JP2017190129A - 非空気式タイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、低コストで、重量が低減され、熱の発生が低減され、柔軟である非空気式タイヤの提供を目的とする。
【解決手段】非空気式タイヤは、接地する環状トレッド部分と、第１及び第２の伸張不可能な層並びに前記第１の伸張不可能な層と前記第２の伸張不可能な層との間に位置する低モジュラス材料で形成されている剪断バンドと、ハブと前記剪断バンドとの間に位置する接続ウェブであって、内側リングから外側リングまで延びている１つ又は複数のスポークで形成され、前記１つ又は複数のスポークが３次元スペーサ構造で補強された材料から形成されている接続ウェブと、を備えていることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般に車両用のタイヤ及び非空気式タイヤに関し、より詳細には非空気式タイヤに関する。

空気式タイヤは、１世紀以上の間、乗り物の移動性のために選ばれてきた解決策である。空気式タイヤは、引張構造である。空気式タイヤは、空気式タイヤを現在非常に支配的なものにしている少なくとも４つの特性を有する。空気式タイヤは、荷重を支えることにタイヤの構造の全てが関わるので、荷重を支えるのに有能である。空気式タイヤはまた、車両の荷重を分散させるおかげで接地圧が低く、結果として道路上での摩耗が抑えられるので、望ましい。空気式タイヤはまた、剛性が低く、そのことが車両の快適な乗り心地を保証する。空気式タイヤの主な欠点は、圧縮ガスを必要とすることである。従来の空気式タイヤは、タイヤ空気圧を完全に失うと役に立たなくなる。

タイヤ空気圧を伴わずに動作するように設計されたタイヤが、空気式タイヤに関連する問題及び妥協の多くを排除するであろう。圧力維持も圧力監視も必要とされない。今日までの中実タイヤなどの構造的に支持されるタイヤ又は他のエラストマー構造は、従来の空気式タイヤで必要とされる性能の水準を提供していない。空気式タイヤのような性能を与える、構造的に支持されるタイヤの解決策が、望ましい改善となるはずである。

非空気式タイヤは、通常、それらの荷重を支える能率によって定義される。「ボトムローダ（Ｂｏｔｔｏｍ ｌｏａｄｅｒ）」は、構造のうちのハブより下方の部分で荷重の大部分を支える、本質的に剛体の構造である。「トップローダ（Ｔｏｐ ｌｏａｄｅｒ）」は、荷重を支えることに構造の全てが関わるように設計されている。したがって、トップローダは、ボトムローダよりも荷重を支える能率が高く、質量の少ない設計を可能にしている。

剪断バンドの目的は、地面との接触による荷重をスポーク又は接続ウェブにおける張力を介してハブへ伝達して、トップローディング構造を作り出すことである。剪断バンドが変形するときの好ましい変形の形態は、剪断過剰曲り（ｓｈｅａｒ ｏｖｅｒ ｂｅｎｄｉｎｇ）である。変形の剪断モードは、剪断バンドの外側部分上に配置されている伸張不可能な膜のために生じる。従来技術の非空気式タイヤは、通常、伸張不可能なベルト又は膜の少なくとも２つの層の間に挟まれたゴム材料から作られた、剪断バンドを有している。このタイプの構成の欠点は、ゴムを使用することにより非空気式タイヤのコスト及び重量が著しく増大することである。ゴムを使用することの別の欠点は、ゴムが特に剪断バンドにおいて熱を発生させることである。さらに、剪断バンド内のゴムは、剪断において柔軟である必要があり、そのことが、望ましい化合物を見つけることを難しくしている。
したがって、空気詰めの必要性という欠点を伴わずに空気式タイヤの全ての特徴を有する、改良された非空気式タイヤが望まれている。

本発明は、低コストで、重量が低減され、熱の発生が低減され、柔軟である非空気式タイヤの提供を目的とする。

本発明の１つ又は複数の実施態様は、接地する環状トレッド部分と、第１及び第２の伸張不可能な層並びに該第１の伸張不可能な層と該第２の伸張不可能な層との間に位置する低モジュラス材料（ｌｏｗ ｍｏｄｕｌｕｓ ｍａｔｅｒｉａｌ）で形成されている剪断バンドと、ハブと該剪断バンドとの間に位置するする接続ウェブであって、内側リングから外側リングまで延びている１つ又は複数のスポークで形成され、該１つ又は複数のスポークが３次元スペーサ構造で補強された材料から形成されている接続ウェブと、を備えている非空気式タイヤを提供する。

本発明の１つ又は複数の実施態様は、接地する環状トレッド部分と、第１及び第２の伸張不可能な層並びに該第１の伸張不可能な層と該第２の伸張不可能な層との間に位置する低モジュラス材料で形成されている剪断バンドと、ハブと該剪断バンドとの間に位置するする接続ウェブであって、内側リングから外側リングまで延びている１つ又は複数のスポークで形成され、該１つ又は複数のスポークが３次元スペーサ構造で補強された材料から形成されている接続ウェブと、を備えている非空気式タイヤであって、該３次元スペーサ構造が複数の接続部材によって相互接続された第１及び第２の材料の層から形成されている非空気式タイヤを提供する。

