JP2009511313A - 車両ホイール用インターフェースディスク - Google Patents

Abstract

【課題】慣用タイヤに作用するパンクの効果を低減させることにある。
【解決手段】本発明は車両用インターフェースディスク（１０）に関し、本発明のインターフェースディスク（１０）は、ディスクをホイール（２０）に固定できるように設計された少なくとも１つの本質的に中央の固定要素（７０）と、該固定要素に連結されかつディスクの本質的に中心部からディスクの本質的に周辺部まで半径方向外方に延びている多数の本質的に半径方向のラジアルアーム（３０）と、アームと相互作用しかつディスクの本質的に中心部と本質的に周辺部との間に壁を形成すべく機能するエネルギ吸収面（４０）と、アームと相互作用する少なくとも１つの周囲補強要素（５１）とを有し、該周囲補強要素の弾性係数はエネルギ吸収要素の弾性係数より実質的に大きい。
【選択図】図４

Description

本発明はタイヤに関し、より詳しくは、タイヤ空気圧の急激低下により引起こされる効果を制限する装置に関する。

あらゆる形式のタイヤは、道路、より詳しくは路面の凹凸、異物の存在等（これらは、場合によってはあらゆる種類の非常に侵略的な障害となり得ることが証明されている）によりタイヤに加えられる種々の形態の攻撃を受ける。これにより、使用中に、どこにでもおよび広く変化する環境下でタイヤがパンクする危険があるというのも事実である。このようなパンクは、非常に急激な空気圧低下をもたらす。

乗用車タイプのタイヤの場合には、この問題は、多くの技術的開発の主題である。例えば、タイヤ空気圧の低下の場合に、使用者が、少なくとも最小距離の走行を続けることを可能にしたタイヤ／リム組立体が開発されている（より詳しくは、下記特許文献１〜４参照）。一般に、このような組立体が装着された車両には収縮警告装置が設けられていて、使用者に空気圧の低下を警告するようになっている。特に側壁の構造が強化されていて、タイヤが収縮状態にある場合でも、少なくとも最小距離に亘って性能上特に目立った変化なくしてタイヤの公称荷重に実質的に等しい荷重を支持できるようにしたタイヤも知られている。

しかしながら、現在のところ、このような組立体またはタイヤは、未だ全ての車両に設けられている訳ではなく、特に重量物運搬車両には殆ど設けられていない。慣用形式のタイヤに生じるパンクの効果をできる限り小さくするため、従来技術では、例えば慣用形式の各タイヤの内部に適当な寸法をもつ他のタイヤを配置して、タイヤがパンクしたり空気圧が低下した場合には内側タイヤが外側タイヤを支持するように機能するタイヤが提案されている。それにも係わらず、外側タイヤが膨張されている状況と外側タイヤが内側タイヤにより支持されている状況との間の挙動差は非常に大きく（もはや外側タイヤは機能しておらず、内側タイヤのみが機能している）、このため、車両の運転者がこのような状況に適合して運転することが困難であることが証明されている。

タイヤの内部に配置される装置は、通常の使用時には膨張されないが、タイヤがパンクしたときの圧力低下を軽減できることも知られている。下記特許文献５にはこのような装置が開示されている。この装置はトロイダルチューブを有しており、その寸法は、通常走行中（すなわち、タイヤが膨張されているとき）のタイヤとチューブとの相互作用をできる限り回避するように、タイヤキャビティに比べて小さい。このチューブには、チューブにより形成されるキャビティを、チューブが配置されるタイヤのキャビティと連通させる少なくとも１つの開口が設けられている。タイヤがパンクしたとき、タイヤにより形成されたキャビティおよびトロイダルチューブ内の膨張圧力は低下するが、前記チューブの開口は極く小さいため、その圧力は、少なくとも運転者が修理工場に到達できる充分な距離の間は事実上変化しないように維持される。チューブが内部に配置されるタイヤの寸法に適合する寸法をもつチューブ内の圧力の作用により、チューブがタイヤのビードに対して押付けられ、これによりビードがリムフランジに対して保持されかつチューブ内の空気圧の低下が制限される効果が生じる。

しかしながら、チューブをタイヤのビードに対して押付けることは、少なくとも０．８０のアスペクト比（横断面高／横断面幅）をもつタイヤには容易であるが、英語で「低レシオ」タイヤとして知られている種類の、０．８０より小さいアスペクト比をもつタイヤについては当てはまらない。なぜならば、タイヤは、膨張すると、前記チューブをタイヤの壁から引離す傾向を有する、必然的に純粋に空気圧平衡した形状となり、壁は、リムに対して押付けられるように、チューブから押離されて支持されるからである。

