(57)【要約】【課題】スポークの耐荷重能力および耐久性、したがって、トップローダー非空気入りタイヤの性能を向上させる。【解決手段】移動車両用のホイール・タイヤ組立体であって、内側中央ハブと、前記中央ハブ上に取り付けられた外側シェアバンド・トレッド構造と、前記中央ハブと前記シェアバンド・トレッド構造との間を延びるスポーク構造とを有し、前記スポーク構造は、前記中央ハブの周りに同心円状に配置された複数のキャビティを画定し、それによって前記複数のキャビティのそれぞれは、スポーク構造が荷重を受けてたわむのを可能にする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動車両用のホイール・タイヤ組立体であって、
内側中央ハブと、
前記中央ハブ上に取り付けられた外側シェアバンド・トレッド構造と、
前記中央ハブと前記シェアバンド・トレッド構造との間を延びるスポーク構造とを有し、
前記スポーク構造は、前記中央ハブの周りに同心円状に配置された複数のキャビティを画定し、それによって前記複数のキャビティのそれぞれは、スポーク構造が荷重を受けてたわむのを可能にすることを特徴とするホイール・タイヤ組立体。
【請求項２】
前記スポーク構造はポリマー材料を含むことを特徴とする、請求項１に記載のホイール・タイヤ組立体。
【請求項３】
前記スポーク構造は均質ポリマー材料を含むことを特徴とする、請求項１に記載のホイール・タイヤ組立体。
【請求項４】
前記複数のキャビティはそれぞれ、前記組立体の回転軸線の周りに共通の断面形状を有することを特徴とする、請求項１に記載のホイール・タイヤ組立体。
【請求項５】
前記複数のキャビティはそれぞれ、前記スポーク構造の一様な軸線方向の厚さに等しい共通の軸線方向の長さを有することを特徴とする、請求項１に記載のホイール・タイヤ組立体。
【請求項６】
前記組立体は、前記スポーク構造の可撓性／剛性をさらに調整できるように前記各キャビティの周りに周方向および半径方向において織り交ぜるように配置された補強膜をさらに有することを特徴とする、請求項１に記載のホイール・タイヤ組立体。
【請求項７】
前記スポーク構造は一様なゴム材料を含むことを特徴とする、請求項１に記載のホイール・タイヤ組立体。
【請求項８】
移動車両を空気圧を用いずに支持する方法であって、
中央内側ハブを水平軸線の周りで回転させるステップと、
前記中央ハブを外側リング構造に取り付けるステップと、
前記中央ハブと可撓性を有するリムとの間においてスポーク構造を軸線方向および半径方向に延ばすステップと、
前記スポーク構造において軸線方向に延びる複数のキャビティを前記中央ハブの周りに同心円状に画定するステップと、
前記スポーク構造の一部が垂直方向にたわむように前記スポーク構造に対して垂直方向に荷重を加えるステップとを含むことを特徴とする方法。
【請求項９】
前記スポーク構造はポリマー材料を含むことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記スポーク構造は均質ポリマー材料を含むことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
前記複数のキャビティのそれぞれは、前記水平軸線に対する共通の断面形状を有することを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記複数のキャビティのそれぞれは、前記スポーク構造の一様な軸線方向の厚さに等しい共通の軸線方向の長さを有することを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１３】
前記スポーク構造の可撓性／剛性をさらに調整できるように補強膜を前記複数のキャビティのそれぞれの周りに周方向および半径方向において織り交ぜるように配置するステップをさらに含むことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
前記スポーク構造の可撓性／剛性を調整するステップと、補強膜を前記各キャビティの周りに周方向および半径方向において織り交ぜるように配置するステップとをさらに含むことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
前記スポーク構造は一様なゴム材料を含むことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【請求項１６】
前記スポーク構造に所定の荷重を加えて軸を座屈させるステップをさらに含むことを特徴とする、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホイール／タイヤ組立体に関し、より詳細には、非空気圧ホイール／タイヤ組立体に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラジアル空気入りタイヤは、プライ補強材を利用してリムとベルト層との間において荷重を保持し移動させる。荷重を保持するにはこのようなプライコードに張力を加える必要がある。このようなプライコードに対する張力は、タイヤの内側チャンバ内の加圧された空気によって加えられる。空気圧が失われた場合、空気入りタイヤの耐荷重能力が著しく低下する。空気圧が徐々に失われるかまたは急激に失われるのを防止することは、タイヤ製造業者の課題である。１つの解決策として非空気入りタイヤが提案されている。トップローダー非空気入りタイヤは、その耐久性、速度定格／限界、および耐荷重能力を空気入りタイヤのレベルまで高めることができれば空気入りタイヤと同様に動作することができる。
