(57)【要約】  スポーク張力を提供する追従せん断ブロックを有するスポークを保有する非空気式ホイール。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心軸の周りを回転する非空気式ホイールであって、半径方向は、前記中心軸に垂直に延出し、円周方向軸は、前記半径方向に垂直かつ前記中心軸に垂直に延出し、前記非空気式ホイールが、追従外側バンド及び内側ハブを保有し、
前記外側バンドに取り付けられた第１のスポーク部分であって、前記半径方向における長さ及び前記円周方向に延出する厚さを保有する、第１のスポーク部分と、
前記ハブに取り付けられた第２のスポーク部分であって、前記半径方向における長さ及び前記円周方向に延出する厚さを保有する、第２のスポーク部分と、
前記第１のスポーク部分及び前記第２のスポーク部分を接合する少なくとも１つのせん断変形部材であって、前記半径方向における厚さ及び前記円周方向に延出する長さを保有する、せん断変形部材と、を備える、少なくとも１つの予引張されたスポーク、を備える、ホイール。
【請求項２】
前記少なくとも１つのスポークが、前記第１のスポーク部分を前記隣接するスポークの前記第２のスポーク部分に接合する第２のせん断変形部材をさらに備え、各スポークが、前記第２のせん断変形部材によって隣接するスポークに接合されるようにする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記スポークの各々の前記せん断変形部材が、前記ハブの周りに配置された連続環状リングを形成する、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１のスポーク部分に埋め込まれた補強と、前記第２のスポーク部分に埋め込まれた補強とをさらに備える、請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記せん断変形部材が、ゴムのブロックである、請求項１〜４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
各せん断変形部材の厚さが、前記第１のスポーク部分と前記第２のスポーク部分との間の中間点でより大きくなる、請求項１〜５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
各せん断変形部材が、中立せん断状態及び延出せん断状態を保有し、前記中立せん断状態と前記延出せん断状態との間の半径方向距離が２０ｍｍ以上である、請求項１〜６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記追従外側バンドに埋め込まれた円周方向補強をさらに備える、請求項１〜７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記第２のスポーク部分が、前記ハブに機械的に取り付けられる、請求項１〜８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記第１のスポーク部分が、前記外側バンドに接着される、請求項１〜９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
前記第１のスポーク部分及び前記第２のスポーク部分が、引張剛性が引張時に前記ゴムブロック剛性の少なくとも１０倍であり、かつ圧縮時に前記ゴムブロック剛性以下であるような材料から作製される、請求項１〜１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
前記第１のスポーク部分の厚さ及び前記第２のスポーク部分の厚さが、各々、前記せん断変形部材の厚さ未満である、請求項１〜１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
前記第１のスポーク部分が、前記スポーク部分がＹ形横断面を有するように、第１及び第２の取り付け具によって前記ハブに取り付けられる、請求項１〜１２のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
