JP2018502764A - オートバイまたはスクータ用の車輪 - Google Patents

Abstract

少なくとも部分的に繊維強化プラスチック材料からなる、自動二輪車、特にオートバイまたはモータースクータ用の車輪において、車輪（１０）のハブ部（１２）は、剛性のある自己支持形の二つの金属製のインサート（１８，２０）を有し、インサートは、ハブ部（１２）の軸方向の両側に設けられているとともに軸方向および半径方向（Ａ，ｒ）において互いに形状結合により接続されている。

Description

本発明は、オートバイまたはスクータ用の車輪、特にオートバイまたはスクータの後輪に関する。

軽量化の理由から、より軽い部品を自動車に用いる努力がなされている。そのため、繊維強化プラスチックが近年ますます使用されている。

この考え方は、オートバイの車輪の場合でも実行される。その場合、リムおよびスポークは、全て繊維強化プラスチック、特に炭素繊維強化プラスチックから製造することができる。ハブ部においては、これまでのところ、金属製の二つのインサートが、車輪の軸方向の対向する両側面上において繊維強化プラスチック内に嵌め込まれ、これらが駆動ピニオンから車輪の一方の側に、また、ブレーキディスクから車輪の他方の側に力を伝える役割を果たしている。互いに隔てられた二つのインサートは、車輪の両側から別々に挿し込まれる。

従来使用されている繊維強化プラスチックは、所定の最大温度に対してしか設計されていない。ところが、特にブレーキディスク側インサートでは、ブレーキ操作の際に高温がさらに長時間にわたって発生することがあり、その結果、さらなる放熱を考慮しなければならなくなる。

本発明の目的は、可能な限り軽く、しかもできるだけ温度に対する耐性がある車輪を提供することにある。

本発明によれば、これは、少なくとも部分的に繊維強化プラスチックからなるオートバイまたはスクータ用の車輪であって、車輪のハブ部は、剛性のある自己支持形の二つの金属製のインサートを有し、これらのインサートが、ハブ部の軸方向の両側に設けられているとともに軸方向および半径方向において互いに形状結合により接続されている。

二つのインサートの形状結合的な接続により、熱エネルギーが、軸方向においてブレーキディスク側のインサートから車輪の反対側へ、第二のインサートへも迅速に伝わる。この結果、熱エネルギーがより良好に配分されるようになり、増し加わる第二のインサートの表面積により、熱エネルギーがより良好に放散される結果となる。第二のインサートに熱が伝わることにより、車輪のハブ部がより均一に加熱されるので、繊維強化プラスチック部分の熱の影響による負荷はより均一なものとなる。

車輪の対向する両側面上にある二つのインサートの形状結合的な係合により、二つのインサートの力導入点（Ｋｒａｆｔｅｉｎｌｅｉｔｕｎｇｓｐｕｎｋｔ）が車軸に対して同軸に向くこと、したがってハブ部全体が正しい方向に向くことが容易なやり方で確保される。力導入点は、例えば、それぞれのインサートにおける開口部によって形成することができる。

公知の車輪と同様に、インサートの一方は、ブレーキディスクを取り付けるように設計されており、且つ／又は、他方のインサートは、駆動ピニオンを取り付けるように設計されている。駆動ピニオンまたはブレーキディスクの取り付けは、インサートの開口部を介して行うことができる。本発明は、後輪及び前輪の両方に使用することができるが、前輪として使用する場合には駆動ピニオンを設ける必要はない。

二つのインサートは、車輪の繊維強化プラスチック部分の、周りを囲む繊維複合材（Ｆａｓｅｒｖｅｒｂｕｎｄ）に、例えば圧入、接着またはシートの上からの貼り付け（Ｅｉｎｌａｍｉｎｉｅｒｅｎ）によって接続することができ、さらに場合によってはプラスチックもインサートにおける凹部に係合することができる。

繊維強化プラスチックは、例えば、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）である。もちろん、他の適した繊維も補強目的で使用することができる。

車輪は、インサートを除けば、また無論のことタイヤを除けば、大体全て繊維強化プラスチックから構成することができる。二つのインサート以外には、他の金属部品はハブ部には普通設けられていない。