【０００３】
多くのトップローダー非空気入りタイヤは、ポリマースポークを利用して車両の荷重を保持する。スポークが荷重をリムからシェアバンドへと移動させる。このようなタイヤのスポークにおいて使用されるポリマー材料の特性に起因して、このようなタイヤの性能は制限される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、上記の制限を解消し、このようなスポークの耐荷重能力および耐久性、したがって、トップローダー非空気入りタイヤの性能を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
移動車両用の本発明による車両・タイヤ組立体は、内側中央ハブと、中央ハブ上に取り付けられた外側シェアバンド・トレッド構造と、中央ハブとシェアバンド・トレッド構造との間を延びるスポーク構造とを含む。スポーク構造は、中央ハブの周りに同心円状に配置された複数のキャビティを画定し、それによって各キャビティは、スポーク構造が荷重を受けてたわむのを可能にする。
【０００６】
組立体の別の態様によれば、スポーク構造はポリマー材料を含む。
【０００７】
組立体のさらに別の態様によれば、スポーク構造は均質ポリマー材料を含む。
【０００８】
組立体のさらに別の態様によれば、各キャビティは、組立体の回転軸線の周りに共通の断面形状を有する。
【０００９】
組立体のさらに別の態様によれば、各キャビティは、スポーク構造の一様な軸線方向の厚さに等しい共通の軸線方向の長さを有する。
【００１０】
組立体の別の態様によれば、組立体は、スポーク構造の可撓性／剛性をさらに調整できるように各キャビティの周りに周方向および半径方向において織り交ぜるように配置された補強膜をさらに有する。
【００１１】
組立体のさらに別の態様によれば、スポーク構造は一様なゴム材料を含む。
【００１２】
本発明による方法は、移動車両を空気圧を用いずに支持する。この方法は、中央内側ハブを水平軸線の周りで回転させるステップと、中央ハブを外側リング構造に取り付けるステップと、中央ハブと可撓性を有するリムとの間においてスポーク構造を軸線方向および半径方向に延ばすステップと、スポーク構造において軸線方向に延びる複数のキャビティを中央ハブの周りに同心円状に画定するステップと、スポーク構造の一部が垂直方向にたわむようにスポーク構造に対して垂直方向に荷重を加えるステップとを含む。
【００１３】
この方法の別の態様によれば、スポーク構造はポリマー材料を含む。
【００１４】
この方法のさらに別の態様によれば、スポーク構造は均質ポリマー材料を含む。
【００１５】
この方法のさらに別の態様によれば、各キャビティは、水平軸線に対する共通の断面形状を有する。
【００１６】
この方法のさらに別の態様によれば、各キャビティは、スポーク構造の一様な軸線方向の厚さに等しい共通の軸線方向の長さを有する。
【００１７】
この方法の別の態様によれば、さらなるステップによって、スポーク構造の可撓性／剛性をさらに調整できるように補強膜を各キャビティの周りに周方向および半径方向において織り交ぜるように配置する。
【００１８】
この方法のさらに別の態様によれば、さらなるステップによって、スポーク構造の可撓性／剛性を調整し、補強膜を各キャビティの周りに周方向および半径方向において織り交ぜるように配置する。
【００１９】
この方法のさらに別の態様によれば、スポーク構造は一様なゴム材料を含む。
【００２０】
この方法のさらに別の態様によれば、さらなるステップによって、スポーク構造に所定の荷重を加えて軸を座屈させる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明による例示的な組立体の概略側面図である。
【図２】図１の例示的な組立体の一部の概略斜視図である。
【図３】本発明によるさらに別の例示的な組立体の概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は、添付の図面を参照する本発明のいくつかの例についての以下の説明によってより明確に理解されよう。
【００２３】
引用によって本明細書に全体的に組み込まれる米国特許出願公開第２００４／００６９３８５号明細書に記載されたような一般的なホイールは、複数の軽量複合ばねによって中央ハブに柔軟に連結された外側リムを有してもよい。これらのばねは、リムおよびハブに固定された複数のプレートであってもよい。ハブは、減速歯車ユニットと電気モータの少なくとも一方を含んでもよく、車両シャシを各ホイールに連結するためのサスペンション機構を有してもよい。リムは、炭素繊維強化ナイロン材料などの可撓性を有する複合材料から構成されてもよく、ツインゴムタイヤと、地面に係合しトラクションを改善する、周方向に間隔を置いて配置された複数の半径方向クリートとを有してもよい。ハブは、炭素繊維強化複合材料から形成されてもよい。
