JPH05508822A - 支持ホイール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 支持ホイール 本発明は、中心部とホイールリムよりなる種類の非空気式支持ホイールに関し、 ホイールリムは上記中心部によって担持されており、走行面上を転がって行くよ う意図される外側ホイールリム部と、該外側ホイールリム部の径方向内側に位置 する内側ホイールリム部とを育し、この２つのホイールリム部のうち少なくとも 内側のホイールリム部が、弾性材料から成る、ホイールの円周方向に互いに分離 された、複数の湾曲して延びた要素から構成され、ホイールを直径で切断した断 面図で見たとき、上記延びた要素のそれぞれが反対方向に湾曲する部分を呈し、 該要素は、ホイールが負荷を受けたときにホイールの中心と走行面に接触してい る領域との間で実質上径方向に働く力を吸収する目的のために、該要素のたわみ か増大する間、該ホイールの径方向に弾性的で柔軟なものである。

公知の非空気式支持ホイールの場合、例えばＵＳ−Ａ−２４３６８４４と４３５ ０１９６およびＷＯ３７１０５２６８を見ると、外側ホイールリム部は、走行面 と接触すると片側に動く傾向がある。このことは走行面と接触する材質の磨耗の 増大、ホイールベアリングへのストレスの増大、そのような非空気式支持ホイー ルを装着した車両の走行安定性の減少、そしてとりわけ、走行面と接触するその ホイールリム領域の側面方向の動きをホイールの隣接する領域に伝達することと 、その結果生じる該領域の歪みのせいで起きる大きな内部損失という形をとって 現れる欠点を生じさせる。

本発明の目的は、少な（とも上述の欠点が実質的に回避される、新規で有用な支 持ホイールを提供することである。

この目的のために、導入部で説明された種類の支持ホイールの場合、本発明によ って以下のように提案される。即ち、ホイールの円周方向に互いに間隔を置いて 配置される湾曲可能な要素は、その要素がホイールの径方向の負荷を受けるとき の要素の長手方向の各微小区分の曲げの総和と、ホイールが通常の負荷を受ける ときの走行面から該部分までの距離と各微小区分の曲げとの積の総和が、両方と も少なくとも実質的にゼロであるように構成される。この配置の結果、支持ホイ ールは走行面との接触の際に、実質的には径方向だけに柔軟に変形される。

上述の、延びた弾性要素の発明構造は、実際には多くの異なる方法で達成するこ とができる。しかし、本発明の望ましい具体例では、上記ホイールの内側ホイー ルリム部を形成する要素つまり部分が、ホイールを直径で切断した断面図で見る と、半径方向外側に凸の部分の端部がホイールの片面に位置して該ホイールの中 心部に結合され、半径方向内側に凸の部分の端部が該ホイールのもう一方の面で 外側ホイールリム部に結合している、基本的に横たわった８字の形状であること を特徴とするものである。

外側ホイールリム部が円周方向に延びたウェブの形状を有する場合は、そのウェ ブに半径方向に貫通孔を備えることが、特に有利である。これらの孔は、外側ホ イールリム部を通り抜けて延び、驚いたことに、この支持ホイールが走行面に対 して転がるときに発生するノイズのレベルを減少させることを見出したのである 。孔の寸法と形状を適当に選択することによって、１０ｄＢＡもの大きなノイズ 低減を達成することが可能である。

添付図を参照して、本発明をさらに詳しく説明する。

図１は、無負荷の状態で示される、本発明の非空気式の支持ホイールの概略的な 、軸部で切った部分断面図である。

図２および図３は、前回のホイールと同種の非空気式の支持ホイールの単純化し た、軸部で切った部分断面図で、本発明の詳細な説明するものであるが、該層に おいてはホイールは負荷状態を表している。

