JPWO2002098681A1 - 弾性ホイール - Google Patents
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Abstract
ディスクとリムとの間に弾性部材が環状に介装されているとともに、リムの内周面と弾性部材との間に摩耗低減材が環状に存在することにより、長期使用時においても所期の性能を維持することのできる優れた耐久性を有し、また、ディスクに設けた突出部がホイール半径方向に凹凸を有することにより、走行時における弾性ホイールの故障を容易かつ速やかに探知することができ、さらに、弾性部材の剛性が軸方向左右両側に延在する弾性部材間で異なっていることにより、優れた操縦安定性をも得ることができ、かつ、小入力時から大入力時に至るまで、耐久性および安全性を損なうことなく、乗り心地性能、防振性能および防音性能の向上を図ることができる弾性ホイールを提供する。
Description
技術分野
本発明は、車両の車輪に用いられる弾性ホイールに関し、詳しくは、乗り心地性能、防振性能および防音性能に優れる弾性ホイールであって、さらに、大入力時の大変形の防止を、効果的にかつ長期にわたり確実に図ることができる弾性ホイール、走行時において弾性ホイールの故障を検知する機能を備えた弾性ホイール、および、操縦安定性に優れた弾性ホイールに関する。
背景技術
弾性ホイールは、一般に車軸ハブに固着されるディスクとタイヤを支承するリムとを備えており、かかるディスクとリムとの間に防振体を設け、防振性能や乗り心地性能を高めた弾性ホイールはこれまで種々提案されている。例えば、実開昭５９−１８８７０１号公報には、防振体としてバネを用いて乗り心地の向上を図ったタイヤ用ホイールが提案されている。
また、防振体としてゴムを使用し、これをリムとディスクとの間に配置したものも知られており、例えば、実開昭５７−７３２０３号公報に、リムがゴム様弾性体を介してディスクに連結される構成の弾性ホイールが提案されている。さらに、特開平５−３３８４０１号公報には、リムと弾性ホイールとの間に隙間を形成し、そこに防振ゴムを介装させた弾性ホイールが開示されている。さらにまた、ＷＯ９８／３３６６６号公報には、リムと同一プロファイルを有する内側リムとリムとの間にゴムの環状ストリップを配置したホイール・バリア組立体が開示されている。
しかしながら、防振体としてゴムを使用し、これをリムとディスクとの間に一様に配置した従来の弾性ホイールにおいては、リムの内周面とディスクの外周面との間に夫々に加硫接着されたゴム弾性体が配設されているため、このゴム弾性体によりリムからディスクに伝わる軸方向、径方向および回転方向の各振動を的確に抑制することができるものの、大荷重時のゴム弾性体の変位を抑制することはできないという問題があった。すなわち、ゴムの断面が一様であり、小入力時から大入力時までのそれぞれにおいて適切な振動防止特性を得ることが困難であった。この点について、防振体としてばねを用いても同様の問題があった。
また、上記防振性能等に加えて、特に大入力時の大変形の防止について、長期にわたり持続的に良好な効果を発揮できる弾性ホイールについては未だ十分な検討がなされておらず、より耐久性に優れた高性能の弾性ホイールの実現が望まれていた。
さらに、リムとディスクとの間にゴム弾性体を配置して防振効果を得る弾性ホイールの場合には、実車に装着して走行した際の繰り返し負荷によるゴム弾性体の疲労破壊が問題となる。即ち、リムとディスクとの間に配置したゴム弾性体が走行中に疲労破壊を起こして破断した場合、このゴム弾性体による弾性ホイールとしての所期の効果は当然失われるが、この場合でも、車両の走行自体は可能であるために、この弾性ホイールの故障の検知は必ずしも容易ではないという問題点があった。これまで、かかる弾性ホイールの機能不全による故障を検知するための手段についてはほとんど検討がなされておらず、故障を速やかに検知して、早期の交換を可能にし、常に所期の性能を発揮し得る十全な状態で使用することのできる弾性ホイールの実現が望まれていた。
さらにまた、従来の弾性ホイールにおいては操縦安定性について何等配慮がなされておらず、かかる性能において必ずしも十分とはいえなかった。
そこで、本発明の第一の目的は、小入力時から大入力時に至るまで、耐久性および安全性を損なうことなく、乗り心地性能、防振性能および防音性能の向上を図ることができ、かつ、長期使用時における耐久性にも優れた弾性ホイールを提供することにある。
また、本発明の第二の目的は、小入力時から大入力時に至るまで、耐久性および安全性を損なうことなく、乗り心地性能、防振性能および防音性能の向上を図るとともに、故障の検知を容易とすることで、かかる性能を常に良好な状態で得ることを可能にした従来にない弾性ホイールを提供することにある。
さらに、本発明の第三の目的は、小入力時から大入力時に至るまで、耐久性および安全性を損なうことなく、乗り心地性能、防振性能および防音性能の向上を図り、操縦安定性をも向上した弾性ホイールを提供することにある。
発明の開示
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、弾性部材による振動抑制および大変形防止効果を最大限に活用するとともに、かかる弾性部材の摩耗を抑制することにより高寿命化を図ることで、前記第一の目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明の弾性ホイールは、車軸ハブに固着されるディスクと、タイヤを支承するリムとを備え、前記リムの内周面に環状に固設された一対のガイドと、前記ディスクの外周面にホイール半径方向外方に環状に突出する突出部とを有し、該突出部に、少なくともホイール軸方向両側に延在して、前記リムの内周面との間に間隙をもって、弾性部材が環状に固着され、かつ、軸方向両側に延在する該弾性部材の両端部が夫々前記一対のガイドのホイール軸方向に対向する両側面に固着された弾性ホイールであって、前記弾性部材が、前記一対のガイド間のホイール軸方向の全幅にわたって一体的に介装され、前記リムの内周面と、前記弾性部材との間に、摩耗低減材が環状に存在することを特徴とするものである。
これにより、リムとディスクとの間に介装された弾性部材の剪断変形で振動を吸収し、特に小入力に対して乗り心地性能、防振性能および防音性能の向上を図ることができるとともに、ディスク外周面上のホイール半径方向外方に設置された弾性部材がストッパの役割を果たし、大入力に対する大変形をも効果的に抑制することができる。また、リム内周面上に配置された摩耗低減材により、大変形時にリム内周面と接触することにより生ずる上記ストッパ部分の弾性部材の摩耗を効果的に抑制して、所期の作用効果を長期にわたり良好に得ることが可能な耐久性に優れた弾性ホイールとすることができる。さらに、防音性能については、１００Ｈｚ以上の高周波領域の防音に極めて効果的である。