本発明の１つ又は複数の実施態様は、接地する環状トレッド部分と、第１及び第２の伸張不可能な層並びに該第１の伸張不可能な層と該第２の伸張不可能な層との間に位置する低モジュラス材料で形成されている剪断バンドと、ハブと該剪断バンドとの間に位置する接続ウェブであって、内側リングから外側リングまで延びている１つ又は複数のスポークで形成され、該１つ又は複数のスポークが３次元スペーサ構造で補強された材料から形成されている接続ウェブと、を備えている非空気式タイヤであって、該スポークが円周方向に沿って並べられている非空気式タイヤを提供する。

本発明の１つ又は複数の実施態様は、接地する環状トレッド部分と、第１及び第２の伸張不可能な層並びに該第１の伸張不可能な層と該第２の伸張不可能な層との間に位置する低モジュラス材料で形成されている剪断バンドと、ハブと該剪断バンドとの間に位置する接続ウェブであって、内側リングから外側リングまで延びている１つ又は複数のスポークで形成され、該１つ又は複数のスポークが３次元スペーサ構造で補強された材料から形成されている接続ウェブと、を備えている非空気式タイヤであって、円周方向に連続している接続ウェブをさらに含んでいる非空気式タイヤを提供する。

本発明の１つ又は複数の実施態様は、接地する環状トレッド部分と、第１及び第２の伸張不可能な層並びに該第１の伸張不可能な層と該第２の伸張不可能な層との間に位置する低モジュラス材料で形成されている剪断バンドと、ハブと該剪断バンドとの間に位置する接続ウェブであって、内側リングから外側リングまで延びている１つ又は複数のスポークで形成され、該１つ又は複数のスポークが３次元スペーサ構造で補強された材料から形成されている接続ウェブと、を備えている非空気式タイヤであって、円周方向に連続している接続ウェブをさらに含んでおり、前記円周方向に連続している接続ウェブが軸方向の剛性よりも高い剛性を径方向において有している非空気式タイヤを提供する。

本発明の１つ又は複数の実施態様は、接地する環状トレッド部分と、第１及び第２の伸張不可能な層並びに該第１の伸張不可能な層と該第２の伸張不可能な層との間に位置する低モジュラス材料で形成されている剪断バンドと、ハブと該剪断バンドとの間に位置する接続ウェブであって、内側リングから外側リングまで延びている１つ又は複数のスポークで形成され、該１つ又は複数のスポークが３次元スペーサ構造で補強された材料から形成されている接続ウェブと、を備えている非空気式タイヤであって、該径方向スポークが径方向の剛性よりも高い剛性を軸方向において有している非空気式タイヤを提供する。

本発明の１つ又は複数の実施態様は、接地する環状トレッド部分と、第１及び第２の伸張不可能な層並びに該第１の伸張不可能な層と該第２の伸張不可能な層との間に位置する低モジュラス材料で形成されている剪断バンドと、ハブと該剪断バンドとの間に位置する接続ウェブであって、内側リングから外側リングまで延びている１つ又は複数のスポークで形成され、該１つ又は複数のスポークが３次元スペーサ構造で補強された材料から形成されている接続ウェブと、を備えている非空気式タイヤであって、該複数の接続部材が該非空気式タイヤの円周方向に沿って並べられている非空気式タイヤを提供する。

本発明の１つ又は複数の実施態様は、接地する環状トレッド部分と、第１及び第２の伸張不可能な層並びに該第１の伸張不可能な層と該第２の伸張不可能な層との間に位置する低モジュラス材料で形成されている剪断バンドと、ハブと該剪断バンドとの間に位置する接続ウェブであって、内側リングから外側リングまで延びている１つ又は複数のスポークで形成され、該１つ又は複数のスポークが３次元スペーサ構造で補強された材料から形成されている接続ウェブと、を備えている非空気式タイヤであって、該複数の接続部材が該非空気式タイヤの径方向に沿って並べられている非空気式タイヤを提供する。

本発明の１つ又は複数の実施態様は、接地する環状トレッド部分と、第１及び第２の伸張不可能な層並びに該第１の伸張不可能な層と該第２の伸張不可能な層との間に位置する低モジュラス材料で形成されている剪断バンドと、ハブと該剪断バンドとの間に位置する接続ウェブであって、内側リングから外側リングまで延びている１つ又は複数のスポークで形成され、該１つ又は複数のスポークが３次元スペーサ構造で補強された材料から形成されている接続ウェブと、を備えている非空気式タイヤであって、該複数の接続部材が該非空気式タイヤの軸方向に沿って並べられている非空気式タイヤを提供する。

