JP2018002142A - 非空気入りタイヤ - Google Patents

Abstract

【課題】空気による膨張を必要とするという欠点を除いて空気入りタイヤの全ての特徴を有する、改良された非空気入りタイヤを提供する。
【解決手段】非空気入りタイヤ１００が、地面に接触する環状のトレッド部２００と、シェアバンド３００と、シェアバンド３００に連結された少なくとも１つのスポークディスク５００と、を有している。スポークディスク５００は、外側リングと、内側リングと、外側リングと内側リングとの間を半径方向に延びる第１および第２のスポークと、を有している。第１のスポークと第２のスポークは接合部において連結されている。
【選択図】図１６

Description

本発明は、概して乗物のタイヤおよび非空気入りタイヤに関し、特に、非空気入りタイヤに関する。

１世紀にわたって、空気入りタイヤが、乗物を動かすための解決手段の選択肢である。空気入りタイヤは引張り構造である。空気入りタイヤが現在とても優位である要因になっている少なくとも４つの特徴を空気入りタイヤは有している。空気入りタイヤは、タイヤ構造の全体が荷重の支持に関与するので、荷重の支持において効率的である。空気入りタイヤは、接触圧が低いため乗物の荷重が分散されて道路上での摩耗が小さいという点でも望ましい。また、空気入りタイヤは剛性が低く、したがって、乗物の乗り心地が確保される。空気入りタイヤの最も重大な欠点は、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、膨張圧が完全に失われた後は使い物にならない。

膨張圧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連する問題および不備のうちの多くを解消する場合がある。このようなタイヤでは、圧力の維持も圧力の監視も不要である。中実タイヤまたはその他のエラストマ構造など構造的に支持されるタイヤは、現在まで、従来の空気入りタイヤに必要とされる性能のレベルを実現していない。空気入りタイヤと同様の性能を発揮する構造的に支持されるタイヤによる解決策が、望ましい改善点である。

非空気入りタイヤは、通常、その耐荷重効率によって定義される。「ボトムローダ」は、基本的に剛性の高い構造であり、この構造の、ハブの下方の部分において荷重の大部分を支持する。「トップローダ」は、構造の全体が荷重の支持に関与す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高い耐荷重効率を有し、質量がより小さい構成にすることを可能にする。

したがって、空気による膨張を必要とするという欠点を除いて空気入りタイヤの全ての特徴を有する、改良された非空気入りタイヤが望まれている。

本発明の１つ以上の実施態様は、地面に接触する環状のトレッド部と、シェアバンドと、シェアバンドに連結された少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、外側リングと、内側リングと、外側リングと内側リングとの間を半径方向に延びる第１および第２のスポークと、を有し、第１のスポークと第２のスポークは接合部において連結されている、非空気入りタイヤを提供する。

本発明の他の実施態様は、地面に接触する環状のトレッド部と、シェアバンドと、シェアバンドに連結された少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、外側リングと、内側リングと、外側リングと内側リングとの間を半径方向に延びる第１および第２のスポークと、を有し、第１のスポークと第２のスポークは接合部において連結されており、第１のスポークは半径方向外側部分と半径方向内側部分とを有し、半径方向外側部分は第１の湾曲を有し、半径方向内側部分は、第１の湾曲とは逆の湾曲を有する、非空気入りタイヤを提供する。

本発明の他の実施態様は、地面に接触する環状のトレッド部と、シェアバンドと、シェアバンドに連結された少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、外側リングと、内側リングと、外側リングと内側リングとの間を半径方向に延びる第１および第２のスポークと、を有し、第１のスポークと第２のスポークは接合部において連結されており、第２のスポークは半径方向外側部分と半径方向内側部分とを有し、半径方向外側部分は第１の湾曲を有し、半径方向内側部分は、第１の湾曲とは逆の湾曲を有する、非空気入りタイヤを提供する。

本発明の他の実施態様は、地面に接触する環状のトレッド部と、シェアバンドと、シェアバンドに連結された少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、外側リングと、内側リングと、外側リングと内側リングとの間を半径方向に延びる第１および第２のスポークと、を有し、第１のスポークと第２のスポークは接合部において連結されており、第１のスポークは、凹状の半径方向外側部分を有する、非空気入りタイヤを提供する。

本発明の他の実施態様は、地面に接触する環状のトレッド部と、シェアバンドと、シェアバンドに連結された少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、外側リングと、内側リングと、外側リングと内側リングとの間を半径方向に延びる第１および第２のスポークと、を有し、第１のスポークと第２のスポークは接合部において連結されており、第２のスポークは、凸状の半径方向外側部分を有する、非空気入りタイヤを提供する。

本発明の他の実施態様は、地面に接触する環状のトレッド部と、シェアバンドと、シェアバンドに連結された少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、外側リングと、内側リングと、外側リングと内側リングとの間を半径方向に延びる第１および第２のスポークと、を有し、第１のスポークと第２のスポークは接合部において連結されており、第１のスポークは、凸状の半径方向内側部分を有する、非空気入りタイヤを提供する。

本発明の他の実施態様は、地面に接触する環状のトレッド部と、シェアバンドと、シェアバンドに連結された少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、外側リングと、内側リングと、外側リングと内側リングとの間を半径方向に延びる第１および第２のスポークと、を有し、第１のスポークと第２のスポークは接合部において連結されており、第２のスポークは、凹状の半径方向内側部分を有する、非空気入りタイヤを提供する。

