JP2016040161A - 非空気圧ホイール - Google Patents

Abstract

【課題】非空気圧ホイールを構成する外輪と内輪を分離構成して、外輪と内輪を結合させる場合、内輪により外輪のテンションが増加するようにするとともに外輪の膨張を制限できるようにすることで、ホイールのクッション機能を向上させることはもちろん、ホイールに加わる荷重を円周方向に分散させるようにして耐久性を向上させることができるようにする非空気圧ホイールを提供する。
【解決手段】非空気圧ホイール１において、内側面に複数の結合部が突出形成された外輪１００と；外側面に一体に突出形成されるスポーク部２１０と、上記のスポーク部２１０の上端部に形成されて外輪１００の結合部１１０の間にはめ込み結合される膨張防止部２２０を含んで構成されて外輪１００の内側に結合される内輪２００で構成されることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は非空気圧ホイールに関するものであり、より詳しくは非空気圧ホイールを構成する外輪と内輪を分離構成して、外輪と内輪を結合する場合、内輪により外輪のテンションが増加するようにするとともに外輪の膨張を制限できるようにすることで、ホイールのクッション機能を向上させることはもちろん、ホイールに加わる荷重を円周方向に分散させることができるようにして耐久性を向上できるようにする非空気圧ホイールに関するものである。

一般的に、非空気圧ホイールは従来の空気圧ホイールまたはタイヤとは異なって、スポーク（ｓｐｏｋｅ）を用いて空気圧の役割を代替できるようにする新しい形式のホイールであり、圧縮空気を使用しないので、走行中のパンクまたは空気圧の低下による事故の発生を予防することができるメリットを有する。

また、非空気圧ホイールは、普段使用される材料の数がより少なく、その構造的な設計が単純だけでなく、空気が存在しない宇宙でも用いることができるので、最近これに関する研究が活発に進められている。

このような非空気圧ホイールの一実施例で、大韓民国登録特許公報第１０−１０３２００１号にはエアレスタイヤが掲載されている。その主要技術的な構成は図１に示したように、スポーク緩衝部３０が、地面接触部１０から回転軸固定部２０に向けて延長されており、複数個の突出部３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂを有して、放射状に配列されている複数個の放射状隔壁３１、３２及び上記に配列された放射状隔壁３１、３２の間に位置されて複数個の放射状隔壁３１、３２を連結するが、それぞれの放射状隔壁３１、３２に形成された突出部３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂがお互いに反対方向に向けている支点の間を連結する複数個の連結隔壁３３、３４を通じて複数個の空間を有するオーセチック構造を構成しながら、上記の地面接触部１０と回転軸固定部２０を連結していることを特徴とする。

上記の構成は突出部３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂの間に連結隔壁３３、３４を一体に形成してタイヤが圧力または衝撃などにより変形されることにおいて、タイヤとしての機能を完全に行える程度のみに変形されて、圧力や衝撃が除去されたときに、元の形態に復元される復元力が向上できるように構成されたことに特徴があるが、連結隔壁３３、３４が放射状隔壁３１、３２に一体に形成されていて、タイヤが圧力または衝撃を受ける場合、連結隔壁３３、３４では、繰り返し交代応力（ｒｅｐｅａｔｅｄ ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ ｓｔｒｅｓｓ）を受けることになり疲労（ｆａｔｉｇｕｅ）によって耐久性が落ちることになり、繰り返し荷重による塑性変形が発生するおそれがあるなどの問題点がある。

また、上記の構成はその形状が複雑なので製造費用が高くなり、連結隔壁３３、３４が放射状隔壁３１、３２に一体で形成されているので、その使用が制限的であるという問題点がある。

本発明は上記のような従来技術の問題点を解決するために案出されたものであり、本発明の目的は外輪と内輪を分離構成することで、製造がより容易であるようにしながら、外輪と内輪にそれぞれ形成される離脱防止あごと係止突起の構成により外輪と内輪の結合力を堅固に維持できるようにする非空気圧ホイールを提供することにある。

また、本発明は内輪に形成される膨張防止部により外輪の横方向の膨張を制限することによって、ホイールのクッション機能を向上させるとともにホイールに加える荷重を円周方法に分散させることができるようにする非空気圧ホイールを提供することに他の目的がある。

