JP2022501256A - 複数の剪断フープを有する非空気圧タイヤ - Google Patents

Abstract

非空気圧タイヤは、環状外面、環状内面、及び環状外面から環状内面へと延在するウェビングを含む。非空気圧タイヤはまた、環状外面の周りで周方向に延在し、互いに横方向に離間された複数の剪断要素を含む。各剪断要素は、実質的に非弾性下側領域、実質的に非弾性上側領域、及び実質的に非弾性下側領域と実質的に非弾性上側領域との間に配置された弾性領域を含む。非空気圧タイヤは、複数の剪断要素の周りで周方向に延在するトレッド層を更に含む。【選択図】図２

Description

本開示は、非空気圧タイヤに関する。より具体的には、本開示は、複数の剪断フープを備えた周方向トレッドを有するエアレスタイヤに関する。

当技術分野で既知のエアレス又は非空気圧タイヤには、各々が同じ剛性及び同じ直径を有するウェブ、スポーク、又はスポークリングが含まれている。先行技術のウェブ又はスポークは、地面との接触時にねじれるか、又はたわみ、実質的に直線状の先端部及び末端部を有する接地面形状を作成する。先行技術のウェブ又はスポークは、圧縮力よりも張力が相対的に強い材料で構築されることができ、下側ウェブ又はスポークが座屈したときに、荷重がホイールの残りの部分を通じて分散され得るようになっている。本開示では、ホイールを剪断バンドに接続する材料を指すために、ウェブ又はスポークという用語を交換可能に使用する。

非空気圧タイヤは、様々な溝及び様々な材料を有する周方向トレッドを有し得る。特定の非空気圧タイヤは、トレッドの下に配置された剪断要素を含んでいる。剪断要素は、一対の実質的に非弾性領域の間に配置された弾性領域を含む。剪断バンドは、タイヤにかかる荷重の一部を支えることができ、剪断要素の柔軟性は、タイヤの所望のフットプリント挙動及び牽引移動性をもたらすように選択され得る。そのような剪断要素は、トレッド全体の下で軸方向に延在することができる。

一実施形態では、非空気圧タイヤは、複数のスポークリングを含む。複数のスポークリングの各々は、環状外面、環状内面、及び環状外面と環状内面との間に延在する複数のスポークを有する。非空気圧タイヤは、複数の剪断要素を更に含み、各剪断要素は、複数のスポークリングのうちの１つに対応している。各剪断要素は、対応するスポークリングの環状外面の周りで周方向に延在している。各剪断要素は、実質的に非弾性下側領域、実質的に非弾性上側領域、及び実質的に非弾性下側領域と実質的に非弾性上側領域との間に配置された弾性領域を含む。非空気圧タイヤはまた、複数の剪断要素の周りで周方向に延在するトレッド層を含む。

別の実施形態では、非空気圧タイヤは、環状外面、環状内面、及び環状外面から環状内面に延在するウェビングを含む。非空気圧タイヤはまた、環状外面の周りで周方向に延在し、互いに横方向に離間された複数の剪断要素を含む。各剪断要素は、実質的に非弾性下側領域、実質的に非弾性上側領域、及び実質的に非弾性下側領域と実質的に非弾性上側領域との間に配置された弾性領域を含む。非空気圧タイヤは、複数の剪断要素の周りで周方向に延在するトレッド層を更に含む。

更に別の実施形態では、非空気圧タイヤは、環状外面、環状内面、及び環状外面から環状内面に延在するサポート構造を含む。非空気圧タイヤは、複数の周方向リブ及び複数の周方向溝を有する周方向トレッドを更に含み、第１の周方向溝及び第２の周方向溝によって画定される第１のリブ幅を有する第１の周方向リブを含んでいる。第１の周方向リブは、第１のリブ幅よりも狭い幅を有する補強層を含み、補強層が第１の周方向リブによって囲まれるようになっている。補強層の上面は、第１の周方向溝の底部の半径方向で上に、かつ第２の周方向溝底の部の半径方向で上に位置している。

添付の図面では、以下の詳細な説明とともに、特許請求される本発明の例示的実施形態を説明する構造が例解される。同様の要素は、同一の参照番号で特定される。単一の構成要素として示される要素は、多数の構成要素に置き換えられ得、多数の構成要素として示されている要素は、単一の構成要素に置き換えられ得ることが理解されるべきである。図面は正確な縮尺ではなく、特定の要素の比率が例解のために誇張されている場合がある。

複数のスポークリングを有する非空気圧タイヤ１００の一実施形態の斜視図を示す概略図である。

非空気圧タイヤ１００の断面図を例解する概略図である。

変化する直径、剛性、及び厚さの複数のスポークリングを有する非空気圧タイヤの代替的な実施形態の断面図を例解する概略図である。

各スポークリングが凸部及び凹部を有する、変化する直径、剛性、及び厚さの複数のスポークリングを有する非空気圧タイヤの別の代替的な実施形態の断面図を例解する概略図である。

