JP2018079926A - 支持構造用ホイール - Google Patents

Abstract

【課題】移動乗物用のホイールおよびタイヤ組立体のスポークの荷重支持能力および耐久性、したがってトップローダー非空気入りタイヤの性能を向上させる。【解決手段】ホイール組立体２００が、回転可能な軸への取り付けのための取り付けプレート２１０と、取り付けプレート２１０の対応する数のノッチに係合する複数の摩擦プレート２２０と、摩擦プレート２２０の第１の端部に固定された第１の環状フランジ２３０と、摩擦プレート２２０の第２の端部に固定された第２の環状フランジ２４０と、摩擦プレート２２０に隣接して環状フランジ２３０，２４０に固定された複数の張力爪２５０と、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は、ホイール／タイヤ組立体に関し、より詳細には、非空気式のホイール／タイヤ組立体に関する。

空気入りラジアルタイヤは、プライ補強材を利用して、リムとベルト層との間において荷重を支持し伝達する。荷重を支持するためにこれらのプライコードに張力を加える必要がある。これらのプライコードに対する張力は、タイヤの内側チャンバ内の加圧された空気によって実現する。空気圧が失われると、空気入りタイヤの荷重支持能力が著しく低下する。空気圧が徐々にまたは急激に失われるのを防止することは、タイヤ製造業者の課題である。１つの解決策として非空気入りタイヤを使用することが提案されている。トップローダー非空気入りタイヤは、その耐久性と速度定格／限界と耐荷重能力とを空気入りタイヤの水準まで高めることができれば、空気入りタイヤと同様に動作できる。

多くのトップローダー非空気入りタイヤは、ポリマーのスポークを利用して、乗物の荷重を支持する。スポークが荷重をリムからシェアバンド（剪断バンド）へ伝達する。これらのタイヤのスポークに用いられるポリマー材料の特性のために、これらのタイヤの性能には限界がある。

米国特許出願公開第２００４／００６９３８５号明細書

本発明の目的は、前述した限界を解消し、これらのスポークの荷重支持能力および耐久性、したがってトップローダー非空気入りタイヤの性能を向上させることである。

本発明によるホイール組立体は、回転可能な軸への取り付けのための取り付けプレートと、取り付けプレートの対応する数のノッチに係合する複数の摩擦プレートと、摩擦プレートの第１の端部に固定された第１の環状フランジと、摩擦プレートの第２の端部に固定された第２の環状フランジと、摩擦プレートに隣接して環状フランジに固定された複数の張力爪と、を含む。

このホイール組立体の他の形態によると、摩擦プレートと張力爪は互いに協働してタイヤ組立体の複数の部分に係合する。

このホイール組立体のさらに他の形態によると、摩擦プレートは、ボルトのような機械的留め具によって取り付けプレートに取り付けられている。

このホイール組立体のさらに他の形態によると、摩擦プレートは、該摩擦プレートを複数の環状フランジに固定するために第１および第２の取付穴を有している。

このホイール組立体のさらに他の形態によると、摩擦プレートは、タイヤ組立体の、摩擦プレートと張力爪とによって係合される部分の形状に対応する凹面を有している。

このホイール組立体のさらに他の形態によると、張力爪は、連動構造によって第１および第２の環状フランジに取り付けられている。

このホイール組立体のさらに他の形態によると、張力爪は、第１の環状フランジに係合する第１の角度を有するノッチと、第２の環状フランジに係合する第２の角度を有するノッチと、を有している。

このホイール組立体のさらに他の形態によると、張力爪の角度のついた表面は、タイヤ組立体の一部をホイール組立体に固定するために、第１および第２の環状フランジの、軸線方向に延びる対応するタブに係合する。