また、本発明は外輪と内輪をしまりばめによって結合させることで、外輪に初期テンションを付与するとともに外輪と内輪の間の結合部に空間部を形成することで、外輪が全体的にスプリングのような作用ができるようにしてホイールのクッション機能を極大化させることができるようにする非空気圧ホイールを提供することに他の目的がある。

上記のような目的を達成するための本発明の一態様における非空気圧ホイールは、内側面に複数の結合部が突出形成された外輪と；外側面に一体に突出形成されるスポーク部と、上記のスポーク部の上端部に形成されて外輪の結合部の間にはめ込み結合される膨張防止部を含めて構成されて外輪の内側に結合される内輪で構成されることを特徴とする。

その際に、上記の外輪の結合部は外輪の内側面から垂直方向に突出形成される第１垂直部と、上記の第１垂直部の端部に形成される第１水平部で構成されて、上記の内輪の膨張防止部はスポーク部の外側面から垂直方向に突出形成される第２垂直部と、上記の第２垂直部の端部に形成される第２水平部で構成されることを特徴とする。

そして、上記の第２水平部の幅方向の長さは隣接する第１垂直部の間の距離と同一であることを特徴とする。

また、上記の第２垂直部の幅方向の長さは隣接する第１水平部の間の距離と同一であることを特徴とする。

そして、上記の第１水平部の内側面には離脱防止あごが突出形成されて、上記の第２水平部の内側面には上記の離脱防止あごに係止結合される係止突起が突出形成されることを特徴とする。

この際に、上記の離脱防止あごは第１垂直部を基準にして左右の両側に互いに対称となる位置に形成される第１及び第２離脱防止あごで構成されて、上記の係止突起は第２垂直部を基準にして左右の両側に互いに対称となる位置に形成される第１及び第２係止突起で構成されることを特徴とする。

また、上記の第１及び第２離脱防止あごの外側端部と、第１及び第２係止突起の外側端部には結合部と膨張防止部の結合をガイドする第１及び第２傾斜面がそれぞれ形成されることを特徴とする。

一方、上記の内輪の膨張防止部は外輪の結合部の間にしまりばめによる挿入結合されることを特徴とする。

そして、上記の外輪の内側面と内輪の膨張防止部の外側面の間には第１空間部が形成されることを特徴とする。

また、上記の外輪の結合部の内側面と内輪のスポーク部の外側面の間には第２空間部が形成されることを特徴とする。

本発明によれば、内輪に形成される膨張防止部による外輪の幅方向の膨張を制限することにより、ホイールのクッション機能を向上させるとともにホイールに加わる荷重を円周方向に分散させることができるようにしてホイールの耐久性を向上させることができるような優れた効果を有する。

また、本発明によれば、外輪と内輪を分離構成することで、製造がより容易となるようにしながら、外輪と内輪にそれぞれ形成される離脱防止あごと係止突起の構成による外輪と内輪の結合力を堅固に維持できるようにする効果を加えて有する。

また、本発明によれば外輪と内輪をしまりばめにより結合させることで、外輪に初期テンションを付与するとともに外輪と内輪の間の結合部に空間部を形成させることで、外輪が全体的にスプリングのように作用して、ホイールのクッション機能を極大化させることができるようにする効果を加えて有する。

従来のエアレスタイヤを示した正面図である。 本発明による非空気圧ホイールの一実施例を示した正面図である。 図２に示した本発明の分離斜視図である。 図２に示した本発明の中の外輪の一部を詳細に示した部分拡大図である。 図２に示した本発明の中の内輪の一部を詳細に示した部分拡大図である。 本発明による非空気圧ホイールの他の実施例を示した斜視図である。

以下、添付された図面を参考にして本発明による非空気圧ホイールの望ましい実施例を詳しく説明する。

図２は本発明による非空気圧ホイールの一実施例を示した正面図であり、図３は図２に示した本発明の分離斜視図であって、図４は図２に示した本発明の中の外輪の一部を詳細に示した部分拡大図であって、図５は図２に示した本発明の中の内輪の一部を詳細に示した部分拡大図であり、図６は本発明による非空気圧ホイールの他の実施例を示した斜視図である。

