JP3386129B2 - 車両用車輪 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は車両用車輪に関する。当該車両用車輪は、回
転のために設けられるように構成されたリムと、該リム
に着脱自在に設けられた空気タイヤとから構成されてい
る。 前記タイヤは、断面が刳形状（torous shape）を呈し
ている。当該本体は、概略円柱状を呈した走行面ないし
はトレッドと、半径方向に延びる２つのサイドウォール
とを有している。前記リムに隣接する端部において、本
体は、伸縮不能のビードワイヤにより補強されたシーテ
ィング（seeting）またはビード（bead）を有してい
る。当該ビードはリム上のフランジの間に配列され、固
着されうるように構成されている。 現在車両用車輪においては、空気タイヤは、使用時に
車両から道路にあるいは道路から車両にすべての力を伝
達しなければならない構成要素として機能する。したが
って製造業者の努力は、かかるタイヤの最適化に傾注さ
れ、とりわけ操作性、回転抵抗、車両と道路とのあいだ
の摩擦係数、快適性および摩耗といった、使用時の特性
についてすでに達成された利点と品質とを損なうことな
く最適化にその努力を傾注している。 この種の車両用車輪は現在公知であり、あらゆる種類
の車両においてあたり前のものとなっている。わけても
原動機を有する車両と、牽引されるトレーラにおいては
公知であり、あたり前である。 近年、開発は空気タイヤに改良点を見出だすことに傾
注されており、とりわけ、車両用タイヤのブレーカ（br
aker）または補強材に傾注されている。その結果、タイ
ヤにおける顕著な改良が達成されている。 かかる開発の主眼（concentration）はブレーカおよ
びタイヤの走行面領域に向けられているが、今日公知で
あり、すでに利用されている。しかしながら、構成とし
ては補強されたいわゆるチェーファストリップ（chafer
strip）は、カーカスパイルの高さ付近で、前記ビーズ
を超えてサイドウォールに放射状に存在する。当該チェ
ーファストリップは、接触領域における外面の乱れ（pe
ripheral disturbance）により引き起こされた横方向の
バルジング（bulging）の結果として高周波の動作に加
えられるという事実については無視されたままであるば
かりでなく、膨張および圧縮に対する剛さを有している
補強ベルトまたはブレーカの接線方向の変位により惹起
される無負荷の外周面全面にわたる半径の拡大領域なら
びに、いわゆるチェーファストリップの領域またはスタ
ンディングウェーブの領域において駆動エネルギーを吸
収することによりタイヤの回転抵抗に加えられる。 この問題はブレーカの改良によっては克服できるもの
ではなく、何らの影響をも及ぼされるものではない。タ
イヤの回転抵抗において達成されたすべての改良は、実
際のところ、ブレーカと走行面における改良によっての
み達成されてきた。 とくに最近まで、タイヤが車両用車輪の一部にすぎ
ず、タイヤが取りつけられるリムが車両用車輪の他の一
部であるという事実にはほとんど考慮がなされていなか
った。 かかる設計およびベースウォールまたはチェーファス
トリップを強固にするための特定の材料に関する努力に
もかかわらず、現在たいていのチェーファストリップ
は、使用中毎秒100回もの曲げ荷重の影響下で変形し、
設計および動作条件にもよるが、タイヤの回転抵抗の30
〜50％を引き出すことになる。このような車輪の負荷と
側方向の力からの顕著な変形に加え、かかる強固にされ
たチェーファストリップは、車輪のトゥーイン（toei
n）およびキャンバーによって永続的に負荷がかけられ
ている。 かかるチェーファストリップの目立たない作用は、車
輪の負荷と側方向の力によってさらに目立たないように
されるが、駆動エネルギーのうち回避しうる特定の部分
を消費する。 本発明は、すでに達成された進歩を保持しつつ、空気
タイヤの使用特性を改善するためには、ブレーカまたは
ベルト領域に改良を行うのみならず、この目的のために