このホイール組立体のさらに他の形態によると、張力爪は、タイヤ組立体の一部の形状と摩擦プレートの凹面の形状とに対応する凸面を有している。

このホイール組立体のさらに他の形態によると、取り付けプレートと摩擦プレートは金属で構成されている。

本発明によるシステムは荷重を支持する。このシステムは、スポーク構造を備えたタイヤ組立体と、ホイール組立体と、を含む。このホイール組立体は、回転可能な軸への取り付けのための取り付けプレートと、取り付けプレートに係合する複数の摩擦プレートと、摩擦プレートの各々に固定された第１の環状フランジと、摩擦プレートの各々に固定された第２の環状フランジと、摩擦プレートに隣接して環状フランジに固定された複数の張力爪を含む。摩擦プレートと張力爪は協働してスポーク構造に係合する。

このシステムの他の態様によると、摩擦プレートと張力爪は互いに協働してスポーク構造の一部を挟む。

このシステムのさらに他の態様によると、摩擦プレートは、第１および第２の環状フランジと取り付けプレートとの間の機械式連動装置によって取り付けプレートに固定されている。

このシステムのさらに他の態様によると、摩擦プレートは、該摩擦プレートを複数の環状フランジに固定するために第１および第２の取付穴を有している。

このシステムのさらに他の態様によると、摩擦プレートはそれぞれ、スポーク構造の一部の形状に対応する凹面を有している。

このシステムのさらに他の態様によると、張力爪は、ボルトを含む連動構造によって第１および第２の環状フランジに取り付けられている。

このシステムのさらに他の態様によると、張力爪は、第１の環状フランジに係合する第１の角度を有するノッチと、第２の環状フランジに係合する第２の角度を有するノッチと、を有している。

このシステムのさらに他の態様によると、張力爪の角度のついた表面は、スポーク構造をホイール組立体に固定するために、第１および第２の環状フランジの、軸線方向に延びる対応するタブに係合する。

このシステムのさらに他の態様によると、張力爪は、スポーク構造の一部の形状と摩擦プレートの凹面の形状とに対応する凸面を有している。

このシステムのさらに他の態様によると、取り付けプレートと摩擦プレートはポリマーで構成されている。

本発明によるホイール組立体の一例の概略斜視図である。 タイヤ組立体の一例とともに図１のホイール組立体を示す概略斜視図である。 図２のホイールおよびタイヤ組立体の概略端面図である。 図１のホイール組立体の一部分の概略斜視図である。 図１のホイール組立体の他の部分の概略斜視図である。 図１のホイール組立体のさらに他の部分の概略斜視図である。

本発明は、添付の図面を参照する、本発明のいくつかの例についての以下の説明によってより明確に理解されるであろう。

引用によって本明細書に全体が組み込まれる特許文献１に記載されているような従来のホイール／タイヤ組立体は、複数の軽量の複合ばねによって中央ハブに柔軟に連結された、シェアバンドなどの外側リングを有していてよい。これらのばねは、リングおよびハブに固定されたプレートであってもよい。ハブは、減速歯車ユニットと電気モータの少なくとも一方を含んでいてもよく、乗物シャーシを各ホイールに連結するためのサスペンション機構を有していてもよい。リングは、炭素繊維で強化されたナイロン材料などの可撓性を有する複合材料から構成されていてもよく、ツインゴムタイヤと、地面に係合しトラクションを改善する、周方向に間隔を置いて配置された複数の半径方向クリートとを有してもよい。ハブも、炭素繊維で強化された複合材料から形成されてもよい。別の従来のホイールは、グリップを改善するように複合リングに結合された成形されたトレッドを有するゴムストリップを有していることもある。さらに、リングとハブを相互に連結するばねは、Ｓ字形の軽量の複合ばねであってもよい。

別の従来のホイール／タイヤ組立体は、炭素繊維で強化されたポリアミドなどの軽量の複合材料から形成されてもよい。組立体は、円筒状の中央ハブと、可撓性を有する円形の外側リムとを有していてもよく、円形の外側リムは、中央ハブと円形のリムとの間を延びる無端ループ状のばね帯によって中央ハブ上に取り付けられている。６つの半径方向のループが、ばね帯によって画定されている。ばね帯は、接着、粘着、はんだ付け、ボルトとリベットとクランプのうちの少なくとも１つによる機械的固定のうちの少なくとも１つなどの任意の適切な手段によって中央ハブおよび円形リムに取り付けられてもよい。

