(57)【要約】  本発明の特定の実施形態は、タイヤ−ホイールアセンブリにおける力の不均衡、力の変動及び／または振動の減衰の改善された修正のための方法及び組成物から構成される。特定の実施形態においては、組成物はタイヤ−ホイールアセンブリの加圧空洞の内部に位置決めされる複数の粒子を含む。他の実施形態はタイヤ平衡素材または粘弾性素材を含有する空隙を提供する。また粒子は粘弾性素材で形成することもできる。本発明の方法は、タイヤ−ホイールアセンブリを設ける工程と、空隙を有する複数の粒子を設ける工程と、複数の粒子をタイヤ−ホイールアセンブリ内の加圧空洞内に配置する工程とを含む。【選択図】図６Ａ
2012514563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤ−ホイールアセンブリにおける力の不均衡、力の変動及び／または振動の減衰の改善された修正のための組成物であって、
前記組成物は前記タイヤ−ホイールアセンブリ内において位置決めされる複数の粒子を含み、
前記粒子はそれぞれ空隙を備えてなる組成物。
【請求項２】
前記空隙は前記粒子内において略同心円状に収容される請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記粒子の本体は第１素材で形成され、前記空隙は第２素材を少なくとも部分的に充填される請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
前記第２素材は流体である請求項３に記載の組成物。
【請求項５】
前記第２素材はタイヤ平衡素材である請求項３に記載の組成物。
【請求項６】
前記第２素材はエネルギー吸収素材である請求項３に記載の組成物。
【請求項７】
前記第１素材は粘弾性素材である請求項３に記載の組成物。
【請求項８】
前記粒子は球体である請求項１に記載の組成物。
【請求項９】
前記空隙は球体である請求項８に記載の組成物。
【請求項１０】
前記空隙は前記粒子の外側表面と連通する請求項１に記載の組成物。
【請求項１１】
前記粒子は直径が０．１８７５インチないし４インチである請求項１に記載の組成物。
【請求項１２】
タイヤ−ホイールアセンブリにおける力の不均衡、力の変動及び／または振動の減衰の改善された修正のための方法であって、前記方法は、
タイヤ−ホイールアセンブリを設ける工程と、
複数の粒子を設ける工程であって、前記粒子はそれぞれ空隙を備えてなる工程と、
前記複数の粒子を前記タイヤ−ホイールアセンブリ内の加圧空洞内に配置する工程と
を含む方法。
【請求項１３】
前記空隙は前記粒子の内部で略同心円状に存在する請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記粒子の本体は第１素材で形成され、前記空隙は第２素材を少なくとも部分的に充填される請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２素材は流体である請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第２素材はタイヤ平衡素材である請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記第２素材はエネルギー吸収素材である請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１素材は粘弾性素材である請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記粒子は球体である請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
前記空隙は球体である請求項１２に記載の方法。
【請求項２１】
前記空隙は前記粒子の外側表面と連通する請求項１２に記載の方法。
【請求項２２】
前記粒子は直径が約０．１８７５インチないし４インチである請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願とのクロスリファレンス】
【０００１】
本件国際特許出願は、２００９年１月９日に出願した米国特許仮出願第６１／１４３，５４３号の優先権及びそれに基づく利益を主張するものであり、上記仮出願の開示内容は本明細書中で参考として組み入れられる。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、タイヤ及びホイール（「タイヤ−ホイール」）アセンブリの動作中において空気入りタイヤ及び／またはホイールに及ぼされる力の変動及び／または振動を軽減する際に用いられる複数の粒子を含む組成物に関する。具体的には本発明は、空気などの流体を収容する空洞を有する粒子もしくは他の媒体を含有する組成物、または他のタイヤ平衡素材もしくはエネルギー吸収素材を提供する。
【背景技術】
【０００３】
タイヤは、車両に用いて車両の操作及び乗り心地を改善するものである。しかしタイヤは、不均衡、異常及び外乱にさらされ、その結果として力の変動及び振動がタイヤに、そして究極的には車両に及ぼされることになる。結局のところ、不均衡、力の変動及び振動によって、車両の操作、安定性及び乗り心地が低減し、その上、タイヤの過剰な摩耗にもつながる。したがって、タイヤ、タイヤ−ホイールアセンブリそして究極的には車両、に及ぼされる不均衡、力の変動及び振動を、完全になくすのではないにせよ、軽減させることは概して望ましい。
【０００４】
一般的には車両は、ばね下重量とばね上重量とを含む。一般的に、ばね下重量は、車両サスペンションシステムによって支承されない車両部分、例えばタイヤ−ホイールアセンブリ、ステアリングナックル、ブレーキ及び車軸を備える。逆に、ばね上重量は概して、車両サスペンションシステムによって支承される他の車両部分を含む。ばね下重量は、ジョイントの摩耗、ホイールのミスアライメント、ホイールの不均一性及びブレーキ引きずりなど種々の原因に起因する外乱及び振動の影響を受けやすい。外乱及び振動はまたタイヤを原因として発生することもあり、例えばタイヤの不均衡、タイヤの不均一性及びトレッドの不ぞろいな摩耗などタイヤの欠陥が原因となることがある。
【０００５】
タイヤの不均衡は概して、タイヤの回転軸線に対するタイヤ側面における重量の不均一な配分に起因する。こうした不均衡は、タイヤ重量がタイヤに沿って側面から側方への方向すなわち横方向に均一でない場合にも発生することがある。タイヤの不均衡を解消するために、特定の位置に追加的なおもりを配置し、タイヤ周りにおける均一性のとれた重量の配分を提供することもできる。タイヤの不均衡を修正したりタイヤ−ホイールアセンブリの平衡を保ったりするのに、クリップ式の鉛のウエイトまたは鉛のテープウエイトなどのバランスウエイトがしばしば用いられる。こうしたバランスウウェイトは、ホイールのうち、釣合い試験機によって指示された位置に適用される。複数の粒子または粉末素材をタイヤ加圧空洞内に封入することによって平衡を実現することも可能であり、このタイヤ加圧空洞は遠心力によってタイヤの内表面に押し付けられるため、いかなる不均衡も修正される。しかし、タイヤ−ホイールアセンブリがいかに完璧に平衡されたとしても、タイヤがその他の外乱や振動にさらされることを免れるものではない。以下に完璧に平衡されたタイヤといえども、タイヤの不均一性に起因する重大な振動を受けることはあり得るのである。したがって、平衡されたタイヤ−ホイールアセンブリであっても、車両運行中にタイヤ−ホイールアセンブリに影響を与える不均一性を修正することはできない。
