JP2017105448A - 構造的に支持されたタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】空気入りタイヤと同様の性能を有する構造的に支持されたタイヤを提供する。【解決手段】構造的に支持されたタイヤは、環状の接地トレッド部と、タイヤへの荷重を支持する環状のフープ構造と、車両リムに取り付けられる手段と、第1の軸線方向限界に固定され、半径方向外側に延びフープ構造とトレッド部との間を延びて、さらにフープ構造とトレッド部との間から半径方向内側に延びて第２の軸線方向限界に達するプライ構造とを含む。プライ構造は、第１の軸線方向限界と第２の軸線方向限界の両方に固定される。トレッド部は、プライ構造の半径方向外側面に固定される。フープ構造は、プライ構造の半径方向内側面に固定される。【選択図】図１

Description

本発明は概して、車両のタイヤおよびホイールに関し、より詳細には、非空気入りタイヤ／ホイール組立体に関する。

空気入りタイヤは、車両の可動性を実現する手段として１世紀にわたって選択されている。現代のベルト付きラジアルカーカス空気入りタイヤは、垂直方向および横方向に妥当なコンプライアンスを許容しつつ加えられた荷重を支持する効果的な手段を提供する優れた製品である。空気入りタイヤは、主としてタイヤキャビティ内の内部空気圧の作用に起因してタイヤの機械的特性を得ることになる。空気圧に対する反作用によってベルトおよびカーカス構成要素に対する剛性が補正される。したがって、空気圧は、空気入りタイヤの最も重要な設計パラメータの１つである。

空気入りタイヤから最高の性能を引き出すには、圧力を適切に維持する必要がある。規定された空気圧よりも低い空気圧では燃費が損なわれる場合がある。従来の空気入りタイヤは、空気圧が完全に失われると非常に限られた用途にしか使用できなくなることが最も重要である。タイヤから空気圧が完全に失われても車両を引き続き動けるようにする数多くのタイヤ構成が提案されている。市販のランフラットタイヤによる解決手段としては、空気圧が不十分な状態での動作の間サイドウォールが荷重を支持する部材として圧縮状態で作用するのを可能にするためにサイドウォール補強構造またはフィラーが付加された空気入りタイヤがある。この付加された補強構造によって、タイヤの重量が増し、乗り心地が低下する欠点がもたらされることが少なくない。ランフラット機能を実現する他の試みでは、タイヤのクラウン部において主として環状の補強バンドが利用される。これらの解決手段では、トレッド部の剛性が環状の補強バンドの固有の特性によって一部実現され、空気圧に対する反作用によって一部実現される。他の解決手段は、ホイールに取り付けられた二次内部支持構造に依存する。これらの支持構造によって、取り付けられる組立体の重量が増し、取付けがより困難になるか、あるいは複数ピースのリムを使用することが必要になることがある。これらの手法はすべて、他の空気入りタイヤ構造との混成構造であり、空気圧が十分な状態に対してもあるいは不十分な状態に対しても最適ではない設計上の妥協を余儀なくする。さらに、これらのランフラットによる解決手段では、タイヤの空気圧を監視する何らかの手段を使用して、空気圧が推奨される限界の範囲外である場合に車両の運転者に通知する必要がある。

空気圧なしで動作するように構成されたタイヤは、空気入りタイヤに関連する問題および妥協の多くを解消する場合がある。圧力の維持もあるいは圧力の監視も必要とされない。現在までのソリッドタイヤまたは他のエラストマ構造などの構造的に支持されたタイヤは、従来の空気入りタイヤに必要とされる性能レベルを実現していない。構造的に支持されたタイヤによる解決手段が空気入りタイヤと同様の性能を有することが、望ましい改良である。

本発明による構造的に支持されたタイヤは、環状の接地トレッド部と、タイヤへの荷重を支持する環状のフープ構造と、車両リムに取り付けられる手段と、第１の軸線方向限界に固定され、半径方向外側に延びフープ構造とトレッド部との間を延びて、さらにフープ構造とトレッド部との間から半径方向内側に延びて第２の軸線方向限界に達するプライ構造とを含む。プライ構造は、第１の軸線方向限界と第２の軸線方向限界の両方に固定される。トレッド部は、プライ構造の半径方向外側面に固定される。フープ構造は、プライ構造の半径方向内側面に固定される。

