JP2009515754A - スポークを備える複輪取付け可能な鋳造製商用車用車輪 - Google Patents

Abstract

商用車の車輪が、単一の軸ハブ上に２個の車輪を取り付けることを可能にする、互い違いの***および陥凹セグメントが形成された車輪ハブ表面を備える。

Description

本発明は、一般に商用車の車輪に関し、特にスポークを有する複輪の鋳造製または鍛造製の商用車の車輪に関する。

軸ハブから突出するねじ付きスタッドを有する軸ハブ上に車両用車輪を取り付けることは知られている。スタッドは、車輪ハブを通って形成された開口を通って延び、軸ハブ上に車輪を固定するために車輪ナットを受け取る。この取付けシステムは、乗用車の場合のように軸ハブ上に単一の車輪を、またはトラックなど商用車で通例用いられるように単一の軸ハブ上に１対の車輪を取り付けるために用いることができる。トラクタトレーラ連結トラックに関しては、複輪は、典型的には、積載量の重量を分散させるようにトラクタの駆動後輪上に、またトレーラの軸上に取り付けられる。１対の車輪が単一の軸ハブ上に取り付けられるとき、この構造は通例、複輪配置（ｄｕａｌ ｗｈｅｅｌ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）と呼ばれる。

典型的には、複輪配置では、内側および外側の車輪は、車輪の一方が他方の車輪に対して反対である状態で同一である。各車輪は、軸ハブおよび車輪制動機構を受け入れるために車輪リム内に余地を与えるように、環状車輪リムの端部を渡って延びる車輪ディスクを有する。車輪リムは空気タイヤを担持するように設計され、一方、車輪ディスクは、典型的には、複数の半径方向に延びる車輪スポークによって車輪リム内で支持される中央ハブを有する。車輪ハブは、それを通って形成された複数のスタッド受入れ開口を有する。開口はボルト穴円の周りに均等に隔置され、開口の数が車輪のサイズとともに増加する。対面する車輪ディスクの中央部は、平坦で、車輪が軸ハブ上に取り付けられたとき互いに接触するように設計されている。典型的には、中央部から車輪リムに延びるディスクの残りの部分およびスポークは皿型である。

典型的には、従来技術の車輪ディスクは、鋼から打ち抜かれ、車輪リムの内面に溶接される。この鋼は、軸ハブ上に複輪を取り付け、一方、車輪ナットに対する十分なスタッド係合長さを維持することを可能にするのに十分な薄さで車輪ディスクが作製されることを可能にしながら強度を実現する。

やはり審美的に美しい車輪設計を可能にしながら、ばね下車輪重量を低減するためには、アルミニウム合金または他の軽量金属もしくは合金から鋳造または鍛造された商用車の車輪を提供することが望ましい。これら車輪は、複数の半径方向に延びる車輪スポークによって車輪リム内で支持された中央車輪ハブを有する。しかしながら、十分な強度を実現するためには、車輪スポークは比較的厚くする必要がある。さらに、鋳造製または鍛造製の車輪ハブは、車輪スポークと比較的同じ厚さを有する傾向にある。単一の鋳造製または鍛造製の車輪が利用されることがあるが、複輪取付け配置を用いてハブ厚さを２倍にすると、車輪ナットに対する十分なスタッド係合長さをもたらさない可能性がある。したがって、複輪取付け配置に適用可能である鋳造製または鍛造製の複輪の商用車の車輪のための設計を提供することが望ましい。

発明の要約

本発明はスポークを備える商用車用複輪（ｄｕａｌ ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ ｖｅｈｉｃｌｅ ｗｈｅｅｌ）に関する。

本発明は、空気タイヤを支持するようになされた環状車輪リムを有する商用車の車輪を企図している。この車輪はまた、複数の車輪スポークによって車輪リム内で支持される中央車輪ハブを有し、このハブは、互い違いの***および陥凹セグメントで形成された表面を有し、それによりこの車輪を複輪取付け構造で使用することができる。車輪スタッドを受け入れるボルト穴が、***および陥凹セグメントのそれぞれを通って形成され、ボルト穴円の周りに均等に隔置される。車輪は、１個構成の車輪として鋳造または鍛造する、または鋳造製もしくは鍛造製の構成部品を含む２個以上の部片から組み立てることができる。