【０００６】
タイヤの不均一性とは、タイヤの形状及び構造における欠陥のことである。不均一性はタイヤの性能に影響を及ぼすのであり、よって、その影響は、負荷時のタイヤの特定の動的特性を判定することによって測定及び定量化することができる。また不均一性は、タイヤ１１の接地部分Ｂを介して、タイヤ１１に及ぼされる力の変動を生じさせる。例えば、タイヤは特定の円錐形を有することがあり、これは円錐状に回転するタイヤの傾向なのであり、これによって、タイヤは、負荷状態で回転するとき、側面方向に平行移動するのである。また、タイヤはプライステアを経験することがあり、これもまたタイヤの動作中において側面方向に平行移動するタイヤの傾向を定量化するものである。しかしこれは、タイヤ内部におけるタイヤ成分の方向配置によるものであって、タイヤの物理的形状によるものではない。したがって、タイヤが負荷状態で回転するとき、タイヤによって力の変動が及ぼされ得るのであり、これが意味することは、様々なバネ定数を有するタイヤの各部分がタイヤの接地部分（タイヤが作用を及ぼす地表と係合するタイヤの部分）に入り、また該接地部分から出る際に、様々な力レベルがタイヤによって及ぼされ得るということである。不均一性は力の変動試験機によって測定される。
【０００７】
力の変動は、タイヤに対して様々な方向に発生し得るため、したがって、半径方向（垂直）、水平方向（側方から側方へ）及び接線方向（前後）の力の変動として定量化することができる。半径方向の力の変動は、タイヤの回転軸に対して垂直に、タイヤが作用する地表からタイヤの中心を経由して上方向に延伸する垂直軸に沿って作用する。半径方向の力は、垂直方向（例えばホイール「ホップ」）のとき、例えば第１のタイヤ調和振動の際に最大となる。また半径方向の力は、例えば回転するタイヤにおける正味質量不均衡の半径方向の遠心力に伴い、水平方向（前後、すなわち「サージ」）成分を有することもある。水平方向の力の変動はタイヤの回転軸に対して軸方向に向けられたものであり、一方で接線方向の力の変動は半径方向及び水平方向の力の変動方向に対して垂直に向けられており、これは概してタイヤの移動の前方向及び後方向のことである。水平方向の力は、タイヤのぐらつき、または一定の操舵力のいずれかを生じさせる。接線方向の力、すなわち前後方向の力は、概して、タイヤの接地部分に沿って、タイヤの移動方向に作用し、換言すると、タイヤの外周（例えばトレッド表面）に対して接線方向でありかつタイヤの回転軸に対して垂直（すなわち半径方向及び水平方向の力に対して垂直）な方向に作用する。接線方向の力の変動はタイヤへの「プッシュプル」効果として経験される。タイヤ−ホイールアセンブリのミスアライメントに起因して力の変動が発生することもある。
【０００８】
タイヤは車両のばね上重量を支承することから、タイヤが受けるいかなる動的な凹凸や外乱も、望ましくない外乱や振動を車両のばね上重量に伝達するのであり、その結果、望ましくないまたは荒っぽい乗り心地や、車両の操作及び安定性の減少に至ることもある。激しい振動は、ホイールトランプ（ｗｈｅｅｌ  ｔｒａｍｐ）またはホイールホップ（ｗｈｅｅｌ  ｈｏｐ）及びホイールシミー（ｗｈｅｅｌ  ｓｈｉｍｍｙ）（側方から側方への振動）といった危険な状況をもたらすおそれがある。半径方向の力の変動は概して速度に依存するものではないが、前後方向の力の変動は速度に大きく依存して変化することがある。接線方向の力の変動は概して時速４０マイルを下回るわずかなものである。しかし、接線方向の力の変動は、時速６０マイルを超える速度で回転するバランスのとれたタイヤにおける許容不可能な振動の主要な原因としての半径方向の力の変動を上回るのであり、また接線方向の力の変動は、時速８０マイルに近い速度において、半径方向の力の変動の２倍の大きさに急拡大することがある。現時点において、接線方向の力の変動を軽減させるための実行可能な方法は存在しない。
【０００９】
過剰な力の変動の修正方法としては、研削などの手段によってタイヤトレッドの肩部及び／または中央部からゴムを取り除く方法がこれまでに開発されてきた。こうした方法は、例えば、自由回転するローディングドラムの表面に被測定タイヤを接触させて回転させるためのアセンブリといった力の変動または均一性機械を用いて実施されるのが通常である。この配置によって、ローディングドラムは回転するタイヤによって及ぼされる力に依存する方法で動くのであり、そのため、各種の力は適切に配置された測定装置によって測定可能となる。コンピュータは、力の測定結果を解析し、該コンピュータにより制御される研削機はタイヤトレッドからゴムを除去する。しかし、タイヤの研削は一定の不利点を伴う。例えば研削は、タイヤのトレッドの使用可能期間を減少させることがあり、タイヤの外観の魅力を損ねかねず、あるいは、タイヤが車両に装着されて使用されている間に異常な摩耗の進行を招くこともあり得る。研究によると、研削は接線方向の力の変動を軽減させることはない（Ｄｏｒｆｉ、「タイヤの不均一性とハンドルの振動（Ｔｉｒｅ  Ｎｏｎ−Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｉｅｓ  ａｎｄ  Ｓｔｅｅｒｉｎｇ  Ｗｈｅｅｌ  Ｖｉｂｒａｔｉｏｎｓ）」、Ｔｉｒｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ＆  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、ＴＳＴＣＡ、  Ｖｏｌ．  ３３、  Ｎｏ．  ２、  Ａｐｒｉｌ−Ｊｕｎｅ  ２００５  ｐ  ９０−９１）。事実、タイヤの研削はタイヤ内における接線方向の力の変動を増加させることもあり得る。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Ｄｏｒｆｉ、「タイヤの不均一性とハンドルの振動（Ｔｉｒｅ  Ｎｏｎ−Ｕｎｉｆｏｒｍｉｔｉｅｓ  ａｎｄ  Ｓｔｅｅｒｉｎｇ  Ｗｈｅｅｌ  Ｖｉｂｒａｔｉｏｎｓ）」、Ｔｉｒｅ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ＆  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、ＴＳＴＣＡ、  Ｖｏｌ．  ３３、  Ｎｏ．  ２、  Ａｐｒｉｌ−Ｊｕｎｅ  ２００５  ｐ  ９０−９１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
今日、タイヤの不均衡、力の変動、及び振動を効果的に軽減させる必要性が存在している。それによって、過剰な力の変動を有するタイヤを用いることができる。例えば、新しいタイヤで過剰な力の変動を有するものであっても、廃棄処分せずに使用することができる。さらに、タイヤの寿命期間中に進行するタイヤの摩耗または車両部品のミスアライメントなどに起因する力の変動及び振動の削減及び／又は修正に対するニーズが存在する。ここで、そのような削減及び／又は修正は、（性能上の問題が確認された後に各タイヤを分析したり修正したりする目的でタイヤを車両から取り外さなかった場合）力の変動及び／又は振動の進行と並行して発生することがあり得る。また、回転抵抗やタイヤの接地部分における衝撃エネルギー損失の軽減に対するニーズも依然として存在している。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、力の不均衡や力の変動の改善された修正及び／又はタイヤ−ホイールアセンブリにおける振動の減衰のための組成物及び方法を含む。ある特定の実施形態において、前記組成物はタイヤ−ホイールアセンブリ内に配置される複数の粒子を含み、ここで前記粒子はそれぞれ空隙を備えている。