図において、参照番号１０は、概して、非空気式の支持ホイールの中心部であっ て、例えば自動車のホイールであるが、その幾何学的な軸は１１で示される。

中心部ｌＯは、２つのディスク１２と、ディスク１２の間で保持されるディスク １３で構成され、ディスク１２は、例えばホイールハブに対してホイールを取り 付けることができるような穴（図示せず）を備えていてもよい。ホイールは、ま た、部分ｌＯによって担持されるホイールリムを含んでおり、そのホイールリム は、外側表面層１５すなわち、例えばゴムやプラスチック材料でできたトレッド を持って走行面や起伏のある地面と接触するように意図される外側の円周上に延 びたホイールリム部１４と、複数の延びて湾曲した要素１６よりなる内側ホイー ルリム部とを育する。これらの要素１６は、内側の終端部かディスク１３と接合 しており、ホイールの円周方向に互いに間隔を置いて配置され、図に示すように ホイールを直径で切断した断面図で見ると、対向して湾曲する部分１７．１８を 呈し、それらは（図２および図３の）荷重中心ＣＬを通って拡がる架空平面のそ れぞれの側に位置し、この平面は、ある位置で軸１１に対して直角にホイールを 通過して拡がっている。通常の場合では、この位置はホイールの対向面と、走行 面と接触するトレッドすなわち外側層１５の対向面の各々の間の中間にある。ホ イールが負荷を受けたとき、力は実質的に、ホイールの中心１１と走行面と接触 する外側層の領域との間で半径方向に作用する。これらの力の基本的な部分は、 湾曲する部分１７．１８の曲げが増大するにつれて要素１６によって吸収される 。

この弾性的な要素１６は、該要素を作る材質の適切な選択と、寸法と形状の適切 な選択の組合わせによって以下の２つの条件を同時に満足させるように構成され る。これらの条件とは、 （ａ）要素１６が負荷を（ホイールの荷重限度内で）受けた時、要素１６の長手 方向の各微小区分Δｌ５．Δ１．．Δ１１．Δ１．の曲げの量の総和が、ゼロま たは少なくともゼロに近いものであること。

（ｂ）各微小区分Δ１１．Δ１．の曲げの量と、この区分の走行面からの距離ｈ ＋、ｈａとの積の総和が、ゼロまたは少なくともゼロに近いものであること。

条件（ａ）は、図２に示す負荷を受けているホイールによって（明確にするため に大きく誇張して）説明される。図中で、力すなわち、走行面と接触する領域に おいて外側層１５に作用する負荷は、その接触領域の全幅にわたって均等に分布 されていると仮定され、荷重中心ＣＬにおいて走行面に対して垂直に作用する合 力を有する。

ホイールに及ぼされる負荷は、関係する湾曲要素１６の各微小な断片すなわち区 分Δ１に、Δ１．が、破線で示される無負荷の状態から、付加される曲げ角度Ｖ 、、Ｖ、を経て、実線で示される負荷をうけた状態へ曲がる原因となる。この付 加される角度の値は、勿論負荷の大きさに依存するものである。負荷中心ＣＬの 片側にある要素１６の、この付加される曲げ右は、ホイールリム部が長さｒｈを 育する距離を経てＣＬ平面内を内側へ移動するにつれて外側ホイールリム部を一 方向に傾斜させて位置させる原因となり、これに対して、負荷中心ＣＬの他方の 側にある要素１６の付加される曲げＶ、は、この部分が長さｒ、を育する距離を 経てＣＬ平面内を内側へ移動するにつれて外側ホイールリム部をもう一方の方向 に後ろに傾斜するように位置させる原因となる。

この区分Δ１．とΔ１１は、負荷中心ＣＬの片側またはもう一方の側にある、要 素１６のその他の微小区分を代表するものである。半径方向への動きの間、負荷 はホイールの全幅にわたって一様に分布し、この指示すなわち条件（ａ）による 効果は従って、外側ホイールリム部は走行面と接触する領域において走行面との 平行度を維持するということである。しかし、この条件（ａ）は、走行面と接触 する外側ホイールリム部の領域の、このホイールリム部に隣接する領域に対する 側面方向の動きを排除しないため、その結果、条件（ｂ）がこれを修正するため に規定される。

