JP7275281B2 - 補強アウターリングを有する非空気圧式タイヤ - Google Patents

Description

本開示は、非空気圧式タイヤ及びその作製方法に関する。より具体的には、本開示は、非空気圧式タイヤの支持構造体の補強アウターリング及びその作製方法に関する。

タイヤが非膨張状態又は膨張不足状態で走行することを可能にする様々なタイヤの構造が開発されている。非空気圧式タイヤは膨張を必要としないが、「ランフラットタイヤ」は、パンクし、加圧空気の完全又は部分的な喪失を経験した後で、長期間、比較的高速で動作し続けることができる。非空気圧式タイヤは、複数のスポーク、ウェビング、又はインナーリングをアウターリングに連結する他の支持構造体を含み得る。いくつかの非空気式タイヤでは、周方向トレッドがタイヤのアウターリングの周りに巻き付けられ得る。周方向トレッドは、上側非弾性領域と下側非弾性領域との間に配設された弾性領域を有する剪断要素を含み得る。

一実施形態では、非空気圧式タイヤは、回転軸を有するインナーリングと、複数の周方向補強材を有するアウターリングと、を含む。非空気圧式タイヤは、インナーリングからアウターリングまで延在する支持構造体を更に含む。非空気圧式タイヤはまた、アウターリングの周りに延在する周方向トレッドを含む。周方向トレッドは、周方向トレッドの底部から離間したトレッド補強層を含む。

別の実施形態では、非空気圧式タイヤを作製する方法は、インナーリング、アウターリング、及びインナーリングとアウターリングとの間に延在する複数の支持構造体を有するタイヤ構造体を提供することを含む。本方法は、内部に埋め込まれた補強コードを有する熱可塑性シートを提供することと、熱可塑性シートをタイヤ構造体のアウターリングに取り付けることと、を更に含む。本方法はまた、底面から離間した補強層を有する周方向トレッドを形成することと、周方向トレッドを熱可塑性シートに取り付けることと、を含む。

更に別の実施形態では、非空気圧式タイヤの剪断構造体は、内部に埋め込まれた補強コードを有する熱可塑性フープを含む。剪断構造体はまた、熱可塑性フープの周りに配設されたエラストマー材料の第１の層と、エラストマー材料の第１の層の周りに配設された補強層と、補強層の周りに配設されたエラストマー材料の第２の層と、を含む。

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な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。

変形していない非空気圧式タイヤの正面図である。

荷重を受けたときに変形されている図１の非空気圧式タイヤの正面図である。

非空気圧式タイヤのためのタイヤ構造体の代替的な実施形態の正面図である。

非空気圧式タイヤのためのタイヤ構造体の別の代替的な実施形態の正面図である。

補強シートの一実施形態の斜視図を例解する概略図である。

フープに形成された補強シートの斜視図である。

非空気圧式タイヤのためのタイヤ構造体上に配設された補強シートの斜視図である。

非空気圧式タイヤの一実施形態の部分的断面を例解する概略図である。

非空気圧式タイヤの代替的な実施形態の部分的断面を例解する概略図である。

補強螺旋リボン及び周方向トレッドによって形成された剪断要素の代替的な実施形態を例解する概略図である。

補強螺旋リボン及び周方向トレッドによって形成された剪断要素の別の代替的な実施形態を例解する概略図である。

図１～図２は、非空気圧式タイヤ１０の一実施形態を例解する。非空気圧式タイヤ１０は、単に例示的な例解図であり、限定することを意図するものではない。例解される実施形態では、非空気圧式タイヤ１０は、タイヤ１０が装着されるリム（図示せず）と係合する、略環状のインナーリング２０を含む。略環状のインナーリング２０は、内部表面２３及び外部表面２４を有し、エラストマー材料又は金属から形成され得る。

非空気圧式タイヤ１０は、略環状のインナーリング２０に連結された支持構造体である相互連結されたウェブ４０を取り囲む、略環状のアウターリング３０を更に含む。代替的な実施形態では、複数のスポーク又は他の支持構造体が、インナーリングをアウターリングに連結する。アウターリング３０は、接地面領域３２（図２参照）の周りの、及び接地面領域３２を含む、エリア４８において変形するように構成することができ、この構成が、振動を減少させ、乗り心地の良さを増加させる。

