JP2013035491A - スポーク車輪 - Google Patents

Abstract

【課題】チューブレスに適用し得るフランジ付きのリムを用いたものにあって、軽量かつ疲労強度の高いスポーク車輪を提供する。
【解決手段】リム１２に形成したフランジ１７に、スポーク受け孔１９を垂直線Ｑ−Ｑに対して径方向に所定角度ｂ°傾斜するように形成し、スポーク１３の頭部１３ａが、スポーク受け孔１９の一面側に設けられた座面１９ａのリム本体１２ａに近い側の領域Ｉで接触して着座し、かつスポーク１３の頭部直線部１３ｂがスポーク受け孔１９の座面１９ａの反対側において孔部１９ｂが直接開口する開口部のリム本体から遠い側の縁部分Ｋに接触する。頭部直線部１３ｂに、接触部Ｋを中心としたモーメントを生じ、スポーク１３をスポーク受け孔１９の縁部分Ｋで係止すると共に、接触部Ｉ，Ｋの間に圧縮力を作用する。
【選択図】図３

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、特に内径側に突出して形成されたフランジを有するリムを用いた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のフランジに係合し、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、車軸に装着するハブと、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、かつ軽量化が可能なことが相俟って、クルーザタイプ、オフロードタイプ等の多くのオートバイに採用されている。

従来、リムの内周に環状のフランジを形成し、該フランジにスポークの頭部を抜止め係止し、ハブに形成した耳部にニップルを介してスポークの雄ネジ部を締付けたスポーク車輪が知られている（特許文献１参照）。該スポーク車輪は、リムがアルミ型材からなり、ウェル（ドロップ）部等にスポーク取付け用の貫通孔を必要としないので、チューブレス化が容易となり、ウェル部に形成したスポーク取付け用孔をゴムキャップで塞いでチューブレス化するものに比し、ウェル部をはじめとするリムの薄肉化を図ることができ、スポーク車輪の軽量化にも好ましい。

特許３２３７７２１号公報

従来、上記フランジ付きリム１は、図７に示すように、フランジ２に、リム１の中心線Ｏ−Ｏを含む中心（回転）平面に対して直交するようスポーク受け孔３が形成されており、かつ該スポーク受け孔３の左右両側のフランジ面２ａ，２ｂに開口するテーパ面３ａ，３ｂが形成されている。スポーク５は、その雄ネジ部から上記スポーク受け孔３に差込まれ、その頭部６が一方のテーパ面３ａに着座して係止されている。スポーク５は、上記頭部６から比較的短い直線部５ａ又は半径の大きな湾曲部を経て屈曲しており、該屈曲部Ｃ_１から直線状に延び、該本体直線部５ｂ先端の雄ネジ部にてニップルを介してハブに締付けられ、所定張力Ｆが付与される。

このため、スポーク５は、その頭部６が頭部直線部５ａに作用する張力Ｆ１に基づき、スポーク受け孔３の一方のテーパ面３ａの境界部分である縁部分（小口部分）におけるリム本体１ａに近い領域Ｄ及び遠い領域Ｅで接触し、かつ屈曲部Ｃ_１部分にて、上記スポーク受け孔３の他方のテーパ面３ｂとの境界部分である小口部分におけるリム本体１ａに遠い領域Ｇで接触する。

スポーク車輪は、接地する部分のスポーク組部には圧縮力が作用し、これによりリムが偏平に変形するように力を受けて、その左右（車輌の前後）のスポーク組部には引張り力が作用する。特に、オートバイ重量の大きなクルーザタイプ又はシャンプ等により大きな衝撃荷重が作用するオフロードタイプにあっては、スポークに大きな圧縮力及び引張り力が繰返し作用する。上記スポーク５の接触部Ｇでの接触は、係止力としては作用せず、本体直線部５ｂからの引張り力Ｆ２は頭部直線部５ａに引張り力Ｆ１として直接作用し、頭部６の接触部Ｄ，Ｅに作用する。特に図７に示すように、本体直線部５ｂからの引張り力Ｆ２は、接触部Ｇを支点としてリム本体１ａに近い側の接触部Ｄにモーメントとして大きな押付力を作用する。これにより、フランジ２の根元部にて大きな集中荷重を発生し、リム１及びスポーク５の疲労破壊の原因となる。

一般に、フランジの強度は、スポーク受け孔３から受ける耐力に依存するとの考えから、スポーク受け孔３の内径側のフランジ肉厚ｈが大きい程高いと考えられており、このためスポーク受け孔３は、フランジ２のリム本体１ａに近い側に開けられる。この場合、テーパ面３ａ，３ｂが、フランジ２のリム本体１ａからの立上りアール面２ａ_１，２ｂ_１の起部ｅ，ｅから喰込むように形成される。このようなテーパ面３ａ，３ｂは、前記接触部Ｄからの大きな集中荷重に対して、フランジ２の根本部の切欠き効果として作用して、上記疲労強度低下の大きな原因になるものと推測される。

