JP2921894B2 - 車両用の車輪とそのような車輪を装備した車両 - Google Patents

車両用の車輪とそのような車輪を装備した車両

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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は車両用の車輪とそのような車輪を装備した
車両に関するものであり、特に自動車または牽引車に用
いられる車輪であって、車両の基礎構造に連結された中
心部分とこれに対して同心状かつ回転可能に設けられた
周縁部分とを有し、両部分が介在するベアリングにより
直接連結され、ベアリングが上記中心部分と一体の内側
環状要素と周縁部分と一体の外側環状要素とを有し、外
側環状要素が車両支持面（走行面）に適した接触要素を
支承しているごときハブ型式のものの改良に関するもの
である。
今日の多くの車輪、特にマイカーやオートバイやトレ
イラーなどや高速列車などの車輪はハブ型式である。通
常車輪より小径のハブは車両の基礎構造と一体の中心部
分とこの中心部分と同心状でかつこれについて回転する
周縁部分とを有している。
路面車両の場合には、車輪はタイヤを支持するリムと
車輪をハブと一体にするボルトなどの取付け手段を具え
た横フランジを有している。またレール上の車両の場合
には、車輪はレールに適した支持面を具えた環状の成形
ベルトと車輪をハブに固定するフランジとを有してい
る。
起動および制動力は常にハブ、すなわち車両の支持面
と接触要素との接触点から比較的離れた取付け点、を介
して伝達されるものである。自動車の場合には、起動は
ハブから起き、これがリムを介してタイヤに動きを伝達
し、これによりタイヤが路面に対して相対変位すること
になる。同様に制動に際しても、タイヤの路面に対する
接触面の相対変位を減少させる力はハブに連結されたデ
ィスクまたは摩擦面に印加され、リムによって最終点に
伝達される。このような力の伝達態様は安全性の面から
して、結局比較的大重量で不必要に大きな構造を招くこ
とになる。
力学的観点からすると、このような構造は多くの欠点
を有している。懸架、路面保持性、制動および動力伝達
など多岐に亙る問題の解決がますます複雑なものとな
り、ある程度で妥協せざるを得ないという実情である。
車両のハブとそれに附随する構成要素の重量の故に懸架
機構やショックアブソーバーによって矯正されるべき慣
性が大となり、その結果路面保持という点で非常に否定
的な結果となるのである。実際には懸架されていない重
量が大きいがために、タイヤなどの接触要素が支持面と
の接触を維持するのがなおさら難しくなっている。タイ
ヤの路面との接触が乏しいと車両の路面保持性が貧しく
なり、特に不規則な路面上では走行自体が危険なものと
なる。
このような問題を解決すべく種々の試みがなされてい
る。ドイツ国特許第3408874A1号においては、大径で理
論的にはハブを具えていない車輪が提案されている。し
かしこの車輪の内部には直径方向の支持要素が設けられ
ており、その両端が車輪に取付けられるようになってい
る。実際にはこのような支持体があるということはハブ
の寸法が大きくなることと同じであり、特にこの支持体
が伸縮式の懸架アームを架設するのに用いられる場合に
はそういえる。この車輪は二輪車には不適であり、オー
トバイの前部方向車輪には適していないのである。また
車輪の内部には空いた空間がなく車輪の構成要素を載せ
ることはできないという難点がある。
かかる従来技術の現状に鑑みてこの発明の目的は、車
輪の操縦性と制動性とを向上させるとともに、車輪中心
部における補強構造の使用を拝して、全体の軽量化と部
品の収納とを可能とすることにある。
このために第１の発明にあっては、車両の基礎構造へ
の車輪の取付けを車両支持面（走行面）に近接した領域
において行うことを要旨とする。
また第２の発明においては、車両の基礎構造への車輪
の取付けを車輪の不動部分上の上下に離間した２点にお
いて行うことを要旨とするものである。
ベアリングの内側環状要素において付加要素を取付け
て、この車輪を車両の基礎構造に組つけるようにしても
よい。
四輪車にあっては、ベアリングの内側環状要素にヒン
ジ付の付加要素を設けて、２個の懸架アームにより車輪
を車両の基礎構造に組付けて、一方を内側環状要素の最
下点に軸承して、他方をこの要素の最高点に軸承するよ
うにしてもよい。
二輪車の場合にはベアリングの内側環状要素に付加要
素を設けて、内側環状要素の最低点の近くに軸承された
１個の懸架アームにより車両の基礎構造に車輪を連結し
てもよい。
車輪をステアリング車輪として用い、内側環状要素を
少なくとも１個の車輪のステアリング車輪柱に組付ける
手段を設けてもよい。