一実施形態では、略環状のインナーリング２０及び略環状のアウターリング３０は、相互連結されたウェブ４０と同じ材料から形成される。代替的な実施形態では、略環状のインナーリング、略環状のアウターリング、及び相互連結されたウェブのうちの少なくとも１つは、異なる材料で作製される。図１に示されたように、略環状のアウターリング３０は、トレッド担持層７０が取り付けられる、半径方向外部表面３４を有し得る。取り付けは、接着又は従来技術において通常利用可能な他の方法を用いて実施され得る。

例解される実施形態では、相互連結されたウェブ４０は、複数の略多角形状の開口部５０を画定しているウェブ要素４２の、少なくとも２つの半径方向に隣接する層５６、５８を有している。他の実施形態（図示せず）では、他のウェブ構成が用いられてもよい。別の実施形態（図示せず）では、ウェブの代わりに、スポーク又は他の支持構造体が用いられてもよい。

図３は、非空気圧式タイヤのためのタイヤ構造体１００の別の実施形態の正面図を例解する。タイヤ構造体１００は、略環状のインナーリング１１０、略環状のアウターリング１２０、及び、インナーリング１１０とアウターリング１２０との間に延在する相互連結されたウェブの形態の支持構造体を有する。相互連結されたウェブは、多角形状の開口部を画定する複数のウェブ要素１３０によって形成されている。この特定の実施形態では、ウェブ要素１３０は、複数の六角形及び実質的に台形の形状を形成し、これは、外部の一連の交互の六角形及び台形の開口部と、内部の一連の交互の六角形及び台形の開口部と、を含む。

図４は、非空気圧式タイヤのためのタイヤ構造体２００の別の代替的な実施形態の正面図である。タイヤ構造体２００は、略環状のインナーリング２１０、略環状のアウターリング２２０、及び、インナーリング２１０とアウターリング２２０との間に延在するスポーク２３０の形態の支持構造体を有する。例解される実施形態では、１６の径方向に延在する線形スポークが示されている。しかしながら、任意の幾何学的形状及び配向で任意の数のスポークが用いられてもよいことを理解されたい。図１～図４に示される幾何学的形状は単なる例示であり、任意の幾何学的形状が用いられてもよいことを理解されたい。

図５Ａは、補強シート３００の一実施形態の斜視図を例解する概略図である。補強シート３００は、長手方向の長さＬ及び横方向の幅Ｗを有する。長さＬは幅Ｗよりも大きい。したがって、シート３００は、細長いシートと呼ばれることがある。

一実施形態では、補強シート３００は、長手方向に延在し、熱可塑性材料３２０に埋め込まれた補強コード３１０を含む。補強コード３１０は、高強度材料で構成されている。補強コード３１０の例示的な材料としては、ポリエステル、ナイロン、アラミド、ガラス、スチール、及び他の金属が挙げられるが、これらに限定されない。特定の一実施形態では、熱可塑性材料３２０は熱可塑性エラストマー樹脂である。例示的な熱可塑性エラストマー樹脂は、商品名ＨＹＴＲＥＬ（ＤＵＰＯＮＴ）で市販されている。しかしながら、任意の熱可塑性エラストマー樹脂が用いられてもよいことを理解されたい。熱可塑性エラストマー樹脂は、望ましい弾性、熱及び化学抵抗、強度、並びに耐久性を示す。しかしながら、他のポリマー材料は、異なる特性が所望される場合、補強コードを埋め込むように選択されてもよい。

補強コード３１０は、引抜、共押出、又はコードコーティングの他の手段を介して熱可塑性材料３２０に埋め込まれてもよい。得られる補強シート３００は、薄いゲージ及び低弾性率に起因して可撓性である。

図５Ｂは、フープに形成された補強シート３００の斜視図である。補強シート３００は、補強コード３１０が周方向に延在するように曲げられている。代替的な実施形態（図示せず）では、補強シートはある角度で切断されてもよく、補強コードが周方向に対して鋭角で延在するようにフープが形成されてもよい。フープが形成された後、補強シート３００の端部同士が接合される。端部は、接着剤で、又は溶接若しくはろう付けによって接合されてもよい。

