JPS61501384A - 陸上車両のための改良されたホイ−ルと柔らかい表面または不規則な表面上でそうした車両を動かすための方法 - 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】 陸上車両のための改良されたホイールと柔らかい表面または不規則な表面上でそ うした車両を動かすための方法 技　術　分　野 本発明は、陸上車両のための改良されたホイールと、砂浜のような支持表面また は岩石地形のような不規則な支持表面上でそうした車両を動かすための方法に係 る。

背　景　技　術 ここ数十年の間、陸上車両や航空機はホイールを用いてきた。このホイールはリ ムと、リムに取り付けられた空気圧タイヤとを備えている。使用時におけるこう したホイールのかなり大きい角速度により、またホイールの走行路にある障害物 と遭遇してタイヤが破裂する恐れがあるため、従来技術のタイヤのケーシングの ほとんどが、天然もしくは合成の材料または金属、あるいはこれらの両者から作 られた、布かコードの形態をした埋め込み補強剤を備えていた。そうした空気圧 タイヤの最も初期の構造において、タイヤはＵ字形の断面形状をした補強カーカ スを備えていた。このカーカスは、リムに係合した環状ピードを備えている。ト ーラス形状の内側チューブが、カーカスとリムの外径部とに接触した状態でタイ ヤカーカス内部に配置されていた。今だに広く用いられているそうしたホイール は、リムとタイヤカーカスが必要な機械強度を持ち、チューブが運転中に必要な 気密内側空間となっている。ごく最近では、チューブレスタイヤが広く使用され るようになってきている。タイヤカーカスはリムに対し直接にシールされ、気密 内側空間を形成している。このため、内側チューブは不要である。充分な荷重支 持能力が得られるよう、そうした従来の技術のタイヤをリムに保持し、またそう したホイールが車両を駆動しυＩｔｌｌする際に加わるトルクに耐えられるよう にするために、タイヤカーカスは通例では非常に剛性があり、内側チューブはど の可撓性は備えていない。これらチューブタイヤおよびチューブレスタイヤの両 方のタイヤは、何れもかなり高い操作圧まで脹らまされる。この操作圧は、典型 的には゛１平方インチ当り２５ポンド（１，７６υ／１２）よりもかなり大きい 。そうした従来技術のホイールを車両に取り付け、軸荷重に晒す場合、タイヤは ごく僅かに平たくなり、一般的に、平たく変形しておらず荷重が加わってない時 のホイールの外観とほとんど同じ外観を呈している。

そうした従来技術のホイールは、比較的硬くしがも平坦な支持表面上を走行する 車両に使用するのに特に適している。しかし砂浜のような柔らかい表面や、岩石 地形のような比較的不規則な表面に車両が遭遇した場合、従来技術のホイールで は充分な性能が発揮されなかった。

とりわけ、従来技術のタイヤとタイヤ下側の支持表面との間の接触表面は、タイ ヤ下側の支持表面の単位面積当り圧力が非常に高くなってしまうほど小さな接触 表面しか得られない。従って、車両のホイールの少なくとも一部が砂浜のような 柔らかい支持表面内に沈んでしまうことがよく起こる。不規則な表面上では、比 較的硬い変形しにくい性質のこうした従来技術のタイヤカーカスと、タイヤに加 えられる高い膨張圧とにより、タイヤは路面上の障害物を踏みつけて走行するこ とが困難になり、結果的に車両は最小の供給動力で前進することができない。

一部の例では続けて、径の大きい幅のある５価なトラックタイヤを自走車両に使 用して、幅のあるトラックタイヤの接触面積を増やすことにより、柔らかかった り不規則であったりする表面でも動き易くしている。

近年様々な運搬車または車両が開発されてきた。これら車両は、通例では人力で 、または自走トラクタを用いて、柔らかい表面や不規則な表面上を牽引されるよ うになっている。例えば、Ｗ、Ｅ、Ｔｔ＋ｇｇｌｅ氏に付与されたヨツト運搬車 に関する米国特許第４．３２７．９３３号は、広く横たわる砂浜を横切って水中 まで双胴ヨツトを移動するのに適した、ある形式の運搬車を明らかにしている。

先にも指摘した従来形式の小型のホイールをそうした運搬車に使用することもで きるが、砂浜を横切って牽引者を動かすには相当の努力が必要とされる。タイヤ には非常に広い接触表面を設けて柔らかい表面内に沈むのを極カ少なくし、より 弾性的で可撓性のあるタイヤ胴体にし、タイヤが路面の障害物を越えて走行する 際にタイヤが簡単に変形できるようにし、また荷重が加わった状態でタイヤの接 触面積が大幅に拡がるようにする必要性があった。

