JP2011162139A - スポーク車輪 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で、リムにおけるスポークの突き上げを係止する。
【解決手段】リム５に、スポーク受け孔１１をホイール中心線Ｏ−Ｏに一致して形成する。スポーク２の屈曲開始部Ｃまでの頭部直線部２ａを短く構成し、かつ平面角及び立面角を得るために必要とする屈曲角θを所定角度α小さく設定する。スポーク直線部２ａは、受け孔１１に上記所定角度α傾斜して挿通され、頭部３が段付き部１５の２箇所Ａ，Ｂで着座すると共に、屈曲開始部Ｃ近傍で受け孔１１の内径側縁部に接触する。
【選択図】図４

Description

本発明は、オートバイ等に用いられるスポーク車輪に係り、特にチューブレスタイヤ用スポーク車輪に用いて好適であり、詳しくはワイヤスポークの抜止め用頭部をリムに係合し、ハブにおいてスポークをニップルにより締付けて組立てられるスポーク車輪に関する。

一般に、オートバイ用車輪は、車軸に装着されるハブと、タイヤを装着するリムと、これらハブとリムとを連結するスポークとからなり、リム，スポーク及びハブが鋳造により一体に成形されたキャストホイールと、リムとハブとを多数のワイヤー状のスポークで連結したスポーク車輪（正確にはワイヤースポーク車輪）とがあるが、本発明はスポーク車輪に関する。スポーク車輪は、リム及びスポークが変形することにより衝撃を吸収することができ、オフロードバイクでは専らスポーク車輪が採用されている。

スポークは、一端に抜止め用頭部を有し、他端に雄ネジ部を有し、これら頭部及び雄ネジ部の間がストレート状のワイヤー本体部からなるが、スポーク車輪は、一般に、ハブ側に上記頭部が抜止め係止され、リム側にてニップルにより上記雄ネジ部が締付けられて、リムとハブとの間にスポークが組付けられている。また、上記頭部をリムに抜止め係止し、上記雄ネジ部をハブ側にてニップルにより締付けて、スポークをリムとハブとの間で連結したスポーク車輪も知られている。（例えば特許文献１参照）。

一方、図６に示すように、ハブ１にスポーク２の頭部３を抜止め係止し、リム５にニップル６によりスポーク２を締付けたスポーク車輪Ｗ２であって、リム５の中央部（ドロップ部又はウェル部）に、内径方向に突出する所定肉厚からなる環状の突部９を形成し、該突部に外径側（タイヤ装着面側）から所定深さの凹部１０及びスポーク受け孔１１を形成して、該スポーク受け孔１１にニップル６を嵌挿してスポーク２を組付けた後、上記凹部１０にゴムキャップ１２を嵌合して気密状としたチューブレスタイヤ用スポーク車輪Ｗ２が案出されている（例えば特許文献２参照）。

特開昭６０−１６１２０１号公報 特開２０００−３０１９０２号公報

前記スポークがその頭部をリムに抜止め係止し、ハブ側にてニップルで締付けられたスポーク車輪Ｗ３は、図７に示すように、リム５の中央部に、その外径側からハブの中心に向うホイール中心線Ｏ−Ｏにその中心線が一致するようにスポーク受け孔１１が形成されており、かつ該スポーク受け孔１１の孔径ｄ３がスポーク２の線径Ｄ３に比して比較的大きく形成されている。また、スポーク２は、頭部３から所定長さＬ３だけ直線状に延びる頭部直線部２ａとなっており、屈曲開始点Ｃから所定角度屈曲θ３にて屈曲し、更にハブに向けて直線状に延びている。従って、スポーク２は、その頭部３がスポーク受け孔１１の段付き部１５に２箇所Ａ，Ｂにて当接し、上記屈曲開始部Ｃまでの頭部直線部２ａの長さＬ３がリム５のスポーク受け孔１１の板厚ｈ３より大きくなっており（Ｌ３＞ｈ３）、かつ該頭部直線部２ａが上記中心線Ｏ−Ｏに沿うように延びて、スポーク２が受け孔１１の孔面に接触しないように挿通している。該スポーク２は、ハブ側にてニップルにより引張られて、図６の実線位置から破線位置に弾性変形するが、一般に該張力が付与された状態でも、スポーク２は、その頭部３が段付き部１５の２点（周方向に所定長さの接触領域を有するが、該領域を含め２点と表記）Ａ，Ｂで接触して、スポーク受け孔１１の孔面に接触することはない。なお、製造又は取付け時のバラツキ等によりスポーク２の一部が上記受け孔１１の孔面に当接することもあるが、頭部直線部２ａがリム板厚ｈ３より長いので、例え接触してもその接触角は小さい。また、上記スポーク２は、上記頭部直線部２ａが中心線Ｏ−Ｏに沿うように設計されており、スポーク張り時の平面角（図１のａ参照）及び立面角（図２のｂ参照）に対応するスポークの延出方向がすべて上記所定屈曲角θ３により設定されるため、該屈曲角度は比較的大きい角度になっている。