本発明の他の実施態様は、地面に接触する環状のトレッド部と、シェアバンドと、シェアバンドに連結された少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、外側リングと、内側リングと、外側リングと内側リングとの間を半径方向に延びる第１および第２のスポークと、を有し、第１のスポークと第２のスポークは接合部において連結されており、スポークディスクは、傾斜面において変形する、非空気入りタイヤを提供する。

本発明の他の実施態様は、地面に接触する環状のトレッド部と、シェアバンドと、シェアバンドに連結された少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、外側リングと、内側リングと、外側リングと内側リングとの間を半径方向に延びる第１および第２のスポークと、を有し、第１のスポークと第２のスポークは接合部において連結されており、第１のスポークは、２ｍｍ〜５ｍｍの範囲内の厚さｔを有する、非空気入りタイヤを提供する。

本発明の他の実施態様は、地面に接触する環状のトレッド部と、シェアバンドと、シェアバンドに連結された少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、外側リングと、内側リングと、外側リングと内側リングとの間を半径方向に延びる第１および第２のスポークと、を有し、第１のスポークと第２のスポークは接合部において連結されており、第１のスポークディスクは、２５ｍｍ〜７０ｍｍの範囲内の軸線方向厚さｗを有する、非空気入りタイヤを提供する。

本発明の他の実施態様は、地面に接触する環状のトレッド部と、シェアバンドと、シェアバンドに連結された少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、外側リングと、内側リングと、外側リングと内側リングとの間を半径方向に延びる第１および第２のスポークと、を有し、第１のスポークと第２のスポークは接合部において連結されており、第１のスポークディスクは、スポークの厚さｔに対するスポークの軸線方向幅ｗの比が８〜２８の範囲内であることを特徴とする、非空気入りタイヤを提供する。

本発明の他の実施態様は、地面に接触する環状のトレッド部と、シェアバンドと、シェアバンドに連結された少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、外側リングと、内側リングと、外側リングと内側リングとの間を半径方向に延びる第１および第２のスポークと、を有し、第１のスポークと第２のスポークは接合部において連結されており、１つ以上の固体環状ディスクをさらに有する非空気入りタイヤを提供する。

本発明の他の実施態様は、地面に接触する環状のトレッド部と、シェアバンドと、シェアバンドに連結された少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、外側リングと、内側リングと、外側リングと内側リングとの間を半径方向に延びる第１および第２のスポークと、を有し、第１のスポークと第２のスポークは接合部において連結されており、１つ以上の固体環状ディスクをさらに有し、１つ以上の固体環状ディスクはタイヤの軸線方向において湾曲している、非空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つ以上の実施態様は、地面に接触する環状のトレッド部と、シェアバンドと、シェアバンドに連結された少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、外側リングと、内側リングと、外側リングと内側リングとの間を半径方向に延びる第１および第２のスポークとを有し、第１のスポークと第２のスポークは接合部において連結され、少なくとも１つのスポークディスクは、該スポークディスクの半径方向において最も外側の表面とシェアバンドの半径方向において最も内側の表面との間の第１の接着結合部を介してシェアバンドに連結されている、非空気入りタイヤを提供する。

本発明の他の実施態様は、地面に接触する環状のトレッド部と、シェアバンドと、シェアバンドに連結された少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、外側リングと、内側リングと、外側リングと内側リングとの間を半径方向に延びる第１および第２のスポークと、を有し、リムをさらに有し、少なくとも１つのスポークディスクは、リムの半径方向において最も外側の表面と該スポークディスクの半径方向において最も内側の表面との間の第２の接着結合部を介して前記リムに連結されている、非空気入りタイヤを提供する。

本発明の他の実施態様は、地面に接触する環状のトレッド部と、シェアバンドと、シェアバンドに連結された少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、外側リングと、内側リングと、外側リングと内側リングとの間を半径方向に延びる第１および第２のスポークと、を有し、第１のスポークと第２のスポークは接合部において連結されており、第１のスポークは半径方向外側部分と半径方向内側部分とを有し、半径方向外側部分は第１の湾曲を有し、半径方向内側部分は、第１の湾曲とは逆の湾曲を有し、第１および第２の接着結合部はシアノアクリレート接着剤を含む、非空気入りタイヤを提供する。

本発明の他の実施態様は、地面に接触する環状のトレッド部と、シェアバンドと、シェアバンドに連結された少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、外側リングと、内側リングと、外側リングと内側リングとの間を半径方向に延びる第１および第２のスポークと、を有し、第１のスポークと第２のスポークは接合部において連結されており、第２のスポークは半径方向外側部分と半径方向内側部分とを有し、半径方向外側部分は第１の湾曲を有し、半径方向内側部分は、第１の湾曲とは逆の湾曲を有し、シアノアクリレート接着剤は、１個〜１０個の炭素原子を有するアルキル−２−シアノアクリレートモノマーを含む、非空気入りタイヤを提供する。