一体型ホイール部分及びウェビングを有する非空気圧タイヤの更に別の代替的な実施形態の斜視図である。

非空気圧タイヤの別の代替的な実施形態の部分的に分解された断面を例解する概略図である。

非空気圧タイヤの更に別の代替的な実施形態の部分的に分解された断面を例解する概略図である。

非空気圧タイヤの更に別の代替的な実施形態の部分的に分解された断面を例解する概略図である。

非空気圧タイヤにより作製された例示的な丸みを帯びた接地面形状を例解する概略図であり、接地面形状は、丸みを帯びた先端部及び丸みを帯びた末端部を有している。

先行技術のタイヤの例示的な接地面形状を例解する概略図であり、フットプリントが平坦な先端部及び平坦な末端部を有している。

荷重を支持している非空気圧タイヤ１００の側面図を例解する概略図である。

以下は、本明細書において採用される選択用語の定義を含む。定義は、用語の範囲内にあり、及び実装のために使用され得る構成要素の様々な例又は形式を含む。例は、限定的であることを意図しない。用語の単数形及び複数形は、いずれも定義の範囲内であり得る。

「軸方向の」及び「軸方向に」は、タイヤの回転軸と平行する方向を指す。

「周方向の」及び「周方向に」は、軸方向に対して垂直であるトレッドの表面の外周部に沿って延在する方向を指す。

「赤道面」は、タイヤの回転軸に対して垂直であり、タイヤのトレッドの中心部を通る平面を指す。

「トレッド」は、標準的な膨張度及び負荷において、道路と接触するタイヤの部分を指す。

図１は、その中心を通る回転軸Ａを有する非空気圧タイヤ１００の一実施形態を例解する。非空気圧タイヤ１００は、５つのスポークリング１１０で構築されており、中央スポークリング１１０ａ、中央スポークリング１１０ａの各側に配置された一対の中間スポークリング１１０ｂ、及び中間スポークリング１１０ｂの両側に配置された一対の外側スポークリング１１０ｃを含んでいる。スポークリング１１０の各々は、複数のスポーク１１２を含む。５つのスポークリングが例解された実施形態に示される一方で、非空気圧タイヤ１００は、任意の特定の数量のスポークリングにも限定されず、代替的に、複数のスポークを有する一体化構造などの、スポークリング以外の構造を利用することができることが理解されるべきである。スポークリング１１０は、コード付きカーボン充填ゴム、ナイロン、ポリエステル、樹脂を伴う繊維（ガラス、アラミドなど）、熱可塑性物質、又はウレタンを含むがこれらに限定されない材料で構築され得る。

各スポークリング１１０は各々、内側環状面Ｓ_Ｉと、外側環状面Ｓ_Ｏと、を有し、それぞれが、内径と、最大外径と、を画定する。例解された実施形態では、５つのスポークリング１１０すべての最大外径は等しい。代替的な実施形態では、スポークリングの最大外径は、変化し得る。

例解された実施形態では、各スポーク１１２は、それぞれのスポークリング１１０の内側環状面Ｓ_Ｉから、外側環状面Ｓ_Ｏに延在する。スポーク１１２は、互いとの間の開口部Ｏ_Ｓを画定する。例解目的として、開口部Ｏ_Ｓは、五角形として示されている。しかしながら、開口部Ｏ_Ｓは、任意のジオメトリ形状を有し得ることが理解されるべきである。代替的な実施形態では（図示せず）、スポークは、内側環状面Ｓ_Ｉから外側環状面Ｓ_Ｏへ延在するのではなく、より複雑なウェビングを形成し得る。別の代替的な実施形態（図示せず）では、スポークの少なくとも１つは、第１のスポークリングの環状内面から第２のスポークリングの環状外面まで延在している。

各スポークリング１１０は、剛性ｋを有する。当業者のうちの１人が理解するであろうように、スポークリングの剛性は、スポークリングの材料と、スポーク及び開口部のジオメトリと、を含むがこれらに限定されない、多くの要因によって定義され得る。より高い剛性を伴うスポークリングは、変形及び圧縮に対してより耐性がある。一実施形態では、スポークリングの各々は、同じ剛性ｋを有している。代替的な実施形態では、１つ以上のスポークリングは、異なる剛性を有し得る。例えば、一実施形態では、中央スポークリング１１０ａは第１の剛性ｋ_ａを有し、中間スポークリング１１０ｂは各々、実質的に同じ第２の剛性ｋ_ｂを有し、外側スポークリング１１０ｃは各々、実質的に同じ第３の剛性ｋ_ｃを有する。そのような実施形態では、第２の剛性ｋ_ｂは第１の剛性ｋ_ａよりも大きくてもよく、第３の剛性ｋ_ｃは、第１の剛性ｋ_ａ及び第２の剛性ｋ_ｂの双方よりも大きくてよい。代替的な実施形態では、第１の剛性ｋ_ａは、第２の剛性ｋ_ｂ及び第３の剛性ｋ_ｃの双方よりも大きく、第２の剛性ｋ_ｂは第３の剛性ｋ_ｃよりも大きい。別の代替的な実施形態では、第２の剛性ｋ_ｂは、第１の剛性ｋ_ａ及び第３の剛性ｋ_ｃの双方よりも大きく、第３の剛性ｋ_ｃは第１の剛性ｋ_ａよりも大きい。

続いて図１を参照すると、中央スポークリング１１０ａは、相対的に少ない数のスポーク１１２ａを有するものとして示されており、スポーク１１２ａは、相対的により大きい開口部Ｏ_ａにより分離されている。当業者のうちの１人が理解するであろうように、このジオメトリは、相対的に低い第１の剛性ｋ_ａをもたらし得る。この低い第１の剛性ｋ_ａは、異なる材料、異なる構築方法、又は異なるジオメトリを使用するなどの、他の手段によって達成され得る。