該従来のスポーク車輪Ｗ３は、タイヤとハブとの間で大きな荷重、例えばオートバイがジャンプして接地する等によりリム５に大きな衝撃荷重が作用すると、リムが偏平になるように変形すると共に、該接地部分のスポーク２に大きな圧縮荷重が作用する。該圧縮荷重が、上記スポーク２に付与されている引張り力を越えると、該スポーク２は弛みやすくなる。更に、該スポーク２は、リム５において突き上げ方向の力に対して何等係止力が作用しないので、リム５は塑性変形しやすく、正確な円からなるスポーク車輪としての正常な機能を早期に失いやすく、かつ図６に示すゴムキャップ等のリムに気密保持部材が設けられている場合、上記スポークの突き上げにより該気密保持部材の気密保持機能をなくしてしまうことがある。

一方、図６に示すように、リム５にニップル６を介してスポーク２を組付けるスポーク車輪Ｗ２にあっては、リム５にニップル６を挿通・保持するスポーク受け孔１１を形成する必要があり、該ニップル６の径は、スポーク２の雄ネジ部を螺合する以上、スポークより大径となると共に、ニップル頭の高さもスポークの頭部の高さより長くなっており、その分リム５に形成するスポーク受け孔１１も大径となると共に深さも大きくなる。更に、受け孔の外径側にあっては、ゴムキャップ１２を嵌合する凹部１０の径も大きくなり、これら受け孔１１及び凹部１０を形成するための所定肉厚からなる突部９の幅及び肉厚も大きくなり、スポーク車輪の重量増加の原因となる。

また、ハブから延びる直線状のスポーク２をリム５においてニップル６により締付けるので、上記ニップルを受け入れるスポーク受け孔１１並びに該受け孔に同芯状に形成される凹部１０は、スポーク張り時の立面角及び平面角を考慮して、ホイール中心線に対して斜めに形成する必要があり、これらスポーク受け孔１１等の加工が比較的面倒であり、かつスポーク受け孔及び凹部を上記突部９に斜めに形成するため、該突部の幅及び肉厚をより大きくする必要があり、スポーク車輪の重量増加の原因となる。

そこで、本発明は、比較的簡単な構成でもって、スポークの抜止め用頭部をリムのスポーク受け孔に係止し、もって上述した課題を解決したスポーク車輪を提供することを目的とするものである。

本発明は、ハブ（１）と、リム（５）と、これらハブとリブとを連結するワイヤー状のスポーク（２）と、を備え、前記スポークの頭部（３）を前記リムに形成したスポーク受け孔（１１）に抜止め係止し、前記スポークの雄ネジ部（４）を前記ハブ（１）にニップル（６）を介して締付けてなる、スポーク車輪（Ｗ１）において、
前記スポーク受け孔は、外径側に段付き部（１５）を有し、かつ、ホイール中心線（Ｏ−Ｏ）に一致するように前記リム（５）に形成され、
前記スポーク（２）は、前記頭部（３）から屈曲開始部（Ｃ）まで直線状に延びる頭部直線部（２ａ）と、該屈曲開始部で所定角度（θ）で屈曲して前記ハブ（１）に向って延びる本体部（２ｂ）と、を有し、前記リムに対して所定の平面角（ａ）及び立面角（ｂ）にて前記リム（５）とハブ（１）との間で張設され、
前記頭部直線部（２ａ）が、前記中心線（Ｏ−Ｏ）に対して所定角度（α）傾斜するように前記スポーク受け孔（１１）に挿通され、かつ前記頭部（３）が、前記段付き部（１５）に前記中心線（Ｏ−Ｏ）の反対側に位置する２箇所（Ａ，Ｂ）で接触して着座されると共に、前記屈曲開始部（Ｃ）近傍で、前記スポーク受け孔の内径側の縁部に接触して、前記スポーク（２）が、前記リム（５）に対して突き上げる方向の力に対して係止されてなる、
ことを特徴とするスポーク車輪にある。