本発明の他の実施態様は、地面に接触する環状のトレッド部と、シェアバンドと、シェアバンドに連結された少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、外側リングと、内側リングと、外側リングと内側リングとの間を半径方向に延びる第１および第２のスポークと、を有し、第１のスポークと第２のスポークは接合部において連結されており、第２のスポークは半径方向外側部分と半径方向内側部分とを有し、半径方向外側部分は第１の湾曲を有し、半径方向内側部分は、第１の湾曲とは逆の湾曲を有し、シアノアクリレート接着剤は、メチル−２−シアノアクリレート、エチル−２−シアノアクリレート、ブチル−２−シアノアクリレート、およびオクチル−２−シアノアクリレートから成る群から選択された少なくとも１つのモノマーを含む、非空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つ以上の実施態様は、地面に接触する環状のトレッド部と、シェアバンドと、シェアバンドに連結された少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、外側リングと、内側リングと、外側リングと内側リングとの間を半径方向に延びる第１および第２のスポークと、を有し、第１のスポークと第２のスポークは接合部において連結されており、第１のスポークは半径方向外側部分と半径方向内側部分とを有し、半径方向外側部分は第１の湾曲を有し、半径方向内側部分は、第１の湾曲とは逆の湾曲を有する、非空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つ以上の実施態様は、地面に接触する環状のトレッド部と、シェアバンドと、シェアバンドに連結された少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、外側リングと、内側リングと、外側リングと内側リングとの間を半径方向に延びる第１および第２のスポークと、を有し、第１のスポークと第２のスポークは接合部において連結されており、第２のスポークは半径方向外側部分と半径方向内側部分とを有し、半径方向外側部分は第１の湾曲を有し、半径方向内側部分は、第１の湾曲とは逆の湾曲を有する、非空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つ以上の実施態様は、地面に接触する環状のトレッド部と、シェアバンドと、シェアバンドに連結された少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、外側リングと、内側リングと、外側リングと内側リングとの間を半径方向に延びる第１および第２のスポークと、を有し、第１のスポークと第２のスポークは接合部において連結されており、第１のスポークは、凹状の半径方向外側部分を有する、非空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つ以上の実施態様は、地面に接触する環状のトレッド部と、シェアバンドと、シェアバンドに連結された少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、外側リングと、内側リングと、外側リングと内側リングとの間を半径方向に延びる第１および第２のスポークと、を有し、第１のスポークと第２のスポークは接合部において連結されており、第２のスポークは、凸状の半径方向外側部分を有する、非空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つ以上の実施態様は、地面に接触する環状のトレッド部と、シェアバンドと、シェアバンドに連結された少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、外側リングと、内側リングと、外側リングと内側リングとの間を半径方向に延びる第１および第２のスポークと、を有し、第１のスポークと第２のスポークは接合部において連結されており、第１のスポークは、凸状の半径方向内側部分を有する、非空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つ以上の実施態様は、地面に接触する環状のトレッド部と、シェアバンドと、シェアバンドに連結された少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、外側リングと、内側リングと、外側リングと内側リングとの間を半径方向に延びる第１および第２のスポークと、を有し、第１のスポークと第２のスポークは接合部において連結されており、第２のスポークは、凹状の半径方向内側部分を有する、非空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つ以上の実施態様は、地面に接触する環状のトレッド部と、シェアバンドと、シェアバンドに連結された少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、外側リングと、内側リングと、外側リングと内側リングとの間を半径方向に延びる第１および第２のスポークと、を有し、第１のスポークと第２のスポークは接合部において連結されており、スポークディスクは、傾斜面において変形する、非空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つ以上の実施態様は、地面に接触する環状のトレッド部と、シェアバンドと、シェアバンドに連結された少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、外側リングと、内側リングと、外側リングと内側リングとの間を半径方向に延びる第１および第２のスポークと、を有し、第１のスポークと第２のスポークは接合部において連結されており、第１のスポークは、２ｍｍ〜５ｍｍの範囲内の厚さｔを有する、空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つ以上の実施態様は、地面に接触する環状のトレッド部と、シェアバンドと、シェアバンドに連結された少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、外側リングと、内側リングと、外側リングと内側リングとの間を半径方向に延びる第１および第２のスポークと、を有し、第１のスポークと第２のスポークは接合部において連結されており、第１のスポークディスクは、２５ｍｍ〜７０ｍｍの範囲内の軸線方向厚さｗを有する、非空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つ以上の実施態様は、地面に接触する環状のトレッド部と、シェアバンドと、シェアバンドに連結された少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、外側リングと、内側リングと、外側リングと内側リングとの間を半径方向に延びる第１および第２のスポークと、を有し、第１のスポークと第２のスポークは接合部において連結されており、第１のスポークディスクは、スポークの厚さｔに対するスポークの軸線方向幅ｗの比が８〜２８の範囲内である、非空気入りタイヤを提供する。

本発明の１つ以上の実施態様は、地面に接触する環状のトレッド部と、シェアバンドと、シェアバンドに連結された少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、外側リングと、内側リングと、外側リングと内側リングとの間を半径方向に延びる第１および第２のスポークと、を有し、第１のスポークと第２のスポークは接合部において連結されており、１つ以上の固体環状ディスクをさらに有する非空気入りタイヤを提供する。

本発明の他の実施態様は、地面に接触する環状のトレッド部と、シェアバンドと、シェアバンドに連結された少なくとも１つのスポークディスクと、を有し、スポークディスクは、外側リングと、内側リングと、外側リングと内側リングとの間を半径方向に延びる第１および第２のスポークと、を有し、第１のスポークと第２のスポークは接合部において連結されており、１つ以上の固体環状ディスクをさらに有し、１つ以上の固体環状ディスクは、前記タイヤの軸線方向において湾曲している、非空気入りタイヤを提供する。