本発明は、単一の車両軸ハブ上に１対の上述の車輪を取り付けるための方法をさらに企図している。この方法は、***ハブセグメントおよび陥凹ハブセグメントが車両軸ハブから反対側を向く状態で車両軸ハブに第１の車輪を取り付けるステップを含む。次いで、第２の車輪は、***および陥凹ハブセグメントが車両軸ハブに向かう方を向く状態で第１の車輪に隣接して配置される。第２の車輪は、第１の車輪ハブ表面の***セグメントが第２の車輪ハブ表面の陥凹セグメントと位置合わせされるようにその軸の回りを回転させられる。次いで、第２の車輪は、各車輪ハブの***セグメントが他方の車輪ハブの陥凹セグメントによって受け入れられる状態で車両軸ハブ上に取り付けられる。次いで、車輪は車両軸ハブ上に固定される。

本発明の様々な目的および利点は、添付図面を考慮して読むとき、好ましい実施形態の以下の詳細説明から当技術分野の技術者には明らかとなろう。

ここで図面を参照すると、本発明による第１の鋳造製の商用車の車輪１０および第２の鋳造製の商用車の車輪１１をそれぞれ図１に示す。車輪１０、１１を複輪取付け配置（ｄｕａｌ ｗｈｅｅｌ ｍｏｕｎｔｉｎｇ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）で示す。以下の説明では、他方の車輪の方を向く各車輪の端部を内側端部と呼び、一方、各車輪の反対側の端部を外側端部と呼ぶ。

車輪１０、１１のそれぞれは、重力鋳造または低圧鋳造など通例の方法によって、例えばアルミニウム、マグネシウムまたはチタンの合金など軽量金属合金から鋳造される。図２に示す第１の車輪１０の外側端図で最も良く分かるように、車輪１０は、複数の半径方向に延びるスポーク１６によって車輪リム１４内で支持される中央車輪ハブ１２を有する。車輪ハブ１２およびスポークは、軸ハブおよび車輪制動機構を受け入れるために車輪リム内で十分に開いた容積を与えるように、車輪リム１４の内側端部を渡って延びる車輪ディスクを形成する。図２に５本の車輪スポーク１６を示すが、本発明はまた、示したものより多い、または少ないスポークを有する車輪上で実施することができることが理解されよう。さらに、各スポークを通って形成された開口１７を含むための、半径方向のスポーク１６に対する特定の形状が図２に示されているが、鋳造技術により、示されていない他の審美的で魅力的な形状を備えたスポークで形成することができることが理解されよう。同様に、車輪リム１４の外側端部および車輪ハブ１２の外側表面もまた、示されているもの以外の他の審美的で魅力的な形状で鋳造することができる。図２では、第２の車輪１１のスポークが、第１の車輪スポーク１６の間に形成された通気開口部１８を介して見える。パイロット穴１９が、ハブ１２内心を通って形成され、パイロット穴１９と同心のボルト穴円２１の周りに均等に隔置された複数の車輪スタッド穴２０によって囲まれる。１０個の車輪スタッド穴２０を図２に示すが、本発明はまた、示したものより多い、または少ないスタッド穴を有する車輪上で実施することができることが理解されよう。典型的な商用車の車輪は６個から１０個のスタッド穴を有する。

