JP7249344B2 - 非空気式ホイール - Google Patents

Description

本発明は、非空気式ホイールのための補強要素に関する。それは、より具体的にはこのホイールのクラウンのための構造的要素に関する。

従来の空気式タイヤは、その通常作動がそれを膨らませることを必要とするが、快適性、質量、転がり抵抗などの観点から厳しい要件を満たすことができる公知のソリューションである。しかし、このタイプのタイヤは、複雑性、保守の必要性、及び損傷、特にパンクのリスクのようなその構造に関連付けられたいくつかの欠点を確かに有する。これらの欠点の一部を軽減するために、非空気式ホイールが既に数年前に開発されている。非空気式ホイールの例は、以下の文書：例えば、米国特許第６７６９４６５号明細書、米国特許第６９９４１３４号明細書、及び米国特許第７０１３９３９号明細書に開示されている。ある一定の非空気式ホイールは、より一般的に例えば米国特許第７２０１１９４号明細書でのように「せん断バンド」と呼ばれる周囲リングを含む。そのようなアーキテクチャは、従来のタイヤに見られる膨らませることに固有の制約を受ける必要なしに性能のある一定の態様を取得することを可能にする。

例えば、米国特許第６７６９４６５号明細書は、内圧なしに負荷を支持するタイプの弾性タイヤに関連している。それは、地面との接触のための部分を含み、側壁は、タイヤをホイール上に保持するのに適するビードに向けて接触部分から延びる。補強環状バンドが、トレッドの内側に設けられる。このバンドは、少なくとも均一層と２つの膜、すなわち、均一層の各側に１つとを含む。各膜は、ホイールが負荷を支持している時に地面と接触している部分が地面と接触する接触面を生成するために変形するように、均一層の動的弾性率よりも高い伸展弾性率を有する。そのようなアーキテクチャは、様々な層の相対変位をそれらが平らになる時に伴うものである。この構成は、複雑でもあり、かつ生成するに比較的高価である。

従って、より簡単で耐久性の改善を提供するアーキテクチャを用いて満足する性能を取得することを可能にする非空気圧タイプのホイールに対する必要性が依然として存在する。転がり抵抗特性の改善を示す非空気式ホイールに対する必要性も依然として存在する。

本発明は、これらの様々な欠点、取りわけ、生成の複雑性及びクラウンのある一定の領域の脆弱性を克服するための様々な技術的手段を提供する。

米国特許第６７６９４６５号明細書 米国特許第６９９４１３４号明細書 米国特許第７０１３９３９号明細書 米国特許第７２０１１９４号明細書 国際公開第２００８／１１８９８３号 国際公開第２０１６／１９８１７１号

まず最初に、本発明の第１の目的は、性能の改善を提供する非空気式ホイールを提供することである。

本発明の別の目的は、広範な変形に成形することができ、それによってクラウンの特性をタイヤのタイプに従って適応させることを可能にするクラウン補強要素の配置を提供することにある。

本発明の別の目的は、特にクラウンの領域でのアーキテクチャ及び製造工程を簡素化することにある。

これを行うために、本発明は、トレッドの内側に半径方向に配置されて少なくとも１つのエラストマー化合物から生成された環状補強構造を含み、環状補強構造が、層単位で配置された複数の補強ストリップを含み、層の各々のストリップが、実質的に周方向に並置で配置され、ストリップが、エラストマー組成物で被覆され、環状補強構造が、ストリップの少なくとも３つの層を含む非空気式ホイールであって、補強ストリップが、少なくとも２つの複合層の積層体で形成され、各積層複合層が、ポリマーマトリクスに被覆された繊維を含み、繊維が、周方向との角度αを成し、角度の値が、少なくとも角度のうちの１つに対して非ゼロ値であること、及び限界値が－９０°及び＋９０°であることを特徴とする上記非空気式ホイールを提供する。好ましくは、２つの隣接する層上の角度αは、反対符号を有する。

そのようなアーキテクチャは、クラウン領域を簡素化し、重量の有意な低減を与えながら非常にコンパクトな補強領域を取得することを可能にする。層の数及びそのそれぞれの配置は、クラウン領域の耐久性を最適化することを可能にする。製造の方法は、実施するのに簡単である。最後に、このアーキテクチャは、簡素化され、最適化され、かつ薄くされた配置の理由で転がり抗抗を低減することを可能にする。

１つの有利な実施形態により、環状補強構造は、Ｎ層を含み、Ｎは３よりも大きく、ストリップに実質的に垂直な仮想軸線Ｃ－Ｃは、環状補強構造内の仮想軸線のあらゆる軸線方向位置で少なくともＮ－１ストリップと交差する。例えば、ストリップの４つの層を用いて、いずれの垂直軸線も少なくとも３つのストリップを通過する。この実施形態は、特に均一であるクラウン領域を提供し、それによって厳しい運転条件下でさえも、特にコーナリングの下でも例えば優れた材料強度のような有利な動的品質を取得することを可能にする。ストリップの４つの層を用いて、ストリップの各層のストリップは、その半径方向内側であるストリップの層のストリップに少なくとも２０％、最大で８０％の程度まで部分的に重なる。