図２〜３に示されているように、タイヤ組立体１４０の一例は、たとえば、標準的なタイヤゴム化合物と、熱可塑性ポリマーと、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）と、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）と、架橋ポリマー様天然ゴムと、合成ゴム様ポリマーと、エポキシ樹脂と、フェノール樹脂のうちの少なくとも１つなどの軽量ポリマー材料から形成されてもよい。組立体１４０は、自動車のホイールなどの内側中央リム（図示せず）と、可撓性を有する円形の外側リング１４２とを有してもよく、リング１４２は、内側中央リムと外側リングとの間を延びる連続的なコード／布で強化されたスポーク構造１１０によって内側中央リム上に取り付けられたシェアバンドおよびトレッド構造を含んでもよい。

スポーク構造１１０は、内側中央リムの周りに同心円状に配置された複数のキャビティを画定していてもよく、各キャビティは、スポーク構造が荷重を受けて撓むのを可能にし、それによって、乗り心地および組立体１４０のフットプリント内のトラクションのための可撓性と、乗物のハンドリング、転がり抵抗の低さ、およびスポーク構造内の発熱の低さのための剛性との適切なバランスが決められる。スポーク構造１１０の各キャビティは、キャビティ内を延び、スポーク構造を内側中央リムに固定する内側中央リムの複数のアーム用の複数の開口部をさらに画定してもよい。アームは、一部分に、機械的連動構造をなすように係合してもよい。内側中央リムは、各アームとともに、スポーク構造１１０の一部分を挟み内側中央リムとスポーク構造との間にさらなる摩擦固定部と接着固定部の少なくとも一方を形成する場合がある複数のプレートをさらに含んでもよい。スポーク構造１１０は、均質ポリマー、または異種ポリマーと充填ポリマーの少なくとも一方を含んでもよい。

スポーク構造１１０の複数のスポーク１１５を、各スポークの座屈を軽減するかまたは強化するように内側または外側に湾曲させてもよい。各スポーク１１５は、１つまたは複数の補強層を含んでもよい。１つまたは複数の補強層は、単一端部浸漬コードと、従来同様の空気入りタイヤプライ／コード構造と、短繊維と、ポリマーフィルムとのうちの少なくとも１つによって構成されてもよい。さらに、これらの構成は、ＰＥＴと、ナイロン６と、ナイロン６６と、レーヨンと、鋼と、ガラス繊維と、炭素繊維と、アラミドと、これらの材料のハイブリッド構成のうちの少なくとも１つであってもよい。各コードは、４００デニール〜９０００デニールであってもよい。ポリマーフィルムは、厚さが０．１ｍｍ〜２．０ｍｍであってもよい。各スポーク１１５は、０度から９０度の間の角度に向けられてもよい。各スポーク１１５の補強材は、その軸線方向全長にわたって連続的に補強されてもよい。１つまたは複数の連続的な補強層が、可撓性を有する外側リング１４２の所でシェアバンドに隣接する複数の位置まで半径方向外側に延びていてもよい。

各キャビティは、組立体の回転軸線の周りに共通の断面形状を有していてよい。さらに、各キャビティは、スポーク構造１１０の一様な軸線方向厚さに等しい共通の軸線方向長さを有していてよい。各キャビティは、１つまたは複数の補強層上の「ピンチ」ポイントを防ぎ、１つまたは複数の補強層に対する圧縮応力集中を軽減するように湾曲形状に形成されていてよい。キャビティの数は、２個と、大規模なタイヤ組立体１４０の場合の６０個との間であってよい。内側中央リムは、鋼と、鋳鉄と、アルミニウムと、アルミニウム合金と、マグネシウム合金と、鉄合金のうちの少なくとも１つを含んでいてよい。

