【発明の詳細な説明】 【０００１】 （発明の背景） １． 発明の分野 本発明は一般に、空気入りタイヤを支持するためのリムを有する乗物用ホイールに関し、より詳細には、タイヤ破損の際にリムの破損を軽減するための改良リム構成に関する。 【０００２】 ２． 関連技術の説明 乗物タイヤが乗物の動作中に破損すると、タイヤが破壊されることがあり、乗物は転がるリム上で移動し続けることがある。 このような場合には、乗物が安全に停止するまでリムの完全性を維持することが重要である。 航空機のホイールは、その認定審査の一環としてロールオンリム試験に合格することが、ＦＡＡ（連邦航空局）ＴＳＯ−Ｃ２６によって要求されている。 この試験は、ホイールが破砕することなく、指定された速度と負荷で指定された最短距離の間、タイヤのないホイールを転がすことからなる。 実際には、これが、部分的にはリム・フランジが動力計または滑走路と接触している領域における周期的応力の強さのために、合格するには困難な試験であることが証明されている。 接触領域における局部的応力は、フランジ負荷を減らすことによって軽減することができる。 加えられる全負荷と軸／ホイール剛性の分布が一般にフランジ負荷を制御する。 片持ち式ホイールの場合には、外側フランジよりも内側フランジのほうが一般的に、加えられる全負荷のうち、軸のたわみによってより大きな割当を支える。 この負荷の割当は、差分フランジ高さ、すなわち内側フランジ高さを減らし、かつ／または外側フランジ高さを増やした組合せを使用することによって、ある限界内で変えることができる。 この技法はＮＯＮ−ＦＲＡＮＧＩＢＬＥ ＷＨＥＥＬという名称のＢａｉｒｄ他の米国特許第４２７５９３２号に記載されており、しばしば使用される。 タイヤ・リム協会（Ｔｉｒｅ ａｎｄ Ｒｉｍ Ａｓｓｏｃｉａｔｉ
ｏｎ）は、リムの幾何形状と、リム・フランジの高さを変えることができる範囲に対する制限とについて標準を制定している。 したがって、内側フランジから外側フランジへ再分布することのできる負荷の量には制限がある。 【０００３】 Ｂａｉｒｄ他の特許は、フランジ幅を増やし、より幅の広い平坦な接触表面を設けることによって、リムの断面係数を増加させることも提唱している。 フランジ幾何形状の全体変化は、断面係数の増加（例えばフランジ幅の増加）となり、
局部応力に対して効果が比較的小さい。 増加したフランジ幅もホイールの重量を増やすので望ましくない。 【０００４】 （発明の概要） 本発明は、接触点におけるフランジの形状が局部応力に対してより著しい効果を有することを認識している。 所与の量のフランジ負荷について、リム・フランジの幾何形状を最適化してフランジにおける局部応力を減らすことができる。 【０００５】 本発明は、タイヤがない場合、または破損したとき地面と接触するために、平坦な表面と隅部とをなくし、リムと地面または試験動力計との間における接触点で十分な曲率半径またはクラウンを含み、それが接触領域における局部応力を大幅に減少させる、転がり表面を設けることによって上記の問題に解決策を提供する。 このわん曲は、簡単な半径、複合半径、楕円形状、またはその他の円滑な曲線として作ることができる。 この局部的わん曲を、曲率半径と接触個所の点で最適化して、局部応力を最小限に減らし、破損までの周期数を最大限に増加させることができる。 この特徴は内側ホイール・フランジにも外側ホイール・フランジにも適用することができ、差分フランジ高さと連係して使用することができる。 【０００６】 本発明は、その一形態において、タイヤを受け入れるために概ねＵ字形断面形状の環状リム部分を有し、タイヤが破損した場合に地面に接触するために潜在ロール表面として機能するリム周縁末端部を備えたホイールを含む。 末端部は、断面では全体にわたって有限の曲率半径を有する円滑な曲線として形成された凸状環状表面を有する。 環状表面は、断面で、環状リム部分に沿って一般に放射状に延びる半短軸を有する楕円の一部分として形成することができる。 環状表面は、
断面で、中央円形セグメント末端部においてより小さい半径の２つの円形セグメントに滑らかに融合する１つの中央円形セグメントとして形成することができる。 【０００７】 本発明の利点は、接触領域において局部リム・フランジ応力の強さを減らすことによって試験転がり距離が増え、ホイールの重量を増やすことなく、タイヤ破損によるリムの破損の可能性が減ることである。 【０００８】 （発明の詳細な説明） 本発明を、添付の図面を参照して説明するが、同様な参照番号は複数の図面を通じて同様な部分を示す。 【０００９】 ここで特に図１を参照すると、空気入りタイヤ１３を受け入れるために概ねＵ