本発明においては、前記摩耗低減材が、前記リムの内周面上に、前記弾性部材との間に間隙をもって配設されていることが好ましい。また、前記摩耗低減材が、少なくとも前記リムの内周面と、前記弾性部材の、前記突出部に対向する領域との間に存在することが好ましい。これにより、摩耗低減材の配置箇所を適宜最適化することができ、所望の摩耗低減効果をより適切に得ることができる。
また、前記摩耗低減材がステンレス板であることが好ましい。さらに、前記リムの内周面上に、前記摩耗低減材としてのフッ素樹脂コーティングが施されていることが好ましく、より好適には、かかるフッ素樹脂がポリテトラフルオロエチレンである。これにより、摩耗低減材の摩耗低減性能の最適化を図ることができ、耐久性の向上効果を最も良好に得ることができる。
また、本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、以下の構成とすることにより前記第二の目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明の弾性ホイールは、車軸ハブに固着されるディスクと、タイヤを支承するリムとを備え、前記リムの内周面に環状に固設された一対のガイドと、前記ディスクの外周面にホイール半径方向外方に環状に突出する突出部とを有し、該突出部に、少なくともホイール軸方向両側に延在して、前記リムの内周面との間に間隙をもって、弾性部材が環状に固着され、かつ、軸方向両側に延在する該弾性部材の両端部が、夫々前記一対のガイドのホイール軸方向に対向する両側面に固着された弾性ホイールであって、前記弾性部材が、前記一対のガイド間のホイール軸方向の全幅にわたって一体的に介装され、かつ、前記突出部が、ホイール半径方向に凹凸を有することを特徴とするものである。
これにより、リムとディスクとの間に介装された弾性部材の剪断変形で振動を吸収し、特に小入力に対して乗り心地性能、防振性能および防音性能の向上を図ることができるとともに、ディスク外周面上のホイール半径方向外方に設置された弾性部材がストッパの役割を果たし、大入力に対する大変形をも効果的に抑制することができる。また、弾性部材の破断時には、ディスクの外周面に形成された凸部がリムの内周面に衝突することにより走行感に衝撃を反映し、すなわち振動を発生して、これにより故障の速やかな検知が可能となる。さらに、防音性能については、１００Ｈｚ以上の高周波領域の防音に極めて効果的である。
本発明においては、前記凹凸が、周方向に沿って適宜等間隔ピッチで設けられていることが好ましく、また、周方向に沿って適宜不等間隔ピッチで設けられていることも好ましい。これにより、凹凸の配置を最適化することができ、適用する車輪サイズ等の諸条件に合わせて上記効果を最も良好に得ることが可能となる。
さらに、本発明者らは、弾性ホイールにおける弾性部材の設置構造と抉り方向の剛性に対する寄与との関連につき鋭意検討した結果、以下の構成とすることにより前記第三の目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明の弾性ホイールは、車軸ハブに固着されるディスクと、タイヤを支承するリムとを備え、前記リムの内周面に環状に固設された一対のガイドと、前記ディスクの外周面にホイール半径方向外方に環状に突出する突出部とを有し、該突出部に、少なくともホイール軸方向左右両側に延在して、前記リムの内周面との間に間隙をもって弾性部材が環状に固着され、かつ、軸方向左右両側に延在する該弾性部材の両端部が夫々前記一対のガイドのホイール軸方向に対向する両側面に固着された弾性ホイールであって、前記弾性部材の剛性が軸方向左右両側に延在する弾性部材間で異なっていることを特徴とするものである。この場合、前記弾性部材がゴム弾性体からなることが好ましい。
これにより、弾性部材の剛性を軸方向左右両側に延在する弾性部材間で非対称としたことにより、剪断変形で振動を吸収し、特に小入力に対して乗り心地性能、防振性能および防音性能の向上に寄与する弾性部材と、抉り剛性を向上させて操縦安定性の改良に寄与する弾性部材とにモーメント成分を分担させ、乗り心地性能、防振性能および防音性能とともに、操縦安定性の向上をも可能にした。即ち、モーメント成分を分担させ抉り方向の剛性を高めたことにより、乗り心地性能、防振性能および防音性能の向上に加え、直進性能およびレーンチェンジ時における応答性の向上をも実現した。なお、防音性能については、１００Ｈｚ以上の高周波領域の防音に極めて効果的である。
本発明においては、ホイール半径方向の厚みが、軸方向左右両側に延在する弾性部材間で異なっているものとすることができ、これにより、良好に上述の作用効果を得ることができる。また、特に好適には、ホイール半径方向の厚みの差が１０〜５０％の範囲内であり、これにより、乗り心地性能、防振性能および防音性能と操縦安定性との最適化を図ることができる。
また、本発明においては、前記ゴム弾性体自体の剛性が、軸方向左右両側に延在する弾性部材間で異なっているものとしてもよく、これによっても、良好に上述の作用効果を得ることができる。
さらに、本発明においては、前記弾性部材が、前記一対のガイド間のホイール軸方向の全幅にわたって一体的に介装されていることが好ましい。これにより、前記作用効果に加えて、大入力時の大変形を良好に防止することができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態について説明する。
第１図に示す本発明の一実施の形態に係る弾性ホイールは、車軸ハブ（図示せず）に固着されるディスク１と、タイヤを支承するリム２とを備えており、リム２の内周面とディスク１の外周面との間に弾性部材としてのゴム弾性体３が環状に介装されている。
第１図に示す好適例においては、ディスク１の外周面が、ホイール半径方向外方に環状に突出する突出部４を一体的に形成している。この突出部４には、ホイール軸方向両側に延在する弾性部材３、例えば、ゴム弾性体が、リム２の内周面との間に適宜間隙をもって、例えば、加硫接着等により、環状に固着されている。
一方、リム２の内周面には一対のガイド５ａ、５ｂが環状に個設されており、上記ゴム弾性体３の軸方向両端部がこの一対のガイド５ａ、５ｂのホイール軸方向に対向する両側面に夫々加硫接着等により固着されることにより、ゴム弾性体３を介してリム２とディスク１とが連結されている。尚、ガイド５ａ、５ｂはリム２の内周面に溶接、ネジ止め等の手段により固着しても、あるいはリムと一体成形により設けてもよい。
ゴム弾性体３は、少なくともホイール軸方向両側に延在すれば、その剪断歪みにより弾性ホイールとしての防振機能を発揮し得るが、本発明においては、さらに大入力時の大変形の防止効果をも得るために、図示するように、ゴム弾性体３をリム２の内周面とディスク１の突出部４との間にも介在させる。即ち、ゴム弾性体３を、一対のガイド５ａ、５ｂ間のホイール軸方向の全幅にわたって一体的に介装させることにより、小入力時の小変形の抑制、防止効果が得られることに加え、ゴム弾性体３の突出部４のホイール半径方向外方面に連続的に存在する部分に、大入力時において突出部４とリム２の内周面との衝突を回避するためのストッパとしての機能を発揮させることができる。
