スポークディスクは、半径方向に配向された複数のスポークを有することを特徴とする請求項１に記載の非空気入りタイヤ。
12. 前記スポークディスクの軸方向の厚さＡに対する前記非空気入りタイヤの軸方向の厚さＡＷの比率は、約４から１０の範囲、より好ましくは、６から８の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の非空気入りタイヤ。
13. 前記スポークは、軸方向に対して６０〜８０度の範囲にある角度αで傾いていることを特徴とする請求項１に記載の非空気入りタイヤ。
14. 複数の前記スポークのそれぞれの軸方向の厚さｔに対する幅Ｗの比率Ｗ／ｔは、１５から８０の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の非空気入りタイヤ。
15. 複数の前記スポークのそれぞれの前記軸方向の厚さｔに対する高さＨの比率は、約２．５から２５の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の非空気入りタイヤ。
16. 前記スポークの半径方向外側の端部は、前記スポークの半径方向内側の端部から軸方向にオフセットされていることを特徴とする請求項１に記載の非空気入りタイヤ。
17. 前記スポークは、半径方向外側の端部から半径方向内側の端部へ湾曲していることを特徴とする請求項１に記載の非空気入りタイヤ。
18. 前記スポークは、荷重の下で軸方向に撓むことを特徴とする請求項１に記載の非空気入りタイヤ。
19. 前記スポークディスクのスポークは、長方形状の断面を有することを特徴とする請求項１に記載の非空気入りタイヤ。
20. 前記スポークディスクのばね定数は、４倍から１２倍の範囲で、前記剪断バンドのばね定数を超えることを特徴とする請求項１に記載の非空気入りタイヤ。
21. 非空気入りタイヤであって、
    地面に接触する環状のトレッド部分と、
    剪断バンドと、
    前記剪断バンドに接続されている少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、
    前記スポークディスクは、１つまたは複数のスポークを有し、前記スポークは、幅Ｗおよび軸方向の厚さｔを有しており、そのＷ／ｔの比率は、１５から８０の間の範囲にあることを特徴とする非空気入りタイヤ。
22. 前記スポークは、長方形状の断面を有することを特徴とする請求項２１に記載の非空気入りタイヤ。
23. 前記スポークは、半径方向に延びていることを特徴とする請求項２１に記載の非空気入りタイヤ。
24. 前記スポークディスクのばね定数は、前記剪断バンドのばね定数を超えることを特徴とする請求項２１に記載の非空気入りタイヤ。
25. 前記Ｗ／ｔの比率は、３０から６０の間の範囲にあることを特徴とする請求項２１に記載の非空気入りタイヤ。
26. 前記スポークディスクのばね定数は、４倍から１２倍の範囲で、前記剪断バンドのばね定数を超えることを特徴とする請求項２１に記載の非空気入りタイヤ。
27. 複数の前記スポークディスクが存在しており、前記スポークディスクのすべてのばね定数は、前記剪断バンドのばね定数を超えることを特徴とする請求項１または２１に記載の非空気入りタイヤ。
28. 前記スポークは湾曲していることを特徴とする請求項１または２１に記載の非空気入りタイヤ。
29. 構造的に支持されている非空気入りタイヤであって、
    地面に接触する環状のトレッド部分と、
    剪断バンドと、
    前記剪断バンドに接続されている少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、
    前記スポークが前記スポークディスクの軸方向の厚さを下回る軸方向の厚さを有することを特徴とする非空気入りタイヤ。
30. 前記スポークディスクのばね定数は、前記剪断バンドのばね定数を超えることを特徴とする請求項２９に記載の非空気入りタイヤ。
31. 前記スポークの軸方向の厚さｔに対する前記スポークディスクの軸方向の厚さＡの比率は、６から１１の範囲にあることを特徴とする請求項２９に記載の非空気入りタイヤ。

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