更に、前記スポーク受け孔（１１）の前記段付き部（１５）を介して外径側に、該スポーク受け孔と中心線を一致するように凹部（１０）を前記リム（５）に形成し、
前記凹部（１０）に気密状にシール部材（１２）を嵌合してチューブレスタイヤ用した、スポーク車輪にある。

例えば図５を参照して、前記リム（５）の外径側中央部に突出するように、所定肉厚（ｉ）で所定幅（ｊ）の環状の突部（９）を形成し、
該突部（９）に、前記スポーク受け孔（１１）及び凹部（１０）を形成してなる、スポーク車輪にある。

なお、上記カッコ内の符号は、図面と対照するためのものであるが、これにより特許請求の範囲の記載に何等影響を及ぼすものではない。

請求項１に係る本発明によると、スポーク受け孔をホイール中心線に一致して形成し、スポーク頭部直線部を短く構成し、かつスポーク受け孔に所定角度（α）傾斜して挿通したので、スポークの頭部分は、その頭部が２箇所（Ａ，Ｂ）で段付き部に着座すると共に、屈曲開始部（Ｃ）近傍でスポーク受け孔の内径側縁部（小口部）に接触して、スポークは、リムにおいて突き上げる方向にも係止され、スポークホイールに衝撃荷重が繰返し作用しても、弛みにくくなり、かつリムは、スポークが上記突き上げ側にも係止されることが相俟って、塑性変形しにくくなり、スポーク車輪は、スポークの形状を僅かに変えるだけの簡単な構成により、長期に亘って適正な状態を保持することができる。

請求項２に係る本発明によると、スポーク受け孔の外径側に凹部を設け、該凹部にゴムキャップ等のシール部材を嵌合して、簡単にチューブレスタイヤ用のスポーク車輪とすることができ、スポークは、リムにおいて突き上げ側にも係止されるので、シール部材がスポークにより凹部から外れることはなく、衝撃荷重が繰返し作用し、かつ衝撃吸収性能も求められるオートバイ用、特にオフロード用オートバイ用としてのチューブレス化を可能とすることができる。

請求項３に係る本発明によると、前記シール部材用凹部及びスポーク受け孔を形成するためのリム中央部の突部は、上記スポーク受け孔がスポーク頭部を係止するための比較的小径でかつ短くて足り、それに合せて凹部も小径で足り、かつこれら凹部及びスポーク受け孔は、ホイール中心線に一致して形成されることが相俟って、上記突部の幅及び肉厚を小さくでき、チューブレス用スポーク車輪の軽量化を図ることができる。また、上記突部は、リムの外径側に突出するので、タイヤをリムに装着した状態ではタイヤ内に位置して外部から見えないので、すっきりとしたデザインからなるチューブレスタイヤ用スポーク車輪を提供することができる。

本発明を適用したスポーク車輪を示す正面図。 図１のII−II矢視断面図。 そのスポーク取付け部分を示すスポークに沿った断面図。 スポークのリムでの係止部分を示す拡大断面図。 本発明を適用し得るリムを示す部分図で、（Ａ）は断面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は（Ｂ）のＣ−Ｃ矢視断面図。 従来の技術によるチューブレスタイヤ用スポーク車輪を示す断面図。 従来の技術によるリムにてスポーク頭部を係止したスポーク車輪を示す断面図。