タイヤの他の態様によれば、プライ構造の内側半径は、各々がプライ構造の一部を拘束する２つの機械的クランプによって車両リムに取り付けられる。

タイヤのさらに他の態様によれば、プライ構造の内側半径は、機械的クランプによって車両リムに取り付けられ、クランプ力が、プライ構造が折り返された周りにリングを付加することによって強化される。

タイヤのさらに他の態様によれば、第１の軸線方向限界と第２の軸線方向との間の軸線方向距離は、トレッド部の軸線方向幅よりも短くなるように調整機構によって短くされる。

タイヤのさらに他の態様によれば、フープ構造は、層間のせん断応力を許容する複数の層によって構成される。

タイヤのさらに他の態様によれば、フープ構造は、タイヤの周方向に対して−５°から＋５°の間の角度で延びる補強コードの第１の層を有する。

タイヤのさらに他の態様によれば、フープ構造は、タイヤの周方向に対して−５°から＋５°の間の角度で延びる補強スチールコードの第２の層を有する。

タイヤのさらに他の態様によれば、フープ構造は、第１の層と第２の層との間のせん断応力を吸収する弾性構成の第３の層を有する。

タイヤのさらに他の態様によれば、第３の層は、均質ポリマー材料から成る。

本発明による構造的に支持されたタイヤ・リム組立体は、環状の接地トレッド部と、タイヤへの荷重を支持する環状のフープ構造と、車両リムに取り付けられる手段と、車両リムの第１の軸線方向限界に固定され、半径方向外側にフープ構造に隣接する位置まで延び、さらにフープ構造に隣接する位置から半径方向内側に延びて車両リムの第２の軸線方向限界に達し、車両リムの第１の軸線方向限界と車両リムの第２の軸線方向限界の両方に固定されたプライ構造とを含み、トレッド部はフープ構造に近接した位置に固定される。

組立体の他の態様によれば、プライ構造は、車両リムとフープ構造に隣接する位置との間を延びる材料のシートを含む。

組立体のさらに他の態様によれば、プライ構造は、車両リムとフープ構造に隣接する位置との間を繰り返し延びる材料の単一のシートから成る。

組立体のさらに他の態様によれば、フープ構造は、第１の層と、第２の層と、第３の層とを有するせん断帯を画定する。第１および第２の層は、タイヤの周方向に対して−５°から＋５°の間の角度で延びる補強コードを有する。

組立体のさらに他の態様によれば、第３の層は、第１の層と第２の層との間のせん断応力を吸収する弾性構成を有する。

本発明による他の構造的に支持されたタイヤは、環状の接地トレッド部と、タイヤに対する荷重を支持する環状のフープ構造と、車両リムに取り付けられる手段と、第１の軸線方向限界に固定され、半径方向外側にフープ構造に隣接する位置まで延び、さらにフープ構造に隣接する位置から半径方向内側に延びて第２の軸線方向限界に達し、第１の軸線方向限界と第２の軸線方向限界の両方に固定されたプライ構造と、第１の軸線方向限界と第２の軸線方向限界との間の軸線方向距離を変える調整機構とを含み、トレッド部はフープ構造に近接した位置に固定される。

他のタイヤの他の態様によれば、調整機構は、ねじ付きボルトと、ねじ付きボルトにねじによって係合する少なくとも２つのナットとを含む。

本発明による方法は、空気圧を使用せずに荷重を支持する。この方法は、単一のプライ構造を車両リムに固定するステップと、単一のプライ構造を車両リムに締結するステップと、単一のプライ構造を車両リムからフープ構造の半径方向外側面まで延ばすステップと、単一のプライ構造をさらにフープ構造の半径方向外側面から車両リムまで延ばすステップと、単一のプライ構造を車両リムに固定するステップと、フープ構造の圧縮フープ強度およびプライ構造の一部の引張り強度によって荷重を支持するステップとを含む。

この方法の他の態様によれば、さらなるステップは、プライ構造をフープ構造よりも上方に伸ばすことを含む。

この方法のさらに他の態様によれば、さらなるステップは、車両リムの第１の部分と車両リムの第２の部分との間の軸線方向距離を、トレッド部の軸線方向幅よりも短くなるように短くすることを含む。