【００１３】
他の実施形態において、本発明は、力の不均衡や力の変動の改善された修正のための、及び／又はタイヤ−ホイールアセンブリにおける振動の減衰のための方法を含む。ある特定の実施形態において、前記方法はタイヤ−ホイールアセンブリを提供する工程と、タイヤ−ホイールアセンブリ内に配置される複数の粒子を提供する工程とを含み、ここで前記粒子はそれぞれ空隙を備えている。さらに別の工程は、前記複数の粒子をタイヤ−ホイールアセンブリ内の加圧空洞に配置することを含む。
【００１４】
本発明の上記及びその他の目的、構成及び利点は、添付の図面に示されるように、以下に記述する本発明の特定の実施形態のさらに詳細な説明から明白となるであろう。なお、添付の図面における同一の符号は本発明の同一の部品を表すものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ばね上質量とばね下質量との関係を示す車両の単一ホイールモデルを示す。
【図２】リムによって担持される従来型のタイヤ−ホイールアセンブリの部分側面図であり、道路など関連する支持表面の上で静止しかつ同支持表面にもたれるタイヤトレッドの下部すなわち「接地部分」を示す。
【図３】図２のタイヤ−ホイールアセンブリを含む車両の従来型のリア・ポジションのばね下重量の軸方向の垂直断面図であり、さらに、タイヤが路面上で荷重のかかった状態のときの接地部分の横方向の広がりを示す。
【図４】図３のタイヤ−ホイールアセンブリが回転しているときの断面図であり、タイヤが回転している時にタイヤと路面との間で作用する変化や程度の相異なる複数の半径方向の負荷力を示しており、また粒子の混合物が多様な半径方向の衝撃力に応じながら所定の位置に保たれている様子を示す。
【図５】回転／走行状態下のタイヤの図４に基づく均一化過程における衝撃力と粒子混合物の位置との関係を示すグラフである。
【図６Ａ】中央空洞（すなわち空隙）を有する球状粒子であって、回転重量バランスを保つ粒子を提供する本発明の一実施形態に係る球状粒子の断面図である。
【図６Ｂ】開示される発明の代替実施形態に係る、中央空洞を有する楕円形上の粒子の断面図である。
【図７Ａ】非中央の内部空洞を有する球状粒子であって、回転重量バランスを有しない粒子を提供する本発明の他の代替実施形態に係る球状粒子の断面図である。
【図７Ｂ】本発明の他の代替実施形態に係る、非中央の内部空洞を有する楕円形上の粒子の断面図である。
【図８】第２の物質又は媒体を充填された中央の空洞を有する、本発明の他の代替実施形態に係る球状粒子の断面図である。
【図９】球状粒子であって、前記球状粒子の内部及び外面沿いに位置する複数の空洞を有する、本発明の他の代替実施形態に係る球状粒子の断面図である。
【図１０】図６Ａ、７Ａ及び８に示す回転楕円体形状の粒子の斜視図である。
【図１１】図６Ｂ及び７Ｂに示す楕円形状の粒子の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
まず図１を参照すると、車両の単一ホイールモデルを示す図であり、ここで符号Ｍｓは、車両のばね上構造の重量（以下「ばね上重量」と称す）を指し、Ｍｕは、車両のばね下構造の重量（以下「ばね下重量」と称す）を指す。ばね下重量Ｍｕは概して、車両の部品のうち、車両サスペンションシステムによって支承されていないすべての部品からなるものであり、例えばタイヤ−ホイールアセンブリ、ステアリングナックル、ブレーキ及び車軸である。逆にばね上重量Ｍｓは、車両の部品のうち、車両サスペンションシステムによって支承されたすべての部品のことである。記号Ｋｓは車両ばねのばね定数を指し、Ｃｓはショックアブソーバの減衰力を指す。ばね下重量Ｍｕは、ジョイントの摩耗、ホイールのミスアライメント、ブレーキ引きずり、異常なタイヤ摩耗など様々な発生源による外乱及び振動による影響を受けやすいものである。ばね下重量Ｍｕもまた、タイヤもしくはホイール、またはタイヤ−ホイールアセンブリの不均衡による影響を受けやすい。車両用タイヤは弾性を有し、路面上の車両のばね上重量Ｍｓを支持するものであり、このばね上重量Ｍｓは記号Ｋｔで示されるタイヤのばね定数によって表示される。タイヤまたはホイールのいかなる不均一性も多様なばね定数Ｋｔを生じさせ、そのため、タイヤの回転時にばね下重量Ｍｕの変動が発生する可能性がある。さらに、運転中のタイヤが受けるいかなる外乱も衝撃を生じさせ、そのため、力の変動及び振動がタイヤを介して最終的には車両のばね上重量Ｍｓに伝搬される。それぞれの例において、不均衡、力の変動及び／または振動がばね上重量Ｍｓに伝達され、その結果、車両の乗り心地、安定性及び／または操作性が低減する。
【００１７】
次に図２及び３を参照すると、タイヤ−ホイールアセンブリ１０が図示されており、これは図１に記載のばね下重量Ｍｕの一要素である。タイヤ１１と、タイヤ膨張弁を備えるホイール（すなわちリム）１２とは、タイヤ−ホイールアセンブリ１０の形を規定する。タイヤは半径方向に曲がろうとする傾向があり、側壁ＳＷ１、ＳＷ２（図２、３及び４）は、例えば地面や路面などの動作表面Ｒ上で静止または走行するときの負荷状態で外側に膨れようとする傾向がある。曲がりの量は、タイヤの構造、膨張の他、タイヤ１１に作用する負荷に依存する。
【００１８】
タイヤ１１は動作表面ＲをトレッドＴと係合させ、トレッドＴはトレッドが動作表面Ｒに押し付けられる際に接地部分Ｂを形成する。接地部分Ｂは、長さＬと水平幅Ｗとを有する形状を形成する。タイヤ１１はまた、タイヤ１１をホイール１２との接触部分において保護するビードＢ１、Ｂ２も具備する。タイヤのたわみ、トレッドの圧縮及び／または摩擦損失を受けると、タイヤ１１は負荷状態時に回転に抵抗する。そのため、各タイヤ１１は、負荷状態で動作するとき、測定可能な回転抵抗を有する。
【００１９】
タイヤ−ホイールの不均衡及び車両のばね下重量Ｍｕと関連する不均一性の修正は、車両及びそのタイヤの操作性、寿命及び全体性能を損なう望ましくない振動を軽減する上で有益である。不均衡と不均一性が修正されない場合、過剰な力の変動によって過剰な振動が発生し、及び／または車両の操作性、安定性及び乗り心地が最適なものではなくなり、タイヤ及びその他の車両部品の過剰な摩耗が生じることがある。前述の通り、タイヤ−ホイールアセンブリ１０のバランスがとれている（すなわち、おもりによって質量平衡がとれている）場合であっても、不均一性及び振動が存在することがある。その理由は、不均一性がタイヤ内に独立して存在していることがあること、及び／または、ブレーキ引きずり、ステアリングまたはサスペンションリンク機構部の摩耗、路面状態の変化、タイヤ摩耗またはミスアライメント、及び外乱物に衝撃（「外乱物衝撃」）を与える一またはそれ以上のタイヤなどに起因することがあり得ることである。したがって、タイヤまたはホイールの不均衡の修正に加えて、タイヤ−ホイールアセンブリ１０の動作中に生じる力の変動及び振動を軽減、最小化及び／または修正すること、そしてそれを短時間で達成すること（すなわち、こうした力及び振動の修正を行うための応答時間を最小限にすること）というニーズもまた存在する。この応答期間は回復期間とも呼ばれる。
