JP6498731B2 - Shear band with interlaced reinforcement - Google Patents
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Description
本発明の主題は、非空気式タイヤに使用され得るせん断バンドの補強に関する。 The subject of the present invention relates to the reinforcement of shear bands that can be used in non-pneumatic tires.
非空気式タイヤ構造の詳細および利点は、例えば、米国特許第6,769,465号、米国特許第6,994,134号、米国特許第7,013,939号、および米国特許第7,201,194号に記載されている。ある非空気式タイヤ構造はせん断バンドを組み込むことを提案し、その実施形態は、例えば、米国特許第6,769,465号、米国特許第7,201,194号に記載されており、それらは本明細書に援用される。そのような非空気式タイヤは、タイヤに加えられる荷重を支持するためにタイヤのガス圧力に依存することなくタイヤ動作に利益をもたらす。 Details and advantages of non-pneumatic tire construction are described, for example, in US Pat. No. 6,769,465, US Pat. No. 6,994,134, US Pat. No. 7,013,939, and US Pat. No. 7,201. , 194. Some non-pneumatic tire structures have proposed incorporating shear bands, embodiments of which are described, for example, in US Pat. No. 6,769,465, US Pat. No. 7,201,194, which are Incorporated herein by reference. Such non-pneumatic tires benefit tire operation without relying on tire gas pressure to support the load applied to the tire.
本発明の背景として、図1は、せん断バンド110を組み込んでいる非空気式タイヤ100の例示的な一実施形態の断面図を示す。またタイヤ100は、複数の張力伝達要素を備えており、これらは横切ってせん断バンド110から内向きに延びるウェブスポーク150として示される。取り付けバンド160は、ウェブスポークの径方向内側端部に配置される。取り付けバンド160は、タイヤ100をハブ10にしっかりと固定する。トレッド部105はせん断バンド110の外周面に形成され、例えば、その上に溝またはリブを有することができる。
As a background to the present invention, FIG. 1 shows a cross-sectional view of an exemplary embodiment of a
タイヤ100のせん断バンド110は、せん断層と、せん断層の径方向最内延在部に固着した最内補強層と、せん断層の径方向最外延在部に固着した最外補強層を有する。補強層は、せん断層のせん断剛性よりも強い引張剛性を有しているので、せん断バンドは垂直荷重下でせん断変形に耐える。より具体的には、米国特許第7,201,194号に記載のように、せん断層のせん断係数に対する補強層の弾性係数の比率(E’membrane/G)が、米国特許第7,201,194号で表されているように、比較的低いとき、荷重下のせん断バンド110の変形は、均質バンドのそれに近く、不均一な接地圧を生じさせる。代替方法として、この比率が十分に高いとき、荷重下のせん断バンド110の変形は、基本的に縦の延在部が短いせん断層のせん断変形、または補強層の圧縮によるものである。図1に示されるように、タイヤの回転軸Xにかかる荷重Lはウェブスポーク150の張力によって、環状バンド110に伝達される。環状せん断バンド110は、アーチと同様の様式で機能し、荷重サポート部材として機能するのに十分な高さであるタイヤ赤道面において円周の圧縮剛性および縦方向曲げ剛性を提供する。荷重下で、せん断バンド110は、せん断バンド110のせん断変形を含む機構を通して地面との接触域CAで変形する。せん断で変形する能力は、空気式タイヤのそれと同様で、同様の利点をもたらす柔軟接触域CAを提供する。
The
米国特許第7,201,194号に示される実施形態に加え、せん断バンドを組み込むことができるいくつかの非空気式タイヤ構造が存在する。例えば、米国特許第6,769,465号は、内部空気圧無しで荷重をサポートする構造的にサポートされる弾力性のあるタイヤに関連する。例示的実施形態において、この非空気式タイヤは接地面部分と、トレッド部から径方向内向きに延在し、タイヤの回転中にホイールに固定されたままとなるビード部分にしっかりと入り込む側壁部分を備える。補強された環状バンドは、トレッド部の径方向内向きに配置される。このせん断バンドは、少なくとも1つの均質のせん断層と、せん断層の径方向内延在部に固着した第1の膜と、せん断層の径方向外延在部に固着した第2の膜を備える。これらの膜のそれぞれは、せん断層の動的せん断係数よりも十分に大きな縦方向の引張係数を有しているので、荷重が加えられているとき、膜の一定の長さを維持しつつ、タイヤの接地面部分はせん断層のせん断歪みを通して平坦な接地領域に対して変形する。膜の相対変位は実質的にせん断層のせん断歪みによって起こる。米国特許第6,769,465号の発明は、例えば、タイヤ圧無しで動作する能力およびタイヤの垂直剛性をある程度接地圧から独立して調整する柔軟性を含むいくつかのの利点を提供する。 In addition to the embodiment shown in US Pat. No. 7,201,194, there are several non-pneumatic tire structures that can incorporate shear bands. For example, US Pat. No. 6,769,465 relates to a structurally supported elastic tire that supports loads without internal air pressure. In an exemplary embodiment, the non-pneumatic tire includes a ground plane portion and a sidewall portion that extends radially inward from the tread portion and securely enters a bead portion that remains fixed to the wheel during tire rotation. Is provided. The reinforced annular band is disposed