車輪システム全体としての検討を通じて課題解決におけ
る共通の問題としてタイヤのサイドウォールをチェーフ
ァストリップに含まれる必要があるとの認識に基づいて
いる。かかる認識は、破壊試験の分析によって支持され
ている。この試験によれば、タイヤの当該領域は、動作
中に起きる歪に対して、大きい耐変形抵抗を与えている
が、容易に変形する領域以上に激しく変形する。このよ
うに、耐変形性は、エネルギー吸収と回転抵抗に直接関
わり、タイヤの当該領域を容易に変形しうるようにする
ことが有利であることが見出された。 したがって、本発明は、リムがタイヤの保持手段とし
て役立つだけでなく、空気の最大容量のために規定され
る与えられた高さ−幅の比率を用いて、タイヤを搭載す
るための厳密に規定された支持機能をも有する空気タイ
ヤ付き車両用車輪を提供するという課題を解決すること
に基づいている。該車両用車輪の機能は、現在のとこ
ろ、単に制限された程度ではあるが、高いエネルギーロ
スを出すばあいに実現されており、しかも該車両用車輪
は、タイヤのビードと肩部とのあいだの曲げをできるだ
け曲げやすくされるサイドウォールを有するリムのため
に設計された空気タイヤである。 この課題は、本発明によれば、請求の範囲第１項の特
徴を有する車両用車輪という手段により解決される。 本発明によって、車輪システムは全体として見られる
が、使用特性の改良を許す条件を明らかにすることがで
きるが、現在のところタイヤとして、達成されていな
い。そして、リムは、別個の構成上の要素として見なさ
れている。したがって、本発明は、タイヤのサイドウォ
ール、とくにリムへの変位領域におけるビード上の通称
チェーファストリップにおける範囲の構成、および負担
をうけるリム自体の構成の両方を含む。本発明によれ
ば、タイヤとリムとのあいだの車輪システム内の機能の
一部である。 本発明による空気タイヤの車両用車輪では、第１にこ
れらすべての機能は、所望の弾性的な半径方向の変形が
必要なタイヤに向けられる。一方、リムは、安定な横方
向のふるまいが有効なこれらすべての機能を果たさなけ
ればならない。 本発明による曲げにおいて曲げられやすいタイヤのサ
イドウォールは、車輪重量、横方向からの力、トゥーイ
ンおよびキャンバーからの基本荷重によって変形されて
もなお、本当に曲げられやすいのである。しかし、この
構成のばあい、それらは、一般に認められている堅いビ
ードが内的摩擦を通して、摂氏130度までの消耗熱の限
界量へ変換する運転エネルギーのわずか一部のみを吸収
する。 本発明よる空気タイヤ付きの車両用車輪において、タ
イヤは、第１に半径方向に弾力があるようにするべきで
ある。その結果、空気の容量をできるだけ大きくし、そ
のサイドウォールを曲げにおいて曲げられやすくする。
そのため、それが変形するときの吸収される運転エネル
ギーをできるだけ少なくし、乗り心地を改善する。この
目的のため、接線方向に延びる柔軟な溝は、サイドウォ
ール内に配列されることができ、局部的な助けを与えて
さらに変形抵抗を低減させる。 それとともに、これらのサイドウォールは、サイドウ
ォールを柔軟に曲げるためのものであり、カーブの接触
からの可能性のある損傷に対しての改良された局部的な
保護を与えるために、前述の曲げ溝のあいだのそれぞれ
の範囲で、横方向に突出するリブのように形成されるこ
とができる。 反対に、リムは、少なくとも内側のフランジの外側
で、ほぼビードの高さまでの半径方向の長さによって、
チェーファストリップまたはコアラバーによって堅くさ
れ、およびその他の対策、現在削除されているが、外か
ら内へ働くすべてに対してのタイヤの柔軟な内側のサイ
ドウォールの横方向の支持の機能を引き継ぐ。 リム、タイヤ断面およびサイドウォールのそれぞれの
記載における「内側」という表現は、車両の中心線によ
り近いほうの側のことをいう。 リム材料それぞれの内側タイヤサイドウォールが当た
るものの形状の等しくない高さの安定性の理由により、
曲りの外側におけるタイヤのサイドウォールの両方の横
方向の変形がとくに効果的に低減される。そのため、設
