JP6989082B2 - マルチピースウェブを有する非空気圧式タイヤ - Google Patents

Description

本開示は、非空気圧式タイヤに関する。より具体的には、本開示は、マルチピースウェブを有する非空気圧式タイヤに関する。

非空気圧式タイヤ（ｎｏｎ−ｐｎｅｕｍａｔｉｃ ｔｉｒｅ、ＮＰＴ）、すなわちエアレスタイヤは、全体的に中実な物質で以前から作製されてきた。これらの中実タイヤは、乗員にとって快適でなく、車両のサスペンションへの甚大な損傷の原因となっており、これは、中実タイヤにおける「撓み」不足を補償する必要があった。

最近では、ＮＰＴは、インナーリングとアウターリングとの間に延在しているスポークすなわちウェビング（ｗｅｂｂｉｎｇ）を採用している。例として、Ｃｒｏｎらによる、Ｍｉｃｈｅｌｉｎに譲渡された米国特許出願公開第２００６／０１１３０１６号は、商業的にＴｗｅｅｌ（商標）と呼ばれる非空気圧式タイヤを開示している。Ｔｗｅｅｌ（商標）では、タイヤはホイールと組み合わされている。これは、最終的に接合される４つの部分、すなわち、ホイール、スポーク部分、スポーク部分を取り囲む補強された環状帯、及び地面に接触するゴム状トレッド部分で構成される。

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、アウターリングと、を含む。インナーリングとアウターリングとの間に、可撓性の相互連結されたウェブが延在する。可撓性の相互連結されたウェブは、タイヤの周りに円周方向に配設されて概ね環状のウェブを形成する複数のウェブセクタを含む。複数のウェブセクタは、少なくとも第１のウェブセクタ、第２のウェブセクタ、及び第３のウェブセクタを含む。複数のウェブセクタの各々は、第１の端部と、第２の端部と、を有する。第２のウェブセクタは、第１のウェブセクタと第３のウェブセクタとの間に円周方向に配設される。第２のウェブセクタの第１の端部は、第１のウェブセクタの第２の端部にヒンジ連結される。第２のウェブセクタの第２の端部は、第３のウェブセクタの第１の端部にヒンジ連結される。

別の実施形態では、非空気圧式タイヤを製造する方法は、少なくとも第１のウェブセクタ、第２のウェブセクタ、及び第３のウェブセクタを有する複数の複数のウェブセクタを提供することを含む。複数のウェブセクタの各々は、第１の端部と、第２の端部と、を有する。方法は、インナーリングとアウターリングとの間に延在する概ね環状のウェブを形成するように、複数のウェブセクタを円周方向に配置し、これにより第２のウェブセクタが第１のウェブセクタと第３のウェブセクタとの間に円周方向に配設されるようにすることを更に含む。方法はまた、第２のウェブセクタの第１の端部を第１のウェブセクタの第２の端部にヒンジ連結することと、第２のウェブセクタの第２の端部を第３のウェブセクタの第１の端部にヒンジ連結することとを含む。

更に別の実施形態では、非空気圧式タイヤは、軸方向に隣接する複数のホイール部分を含む。各々のホイール部分は、インナーリングと、アウターリングと、インナーリングとアウターリングとの間に延在する可撓性の相互連結されたウェブとを有する。可撓性の相互連結されたウェブは、タイヤの周りに円周方向に配設されて概ね環状のウェブを形成する複数のウェブセクタを含む。複数のウェブセクタの各々は、互いに隣接する一対のウェブセクタにヒンジ連結されている。

添付の図面では、以下の詳細な説明と共に、特許請求される本発明の例示的実施形態を説明する構造が図示される。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、複数の構成要素に置き換えられてもよく、複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てもよい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説明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。 図１の線３−３に沿って切り取られた変形していない非空気圧式タイヤの断面斜視図である。 変形していない非空気圧式タイヤの別の実施形態の正面図である。 非空気圧式タイヤのためのウェブセクタの一実施形態の斜視図である。 複数のヒンジ連結されたウェブセクタによって形成された非空気圧式タイヤの一実施形態の斜視図である。 複数のヒンジ連結されたウェブセクタによって形成された非空気圧式タイヤの代替的な実施形態の斜視図である。 図７に示されるヒンジ連結部の上面図である。 それぞれ、ヒンジ連結部のためのソケットの一実施形態の斜視図及び断面図である。 それぞれ、ヒンジ連結部のためのソケットの一実施形態の斜視図及び断面図である。 それぞれ、ヒンジ連結部のためのソケットピンの一実施形態の斜視図及び断面図である。 それぞれ、ヒンジ連結部のためのソケットピンの一実施形態の斜視図及び断面図である。 それぞれ、ヒンジ連結部のためのピンの一実施形態の斜視図及び断面図である。 それぞれ、ヒンジ連結部のためのピンの一実施形態の斜視図及び断面図である。 複数のピン及びソケットを有する第１の組のウェブセクタの一実施形態の斜視図である。 複数のピン及びソケットを有する第２の組のウェブセクタの一実施形態の斜視図である。 第２の組のウェブセクタと結合された第１の組のウェブセクタの一実施形態の斜視図である。 図１１Ｃの断面図である。 図１１Ａ及び図１１Ｂに示される一連のウェブセクタによって形成された非空気圧式タイヤの斜視図である。 ボール及びソケット連結部を有するウェブセクタの代替的な実施形態の斜視図である。 図１２に示される複数のウェブセクタによって形成された非空気圧式タイヤの正面図である。 アウターリングにヒンジ連結されたウェブを有する非空気圧式タイヤの一実施形態の一部分の正面図である。 図１４Ａに示されるアウターリングの一部分の斜視図である。 図１４Ａのウェブとアウターリングとの間のヒンジ連結部の詳細図である。 図１４Ａのタイヤに使用されるウェブの斜視図である。 図１４Ａのホイールの部分斜視図である。 図１４Ａのウェブとホイールとの間のヒンジ連結部の詳細図である。 アウターリングにヒンジ連結されたウェブを有する非空気圧式タイヤの代替的な実施形態の一部分の正面図である。 図１５Ａに示される非空気圧式タイヤの一部分の斜視図である。 図１５Ａに示されるアウターリングの一部分の斜視図である。 図１５Ａに示される非空気圧式タイヤの三重ピン継手の一実施形態の斜視図である。