中間スポークリング１１０ｂは、中央スポークリング１１０ａよりも多くのスポーク１１２ｂを有するものとして示されている。中間スポークリング１１０ｂのスポーク開口部Ｏ_ｂは、中央スポークリング１１０ａ内に位置するスポーク開口部Ｏ_ａよりも細い。追加的に、中間スポークリング１１０ｂのスポーク１１２ｂは、中央スポークリング１１０ａのスポーク１１２ａよりも太い。中間スポークリング１１０ｂの双方は、同じジオメトリ及び同じ剛性ｋ_ｂを有する。当業者のうちの１人が理解するであろうように、このジオメトリは、中央スポークリングの剛性ｋ_ａよりも相対的に高い剛性ｋ_ｂをもたらし得る。代替的に、スポークリング１１０ｂの中間剛性ｋ_ｂは、中間スポークリング１１０ｂに対して、異なる材料、異なる構築方法、又は異なるジオメトリを使用するなどの、他の手段によって達成され得る。

外側スポークリング１１０ｃは、中間スポークリング１１０ｂよりも多くのスポーク１１２ｃを有するものとして図１に示されており、スポーク１１２ｃは、中間スポークリングの開口部Ｏ_ｂのそれらよりも相対的に大きい開口部Ｏ_ｃにより分離されている。この実施形態では、外側スポークリング１１０ｃの双方は、同じスポークジオメトリ、及び同じ剛性ｋ_ｃを有する。当業者のうちの１人が理解するであろうように、外側スポークリング１１０ｃのジオメトリ及び外側スポークリングの開口部Ｏ_ｃのより大きい相対サイズは、外側スポークリング１１０ｃに、中間スポークリング１１０ｂよりも低い剛性を持たせ得る。代替的に、外側スポークリング１１０ｃの剛性ｋ_ｃは、スポークリング１１０ｃに対して、異なる材料、異なる構築方法、又は異なるジオメトリを使用するなどの、他の手段によって達成され得る。

例解された実施形態では、５つのスポークリング１１０は、３つの異なる剛性を有する。例解された実施形態では、中間スポークリング１１０ｂは最も高い剛性を有し、中央スポークリング１１０ａは最も低い剛性を有する。任意の数の異なる剛性を有する、任意の数のスポークリングが選択され得ることが理解されるべきである。スポークリングの剛性が選択された後、スポークリングは、特定の用途に好適な、所望する様式にて配列される。例えば、各リングの剛性は、低ノイズ、低振動、又は低転がり抵抗などの、所望する特性を有するタイヤを得る作製するよう選択され。

非空気圧タイヤ１００が、荷重支持状態で地面と接触して置かれると、非空気圧タイヤ１００は地面に接触し、タイヤ接地面形状（図１には示さず）を形成する。非空気圧タイヤの接地面形状は、他の要因に加えて、スポークリング１１０の剛性により決定されるため、設計技術者は、非空気圧タイヤの幅にわたりスポークリング１１０の剛性を変化させることによって、非空気圧タイヤの接地面形状を変化させることができる。これは、乗り心地の悪さ及び衝撃の遮断を考慮する際に望ましい、接地面形状の湾曲した先端部を作製するよう行われ得る。更なる剛性の変更は、特定の用途に対してキーとなる設計パラメータである、オフハイウェイタイヤに対する接地面形状を最適化し、土の圧縮堆積を削減するよう使用され得る。

図１は、互いに整列されて配列されている、対応する、同様のスポークリング１１０のスポーク１１２を描く。例えば、各外側スポークリング１１０ｃのスポーク１１２ｃ及び開口部Ｏ_ｃは互いに整列されており、各中間スポークリング１１０ｂのスポーク１１２ｂ及び開口部Ｏ_ｂは互いに整列されている。代替的な実施形態では、対応する、同様のスポークリングのスポーク１１２及び開口部Ｏ_Ｓは、互いに整列されていない。スポークリング１１０の様々な整列が、非空気圧タイヤ１００に異なる性能特性を有させるであろうことが、当業者のうちの１人に明白となるであろう。スポークリング１１０が互いに整列されていない場合は、同様のスポークリング１１０のスポーク１１２は、非空気圧タイヤ１００が転動しているときに、異なる時間に接地面形状範囲に入る。スポークリング１１０はまた、すべてのスポークリング１１０の各スポーク１１２が、非空気圧タイヤ１００が転動しているときに、異なる時間に接地面範囲に入るように整列され得る。当業者のうちの１人は、任意の特定の用途において所望する性能特性を提供する整列を選択できるであろう。

スポークリング１１０が所望する様式において配列された後、これらは、既知の固定手段を使用して、ハブ（図示せず）に固定される。例示的な固定手段は、溶接、ろう付け、及び接着剤の塗布を含むが、これらに限定されない。一実施形態では、スポークリング１１０はまた、互いに化学的に結合されている。例えば、スポークリングは、溶接、ろう付け、又は接着剤の塗布によって互いに結合されることができる。代替的な実施形態では、スポークリングは、互いに接触するが、互いに直接結合されていない。別の代替的な実施形態では、スポークリングのうちの１つ以上は、離間されている。

複数の高環状強度剪断フープ１１４は、スポークリング１１０の周りで周方向に取り付けられる。例解された実施形態では、１つの剪断フープ１１４が、各スポークリング１１０に取り付けられている。代替的な実施形態（図示せず）では、剪断フープは、すべてに満たないスポークリングに取り付けられている。別の代替的な実施形態（図示せず）では、１つ以上のスポークリングが、それに取り付けられた複数の剪断フープを有している。

