(57)【要約】  せん断層内に矩形の補強材を含む環状補強構造を有する非空気圧車輪。矩形の補強材は、変形ゴムまたはポリマー材料に取って代わり、それによって、変形材料の体積を減少させて、内部のエネルギー損失を最適化し、非空気圧車輪の転がり抵抗を低減することができる。
2019505430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向、半径方向、及び円周方向を画定する非空気圧車輪であって、
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、
前記環状せん断層内で複数の軸方向に配向された列に沿って位置付けられた複数の別個の環状補強要素であって、前記補強要素が、前記半径方向に沿った所定の距離ＳR及び前記軸方向に沿った所定の距離ＳAによって互いに分離され、前記補強要素が、実質的に矩形の断面を有し、前記各補強要素が、前記軸方向に沿って整列された長さｒLを有する、複数の別個の管状補強要素と、を備える、非空気圧車輪。
【請求項２】
前記軸方向に沿って前記補強要素を分離する前記所定の距離ＳAが、０．１ｍｍ≦ＳA≦１ｍｍの範囲である、請求項１に記載の非空気圧車輪。
【請求項３】
前記半径方向に沿って前記補強要素を分離する前記所定の距離ＳRが、０．１ｍｍ≦ＳR≦１ｍｍの範囲である、請求項１に記載の非空気圧車輪。
【請求項４】
各補強要素が、前記軸方向に沿って延在する長さｒL及び前記半径方向に沿って延在する幅ｒWを有し、比率ｒL／ｒWが、２≦ｒL／ｒW≦１０の範囲である、請求項１〜３のいずれかに記載の非空気圧車輪。
【請求項５】
比率ｒW／ＳRが、１≦ｒW／ＳR≦１０の範囲である、請求項４に記載の非空気圧車輪。
【請求項６】
ｒL／ＳAの比率が、３≦ｒL／ＳA≦５０の範囲である、請求項４または５に記載の非空気圧車輪。
【請求項７】
前記環状補強要素が、非伸縮性補強材を含む、請求項１に記載の非空気圧車輪。
【請求項８】
前記環状補強要素が、樹脂を含むマトリックス中に引き抜き成形されたガラス繊維補強材またはプラスチック材料のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の非空気圧車輪。
【請求項９】
前記せん断層を含むせん断バンドをさらに含む、請求項１〜８のいずれかに記載の非空気圧車輪。
【請求項１０】
前記せん断バンドの半径方向外側に位置付けられたトレッド層をさらに含む、請求項９に記載の非空気圧車輪。
【請求項１１】
前記せん断バンドの半径方向内側に位置付けられた複数のウェブスポークをさらに備え、前記ウェブスポークが、前記非空気圧車輪へ荷重を加えるときに張力を伝達するために構成されている、請求項１０に記載の非空気圧車輪。
【請求項１２】
ハブをさらに備え、前記ウェブスポークが、前記車輪ハブと前記せん断バンドとの間に半径方向に延在する、請求項１１に記載の非空気圧車輪。
【請求項１３】
前記せん断バンド及びトレッド層が、一体的に形成された、請求項１２に記載の非空気圧車輪。
【請求項１４】
前記補強要素が、前記せん断バンドの前記半径方向に沿って交錯する、請求項１３に記載の非空気圧車輪。
【請求項１５】
前記せん断バンド及びウェブスポークが、一体的に形成された、請求項１４に記載の非空気圧車輪。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権陳述書
本出願は、米国特許法第１１９条の下で、２０１５年１２月２２日に出願された、ＰＣＴ／ＵＳ１５／０６７３７１に対する優先権を主張する。
【０００２】
本開示の主題は、非空気圧車輪用の改善された補強構造に関する。
【背景技術】
【０００３】
空気圧タイヤは、コンプライアンス、快適さ、質量、及び転がり抵抗についての既知の解決策である。しかしながら、空気圧タイヤは、複雑さ、メンテナンスの必要性、及び損傷に対する感受性における欠点を有する。空気タイヤ性能を改善する装置は、例えば、より多くのコンプライアンス、より良好な剛性の制御、より低いメンテナンス要件、及び耐損傷性を提供することができる。