図１、図２、及び図３は、非空気圧式タイヤ１０の一実施形態を示す。図示した実施形態において、非空気圧式タイヤ１０は、タイヤ１０が装着されるホイール６０と係合する、概ね環状のインナーリング２０を含む。ホイール６０は回転軸１２を有しており、その周りをタイヤ１０が回転する。概ね環状のインナーリング２０は、内側表面２３及び外側表面２４を備え、架橋ポリマー又は非架橋ポリマーから形成され得る。一実施形態において、概ね環状のインナーリング２０は、例えば熱可塑性エラストマー、熱可塑性ウレタン、又は熱可塑性加硫ゴムなどの熱可塑性材料から形成され得る。別の実施形態において、概ね環状のインナーリング２０は、ゴム、ポリウレタン、又は他の好適な材料から形成され得る。この出願において、「ポリマー」という用語は、架橋ポリマー又は非架橋ポリマーを意味している。

より小さな負荷荷重に対して、概ね環状のインナーリング２０は、ホイール６０と粘着的に係合することができるか、又は概ね環状のインナーリング２０をホイール６０に接合可能にするいくつかの化学構造変化を経ることができる。より大きな負荷荷重に対して、概ね環状のインナーリング２０は、例えば嵌合など、いくつかの機械的連結形態を通じてホイール６０に係合することができるが、機械的連結はより小さな荷重を支持するためにも用いることができる。機械的な係合は、ホイール６０及び概ね環状のインナーリング２０の両方に、より大きな負荷荷重を支持するための割り増し強度を提供することができる。更に、機械的連結は、容易な互換性という付加的な利点を有している。例えば、非空気圧式タイヤ１０を交換する必要がある場合、概ね環状のインナーリング２０はホイール６０から取り外され、次いで交換され得る。次いで、ホイール６０が再利用可能なので、ホイール６０は車軸に再度取り付けられ得る。別の実施形態において、インナーリング２０は、機械的及び粘着的連結の組み合わせによって、ホイール６０に連結され得る。

図１、図２、及び図３を続けて参照すると、非空気圧式タイヤ１０は、更に、相互連結されたウェブ４０（以下に記載される）を取り囲んでいる、概ね環状のアウターリング３０を備えている。アウターリング３０は、接地面領域３２（図２参照）の周りの範囲、及び接地面領域を含んでいる範囲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、振動を低減し、乗り心地の良さを高めている。しかしながら、いくつかの実施形態においては、非空気圧式タイヤ１０はサイドウォールを備えていないので、相互連結されたウェブ４０と組み合わされた概ね環状のアウターリング３０は、タイヤ１０における横剛性をもまた高め、それによって、タイヤ１０は、接地面領域３２から離れた部分において容認できない変形をすることはない。

一実施形態において、概ね環状のインナーリング２０及び概ね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ている。例えば、一実施形態において、インナーリング、アウターリング、及び相互連結されたウェブは、全てウレタン材料から構成される。概ね環状のインナーリング２０、概ね環状のアウターリング３０、及び相互連結されたウェブ４０は、射出成形若しくは圧縮成形、鋳造可能なポリマー、付加製造、又は従来技術において一般的に既知である任意の他の方法によって形成することができると共に、同時に形成することが可能であって、それらの取り付けは、インナーリング２０、アウターリング３０、及び相互連結されたウェブ４０を含む材料の冷却及び凝固によって形成される。

図１に示されたように、概ね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、半径方向外側表面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。

図１、図２、及び図３に示されるように、非空気圧式タイヤ１０の相互連結されたウェブ４０は、概ね環状のインナーリング２０を、概ね環状のアウターリング３０に連結している。図示された実施形態において、相互連結されたウェブ４０は、複数の概ね多角形状の開口部５０を規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を備えている。すなわち、回転軸１２から概ね環状のアウターリング３０に延在している、非空気圧式タイヤ１０の任意半径方向部分を通る一部は、少なくとも２つの隣接する層５６、５８と共に、少なくとも２つの概ね多角形状の開口部５０を通過するあるいは横断している。多角形状の開口部５０は様々な形状を形成することができる。多くの実施形態において、概ね多角形状の開口部５０の大部分は、６つの側面を有する概ね六角形状であり得る。しかしながら、複数の概ね多角形状の開口部５０のそれぞれは、少なくとも３つの側面を備えることが可能である。一実施形態において、複数の概ね多角形状の開口部５０は、図１に見られるように、概ね六角形状、あるいは概ね台形状の開口部によって円周上に分離された六角形状のどちらか一方であり、相互連結されたウェブ４０に蜂の巣に類似し得る形状を与える。より広義には、複数の多角形状の開口部５０は、第１の形状を有する第１の複数の概ね多角形状の開口部と、第１の形状とは異なる第２の形状を有する第２の複数の概ね多角形状の開口部とを含み得る。

任意の２つの相互連結されたウェブ要素間（タイヤのトレッド部分からホイールに半径方向に移動している）の好適な角度範囲は、８０°〜１８０°（例えば、図１のウェブ要素参照）であり得る。また、他の範囲も可能である。