radially inward of the tread portion. The shear band includes at least one homogeneous shear layer, a first film fixed to the radially inner extension of the shear layer, and a second film fixed to the radially outer extension of the shear layer. Each of these membranes has a longitudinal tensile modulus that is sufficiently greater than the dynamic shear modulus of the shear layer so that when a load is applied, while maintaining a constant length of the membrane, The contact surface portion of the tire is deformed with respect to a flat contact region through the shear strain of the shear layer. The relative displacement of the membrane is substantially caused by the shear strain of the shear layer. The invention of US Pat. No. 6,769,465 provides several advantages including, for example, the ability to operate without tire pressure and the flexibility to adjust the tire's vertical stiffness to some extent independent of ground pressure.
空気式および非空気式タイヤの両方で、タイヤの燃費効率を改善することが望ましい。そのような改善は、例えばタイヤ全体の大きさまたは質量の削減および/またはタイヤにおいて目減りが少ない材料を用いることによって実現することができる。均質せん断層を有するせん断バンドを採用する非空気式タイヤについては、そのような削減を行うにあたり困難に直面する。例えば、低エネルギー消費を有するせん断層用材料の使用は、これらの材料の一般的に低いせん断係数に起因して、必要とされる材料の質量において許容し難いオフセット増加を引き起こすことが可能である。 It is desirable to improve tire fuel efficiency in both pneumatic and non-pneumatic tires. Such an improvement can be achieved, for example, by reducing the overall size or mass of the tire and / or by using a material with less loss in the tire. Non-pneumatic tires that employ shear bands with a homogeneous shear layer face difficulties in making such reductions. For example, the use of shear layer materials with low energy consumption can cause unacceptable offset increases in the mass of materials required due to the generally low shear modulus of these materials. .
したがって、例えば、質量および/または転がり抵抗の低減による燃費効率の向上を提供することができるせん断バンドは有益である。様々な非空気式タイヤ構造に組み込むことができるそのようなせん断バンドは特に役立つであろう。 Thus, for example, shear bands that can provide improved fuel efficiency due to reduced mass and / or rolling resistance are beneficial. Such shear bands that can be incorporated into various non-pneumatic tire structures would be particularly useful.
本発明の態様および利点は以下の説明で部分的に示され、または説明から明らかであるか、または本発明の実施を通して学ぶことができるであろう。 Aspects and advantages of the invention will be set forth in part in the description which follows, or will be obvious from the description, or may be learned through practice of the invention.
例示的な一実施形態において、本発明は、軸方向、径方向、および円周方向を画定する環状せん断バンドを提供する。この環状せん断バンドは、少なくとも1つのエラストマー材料から構成された環状せん断層を有する。複数の離散した環状補強要素は、環状せん断層全体にわたる複数の軸方向に配向された列に沿って配置される。補強要素は所定の距離Wsで互いに離間される。補強要素は、せん断バンドの軸方向または径方向に沿ってインターレースされる。 In one exemplary embodiment, the present invention provides an annular shear band that defines an axial direction, a radial direction, and a circumferential direction. The annular shear band has an annular shear layer composed of at least one elastomeric material. A plurality of discrete annular reinforcing elements are arranged along a plurality of axially oriented rows throughout the annular shear layer. Reinforcing elements are spaced from each other by a predetermined distance W s. The reinforcing elements are interlaced along the axial or radial direction of the shear band.