一方、前記スポーク５の屈曲部Ｃ_１の屈曲角は、スポーク張り時の平面角（図１のα参照）及び立面角（図２のβ参照）を得るために、所定角度必要となるが、上記スポーク車輪は、スポーク受け孔３がリム１の中心平面に対して垂直に形成されているため、上記屈曲部の屈曲角が比較的小さくなる（鋭角方向になる）。このような屈曲部が鋭角なスポークである程、ある一定以上の負荷での、該屈曲部の局所的変形量が大きくなるため、スポークが伸びやすく、スポークの軸力が低下する（スポークが弛む）。また、スポーク５に繰返し作用する圧縮力（スポークを突き上げる方向の力）は、接触部Ｇにて係止されることがなく、頭部６の接触部Ｄ（Ｅ）に伝播される。スポーク車輪は、スポークに付与される引張り力を超えた圧縮力が作用すると、スポーク５は弛み易くなるが、上記スポークの伸び及び接触部Ｄに直接伝播される圧縮力により、スポーク５が弛むと、各スポークの引張り力のバランスによって円を保っているスポーク車輪が、一部のスポークの弛みによりホイールバランスが崩れ、ホイールの縦振れ、横振れが発生し、スポーク車輪としての正常な機能を失うことになる。

従来のスポーク車輪は、スポークからのフランジの集中荷重を分散し、かつスポークの弛みを防止するため、スポークの径を大きくしたり、スポーク組の数を多くしたりするが、これは、スポーク車輪の重量増加の原因となり、バネ下重量の増加並びに車輪イナーシャ（慣性効率）が増大し、走行安定性の低下に繋がる。

また、特許文献１のハブは、左右の車軸支持部を該支持部と同径の円筒部で連結し、かつ左右の車軸支持部のそれぞれ径方向外径側にスポーク締付け用の耳部が形成されている。即ち、上記ハブは、左右それぞれ径方向に延びる立上り部及び立上り部から軸方向に延びる鍔部からなる別個のスポーク連結部を必要とし、強度不利な構成となっており、重量増加の原因となっている。これは、上述したスポーク車輪の重量増加の一因となり、スポーク車輪としての性能の低下に繋がる。

そこで、本発明は、リムのフランジに形成したスポーク受け孔にスポークを係止し得る構造とし、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（１１）と、内径側に突出して形成されるフランジ（１７），（１７_１，１７_２）を有するリム（１２，１２_２）と、これらハブとリムとを連結するスポーク（１３）とを備え、前記リムのフランジに形成したスポーク受け孔（１９）に前記スポーク（１３）の頭部（１３ａ）を抜止め係止し、前記ハブ（１１）に前記スポーク（１３）の雄ネジ部をニップル（２２）により締付けてなる、スポーク車輪（Ｗ１），（Ｗ２）において、
前記スポーク（１３）は、前記頭部（１３ａ）から屈曲部（Ｃ_２）まで延びる頭部直線部（１３ｂ）と、該屈曲部（Ｃ_２）から前記ハブ（１１）に向かって直線状に延びる本体部（１３ｃ）と、を有し、前記リム（１２，１２_２）に対して所定の平面角（α）及び立面角（β）にて前記リムとハブとの間で張設され、
前記スポーク受け孔（１９）は、前記リム（１２）の中心平面（Ｏ−Ｏ）に垂直な線（Ｑ−Ｑ）に対して径方向に所定角度（ｂ）傾斜して前記フランジ（１７），（１７_１，１７_２）を貫通するように形成されると共に、該傾斜により開口がリム本体（１２ａ）に近くなる側の前記フランジ一側面（１７ｄ）に該スポーク受け孔（１９）の孔部（１９ｂ）より大径で開口する座面（１９ａ）を有し、
前記頭部（１３ａ）が、前記座面（１９ａ）に、前記リム本体（１２ａ）に近い側の領域（Ｉ）で接触して着座されると共に、前記孔部（１９ｂ）を貫通する前記頭部直線部（１３ｂ）が、前記フランジ他側面で前記孔部（１９ｂ）が開口する開口部（１９ｃ）における前記リム本体（１２ａ）から遠い側の縁部分（Ｋ）に接触してなる、ことを特徴とする。

なお、スポークの頭部直線部は、厳密に直線に限定するのではなく、大きな半径の円弧又は屈曲部に向かって曲率が変化する湾曲を含み、頭部と屈曲部との間にあって、屈曲部に対して直線に近い形状からなる部分を意味する。

例えば図３を参照して、前記フランジ（１７）は、前記リム本体（１２ａ）からアール形状（Ｒ１）を介して内径方向に突出して形成され、
前記座面（１９ａ）は、前記フランジ一側面（１７ｄ）における前記リム本体（１２ａ）との間に前記アール形状（Ｒ１）を一部存した位置に該座面（１９ａ）の前記リム本体側端（ｐ）が位置するように開口してなる。