【０００４】
非空気圧タイヤ車輪構造体は、ある特定のこのような改善を提供する。非空気圧タイヤまたは非空気圧車輪構造体の詳細及び利点は、例えば、米国特許第６，７６９，４６５号、同６，９９４，１３４号、同７，０１３，９３９号、及び同７，２０１，１９４号に記載されている。ある特定の非空気圧タイヤ及び車輪構造体は、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、本明細書に参照として組み込まれる米国特許第６，７６９，４６５号及び同７，２０１，１９４号に記載されている。このような非空気圧タイヤ及び車輪構造体は、タイヤまたは車輪に加えられる荷重を支持するためのガスインフレーション圧力に依存することなく、性能における利点を提供する。
【０００５】
例えば、米国特許第６，７６９，４６５号は、内部空気圧なしで荷重を支持する構造的に支持型の弾性タイヤに関する。例示的な実施形態において、この非空気圧タイヤは、接地部と、トレッド部から半径方向内側に延在する側壁部と、タイヤの回転中に車輪に固定されたままとなるビード部におけるアンカーとを含む。補強された環状バンドは、トレッド部の半径方向内側に配置される。このせん断バンドは、少なくとも１つの均質なせん断層、せん断層の半径方向内側範囲に付着する第１の膜、及びせん断層の半径方向外側範囲に付着する第２の膜を含む。膜のそれぞれは、荷重下のときに、タイヤの接地部が、一定の長さの膜を維持しながら、せん断層におけるせん断歪みによって平坦な接触領域に変形するようにせん断層の動的せん断弾性率よりも十分に大きい長手方向の引張弾性率を有する。膜の相対変位は、せん断層におけるせん断歪みによって、実質的に発生する。米国特許第６，７６９，４６５号の発明は、例えば、インフレーション圧力なしで動作する能力、及びタイヤの鉛直剛性を接地圧力とは無関係にいくらか調節するための柔軟性を含むいくつかの利点を提供する。
【０００６】
対照的に、従来のソリッドタイヤ、スプリングタイヤ、及びクッションタイヤは、メンテナンスの必要性、空気圧、または空気圧タイヤの損傷に対する感受性が欠如しているにもかかわらず、その性能の利点が残念なことに、欠如している。特に、ソリッド及びクッションタイヤは、典型的に、弾性材料層によって囲まれたソリッドリムを含む。これらのタイヤは、荷重支持のための荷重の真下の弾性層の接地部の圧縮に依存する。こうした種類のタイヤは、重くかつ剛性になり、空気圧タイヤの衝撃吸収能力が欠如する可能性がある。スプリングタイヤは、典型的に、硬質木材、金属、またはプラスチックのリングを有し、スプリングまたはスプリング様要素がそれをハブに接続する。それによって、ハブがスプリングによって懸架されるが、非柔軟性リングは、道路とのわずかな接触面積のみを有し、本質的にコンプライアンスを提供せず、牽引及びステアリング制御が不十分である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
空気圧及び非空気圧の両方のタイヤまたは車輪において、それらの燃費効率を改善することが望ましい。このような改善は、例えば全体的なサイズもしくは質量の低減及び／または低エネルギー損失材料を使用して転がり抵抗を低下させることによって、達成することができる。均質なせん断層を有するせん断バンドを用いる非空気圧タイヤまたは車輪については、このような低減をする際に課題に直面する。例えば、低エネルギー散逸を有するせん断層のための材料の使用は、これらの材料の典型的に低いせん断弾性率によって、必要とされる材料の質量における許容不可能な相殺の増加につながる可能性がある。補強材を有するせん断バンドを用いる非空気圧タイヤまたは車輪は、エネルギー散逸を改善することができるが、転がり抵抗における改善は、依然として必要である。
【０００８】