別の有利な実施形態により、環状補強構造は、Ｎ層を含み、Ｎは３よりも大きく、ストリップに実質的に垂直な仮想軸線Ｃ－Ｃは、環状補強構造内の仮想軸線のあらゆる軸線方向位置でＮ／２よりも大きい数のストリップと交差する。

有利なことに、２つの層のストリップ間の平均重複は、２０％よりも大きく、好ましくは４０％よりも大きい。有利なことに、補強ストリップは、主方向にかつ横断方向に０．９ＧＰａよりも高い、好ましくは２ＧＰａよりも高い、より有利には６ＧＰａよりも大きい弾性率を有する熱可塑性フィルムで製造される。

１つの有利な実施形態により、熱可塑性フィルムの長さ／幅及び幅／厚みアスペクト比は、５よりも大きいか又はそれに等しい。

１つの有利な実施形態により、熱可塑性フィルムは、熱安定性ニ軸又は一軸延伸ポリエステルで又はポリアミドで製造される。

別の有利な実施形態により、ストリップは、エラストマー化合物、好ましくはジエンエラストマー化合物で製造されたマトリクスに一体化される。好ましくは、マトリクスは、架橋された時に１０ＭＰａよりも大きいか又はそれに等しい１０％伸長での割線引張係数を有するゴム組成物を有し、補強ストリップは、少なくとも３つの複合層の積層体で作られ、各複合層は、ポリマーマトリクスに被覆されて周方向と角度αを形成する相互に平行に向けられた高弾性率繊維を含む。

一例示的実施形態では、マトリックスのエラストマー化合物は、３と２０ＭＰａの間の１０％伸長での弾性率を有する。

別の例示的実施形態では、マトリクスのエラストマー化合物は、２０ＭＰａよりも大きい１０％伸長での弾性率を有する。

別の有利な実施形態により、エラストマー化合物のマトリクスは、マトリクスに一体化された円周フィラメント状補強要素を含む。

これに代えて、ストリップは、ストリップがそれで製造される熱可塑性フィルムに一体化された円周フィラメント状補強要素を含む。

更に別の代替実施形態により、ストリップは、複合タイプのものであり、かつ熱可塑性フィルムと熱可塑性フィルムの近くに配置された補強スレッドの一列並びとを含み、全体は、エラストマー化合物、好ましくはジエンエラストマー化合物のマトリクスに一体化される。

有利なことに、トレッドは、環状補強構造の半径方向外側に位置決めされる。

同じく有利なことに、ホイールはまた、環状補強構造の半径方向内側に配置された複数の支柱を含み、支柱は、負荷がホイールに印加された時に引張を伝達するように構成される。

１つの有利な実施形態により、ホイールは、ハブを更に含み、支柱は、ハブと環状補強構造の間で半径方向に延びる。

別の有利な実施形態により、環状補強構造及びトレッドは、一緒に形成される。

有利なことに、支柱及び環状補強構造は、一緒に形成される。

有利なことに、ストリップとマトリクスエラストマー化合物の間のインタフェースは、接着性要素を伴っている。

ストリップは、一列並びを形成するために並んで配置される。本発明による非空気式ホイールは、有利なことにストリップの少なくとも３つの一列並びを含む。

実施形態の詳細の全ては、専ら非限定的な例として与える図１～図１０によって補足された以下の説明に与えられる。

非空気式ホイールの概略図である。 図１のホイールの断面図である。 ストリップの３つの一列並びを含む本発明による補強構造の例の概略図である。 ストリップの４つの一列並びを含む本発明による補強構造の他の例の概略図である。 ストリップの４つの一列並びを含む本発明による補強構造の他の例の概略図である。 図５のようなストリップの層に加えて補強コードの一列並びを含む補強構造の他の例の概略図である。 図５のようなストリップの層に加えて補強コードの一列並びを含む補強構造の他の例の概略図である。 織物補強コード、熱可塑性ストリップ、及びジエンマトリックスで構成された本発明による複合ストリップの例の概略図である。 織物コードの及び熱可塑性ストリップの配置が逆転された複合ストリップの代替形態の概略図である。 織物補強コードが熱可塑性ストリップに一体化された２要素複合ストリップの概略図である。 複合ストリップが位置合わせされた補強構造の例の概略図である。 ７つの複合層の積層体で構成された本発明によるストリップの一例示的実施形態の断面図である。

本明細書では、「ストリップの重複」又は重複するという表現は、半径方向外側の層のストリップが半径方向内側の層のストリップに部分的に重なる配置を意味し、すなわち、より低い高さのストリップの上への１つのストリップの半径方向の突出はゼロではない。重複の百分率は、実施形態に従って変わる場合がある。この重複は、層間のリンケージを形成し、クラウン補強領域の全体の凝集を生成する。このリンケージは、特に、層間の剪断力の伝達を可能にする。「長手方向」又は「周方向」は、タイヤの周囲に対応するかつタイヤが転動する方向によって定められる方向を意味する。「軸線方向」は、タイヤの転動の軸線に平行な方向を意味する。「トレッド」は、横面により、かつタイヤが回転する時に一方が路面と接触するように意図される２つの主面により境界が定められるある量のエラストマー化合物を意味する。