【００２４】
別の一般的なホイールは、グリップを改善するように複合リムに結合された成形されたトレッドを有するゴムストリップを有してもよい。さらに、リムとハブを相互に連結する各ばねは、Ｓ字形軽量複合ばねであってもよい。
【００２５】
さらに別の一般的なホイールは、複数のＳ字形ばねによってハブに連結されたリムを有してもよい。各ばねは、ハブに取り付けられた内側端部とリムに取り付けられた外側端部とを有してもよい。成形されたトレッドを有するゴムストリップの異なる構成が、リムの外側の周りに延びてもよい。
【００２６】
さらに別の従来のホイール／タイヤ組立体は、炭素繊維強化ポリアミドなどの軽量複合材料から形成されてもよい。組立体は、円筒形の中央ハブと、可撓性を有する円形の外側リムとを有してもよく、円形のリムは、中央ハブと円形のリムとの間を延びる無端ループ状ばね帯によって中央ハブ上に取り付けられる。ばね帯によって６つの半径方向ループが画定されてもよい。ばね帯は、接着と、粘着と、はんだ付けと、ボルトとリベットとクランプのうちの少なくとも１つによる機械的固定とのうちの少なくとも１つなどの任意の適切な手段によって中央ハブおよび円形リムに取り付けられてもよい。組立体は、中央ハブ上に取り付けられ、中央ハブと同軸であり、中央ハブから半径方向外側に配置されたリミットストップディスクをさらに有してもよい。ストップディスクの外周縁部は、円形のリムが半径方向内側に事前に設定された距離だけ屈曲したときに円形のリムに係合するように、円形リムの内面から半径方向内側に間隔を置いて配置されてもよい。
【００２７】
図１に示されているように、本発明による例示的なホイール／タイヤ組立体１４０は、たとえば、標準的なタイヤゴム化合物１２０または他のポリマーなどの軽量ポリマー材料から形成されてもよい。組立体１４０は、押し出し成形された円筒形の内側形状１４１と、シェアバンド・トレッド構造を含んでもよい押し出し成形された円筒形の外側形状１４２、すなわちスポーク構造とを有してもよい。
【００２８】
内側形状１４１と外側形状１４２はともに、内側形状１４１の周りに同心円状に配置された円筒形の複数のキャビティ１１１を画定してもよく、円筒形のキャビティ１１１は、荷重を受けてこの構成がたわむのを可能にし、それによって、１）乗り心地および組立体１４０のフットプリント内のトラクションに関する可撓性と、２）車両のハンドリング、低転がり抵抗、および組立体１４０内の低発熱に関する剛性との適切なバランスを取る。円筒形の各キャビティ１１１は、さらに組立体の重量を減らす場合があり、一方、各キャビティの円筒形状は、内側形状１４１および外側形状１４２内に基本的に均質で一様な圧力分布を維持することがある。円筒形の各キャビティ１１１の寸法および数は、組立体１４０の可撓性／剛性をさらに調整できるように、一定でなくてもよくあるいは均一にされてもよい。
【００２９】
図１の組立体１４０は、内側形状１４１を外側形状１４２にさらに固定することができ、かつ組立体１４０の可撓性／剛性をさらに調整できるように、円筒形の各キャビティ１１１の周りに周方向および半径方向において織り交ぜるように配置された補強膜１１５をさらに含んでもよい。膜１１５は、組立体１４０の動作パラメータをさらに向上させるように金属と、ポリマーと、複合材料と、他の適切な材料のうちの少なくとも１つによって構成されてもよい。膜１１５の各層の寸法および数は、組立体１４０の可撓性／剛性をさらに調整できるように一定でなくてもよく、あるいは均一にされてもよい。
【００３０】
図２および図３に示されているように、本発明による別の例示的なホイール／タイヤ組立体２４０は、たとえば、標準的なタイヤゴム化合物２２０または他のポリマーなどの軽量ポリマー材料から形成されてもよい。組立体２４０は、円筒形の中央ハブ２４１と、中央ハブの軸線方向に延びる複数の突起２４３によって中央ハブ２４１上に取り付けられた可撓性を有する円形の外側リム２４２、すなわちスポーク構造とを有してもよい。各突起がリム２４２の三角形の複数のキャビティ２４４に挿入され、それによって中央ハブ２４１をリムに固定した後、別のリング構造（不図示）が各突起２４３の外側端部を固定してもよい。リム２４２は、その半径方向外面にシェアバンド・トレッド構造をさらに含んでもよい。
【００３１】
図３に示されているように、リム２４２は、さらに重量を減らし、応力をリム全体にわたって分散させるように三角形の複数のキャビティ２４４と複数の二次キャビティ２４６とを含んでもよい。リム２４２は、標準的なタイヤ化合物２２０の押出し成形と、樹脂トランスファ成形と、射出成形と、圧縮成形のうちの少なくとも１つによって形成されてもよい。強度を高めるようにリム２４２に布補強材が付加されてもよい。接着剤または他の適切な方法によって組立体２４０にトレッドが固定されてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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