条件（ｂ）は、図３に示す負荷を受けているホイールによって（明確にするため に大きく誇張して）説明される。図中で、力すなわち、走行面と接触する領域の 外側層１５に作用する負荷は、ホイール全幅にわたって一様に分布し、荷重中心 ＣＬにおいて走行面に対して垂直に作用する合力を育すると仮定される。

負荷は、関係する湾曲した要素１６の各小片すなわち区分Δｌ３．Δｌ、が、破 線で示される無負荷の状態から、さらに加えられる角度Ｖ、、Ｖ、を経て、実線 で示される負荷をうけた状態へ曲がる原因となる。このさらに加えられる角度の 大きさは、勿論、負荷の大きさに依存するものである。荷重中心ＣＬの一方の側 にある要素１６の区分Δ１．にさらに加えられる曲げＶ、は、加えられる曲げ角 度ｖ１と区分Δｌ、の走行面からの距離り、との積に依存する長さである距離ａ 、を経て、外側ホイールリム部を側方に一方向に移動させようとし、これに対し て荷重中心ＣＬに対するもう一方の側にある要素１６の区分Δ１．にさらに加え られる曲げ角度Ｖ、は、加えられる曲げ角度Ｖ、と区分Δ１．の走行面からの距 離り、との積に依存する長さである距離ａ、を経て、外側ホイールリム部を反対 方向に戻そうとする。この区分Δ１．とΔ１．は、負荷中心ＣＬの片側またはも う一方の側にある要素１６の残りの微小区分をそれぞれ代表するものである。従 って条件（ｂ）の効果は、走行面と接触する領域において、外側ホイールリム部 が側面方向に動かされないということであり、従って条件（ａ）の効果とあいま って、条件（ｂ）の効果は実質的に支持ホイールの最も望ましい機能をもたらす 。

図１〜３において、ホイールを直径で切断した断面図で見たとき、要素！６はだ いたい横たわった８字の形状であって、径方向外側に凸の部分１７の端部２１が 支持ホイールの片面に位置し、該ホイールの中心部、より詳しくはディスク１３ の径方向に外側の領域につながっており、径方向内側に凸の部分１８の端部２２ が該ホイールの反対側の外側ホイールリム部１４．１５につながっている。この ように、弾力性の要素１６には比較的小さいスペースが半径方向に必要である。

その弾性要素が曲がるときに、走行面から遠い位置にある要素１６の部分が、走 行面に近い位置にある要素１６の部分に比べて、走行面と接触する外側ホイール リム部の領域の側方への動きをより大きくするという事実は考慮しなければなら ないが、６盟の弾性部分をホイールの第１と第２の各々の側に、実質的には負荷 中心面ＣＬの対向する側にトレッド１５から半径方向に異なる距離に配置して、 弾力性の要素１６を実質的に立っている８字の形状にすることもまた可能なこと である。例えば、走行面から遠位にあるこれらの部分を、走行面に近い部分より 剛性が高くなるように作ることである。

外側ホイールリム部１４．１５は、半径方向に外側の終端部１９、すなわちホイ ールの円周方向に互いに間隔をおいて配置される長く延びた要素１６の延長部で 構成されるのが有利であり、上記終端部は実質的に水平方向に、ホイールの片面 の領域２２からＣＬ面に向かいこれを越えてホイールの他方の面に延びるもので ある。これらの終端部すなわち延長部１９は、個々に、または図のように一体的 にゴムやプラスチック材のようなトレッド材料に埋め込まれる。前者の場合、ト レッドは従って円周方向に分割された領域からも成り、一方後者の場合、トレッ ドはホイールの回りを連続的に延びる。外側ホイールリム部を、トレッド材で被 覆された、要素１６の領域２２が連結する、弾性材料でできた実質的に円筒形の リングのように構成することもまた可能である。また、ホイールをほぼ完全に合 成材料で構成することも可能である。