前記スポーク予張力が、製造業者が指定する最大負荷負担力まで負荷をかけられるときに接地面におけるタイヤの変位以上の、中立位置から延出位置へのスポーク変位を生成する、請求項１〜１３のいずれかに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本主題は、せん断変形により外側バンドに張力を印加するスポークを保有する追従非空気式ホイールに関する。
【背景技術】
【０００２】
非空気式ホイールに関する詳細及び利益は、例えば、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許第６，７６９，４６５号明細書、第６，９９４，１３４号明細書、第７，０１３，９３９号明細書、及び第７，２０１，１９４号明細書に説明されている。いくつかの非空気式タイヤ構造は、せん断バンドを組み込み、その実施形態は、例えば、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許第６，７６９，４６５号明細書及び第７，２０１，１９４号明細書に説明されている。このような非空気式タイヤは、タイヤに印加される負荷の支持について気体膨脹圧力に依存することなく、タイヤの性能において利点を提供する。
【０００３】
非空気式ホイールの一例では、地面に接触する部分を有する追従バンドは、中心要素またはハブから半径方向に延出する、張力を伝達するクモの巣状の複数の要素（「スポーク」とも呼ばれる）と連結され得る。例として、このような非空気式ホイールは、例えば、ポリウレタン等の材料が非空気式タイヤの全部または一部を形成するモールドに注入されるオープン注型成形によって形成されてもよい。代替として、スポークは、個々に形成されてから、外側バンド及びハブに取り付けられてもよい。コード等の１つ以上の補強構造は、外側バンドの圧縮剛性及び引張剛性を増加させるために、外側バンドにおける適所に成形されてもよい。
【０００４】
スポークの張力は、ホイールの外側バンドにおける円周方向圧縮によって相殺される。スポークの張力が大きいほど、円周方向圧縮が大きくなる。均一なスポーク張力は、スポークの各々の均一な引っ張りによって生成される。ホイールに負荷がかけられるとき、例えば、車両の重量を支持しているとき、負荷の一部は、外側バンドにおける円周方向圧縮力を通して円周方向に外側バンドの上部に負担される。ホイールの上部におけるスポークは、ホイールに印加された負荷に比例するより多くの張力を負担する。この負荷負担メカニズムは、空気式タイヤの半径方向コードが車両の負荷をリムの上部で負担する方法と類似し、概して、「上部負荷ホイール」と呼ばれる。
【０００５】
ソリッドタイヤ、セミソリッドタイヤ、フォーム充填タイヤ、またはスプリングホイール等の底部負荷ホイールは、タイヤのハブに対する圧縮における負荷の主要部分を負担する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
タイヤが障害物に遭遇するとき、例えば、平滑ではない表面の上で回転するタイヤによって遭遇し得るとき、または岩、亀裂、くぼみ、または縁石等の障害に遭遇するとき、外側バンドは、瞬時に変位し、かつ瞬時にスポークを変形させる。スポークが高剛性率を有する場合、障害物により引き起こされた変形が、スポークが低剛性率を有する場合よりも、車両に伝達されるより大きな負荷を生成する。障害物により生成された瞬時の高負荷は、車両及びその運転者により、音、振動、または衝撃として認識される。
【０００７】
一般的に、スポークが延出すると、スポーク剛性は増加する。スポークの変位と比較したスポークの剛性の勾配は、障害物遭遇からの瞬時変位に対するホイール反応を示す。勾配が大きくなればなるほど、スポークが変位するときに生成される力が大きくなり、一方で、スポークが有する剛性変位勾配が小さくなると、タイヤが瞬時変位に遭遇するときに車両に対して及ぼす力が小さくなる。
【０００８】
スポークがより長くなると、より大きいスポークの変形が衝撃を吸収することが可能になる。スポークがより長くなると、増加したスポーク張力に関連した剛性率を増加させる効果が軽減する。しかしながら、スポークの長さは、タイヤのハブ及び外側バンドの直径によって制限される。また、スポークの屈曲も、スポークの大きな局所的変形、疲労、及び早期破損をもたらし得る。