前記スポークの頭部（１３ａ）は、前記頭部直線部（１３ｂ）側がアール形状（Ｒ３）により形成され、
前記座面（１９ａ）は、アール形状（Ｒ２）により形成され、
前記頭部（１３ａ）のアール形状（Ｒ３）の半径寸法が前記座面（１９ａ）のアール形状（Ｒ２）の半径寸法より大きく設定されて、前記頭部（１３ａ）のアール形状（Ｒ３）の先端側にて前記座面（１９ａ）のアール形状（Ｒ２）に接触（Ｉ）してなる。

例えば図１を参照して、前記フランジ（１７）は、前記リム（１２）の全周に亘って所定間隔毎に切欠き（１７ａ）を存して環状に形成されてなる。

例えば図４及び図５を参照して、前記ハブ（１１）は、軸方向に所定間隔隔てた左右の軸支持部（２０ｌ，２０ｒ）と、これら両軸支持部を連結し、かつ中央部が径方向に膨出する太鼓状の外筒部（２１）と、該外筒部（２１）の外周面における左右部分に外径方向に突出して形成された複数の耳部（１５）と、を有し、
前記耳部（１５）に前記ニップル（２２）を介して前記スポーク（１３）の雄ネジ部が締付けられ、かつ前記左右の軸支持部（２０ｌ，２０ｒ）の間における前記外筒部（２１）の内側が断面円形に近似した空間（Ｓ）を形成してなる。

例えば図５を参照して、前記耳部（１５）は、それぞれ前記ニップル（２２）の頭部（２２ａ）を受ける大径段部（１６ａ）と、前記ニップルの胴部（２２ｂ）が貫通する孔部（１６ｂ）と、を有するニップル用受け孔（１６）を備え、
前記大径段部（１６ａ）の前記孔側は、アール形状（Ｒ４）からなり、前記ニップル（２２）の頭部（２２ａ）の前記胴側は、アール形状（Ｒ５）からなり、前記ニップル頭部（２２ａ）のアール形状（Ｒ５）の半径寸法が前記大径段部（１６ａ）のアール形状（Ｒ４）より大きく設定され、
前記ニップル頭部（２２ａ）のアール形状（Ｒ５）が前記大径段部（１６ａ）のアール形状（Ｒ４）に接触すると共に、前記孔（１６ｂ）の径方向寸法（ｄ）が前記胴部（２２ｂ）の前記ニップル頭部側の根元部に接触しないように設定されてなる。

例えば図２，図３を参照して、前記フランジ（１７）は、前記リム（１２）の幅方向中央部に形成された１個からなる。

例えば図６を参照して、前記フランジ（１７_１，１７_２）は、前記リム（１２_２）の幅方向中央部から左右に所定間隔離れた位置に形成された２個からなる。

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、フランジを有するリムを用いて、フランジにスポーク受け孔を形成して、エア漏れのない確実なチューブレス化を容易に行うことができるものでありながら、スポーク頭部は、フランジ一側面に形成された座面のリム本体に近い側の領域（Ｉ）で接触して着座され、かつスポークの頭部直線部が、フランジ他側面に孔部が直接開口する開口部のリム本体から遠い側の縁部分（小口部分）（Ｋ）に接触するので、スポークに付与される張力に基づき、スポークの頭部直線部にモーメントを生じ、リム本体から遠い側の両接触部（Ｊ）（Ｋ）との間で圧縮力として作用し、スポークをフランジに対して係止すると共に、スポークからフランジに作用する力を軽減する。これにより、スポークに繰返し作用する引張り力及び圧縮力（付与された引張り力の増減）に対して、スポークが弛むことを防止すると共に、スポーク及びフランジの応力を減少して疲労強度を向上することができる。

また、スポーク受け孔は、リムの中心線に対して径方向に傾斜しているので、スポークの屈曲部での屈曲角が大きく（１８０°に近くなる方向）なり、屈曲部が拡がってスポークが伸びる方向の変形を減少できる。これらが相俟って、スポーク車輪は、スポークの変形を減少すると共に、フランジ及びスポークの頭部付近の疲労強度を向上し、スポーク車輪の強度及び耐久性を向上することができる。またこれにより、リムの薄肉化、スポーク線径の小径化又はスポーク本数の減少が可能となり、スポーク車輪の軽量化及びイナーシャの低減を図ることができ、スポーク車輪の走行安定性の向上をも図ることができる。

請求項２に係る本発明によると、フランジ一側面に形成される座面は、フランジの立上りアール形状の途中から形成されるので、特に座面のリム本体に近い側の接触部（Ｉ）から集中応力が作用するフランジの根本部分は、その左右両側の立上りアール形状が全周に亘って保持されるため、高い疲労強度を備える。

請求項３に係る本発明によると、頭部のアール形状の半径寸法を座面のアール形状の半径寸法より大きく設定したので、頭部の座面に対する接触面積を大きく、かつ頭部アール形状の先端側で接触するので、スポーク頭部と座面との接触部（Ｉ）によるフランジに対する応力を小さくして、スポーク頭部及びフランジの疲労強度を向上することができる。