以下、本発明の実施の形態について説明する。本スポーク車輪Ｗ１は、図１及び図２に示すように、オートバイに用いられて好適であり、車軸に装着されるハブ１と、タイヤを装着し得るリム５と、これらハブ及びリムを連結する多数のワイヤー状のスポーク２・・・からなる。ハブ１には軸方向に所定間隔隔てた位置に２列に、軸方向に所定長さのラグ２１が多数突出して形成されており、これらラグ２１にそれぞれ軸方向に所定間隔隔てて２個のニップル用受け孔２１ａ，２１ａが形成されている。該１個のラグ２１の表裏から、接線に近い方向にそれぞれスポーク２，２が延びて、各スポーク２は、隣接する４本のスポークが互に交差するように組付けられ、１組のスポーク群Ｇを構成し、図１に示すスポーク車輪Ｗ１にあっては、８組のスポーク群からなる。各スポーク２は、スポーク車輪Ｗ１の中心線（ホイール中心線）Ｏ−Ｏに対して、図１に示す平面角ａにて、かつ図２に示す立面角ｂにて延びている。なお、正面図からみた角度を平面角ａ、側面断面図からみた角度を立面角ｂと呼んでいるが、平面角及び立面角と称することは、スポーク車輪にあって慣用されている技術用語である。

リム５は、図３に示すように、中央部分（ドロップ部，ウェル部）が肉厚からなる突部９が環状に形成されている。該突部９には、その外径側（タイヤ装着側）から凹部１０及びスポーク受け孔１１がリム周方向に一定等間隔毎に多数形成されている。該凹部１０及びスポーク受け孔１１は、互いに同芯状にかつスポーク車輪の中心線（ホイール中心線）Ｏ−Ｏ（図１，図２参照）に一致するように形成されており、上記凹部１０の底面とスポーク受け孔１１の上端縁とはテーパ状の段付き部１５になっている。

スポーク２は、一端に抜止め用頭部３が形成されており、他端に雄ネジ部４が形成されている。そして、スポーク２は、リム５の外径側から受け孔１１に差込まれ、その頭部３が受け孔１１の段付き部１５に係合することにより抜止め・係止される。ハブ１のラグ２１に形成されたニップル受け孔２１ａに該ニップル６の頭部６ａが抜止め・係止され、該ニップル６に前記スポーク２の雄ネジ部４を螺合して、スポーク２は、リム５とハブ１との間に張設される。全周に亘って、上記スポーク２の張設が行われ、各スポーク２の張力が揃うように、かつリムとハブとの径方向中心位置及び軸方向中心位置が一致するように調整して、スポーク車輪Ｗ１は組立てられる。リム５の外径面から前記凹部１０にゴムキャップ（シール部材）１２が嵌合され、スポーク２との連結部を気密状に保持して、チューブレスタイヤをリム５に装着する。

本スポーク２は、図４に示すように、ホイール中心線Ｏ−Ｏに対して所定角度α傾斜してリム５のスポーク受け孔１１の段付き部１５に着座される。そして、屈曲開始部Ｃまでの頭部直線部２ａの長さＬ１が図７に示す従来のもの（Ｌ３）より短く設定されている。詳しくは、スポーク頭部３の径をＴ，スポーク２の線径をＤ１，スポーク受け孔１１の孔径をｄ１，スポーク頭部角度をω，スポーク受け孔部分のリムの板（肉）厚をｈ１とする。上記スポーク受け孔１１から延びるスポークの頭部直線部２ａ（中心線Ｏ−Ｍ）の上記所定角度αは、１°＜α°＜６°、好ましくはα＝４〜５°に設定される。屈曲開始部Ｃで屈曲される屈曲角度θは、前記平面角ａ及び立面角ｂにより３次元的に設定されるが、該屈曲角度θは、図７に示す従来の屈曲角度θ３より上記角度αだけ小さく設定される。即ち、ホイール中心線Ｏ−Ｏに対して、上記平面角ａ及び立面角ｂにより設定される屈曲角度θ３に対して、上記角度αだけ小さく設定される（θ°＝θ３°−α°）。