本発明のこれらおよびその他の特徴、態様および利点は以下の説明および添付の特許請求の範囲を参照し、より理解されるであろう。援用され本明細書の一部を成す添付の図面は、本発明の実施形態を示し、説明と共に本発明の原理を説明するのに役立つ。 These and other features, aspects and advantages of the present invention will become better understood with reference to the following description and appended claims. The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of this specification, illustrate embodiments of the invention and, together with the description, serve to explain the principles of the invention.
本発明の全ての実施可能な開示は、その最良の形態を含み、当業者に向けられているが、添付の図面を参照する本明細書内で説明される。 All possible disclosures of the present invention, including its best mode, are directed to those skilled in the art, but are described herein with reference to the accompanying drawings.
異なる図面における同一または類似の参照番号は、同一または類似の特徴を意味する。 The same or similar reference numbers in different drawings refer to the same or similar features.
本発明は、例えば、非空気式タイヤにおいて使用され得るせん断バンドを提供する。せん断バンドは、エラストマー材料のせん断層内に配置されたインターレースされた補強要素を使用する。補強要素のインターレースされた配置を生み出すために様々な構造が適用され得る。本発明を説明するために、ここで本発明の実施形態および/または方法の詳細を参照することとするが、それらの1つまたは複数の例は図面内でまたは図面と共に示される。それぞれの例は、本発明の説明目的のために提供され、本発明を限定するものではない。実際、当業者にとっては、本発明において種々の変更形態および変形形態が本発明の範囲または主旨から逸脱することなくなされることが明らかとなるであろう。例えば、一実施形態の一部として示されたまたは記載された特徴またはステップは、さらなる実施形態または方法を生み出すために、他の実施形態またはステップと共に用いることが可能である。したがって、本発明は、そのような変更形態および変形形態を添付の特許請求の範囲およびそれらの均等物の範囲に入るものとしてカバーすることが意図される。 The present invention provides a shear band that can be used, for example, in non-pneumatic tires. The shear band uses interlaced reinforcing elements disposed within the shear layer of elastomeric material. Various structures can be applied to create an interlaced arrangement of reinforcing elements. For the purpose of illustrating the invention, reference will now be made to the details of embodiments and / or methods of the invention, one or more examples of which are illustrated in or in conjunction with the drawings. Each example is provided by way of explanation of the invention, not limitation of the invention. Indeed, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the scope or spirit of the invention. For example, features or steps shown or described as part of one embodiment can be used with other embodiments or steps to produce further embodiments or methods. Accordingly, the present invention is intended to cover such modifications and variations as fall within the scope of the appended claims and their equivalents.
本開示のために以下の用語は次のように定義される。 For purposes of this disclosure, the following terms are defined as follows:
「軸方向」または図中の文字「A」は、例えば、地面に沿って移動する際のせん断バンド、タイヤ、および/またはホイールの回転軸に平行な方向を指す。 “Axial” or letter “A” in the figure refers to, for example, a direction parallel to the rotational axis of the shear band, tire, and / or wheel as it moves along the ground.
「径方向」または図中の文字「R」は、軸方向に直交し、軸方向から直交に延びる任意の半径と同じ方向に延びる方向を指す。 The “radial direction” or the letter “R” in the figure refers to a direction extending in the same direction as an arbitrary radius that is orthogonal to the axial direction and extends orthogonally from the axial direction.
「赤道面」は、回転軸に垂直に通り、せん断バンドおよび/またはホイール構造を二分する面を意味する。 “Equatorial plane” means a plane that passes perpendicular to the axis of rotation and bisects the shear band and / or wheel structure.