この方法のさらに他の態様によれば、さらなるステップは、プライ構造をフープ構造の半径方向外側面に取り付けることを含む。

この方法のさらに他の態様によれば、さらなるステップは、トレッド部をプライ構造の半径方向外側面に取り付けることを含む。

本発明は、以下の説明および添付の図面を参照することによってよりよく理解されよう。

本発明によるタイヤ／ホイール組立体の概略断面図である。 １層シートプライを有する、図１の線「２−２」に沿った概略正面図である。 本発明による他のタイヤ／ホイール組立体の概略断面図である。 ２層シートプライを有する、図３の線「２−２」に沿った概略正面図である。 せん断帯のせん断剛性を示す図である。

定義
以下の用語は、この説明では以下のように定義される。

「赤道面」は、タイヤの回転軸線に垂直でありタイヤの中心線を通過する平面を意味する。

「経線面」は、タイヤの回転軸線に平行であり、回転軸線から半径方向外側に延びる平面を意味する。

せん断帯の「せん断剛性」ＧＡは、図５および以下の数式に示されているように力Ｆからの長さＬの、せん断帯上のたわみ△Ｘを測定することによって求められる。

ＧＡ＝Ｆ^＊Ｌ／△Ｘ
せん断帯の「曲げ剛性」ＥＩは、三点曲げ試験を使用して梁力学的特性に基づいて求められてもよい。ＥＩは、２つのローラ支持体上に位置し、中央に加えられた集中的な荷重を受ける梁を表す場合がある。曲げ剛性ＥＩは、以下の数式によって求められてもよい。

ＥＩ＝ＰＬ３／４８^＊△Ｘ
上式において、Ｐは荷重であり、Ｌは梁の長さであり、△Ｘはたわみである。

せん断帯の「引張り剛性」ＥＡは、せん断帯の周方向に引張り力を加え、長さの変化を測定することによって求められてもよい。

「ヒステリシス」は、１０％動的せん断応力および２５℃において測定された動的損失正接を意味する。

構造的に支持された一般的なタイヤは、空気圧による支持なしに荷重を支持する場合がある。そのようなタイヤは、接地トレッド部と、トレッド部から半径方向内側に延びる複数のサイドウォール部と、各サイドウォール部の端部に位置する複数のビード部とを有してもよい。ビード部は、タイヤを車両のホイールに固定してもよい。トレッド部、各サイドウォール部、および各ビード部は、中空の環状空間を画定してもよい。代替として、ビード部とトレッド部は、いくつかの異なる形状から成る場合がある一般的な連結ウェブによって半径方向に連結されてもよい。これらの形状には、複数のラジアルスポークまたは六角形などの多角形の網状構造を含めてもよい。

構造的に支持された１つの一般的なタイヤには、連結ウェブまたはサイドウォール部が取り付けられてもよい。そのような連結ウェブまたはサイドウォール構造が、半径方向において第１の膜の半径方向内側を越えて延びることはない。この取付けは、接着剤によって行われてもよい。このタイヤの第１および第２の膜と中間せん断層は全体として、顕著なフープ圧縮剛性を有するので、連結ウェブまたはサイドウォール部と第１の膜の半径方向内側との間の界面は、タイヤが荷重（たとえば、多数の荷重サイクルなど）を受けて回転させられるときに接着剤を劣化させるかあるいは損傷する傾向がある顕著なせん断応力に必然的にさらされる。

しかし、本発明によれば、連結ウェブまたはサイドウォール部またはプライ構造は、フープ構造の半径方向外側に延びていてもよい。代替として、連結ウェブまたはサイドウォール部またはプライ構造は、半径方向にフープ構造の第１の膜と第２の膜との間を延びているかあるいはフープ構造の第２の膜と第３の膜との間を延びていてもよい。そのような構成は、硬化ステップと凝集と接着のうちの少なくとも１つによって互いに固定されてもよい。連結ウェブまたはサイドウォール部またはプライ構造がフープ構造内で半径方向に位置付けられるので、各層の各界面は有利なことに、従来のタイヤでは生じる不利なせん断応力をなくすことと大幅に軽減することの少なくとも一方を実現しないかもしれない。

連結ウェブまたはサイドウォール部またはプライ構造は、半径方向またはほぼ半径方向に向けられたほぼ伸縮不能なコードによって補強されてもよい。サイドウォール部の力／伸長特性は、ひもにおける張力が増すことによってひもの最小伸びが生じるように、引張り力によって連結ウェブまたはサイドウォール部またはプライ構造の最小伸びが生じるような特性であってもよい。たとえば、連結ウェブまたはサイドウォール部またはプライ構造は、引張り剛性は高いが、圧縮剛性は非常に低くてもよい。

