JP7526075B2 - 支持構造物のためのホイール - Google Patents

Description

本発明は、ホイール/タイヤの組立体に関し、より詳細には、車両用のホイール組立体に関する。

ラジアル空気入りタイヤは、リムとベルト層との間で荷重を担持し伝達するためにプライ補強材に依存する。これらのプライコードには、荷重を担持するために張力をかける必要がある。これらのプライコードへの張力の印加は、タイヤの内部チャンバ内の加圧空気によって達成される。空気圧が失われると、空気入りタイヤの耐荷重性が著しく低下する。タイヤメーカにとって、ゆっくりした、または急激な空気圧の低下を防止することが課題であった。１つの提案された解決策は、非空気入りタイヤを使用することである。トップローダの非空気入りタイヤは、その耐久性、速度定格/制限および耐荷重を空気入りタイヤのレベルまで増加させることができれば、空気入りタイヤと同様の性能を発揮することができる。

多くのトップローダの非空気入りタイヤは、車両の荷重を担持するためにポリマースポークに依存する。スポークは荷重をリムからせん断帯に伝達する。これらのタイヤのスポークに使用されるポリマー材料の特性により、これらのタイヤの性能は制限される。本発明の目的は、この制限を克服し、これらのスポークの耐荷重性及び耐久性を増大し、トップローダ非空気入りタイヤの性能を増大することである。

本発明によるホイール組立体は、回転可能な軸に取り付けるための取り付けプレートと、タイヤ組立体と係合する複数の細長い摩擦部材と、上記取り付け板から第１の方向に半径方向外側にかつ円周方向に延在する角度の付いた複数の第１のフランジと、上記取り付けプレートから上記第１の方向とは反対の第２の方向に半径方向外側にかつ円周方向に延在する角度の付いた複数の第２のフランジとを含む。各細長い摩擦部材は、上記角度の付いた第１のフランジの１つと上記角度の付いた第２のフランジの１つとの間に軸方向に配置されている。

ホイール組立体の別の態様によれば、各摩擦部材が軸方向に楕円の断面形状を有する。

ホイール組立体のさらに別の態様によれば、上記第１のフランジは、上記取り付けプレートから第１の角度で延在し、上記第２のフランジは、上記取り付けプレートから第２の角度で延在し、上記第２の角度は、上記第１の角度と等しく、かつ反対である。

ホイール組立体のさらに別の態様によれば、上記角度の付いた第１のフランジの各々は、上記ホイール組立体と上記タイヤ組立体との間の軸方向の移動を制限する第１のストッププレートを有する。

ホイール組立体のさらに別の態様によれば、各摩擦部材は、上記第１のストッププレートによって上記取り付けプレートに固定される。

ホイール組立体のさらに別の態様によれば、上記角度の付いた第２のフランジの各々は、上記ホイール組立体と上記タイヤ組立体との間の軸方向の移動を制限するための第２のストッププレートを有する。

ホイール組立体のさらに別の態様によれば、各摩擦部材が上記第２のストッププレートによって上記取り付けプレートに固定される。

ホイール組立体のさらに別の態様によれば、上記第１のストッププレートは、上記摩擦部材のうちの一つの第１の軸方向端部に配置され、上記第２のストッププレートは、上記１つの摩擦部材の第２の、反対側の軸方向端部に配置される。

ホイール組立体のさらに別の態様によれば、各摩擦部材が、上記タイヤ組立体を上記ホイール組立体に固定する上記取り付けプレートの２つの軸方向に延びる円筒状ロッドと連携する。

ホイール組立体のさらに別の態様によれば、上記角度の付いた第２のフランジがボルトによって上記摩擦部材に固定される。

本発明による方法は、ホイール組立体をタイヤ組立体に固定する。この方法は、取り付けプレートを回転可能な軸に取り付ける工程と、複数の細長い摩擦部材を上記取り付けプレートから軸方向に延在させる工程と、上記タイヤ組立体を上記複数の細長い摩擦部材と係合する工程と、上記角度の付いた複数の第１のフランジを上記取り付けプレートから第１の方向に半径方向外側にかつ円周方向に延在させる工程と、上記角度の付いた複数の第２のフランジを上記取り付けプレートから上記第１の方向とは反対の第２の方向に半径方向外側にかつ円周方向に延在させる工程と、上記角度の付いた第１のフランジの１つと上記角度の付いた第２のフランジの１つとの間に軸方向に各細長い摩擦部材を位置決めする工程とを含む。