二つのインサートの、軸方向の形状結合を形成する部分は、大体二つのインサートの軸方向の中心に位置していることが好ましい。

形状結合を形成するために、インサートの少なくとも一つは、少なくとも一つの一周する、軸方向に延びる脚部を有することができ、当該脚部がその自由端部において他方のインサートの当接部に当接する。

脚部の自由端部には、且つ／又は、当接部には、例えば肩部が形成されており、この肩部が軸方向および半径方向のストッパを構成し、これにより、インサートが互いに当接し合ったときに軸方向および半径方向に形状結合が出来るようになっている。したがって、車輪の製造時においてこれらインサートを組み合せるとき、インサートは、容易に軸方向および半径方向の自身の正しい最終取り付け位置を占める。このとき、二つのインサートの力導入点の中心合わせも自動的に行われる。

好ましい実施形態では、各インサートは、一周する同軸の軸方向に延びる二つの脚部を有し、対向する脚部の対のそれぞれにおいて、それぞれ脚部の一方に当接部が形成されている。考えられる変形例では、両方の当接部が同じインサートに設けられている。

各当接部は肩部を有することができ、半径方向における確実な固定が得られるように、好ましくは二つの当接部の肩部が半径方向に関して鏡映対称に形成されている。この場合、一方のインサートの脚部の自由端部は、例えば、当接部に被せられることで、当該自由端部がその当接部を半径方向に把持するようになっている。このような形状を用いれば、二つのインサートを軸方向に挿し込んで合わせることによって、半径方向および軸方向の両方の形状結合を簡単に作り出すことができる。

脚部の自由端部とは反対側にある端部は、好ましくは、各インサートにおいて例えば軸方向に垂直に拡がる環状ディスクを介して接続されている。

形状結合の部分では、二つのインサートが互いにしっかりと接続されている必要はなく、車輪の繊維強化プラスチック製の部分に嵌め入れることによって、その位置が維持されることができる。

好ましくは、二つのインサートの間に、周方向における形状・摩擦結合も形成されている。これには、駆動ピニオンにより車速を増加させる場合と、二輪車がブレーキディスクにより減速する場合の両方における加速力が、常に均一に二つのインサートに伝達され、車輪全体の安定性が向上するという利点がある。周方向における形状・摩擦結合は、車輪のハブ部全体に均一な力を導入する役割をする。

周方向における形状・摩擦結合を生み出すために、例えば、インサートの一方の少なくとも一つの半径方向の外面及び他方のインサートの少なくとも一つの半径方向の内面に、相補的な、互いに入れ子式に係合する歯部が形成されている。好ましくは、歯部は、軸方向の形状結合のために互いに入れ子式に係合する二つのインサートの、脚部における全ての自由端部と全ての当接部とにそれぞれ設けられている。

重量を節約するとともに車輪の安定性を高めるために、二つのインサートは、有利にもドーナツ型の空洞を一体的に包囲している。空洞は、軸方向に延びる脚部と二つのインサートの環状ディスクとの間に形成することができる。

以下に、例示的な実施形態に基づき添付の図面を参照して本発明をより詳細に示す。

本発明による車輪の周方向に垂直な一部断面を概略的に示す図である。 図１の車輪の二つのインサートの軸方向に垂直な断面を概略的に示す図である。

図１は、オートバイまたはスクータの車輪１０の一部を、周方向Ｕに垂直な軸線Ａを通る断面において示している。

車輪１０は、半径方向内側にあるハブ部１２と、ハブ部１２を半径方向外側で取り囲む車輪リムとを有し、このうち図１にはハブ部１２とリムとを連結するスポーク１４のみが示されている。

スポーク１４およびリムの両方は、可能な限り繊維強化プラスチック、例えば、炭素繊維および適切なポリマーを有する繊維複合材で作られている。

ハブ部１２の半径方向外側には、周りを取り巻くように（ｕｍｆａｎｇｓｍａｅｓｓｉｇ）一周する繊維強化プラスチック製の部分１６が着設されており、これが周囲を巡って一体的に複数のスポーク１４に移行する。

ハブ部１２の半径方向中心には、剛性のある自己支持形の二つの金属製のインサート１８，２０が設けられており、これらが車輪１０の両側において軸方向外側からアクセス可能とされている。