連結ウェブまたはサイドウォール部またはプライ構造は、張力を加えられたときにほぼ伸長不能であり、圧縮と座屈の少なくとも一方に対してほぼ抵抗しなくてもよい。この条件の下では、外部から加えられた荷重は、連結ウェブまたはサイドウォール部またはプライ構造の、車軸よりも下方の領域における垂直方向張力なしに、車軸よりも上方の領域における垂直方向張力によって実質的に支持されてもよい。垂直方向剛性は、タイヤが荷重を受けたときに垂直方向のたわみに抵抗する能力に関係する場合がある。本発明によるタイヤまたは組立体は、空気圧支持体を必要とせず、したがって、空気圧を維持する必要がなく、あるいは突然の圧力損失に起因する性能損失も生じない。

図１および図２に示されているように、本発明による構造的に支持されたタイヤ１０は、環状の接地トレッド部２０と、タイヤへの荷重を支持するフープ構造３０と、リム１の外側半径の第１の軸線方向限界に固定され、半径方向外側に延びフープ構造とトレッド部との間を延びて、さらにフープ構造とトレッド部との間から半径方向内側に延びてリムの外側半径の第２の軸線方向限界に達するプライ構造６０とを含んでもよい。トレッド部２０は、プライ構造６０の半径方向外側面６２に固定されてもよい。フープ構造３０は、プライ構造６０の半径方向内側面６４に固定されてもよい。リム１へのプライ構造６０の取付けは、いくつかの方法によって実施されてもよい。たとえば、車両リム１は、第１のクランプ３と第２のクランプ５とを有してもよい。第１のクランプ３は、プライ構造６０の第１の部分６５を圧搾して固定してもよい。第２のクランプ５は、プライ構造６０の第２の部分６６を圧搾して固定してもよい。

代替として、第１のクランプ３は、プライ構造６０の第１の部分６５と第１のリング（不図示）の両方を圧搾して固定し、したがって、（たとえば、一般的なビード部構造のように）第１のリングを伸長不能にする必要をなくしてもよい。第２のクランプ５は、プライ構造６０の第２の部分６６と第２のリング（不図示）の両方を圧搾して固定し、したがって、（たとえば、一般的なビード部構造のように）第２のリングを伸長不能にする必要をなくしてもよい。耐荷重性を有さない第１および第２のリングを使用する場合、これらのリングは、非常に安価なポリマー製Ｏリングのような安価な材料であってもよい。さらに、プライ構造の第１および第２の部分６５，６６の圧搾／固定と取付けの補助との少なくとも一方を行うのに接着剤および機械的ファスナ４，６（たとえば、ボルト）が使用されてもよい。

図２に示されているように、プライ構造６０は、第１のクランプ３から半径方向外側に延び、フープ構造３０の周りを延びて第２のクランプ５に達する強化材料のシートによって画定されてもよい。後述のように、このシートは、大きな引張り荷重および非常に小さな圧縮荷重を支持することのできる積層され強化されたプライ材料であってもよい。

図３および図４に示されているように、本発明による構造的に支持された他のタイヤ１１０は、環状の接地トレッド部１２０と、タイヤへの荷重を支持するフープ構造１３０と、リム１の外側半径の第１の軸線方向限界に固定され、半径方向外側に延びフープ構造とトレッド部との間を延びて、さらにフープ構造とトレッド部との間から半径方向内側に延びてリムの外側半径の第２の軸線方向限界に達するプライ構造１６０とを含んでもよい。トレッド部１２０は、プライ構造１６０の半径方向外側面１６２に固定されてもよい。フープ構造１３０は、プライ構造１６０の半径方向内側面１６４に固定されてもよい。リム１へのプライ構造１６０の取付けは、いくつかの方法によって実施されてもよい。たとえば、車両リム１は、第１のクランプ１０３と第２のクランプ１０５とを有してもよい。第１のクランプ１０３は、プライ構造１６０の第１の部分１６５を圧搾して固定してもよい。第２のクランプ１０５は、プライ構造１６０の第２の部分１６６を圧搾して固定してもよい。