少なくとも、外側ホイールリム部１４．１５が円周方向に延びる連続ウェブの形 状であるときは、このホイールが走行面上を走行するときに発生するノイズのレ ベルを減少させるために、図で示すように該ウェブに貫通孔２０を半径方向に形 成するのが好適である。さらに具体的には、図１で言えば外側ホイールリム部１ ４．１５は、外信ホイールリム部の外側表面と、該ホイールリム部の半径方向内 側に面した内側表面２３との間の通気を得るように、トレッド材１５とトレッド 支持構造１４の両方を完全に通過して延びる貫通孔２０の列を備えている。

この孔２０は、ウェブすなわちトレッドの走行面との接触を意図する側にあるパ ターンのあるくぼみ２４の中に配置される。音の放出を減少させるように働くそ の孔２０の大きさ、形状そして数は、色々な場合に応じて変更してもよく、また その孔の横断面積は、各々の長さに沿って変化してもよい。

しかしその孔２００合計面積は、走行面との接触を意図するウェブすなわちトレ ッドの面の総面積の２〜５０％の間でなければならない。孔は１００個から１０ ００個がよく、モしてウェブすなわちトレッド側の面積の少なくとも３％、適切 には少なくとも５％、好ましくは少なくとも７％の孔の合計面積を有し、またウ ェブ面積の多くとも３０％、好ましくは多くとも２５％を有するのがよい。

少なくとも孔２０のいくつかが走行面との接触を意図するウェブ面にあるノくタ ーンのくぼみ２４の底に図で示すように配置されると利点が得られ、とりわけ有 害な共振現象を避けるために、異なるサイズで、および／または外側ホイールリ ム部に不規則な位置に配置した孔を用いることが可能である。孔はどのような所 望の形状でもよく、少なくとも孔のい（つかがスロットまたはスリットの形状で あってもよく、孔またはスリットは１〜２０ｍｍの直径または最小横断面寸法で よい。少なくとも外側ホイールリム部１４のホイール中心に面した側２３にあっ て、特定の周波数範囲内のノイズを吸収するように選択される形状と寸法を育す る孔のいくつかが、くぼみへ開口してもよい。１０ｄＢＡもの大幅なノイズ低減 が実際に前述の種類の孔の配置によって達成される。

本発明は、図を参照して記載した上記具体例によって限定されるものではなく、 請求項で定義される本発明の概念の範囲内においていかなる所望の態様によって でも具現化できる。