図１〜６は、組立体１４０のような、空気入りタイヤ組立体と非空気入りタイヤ組立体の少なくとも一方とともに用いられる本発明によるホイール組立体２００を示している。ホイール組立体２００は、回転可能な軸またはそれと同様な構造（図示せず）への取り付けのための取り付けプレート２１０と、取り付けプレートの対応する数のノッチ２１２（図６）に係合する複数の摩擦プレート２２０と、摩擦プレート２２０の第１の端部２２１に固定された第１の環状フランジ２３０と、摩擦プレート２２０の第２の端部２２２に固定された第２の環状フランジ２４０と、摩擦プレート２２０に隣接して環状フランジ２３０，２４０に固定された複数の張力爪２５０と、を含んでいてよい。摩擦プレート２２０と張力爪２５０は互いに協働して、タイヤ組立体１４０のスポーク構造１１０のようなタイヤ組立体の部分に係合する。

摩擦プレート２２０（図４）は、ノッチ／摩擦プレート／環状フランジの構成（例えば機械的連動装置）と、溶接と、成形と、溶融と、接着と、摩擦プレートの取り付けタブ２２７へのボルト締めと、その他の適切なロバスト手段とのうちの少なくとも１つによって、取り付けプレート２１０に取り付けられてよい。摩擦プレート２２０は、摩擦プレートを環状フランジ２３０，２４０に固定するために、第１および第２の取付穴２２３，２２４を有していてよい。摩擦プレート２２０は、タイヤ組立体の、複数の摩擦プレートと張力爪２５０とによって係合される部分の形状に対応した凹面２２９を有していてよい。

張力爪２５０（図５）は、１つの環状フランジ２３０に係合する第１の角度を有するノッチ２５１と他の環状フランジ２４０に係合する第２の角度を有するノッチ２５２とを有する連動構造によって、環状フランジ２３０，２４０に取り付けられてもよい。張力爪２５０の角度のついた表面２５３，２５４は、タイヤ組立体１４０のようなタイヤ組立体の一部分をホイール組立体２００に固定するために、環状フランジ２３０，２４０の軸線方向に延びる対応するタブ２３２，２４２に係合してよい。張力爪２５０は、タイヤ組立体の係合される部分の形状と摩擦プレート２２０の凹面２２９の形状とに対応した凸面２５９を有していてよい。

本明細書に記載された本発明の説明を踏まえて本発明の変形例が考えられる。本発明を例示することを目的としていくつかの代表的な例および詳細を示したが、当業者には、本発明の範囲から逸脱せずにこれらの例および詳細に様々な変更および修正を施すことができることが明らかであるだろう。したがって、添付する特許請求の範囲によって定義された本発明の全ての範囲の中に含まれる変更を、前述した特定の例に施すことができることが理解されるであろう。さらに、本発明は、前述の例に限定されず、これらの例に対して、構成と詳細事項の両方の点で特許請求の範囲の全範囲内に含まれる変形を施してもよい。

１１０ スポーク構造
１１５ スポーク
１４０ タイヤ組立体
１４２ 外側リング
２００ ホイール組立体
２１０ 取り付けプレート
２１２ ノッチ
２２０ 摩擦プレート
２２１ 第１の端部
２２２ 第２の端部
２２３，２２４ 第１および第２の取付穴
２２７ 取り付けタブ
２２９ 凹面
２３０ 第１の環状フランジ
２３２，２４２ タブ
２４０ 第２の環状フランジ
２５０ 張力爪
２５１ 第１のノッチ
２５２ 第２のノッチ
２５３，２５４ 表面
２５９ 凸面

Claims (20)