代替として、第１のクランプ１０３は、プライ構造１６０の第１の部分１６５と第１のリング（不図示）の両方を圧搾して固定し、したがって、（たとえば、一般的なビード部構造のように）第１のリングを伸長不能にする必要をなくしてもよい。第２のクランプ１０５は、プライ構造１６０の第２の部分１６６と第２のリング（不図示）の両方を圧搾して固定し、したがって、（たとえば、一般的なビード部構造のように）第２のリングを伸長不能にする必要をなくしてもよい。したがって、第１および第２のリングを使用する場合、これらのリングは、非常に安価なポリマー製Ｏリングなどの安価な材料であってもよい。さらに、プライ構造１６０の第１および第２の部分１６５，１６６の圧搾／固定と取付けの補助との少なくとも一方を行うのに接着剤および機械的ファスナ１０４，１０６（たとえば、ボルト）が使用されてもよい。

図４に示されているように、プライ構造１６０は、強化材料シートによって画定されてもよい。例示的な１つのシート６０は、シートの第１の端部１７２から第１のクランプ１０３まで延びてもよい。次いで、例示的なシート６０は、折り返され、半径方向外側に延びフープ構造１３０の周りを延びて第２のクランプ１０５に達する。例示的なシート６０は、次いで折り返され、半径方向外側にフープ構造１３０を越えて延びて例示的なシート６０の第２の端部１７４に達する。図３に示されているように、シート６０の端部１７２，１７４によって隙間１７６が形成されてもよい。後述のように、シート６０は、大きな引張り荷重および非常に小さな圧縮荷重を支持することのできる積層され強化されたプライ材料であってもよい。

上述のように、タイヤ１０または１１０は、フープ構造、あるいはせん断帯３０または１３０およびプライ構造６０または１６０を含んでもよい。プライ構造６０または１６０は、一般的なビード直径において組み立てられ、次いでせん断帯３０または１３０よりも上方に伸ばされてもよい。プライ構造６０または１６０の経路は、せん断帯３０または１３０の半径方向最外位置から半径方向内側に延びてもよい。これによって、プライコードを補強してせん断帯３０または１３０の横方向強度を実現し、一方、プライ構造６０または１６０の半径方向外側部分とせん断帯の半径方向内側部分との間の任意の隙間の一部を充填することが可能になってもよい。プライ構造６０または１６０における張力を調整し、かつタイヤ１０または１１０全体の横方向剛性の調整と調節との少なくとも一方も行うように角度θが変えられてもよい（不図示）。角度θは、必要に応じて０度であっても、あるいは場合によっては負の角度であってもよい。したがって、角度θは、構造的に支持された一般的な非空気入りまたは空気入りタイヤにない重要な調節パラメータである。

本発明による方法は、空気圧を使用せずに荷重を支持してもよい。この方法は、単一のプライ構造６０，１６０を車両リム１に固定するステップと、単一のプライ構造を車両リムに締結するステップと、単一のプライ構造６０，１６０をフープ構造３０，１３０の半径方向外側面６２，１６２まで延ばすステップと、単一のプライ構造６０，１６０をさらにフープ構造３０，１３０の半径方向外側面６２，１６２から車両リム１まで延ばすステップと、単一のプライ構造６０，１６０を車両リム１に固定するステップと、フープ構造３０，１３０の圧縮フープ強度およびプライ構造６０，１６０の一部の引張り強度によって荷重を支持するステップとを含んでもよい。

強化された環状のバンドまたはフープ構造３０，１３０は、トレッド部２０，１２０の半径方向内側に配置されてもよい。環状のバンド３０，１３０は、エラストマせん断層と、エラストマせん断層の半径方向最内範囲に接着された強化層を有する第１の膜と、エラストマせん断層の半径方向最外範囲に接着された強化層を有する第２の膜とを有してもよい。トレッド部２０，１２０は、溝を有さなくてもよく、あるいは溝同士の間にほぼ長手方向のトレッドリブを形成する長手方向に向けられた複数のトレッド溝を有してもよい。各リブは、特定の車両用途の使用要件に適合されたトレッドパターンを形成するように横方向または長手方向にさらに分割されてもよい。トレッド溝は、タイヤの目的とする用途に適合する任意の深さを有してもよい。

第２の膜は、トレッド溝の底部から半径方向内側に、第２の膜の構造をトレッド部２０，１２０の切断およびわずかな貫通から保護するのに十分な距離だけずれていてもよい。このずれ距離は、タイヤ１０，１１０の目的とする用途に応じて増減させてもよい。たとえば、大型トラックのタイヤは、約５ｍｍ〜７ｍｍのずれ距離を使用してもよい。