発　明　の　開　示 本発明の主要な目的は、従来の重両組立体に比べて手数を要せずして、柔らかい 支持表面や不規則な支持表面上で車両を運転し易くする、陸上車両のための改良 されたホイールを提供することにある。

本発明の他の目的は、そうした表面上で陸上車両を肋かすための方法を提供する ことにある。

本発明のその他の目的は、通常の運転時に実質的に平たくなって下側の支持表面 に係合する大きな面積を確保し、この面積がホイールへの荷重が増えるにつれて 実質的に大きくなるような、低圧タイヤを備えている改良されたホイールを提供 することにある。

本発明のさらに他の目的は、安く製造でき、使用時に簡単に組み立てられるホイ ールを提供することにある。

本発明の前述した目的は、実施例によって得られる。

このため、明らかにされた本発明より得られる他の望ましい目的並びに利点も、 当業者には明らかになる。ただし、本発明の範囲は添付の請求の範囲によっての み制限されない。

本発明に係るホイールは、タイヤに接触するほぼ円筒状の外側表面と、車両の軸 を係合するための中央開口とを備えている、タイヤ支持リムを有している。リム には低圧タイヤが取り付けられている。この低圧タイヤは、円筒状の外側表面に 係合し、エラストマ材料の薄壁のトーラスを備えている。タイヤの壁には、当該 タイヤの弾性並びに可撓性を制限してしまう補強エレメントが事実上使用されて いない。本明細書中で使用する用語ゝトーラス”は、円形の平面上で円形をなす 線の周囲にこの線と交差しないようにして円を回転させてできるドーナツ状をし た表面または物体を意味している。トーラス状のタイヤは、リムに係合する内側 直径表面と、タイヤを低圧、好ましくは１０Ｄｓｉ　（０，７Ｋｙ／α２）以下 に脹らませる従来の脹らまし用ステムすなわち脹らまし用ニードルバルブとを備 えている。タイヤの外側直径表面は下側の支持表面に接触し、荷重が加わるとタ イヤは、柔らかい支持表面や不規則な支持表面に接触する場所が事実上変形すな わち平たくなる。その結果、そうした支持表面上を車両が動き易くなる。

ある実施例では、ホイールのリムは、相対する軸方向に延びている一対の支持フ ランジを備えている。この支持フランジは、タイヤが使用中に変形すなわち平た くなる際、両側でタイヤに接触することができる。好ましくは、これら支持フラ ンジは、半径方向外向きに拡がる円錐部分と、当該円錐部分から突き出した軸方 向に延びる円筒状のフランジとを備え、タイヤが平たくなる際に両方のフランジ はこのタイヤに接触するようになっている。

リムは一体化されたものでも、あるいは軸方向に延びる半部量に分割できるもの でもよい。またタイヤは、ホイールを組み立てる際にそうした半部量の間に保持 される、半径方向内向きに延びるフランジかまたは複数のタブを備えている。

はぼ平たくなって接触面の拡がったタイヤにより車両の荷重を分散するために、 リムの軸方向長さは、トーラスの回転円の元の半径を２倍したものより大きいか またはこれに等しく、この半径をπ倍したものよりは小さい。

従ってタイヤが充分に平たくなれば、車両の荷重はタイヤの広い部分で分散され 、しかも接触表面を広く取ってタイヤ自体が損傷するのを極力少なくできる。使 用中にタイヤがリムか・ら外れてしまうのを防ぐために、シリンダ状のフランジ 部分の直径は、好ましくはタイヤの内側直径表面の直径より大きいが、３倍程度 までである。

本発明の方法によれば、車両は少なくとも１つのホイールを備えている。このホ イールは、タイヤに係合するほぼ円筒状の外側表面と、軸を係合するための中央 開口とを備えている、タイヤ支持リムを備えている。低圧タイヤがこのリムに取 り付けられている。タイヤはエラストマ材料の薄壁のトーラスを備えている。タ イヤは、リムに係合する内側直径表面と、トーラスを低圧状態に脹らますための 手段と、下側の支持表面に直接に接触するだめの外側表面とを備えている。タイ ヤをこうした圧力まで脹らませることにより、車両が柔らかい支持表面や不規則 な支持表面を横切って移動し、トーラスがこれら支持表面に接触する場合、タイ ヤは事実上変形すなわち平たくなることができる。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明に係る、ホイールの縦断面図を示し、荷重が組立体に加わる場 合、トーラス状のタイヤが変形するほぼ平たくなった形態を示している。