高環状強度剪断フープは、非空気圧タイヤ１００上の構造的圧縮部材として機能し、非空気圧タイヤ１００の軸長にわたり層間剪断強度を増加させる。高環状強度剪断フープ１１４の各々は、２つの非弾性外側部分の間に挟まれた弾性中央部を含み得るか、又は単一の複合構造で構成され得る（先行技術である米国特許第５，８７９，４８４号を参照のこと）。

例解された実施形態では、各剪断フープ１１４の幅は、対応するスポークリング１１０の軸方向幅と等しくなっている。代替的な実施形態では、剪断フープの幅は、対応する剪断フープの軸方向幅より狭くてもよいか、又はそれより広くてもよい。剪断フープ１１４が、対応するスポークリング１１０の幅よりも狭い幅を有する実施形態では、追加的スペースが形成されている。この追加的スペースにより、水の排出、雪若しくは泥の除去、又は他の機能を可能にしている。例えば、スノータイヤスタッドなどの格納式構造が、剪断フープ間の離間において採用され得る。

一実施形態では、剪断フープ１１４のすべてが同じ寸法を有している。代替的な実施形態では、剪断フープのうちの１つ以上は、異なる寸法を有し得る。

一実施形態では、剪断フープ１１４は、組み立てられた非空気圧タイヤ１００において互いに軸方向に離間されている。剪断フープの離間及び寸法は、タイヤの所望のフットプリント挙動及び牽引移動性をもたらすように選択され得る。

タイヤトレッド１１６が続いて、高環状強度バンド１１４を中心に巻き付けられる。タイヤトレッド１１６は、様々な条件においてタイヤの性能を改善するよう、所望するように、リブ、ブロック、ラグ、溝、及びサイプなどの要素を含んでよい。一実施形態では、各剪断フープ１１４は、周方向トレッド内のリブを画定する働きをし、各剪断フープ間の離間は溝を画定する働きをする。周方向トレッド内のリブを画定するために剪断フープを使用することにより、トレッドを形成するために、より少ないトレッドスキッドが必要とされる。

図２は、非空気圧タイヤ１００の断面を示している。この図から分かるように、非空気圧タイヤ１００の各スポークリング１１０は同じ厚さＳ_Ｔを有している。代替的な実施形態では（図示せず）、スポークリングのスポークリング厚さは、変化し得る。厚さＳ_Ｔを変化させることにより、非空気圧タイヤ１００によって作成された接地面形状は、農業及び乗用の用途を含む幅広い用途に適するように適合させることができる。

追加的に、この図で分かるように、剪断フープ１１４の各々は、実質的に非弾性である上側領域及び下側領域１１４ｂに配置された弾性中央領域１１４ａから構築されている。例解された実施形態では、上側領域及び下側領域１１４ｂは、弾性中央領域１１４ａの周りに巻き付けられた材料の単層によって形成されている。代替的な実施形態では、別個の上層及び下層が採用されている。

他の代替的な実施形態では、１つ以上の追加の実質的に非弾性層が、弾性中央領域を２つ以上の弾性領域に分割するために採用されることができる。例えば、実質的に非弾性材料の中央層が、上側弾性領域及び下側弾性領域を画定するために採用されることができる。

図３は、非空気圧タイヤ２００の代替的な実施形態の断面を例解している。この実施形態では、スポークリング２１０は、異なる最大外径及び異なる剛性ｋを有する。この実施形態でのスポークリング２１０は、実質的に同じ内径Ｄ_Ｉを有する。各スポークリング２１０は、固有の剛性ｋを有し得るか、又は１つ以上の他のスポークリング２１０と共通の剛性ｋを有し得る。この実施形態では、中央スポークリング２１０ａは第１の剛性ｋ_ａを有し、中間スポークリング２１０ｂは各々、第２の剛性ｋ_ｂを有し、外側スポークリング２１０ｃは各々、第３の剛性ｋ_ｃを有する。一実施形態では、第１の剛性ｋ_ａは、第２の剛性ｋ_ｂ及び第３の剛性ｋ_ｃの双方より低い。追加的に、第２の剛性ｋ_ｂは、第３の剛性ｋ_ｃより低い。代替的な実施形態では、第１の剛性ｋ_ａは、第２の剛性ｋ_ｂ及び第３の剛性ｋ_ｃの双方よりも大きく、第２の剛性ｋ_ｂは第３の剛性ｋ_ｃよりも大きい。別の代替的な実施形態では、第２の剛性ｋ_ｂは、第１の剛性ｋ_ａ及び第３の剛性ｋ_ｃの双方よりも大きく、第３の剛性ｋ_ｃは第１の剛性ｋ_ａよりも大きい。

各スポークリング２１０は固有の外径を有し得るか、又は１つ以上の他のスポークリング２１０と共通の外径を有し得る。例解された実施形態では、中央スポークリング２１０ａは第１の最大外径Ｄ_ａを有し、中間スポークリング２１０ｂは各々、第２の最大外径Ｄ_ｂを有し、外側スポークリング２１０ｃは各々、第３の最大外径Ｄ_ｃを有する。第１の最大外径Ｄ_ａは第２の最大外径Ｄ_ｂより大きく、これは同様に第３の最大外径Ｄ_ｃより大きい。任意の数の異なる外径を有する任意の数のスポークリングが採用され得ることが理解されるべきである。スポークリングの外径が選択された後、スポークリングは、特定の用途に好適な、所望する様式にて配列される。例えば、各リングの外径は、低ノイズ、低振動、又は低転がり抵抗などの、所望する特性を有するタイヤを作製するよう選択され得る。