計者には、たとえば、ブレーカおよび補強プライの配置
または空気容量の総量において、新たに自由度が開かれ
る。屈曲の外側における車輪のリムの内側フランジのよ
り高い横方向の変化の安定性に基づいて達成された車輪
システムの横方向の安定性が、遠心力に起因する車両の
揺動しても、当該屈曲の外側における車輪に関する限り
とくに顕著に高くなければ、それだけ一層大きく負荷が
かかりうる。その結果、極端なばあい、曲りの内側にお
ける内側の車輪は、完全に持ち上げられ、それにより、
横方向の安定性における低減を導くことなしに、方向制
御が単に曲りの外側にある車両の車輪によってのみもた
らされる。 比較できる結果は、横方向の力を伝達するための一般
に認められている堅くされたチェーファストリップの範
囲を用いて達成されえない。というのは、ゴム製の公知
のチェーファがかなり堅いため、一方の側のみが支持さ
れ、横荷重の下では両方の曲りが支持される曲げ荷重キ
ャリヤとして働き、しかも、ビードの伸縮不能な補強ワ
イヤを逸脱したり、方向転換するためである。したがっ
て、ここでは、それに比べると、従来のチェーファの顕
著な相対的運動が、通常のリムフランジに関連して起き
るので、チェーファ領域の上のダイヤフラム部に含まれ
る横方向の力の効果の下で生じる横方向のねじりが本発
明による車輪システムにおいてよりも大きくなる。 本発明の車両用車輪において、タイヤの内側のサイド
ウォールが硬質のリムの高いほうの内側フランジによっ
て支持されている。というのは、たとえば、内側への横
方向の力において外側への運動または外側への膨脹によ
って曲りの外側にある、車両の側方向におけるタイヤの
断面の横方向のねじりが、従来のリムの上にビードを有
する、比較できる構造上の高さおよび空気量の従来のタ
イヤにおけるねじりよりも全体的に小さくするためであ
る。 それに応じて操舵力は、はるかにより精密にされう
る。しかも曲がった道では、リムによって、タイヤのク
ラウン（crown）に伝達される。 本発明による車両用車輪において、タイヤの回転抵抗
は、今や削除されたチェーファストリップの現在のとこ
ろ曲げられているほぼ仕事の量によって除去されてい
る。一方、同時に方向安定性の増加がある。曲り道の走
行では、応答は改善され、回転角は除去される。 比較試験において、本発明のひじょうに柔軟なサイド
ウォールを有するタイヤと同一の寸法を有する従来のタ
イヤと比較して、同一の空気容量と空気圧で、2mm以上
強く変形し、スティールコードのベルトを用いた大げさ
な加工にもかかわらず、回転抵抗において顕著な減少が
見出された。一方もし、変形の程度が、公知のビードチ
ェーファストリップまたはハードウォールラバー（hard
wall rubber）のブレーカを有する従来のタイヤの変形
の程度に維持されるなら、本発明の柔軟なタイヤウォー
ルの半径方向のバネ特性が、同一の高さ−幅の比率の従
来の強さの大きいサイドウォールの半径方向のバネ特性
より著しく柔軟であるので、タイヤの圧力を上昇するこ
とにより回転抵抗が快適さに悪影響を及ぼすことなく顕
著に減少する。 さらに本発明の車輪システムのための開発の範囲は、
従来の圧縮−剛性（compression−stiff）強化ベルトの
圧縮運動の結果としてサイドウォールの接線方向の変形
を損なうことが回避できるので、顕著に伸縮しうるタイ
ヤの強化ベルトまたはブレーカを備えた柔軟なサイドウ
ォールの相互作用に向けられている。このため、サイド
ウォールの柔軟な設計は、積極的な方法でサイドウォー
ルの負荷からリムのフランジの負荷への過渡期における
強化ベルトまたはブレーカの動作を引き外す（de−coup
ling）ことにより作用する。 半径方向に高くされたフランジを有するリムの構成の
ために、タイヤと適合しうるように、その両側でリムは
二つの部分で作られる。 リムの中央に向かう方向にソフトサイドウォール本来
の曲げ形状（bending contour）が峻険な断面により変
形されうるように引かれたリムの、高くされたフランジ
の外形を有する配列によって、このように係合されたタ