図１、図２、及び図３の図示された実施形態を引き続き参照すると、相互連結されたウェブ４０は、概ね環状のインナーリング２０に沿った所定の点又は線において、１つのウェブ要素４２が概ね環状のインナーリング２０に連結するように構成することができ、それによって、概ね環状のインナーリング２０に沿った第１の一連の連結部４１となる。同様に、概ね環状のアウターリング３０の内側表面３３に沿った所定の点又は線において、１つのウェブ要素４２は概ね環状のアウターリング３０に連結でき、それによって、概ね環状のアウターリング３０に沿った第２の一連の連結部４３となる。しかしながら、２つ以上のウェブ要素４２が、所定の点又は線において、概ね環状のインナーリング２０又は概ね環状のアウターリング３０のどちらか一方に連結することができる。

相互連結されたウェブ４０はウェブ要素４２間における交点４４を更に備えることができ、荷重を相互連結されたウェブ４０全体に分配することができる。図示された実施形態において、各々の交点４４は、少なくとも３つのウェブ要素４２を結合している。しかしながら、他の実施形態において、交点４４は３つ以上のウェブ要素４２を結合することができ、ウェブ要素４２によって受けられた応力及び歪を更に分配するのを補助し得る。

代替的な実施形態では、ウェブ要素は、ウェブ要素も通過している、回転軸を含む半径方向平面に対して角度を付けられ得る。ウェブ要素に角度を付けることによって、回転軸に概ね垂直に掛けられている荷重は、ウェブ要素に中心を外して掛けられ得る。このことは、それぞれのウェブ要素に荷重の回転的な、又は湾曲している構成要素を作ることができ、圧縮荷重を受けたそれらウェブ要素の座屈を容易にしている。同じように位置付けられたウェブ要素の全ては、半径方向平面に対して、だいたい同じ量、かつ同じ方向に角度を付けられ得る。しかしながら、好ましくは、複数の概ね多角形状の開口部の層における、接線ウェブ要素を除く、円周方向に連続したウェブ要素は、だいたい同じ大きさで角度を付けられるが、半径方向平面において反対方向に寸法をとられ、それによって、ウェブ要素は、半径方向平面において、互いに概ね鏡像となる。

回転軸１２を通る半径方向平面１６に対して一様に角度を付けられているウェブ要素４２に加えて、相互連結されたウェブ４０もまた、図１〜図３に示されたような接線ウェブ要素４５を含み得る。接線ウェブ要素４５が、回転軸１２に中心を置いた円筒状物又は円形状物に接線を一様に位置合わせするように、接線ウェブ要素４５は方向付けられ得る。それら接線のウェブが負荷荷重の分配を補助するので、接線ウェブ要素４５は好適である。例えば、負荷荷重が掛けられたとき、回転軸１２の上方の領域におけるウェブ要素４２は引張り力を受けている。接線ウェブ要素４５が存在しないと、その他ウェブ要素４２を概ね半径方向に方向付けて、その他ウェブ要素４２を真っ直ぐにすることによって、相互連結されたウェブ４０は変形しようと試みて、結果として局所的領域に応力集中をもたらす可能性がある。しかしながら、概ね接線方向に方向付けられることによって、接線ウェブ要素４５は、相互連結されたウェブ４０の残り全体に負荷荷重を分配し、それによって、応力集中を最小化している。

図１〜図３を引き続き参照すると、複数の概ね多角形状の開口部５０が示されており、複数の概ね多角形状の開口部５０の各々の１つが半径方向に方向付けられている。上述されたように、概ね多角形状の開口部５０は、回転軸１２を通過する半径方向対称平面１４において、それらが対称であるように方向付けられ得る。タイヤ１０が装着された方向に関係なく同じように機能するので、タイヤ１０が反対方向に装着された場合でも、タイヤ１０が適切に機能できることによって、この構成は装着を容易にし得る。

複数の概ね多角形状の筒状開口部５０内の開口部それぞれは、必要というわけではないが、類似した形状であり得る。相互連結されたウェブ４０内における開口部５０の数は変え得る。例えば図１のように、相互連結されたウェブ４０は、１６回繰り返されて、総計８０個の隔室を形成する五個の異なるサイズの開口部を備え得る。他の実施形態において開口部５０の他の数は、１６回以外で使用され得る。例えば、いくつかの実施形態において、相互連結されたウェブ４０は、１２〜６４回の隔室の繰り返しを含み得る。この範囲外の数もまた可能である。

半径方向内側の層における開口部は、半径方向外側の層における開口部に比して類似した形状であり得るが、これらの開口部と異なるサイズとすることができ、開口部から開口部へと半径方向外側方向に移動する場合に、概ね多角形状の開口部５０はサイズを増加させる。しかしながら、半径方向外側の層における第２の複数の概ね多角形状の開口部はまた、半径方向内側の層における第１の複数の概ね多角形状の開口部のサイズよりも小さくすることができる。更に、第２の複数の概ね多角形状の開口部は、第３の複数の概ね多角形状の開口部によって互いに円周方向に分離されているか、若しくは第１の複数の概ね多角形状の開口部よりも数が多いかのいずれかであり得るか、又はその両方であり得る。

図２に戻って参照すると、相互連結されたウェブ４０の寸法形状と相互連結されたウェブ４０に選定された材料との組み合わせは、負荷荷重がウェブ要素４２全体に分配されることを可能にする。好ましくは、ウェブ要素４２は比較的薄く、圧縮に比較的弱い材料から形成され得るので、圧縮力を受けるそれらの要素４２は座屈する傾向を有し得る。これらの要素は、概ね回転軸１２を通る負荷荷重と接地面領域３２との概ね間にあり、図２において座屈した領域４８として表されている。