公称割線弾性率（又は見掛けの応力、ＭＰａ単位）は、２３℃±２℃でかつ通常湿度測定条件の下で１０％伸長（ＭＡ １０と表記）での及び１００％伸長（ＭＡ １００と表記）での第２の伸長（すなわち、測定自体に対して規定された伸張率での適応サイクルの後の）で測定される。

図１は、本発明による環状補強構造１０を含む非空気式ホイール１の例である。図２は、図１の２－２上の横断面での同じホイールを示している。ホイールは、図１及び図２に示すように、複数の支柱２（又はスポーク）及び環状補強構造１０を含む。支柱２は、中心からホイールの外側に向けて環状補強構造１０まで半径方向に延びる。

支柱の幅は、実施形態に依存する。支柱の幅は、例えば、ホイールの幅Ｗに対応する場合があり、又はこれよりも小さい場合がある。支柱の形状も、実施形態に従って変わる場合がある。

支柱２は、スポーク２の半径方向内側部分３で中心装着リング４に接続される。この中心装着リング４は、ハブ５へのホイールの取り付けを提供する。ハブ５内に設けられた装着孔６は、ホイールを車両の車軸上に装着してそこに取り付けることを可能にする。ホイール１は、既に設けられたハブ上に装着することができ、又は他にハブ５の一体部品として製造することができる。一実施形態では、ホイールは、支柱２と共に製造され、中心装着リング４及びハブ５は、一緒に成形される。

好ましくはエラストマー化合物で製造されたトレッド７は、環状補強構造１０の周囲に設けられる。トレッドは、ホイールの走行、牽引、制動、及びハンドリングに関する最適特性を与えることを可能にする。図示の例では、トレッドは、環状補強構造１０に対して固定された環状周囲層の形態で設けられる。これに代えて、トレッドは、環状補強構造１０の半径方向外側部品で構成することができる。トレッドは、従来の方法でトレッドパターン要素、溝、サイプなどを含む。

支柱２は、半径方向に位置合わせされて実質的に回転軸と交差することができ、又は他に例えば図１に示すように半径方向に対して傾斜する方向に配置することができる。支柱の様々な例は、例えば、米国特許第７０１３９３９号明細書に又は他に国際公開第２００８／１１８９８３号に開示されている。従って、ホイールは、それらの文書又は他に示すような様々なタイプの支柱を示すことができる。

環状補強構造１０は、ホイール上の負荷ＬＤを支持する。それは、特に走行中の道路又は他の面との接触のための接触面を生成するように弾性変形可能である。文書ＵＳ７，０１３，９３９に説明されているように、負荷ＬＤがハブ５を通してホイールに印加された時に、環状補強構造１０は、接触面で局所変形し（図２の矢印Ｇ）、一方、地面と接触していないホイールの部分は、アーチと同様に挙動して負荷を支持する。

ホイール上の負荷はまた、支柱２を通過する。タイヤが地面と接触している接触面領域と協働する支柱は、引張力を支持せず、ある一定の場合に更に座屈する場合があり、そのために引張下の領域内の支柱の長さＨｔは、圧縮下の領域内の支柱の長さＨｂよりも大きい。ホイールが次第に回る時に、アーチのように作用するホイールの部分は、絶えず変化する。環状補強構造１０の屈曲レベル及び結果として地面と接触する接触面の面積は負荷に比例する。環状補強構造１０の弾性変形能の特性は、負荷の作用下では、タイヤが地面と接触しているが従来のタイヤのものと類似である接触面を与え、同等の機能的利益を提供することを可能にする。

支柱は、有利なことに、ほぼ半径方向Ｒの長さＬと環状補強構造１０の軸線方向幅にほぼ対応する軸線方向Ａの幅Ｗとのシートの形態で生成される。半径方向Ｒに沿って変わる幅を含む他の幅も可能である。支柱はまた、長さＬ及び幅Ｗを全体的に下回る厚みＫを有する。この厚みは、タイヤが地面と接触する接触面内で支柱が座屈する必要性に対して調整される。厚みが小さいほど、より低い負荷レベルでの座屈又は屈曲が可能である。上述のように、負荷の伝達に関与する主な力は、図２に矢印Ｔによって示す引張力にある。

支柱内の引張力は、環状補強構造１０に沿って分散される。一例示的実施形態により、支柱は、約３ＭＰａ～１．２ＧＰａの引張係数（ヤング率）を有するエラストマー化合物で製造される。必要に応じて、支柱は補強することができる。

別の例示的実施形態により、支柱２は、例えば、拡幅した部分を半径方向内側端部に設けることによってハブ５に固定され、ハブの場所に製造されたスロットに係合する。

支柱は、それらが屈曲し始めることを促すために潜在的に湾曲させる場合がある。支柱は、好ましくは、例えばコーナリングによって引き起こされる捻れ負荷及び／又は横負荷に耐えるように設計される。

図３～図１０は、環状補強構造１０の例示的実施形態を示している。

図３は、本発明による環状補強構造１０の第１の実施形態を示している。この実施形態により、熱可塑性フィルムで製造されたストリップ１２は、実質的に０°の領域内の角度で及びより広義には周方向に対して実質的に１２°未満の角度で並んで配置される。全体は、エラストマー化合物、好ましくはジエンエラストマー化合物で構成されたマトリックス１３に埋め込まれる。ストリップの千鳥配置は、例えば、所与の方位角で始まる第１の巻き出し及び１８０°で始まる第２の巻き出しによって実現される。これに代えて、ストリップは、１つの所与の軸線方向の第１の巻き出し、その後の反対軸線方向の第２の巻き出しによって位置決めされる。