【００２０】
質量または重量不均衡、力の変動、及び／またはタイヤ−ホイールアセンブリ関連の振動を実質的に削減、最小化または修正するため、タイヤ−ホイールアセンブリ１０の内部の加圧空洞Ｉに複数の微粒子（または粒子）２０が充填される。加圧空洞Ｉは概してタイヤ１１とホイール１２との間に配置される。特定の実施形態において、粒子２０は、タイヤ−ホイールアセンブリ１０と関連する（すなわち、タイヤ１１またはホイール１２と関連する）質量または重量不均等を軽減及び／または実質的に除去することが可能である。さらに、粒子２０は半径方向の力の変動、水平方向の力の変動、そして接線方向の力の変動をさえも軽減することができ、またタイヤ１１及び車両のばね下重量Ｍｕを介して及ぼされる振動を軽減または減衰することもできる。さらに、粒子２０もまたタイヤの回転抵抗を軽減することができる。粒子２０は加圧空洞Ｉ内で自由に流動するため、粒子２０は、必要に応じて空洞内での位置を変えることで、タイヤ１１の動作中、及びタイヤ１１の、及び／またはタイヤ−ホイールアセンブリ１０のホイール１２の稼働寿命中に発生し得る質量または重量不均衡、力の変動、及び／または振動に適応しおよびこれを軽減することができる。タイヤ１１及び／またはホイール１２の質量または重量不均衡の軽減及び／または修正は、ホイールの内表面又は外表面に取付け得る他のタイヤ平衡製品、例えば鉛のおもりまたはその他の平衡ストリップを用いる代わりに達成し得る。さて、こうしたタイヤ平衡製品またはおもりは、粒子２０と組み合わせて用いることもできる。例えば、タイヤ−ホイールアセンブリ１０がまずバランスされ、その後、複数の粒子２０がタイヤ−ホイールアセンブリ１０に充填される、といった手順による場合である。
【００２１】
複数の粒子２０はタイヤ圧力弁を介して加圧空洞Ｉに充填することもでき、または、粒子２０がバルブ開口部よりも大きい場合、タイヤ１１がホイール１２に完全に取り付けられる前に、粒子２０を空洞Ｉ内に配置することもできる。粒子２０を圧力弁を介する以外の方法で空洞Ｉ内に配置する場合には、粒子２０を例えば分解可能なバッグに入れてまたは粒子２０のブリケットとして自由形状でまたは集合形状で空洞Ｉに配置してもよい。運転時において、タイヤ動作中に空洞Ｉが温まり及び／または前記バッグまたはブリケットが転がり回ると、前記バッグまたはブリケットは後のタイヤの動作中に劣化し、自由形状の粒子２０ができる。このプロセスは車両の各タイヤ−ホイールアセンブリ１０について繰り返し行うことができ、これが完了すると各タイヤ−ホイールアセンブリ１０は、力の変動及び振動が減衰及び／または吸収されるため、力の変動及び振動が軽減された状態で回転することができる。
【００２２】
図６Ａ及び６Ｂを参照すると、粒子２０は１つまたはそれ以上の空隙（すなわち空洞）４０を粒子本体３０内に有することとしてもよい。空隙４０を設けることで、粒子２０の平衡性能及び／またはエネルギー吸収性能を向上させることができる。例えば、空隙４０を空気または他の気体を収容させ、あるいは例えば粘着性または粘弾性のエネルギー吸収素材など他の何らかの固体または流体の素材を少なくとも部分的に充填して、粒子２０の変形及び／または反発に影響を与えることもできる。例えば、空隙４０を備えた粒子２０は、タイヤ動作中に粒子２０がタイヤの内部に衝撃を与えるとき、粒子２０が空隙４０を備えていない場合と比べてより大きく変形することがある。粒子２０の変形を増加させることにより、さらに多くのエネルギーが粒子２０によって吸収され、タイヤを介してまたはタイヤ内に作用する力の変動及び／または振動はさらに軽減する。ある特定の配置においては、粒子の内側すなわち空隙４０に粘弾性素材を充填してエネルギー吸収性能を改善させることもできる。一方、粒子２０の外側をより耐久性の高い素材で形成してもよく、そのような素材はタイヤ内部の環境及び衝撃によりよく耐えることができるため、粒子２０の有用寿命を増すことができる。さらに、空隙４０はおもり素材またはタイヤ平衡素材を収容することとしてもよく、この平衡素材は、タイヤ−ホイールアセンブリ１０の質量または重量不均衡を軽減または修正する粒子２０の性能を向上させるものであり、ここでそのような平衡素材は、例えば、粒子２０の包囲体３０を形成する素材よりも高い密度または比重を有することとしてもよい。
【００２３】
例えば図７Ａに示す特定の実施形態においては、１つまたはそれ以上の穴すなわち開口部４２が空隙４０からその空隙４０と対応粒子２０の外側との間を延在し、これにより、空隙４０は通気され、粒子２０はタイヤ動作中に粒子衝撃を受けると直ちにいっそう変形し（すなわち圧縮され）、及び／または、空隙４０内の空気または気体の圧縮または増加加圧を低減することとしてもよい。これにより、タイヤ動作中に粒子衝撃を受けたときの粒子の反発（すなわち、タイヤ動作中における粒子２０のエネルギー吸収能力の増加）性能がさらに低減することもあり、なぜなら気体または空気はタイヤ衝撃中にタイヤの内部空洞Ｉ内へと通気させられ、衝撃中に粒子２０が変形する際に空隙４０内に収容される空気または気体をさらに圧縮するという粒子の能力が低減するからである。それぞれの穴または開口部４２はいかなる形状またはサイズから構成されることとしてもよいものとすることが想定される。
【００２４】
粒子２０は、規則的であると不規則的であるとを問わずいかなる所望の形状であってもよい。例えば図６Ａ及び６Ｂに示す例を参照すると、粒子２０はそれぞれ回転楕円体または楕円で構成することができる。特に回転楕円体は、図６Ａ及び１０の例に示すように、球形状の粒子または球体で構成される。粒子２０は、タイヤ−ホイールアセンブリ１０のいかなる新しいまたは常に変化する不均衡、力変化または振動の軽減または修正を向上させるように形成してもよい。例えば、球形状の粒子２０は、回転性能の改善を促進して、空洞Ｉ内の粒子２０の移転または操縦性を改善し、タイヤ−ホイールアセンブリ１０の新しいまたは常に変化する不均衡、力変化または振動を修正または軽減するための粒子２０の反応性を改善することができる。さらに別の例を参照すると、非球状の粒子形状（例えば楕円、円筒、立方体またはその他の六面体）は、幾何学的抵抗によって、及び／または粒子の中央軸または回転軸を中心とした粒子２０内の質量または重量不均衡を作り出すことによって、回転に抵抗することができる。これにより、粒子２０は、空洞Ｉ内での定着と位置決めがより速くなるため、いかなる新しいまたは常に変化する不均衡、力変化または振動も軽減または修正される。このように回転に抵抗する非球形の不均衡粒子２０の例は、図６Ｂ、７Ｂ及び１１に図示されている。球状の粒子２０は回転バランスのとれた形状を有しているのに対し、楕円及びその他の形状の物体は少なくとも一つの回転軸を中心として回転バランスされているわけではない、ということができる。
【００２５】
