JP2011529825A - 車両用ホイールタイヤ組合体 - Google Patents

Abstract

本発明は、空気充填の無い、硬いリムと柔らかいタイヤとを備え、リムとタイヤとの間に、弾性スポークが、半径方向に対して角度的に離れて、位置している、車両ホイールに、関するものである。スポークは、少なくとも３個のグループに分けられており、角度的に離れて交互に反対側に向いて互いに軸方向に別れている。

Description

本発明は、空気充填の無い、硬いリムと柔らかいタイヤとを備えた、車両ホイールに、関するものであり、リムとタイヤとの間には、弾性スポークが、半径方向に対して角度的に離れて、位置している。

この説明のために、下記の用語は次のような意味を有している。「スポーク」という用語は、リムとタイヤとの間の弾性接続要素を、含んでいる。「リム」という用語は、硬い要素を含んでおり、それは、概ね円板形状を有しており、ハブに接続されており又はハブを備えており、又は、任意にハブのみである。「タイヤ」という用語は、環状の柔らかい要素を含んでおり、それは、ホイールを外側で取り囲んでおり、弾性トレッドを備えてもよい。ホイール及びその要素の「幅」は、軸方向におけるその寸法を意味している。ここで考慮されるホイールにとって、リム又はハブ、スポーク、及びタイヤの、各要素は、略同じ幅を有している。

ホイールが発明されてからかなり長い間、ホイールは、硬く、すなわち、弾性部分を有していなかった。弾性が必要な場合には、専ら、ホイールサスペンションを用いて実現されていた。硬いホイールは、例えば鉄道輸送において、今までよく使用されてきた。道路車両の開発では、初めは、弾性タイヤを有するホイールが作られ、その後、空気式ホイールが開発されて作られた。

圧力損失の結果として、タイヤが直ぐに使用不能となり、乗り物が運転不能となる、というダメージの危険性が、空気式タイヤの一つの課題としてあるが、それに対して、今まで、現実的な解決策は見出されていなかった。

かなり長い間、空気式タイヤを必要としないホイールを得るための開発は、進行中であった。ホイールに特有の弾性は、タイヤをリム又はハブに接続する弾性スポークによって、得られている。タイヤは、弾性であるが、平らであり、空気充填が無い。そのような開発品の一例としては、いわゆる、ミシュラン（Michelin）のトゥイール(Tweel)がある。他のタイヤ製造業者も、同様のコンセプトで開発中である。

これらの開発品の殆どにおいては、弾性スポークが半径方向に配置されている。スポークが半径方向に対して角度的に離れている開発品もあり、それは、半径方向スポークと比較して、幾つかの利点、例えば、より長く且つより明確に定義された、ばね偏位（excursion）を、提供する。しかしながら、これらのホイールは、ハブとタイヤとの間の横相対運動に関して、不十分である。

本発明の目的は、このタイプの公知のホイールの不利点を持たない、最初に述べたタイプのホイールを、提供することである。

上記目的は、角度的に離れて交互に反対側に向いて互いから軸方向に別れている、少なくとも３個以上のグループに、スポークを分けることによる、本発明によって、達成される。

スポークの幅、すなわち、スポークの軸方向における伸長は、好ましくは、各グループ毎に異なっている。

本発明の好ましい代表例が、添付図面を参照しながら、以下に説明される。

１グループ当たり６個のスポークを有する、本発明の一例のホイールの軸方向における側面図である。 図１の例の斜視図である。 １グループ当たり３個のスポークを有する、図２の例の、タイヤが無い場合の、斜視図である。 １グループ当たり６個のスポークを有する、図３の場合と同様の斜視図である。 スポークの４個のグループを有する、図３の場合と同様の斜視図である。 軸平面で示された、スポークの３個のグループを有するホイールの断面略図である。 軸平面で示された、スポークの４個のグループを有するホイールの断面略図である。 １グループ当たり１２個のスポークを有し、且つ、異なる回転角を有する３個以上のグループを有する、ホイールにとっての、力の吸収の状態、すなわち、支持の状態を、示す図である。 ホイールにおける、半径方向力、接線方向力、及び軸方向力の、効果を示す、略図である。

図１及び図２に概略的に示されるように、本発明の一実施形態のホイールは、同軸上に配置されたリム１及びタイヤ２を、備えている。リムとタイヤとは、スポーク３によって連結されており、スポーク３は、半径方向に対して角度的に離れている。スポークは、リムとの接続部及びタイヤとの接続部において、変遷が概ね接線方向であるように、構成されている。このために、スポークは、端部で曲がっている。

図２において明らかなように、また、図３において特に示されているように、スポークは、薄いシート形状を有しており、長さ及び幅と比較して小さな厚みを有している。スポークは、弾性材料、例えばばね鋼で、できている。

明確にするために、見る者に最も近いスポークのみが、斜視図である図２に示されている。まず、原理を明確に示すために、図３では、より少ないスポークが示されており、タイヤは省略されている。明らかなように、スポークは、３個のグループに位置付けられている。リム１の端面に位置するスポーク３は、第１グループを形成している。反対側の端面に位置するスポーク５は、第１グループのスポーク３と同じ方向を向いており、第２グループを形成している。それらの間に位置するスポーク４は、他の２個のグループのスポークに対して反対方向を向いており、第３グループを形成している。