不定直径のスポークリングを使用することは、この種の非空気圧タイヤ（「ＮＰＴ」）の設計に、湾曲バンド又はトロイダルバンド（若しくは、剪断バンド）が使用可能となる。トロイダルバンドは、タイヤ接地面範囲の最大化に必要な追加のゆがみを可能にする。これは、土の圧縮堆積を最小限にするよう、より広い範囲を伴う接地面形状が必要なオフハイウェイタイヤ又は農業用タイヤにとって特に重要である。

例解された実施形態では、各スポークリング２１０は、一定の外径を有する。代替的な実施形態では（図示せず）、スポークリングは、不定外径を有し得る。例えば、各スポークリングの外径は、スポークリングが組み立てられた際に、アセンブリが滑らかに湾曲した外面を有するよう、軸方向に変化し得る。各スポークリング２１０は固有の厚さを有し得るか、又は１つ以上の他のスポークリング２１０と共通の厚さＳ_Ｔを有し得る。

複数の高環状強度剪断フープ２１２が、スポークリング２１０の周りで周方向に取り付けられている。高環状強度剪断フープ２１２は、上述の可能な代替的な実施形態を含めて、図１及び図２に関して、上述の剪断フープ１１４と実質的に同じである。トレッド２１４は、スポークリング２１０及び剪断フープ２１２の外面の周りに巻き付けられている。

図４は、非空気圧タイヤ３００の別の代替的な実施形態の断面を例解している。タイヤ３００は、以下に特定する差異を除いて、上述のタイヤ２００に実質的に類似している。

この実施形態では、各スポークリング３１０は、スポークリング３１０の側部に沿って交互の、凹部３１２と、凸部３１４と、を有する。整列されると、隣接するスポークリング３１０の凹部３１２及び凸部３１４は、図４に見られるように、互いに当接する。この構成は、スポークリング３１０間に、更なる堅牢性及びサポートを提供し得る。代替的に、スポークリング３１０は、１つのスポークリングにおける突起、及び、別のスポークリングにおける、この突起を受ける凹み、などの、互いに隣接する他の構造を含んでよい。

複数の高環状強度剪断フープ３１５が、スポークリング３１０の周りで周方向に取り付けられている。高環状強度剪断フープ３１５は、上述の可能な代替的な実施形態を含めて、図１〜図３に関して、上述の剪断フープ１１４及び２１２と実質的に同じである。トレッド３１６は、スポークリング３１０及び剪断フープ３１５を周方向に取り囲んでいる。

図５は、非空気圧タイヤ４００の更に別の代替的な実施形態の斜視図を例解している。例解された実施形態では、非空気圧タイヤ４００は、単一のホイール部分４１０を有する。ホイール部４１０は、単一の一体化構造であり得るか、又は互いに融合された複数のスポークリング１１０で作製され得る。ホイール部４１０は、内側環状面から外側環状面へ延在するスポークに代わり、ウェビング４１２を有する。ウェビング４１２は、サポートを提供するのに十分な、任意のパターン又は形状であってよい。ホイール部４１０の最大外径Ｗ_Ｄは、軸方向に沿って変化し得る。例えば、最大外径は、赤道面においてより大きく、非空気圧タイヤ４００の側部に向かってより小さくてもよい。

ウェビング４１２の剛性ｋは、ホイール部４１０の軸方向に沿って変化し得る。ホイール部４１０全体に変化する剛性ｋは、いくつかの方法において達成され得る。一実施形態では、様々な剛性ｋを有するいくつかのスポークリング１１０が互いに融合されている。代替的な実施形態では、ホイール部内に予備応力を作成するよう、製造中に、ホイール部４１０内に異なる材料が使用される。別の代替的な実施形態では、ウェビングは、軸方向に変化するジオメトリを有し、これは、軸方向に変化する剛性をもたらす。ウェビングジオメトリは、モールディングプロセス若しくはマシニングプロセスを通して、又は３Ｄ印刷製造プロセス若しくは付加製造プロセスにより変化させられ得る。ホイール部４１０内にて変化する軸剛性を提供するよう、当該技術分野において既知の他の方法が使用され得ることを当業者が理解するであろう。

図５に示す実施形態では、ハブ４１４が、既知の固定手段を使用して、ウェビング４１２の中央に固定されている。例示的な固定手段は、溶接、ろう付け、及び接着剤の塗布を含むが、これらに限定されない。ハブ４１４は、従来式タイヤにおけるホイールと同様の方法で車両に取り付けることができる。他の実施形態では、ハブ４１４の代わりに追加のウェビング４１２を使用することができる。

ウェビング４１２はまた、環状外面４１６まで延在している。例解された実施形態では、環状外面４１２は単一の円筒である。代替的な実施形態（図示せず）では、環状外面は、複数の離間されたフープによって形成され得る。そのような実施形態では、ウェビングは、離間された層に同様に分割され得る。代替的に、ウェビングは、離間されたフープによって画定されたスペースの間に延在し得る。