「インターレースされた」は、図面を参照してさらに説明されるように、せん断バンドの分散補強または補強要素がせん断層内に並べられる様式を指す。補強要素が軸方向にインターレースされる場合、隣接する軸方向に配向された列の補強素材の中心点の間に延びる仮想線は、ひし形またはひし形の辺の間に非直交角度を有する水平ダイヤモンドの形を形成するであろう。このインターレースされた水平ダイヤモンド構成において、隣接する軸方向に配向された列の補強要素は、隣接する軸方向に配向された列内の補強要素よりも互いに近い。補強要素が径方向に沿ってインターレースされる場合、隣接する軸方向に配向された列の補強素材の中心点の間に延びる仮想線は、ひし形またはひし形の辺の間に非直交角度を有する垂直ダイヤモンドの形を形成するであろう。このインターレースされた垂直ダイヤモンド構成において、隣接する軸方向に配向された列に沿った補強要素は、非近隣の、軸方向に配向された列の補強要素よりも互いに近くなるであろう。本明細書において開示される教えを使用する当業者によって理解されるであろうが、タイヤ製造時に、補強要素を垂直または水平ダイヤモンド形に完璧に配置することは、例えば製造工程の際の材料の移動に起因し、不可能であり得る。そのため、いずれのダイヤモンド構成の補強要素でもわずかな変位が起こり得る。 “Interlaced” refers to the manner in which distributed reinforcement or reinforcement elements of shear bands are arranged in a shear layer, as further described with reference to the drawings. When the reinforcing elements are interlaced in the axial direction, the imaginary line extending between the central points of adjacent axially oriented rows of reinforcing material is a diamond or a horizontal diamond having a non-orthogonal angle between the sides of the diamond. Will form a shape. In this interlaced horizontal diamond configuration, the reinforcing elements in adjacent axially oriented rows are closer to each other than the reinforcing elements in adjacent axially oriented rows. When the reinforcing elements are interlaced along the radial direction, the imaginary line extending between the center points of adjacent axially oriented rows of reinforcing material is perpendicular with a non-orthogonal angle between the rhombus or rhombus sides It will form a diamond shape. In this interlaced vertical diamond configuration, the reinforcing elements along adjacent axially oriented rows will be closer to each other than non-neighboring, axially oriented rows of reinforcing elements. As will be appreciated by those skilled in the art using the teachings disclosed herein, the perfect placement of the reinforcing elements in a vertical or horizontal diamond shape during tire manufacture is, for example, that of the material during the manufacturing process. Due to movement, it can be impossible. As a result, a slight displacement can occur in the reinforcing elements of any diamond construction.
図2は、本発明のせん断バンドを組み込むことができる非空気式タイヤ201の例示的な一実施形態を示す。図3は、図2の線3―3に沿ったタイヤ201の断面図である。図2および図3において示されるタイヤ201は環状せん断バンド205および複数の張力伝達要素を有するが、これらはウェブスポーク220として示され、バンド205から内向きにわたって、ウェブスポーク220の径方向内側端の取り付けバンド225に延びる。取り付けバンド225は、取り付け用の穴235でタイヤ201をハブ230にしっかりと固定する。タイヤ201は、ハブ230に取り付けることができ、またはハブ230と一体に構成することができる。
FIG. 2 illustrates an exemplary embodiment of a