本発明の１つ又は複数の実施態様は、接地する環状トレッド部分と、第１及び第２の伸張不可能な層並びに該第１の伸張不可能な層と該第２の伸張不可能な層との間に位置する低モジュラス材料で形成されている剪断バンドと、ハブと該剪断バンドとの間に位置する接続ウェブであって、内側リングから外側リングまで延びている１つ又は複数のスポークで形成され、該１つ又は複数のスポークが３次元スペーサ構造で補強された材料から形成されている接続ウェブと、を備えている非空気式タイヤであって、該複数の接続部材が３から２５ミリメートルの範囲内の定められた高さを有している非空気式タイヤを提供する。

本発明の１つ又は複数の実施態様は、接地する環状トレッド部分と、第１及び第２の伸張不可能な層並びに該第１の伸張不可能な層と該第２の伸張不可能な層との間に位置する低モジュラス材料で形成されている剪断バンドと、ハブと該剪断バンドとの間に位置する接続ウェブであって、内側リングから外側リングまで延びている１つ又は複数のスポークで形成され、該１つ又は複数のスポークが３次元スペーサ構造で補強された材料から形成されている接続ウェブと、を備えている非空気式タイヤであって、該第１及び第２の材料の層が編物である非空気式タイヤを提供する。

本発明の１つ又は複数の実施態様は、接地する環状トレッド部分と、第１及び第２の伸張不可能な層並びに該第１の伸張不可能な層と該第２の伸張不可能な層との間に位置する低モジュラス材料で形成されている剪断バンドと、ハブと該剪断バンドとの間に位置する接続ウェブであって、内側リングから外側リングまで延びている１つ又は複数のスポークで形成されており、該１つ又は複数のスポークが３次元スペーサ構造で補強された材料から形成されている接続ウェブと、を備えている非空気式タイヤであって、該第１及び第２の材料の層が織物である非空気式タイヤを提供する。

本発明の１つ又は複数の実施態様は、接地する環状トレッド部分と、第１及び第２の伸張不可能な層並びに該第１の伸張不可能な層と該第２の伸張不可能な層との間に位置する低モジュラス材料で形成されている剪断バンドと、ハブと該剪断バンドとの間に位置する接続ウェブであって、内側リングから外側リングまで延びている１つ又は複数のスポークで形成され、該１つ又は複数のスポークが３次元スペーサ構造で補強された材料から形成されている接続ウェブと、を備えている非空気式タイヤであって、該第１及び第２の材料の層が不織布である非空気式タイヤを提供する。

本発明の１つ又は複数の実施態様は、接地する環状トレッド部分と、第１及び第２の伸張不可能な層並びに該第１の伸張不可能な層と該第２の伸張不可能な層との間に位置する低モジュラス材料で形成されている剪断バンドと、ハブと該剪断バンドとの間に位置する接続ウェブであって、内側リングから外側リングまで延びている１つ又は複数のスポークで形成され、該１つ又は複数のスポークが３次元スペーサ構造で補強された材料から形成されている接続ウェブと、を備えている非空気式タイヤであって、該第１及び第２の材料の層が５％から７５％の範囲内の空いた領域を有している非空気式タイヤを提供する。

本発明の１つ又は複数の実施態様は、接地する環状トレッド部分と、第１及び第２の伸張不可能な層並びに該第１の伸張不可能な層と該第２の伸張不可能な層との間に位置する低モジュラス材料で形成されている剪断バンドと、ハブと該剪断バンドとの間に位置する接続ウェブであって、内側リングから外側リングまで延びている１つ又は複数のスポークで形成され、該１つ又は複数のスポークが３次元スペーサ構造で補強された材料から形成されている接続ウェブと、を備えている非空気式タイヤであって、該複数の接続部材が湾曲している非空気式タイヤを提供する。

本発明の１つ又は複数の実施態様は、接地する環状トレッド部分と、第１及び第２の伸張不可能な層並びに該第１の伸張不可能な層と該第２の伸張不可能な層との間に位置する低モジュラス材料で形成されている剪断バンドと、ハブと該剪断バンドとの間に位置する接続ウェブであって、内側リングから外側リングまで延びている１つ又は複数のスポークで形成され、該１つ又は複数のスポークが３次元スペーサ構造で補強された材料から形成されている接続ウェブと、を備えている非空気式タイヤであって、該３次元スペーサ構造がオーセチック材料（ａｕｘｅｔｉｃ ｍａｔｅｒｉａｌ）で形成されている非空気式タイヤを提供する。

本発明の１つ又は複数の実施態様は、接地する環状トレッド部分と、第１及び第２の伸張不可能な層並びに該第１の伸張不可能な層と該第２の伸張不可能な層との間に位置する低モジュラス材料で形成されている剪断バンドと、ハブと該剪断バンドとの間に位置する接続ウェブであって、内側リングから外側リングまで延びている１つ又は複数のスポークで形成され、該１つ又は複数のスポークが３次元スペーサ構造で補強された材料から形成されている接続ウェブと、を備えている非空気式タイヤであって、該複数の接続部材が第１及び第２の組にさらに分割されており、該第１の組が該第２の組に対して交差している非空気式タイヤを提供する。