図６は、非空気圧式タイヤのためのタイヤ構造体４００上に配設された補強シート３００の斜視図である。タイヤ構造体４００は、回転軸を有するインナーリング４１０、略環状のアウターリング４２０、及び、インナーリング４１０とアウターリング４２０との間に延在する相互連結されたウェブの形態の支持構造体を有する。相互連結されたウェブは、多角形状の開口部を画定する複数のウェブ要素４３０によって形成されている。この特定の実施形態では、ウェブ要素４３０は、複数の六角形及び実質的に台形の形状を形成する。一実施形態では、インナーリング４１０、アウターリング４２０及び支持構造体４３０は、同じ材料で構成される。代替的な実施形態では、異なる材料で用いられてもよい。タイヤ構造体４００は単なる例示であり、補強シート３００は、ウェビングを有する構造体及びスポークを有する構造体を含む、任意の非空気式タイヤ構造体の周りに配設されてもよいことを理解されたい。

補強シート３００は、アウターリング４２０に取り付けられる。例解される実施形態では、補強シート３００は、まず上述した方法でフープに形成される。フープの幅は、アウターリング４２０の幅と実質的に同じである。一実施形態では、フープは、フープをアウターリング４２０にスピン溶接することによってアウターリング４２０に取り付けられる。スピン溶接は、熱可塑性材料に使用される摩擦溶接技術であり、溶接される部品は摩擦によって加熱される。この熱は、フープを旋回させて、フープに対して静止してタイヤ構造体４００を保持することによって、又はタイヤ構造体４００を旋回させて、フープをタイヤ構造体４００に対して静止して保持することによって生成されてもよい。これは、部品間の摩擦熱が溶接される部品に十分なレベルに達するまで継続される。次いで、静止部品を解放して、回転軸に沿って圧力を加えながら、それらを冷却する際に部品を一緒に保持する。このようなプロセスは、フープが所定の最小厚さを超える厚さを有することを必要とし得る。代替的な実施形態では、フープは、接着剤を用いて、溶接若しくはろう付けによって、又は構成要素を加熱して結合を形成することによるなどの化学結合によってアウターリングに取り付けられる。

代替的な実施形態では、補強シート３００は、アウターリングの幅よりも狭い幅を有するリボンである。このような実施形態では、細長いシートは、より大きな初期幅を有してもよく、細長いシートは、より小さい幅を有するリボンに切断される。代替的に、細長いシートは、最初にリボンとして形成されてもよい。

補強シート３００がリボン状に形成されると、補強シート３００をタイヤ構造体４００のアウターリング４２０に取り付けるステップは、タイヤ構造体４００のアウターリング４２０の周りにリボンを螺旋状に巻き付けることを含む。リボンは、接着剤を用いて、溶接若しくはろう付けによって、又は構成要素を加熱して結合部を形成することによるなどの化学結合によってアウターリング４２０に固着されてもよい。

補強シート３００がアウターリング４２０に取り付けられた後、補強シート３００は、アウターリング４２０の一部として説明され得る。言い換えれば、アウターリング４２０は、第１の材料で構成された下部層と、第１の材料とは異なる第２の材料で構成された上層と、を含むものとして説明され得、第２の材料は、内部に埋め込まれた周方向補強材を有する。

補強シート３００がアウターリングに取り付けられた後、補強シート３００の周りに周方向トレッドが配設される。補強シート３００がアウターリング４２０の一部として説明される場合、周方向トレッドは、アウターリング４２０の周りに配設されているものとして説明され得。一実施形態では、周方向トレッドは、周方向トレッドの底部から離間したトレッド補強層を含む。補強シート上に配設された周方向トレッドの例を図７～１０に示す。

図７は、非空気圧式タイヤ５００の一実施形態の部分的断面を例解する概略図である。この実施形態では、非空気圧式タイヤ５００は、インナーリング４１０、アウターリング４２０及び支持構造体４３０を含む、図６のタイヤ構造体４００を含む。しかしながら、任意のタイヤ構造体が用いられてもよいことが理解されるべきである。