層のストリップは、以下でゴムブリッジと呼ぶゴム（又はエラストマー化合物）の領域によって分離される。

図３の例示的実施形態では、クラウン１０は、層間の分離が階段レイアウト形成するように軸線方向に僅かにオフセットされたストリップ１２の３つの層を含む。

図４の例示的実施形態は、図３の例に比する方法で軸線方向にオフセットされてオフセットが階段トレッド配置を形成する４列のストリップ１２を含む。

図３及び図４の例では、２つの層のストリップの位置間の横オフセットは、ストリップのピッチの半分よりも小さい。

図５は、環状補強構造１０がストリップ１２の４つの層を含む別の例示的実施形態を示している。２つの連続する層のストリップの位置間の横オフセットは、ストリップのピッチのほぼ半分である。第１の層のストリップ間のエラストマー化合物のブリッジは、従って、隣接層のストリップのそれぞれの幅の実質的に中間に位置決めされる。

提示した全ての例では、各層の主平面は、実質的に軸線方向である。そのような配置は、第１の層から層数が何であっても最後まで、第１の層のエラストマー化合物のブリッジを第２の層を構成するストリップで覆う等々である効果を有する。

図示の様々な例では、ストリップの層は、ストリップに実質的に垂直なあらゆる線又は仮想軸線Ｃ－Ｃに沿ってゴムブリッジの重複がないように配置される。この概念は、ストリップの３、４、又は５以上の層に対して適用することができる。優先的に、以下の配置が実施される。
－３つの層に関して、仮想軸線Ｃ－Ｃは、少なくとも２つの層と交差し、
－４つの層に関して、仮想軸線Ｃ－Ｃは、少なくとも３つの層と交差し、
－５つの層に関して、仮想軸線Ｃ－Ｃは、少なくとも３つの層、好ましくは４つの層と交差し、
－６つの層に関して、仮想軸線Ｃ－Ｃは、少なくとも４つの層、好ましくは５つの層と交差し、
－７つの層に関して、仮想軸線Ｃ－Ｃは、少なくとも４つの層、好ましくは５つの層、より好ましくは６つの層と交差する。
従って、仮想軸線Ｃ－Ｃが通過する層の数は、Ｎ／２よりも大きく、Ｎは、ストリップの層の数である。

図６及び図７は、円周フィラメント状補強要素１１の層を更に含む図４の例示的実施形態と類似の例示的実施形態を示している。図６の例では、補強要素の層は、ストリップの半径方向外側に設けられる。図７の例では、補強要素の層は、ストリップの半径方向内側に設けられる。スレッド１１は、好ましくは織物スレッドである。ある一定の剛性を与えることに加えて、周方向スレッドは、半径方向内側層を保護することを可能にする。図示していない別の代替形態は、周方向補強要素１１の２つの層を提供し、一方は、ストリップの半径方向内側であり、他方は、ストリップの半径方向外側である。周方向スレッドは、更にストリップの１又は２以上の層の間に配置することができる。

ストリップの第２の実施形態を図８Ａ、図８Ｂ、及び図９を参照して提示する。図８Ａは、上述の熱可塑性フィルム１２０が補強スレッド、好ましくは織物の層１１を載せている例示的実施形態を示している。全体は、エラストマー化合物、好ましくはジエンエラストマー化合物で構成されたマトリックス１３に埋め込まれ、複合ストリップ１２ａを形成する。図８Ｂは、逆の形状を有する複合ストリップ１２ｂの代替形態を提示し、スレッドの１１の層は、熱可塑性フィルム１２０に対して半径方向内側に配置される。

図９は、補強スレッド１１の層が熱可塑性フィルム１２０の中に直接に一体化された複合ストリップ１２ｃの第３の例を示している。この代替形態は、重量の軽さの増大及び非常に高いコンパクト性という追加の利点を有する。

図１０は、図８Ｂを参照して提示したようなストリップを使用するストリップの４つの層を含むレイアウトの一例を示し、均等物として、それらは、図８Ａ又は９に提示したストリップとすることができると考えられる。

複合ストリップは、ホイールのクラウン領域を製造する段階を簡素化することを可能にする。ストリップのタイプのみを変更することにより、ホイールの他のアーキテクチャ要素を変えることなく、複合ストリップは、要件に合うようにクラウン領域の特性を変えることを可能にし、より大きい設計柔軟性を提供する。

上述の実施形態の各々に関して、特に産業車両又は何らかの他の使用のためのホイールのような特定のホイールに関してより高い場合がある構成要素の相対幅、異なる層内の異なる幅、構成要素の厚み、ストリップの一列並びの数のような異なるパラメータは、変更することができる。

補強ストリップ１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃの熱可塑性フィルムは、有利なことに、熱安定性ニ軸又は一軸延伸ポリエステル、ポリアミド（例えば、ナイロン６．６）から選択された材料の支援で生成される。これに代えて、これらの材料は、等方性又は異方性封入物又はフィブリル形態の封入物で充填することができる。