本発明の一つの実施形態は、非空気圧ホイールを構成する外輪１００と内輪２００を分離構成して、外輪１００と内輪２００を結合させる場合、内輪２００による外輪１００のテンションが増加するようにするとともに、外輪１００の膨張を制限できるようにすることでホイールのクッション機能を向上させることはもちろん、ホイールに加わる荷重を円周方向に分散させることができるようにして耐久性を向上させることができるようにする非空気圧ホイール１に関するものであり、その構成は図２及び図３に示したように、大きく外輪１００と内輪２００を含めて構成される。

より詳しく説明すると、上記の外輪１００は地面に接触するもので、一定の厚さと幅を有する円筒形状で構成される。

この際に、上記の外輪１００の内側面には複数の結合部１１０が突出形成されるが、上記の結合部１１０はその間に後述する内輪２００の膨張防止部２２０が挿入結合されるようにすることで、内輪２００が外輪１００の内側に結合できるようにする役割をすることになる。

したがって、本発明の一つの実施形態による非空気圧ホイール１は、外輪１００と内輪２００が一体に形成された従来の非空気圧ホイールとは異なり、外輪１００と内輪２００を別途に製作して結合させることで、より単純化された形状によって製作がより容易である。このため、非空気圧ホイール１の製造コストを削減できることはもちろん、不良率を減少させることができるメリットを有する。

次に、上記の内輪２００は、外輪１００の内側に同心円上に設置される。内輪２００は、外輪１００と同じように一定の厚さと幅を有する円筒形状で構成されて、その内側にホイール１を回転させるようにする回転軸（未図示）が挿入結合される。

また、上記の内輪２００の外側には、スポーク部２１０と膨張防止部２２０が一体に形成される。上記のスポーク部２１０は、内輪２００の外側に一体に形成されてホイール１の駆動の際に加わる衝撃を緩和させる役割をする。そして、スポーク部２１０は、その一側端部が内輪２００の外側面に接するように垂直方向に突出形成される複数個の垂直部材２１２と、上記の垂直部材２１２の他側端部を連結して内輪２００と同心円で形成される円形部材２１４で構成されている。

次に、上記の膨張防止部２２０は、スポーク部２１０の円形部材２１４の上端部、つまり、外側面に一体に形成される。膨張防止部２２０は、外輪１００に形成された結合部１１０の間にはめ込み結合されることで、内輪２００を外輪１００の内側に結合させる役割をする。

上記の外輪１００の結合部１１０と内輪２００の膨張防止部２２０の間の結合関係をより詳しく説明すると、上記の結合部１１０は、外輪１００の内側面から垂直方向に突出形成される第１垂直部１１２と、上記の第１垂直部１１２の端部に水平方向、つまり、外輪１００と平行な方向に形成される第１水平部１１４で構成されて、ホイール１の上部を基準にした時に、全体的に「⊥」の形状になるように形成される。

また、上記の内輪２００の膨張防止部２２０は、外輪１００の結合部１１０を１８０度くらい回転させた形状に構成される。膨張防止部２２０は、結合部１１０の間に形成された空間にはめ込み結合される。膨張防止部２２０は、内輪２００のスポーク部２１０の外側面から垂直方向に突出形成される第２垂直部２２２と、上記の第２垂直部２２２の端部に水平方向に形成される第２水平部２２４で構成されて、ホイール１の上部を基準にした時、全体的に「Ｔ」文字の形状になるように形成される。

上記の第２水平部２２４の幅方向の長さは、隣接する結合部１１０の第１垂直部１１２の間の距離と同一に形成される。第２水平部２２４は、膨張防止部２２０が結合部１１０の間にはめ込み結合された場合に、第２水平部２２４の両側面が隣接する第１垂直部１１２の側面を支持できるように構成されている。

また、上記の第２垂直部２２２の幅方向の長さは隣接する結合部１１０の第１水平部１１４の間の距離と同一に形成される。第２垂直部２２２は、膨張防止部２２０が結合部１１０の間にはめ込み結合された場合に、第２垂直部２２２の両側面が隣接する第１水平部１１４の側面を支持できるように構成されている。

したがって、上記の第２垂直部２２２と第２水平部２２４で構成される膨張防止部２２０は、ホイール１に荷重が加わる場合に、横方向、つまり、荷重が加わる方向と直交する方向への外輪１００の膨張を制限する。これにより、膨張防止部２２０は、ホイール１のクッション機能を向上させることができるような役割をする。