複数の高環状強度剪断フープ４１８が、環状外面４１６の周りに周方向に取り付けられている。高環状強度剪断フープ４１８は、上述の可能な代替的な実施形態を含めて、図１〜図４に関して、上述の剪断フープ１１４、２１２、３１５と実質的に同じである。トレッド層（図示せず）は、環状外面４１６及び剪断フープ４１８を周方向に取り囲む。

図６は、非空気圧タイヤ５００の別の代替的な実施形態の部分的に分解された断面を例解する概略図である。非空気圧タイヤ５００は、複数のスポークリング５０５を含む。代替的な実施形態では、スポークリングの代わりにウェビング又は他のサポート構造が使用されている。スポークリング５０５は、環状内面５１０から環状外面５１５まで延在している。一対の補強プライ５２０、５２５が環状外面５１５の周りに配置されている。補強プライは、スチールベルト又はコード付きプライであってもよい。コード付きプライは、ゴムスキム層に包まれたナイロン又は他のポリマーコードであってもよい。

複数の離間された補強層５３０が、上側補強プライ５２５の周りに配置されている。トレッド層５３５は、離間された補強層５３０の周りに配置され、それにより、周方向溝によって離間された複数のリブを形成している。

各補強層５３０は、対応するリブ幅よりも狭い幅を有している。したがって、各補強層５３０は、対応する周方向リブによって囲まれている。補強層５３０は、各周方向リブ内で実質的に中央に配置されているように示されているが、代替的な実施形態では、補強層は、右又は左に傾斜していてもよい。別の代替的な実施形態（図示せず）では、補強層は、リブ内で周方向に起伏することができ、補強層は、いくつかの場所では中心に配置され、いくつかの場所では左に傾斜し、他の場所では右に傾斜するようになっている。

例解された実施形態では、各補強層５３０はまた、対応するスポークリング５０５の幅よりも狭い幅を有している。幅の差異により、水の排出、雪若しくは泥の除去、又はその他の機能を可能にするスペースが作成される。例えば、スノータイヤスタッドなどの格納式構造が、剪断フープ間の離間において採用され得る。

例解された実施形態では、各補強層５３０は、その横方向幅全体に沿って同じゲージＧを有している。補強層の上面は、トレッドの湾曲によって、第１の周方向溝の底部よりも半径方向に高く位置している。追加的に、補強層５３０は、その周方向長さ全体に沿って同じゲージＧを有する。代替的な実施形態（図示せず）では、補強のゲージＧは、横方向又は周方向に変化する。

図６において更に見られるように、補強層５３０のどの部分も複数の周方向溝のうちいずれの底面の真下に延在していない。各補強層５３０の上面は、複数の周方向溝の各々の底面よりも半径方向で高く位置している。代替的な実施形態（図示せず）では、補強層５３０の上面は、周方向溝の底面よりも低くてもよい。

例解された実施形態では、補強層５３０のいかなる部分も、複数の周方向溝のいずれかの溝壁面を形成していない。この特定の実施形態では、補強層５３０のどの部分も、複数の周方向リブのいずれかの半径方向外面を形成していない。代替的な実施形態（図示せず）では、補強層５３０の一部は、周方向リブの少なくとも１つの半径方向外面を形成することができる。例えば、トレッドが摩耗するにつれて補強層が露出する可能性がある。

一実施形態では、各補強層５３０は補強コードを含む。補強コードは周方向に延長されたコードであり得る。補強コードは、有機物コード、例えばナイロンコード、又は金属コード、例えばスチールコードであり得る。特定の一実施形態では、補強コードは補強層に限定され、いかなる補強コードも（すなわち、いかなる有機物コードも）、車体と複数の周方向溝の底面との間に半径方向に配置されていない。

一実施形態では、各補強層は、補強コードを埋め込むマトリクスゴムを含む。補強層の上に半径方向に配置されたトレッドゴムは、マトリクスゴムとは異なるゴム材料である。マトリクスゴムは、トレッドゴムの弾性率よりも高い弾性率を有し得る。代替的に、マトリクスゴムは、トレッドゴムの弾性率よりも低い弾性率を有し得る。

トレッドゴム５３５は、複数の周方向溝の底部を形成する。一実施形態では、トレッドゴムは単一のゴム材料で作製されている。代替的に、トレッドゴムは、異なるゴム材料で作製された複数のゴム層を含み得る。

補強層５３０の使用は、トレッド材料５３５のゲージよりも深い溝深さを有するリブをもたらす。

図７は、非空気圧タイヤ６００の更に別の代替的な実施形態の部分的に分解された断面を例解する概略図である。タイヤ６００は、本明細書に記載の差異を除いて、図６に示された上述のタイヤ５００（上述の代替的な実施形態を含む）と実質的に同じである。

例解された実施形態では、非空気圧タイヤ６００は、複数のスポークリング６０５を含む。代替的な実施形態では、スポークリングの代わりにウェビング又は他のサポート構造が使用されている。スポークリング６０５は、環状内面６１０から環状外面６１５まで延在している。単一の補強プライ６２０が、環状外面６１５の周りに配置されている。補強プライは、スチールベルト又はコード付きプライであり得る。コード付きプライは、ゴムスキム層に包まれたナイロン又は他のポリマーコードであり得る。

複数の離間された補強層６２５が、単一の補強プライ６２０の周りに配置されている。トレッド層６３０は、離間された補強層６２５の周りに配置され、それにより、周方向溝によって離間された複数のリブを形成する。