最後に、このチューブは、タイヤの挙動が変化することを防止できない。なぜならば、タイヤとチューブとの間に形成されたキャビティからの圧力低下の開始と、チューブ自体が支持体として機能することを要求される瞬間との間に幾分かのタイムラグがあるからである。最後に、タイヤが、膨張された内側チューブにより支持されるとき、タイヤの幾何学的形状は、この同じタイヤが膨張されかつパンクしていないときの幾何学的形状と比べて非常に変化したものとなる。

米国特許第６，０９２，５７５号明細書 米国特許第６，４１８，９９２号明細書 米国特許第５，６３４，９９３号明細書 米国特許第５，７８５，７８１号明細書 米国公開特許第２００２／０１２１３２５号明細書

本発明の一目的は、慣用タイヤに作用するパンクの効果を低減させることにある。

上記目的を達成するため、本発明は車両ホイール用インターフェースディスクを提供し、本発明のインターフェースディスクは、
・ディスクをホイール（好ましくはホイールの中央部）に取付けることができるように設計された少なくとも１つのアタッチメント要素と、
・該アタッチメント要素に連結されかつ該アタッチメント要素から半径方向外方に延びている複数の実質的なラジアルアームと、
・該ラジアルアームと協働しかつラジアルアーム同士の間に形成されたスペースを閉じるように構成されたエネルギ吸収面と、
・１組のアームと協働する実質的に環状の少なくとも１つの周囲補強要素とを有し、この弾性係数（modulus）はエネルギ吸収面の弾性係数より実質的に大きい。

このような装置を設けることにより、タイヤを直接的に包囲する環境での圧力の突然的低下がその後に生じることが低減される。例えば、圧力低下時に投げ出され易い粒子は停止または減速される。本発明の装置は、圧力低下により引起こされるエアブラストが車両の近傍に自由にかつ抑制されない態様で吹出されるのが防止される。また、吸収要素は、前記エアブラストにより放出されるエネルギの大部分を捕捉できる。かくして、本発明により提供される手段により、タイヤの外部に配置される装置が得られる。この装置は、タイヤの周囲または近傍において、パンクしたタイヤからの膨張圧力の低下（特に、この圧力低下が非常に急激に生じたとき）により引起こされる効果を軽減できる。実質的な剛性を有するラジアルアームは、全ての要素を非常に確実に保持しかつ力に対する良い構造的抵抗を与える。エネルギ吸収面は、ラジアルアームより可撓性が大きくおよび／またはより容易に変形でき、大きい力が加えられたときに、このエネルギ吸収面が変形し、従って多量のエネルギを吸収する。

１つの有利な実施形態によれば、エネルギ吸収面はスクリーンである。このスクリーンは、実質的に中実であるのが好ましく、例えば、スクリーンはアーム間の領域の大部分を充満する。

１つの有利な実施形態によれば、インターフェースディスクは、アームと協働する内周補強要素を有し、該内周補強要素は、ディスクがホイールに装着されたときにリムフランジの近傍に位置するように配置される。

他の有利な実施形態によれば、インターフェースディスクは、アームと協働する外周補強要素を有し、該外周補強要素は、ディスクより半径方向外方に位置するように配置される。

更に他の有利な実施形態によれば、周囲補強要素は本質的に環状の形状を有しかつ実質的に剛性を有する材料（例えばスチールのような金属材料）で作られ、このため、周囲補強体は、それ自体がエネルギ吸収面より大きい剛性を有しかつエネルギ吸収面の剛性を高める役割を演じる。

エネルギ吸収面は、破壊されることなく最小限度の変形（少なくとも１．５％程度の変形）に耐え得る少なくとも１つの材料（例えば、スチールのような金属材料、アラミドまたはポリウレタンをベースとする材料からなる織物）で作られる。

他の有利な実施形態によれば、アタッチメント要素は、ホイールナットによりディスクを取付けるように設計されている。

有利な一実施形態によれば、インターフェースディスクはまた、周方向に沿って等間隔に分散配置された複数のエネルギ吸収要素（例えば、タイロッドまたは弾性ロッド、スプリング等）を有している。エネルギ吸収要素は、剛性を変え得るように調節できる。