一実施形態において、ウェブ要素４２のいくつか若しくは全ては、弱い（例えば予め曲げられた）、又は薄い領域を備えることができ、それによって、ウェブ要素４２は好ましくは湾曲するか、又は特定の方向に湾曲するように付勢されている。例えば、一実施形態において、ウェブ要素は、それらが概ね外側方向に湾曲するように付勢されている。このように、ウェブ要素が座屈するとき、それらは互いに接触せず、又は擦れない。更に、弱い又は薄い部分の位置は、湾曲又は座屈する場所を制御するために用いることができ、それによって、そのような接触を避けることができる。

座屈が生じると、残りのウェブ要素４２は引張り力を受けてもよい。負荷荷重を支持するのは、これらのウェブ要素４２である。比較的薄いが、ウェブ要素４２は高い引張り係数を有し得るので、ウェブ要素４２は変形する傾向はより小さいが、代わりにトレッド担持層７０の形状の維持に役立ち得る。このようにして、負荷荷重がウェブ要素４２を通じて張力によって伝達されるとき、トレッド担持層７０は、タイヤ１０にて負荷荷重を支持することができる。次いで、トレッド担持層７０は、円弧として作用し、支持を提供する。したがって、トレッド担持層７０は緊張状態にあり荷重を支持しているウェブ要素４２を支持するのに十分に硬い。負荷荷重の相当量は、張力に基づいて機能している複数のウェブ要素によって支持されてもよい。例えば、一実施形態においては荷重の少なくとも７５％が張力で支持されており、別の実施形態においては荷重の少なくとも８５％が張力で支持されており、別の実施形態においては荷重の少なくとも９５％が張力で支持されている。他の実施形態においては荷重の７５％未満が張力に支持され得る。

概ね環状のインナーリング２０、概ね環状のアウターリング３０、及び相互連結されたウェブ４０を同じ材料から構築することができるが、それらは全て異なる厚さを有し得る。すなわち、概ね環状のインナーリングが第１の厚さｔ_ｉを有し得て、概ね環状のアウターリングが第２の厚さｔ_ｏを有し得て、相互連結されたウェブが第３の厚さｔ_ｅを有し得る。図１に示す実施形態において、第１の厚さｔ_ｉは第２の厚さｔ_ｏよりも小さくあり得る。しかしながら、第３の厚さｔ_ｅは、第１の厚さｔ_ｉ又は第２の厚さｔ_ｏのどちらか一方よりも小さくあり得る。圧縮力を受けたとき、より薄いウェブ要素４２がより容易に座屈するが、一方、比較的厚い概ね環状のインナーリング２０及び概ね環状のアウターリング３０は、変形に良好に抵抗することによって、座屈していない領域において非空気圧式タイヤ１０の横剛性を維持するのに有利に役立ち得る。

ウェブ要素４２の厚さｔ_ｅは、予め決められた荷重能力条件に依存して変わり得る。例えば、負荷荷重が増加するとき、ウェブ要素４２は厚さｔ_ｅを増加し得て、複数の概ね多角形状の開口部５０における開口部のサイズを減らしながら、増加した引張り強度を提供できる。しかしながら、厚さｔ_ｅは、圧縮荷重を受けるそれらのウェブ要素４２の座屈を、抑制するほどに増大すべきではない。材料の選定と同様に、厚さｔ_ｅは、負荷荷重の増加と共に著しく増加し得る。例えば、ある限定的でない実施形態において、相互連結されたウェブ４０の各々のウェブ要素４２は、約０〜１０００ポンドのタイヤ荷重に対して約０．０４インチ〜０．１インチの厚さ、約５００〜５０００ポンドの荷重に対して約０．１インチ〜０．２５インチの厚さ、及び約２０００ポンド以上の荷重に対して約０．２５インチ〜０．５インチの厚さｔ_ｅを有し得る。当業者は、部分修正された実施形態において、これらの厚さが減少されるか又は増加され得ることを理解するであろう。

図４は、概ね環状のインナーリング１１０と、概ね環状のアウターリング１２０と、インナーリング１１０とアウターリング１２０との間に延在する可撓性の相互連結されたウェブを有する、タイヤ１００の別の実施形態の正面図を示す。可撓性の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において、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、外側の一連の交互の六角形及び台形の開口部と、内側の一連の交互の六角形及び台形の開口部とを含む。内側六角形状開口部を二等分する半径方向平面はまた、外側台形開口部を二等分し、内側台形開口部を二等分する半径方向平面はまた、外側台形開口部を二等分するように、内側及び外側開口部は位置合わせされる。この実施形態において、内側開口部を二等分する半径方向平面は、内側開口部及び対応する外側開口部の２つの開口部のみを通る。しかしながら、この構成は単なる例示であり、例示目的のために使用されることを理解されたい。代替的な実施形態において、任意の形状を形成するウェブ要素が使用されてもよい。

図示された実施形態では、インナーリング１１０、１２０、及び可撓性の相互連結されたウェブは、一体型構造として形成されている。そのようなタイヤは、成形プロセス又は積層造形プロセスを通じて形成れてもよい。図５〜図１５Ｂに示され、以下で詳細に記載されるものなどの代替的な実施形態では、インナー及びアウターリング並びに相互接続されたウェブは、様々な様式で一緒に組み立てられる複数の構成要素から形成されてもよい。以下に説明される実施形態の各々は、同様の寸法を有してもよく、上述された非空気圧式タイヤのいずれとも同じ特性を示してもよい。