スポーク受け孔１１はホイール中心線Ｏ−Ｏに延びるため０°であるので、上記直線部２ａと受け孔１１の孔面との角度βは、上記スポーク頭部直線部２ａの角度αと等しくなる。受け孔１１の内径側縁（小口部）１１ａに上記屈曲開始部Ｃが当接するように設定するため、上記スポーク頭部直線部の長さＬ１は、Ｌ１＝ｍ×ｈ１となる。ここで、ｍ≒ｃｏｓβであり、一般に、０．９＜ｍ＜１の範囲内となる。

本発明は、スポーク２がリム５に対して、スポーク受け孔１１部分にて、頭部３が段付き部１５の点Ａ，Ｂで当接して抜止め係止する外、上記屈曲開始部Ｃが小口部１１ａで当接してスポークの突き上げ方向も係止する点にある。従って、上記頭部直線部の長さは、上記数式で求めたＬ１に対し、加工バラツキ分（ΔＬ１）を差し引き、なるべく短くなるようにＬ１’（＝Ｌ１−ΔＬ１）とすることが好ましい。ΔＬ１は、０＜ΔＬ１＜０３の範囲で設定される。

本スポーク２は、リム５側が上述したように３点Ａ，Ｂ，Ｃで接触し、ハブ１側にてニップル６により締付けられる。従って、スポーク２には、上記屈曲角θで直線状に延びる本体直線部２ｂ（図３参照）の中心線Ｐ−Ｑ方向にニップル６による引張り力Ｆが作用する。該引張り力Ｆにより、頭部直線部２ａには、点Ａを中心とした回転モーメントが生じ、点Ｂ及びＣに大きな圧縮応力が発生する。特に、点Ｃ近傍において、スポーク屈曲開始部Ｃが受け孔１１の小口部１１ａの縁部を押付けるように作用するので、該縁部が押し潰されて屈曲開始部Ｃと小口部１１ａとが面接触となる。

この状態で、スポーク車輪Ｗ１に衝撃荷重が作用して、リム５が変形することにより、スポーク２に上記引張り力を越えるような圧縮力が作用し、スポーク頭部直線部２ａに突き上げるような力が作用しても、点Ｃと点Ｂとでのゴジルような抵抗力が働き、スポーク２はリム５に対して係合・保持される。即ち、リム５の径方向変形に対しては、専ら点Ｃでの面接触で抑制され、リム５の幅方向変形に対しては、専ら点Ｂでの接触で抑制され、スポーク頭部３はリム５に係止保持される。これにより、スポーク頭部３がゴムキャップ１２を突き上げて、ゴムキャップ１２を外してチューブレスタイヤとしての気密性が開放されることは阻止される。

なお、上記屈曲開始点Ｃは、スポーク曲げの起点となり、該点Ｃを中心に角度θで屈曲し、点Ｃと反対面はアール形状となる。また、上記ハブ側でニップルによりスポークが締付けられて、所定張力が与えられるので、現実には、上記長さＬ１は、設計理論値（Ｌ１＝ｍ×ｈ１）より２，３［ｍｍ］長くても、上記３点Ａ，Ｂ，Ｃ接触による効果が得られる。

本スポーク車輪Ｗ１を落下衝撃試験を実施した結果、リムでの気密性が保持されたまま、ハブ１の破損やニップルの飛び出しが発生した。この結果、スポーク車輪Ｗ１に作用する衝撃は、リム５とスポーク頭部３が一体化したまま、スポークを介してハブ１に伝達され、ハブ１側でニップル６の突き上げとして作用することが解る。

ついで、図５に沿って、本発明に係るチューブレスタイヤ用スポーク車輪に適用して好適なリムについて説明する。リム５は、アルミ合金製の型材からなり、フランジ部２１，ビード座部２２及びドロップ（ウェル）部２５からなる。ドロップ部２５にはその中央部に外径方向に突出した突部９が全周に亘って環状に形成されている。該突部９は、所定肉厚ｉ及び所定幅ｊからなり、該突部９に、ホイール中心線を中心線とする凹部１０及びスポーク受け孔１１が所定間隔ｇ（例えばｇ＝１０°）で形成される。凹部１０は、径小部１０ａと該径小部の外径側に形成される径大部１０ｂからなり、径小部１０ａとスポーク受け孔１１との間は所定角度ｋ（例えばｋ＝１２０°）のテーパからなる段付き部１５で連結している。上記スポーク受け孔１１にはスポーク２が貫通してその頭部３が抜止め係止され、上記凹部１０には胴部１２ａ及び鍔部１２ｂからなるゴムキャップ１２（図３参照）が、それぞれ径小部１０ａ，径大部１０ｂに嵌合して、ゴムキャップ１２の上面が突部９の上面と略々面一となるように嵌合する。