ストリップ１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃは、５よりも大きいか又はそれに等しい長さ／幅寸法及び幅／厚み寸法の間の比を有する。熱可塑性フィルムは、０．９ＧＰａよりも大きく、好ましくは２ＧＰａよりも大きい弾性率を主方向に（タイヤの周方向に対応する）かつ横断方向に有する。

ストリップ１２又は１２ａ、又は１２ｂ又は１２ｃが一体化されるマトリックス１３は、従来通りの（典型的に３と２０ＭＰａの間）又は好ましくは剛性である（すなわち、２０ＭＰａよりも大きい）１０％伸長での弾性率を有するエラストマー化合物、好ましくはジエンエラストマー化合物で構成される。必要な凝集を取得するために、補強要素及び化合物の性質に従った適切な接着システムを使用することができる。この接着システムは、例えば、面の物理的又は化学的調製又は活性化により、次に、接着剤を使用することによって得られる。

補強コード１１は、アラミド、ポリエステル（ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＴＴ）、ナイロン、レーヨン、ポリケトン、金属スレッド又はコード、又は複合スレッド又はコード（樹脂を有するガラス又は炭素）、又は上述の材料の組合せで構成された混成補強要素から選択された材料で構成される。

ストリップ１４の第３の実施形態を以下に説明して図１１に示す。補強ストリップ１４は、少なくとも３つの複合層の積層体で構成され、各複合層は、ポリマーマトリクスに被覆されて角度αを周方向（すなわち、ストリップの長手方向）と成す相互に平行に向けられた高弾性繊維（１５、１５’、１５’’）を含む。好ましくは、周方向との繊維によって形成された角度αは、－９０°から９０°の範囲である。

優先的に、積層体は、以下のものを含む。
－周方向との角度が０°である繊維（１５）を有するｎ層の内部複合層であって、ｎが１よりも大きいか又はそれに等しく、好ましくは１～２０の範囲、より好ましくは１～１２の範囲、更により好ましくは１～６の数であり、これらの内部複合層が互いに並置され、ｍ層の外部複合層によってそれぞれ各側で接している上記ｎ層の内部複合層、
－０°以外の角度αを周方向と成す繊維（１５’、１５’’）を有する各外部複合層であって、ｍが、１～８の範囲であり、内部複合層の１つの同じ側に敷かれた連続外部複合層の繊維（１５’、１５’’）の角度αが同一か又は異なり、内部複合層の各側に１つの対称に敷かれた２つの連続外部複合層の繊維（１５’、１５’’）の角度αが同一である上記外部複合層。
従って、積層体内の層の合計数は、ｎ＋２ｍである。

図１１は、ｎが３に等しく、ｍが２に等しい実施形態の変形を示している。本発明の実施形態の好ましい変形により、ｎ及びｍは１に等しい。より好ましくは、外部複合層の繊維（１５’、１５’’）の角度αは、４５°又は－４５°に等しい。本発明の別の好ましい実施形態により、ｎは、１に等しく、ｍは、２に等しい。

より好ましくは、２つの外部複合層の繊維の角度αは、４５°又は－４５°に等しい。

本発明の別の実施形態により、積層体は、以下を含む。
－周方向との角度が０°である繊維（１５）を有するｎ層の内部複合層であって、ｎが、３よりも大きいか又はそれに等しく、好ましくは３～２０の範囲、より好ましくは３～１２の範囲、更により好ましくは３～６の数であり、これらの内部複合層が、互いに並置され、かつｍ層の外部複合層によってそれぞれ各側で接している上記ｎ層の内部複合層、
－０°以外の角度αを周方向と成す繊維（１５’、１５’’）を有する各外部複合層であって、ｍが、１～８の範囲であり、内部複合層の１つの同じ側に敷かれた連続する外部複合層の繊維（１５’、１５’’）の角度αが同一か又は異なり、内部複合層の各側に１つの対称に敷かれ２つの連続外部複合層の繊維（１５’、１５’’）の角度αが絶対値の観点から同一であるが反対符号のものである上記外部複合層。

複合ストリップは、予備含浸複合層ＮＴＰＴ ＴｈｉｎＰｒｅｇ ４５０（登録商標）又はＮＴＰＴ ＴｈｉｎＰｒｅｇ ４０２（登録商標）（これらは、取りわけ、文書ＷＯ２０１６／１９８１７１に説明された方法を適用することによって取得することができる）から製造することができる。予備含浸複合層は、未加工で敷かれる又は望ましい積層角度で未重合であり、又は寸法がストリップの幅よりも大きい幅を形成する。積層幅は、望ましい幅の未加工又は未重合のストリップに切断される。未加工のストリップは、大径（すなわち、２メートル径）ドラム上に（毎回の巻きで軸線方向のオフセットで）巻くことによって敷かれる。ストリップは、真空（－８５０ｍｂａｒ）下及び圧力（５バール）下で、通常の硬化周辺機器（例えば、剥離層、ブリーダークロス、微孔隙、又は非穿孔剥離フィルム、ガス抜きフィルムのような）を使用して硬化される。別の実施形態により、積層幅は、大径ドラム上に敷かれて、真空（－８５０ｍｂａｒ）下で及び圧力（５バール）下で通常の硬化周辺機器を使用して硬化される。硬化後に、幅は、ストリップに切断される。好ましくは、ストリップは、１ｍｍ未満又はそれに等しく、より好ましくは０．７ｍｍ未満又はそれに等しく、更に有利には０．５ｍｍ未満又はそれに等しい厚みを有する。