粒子２０は、規則的であると不規則的であるとを問わずいかなる所望の形状であってもよい１つまたはそれ以上の空隙４０を収容することができる。例えば、引き続き図６Ａ及び６Ｂを参照すると、空隙４０はそれぞれ回転楕円体または楕円であってもよい。回転楕円体は例えば図６Ａに示すように球状形状を有する空隙４０を備えており、楕円は図６Ｂに示すように非球形状で構成される。さらに例えば、いかなる空隙４０も、粒子２０を基準として、本明細書で想定されるいかなる形状を含んでもよい。粒子２０の外側の形状と同様に、上述の粒子２０内部における空隙４０の形状及び／または位置決めは、タイヤ−ホイールアセンブリ１０のいかなる新しいまたは常に変化する不均衡、力変化または振動の軽減または修正を向上させるように形成してもよい。例えば、粒子２０内部の中央に（すなわち、同心円状に）ただ一つの左右対称の空隙４０を位置させて、よりよい質量または重量均衡のとれた粒子２０を提供することもできる。これにより、回転性能の改善を促進して、空洞Ｉ内の粒子２０の移転または操縦性を改善し、タイヤ−ホイールアセンブリ１０の新しいまたは常に変化する不均衡、力変化または振動を修正または軽減するための粒子２０の反応性を改善することができる。例として図６Ａを参照すると、ただ一つの球形状の（左右対称の）空隙４０が球形状の（左右対称の）粒子２０内にあることが示されている。ただ一つの左右対称の空隙４０を中央に位置させる代わりに、粒子の中央部分を中心として複数の空隙４０を配置させて、バランスのとれた粒子２０を提供することとしてもよい。別の例では、左右非対称の空隙４０によって、粒子の中央軸または中央部分に対する粒子２０内の質量または重量不均衡を作り出し、回転に抵抗させることもできる。これにより、粒子は、空洞Ｉ内での位置決めがより速くなるため、いかなる新しいまたは常に変化する不均衡、力変化または振動も軽減または修正され、そして軽微な外乱や異常による不必要な移転に抵抗させることができる。図６Ｂを参照すると、非球状（左右非対称）の空隙４０が粒子４０内の中央に（同心円状に）位置して、重量不均衡な粒子２０を提供する。不均衡の（すなわち、重量不均衡の）粒子２０が左右対称で中央に位置する空隙４０を備えてもよいことが想定される。別の例において、粒子２０はいかなる形状の空隙４０をも含むことができると理解されるため、例えば図６Ａに示すような球状の粒子は、非球状または重量不均衡な空隙形状、例えば図６Ｂに示す楕円形状を有することとしてもよい。さらに、複数の空隙４０を、重量不均衡の粒子２０を提供し得るように配置してもよい。以上検討したいずれの実施形態においても、空隙４０は、重み付きの固体または流体を部分的に充填されていてもよいし、そうでなくてもよい。
【００２６】
例えば粒子２０内に重量不均衡を作り出し、その粒子の回転に抵抗させることを目的として、粒子２０内の質量または重量不均衡は、例えば図７Ａ及び７Ｂに示すように、粒子２０内部の非中心（すなわち、非同心円状）に空隙４０を位置決めすることによっても実現できる。いずれにせよ、空隙４０は、例えば、粒子２０の重量均衡を促すために、図６Ａ及び６Ｂに示すように、粒子２０内の所望のいかなる場所、例えば粒子２０内の中心（すなわち、同心円状）に位置決めして配置してもよい。粒子２０内への空隙４０の配置は、例えば図７Ａ及び７Ｂに示すように、本体３０の非一様の厚みｔを提供するような配置とすることもできる。左右対称の及び左右非対称の粒子２０と空隙４０のいかなる組合せも所望のように行うことができ、重量均衡のまたは重量不均衡の粒子２０を提供することが想定される。
【００２７】
図８を参照すると、粒子２０は、第１素材で形成された本体３０と、第２素材５０を少なくとも部分的にあるいは多くても略全体に充填された空隙４０とを含む。一実施形態では、第１素材はただ一つの空隙４０を中心とした、厚みｔによって特徴付けられる殻を形成することもある。粒子２０内のただ一つの空隙４０の位置次第によって、本体の厚みｔは略一定または一様であっても、または可変であってもよい。上述のように、第２素材５０は、例えば、おもりまたはタイヤ平衡素材、あるいは粘着性または粘弾性素材などのエネルギー吸収素材を含んでもよいものと理解される。さらに、第２素材５０は、いかなる流体（すなわち液体または気体）、固体、または合成物を形成してもよい。タイヤ平衡素材または組成物は、Ｆｏｇａｌの発明である米国特許公報第７０２２７５３号または第６９７９０６０号で開示されているいかなる素材または組成物であってもよく、それは、金属製のボールまたは粒子、例えばステンレスのボールまたは粒子、さらには当業者にとって周知のその他のタイヤ平衡合成物、例えば鉄金属及び非鉄金属、セラミック、プラスティック（熱可塑性プラスティックを含む）、ガラス玉及びアルミナで形成されるビード、ショット、粒子、ダスト及び粉末を含む。
【００２８】
図９に示すように、粒子２０はまた、粒子本体３０全体にわたって所望のように離間して配置された複数の空隙４０を備えていてもよい。例えば、引き続き図９を参照すると、空隙４０は粒子本体３０の内部全体に広がっていてもよく、あるいは粒子２０の外側表面に露出してもよい。粒子２０が収容する空隙４０がただ一つの空隙４０であると複数の空隙４０であるとを問わず、いずれの空隙４０も、例えば粒子２０の外側表面から埋設空隙４０へと延在する開口部またはオリフィスを介して、粒子２０の外側と連通することができる。例えば、空隙４０が空洞Ｉ内に収容された空気に露出している場合、空隙４０内に収容されている空気またはその他の物質はタイヤ動作中のいかなる粒子変形中にも実質的に圧縮されることはなく、その結果、そのような変形に対する粒子２０によるいかなる弾性反発または弾性応答をも軽減させ、粒子２０のエネルギー吸収特性を向上させることになる。よって粒子２０は開口セル粒子２０または閉鎖セル粒子２０のいずれであってもよく、これは例えば、開口及び閉鎖セルスポンジ、泡、またはその他のプラスティックもしくはポリマーを形成することができる。空隙４０を備えた粒子２０はまた、粒子２０内に分散された第２素材５０を少なくとも備えた粒子ということもできる。粒子２０は、空隙４０に充填する素材として、第２素材５０に加えて、その他の素材を含んでもよいことが想定される。空隙４０は第２素材５０を含んでも含まなくてもよい。
【００２９】
次に粒子２０の組成物をみると、粒子本体３０は、単体であるいは組み合わせで、ポリマー、プラスティック（熱可塑性プラスティックを含む）、弾性体、流体、または金属を含むいかなる所望の素材で形成してもよく、及び／または、空隙４０は少なくとも部分的にまたは多くても略全体に、単体であるいは組合せで、ポリマー、プラスティック（熱可塑性プラスティックを含む）、エラストマー、流体、または金属を含むいかなる所望の素材を充填されていてもよい。特定の実施形態において、上記の各素材はまたエネルギー減衰または吸収素材を含んでもよく、このエネルギー減衰または吸収素材はいかなる粘着性または粘弾性素材であってもよい。前記粘着性及び粘弾性素材は、他の弾性素材よりも応答性が低い（すなわち、応答反発が極めて少ない）ため、タイヤ動作中に、粒子２０はタイヤに沿ってより速く位置決めされることができ、またその位置をよりよく維持することもでき、こうしてタイヤ力の変動を修正する。さらに、上記減衰特性はまた、タイヤ１１を介して伝達されるいかなる振動を吸収することもできる。粘弾性素材は弾性特性と粘着性特性の双方を有する。例えば、負荷を純粋に弾性な素材にかけるとき、同素材の対応する歪み中に貯蔵されたエネルギーすべてが、前記負荷が除去された後に戻される。逆に、純粋に粘着性の素材の場合は、負荷が除去された後でも、貯蔵された歪みエネルギーを全く戻さないため、純粋な減衰を提供する。よって、粘弾性素材は弾性挙動と粘着性挙動とを組み合わせて、エネルギーを吸収し得るエネルギー減衰素材を提供する。これにより、タイヤ−ホイールアセンブリ１０に作用し又はタイヤ−ホイールアセンブリ１０によって生成される衝撃力と振動とが軽減される。
【００３０】