第１の車輪１０を右に、第２の車輪１１を左に示す図３の断面図で最も良く分かるように、第２の車輪１１の方を向く第１の車輪ハブ１２の表面は、複数のそれぞれ互い違いの***セグメント２４および陥凹セグメント２６が形成される。***セグメント２４のそれぞれは、１個の車輪スポーク１６の内側端部の連続部として形成され、このセグメント内で中央に置かれる対応する１個の車輪スタッド穴２０を有する。図４に示す第１の車輪１０の内部端部図に示すように、***セグメント２４は、パイロット穴１９から車輪ハブ１２の外側縁部に延び、一方、１個の陥凹セグメント２６は、各対の***セグメント２４の間に延びる。陥凹セグメント２６のそれぞれはまた、このセグメント内で中央に置かれるスタッド穴２０を有する。***セグメント２４のそれぞれが対応する車輪スポーク１６の内側端部に形成されるので、車輪スポークの厚さ、それによってスポークの強度は、車輪ハブ１２に渡って維持される。１個の***セグメント２４を図３の下部に軸方向左に延びる断面で示し、一方、対応する陥凹セグメント２６を図３の上部に軸方向右に延びる断面で示す。好ましい実施形態では、各セグメントの縁部は、車輪リム１４に向かって半径方向に延びる。したがって、これらセグメントは、精密な内側縁部を備えた切頭形の扇形の形状を有する。***セグメント２４および陥凹セグメント２６の内側縁部は、陥凹セグメント２６の円弧長さが***セグメント２４の円弧長さより大きい、均等ではない長さの円弧を画成する。同様に、陥凹セグメント２６の外側縁部もまた、車輪スポーク１６の内側端部のどこを渡って延びる円弧より大きい長さを有する円弧を画成する。したがって、セグメント２４、２６は、以下で説明するように複輪取付け配置で２個の車輪の組立を可能にするように、十分な間隔許容値を備える形状を有する。しかしながら、本発明はまた、複輪取付け配置で車輪の組立を可能にするように十分な間隔許容値が含まれることを条件として、示し説明する以外の形状を有する***および陥凹セグメントを用いて実施することができることが理解されよう。

図１から３に示すように、本発明は、中央ハブ３２を有する第２の車輪１１が、単一の軸ハブ（図示せず）に取り付けるために車輪１０に隣接して取り付けられる複輪取付け配置を企図している。第１の車輪１０の方を向く第２の車輪ハブ３２の表面もまた、複数のそれぞれ互い違いの***セグメント３４および陥凹セグメント３６で形成される。第１の車輪１０と同様に、***セグメント３４のそれぞれは、１個の第２の車輪スポーク３７の内部端部の連続部として形成され、セグメント内で中央に置かれる車輪スタッド穴３８を有する。さらに、陥凹セグメント３６のそれぞれはまた、セグメント内で中央に置かれるスタッド穴３８を有する。第１の車輪ハブ１２とやはり同様に、陥凹セグメント３６の円弧長さは、***セグメント３４の円弧長さより大きい。したがって、第２の車輪１１は第１の車輪１０と同一であるが逆向きであり、その結果、両車輪の内側端部は、第１の車輪ハブ１２のセグメント化された表面が第２のハブ３２のセグメント化された表面に接触する状態で互いに対面する。さらに、本発明は、第１の車輪ハブ１２の表面上に形成された***セグメント２４のそれぞれが、図３に示すように第２の車輪ハブ３２の表面上に形成された対応する陥凹セグメント３６によって受け入れられるようにその軸の周りを回転させられることを企図している。同様に、第２の車輪ハブ３２の表面上に形成された***セグメント３４のそれぞれは、第１の車輪ハブ１２の表面上に形成された対応する陥凹セグメント２６によって受け入れられる。示した車輪が１０個の車輪スタッド穴を有するので、第２の車輪３２は、軸ハブ上に車輪３２を取り付ける前に第１の車輪１０に対してその軸のまわりを３６°回転させられる。しかしながら、車輪１０、１１の対称性により、ハブ１２、３２を通って形成されたスタッド穴２０、３８は、回転の後、両車輪上で位置合わせされる。陥凹セグメントが***セグメントより大きい円弧長さを有するので、一方の車輪の***セグメントのそれぞれは、他方の車輪の対応する陥凹セグメント内に干渉なしに受け入れられる。