図８は、非空気圧タイヤ７００の更に別の代替的な実施形態の部分的に分解された断面を例解する概略図である。タイヤ７００は、本明細書に記載の差異を除いて、図６及び図７に示された上述のタイヤ５００及び６００（上述の代替の実施形態を含む）と実質的に同じである。

例解された実施形態では、非空気圧タイヤ７００は、複数のスポークリング７０５を含む。代替的な実施形態では、スポークリングの代わりにウェビング又は他のサポート構造が使用されている。スポークリング７０５は、環状内面７１０から環状外面７１５まで延在している。タイヤ７００は、いずれの補強プライも含んでいない。代わりに、複数の離間された補強層７２０が、スポークリング７０５の外側環状面７１５上に配置されている。

例解された実施形態では、各補強層７２０は、２つの副層から構成されている。第１の副層７２０ａは、対応するスポークリング７０５の外側環状面７１５のすぐ上に半径方向に配置されている。第２の副層７２０ｂは、第１の副層７２０ａのすぐ上に半径方向に配置され、トレッドゴム７２５の下に半径方向に配置されている。

２つの副層は、ほぼ同じゲージ及び同じ幅を有するものとして示されているが、２つの副層は、異なるゲージ又は異なる幅を有し得る。２つの副層は、それらの材料又は特性の様々な組み合わせを有し得る。例えば、副層７２０ａ、ｂの双方がマトリクスゴムに埋め込まれた補強コードを含む場合、２つの副層は、異なる補強コード材料、異なるコード特性、及び／又は異なるマトリクスゴムを有し得る。副層のうちの１つだけが、マトリクスゴムに埋め込まれた補強コードを含むことができる。代替的な実施形態（図示せず）では、補強層は、３つ以上の副層を含む。

図１〜図８の実施形態に開示されたスポークリング及びウェビングは、地面と接触したときに非空気圧タイヤ１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００に丸みを帯びた接地面形状を形成させることができる。丸みを帯びた接地面形状は、路面への衝撃及びノイズの影響を減少する。丸みを帯びた接地面形状の曲率は、限定するものではないが、各スポークリングの剛性、外径、厚さ、スポークのジオメトリ、スポークの数、開口部の形状並びに数、及び非空気圧タイヤに含まれるスポークリングの数を含む様々な要因によって決定され得る。これらのパラメータを変化させることにより、非空気圧タイヤは、農業用途及び乗用車用途を含む、広範な用途に適するよう適合され得る。例えば、農業用車両における使用などの、いくつかの用途においては、均一な接地圧及び最大化された接地範囲が所望される場合がある。丸みを帯びた接地面形状（又は丸みを帯びたバンド）を有する非空気圧タイヤは、低い荷重でより多くたわむように設計されることができ、接触範囲を最大化し、土の圧縮堆積を最小化する。平らな接地面形状を有する非空気圧タイヤは、その軸方向幅にわたり異なる速度で半径方向にたわむ能力を失い、このことにより、特に軽い荷重状態で、たわみが少なくなり、接地面範囲が少なくなる。丸みを帯びた接地面形状を有する非空気圧タイヤは、優れた（削減された）土の圧縮堆積性能と、運転者／操作者に対する優れた（軽減された）乗り心地の悪さをもたらすことになる。

図９は、例示的な細長い丸みを帯びた接地面形状８００を描いており、これは非空気圧タイヤ１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００のうちの１つが荷重支持状態で転がり面と接触したときに形成される。細長い丸みを帯びた接地面形状８００は、丸みを帯びた先端部８１２及び丸みを帯びた末端部８１４を含む。非空気圧タイヤ１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００の軸方向剛性分布、又は変化する軸方向直径は、丸みを帯びた端部８１２及び８１４の形成に寄与する。

対照的に、図１０は、先行技術のエアレスタイヤ（図示せず）の接地面形状９００を描いている。接地面形状９００は、真っ直ぐな先端部９１２及び真っ直ぐな末端部９１４を含む。平坦な接地面形状９００を作る非空気圧タイヤは、丸みを帯びた接地面形状８００を作る非空気圧タイヤよりも大きな乗車時の振動及びノイズをもたらす。

接地面形状は、非空気圧タイヤが、荷重支持状態で転がり面に接触する際に形成される。一例として、図１１は、荷重を支持している図１及び図２の非空気圧タイヤ１００の側面図を描く概略図である。一実施形態では、軸方向の整列において不定剛性のリングを使用する効果は、非空気圧タイヤ内の荷重分布に基づいて向上され得る。そのような一実施形態における荷重保持分布は、タイヤの底部での、スポークを通した圧縮にて伝達された荷重（荷重と地面との間）により大きく依存し得、タイヤの上部へ荷重を伝達する剪断バンドにより小さく依存し得る。いくつかのＮＰＴでは、荷重は主に、タイヤの底部でねじれるスポークを伴う円筒状の剪断バンドの使用を通して保持される。これらのＮＰＴは、「トップローダ（top loader）」とみなされ、荷重の多くを、剪断バンド及び上部スポークの伸長を通して保持する。他のＮＰＴは、底部を通して大部分の荷重を保持する、本質的に強固な（又は、セミフレキシブル）構造の、「ボトムローダ（bottom loader）」である。一実施形態では、荷重の約５０％が、底部スポークの圧縮を通して保持され、荷重の約５０％が、剪断バンド及び上部スポークの伸長を通して保持されるよう、荷重は、スポークリングと剪断バンドとの間で相対的に均衡している。約５０／５０の荷重分布は、スポークリングの直径及び剛性の変化を可能にし、所望する接地面形状を作成する。この実施形態では、圧縮力を受けているスポーク１１２は、非空気圧タイヤ１００に荷重が加えられたときにねじれない。