［定義］
本明細書の説明では以下の用語が以下の通りに定義される。

「赤道面」は、タイヤの中心線を通過するタイヤの回転軸に垂直な平面を意味する。

「子午面」は、タイヤの回転軸線に平行であり、この軸線から半径方向外側に延びる平面である。

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

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。 図１の非空気入りタイヤの正面図である。 スポークディスクが破線によって示されている図１の非空気入りタイヤの正面図である。 図１の非空気入りタイヤの断面図である。 図１の非空気入りタイヤの斜視断面図である。 トレッドとシェアバンドを示す図１の非空気入りタイヤの部分断面図である。 本発明のスポークディスクの第１の実施形態の正面図である。 図７のスポークディスクの方向８−８における断面図である。 本発明のスポークディスクの第２の実施形態の正面図である。 本発明のリム組立体の斜視図である。 本発明のリム組立体の側面図である。 シェアバンドに関するばね定数試験を示す図である。 力変位曲線の勾配から求められたばね定数ｋを示す図である。 スポークディスクに関するばね定数試験を示す図である。 力変位曲線の勾配から求められたばね定数ｋを示す図である。 力Ｆによるシェアバンドのたわみの測定を示す図である。 スポークディスクに関するばね定数試験を示す図である。 力変位曲線の勾配から求められたタイヤばね定数ｋを示す図である。 荷重を受けている第２のスポークディスクの斜視図である。 荷重を受けている本発明のタイヤの斜視図である。 本発明のタイヤの分解図である。 タイヤの構成部材上の接着剤の配置を示す図である。

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る。

本発明の非空気入りタイヤ１００の第１の実施形態が図１〜図６に示されている。本発明の非空気入りタイヤは、地面に係合する半径方向外側のトレッド２００と、シェアバンド３００と、１つ以上のスポークディスク４００、５００と、リム７００とを含んでいる。スポークディスク４００、５００は、以下に詳細に説明するように様々な構成を有していてよい。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、それによって、シェアバンド３００および１つ以上のスポークディスク４００、５００は効率的に荷重を支持している。シェアバンド３００およびスポークディスクは、シェアバンドの剛性がタイヤのばね定数と正比例するように設計されている。各ディスクのスポークは、タイヤフットプリントにおいて変形する剛性の高い構造となるように設計されている。これによって、フットプリント領域に存在しない残りのスポークが荷重を支持することができる。フットプリントの内部と比較してフットプリントの外側により多くのスポークがあるので、１つのスポーク当たりの荷重が小さく、より小さいスポークによってタイヤ荷重を支持することが可能になり、非常に荷重効率的な構造が得られる。すべてのスポークが弾性変形できるわけではなく、すべてのスポークがフットプリントにおける圧縮荷重の一部を保持するわけではない。前述した理由から、この荷重を最小限に抑えることが望ましく、道路の障害物を乗り越えるようにシェアバンドが屈曲するのを可能にすることが望ましい。おおよその荷重分散では、約９０％〜１００％の荷重がシェアバンドおよび各上部スポークによって支持され、それによって下部スポークが支持する荷重は実質的には０、好ましくは１０％未満になる。

この非空気入りタイヤは、望ましい特性を有するように調整するためにスポークディスクの様々な組合せを有していてよい。たとえば、せん断荷重と引張り荷重の両方を支持する第１のスポークディスク５００が選択されてもよい。純粋な引張り荷重を支持する第２のスポークディスクが選択されてもよい。

トレッド部２００は溝を有していなくてもよく、また、長手方向に方向付けられた複数のトレッド溝を有していて、トレッド溝同士の間に基本的に長手方向のトレッドリブを形成していてもよい。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ように横方向または長手方向にさらに分割されていてもよい。トレッド溝は、タイヤの意図される使用に合う任意の深さを有していてよい。タイヤトレッド２００は、様々な条件におけるタイヤの性能を向上させるために、必要に応じてリブ、ブロック、ラグ、溝、およびサイプなどの構成要素を含んでいてよい。

［シェアバンド］
シェアバンド３００は、好ましくは環状であり、図６に示されている。シェアバンド３００は、タイヤトレッド２００の半径方向内側に配置されている。シェアバンド３００は、第１および第２の補強エラストマ層３１０、３２０を含んでいる。シェアバンド３００は、互いに平行に配置された２つの非伸長性層によって形成され、エラストマのシェアマトリクス３３０によって分離されていてもよい。各非伸長性層３１０、３２０は、エラストマコーティングに埋め込まれた互いに平行な非伸長性の補強コード３１１、３２１によって形成されていてもよい。補強コード３１１、３２１は鋼、アラミド、または他の非伸長性構造であってもよい。シェアバンド３００は、場合によっては、第１の補強エラストマ層３１０と第２の補強エラストマ層３２０との間でかつシェアマトリクス層３３０とシェアマトリクス層３３１との間に配置された第３の補強エラストマ層３３３を含んでいてもよい。

第１の補強エラストマ層３１０においては、複数の補強コード３１１が、タイヤ赤道面に対して０度＋／−約１０度の範囲内の角度Φに位置付けられている。第２の補強エラストマ層３２０においては、複数の補強コード３２１が、タイヤ赤道面に対して０度＋／−約１０度の範囲内の角度φに位置付けられている。第１の層の角度Φは、第２の層における各補強コードの角度φと反対の向きであることが好ましい。すなわち、第１の補強エラストマ層における角度＋Φと、第２の補強エラストマ層における角度−φである。

シェアマトリクス３３０は、約０．１０インチ（２．５４ｍｍ）から約０．２インチ（５．０８ｍｍ）の範囲内、より好ましくは約０．１５インチ（３．８１ｍｍ）の厚さを有している。シェアマトリクスは、０．５ＭＰａから１０ＭＰａまでの範囲内、より好ましくは４ＭＰａから８ＭＰａまでの範囲内のせん断弾性係数Ｇｍを有するエラストマ材料によって形成されることが好ましい。