また、図示するように、リム２の内周面上には、ゴム弾性体３との間に間隙をもって、摩耗低減材６が環状に存在している。これにより、車両の加減速時や旋回時等の大入力によって、従来であるとリム２の内周面とゴム弾性体３のストッパ機能を果たす部分とが直接接触してしまうような場合でも、ストッパ部分はリム２の内周面よりも摩擦の小さい摩耗低減材６に接触することになり、結果としてゴム弾性体３の摩耗を最低限に抑制することが可能となる。即ち、摩耗低減材６の効果により、ゴム弾性体３の摩耗によるストッパー機能の低下を防止し、耐久性を向上して、長期にわたりかかる機能を良好に発揮させることができる。
かかる摩耗低減材６は、図示するようにリム２の内周面上に設ける場合には限られず、リム２の内周面とゴム弾性体３との間に存在させればよく、これによりゴム弾性体３の摩耗を適切に抑制することができる。また、摩耗低減材６を存在させる領域にも特に制限はなく、例えば、略円筒状に、図示するようにリム２の内周面と、ゴム弾性体３のホイール軸方向の全幅にわたる領域との間に存在させてもよく、また、リム２の内周面と、ゴム弾性体３の、突出部４に対向する領域との間のみに存在させてもよい（図示せず）。
摩耗低減材６の材質としては、ゴム弾性体３の摩耗を良好に抑制することができるものであれば特に制限はないが、好適には、表面荒さの値が小さく、軽量である等の観点から、ステンレス板を用いる。この場合には、例えば、接着剤等を用いてリム内周面にステンレス板を直接貼付してもよく、また、摩耗低減材６をリム２の内周面との間に適宜の遊びを有する形状に形成して、接着剤等の固定手段を用いずに、摩耗低減材６をリム２の内周に遊嵌させてもよい。また、摩耗低減材６として、リム２の内周面上にフッ素樹脂コーティング、特にはフッ素樹脂としてのポリテトラフルオロエチレンによるコーティングを施すことも好適である。
次に、第２図に示す本発明の他の実施の形態に係る弾性ホイールは、車軸ハブ（図示せず）に固着されるディスク１０１と、タイヤを支承するリム１０２とを備えており、リム１０２の内周面とディスク１０１の外周面との間に弾性部材としてのゴム弾性体１０３が環状に介装されている。
第２図に示す好適例においては、ディスク１０１の外周面が、ホイール半径方向外方に環状に突出する突出部１０４を一体的に形成している。この突出部１０４には、ホイール軸方向両側に延在する弾性部材１０３、例えば、ゴム弾性体が、リム１０２の内周面との間に適宜間隙をもって、例えば、加硫接着等により、環状に固着されている。
一方、リム１０２の内周面には一対のガイド１０５ａ、１０５ｂが環状に固設されており、上記ゴム弾性体１０３の軸方向両端部がこの一対のガイド１０５ａ、１０５ｂのホイール軸方向に対向する両側面に夫々加硫接着等により固着されることにより、ゴム弾性体１０３を介してリム１０２とディスク１０１とが連結されている。尚、ガイド１０５ａ、１０５ｂはリム１０２の内周面に溶接、ネジ止め等の手段により固着してもよく、あるいはリムと一体成形により設けてもよい。
ゴム弾性体１０３は、少なくともホイール軸方向両側に延在すれば、その剪断歪みにより弾性ホイールとしての防振機能を発揮し得るが、本発明においては、さらに大入力時の大変形の防止効果をも得るために、図示するように、ゴム弾性体１０３をリム１０２の内周面とディスク１０１の突出部１０４との間にも介在させている。即ち、ゴム弾性体１０３を、一対のガイド１０５ａ、１０５ｂ間のホイール軸方向の全幅にわたって一体的に介装させることにより、小入力時の小変形の抑制、防止効果が得られることに加え、ゴム弾性体１０３の突出部１０４のホイール半径方向外方面に連続的に存在する部分に、大入力時において突出部１０４とリム１０２の内周面との衝突を回避するためのストッパとしての機能を発揮させることができる。
また、本発明の弾性ホイールにおいては、第３図に、第２図中のＡ−Ａ線に沿って周方向に切断した断面図にて示すように、突出部１０４が、周方向に沿ってホイール半径方向に凹凸を有している。これにより、第４図（ａ）に示すように、リム１０２とディスク１０１との間に配置された弾性部材１０３が破断を起こして弾性ホイールが故障した場合でも、（ｂ）に示すように、かかる突出部１０４の凸部１０６が車輪の転動時にリム内周面に衝突して走行感に衝撃を反映し、すなわち一定の振動が発生するため、乗員が故障の発生を速やかに検知することが可能となる。尚、第４図に示すように、この場合においても、凸部１０６の外周面に介装されたゴム弾性体１０３がストッパとしての役割を果たすため、凸部１０６とリム１０２の内周面との直接の衝突を回避することができ、弾性ホイール故障の検知手段としての走行時の衝撃を緩和して、故障時の乗り心地感を最低限維持することが可能となる。
かかる凹凸の設け方としては、ゴム弾性体１０３が破断した状態において、タイヤ転動時に乗員が検知できる程度の衝撃（凹凸感）を生ずるものであれば特に制限はなく、凸部と凹部との段差およびこれらの間隔については、適用するタイヤの種類、サイズ等に応じて適宜決定することができる。例えば、第３図に示すように、周方向に沿って適宜等間隔ピッチで凸部１０６および凹部１０７を設けてもよく、また、不等間隔ピッチ（図示せず）であってもよい。最低一つの凸部１０６があれば本発明の効果を得ることができ、逆に一部分にのみ凹部１０７を設けた形状とすることもできるが、上記の弾性ホイール故障の検知機能を確実に発揮できることが重要である。
尚、突出部１０４の凹凸に対するゴム弾性体１０３の固着の仕方としては、第２図および第３図に示す例のように、ゴム弾性体１０３の最小径部の径と突出部１０４の凹部の外径とを一致させて、即ち、ゴム弾性体１０３の内周面に突出部１０４の凸部１０６に対応する凹みを設け、この凹みに凸部１０６を嵌合するような状態で設けてもよく、また、図示はしないが、ゴム弾性体１０３の最小径部の径を突出部１０４の凹部の外径よりも小さくして、即ち、ゴム弾性体１０３を突出部１０４の凹凸が形成された部分よりもさらにホイール半径方向内方にまで延在させてもよい。
また、第５図に示す本発明の他の好適例の弾性ホイールは、車軸ハブ（図示せず）に固着されるディスク２０１と、タイヤを支承するリム２０２とを備えており、リム２０２の内周面とディスク２０１の外周面との間に弾性部材としてのゴム弾性体２０３が環状に介装されている。
第５図に示す好適例においては、ディスク２０１の外周面が、ホイール半径方向外方に環状に突出する突出部２０４を一体的に形成している。この突出部２０４には、ホイール軸方向両側に延在する弾性部材２０３、例えば、ゴム弾性体が、リム２０２の内周面との間に適宜間隙をもって、例えば、加硫接着等により、環状に固着されている。
一方、リム２０２の内周面には一対のガイド２０５ａ、２０５ｂが環状に個設されており、上記ゴム弾性体２０３の軸方向両端部がこの一対のガイド２０５ａ、２０５ｂのホイール軸方向に対向する両側面に夫々加硫接着等により固着されることにより、ゴム弾性体２０３を介してリム２０２とディスク２０１とが連結されている。尚、ガイド２０５ａ、２０５ｂはリム２０２の内周面に溶接、ネジ止め等の手段により固着しても、あるいはリムと一体成形により設けてもよい。