本方法の別の態様によれば、各摩擦部材が軸方向に楕円の断面形状を有する。

本方法のさらに別の態様によれば、他の工程は、上記第１のフランジを上記取り付けプレートから第１の角度で延在させる工程と、上記第２のフランジを上記取り付けプレートから第２の角度で延在させる工程とを含み、上記第１の角度は上記第２の角度と等しく、かつ反対である。

本方法のさらに別の態様によれば、別の工程は、上記角度の付いた第１のフランジから延在する第１のストッププレートで上記ホイール組立体と上記タイヤ組立体との間の軸方向の移動を制限することを含む。

本方法のさらに別の態様によれば、別の工程は、各摩擦部材を上記第１のストッププレートによって上記取り付けプレートに固定することを含む。

本方法のさらに別の態様によれば、別の工程は、上記角度の付いた第２のフランジから延在する第２のストッププレートで上記ホイール組立体と上記タイヤ組立体との間の軸方向の移動を制限することを含む。

本方法のさらに別の態様によれば、別の工程は、各摩擦部材を上記第２のストッププレートによって上記取り付けプレートに固定することを含む。

本方法のさらに別の態様によれば、他の工程は、上記第１のストッププレートを上記摩擦部材のうちの一つの第１の軸方向端部に位置決めする工程と、上記第２のストッププレートを上記１つの摩擦部材の第２の、反対の軸方向端部に位置決めする工程とを含む。

本方法のさらに別の態様によれば、別の工程は、上記タイヤ組立体を上記ホイール組立体に固定する上記取り付けプレートの２つの軸方向に延びる円筒状ロッドと各摩擦部材を連携させる工程を含む。

本方法のさらに別の態様によれば、別の工程は、上記角度の付いた第２のフランジを上記摩擦部材にボルトで固定することを含む。
本発明は、添付の図面を参照して、そのいくつかの実施例の以下の説明によって、より明確に理解されるであろう。

本発明による例示的なホイール組立体の概略側面図である。 図１のホイール組立体の概略的な詳細側面図である。 図１のホイール組立体の概略斜視図である。 図１のホイール組立体の一部の概略詳細斜視図である。 図１のホイール組立体と共に使用するための例示的なタイヤ組立体の概略側面図である。

米国特許第１０，０４０，３１７号、米国特許第１０，２０７，５４４号、および米国特許第１０，２８６，７２５号（３つすべてがそれらの全体を参照にすることにより本明細書に組み込まれる）に記載されているような従来のホイール/タイヤの組立体は、軽量複合ばねによって中央ハブに柔軟に接続された、せん断帯のような外側リングを有していてもよい。ばねは、リング及びハブに固定されたプレートであってもよい。ハブは、減速歯車ユニットおよび/または電動機を含むことができ、車両シャーシを各ホイールに接続するためのサスペンション機構を有することができる。外側リングは、炭素繊維強化ナイロン材料のような可撓性複合材料から構成することができ、ツインゴムタイヤと、路面に係合し改善されたトラクションを提供する複数の円周方向に間隔を置いて配置されたラジアルクリートとを有する。ハブはまた、炭素繊維強化複合材料から形成されてもよい。別の従来のホイールは、改善されたグリップのための複合リングに接着された成形トレッドを有するゴムストリップを有していてもよい。さらに、リングとハブとを相互接続するばねは、Ｓ字型の軽量複合ばねであってもよい。

別の従来のホイール/タイヤの組立体は、炭素繊維強化ポリアミドなどの軽量複合材料から形成することができる。組立体は、円筒状の中央ハブと、中央ハブと円形リムとの間に延在する無端ループ状のばねバンドによって中央ハブに取り付けられた円形の外側可撓性リムとを有していてもよい。６つのラジアルループがばねバンドによって規定されてもよい。ばねバンドは、接着、凝集、はんだ付け、および/または、ボルト、リベットおよび/またはクランプによる機械的固定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ることができる。

図５に示されるように、本発明とともに使用する別の例示的なタイヤ組立体１４０は、例えば、標準的なタイヤゴムコンパウンド、熱可塑性ポリマー、ポリエチレンテレフタレート(ＰＥＴ)、ポリエーテルエーテルケトン(ＰＥＥＫ)、天然ゴムのような架橋ポリマー、合成ゴム状ポリマー、エポキシ樹脂、および/またはフェノール樹脂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、自動車ホイールのような内側中央リム(図示せず)及び円形外側可撓性リング１４２と共に使用してもよく、円形外側可撓性リング１４２はせん断帯及びトレッド構造を有してもよく、内側中央リムと外側リングとの間に延在する連続コード/繊維補強スポーク構造１１０によって内側中央リム上に取り付けられる。