【０００９】
したがって、音、振動、及び衝撃を低減させるのに十分低い剛性率を有するスポーク構造が、有用であり得る。大きな局所的スポーク変形を回避するスポーク構造も有用であり得る。ハブと外側追従バントとの間の距離を最小化するスポーク構造も特に役立ち得る。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
態様及び利点は、以下の説明に部分的に記載されるか、または説明から明らかになるか、または本発明の実施を通じて学ぶことができる。
【００１１】
一例示的実施形態では、追従外側バンド及び内側ハブならびに外側バンドをハブに連結する複数のスポークを有する非空気式ホイールが開示され、各スポークは、外側バンドに取り付けられた第１のスポーク部分と、ハブに取り付けられた第２のスポーク部分と、第１のスポーク部分及び第２のスポーク部分を接合する少なくとも１つのせん断変形部材を有する。少なくとも１つの例示的実施形態では、スポークは、組み立て中に印加された予張力を有し、その正の張力状態におけるスポーク延出が、タイヤが負担するように設計された最大負荷下で平面を圧迫するタイヤの変位距離以上であるようにする。
【００１２】
別の例示的実施形態では、追従外側バンド及び内側ハブと、複数の第１のスポーク部分であって、各第１のスポーク部分が、第１の端部及び第２の端部を有する、複数の第１のスポーク部分と、複数の第２のスポーク部分であって、各第２のスポーク部分が、第１の端部及び第２の端部を有する、複数の第２のスポーク部分と、を有する非空気式ホイールが開示され、各第１のスポーク部分の第１の端部は、ハブに連結され、各第２のスポーク部分の第２の端部は、外側バンドに連結され、各第１のスポーク部分の第２の端部は、せん断変形部材の第１の端部に連結され、各第２のスポーク部分の第１の端部は、せん断変形部材の第２の端部に連結される。代替の例示的実施形態では、第１のスポーク部分及び第２のスポーク部分は、その長さに沿って及ぶ補強を有する。代替の例示的実施形態では、第２のスポーク部分は、分岐し、各第２のスポーク部分の第２の端部において２つの点に取り付けられる。代替の例示的実施形態では、第２のスポーク部分は、分岐し、各第２のスポーク部分の第２の端部において２つの点に取り付けられ、補強を保有する。
【００１３】
別の例示的実施形態では、追従外側バンド及び内側ハブと、複数の第１のスポーク部分であって、各第１のスポーク部分が、第１の端部及び第２の端部を有する、複数の第１のスポーク部分と、複数の第２のスポーク部分であって、各第２のスポーク部分が、第１の端部及び第２の端部を有する、複数の第２のスポーク部分と、を有する非空気式ホイールが開示され、各第１のスポーク部分の第１の端部は、ハブに連結され、各第２のスポーク部分の第２の端部は、外側バンドに連結され、各第１のスポーク部分の第２の端部は、せん断変形部材の第１の端部に連結され、各第２のスポーク部分の第１の端部は、せん断変形部材の第２の端部に連結され、第１のスポーク部分は、第１のスポーク部分の第１の端部から第１のスポーク部分の第２の端部まで及ぶ補強を有し、第２のスポーク部分は、第２のスポーク部分の第１の端部から第２のスポーク部分の第２の端部まで及ぶ補強を有する。
【００１４】
別の例示的実施形態では、追従外側バンド及び内側ハブと、複数の内側スポーク部分であって、各内側スポーク部分が、第１の端部及び第２の端部を有する、複数の内側スポーク部分と、複数の外側スポーク部分であって、各外側スポーク部分が、第１の端部及び第２の端部を有する、複数の外側スポーク部分と、を有する非空気式ホイールが開示され、各内側スポーク部分の第１の端部は、ハブに連結され、各外側スポーク部分の第２の端部は、外側バンドに連結され、各内側スポーク部分の第２の端部は、せん断変形部材の第１の端部に連結され、各外側スポーク部分の第１の端部は、せん断変形部材の第２の端部に連結され、各外側スポーク部分は、２つの隣接する内側スポーク部分に連結され、同様に、各内側スポーク部分は、２つの隣接する外側スポーク部分に連結される。
【００１５】