ゴム弾性体２０３は、少なくともホイール軸方向両側に延在すれば、その剪断歪みにより弾性ホイールとしての機能を発揮し得るが、図示するように、ゴム弾性体２０３を一対のガイド２０５ａ、２０５ｂ間のホイール軸方向の全幅にわたって一体的に介装させ、即ち、リム２０２の内周面とディスク２０１の突出部２０４との間にもゴム弾性体２０３を介在させることにより、大入力に対応させることが可能となる。即ちこの場合、ゴム弾性体２０３の、突出部２０４のホイール半径方向外方面に連続的に存在する部分が、大入力時において突出部２０４とリム２０２の内周面との衝突を回避するためのストッパとしての機能を発揮する。
また、本実施形態においては、図示するように、ゴム弾性体２０３が、ホイール軸方向左右両側において厚みが異なるよう形成されている。即ち、図示するように、ゴム弾性体２０３のホイール半径方向の厚みを、ホイール軸方向外側に延在する部分２０３ｂよりも内側に延在する部分２０３ａにおいて小さくしたことにより、ゴム弾性体２０３の厚みの大きい部分２０３ｂがリム２０２とディスク２０１との間の抉り変形を抑制する機能を有し、一方、厚みの小さい部分２０３ａが剪断変形により主として振動を吸収、抑制する防振機能を有する。
この場合、軸方向両側におけるホイール半径方向の厚みの差の割合は、適用するタイヤの種類や、用いる弾性部材の諸特性等により適宜選択することができるが、特には、厚みの小さい部分２０３ａの厚みが、厚みの大きい部分２０３ｂの厚みよりも１０〜５０％小さくなっていることが好ましい。この差が１０％未満であると十分な抉り剛性向上効果が得られず、一方、５０％を超えると、厚みの小さい部分２０３ａにかかる負担が過大すぎて、弾性ホイールの故障につながりやすくなる。
さらに、第６図に、本発明の弾性ホイールのさらに他の好適例を示す。図示する例においては、リム２０２とディスク２０１との間に介装されたゴム弾性体２０３が、軸方向内側に延在する部分２０３ａと外側に延在する部分２０３ｂとで異なった剛性の材質により形成されている。この場合は、ゴム弾性体２０３自体の剛性として、軸方向内側に延在する部分２０３ａを、外側に延在する部分２０３ｂよりも低くすることにより、前記好適例と同様の抉り剛性向上効果を得ることができる。尚、リム２０２の内周面とディスク２０１の突出部２０４との間に介在させたゴム弾性体２０３については、大入力に対するストッパとしての機能を果たすことができればよく、いずれの剛性のゴム弾性体２０３を介在させてもよい。また、異なる材質のゴム弾性体２０３を接合する方法についても、加硫接着等の適宜接着手段を用いればよく、特に制限はない。
本発明において、弾性部材２０３は、図示するゴム弾性体を用いた場合には限定されず、例えば、ばね材を用いることも可能である。この場合には、例えば、複数のばね材を周方向に適宜間隔で突出部２０４から軸方向両側に延在させて、弾性部材２０３とすることができ、ばね材の個数や材質等の変更により、上述の抉り剛性向上効果を得ることができる。従って、弾性部材２０３の種類、形状および配置箇所等については、用途に応じて適宜選定すればよく、特に制限されるものではない。
ディスク１、１０１、２０１は、スポークやメッシュ等の支持体と組合わせたスポークホイールやメッシュホイール等であってもよい。また、ディスクの材質は、スチール、アルミニウム、マグネシウム、チタン、合成樹脂等、いずれの材質でもよいが、軽量化に主眼を置くときはアルミニウム、チタンまたは合成樹脂が好ましい。
また、突出部４、１０４、２０４は、図示する例には限られず、夫々ディスク１、１０１、２０１の外周面にベースリムを設け、その半径方向外方に、少なくともホイール軸方向両側に延在する弾性部材を固着することのできる環状部材を固着することにより設けてもよい。尚、本発明の弾性ホイールにおいては、リム２、１０２、２０２自体の構造については特に制限されず、例えば、リム組を容易にするために、図示するように、ドロップ部を設けておいてもよい。
本発明において使用し得るゴム弾性体は、防振ゴムとして既知のものを用いることができ、天然ゴムや合成ゴム、例えば、ブタジエンゴム、スチレンブタジエン共重合体ゴム、ブチルゴム等のジエン系ゴムに適宜配合剤、例えば、硫黄、加硫促進剤、老化防止剤、カーボンブラック等を適宜配合することにより調製することができる。かかるゴム弾性体のＪＩＳ−Ａ硬度（Ｈｄ）は、振動吸収特性と耐久性の観点から、好ましくは３０〜８０°であり、弾性率は１×１０３〜１×１０５Ｎ／ｃｍ２である。
産業上の利用可能性
以上説明してきたように、本発明の弾性ホイールによれば、小入力時から大入力時に至るまで、耐久性および安全性を損なうことなく、乗り心地性能、防振性能および防音性能の向上を図ることができるとともに、長期使用時においても所期の性能を維持することのできる優れた耐久性を実現することができ、走行時における弾性ホイールの故障を容易かつ速やかに探知することができ、また、優れた操縦安定性をも得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の一実施の形態に係る弾性ホイールの拡大部分断面図である。
第２図は、本発明の他の実施の形態に係る弾性ホイールの拡大部分断面図である。
第３図は、第２図に示すＡ−Ａ線に沿って周方向に切断した断面図である。
第４図は、第２図に示す弾性ホイールのゴム弾性体の破断時の状態を示す説明図である。
第５図は、本発明のさらに他の実施の形態に係る弾性ホイールの拡大部分断面図である。
第６図は、本発明のさらに他の実施の形態に係る弾性ホイールの拡大部分断面図である。
本発明は、車両の車輪に用いられる弾性ホイールに関し、詳しくは、乗り心地性能、防振性能および防音性能に優れる弾性ホイールであって、さらに、大入力時の大変形の防止を、効果的にかつ長期にわたり確実に図ることができる弾性ホイール、走行時において弾性ホイールの故障を検知する機能を備えた弾性ホイール、および、操縦安定性に優れた弾性ホイールに関する。
背景技術
弾性ホイールは、一般に車軸ハブに固着されるディスクとタイヤを支承するリムとを備えており、かかるディスクとリムとの間に防振体を設け、防振性能や乗り心地性能を高めた弾性ホイールはこれまで種々提案されている。例えば、実開昭５９−１８８７０１号公報には、防振体としてバネを用いて乗り心地の向上を図ったタイヤ用ホイールが提案されている。
また、防振体としてゴムを使用し、これをリムとディスクとの間に配置したものも知られており、例えば、実開昭５７−７３２０３号公報に、リムがゴム様弾性体を介してディスクに連結される構成の弾性ホイールが提案されている。さらに、特開平５−３３８４０１号公報には、リムと弾性ホイールとの間に隙間を形成し、そこに防振ゴムを介装させた弾性ホイールが開示されている。さらにまた、ＷＯ９８／３３６６６号公報には、リムと同一プロファイルを有する内側リムとリムとの間にゴムの環状ストリップを配置したホイール・バリア組立体が開示されている。