シェアバンドはせん断剛性ＧＡを有している。せん断剛性ＧＡは、シェアバンドから得られた代表的な試験片のたわみを測定することによって求められてもよい。試験片の上面は、以下に示される横力Ｆを受ける。試験片は、シェアバンドから得られ、シェアバンドと同じ半径方向厚さを有する代表的な標本である。せん断剛性ＧＡは以下の数式から算出される。
ＧＡ＝Ｆ＊Ｌ／△Ｘ
シェアバンドは曲げ剛性ＥＩを有している。曲げ剛性ＥＩは、三点曲げ試験を使用してビーム構造から判定されてもよい。これは、２つのローラ支持体上に位置し、ビーム自体の中央に加えられる集中荷重を受けるビームの場合を表す。曲げ剛性ＥＩは、数式ＥＩ＝ＰＬ^３／４８＊△Ｘから判定される。この式において、Ｐは荷重であり、Ｌはビームの長さであり、△Ｘはたわみである。

シェアバンドの曲げ剛性ＥＩを最大にし、シェアバンド剛性ＧＡを最小限に抑えることが望ましい。比ＧＡ／ＥＩの許容範囲は０．０１から２０までの間であり、理想的な範囲は０．０１から５までの間である。ＥＡは、シェアバンドの伸び剛性であり、引張り力を加えて長さの変化を測定することにより実験的に求められる。シェアバンドのＥＩに対するＥＡの比は、許容範囲が０．０２〜１００であり、理想的な範囲が１〜５０である。

シェアバンド３００は、１５％〜３０％の範囲内の最大せん断歪みに耐え得ることが好ましい。

この非空気入りタイヤは、実験的に求められる全体的なばね定数ｋ_ｔを有している。図１３Ａに示されているように、非空気入りタイヤがリム上に取り付けられ、リムを通してタイヤの中心に荷重が加えられる。ばね定数ｋ_ｔは、図１３Ｂに示されているように、力対たわみの曲線の勾配から求められる。タイヤのばね定数ｋ_ｔは、必要とされる用途に応じて異なっていてもよい。タイヤのばね定数ｋ_ｔは、芝刈り機または低速車両の用途の場合は６５０ｌｂｓ／ｉｎｃｈ（１１．６ｋｇ／ｍｍ）から１２００ｌｂｓ／ｉｎｃｈ（２１．４ｋｇ／ｍｍ）までの範囲内であることが好ましい。

シェアバンドのばね定数ｋは、図１１Ａに示されているように、シェアバンドの頂部の水平方向プレートに下向きの力を加えてたわみの量を測定することによって実験的に求められてもよい。ばね定数は、図１１Ｂに示されているように力対たわみの曲線の勾配から求められる。

本発明は、本明細書において開示されるシェアバンド構造に限定されず、０．０１〜２０の範囲内のＧＡ／ＥＩ比、または０．０２〜１００の範囲内のＥＡ／ＥＩ比、または２０〜２０００の範囲のばね定数、ならびにそれらの任意の組合せを有する任意の構造を有していてよい。シェアバンドが、０．０１〜５のＧＡ／ＥＩ比、または１〜５０のＥＡ／ＥＩ比、または１７０ｌｂｓ／ｉｎｃｈ（３．０３ｋｇ／ｍｍ）、およびそれらの一部の組合せを有することがより好ましい。タイヤトレッドは、シェアバンドの周りを覆うことが好ましく、シェアバンドと一体的に成形されることが好ましい。

［スポークディスク］
非空気入りタイヤにおいて使用するのに適した耐荷重部材の一例が図７に示されている。図７に示されているように、この耐荷重部材は、外縁部４０６と内縁部４０３とを有する固体環状ディスク４００であってもよい。図８に示されているように、固体ディスク４００は湾曲しており、ディスクの半径方向高さの２分の１の位置において最大湾曲を有する。固体ディスク４００は、軸線方向外側に（タイヤ中心から離れる方向に）突き出る湾曲または凸部を有している。固体スポークディスクの内縁部４０３は、円筒形リム６００の外面６０２の上方に受け入れられ、外面６０２に取り付けられている。リム６００は、金属製の補強リングまたは剛性の高い補強リング４０５を受け入れてハブを形成する状態が示されている。固体ディスク４００は、非空気入りタイヤの軸線方向厚さＡＷよりも実質的に小さい軸線方向厚さＡを有している。軸線方向厚さＡは、ＡＷの５％〜２０％、より好ましくはＡＷの５％〜１０％の範囲内である。２つ以上のディスクが用いられる場合、各ディスクの軸線方向厚さは異なっていても同じであってもよい。固体ディスクは厚さＴを有している。スポークの厚さＴに対する軸線方向幅Ｗの比Ｗ／Ｔは、８〜２８、より好ましくは９〜１１の範囲内である。