図５は、非空気圧式タイヤのためのウェブセクタ２００の一実施形態の斜視図を示す。ウェブセクタ２００は、インナーリング部分２１０と、アウターリング部分２２０と、ウェブ部分２３０と、を含む一体型構成要素である。図示された実施形態では、ウェブ部分は、３つの実質的に半径方向ウェブ要素２４０と、実質的に円周方向の一対のウェブ要素２５０と、を含む。代替的な実施形態（図示せず）では、ウェブ部分は、任意の方向に延在する任意の数のウェブ要素を含んでもよい。

図示される実施形態では、ウェブセクタ２００は、第１の実質的に円周方向のウェブ要素２５０上に配設された第１のヒンジ２６０ａ、及び第２の実質的に円周方向のウェブ要素２５０上に配設された第２のヒンジ２６０ｂを含む、一対のヒンジ部分を更に含む。ヒンジ２６０ａ、２６０ｂは、追加のウェブセクタ上の対応するヒンジと嵌合するように構成されている。代替的な実施形態では、任意の数のヒンジが、任意のウェブ要素上に配設されてもよい。

図６は、複数のヒンジ連結されたウェブセクタ２００によって形成された非空気圧式タイヤ３００の一実施形態の斜視図を示す。ウェブセクタ２００は、タイヤ３００の周りに円周方向に配設されて、概ね環状の、可撓性の、かつ相互連結されたウェブ３１０を形成する。図示された実施形態では、タイヤ３００のインナーリング３２０は、円周方向に隣接する複数のインナーリングセクタ２１０によって形成され、アウターリング３３０は、円周方向に隣接する複数のアウターリングセクタ２２０によって形成される。

図示された実施形態では、非空気圧式タイヤ３００を形成する各々のウェブセクタ２００は、実質的に同じ形状を有する。しかしながら、隣接するウェブセクタ２００は、１つのウェブセクタ２００の第１のヒンジ２６０ａが、隣接するウェブセクタ２００の対応する第１のヒンジ２６０ａと嵌合し、ウェブセクタ２００の第２のヒンジ２６０ｂが、別の隣接するウェブセクタの対応する第２のヒンジ２６０ｂと嵌合するように、反対方向に配設される。代替的な実施形態（図示せず）では、ウェブセクタは、各々のウェブセクタが同じ方向に配設されるような寸法であってもよい。別の代替的な実施形態（図示せず）では、異なる形状のウェブセクタが使用されてもよい。

ここで、ウェブ３１０は、３２個のヒンジ連結されたウェブセクタ２００によって形成され、各々のウェブセクタ２００は、第１の側面の第１のウェブセクタと、第１の側面とは反対側の第２の側面の第２のウェブセクタとに連結されている。代替的な実施形態では、任意の数のウェブセクタが使用されてもよい。好ましくは、非空気圧式タイヤは、少なくとも第１のウェブセクタ、第２のウェブセクタ、及び第３のウェブセクタを含む少なくとも３つのウェブセクタを含み、第２のウェブセクタは、第１のウェブセクタと第３のウェブセクタとの間に円周方向に配設され、第２のウェブセクタの第１の端部は、第１のウェブセクタの第２の端部にヒンジ連結され、第２のウェブセクタの第２の端部は、第３のウェブセクタの第１の端部にヒンジ連結される。

図６の実施形態では、各々のウェブセクタ２００は、タイヤ３００の全幅にわたって軸方向に延在する。代替的な実施形態では、非空気圧式タイヤの幅は、軸方向に隣接する２つ以上のウェブセクタによって画定されてもよい。例えば、図７は、ヒンジ連結された複数のウェブセクタ２００によって形成された非空気圧式タイヤ４００の斜視図を示す。この実施形態では、タイヤ４００の幅は、隣接する４つのウェブセクタ２００によって画定される。したがって、タイヤ４００のインナーリング４１０は、軸方向に隣接する４つのインナーリング部分２１０によって形成され、アウターリング４２０は、軸方向に隣接する４つのアウターリング部分２２０によって形成される。同様に、タイヤ４００の可撓性の相互連結されたウェブ４３０は、軸方向に隣接する４つのウェブ部分２３０によって形成される。代替的な実施形態では、任意の数の軸方向に隣接するウェブセクタが使用されてもよい。

図７Ａは、図７に示されるヒンジ連結部の詳細図を示す。この実施形態では、ヒンジ連結部は、一緒に位置合わせされた隣接するウェブセクタから複数の中空胴部４４０を含む。図示された実施形態では、隣接するウェブセクタからの胴部４４０は、交互の胴部が互いに接触するように、交互に位置合わせされる。このような実施形態では、アウター胴部及びインナー胴部の境界面は、組み立てに役立つ自己位置合わせ嵌合機構を含むことができる。代替的な実施形態では、交互の胴部の少なくとも一部の間に間隙が配設されてもよい。

中空胴部４４０は次に、取り外し可能なロッド又はピン（図示せず）で固定される。ロッド又はピンは、ねじ式であっても、ねじ式でなくてもよい。ヒンジ連結部はまた、機械的締結手段又は性能を向上させるために、オーバーモールドされたベアリング又はブッシュを含んでもよい。このような構造体は、ピアノヒンジ設計と呼ばれることがある。ピアノヒンジ設計は、タイヤの横方向の剛性を低減するために使用することができる。

ヒンジ点の数は、適用荷重要求に応じて、不連続部における応力集中を改善するために変化し得ることが理解されるべきである。図７Ａは、嵌合部と組み合わされたときに、区分全体にわたって４つの総計胴部４４０を有する、基部部分上の横方向要素ごとに２つの中空胴部４４０を示す。この数は、２つの総計胴部数だけ、又は適用が可能になる数だけ減少することができる。