本発明の１つ又は複数の実施態様は、接地する環状トレッド部分と、第１及び第２の伸張不可能な層並びに該第１の伸張不可能な層と該第２の伸張不可能な層との間に位置する低モジュラス材料で形成されている剪断バンドと、ハブと該剪断バンドとの間に位置する接続ウェブであって、内側リングから外側リングまで延びている１つ又は複数のスポークで形成され、該１つ又は複数のスポークが３次元スペーサ構造で補強された材料から形成されている接続ウェブと、を備えている非空気式タイヤであって、該複数の接続部材が該第１及び第２の材料の層に対して直角をなしている非空気式タイヤを提供する。

本発明の１つ又は複数の実施態様は、接地する環状トレッド部分と、第１及び第２の伸張不可能な層並びに該第１の伸張不可能な層と該第２の伸張不可能な層との間に位置する低モジュラス材料で形成されている剪断バンドと、ハブと該剪断バンドとの間に位置する接続ウェブであって、内側リングから外側リングまで延びている１つ又は複数のスポークで形成され、該１つ又は複数のスポークが３次元スペーサ構造で補強された材料から形成されている接続ウェブと、を備えている非空気式タイヤであって、該複数の接続部材が該第１及び第２の材料の層に対して斜めになっている非空気式タイヤを提供する。

本発明の非空気式タイヤの第１の実施形態の断面図である。 スポークが取り除かれていて円周方向接続ウェブのみが示されている非空気式タイヤの斜視図である。 図１の断面図である。 開いた３次元ファブリック構造の第１の実施形態の斜視図である。 図３Ａの例示的な断面の構成の図である。 閉じた３次元ファブリック構造の第２の実施形態の斜視図である。 図４Ａの例示的な閉じた構成の図である。 本発明での使用に適した例示的な３次元ファブリック構造の斜視図である。 本発明での使用に適した例示的な３次元ファブリック構造の斜視図である。 本発明での使用に適した例示的な３次元ファブリック構造の斜視図である。 本発明での使用に適した例示的な３次元ファブリック構造の斜視図である。 本発明での使用に適した例示的な３次元ファブリック構造の斜視図である。 本発明での使用に適した例示的な３次元ファブリック構造の斜視図である。 本発明での使用に適した例示的な３次元ファブリック構造の斜視図である。 接地領域において圧縮を受けている非空気式タイヤの一部分の側面図である。 本発明のスポークの部分的な切り欠き図である。 力Ｆによる剪断バンドのたわみの測定を示す図である。

（定義）
以下の用語は、この説明に対しては以下のように定義される。

「オーセチック」は、負のポアソン比を有する材料を意味する。

「赤道面」は、タイヤの中心線を通るタイヤの回転軸に垂直な平面を意味する。

「空いた領域」は、ＤＩＮ ＥＮ １４９７１によるファブリックの糸目の開きの尺度であり、ファブリック面のうちのヤーンによって覆われていない領域の量である。「空いた領域」は、ファブリックの緊密さに関する視覚的な測定値であり、ライトテーブルから６インチ四方のファブリックの試料を通過させた光の電子的像を撮像し、測定された光の密度を白色画素の密度と比較することによって判定される。

「伸張不可能な」は、所与の層又は補強部材が約２５Ｋｓｉを超える伸び剛性を有することを意味する。

「編物」は、縦編物及び横編物などの、１本又は複数本のヤーンの一連のループを針又はワイヤにより連結することによって製造することができる構造を含むことが意図されている。

「サンドイッチファブリック」は、互いに独立して編まれてヤーン又は他の編物層によって接続された２つの外側層から構成されている、３次元ファブリック構造を意味する。「３次元スペーサ構造」は、第１及び第２の方向に延びている（ヤーン、フィラメント、又は繊維などの）補強部材をそれぞれが有している２つのファブリックの外側層で構成されている３次元構造であって、定められた第３の方向に延びている補強部材（ヤーン、フィラメント、又は繊維）又は他の編物層により２つの外側層が互いに接続されている、３次元構造を意味する。「開いた」３次元スペーサ構造は、第１のファブリック層と第２のファブリックの層とを接続する個々のパイル繊維又は補強部材で構成される。「閉じた」３次元構造は、第１の層と第２の層とを接続するファブリックパイルを利用する。