各スポークディスクは、図１２Ａに示されているように、既知の荷重の下でのたわみを測定することによる実験的に求めることができるばね定数ＳＲを有している。スポークディスクのばね定数ｋを求める１つの方法では、スポークディスクをハブに取り付け、スポークディスクの外側リングを剛性の高い試験装置に取り付ける。ハブに下向きの力を加え、ハブの変位を記録する。図１２Ｂに示されているように、力たわみ曲線の勾配からばね定数ｋが求められる。スポークディスクのばね定数はシェアバンドのばね定数よりも大きいことが好ましい。スポークディスクのばね定数がシェアバンドのばね定数の３倍〜１２倍大きい範囲内であることが好ましく、より好ましくはシェアバンドのばね定数の３倍〜４倍大きい範囲内である。各スポークディスクは、ばね定数ｋが８００ｌｂｓ／ｉｎｃｈ〜１４００ｌｂｓ／ｉｎｃｈ（１４．３ｋｇ／ｍ〜２５．０ｋｇ／ｍｍ）の範囲内であり、より好ましくは９００ｌｂｓ／ｉｎｃｈ〜１３００ｌｂｓ／ｉｎｃｈ（１６．１ｋｇ／ｍｍ〜２３．２ｋｇ／ｍｍ）の範囲内であることが好ましい。２つ以上のスポークディスクが用いられる場合、スポークディスクのすべてが互いの１０％以内の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、スポークディスクの数を増やすことによって調整されてもよい。あるいは、各スポークディスクのばね定数は、スポークディスクの幾何形状を変えるか、または材料を変更することによって異ならせてもよい。２つ以上のスポークディスクが用いられる場合、スポークディスクのすべてが同じ外径を有することがさらに好ましい。

図９は、スポークディスク５００の第２の実施形態を示している。スポークディスク５００は、非空気入りタイヤの軸線方向厚さＡＷよりも実質的に小さい軸線方向厚さＡを有している。固体ディスク５００は、内側リング５１０と外側リング５２０との間を半径方向に延びている複数のスポークを有している。シェアバンド３００は、スポークディスクの半径方向外側に取り付けられている。スポークディスク５００は、接合部５５０の所において第２のスポーク５４０と交差する第１のスポーク５３０を有している。第１のスポーク５３０は外側リング５２０との間に、２０度〜８０度の範囲内、より好ましくは５５度〜６５度の範囲内の角度βを形成している。固体ディスク５００は、外側リング５２０から内側リング５１０まで延びる、好ましくは曲線状の第２のスポーク５４０をさらに含んでいる。第２のスポーク５４０は、接合部５５０の半径方向外側に延びている半径方向外側部分５４０ａと、接合部５５０の半径方向内側に位置する半径方向内側部分５４０ｂとを有している。同様に、第１のスポーク５３０は、接合部５５０の半径方向外側に位置する半径方向外側部分５３０ａと、接合部５５０の半径方向内側に位置する半径方向内側部分５３０ｂとを有している。第１のスポーク５３０の場合、半径方向内側部分５３０ｂの湾曲は、半径方向外側部分５３０ａの湾曲の逆である。半径方向外側部分５３０ａの湾曲が凹状であり、半径方向内側部分５３０ｂの湾曲が凸状または直線状であることが好ましい。第２のスポーク５４０の場合、半径方向内側部分５４０ｂの湾曲は半径方向外側部分５４０ａの湾曲の逆である。半径方向外側部分５４０ａの湾曲が凸状であり、半径方向内側部分５４０ｂの湾曲が凹状であることが好ましい。第１および第２のスポークの形状または湾曲は、ブレードが荷重を受けたときにどのように屈曲するかを調節する。荷重を受けている第２のスポークディスク５００を示す図１４を参照されたい。スポークディスク５００のブレードは、角度方向θに屈曲するように構成されている。

接合部５５０によって第１のスポーク５３０を第２のスポーク４４０に接合すると、半径方向外側の三角形５６０のおおよその形状と、半径方向内側の三角形５７０のおおよその形状が得られる。接合部５５０の半径方向高さを変えることができ、したがって、おおよその外側三角形５６０および内側三角形５７０のサイズが変わる。５４０ｂ／５４０ａの比および／または５３０ｂ／５３０ａの比は、０．２〜５の範囲内であってよく、好ましくは０．３〜３の範囲内、より好ましくは０．４〜２．５の範囲内である。スポーク５３０、５４０は、スポーク厚さｔ２が２ｍｍ〜５ｍｍの範囲内であり、軸線方向における軸線方向幅Ｗがおよそ２５ｍｍ〜７０ｍｍの範囲内である。スポークの厚さｔ_２に対する軸線方向幅Ｗ_２の比であるＷ_２／ｔ_２は８〜２８の範囲内、より好ましくは９〜１１の範囲内である。

スポークディスク５００は、スポークの軸線方向厚さに対する幅Ｗの比Ｗ２／ｔ２が、好ましくは約１５から約８０までの範囲内であり、より好ましくは約３０から約６０までの範囲内であり、最も好ましくは約４５から約５５までの範囲内である。

非空気入りタイヤの第１の実施形態が図３〜図５に示されている。タイヤの軸線方向外側端部のスポークディスクは、固体ディスク４００であり、図１５に示されているように、軸線方向外側に変形するように方向付けられている。図示されていないが、タイヤの各端部に２つの固体スポークディスクが設けられてもよい。固体ディスク４００は、任意の所望の軸線方向位置に配置されてもよい。第１の実施形態は、場合によっては、固体スポークディスク４００同士の間に配置された１つ以上のスポークディスク５００を含んでいてもよい。固体ディスク４００は、せん断荷重と引張り荷重の両方を支持するように設計され、一方、スポークディスク５００は、引張り荷重のみを支持するように設計されている。スポークディスク５００の数は、必要に応じて選択されてよい。スポークディスク５００は、スポークが、図３に示されているように軸線方向および半径方向に揃えられるように方向付けられてもよい。各スポークディスク５００は、好ましくは５度〜６０度の範囲内、より好ましくは１０度〜３０度の範囲内の角度間隔だけ回転方向にずらされていてもよい。場合によっては、各スポークディスク５００は、各ディスクが反対の角度方向に屈曲するように中心軸線の周りを１８０度回転していてもよい。固体ディスク４００が軸線方向外側に屈曲または変形し、一方、スポークディスクは角度θの面内で湾曲する。ディスク４００、５００は、横方向において剛性が高くなるように設計されており、それによって、ディスク４００、５００をタイヤの横方向剛性を調節するように組み合せることができる。

