Vehicle equipped with wheels and such wheels for vehicles

【発明の詳細な説明】 この発明は車両用の車輪とそのような車輪を装備した車両に関するものであり、特に自動車または牽引車に用いられる車輪であって、車両の基礎構造に連結された中心部分とこれに対して同心状かつ回転可能に設けられた周縁部分とを有し、両部分が介在するベアリングにより直接連結され、ベアリングが上記中心部分と一体の内側環状要素と周縁部分と一体の外側環状要素とを有し、外側環状要素が車両支持面（走行面）に適した接触要素を支承しているごときハブ型式のものの改良に関するものである。

今日の多くの車輪、特にマイカーやオートバイやトレイラーなどや高速列車などの車輪はハブ型式である。 通常車輪より小径のハブは車両の基礎構造と一体の中心部分とこの中心部分と同心状でかつこれについて回転する周縁部分とを有している。

路面車両の場合には、車輪はタイヤを支持するリムと車輪をハブと一体にするボルトなどの取付け手段を具えた横フランジを有している。 またレール上の車両の場合には、車輪はレールに適した支持面を具えた環状の成形ベルトと車輪をハブに固定するフランジとを有している。

起動および制動力は常にハブ、すなわち車両の支持面と接触要素との接触点から比較的離れた取付け点、を介して伝達されるものである。 自動車の場合には、起動はハブから起き、これがリムを介してタイヤに動きを伝達し、これによりタイヤが路面に対して相対変位することになる。 同様に制動に際しても、タイヤの路面に対する接触面の相対変位を減少させる力はハブに連結されたディスクまたは摩擦面に印加され、リムによって最終点に伝達される。 このような力の伝達態様は安全性の面からして、結局比較的大重量で不必要に大きな構造を招くことになる。

力学的観点からすると、このような構造は多くの欠点を有している。 懸架、路面保持性、制動および動力伝達など多岐に亙る問題の解決がますます複雑なものとなり、ある程度で妥協せざるを得ないという実情である。
車両のハブとそれに附随する構成要素の重量の故に懸架機構やショックアブソーバーによって矯正されるべき慣性が大となり、その結果路面保持という点で非常に否定的な結果となるのである。 実際には懸架されていない重量が大きいがために、タイヤなどの接触要素が支持面との接触を維持するのがなおさら難しくなっている。 タイヤの路面との接触が乏しいと車両の路面保持性が貧しくなり、特に不規則な路面上では走行自体が危険なものとなる。

このような問題を解決すべく種々の試みがなされている。 ドイツ国特許第3408874A1号においては、大径で理論的にはハブを具えていない車輪が提案されている。 しかしこの車輪の内部には直径方向の支持要素が設けられており、その両端が車輪に取付けられるようになっている。 実際にはこのような支持体があるということはハブの寸法が大きくなることと同じであり、特にこの支持体が伸縮式の懸架アームを架設するのに用いられる場合にはそういえる。 この車輪は二輪車には不適であり、オートバイの前部方向車輪には適していないのである。 また車輪の内部には空いた空間がなく車輪の構成要素を載せることはできないという難点がある。

かかる従来技術の現状に鑑みてこの発明の目的は、車輪の操縦性と制動性とを向上させるとともに、車輪中心部における補強構造の使用を拝して、全体の軽量化と部品の収納とを可能とすることにある。

このために第１の発明にあっては、車両の基礎構造への車輪の取付けを車両支持面（走行面）に近接した領域において行うことを要旨とする。

また第２の発明においては、車両の基礎構造への車輪の取付けを車輪の不動部分上の上下に離間した２点において行うことを要旨とするものである。

ベアリングの内側環状要素において付加要素を取付けて、この車輪を車両の基礎構造に組つけるようにしてもよい。

四輪車にあっては、ベアリングの内側環状要素にヒンジ付の付加要素を設けて、２個の懸架アームにより車輪を車両の基礎構造に組付けて、一方を内側環状要素の最下点に軸承して、他方をこの要素の最高点に軸承するようにしてもよい。