ここで、ストリップ１４を構成する要素を見ることにする。ストリップの積層体の各複合層のポリマーマトリクスは、単独で又は他のポリマーとの配合物としてそれぞれ使用される熱硬化性ポリマー又は熱可塑性ポリマーを含む。優先的に、ポリマーマトリクスは、ポリエポキシド、不飽和ポリエステル、ビニルエステル、シアン酸エステル、ビスマレイミド、タイプ、ポリウレタンの熱硬化性樹脂、及びそのような樹脂の配合物の中から、又はポリエステル（ＰＥＴ、ＰＢＴ、ＰＥＮ、ＰＢＮ）、ポリアミド（ナイロン、アラミド）、ポリイミド、ポリエーテルスルフォン、ポリフェニレンスルフォン、ポリケトン（ＰＫ、ＰＥＥＫ）のような熱可塑性樹脂から選択することができる。上述の樹脂のうちの特に適切な樹脂は、１６０℃よりも高いか又はそれに等しいガラス遷移温度を有する熱硬化性樹脂、及び１６０℃よりも高いか又はそれに等しい融点を有する熱可塑性樹脂である。補強充填剤（シリカ、カーボンブラック）又は熱可塑性充填剤（Ａｒｋｅｍａ製Ｏｒｇａｓｏｌ）又はエラストマー充填剤（Ｋａｎｅｋａ製Ｋａｎｅ Ａｃｅ）を上述の樹脂に添加することができることに注意されたい。特に本発明に適するのは、約２００ｇ／ｍ²の面密度及び約０．２ｍｍの予備硬化厚みを有する複合層である。好ましくは、８０ｇ／ｍ²未満又はそれに等しい面密度を有するより微細な層が使用され、より好ましくは、この密度は、１８ｇ／ｍ²～８０ｇ／ｍ²の範囲であり、０．０６ｍｍ未満の予備硬化厚みである。当業者は、複合層の数をこれらの複合層の面密度に従ってどのように適応させるかを知っているであろう。

積層体の各複合層の繊維（１５、１５’’）は、高弾性繊維を含む。本明細書において高弾性率という意味は、５５ＧＰａよりも大きいか又はそれに等しい伸張率（ヤング率）である。本発明の実施形態の好ましい代替形態により、高弾性繊維は、ガラス繊維を含む。優先的に、ガラス繊維は優位を占め、これは、例えば、いずれか１つの層の繊維が５０％よりも多いことを表すことを意味する。更により好ましくは、積層体の各複合層の繊維は、ガラス繊維で構成される。優先的に、積層体の各複合層におけるポリマーマトリクス／繊維容積比は、３５／６５～７０／３０、好ましくは約４５／５５の範囲である。

本発明の実施形態の別の好ましい代替形態により、高弾性繊維は、炭素繊維を含む。優先的に、炭素繊維は優位を占め、これは、例えば、いずれか１つの層の繊維が５０％よりも多いことを表すことを意味する。更により好ましくは、積層体の各複合層の繊維は、炭素繊維で構成される。優先的に、積層体の各複合層におけるポリマーマトリクス／繊維容積比は、３５／６５～６０／４０、好ましくは約５０／５０の範囲である。本発明の実施形態の他の好ましい代替形態により、高弾性繊維は、アラミド繊維、玄武岩線維、又は石英繊維を含む。

以下の例は、本発明を例示することを可能にするが、本発明は、この例に限定することはできない。

弾性ホイールのクラウンは、互いからオフセットしたストリップの７つの層を含む。ストリップは、ポリエポキシド樹脂（商品名「ＴｈｉｎＰｒｅｇ ４０２（登録商標）」というＮＴＰＴ社によって販売された複合層）で製造された熱硬化性ポリマーマトリクスに被覆された以下の５つの複合層を含む積層体で構成される。
－周方向と０°の角度を形成する相互に平行に向けられた繊維を有する内部複合層、
－内部複合層の各側に敷かれた２つの連続外部複合層であって、相互に平行に向けられた繊維を有する内部複合層に隣接する２つの層が、－４５°の角度を周方向と成し、２つの最外層が、＋４５°の角度を周方向と成す相互に平行に向けられた繊維を有する上記２つの連続外部複合層。
－各複合層は、８０ミクロン未満又はそれに等しい厚みを有し、ストリップは、０．２５ｍｍ未満又はそれに等しい厚みを有する。

ストリップは、５０／５０の各複合層内のポリマーマトリックス／繊維容積比及び０．２５ｍｍの厚みで東レ株式会社によって販売された炭素繊維「Ｔ７００ＳＣ」を含む。ここで使用されるゴム組成物マトリックスは、典型的に、天然ゴム、カーボンブラック（約７５ｐｈｒ）、補強のための樹脂（約８ｐｈｒのＨ３Ｍ及びＨＭＴに結合した２０ｐｈｒのフェノール樹脂）、酸化防止剤、高硫黄含有量（約５ｐｈｒ）を有する加硫システム、及び通常の加硫添加物ベースのタイヤのビード（５）に使用されるタイプの高剛性組成物（約５５ＭＰａに等しい弾性率ＭＡ１０）である。このゴム組成物マトリックスはまた、約１０ｐｈｒのパラフィン油及び８ｐｈｒの粘着性付与樹脂（ブチル－フェノール－アセチレン樹脂）も含有する。ストリップの層とゴム組成物のマトリックスの間の接着は、公知の方法でストリップに既に付加されたＲＦＬタイプの接着剤によって保証される。