したがって、改善された転がり抵抗性能を有する非空気圧車輪構造体は、有用である。上記のような非空気圧構造体に関連する他の性能上の利点も提供することができるそのような車輪もまた有益であり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、せん断層内に位置付けられた矩形の補強材を含む環状補強構造を有する非空気圧車輪を提供する。矩形の補強材は、変形ゴムまたはポリマー材料に取って代わり、それによって、変形材料の体積を減少させて、内部のエネルギー損失を最適化し、非空気圧車輪の転がり抵抗を低減することができる。本発明によって実現され得る追加の目的及び利点は、部分的に以下の説明に記載されるか、または説明から明らかになり得る、または本発明を実施することによって学び得る。
【００１０】
１つの例示的な実施形態において、本発明は、軸方向、半径方向、及び円周方向を画定する非空気圧車輪を提供する。非空気圧車輪は、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含む。複数の別個の環状補強要素は、環状せん断層中にある複数の軸方向に配向された列に沿って位置付けられる。補強要素は、軸方向に沿った所定の距離ＳA及び半径方向におけるＳRによって、互いに分離される。実質的に矩形の断面を有する補強要素。補強要素は、せん断バンドの半径方向に沿って交錯してもよい。
【００１１】
本発明のこれら及び他の特徴、態様、及び利点は、以下の説明及び添付の特許請求の範囲を参照しながら、よりよく理解されることになる。本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の実施形態を例証し、説明とともに、本発明の原理を説明する働きをする。
【００１２】
当業者を対象とした本発明のその最良の形態を含む完全かつ可能な開示は、添付の図面を参照する本明細書に記載されている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の例示的な車輪の側面図を例証する図である。
【図２】図１の例示的な車輪の線２−２における子午面に沿って見た断面図を例証する図である。
【図３】図１の例示的な車輪の子午面に沿って見た場合の本発明の例示的な環状せん断バンドまたは環状補強構造の断面図を提供する図である。
【図４】図３の例示的な環状せん断バンドまたは環状補強構造の拡大断面図を提供する図である。
【図５】図３の例示的なせん断バンドの例示的な補強要素の一部の拡大断面図を提供する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図における同じまたは同様の参照番号の使用は、同じまたは同様の特徴を表す。
【００１５】
本発明を説明する目的のために、ここで、１つ以上の実施例が図面に例証されている、本発明の実施形態を詳細に参照する。各実施例は、本発明の限定ではなく本発明の説明により提供される。実際に、本発明の範囲または趣旨から逸脱することなく、本発明において種々の変更及び変形を加えることができることは当業者には明らかであろう。例えば、一実施形態の一部として例証され、または説明される特徴は、別の実施形態とともに使用して、さらに他の実施形態を生じることができる。したがって、本発明がそのような修正及び変形を添付の特許請求の範囲及びそれらの等価物の範囲内に入るように網羅することが意図される。
【００１６】
以下の用語は、この開示のために以下の通りに定義される：
【００１７】
「軸方向」または図における「Ａ」の文字は、例えば、せん断バンドまたは車輪が路面に沿って移動する場合、その回転軸に平行な方向を指す。
【００１８】
「半径方向」または図における「Ｒ」の文字は、軸方向Ａに直交し、軸方向Ａから直交して延在する任意の半径と同じ方向に延在する方向を指す。
【００１９】
「円周方向」またはＣの文字は、車輪またはせん断層の円周の周りの任意の所与の点で半径方向Ｒ及び軸方向Ａの両方に直交し、回転軸の周りの車輪の回転方向によって画定される。
【００２０】
「赤道面」は、回転軸に対して垂直に通り、せん断バンド及び／または車輪構造を二等分する平面を意味する。