図１ 要約書 中心部（ｌＯ）と、該中心部に支持されるホイールリム（１４−１６）とを含む 非空気式の支持ホイールである。ホイールリム部は、走行面上を転がって行くた めの外側ホイールリム部（１４，１５）と、該外側ホイールリム部の径方向内側 に位置する内側ホイールリム部（１６）とを有する。少なくとも２つのホイール リム部のうち内側は、弾性材で成る、ホイールの円周方向に間隔をおいて配置さ れた複数の湾曲して延びた要素（１６）で構成される。ホイールを直径で切断し た断面図で見たとき、これら延びた要素のそれぞれが反対方向に湾曲する部分（ １７，１８）を呈する。ホイールが負荷を受けたときにホイールの中心（１１） と走行面に接触する領域（１５）との間で実質的に半径方向に作用する力を吸収 する目的で、その要素（１６）は、該要素の曲げが増加する間、ホイールの径方 向に柔軟で弾性的である。円周方向に間隔をおいて配置される湾曲可能な要素（ １６）は、その要素がホイールの径方向に負荷を受けるときの要素の長手方向の 各微小区分（Δｌ５．Δ１１１１　Δｌ１．Δ１．）の曲げの総和と、ホイール が通常の負荷を受けるときの走行面から該部分までの距離（ｈ、、ｈ、）と各微 小区分（ΔＬ＋　Δ１．）の曲げ（ｖ＋、ｖｍ）との積の総和とが、両方とも少 なくとも実質的にゼロであるように構成される。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．中心部（１０）と該中心部に担持され、ホイールリム部（１４−１６）とか ら成る非空気式の支持ホイールであって、ホイールリム部は走行面上を転がって 行くための外側ホイールリム部（１４，１５）と該外側ホイールリム部の半径方 向内側に位置する内側ホイールリム部（１６）とを有し、少なくともその２つの ホイールリム部のうち内側のホイールリム部が弾性材で成り、ホイールの円周方 向に互いに分割された複数の湾曲して延びた要素（１６）で構成され、上記各々 の延びた要素は、ホイールを直径で切断した断面図で見たとき、反対方向に湾曲 する部分（１７，１８）を呈し、その要素は、ホイールが負荷を受けたとき、ホ イールの中心（１１）と走行面と接触する領域（１５）との間で実質的に半径方 向に作用する力を吸収する目的で、該要素の曲げが増加する間、該ホイールの半 径方向に柔軟で弾性的である支持ホイールで、ホイールの円周方向に互いに間隔 をおいて配置される湾曲可能な要素（１６）は、その要素がホイールの径方向に 負荷を受けるときの要素の長手方向の各微小区分（Δ１ｋ，Δ１ｍ，Δ１ｊ，Δ １ｎ）の曲げの総和と、ホイールが通常の負荷を受けるときの走行面から該部分 までの距離（ｈｊ，ｈｎ）と各微小区分（Δ１ｊ，Δ１ｎ）の曲げとの積の総和 が、両方とも少なくとも実質的にゼロであるように構成されることを特徴とする 支持ホイール。
2. ２．上記ホイールの内側ホイールリム部（１６）を形成する該要素すなわち部分 が、ホイールを直径で切断した断面図で見たとき、実質的に横たわったＳ字の形 状であり、半径方向外側に凸の部分（１７）の端部（２１）がホイールの片面に 位置して該ホイールの中心部（１０，１２，１３）に結合されており、半径方向 内側に凸の部分（１８）の端部（２２）が該ホイールの反対の面の外側ホイール リム部（１４，１５）に結合されていることを特徴とする請求項１記載の支持ホ イール。
3. ３．外側ホイールリム部（１４，１５）が、延びた要素（１６）の半径方向外側 の終端部（１９）で少なくとも部分的に構成されることを特徴とする請求項１ま たは２記載の支持ホイール。
4. ４．外側のホイールリム部を形成するかまたは外側のホイールリム部に含まれる 該延びた要素（１６）の終端部（１９）が、走行面との接触を意図した、例えば ゴムやプラスチック材などの材料（１５）に埋め込まれることを特徴とする請求 項３記載の支持ホイール。
5. ５．外側ホイールリム部（１４，１５）が、貫通孔（２０）を半径方向に備えて 円周方向に延びるウェブの形状を有し、その孔の数が好ましくは１００個から１ ０００個であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の支持ホイール 。
6. ６．孔（２０）の合計面積が、走行面との接触を意図するウェブ面（１５）の総 面積の２〜５０％の間にあり、孔の該合計面積が該ウェブ面（１５）の面積の少 なくとも３％、適切には少なくとも５％、好ましくは少なくとも７％であり、ま た好ましくは孔の合計面積が該ウェブ面（１５）の多くとも３０％、好ましくは 多くとも２５％であることを特徴とする請求項５記載の支持ホイール。
7. ７．少なくとも孔（２０）のいくつかが、走行面との接触を意図するウェブ面（ １５）に設けられたくぼみ（２４）の底部に配置されることを特徴とする請求項 ５または６記載の支持ホイール。
8. ８．異なるサイズで、および／または外側ホイールリム部（１４，１５）に不規 則に配置される孔（２０）を特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載の支持ホ イール。
9. ９．外側ホイールリム部（１４，１５）のホイール中心に面した側（２３）にあ る孔（２０）のいくつかが、少なくとも、特定の周波数範囲内のノイズを吸収す るように選択される形状と寸法を有して、くぼみの中に開口することを特徴とす る請求項５〜８のいずれかに記載の支持ホイール。
10. １０．孔（２０）が１〜２０ｍｍの最小横断面寸法を持ち、少なくとも孔（２０ ）のいくつかがスリットの形状であることを特徴とする請求項５〜９のいずれか に記載の支持ホイール。