トレッド部210は、バンド205の外周に形成される。図2に示されるように、例えば、構成バンド205に使用される材料とは異なるトラクションおよび摩耗特性を提供するために、トレッド部210は、バンド205に接着された付加的なゴム層であってよい。代替方法として、トレッド部210は、柔軟バンド205の外周の一部として形成することができる。またさらなる代替方法では、バンド205はトレッド部210と結合される1つまたは複数のゴム材料の内部に囲まれていてもよい。トレッド特性はトレッド部210内に形成することができ、ブロック215および溝240を含むことができる。
The
上記のように、図2および図3の例示的な実施形態におけるウェブスポーク220は、ホイール201を横切って延びるが、これは本明細書内で、ウェブスポーク220がホイール201の側部から側部へと延び、回転軸と並んでもよく、またはホイール軸に対して斜めでもよいということを意味する。さらに、「内向きに延びる」は、ウェブスポーク220がバンド205と取り付けバンド225の間に延在し、ホイール軸に対して径方向の面内に位置していてもよく、またはその径方向面に対して斜めでもよいことを意味する。さらに、図2に示されるように、ウェブスポーク220は、実際に、径方向面に対し異なる角度のスポークを有することができる。例えば、米国特許第7,013,939号および国際公開第2008/118983号に示されるように、様々な形状およびパターンが使用され得る。したがって、当業者によって理解されるであろうが、本発明は図中に示される径方向のスポークに限定されず、その他の形状および配向も使用することができ、示されたスポークとは異なる本数のスポークを使用することもできる。
As noted above, the
環状せん断バンド205は、ホイール201にかかる荷重をサポートし、弾性的に変形して道路(または他のサポート面)に適合し、トラクション、快適さ、および処理能力を提供する。より具体的には、米国特許第7,013,939号に記載されるように、荷重Lがハブ230を通してホイール201にかかるとき、バンド205は、それを曲げ、そうでなければ接地(本願の図3の矢印G)のために変形し、そのような荷重の下、地面に接触するホイール201の部分である接地パッチを形成するという点で適合的に機能する。接地しないバンド205の部分は、アーチと同様の様式で機能し、荷重サポート部材として機能するために赤道面において十分な高さである円周の圧縮剛性および縦方向の曲げ剛性を提供する。
車両(図示せず)からハブ230に伝達されたホイール201上の荷重は、基本的に、バンド205(図1の矢印Kによって示される)の荷重サポート部に取り付けられたウェブスポーク220(例えば、図3の矢印Tによって示されるような張力)によってかかる。接地領域におけるウェブスポーク220は、荷重による引張荷重を受けない。そして、例えば、ある例示的な実施形態において、スポーク220は、接地領域上の荷重下で曲がることすらできる。ホイール201が回転する間、言うまでもなく、アーチとして機能する柔軟バンド205の特定の部分は、連続的に変化するが、アーチの概念は荷重サポート機構を理解するのに役立つ。バンド205の曲げ量、およびそれにしたがって、接地パッチの大きさは、荷重に比例する。荷重下で、バンド205が弾性的に捩れる能力は、空気式タイヤのそれと同様に機能し、同様の利点をもたらす柔軟な接地域を提供する。
The load on the
さらに図2および図3を参照すると、ウェブスポーク220は、径方向に長さH、柔軟バンド205の軸幅に一般的に対応する幅Wを有する実質的にシートのような要素であるが、他の幅Wは、径方向に沿って異なる幅Wを含んで使用され得る。またウェブスポーク220は、長さHまたは幅Wよりも一般的に随分少ない厚み(すなわち、長さHに垂直な寸法および幅W)を有し、このことが、圧縮の下ウェブスポークが捩れるまたは曲がることを可能にする。より薄いウェブスポークは、実質的に圧縮抵抗無しで接触域を通り抜けるとき、すなわち、荷重支持に対して圧縮力が与えられないか、またはほんのわずかな圧縮力が与えられるときに曲がるであろう。ウェブスポーク220の厚みが増大するので、ウェブスポークはある程度の圧縮荷重支持力を接触域に与える。しかし、ウェブスポーク220の支配的な荷重伝達の動きは概して張力がかかった状態にある(図3の矢印T)。特有のウェブスポークの厚みは、車両の特定の要件または用途に一致するよう選択され得る。
Still referring to FIGS. 2 and 3, the
図2および図3に見られるように、ウェブスポーク220は、柔軟バンド205と相対的に軸方向Aにわたって配向されることが好ましい。したがって、ウェブスポーク220の張力は、荷重をサポートするためにバンド205に分配される。例としてウェブスポーク220は約10〜100MPaの引張係数を有するエラストマー材料から形成され得る。ウェブスポーク220は、必要であれば補強することができる。
As can be seen in FIGS. 2 and 3, the
図2および図3の例示的な実施形態に関しては、ウェブスポーク220が径方向内側取り付けバンド225によって相互連結されているが、これはハブ230を囲みこみ、タイヤ201をハブ230に取り付ける。構成素材および製造工程によって、ハブ230、取り付けバンド225、環状バンド205、およびウェブスポーク220は単一ユニットとして形成することができる。代替方法として、1つまたは複数のそれらの部品は別々に形成され、それから、例えば接着剤または成形によって互いに取り付けられてもよい。さらにその他の部品が含まれてもよい。例えば、結合バンドはウェブスポーク220をそれらの径方向外側端で結合するために使用することができ、その後、結合バンドはバンド205に結合される。
With respect to the exemplary embodiment of FIGS. 2 and 3, the