非空気圧タイヤ１００は、非空気圧タイヤ１００上に荷重が加えられたとき、転がり面上に丸みを帯びた接地面形状８００を作成する。丸みを帯びた先端部８１２は、非空気圧タイヤ１００が荷重力を受けるときに形成される。丸みを帯びた先端部８１２は、真っ直ぐな先端部を有する非空気圧タイヤよりも柔らかく、タイヤが道路内の隆起を通過させることにより、乗車時の振動及びノイズの低減をもたらす。

「含む（includes）」又は「含むこと（including）」という用語が、本明細書又は特許請求の範囲において使用される範囲まで、「含む（comprising）」という用語が特許請求項で移行句として採用される際の解釈と同様に包括的であることが意図される。更に、「又は（or）」という用語が採用される範囲において（例えば、Ａ又はＢなど）、「Ａ又はＢ、又はＡとＢの両方とも」を意味することが意図されている。本出願人らが「Ａ又はＢの両方ではなく一方のみ」を示すことを意図する場合、「Ａ又はＢの両方ではなく一方のみ」という用語が採用されるであろう。したがって、本明細書における「又は」という用語の使用は、排他的ではなく、包含的である。Ｂｒｙａｎ Ａ．Ｇａｒｎｅｒ，Ａ Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ ｏｆ Ｍｏｄｅｒｎ Ｌｅｇａｌ Ｕｓａｇｅ ６２４（２ｄ．Ｅｄ．１９９５）参照。また、「中（in）」又は「中へ（into）」という用語が、本明細書又は特許請求の範囲において使用される範囲において、「上（on）」又は「上へ（onto）」を追加的に意味することが意図される。更に、「接続する（connect）」という用語が本明細書又は特許請求の範囲において使用される限りにおいて、「と直接接続する（directly connected to）」ことだけではなく、別の構成要素を介して接続することなどのように「と間接的に接続する（indirectly connected to）」ことも意味することが意図される。

本出願をその実施形態の記述によって例解し、またその実施形態をかなり詳細に説明したが、添付の特許請求の範囲をこのような詳細に制限するか、又はいかなる形でも限定することは、出願人の本意ではない。追加の利点及び改良が、当業者には容易に明らかとなるであろう。したがって、そのより広い態様における本出願は、図示及び説明される、特定の詳細、代表的な装置及び方法、並びに例解的な実施例に限定されない。このため、出願人の一般的な発明概念の趣旨又は範囲から逸脱することなく、このような詳細からの逸脱がなされ得る。

Claims (15)

1. 非空気圧タイヤであって、
   環状外面と、
   環状内面と、
   前記環状外面から前記環状内面へ延在するサポート構造と、
   前記環状外面の周りで周方向に延在し、互いに横方向に離間された複数の剪断要素と、を含み、
   各剪断要素が、実質的に非弾性下側領域と、実質的に非弾性上側領域と、前記実質的に非弾性下側領域と前記実質的に非弾性上側領域との間に配置された弾性領域と、
   前記複数の剪断要素の周りで周方向に延在するトレッド層と、を含む、非空気圧タイヤ。
2. 前記サポート構造が、複数のスポークリングを含み、各剪断要素が、対応するスポークリングの環状外面の周りで周方向に延在する、請求項１に記載の非空気圧タイヤ。
3. 前記複数のスポークリングが、互いに化学的に結合されている、請求項２に記載の非空気圧タイヤ。
4. 前記複数のスポークリングが、互いに離間されている、請求項２に記載の非空気圧タイヤ。
5. 前記複数の剪断要素の各々が、前記対応するスポークリングの幅未満である幅を有する、請求項２に記載の非空気圧タイヤ。
6. 前記弾性領域が、上側弾性領域と、実質的に非弾性中央領域によって分離された下側弾性領域と、を含む、請求項１に記載の非空気圧タイヤ。
7. 前記環状外面が、複数の離間された環状外面を含む、請求項１に記載の非空気圧タイヤ。
8. 前記サポート構造が、前記複数の離間された環状外面の間に延在する、請求項７に記載の非空気圧タイヤ。
9. 前記サポート構造が、前記複数の離間された環状外面に対応する一連の離間された層を含む、請求項７に記載の非空気圧タイヤ。
10. 前記複数の剪断要素が、複数のリブ及び前記トレッド層内の複数の周方向溝を画定する、請求項１に記載の非空気圧タイヤ。
11. 前記複数の剪断要素のいずれの部分も、前記複数の周方向溝のいずれの溝壁面を形成しない、請求項１０に記載の非空気圧タイヤ。
12. 前記トレッド層が、前記複数の剪断要素に対応する複数の離間されたトレッド層を含む、請求項１に記載の非空気圧タイヤ。
13. 前記実質的に非弾性下側領域が、補強コードを含む、請求項１に記載の非空気圧タイヤ。
14. 前記実質的に非弾性上側領域が、補強コードを含む、請求項１に記載の非空気圧タイヤ。
15. 前記サポート構造が、ウェビングである、請求項１に記載の非空気圧タイヤ。

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