二輪車の場合にはベアリングの内側環状要素に付加要素を設けて、内側環状要素の最低点の近くに軸承された１個の懸架アームにより車両の基礎構造に車輪を連結してもよい。

車輪をステアリング車輪として用い、内側環状要素を少なくとも１個の車輪のステアリング車輪柱に組付ける手段を設けてもよい。

ベアリングの外側環状要素をこの車輪を車輪の運転手段に組付ける要素に連結してもよい。

四輪車の場合、この要素に円錐台状の構造を設けて小さな軸承ロッドによりこれを外側環状要素に付設してもよい。

この円錐台状の構造は軽量複合材料から形成するのが望ましい。

前記の車輪を車両の運転手段に連結する要素にスプロケットを設けて、チェーンまたは駆動ギアと係合するようにしてもよい。

ベアリングの外側環状要素に環状部分を支持させて、
この２個の平坦面により制動リングを構成し、内側環状要素に少なくとも１個の制動ジョーを支持させてこのリングと協働するようにしてもよい。

内側環状要素を筒状支持体に連結して、この筒状支持体の内側空間に車両の作用部品および付属品を収容してやるようにしてもよい。

以下図面に示す実施態様によりこの発明を説明する。

第１図はこの発明のＡ車輪の一実施態様、例えば二輪車の方向車輪、を示す拡大側面図、 第２図は四輪車用の実施態様の横断面、 第３、４図は四輪車の方向車輪の実施態様を示す側面図、 第5A、5B図はこの発明の車輪の実施態様を示す側面、
正面図、 第6A、6B図は他の実施態様を示す側面および正面図、 第7A、7B図はさらに他の実施態様を示す側面および正面図、 第8A、8B図はさらに他の実施態様を示す側面および正面図である。

第１図において車輪10は中心部分11とこれに対して同心状の周縁部分12とを有している。 中心部分11は車両の基礎構造と一体である。 すなわち図示の例Ａではシャシ部分15または二輪車の場合にはモーターに直接に固定された回動軸14に架設された懸架アーム13と一体になっている。 このシャシ部分15はフォークと一体であり、このフォークの理論的な軸である線16は車輪10の中心Ｏを通る。 フェンダー17にはヘッドライト16が設けられている。 中心および周縁部分11、12にはベアリング19が係合しており、このベアリングは互いに一体構造の内側環状要素１と外側環状要素２とから構成されている。 このベアリング19は標準形式のもので、水密構造で使用中のストレスに対する耐久性を具えており、互いに分離された１個以上のボールリングを具えている。

第１図に示すものが路面走行用の車両である場合には、接触要素20を有しており、これは実際には図示しないリムに取付けられたタイヤであり、ベアリングの外側環状要素２と一体である。 ベアリングの内側環状要素１
はボルト21によりアーム13に固定されている。 このために内側環状要素はボルト21を固定するラグ３を具えている。

車輪を保持するには車輪の最下部の領域にラグ３を１
個設ければ充分である。 かかる取付け方は特に高度の路面走行性の要求される自動車、オートバイおよび重トラックの場合などに有利である。 すなわち可能な限り車両走行面に近い位置にある領域において車輪が保持されているという利点がある。 この故に従来の車輪には必須である力とストレスのハブへの方向転換のためのテコ機構が全て省かれるのである。 ベアリングの外側環状要素が大径で小幅の制動リング22を支持し、これがアーム13上の制動ジョー23と協働するのである。 このような構造の故に制動動作が非常に路面に近い位置で行われ、タイヤと路面との接触点のすぐ側の位置で制動力が直接車輪に伝達されるので効果的である。 またリングの表面も径が大きなための大きなものとなるのである。

第２図に示すのは自動車用の車輪である。 リム24が横フランジ24a、24b間に挟まれたタイヤ25を支持している。 横フランジ24bはボルト27によりリムに固定された環状支持体26と一体であり、この支持体はベアリング28
の外側環状要素と一体である。 回転しない内側環状要素はシャシ部分29と一体である。 ボルト30などの公知の手段により制動リング31が保持されており、このリングは第１図のリング22と同じである。

上記の支持体28にスプロケット28aを支持させて、駆動ギア（図示せず）と協働させるようにしてもよい。

ベアリング28の外側環状要素に伝達される車輪の駆動は円錐体32により、これはカーボンファイバーなどの軽量複合材料から形成されている。 そしてこの円錐体は３
本の小ロッド33により外側環状要素に連結されている。
この円錐体32に連結された駆動軸34は通常の方法により車両の伝達体に連結されている。 ロッドは両端部においてリムに軸承されており、その部分では切頭円錐体状に形成されている。

第３、４図に示すのは路面車両の方向車輪35の他の例である。 この車輪のベアリング36は内側環状要素38と外側環状要素37とを有しており、内側環状要素38は取付点
39において車両の基礎構造に固定されている。 この車輪を２本の懸架アーム40、41を具えた車両に使用するには、ベアリングの内側部分38に２個の取付点39、39′を設けるようにする。 第３の取付点42を内側部分38に設け、これにステアリング柱43を組付けることもできる。