第１および第２の膜の層の各々は、エラストマコーティングに埋め込まれたほぼ伸長不能な補強コードを有してもよい。エラストマ材料によって構成されたタイヤの場合、各膜は、各エラストマ材料を加硫することによってせん断層に接着されてもよい。各膜は、その他の任意の適切な方法、すなわち化学的結合または接着剤による結合あるいは機械的固定によってせん断層に接着されてもよい。

第１および第２の膜の各補強コードは、鋼とアラミドと他の高弾性布地のうちの少なくとも１つのモノフィラメントまたはコードなどの、適切なタイヤベルト補強構造であってもよい。たとえば、補強コードは、直径が０．２８ｍｍの４本のワイヤ（４×０．２８）のスチールコードであってもよい。補強コードは、膜の各々について異なってもよいが、環状帯によって必要とされる引張り剛性、曲げ剛性、および耐圧縮座屈性に関する要件を満たす任意の適切な材料が各膜に使用されてもよい。さらに、各膜構造は、均質材料、繊維強化マトリックス、または複数の個別補強部材（たとえば、複数の短繊維、ナノチューブなど）を有する層であってもよい。

第１の膜では、各層は、タイヤの赤道面に対してある角度に向けられた互いにほぼ平行なコードを有してもよく、それぞれの隣接する層の各コードは逆の向きを有してもよい。すなわち、ある層が角度＋αを有し、隣接する別の層が角度−αを有してもよい。同様に、第２の膜では、各層は、赤道面に対してそれぞれ角度＋βおよび−βに向けられた互いにほぼ平行なコードを有してもよい。角度αおよびβは、約−５°から約＋５°の範囲であってもよい。代替として、膜内の互いに隣接する層の各コードは、互いに等しい角度および互いに逆の角度に向けられなくてもよい。たとえば、互いに隣接する層の各コードがタイヤの赤道面に対して非対称的であることが望ましい場合がある。各層の各コードは、約２０ＭＰａの剛性率を有するエラストマコーティング層に埋め込まれてもよい。環状帯の変形が主としてせん断層内のせん断変形になるように、コーティング層の剛性率は、せん断層の剛性率よりも大きくてもよい。

タイヤの垂直方向のたわみが増大するにつれて、接触長すなわちフットプリントが大きくなる場合があり、それによって、第２の膜における圧縮応力がその臨界座屈応力を超え、第２の膜の長手方向に座屈が生じることがある。この座屈現象によって、フットプリント領域の長手方向に延びる部分の接触圧が低下する場合がある。膜の座屈の軽減と解消の少なくとも一方が実現されると、フットプリントの長さ全体にわたるより均一な接地圧が得られる場合がある。

フープ構造３０，１３０は、その圧縮フープ強度によって適切な荷重を支持できるかぎり、上述の環状帯と、金属、ポリマー、ゴム、強化ゴム、または布から成る環状の均質フープと、複数のスチールコードプライまたはフィラメントプライおよび複数のゴムせん断層が交互に配置された多重層構造とのうちの少なくとも１つと同様であってもよい。タイヤ１０，１１０が完全に組み立てられた後、フープ構造３０，１３０は、タイヤの全体的な構造（たとえば、摩擦、機械的制約など）または接着剤などによってプライ構造６０，１６０の半径方向内側面６４，１６４に固定されてもよい。これは、フープ構造が、プライ、加圧された空気とプライの組合せ、スポーク、または他のウェブ形状である連結構造の半径方向外側面にのみ連結される従来の空気入りタイヤおよび非空気入りタイヤに対する改善点である。本発明によるタイヤ１０，１１０では、フープ構造３０，１３０とプライ構造６０，１６０との間の界面が、引張りプライ荷重が最大になるフットプリント（たとえば、タイヤの頂部）から１８０度圧縮される。

せん断帯３０、１３０の材料は、剛性率が１５ＭＰａ〜８０ＭＰａまたは４０ＭＰａ〜６０ＭＰａの範囲であってもよい。剛性率は、純粋なせん断変形試験を使用し、応力およびひずみを記録し、得られる応力−ひずみ曲線の勾配を求めることによって定められる。ＥＩを最大にし、ＧＡを最小限に抑えることが望ましい場合がある。一般的なタイヤに関するＧＡ／ＥＩの許容される比は、０．０１から２０．０の間であってもよい。しかし、本発明によるせん断帯３０，１３０に関するＧＡ／ＥＩの許容される比は、０．０２〜１００．０、または２１．０から１００．０の間、または１．０から５０．０の間であってもよい。