ベアリングの外側環状要素をこの車輪を車輪の運転手
段に組付ける要素に連結してもよい。
四輪車の場合、この要素に円錐台状の構造を設けて小
さな軸承ロッドによりこれを外側環状要素に付設しても
よい。
この円錐台状の構造は軽量複合材料から形成するのが
望ましい。
前記の車輪を車両の運転手段に連結する要素にスプロ
ケットを設けて、チェーンまたは駆動ギアと係合するよ
うにしてもよい。
ベアリングの外側環状要素に環状部分を支持させて、
この２個の平坦面により制動リングを構成し、内側環状
要素に少なくとも１個の制動ジョーを支持させてこのリ
ングと協働するようにしてもよい。
内側環状要素を筒状支持体に連結して、この筒状支持
体の内側空間に車両の作用部品および付属品を収容して
やるようにしてもよい。
以下図面に示す実施態様によりこの発明を説明する。
第１図はこの発明のＡ車輪の一実施態様、例えば二輪
車の方向車輪、を示す拡大側面図、 第２図は四輪車用の実施態様の横断面、 第３、４図は四輪車の方向車輪の実施態様を示す側面
図、 第5A、5B図はこの発明の車輪の実施態様を示す側面、
正面図、 第6A、6B図は他の実施態様を示す側面および正面図、 第7A、7B図はさらに他の実施態様を示す側面および正
面図、 第8A、8B図はさらに他の実施態様を示す側面および正
面図である。
第１図において車輪10は中心部分11とこれに対して同
心状の周縁部分12とを有している。中心部分11は車両の
基礎構造と一体である。すなわち図示の例Ａではシャシ
部分15または二輪車の場合にはモーターに直接に固定さ
れた回動軸14に架設された懸架アーム13と一体になって
いる。このシャシ部分15はフォークと一体であり、この
フォークの理論的な軸である線16は車輪10の中心Ｏを通
る。フェンダー17にはヘッドライト16が設けられてい
る。中心および周縁部分11、12にはベアリング19が係合
しており、このベアリングは互いに一体構造の内側環状
要素１と外側環状要素２とから構成されている。このベ
アリング19は標準形式のもので、水密構造で使用中のス
トレスに対する耐久性を具えており、互いに分離された
１個以上のボールリングを具えている。
第１図に示すものが路面走行用の車両である場合に
は、接触要素20を有しており、これは実際には図示しな
いリムに取付けられたタイヤであり、ベアリングの外側
環状要素２と一体である。ベアリングの内側環状要素１
はボルト21によりアーム13に固定されている。このため
に内側環状要素はボルト21を固定するラグ３を具えてい
る。
車輪を保持するには車輪の最下部の領域にラグ３を１
個設ければ充分である。かかる取付け方は特に高度の路
面走行性の要求される自動車、オートバイおよび重トラ
ックの場合などに有利である。すなわち可能な限り車両
走行面に近い位置にある領域において車輪が保持されて
いるという利点がある。この故に従来の車輪には必須で
ある力とストレスのハブへの方向転換のためのテコ機構
が全て省かれるのである。ベアリングの外側環状要素が
大径で小幅の制動リング22を支持し、これがアーム13上
の制動ジョー23と協働するのである。このような構造の
故に制動動作が非常に路面に近い位置で行われ、タイヤ
と路面との接触点のすぐ側の位置で制動力が直接車輪に
伝達されるので効果的である。またリングの表面も径が
大きなための大きなものとなるのである。
第２図に示すのは自動車用の車輪である。リム24が横
フランジ24a、24b間に挟まれたタイヤ25を支持してい
る。横フランジ24bはボルト27によりリムに固定された
環状支持体26と一体であり、この支持体はベアリング28
の外側環状要素と一体である。回転しない内側環状要素
はシャシ部分29と一体である。ボルト30などの公知の手
段により制動リング31が保持されており、このリングは
第１図のリング22と同じである。
上記の支持体28にスプロケット28aを支持させて、駆
動ギア（図示せず）と協働させるようにしてもよい。
ベアリング28の外側環状要素に伝達される車輪の駆動
は円錐体32により、これはカーボンファイバーなどの軽
量複合材料から形成されている。そしてこの円錐体は３
本の小ロッド33により外側環状要素に連結されている。
この円錐体32に連結された駆動軸34は通常の方法により
車両の伝達体に連結されている。ロッドは両端部におい
てリムに軸承されており、その部分では切頭円錐体状に
形成されている。
第３、４図に示すのは路面車両の方向車輪35の他の例
である。この車輪のベアリング36は内側環状要素38と外
側環状要素37とを有しており、内側環状要素38は取付点
39において車両の基礎構造に固定されている。この車輪
を２本の懸架アーム40、41を具えた車両に使用するに
は、ベアリングの内側部分38に２個の取付点39、39′を