対応する図として、図４は、図１及び図２に示される数のグループを有し、且つ、１グループ当たりが６個のスポークを有する、例を、示している。しかしながら、各グループにおいて、他のスポークは、明確にするために、点線で示されている。

図３及び図４において確認されるように、中央の第３グループのスポークは、２個の外側のグループのスポークよりも、幅広である。２個の外側のグループのスポークは、中央グループのスポークの幅の約６０〜８０％の幅を、有している。その結果、機械特性、特に弾性特性は、別々の方向性を有するスポークの全体に、均一に、すなわち、対称的に、分布している。

これらの特性は、スポークの幅を変えることによって、ある限度内で、変更でき、すなわち、対称分布からの目標偏差を達成できる。特性を変えるための他の可能性は、グループ毎に異なる厚さのスポークを用いることである。更には、材料特性、例えば弾性の、変更を行ってもよい。

スポークの長さも、ホイールの特性に影響を与えるために、変えてもよい。更に、付加的な協調可能性が、スポークの特性をタイヤの特性に適合させることによって、得られ、その適応性は、材料、厚さ、幅、及び円周によって、また、スポークによって形成される支持ポイントの数によって、同様に決定される。

図５は、スポーク６〜９の４個のグループを有する例を、示しており、明確にするために、再度、１グループ当たり３個のスポークのみを、示している。４個のグループを有する例では、全てのスポークは、好ましくは、同じ幅を有している。実際の適用では、多数のスポークが用いられ、すなわち、適用に応じて、１グループ当たり、少なくとも６個のスポークが用いられ、更には、より多い、例えば１２個又は２４個のスポークが用いられる。一般的には、円周全体に均一な分布を達成できるような数である。

全ての例においては、特有の効果を達成するために、スポークのグループ又は各スポークは、互いに、回転方向に、例えば、くし状態様でインターロックするように、移動する。

図６及び図７は、軸平面における断面の略図である。スポークは、その弾性効果を明らかにするために、らせんバネとして、一種の代替図において、示されている。

図８は、１グループ当たり１２個のスポークを有し、且つ、異なる回転角を有する３個以上のグループを有する、ホイールにとっての、力の吸収の状態、すなわち、支持の状態を、示している。スポークのグループが２個だけである形態の場合には、タイヤのトレッドに対する垂直方向の力は、タイヤに沿って対称的に、タイヤのスポークの支持ポイントで作用するだけである。その一方で、スポークのグループが３個以上である場合には、力の対称的作用は、タイヤの外側に沿って、スポークの支持ポイントから離れて、維持される。タイヤの断面及び中心線は、対称面を形成している。

図９は、ホイールにおける、半径方向力、接線方向力、及び軸方向力の、効果を示す、略図である。図９ａに示されるように、十分な数の支持ポイントがある場合、タイヤの均質変形特性は、タイヤに一定の垂直力が作用する場合の結果となる。

図９ｂに示されるように、リムにおけるトルクの作用は、タイヤに対するリムの小さな回転移動を生じさせる。しかしながら、これは、実際には、リムからタイヤへのトルクの伝達障害を、引き起こさない。図９ｃは、ホイールにおける軸方向力の作用を示す。タイヤに対するリムの移動は、小さい。

スポークが曲がっているので、非常に低雑音の作動が実現される。スポークは、種々の接続技術、例えば、溶接、接着、ねじ等を、用いて、リムとタイヤとに、接続される。スポークは、一部品として構成してもよい。スポーク及びタイヤは、ばね鋼で作ってもよく、エラストマーコーティングを備えてもよい。

上述のホイールは、種々の実用的サイズに構成でき、自動車だけでなく多種類の他の乗り物に使用できる。直径が大きいほど、１グループ当たりに含まれるスポークも多い。もちろん、スポークの数は、所望の特性にとって必要とされる場合に、グループによって異なってもよい。

Claims (6)

1. 空気充填の無い、硬いリムと柔らかいタイヤとを備え、リムとタイヤとの間に、弾性スポークが、半径方向に対して角度的に離れて、位置している、車両ホイールであって、
   スポークが、少なくとも３個のグループに分けられており、角度的に離れて交互に反対側に向いて互いに軸方向に別れている、
   ことを特徴とする車両ホイール。
2. スポークの幅が、個々のグループで異なっている、
   請求項１記載の車両ホイール。
3. スポークが、互いに軸方向に別れている４個のグループに分けられている、
   請求項１記載の車両ホイール。
4. グループが、円周に渡って均一に分布されているスポークを、備えている、
   請求項１記載の車両ホイール。
5. グループが、円周に渡って均一に分布されている６個のスポークを、備えている、
   請求項４記載の車両ホイール。
6. 個々のグループのスポークが、他のグループに対して、回転方向に移動する、
   請求項１記載の車両ホイール。

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