アウターリング４２０と同じ幅を有する補強フープ５１０は、上記の方法のうちの１つにおいて、アウターリング４２０の周りに配設される。補強フープは、上述の材料のうちの１つで構成され、補強コード５２０を含む。

周方向トレッドは、補強フープ５１０の周りに配設された第１のエラストマー層５３０を含む。第１のエラストマー層は、ゴム又は任意の他の好適なエラストマー材料であってもよい。補強コード５５０を有するトレッド補強層５４０は、第１のエラストマー層５３０の上方に配設される。補強コード５５０の例示的な材料としては、ポリエステル、ナイロン、アラミド、ガラス、スチール、及び他の金属が挙げられるが、これらに限定されない。補強コード５５０がスチールである場合、補強層５４０をスチールベルトと呼ぶことができる。例解される実施形態では、補強層５４０は、スチールベルトの単一層である。代替的な実施形態では、複数層のスチールベルトが用いられてもよい。トレッド補強層５４０の補強コード５５０は、補強フープ５１０内の補強コード５２０と同じ材料で構成されていてもよく、異なる材料で構成されていてもよい。トレッド補強層５４０内の補強コード５５０は、周方向に延在していてもよく、又は、周方向に対して鋭角などの非周方向に延在してもよい。

例解される実施形態では、トレッド補強層５４０は、補強コードを埋め込むスキム材料を含む。スキム材料は、第１のエラストマー層５３０と同じであってもよく、又は、異なる材料であってもよい。例えば、スキム材料は、補強フープ５１０と同じ材料であってもよい。

トレッド補強層５４０は、第１のエラストマー層５３０の厚さＴによって周方向トレッドの底面から離間している（したがって補強フープ５１０から離間している）。一実施形態では、第１のエラストマー層５３０は、少なくとも０．５インチ（１．３ｃｍ）の厚さＴを有する。代替的な実施形態では、第１のエラストマー層は、０．０５０インチ（０．１３ｃｍ）～６．５インチ（１６．５ｃｍ）の厚さを有する。

第２のエラストマー層５６０は、トレッド補強層５４０上方に配設される。一実施形態では、第２のエラストマー層５６０は、第１のエラストマー層５３０と同じ材料で構成される。代替的な実施形態では、第１及び第２のエラストマー層５３０、５４０は、異なる材料で構成される。第２のエラストマー層５６０は、内部に形成されたトレッド要素を有する。例示的なトレッド要素としては、溝、サイプ、リブ、ブロック、ラグ、並びに他の凹部及び突起が挙げられるが、これらに限定されない。代替的な実施形態（図示せず）では、第２のエラストマー層は、任意のトレッド要素を含まない。

一実施形態では、第１のエラストマー層５３０、トレッド補強層５４０及び第２のエラストマー層５６０を有する周方向トレッドが予め形成されている。次いで、周方向トレッドは、接着剤によって、溶接若しくはろう付けによって、又は構成要素を加熱して結合部を形成することによるなどの化学結合によって補強フープ５１０に取り付けられる。

代替的な実施形態では、周方向トレッドは、補強フープ５１０上に層によって構築されてもよい。構築プロセスは、補強されたフープ５１０の周りに第１のエラストマー層５３０を配置することと、第１のエラストマー層５３０の周りにトレッド補強層５４０を配置することと、トレッド補強層５４０の周りに第２のエラストマー層５６０を配置することと、を含む。一実施形態では、層は、接着剤、溶接若しくはろう付けなどの各ステップで、又は構成要素を加熱して結合を形成することによるなどの化学結合によって互いに取り付けられる。代替的な実施形態では、層が互いに結合するように、全ての層が組み立てられた後に、タイヤが加熱される。

補強フープ５１０、第１のエラストマー層５３０及びトレッド補強層５４０はともに、上側非弾性領域と下側非弾性領域との間に配設された弾性領域を有する剪断要素又は剪断構造体を形成する。剪断要素は、非空気式タイヤ５００がより大きな荷重を支えることを助けることができる。

