JP2024025309A - 車輪およびインサート部材 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量なチューブレスタイヤに適した車輪およびインサート部材を提供する。【解決手段】本開示に係る車輪１は、リム２と、前記リムに配置されるチューブレスタイヤ４と、前記リムと、前記チューブレスタイヤの間に挿入されるインサート部材６と、を有する車輪である。前記インサート部材は、前記リムと面接触可能な接触面を備え、かつ、前記チューブレスタイヤの内周面３０と接しつつ、前記チューブレスタイヤの端部とは接しない。【選択図】図３

Description

本開示は、車輪およびインサート部材に関する。

従来から、チューブレスタイプの空気入りタイヤに用いるインサート部材（タイヤ充填体）が知られている。このような、インサート部材は、パンクなどによって空気入りタイヤから空気が漏れた際に、タイヤのトレッド面を支持する。これによって、パンクした状態であっても、走行が可能となる。

特開２０００－４３５２０号公報

特許文献１は、サイドウォールが補強された自動車用の空気入りタイヤに用いるインサート部材を開示している。しかし、自転車等の二輪車、または車椅子を含む運搬車に用いるタイヤは、自動車用のタイヤに比較して軽量であることが要求される。このため、サイドウォールの補強が困難である。特許文献１は、このような軽量なチューブレスタイヤに適したインサート部材を開示していない。

本開示の課題は、軽量なチューブレスタイヤに適した車輪およびインサート部材を提供することにある。

本開示の一態様に係る車輪は、リムと、前記リムに配置されるチューブレスタイヤと、前記リムと、前記チューブレスタイヤの間に挿入されるインサート部材と、を有する車輪である。前記インサート部材は、前記リムと面接触可能な接触面を備え、かつ、前記チューブレスタイヤの内周面と接しつつ、前記チューブレスタイヤの端部とは接しないことを特徴とする。

また、本開示の一態様に係るインサート部材は、上記のインサート部材である。

この車輪によれば、インサート部材がチューブレスタイヤの内周面と接触することによって、チューブレスタイヤがパンクした状態であってもチューブレスタイヤのサイドウォールを支持することができる。これによって、パンクした状態であってもチューブレスタイヤのつぶれや倒れを抑制できる。また、インサート部材は、チューブレスタイヤの端部とは接触していないため、チューブレスタイヤを交換する際にリムからビードを外しやすい。

本開示の実施形態による車輪の側面図。 本開示の実施形態による車輪の上面図。 リム、非圧縮状態のインサート部材、およびチューブレスタイヤを組み合わせた状態の拡大断面図。 本開示の実施形態によるインサート部材の非圧縮状態の側面図。 図４のＡ－Ａ断面図。 リム、圧縮状態のインサート部材、およびチューブレスタイヤを組み合わせた状態の拡大図断面図。 本開示の実施形態によるインサート部材の取り付け手順を示す図。 本開示の実施形態によるインサート部材の取り外し手順を示す図。 本開示の他の実施形態によるリム、非圧縮状態のインサート部材、およびチューブレスタイヤを組み合わせた状態の拡大断面図。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１、図２および図３に示すように、車輪１は、リム２と、チューブレスタイヤ４と、インサート部材６と、を有する。本実施形態では、リム２に複数のスポーク８が掛けられ、車輪１の回転軸Ｃを有するハブ１０に連結される車輪１を例に説明する。このような車輪１は、主として自転車等の二輪車、または車椅子を含む運搬車に用いられる。

なお、以下明細書および図面において、車輪１のハブ１０の回転軸Ｃを基準に、回転軸Ｃと並行する方向を軸方向Ｘ、回転軸Ｃと直交する方向を径方向Ｙと記す。軸方向Ｘの図２における紙面右側を右、左側を左と明細書および図面に記す。また、径方向Ｙにおいて、回転軸Ｃに近づく方向を径方向Ｙの内側、反対側を径方向Ｙの外側と明細書および図面に記す。さらに、本実施形態では、軸方向Ｘにおいて車輪１の中心線Ｘｃを基準として概ね左右対称の形状である車輪１を例に説明する。

図３に示すように、リム２は、外周面１２と、軸方向Ｘの左右の端に配置される一対のビード溝１４と、を有する環状の部材である。リム２は、金属、または炭素繊維などの材料によって形成される。外周面１２は、リム２の外周に形成される面であり、回転軸Ｃと平行に延びる。外周面１２は、図３の断面においては平らな形状であり、後述するチューブレスタイヤ４のビード２８の端面を受ける受面１６と、受面１６よりも車輪１の回転軸方向に凹んだ凹面１８と、を含む。ビード溝１４は、後述するビード２８が勘み合う溝である。ビード溝１４は、受面１６から径方向Ｙの外側に延びる縦壁２０と、縦壁２０からリム２の軸方向Ｘの中心線Ｘｃに向けて延びる返し部２２と、を含む。一対のビード溝１４は、互いに対向して配置され、ビード２８が軸方向Ｘの中心線Ｘｃ側から侵入しビード溝１４に勘合される。