【００２１】
「子午面」は、せん断バンド及び／または車輪構造の回転軸及び交点を含む平面を意味する。
【００２２】
「交錯した」は、図を参照してさらに説明するように、ある特定の実施形態のせん断層内に、せん断バンドの別個の環状補強材または補強要素が配置され得る様式を指す。本明細書で使用する場合、本発明のある特定の実施形態に関して、「交錯した」は、隣接する軸方向に配向された列の間の補強要素が、半径方向Ｒに沿って互いに整列していないことを意味する。代わりに、交錯している場合、１つの軸方向に配向された列の補強要素の中心は、隣接する軸方向に配向された列において、１対の補強要素の間の空間に実質的に隣接して位置付けられる。しかしながら、製造中、補強材は、典型的に、せん断バンド上に螺旋状に巻かれ、各層は、前の層とは反対の方向に巻かれることを理解するべきである。このように、交錯したせん断バンドのいくつかの補強要素は、半径方向に沿って整列されてもよい。また、本明細書に開示された教示を使用して当業者に理解されるように、タイヤ製造中に、隣接する軸方向に配向された列において、１対の補強要素の間に空間を有する補強要素の中心を正確に完全に位置決めすることは、例えば、製造プロセス中の材料の移動のために、不可能である場合がある。このように、構造体の補強要素のわずかな変位は、発生し得る。
【００２３】
図１は、本発明の環状補強構造またはせん断バンド１０２を組み込み得る場合の非空気圧車輪１００の例示的な実施形態を提供する。図２は、図１における線２−２に沿って見た車輪１００の断面図を提供する。図１及び２に示すように、車輪１００は、環状せん断バンド１０２及びウェブスポーク１０４として例証される複数の張力伝達要素を含み、張力伝達要素は、軸方向Ａを横切って、せん断バンド１０２から半径方向Ｒに沿って内側に延在する。半径方向最内端部１０３において、ウェブスポーク１０４は、実装バンド１０６に接続する。実装バンド１０６は、例えば車両の車軸アセンブリに実装するための穴９８を有するハブ１０８に車輪１００を固定する。車輪１００は、ハブ１０８に実装することができる、またはハブ１０８と一体的に構成することができる。例えば、スポーク１０４、バンド１０６、及びハブ１０８のうちの１つ以上は、一体成形であってもよい。
【００２４】
トレッド部１１０は、せん断バンド１０２の外周部１１６で形成される。トレッド部１１０は、例えば、図１及び２に示されるように、バンド１０２に結合される追加のゴム層であってもよい。トレッド部１１０は、バンド１０２を構成するために使用される材料と異なる牽引及び摩耗性を提供するために使用することができる。あるいは、トレッド部１１０は、適合バンド１０２の外面の一部として形成されてもよい。さらに別の変形例において、せん断バンド１０２は、トレッド部１１０と接続される１つ以上のゴム材料内に囲まれてもよい。トレッド機構は、トレッド部１１０において形成されてもよく、例えば、ブロック１１２及び溝１１４を含んでもよい。リブ、ブロック、及び他の組み合わせが、同様に使用されてもよい。
【００２５】
言及されるように、図１及び２の例示的な実施形態におけるウェブスポーク１０４は、車輪１００の軸方向Ａに沿って横方向に延在する。より詳細には、ウェブスポーク１０４は、車輪１００の側部から側部に軸方向に延在し、回転軸と整列してもよく、または示すように車輪軸に対して斜めであってもよい。車輪１００の全幅Ｗを延在するように示されているが、スポーク１０４は、車輪１００と異なる幅を有してもよく、示されるものと異なる形状を含んでもよい。
【００２６】
さらに、ウェブスポーク１０４は、せん断バンド１０２と実装バンド１０６との間に半径方向内側に延在する。ウェブスポーク１０４は、車輪１００の回転軸を含む面にあってもよく、またはこのようなラジアル面に斜めであってもよい。加えて、図２に示すように、ウェブスポーク１０４は、ラジアル面に対して異なる角度でスポークを実際に含んでもよい。例えば、米国特許第７，０１３，９３９号及びＷＯ２００８／１１８９８３に示されるように、種々の形状及びパターンが使用されてもよい。したがって、当業者によって理解されるように、本発明は、示されるものと異なる数のウェブスポークと同様に、他の形状及び配向が使用されてもよいため、図に示されるラジアルスポーク１０４に限定されるものではない。