しかしながら、防振体としてゴムを使用し、これをリムとディスクとの間に一様に配置した従来の弾性ホイールにおいては、リムの内周面とディスクの外周面との間に夫々に加硫接着されたゴム弾性体が配設されているため、このゴム弾性体によりリムからディスクに伝わる軸方向、径方向および回転方向の各振動を的確に抑制することができるものの、大荷重時のゴム弾性体の変位を抑制することはできないという問題があった。すなわち、ゴムの断面が一様であり、小入力時から大入力時までのそれぞれにおいて適切な振動防止特性を得ることが困難であった。この点について、防振体としてばねを用いても同様の問題があった。
また、上記防振性能等に加えて、特に大入力時の大変形の防止について、長期にわたり持続的に良好な効果を発揮できる弾性ホイールについては未だ十分な検討がなされておらず、より耐久性に優れた高性能の弾性ホイールの実現が望まれていた。
さらに、リムとディスクとの間にゴム弾性体を配置して防振効果を得る弾性ホイールの場合には、実車に装着して走行した際の繰り返し負荷によるゴム弾性体の疲労破壊が問題となる。即ち、リムとディスクとの間に配置したゴム弾性体が走行中に疲労破壊を起こして破断した場合、このゴム弾性体による弾性ホイールとしての所期の効果は当然失われるが、この場合でも、車両の走行自体は可能であるために、この弾性ホイールの故障の検知は必ずしも容易ではないという問題点があった。これまで、かかる弾性ホイールの機能不全による故障を検知するための手段についてはほとんど検討がなされておらず、故障を速やかに検知して、早期の交換を可能にし、常に所期の性能を発揮し得る十全な状態で使用することのできる弾性ホイールの実現が望まれていた。
さらにまた、従来の弾性ホイールにおいては操縦安定性について何等配慮がなされておらず、かかる性能において必ずしも十分とはいえなかった。
そこで、本発明の第一の目的は、小入力時から大入力時に至るまで、耐久性および安全性を損なうことなく、乗り心地性能、防振性能および防音性能の向上を図ることができ、かつ、長期使用時における耐久性にも優れた弾性ホイールを提供することにある。
また、本発明の第二の目的は、小入力時から大入力時に至るまで、耐久性および安全性を損なうことなく、乗り心地性能、防振性能および防音性能の向上を図るとともに、故障の検知を容易とすることで、かかる性能を常に良好な状態で得ることを可能にした従来にない弾性ホイールを提供することにある。
さらに、本発明の第三の目的は、小入力時から大入力時に至るまで、耐久性および安全性を損なうことなく、乗り心地性能、防振性能および防音性能の向上を図り、操縦安定性をも向上した弾性ホイールを提供することにある。
発明の開示
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、弾性部材による振動抑制および大変形防止効果を最大限に活用するとともに、かかる弾性部材の摩耗を抑制することにより高寿命化を図ることで、前記第一の目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明の弾性ホイールは、車軸ハブに固着されるディスクと、タイヤを支承するリムとを備え、前記リムの内周面に環状に固設された一対のガイドと、前記ディスクの外周面にホイール半径方向外方に環状に突出する突出部とを有し、該突出部に、少なくともホイール軸方向両側に延在して、前記リムの内周面との間に間隙をもって、弾性部材が環状に固着され、かつ、軸方向両側に延在する該弾性部材の両端部が夫々前記一対のガイドのホイール軸方向に対向する両側面に固着された弾性ホイールであって、前記弾性部材が、前記一対のガイド間のホイール軸方向の全幅にわたって一体的に介装され、前記リムの内周面と、前記弾性部材との間に、摩耗低減材が環状に存在することを特徴とするものである。
これにより、リムとディスクとの間に介装された弾性部材の剪断変形で振動を吸収し、特に小入力に対して乗り心地性能、防振性能および防音性能の向上を図ることができるとともに、ディスク外周面上のホイール半径方向外方に設置された弾性部材がストッパの役割を果たし、大入力に対する大変形をも効果的に抑制することができる。また、リム内周面上に配置された摩耗低減材により、大変形時にリム内周面と接触することにより生ずる上記ストッパ部分の弾性部材の摩耗を効果的に抑制して、所期の作用効果を長期にわたり良好に得ることが可能な耐久性に優れた弾性ホイールとすることができる。さらに、防音性能については、１００Ｈｚ以上の高周波領域の防音に極めて効果的である。
本発明においては、前記摩耗低減材が、前記リムの内周面上に、前記弾性部材との間に間隙をもって配設されていることが好ましい。また、前記摩耗低減材が、少なくとも前記リムの内周面と、前記弾性部材の、前記突出部に対向する領域との間に存在することが好ましい。これにより、摩耗低減材の配置箇所を適宜最適化することができ、所望の摩耗低減効果をより適切に得ることができる。
また、前記摩耗低減材がステンレス板であることが好ましい。さらに、前記リムの内周面上に、前記摩耗低減材としてのフッ素樹脂コーティングが施されていることが好ましく、より好適には、かかるフッ素樹脂がポリテトラフルオロエチレンである。これにより、摩耗低減材の摩耗低減性能の最適化を図ることができ、耐久性の向上効果を最も良好に得ることができる。
また、本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、以下の構成とすることにより前記第二の目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明の弾性ホイールは、車軸ハブに固着されるディスクと、タイヤを支承するリムとを備え、前記リムの内周面に環状に固設された一対のガイドと、前記ディスクの外周面にホイール半径方向外方に環状に突出する突出部とを有し、該突出部に、少なくともホイール軸方向両側に延在して、前記リムの内周面との間に間隙をもって、弾性部材が環状に固着され、かつ、軸方向両側に延在する該弾性部材の両端部が、夫々前記一対のガイドのホイール軸方向に対向する両側面に固着された弾性ホイールであって、前記弾性部材が、前記一対のガイド間のホイール軸方向の全幅にわたって一体的に介装され、かつ、前記突出部が、ホイール半径方向に凹凸を有することを特徴とするものである。
これにより、リムとディスクとの間に介装された弾性部材の剪断変形で振動を吸収し、特に小入力に対して乗り心地性能、防振性能および防音性能の向上を図ることができるとともに、ディスク外周面上のホイール半径方向外方に設置された弾性部材がストッパの役割を果たし、大入力に対する大変形をも効果的に抑制することができる。また、弾性部材の破断時には、ディスクの外周面に形成された凸部がリムの内周面に衝突することにより走行感に衝撃を反映し、すなわち振動を発生して、これにより故障の速やかな検知が可能となる。さらに、防音性能については、１００Ｈｚ以上の高周波領域の防音に極めて効果的である。