これらのインターロックするハブセグメントは複輪中央の全体幅を減少させ、一方、車輪スポーク１６、３７が、車両荷重を支持するために十分な厚さを有することを可能にする。図３に示すように、第１の車輪ハブ１２および第２の車輪ハブ３２の***セグメント２４、３４の厚さは、それぞれ距離「Ａ」であり、この距離は関連する車輪スポーク１６または３７の厚さに対応する。第１の車輪１０に対して示す典型的な陥凹セグメント２６の厚さは、距離「Ｂ」であり、「Ｂ」は「Ａ」より小さい。しかしながら、複輪取付けの配置であるときこれら２個の車輪ハブの組み合わされた厚さは、「Ａ」＋「Ｂ」の合計であり、図３に距離「Ｃ」として示す。注意深く「Ａ」および「Ｂ」を選択することによって車輪の耐荷強度（ｌｏａｄ ｃａｒｒｙｉｎｇ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）は維持され、一方、車輪スタッドが車輪ナットに対する十分なスタッド係合長さを実現するようにボルト穴を越えて十分遠く延びることを可能にする、組み合わされた車輪ハブに対する合計厚さ「Ｃ」をやはりもたらす。例として、「Ａ」が１．５インチ、「Ｂ」が０．５インチの場合、２個の車輪ハブ「Ｃ」の合計厚さは、２インチであることになる。本発明の***および陥凹セグメントない場合では、同じスポーク厚さを有する従来技術の２個の車輪ハブの合計厚さは、３インチであり、本発明による車輪の２個のハブの連結より５０％増であることになる。

本発明の有用性をさらに示すために、前の図に示されているものと同じ構成部品が同じ参照符号を有する図５で、軸ハブ４０上に複輪取付け配置で取り付けられる車輪１０、１１を示す。明確にするために、図５に２個だけの車輪スタッド４２を示す。図５に示すように、車輪スタッド４２は、軸ハブ４０から車輪ハブ１２、３２のそれぞれを通って形成されたスタッド穴２０、３８を通って延びる。図５にやはり示すように、車輪スタッド４２は、車輪の安定した取付けを確実にする係合長さ要件に合う十分な長さである距離「Ｄ」だけ第１の車輪ハブ１２の表面を越えて延びる。車輪１０、１１は、従来の２個構成のフランジナット４４によって車輪スタッド４２に保持される。フランジナットが、その円周部の周りに形成されたレンチ面を備える六角形の本体４６と、ナット本体４６に回転可能に取り付けられた円錐形の外面を有する座金４８とを有する２個を備える。フランジナットを使用すると、軸ハブ４０に車輪１０、１１を固定するための締付け力が増加される。

車輪１０はまた、商用車の操舵可能な前輪上の典型的な軸ハブ上に単一の車輪として取り付けることができることが理解されよう。したがって、同じ車輪を、単輪の前部または複輪の後部の取付けのために用いることができ、これにより、車両の前部および後部での使用に相異なる車輪を用意する必要性がなくなる。

上述の車輪１０、１１の組み合わされたハブの幅が標準設計原則を越える場合、本発明はまた、軸ハブ上に車輪を固定するために従来の２個構成のカラー付きフランジナット５０の使用を可能にする車輪ハブの代替の実施形態を企図している。代替の実施形態による車輪ハブ５２の拡大部分の部分断面図が、前の図に示されている構成部品と同様の構成部品が同じ参照符号を有する図６に示されている。車輪ハブ５２は車輪スタッド穴５４を有し、各スタッド穴は、図７内のナットの断面図に示すようにカラー付きフランジナット５０の六角形の本体部分６０から軸方向に延びるカラー５８を受け入れるために十分な直径を有する。六角形の本体部分６０は、その円周部の周りに形成されたレンチ面を有する。カラー５８は、図６に破線で示すナット５０のねじの長さだけ延びる雌ねじ付き穴を有する。円錐形の外面を有する座金６２は、カラー５８に回転可能に担持され、締付け力を増加させる。図７に示すように、ばねクリップ６４はカラー５８に座金６２を固定する。図７に示すように、ばねクリップ６４はカラー５８上に座金６２を固定するが、例えば、かしめなど他の従来の保持装置または方法をまた利用することもできる。図６に示すように、ナットカラー５８は、設計要件を満たすために、スタッド穴内に延び、車輪スタッド４２の端部を捕捉し、破線で示すようにスタッド４２の十分な長さを係合する。したがって、カラー付きフランジナット５０を使用すると、従来の車輪スタッド上に本発明による複輪の鋳造製車輪を取り付けることが可能になる。図６に示す車輪ハブに対する隙間許容値は例示の目的のために誇張されており、実際の許容値は、車輪が車両上に取り付けられたとき同軸となることを確実にするように制御されることになることが理解されよう。