図６及び図７のタイヤ３００、４００の両方において、荷重が掛けられる、かなりの量の荷重が、張力に作用する複数の半径方向ウェブ要素によって支持される。回転軸の上方の領域における複数の半径方向ウェブ要素は、引張り力を受け、一方、荷重と接地面領域との間の領域における半径方向ウェブ要素の少なくとも一部は座屈し、複数の接線ウェブ要素は、可撓性のある相互連結されたウェブを通じて荷重を分配する。

図には示されていないが、タイヤ３００、４００は、各々のホイール部分のアウターリングの半径方向外側表面に固着されたトレッド担持層を更に含んでもよいことが理解されるべきである。

タイヤ３００、４００は、少なくとも第１のウェブセクタ、第２のウェブセクタ、及び第３のウェブセクタを含む複数の複数のウェブセクタ２００を提供することによって形成され、複数のウェブセクタの各々は、第１の端部及び第２の端部を有する。次いで、ウェブセクタ２００は、インナーリングとアウターリングとの間に延在する概ね環状のウェブを形成するように、円周方向に配置されており、これにより第２のウェブセクタが、第１のウェブセクタと第３のウェブセクタとの間に円周方向に配設されるようにする。次いで、第２のウェブセクタの第１の端部は、第１のウェブセクタの第２の端部にヒンジ連結され、第２のウェブセクタの第２の端部は、第３のウェブセクタの第１の端部にヒンジ連結される。

図示される実施形態では、各ウェブセクタ２００の第１のヒンジ２６０ａは第１の半径方向高さにあり、第２のヒンジ２６０ｂは、第１の高さとは異なる第２の半径方向高さにある。したがって、第２のウェブセクタの第１の端部を第１のウェブセクタの第２の端部にヒンジ連結する工程は、第１の半径方向高さで第２のウェブセクタの第１の端部を第１のウェブセクタの第２の端部にヒンジ連結することを含む。同様に、第２のウェッブセクタの第２の端部を第３のウェブセクタの第１の端部にヒンジ連結する工程は、第２の半径方向高さで第２のウェブセクタの第２の端部を第３のウェブセクタの第１の端部にヒンジ連結することを含む。ピン及びヒンジは、ウェブノード又はその付近の位置を含む、異なる半径方向及び円周方向位置に位置付けられてもよいことが理解されるべきである。

図６及び図７のピアノヒンジ設計に加えて、代替的なヒンジ設計が使用されてもよい。例えば、複数のソケット及びピンが、ヒンジ連結部を形成するために使用されてもよい。図８〜図１０は、例示的なソケット及びピン形成を示す。図８Ａ及び図８Ｂは、それぞれ、ヒンジ連結部のためのソケット５００の一実施形態の斜視図及び断面図を示す。図９Ａ及び図９Ｂは、それぞれ、ヒンジ連結部のためのソケットピン６００の一実施形態の斜視図及び断面図を示す。ソケットピン６００は、ピン端部６１０と、ソケット端部６２０と、を含む。ピン端部６１０は、ソケット５００又はソケットピン６００のソケット端部６２０に受容されてもよい。図１０Ａ及び図１０Ｂは、それぞれ、ヒンジ連結部のための中実ピン７００の一実施形態の斜視図及び断面図を示す。中実ピン７００はまた、ソケット５００又はソケットピン６００のソケット端部６２０に受容されてもよい。ソケット５００、ソケットピン６００、及び固体ピン７００は、図１１Ａ〜図１１Ｅに示される方法で使用されてもよい。

図１１Ａ及び図１１Ｂは、複数のソケット５００、ソケットピン６００、及び中実ピン７００を有する、第１及び第２の組のウェブセクタ８００ａ、ｂの斜視図を示す。図示される実施形態では、ウェブセクタ８００ａ、ｂは、ヒンジ連結部を除いて、図５〜図７に示されるウェブセクタ２００と実質的に同じ構造を有する。しかしながら、上述された代替的な設計のいずれもまた、図１１のウェブセクタ８００ａ、ｂにも適用され得ることが理解されるべきである。

ソケット５００、ソケットピン６００、及び中実ピン７００は、第１及び第２の組のウェブセクタ８００ａ、ｂが、図１１Ｃの斜視図及び図１１Ｄの断面図に示される方法で一緒に嵌合され得るように配置される。各々のソケットピン６００及び中実ピン７００は、ソケット５００又はソケットピン６００のいずれかに受容される。

ウェブセクタ８００は、このように軸方向及び円周方向の両方で一緒に結合されて、図１１Ｅに示されるように非空気圧式タイヤ９００を形成する。図示される実施形態では、ウェブセクタ８００は、タイヤの幅が軸方向に隣接する４つのウェブセクタ８００によって画定されるように一緒に嵌合され、アウターウェブセクタ８００のヒンジ連結部は、ソケット５００又は中実ピン６００のいずれかで終端する。したがって、非空気圧式タイヤ９００は、軸方向に隣接する４つのホイール部分９１０ａ、９１０ｂ、９１０ｃ、及び９１０ｄを含み、各ホイール部分９１０は、インナーリング９２０と、アウターリング９３０と、インナー及びアウターリング９２０、９３０間に延在する可撓性の相互連結されたウェブ９４０と、を含む。しかしながら、タイヤ９００の幅は、任意の数の隣接するウェブセクタによって画定されてもよいことが理解されるべきである。