粘弾性素材の減衰特性は、貯蔵弾性率Ｅ’と損失弾性率Ｅ”とを有するものとして定式化できる。貯蔵弾性率Ｅ’は粘弾性素材の弾性挙動（すなわち弾性応答）に関するものであり、損失弾性率Ｅ”は粘弾性素材の粘着性挙動（すなわち粘着性応答）、換言すると、エネルギーを消散させる素材の能力である。減衰特性はしばしばタンジェント・デルタ（ｔａｎ  ｄｅｌｔａ  または  ｔａｎ  δ）として定量化され、これは損失弾性率Ｅ”（すなわち粘着性応答）の貯蔵弾性率Ｅ’（すなわち弾性応答）に対する比率、すなわちＥ”／Ｅ’である。ｔａｎ  ｄｅｌｔａは、ヒステリシスの測定方法であり、これは周期的変形（載荷と除荷）中に粘弾性エラストマーによって消散されるエネルギーを測定する方法である。ｔａｎｇｅｎｔ  ｄｅｌｔａを用いて素材の粘弾性特性を特性決定することは当業者に周知である。ｔａｎ  ｄｅｌｔａが増加すると、エネルギー損失も増加する。完全に弾性の素材またはポリマーの場合、ｔａｎ  ｄｅｌｔａはゼロである。ｔａｎ  ｄｅｌｔａは温度の影響を受け、その他、素材の構造、例えば結晶性、架橋性及び分子量などの影響も受ける。タイヤ動作中の空気入りタイヤの温度は、周囲温度から数百度に至る範囲に及ぶため、エネルギー減衰素材としては、所望のタイヤ温度範囲で使用するための所望のｔａｎｇｅｎｔ  ｄｅｌｔａ値を有する素材を選択することもできる。
【００３１】
特定の実施形態において、粒子２０または粒子本体３０は、所望のヒステリシス、またはエネルギー吸収特性または力減衰特性を有する粘弾性素材で形成してもよく、及び／または、空隙４０は少なくとも部分的にまたは多くても略全体に、所望のヒステリシス、またはエネルギー吸収特性または力減衰特性を有する粘弾性素材を充填されていてもよい。一実施形態では、粘弾性素材はＳｏｒｂｏｔｈａｎｅ（登録商標）、すなわちオハイオ州ケントのＳｏｒｂｏｔｈａｎｅ，  Ｉｎｃ．製造の粘弾性ウレタンポリマー素材である。３０  Ｓｈｏｒｅ  ００のデュロメータを有するＳｏｒｂｏｔｈａｎｅ（登録商標）の場合、周囲温度においてこの素材は、ｔａｎ  ｄｅｌｔａ値が、５ヘルツ励起のときに約０．３０であり、１５ヘルツ励起のときに０．３８であり、３０ヘルツ励起のときに０．４５であることを特徴としており、上記各励起において歪みは２％、圧縮は２０％である。５０  Ｓｈｏｒｅ  ００のデュロメータを有するＳｏｒｂｏｔｈａｎｅ（登録商標）の場合、周囲温度においてこの素材は、ｔａｎ  ｄｅｌｔａ値が、５ヘルツ励起のときに約０．５６であり、１５ヘルツ励起のときに０．５８であり、３０ヘルツ励起のときに０．５７であることを特徴としており、上記各励起において歪みは２％、圧縮は２０％である。７０  Ｓｈｏｒｅ  ００のデュロメータを有するＳｏｒｂｏｔｈａｎｅ（登録商標）の場合、周囲温度においてこの素材は、ｔａｎ  ｄｅｌｔａ値が、５ヘルツ励起のときに約０．５６であり、１５ヘルツ励起のときに０．６０であり、３０ヘルツ励起のときに０．５９であることを特徴としており、上記各励起において歪みは２％、圧縮は２０％である。周囲温度は、一般的に華氏約６０〜８０度である室温であり、この範囲を若干上回ったり下回ったりすることもある。Ｓｏｒｂｏｔｈａｎｅ（登録商標）に代えて、その他の粘弾性または粘着性素材を用いてもよい。例えばポリマーは、ポリプロピレンと加硫処理されたエチレンプロピレンジエンモノマーとの混合物を含む熱可塑性加硫物であってもよく、ここでポリプロピレンは熱可塑性加硫物の連続相である。そのような素材の一例は、ＤＳＭ製造のＳａｒｌｉｎｋ（登録商標）  ３１４０である。別の実施形態では、ポリマーは、例えばＡｌｌｓｏｐ／Ｓｉｍｓ  Ｖｉｂｒａｔｉｏｎの製品であるＮＡＶＣＯＭ（商標）など、ブチルとクロロプレン重合体とのアモルファス混合物を含む粘弾性素材であってもよい。その他の実施形態において、粒子２０を形成する粘弾性素材をポリ塩化ビニルとしてもよい。
【００３２】
上述したｔａｎｇｅｎｔ  ｄｅｌｔａ値以外のｔａｎｇｅｎｔ  ｄｅｌｔａ値を有する粘弾性素材を用いることも想定される。例えば、粒子２０または粒子本体３０は、３０  Ｓｈｏｒｅ  ００のデュロメータを有する粘弾性素材で形成してもよく、及び／または空隙４０は少なくとも部分的に３０  Ｓｈｏｒｅ  ００のデュロメータを有する粘弾性素材を充填されていてもよく、周囲温度においてこの素材は、ｔａｎ  ｄｅｌｔａ値が、５ヘルツ励起のときに少なくとも約０．１５または０．２０であり、１５ヘルツ励起のときに０．２０または０．２５であり、３０ヘルツ励起のときに０．３０または０．３５であることを特徴としており、上記各励起において歪みは２％、圧縮は２０％である。粒子２０または粒子本体３０は、５０  Ｓｈｏｒｅ  ００のデュロメータを有する粘弾性素材で形成してもよく、及び／または空隙４０は少なくとも部分的に５０  Ｓｈｏｒｅ  ００のデュロメータを有する粘弾性素材を充填されていてもよく、周囲温度においてこの素材は、ｔａｎ  ｄｅｌｔａ値が、５ヘルツ励起のときに約０．３０または０．３５であり、１５ヘルツ励起のときに０．４０または０．４５であり、３０ヘルツ励起のときに０．４０または０．４５であることを特徴としており、上記各励起において歪みは２％、圧縮は２０％である。粒子２０または粒子本体３０は、７０  Ｓｈｏｒｅ  ００のデュロメータを有する粘弾性素材で形成してもよく、及び／または空隙４０は少なくとも部分的に７０  Ｓｈｏｒｅ  ００のデュロメータを有する粘弾性素材を充填されていてもよく、周囲温度においてこの素材は、ｔａｎ  ｄｅｌｔａ値が、５ヘルツ励起のときに少なくとも約０．４０または０．４５であり、１５ヘルツ励起のときに０．４５または０．５０であり、３０ヘルツ励起のときに０．４５または０．５０であることを特徴としており、上記各励起において歪みは２％、圧縮は２０％である。周囲温度は、一般的に華氏約６０〜８０度である室温であり、この範囲を若干上回ったり下回ったりすることもある。
【００３３】
その他の実施形態において、粒子２０または粒子本体３０は、所定の最小比重に基づき選択される素材で形成してもよく、及び／または空隙４０は少なくとも部分的にまたは多くても略完全に、所定の最小比重に基づき選択される素材を充填されていてもよい。比重は、特定の温度及び圧力における、所与の固体または液体物質の密度の、水の密度に対する比率と定義される。比重が１よりも大きい物質は水よりも密度が高く、そのため、（表面張力効果を無視した場合）この物質は水に沈み、また比重が１よりも小さい物質は水よりも密度が低く、そのため、この物質は水に浮かぶ。一実施形態では、最小比重が少なくとも０．９０である素材を用いてもよい。その他の実施の形態において、比重は少なくとも約１．１、または少なくとも約１．３である。しかし、その他の比重の素材を用いてもよいことが想定される。
【００３４】
さらに他の実施形態において、粒子２０または粒子本体３０は、所定のデュロメータに基づき選択される素材で形成してもよく、及び／または空隙４０は少なくとも部分的にまたは多くても略完全に、所定のデュロメータに基づき選択される素材を充填されていてもよい。デュロメータは素材硬度の測定結果である。特定の実施形態において、粒子２０は、デュロメータが約７０  ｓｈｏｒｅ  ００もしくはそれ未満、５０  ｓｈｏｒｅ  ００もしくはそれ未満、または３０  Ｓｈｏｒｅ  ００もしくはそれ未満である素材で形成される。その他の実施形態において、デュロメータは約７０  ｓｈｏｒｅ  Ａまたはそれ未満、５０  ｓｈｏｒｅ  Ａまたはそれ未満、または３０  ｓｈｏｒｅ  Ａまたはそれ未満である。しかし、その他のデュロメータの素材を用いてもよいことが想定される。特定の実施形態においては、デュロメータがより小さい粒子２０は、デュロメータがより高い粒子２０に比べてサイズが小さく、あるいは重さが少ない。