より詳しく説明すれば、外輪１００に地面と直交した方向への力が作用する場合に、ホイール１に圧縮力が作用して、ホイール１の高さが減少する。それによって、ホイール１の幅は増加する方向に変形が生じる。しかし、外輪１００の結合部１１０の間、つまり、第１水平部１１４と第１垂直部１１２の側面を支持する膨張防止部２２０の第２垂直部２２２と第２水平部２２４により、ホイール１の幅が増加する方向への外輪１００の変形が制限される。それにより、外輪１００を変形させるような力がホイール１の弾性力で作用するようになり、ホイール１のクッション機能を向上させることができる。

また、上記のような膨張防止部２２０の機能により、ホイール１の幅を増加させるような力が膨張防止部２２０及びスポーク部２１０を通じて円周方向に分散される。それにより、ホイール１で弾性力が発生する範囲がより広く形成されて、ホイール１の全体がスプリングの役割をするようになる。

また、上記のような力の分散は、ホイール１の進行する方向に直交する方向、つまり、円周方向に力を分散させることを意味する。したがって、ホイール１の駆動の際に発生する駆動抵抗を減らすことができることを意味する。

一方、上記の内輪２００の膨張防止部２２０は、外輪１００の結合部１１０の間にしまりばめにより挿入結合される。これにより、外輪１００にテンションを付与して、ホイール１のクッション機能をさらに向上させることができる。

より詳しく説明すると、ホイール１の中心から膨張防止部２２０の第２水平部２２４の内側面までの距離（Ｒ_ｉ）はホイール１の中心から結合部１１０の第１水平部１１４の内側面までの距離（Ｒ_ｏ）より短く形成される。そして、しまりばめによって内輪２００の膨張防止部２２０が外輪１００の結合部１１０の間に挿入結合されるように構成される。このように、しまりばめにより内輪２００が外輪１００の内側に結合される場合には、内輪２００の結合後の外輪１００が、内輪２００の結合前の外輪１００に比べて全体的に圧縮された状態を維持するようになるので、ホイール１のクッション機能を向上させることができる。

上記の外輪１００は弾性を有する材質で構成されるので、上記のようなホイール１の中心から膨張防止部２２０の第２水平部２２４の内側面までの距離（Ｒ_ｉ）と、ホイール１の中心から結合部１１０の第１水平部１１４の内側面までの距離（Ｒ_ｏ）に差があったとしても、しまりばめによる結合が可能である。また、後述するが、外輪１００の結合部１１０と内輪２００の膨張防止部２２０にそれぞれ形成される第１傾斜面１１８及び第２傾斜面２２８により、外輪１００と内輪２００の結合がより容易に構成することができる。

一方、上記の外輪１００と内輪２００がしまりばめによりお互いに結合されるので、ホイール１の使用中に外輪１００と内輪２００がお互いに離脱されることをある程度防止することができる。そして、さらに外輪１００と内輪２００がより堅固な結合力を維持できるようにするために、外輪１００と内輪２００にはそれぞれ離脱防止あご１１６と係止突起２２６が突出形成される。

図４に示したように、上記の外輪１００の結合部１１０を構成する第１水平部１１４の内側面に離脱防止あご１１６を形成する。そして、図５に示したように、上記の内輪２００の膨張防止部２２０を構成する第２水平部２２４の内側面に離脱防止あご１１６に係止結合される係止突起２２６を形成する。これによって、ホイール１の使用中に外輪１００と内輪２００がお互いに離脱されることを防止することができる。

より詳しく説明すると、上記の離脱防止あご１１６は、結合部１１０の第１垂直部１１２を基準にして、左右の両側に位置される第１水平部１１４の内側面にそれぞれ形成される第１離脱防止あご１１６ａと第２離脱防止あご１１６ｂで構成される。上記の第１及び第２離脱防止あご１１６ａ、１１６ｂは、お互いに反対になる方向、つまり、第１垂直部１１２を基準にして互いに対称となる方向に形成される。