請求項４に係る本発明によると、リムの内径側全周に亘って形成されるフランジに、所定間隔毎に切欠きを形成したので、スポーク受け孔に発生する集中応力を、剛性の低い該切欠き付きのフランジ等に分散し、前記スポークとスポーク受け孔との係止によるスポーク突上げ方向の係止に基づく本体直線部の撓み弾性変形と相俟って、クルーザタイプ等の重量のあるオートバイの凹凸路面での走行時、オフロードタイプのオートバイのジャンプによる着地時等、リムに大きな荷重が作用しても、スポーク車輪は発生応力を一部に集中させることなく分散することで、高い疲労強度及びスポーク車輪性能を保持することができる。

請求項５に係る本発明によると、ハブは、左右の軸支持部を中央部が径方向に膨出する太鼓状の外筒部で連結し、かつ該外筒部にスポーク連結用の耳部を形成したので、スポークから繰返される力は、上記一体の太鼓状の外筒部にてアーチ状に分散して支持され、高い疲労強度を備える。

また、上記ハブは、左右軸支持部の間における前記外筒部の内側が断面円形に近似した空間を形成するので、上述したようにハブの強度を保持しつつ、軽量化を図ることができ、スポーク車輪の軽量化及びイナーシャの低減に寄与して、操作安定性の向上を図ることができる。

請求項６に係る本発明によると、ニップル頭部のアール形状の半径寸法を、それを支持する耳部のニップル用受け孔の大径段部のアール形状の半径寸法より大きく設定したので、ニップル頭部及びニップル用受け孔の段部の接触面積を増大して、ニップル頭部及びニップル用受け孔の段部の応力を減少し、耳部及びニップルの疲労強度を向上することができる。

また、ニップル頭部の根元部は、ニップル用受け孔の孔部に接触しないように構成され、ニップル及びスポークの本体直線部に曲げモーメントを発生せず、スポークの疲労強度を向上することができる。

請求項７に係る本発明によると、リムの幅方向中央部（ウェル部）に１個のフランジを有する、いわゆるＴ型リムに適用して、上述した優れたスポーク車輪を得ることができる。

請求項８に係る本発明によると、幅方向左右に２個のフランジを有するリムに適用して、上述した優れたスポーク車輪を得ることができる。

本発明を適用したスポーク車輪を示す正面図。 その側面断面図。 （ａ）は本発明を適用したリムのスポーク取付部分であるフランジの断面図であり、（ｂ）はそのスポークとリムの接触部分を示す拡大図。 本発明を適用したハブを示す図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は後面図、（ｃ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視断面図と（ｂ）のＢ−Ｂ矢視断面図を幅方向中央で貼りあわせた側面断面図。 （ａ）は本発明を適用したハブのニップル取付部分である耳部の断面図であり、（ｂ）はそのニップルと耳部の接触部分を示す拡大図。 （ａ）は本発明の他の実施の形態によるリムのスポーク取付部分を示す断面図であり、（ｂ）はそのフランジ部分の拡大図、（ｃ）はスポークとリムの接触部分を示す拡大図。 （ａ）は従来の技術によるリムのスポーク取付部分であるフランジの断面図であり、（ｂ）はそのスポークとリムの接触部分を示す拡大図。

以下、図面に沿って、本発明の実施の形態例について説明する。本スポーク車輪Ｗ１は、図１及び図２に示すように、車軸を装着し得るハブ１１と、タイヤを装着し得るリム１２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１３……と、からなる。上記ハブ１１には、周方向所定間隔毎に耳部１５が多数突出して形成されており、該耳部は軸方向に所定間隔隔てて正面視重ならないように２列形成されている。上記耳部１５には、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１６，１６が形成されている。該２個のニップル用受け孔１６，１６からは、耳部１５の正転及び逆転方向にそれぞれスポーク１３，１３が延び、該スポーク１３，１３は、ハブの接線Ｖ−Ｖに対して所定角度ａ°傾けられて、その端部が上記リム１２に取付けられている。各スポーク１３は、隣接する４本のスポークが互いに交差するように組付けられ、１組のスポーク群Ａ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１３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αにて、かつ図２に示す立面角βにて伸びている。なお、正面図から見た角度を平面角α、側面断面図から見た角度を立面角β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。

上記リム１２の幅方向中央（ウェル部）１４には、フランジ１７が内径側周方向全周に亘って突設され、該フランジ１７は、周方向所定間隔毎に配置される８つの切欠き１７ａ……によって、８つの取付フランジ部１７ｂ……を環状に形成している。各取付フランジ部１７ｂには、４つのスポーク受け孔１９……が周方向等間隔毎に形成され、該４つのスポーク受け孔１９……に上記１組のスポーク群Ａのスポーク１３・・・がそれぞれ１対１で取付けられて、計３２本のスポークが上記ハブ１１とリム１２との間で張設されている。