【００２７】
環状せん断バンド１０２は、車輪１００上の荷重ＬＤ（図２）を支持し、牽引、快適さ、及び取り扱い能力を提供するために弾性的に変形し、道（または他の支持面）に適合する。より詳細には、米国特許第７，０１３，９３９号に記載されるように、ハブ１０８を通して車輪１００に荷重ＬＤがかけられるとき、せん断バンド１０２は、接地（図２の矢印Ｇ）のために曲がり、さもなければ変形して、そのような荷重下で地面と接触する車輪１００の部分である接触パッチを形成するという点で適合して作用する。接地していないバンド１０２の部分は、アーチと同様の様式で作用し、荷重支持部材として作用するのに十分に高い赤道面における円周圧縮剛性及び長手方向曲げ剛性を提供する。
【００２８】
車両（図示せず）からハブ１０８に伝達される車輪１００の荷重は、本質的に、バンド１０２の荷重支持部に取り付けられたウェブスポーク１０４（例えば、図２において矢印Ｔによって示される引張力）によってハングする。接地領域におけるウェブスポーク１０４は、荷重による引張荷重を受けず、例えば、ある特定の例示的な実施形態において、スポーク１０２は、荷重下で接地領域より上であっても座屈する可能性があり、それにより、張力領域におけるスポーク１０４のラジアル高さＨTは、圧縮領域におけるスポーク１０４のラジアル高さＨBよりも大きくなる。
【００２９】
もちろん、車輪１００が回転すると、アーチとして作用する適合バンド１０２の特定の部分は、連続的に変化するが、アーチの概念は、荷重支持機構を理解するために有用である。バンド１０２の曲がり量、したがって、接触パッチのサイズは、荷重に比例する。バンド１０２の、荷重下で弾性的に曲がる能力は、同様の有利な結果とともに、空気圧タイヤのものと同様の作用をする適合した接地面積を提供する。
【００３０】
さらに図１及び２を参照すると、ウェブスポーク１０４は、一般に半径方向Ｒに沿った長さＬ（図１）及び適合バンド１０２の軸幅に略対応する軸方向Ａに沿った幅Ｗを有する実質的にシート様要素であるが、半径方向Ｒに沿って変化する幅Ｗを含む他の幅Ｗを使用してもよい。ウェブスポーク１０４はまた、長さＬまたは幅Ｗのいずれよりも一般にはるかに薄い厚さＫ（すなわち、長さＬ及び幅Ｗに垂直な寸法）を有し、これにより圧縮時にウェブスポークが座屈または曲がることを可能にする。より細いウェブスポークは、実質的に圧縮抵抗がない接触面積を通過するときに曲がる、すなわち、荷重支持には全くまたはわずかな圧縮力しか供給されない。ウェブスポーク１０４の太さが増加するにつれて、ウェブスポーク１０４は、接地面積においてある程度の圧縮荷重支持力を提供し得る。しかしながら、全体としてウェブスポーク１０４の主な荷重伝達作用は、張力においてである（図２における矢印Ｔ）。特定のウェブスポーク厚Ｋは、車両または用途の特有の要件を満たすように選択されてもよい。
【００３１】
図１及び２に示されるように、この例示的な実施形態について、ウェブスポーク１０４は、軸方向Ａにわたって適合バンド１０２に対して完全に延在する。その結果、ウェブスポーク１０４における張力は、荷重を支持するためにバンド１０２にわたって分散される。例として、ウェブスポーク１０４は、約３ＭＰａ〜１．２ＧＰａの引張弾性率を有するエラストマー材料から形成されてもよい。ウェブスポーク１０４はまた、必要に応じて補強されてもよい。
【００３２】