イヤのサイドウォールは、空気圧によって予め負荷がか
けられいるので、水平方向の力の確立にまで即座に応答
し、衝撃に対して変形させる必要がない。これは本発明
の方法でタイヤの精度と応答性とを与えるものである。 本発明による予め負荷をかけることによって、好まし
くはサイドウォールの内側において、リムにおける高い
フランジの内側で接触がえられる。当該接触はチェーフ
ァ起こりえないように機械的および摩擦特性の一つであ
る。本発明の車両用車輪のばあい、高くされたリムの内
側フランジが水平方向の支持をもたらすのでタイヤのサ
イドウォールは、水平方向の悪影響なくよりソフトにか
つより大きな弾力を有して形成することができる。 一個の部材でリムが作られるばあい、リムの外側フラ
ンジは、タイヤに着脱せしめるために、通常の、すなわ
ち最小の半径方向の長さを有しているが、リムの内側フ
ランジは延長した形状に作られ、外力にさからいつつ、
サイドウォールの内側よりむしろタイヤの水平方向の支
持を助ける。 リムの外側フランジに対して静止しているタイヤの柔
軟なサイドウォールは、低エネルギーの変形による快適
な機能を抑制することなく、または水平方向安定性に悪
影響を及ぼすことなく目的を達成することができる。 タイヤのサイドウォールは、チェーファストリップ、
コアラバー、などの構成によって剛性をえているのでは
なく、ビードとショルダーとのあいだの高さ全体にわた
って柔軟なダイアフラムのように作られている。その結
果水平方向に膨張するために最小の内部の作用を必要と
するばかりでなく、チェーファ領域における危険な高い
動作温度を回避する必要がある。当該動作温度は上昇す
ることができ、路上での高速下で作動強度に対して危険
なものになりうる。 本発明の車両用車輪の一例による実施例および参考例
が、図面に示されている。すなわち、 図１は、リムおよび該リムに取り付けられた空気タイ
ヤの断面図であり、 図２は、参考例にかかわるその内側が高くされたリム
のフランジの領域を示す図１のリムの部分断面図であ
り、 図３は、本発明のタイヤの他の構成要素が見えるよう
にした部分断面図であり、そして 図４は、従来のリムの部分断面図であり、当該リムに
は本発明に対応して直立したフランジ状のリングが設け
られている。 図１に示される車両用車輪は、金属製であり、輪状を
呈するリム２、およびそのリムに載置され、かつ柔軟な
材料、たとえば加硫されたカウチューク（caoutchouc）
またはゴム（rubber）から実質的に作製された空気タイ
ヤ３からなる。 リムは、以下のように、外側端部の各々の近傍に、は
められたときのタイヤのビードに対しての係合面４およ
び５をそれぞれ有している。さらに、記載および図示さ
れる例のワンピースリム２は、外側の縁にそれぞれ、リ
ム２上の正しい位置にタイヤ３を固定するために、フラ
ンジ６および７を有している。 図示される例では、リムの外側にあるフランジ６は、
半径方向の長さにおいて、リムの内側にあるフランジ７
よりも短い。２つのフランジ６および７のそれぞれは、
リム２とタイヤ３とのあいだの鋭い縁が付いた接触を避
けるために、フランジの半径部分から曲線状または漸進
的に外向きに変移する、外方へ突出するノーズ８または
９を有している。 図２に示された内側のフランジ７の参考例には、外側
に延びるノーズ９とフランジ７の半径方向に延びる部分
10とのあいだに設けられた弓なりまたは傾斜した部分11
がある。この部分11は、リムの領域内のタイヤ３の過度
の内側への曲りを避けるために、半径方向に延びる部分
10と外側に突出するノーズ９とのあいだに漸進的に変移
（transition）を形成している。 図１のリム２上にあるタイヤ３は、断面刳形状の本体
12を有している。本体12は、実質的に円筒状の走行面、
すなわちトレッド13、および全体の長さおよび半径方向
の長さにわたって柔軟なダイヤフラム状に形成されたほ
ぼ半径方向に延びるサイドウォール14および15を有して
いる。 これらのサイドウォール14および15の各々の内側の縁
には、環状に厚くされたビードあるいはシーティング16