また、上記の係止突起２２６は、膨張防止部２２０の第２垂直部２２２を基準にして、左右の両側に位置される第２水平部２２４の内側面にそれぞれ形成される第１係止突起２２６ａと第２係止突起２２６ｂで構成される。上記の第１及び第２係止突起（２２６ａ、２２６ｂ）は、互いに反対となる方向、つまり、第２垂直部２２２を基準にして互いに対称となる方向に形成される。

この際に、上記の第１及び第２離脱防止あご１１６ａ、１１６ｂと、上記の第１及び第２係止突起２２６ａ、２２６ｂは、お互いに入れ違いに形成されて、第１及び第２係止突起２２６ａ、２２６ｂが第１及び第２離脱防止あご１１６ａ、１１６ｂに係止結合できるように形成されることはもちろんである。

したがって、上記のように第１及び第２離脱防止あご１１６ａ、１１６ｂを結合部１１０の第１垂直部１１２を基準に、互いに対称になるように形成させる。そして、第１及び第２係止突起２２６ａ、２２６ｂを第１及び第２離脱防止あご１１６ａ、１１６ｂとお互いに入れ違いに形成させる。これによって、外輪１００の結合部１１０の間に内輪２００の膨張防止部２２０がはめ込み結合された場合に、第１及び第２離脱防止あご１１６ａ、１１６ｂと第１及び第２係止突起２２６ａ、２２６ｂの間の相互作用により内輪２００の膨張防止部２２０がホイール１の駆動過程でどちら側の側面方向にも移動しないようになり、外輪１００と内輪２００の堅固な結合状態を維持できるようになる。

また、図４及び図５に示したように、上記の第１及び第２離脱防止あご１１６ａ、１１６ｂの外側端部には、ホイール１の上部を基準にした時に、外側方向に下向の傾きを有する第１傾斜面１１８が形成される。また、第１及び第２係止突起２２６ａ、２２６ｂの外側端部には、ホイール１の上部を基準にした時、外側方向に上向の傾きを有する第２傾斜面２２８が形成される。上記の第１傾斜面１１８及び第２傾斜面２２８は、結合部１１０と膨張防止部２２０の結合をガイドする役割をする。

前述したように結合部１１０と膨張防止部２２０はしまりばめにより結合されるが、結合部１１０と膨張防止部２２０にそれぞれ第１傾斜面１１８と第２傾斜面２２８を形成させることによって、しまりばめによる結合がより容易になる。

一方、図２に示したように、上記の外輪１００の内側面と内輪２００の膨張防止部２２０の外側面の間には、第１空間部３００が形成される。上記の第１空間部３００は、外輪１００に力が加わる場合に、力が加わる方向への収縮をある程度許容させることで、ホイール１のクッション機能を向上させる役割をする。

前述したように内輪２００の膨張防止部２２０により力が加わる方向に直交する方向への膨張が制限されるので、外輪１００に力が加わる場合、力が加わる方向への収縮をある程度許容することで、膨張防止部２２０により制限される力によるクッション機能を向上させるとともに、ホイール１に加わる力を膨張防止部２２０及びスポーク部２１０に沿って円周方向に分散できるようになる。

図２に示したように、上記の外輪１００の結合部１１０の内側面と内輪２００のスポーク部２１０の外側面の間に第２空間部４００をさらに形成することによって、ホイール１のクッション機能の向上を極大化させて、それによる力の分散効果もまた向上できるように構成することもできる。

一方、図６に示したように、本発明の他の実施形態における非空気圧ホイール１によれば、内輪２００に形成される膨張防止部２２０の第２垂直部２２２を二つに分離形成させることもできる。この場合には、膨張防止部２２０を外輪１００の結合部１１０の間に挿入結合させることがより容易になる。さらに、第２垂直部２２２の幅がより厚くなるので、外輪１００が力が加わる方向と直交する方向に膨張することを制限する効果もまた向上させることができる。

したがって、前述したように本発明の他の実施形態における非空気圧ホイール１によれば、内輪２００に形成される膨張防止部２２０による外輪１００の横方向の膨張を制限することによって、ホイール１のクッション機能を向上させるとともにホイール１に加わる荷重を円周方向に分散させることができ、ホイール１の耐久性を向上させることができる。また、外輪１００と内輪２００を分離構成することによって、製造をより容易にしながら、外輪１００と内輪２００にそれぞれ形成される離脱防止あご１１６と係止突起２２６の構成により、外輪１００と内輪２００の結合力を堅固に維持できる。さらに、外輪１００と内輪２００をしまりばめにより結合させることで、外輪１００に初期テンションを付与するとともに、外輪１００と内輪２００の間の結合部に空間部を形成させることで、外輪１００が全体的にスプリングのような作用をもたせて、ホイール１のクッション機能を極大化させることができるなどの様々なメリットを有する。