「織物」は、かごのように、布目を形成するように互いに直角に交差する複数のヤーンによって製造される構造を含むことが意図されている。

本発明の非空気式タイヤ１００の例は、図１に示されている。本発明のタイヤは、地面と係合する径方向外側のトレッド（図示せず）、剪断バンド３００及び接続ウェブ５００を含んでいる。接続ウェブ５００は、以下でより詳細に説明するように、様々な設計を有していてもよい。本発明の非空気式タイヤは、剪断バンド３００及び接続ウェブ５００が効率良く荷重を支えるように、トップローディング構造であるように設計されている。剪断バンド３００及び接続ウェブは、剪断バンドの剛性がタイヤのばね率に直接関係するように設計されている。接続ウェブは、引張荷重下でタイヤのフットプリント内で座屈又は変形し、圧縮することも圧縮荷重を支えることもない剛性の高い構造であるように設計されている。これは、接続ウェブのうちのフットプリント内にない残りの部分に荷重を支える能力を与える。剪断バンドが湾曲して道路の障害物を乗り越えられるよう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％が剪断バンド及び接続ウェブの上部によって支えられ、したがって接続ウェブの下部が事実上荷重を支えないか好ましくは１０％未満の荷重を支えるような荷重分布である。

トレッド部分２００は、溝を有していなくてもよく、基本的に長手方向のトレッドリブを間に形成する長手方向に配向された複数のトレッド溝を有していてもよい。該リブは、特定の車両用途の使用要件に適合したトレッドパターンを形成するために、横方向又は長手方向にさらに分割されてもよい。該トレッド溝は、タイヤの使用目的に一致した任意の深さを有してもよい。タイヤトレッド２００は、様々な状況でタイヤの性能を高めるために、所望に応じて、リブ、ブロック、出張り、溝、サイプなどの要素を含んでいてもよい。
（剪断バンド）
剪断バンド３００は、タイヤトレッド２００の径方向内方に配置される環状構造であることが好ましい。トレッドゴムの層２１０が、剪断バンド径方向外側表面に付着される。図１に示すように、剪断バンドは平行に配置された伸張不可能な２つの層３１０、３２０を備えており、それらの層３１０、３２０はゴムの層３３０によって分離されている。各伸張不可能な層３１０、３２０は、エラストマーコーティングに埋め込まれた平行している複数の伸張不可能な補強コードで形成されてもよい。該補強コードは、スチール、アラミド、ナイロン又は他の伸張不可能な構造であってもよい。

第１の強化エラストマー層３１０において、補強コード３１１は、好ましくは、タイヤ赤道面に対して０度から約＋／−１０度の範囲内の角度Φに配向されている。第２の強化エラストマー層３２０において、補強コード３２１は、好ましくは、タイヤ赤道面に対して０度から約＋／−１０の範囲内の角度φに配向されている。第１の層の角度Φは、第２の層における補強コードの角度φとは反対の向きであることが好ましい。つまり、第１の強化エラストマー層における角度が角度＋Φである場合、第２の強化エラストマー層における角度は角度−φということである。

剪断バンドは、剪断剛性ＧＡを有している。剪断剛性ＧＡは、剪断バンド３００から採取した代表試験片のたわみを測定することによって判定してもよい。該試験片の上面は、以下に示すように横力Ｆにさらされる。該試験片は、剪断バンドから採取した、剪断バンドと同じ径方向厚さを有している代表試料である。次に、剪断剛性ＧＡは、以下の式から算出される。

ＧＡ＝Ｆ^＊Ｌ／ΔＸ、式中、Ｆは剪断荷重であり、Ｌは剪断層厚さであり、デルタＸは剪断たわみである。

剪断バンドは、曲げ剛性ＥＩを有している。曲げ剛性ＥＩは、３点曲げ試験を使用して、梁力学（ｂｅａｍ ｍｅｃｈａｎｉｃｓ）から判定してもよい。３点曲げ試験は、２つのローラ支持体上に置かれて梁の中央部に加えられた集中荷重にさらされている梁の状況を表す。曲げ剛性ＥＩは、次の式、ＥＩ＝ＰＬ^３／４８^＊ΔＸから判定され、式中、Ｐは荷重であり、Ｌは梁の長さであり、ΔＸはたわみである。

剪断バンドの曲げ剛性ＥＩを最大限に高めること、及び、剪断剛性ＧＡを最小限に抑えることが望ましい。許容可能なＧＡ／ＥＩの比率は０．０１から２０の間であり、理想的な範囲は０．０１から５の間である。ＥＡは、剪断バンドの伸び剛性（ｅｘｔｅｎｓｉｂｌｅ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ）であり、張力を加えて長さの変化を測定することにより、実験的に判定される。剪断バンドのＥＡのＥＩに対する比率は０．０２から１００の範囲内であれば許容することができ、理想的な範囲は１から５０である。

剪断バンド３００は、１５％〜３０％の範囲内の最大剪断歪みに耐えられることが好ましい。本発明は、本明細書において開示された剪断バンドの構造に限定されるものではなく、０．０１から２０の範囲内のＧＡ／ＥＩ、０．０２から１００の範囲内のＥＡ／ＥＩの比率又は２０から２０００の範囲内のばね率及びそれらの任意の組合せを有している、任意の構造を含むことができる。剪断バンドは、０．０１から５のＧＡ／ＥＩの比率、１から５０のＥＡ／ＥＩの比率又は１７０ｌｂ／ｉｎのばね率及びそれらの任意の部分的組合せを有していることがより好ましい。タイヤトレッドは、剪断バンドの周りに巻かれていることが好ましく、また、剪断バンドに一体に成形されていることが好ましい。
接続ウェブ