上記リム１２のフランジ１７（取付フランジ部１７ｂ）は、図３に示すように、外径側のリム本体１２ａから立上りアール形状Ｒ１を介して内径側に突出しており、該取付フランジ部１７ｂには、上記スポーク受け孔１９（中心線Ｐ−Ｐ）が、リム１２の中心線を含む平面（ホイール中心平面）Ｏ−Ｏに垂直な線Ｑ−Ｑに対して径方向に所定角度ｂ°傾斜し、かつその左右両側のフランジ面１７ｄ，１７ｅを貫通するように形成される。上記スポーク受け孔１９は、孔部１９ｂと上記所定角度ｂ°の傾斜により開口がリム本体１２ａに近くなる側の一側のフランジ面１７ｄに上記孔部１９ｂより大径で開口するアール形状Ｒ２の座面１９ａを有し、該座面１９ａのリム本体側端ｐが上記立上りアール形状Ｒ１の中途部に開口して形成される。すなわち、スポーク受け孔１９は、一側のフランジ面１７ｄ側の上記立上りアール形状Ｒ１を一部残して、その中途部から座面１９ａのリム本体側端ｐが開口し、スポーク受け孔１９がホイール中心平面Ｏ−Ｏに垂直な線Ｑ−Ｑに対して径方向に所定角度ｂ°傾斜していることから、該傾斜に沿って形成された上記座面１９ａは、リム本体１２ａに近い側は広いアール形状Ｒ２が形成され、リム本体１２ａに遠い側は狭いアール形状面となる。上記スポーク受け孔１９の他側のフランジ面１７ｅは、上記座面が形成されず、上記孔部１９ｂに直接開口する開口部１９ｃとなっている。なお、上記スポーク受け孔１９の所定傾斜角度ｂは、５°〜３０°に設定される。

上記スポーク１３は、一端に抜止め用頭部１３ａが形成されており、該頭部１３ａから延びる比較的短い頭部直線部１３ｂ（中心線Ｓ−Ｓ）を経て屈曲部Ｃ_２にて屈曲しており、そこから直線状に延びる本体直線部１３ｃ（中心線Ｔ−Ｔ）を経て他端にニップルと螺合する雄ネジ部が形成されている。なお、上記頭部直線部１３ｂは、厳密に直線に限定するものではなく、大きな半径の円弧、又は屈曲部Ｃ_２に向かって曲率が徐々に大きくなるように変化する湾曲等、屈曲部Ｃ_２に対して実質的に直線に近いもの（近似直線）を含む。上記スポーク１３の上記屈曲部Ｃ_２での屈曲角ｃ（上記頭部直線部１３ｂの中心線Ｓ−Ｓと本体直線部１３ｃの中心線Ｔ−Ｔがなす角）は、該スポーク１３が嵌入される上記スポーク受け孔１９が所定角度ｂ°傾斜していることにより、図７に示す従来のスポーク５の屈曲角より大きく（１８０°に近い側）設定される。すなわち、該屈曲角ｃは、上記平面角α及び立面角βに基づき所定角度に設定されるが、従来のホイール中心平面Ｏ−Ｏに直交する線に沿って形成されるスポーク受け孔３に合うスポーク５の屈曲角に対して、本スポーク１３は、上記所定傾斜角度ｂ°のスポーク受け孔１９に対応する分、大きく設定される。そして、上記スポーク１３は、スポーク受け孔１９の座面１９ａ側から差し込まれ、頭部１３ａが、上記座面１９ａのリム本体１２ａに近い側の領域Ｉ及びリム本体１２ａに遠い側の領域Ｊにおいて着座し、かつ上記屈曲部Ｃ_２に近い頭部直線部１３ｂが、上記スポーク受け孔１９の座面１９ａ側とは反対側のフランジ面１７ｅに孔部１９ｂが直接開口する開口部１９ｃにおけるリム本体１２ａに遠い側の縁部分（小口部分）Ｋにおいて接触する。

上記頭部１３ａの頭部直線部１３ｂ側は、アール形状Ｒ３により形成され、該アール形状Ｒ３のアール半径寸法は、上記座面１９ａのアール形状Ｒ２の半径寸法より大きく設定されて（Ｒ２＜Ｒ３）、上記頭部１３ａの座面１９ａに対する接触面積が大きくなり、かつ該頭部アール形状Ｒ３の先端側にて上記座面１９ａのアール形状Ｒ２に接触する。

上記ハブ１１は、図４に示すように、軸方向に所定間隔隔てた左右の軸支持部２０ｌ，２０ｒを、中央部が径方向に膨出する外筒部２１で連結して、全体で太鼓形状からなる。上記両軸支持部２０ｌ，２０ｒは、それぞれベアリングが装着され、前車軸又は後車軸が回転自在に支持される。これら左右軸支持部２０ｌ，２０ｒの外径側を連結する上記外筒部２１は、左右方向に延びる環状の鍔部２１ａ，２１ａを有しており、該左右の鍔部２１ａ，２１ａに亘る外周面には左右それぞれ複数の耳部１５が形成されている。これら左右の耳部１５，１５は、上記中央側が外径方向に膨出する外筒部２１に合わせて、中央側が外径方向に膨出されており、各耳部１５には、それぞれ２個のニップル用受け孔１６，１６が形成されている。これら２個のニップル用受け孔１６，１６は、幅方向内側が外側に対して径方向外側にオフセットされた位置に配置される。また、上記左右の軸支持部２０ｌ，２０ｒの間にあって上記外筒部２１の内側は、空洞となって、軸線Ｘ−Ｘに含む平面での断面で円形に近似される形状の空間Ｓが形成されている。