別の例示的実施形態では、上記例示的実施形態のいずれかに開示される非空気式ホイールであって、スポーク予張力が、製造業者が指定する最大負荷負担力まで負荷をかけられるときに接地面におけるタイヤの変位以上の、中立位置から延出位置へのスポーク変位を生成し、この場合、中立位置は、スポークがハブ構造または外側バンドに連結されていないと仮定する位置であり、延出位置は、スポークがハブ及び外側バンドに連結され、かつタイヤが無負荷状態にある位置である、非空気式ホイール。
【００１６】
これら及び他の特徴、態様、及び利点は、以下の明細書本文及び添付の特許請求の範囲を参照することによって、よりよく理解されるであろう。添付図面は、本明細書に組み込まれ、本明細書の一部を構成し、実施形態を例証し、明細書本文と共に原理を説明するのに役立つ。
【００１７】
当業者を対象として、最良の形態を含む完全かつ実施可能な開示が本明細書において示され、本明細書は添付図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】内側ハブを外側バンドに連結する複数のせん断変形スポークを有する、非空気式ホイールの例示的実施形態の横側面図を提供する。
【図２】印加された負荷下で表面を圧迫するホイールの例示的実施形態の横側面図を提供する。
【図３】せん断変形部材によって連結された、半径方向内側スポーク部分及び隣接する半径方向外側スポーク部分の部分側面図を示す。
【図４】延出した正のせん断状態（実線）及び弛緩または中立せん断状態（点線）におけるせん断変形部材を示す。
【図５】半径方向外側スポークにおいて外側バンドに取り付けられたスポークの部分斜視図の代替実施形態を示す。
【図６】ハブに取り付けられたスポークの部分斜視図の実施形態を示す。
【図７】補強されたスポーク構造に取り付けられた台形せん断変形部材を有する代替実施形態を示す。
【図８】ホイールのある実施形態のコンピュータモデル有限要素試験モデルを示す。
【図９】空気式、非空気式、及びハイブリッドタイヤを含む他のタイヤ設計から得られたせん断変形スポーク試験データを有するある実施形態のコンピュータモデル試験から得られたデータを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
異なる図における同一または類似の参照符号の使用は、同一または類似の特徴を意味する。
【００２０】
本説明は、外側バンドをハブに連結するせん断変形可能ブロックのせん断変形によって引張される複数のスポークを有する非空気式タイヤを提供する。本実施形態を説明するために、これより実施形態及び／または方法を詳細に参照する。本発明の１つまたは複数の実施例が図面内に、または図面により示されている。各実施例は、本発明を限定するものではなく、説明として提供される。実際、当業者には、本実施形態の範囲または趣旨を逸脱することなく、様々な修正及び変形がなされ得ることは明らかであろう。例えば、一実施形態の一部として例示または記載されている機能またはステップは、別の実施形態またはステップと共に使用して、さらなる実施形態または方法をもたらすことができる。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲及びそれらの等価物の範囲内に属する修正及び変形をカバーすることが意図される。
【００２１】
以下の用語は、本開示に関して以下の通りに定義される。
【００２２】
「軸方向」または図中の文字「Ａ」は、例えばそれが路面に沿って移動するときのせん断バンド、タイヤ及び／またはホイールの回転軸に平行な方向を指す。
【００２３】
「半径方向」または図中の文字「Ｒ」は、軸方向に直交し、軸方向に直交して延出するあらゆる半径と同じ方向に延出する方向を指す。
【００２４】
「赤道面」は、回転軸を垂直に通過してせん断バンド及び／またはホイール構造を二分する平面を意味する。
【００２５】
「半径方向面」は、赤道面に垂直にホイールの回転軸を通過する平面を意味する。
【００２６】
「有効長」は、ハブへのスポーク連結部とホイールの外側バンドへのスポーク連結部との間にスポークが及ぶ直線距離を指す。
【００２７】
負担するように設計された最大負荷は、タイヤが取り付けられている車両の正常動作条件下でタイヤにより負担されるべき、製造業者により指示される最大負荷であると理解される。
【００２８】