非空気入りタイヤの第２の実施形態では、タイヤに固体スポークディスク５００が設けられていない。第２の実施形態は、少なくとも２つのスポークディスク５００、好ましくは６〜８個のスポークディスク５００を含む。スポークディスク５００は、スポークが、図３に示されているように軸線方向および半径方向に揃えられるように方向付けられてもよい。各スポークディスク５００は、好ましくは５度〜６０度の範囲内、より好ましくは１０度〜３０度の範囲内の角度間隔だけ回転方向にずらされていてもよい。スポークディスクは、タイヤの回転方向に湾曲するように方向付けられることが好ましい。場合によっては、スポークディスク５００は、ディスクが反対の角度方向に屈曲するように中心軸線の周りを１８０度回転していてもよい。

スポークディスクは、好ましくは弾性材料によって形成され、より好ましくは熱可塑性エラストマによって形成されている。スポークディスクの材料は、以下の材料特性のうちの１つ以上に基づいて選択される。ディスク材料の引張係数（ヤング係数）は、ＩＳＯ５２７−１／−２規格の試験方法を用いて、好ましくは４５ＭＰａから６５０ＭＰａまでの範囲内、より好ましくは８５ＭＰａから３００ＭＰａまでの範囲内である。ガラス転移温度は−２５℃よりも低く、より好ましくは−３５℃よりも低い。破断点降伏ひずみは３０％よりも大きく、より好ましくは４０％よりも大きい。破断点伸びは、降伏ひずみ以上であり、より好ましくは２００％よりも大きい。熱たわみ温度は、０．４５ＭＰａにおいて４０℃よりも高く、より好ましくは０．４５ＭＰａにおいて５０℃よりも高い。ＩＳＯ１７９／ＩＳＯ１８０試験方法を用いる２３℃でのアイゾットおよびシャルピーノッチ試験では破断は生じない。ディスクのための２つの適切な材料は、DSM Productsによって市販されており、ARNITEL PL420HおよびARNITEL PL461という商標で販売されている。

図１６および図１７は、非空気入りタイヤ１００の組立体の概略図を示している。図１６を参照すると、非空気入りタイヤ１００が、組み立てられた様々な構成部材の向きを示す分解図において示されている。図示されている実施形態では、タイヤ１００は、同心状に配置され、かつリム７００自体の外面７５０に沿って軸線方向に配置されたスポークディスク５００を有するリム７００を含んでいる。スポークディスク５００は、スポークディスク５００の半径方向において最も内側の表面５８０とリム７００の半径方向において最も外側の表面７５０との間の接着結合部を介してリム７００に係合している。シェアバンド３００は、軸線方向に配置されたスポークディスク５００の上方に同心状に配置されている。シェアバンド３００は、シェアバンド３００の半径方向において最も内側の表面３５０とスポークディスク５００の半径方向において最も外側の表面５９０との間の接着結合部を介してスポークディスク５００に係合している。トレッド２００は、半径方向においてシェアバンド３００を覆っており、複数のエラストマ組成物の一体固化によってシェアバンド３００に結合されている。

スポークディスク５００とリム７００との間、およびスポークディスク５００とシェアバンド３００との間の接着結合部は、金属と熱可塑性樹脂とを効果的に結合し、熱可塑性樹脂とエラストマとを効果的に結合する適切な接着剤を用いて得られる。一実施形態では、接着剤は、アルキル−２−シアノアクリレートモノマーを含むシアノアクリレート型接着剤である。一実施形態では、アルキル基は、１〜１０個の炭素原子を直線形態または分岐形態として含む。一実施形態では、アルキル−２−シアノアクリレートモノマーは、メチル−２−シアノアクリレート、エチル−２−シアノアクリレート、ブチル−２−シアノアクリレート、およびオクチル−２−シアノアクリレートを含んでいる。一実施形態では、接着剤は、Permabond（登録商標）２６８として市販されているエチル−２−シアノアクリレートである。

図１６に示されているように、接着剤がシェアバンド３００の半径方向において最も内側の表面３５０およびリム７００の半径方向において最も外側の表面７５０に薄膜として塗布され、その後、図１５に示されているように様々な構成部材が組み立てられる。接着剤は、たとえば、ブラシ、スポンジ、こて、へらなどを使用して手作業で塗布されてもよい。

出願人は、前述した説明を読むことによって他の多数の変形例が当業者に明らかになると思料する。これらの変形例およびその他の変形例は、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。

１００ 非空気入りタイヤ
２００ トレッド部
３００ シェアバンド
４００、５００ スポークディスク
５１０ 内側リング
５２０ 外側リング
５３０ 第１のスポーク
５３０ａ 半径方向外側部分
５３０ｂ 半径方向内側部分
５４０ 第２のスポーク
５４０ａ 半径方向外側部分
５４０ｂ 半径方向内側部分
５５０ 接合部

Claims (30)