二つのインサート１８，２０は、それぞれ中央の貫通開口部２２を有しており、これにより２輪車の車軸上で車輪１０を支承することができ、さらに、複数の開口部（図示せず）を有しており、これらの開口部を通して、車輪１０の一方の側ではインサートの一方に駆動ピニオンが、そして、車輪１０の他方の側では他方のインサートにブレーキディスクが、取り付けられている（図示せず）。

二つのインサート１８，２０は、軸方向Ａおよび半径方向ｒに互いに形状結合するように接続されている。

図示した実施形態では、両方のインサート１８，２０は同様の形状とされている。インサート１８，２０の各々は、周りを取り巻くように一周するＵ字形を有しており、Ｕの閉鎖された側は、車輪１０において外方に臨む同じく開口部を有する環状ディスク２４によって形成されている。二つのインサート１８，２０の環状ディスク２４は、概ね同一形状にすることができる。

Ｕ字形の脚部２６，２８，３０，３２は、いずれのインサート１８，２０においても殆どが軸方向Ａに沿って延びており、第一のインサート１８の脚部２６，２８及び第二のインサート２０の脚部３０，３２は、それぞれ同軸に互いに向き合うように配置されている。

第二のインサート２０の脚部３０，３２の自由端部３０ａ，３２ａは、軸方向Ａにおいて、第一のインサート１８の脚部２６，２８の自由端部の当接部２６ａ，２８ａに突き当たる。

当接部２６ａ、２８ａは、半径方向に延びる部分３４ａを決める肩部としてそれぞれ形成されており、この部分に、第二インサート２０の脚部３０，３２の各自由端部３０ａ，３２ａが軸方向Ａで当接している。さらに、各肩部は、ここでは第一のインサート１８の脚部２６，２８の自由端部が半径方向にずらされることで形成された軸方向に延びる部分３４ｂを規定し、この上に自由端部３０ａ，３２ａが半径方向ｒにおいて当接している。したがって、肩部は、脚部３０，３２の対応する自由端部３０ａ，３２ａに対して、軸方向Ａ及び半径方向ｒにおける一つのストッパ（Ａｎｓｃｈｌａｇ）とを形成している。

二つの当接部２６ａ，２８ａの軸方向に延びる部分３４ｂは、径方向ｒに対して鏡映対称に設けられており、それにより、部分３４ｂが脚部３０，３２の自由端部３０ａ，３２ａの半径方向内側に位置するようになっている。二つのインサート１８，２０が合わさるように軸方向Ａに沿って押し込まれると、軸方向Ａおよび半径方向ｒの両方で形状結合が得られる。

二つのインサート１８，２０の間の形状結合が形成されている位置は、二つのインサート１８，２０の軸方向中心Ｍにおける、二つのインサート１８，２０の二つの環状ディスク２４の間のほぼ中央にある。

二つのインサート１８，２０は、それらの内部に、空気が入った環状の空洞３６を囲い込んでいる。脚部３０，３２の自由端部３０ａ，３２ａが当接部２６ａ，２８ａ上へ当接することにより、空洞２６が外部に対して封止されている。

二つのインサート１８，２０の半径方向外側および半径方向内側では、脚部２６，３０ならびに脚部２８，３２が互いに面一に合わさることにより、軸方向Ａに角が形成されないようになっている。

この実施例のインサート１８，２０の各々は、半径方向外側に向けられた一周する突出部３８を有している。環状ディスク２４は、この部分において脚部２６，２８または脚部３０，３２から半径方向に突出しており、繊維強化プラスチックからなる部分１６がこの部分にそれぞれ面一につながっている。とはいえ、二つのインサート１８，２０が形状結合する上側の領域には、繊維強化プラスチックがインサート１８，２０からわずかに離間されている空洞４０が形成されている。

周方向Ｕにおいて、二つのインサート１８，２０の間には、形状・摩擦接合の両方が形成されている（図２参照）。

この目的のために、当接部２６ａ、２８ａの軸方向に延びる部分３４ｂに、またこれに当接する脚部３０，３２の自由端部３０ａ、３２ａの部分に、歯部４２，４４が放射状に形成されており、二つのインサート１８，２０上の歯部４２，４４は、相補的に遊びなしに入れ子式に係合する。また、一対の脚部にのみ歯部を設けることも可能であろう。