および17がそれぞれあり、それぞれビード内には、伸縮
不能なビードワイヤ18および19が配設されている。 ビード16および17は、その中にワイヤ18および19が搭
載される理由により、肉厚の形に作られている。しか
し、タイヤ３のサイドウォール14および15は、対応する
ビード16または17とそれらがトレッド13に接する所の肩
部20または21とのあいだの全体の深さにわたって、ダイ
ヤフラムの形で、柔軟に作られている。 図１に示されるように、長いほうのフランジ７は隣接
するダイヤフラム状のサイドウォール15の領域の中へ延
びている。一方、短いほうのフランジ６は、環状のビー
ド16の直ぐ上で終わっている。そのため、リム２がワン
ピース（one piece）のばあいには、タイヤ３は接した
り、離れたすることができる。さらに、リムの内側の上
の半径方向に長いフランジ７は、また、内側に向けられ
た横方向の力が生じるときに、曲がりやすいダイヤフラ
ムのように形成されたサイドウォール15を支持するとい
う目的にかなっている。したがって、本発明の車輪で
は、たとえばカーブをまわるときに、横方向に生じる力
を取り扱うためにタイヤ３内に堅いチェーファストリッ
プ（chafer strips）のような補強要素を配置する必要
がない。 タイヤ３のダイヤフラム状のサイドウォール14および
15は、顕著な強化要素をまったく含んでいないから、充
分柔軟である。しかしながら、さらにサイドウォールの
柔軟性および曲り易さを改善するために、それらに円周
状にのびる溝22を設けることもできる。なおその溝22の
深さは可変である。図１に示される例では、そのような
溝22は、図の左方に示されるサイドウォール14に設けら
れる。 タイヤの溝22の領域におけるサイドウォールに対して
の損傷、たとえばタイヤがカーブに対抗して操縦される
ときの損傷、を避けるために、サイドウォール15の基本
外形線を越えて溝22のあいだに突出するリブ23が、サイ
ドウォール15に関連して、図１に示されるように、溝22
のあいだに形成されうる。 溝22およびリブ23は、しかしながら、単に選択的に設
けられている。それによって、タイヤ３は、リブ23を一
方の側に有しているばあい、これらのリブ23が外側にあ
るように有効に接する。なぜならば、溝22への損傷が内
側においてよりも期待されていることがあるからであ
る。 図３には、タイヤ３が、そのトレッド13の領域におい
て、ブレーカ24を含み、全体にカーカスインサート（ca
rcass insert）または補強材25を含んでいることが示さ
れている。補強材25は、サイドウォールからサイドウォ
ールまでで、ビード16および17まで延び、しかもこれら
の位置にあるビードワイヤ18と19のまわりをぐるりと回
されている。そのため、各サイドウォール14および15の
領域では、該インサート25のそれぞれのループ26があ
る。このインサート25は、関連するワイヤ18および19に
おいて、タイヤコードで作られたカーカスインサート25
の良好な係合を達成するために、関連するサイドウォー
ルの範囲で多少遠く延びている。 図３において、ループ26が、カーカスインサートの中
心部27から離間した関連するワイヤ18の上に延びてい
る。けれども、タイヤ１の横方向の安定性を達成するた
めに、結果として生じる空間28は、堅い材料で満たされ
ておらず、軟質ゴムのような柔らかい充填材料で満たさ
れている。本発明のタイヤ３においては、したがって、
直上に記載されているような横方向の安定性は、実質的
には、リム２の形状によって決定される。 つぎの図の説明において、車輪のリムは、ビードと肩
部とのあいだの全範囲において曲げやすくされてなり、
それゆえ従来のタイヤと異なる特定のタイヤに関連して
説明される。ここでは、より好ましい実施例に関するけ
れども、しかしながら、車輪が従来の構成のタイヤ、す
なわち、サイドウォールがとくに曲がりやすくされてな
いタイヤも使用されうる。 図４には、図示されない車輪の内側にある従来のリム
30の外側に曲げられたフランジ29が図示されている。フ