第２図は、第１図の左側から見た、本発明に係るホイールの側面図である。

発明を実施するための最良の形態 以下は本発明の好ましい実施例の詳細な説明である。

図面を参照する。図中にて、同一の参照番号は同一の構造エレメントを表わして いる。

第１図と第２図を同時に参照する。本発明に係るホイール１０は、はぼ同一な一 対のリムの半部量１４と１６からできたタイヤ支持リム１２を備えている。半部 量は円筒状の中央部分１８．２０を備えている。これら円筒状の中央部分は、本 発明に係る低圧タイヤに接触する、直径ｄのほぼ円筒状の外側表面２２．２４を 備えている。

各半部量には中央孔２４．２６が設けられ、想像線で図示したように車両軸２８ を収容することができる。円筒状の部分１８．２０は、軸方向の外側端が相対す る軸方向に延びている支持フランジ３０．３２に接続されている。これら支持フ ランジは、２０度から８０度の範囲の円錐角度αで半径方向外向きに拡がる円錐 部分３４゜３６を備えている。軸方向に延びる円筒状の一対のフランジ３６．３ ８が、円錐部分３４．３６に接続されている。円筒状の各々のフランジは直径り を備えている。この直径は前記直径ｄよりも大きいが、使用時にリム１２から低 圧タイヤが外れてしまうのを防ぐために、当該直径ｄの長さの３倍程度であるこ とが望ましい。半部分１４．１６の間で、円筒状のスペーサ４０が、円筒状の部 分１８．２０の内側端に設けられた向き合った一対の凹所４２，４４内に収容さ れている。一部の用途では、シャフト２８に接触する適当なローラ軸受け、ボー ル軸受けまたは平軸受けをリム１２に、設けることが望ましいこともある。最後 に、リム１２の半部分は、ボルトおよびナツトの組４６等の適当なファスナによ り接続される。

前記ボルトおよびナツトの組は、図示したように、円筒状の部分１８．２０を通 り扱けている。

円筒状の外側表面２２．２４および円錐状の部分３４゜３６の外側表面は、本発 明に係る簡単に変形することのできる低圧タイヤ４８に接触する。タイヤは、炉 内すすの黒色色素を含有する３０％ＥＰＤＭゴム等のエラストマ材料で作られた ？ｉＩ壁のトーラス５０を備えている。前記ゴムは、ショアＡ５０、引張強度１ ｙｏｏｐｓｔ（１１９，５８ｇ／ｃｍ２）　、３００％の伸びＩ７）下で１７） Ｉ性係数、Ｂダイス３用いて５００（材料の流れ測定器）引き裂き強度１５０１ ｂｓ、（６８，Ｏυ〉の特徴を備えている。脹らましたある実例では、トーラス の厚みｔは概ね０．１２５インチ（３，１７５ミリ）あった。トーラスの回転円 の半径ｒは慨ね３，０インチ（７，６センチ）あり、トーラスの全直径Ｄ′は概 ね１７．５インチ（４４，５センチ）であった。トーラス５ｏの内側直径表面５ ２は、先にも指摘したようにリム１２の外側表面に接触し、またほぼ同じ直径を 備えている。この実例では、直径ｄは概ね８．７５インチ（２２，２３センチ） あり、直径りは概ね１３．７５インチ（３４，９３センチ）であった。好ましく は、組み立てられたリム１２の軸方向の長ざｐは、使用中にタイヤが変形する際 、リムとタイヤの間に適切な接触表面を形成するために、半径ｒを２倍したもの より大きいかまたはこれに等しく、この半径ｒをπ倍したものよりは小さい。

タイヤ４８は、低圧でタイヤを脹らますための手段５４を備えている。この手段 には、例えば円錐状の部分３４に設けた孔を通じて突き出す従来のバルブステム 部材や、バスケットボール等に使用する形式の脹らまし用ニードルバルブがある 。使用に際し、タイヤが平たくなる、すなわち図示の状態に変形して広い接触面 積を確保し、車両が柔らかいかまたは不規則な支持表面上でも確実に移動するこ とができるよう、トーラス５０は１゜ＤＳｉ　（０，７に９／α２）程度まで脹 らますのが好ましい。