トレッド部２０，１２０は、接着剤によってプライ構造６０の半径方向外側面６２，１６２に固定されてもよい。フープ構造３０，１３０は、望ましい場合には、湾曲したトレッド部２０，１２０を形成する凹形状またはトロイダル形状を有してもよい。それによって、フープ構造３０，１３０およびプライ構造６０，１６０は、大気に開放されることと加圧されないことの少なくとも一方が施されても施されなくてもよいキャビティ６８，１６８を画定してもよい。トレッド部２０，１２０が使用されることによって適切に摩耗したときには、車両リム／タイヤ組立体１，１０，１１０全体は組み立てられたままであってよく、一方、一般的な再生プロセスと同様に、トレッド部の残った部分が削られ、新しいトレッド部と交換される。

上述のように、車両リム１は、クランプ３，５，１０３，１０５間の軸線方向距離を調整することが可能であってもよい。そのような調整は、クランプ３，５，１０３，１０５とフープ構造３０，１３０との間のプライ構造６０，１６０の張力および角度を変え、それによって、荷重を受けて回転する間のタイヤ１０，１１０のフットプリント特性を修正してもよい。

図１および図３に示すように、クランプ３，５，１０３，１０５間の軸線方向距離に関する調整機構２０１は、各々がプライ構造６０，１６０の各部６５，６６または１６５，１６６のうちの１つに関連する２つの部分２３５，２４５間の軸線方向長さを変えるねじ付きボルト２１１と４つのナット２２２とを含んでもよい。２つの部分２３５，２４５は、車両リム１の一部であってもよくあるいは一部でなくてもよい。

さらに、適切な代替調整機構が使用されてもよい。クランプ３，５，１０３，１０５間の軸線方向距離に関する他の調整機構は、ねじ付きボルト２１１をタイヤ１０，１１０の回転軸に動作可能に連結されたピストン／シリンダ組立体と交換することを含んでもよい。ピストン／シリンダ組立体は、クランプ３，５，１０３，１０５間の任意の所望の軸線方向距離よりも長い長さを有してもよい。ピストン／シリンダ組立体の端部の各々は、クランプ３，５，１０３，１０５間の軸線方向距離を調節するリングにねじによって係合してもよい。

代替として、ピストン／シリンダ組立体の一方の端部が、車両リム１におけるクランプ３，５，１０３，１０５のうちの１つの近くに回転可能に取り付けられ（たとえば、溶接、接着、ボルト止めなど）、他方の端部が車両フレームに取り付けられてもよい。したがって、互いに向かい合うクランプ３，５，１０３，１０５が軸線方向に固定された状態において、ピストン／シリンダ組立体を係合させることによって軸線方向距離が調整されてもよい。

出願人は、当業者が上記の明細書を読むことによって他の多数の変形実施形態が明らかになることを理解するものである。これらの変形実施形態および他の変形実施形態は、添付の特許請求の範囲によって定義される本発明の趣旨および範囲内である。

Claims (21)