本発明の非空気式タイヤは、図１に示すような径方向接続ウェブ５００をさらに含んでいる。接続ウェブ５００は、内側のハブ５１２から剪断バンドの内半径５１４まで延びている円周方向に沿って並べられた複数のスポーク５１０を含んでいる。スポーク５１０は、径方向に配向されていることが好ましい。径方向接続ウェブ５００は、タイヤの垂直又は径方向の変形に対しては低い耐性を有し、タイヤの横方向変形に対してはより高い耐性を有している。複数のスポーク５１０は、より高い構造的剛性を提供するために、反対向きになっている。

スポークは、湾曲していてもよいし真っ直ぐであってもよい。非空気式タイヤは、円周方向に沿って並べられた複数のスポーク５１０を２組備えていることが好ましい。スポークは、様々な断面設計を有してもよい。スポークは、剪断層から伝達される荷重を支える働きをする。スポークは、主として引張及び剪断における荷重が加わり、圧縮における荷重は支えない。本明細書で説明するような各スポーク５１０は、実質的に非空気式タイヤの軸方向厚さＡＷ未満の軸方向厚さＡを有している。軸方向厚さＡは、ＡＷの５％〜２０％の範囲内であり、より好ましくはＡＷの５％〜１０％の範囲内である。

スポーク５１０は径方向に延びていることが好ましい。スポーク５１０は径方向に膨らむか又は変形するように設計されている。非空気式タイヤに荷重が加えられる場合、スポークは、接地面を通過するときに実質的に圧縮耐性を持たずに図１２に示すように変形して、荷重支持点にゼロの又は取るに足らない圧縮力を与えることになる。スポークの主な荷重は、引張及び剪断を通じたものであり、圧縮を通じたものではない。

スポークは、図１に示すように長方形の断面を有しているが、長方形の断面に限定されるものではなく、円形、正方形、楕円形等であってもよい。

スポークは、ゴム又は熱可塑性エラストマーなどの弾性材料で形成されていることが好ましい。スポークは、例えば図３Ａに示すような３次元スペーサ構造で補強されていることが好ましい。３次元スペーサ構造４００は、第１及び第２のファブリックの層４６０、４７０を有しているタイプの構造であり、各ファブリックの層は、第１の方向又は緯糸方向に延びている複数の第１の補強部材４６２と、第２の方向又は経糸方向に延びている複数の第２の補強部材４６４とで形成されている。第１及び第２の補強部材４６２、４６４は、図示のように互いに垂直であってもよく、所望の角度で交差していてもよい。図３Ａに示すように、補強部材４６２は、補強部材４６４と絡み合わされて又は織り合わされている。第１及び第２の補強部材の層は、編まれていてもよく、織られていてもよく、不織であってもよく、絡み合わされていてもよく、又は絡み合わされていなくてもよい。ファブリックの第１及び第２の層４６２、４６４は、互いに平行に配向されていることが好ましく、また、第３の方向又は積重ね方向に延びている補強接続部材４８０、４９０によって相互接続されていることが好ましい。接続する層４６０、４７０間の垂直距離、すなわち３次元構造のＺ方向寸法は、約２ミリメートルから約２５ミリメートルの範囲内、より好ましくは約３〜１０ミリメートル、さらに好ましくは５ミリメートル〜１０ミリメートルの範囲内である。

３次元スペーサ構造４００は、図３Ｂに示すような補強接続部材の異なる構成を有してもよい。補強部材又は補強接続部材は、１つ若しくは複数のヤーン、ワイヤ、１つ若しくは複数のフィラメント、１つ若しくは複数の繊維、又は１つ若しくは複数の補強コードを含んでもよい。補強部材又は補強交差部材は、ガラス繊維、炭素繊維、玄武岩繊維、有機繊維、ナイロン、アラミド、ポリエステル、スチールワイヤ若しくは金属ワイヤ、又はそれらの組合せで形成されてもよい。３次元ファブリック構造４００及び／又は補強部材は、よく知られているレソルシノール−ホルムアルデヒド樹脂／ブタジエン−スチレン−ビニルピリジン３量体ラテックス、又はレソルシノール−ホルムアルデヒド樹脂／ブタジエン−スチレン−ビニルピリジン３量体ラテックスとブタジエン／スチレンゴムラテックスとの混合物である、ＲＦＬ接着剤で処理されることが好ましく、そのようなＲＦＬ接着剤は、タイヤ産業において、ゴム構成要素へのファブリック、線、及びテキスタイルコードの接着を促進するために、ファブリック、繊維、及びテキスタイルコードの貼付けに使用されている（例えば、米国特許第4,356,219号参照）。補強部材は、シングルエンド浸漬部材（ｓｉｎｇｌｅ ｅｎｄ ｄｉｐｐｅｄ ｍｅｍｂｅｒ）であってもよい（すなわち、単一の補強部材が、ＲＦＬ接着剤又は接着促進剤に浸される）。