【００３５】
粒子２０はいかなるサイズで構成されてもよいことが想定される。しかし空気入りタイヤは、通常は加圧空洞Ｉとタイヤ１１の外側との間を延在する流路を有するバルブステムを介して、空気またはその他の気体で加圧されている。現在、バルブステムにはフィルタが用いられていて、粒子２０が不注意により加圧空洞から開放されたり、及び／またはそうでなければ粒子２０がバルブステム内で詰まったりすることを防止する。フィルタの使用をなくすため、特定の実施形態においては、粒子２０はバルブステムの流路よりも大きい所定の最小粒子サイズまたは直径を有する。したがって、特定の実施形態においては、粒子２０は少なくとも直径０．１８７５インチ、または少なくとも直径０．２５インチである。その他の実施形態においては、粒子２０の直径はおおよそ、少なくとも０．５０インチか、少なくとも０．５７５インチか、少なくとも０．６００インチか、少なくとも０．７００インチか、少なくとも０．８５０インチか、少なくとも０．９５０インチか、または少なくとも１．０インチである。その他の実施形態においては、粒子２０の直径は４インチまたはそれ以上であってもよい。その他の形状の粒子２０と一致して、上記のすべての直径と関連する寸法は、直径の代わりに、粒子の高さ、幅または長さであってもよい。例えば、粒子２０は少なくとも０．１８７５インチの高さ、幅または長さを有するものとしてもよい。
【００３６】
上述したように、装架されたタイヤの動作中に振動と力の変動が生じることがある。ここで力及び振動が生じる原因の少なくともその一部は、タイヤがタイヤ接地部分に入って出るときに逸れることである。さらに、力及び振動が発生するのは、タイヤがある物体に衝突するとき、例えば道路のくぼみまたは動作表面又は路面Ｒ上にあるその他の物体に衝突するときである。よって、タイヤ１１の加圧空洞Ｉ内で自由に作動する粒子２０を提供することによって、粒子２０は、タイヤ内部に及び／またはタイヤ表面上に作用する力の変動及び振動を少なくとも部分的に修正する目的で、タイヤの特定の内部表面に移動することができる。さらに、タイヤ内部に及び／またはタイヤ表面上に作用する振動（すなわち振動数）及び力の少なくとも一部を粒子２０に吸収させ及び／または干渉させることによって、粒子２０のエネルギー吸収特性は粒子２０の有効性を向上させる。このことはまた粒子２０を粒子緩衝材として作用させ、それにより粒子はタイヤ表面に衝突して所望でない力及び／または振動に干渉することによってその力及び振動を減衰させるのであるが、そればかりでなく、前記力及び振動を減衰させる別の素材を提供する。さて事実上、発生する減衰の２つの手段が存在する。すなわち、粒子（衝撃）減衰と素材減衰であり、それぞれタイヤ内部に及び／またはタイヤ表面上に作用する力の変動及び振動を妨害しかつそのような力の変動及び振動に破壊的に干渉する。さらにまた、減衰（エネルギー及び力を吸収する）素材を活用することにより、タイヤ内部表面または他の粒子への衝突の後に生じる粒子２０の反発は減少し、そのため粒子はより速くタイヤの周りの所定の位置に順応し定着する。このことはまたタイヤの回転抵抗を改善することもある。
【００３７】
回転抵抗とは、装架されたタイヤが回転に抵抗する傾向のことであり、その原因の少なくとも一部はタイヤがタイヤ接地部分に入る際に逸れることである。タイヤが接地部分に入ると、タイヤは逸れて、トレッドは動作表面又は路面Ｒに衝突し、これにより接地部分からの力の変動及び振動に加えて抵抗力も発生する。衝撃時のエネルギーをより敏速に吸収する粒子２０を用いることにより、粒子２０は、力及び振動を吸収することによって、回転に抵抗するタイヤの傾向を克服することがより可能となる。さらに、加圧空洞Ｉ内に存在する粒子２０全体の総重量を増やすことにより、タイヤが回転する際に粒子によって提供される推進力が増加する。このことはタイヤ１１の回転抵抗を克服（改善する）上で有益であり、なぜなら追加的な推進力はタイヤ回転に抵抗する力を克服する上で有用だからである。総重量の増加は粒子２０のサイズ及び質量を増加させ、及び／または加圧空洞Ｉ内に存在する粒子２０の量を増加させることによって達成される。例えば、時速約６７マイルで走行中の車両でタイヤが回転するとき、直径２２インチのタイヤの加圧空洞Ｉ内に２０オンスの粒子を供給することによって、粒子２０は約６１ポンドの力を提供する。これに対して、同じタイヤ１１の加圧空洞Ｉ内に１２オンスの粒子２０を供給することによって、約３６ポンドの力が発生する。したがって、加圧空洞Ｉ内により多くの粒子重量を供給することによって、より高いレベルの力の変動及び振動を低減させ及び／または克服することができ、また推進力の増加によって回転抵抗を低減させることができ、さらには力の変動及び振動も低減させることができる。特定の実施形態においては、少なくとも約１０オンスの粒子２０が乗用車のタイヤ−ホイールアセンブリ１０の加圧空洞Ｉ内に配置される。その他の実施形態においては、少なくとも約１５オンスまたは少なくとも約２０オンスの粒子２０が乗用車のタイヤ−ホイールアセンブリ１０の加圧空洞Ｉ内に配置される。その他の実施形態では、例えばオートバイのタイヤの場合には、より少ない重量の粒子２０を加圧空洞Ｉ内に配置することとしてもよく、あるいは例えばブルドーザなどの土工機械や航空機のタイヤの場合には、より多い量の粒子２０を加圧空洞Ｉ内に配置することとしてもよい。上述のように、１またはそれ以上のタイヤまたはホイールのバランスウエイト製品、例えば鉛のおもり、またはタイヤまたはホイールへの装着用に適合したその他の周知のバランスウエイト製品を、力の変動及び振動の修正に用いられる減衰粒子２０と併用して、タイヤまたはホイール質量不均衡を修正することもできる。
【００３８】
図４及び５を参照すると、無数の半径方向衝撃力（Ｆｎ）が示されており、これはタイヤ−ホイールアセンブリの回転中に道路ＲとトレッドＴの下部すなわち接地部分Ｂとの間で連続的に反応する力である。この衝撃力Ｆｎは、接地部分Ｂの水平方向の幅Ｗ及び長さＬ全体にわたる実質的に無数の位置（Ｐｎ）に無数存在し、図４及び５は位置Ｐ１−Ｐ５における５つの衝撃力Ｆ１−Ｆ５を図示する。図５に示すように、力Ｆ１−Ｆ５は相異なる力であり、それは、特定の衝撃力の位置におけるタイヤの摩耗、各衝撃力位置における路面の状況、各タイヤ−ホイールアセンブリにかかる荷重などの要因が相異なるからである。例えば、最も小さい衝撃力を位置Ｐ１における力Ｆ１とし、最も大きい衝撃力を位置Ｐ２における力Ｆ２とすることができる。再述となるが、これらの力Ｆ１−Ｆ５は単に、側壁ＳＷ１とＳＷ２との間のタイヤ１１全体にわたりかつタイヤ内面の周囲に沿った無数の力の典型的な例であるに過ぎず、ここでこれらの力はタイヤ−ホイールアセンブリ１０が回転するに連れて連続的に発生し常に変化する力である。
【００３９】