このようにして、周方向Ｕにおいてインサート１８，２０の一方に作用する力は、直接的にそのまま他のインサート２０，１８に伝達され、加速および制動中の力はハブ部１２内に均一に配分される。

車輪１０を製造する際、二つのインサート１８，２０は、繊維強化プラスチック部分１６と接合する前に、軸方向Ａに入れ子式に押し込まれ、これにより、脚部３０，３２の自由端部３０ａ，３２ａが脚部２６，２８上の当接部２６ａ，２８ａと係合することによって、そして歯部４２，４４が同時に係合することによって、軸方向および半径方向の両方の形状結合が周方向に形作られることになる。

二つのインサート１８，２０が互いに入れ子式に挿し込まれる際に、第一のインサート１８の当接部２６，２８ａの軸方向に延びる部分３４ｂは、第二のインサート２０の脚部３０，３２の自由端部３０ａ，３２ａのためのガイドとして機能する。

次いで、インサート１８，２０は、インサート１８，２０の外面付近の部分において、繊維強化プラスチックからなるハブ部１２の部分１６に強固に接合される。この接続は、例えば、シートの上からの貼り付け（Ｅｉｎｌａｍｉｎｉｅｒｅｎ）、接着または圧入により行なわれる。

二つのインサート１８，２０の形状結合により、一方のインサートから他方への、特にブレーキディスクが取り付けられているインサートからの、良好な熱伝導が与えられている。ハブ部１２全体への熱エネルギーの分散は、熱の蓄積を防止し、最大温度を低下させる。さらに、周方向の形状結合のおかげで、駆動ピニオンによって力が導入される場合と、ブレーキディスクを介して力が導入される場合との両方において常にインサート１８，２０の間の力の伝達が行なわれるので、車輪１０はいつも均一な荷重を受けることになる。

Claims (10)

1. 少なくとも部分的に繊維強化プラスチックからなるオートバイまたはスクータ用の車輪であって、当該車輪（１０）のハブ部（１２）は、剛性のある自己支持形の二つの金属製のインサート（１８，２０）を有し、インサートは、ハブ部（１２）の軸方向の対向位置する側面に設けられているとともに軸方向および半径方向（Ａ，ｒ）において互いに形状結合により接続されている車輪。
2. インサート（１８，２０）の少なくとも一つが駆動ピニオンに接続されるように形成され、他方のインサート（２０，１８）がブレーキディスクに接続されるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の車輪。
3. 繊維強化プラスチックは、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＫ）であることを特徴とする先行請求項のいずれか一項に記載の車輪。
4. 二つのインサート（１８，２０）の軸方向の形状結合を形成する部分は、二つのインサート（１８，２０）の軸方向の中心（Ｍ）に概ね位置することを特徴とする先行請求項のいずれか一項に記載の車輪。
5. インサート（２０）の少なくとも一つは、一周する、軸方向に延びる少なくとも一つの脚部（３０，３２）を有し、当該脚部がその自由端部（３０ａ，３２ａ）において他方のインサート（１８）の当接部（２６ａ，２８ａ）に当接することを特徴とする先行請求項のいずれか一項に記載の車輪。
6. 脚部の自由端部には、或いは、当接部（２６ａ，２８ａ）には、軸方向および半径方向のストッパである肩部が形成されていることを特徴とする請求項５に記載の車輪。
7. 各インサート（１８，２０）は、一周する同軸の軸方向に延びる二つの脚部（２６，２８，３０，３２）を有し、対向する脚部（２６，２８，３０，３２）の対のそれぞれにおいて、それぞれ脚部（２６，２８）の一方に当接部（２６ａ，２８ａ）が形成されていることを特徴とする請求項５，６のいずれか一項に記載の車輪。
8. 二つのインサート（１８，２０）の間に、周方向（Ｕ）において形状・摩擦結合が形成されていることを特徴とする先行請求項のいずれか一項に記載の車輪。
9. インサート（１８，２０）の一方の少なくとも一つの半径方向の外面及び他方のインサート（１８，２０）の少なくとも一つの半径方向の内面に、相補的な、互いに入れ子式に係合する歯部（４２，４４）が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の車輪。
10. 二つのインサート（１８，２０）は、ドーナツ型の空洞（３６）を一体的に包囲していることを特徴とする先行請求項のいずれか一項に記載の車輪。

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