図１及び２の例示的な実施形態について、ウェブスポーク１０４は、ハブ１０８を取り囲んで車輪１００をハブ１０８に実装する半径方向内側の実装バンド１０６によって相互接続される。前述のように、構造体材料及び製造プロセスに応じて、ハブ１０８、実装バンド１０６、環状バンド１０２、及び／またはウェブスポーク１０４は、単一ユニットとして成形されてもよい。あるいは、このような構成要素のうちの１つ以上は、別々に形成されて、その後、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。加えて、他の構成要素が、同様に含まれてもよい。例えば、界面バンドは、ウェブスポーク１０４をその半径方向外端部で接続するために使用することができ、その後、界面バンドは、せん断バンド１０２に接続される。
【００３３】
さらなる実施形態によれば、ウェブスポーク１０４は、例えば、ハブ１０８においてスロットもしくは他の相補装置を係合する各ウェブスポーク１０４の内端部に拡大部を提供することによって、または隣接するウェブスポーク１０４を取り付けて、ハブ１０８において形成されるフックもしくはバーでループを形成することによって、ハブ１０８に機械的に取り付けることができる。実質的に純粋な引張荷重支持は、張力において高い有効剛性を有するが、圧縮において剛性が非常に低いウェブスポーク１０４を有することによって得られる。特定の方向への曲げを促進するために、ウェブスポーク１０４は、湾曲してもよい。あるいは、ウェブスポーク１０４は、湾曲によって成形され、冷却中の熱収縮によって真っ直ぐにされて、特定の方向に曲がる傾向を提供することができる。
【００３４】
ウェブスポーク１０４は、例えばトルクが車輪１００に加えられるとき、環状バンド１０６とハブ１０８との間のねじれに耐えなければならない。また、ウェブスポーク１０４は、例えば旋回またはコーナリングのときに横方向のたわみに耐えなければならない。理解されるように、半径−軸方向面にある、すなわち、半径Ｒ方向及び軸Ａ方向の両方に整列されたウェブスポーク１０４は、軸方向に配向された力に対して高い耐性を有するが、特に半径方向Ｒに細長い場合、円周方向Ｃにおけるトルクに対して比較的小さい耐性を有してもよい。
【００３５】
ある特定の車両及び用途、例えば、比較的低いトルクを発生するものについて、半径方向Ｒに整列された比較的短いスポーク１０４を有するウェブスポークパッケージが好適であり得る。高トルクが予想される用途について、米国特許第７，０１３，９３９号の図５〜８に示されるような配置のうちの１つがより好適であり得る。その中に示される変形例において、半径Ｒ方向及び円周Ｃ方向の両方に耐力構成要素を含むウェブスポークの配向が提供され、それによって、半径方向及び横方向の耐力構成要素を保持しながら、トルクに対する耐性が追加される。配向の角度は、使用されるウェブスポークの数及び隣接するウェブスポークの間の間隔に応じて選択されてもよい。また、他の代替的な配置が使用されてもよい。
【００３６】
本発明は、図１及び２に示されるような車輪１００に限定されるものではなく、むしろ、種々の構造体が用いられ得ることを理解されたい。例えば、車輪１００は、例えば側壁がせん断バンド１０２の軸方向最外側面を覆うように、ゴム層に組み込まれたせん断バンド１０２で構成することができる。
【００３７】
図３は、車輪１００の子午面に沿って見た場合の本発明の例示的なせん断バンド１０２の断面図を提供する。図４は、タイヤ１００の同じ子午面に沿って見たより接近した断面図を提供する。示すように、せん断バンド１０２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１２４を含む。例えば、せん断層１２４は、好適な弾性率のゴムまたは他のエラストマー、ポリウレタン、及び熱可塑性プラスチックから構成されてもよい。せん断バンド１０２は、せん断層１２４全体にわたって配置された複数の別個の環状補強要素１２０を含む。補強要素１２０は、環状であり、その結果、車輪１００の円周の周りに延在し、典型的に、回転軸の周りに螺旋状の様式で巻き付けることによって製造される。
【００３８】