図には示されていないが、タイヤ９００は、ホイール部分のアウターリングの半径方向外側表面に固着されたトレッド担持層を更に含んでもよいことが理解されるべきである。

図１２は、ウェブセクタ１０００の更に別の代替的な実施形態の斜視図を示す。ウェブセクタ１０００は、インナーリング部分１０１０と、アウターリング部分１０２０と、ウェブ部分１０３０と、を含む。図示された実施形態では、ウェブ部分１０３０は、複数の実質的に半径方向の部分と、複数の多角形状の開口部を形成する複数の実質的に接線部分と、を含む。しかしながら、ウェブ部分は、任意の形状を取り得ることが理解されるべきである。

この実施形態では、ウェブセクタ１０００の第１の端部は、ボール１０４０で終端し、ウェブセクタ１０００の第２の端部は、ボールを受容するように構成されたソケット１０５０で終端する。ボール１０４０及びソケット１０５０は、ウェブセクタ全体の幅にわたって横方向に延在するものとして示されているが、代替的な実施形態では、各々のボール及びソケットは、ウェブセクタ全体の幅よりも小さい幅にわたって延在してもよい。そのような実施形態では、ウェブセクタの各々の端部は、複数のボール又はソケットで終端してもよい。

図１３は、図１２の複数のウェブセクタ１０００によって形成された非空気圧式タイヤ１１００の正面図を示す。ここで、非空気圧式タイヤ１１００は、第１のウェブセクタの第１の端部上のボール部分を第２のウェブセクタの第２の端部のソケット部分に挿入し、このプロセスをタイヤの周りで繰り返すことによって形成される。非空気圧式タイヤ１１００は、８つのウェブセクタ１０００によって形成されるものとして示されているが、任意の数のウェブセクタが使用されてもよいことが理解されるべきである。

上述された非空気圧式タイヤ３００、４００、９００、及び１１００は、各々、ウェブ部分によって連結されたインナーリング部分及びアウターリング部分を含む一体型構造を有するウェブセクタを含む。代替的な実施形態では、非空気圧式タイヤは、別個の構造体であり、インナーリング又はアウターリングに連結されたウェブを含んでもよい。例えば、図１４Ａは、ホイール１２１０と、アウターリング１２２０と、ウェブ１２３０と、を有する非空気圧式タイヤ１２００の一実施形態の一部分の正面図を示す。ここで、ウェブ１２３０は、ホイール１２１０にヒンジ連結され、アウターリング１２２０にヒンジ連結される。代替的な実施形態（図示せず）では、ウェブは、アウターリング及びホイールのうちの少なくとも１つに固定的に連結される。

図示された実施形態では、アウターリング１２２０は、中実リングである。代替的な実施形態では、アウターリングは、複数のリング部分から構成されている。リング部分は、タイヤの周りに円周方向に延在するリングセクタであってもよい。あるいは、リング部分は、軸方向に隣接するフープによって形成されてもよい。別の代替的な実施形態では、リング部分は、リングを形成するために、円周方向及び軸方向の両方に位置合わせされる一連のリング部分であってもよい。

図１４Ｂは、アウターリング１２２０の一部分の斜視図を示し、図１４Ｃは、ウェブ１２３０とアウターリング１２２０との間のヒンジ連結部の詳細図を示す。これらの図で分かるように、アウターリング１２２０は、いくつかの円周方向の位置に複数の軸方向に離間した胴部１２４０を含む。各々の軸方向に離間した胴部１２４０は、軸方向に延在する貫通孔１２５０を含む。図示された実施形態では、軸方向に離間した胴部１２４０は、平坦部分１２６０によって分離されている。代替的な実施形態では、軸方向に離間した胴部は、溝付き部分又は孔によって分離されてもよい。

ウェブ１２３０は、対応する貫通孔（図示せず）を有する対応する胴部１２７０を含む。対応する胴部１２７０は、それらが軸方向に離間された胴部１２４０と位置合わせされるように、平坦部分１２６０内に配設される。ピン１２８０が、胴部１２４０、１２７０の貫通孔に挿入されて、ヒンジ連結部を形成する。このような構成は、図７Ａを参照して上述されたピアノヒンジ設計と同様である。代替的な実施形態（図示せず）では、ウェブとリングとの間のヒンジ連結部は、図８〜図１１を参照して上述されたものと同様のピンと、ソケットと、ソケットピンと、を含んでもよい。別の代替的な実施形態（図示せず）では、ウェブとリングとの間のヒンジ連結部は、図１２及び図１３を参照して上述されたものなどのボール及びソケット連結部を含んでもよい。

図１４Ｄは、ウェブ１２３０の斜視図である。この図で分かるように、胴部１２７０をそのアウター端部に沿って有することに加えて、ウェブ１２３０は、そのインナー端部の各々に細長い胴部１２９０を更に含む。各々の細長い胴部１２９０は、胴部を通って軸方向に延在する貫通孔を有する。図示された実施形態は、各々の端部に単一の細長い胴部を示しているが、代替的な実施形態では、複数の胴部は、ウェブのインナー端部に沿って軸方向に離間されている。

図１４Ｅは、ホイール１２１０の部分斜視図である。ホイール１２１０は、ホイール１２１０の周りに円周方向に離間された複数のピン１２９５を含む。各々のピン１２９５は、ホイール１２１０の一方の側面から他方の側面へと軸方向に延在する。ホイール１２１０は、ピン１２９５を受容するために各々の側面に孔を有する。図示された実施形態では、ピン１２９５は、交互の大きい間隙及び小さい間隙によって離間されている。しかしながら、任意のピン間隔が使用されてもよいことが理解されるべきである。