図１は、内側ハブ１００を外側バンド４００に連結する複数のせん断変形スポーク３００を有する、非空気式ホイール１０の例示的実施形態の横側面図を提供する。ここで、ホイール１０は、無負荷状態で示され、スポーク３００の各々は、ハブ１００とホイール１０の周りの外側バンド４００との間で等距離に延出する。スポーク３００は、半径方向内側部分３２０及び半径方向外側部分３７０から構成される。少なくとも１つのせん断変形部材３５０は、半径方向内側スポーク部分３２０を半径方向外側スポーク部分３７０に連結する。ここで、せん断変形部材３５０は、半径方向内側スポーク部分３２０の表面から、隣接する半径方向外側スポーク部分３７０上の対向面へ延出するゴムのブロックである。本実施形態では、各半径方向内側スポーク部分３２０は、２つの隣接する半径方向外側スポーク部分３７０に連結される。半径方向外側スポーク部分３７０は、同様に、２つの半径方向内側スポーク部分３２０に連結される。
【００２９】
半径方向外側スポーク部分３７０は、分岐または分割されて、タイヤ横側面から見たときに「Ｙ形」を形成する。これにより、外側スポーク部分３７０毎に外側バンド４００に２つの取り付け点が提供され、２つの取り付け点は、単一の取り付けよりも均一に負荷を分散するのに役立つ。代替として、より多くのスポークが使用され得るが、追加のスポークによって、せん断変形部材３５０が円周方向により短くなり、それによって、同一のスポーク変位についてせん断変形部材３５０が受ける応力がより高くなり得る。Ｙ形外側スポーク部分３７０によって、外側バンドへの連結点の数が倍になるが、同数のせん断変形部材３５０が維持される。３２個のせん断変形部材が本実施形態において示される。代替として、ホイールは、ホイールの周りの単一の円周方向列に９０個のせん断変形部材３７０を保有し得、各隣接する対は、４５個の半径方向内側スポーク部分３２０ならびに４５個の半径方向外側スポーク部分３７０及び外側バンド４００との１８０個の外側スポーク分岐連結部に連結される。代替として、半径方向外側スポーク３７０に分岐が無くてもよく、９０個の半径方向外側スポーク３７０を有するホイールについて、外側バンド４００との９０個のスポーク連結部があるだけでよい。異なる数のスポークを有する他の実施形態は、可能であり、かつ実施形態の範囲内にあり、スポークの数は、タイヤが収容するように設計されるホイールのサイズまたは所望のスポーク変位に応じて変動してもよい。
【００３０】
トレッド４５０は、本実施形態で示すように、外側バンド４００上に作成されてもよい。トレッド４５０は、１つまたは複数の溝、ディボット、隆起したブロック、隆起したリッジ、または外側バンド４００に作成された他の表面テクスチャによって作成されてもよい。外側バンドは、例えば、ケーブル、コード、または繊維強化プラスチック、繊維ガラス、もしくは炭素繊維複合材等の複合材を含む内部補強を保有してもよい。
【００３１】
図２は、印加された負荷Ｌ下で地面等の略平面３を圧迫する非空気式ホイールの例示的実施形態を示す。印加された負荷Ｌ下で、タイヤは、地面３に対して変形し、地面にわたって力を分散する接地面を形成する。ホイールの変位Ｄは、点線５によって図面に示され、点線５は、ホイールの重心軸を中心とする無負荷状態における同じタイヤを表す。図でわかるように、負荷下のホイールは、ホイールの上部で上方に変位され、これによって、ホイールの上側のスポークが、接地面真上のホイール部分におけるスポークよりも大きい張力下にあるために、さらに延出及び載置される。
【００３２】
ホイール１０の接地面部分におけるスポーク３００は、有効長を有し、これは、ホイールの周りの他に位置するスポークにおいてより短い。ホイールがその中心軸の周りを回転するときにスポークが接地面内に移動するため、スポークの半径方向外側部分３７０がハブ１００に向かって移動し、かつスポークの半径方向内側部分３２０がホイール１０の外側バンド４００に近づいて移動するように、せん断変形部材３５０は、主にせん断において変形する。接地面側とは反対のハブ側のせん断変形部材３５０は、反対方向にせん断し、スポーク３００の外側部分３７０はハブ１００から離れて変位し、有効長は延出される。
【００３３】