本発明においては、前記凹凸が、周方向に沿って適宜等間隔ピッチで設けられていることが好ましく、また、周方向に沿って適宜不等間隔ピッチで設けられていることも好ましい。これにより、凹凸の配置を最適化することができ、適用する車輪サイズ等の諸条件に合わせて上記効果を最も良好に得ることが可能となる。
さらに、本発明者らは、弾性ホイールにおける弾性部材の設置構造と抉り方向の剛性に対する寄与との関連につき鋭意検討した結果、以下の構成とすることにより前記第三の目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明の弾性ホイールは、車軸ハブに固着されるディスクと、タイヤを支承するリムとを備え、前記リムの内周面に環状に固設された一対のガイドと、前記ディスクの外周面にホイール半径方向外方に環状に突出する突出部とを有し、該突出部に、少なくともホイール軸方向左右両側に延在して、前記リムの内周面との間に間隙をもって弾性部材が環状に固着され、かつ、軸方向左右両側に延在する該弾性部材の両端部が夫々前記一対のガイドのホイール軸方向に対向する両側面に固着された弾性ホイールであって、前記弾性部材の剛性が軸方向左右両側に延在する弾性部材間で異なっていることを特徴とするものである。この場合、前記弾性部材がゴム弾性体からなることが好ましい。
これにより、弾性部材の剛性を軸方向左右両側に延在する弾性部材間で非対称としたことにより、剪断変形で振動を吸収し、特に小入力に対して乗り心地性能、防振性能および防音性能の向上に寄与する弾性部材と、抉り剛性を向上させて操縦安定性の改良に寄与する弾性部材とにモーメント成分を分担させ、乗り心地性能、防振性能および防音性能とともに、操縦安定性の向上をも可能にした。即ち、モーメント成分を分担させ抉り方向の剛性を高めたことにより、乗り心地性能、防振性能および防音性能の向上に加え、直進性能およびレーンチェンジ時における応答性の向上をも実現した。なお、防音性能については、１００Ｈｚ以上の高周波領域の防音に極めて効果的である。
本発明においては、ホイール半径方向の厚みが、軸方向左右両側に延在する弾性部材間で異なっているものとすることができ、これにより、良好に上述の作用効果を得ることができる。また、特に好適には、ホイール半径方向の厚みの差が１０〜５０％の範囲内であり、これにより、乗り心地性能、防振性能および防音性能と操縦安定性との最適化を図ることができる。
また、本発明においては、前記ゴム弾性体自体の剛性が、軸方向左右両側に延在する弾性部材間で異なっているものとしてもよく、これによっても、良好に上述の作用効果を得ることができる。
さらに、本発明においては、前記弾性部材が、前記一対のガイド間のホイール軸方向の全幅にわたって一体的に介装されていることが好ましい。これにより、前記作用効果に加えて、大入力時の大変形を良好に防止することができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明の実施の形態について説明する。
第１図に示す本発明の一実施の形態に係る弾性ホイールは、車軸ハブ（図示せず）に固着されるディスク１と、タイヤを支承するリム２とを備えており、リム２の内周面とディスク１の外周面との間に弾性部材としてのゴム弾性体３が環状に介装されている。
第１図に示す好適例においては、ディスク１の外周面が、ホイール半径方向外方に環状に突出する突出部４を一体的に形成している。この突出部４には、ホイール軸方向両側に延在する弾性部材３、例えば、ゴム弾性体が、リム２の内周面との間に適宜間隙をもって、例えば、加硫接着等により、環状に固着されている。
一方、リム２の内周面には一対のガイド５ａ、５ｂが環状に個設されており、上記ゴム弾性体３の軸方向両端部がこの一対のガイド５ａ、５ｂのホイール軸方向に対向する両側面に夫々加硫接着等により固着されることにより、ゴム弾性体３を介してリム２とディスク１とが連結されている。尚、ガイド５ａ、５ｂはリム２の内周面に溶接、ネジ止め等の手段により固着しても、あるいはリムと一体成形により設けてもよい。
ゴム弾性体３は、少なくともホイール軸方向両側に延在すれば、その剪断歪みにより弾性ホイールとしての防振機能を発揮し得るが、本発明においては、さらに大入力時の大変形の防止効果をも得るために、図示するように、ゴム弾性体３をリム２の内周面とディスク１の突出部４との間にも介在させる。即ち、ゴム弾性体３を、一対のガイド５ａ、５ｂ間のホイール軸方向の全幅にわたって一体的に介装させることにより、小入力時の小変形の抑制、防止効果が得られることに加え、ゴム弾性体３の突出部４のホイール半径方向外方面に連続的に存在する部分に、大入力時において突出部４とリム２の内周面との衝突を回避するためのストッパとしての機能を発揮させることができる。
また、図示するように、リム２の内周面上には、ゴム弾性体３との間に間隙をもって、摩耗低減材６が環状に存在している。これにより、車両の加減速時や旋回時等の大入力によって、従来であるとリム２の内周面とゴム弾性体３のストッパ機能を果たす部分とが直接接触してしまうような場合でも、ストッパ部分はリム２の内周面よりも摩擦の小さい摩耗低減材６に接触することになり、結果としてゴム弾性体３の摩耗を最低限に抑制することが可能となる。即ち、摩耗低減材６の効果により、ゴム弾性体３の摩耗によるストッパー機能の低下を防止し、耐久性を向上して、長期にわたりかかる機能を良好に発揮させることができる。
かかる摩耗低減材６は、図示するようにリム２の内周面上に設ける場合には限られず、リム２の内周面とゴム弾性体３との間に存在させればよく、これによりゴム弾性体３の摩耗を適切に抑制することができる。また、摩耗低減材６を存在させる領域にも特に制限はなく、例えば、略円筒状に、図示するようにリム２の内周面と、ゴム弾性体３のホイール軸方向の全幅にわたる領域との間に存在させてもよく、また、リム２の内周面と、ゴム弾性体３の、突出部４に対向する領域との間のみに存在させてもよい（図示せず）。
摩耗低減材６の材質としては、ゴム弾性体３の摩耗を良好に抑制することができるものであれば特に制限はないが、好適には、表面荒さの値が小さく、軽量である等の観点から、ステンレス板を用いる。この場合には、例えば、接着剤等を用いてリム内周面にステンレス板を直接貼付してもよく、また、摩耗低減材６をリム２の内周面との間に適宜の遊びを有する形状に形成して、接着剤等の固定手段を用いずに、摩耗低減材６をリム２の内周に遊嵌させてもよい。また、摩耗低減材６として、リム２の内周面上にフッ素樹脂コーティング、特にはフッ素樹脂としてのポリテトラフルオロエチレンによるコーティングを施すことも好適である。
次に、第２図に示す本発明の他の実施の形態に係る弾性ホイールは、車軸ハブ（図示せず）に固着されるディスク１０１と、タイヤを支承するリム１０２とを備えており、リム１０２の内周面とディスク１０１の外周面との間に弾性部材としてのゴム弾性体１０３が環状に介装されている。