本発明の他の特徴および長所は、本発明の主題の幾つかの実施形態を非制限的に例示する添付図面に関連して述べる以下の説明から明らかになるであろう。

図１ａおよび図１ｂは、本発明によるインターフェースディスク１０を概略的に示すものである。少なくとも１つの実質的に中央のアタッチメント要素７０は、ディスク１０を、例えばホイールナットを用いて車両ホイール２０に嵌着または取付けることを可能にする。このアタッチメント要素７０は、ディスクで形成してもよいし、適当な形状の他の任意の要素で形成することもできる。中央要素７０から半径方向外方に延びるように配置されたラジアルアーム３０は、一方で、非常に大きい領域を形成することができ、かつ他方で、中央要素７０を局部的に強化することができる。これらは、好ましくは等間隔を隔てて配置されかつ変形可能表面が設けられた幾分剛性のある基本構造を形成している。例えば金属で作られたアーム３０は、例えばＩ形断面またはＴ形断面を用いて、重量に対して剛性を最適化するような輪郭をもたせるのが有利である。アーム３０は、対応ホイールのリムフランジを超えて延びるような寸法にすること、例えば、少なくとも通常圧力または事実上通常圧力で、運転を妨げないように、このホイールに装着されたタイヤのトレッドより僅かに短くようにすることが有利である。

アーム３０同士の間で逃散させたいエネルギを吸収するため、エネルギ吸収面４０が、アーム間に形成されたスペースをカバーするように配置された１つ以上の要素で形成されている。エネルギ吸収面４０は、アームの半径に適合するように選択された半径をもつ実質的に環状の外形を有するように設計するのが有利である。例えば、種々の異なる形状の実施形態に従って、このエネルギ吸収面の半径は、アームの半径より僅かに短い（または長い）。図１ａは、エネルギ吸収面４０が休止位置にあるインターフェースディスク１０を示すものである。この場合、エネルギ吸収面４０は実質的に平らで、かつ非常に小さい体積を占める。図２ｂでは、エネルギ吸収面４０が作動位置（deployed position）にある。この位置は、例えば、空気圧が急激に低下した場合においてエネルギが解放されたときに得られる。エネルギ吸収面４０は、このエネルギの効果により変形できる充分な可撓性を有している。この変形により、このエネルギの大部分が吸収される。ラジアルアーム３０は、図１ｂに概略的に示すように（図１ｂから、アーム３０は或る程度これらの半径方向を維持しているのに対し、エネルギ吸収面４０は完全に変形されていることが明瞭に理解されよう）、エネルギ吸収面４０の剛性に比べて小さい変形を受けるに過ぎない、充分な剛性をもつように設計されている。システムの所望形式により、この変形は弾性であっても、弾性変形でなくてもよい。アーム３０の個数および角度位置は、実施形態により変えることができる。アーム３０は、インターフェースディスクの動的バランスができる限り安定になるように設けるのが有利である。

ディスク１０は、タイロッド、弾性ロッド、スプリング等の１つ（好ましくは幾つか）のエネルギ吸収要素６０を設けるのが有利である。図１ａおよび図１ｂから、このような吸収要素の効果は理解されよう。衝撃を受けたとき、またはエネルギの解放効果を受けたとき、最初は休止していたエネルギ吸収器６０は応力を受け、エネルギ吸収面４０に加えて、放出エネルギのうちの他の部分のエネルギを吸収する。概略的に図示した例では、吸収要素６０はラジアルアーム３０とエネルギ吸収面４０との間に配置されており、後で作動できるように応力が加えられている。

全体的剛性を増大させるため、ラジアルアーム３０には、１つ以上の周囲補強要素５０を付加できる。図１ａおよび図１ｂに示す概略例では、ラジアルアーム３０に取付けられかつリムフランジ２１に向かって軸線方向内方に延びている平らな環状体が使用されている。要素５０の幅または厚さおよびエネルギ吸収面４０に実質的に垂直なその方向は、アーム３０により発生される剛性と組合わされる剛性を要素５０に付与する。剛性付与に寄与する要素３０、５０は、最高の発生蓋然性を有する場合にディスク１０が最大量のエネルギを吸収できるように設計するのが有利である。

図２ａ〜図２ｄには、本発明によるインターフェースディスクの例示実施形態が示されている。中央アタッチメント要素７０は、ホイールナットを用いて取付けるように設計されている。エネルギ吸収面４０は、要素７０に直接連続して形成されている。図２ａの例では、外周補強要素５１が、エネルギ吸収面４０の外面領域に設けられている。図２ｂの例では、周囲補強要素５２が、リムフランジ領域に近接して半径方向内方に配置されている。図２ｃの例では２つの補強要素が設けられており、１つの補強要素５２は半径方向内方に配置され、他方の補強要素５１は半径方向外方に配置されている。これらの例では、周囲補強要素は、エネルギ吸収面４０に沿ってラジアルアーム３０同士の間で延びている環状膨出部の形状を有している。この幅広部分は、エネルギ吸収面４０とのインターフェース領域に局部的剛性を付与する。図２ｄの例では、要素５０は、図１ａおよび図１ｂの例と同じである。この要素５０はまた、リムフランジ内に嵌合される折曲げ端部５３を有している。これらの種々の例では、種々の周囲補強要素のの相対位置、個数、形状および他の特徴を変えることができる。図２ａ〜図２ｄでは、図示の方向は、ラジアルアーム３０同士の間の角度位置にあるように選択されたセクションであり、従ってこれらのラジアルアーム３０はこれらの図面では見ることができない。