図３は、せん断変形部材３５０によって連結された、半径方向内側スポーク部分３２０及び隣接する半径方向外側スポーク部分３７０の部分側面図を示す。ここで、スポーク３００は、半径方向外側スポーク部分３７０を半径方向内側スポーク部分３２０に連結する第１のせん断変形部材３５１と、スポークを隣接するスポークアセンブリに連結する第２のせん断変形部材３５２とを保有する。代替として、スポーク３００は、せん断変形部材３５０を１つだけ保有してもよい。代替として、スポーク３００は、複数のせん断変形部材３５０によって連結されてもよい。ここで、スポーク半径方向内側部分３２０、及びスポーク半径方向外側部分３７０は、せん断変形部材３５０のせん断係数に比べて、比較的高い引張係数を保有し、スポーク３００の延出の大部分が、せん断変形部材３５０のせん断において生じるようにする。
【００３４】
スポーク半径方向内側部分３２０及び外側部分３７０は、延出を防止するために、半径方向に沿って埋め込まれた補強を有する材料から構成されてもよく、または代替として、または追加として、比較的高い引張剛性を有する材料から構成されてもよい。本実施形態では、スポークは、引張剛性を提供する補強に埋め込まれたゴムから構成される。
【００３５】
本実施形態では、せん断変形部材３５０は、ゴムから構成され、スポーク３２０、３７０に対して対称であり、２つ一組で繰り返す。ここでのせん断変形部材３５０は、弛緩した延出されない状態で示される。スポークがハブ及び外側バンドに連結されるとき、スポークは、正の張力状態にある。図示する実施形態では、図１及び図２に示すように、ハブ１００及び外側バンド４００に取り付けられるとき、スポーク張力は、回転状態の大部分の間、具体的には、タイヤが負担するように設計される最大負荷以下の負荷下で平らな地面の上を回転するとき、タイヤの回転中にわたって正の状態を維持する。
【００３６】
図示する実施形態におけるせん断変形部材３５０は、座屈を防止するために厚い中間区分を保有する。せん断変形部材３５０の厚さは、半径方向Ｒにおいて測定され、せん断変形部材の長さは、円周方向Ｃにおいて測定される。
【００３７】
図４は、延出した正のせん断状態（実線）及び弛緩または中立せん断状態（点線）におけるせん断変形部材３５０を示す。矢印Ｔが示すスポークに印加された張力によって、スポーク３００が延出するにつれてせん断変形部材３５０がせん断される。未変形状態と引張状態との間の変位は、ホイールの設計使用及び負荷状態に応じて設計によって変動してもよい。図示する実施形態では、未変形状態と予引張状態との間のスポークアセンブリに設計される対象の変位は、通常の負荷状態下の接地面におけるタイヤの最大変位Ｄにほぼ等しい。
【００３８】
図５は、半径方向外側スポーク３７０において外側バンド４００に取り付けられたスポーク３００の部分斜視図の代替実施形態を示す。本実施形態は、外側バンド４００に円周方向補強４２０を保有する。本実施形態における半径方向内側スポーク部分３２０は、ハブ１００に機械的に取り付けられる。半径方向内側スポーク部分３２０の半径方向内側端は、ハブ１００に形成された保持スロット１５０を係合する厚い部分３２５を有する。
【００３９】
図６は、ハブ１００に取り付けられたスポーク３００の部分斜視図の実施形態を示す。ここで、せん断変形部材３５０は、正のせん断状態において延出される。半径方向内側スポーク部分は、ハブ保持スロット１５０において保持される。
【００４０】
図７は、補強されたスポーク構造３２０、３７０に取り付けられた台形せん断変形部材３５０を有する代替実施形態を示す。ここで、スポーク半径方向外側構造３７０の補強は、タイヤの外側バンド４００の周りに延出する円周方向に連続した補強によって形成される。スポーク構造補強は、外側バンドの内面において外側バンド４００に取り付けられる。ここで、スポークは、その張力剛性が、引張時にゴムブロック剛性の少なくとも１０倍、及び圧縮時にゴムブロック剛性以下になるような材料から作製される。連続補強の代替として、織物糸状補強が、軸方向において複数の層がスポーク補強を完成させるように、ホイールの周りに円周方向に織られ得る。少なくとも１つのこのような代替実施形態では、軸方向に沿って測定される１００個の糸の層が、半径方向外側スポーク補強を形成するモールドの周りに円周方向に織られる。
【００４１】