第２図に示す好適例においては、ディスク１０１の外周面が、ホイール半径方向外方に環状に突出する突出部１０４を一体的に形成している。この突出部１０４には、ホイール軸方向両側に延在する弾性部材１０３、例えば、ゴム弾性体が、リム１０２の内周面との間に適宜間隙をもって、例えば、加硫接着等により、環状に固着されている。
一方、リム１０２の内周面には一対のガイド１０５ａ、１０５ｂが環状に固設されており、上記ゴム弾性体１０３の軸方向両端部がこの一対のガイド１０５ａ、１０５ｂのホイール軸方向に対向する両側面に夫々加硫接着等により固着されることにより、ゴム弾性体１０３を介してリム１０２とディスク１０１とが連結されている。尚、ガイド１０５ａ、１０５ｂはリム１０２の内周面に溶接、ネジ止め等の手段により固着してもよく、あるいはリムと一体成形により設けてもよい。
ゴム弾性体１０３は、少なくともホイール軸方向両側に延在すれば、その剪断歪みにより弾性ホイールとしての防振機能を発揮し得るが、本発明においては、さらに大入力時の大変形の防止効果をも得るために、図示するように、ゴム弾性体１０３をリム１０２の内周面とディスク１０１の突出部１０４との間にも介在させている。即ち、ゴム弾性体１０３を、一対のガイド１０５ａ、１０５ｂ間のホイール軸方向の全幅にわたって一体的に介装させることにより、小入力時の小変形の抑制、防止効果が得られることに加え、ゴム弾性体１０３の突出部１０４のホイール半径方向外方面に連続的に存在する部分に、大入力時において突出部１０４とリム１０２の内周面との衝突を回避するためのストッパとしての機能を発揮させることができる。
また、本発明の弾性ホイールにおいては、第３図に、第２図中のＡ−Ａ線に沿って周方向に切断した断面図にて示すように、突出部１０４が、周方向に沿ってホイール半径方向に凹凸を有している。これにより、第４図（ａ）に示すように、リム１０２とディスク１０１との間に配置された弾性部材１０３が破断を起こして弾性ホイールが故障した場合でも、（ｂ）に示すように、かかる突出部１０４の凸部１０６が車輪の転動時にリム内周面に衝突して走行感に衝撃を反映し、すなわち一定の振動が発生するため、乗員が故障の発生を速やかに検知することが可能となる。尚、第４図に示すように、この場合においても、凸部１０６の外周面に介装されたゴム弾性体１０３がストッパとしての役割を果たすため、凸部１０６とリム１０２の内周面との直接の衝突を回避することができ、弾性ホイール故障の検知手段としての走行時の衝撃を緩和して、故障時の乗り心地感を最低限維持することが可能となる。
かかる凹凸の設け方としては、ゴム弾性体１０３が破断した状態において、タイヤ転動時に乗員が検知できる程度の衝撃（凹凸感）を生ずるものであれば特に制限はなく、凸部と凹部との段差およびこれらの間隔については、適用するタイヤの種類、サイズ等に応じて適宜決定することができる。例えば、第３図に示すように、周方向に沿って適宜等間隔ピッチで凸部１０６および凹部１０７を設けてもよく、また、不等間隔ピッチ（図示せず）であってもよい。最低一つの凸部１０６があれば本発明の効果を得ることができ、逆に一部分にのみ凹部１０７を設けた形状とすることもできるが、上記の弾性ホイール故障の検知機能を確実に発揮できることが重要である。
尚、突出部１０４の凹凸に対するゴム弾性体１０３の固着の仕方としては、第２図および第３図に示す例のように、ゴム弾性体１０３の最小径部の径と突出部１０４の凹部の外径とを一致させて、即ち、ゴム弾性体１０３の内周面に突出部１０４の凸部１０６に対応する凹みを設け、この凹みに凸部１０６を嵌合するような状態で設けてもよく、また、図示はしないが、ゴム弾性体１０３の最小径部の径を突出部１０４の凹部の外径よりも小さくして、即ち、ゴム弾性体１０３を突出部１０４の凹凸が形成された部分よりもさらにホイール半径方向内方にまで延在させてもよい。
また、第５図に示す本発明の他の好適例の弾性ホイールは、車軸ハブ（図示せず）に固着されるディスク２０１と、タイヤを支承するリム２０２とを備えており、リム２０２の内周面とディスク２０１の外周面との間に弾性部材としてのゴム弾性体２０３が環状に介装されている。
第５図に示す好適例においては、ディスク２０１の外周面が、ホイール半径方向外方に環状に突出する突出部２０４を一体的に形成している。この突出部２０４には、ホイール軸方向両側に延在する弾性部材２０３、例えば、ゴム弾性体が、リム２０２の内周面との間に適宜間隙をもって、例えば、加硫接着等により、環状に固着されている。
一方、リム２０２の内周面には一対のガイド２０５ａ、２０５ｂが環状に個設されており、上記ゴム弾性体２０３の軸方向両端部がこの一対のガイド２０５ａ、２０５ｂのホイール軸方向に対向する両側面に夫々加硫接着等により固着されることにより、ゴム弾性体２０３を介してリム２０２とディスク２０１とが連結されている。尚、ガイド２０５ａ、２０５ｂはリム２０２の内周面に溶接、ネジ止め等の手段により固着しても、あるいはリムと一体成形により設けてもよい。
ゴム弾性体２０３は、少なくともホイール軸方向両側に延在すれば、その剪断歪みにより弾性ホイールとしての機能を発揮し得るが、図示するように、ゴム弾性体２０３を一対のガイド２０５ａ、２０５ｂ間のホイール軸方向の全幅にわたって一体的に介装させ、即ち、リム２０２の内周面とディスク２０１の突出部２０４との間にもゴム弾性体２０３を介在させることにより、大入力に対応させることが可能となる。即ちこの場合、ゴム弾性体２０３の、突出部２０４のホイール半径方向外方面に連続的に存在する部分が、大入力時において突出部２０４とリム２０２の内周面との衝突を回避するためのストッパとしての機能を発揮する。
また、本実施形態においては、図示するように、ゴム弾性体２０３が、ホイール軸方向左右両側において厚みが異なるよう形成されている。即ち、図示するように、ゴム弾性体２０３のホイール半径方向の厚みを、ホイール軸方向外側に延在する部分２０３ｂよりも内側に延在する部分２０３ａにおいて小さくしたことにより、ゴム弾性体２０３の厚みの大きい部分２０３ｂがリム２０２とディスク２０１との間の抉り変形を抑制する機能を有し、一方、厚みの小さい部分２０３ａが剪断変形により主として振動を吸収、抑制する防振機能を有する。
この場合、軸方向両側におけるホイール半径方向の厚みの差の割合は、適用するタイヤの種類や、用いる弾性部材の諸特性等により適宜選択することができるが、特には、厚みの小さい部分２０３ａの厚みが、厚みの大きい部分２０３ｂの厚みよりも１０〜５０％小さくなっていることが好ましい。この差が１０％未満であると十分な抉り剛性向上効果が得られず、一方、５０％を超えると、厚みの小さい部分２０３ａにかかる負担が過大すぎて、弾性ホイールの故障につながりやすくなる。