設けるようにする。第３の取付点42を内側部分38に設
け、これにステアリング柱43を組付けることもできる。
ハブの比較的小さな周縁区間に３個の取付点が設けら
れている従来の車輌に比較して、図示の３個の取付点3
9、39′および42は比較的相互に離れており、このよう
な配置によりステアリング車輪および懸架部においての
ストレスは顕著に小さなものとなり、その結果重量は減
り効果は大きなものとなる。
特に注目すべきは車両の方向転換が正確にできるとい
う点である。また車輪の中心部が空となり、そのような
空の空間に種々の部品などを収納できるという利点もあ
る。また美的観点からしても空気流体学の観点からして
も、車輪が流線形となり制動システムの冷却も優れたも
のとなる。
クロスカントリーなどの特殊用途向きの車両の場合に
は路面挙動よりもできるだけ対地間隔を大きくとること
が重要である。この発明の車輪はこのような場合にもそ
の効果を発するのである。例えばワインの運搬車などが
挙げられる。この発明によればそのような車両が簡単に
かつ安価に製造できるのである。この場合には車輪の取
付け点をなるべく高くとってやればよい。その例を第5
A、5B図に示す。車輪50はベアリング51を有しており、
このベアリングの回転する外側環状要素はリムと一体に
なっており、固定された内側環状要素は偏心点53の懸架
アーム52と一体である。この偏心点は支持面から最も離
れて車輪の中心部分の最高域に位置している。したがっ
て対地間隔ｈは車輪の直径にほぼ等しいものとなる。
車輪と一体の懸架機構を具えたトレーラーの場合には
従来両端で軸支された横断軸と車輪のハブに連結された
アームが用いられている。この発明の車輪60を第6A、6B
図に示す。ベアリング61を具えた車輪60は懸架機構63に
より駆動横軸62または軸承点に固定されている。取付点
は偏心位置に設けられている。懸架の点からするとこの
構造はハブを連結する懸架アームを有したシステムと同
じである。トレーラーのシャシ64は駆動横軸62に直接固
定してもよい。
大重量の荷物を運ぶトレーラーの場合の車輪70を第7
A、7B図に示す。ベアリング71の外側環状要素はリムを
支持しており、内側環状要素は支持面73になるべく近い
位置に取付点72を有している。支持台75を支持するシャ
シ74は取付点72に直接固定されている。
第8A、8B図にさらに他の例を示す。上記のようなベア
リングを有した２個の車輪83、84の偏心域81、82には支
持台80が架設されており、路面での使用に際してはこれ
らの偏心域81、82は高い位置に置かれる。車輪84の偏心
域82を低くすると支持台80は低い位置にきて迅速積上げ
に適したものとなる。これにはシャシと一体の装置を設
けて内側環状要素を図示しない中心軸について180度回
転させてやる必要がある。
加えて筒状をなす車輪の中心部分には従来車輪外に収
容していた部品を収容できるようになる。特に後輪の内
部には排気消音機構を収容できるようになる。トウクリ
ップを直接ベアリングの内側環状要素に固定することも
できる。その他にもオイル缶やギアボックスなどを収容
するのにもこの空間は利用できる。更に重心が低くなっ
たことにより安全性と路面保持性が向上し、その効果は
従来のものでは期待し得ない程のものである。
図示したのは路面走行用の車輪だけであるが、この発
明はレール走行用のものにも応用できる。この場合には
タイヤに代えてレールの形状に適合した環状部材を用い
る。
非回転式の筒状中心部分があるために２個以上の車輪
を連結し易くなり、これは湿地帯の走行車両や戦闘車両
などの場合非常に有利となる。
以上の記載から明らかなように、第１の発明によった
場合には、車両支持面（走行面）に近接した位置におい
て車輪が車両の基礎構造に連結保持されているので、従
来のハブ型式の車輪に比べて、操縦性と制動性が格段に
向上する。
また第２の発明によった場合には、車輪の不動部分上
の上下に離間した２点において車輪を車両の基礎構造に
連結しているので、車輪中心部に補強構造を設ける必要
がなく、全体として軽量化するとともに、該中心部に部
品を収納できるようになる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−240301（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−47611（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4045096（ＵＳ，Ａ) 米国特許2843426（ＵＳ，Ａ) 英国特許1148021（ＧＢ，Ａ) 西独国特許出願公開3408874（ＤＥ, Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B60B 19/00 - 19/14 B60G 3/06 B60G 7/02 B60B 27/00 - 27/02