上記該突部９の幅ｊは、ゴムキャップ１２用の凹部１０を形成するに充分な幅からなり、凹部の径が１２［ｍｍ］であると、１５〜１７［ｍｍ］が適当である。また、上記突部９の肉厚（板厚）ｉは、スポーク受け孔１１及び凹部１０の深さに対応するように形成されており、スポーク２が＃７［Ｂ］にあって８〜１１［ｍｍ］が適当である。上記突部の幅ｊ及び肉厚ｉは、リム５にスポーク頭部が係止され、かつホイール中心線に沿って凹部及びスポーク受け孔が形成されるため、図６に示すニップル６を係止する従来のものに比し、肉厚（板厚）ｉにあって２〜３［ｍｍ］小さく、幅ｊにあって４〜５［ｍｍ］小さくなっている。従って、突部９の形状が小さい分、リム５の軽量化が可能であり、かつ突部９をタイヤ装着面であるドロップ部２５側に突出できるので、タイヤを装着した状態では外部から見えず、すっきりとしたデザイン性を得ることができる。

なお、図１等の図面は、オートバイ用スポーク車輪の後輪に適用した例を示してあるが、本発明は、前輪にも同様に適用可能であり、更にオートバイ用に限らず、自転車等の他の二輪車用としても、また他の車輌用としても適用可能である。

１ ハブ
２ スポーク
２ａ 頭部直線部
２ｂ 本体（直線）部
３ 頭部
４ 雄ネジ部
５ リム
６ ニップル
９ 突部
１０ 凹部
１１ スポーク受け孔
１２ シール部材（ゴムキャップ）
１５ 段付き部
Ｏ−Ｏ ホイール中心線
α 所定（傾斜）角度
θ 所定（屈曲）角度
ａ 平面角
ｂ 立面角
Ａ，Ｂ 接触点
Ｃ 屈曲開始部（接触点）
ｉ 所定肉厚
ｊ 所定幅

Claims (3)

1. ハブと、リムと、これらハブとリブとを連結するワイヤー状のスポークと、を備え、前記スポークの頭部を前記リムに形成したスポーク受け孔に抜止め係止し、前記スポークの雄ネジ部を前記ハブにニップルを介して締付けてなる、スポーク車輪において、
   前記スポーク受け孔は、外径側に段付き部を有し、かつホイール中心線に一致するように前記リムに形成され、
   前記スポークは、前記頭部から屈曲開始部まで直線状に延びる頭部直線部と、該屈曲開始部で所定角度で屈曲して前記ハブに向って延びる本体部と、を有し、前記リムに対して所定の平面角及び立面角にて前記リムとハブとの間で張設され、
   前記頭部直線部が、前記中心線に対して所定角度傾斜するように前記スポーク受け孔に挿通され、かつ前記頭部が、前記段付き部に前記中心線の反対側に位置する２箇所で接触して着座されると共に、前記屈曲開始部近傍で、前記スポーク受け孔の内径側の縁部に接触して、前記スポークが、前記リムに対して突き上げる方向の力に対して係止されてなる、
   ことを特徴とするスポーク車輪。
2. 前記スポーク受け孔の前記段付き部を介して外径側に、該スポーク受け孔と中心線を一致するように凹部を前記リムに形成し、
   前記凹部に気密状にシール部材を嵌合してチューブレスタイヤ用とした、
   請求項１記載のスポーク車輪。
3. 前記リムの外径側中央部に突出するように、所定肉厚で所定幅の環状の突部を形成し、
   該突部に、前記スポーク受け孔及び凹部を形成してなる、
   請求項２記載のスポーク車輪。

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