チューブレスタイヤ４は、リム２と接して配置される環状のゴム製部材である。チューブレスタイヤ４は、チューブレスタイヤ４の外周に形成されるトレッド２４と、トレッド２４から径方向Ｙの内側に向けて延びる一対のサイドウォール２６と、サイドウォールの径方向Ｙの内側に形成されるビード２８と、トレッド２４およびサイドウォール２６の内周側に形成される内周面３０と、を有する。ビード２８は、軸方向Ｘの中心線Ｘｃから離れる方向に突出した凸部２８ａを有する。ビード２８は、例えば凸部２８ａ内に金属または炭素繊維によって形成されるワイヤが埋め込まれ、トレッド２４やサイドウォール２６よりも剛性が高くなるように形成される。ビード２８の径方向Ｙの内側には、リム２の受面１６と接し、チューブレスタイヤ４の径方向Ｙの内側の端部となる端面２８ｂが形成される。

チューブレスタイヤ４は、端面２８ｂが受面１６に密着することによって、リム２の外周面１２と、チューブレスタイヤ４の内周面３０との間に閉空間を形成する。また、本実施形態の車輪１は、ビード２８の凸部２８ａがビード溝１４に勘合することによって、リム２からチューブレスタイヤ４が外れにくい構造となっている。チューブレスタイヤ４は、この閉空間に空気が注入されることによって空気圧を保持し、空気圧によってトレッド２４を支持する。

このほか、リム２およびチューブレスタイヤ４は、液状のシール材であるシーラントを用いて、上記閉空間を密閉するチューブレスレディタイプの車輪１に用いるものであってもよい。

図３、図４および図５に示すように、インサート部材６は、リム２とチューブレスタイヤ４との間に挿入される環状の部材である。本実施形態では、インサート部材６は、発泡体によって形成される。より好ましくは、発泡体は、独立気泡の発泡体である。これによって、上記閉空間に空気が充填された状態においては、空気圧によってインサート部材６が収縮し、チューブレスタイヤ４が空気入りタイヤとしての性能を発揮する。一方、パンクによって閉空間の空気圧が低下した場合、インサート部材６の形状が復元し、チューブレスタイヤ４のトレッド２４およびサイドウォール２６を支持する。これによって、パンクした状態であっても、車輪１が転がりやすい。また、独立気泡の発泡体であれば、チューブレスレディタイプの車輪１の場合に、シーラントがインサート部材６に浸み込むおそれがない。

まず、インサート部材６が収縮する前、もしくは収縮後復元した状態（閉空間に空気が無い状態）である非圧縮状態におけるインサート部材６の形状について説明する。インサート部材６は、チューブレスタイヤ４の内周面３０と面接触可能な一対の側面（接触面の一例）３２と、側面３２の径方向Ｙの内側に形成され左右一対の側面３２を接続する底面３４と、側面３２の径方向Ｙの外側に形成される支持面３６と、を有する。

図５に示すように、側面３２は、複数の曲面を組み合わせて形成される。本実施形態では、側面３２は、側面３２の径方向Ｙの外側に配置される一対の第１曲面（接触面の一例）Ｒ１と、側面３２の径方向Ｙの内側に配置される一対の第２曲面Ｒ２と、を含む。第１曲面Ｒ１は、側面３２よりも軸方向Ｘの中心線Ｘｃ側に中心が位置する円弧状に形成される。また、第２曲面Ｒ２は、側面３２を基準として、軸方向Ｘにおける中心線Ｘｃ方向とは逆方向に、すなわち、インサート部材６の外側に、中心が位置する円弧状に形成される。第１曲面Ｒ１と第２曲面Ｒ２の曲率は、チューブレスタイヤ４のサイズによって適宜組み合わせ可能である。すなわち、第１曲面Ｒ１と第２曲面Ｒ２は異なる曲率であってもよいし、同じ曲率であってもよい。側面３２は、これら第１曲面Ｒ１と第２曲面Ｒ２とを直線または曲線で繋ぎ合わせて、底面３４と支持面３６とを接続する。

図３に示すように、側面３２は、チューブレスタイヤ４のサイドウォール２６の内周面３０と、第１曲面Ｒ１が接触して配置される。これによって、車輪１がパンクした状態において、インサート部材６がサイドウォール２６を支持し、サイドウォール２６が変形しトレッド２４が軸方向Ｘにつぶれたり倒れたりするタイヤのつぶれや倒れを抑制できる。さらに、インサート部材６が内周面３０に接触することによって、インサート部材６の倒れも抑制できる。