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】車両の基礎構造に連結された中心部分とこ
    れに対して同心状かつ回転可能に設けられた周縁部分と
    を有し、 この中心および周縁部分が少なくとも１個のベアリング
    （19）により直接連結され、 このベアリングが中心部分と一体の少なくとも１個の内
    側環状要素（１）とこの内側環状要素に対して同心状で
    かつ周縁部分と一体の少なくとも１個の外側環状要素
    （２）とを有しており、 周縁部分が車両の支持面の性質に応じた接触要素（20）
    を支承しているごとき基本構成であって、 基礎構造と一体の横断回動軸（14）に取り付けられた単
    一の懸架アーム（13）により内側環状要素（１）が車両
    の基礎構造に連結されており、 この懸架アーム（13）が内側環状要素に固定された少な
    くとも１個のラグ（３）を有しており、 このラグが車輪の下方部分の近くに設けられた単一の取
    付域内に位置していることを特徴とする車両用の車輪。
  2. 【請求項２】ベアリングの外側環状要素（２）が少なく
    とも１個の環状部分を支承しており、 この環状部分が制動リング（22）を構成する実質的に平
    坦な面を２個有しており、 アーム（13）が上記リングと協動する制動ジョー（23）
    を少なくとも１個支承している ことを特徴とする請求項１に記載の車輪。
  3. 【請求項３】内側環状要素（１）が筒状支持体に結合さ
    れており、かつ この筒状支持体の内側空間が車両の作用部品を収容して
    いる ことを特徴とする請求項１に記載の車輪。
  4. 【請求項４】車両の基礎構造に連結された不動部分とこ
    れに対して同心状かつ回転可能に設けられた回転部分と
    を有し、 この不動および回転部分が少なくとも１個のベアリング
    （28,36）により直接連結され、 このベアリングが内側環状要素（26,38）と外側環状要
    素（29,37）とを有しており、 回転部分が車両の支持面の性質に応じた接触要素を支承
    しているごとき基本構成であって、さらに 不動部分の環状要素（29,38）が２本の懸架アーム（40,
    41）により車輌の基礎構造に連結されており、 該懸架アームが一端において基礎構造に連結されるとと
    もに、他端において不動部分の環状要素（29,38）に連
    結されており、かつ 一方の懸架アーム（40）が環状要素の下部（39）に他方
    の懸架アーム（41）が環状要素の上部（39′）に軸承さ
    れている ことを特徴とする車両用の車輪。
  5. 【請求項５】結合手段（42）により不動部分の環状要素
    （38）が車両の少なくとも１個の操縦柱（43）に結合さ
    れている ことを特徴とする請求項４に記載の車輪。
  6. 【請求項６】ベアリング（28）の外側環状要素（29）が
    不動部分に属し、ベアリング（28）の内側環状要素（2
    6）が回転部分に属し、 該内側環状要素が車輪を車両の運転手段に結合する要素
    に連結されている ことを特徴とする請求項４に記載の車輪。
  7. 【請求項７】前記の結合する要素が、少なくとも１個の
    小さな軸承ロッド（33）により内側環状要素（26）に取
    り付けられた円錐台状の構造（32）を、有している ことを特徴とする請求項６に記載の車輪。
  8. 【請求項８】前記の円錐台状の構造（32）が軽量複合材
    料から形成されている ことを特徴とする請求項７に記載の車輪。
  9. 【請求項９】前記の結合する要素がチェーンまたは駆動
    ギアと係合するスプロケット（26a）を有している ことを特徴とする請求項６に記載の車輪。
  10. 【請求項１０】ベアリング（36）の内側環状要素（38）
    が不動部分に属し、その外側環状要素が回転部分に属
    し、 外側環状要素が制動リング（45）を支承し、 内側環状要素が該制動リングと協動する少なくとも１個
    の制動ジョー（44）を支承している ことを特徴とする請求項４に記載の車輪。
  11. 【請求項１１】内側環状要素（38）が筒状支持体に連結
    されており、 この筒状支持体の内部空間が車両の作用部品などを収容
    できる ことを特徴とする請求項10に記載の車輪。
  12. 【請求項１２】以上いずれかの請求項に記載された少な
    くとも１個の車輪を装備した ことを特徴とする車両。
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