図３ａのセクションは、ラジアルアーム３０の１つを示す角度位置から見たものである。これらのラジアルアーム３０は、アタッチメント要素７０に連続して設けられている。図示のように、アーム３０は、内周補強要素５２と協働する。

図３ｂの例は、リムフランジ２１およびホイール２０の内側部分の両方と協働する他の形式の内周補強要素５２を示すものである。

図３ｃの実施形態では、周囲補強要素５０およびエネルギ吸収要素６０の機能が、一方でエネルギ吸収面４０の半径方向内方に取付けられかつリムフランジ２１とも協働する単一要素５２に組合わされている。

図４は、他の図面における断面図に加え、ラジアルアーム３０の一部を示すディスクの正面図である。

本発明による装置のホイールに取付ける要素および吸収要素を概略的に示すものであり、特に、吸収要素が休止位置にあるところを示すものである。 本発明による装置のホイールに取付ける要素および吸収要素を概略的に示すものであり、特に、吸収要素が作動位置にあるところを示すものである。 車両のホイールに装着された本発明による装置の実施形態の他のカテゴリの１つを示すものである。 車両のホイールに装着された本発明による装置の実施形態の他のカテゴリの１つを示すものである。 車両のホイールに装着された本発明による装置の実施形態の他のカテゴリの１つを示すものである。 車両のホイールに装着された本発明による装置の実施形態の他のカテゴリの１つを示すものである。 本発明の装置の他の実施形態の一例を示すものである。 本発明の装置の他の実施形態の一例を示すものである。 本発明の装置の他の実施形態の一例を示すものである。 本発明の装置の他の実施形態の一例を示すものである。

符号の説明

１０ インターフェースディスク
２０ 車両ホイール
３０ ラジアルアーム
４０ エネルギ吸収面
５０ 周囲補強要素
５１ 外周補強要素
５２ 内周補強要素
５３ 折曲げ端部
６０ エネルギ吸収要素
７０ アタッチメント要素

Claims (8)

1. 車両ホイール（２０）用インターフェースディスク（１０）において、
   ａ．前記ディスク（１０）をホイール（２０）に取付けることができるように設計された少なくとも１つのアタッチメント要素（７０）と、
   ｂ．該アタッチメント要素（７０）に連結されかつ該アタッチメント要素（７０）から半径方向外方に延びている複数の実質的なラジアルアーム（３０）と、
   ｃ．該ラジアルアーム（３０）と協働しかつラジアルアーム同士の間に形成されたスペースを閉じるように構成されたエネルギ吸収面（４０）と、
   ｄ．１組のアーム（３０）と協働する実質的に環状の少なくとも１つの周囲補強要素（５０；５１、５２）とを有し、この弾性係数（modulus）はエネルギ吸収面（４０）の弾性係数より実質的に大きいことを特徴とするインターフェースディスク（１０）。
2. 前記アーム（３０）と協働する内周補強要素（５２）を有し、該内周補強要素（５２）は、ディスクがホイールに装着されたときにリムフランジ（２１）の近傍に位置するように配置されることを特徴とする請求項１記載のインターフェースディスク。
3. 前記アーム（３０）と協働する外周補強要素（５１）を有し、該外周補強要素（５１）は、ディスクより半径方向外方に位置するように配置されることを特徴とする請求項１または２記載のインターフェースディスク。
4. 前記エネルギ吸収面（４０）は、破壊されることなく最小限度の変形に耐え得る少なくとも１つの材料で作られていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のインターフェースディスク。
5. 前記アタッチメント要素（７０）は、ホイールナットによりディスクを取付けるのに適していることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のインターフェースディスク。
6. 周方向に沿って等間隔に分散配置された複数のエネルギ吸収要素（６０）を更に有していることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載のインターフェースディスク。
7. 前記エネルギ吸収要素（６０）は、剛性を変え得るように調節できることを特徴とする請求項６記載のインターフェースディスク。
8. 前記エネルギ吸収面（４０）はスクリーンであることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載のインターフェースディスク。

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