スポーク半径方向内側部分３２０は、スロット及び半径方向内側スポーク部分３２０の対応する厚い半径方向内側端等の機械的連結によってハブに連結されてもよい。代替として、半径方向内側スポーク部分３２０は、接着接合によってハブに取り付けられてもよい。組み立て後、外側バンド、スポーク、ゴムブロック、及びハブは、機械ユニットとして永久的に機械的に結合される。
【００４２】
代替実施形態として、ホイールは、４５個のスポークユニットを保有し、全部で９０個のせん断変形部材ならびに外側バンドとの９０個の連結及びハブとの４５個のスポーク連結を含む。
【００４３】
スポーク構造の有限要素モデルを使用する実験的試験によって、空気式タイヤのものと類似した時間領域応答が明らかになる。時速１０〜９０キロメートルの模擬速度で試験が行われたとき、振動、雑音、及び他の衝撃力は、空気式タイヤのものと類似している。
【００４４】
図８は、外側バンド４００に連結された４５個のスポーク要素、９０個のせん断変形部材３５０を有するホイール１０のある実施形態のコンピュータモデル有限要素試験モデルを示す。ここで、外側バンドは、ここでクリートとして示される障害物の上を回転するときに追従性を有しているように示される。次に、計算された試験結果を、他の構造のタイヤの結果と比較した。
【００４５】
図９は、せん断変形スポーク（ＳＤＰ）を有するある実施形態のコンピュータモデル試験から得られ、類似のサイズを有しかつ類似の負荷条件について設計された試験タイヤ、つまり、ほぼ同じ直径及び負荷負担力を有する乗用車タイヤの実験結果から得られたデータと比較された実験データを示す。４５００ニュートンのばね下力で各タイヤに負荷をかけ、１０ＫＰＨの増分で１０〜９０ＫＰＨで移動するホイールに同等の回転速度でクリート４の上を走行した。クリート４は、タイヤが回転する地面３上の隆起部分である。垂直方向における最大追加力Ｆｚを測定し、ニュートンで報告した。一方の端部でハブに連結され、他方の端部で外側バンドに連結されたスポークを含む非空気式タイヤ（ＮＰＰ）、スポークが両側で隣接するスポークに１つの連結を有する相互連結スポークを含む非空気式タイヤ（ＩＮＰ）、厚い側壁を有する空気式タイヤと類似する空気充填空洞を有するハイブリッド非空気式タイヤ（ＨＴ１）、削減された厚さの側壁を有する空気式タイヤと類似する空気充填空洞を有するハイブリッド非空気式タイヤ（ＨＴ２）、２．４バールに膨張された従来の非空気式ウィットネスタイヤ（ＷＴ２）、２．６バールに膨張された従来の非空気式ウィットネスタイヤ（ＷＴ３）、及び２．１バールに膨張された従来の非空気式ウィットネスタイヤ（ＷＴ１）を、せん断変形スポーク（ＳＤＰ）を有する非空気式タイヤの実施形態のモデルと比較した。
【００４６】
収集されたデータによって、有限要素モデルクリートの上を走行したタイヤについて驚くほど類似した周波数応答結果が実証された。せん断変形スポークホイール（ＳＤＰ）がクリートの上を回転したときの垂直方向における最大の追加の力Ｆｚは、クリートの上を走行した空気式タイヤ（ＷＴ１、ＷＴ２、ＷＴ３）で記録した最大の追加の力に驚くほど類似していた。特に驚くべきことは、せん断変形スポークホイール（ＳＤＰ）モデルの垂直方向における最大の追加の力Ｆｚが、引張時に変形するスポークを有する非空気式タイヤ（ＮＮＰ、ＩＮＰ）で観察されたものよりも著しく小さく、特により速い速度において空気式タイヤ（ＷＴ１、ＷＴ２、ＷＴ３）の値に近かったことである。
【００４７】
半径方向内側スポーク部分３２０と半径方向外側スポーク部分３７０との間に多数のせん断変形部材３５０を保有するクモの巣状の要素、または多数の横方向に隣接するスポークがホイールに存在し得るような多数の列のクモの巣状の要素を含む、他のクモの巣状の要素構成及び形状を実施形態の範囲内で使用してもよいことを理解されたい。
【００４８】
本発明の主題を特定の例示的な実施形態及びその方法に関して詳細に記載してきたが、当業者は、前述事項の理解に到達すると、このような実施形態に対する改変、ならびにその変形及び等価物を容易に生み出し得ることが分かるであろう。したがって、本開示の範囲は限定としてではなく例としてのものであり、本開示は、当業者に容易に明らかであろう本主題に対する変更、変形、及び／または追加を包含することを排除しない。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年7月19日(2018.7.19)