1. 構造的に支持されたタイヤであって、
   環状の接地トレッド部と、
   前記タイヤへの荷重を支持する環状のフープ構造と、
   車両リムに取り付けられる手段と、
   第１の軸線方向限界に固定され、半径方向外側に延び前記フープ構造と前記トレッド部との間を延びて、さらに前記フープ構造と前記トレッド部との間から半径方向内側に延びて第２の軸線方向限界に達し、前記第１の軸線方向限界と前記第２の軸線方向限界の両方に固定されたプライ構造とを有し、前記トレッド部が、前記プライ構造の半径方向外側面に固定され、前記フープ構造が、前記プライ構造の半径方向内側面に固定されることを特徴とする構造的に支持されたタイヤ。
2. 前記プライ構造の内側半径は、各々が前記プライ構造の一部を拘束する２つの機械的クランプによって前記車両リムに取り付けられる、請求項１に記載の構造的に支持されたタイヤ。
3. 前記プライ構造の内側半径は、複数の機械的クランプによって前記車両リムに取り付けられ、クランプ力が、前記プライ構造が折り返された周りにリングを付加することによって強化される、請求項１に記載の構造的に支持されたタイヤ。
4. 前記第１の軸線方向限界と前記第２の軸線方向との間の軸線方向距離は、前記トレッド部の軸線方向幅よりも短くなるように調整機構によって短くされる、請求項１に記載の構造的に支持されたタイヤ。
5. 前記フープ構造は、層間のせん断応力を許容する複数の層によって構成される、請求項１に記載の構造的に支持されたタイヤ。
6. 前記フープ構造は、前記タイヤの周方向に対して−５°から＋５°の間の角度で延びる補強コードの第１の層を有する、請求項１に記載の構造的に支持されたタイヤ。
7. 前記フープ構造は、前記タイヤの前記周方向に対して−５°から＋５°の間の角度で延びる補強スチールコードの第２の層を有する、請求項６に記載の構造的に支持されたタイヤ。
8. 前記フープ構造は、前記第１の層と前記第２の層との間のせん断応力を吸収する弾性構成の第３の層を有する、請求項７に記載の構造的に支持されたタイヤ。
9. 前記第３の層は、均質ポリマー材料から成る、請求項８に記載の構造的に支持されたタイヤ。
10. 構造的に支持されたタイヤ・リム組立体であって、
    環状の接地トレッド部と、
    タイヤへの荷重を支持する環状のフープ構造と、
    車両リムに取り付けられる手段と、
    前記車両リムの第１の軸線方向限界に固定され、半径方向外側に前記フープ構造に隣接する位置まで延び、さらに前記フープ構造に隣接する位置から半径方向内側に延びて前記車両リムの第２の軸線方向限界に達し、前記車両リムの前記第１の軸線方向限界と前記車両リムの前記第２の軸線方向限界の両方に固定されたプライ構造とを有し、前記トレッド部が前記フープ構造に近接した位置に固定されることを特徴とする組立体。
11. 前記プライ構造は、前記車両リムと前記フープ構造に隣接する位置との間を延びる材料の単一のシートを含む、請求項１０に記載の組立体。
12. 前記プライ構造は、前記車両リムと前記フープ構造に隣接する位置との間を繰り返し延びる材料の単一のシートから成る、請求項１０に記載の組立体。
13. 前記フープ構造は、第１の層と、第２の層と、第３の層とを有するせん断帯を画定し、前記第１および第２の層は、前記タイヤの前記周方向に対して−５°から＋５°の間の角度で延びる補強コードを有する、請求項１０に記載の組立体。
14. 前記第３の層は、前記第１の層と前記第２の層との間のせん断応力を吸収する弾性構成を有する、請求項１０に記載の組立体。
15. 構造的に支持されたタイヤであって、
    環状の接地トレッド部と、
    タイヤへの荷重を支持する環状のフープ構造と、
    車両リムに取り付けられる手段と、
    第１の軸線方向限界に固定され、半径方向外側に前記フープ構造に隣接する位置まで延び、さらに前記フープ構造に隣接する位置から半径方向内側に延びて第２の軸線方向限界に達し、前記第１の軸線方向限界と前記第２の軸線方向限界の両方に固定されたプライ構造と、
    前記第１の軸線方向限界と前記第２の軸線方向限界との間の軸線方向距離を変える調整機構とを有し、前記トレッド部が、前記フープ構造に近接した位置に固定されることを特徴とする構造的に支持されたタイヤ。
16. 前記調整機構は、ねじ付きボルトと、前記ねじ付きボルトにねじによって係合する少なくとも２つのナットとを含む、請求項１５に記載の構造的に支持されたタイヤ。
17. 空気圧を使用せずに荷重を支持する方法であって、
    単一のプライ構造を車両リムに固定するステップと、
    前記単一のプライ構造を前記車両リムに締結するステップと、
    前記単一のプライ構造を前記車両リムからフープ構造の半径方向外側面まで延ばすステップと、
    前記単一のプライ構造をさらに前記フープ構造の前記半径方向外側面から前記車両リムまで延ばすステップと、
    前記単一のプライ構造を前記車両リムに固定するステップと、
    前記フープ構造の圧縮フープ強度および前記プライ構造の一部の引張り強度によって前記荷重を支持するステップとを含むことを特徴とする方法。
18. 前記プライ構造を前記フープ構造よりも上方に伸ばすステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
19. 前記車両リムの第１の部分と前記車両リムの第２の部分との間の軸線方向距離を、前記トレッド部の軸線方向幅よりも短くなるように短くするステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
20. 前記プライ構造を前記フープ構造の半径方向外側面に取り付けるステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。
21. トレッド部を前記プライ構造の半径方向外側面に取り付けるステップをさらに含む、請求項１７に記載の方法。