３次元ファブリック構造４００は、７００グラム／平方メートル〜１０００グラム／平方メートルの範囲内の密度を有してもよい。３次元ファブリック構造４００の圧縮剛性は、１５０ｋＰａから３００ｋＰａの範囲であってもよく、より好ましくは１５０ｋＰａから２００ｋＰａの範囲であってもよい。

図３Ｂに示すような補強接続部材４８０の軸方向間隔Ｓもまた、剪断バンドの剛性を制御するために、調節してもよい。間隔Ｓは、３ミリメートルから８ミリメートルの範囲内であってもよい。

径方向スポークは、タイヤの径方向変形に対しては低い耐性を有し、タイヤの横方向変形に対しては高い耐性を有するように、設計されている。したがって、図３〜１１に示す３次元スペーサ構造で径方向スポークが補強されている場合、３次元スペーサ構造の交差部材３８０、４８０、５８０、７８０、８９０は、タイヤの軸方向に沿って並べられかつ径方向に直角をなしていることが好ましく、また、層４６０、４７０は、径方向スポークの径方向に配向されていることが好ましい。図１３も参照されたい。

図５〜７は、交差部材４８０、４９０の様々な異なる構成を示しており、さらに、それらの交差部材がファブリック層４６０、４７０に対して直角をなす必要はないことを示している。

３次元構造の代替実施形態５００が図８に示されており、ファブリックの第１の織物層５６０と、ファブリックの第２の織物層５７０とを備えている。第１及び第２の層は、「８」の形状に形成された複数の交差部材５８０によって共に継合されている。

３次元構造の代替実施形態７００が図９〜１０に示されており、ファブリックの第１の織物層７６０と、ファブリックの第２の織物層７７０とを備えている。第１及び第２の層は、複数の交差部材７８０によって継合されている。第１及び第２の層７６０、７７０は、開いたセルの構成を有している。

３次元構造の代替実施形態８００が、図１１に示されている。この３次元構造の第７の実施形態８００は、２つ以上のデッキ層８１０、８２０を備えている。第７の実施形態８００は、ファブリックの第１の織物層８６０と、ファブリックの第２の織物層８７０と、中間織物層８８０とを有している。第１の層８６０及び中間層８８０は、複数の交差部材８９０によって継合されている。第２の層８７０及び中間層８８０もまた、複数の交差部材８９５によって継合されている。交差部材８９０、８９５は、図５〜８に示すように斜めになっているか又は湾曲していてもよい。

径方向スポークは、３次元スペーサ構造の２つの層でそれぞれ形成されてもよく、この構造は、異なる構成を有し、かつ、同じ又は異なる方向に沿って並べられた複数の交差部材を有する。

上記の実施形態の何れも、組み合わせることができる。例えば、交差部材は、様々な組合せにおいて、湾曲していてもよく、斜めになっていてもよく、直角であってもよく、又は「８」の形状であってもよい。３次元構造は、上記のような様々な交差部材の任意の組合せを様々な配向で含んでもよい。上記の実施形態の何れも、柔軟な材料を充填してもよい。

（円周方向接続ウェブ）
非空気式タイヤは、円周方向接続ウェブ６００を形成する１つ又は複数の円周方向リングをさらに含んでいてもよい。円周方向接続ウェブは、１つ又は複数の円周方向リングの形態であってもよい。径方向接続ウェブとは対照的に、該円周方向リングは、垂直又は径方向の変形に対しては高い耐性を有し、横方向変形に対してはより低い耐性を有しているべきである。該円周方向リングの剛性は、それらの形状に依存する。

円周方向接続ウェブ６００は、径方向における剛性が高くなるように設計されている。円周方向接続ウェブは、３次元スペーサ構造で補強されていることが好ましい。したがって、図３〜図１１に示すような３次元スペーサ構造で円周方向接続ウェブ６００が補強されている場合、該３次元スペーサ構造の交差部材３８０、４８０、５８０、７８０、８９０は、タイヤの径方向に沿って並べられる。

選択された材料が熱可塑性エラストマーであった場合、以下の特性を有していることが好ましい。ディスク材料の引張（ヤング）係数は、ＩＳＯ５２７−１／−２標準試験法を使用した場合、４５ＭＰａから６５０ＭＰａの範囲内であることが好ましく、８５ＭＰａから３００ＭＰａであることがより好ましい。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。破断時降伏歪みは、３０％超、より好ましくは４０％超である。破断時伸びは、該降伏歪み以上、より好ましくは２００％超である。熱たわみ温度は、０．４５ＭＰａ下で摂氏４０度超、より好ましくは０．４５ＭＰａ下で摂氏５０度超である。ＩＳＯ１７９／ＩＳＯ１８０試験法を使用した摂氏２３度でのアイゾット及びシャルピー切欠き棒試験（Ｉｚｏｄ ａｎｄ Ｃｈａｒｐｙ ｎｏｔｃｈｅｄ ｔｅｓｔ）で、破断が生じない。該ディスクに適した２種の材料が、ＡＲＮＩＴＥＬ ＰＬ ４２０Ｈ及びＡＲＮＩＴＥＬ ＰＬ４６１の商標名でＤＳＭ Ｐｒｏｄｕｃｔｓによって市販されている。