【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】
中心軸の周りを回転する非空気式ホイールであって、半径方向は、前記中心軸に垂直に延出し、円周方向軸は、前記半径方向に垂直かつ前記中心軸に垂直に延出し、前記非空気式ホイールが、追従外側バンド及び内側ハブを保有し、
前記外側バンドに取り付けられた第１のスポーク部分であって、前記半径方向における長さ及び前記円周方向に延出する厚さを保有する、第１のスポーク部分と、
前記ハブに取り付けられた第２のスポーク部分であって、前記半径方向における長さ及び前記円周方向に延出する厚さを保有する、第２のスポーク部分と、
前記第１のスポーク部分及び前記第２のスポーク部分を接合する少なくとも１つのせん断変形部材であって、前記半径方向における厚さ及び前記円周方向に延出する長さを保有する、せん断変形部材と、を備える、少なくとも１つの予引張されたスポーク、を備える、ホイール。
【請求項２】
前記少なくとも１つのスポークが、前記第１のスポーク部分を前記隣接するスポークの前記第２のスポーク部分に接合する第２のせん断変形部材をさらに備え、各スポークが、前記第２のせん断変形部材によって隣接するスポークに接合されるようにする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記スポークの各々の前記せん断変形部材が、前記ハブの周りに配置された連続環状リングを形成する、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１のスポーク部分に埋め込まれた補強と、前記第２のスポーク部分に埋め込まれた補強とをさらに備える、請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
【請求項５】
前記せん断変形部材が、ゴムのブロックである、請求項１〜４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
各せん断変形部材の厚さが、前記第１のスポーク部分と前記第２のスポーク部分との間の中間点でより大きくなる、請求項１〜５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
各せん断変形部材が、中立せん断状態及び延出せん断状態を保有し、前記中立せん断状態と前記延出せん断状態との間の半径方向距離が２０ｍｍ以上である、請求項１〜６のいずれかに記載の装置。
【請求項８】
前記追従外側バンドに埋め込まれた円周方向補強をさらに備える、請求項１〜７のいずれかに記載の装置。
【請求項９】
前記第２のスポーク部分が、前記ハブに機械的に取り付けられる、請求項１〜８のいずれかに記載の装置。
【請求項１０】
前記第１のスポーク部分が、前記外側バンドに接着される、請求項１〜９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
前記第１のスポーク部分及び前記第２のスポーク部分が、引張剛性が引張時に前記ゴムブロック剛性の少なくとも１０倍であり、かつ圧縮時に前記ゴムブロック剛性以下であるような材料から作製される、請求項５に記載の装置。
【請求項１２】
前記第１のスポーク部分の厚さ及び前記第２のスポーク部分の厚さが、各々、前記せん断変形部材の厚さ未満である、請求項１〜１１のいずれかに記載の装置。
【請求項１３】
前記第１のスポーク部分が、前記スポーク部分がＹ形横断面を有するように、第１及び第２の取り付け具によって前記ハブに取り付けられる、請求項１〜１２のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
前記スポーク予張力が、製造業者が指定する最大負荷負担力まで負荷をかけられるときに接地面におけるタイヤの変位以上の、中立位置から延出位置へのスポーク変位を生成する、請求項１〜１３のいずれかに記載の装置。
【国際調査報告】
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