スポーク構造１１０は、内側中央リムのまわりに同心円状に配置された複数の空洞を画定することができる。複数の空洞は荷重が掛った際にスポーク構造を撓ませることができ、それにより、組立体１４０のフットプリント内の乗り心地とトラクションのための柔軟性、車両ハンドリングのための剛性、低い転がり抵抗、及びスポーク構造１１０内での熱の蓄積の抑制の間で適切なバランスをとることができる。

スポーク構造１１０は、１つ以上の補強層を含んでもよい。その層は、シングルエンドディップコード、従来の空気入りタイヤのプライ/コード構成、短繊維、および/またはポリマーフィルムから構成されてもよい。さらに、これらの構造は、ＰＥＴ、ナイロン６、ナイロン６，６、レーヨン、鋼、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド、および/またはこれらの材料のハイブリッド構造であってもよい。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、０．１ｍｍ～２．０ｍｍの厚さであってもよい。スポーク構造１１０はまた、要素が内側中央リムの周囲を円周方向に、かつ外側可撓性リング状１４２の内側を半径方向に延在するように、並んで配置された複数の要素を含んでもよい。

図１～図４は、空気入りタイヤ及び/又は組立体１４０のような非空気入りタイヤの組立体と共に使用する本発明によるホイール組立体２００を示す。ホイール組立体２００は、回転可能な軸または同様の構造(図示せず)に取り付ける取り付けプレート２１０と、取り付けプレート２１０に取り付けられた複数の細長い楕円形断面の摩擦部材２２０と、各先端に楕円形のストッププレート２３１を有する角度の付いた複数の突出フランジ２３０と、突出フランジ２３０の反対側の軸側で取り付けプレート２１０に取り付けることができる環状フランジ２４０とを有してもよい。図３に示すように、環状フランジ２４０は、各先端に楕円形のストッププレート２４３を備えた、角度の付いた複数の突出フランジ２４１を有してもよく、この突出フランジ２４１はフランジ２３０と類似しているが、フランジ２３０とは円周方向に反対向きに突出している。環状フランジ２４０の各楕円形のストッププレート２４３は、軸方向に延在する孔２４５を有してもよい。孔２４５は、例示のタイヤ組立体１４０(図５)のようなタイヤ組立体が摩擦部材２２０に係合されたときに、軸方向に関し突出フランジ２３０と反対側の端部において、各摩擦部材２２０の軸方向に延在する対応する孔２２１に環状フランジ２４０を固定するためのものである。ボルトなどの締結具２４７を使用して、環状フランジ２４０を摩擦部材２２０に取り付けることができる。

例えば、タイヤ組立体のスポーク構造１１０の一部が、各摩擦部材２２０の半径方向内側の楕円面２２３と、摩擦部材２２０よりも半径方向内側で取り付けプレート２１０に配置され、複数の軸方向に延びる円筒状ロッド２１１のうちの２つと、の間に配置されるように、タイヤ組立体１４０を摩擦部材２２０の各々と係合させることができる。各ロッド２１１は、摩擦部材２２０の各々の間の円周方向の中間点、及び各摩擦部材２２０半径方向内側に配置することができる(図１及び図２)。このように摩擦部材２２０とロッド２１１を配置することで、タイヤ組立体１４０とホイール組立体２００との間に、タイヤ組立体１４０のスポーク構造１１０の内部で応力分布が改良され均一化された安定した、しっかりした、かつ衝撃に強い接続構造を作ることができる。

本明細書で提供される本発明の説明に照らして、本発明の変形形態が可能である。本発明を説明する目的で、特定の代表的な例および詳細を示したが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更および修正を行うことができることは、当業者には明らかであろう。したがって、以下の添付した特許請求の範囲によって定義される本発明の全範囲内にある、記載される特定の実施例において変更がなされ得ることが理解されるべきである。さらに、本発明は、上記の実施例に限定されず、添付の特許請求の範囲の全範囲内で構造および詳細の両方において変更され得る。

Claims (20)