ランジ29は、さらに図示されないビードリングのための
シーティングの目的に適い、さらに図示されない任意の
設計のタイヤのものである。叙上の高くされたフランジ
７の機能を奏し、現在のリム30にそのような高くされた
フランジを装着する可能性を与える、金属製のリング31
が、リム30のフランジ29の上へ縮んでいる。 本実施例では、リング31は、堅い材料からきわめて容
易にかつ均一に作製され、タイヤを接する前または後で
さえ、リムのフランジ29の上に配置されうるように、同
心状の長さにおいて、閉じることができるギャップ32を
有している。 他の実施例は、リム上のリングの使用を予想する。そ
のリムは、それ自体内に閉じられており、かつ周辺は、
リング31が搭載する目的で熱せられ、リムの比較的冷た
いフランジ29全体にかぶせ、冷却ののち、結合動作が不
要な永久的な結合が生じるように、リムの上へ縮むよう
な寸法である。この結合において、半径方向について内
側の輪郭33が、フランジ29およびリング31の接触面の機
械的な内側の噛合を達成するために、半径方向について
外側の輪郭34と噛み合うようにされている。リング31の
伸縮不能な構成に関連して、それゆえ、タイヤのサイド
ウォールに対しての機械的な永久かつ堅固な当接を達成
することができる。図示されていないが、タイヤの路面
との接触する範囲に損傷を起こす変形を避ける。

フロントページの続き (72)発明者 ヤヌス、ヨニ ドイツ連邦共和国、デー―40210、デュ ッセルドルフ、クロイツシュトラーセ 53 (56)参考文献 特開 昭61−268501（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−134304（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−81207（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−1605（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−82611（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−130703（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−110213（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−163101（ＪＰ，Ｕ) 実開 平５−65602（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60B 21/00 B60B 25/00

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】回転自在に設けうるリム（２）、および該
   リムに着脱自在に設けられ、実質的に円筒状の走行面
   （13）および半径方向に延びる２つのサイドウォール
   （14、15）を有するとともにリムの最も近い縁にビード
   （16、17）を有し、リム上に直立したフランジ（６、
   ７）のあいだにタイヤを取り付けるための伸縮不能のワ
   イヤ（18、19）を有する断面刳形状の本体を有する空気
   タイヤ（３）を備えた車両用車輪であって、前記リム上
   の２つのフランジのうちの一方のフランジ（７）が、他
   方のフランジ（６）より大きい半径方向の長さを有し、
   かつタイヤ（３）の隣接するサイドウォール（15）の中
   心の領域内にほぼ上へ延び、かつ高くされたリムのフラ
   ンジ（７）が、半径方向の長さにおいて、膨脹したとき
   のタイヤ（３）のサイドウォール（14、15）の自然な曲
   がった形状よりも、急峻かつそれゆえ内側よりに延び、 金属製のリング（31）が、リムのフランジ（29）の上へ
   縮み、当該リング（31）が前記高くされたフランジ
   （７）の機能を奏してなる ことを特徴とする車両用車輪。