さらなる実施形態によると、ウェブスポーク220は、例えばハブ230内のスロット装置に係合するそれぞれのウェブスポーク220の内側端に拡大した部分を与えることによって、またはハブ230内に形成されたフックまたは棒で環を形成するために隣接するウェブスポーク220同士を取り付けることによって機械的にハブ230に取り付けることができる。張力において非常に効果的な剛性を有し、圧縮において非常に低い剛性を有するウェブスポーク220を有することにより、実質的に、完全に引張荷重サポートが得られる。特定の方向の曲げを向上させるために、ウェブスポーク220は湾曲させることができる。代替方法として、ウェブスポーク220は、曲線を付けて成形し、冷却中に熱収縮によって伸ばし、特定の方向への曲がり傾向をつけることができる。
According to further embodiments, the
ウェブスポーク220は、例えば、トルクがホイール201にかかるとき、環状バンド205とハブ230間の捩れに抵抗することする。さらに、例えば、回転または角を曲がるとき、ウェブスポーク220は、横たわみに抵抗することとする。理解されるであろうが、径方向軸面に横たわる、すなわち、径方向および軸方向の両方に並ぶウェブスポーク220は、軸方向に向けられた力に対して高い抵抗を有するが、特に、径方向Rに引き延ばされた場合、円周方向Cのトルクに対して比較的低い抵抗を有することができる。
The web spoke 220 resists torsion between the
ある車両および用途に関して、例えば、それらが比較的低いトルクを生み出す場合、径方向Rに並ぶ比較的短いスポーク220を有するウェブスポークパッケージが適しているであろう。高いトルクが予測される用途に関しては、米国特許第7,013,939号の図5から図8に示されるような配置の1つがより適し得る。そこに示される変形形態において、ウェブスポークの配向は、径方向および円周方向の両方において力抵抗部品を含むので、トルクに対して抵抗を与えつつ、径方向および横の力抵抗部品を維持する。配向の角度は使用されるウェブスポークの数および隣接するウェブスポークの間隔によって選択することができる。他の代替配置もまた適用することができる。
For certain vehicles and applications, for example, if they produce a relatively low torque, a web spoke package having relatively
本発明は図2に示されるようなタイヤ201に限定されず、むしろ、種々の構成が採用され得ることが理解されよう。例えば、タイヤ201は、例えば、側壁がせん断バンドの軸の最外側部をカバーするようなゴム層に組み込まれたせん断バンドから構成され得る。
It will be appreciated that the present invention is not limited to the
図4の部分断面図でさらに具体的に示されるように、環状せん断バンド205は、エラストマー材料から構成される環状せん断層255内に配置された複数の離散した補強要素250を有する。補強要素250は、例えば、260、265、および270のような軸方向に配向された列に沿って配置される。図4の例示的な実施形態に関して、補強要素250は、径方向Rに沿ってインターレースされる。
As more specifically shown in the partial cross-sectional view of FIG. 4, the
より詳細には、ここで図5に示される概略図を参照すると、補強要素250は、隣接する軸方向に配向された列260、265および270に配置された補強要素250の中心点の間に延びる仮想線L(破線で示す)がひし形またはひし形の、ある辺Lの間の鈍角αを有する垂直ダイヤモンド251を形成するように配置される。また、隣接する軸方向に配向された列に沿った(例えば、列265の補強要素のような)補強要素250は、非近隣の、軸方向に配向された列(列270と相対的な列260内の補強要素)の補強要素よりも互いに近くなるであろう。
More specifically, referring now to the schematic shown in FIG. 5, the reinforcing
明確にするために、図6および図7は、本明細書の定義内において「インターレース」されていない補強要素250の位置付けを示す。図6および図7の例で、補強要素250の中心はひし形252または253に沿ってそれぞれ配置される。しかし、これらの例に使用される角度αは90度であり、補強要素250は、同一または異なる軸方向に配向された列275、280、および285に沿っていてもいなくても全て等間隔である。
For clarity, FIGS. 6 and 7 illustrate the positioning of a reinforcing
図8は、せん断バンド205の他の例示的な実施形態の部分断面図を示す。ここでもまた、環状せん断バンド205は、エラストマー材料から構成される環状せん断層255内に配置された複数の離散した補強要素250を有する。補強要素250は、例えば、列290、295、300、305、および310のような軸方向に配向された列に沿って配置される。図8の例示的な実施形態に関し、補強要素250は軸方向Aに沿ってインターレースされる。
FIG. 8 shows a partial cross-sectional view of another exemplary embodiment of a