３ｐＳｉ　（０，２幻／α２）程の低い圧力が、多くの用途に適していることが 判明した。前記支持表面に、トーラス５０の外側直径表面５６が直接接触する。

タイヤ４８は、内側チューブ、空気袋等を構成するために、ゴム業界で用いられ ている従来の押し出し技術並びに型成形技術により作ることができる。

本発明により作られたタイヤにはそうしたチューブは不必要であるが、半径方向 内向きの中央のフランジ５８か、または同じ方向に向いた複数のタブが円筒状の 部分１８．２０の内側端の間に保持され、タイヤがリムから外れてしまうことが ないようにすることができる。同様に、補強ストランドまたはコード６ｏを、タ イヤがリムに係合する箇所のトーラス５０の壁に設置し、当該箇所を補強するこ とができる。しかし、本発明の重要な利点は、そうした補強剤の使用がタイヤの どの箇所にも不用であって、特に接触表面５６に隣接した壁に設けることは好ま しくない。そうした補強材は、好ましい状態にタイヤが平たくなったり変形する 能力を制限してしまうからである。

当業者が本発明を実施し且つ使用できるように本発明の詳細な説明してきたが、 権利の請求は以下の通りである： 国際調査報告 １，１゜２．ｏ−エ、１ｌｚｐｃτ／ＵＳ　８４１００２２２

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．砂浜のような柔らかい支持表面、または岩石地形のような不規則な支持表面 上で運転されるようになった陸上車両のための改良されたホイールにおいて、当 該ホイールが： タイヤに接触するほぼ円筒状の外側表面、および軸を係合するための中央開口を 備えているタイヤ支持リムと；当該タイヤ支持リムに接触する低圧タイヤとを有 し、このタイヤはエラストマ材料で作られた薄壁のトーラスを有しており、当該 トーラスが、前記リムに接触する内側直径表面と、前記トーラスを低圧の形態に 服らますための手段と、前記柔らかい支持表面または不規則な支持表面に接触す るための外側直径表面とを備え、その結果、前記タイヤが前記ホイールに加えら れる軸荷重により前記支持表面に接触する際、当該タイヤは実質的に変形すなわ ち平たくなり、車両がそうした支持表面上を移動し易くしているような改良され たホイール。
2. ２．前記リムは、相対する軸方向に延ひている一対の支持フランジ手段を有し、 前記タイヤが変形すなわち平たくなる際、この支持フランジ手段は両側でタイヤ に接触することができる請求の範囲第１項に記載の改良されたホイール。
3. ３．前記リムは円筒状の中央部分を有し、前記支持フランジ手段の各々が、前記 円錐部分から突き出ている半径方向外向きに拡がる円錐部分を有している請求の 範囲第２項に記載の改良されたホイール。
4. ４．前記リムは軸方向に位置する半部品に分割することができ、さらに、当該半 部品を互いに固定するための手段を有している請求の範囲第３項に記載の改良さ れたホイール。
5. ５．前記リムの軸方向長さは、前記トーラスの回転円の元の半径を２倍したもの より大きいかまたはこれに等しく、この半径をπ倍したものより小さい請求の範 囲第３項に記載の改良されたホイール。
6. ６．前記円筒状のフランジ部分の直径は、前記内側直径表面の直径よりも大きく 、当該内側直径表面の直径を３倍したものより小さいかまたはこれに等しい請求 の範囲第５項に記載の改良されたホイール。
7. ７．前記リムは軸方向に位置する半部品に分割することができ、さらに、当該半 部品を互いに固定するための手段を有している請求の範囲第２項に記載の改良さ れたホイール。．
8. ８．前記タイヤは、組み立てられたホイールの半部品の間に保持される、半径方 向内向きに延びるフランジを備えている請求の範囲第７項に記載の改良されたホ イール。
9. ９．砂浜のような柔らかい支持表面、または岩石地形のような不規則な支持表面 上で陸上車両を動かすための方法において、当該方法が： タイヤに接触するほぼ円筒状の外側表面、および軸を係合するための中央開口を 備えているタイヤ支持リムと；当該タイヤ支持リムに接触する低圧タイヤとを有 し、このタイヤはエラストマ材料で作られた薄壁のトーラスを有しており、当該 トーラスが、前記リムに接触する内側直径表面と、前記トーラスを低圧の形態に 賑らますための手段と、前記柔らかい支持表面または不規則な支持表面に接触す るための外側直径表面とを備えているような、少なくとも１つのホイールを前記 車両に設置する段階と；前記タイヤが前記車両に加えられる軸荷重により前記支 持表面に接触する際、当該タイヤが実質的に変形すなわち平たくなることのでき る圧力まで、このホイールのタイヤを賑らます段階と； 前記支持表面を横切って車両を動かす一方で、少なくとも１つの前記ホイールの 平たくなったまたは変形したタイヤで当該車両を支持する段階とを有する方法。
10. １０．前記脹らます段階が、１０Ｐｓｉまでの圧力を前記タイヤに加えるような 請求の範囲第９項に記載の方法。