1. ホイール組立体であって、
   回転可能な軸への取り付けのための取り付けプレートと、
   前記取り付けプレートの対応する数のノッチに係合する複数の摩擦プレートと、
   前記摩擦プレートの第１の端部に固定された第１の環状フランジと、
   前記摩擦プレートの第２の端部に固定された第２の環状フランジと、
   前記摩擦プレートに隣接して前記環状フランジに固定された複数の張力爪と、
   を含むことを特徴とするホイール組立体。
2. 前記摩擦プレートと前記張力爪は互いに協働してタイヤ組立体の複数の部分に係合する、請求項１に記載のホイール組立体。
3. 前記摩擦プレートは、ボルトによって前記取り付けプレートに取り付けられている、請求項１に記載のホイール組立体。
4. 前記摩擦プレートは、該摩擦プレートを複数の前記環状フランジに固定するための第１および第２の取付穴を有している、請求項１に記載のホイール組立体。
5. 前記摩擦プレートは、タイヤ組立体の、前記摩擦プレートと前記張力爪とによって係合される部分の形状に対応する凹面を有している、請求項１に記載のホイール組立体。
6. 前記張力爪は、連動構造によって前記第１および第２の環状フランジに取り付けられている、請求項１に記載のホイール組立体。
7. 前記張力爪は、前記第１の環状フランジに係合する第１の角度を有するノッチと、前記第２の環状フランジに係合する第２の角度を有するノッチと、を有している、請求項１に記載のホイール組立体。
8. 前記張力爪の角度のついた表面は、タイヤ組立体の一部を前記ホイール組立体に固定するために、前記第１および第２の環状フランジの、軸線方向に延びる対応するタブに係合する、請求項１に記載のホイール組立体。
9. 前記張力爪は、前記タイヤ組立体の一部の形状と前記摩擦プレートの凹面の形状とに対応する凸面を有している、請求項１に記載のホイール組立体。
10. 前記取り付けプレートと前記摩擦プレートは金属で構成されている、請求項１に記載のホイール組立体。
11. 荷重を支持するシステムであって、
    スポーク構造を含むタイヤ組立体と、
    回転可能な軸への取り付けのための取り付けプレート、前記取り付けプレートに係合する複数の摩擦プレート、前記摩擦プレートの各々に固定された第１の環状フランジ、前記摩擦プレートの各々に固定された第２の環状フランジ、および、前記摩擦プレートに隣接して前記環状フランジに固定された複数の張力爪を含むホイール組立体と、
    を含み、
    前記摩擦プレートと前記張力爪は協働して前記スポーク構造に係合する、
    ことを特徴とするシステム。
12. 前記摩擦プレートと前記張力爪は互いに協働して前記スポーク構造の一部を挟む、請求項１１に記載のシステム。
13. 前記摩擦プレートは、前記第１および第２の環状フランジと前記取り付けプレートとの間の機械式連動装置によって前記取り付けプレートに固定されている、請求項１１に記載のシステム。
14. 前記摩擦プレートは、該摩擦プレートを複数の前記環状フランジに固定するために第１および第２の取付穴を有している、請求項１１に記載のシステム。
15. 前記摩擦プレートはそれぞれ、前記スポーク構造の一部の形状に対応する凹面を有している、請求項１１に記載のシステム。
16. 前記張力爪は、ボルトを含む連動構造によって前記第１および第２の環状フランジに取り付けられている、請求項１１に記載のシステム。
17. 前記張力爪は、前記第１の環状フランジに係合する第１の角度を有するノッチと、前記第２の環状フランジに係合する第２の角度を有するノッチと、を有している、請求項１１に記載のシステム。
18. 前記張力爪の角度のついた表面は、前記スポーク構造を前記ホイール組立体に固定するために、前記第１および第２の環状フランジの、軸線方向に延びる対応するタブに係合する、請求項１１に記載のシステム。
19. 前記張力爪は、前記スポーク構造の一部の形状と前記摩擦プレートの凹面の形状とに対応する凸面を有している、請求項１１に記載のシステム。
20. 前記取り付けプレートと前記摩擦プレートはポリマーで構成されている、請求項１１に記載のシステム。