さらに具体的には、ここで図9に示される概略図を参照すると、補強要素250は、隣接する軸方向に配向された列290、295、300、305、および310に配置された補強要素250の中心点の間に延びる仮想線L(破線で示す)がひし形またはひし形254の、ある辺Lの間の鋭角αを有する水平ダイヤモンド254を形成するように配置される。さらに、隣接する軸方向に配向された列(列295と相対的な列290または列300に相対的な列295内の補強要素)に沿った補強要素250は、隣接する軸方向に配向された列(例えば列290または列295内の補強要素250のような)に沿って配置された補強要素よりも互いに近くなるであろう。
More specifically, referring now to the schematic shown in FIG. 9, the reinforcing
図4および図5のインターレースされた垂直ダイヤモンド構成に戻るが、補強要素250はそれぞれ図示するような呼び径Φを有する。本発明の、ある例示的な実施形態において、軸方向に配向された列(例えば、列265のような)に沿って配置された補強要素250の間の間隔Wsは、約Φ/2から約Φ/10の範囲内、または約Φ/4である。さらに、本発明の、ある例示的な実施形態において、隣接する軸方向に配向された列(例えば、列260および265または列265および270のような)内に配置された補強要素250の間の間隔は、約Φ/2から約Φ/10の範囲内、または約Φ/4である。
Returning to the interlaced vertical diamond configuration of FIGS. 4 and 5, each reinforcing
図8および図9のインターレースされた、水平ダイヤモンド構成に戻るが、補強要素250はそれぞれ図示するような呼び径Φを有する。補強要素250は互いに所定の距離Wsによって、離間されている。本発明の、ある例示的な実施形態において、隣接する軸方向に配向された列(例えば、列290および295または列295および300のような)内に配置された補強要素250の間の間隔Wsは、約Φ/2から約Φ/10の範囲内、または約Φ/4である。さらに、本発明の、ある例示的な実施形態において、隣接しない軸方向に配向された列(例えば、列290および300または列295および305のような)内に配置された補強要素250の間の間隔は、約Φ/2から約Φ/10の範囲内、または約Φ/4である。
Returning to the interlaced, horizontal diamond configuration of FIGS. 8 and 9, the reinforcing
補強要素250は、種々の材料から構成され得る。例えば、補強要素255は、金属ケーブル、またはPET(Polyethylene terephthalate)のような高分子モノフィラメントから構成されるケーブル、またはナイロンから構成することができる。さらなる例として、補強要素250は、実質的に対称な長い繊維を有し、少なくとも2.3GPaの初期延伸係数を有する熱硬化性樹脂に含浸された、全ての繊維が互いに平行である工業用繊維で作られているモノフィラメントのような外観の細長い複合要素から構成されてもよい。そのような実施形態において、細長い複合要素は、圧縮歪みが少なくとも2%に等しくなるまで弾性的に変形するであろう。本明細書で使用されるように、弾性変形は、応力が解放されるとき、材料はほぼ本来の状態に戻ることを意味する。細長い複合要素が曲がり変形するとき、それらは延伸における破壊応力よりも大きい圧縮における破壊応力を有するであろうが、全ては、例えば米国特許第7,032,637号に記載されており、それらは本明細書に援用される。例として、ガラス、低ヤング率の、あるカーボン繊維、およびそれらの組み合わせで繊維を構成することができる。熱硬化性樹脂は、グラス伝達温度Tgが130度よりも高いことが好ましい。有利には、熱硬化樹脂の初期延伸係数は、少なくとも3GPaである。補強要素250はPETおよびそのような細長い複合要素の組み合わせから構成してもよい。
The reinforcing
さらに、補強要素255は、例えば、PETまたはナイロンのような剛直ポリマーから作られた中空管から構成されてもよい。他の材料もまた使用されてもよい。本発明の、ある例示的な実施形態において、補強要素250はそれぞれ、約ND/200から約ND/1000の範囲内の呼び径Φを有することが好ましく、ここでNDはせん断バンドの呼び径205(図3参照)である。
Furthermore, the reinforcing
せん断層255は、種々のエラストマー材料から構成することができる。例えば、せん断層255は、1つまたは複数のゴム材料、ポリウレタン、およびそれらの組み合わせから構成することができる。
The
構成されるせん断バンド205は、示されるように、例えば、本明細書に記載のものおよびその他を含む種々の非空気式タイヤまたはホイール構造に利用することができる。せん断バンド205は、低損失角(例えば、0.05rad以下)を示すであろう低せん断係数(すなわち、2MPa以下)のラバーエラストマーの使用が可能であるので、その結果、全体のエネルギー燃費、したがって、弾性材料の変形量を同時に低減しつつもせん断バンド205が組み込まれるタイヤまたはホイールの転がり抵抗に直接効果を有することができる。
The constructed