字形断面形状の環状リム部分１２を有する、例示的な航空機ホイール１１が示されている。 ホイールは、軸１６の周りで回転するために軸（図示せず）にジャーナル取付けされるようになされた中央ハブ部分１５を有する。 タイヤ１３と対合するホイール１１のリム部分１２は、ホイールの放射方向に最外部にまで延びる１７、１９などの、放射方向外向きに延びるフランジを有する。 タイヤがない場合、または重大なタイヤ破損が発生した場合、このフランジ領域は乗物を支持する責任を負う。 ホイール１１は、アルミニウム合金から１８、２０などの対合可能な一対の半ホイールとして鋳造または鍛造することができ、したがって各半ホイールは放射方向に最外部の周縁リム部分１７または１９の１つを含む。 ２つの半ホイールは一般に同一ではなく、ボルトまたはその他の方法によって接合されて、完全なホイールを形成する。 続く機械加工には、全体にわたって有限の曲率半径を有するために３３などの周縁部分の各々を形成することも含むことができる。 この凸状領域は、タイヤが破損した場合に潜在転がり表面を形成する。 周縁リム部分１７の最大半径はＲｍａｘで示されている。 ２つのリム部分の半径は、
先に示したようにタイヤが破損した場合に２つのリム部分の間に負荷をより一様に分布させるために、異なるようにすることができる。 １９などのフランジのクラウン付きリム輪郭を図２にさらに詳細に示す。 【００１０】 前述のタイヤ・リム協会の標準は、断面のフランジ輪郭を曲線２１によって最小リム直径に、また曲線２３によって最大リム直径に制限している。 この標準によれば、リム輪郭はこれら２つの曲線の中間になければならない。 曲線２３は、
２５に中心を置く９０度の弧によって作られ、（最大リムの周縁最外表面を形成する）直線部分によって、２７に中心を置く別の約９０度の弧セグメントと結合している。 曲線２１は、２９および２８に中心を置くより小さい半径の弧部分によって形成され、最小リムの最外表面を形成する直線部分によって接合されている。 図２と６を比較すると、本発明のリム輪郭３３はドーム状または凸状環状表面領域であり、輪郭２１、２３の平坦部分をなくしている。 末端部は、断面が、
全体にわたって有限である曲率半径を有する円滑な曲線として形成されることが好ましい。 例えば輪郭３３は、図６に示すように中央円形セグメント４０末端部においてそれぞれ半径４６、４８がより小さな２つの円形セグメント４４、５０
の中に滑らかに融合する半径４２の中央円形セグメント４０として断面が形成された、中央の大きな半径弧として形成することができる。 他のより小さい半径の弧の端部では、リム輪郭は２５に中心を置く半径３１の弧に滑らかに融合し、他端部は標準リム輪郭の中に融合する。 １つの例示的実施形態では、Ｒｍａｘは１
２インチ（３０．５ｃｍ）よりも僅かに短く、半径４２は約３インチ（７．６ｃ
ｍ）、半径３１は約１インチ（２．５４ｃｍ）、半径４６は約０．５インチ（１
． ７２ｃｍ）、半径４８は約０．２インチ（０．５ｃｍ）であった。 【００１１】 図３に、典型的な従来の技術による断面フランジ輪郭３５を、タイヤ・リム協会標準の曲線２１、２３の間に示す。 これらの標準曲線と同様に、輪郭３５は、
２つの弧状セグメントに、すなわち１つは３６に中心を置く弧状セグメントと、
他は２９に中心を置く標準リム輪郭に接線状に連結する点３７から点３９までの直線セグメントを含む。 図４は、滑走路などの支持表面と接触するこの輪郭を示す。 【００１２】 リムの周縁最外部分上の平坦な滑走路と平坦な環状表面とは、タイヤが破損した場合に乗物を支持するのに適しているように見えるが、２つの平坦な表面はほとんど正確に平行ではなく、滑走路表面も真に平坦ではない。 ホイールと支持表面はともに、大きな航空機の重量を支持するときにはいくらか変形する。 さらにまた、滑走路などの支持表面のためには様々な材料が使用され、表面条件は変化する。 例えばアスファルトは、温度などの条件に応じて量が変わることによって負荷の下で変形する。 その結果、図４に示すように従来の技術のホイールは滑走路４１の表面と接触することがある。 接触領域の幅はｄ２で示されている。 もちろん、相対的なホイールと滑走路のミスアラインメントは、平面と係合する接線点３７ではなく接線点３９によって反転する可能性がある。 これに対して、リムの最外表面が図１、２のドーム状輪郭で形成されると、図５のｄ１で示すように接触領域の幅は表面の欠陥と変動にもかかわらず増加し、これによってリム上の負荷応力を減少させ、タイヤ破損時の転がり距離を改善する。 この凸状表面は、