上記耳部１５に形成されるニップル用受け孔１６は、図５に示すように、上記スポーク１３の平面角α及び立面角βに基づき、その本体直線部１３ｃがまっすぐに受けられる角度に設定され、ニップル２２の胴部２２ｂより大きな径ｄからなる孔部１６ｂと、該孔部１６ｂの耳部１５一側面に開口してニップル２２の頭部２２ａを受け入れる大径段部１６ａからなる。該大径段部１６ａは、上記耳部１５一側面に開口する大径孔及び該大径孔と上記孔部１６ｂの間の先細りアール形状Ｒ４からなる段部を有する。

上記ニップル２２は、一端に抜止め用のニップル頭部２２ａが形成されており、該ニップル頭部２２ａの先細りのアール形状Ｒ５を介して、他端に向かってニップル頭部より小径の胴部２２ｂが延びている。該ニップル２２は、ニップル用受け孔１６の大径段部１６ａ側から差し込まれ、ニップル頭部２２ａのアール形状Ｒ５が上記段部のアール形状Ｒ４において接触し、着座される。ニップル頭部２２ａのアール形状Ｒ５の半径寸法は、上記段部のアール形状Ｒ４の半径寸法よりも大きく設定されて（Ｒ４＜Ｒ５）、ニップル頭部２２ａの、上記段部のアール形状Ｒ４に対する接触面積が大きくなるように構成されている。また、ニップル用受け孔１６の孔部１６ｂの直径ｄは、上記ニップル胴部２２ｂの直径寸法よりも大きく、各耳部の２個のニップル用受け孔１６，１６の位置の違い等に拘わらず、ニップル頭部２２ａの根元部が上記孔部１６ｂの上記段部との縁部分に接触しない最大寸法となるように設定して、ニップル２２及びスポークの本体直線部１３ｃに曲げモーメントが発生しないように構成されている。

本実施の形態は、以上のような構成からなり、スポーク１３は、リム１２のフランジ１７側において領域Ｉ，Ｊ及び縁部分Ｋで接触し（以下、接触部Ｉ，Ｊ，Ｋとする）、ハブ１１側にてニップル２２により締付けられて、所定の張力Ｆ３が付与される。図３に示すように、該スポーク１３に付与される張力Ｆ３によって、スポーク頭部１３ａは、スポーク受け孔１９の座面１９ａの接触部Ｉ及びＪにて接触するが、縁部分（小口部分）Ｋにて頭部直線部１３ｂが接触するため、頭部直線部１３ｂに上記接触部Ｋを中心とした回転モーメントが生じる。これにより、スポーク頭部１３ａに作用する張力は、座面１９ａのリム本体１２ａに近い側の接触部Ｉにてほとんど受けられ、リム本体１２ａから遠い側の接触部Ｊにはほとんど作用しない。むしろ、上記接触部Ｋを中心としたモーメントにより、スポークの頭部直線部１３ｂのリム本体１２ａから遠い側、特に接触点ＪとＫとの間には圧縮力として作用する。これにより、スポーク１３からリム１２のフランジ１７に作用する力、特にモーメントとして作用する力を大幅に減少し得る。

また、上記頭部直線部１３ｂに作用するモーメントに基づいて、座面１９ａと頭部１３ａとの間の接触部Ｉでの接触圧と、頭部直線部１３ｂとスポーク受け孔縁部との接触部Ｋでの接触圧とにより、スポーク１３は、フランジ１７に対してスポーク受け孔１９の接触部Ｋにて係止される。すなわち、スポーク１３からの突きあげるような力は、孔部１９ｂが直接開口する縁部分（エッジ）Ｋにより係止されて、上記頭部１３ａが接触する接触部Ｉが浮上がることを阻止されることにより、スポーク車輪Ｗ１の回転により繰返し作用するスポーク１３の張力変化によるスポークの緩みは防止される。

頭部１３ａと座面１９ａは、互いのアール形状の半径寸法の適切な設定（Ｒ２＜Ｒ３）により、面接触して接触面積が大きくなり、かつ頭部１３ａのアール形状Ｒ３の先端側で座面１９ａと接触するので、接触部Ｉに作用する応力を分散させる。また、上記接触部Ｉは、フランジ１７の立上りアール形状Ｒ１の中途部（座面１９ａのリム本体側端）から形成される座面１９ａの上記中途部に近い側に位置し、大きな半径の立上りアール形状Ｒ１によるフランジ１７の強度の高い部分にあり、上記スポーク頭部１３ａから大きな圧縮力が上記接触部Ｉに作用しても、上記アール形状Ｒ２，Ｒ３による応力の分散及び先端部分での接触が相俟って、フランジ１７は高い疲労強度を保持し得る。