図８は、非空気圧式タイヤ６００の代替的な実施形態の部分的断面を例解する概略図である。この実施形態では、非空気圧式タイヤ６００はまた、インナーリング４１０、アウターリング４２０及び支持構造体４３０を含む、図６のタイヤ構造体４００を含む。しかしながら、任意のタイヤ構造体が用いられてもよいことが理解されるべきである。

アウターリング４２０と同じ幅を有する補強フープ６１０は、上記の方法のうちの１つにおいて、アウターリング４２０の周りに配設される。補強フープは、上述の材料のうちの１つで構成され、補強コード６２０を含む。

周方向トレッド６３０は、補強フープ６１０の周りに配設される。周方向トレッド６３０は、内部に埋め込まれた補強コード６４０によって画定されたトレッド補強層を含む。補強コード６４０は、上で考察される任意の代替的な実施形態を含む、図７に関して上で説明される補強コード５５０と同じであってもよい。

補強コード６４０は、補強コードの下方のトレッド材料の厚さＴによって、周方向トレッドの底面から離間している（したがって、補強フープ５１０から離間している）。この厚さは、上述の第１のエラストマー層５３０の厚さと同じであってもよい。

補強フープ６１０、補強コード６４０、及びそれらの間のトレッド材料は、上側非弾性領域と下側非弾性領域との間に配設された弾性領域を有する剪断要素又は剪断構造を形成する。剪断要素は、非空気式タイヤ５００が大きな荷重を支えることを助けることができる。

剪断要素は、他の方法で形成されてもよい。例えば、図９は、補強コード７２０を有する螺旋巻きリボン７１０、第１のエラストマー層７３０、及び補強コード７５０を有するトレッド補強層７４０によって形成された剪断要素の代替的な実施形態を例解する概略図である。第２のエラストマー層７６０は、補強層７４０の上方に配設される。図９の実施形態は、螺旋巻きリボンを除いて、図７の実施形態と実質的に同じである。図７に関して考察される代替的な実施形態は、したがって、図９にも適用されると理解されるべきである。

図１０は、補強コード８２０を有する螺旋巻きリボン８１０及び内部に埋め込まれたトレッド補強層７４０を有する周方向トレッド８３０によって形成された剪断要素の別の代替的な実施形態を例解する概略図である。図１０の実施形態は、螺旋巻きリボンを除いて、図８の実施形態と実質的に同じである。図８に関して考察される代替的な実施形態は、したがって、図１０にも適用されると理解されるべきである。

「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）を参照されたい。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、「連結する（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、「と直接連結する（directly connected to）」ことだけではなく、別の構成要素（複数可）を介して連結することなどのように「と間接的に連結する（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 (5)

1. 非空気圧式タイヤであって、
   回転軸を有するインナーリングと、
   複数の周方向補強材を有するアウターリングと、
   前記インナーリングから前記アウターリングまで延在する支持構造体と、
   前記アウターリングの周りに延在する周方向トレッドであって、前記周方向トレッドの底部から離間した単一のトレッド補強層と、前記単一のトレッド補強層から前記アウターリングの外周まで途切れることなく延在するエラストマー層とを含む、周方向トレッドと、
   を備え、
   前記エラストマー層の厚さが、前記単一のトレッド補強層から前記周方向トレッドの外周までの厚さよりも厚い、
   非空気圧式タイヤ。
2. 前記複数の周方向補強材が、熱可塑性に埋め込まれた複数の周方向に延在するコード
   を含む、請求項１に記載の非空気圧式タイヤ。
3. 前記インナーリング及び前記支持構造体が、第１の材料で構成され、前記アウターリ
   ングが、前記第１の材料で構成された下部層と、前記第１の材料とは異なる第２の材料で構成された上層と、を含み、前記第２の材料が、内部に埋め込まれた前記複数の周方向補強材を有する、請求項１に記載の非空気圧式タイヤ。
4. 前記単一のトレッド補強層が、スチールベルトの単一層である、請求項１に記載の非空気圧
   式タイヤ。
5. 前記支持構造体が、複数のウェブ要素で形成されるウェブである、請求項１に記載の非空気圧式タイヤ。

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