図に示される例示的な実施形態について、補強要素１２０は、複数の軸方向に配向された列１２２に沿って位置付けられる。代替的に説明すると、補強要素１２０は、軸方向Ａに沿って延在する列１２２に沿って隣接する様式で位置付けられる。列１２２は、軸方向Ａに沿って直線状または弓状であってもよい。各列１２２に沿って、補強要素１２０は、ＳA（図４）で示される大きさの所定の距離１２６だけ互いに分離される。隣接する列１２２の間で、補強要素１２０は、ＳRの大きさの所定の距離１２８だけ互いに分離される。
【００３９】
１つの例示的な実施形態において、所定の距離１２６について、ＳAの大きさは、０．１ｍｍ≦ＳA≦１ｍｍの範囲である。例えば、ＳAは、１つの例示的な実施形態において０．１ｍｍであってもよく、または別の例示的な実施形態において０．５ｍｍであってもよい。別の例示的な実施形態において、所定の距離１２８について、ＳRの大きさは、０．１ｍｍ≦ＳR≦１ｍｍの範囲である。例えば、ＳRは、１つの例示的な実施形態において０．２ｍｍであってもよい。
【００４０】
また、図４において例示的な実施形態について示されるように、補強要素１２０の隣接する列１２２は、せん断バンド１０２の半径方向に沿って交錯する。先に定義したように、補強要素１２０は、例えば１２２ａ、１２２ｂ、及び１２２ｃなどの隣接する軸方向に配向された列の補強要素１２０が、半径方向Ｒに沿って互いに整列されないという点で交錯する。代わりに、例えば、例えば列１２２ｂなどの１つの軸方向に配向された列の補強要素１２０の中心ＣＴは、隣接する軸方向に配向された列１２２ａ及び１２２ｃにおいて、１対の補強要素１２０の間の空間（１２６ａ及び１２６ｃ）に実質的に隣接して位置付けられ、空間（１２６ａ及び１２６ｃ）によって実質的に中心が決められる。
【００４１】
このように、任意の列１２２に沿った補強材１２０の間の空間１２６のいずれも、他の任意の空間１２６と、半径方向Ｒに沿って、隣接しない。代わりに、空間１２６は、少なくとも１つの補強要素１２０によって、半径方向Ｒに沿って、常に分離される。本明細書に開示された教示を使用して当業者に理解されるように、タイヤ製造中に、隣接する軸方向に配向された列において、１対の補強要素１２０の間に空間１２６を有する補強要素１２０の中心ＣＴを正確に完全に位置付けることは、例えば、製造プロセス中の材料の移動のために、不可能である場合がある。このように、せん断バンド１０２の補強要素１２０のわずかな変位は、発生し得る。本発明のさらに他の例示的な実施形態において、補強要素１２０は、本明細書で定義されるように交錯しなくてもよい。
【００４２】
各補強材１２０は、軸方向Ａに沿った長さｒL及び半径方向Ｒに沿った幅ｒWを有する。示すように、ｒLは、ｒWよりも大きい。車輪１００の１つの例示的な実施形態において、ｒL／ｒWの比率は、２≦ｒL／ｒW≦１０の範囲である。別の例示的な実施形態において、ｒW／ＳRの比率は、１≦ｒW／ＳR≦１０の範囲である。別の例示的な実施形態において、比率ｒL／ＳAは、３≦ｒL／ＳA≦５０の範囲である。例として、本発明の別の例示的な実施形態において、ｒL＝４ｍｍ、ｒW＝１ｍｍ、ＳA＝０．５ｍｍ、及びＳR＝０．２ｍｍである。典型的な構造体において、製造プロセス能力に基づく特定の値周辺のこれらの比率（または寸法ｒL、ｒW、ＳA、ＳR）の分布が存在する。
【００４３】
図２、３、及び４に示すように、補強要素１２０は、車輪１００の子午面に沿って見る場合、矩形の断面形状を有する。特に、ある特定の例示的な実施形態について、長さｒLは、図３及び４に示すように、軸方向Ａに沿って整列されてもよい。
【００４４】
図５は、子午面に沿って見た場合の本発明の例示的な補強要素１２０の部分的な断面図を提供する。本発明で使用する場合、矩形は、補強要素１２０の側面が、８５度≦θ≦９５度の角度θを形成することを意味する。加えて、各角部１３４は、縁部または比率ＲＡ／ｒw≦０．５であるわずかな半径ＲＡを形成する外面１３６及び１３８を有してもよい。他の構造体が、同様に使用されてもよい。
【００４５】