1. 非空気入りタイヤにおいて、
   地面に接触する環状のトレッド部と、
   シェアバンドと、
   前記シェアバンドに連結された少なくとも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、外側リングと、内側リングと、前記外側リングと前記内側リングとの間を半径方向に延びる第１および第２のスポークと、を有し、前記第１のスポークと前記第２のスポークは接合部において連結されていることを特徴とする、非空気入りタイヤ。
2. 前記第１のスポークは半径方向外側部分と半径方向内側部分とを有し、前記半径方向外側部分は第１の湾曲を有し、前記半径方向内側部分は、前記第１の湾曲とは逆の湾曲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. 前記第２のスポークは半径方向外側部分と半径方向内側部分とを有し、前記半径方向外側部分は第１の湾曲を有し、前記半径方向内側部分は、前記第１の湾曲とは逆の湾曲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。
4. 前記第１のスポークは、凹状の半径方向外側部分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。
5. 前記第２のスポークは、凸状の半径方向外側部分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。
6. 前記第１のスポークは、凸状の半径方向内側部分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。
7. 前記第２のスポークは、凹状の半径方向内側部分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。
8. 前記スポークディスクは、傾斜面において変形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。
9. 前記第１のスポークは、２ｍｍ〜５ｍｍの範囲内の厚さｔ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。
10. 第１のスポークディスクは、２５ｍｍ〜７０ｍｍの範囲内の軸線方向厚さｗ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。
11. 第１のスポークディスクは、スポークの厚さｔに対するスポークの軸線方向幅ｗの比が８〜２８の範囲内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。
12. １つ以上の固体環状ディスクをさらに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。
13. 前記１つ以上の固体環状ディスクは前記タイヤの軸線方向において湾曲していることを特徴とする、請求項１２に記載の非空気入りタイヤ。
14. 非空気入りタイヤにおいて、
    地面に接触する環状のトレッド部と、
    シェアバンドと、
    前記シェアバンドに連結された少なくとも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、外側リングと、内側リングと、前記外側リングと前記内側リングとの間を半径方向に延びる第１および第２のスポークとを有し、前記第１のスポークと前記第２のスポークは接合部において連結され、前記少なくとも１つのスポークディスクは、該スポークディスクの半径方向において最も外側の表面と前記シェアバンドの半径方向において最も内側の表面との間の第１の接着結合部を介して前記シェアバンドに連結されていることを特徴とする非空気入りタイヤ。
15. リムをさらに有し、前記少なくとも１つのスポークディスクは、前記リムの半径方向において最も外側の表面と該スポークディスクの半径方向において最も内側の表面との間の第２の接着結合部を介して前記リムに連結されていることを特徴とする、請求項１４に記載の非空気入りタイヤ。
16. 前記第１および第２の接着結合部はシアノアクリレート接着剤を含むことを特徴とする、請求項１５に記載の非空気入りタイヤ。
17. 前記シアノアクリレート接着剤は、１個〜１０個の炭素原子を有するアルキル−２−シアノアクリレートモノマーを含むことを特徴とする、請求項１６に記載の非空気入りタイヤ。
18. 前記シアノアクリレート接着剤は、メチル−２−シアノアクリレート、エチル−２−シアノアクリレート、ブチル−２−シアノアクリレート、およびオクチル−２−シアノアクリレートから成る群から選択された少なくとも１つのモノマーを含むことを特徴とする、請求項１６に記載の非空気入りタイヤ。
19. 前記第１のスポークは半径方向外側部分と半径方向内側部分とを有し、前記半径方向外側部分は第１の湾曲を有し、前記半径方向内側部分は、第１の湾曲とは逆の湾曲を有することを特徴とする、請求項１４に記載の非空気入りタイヤ。
20. 前記第２のスポークは半径方向外側部分と半径方向内側部分とを有し、前記半径方向外側部分は第１の湾曲を有し、前記半径方向内側部分は、前記第１の湾曲とは逆の湾曲を有することを特徴とする、請求項１４に記載の非空気入りタイヤ。
21. 前記第１のスポークは、凹状の半径方向外側部分を有することを特徴とする、請求項１４に記載の非空気入りタイヤ。
22. 前記第２のスポークは、凸状の半径方向外側部分を有することを特徴とする、請求項１４に記載の非空気入りタイヤ。
23. 前記第１のスポークは、凸状の半径方向内側部分を有することを特徴とする、請求項１４に記載の非空気入りタイヤ。
24. 前記第２のスポークは、凹状の半径方向内側部分を有することを特徴とする、請求項１４に記載の非空気入りタイヤ。
25. 前記スポークディスクは、傾斜面において変形することを特徴とする、請求項１４に記載の非空気入りタイヤ。
26. 前記第１のスポークは、２ｍｍ〜５ｍｍの範囲内の厚さｔを有することを特徴とする、請求項１４に記載の空気入りタイヤ。
27. 第１のスポークディスクは、２５ｍｍ〜７０ｍｍの範囲内の軸線方向厚さｗを有することを特徴とする、請求項１４に記載の非空気入りタイヤ。
28. 第１のスポークディスクは、スポークの厚さｔに対するスポークの軸線方向幅ｗの比が８〜２８の範囲内であることを特徴とする、請求項１４に記載の非空気入りタイヤ。
29. １つ以上の固体環状ディスクをさらに有することを特徴とする、請求項１４に記載の非空気入りタイヤ。
30. 前記１つ以上の固体環状ディスクは、前記タイヤの軸線方向において湾曲してい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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