ストリップ１４の第４の実施形態を本明細書で以下に説明し、同じ図１１に示している。補強ストリップ１４は、少なくとも３つの複合層の積層体で構成され、各複合層は、ポリマーマトリクスに被覆されて角度αを周方向と成す相互に平行に向けられた低弾性率繊維（１５、１５’、１５’’）を含む。好ましくは、周方向との繊維によって形成された角度αは、－９０°～９０°の範囲である。

以下の段落において、選択された繊維は、第３の実施形態におけるような高弾性繊維よりもむしろ低弾性率繊維であるので、第４の実施形態と第３の実施形態の違いは、特に読者の注意を引くものである。

図１１は、ｎが３に等しく、ｍが２に等しい実施形態を示している。本発明の実施形態の好ましい変形により、ｎ及びｍは、１に等しい。より好ましくは、外部複合層の繊維（１５’、１５’’）の角度αは、４５°又は－４５°に等しい。本発明の実施形態の別の好ましい変形により、ｎは、１に等しく、ｍは、２に等しい。より好ましくは、２つの外部並置層の繊維（１５’、１５’’）の角度αは、４５°又は－４５°に等しい。

複合ストリップは、予備含浸複合層ＮＴＰＴ ＴｈｉｎＰｒｅｇ ４５０（登録商標）又はＮＴＰＴ ＴｈｉｎＰｒｅｇ ４０２（登録商標）（取りわけ、文書ＷＯ ２０１６／１９８１７１に説明された方法を適用することによって取得することができる）から製造することができる。

予備含浸複合層は、未加工で敷かれ、又は望ましい積層角度で未重合であり、又は寸法がストリップの幅よりも大きい幅を形成する。積層幅は、望ましい幅の未加工又は未重合のストリップに切断される。未加工のストリップは、大径（すなわち、２メートル径）ドラム上に巻かれる（毎回の巻きで軸線方向のオフセットを用いて）。ストリップは、真空（－８５０ｍｂａｒ）下及び圧力（５バール）下で通常の硬化周辺機器（例えば、剥離層、ブリーダークロス、微孔隙、又は非穿孔剥離フィルム、ガス抜きフィルムのような）を使用して硬化される。

実施形態の別の変形により、積層幅は、大径ドラム上に敷かれて真空（－８５０ｍｂａｒ）下で及び圧力（５バール）下で通常の硬化周辺機器を使用して硬化される。硬化後に、幅は、ストリップに切断される。好ましくは、ストリップは、１ｍｍ未満又はそれに等しく、より好ましくは０．７ｍｍ未満又はそれに等しい厚みを有する。

ストリップの積層体の各複合層のポリマーマトリクスは、熱可塑性ポリマーを単独で又は他のポリマーとの配合物として含む。優先的に、ポリマーマトリクスは、ポリエポキシド、不飽和ポリエステル、ビニルエステル、シアン酸エステル、ビスマレイミド、タイプ、ポリウレタンの熱硬化性樹脂、及びそのような樹脂の配合物の中から選択することができる、上述の樹脂のうちの特に適切な樹脂は、１６０℃よりも高いか又はそれに等しいガラス遷移温度を有する熱硬化性樹脂である。補強充填剤（シリカ、カーボンブラック）又は熱可塑性充填剤（Ａｒｋｅｍａ製Ｏｒｇａｓｏｌ）又はエラストマー充填剤（Ｋａｎｅｋａ製Ｋａｎｅ Ａｃｅ）を上述の熱硬化性樹脂に添加することができることに注意されたい。これらの複合層は、好ましくは、約２００ｇ／ｍ²の面密度及び約０．２ｍｍの予備硬化厚みを有する。

好ましくは、８０ｇ／ｍ²未満又はそれに等しい面密度を有するより微細な層が使用され、より好ましくは、この密度は、１８ｇ／ｍ²～８０ｇ／ｍ²の範囲であり、０．０６ｍｍ未満の予備硬化厚みである。当業者は、複合層の数をこれらの複合層の面密度に従ってどのように適応させるかを知っているであろう。

積層体の各複合層の繊維は、低弾性繊維を含む。本明細書において低弾性率という意味は、３０ＧＰａ未満又はそれに等しく、好ましくは６ＧＰａ～３０ＧＰａの範囲にある伸張率（ヤング率）である。

本発明の実施形態の好ましい変形により、積層体の各複合層の低弾性率繊維は、ポリエチレンテレフタレート繊維を含む。優先的に、ポリエチレンテレフタレート繊維は優位を占め、これは、例えば、いずれか１つの層の繊維が５０％よりも多いことを表すことを意味する。更により好ましくは、積層体の各複合層の繊維は、ポリエチレンテレフタレート繊維で構成される。本発明の実施形態の他の好ましい変形により、積層体の各複合層の繊維は、ポリアミド繊維（例えば、半芳香族ＰＡ６６、ＰＡ４６、ＰＡ６、ＰＡ１０）、セルロース又はレーヨン繊維、又はダイニーマ繊維のようなＵＨＭＷＰＥポリエチレン繊維、又は低弾性率熱可塑性繊維を含む。