前述した実施例は本発明の最も望ましい例について説明したものであるが、上記の実施例のみに限定されるものでなく、本発明による非空気圧ホイール１をキャスター用のホイール、自動車用のタイヤ及び鉄道の車輪などの様々な分野に適用できるなど、本発明の技術的な思想を逸脱しない範囲内に多様な変形が可能であることは当業者において明白なものである。

本発明は非空気圧ホイールに関するものであり、より詳しくは非空気圧ホイールを構成する外輪と内輪を分離構成して、外輪と内輪を結合させた場合、内輪により外輪のテンションが増加するようにするとともに外輪の膨張を制限できるようにすることによって、ホイールのクッション機能を向上させることはもちろん、ホイールに加わる荷重を円周方向に分散させるようにして耐久性を向上させるようにする非空気圧ホイールに関するものである。

１：（非空気圧）ホイール
１００：外輪
１１０：結合部
１１２：第１垂直部
１１４：第１水平部
１１６：離脱防止あご
１１６ａ：第１離脱防止あご
１１６ｂ：第２離脱防止あご
１１８：第１傾斜面
２００：内輪
２１０：スポーク部
２１２：垂直部材
２１４：円形部材
２２０：膨張防止部
２２２：第２垂直部
２２４：第２水平部
２２６：係止突起
２２６ａ：第１係止突起
２２６ｂ：第２係止突起
２２８：第２傾斜面
３００：第１空間部
４００：第２空間部

Claims (8)

1. 非空気圧ホイールにおいて、
   内側面に複数の結合部が突出形成された外輪と；
   外側面に一体に突出形成されるスポーク部と、前記スポーク部の上端部に形成されて前記外輪の結合部の間にはめ込み結合される膨張防止部を含めて構成され前記外輪の内側に結合される内輪；で構成されて、
   前記外輪の結合部は前記外輪の内側面から垂直方向に突出形成される第１垂直部と、前記第１垂直部の端部に形成される第１水平部で構成されて、
   前記内輪の膨張防止部は前記スポーク部の外側面から垂直方向に突出形成される第２垂直部と、前記第２垂直部の端部に形成される第２水平部で構成されて、
   前記第１水平部の内側面には離脱防止あごが突出形成されて、前記第２水平部の内側面には前記離脱防止あごに係止結合される係止突起が突出形成される非空気圧ホイール。
2. 前記第２水平部の幅方向の長さは隣接する前記第１垂直部の間の距離と同一である請求項１に記載の非空気圧ホイール。
3. 前記第２垂直部の幅方向の長さは隣接する前記第１水平部の間の距離と同一である請求項１または２に記載の非空気圧ホイール。
4. 前記離脱防止あごは前記第１垂直部を基準にして左右の両側に互いに対称となる位置に形成される第１及び第２離脱防止あごで構成されて、前記係止突起は前記第２垂直部を基準にして左右の両側に互いに対称となる位置に形成される第１及び第２係止突起で構成される請求項１から３のいずれか1項に記載の非空気圧ホイール。
5. 前記第１及び第２離脱防止あごの外側端部と、前記第１及び第２係止突起の外側端部には結合部と膨張防止部の結合をガイドする第１及び第２傾斜面がそれぞれ形成される請求項４に記載の非空気圧ホイール。
6. 前記内輪の膨張防止部は前記外輪の結合部の間にしまりばめにより挿入結合される請求項１から５のいずれか1項に記載の非空気圧ホイール。
7. 前記外輪の内側面と前記内輪の膨張防止部の外側面の間には第１空間部が形成される請求項１から６のいずれか1項に記載の非空気圧ホイール。
8. 前記外輪の結合部の内側面と前記内輪のスポーク部の外側面の間には第２空間部が形成される請求項１から７のいずれか1項に記載の非空気圧ホイール。