Support wheels

【発明の詳細な説明】 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有し、
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、弾性部材から成る、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、該要素のたわみが増大する間、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4350196およびWO87/05267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働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、少なく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Ｓ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、前図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、本発明の原理を説明するものであるが、該図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10
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10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状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有する。
これらの要素16は、内側の終端部がディスク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（ホイールの負荷限度内で）受けた時、要素16の長手方向の各微小区分Δ1 _k ,Δ1 _m ,Δ1 _j ,
Δ1 _nの曲げの両の総和が、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Δ1 _j ,Δ1 _nの曲げの量と、この区分の走行面からの距離Δ1 _j ,Δ1 _n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 _k ,Δ1 _m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 _k ,v _m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v _kは、ホイールリム部が長さr _kを有する距離を経て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れる原因となり、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 _mは、この部分が長さr _mを有する距離を経て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 _k ,Δ1 _m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働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有すると仮定される。

負荷は、関係する湾曲した要素16の各小片すなわち区分Δ1 _j ,Δ1 _n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Δ1 _j ,Δ1 _n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。 負荷中心CLの一方の側にある要素16区分Δ
1 _jにさらに加えられる曲げv _jは、加えられる曲げ角度v _j
と区分Δ1 _jの走行面からの距離h _jとの積に依存する長さである距離a _j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 _nにさらに加えられる曲げ角度v _nは、加えられる曲げ角度v _nと区分Δ1 _nの走行面からの距離h _nとの積に依存する長さである距離a _n
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 _jとΔ1 _n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16はだいたい横たわったＳ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、凸型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Ｓ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鋼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、図に示すように該ウェブ貫通孔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14,15は、外側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20の合計面積は、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２〜50％の間でなければならない。 孔は100個から1000個がよく、そ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パターンのくぼみ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、少なくとも孔のいく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有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。