図６に示す車輪ハブの代替の実施形態を図８に示し、７０の符号を付ける。図６に示す構成部品と同様の図８に示す構成部品は、同じの参照符号を有する。車輪ハブ７０は、もみ下げされた外側端部７４を有するスタッド穴７２を有する。もみ下げされた端部７４は、フランジナットカラー５８を受け入れるために十分に深い。図８にやはり示すように、もみ下げされた端部７４は、セグメント化されたハブ表面から反対側にある車輪ハブ７０の表面に形成される。

特許法の条項により、その好ましい実施形態で本発明の実施の原則およびモードを説明し、示した。しかしながら、本発明は、その精神および範囲から逸脱することなしに具体的に説明し示した以外の方法で実施することができることが理解されよう。例えば、車輪ハブ表面に形成された***および陥凹セグメントを半径方向に延びる側面を有するように示し説明したが、本発明はまた、半径方向でない側面を有するセグメントを利用することを企図している。したがって、例えば、セグメントの側面はまた、互いに平行なものとして形成することができる。さらに、好ましい実施形態を***ハブセグメントが陥凹ハブセグメントより狭い状態で示し説明したが、本発明はまた、***セグメントが陥凹セグメントによって受け入れられることを可能にするように許容値が維持されるならば、***ハブセグメントが陥凹ハブセグメントの幅とほぼ等しい幅を有する状態で実施することができることが理解されよう。さらに、好ましい実施形態を１個部品構成の鋳造製車両用車輪に対して示し説明したが、本発明はまた、１個構成の鍛造製車輪で実施することができることが理解されよう。同様に、本発明は、中央ハブと、鋼材から鋳造され、鍛造されまたは圧延されることができる車輪リム内に取り付けられた複数のスポークとを有する鋳造製または鍛造製のスパイダーを有する２個構成の車輪で実施されることができ、あるいは本発明は複数個構成の車輪とともに実施することができる。

本発明による複輪配置で取り付けられた１対の商用車輪の等角図である。 図１に示す１個の鋳造製商用車輪の外側端図である。 図２の線３−３に沿って切断した図１に示す車輪の断面図である。 図２に示す車輪の内側端面図であり、図１に示す車輪の代替の実施形態の端面図である。 軸ハブ上に取り付けられた図１に示す車輪の断面図である。 ２個構成のカラー付きフランジナットで固定された図４に示す車輪の代替の実施形態の一部の断面図である。 図６に示す１個のカラー付きフランジナットの拡大断面図である。 ２個構成のカラー付きフランジナットで固定される図４に示す車輪の別の代替の実施形態の一部の断面図である。

Claims (19)