タイヤ破損の場合に地面に接触するための潜在転がり表面を含む。 【００１３】 図６、７は、ドーム状ホイール・リム・フランジ領域を形成することができる方法を示す。 図６では、リム輪郭は、一端部では４５に中心を置く小さな半径の円の弧状セグメントに接線上に融合し、反対端部では４７に中心を置くさらに小さな半径の円の弧状セグメントに接線状に融合する、４３に中心を置く円の弧状セグメントとして形成されている。 中央円形セグメント４０の半径４２は、より小さい半径の２つの円形セグメントの、いずれの半径４６、４８よりも数倍も大きい。 ５１に中心を置く弧状セグメント４９、直線セグメント５３、および２５
に中心を置く弧状セグメント５５は、図２におけるように標準リム構成の一部分である。 しかしながら、セグメント５５はここでは９０度よりも小さい。 【００１４】 図７では、リム表面輪郭は、５９に中心を有する楕円の半分より僅かに小さいものとして生成されている。 半長軸と半短軸がそれぞれ点線６１、６３で示されている。 楕円は、一端部において線５３に接線状に融合し、他端部において円弧セグメント５５に融合している。 輪郭の楕円部分全体にわたって、曲率半径は環状リム部分の増加する半径に沿って単調に増加する。 直線は画定されないか無限の曲率半径を有するが、本発明では、曲率半径は全体にわたって有限のままである。 図６に示すものと類似した２つの円弧の中に接線状に融合する楕円形中央部分も可能である。 その他の円錐断面は、より小さな曲率半径の領域によって結合されたより大きな曲率半径の領域がないので、あまり適さないが、多くの他の断面曲線形状を計画することもできる。 湾曲またはクラウン状のリム部分が少なくとも潜在転がり表面にわたって延び、転がり表面がタイヤ破損時に支持表面に接触し、曲率半径がフランジの周縁最外部分の近くで最大であり、さらに無限であり、潜在転がり表面の末端部で減少する限り、多くの曲線が適したものになり得る。 これは、接触領域にいかなる平面領域も導入することなく、接触領域を強化する。 【図面の簡単な説明】 【図１】 ある形式における本発明による改良リム・フランジ幾何形状を組み込んだ、ホイールと装着されたタイヤとの断面図である。 【図２】 図１のリム・フランジ幾何形状の拡大断面図である。 【図３】 従来の技術によるホイール・リム・フランジの幾何形状を示す拡大断面図である。 【図４】 図３のホイール・リム・フランジと支持表面との間の接触を示す図である。 【図５】 図２のホイール・リム・フランジと支持表面との間の接触を示す図である。 【図６】 図１と図２のリム・クラウンを生成するための技法を示す拡大断面図である。 【図７】 図１と図２のリム・クラウンを生成するための代替技法を示す拡大断面図である。
【手続補正書】 【提出日】平成１５年１月１７日（２００３．１．１７） 【手続補正１】 【補正対象書類名】明細書【補正対象項目名】特許請求の範囲【補正方法】変更【補正の内容】 【特許請求の範囲】 【請求項１】 タイヤ（１３）を受け入れるために概ねＵ字形断面形状の環状リム部分を有し、少なくとも１つのリム周縁末端部（１９）が、中央円形セグメントの末端部においてより小さい半径の２つの円形セグメント（４４、５０）
に滑らかに融合する１つの中央円形セグメント（４０）として断面が形成された凸状環状表面（３３）を有する、ホイール（１１）。 【請求項２】 タイヤ（１３）を受け入れるために概ねＵ字形断面形状の環状リム部分（１２）を有し、少なくとも１つのリム周縁末端部（１９）が、環状リム部分に沿って概ね放射状に延びる半短軸（６３）を有する楕円（５７）の一部分として断面が形成された凸状環状表面を有する、ホイール（１１）。 【請求項３】 タイヤを受け入れるために概ねＵ字形断面形状の環状リム部分（１２）を有し、少なくとも１つのリム周縁末端部（１９）が、タイヤが破損した場合に地面に接触するための潜在転がり表面を含み、末端部は、全体にわたって有限である曲率半径を有する円滑な曲線として断面が形成された凸状環状表面を有する、ホイール（１１）。 【請求項４】 ホイール（１１）を製造する方法であって、タイヤが破損した場合に地面に接触するために少なくとも１つの周縁リム部分に周縁潜在転がり表面（３３）を作り出し、ホイールの最外半径において有限断面曲率半径を有する転がり表面の凸状輪郭を形成して、接触領域に何ら平坦な領域を導入することなく強化された接触領域を提供する方法。 |