スポーク受け孔１９はホイール中心平面Ｏ−Ｏの垂直線Ｑ−Ｑに対して所定角度ｂ°傾斜しており、その分スポーク１３の屈曲部Ｃ_２での屈曲角ｃは大きくなり、屈曲部Ｃ_２が広がってスポーク１３が伸びる方向の変形を減少できる。

図５に示すように、ハブ１１において、スポーク１３からニップル２２に作用する張力Ｆ４は、ニップル頭部２２ａのアール形状Ｒ５を介してニップル用受け孔１６の大径段部１６ａのアール形状Ｒ４に作用する。上記ニップル頭部２２ａと大径段部１６ａは、互いのアール形状の半径寸法の適切な設定（Ｒ４＜Ｒ５）により、接触面積が大きくなり作用する応力を分散し、かつ各耳部１５の２個のニップル用受け孔１６，１６の位置の差等によりスポーク１３の伸び方向が僅かに違っていてもそれらの違いを吸収して、各スポーク１３は、ニップル頭部２２ａの根元部がニップル用受け孔１６の孔部１６ｂの縁部分と接触しないので、曲げモーメントを発生しない。また、ハブ１１の上記ニップル用受け孔１６を有する耳部１５は、両軸支持部２０ｌ，２０ｒをその外径側で連結する大径の外筒部２１に形成されるので、スポークからの力に対してアーチ状に分散して受けることができる。更に、上記両軸支持部２０ｌ，２０ｒの間の外筒部２１の内側は、断面円形に近似した空間Ｓからなるので、軽量化と共に高い強度を備える。

スポーク車輪Ｗ１に、例えばクルーザタイプの重量のあるバイクが凹凸路面を走行する際、またモトクロスタイプのバイクでのジャンプにおける着地のように衝撃荷重が作用した際には、リム１２が偏平に変形するように力を受ける。そのような場合でも、スポーク車輪Ｗ１は、リム１２の内径側全周に亘って形成されるフランジ１７に切欠き１７ａを形成したため、スポーク受け孔１９に発生する集中応力を剛性の低い該切欠き付きフランジ１７等に分散し、かつ前記スポーク１３とスポーク受け孔１９との係止による本体直線部１３ｃの撓み弾性変形によって応力分散して、高い疲労強度及びスポーク性能を保持する。また、太鼓状の外筒部を有するハブ１１は、スポーク１３から作用する力をそのアーチ形状によって分散し、高い疲労強度を備える。

以上のことが相俟って、本スポーク車輪Ｗ１は、高い疲労強度を保持しながらも、リムの薄肉化、スポーク本数の減少及びスポーク線径の小径化等により更なる軽量化を可能として、スポーク車輪の性能を向上し得る。

次に、本発明を適用したスポーク車輪（以下、新開発タイプとする）と、出願会社で取り扱っている従前の鉄リムタイプ及びアルミリムタイプの同疲労強度程度のスポーク車輪を、同規格（リム径１６インチ×幅３．００インチ）のものにおいて具体的に比較説明する。上記鉄リムタイプのスポーク車輪は、リムが鉄製であり、該リムのウェル部においてニップルを介してスポークを取付けるチューブタイヤタイプのものであって、スポーク本数は４０本である。また、アルミリムタイプのスポーク車輪は、リムがアルミ合金製の型材からなり、他は鉄リムタイプと同様、リムのウェル部においてニップルを介してスポークを取付けるチューブタイヤタイプのものであって、スポーク本数は４０本である。

まず、重量について比較してみると、新開発タイプの重量は、鉄リムタイプの重量と比べて６２．０２％、アルミリムタイプの重量と比べて６８．１０％となる。同程度の疲労強度でありながら、特にスポーク本数の削減によって、大幅な重量削減を達成することができた。

次に、イナーシャについて比較してみると、新開発タイプのイナーシャは、鉄リムタイプのイナーシャと比べて４６．３２％、アルミリムタイプのイナーシャと比べて５２．９０％である。イナーシャの減少により、走行安定性等のスポーク車輪の性能を向上する。

ついで、図６に沿って、他の実施の形態について説明するが、本実施の形態は、上記先の実施の形態とリムの形状のみが異なるので、上記先の実施の形態と重複する部分については、図に同一符号を付して説明を省略する。

本実施の形態を適用し得るスポーク車輪Ｗ２のリム１２_２は、外径フランジ部３１、ビード座部３２、ウェル部１４_２、及び２個のフランジ１７_１，１７_２からなり、ウェル部１４_２の幅方向中央を中心に左右対称である。該ウェル部１４_２のホイール中心平面Ｏ−Ｏから幅方向に所定距離ｇ開いて位置する両端部からは、左右のフランジ１７_１，１７_２が内径側に突出しており、これらフランジ１７_１，１７_２には、スポーク受け孔１９，１９が形成される。該スポーク受け孔１９は、ホイール中心平面Ｏ−Ｏの垂直線に対して内径方向に所定角度傾斜して形成されると共に、軸方向外側のフランジ側面に大径の座部１９ａが開口している。該座部１９ａ側からスポーク１３が差し込まれ、他端が不図示のハブにニップルを介して締付けられる。