さらに、第６図に、本発明の弾性ホイールのさらに他の好適例を示す。図示する例においては、リム２０２とディスク２０１との間に介装されたゴム弾性体２０３が、軸方向内側に延在する部分２０３ａと外側に延在する部分２０３ｂとで異なった剛性の材質により形成されている。この場合は、ゴム弾性体２０３自体の剛性として、軸方向内側に延在する部分２０３ａを、外側に延在する部分２０３ｂよりも低くすることにより、前記好適例と同様の抉り剛性向上効果を得ることができる。尚、リム２０２の内周面とディスク２０１の突出部２０４との間に介在させたゴム弾性体２０３については、大入力に対するストッパとしての機能を果たすことができればよく、いずれの剛性のゴム弾性体２０３を介在させてもよい。また、異なる材質のゴム弾性体２０３を接合する方法についても、加硫接着等の適宜接着手段を用いればよく、特に制限はない。
本発明において、弾性部材２０３は、図示するゴム弾性体を用いた場合には限定されず、例えば、ばね材を用いることも可能である。この場合には、例えば、複数のばね材を周方向に適宜間隔で突出部２０４から軸方向両側に延在させて、弾性部材２０３とすることができ、ばね材の個数や材質等の変更により、上述の抉り剛性向上効果を得ることができる。従って、弾性部材２０３の種類、形状および配置箇所等については、用途に応じて適宜選定すればよく、特に制限されるものではない。
ディスク１、１０１、２０１は、スポークやメッシュ等の支持体と組合わせたスポークホイールやメッシュホイール等であってもよい。また、ディスクの材質は、スチール、アルミニウム、マグネシウム、チタン、合成樹脂等、いずれの材質でもよいが、軽量化に主眼を置くときはアルミニウム、チタンまたは合成樹脂が好ましい。
また、突出部４、１０４、２０４は、図示する例には限られず、夫々ディスク１、１０１、２０１の外周面にベースリムを設け、その半径方向外方に、少なくともホイール軸方向両側に延在する弾性部材を固着することのできる環状部材を固着することにより設けてもよい。尚、本発明の弾性ホイールにおいては、リム２、１０２、２０２自体の構造については特に制限されず、例えば、リム組を容易にするために、図示するように、ドロップ部を設けておいてもよい。
本発明において使用し得るゴム弾性体は、防振ゴムとして既知のものを用いることができ、天然ゴムや合成ゴム、例えば、ブタジエンゴム、スチレンブタジエン共重合体ゴム、ブチルゴム等のジエン系ゴムに適宜配合剤、例えば、硫黄、加硫促進剤、老化防止剤、カーボンブラック等を適宜配合することにより調製することができる。かかるゴム弾性体のＪＩＳ−Ａ硬度（Ｈｄ）は、振動吸収特性と耐久性の観点から、好ましくは３０〜８０°であり、弾性率は１×１０３〜１×１０５Ｎ／ｃｍ２である。
産業上の利用可能性
以上説明してきたように、本発明の弾性ホイールによれば、小入力時から大入力時に至るまで、耐久性および安全性を損なうことなく、乗り心地性能、防振性能および防音性能の向上を図ることができるとともに、長期使用時においても所期の性能を維持することのできる優れた耐久性を実現することができ、走行時における弾性ホイールの故障を容易かつ速やかに探知することができ、また、優れた操縦安定性をも得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の一実施の形態に係る弾性ホイールの拡大部分断面図である。
第２図は、本発明の他の実施の形態に係る弾性ホイールの拡大部分断面図である。
第３図は、第２図に示すＡ−Ａ線に沿って周方向に切断した断面図である。
第４図は、第２図に示す弾性ホイールのゴム弾性体の破断時の状態を示す説明図である。
第５図は、本発明のさらに他の実施の形態に係る弾性ホイールの拡大部分断面図である。
第６図は、本発明のさらに他の実施の形態に係る弾性ホイールの拡大部分断面図である。
Claims (15)
- 車軸ハブに固着されるディスクと、タイヤを支承するリムとを備え、前記リムの内周面に環状に固設された一対のガイドと、前記ディスクの外周面にホイール半径方向外方に環状に突出する突出部とを有し、該突出部に、少なくともホイール軸方向両側に延在して、前記リムの内周面との間に間隙をもって、弾性部材が環状に固着され、かつ、軸方向両側に延在する該弾性部材の両端部が夫々前記一対のガイドのホイール軸方向に対向する両側面に固着された弾性ホイールであって、
前記弾性部材が、前記一対のガイド間のホイール軸方向の全幅にわたって一体的に介装され、前記リムの内周面と、前記弾性部材との間に、摩耗低減材が環状に存在することを特徴とする弾性ホイール。 - 前記摩耗低減材が、前記リムの内周面上に、前記弾性部材との間に間隙をもって配設されている請求項１記載の弾性ホイール。
- 前記摩耗低減材が、少なくとも前記リムの内周面と、前記弾性部材の、前記突出部に対向する領域との間に存在する請求項１記載の弾性ホイール。
- 前記摩耗低減材がステンレス板である請求項１記載の弾性ホイール。
- 前記リムの内周面上に、前記摩耗低減材としてのフッ素樹脂コーティングが施されている請求項１記載の弾性ホイール。
- 前記フッ素樹脂がポリテトラフルオロエチレンである請求項５記載の弾性ホイール。
- 車軸ハブに固着されるディスクと、タイヤを支承するリムとを備え、前記リムの内周面に環状に固設された一対のガイドと、前記ディスクの外周面にホイール半径方向外方に環状に突出する突出部とを有し、該突出部に、少なくともホイール軸方向両側に延在して、前記リムの内周面との間に間隙をもって、弾性部材が環状に固着され、かつ、軸方向両側に延在する該弾性部材の両端部が、夫々前記一対のガイドのホイール軸方向に対向する両側面に固着された弾性ホイールであって、
前記弾性部材が、前記一対のガイド間のホイール軸方向の全幅にわたって一体的に介装され、かつ、前記突出部が、ホイール半径方向に凹凸を有することを特徴とする弾性ホイール。 - 前記凹凸が、周方向に沿って適宜等間隔ピッチで設けられている請求項７記載の弾性ホイール。
- 前記凹凸が、周方向に沿って適宜不等間隔ピッチで設けられている請求項７記載の弾性ホイール。
- 車軸ハブに固着されるディスクと、タイヤを支承するリムとを備え、前記リムの内周面に環状に固設された一対のガイドと、前記ディスクの外周面にホイール半径方向外方に環状に突出する突出部とを有し、該突出部に、少なくともホイール軸方向左右両側に延在して、前記リムの内周面との間に間隙をもって弾性部材が環状に固着され、かつ、軸方向左右両側に延在する該弾性部材の両端部が夫々前記一対のガイドのホイール軸方向に対向する両側面に固着された弾性ホイールであって、
前記弾性部材の剛性が軸方向左右両側に延在する弾性部材間で異なっていることを特徴とする弾性ホイール。 - 前記弾性部材がゴム弾性体からなる請求項１０記載の弾性ホイール。
- ホイール半径方向の厚みが、軸方向左右両側に延在する弾性部材間で異なっている請求項１１記載の弾性ホイール。
- ホイール半径方向の厚みの差が１０〜５０％の範囲内である請求項１２記載の弾性ホイール。
- 前記ゴム弾性体自体の剛性が、軸方向左右両側に延在する弾性部材間で異なっている請求項１１記載の弾性ホイール。
- 前記弾性部材が、前記一対のガイド間のホイール軸方向の全幅にわたって一体的に介装されている請求項１０記載の弾性ホイール。
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