図１４Ｆは、ウェブ１２３０とホイール１２１０との間のヒンジ連結部の詳細図である。これらの図で分かるように、細長い胴部１２９０は、ホイール１２１０の孔と位置合わせされる。ピン１２９５は、ホイール１２１０の孔及び細長い胴部１２９０の貫通孔を通して挿入されて、ヒンジ連結部を形成する。このような構成は、図７Ａを参照して上述されたピアノヒンジ設計と同様である。代替的な実施形態（図示せず）では、ウェブとリングとの間のヒンジ連結部は、図８〜図１１を参照して上述されたものと同様のピンと、ソケットと、ソケットピンと、を含んでもよい。別の代替的な実施形態（図示せず）では、ウェブとリングとの間のヒンジ連結部は、図１２及び図１３を参照して上述されたものなどのボール及びソケット連結部を含んでもよい。

インナー及びアウターヒンジ連結部の両方において、ピン１２８０、１２９５は、プレス若しくは締まり嵌め、又はねじ式装着を含む様々な方法で装着されてもよい。ピンは、構造体の幅の全体を通過してもよく、又はそれらは、部分的に孔内にある程度の深さまでしか延在しなくてもよい。これらはまた、追加の支持を提供し、ウェブ要素の幅にわたってピンの均一な幾何学的配置を維持するのを助けるために、構造体の中間プレート又はガイドを通過してもよい。

図１５Ａ及び図１５Ｂは、それぞれ、非空気圧式タイヤ１３００の代替的な実施形態の一部分の正面図及び斜視図を示す。非空気圧式タイヤ１３００は、インナーリング（これらの図には図示せず）と、アウターリング１３２０と、アウターリングにヒンジ連結されたウェブ１３３０と、を含む。図１５Ｃは、ウェブ１３３０が除去された非空気圧式タイヤ１３００の斜視図を示し、ここでは更なる参照のために示されている。タイヤ１３００は、以下に記載される相違点を除いて、タイヤ１２００と実質的に同じである。

図示された実施形態では、各々のヒンジ連結部は、三ピン継手１３４０によって画定される。図１５Ｄは、三ピン継手１３４０の拡大斜視図を示す。図１４のピアノヒンジ設計とは異なり、三ピン継手は、単一のピンではなく、３つの離間した孔内に受容される３つのピンを含む。３つのピンの端部は、剛性材料で構成された端部プレート１３４０に挿入される。この連結により、荷重は、アウターリングからウェブへと、ウェブからインナーリングへと、などのように伝達されてもよい。図示された実施形態では、ピンは、端部プレート１３４０内に実質的に正三角形として配置される。代替的な実施形態では、ピンは、任意の所与の三角形又は平行配置で配置されてもよい。例えば、ピンは、二等辺形又はスケーレン形の構成で配置されてもよい。

ピンは、プレス又は締まり嵌めを含む様々な方法で、又はねじ式装着によって端板に装着されてもよい。ピンは、構造体の幅の全体を通って、反対側の相補的な端部プレートを通過してもよく、又はそれらは、ウェブ要素の付近側の穴の中にある程度の深さまで延在してもよい。これらはまた、追加の支持を提供し、ウェブ要素の幅にわたってピンの均一な幾何学的配置を維持するのを助けるために、構造体の中間プレート又はガイドを通過してもよい。

「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において、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語が請求項で移行句として用いら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）」という用語が用いられる範囲において（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」という用語が用いられるであろう。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）。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）」を更に意味することが意図される。更に、「接続する（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、「と直接接続する（ｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｔｏ）」ことだけではなく、別の構成要素を介して接続することなどのように「と間接的に接続する（ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ ｔｏ）」ことも意味することが意図される。

本開示はその実施形態の記述によって例解され、実施形態は相当に詳細に説明されたが、添付の特許請求の範囲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、本出願人らの意図ではない。更なる利点及び改良が、当業者には容易に明らかとなるであろう。したがって、そのより広域な態様における本開示は、示され説明される、特定の詳細、代表的なシステム及び方法、並びに例示の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、
   アウターリングと、
   前記インナーリングと前記アウターリングとの間に延在する可撓性の相互連結されたウェブと、を備え、
   前記可撓性の相互連結されたウェブが、前記タイヤの周りに円周方向に配設されて概ね環状のウェブを形成する複数のウェブセクタを含み、
   前記複数のウェブセクタが、少なくとも第１のウェブセクタと、第２のウェブセクタと、第３のウェブセクタと、を含み、前記複数のウェブセクタの各々が、第１のヒンジで終端する第１の周方向要素及び第２のヒンジで終端する第２の周方向要素を有し、
   前記第２のウェブセクタが、前記第１のウェブセクタと前記第３のウェブセクタとの間に円周方向に配設されており、
   前記第２のウェブセクタの前記第１の周方向要素が、前記第１のウェブセクタの前記第２の周方向要素にヒンジ連結されており、
   前記第２のウェブセクタの前記第２の周方向要素が、前記第３のウェブセクタの前記第１の周方向要素にヒンジ連結されている、非空気圧式タイヤ。
2. 前記インナーリングが、中実インナーリングであり、前記アウターリングが、中実アウターリングである、請求項１に記載の非空気圧式タイヤ。
3. 前記複数のウェブセクタの各々が、前記インナーリングにヒンジ連結され、かつ前記アウターリングにヒンジ連結されている、請求項１に記載の非空気圧式タイヤ。
4. 前記インナーリングが、前記インナーリングを形成するように円周方向に配設された複数のインナーリングセクタを含み、前記アウターリングが、前記アウターリングを形成するように円周方向に配設された複数のアウターリングセクタを含む、請求項１に記載の非空気圧式タイヤ。
5. 前記インナーリングが、軸方向に隣接する複数のインナーリング部分によって形成され、前記アウターリングが、軸方向に隣接する複数のアウターリング部分によって形成されている、請求項１に記載の非空気圧式タイヤ。

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