これらの衝撃力はタイヤ−ホイールアセンブリの回転中に生成されるため、粒子２０は衝撃緩衝材または粒子緩衝材として機能し、振動、振動数及び／または回転抵抗力を減衰する別の手段を提供する。これらのそれぞれが吸収される理由の少なくともその一部は、上述のように粒子２０を形成するのに用いられる粘弾性素材の粘着特性である。その後、粒子２０は、衝撃力Ｆｎの位置及び程度に応じて、当初の位置から移動し、既存の力の変動を修正する。粒子２０の移動は、衝撃力の大きさに反比例することがある。例えば、最大の力Ｆ１（図５）は位置Ｐ１にあり、この大きい力Ｆ１によって粒子２０は位置Ｐ１から離れることがある。そして、Ｐ１における負荷力が最大であるため、最も少ない量の粒子がＰ１に残る。逆に衝撃力Ｆは衝撃力位置Ｐ２において最も低く、そのためいっそう多くの粒子２０がＰ２に残る（図４）。換言すると、衝撃力が最大（例中のＦ１）の箇所において粒子２０の量は最も少なく、衝撃力が最も小さい点（例中の位置Ｐ２）において粒子２０の量は比例的に増加するのであり、それにより振動または衝撃力Ｆｎを吸収しかつ減衰させることができる追加的な質量を提供する。したがって振動または衝撃力Ｆｎは、粒子２０がより高いまたは過剰な衝撃力Ｆ１から離れ、衝撃力が最小であるＦ２の箇所に向かって連続的に動くようにさせることができる。
【００４０】
粒子２０は、これらの衝撃力Ｆｎによって半径方向に、また側面方向にそして周辺に沿って動くことができるが、仮に単一の力と粒子２０の一粒とが分離し得たとすると、いわゆる因果関係の観点からみるとき、最大衝撃力Ｆｎの箇所に配置された単一の粒子は理論的にはそこから１８０°移動することになる。原則的に、十分な量の粒子２０を備えている場合には、可変の力Ｆｎは、その衝撃を介して、空洞Ｉ内でのリフティング効果を形成し、この効果によって、接地部分にかかる半径方向の力の変動が少なくとも部分的には均一化されるので、タイヤ−ホイールアセンブリ１１の周辺及び側面方向における全体としての力の均一化が達成される。こうして、タイヤ−ホイールアセンブリ１１の回転により形成される回転力は、実質的に、エネルギーまたは力Ｆｎを形成し、これは粒子２０を定着させて、リフティングと力均一化を達成し、そしてスムーズな乗り心地を保証するために用いられる。さらに、後述の粒子２０の特性により、タイヤ−ホイールアセンブリ１０が回転する際の路面共振（ｒｏａｄ  ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）を吸収することもできる。
【００４１】
２種類以上の粒子２０を空洞Ｉ内に供給してマルチモーダルな組成物を形成してもよいことが想定される。したがって、様々な量の相異なる粒子２０の混合物を提供してもよく、ここでそのような粒子２０は、サイズ、重量、形状、素材、及び／または空隙４０の量、位置、形状の点で相異なっていてもよく、前記素材は前記空隙４０を少なくとも部分的に充填するものである。このマルチモーダルな粒子組成物の利点は、特定の粒子がより小さい力に対してより速く反応できる一方で、他の粒子はより大きな力に対してより速く反応できるということである。さらに、ある特定の群の粒子２０がタイヤの不均衡を修正するように機能する一方で、他の群は特定の力の変動及び／または振動を修正することができる。
【００４２】
タイヤ−ホイールアセンブリ１０が回転している際、アセンブリ１０及び粒子２０が十分な求心力を受けるまで粒子２０はアセンブリ１０内で転がり回っていることがあり、そのため、粒子２０をタイヤ１１の内部表面に「ピン固定」しておいてもよい。複数の粒子２０は、アセンブリ１０内を転がり回っている際、アセンブリ１０の内部表面に、そして前記複数の粒子２０のうちの他の粒子に繰り返し衝突し、その結果、粒子２０の表面の摩耗及び劣化に至ることもある。そのため粒子２０は、アセンブリ１０内で転がり回っている際に劣化することを防止するのに十分な所定の硬度または硬度範囲を有するように選択してもよい。一実施形態では、粒子２０の硬度範囲は、少なくとも約３０〜７０  Ｓｈｏｒｅ  ００の硬度、または３０〜７０  Ｓｈｏｒｅ  Ａの硬度であり得る。
【００４３】
本明細書中で開示され想定される粒子２０は、当業者に周知のいかなる方法で形成してもよい。例えば、粒子２０は、予備鋳造された粒子２０の２つの半片、または粒子２０の複数の独立部分を接着剤などを用いて結合させて形成してもよい。
【００４４】
特定の好適な実施形態を参照して本発明を説明したが、当業者にとって容易に理解されるように、以下の特許請求の範囲に規定される本発明の範囲を逸脱することなく特定の変更及び設計変更をなし得る。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年9月9日(2011.9.9)
【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】
タイヤ−ホイールアセンブリにおける力の不均衡、力の変動及び／または振動の減衰の改善された修正のための組成物であって、
前記組成物は前記タイヤ−ホイールアセンブリ内において位置決めされる複数の粒子を含み、
前記粒子はそれぞれ、エラストマーまたは粘弾性素材で形成される本体と、前記粒子本体内に配置される空隙とを備えてなる組成物。
【請求項２】
前記空隙は、平衡粒子、ビード、ボール、ショット、ダスト及び／または粉末を含むタイヤ平衡素材を少なくとも部分的に充填される請求項１に記載の組成物。
【請求項３】
前記空隙は少なくとも部分的にエネルギー吸収素材を充填される請求項１に記載の組成物。
【請求項４】
前記粒子は球体である請求項１に記載の組成物。
【請求項５】
前記空隙は前記粒子の外側表面と連通する請求項１に記載の組成物。
【請求項６】
タイヤ−ホイールアセンブリにおける力の不均衡、力の変動及び／または振動の減衰の改善された修正のための方法であって、前記方法は、
タイヤ−ホイールアセンブリを設ける工程と、
複数の粒子を設ける工程であって、前記粒子はそれぞれ空隙を備え、前記空隙は前記粒子の本体内に収容されて前記タイヤ−ホイールアセンブリの動作中における各粒子の変形性能を向上させ、前記本体はエラストマーまたは粘弾性素材で形成されてなる工程と、
前記複数の粒子を前記タイヤ−ホイールアセンブリ内の加圧空洞内に配置する工程と
を含む方法。
【請求項７】
前記空隙は、平衡粒子、ビード、ボール、ショット、ダスト及び／または粉末を含むタイヤ平衡素材を少なくとも部分的に充填される請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記粒子は球体である請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記空隙は球体である請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記空隙は前記粒子の外側と、前記タイヤ−ホイールアセンブリの前記加圧空洞とに連通する請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
前記粒子は直径が約０．１８７５インチないし４インチである請求項６に記載の方法。
【請求項１２】
前記空隙は各粒子内において同心円状に配置される請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記複数の粒子は前記加圧空洞内で自由に流動する請求項６に記載の方法。
【請求項１４】
前記複数の粒子は所望の重さを含み、前記タイヤ−ホイールアセンブリの特定の回転速度において所望される量の力を提供する請求項６に記載の方法。
【請求項１５】
各粒子は、外殻を備えた球体を含み、前記球体は前記空隙を包囲する厚みを備える請求項６に記載の方法。
【請求項１６】
各粒子は概して回転バランスがとれている請求項６に記載の方法。
【国際調査報告】
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