1. 回転可能な軸に取り付けるための取り付けプレートと、
   タイヤ組立体と係合する複数の細長い摩擦部材と、
   前記取り付けプレートから第１の方向に半径方向外側にかつ円周方向に延在する角度の付いた複数の第１のフランジと、
   前記取り付けプレートから前記第１の方向とは反対の第２の方向に半径方向外側にかつ円周方向に延在する角度の付いた複数の第２のフランジと、を有し、
   前記複数の細長い摩擦部材の各々は、前記角度の付いた複数の第１のフランジの１つと前記角度の付いた複数の第２のフランジの１つとの間に軸方向に配置されていることを特徴とするホイール組立体。
2. 前記複数の細長い摩擦部材の各々が軸方向に楕円の断面形状を有することを特徴とする、請求項１に記載のホイール組立体。
3. 前記角度の付いた複数の第１のフランジは、前記取り付けプレートから第１の角度で延在し、前記角度の付いた複数の第２のフランジは、前記取り付けプレートから第２の角度で延在し、前記第２の角度は、前記第１の角度に等しく、反対であることを特徴とする、請求項１に記載のホイール組立体。
4. 前記角度の付いた複数の第１のフランジの各々は、前記ホイール組立体と前記タイヤ組立体との間の軸方向の移動を制限する第１のストッププレートを有することを特徴とする、請求項１に記載のホイール組立体。
5. 前記複数の細長い摩擦部材の各々が、前記第１のストッププレートによって前記取り付けプレートに固定されることを特徴とする、請求項４に記載のホイール組立体。
6. 前記角度の付いた複数の第２のフランジの各々は、前記ホイール組立体と前記タイヤ組立体との間の軸方向の移動を制限する第２のストッププレートを有することを特徴とする、請求項５に記載のホイール組立体。
7. 前記複数の細長い摩擦部材の各々が、前記第２のストッププレートによって前記取り付けプレートに固定されることを特徴とする、請求項６に記載のホイール組立体。
8. 前記第１のストッププレートは、前記複数の細長い摩擦部材のうちの１つの第１の軸方向端部に配置され、前記第２のストッププレートは、前記１つの摩擦部材の第２の、反対側の軸方向端部に配置されていることを特徴とする、請求項７に記載のホイール組立体。
9. 前記複数の細長い摩擦部材の各々が、タイヤ組立体をホイール組立体に固定する前記取付けプレートの２つの軸方向に延びる円筒状ロッドと連携することを特徴とする、請求項１に記載のホイール組立体。
10. 前記角度の付いた複数の第２のフランジは、ボルトによって前記複数の細長い摩擦部材に固定されることを特徴とする、請求項１に記載のホイール組立体。
11. タイヤ組立体にホイール組立体を固定する方法であって、
    取り付け板を回転可能な軸に取り付ける工程と、
    複数の細長い摩擦部材を前記取り付けプレートから軸方向に延在させる工程と、
    前記タイヤ組立体を前記複数の細長い摩擦部材と係合する工程と、
    角度の付いた複数の第１のフランジを前記取り付けプレートから第１の方向に半径方向外側にかつ円周方向に延在させる工程と、
    角度の付いた複数の第２のフランジを、前記取り付けプレートから前記第１の方向とは反対の第２の方向に半径方向外側にかつ円周方向に延在させる工程と、
    前記角度の付いた複数の第１のフランジの１つと前記角度の付いた複数の第２のフランジの１つとの間で軸方向に前記複数の細長い摩擦部材の各々を位置決めする工程と、を含むことを特徴とする方法。
12. 前記複数の細長い摩擦部材の各々は、軸方向に楕円の断面形状を有することを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
13. 前記角度の付いた複数の第１のフランジを前記取り付けプレートから第１の角度で延在させる工程と、
    前記角度の付いた複数の第２のフランジを前記取り付けプレートから第２の角度で延在させる工程と、をさらに含み、
    前記第１の角度は前記第２の角度と等しく、かつ反対であることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
14. 前記角度の付いた複数の第１のフランジから延在する第１のストッププレートで、前記ホイール組立体と前記タイヤ組立体との間の軸方向の移動を制限する工程を、さらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
15. 前記第１のストッププレートによって前記複数の細長い摩擦部材の各々を前記取り付けプレートに固定する工程を、さらに含むことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
16. 前記角度の付いた複数の第２のフランジから延在する前記第２のストッププレートで前記ホイール組立体と前記タイヤ組立体との間の軸方向の移動を制限する工程を、さらに含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. 前記複数の細長い摩擦部材の各々を前記第２のストッププレートによって前記取り付けプレートに固定する工程を、さらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
18. 前記第１のストッププレートを前記複数の細長い摩擦部材のうちの１つの摩擦部材の第１の軸方向端部に位置決めする工程と、
    前記第２のストッププレートを前記１つの摩擦部材の第２の、反対側の軸方向端部に位置決めする工程と、をさらに含むことを特徴とする請求項１７に記載の方法。
19. 前記タイヤ組立体を前記ホイール組立体に固定する前記取り付けプレートの２つの軸方向に延びる円筒形ロッドと前記複数の細長い摩擦部材の各々を連携させる工程を、さらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
20. 前記角度の付いた複数の第２のフランジを前記複数の細長い摩擦部材にボルトで固定する工程を、さらに含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。

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