ハブの比較的小さな周縁区間に３個の取付点が設けられている従来の車輌に比較して、図示の３個の取付点3
9、39′および42は比較的相互に離れており、このような配置によりステアリング車輪および懸架部においてのストレスは顕著に小さなものとなり、その結果重量は減り効果は大きなものとなる。

特に注目すべきは車両の方向転換が正確にできるという点である。 また車輪の中心部が空となり、そのような空の空間に種々の部品などを収納できるという利点もある。 また美的観点からしても空気流体学の観点からしても、車輪が流線形となり制動システムの冷却も優れたものとなる。

クロスカントリーなどの特殊用途向きの車両の場合には路面挙動よりもできるだけ対地間隔を大きくとることが重要である。 この発明の車輪はこのような場合にもその効果を発するのである。 例えばワインの運搬車などが挙げられる。 この発明によればそのような車両が簡単にかつ安価に製造できるのである。 この場合には車輪の取付け点をなるべく高くとってやればよい。 その例を第5
A、5B図に示す。 車輪50はベアリング51を有しており、
このベアリングの回転する外側環状要素はリムと一体になっており、固定された内側環状要素は偏心点53の懸架アーム52と一体である。 この偏心点は支持面から最も離れて車輪の中心部分の最高域に位置している。 したがって対地間隔ｈは車輪の直径にほぼ等しいものとなる。

車輪と一体の懸架機構を具えたトレーラーの場合には従来両端で軸支された横断軸と車輪のハブに連結されたアームが用いられている。 この発明の車輪60を第6A、6B
図に示す。 ベアリング61を具えた車輪60は懸架機構63により駆動横軸62または軸承点に固定されている。 取付点は偏心位置に設けられている。 懸架の点からするとこの構造はハブを連結する懸架アームを有したシステムと同じである。 トレーラーのシャシ64は駆動横軸62に直接固定してもよい。

大重量の荷物を運ぶトレーラーの場合の車輪70を第7
A、7B図に示す。 ベアリング71の外側環状要素はリムを支持しており、内側環状要素は支持面73になるべく近い位置に取付点72を有している。 支持台75を支持するシャシ74は取付点72に直接固定されている。

第8A、8B図にさらに他の例を示す。 上記のようなベアリングを有した２個の車輪83、84の偏心域81、82には支持台80が架設されており、路面での使用に際してはこれらの偏心域81、82は高い位置に置かれる。 車輪84の偏心域82を低くすると支持台80は低い位置にきて迅速積上げに適したものとなる。 これにはシャシと一体の装置を設けて内側環状要素を図示しない中心軸について180度回転させてやる必要がある。

加えて筒状をなす車輪の中心部分には従来車輪外に収容していた部品を収容できるようになる。 特に後輪の内部には排気消音機構を収容できるようになる。 トウクリップを直接ベアリングの内側環状要素に固定することもできる。 その他にもオイル缶やギアボックスなどを収容するのにもこの空間は利用できる。 更に重心が低くなったことにより安全性と路面保持性が向上し、その効果は従来のものでは期待し得ない程のものである。

図示したのは路面走行用の車輪だけであるが、この発明はレール走行用のものにも応用できる。 この場合にはタイヤに代えてレールの形状に適合した環状部材を用いる。

非回転式の筒状中心部分があるために２個以上の車輪を連結し易くなり、これは湿地帯の走行車両や戦闘車両などの場合非常に有利となる。

以上の記載から明らかなように、第１の発明によった場合には、車両支持面（走行面）に近接した位置において車輪が車両の基礎構造に連結保持されているので、従来のハブ型式の車輪に比べて、操縦性と制動性が格段に向上する。

また第２の発明によった場合には、車輪の不動部分上の上下に離間した２点において車輪を車両の基礎構造に連結しているので、車輪中心部に補強構造を設ける必要がなく、全体として軽量化するとともに、該中心部に部品を収納できるようになる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−240301（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−47611（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4045096（ＵＳ，Ａ) 米国特許2843426（ＵＳ，Ａ) 英国特許1148021（ＧＢ，Ａ) 西独国特許出願公開3408874（ＤＥ, Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl. ⁶ ，ＤＢ名) B60B 19/00 - 19/14 B60G 3/06 B60G 7/02 B60B 27/00 - 27/02