これらのタイプの繊維の各々は、好ましくは、いずれか１つの層内の支配的含有物、すなわち、５０％よりも多い繊維を表す含有物として使用することができ、更により好ましくは、これらのタイプの繊維の各々は、繊維の全てを積層体の各複合層において構成する。本発明の好ましい変形により、積層体の各複合層におけるポリマーマトリクス／繊維容積比は、２５／７５～５５／４５、好ましくは約４５／５５の範囲である。

１ 非空気式ホイール
２ 支柱、スポーク
５ ハブ
７ トレッド
１０ 環状補強構造

Claims (10)

1. 少なくとも１つのエラストマー化合物から生成されてトレッド（７）の半径方向内側に配置された環状補強構造（１０）を含み、該環状補強構造（１０）が、層として配置された複数の補強ストリップ（１２、１４）を含み、各層の前記補強ストリップ（１２、１４）が、実質的に周方向に並置して配置され、前記補強ストリップが、エラストマー組成物（１３）で被覆され、前記環状補強構造（１０）が、少なくとも３つの層の補強ストリップ（１２、１４）を含む非空気式ホイール（１）であって、
   各補強ストリップ（１２、１４）は、少なくとも２つの複合層の積層体で形成され、前記積層体の積層された複合層のそれぞれが、ポリマーマトリクスに被覆された繊維（１５、１５’、１５’’）を含み、該繊維（１５、１５’、１５’’）は、相互に平行に向けられ、かつ、前記周方向と角度αを成し、前記角度αの値は、少なくとも前記角度αのうちの１つに対して非ゼロ値であり、
   前記角度αの限界値が、－９０°及び＋９０°である、
   ことを特徴とする非空気式ホイール（１）。
2. ２つの隣接する複合層の前記角度αは、反対符号を有することを特徴とする請求項１に記載の非空気式ホイール（１）。
3. 前記積層体のそれぞれは、
   前記周方向との前記角度αが０°である相互に平行に向けられた繊維（１５）を有するｎ層の内部複合層であって、ｎが、１よりも大きいか又はそれに等しく、これらのｎ層の内部複合層が、互いに並置され、かつ、ｍ層の外部複合層によってそれぞれ各側で接している前記ｎ層の内部複合層と、
   前記周方向との０°以外の角度αを形成する相互に平行に向けられた繊維（１５’、１５’’）を有する各外部複合層であって、ｍが１～８の範囲にあり、前記内部複合層の各側に１つかつ対称に敷設された２つの外部複合層の前記繊維（１５’、１５’’）の前記角度αが同一である前記外部複合層と、
   を含む、
   ことを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれかに記載の非空気式ホイール（１）。
4. 前記積層体は、
   前記周方向との前記角度が０°である相互に平行に向けられた繊維（１５）を有するｎ層の内部複合層であって、ｎが、３よりも大きいか又はそれに等しく、これらの内部複合層が、互いに並置され、かつｍ層の外部複合層によってそれぞれ各側で接しているｎ層の内部複合層と、
   外部複合層であって、各外部複合層が前記周方向との０°以外の角度αを形成する相互に平行に向けられた繊維（１５’、１５’’）を有し、ｍが、１から８の範囲にあり、前記内部複合層の各側に１つかつ対称に敷設された２つの外部複合層の前記繊維（１５’、１５’’）の前記角度αが、絶対値で同一であるが反対符号のものである外部複合層と、
   を含む、
   ことを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれかに記載の非空気式ホイール（１）。
5. 前記補強ストリップは、少なくとも３つの複合層の積層体で作られ、各複合層が、ポリマーマトリクスに被覆されて前記周方向との角度αを形成する相互に平行に向けられた高弾性率繊維を含むことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の非空気式ホイール（１）。
6. 各補強ストリップ（１４）は、少なくとも３つの複合層の積層体で作られ、各複合層が、相互に平行に向けられた高弾性率繊維（１５、１５’、１５’’）を備え、前記高弾性率繊維（１５、１５’、１５’’）は、５５ＧＰａよりも大きいか又はそれに等しい伸張率を有し、向けられた前記高弾性率繊維（１５、１５’、１５’’）は、ポリマーマトリクスに被覆されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の非空気式ホイール（１）。
7. 補強ストリップ（１４）の各層が、架橋された時に１０ＭＰａよりも大きいか又はそれに等しい１０％伸長での公称割線弾性率を有するゴム組成物のマトリクスに埋め込まれることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の非空気式ホイール（１）。
8. 前記層の数ｎは、１から１２の範囲にあることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の非空気式ホイール（１）。
9. ｎ及びｍが１に等しいことを特徴とする請求項３に記載の非空気式ホイール（１）。
10. 前記外部複合層の前記繊維（１５、１５’、１５’’）の前記角度αは、４５°に又は－４５°に等しいことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の非空気式ホイール（１）。

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