本主題は、特定の例示的な実施形態およびその方法に関して詳細に説明したが、上記の理解を得ることで、当業者は、容易にそのような実施形態の変更形態、変形形態、および均等物を生み出すことができるということを理解されるであろう。したがって、本開示の範囲は、限定するためのものではなく、むしろ例示目的のものであり、この主な開示は、当業者にとっては容易に明らかとなるそのような変更形態、変形形態および/または本主題への追加の包含を除外するものではない。 Although the present subject matter has been described in detail with respect to particular exemplary embodiments and methods thereof, upon understanding the above, one of ordinary skill in the art will readily be able to make modifications, variations, and equivalents of such embodiments. It will be understood that can be produced. Accordingly, the scope of the present disclosure is not intended to be limiting, but rather exemplary, and this main disclosure is intended to be readily apparent to those skilled in the art such modifications, variations and / or No additional inclusion in the subject matter is excluded.
Claims (22)
少なくとも1つのエラストマー材料から構成された環状せん断層と、
前記環状せん断層全体にわたる軸方向に配向された複数の列に沿って配置された複数の離散した環状補強要素であって、前記複数の列の各々は、軸方向に沿って互いに同一の軸幅で延びると共に前記軸方向に沿った前記環状せん断層の軸幅Wと同一の軸幅で延びるよう配置され、前記複数の環状補強要素は、所定の距離で互いに離間され、これらの環状補強要素の各々が前記環状せん断層の周りを周方向に沿って延びる前記複数の環状補強要素と、を備え、
前記複数の環状補強要素は、隣接する前記複数の列の前記複数の環状補強素材の中心点の間に延びる仮想線がひし形の辺の間に非直交角度αを有する水平ダイヤモンドの形または垂直ダイヤモンドの形を形成するように前記せん断バンドの前記軸方向または前記径方向に沿ってインターレースされて所定のインターレースされた位置関係を形成し、さらに、前記複数の環状補強要素の前記インターレースされた位置関係を形成するように前記複数の環状補強要素の各々が前記環状せん断層の周りを周方向に沿って延びる分離した別個の環状補強要素である、環状せん断バンド。 An annular shear band defining an axial direction, a radial direction and a circumferential direction,
An annular shear layer composed of at least one elastomeric material;
A plurality of discrete annular reinforcing elements disposed along a plurality of axially oriented rows across the annular shear layer, each of the plurality of rows having the same axial width along the axial direction ; is arranged to extend in the same axial width and the axial width W of the annular shear layer along said axis extends in said plurality of annular reinforcement elements are spaced from each other by a predetermined distance, these annular reinforcing element A plurality of annular reinforcing elements each extending circumferentially around the annular shear layer;
The plurality of annular reinforcing elements are horizontal diamond shapes or vertical diamonds having a non-orthogonal angle α between sides of a rhombus whose phantom line extends between the center points of the plurality of annular reinforcing materials in the adjacent rows. Interlaced along the axial direction or the radial direction of the shear band to form a predetermined interlaced positional relationship, and further, the interlaced positional relationship of the plurality of annular reinforcing elements An annular shear band, wherein each of the plurality of annular reinforcement elements is a separate discrete annular reinforcement element that extends circumferentially around the annular shear layer so as to form.
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