本実施の形態は、以上のような構成からなるので、スポーク車輪Ｗ２のスポーク１３は、スポーク受け孔１９を有するフランジ１７_１，１７_２の位置がホイール中心平面Ｏ−Ｏから幅方向に所定距離ｇずれることによって、スポーク１３の屈曲部Ｃ_２の屈曲角が大きく（１８０°に近くなる方向）なり、屈曲部Ｃ_２が広がってスポークが伸びる方向の変形を更に減少できる。

Ｗ１，Ｗ２ スポーク車輪
１１ ハブ
１２，１２_２ リム
１２ａ リム本体
１３ スポーク
１３ａ 頭部
１３ｂ 頭部直線部
１６ ニップル用受け孔
１６ａ 大径段部
１７ フランジ
１７ａ 切欠き
１９ａ 座面
１９ｂ 孔部
１９ｃ 開口部
２０ｌ，２０ｒ 軸支持部
２１ 外筒部
２２ ニップル
２２ａ ニップル頭部
２２ｂ 胴部
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５ アール形状
α 平面角
β 立面角
ａ，ｂ 所定角度
Ｃ_２ 屈曲部
Ｉ，Ｊ，Ｋ 接触部領域（接触部，縁部分）
Ｓ 空間

Claims (8)

1. ハブと、内径側に突出して形成されるフランジを有するリムと、これらハブとリムとを連結するスポークとを備え、前記リムのフランジに形成したスポーク受け孔に前記スポークの頭部を抜止め係止し、前記ハブに前記スポークの雄ネジ部をニップルにより締付けてなる、スポーク車輪において、
   前記スポークは、前記頭部から屈曲部まで延びる頭部直線部と、該屈曲部から前記ハブに向かって直線状に延びる本体部と、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、
   前記スポーク受け孔は、前記リムの中心平面に垂直な線に対して径方向に所定角度傾斜して前記フランジを貫通するように形成されると共に、該傾斜により開口がリム本体に近くなる側の前記フランジ一側面に該スポーク受け孔の孔部より大径で開口する座面を有し、
   前記頭部が、前記座面に、前記リム本体に近い側の領域で接触して着座されると共に、前記孔部を貫通する前記頭部直線部が、前記フランジ他側面で前記孔部が開口する開口部における前記リム本体から遠い側の縁部分に接触してなる、
   ことを特徴とするスポーク車輪。
2. 前記フランジは、前記リム本体からアール形状を介して内径方向に突出して形成され、
   前記座面は、前記フランジ一側面における前記リム本体との間に前記アール形状を一部存した位置に該座面の前記リム本体側端が位置するように開口してなる、
   請求項１記載のスポーク車輪。
3. 前記スポークの頭部は、前記頭部直線部側がアール形状により形成され、
   前記座面は、アール形状により形成され、
   前記頭部のアール形状の半径寸法が前記座面のアール形状の半径寸法より大きく設定されて、前記頭部のアール形状の先端側にて前記座面のアール形状に接触してなる、
   請求項１又は２記載のスポーク車輪。
4. 前記フランジは、前記リムの全周に亘って所定間隔毎に切欠きを存して環状に形成されてなる、
   請求項１ないし３のいずれか記載のスポーク車輪。
5. 前記ハブは、軸方向に所定間隔隔てた左右の軸支持部と、これら両軸支持部を連結し、かつ中央部が径方向に膨出する太鼓状の外筒部と、該外筒部の外周面における左右部分に外径方向に突出して形成された複数の耳部と、を有し、
   前記耳部に前記ニップルを介して前記スポークの雄ネジ部が締付けられ、かつ前記左右の軸支持部の間における前記外筒部の内側が断面円形に近似した空間を形成してなる、
   請求項１ないし４のいずれか記載のスポーク車輪。
6. 前記耳部は、それぞれ前記ニップルの頭部を受ける大径段部と、前記ニップルの胴部が貫通する孔部と、を有するニップル用受け孔を備え、
   前記大径段部の前記孔側は、アール形状からなり、前記ニップルの頭部の前記胴側は、アール形状からなり、前記ニップル頭部のアール形状の半径寸法が前記大径段部のアール形状より大きく設定され、
   前記ニップル頭部のアール形状が前記大径段部のアール形状に接触すると共に、前記孔の径方向寸法が前記胴部の前記ニップル頭部側の根元部に接触しないように設定されてなる、
   請求項５記載のスポーク車輪。
7. 前記フランジは、前記リムの幅方向中央部に形成された１個からなる、
   請求項１ないし６のいずれか記載のスポーク車輪。
8. 前記フランジは、前記リムの幅方向中央部から左右に所定間隔離れた位置に形成された２個からなる、
   請求項１ないし６のいずれか記載のスポーク車輪。

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