1. 商用車のための車輪であって、
   空気タイヤを支持するようになされた環状車輪リムと、
   複数の車輪スポークによって前記車輪リム内で支持され、互い違いの***セグメントおよび陥凹セグメントで形成された表面を有し、それにより前記車輪を複輪取付け構造で使用することができる中央車輪ハブと
   を備える車輪。
2. １個の前記車輪スポークが、１個の前記***セグメントを含む前記車輪ハブの一部上で終わる内側端部を有する、請求項１に記載の車輪。
3. 前記***セグメントを含む前記車輪ハブの前記一部の厚さが、関連する車輪スポークの隣接する端部の厚さとほぼ同じであり、それにより前記車輪の耐荷強度が強化される、請求項２に記載の車輪。
4. 前記***セグメントおよび陥凹セグメントが互いに隣接している、請求項２に記載の車輪。
5. 前記車輪ハブがまた、その中央を通って形成されたパイロット開口を有し、さらに前記***セグメントおよび陥凹セグメントが前記パイロット開口から前記ハブの外周部に延びる、請求項４に記載の車輪。
6. 車輪スタッド開口が、前記車輪ハブ表面の前記***部分および陥凹部分のそれぞれを通って形成される、請求項５に記載の車輪。
7. 前記スタッド開口のそれぞれが、前記パイロット開口と同心であるボルト穴円の周りに均等に隔置される、請求項６に記載の車輪。
8. 少なくとも１個の前記車輪スタッド開口が、カラー付きフランジナットの端部から延びるカラーを受け入れるために十分な深さにもみ下げされる、請求項７に記載の車輪。
9. 少なくとも１個の前記車輪スタッド開口が、カラー付きフランジナットの端部から延びるカラーを受け入れるために十分な直径に中ぐりされる、請求項７に記載の車輪。
10. 前記***セグメントおよび陥凹セグメントのそれぞれが、前記パイロット穴と交差する所で円弧長さを画成し、さらに前記***セグメントに対する前記円弧長さが前記陥凹セグメント対する前記円弧長さより小さい、請求項６に記載の車輪。
11. 前記車輪が鋳造製車輪である、請求項６に記載の車輪。
12. 前記車輪が鍛造製車輪である、請求項６に記載の車輪。
13. 商用車軸ハブ上に１組の複輪を取り付けるための方法において、
    （ａ）第１および第２の車両用車輪を用意するステップであって、前記車輪のそれぞれが、環状車輪リム内の複数の車輪スポークによって支持された中央車輪ハブを含み、前記車輪ハブが、互い違いの***セグメントおよび陥凹セグメントが形成された表面を有するステップと、
    （ｂ）前記***ハブセグメントおよび陥凹ハブセグメントが前記車両軸ハブから反対側を向く状態で前記車両軸ハブ上に前記第１の車輪を取り付けるステップと、
    （ｃ）前記***ハブセグメントおよび陥凹ハブセグメントが前記車両軸ハブに向かう方を向く状態で前記第１の車輪に隣接して前記第２の車輪を配置するステップと、
    （ｄ）前記第１の車輪ハブ表面の前記***セグメントが前記第２の車輪ハブ表面の前記陥凹セグメントと位置合わせされるように前記第２の車輪をその軸の周りで回転させるステップと、
    （ｅ）各車輪ハブの前記***セグメントが他方の車輪ハブの前記陥凹セグメントによって受け入れられる状態で前記車両軸ハブ上に前記第２の車輪を取り付けるステップと、
    （ｆ）前記車両軸ハブ上に前記第１および第２の車輪を固定するステップと
    を含む方法。
14. ステップ（ａ）で用意される前記車輪がまた、前記車輪ハブ表面の前記***部分および陥凹部分のそれぞれを通って形成された車輪スタッド開口を有し、前記車輪スタッド開口が前記車輪の軸上で中央に置かれるボルト穴円の周りに均等に隔置され、さらにステップ（ｄ）の間、前記第２の車輪が、前記第２の車輪ハブ内の前記車輪スタッド開口を前記第１の車輪ハブ内の前記車輪スタッド開口とやはり位置合わせするためにその軸の周りを回転させられる、請求項１３に記載の方法。
15. フランジ付きナットが、前記車両軸ハブ上に前記車輪を固定するためにステップ（ｆ）で用いられる、請求項１４に記載の方法。
16. ステップ（ａ）で用意された前記第１および第２の車輪が、中央車輪ハブを通って中ぐりされた車輪スタッド開口をもみ下げし、さらに、ステップ（ｆ）で、前記車両軸ハブ上に前記車輪を固定するために、カラー付きフランジ付きナットが用いられ、前記ナットのカラーが前記車輪スタッド開口の前記もみ下げされた部分内に延びる、請求項１５に記載の方法。
17. ステップ（ａ）で用意された前記第１および第２の車輪が、中央車輪ハブを通って中ぐりされた車輪スタッド開口を有し、前記車輪スタッド開口のそれぞれがカラー付きフランジナットから延びるカラーを受け入れるために十分な直径を有し、さらに、ステップ（ｆ）で、カラー付きフランジナットが、前記車両軸ハブ上に前記車輪を固定するために用いられる、請求項１５に記載の方法。
18. ステップ（ａ）で用意された前記第１および第２の車輪が、鋳造製車輪である、請求項１４に記載の方法。
19. ステップ（ａ）で用意された前記第１および第２の車輪が、鍛造製車輪である、請求項１４に記載の方法。

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