種々の材料が、補強材１２０の構造体のために使用されてもよい。例えば、補強要素１２０は、マトリックス材料または樹脂１３１内に埋め込まれた１つ以上の比較的に非伸縮性のコードまたは他の要素１３０を含んでもよい。例えば、補強要素１２０は、金属ワイヤ、種々の樹脂の充填剤中の引き抜き成形されたガラス繊維補強材、プラスチック、エポキシ、粘土、繊維強化プラスチック、ならびに複合材料に共通する他の材料及び構造体から構成されてもよい。
【００４６】
本主題の特定の例示的な実施形態及び方法に関して、本主題を詳細に説明したが、前述の理解によれば、当業者が、このような実施形態に対する代替物、変形物、及び等価物を容易に産生できることを理解されたい。したがって、本開示の範囲は、限定としてではなく例示としてのものであり、本開示は、本明細書に開示された教示を使用して当業者に容易に明らかであるように、本主題に対するこのような修正、変形、及び／または追加の包含を排除しない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年7月17日(2018.7.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向、半径方向、及び円周方向を画定する非空気圧車輪であって、
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、
前記環状せん断層内で複数の軸方向に配向された列に沿って位置付けられた複数の別個の環状補強要素であって、前記補強要素が、前記半径方向に沿った所定の距離ＳR及び前記軸方向に沿った所定の距離ＳAによって互いに分離され、前記補強要素が、実質的に矩形の断面を有し、前記各補強要素が、前記軸方向に沿って整列された長さｒLを有する、複数の別個の管状補強要素と、を備える、非空気圧車輪。
【請求項２】
前記軸方向に沿って前記補強要素を分離する前記所定の距離ＳAが、０．１ｍｍ≦ＳA≦１ｍｍの範囲である、請求項１に記載の非空気圧車輪。
【請求項３】
前記半径方向に沿って前記補強要素を分離する前記所定の距離ＳRが、０．１ｍｍ≦ＳR≦１ｍｍの範囲である、請求項１に記載の非空気圧車輪。
【請求項４】
各補強要素が、前記半径方向に沿って延在する幅ｒWを有し、比率ｒL／ｒWが、２≦ｒL／ｒW≦１０の範囲である、請求項１に記載の非空気圧車輪。
【請求項５】
比率ｒW／ＳRが、１≦ｒW／ＳR≦１０の範囲である、請求項４に記載の非空気圧車輪。
【請求項６】
ｒL／ＳAの比率が、３≦ｒL／ＳA≦５０の範囲である、請求項４に記載の非空気圧車輪。
【請求項７】
前記環状補強要素が、非伸縮性補強材を含む、請求項１に記載の非空気圧車輪。
【請求項８】
前記環状補強要素が、樹脂を含むマトリックス中に引き抜き成形されたガラス繊維補強材またはプラスチック材料のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の非空気圧車輪。
【請求項９】
前記せん断層を含むせん断バンドをさらに含む、請求項１に記載の非空気圧車輪。
【請求項１０】
前記せん断バンドの半径方向外側に位置付けられたトレッド層をさらに含む、請求項９に記載の非空気圧車輪。
【請求項１１】
前記せん断バンドの半径方向内側に位置付けられた複数のウェブスポークをさらに備え、前記ウェブスポークが、前記非空気圧車輪へ荷重を加えるときに張力を伝達するために構成されている、請求項１０に記載の非空気圧車輪。
【請求項１２】
ハブをさらに備え、前記ウェブスポークが、前記車輪ハブと前記せん断バンドとの間に半径方向に延在する、請求項１１に記載の非空気圧車輪。
【請求項１３】
前記せん断バンド及びトレッド層が、一体的に形成された、請求項１２に記載の非空気圧車輪。
【請求項１４】
前記補強要素が、前記せん断バンドの前記半径方向に沿って交錯する、請求項１３に記載の非空気圧車輪。
【請求項１５】
前記せん断バンド及びウェブスポークが、一体的に形成された、請求項１４に記載の非空気圧車輪。
【国際調査報告】
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