上記明細書を読めば他の多くの変形された形態が当業者には明らかであることを、本出願人は理解している。そうした変形された形態及び他の変形された形態は、以下の添付された特許請求の範囲によって定義される本発明の技術思想及び範囲に含まれる。

１００ 非空気式タイヤ
２００ トレッド部分、タイヤトレッド
２１０ トレッドゴムの層
３００ 剪断バンド
３１０ 伸張不可能な層、第１の強化エラストマー層
３１１ 補強コード
３２０ 伸張不可能な層、第２の強化エラストマー層
３２１ 補強コード
３３０ ゴムの層
３８０ 交差部材
４００ ３次元スペーサ構造、３次元ファブリック構造
４６０ 第１のファブリックの層
４６２ 第１の補強部材
４６４ 第２の補強部材
４７０ 第２のファブリックの層
４８０ 補強接続部材、交差部材
４９０ 補強接続部材
５００ 径方向接続ウェブ、３次元構造の代替実施形態
５１０ スポーク
５１２ ハブ
５１４ 剪断バンドの内半径
５６０ 第１の織物層
５７０ 第２の織物層
５８０ 交差部材
６００ 円周方向接続ウェブ
７００ ３次元構造の代替実施形態
７６０ 第１の織物層
７７０ 第２の織物層
７８０ 交差部材
８００ ３次元構造の代替実施形態、第７の実施形態
８１０ デッキ層
８２０ デッキ層
８６０ 第１の織物層
８７０ 第２の織物層
８８０ 中間織物層
８９０ 交差部材
８９５ 交差部材
Ａ 軸方向厚さ
ＡＷ 軸方向厚さ
Ｓ 軸方向間隔

Claims (19)

1. 接地する環状トレッド部分と、
   第１及び第２の伸張不可能な層並びに前記第１の伸張不可能な層と前記第２の伸張不可能な層との間に位置する低モジュラス材料で形成されている剪断バンドと、
   ハブと前記剪断バンドとの間に位置する接続ウェブであって、内側リングから外側リングまで延びている１つ又は複数のスポークで形成され、前記１つ又は複数のスポークが３次元スペーサ構造で補強された材料から形成されている接続ウェブと、
   を備えていることを特徴とする非空気式タイヤ。
2. 前記３次元スペーサ構造が複数の接続部材によって相互接続された第１及び第２の材料の層から形成されている、請求項１に記載の非空気式タイヤ。
3. 前記スポークが円周方向に沿って並べられている、請求項１に記載の非空気式タイヤ。
4. 円周方向に連続している接続ウェブを含んでいる、請求項１に記載の非空気式タイヤ。
5. 前記円周方向に連続している接続ウェブが軸方向の剛性よりも高い剛性を径方向において有している、請求項４に記載の非空気式タイヤ。
6. 前記径方向スポークが前記径方向の剛性よりも高い剛性を前記軸方向において有している、請求項１に記載の非空気式タイヤ。
7. 前記複数の接続部材が前記非空気式タイヤの円周方向に沿って並べられている、請求項１に記載の非空気式タイヤ。
8. 前記複数の接続部材が前記非空気式タイヤの径方向に沿って並べられている、請求項１に記載の非空気式タイヤ。
9. 前記複数の接続部材が前記非空気式タイヤの軸方向に沿って並べられている、請求項１に記載の非空気式タイヤ。
10. 前記複数の接続部材が３ミリメートルから２５ミリメートルの範囲内の定められた高さを有している、請求項１に記載の非空気式タイヤ。
11. 前記第１及び第２の材料の層が編物である、請求項１に記載の非空気式タイヤ。
12. 前記第１及び第２の材料の層が織物である、請求項１に記載の非空気式タイヤ。
13. 前記第１及び第２の材料の層が不織である、請求項１に記載の非空気式タイヤ。
14. 前記第１及び第２の材料の層が５％から７５％の範囲内の空いた領域を有している、請求項１に記載の非空気式タイヤ。
15. 前記接続部材が湾曲している、請求項１に記載の非空気式タイヤ。
16. 前記３次元スペーサ構造がオーセチック材料で形成されている、請求項１に記載の非空気式タイヤ。
17. 前記接続部材が第１及び第２の組にさらに分割されており、前記第１の組が前記第２の組に対して交差している、請求項１に記載の非空気式タイヤ。
18. 前記接続部材が前記第１及び第２の材料の層に対して直角をなしている、請求項１に記載の非空気式タイヤ。
19. 前記接続部材が前記第１及び第２の材料の層に対して斜めになっている、請求項１に記載の非空気式タイヤ。

Images