側面３２は、チューブレスタイヤ４の端部とは接触しないように形成される。側面３２は、少なくとも端面２８ｂの中心線Ｘｃ側の部分、すなわちチューブレスタイヤ４の内周側端部と非接触であればよい。このようにビード２８とインサート部材６との間に隙間があることによって、チューブレスタイヤ４を脱着する際に、ビード２８をビード溝１４から移動させるための隙間ができる。これによって、インサート部材６が装着された状態であっても、チューブレスタイヤ４の交換作業が容易にできる。

底面３４は、軸方向Ｘと平行なフラット部３４ａを有する。フラット部３４ａは、インサート部材６を組み付ける際に、軸方向Ｘに平行なリム２の受面１６と面接触するため、インサート部材６が捻じれることを抑制できる。これによって、インサート部材６が捻じれて組付けられることを抑制できる。

支持面３６は、チューブレスタイヤ４のトレッド２４の内周面に沿った形状に形成される。具体的には、トレッド２４の円弧形状よりも直径が大きな円弧形状に形成される。支持面３６は、パンク状態においてトレッド２４が地面と接地し径方向Ｙの内側へ沈み込んだ際に内周面３０と接触し、トレッド２４を支持する。このとき底面３４は、軸方向Ｘの中心線Ｘｃ付近が径方向Ｙの内側に向けて変形し、外周面１２の凹面１８と面接触する。これによって、インサート部材６のつぶれや倒れを抑制し、パンク状態であっても車輪１が転がりやすい。

次に閉空間に空気が充填され、インサート部材６が圧縮された圧縮状態におけるインサート部材６の形状について説明する。図６に示すように、インサート部材６は、圧縮状態において、空気圧によって支持面３６が径方向Ｙの内側に押圧される。これによって、底面３４は外周面１２の凹面１８に密着する。また、インサート部材６が圧縮された状態であっても、側面３２は、ビード２８よりも径方向Ｙの外側の位置まで延びた位置で留まる。このような、インサート部材６によって、トレッド２４が地面から大きな力を受けた場合、インサート部材６の支持面３６がトレッド２４を支持するとともに、チューブレスタイヤ４のつぶれや倒れを抑制し、サイドウォール２６が変形しリム２と干渉して発生するリム打ちパンクを抑制しやすい。

次に図７を用いて、チューブレスタイヤ４およびインサート部材６のリム２への取り付け手順について説明する。このような作業は、作業者がタイヤレバーなどを用いて行う。図７（ａ）に示すように、作業者は、左右一対のビード２８のうち一方のビード２８を引っ張り、リム２の縦壁２０および返し部２２を乗り越えさせる。図７（ｂ）に示すように、次に、作業者は、インサート部材６をチューブレスタイヤ４の内周面３０にセットする。

図７（ｃ）に示すように、この状態で作業者は、インサート部材６をリム２の縦壁２０および返し部２２を乗り越えさせ、底面３４のフラット部３４ａが受面１６と面接触した状態にする。このように、フラット部３４ａが受面１６と面接触すると、インサート部材６が捻じれることなくリム２の外周面１２にセットできる。

図７（ｄ）に示すように、次に、作業者は、もう一方のビード２８を引っ張り、リム２の縦壁２０および返し部２２を乗り越えさせる。このときインサート部材６の側面３２とビード溝１４との間に隙間があるため、ビード２８がインサート部材６の側面３２とビード溝１４との間に入りやすい。これによってビード２８をビード溝１４に勘合しやすい。

次に図８を用いて、作業者がチューブレスタイヤ４およびインサート部材６をリム２から取り外す手順について説明する。作業者は、チューブレスタイヤ４およびインサート部材６の組付け状態（図７（ｄ）参照）から、図８（ａ）に示すように、左右一対のビード２８のうち一方のビード２８を、受面１６上を滑らせてビード溝１４から外す。このとき、インサート部材６の側面３２とビード２８との間に隙間があるため、この隙間をビード２８が移動し、ビード２８をビード溝１４から外しやすい。図８（ｂ）に示すように、作業者は、次にビード２８を引っ張り、リム２の縦壁２０および返し部２２を乗り越えさせる。

図８（ｃ）に示すように、次に作業者は、左右一対のビード２８のうち、他方のビード２８をビード溝１４から外す。他方のビード２８がビード溝１４から外れると、図８（ｄ）に示すように、インサート部材６が取り外し可能な状態となる。その後、作業者は、取り付け時の図７（ｂ）と図７（ａ）の逆の手順を行い、インサート部材６を取り外し、他方のビード２８を引っ張り、リム２の縦壁２０および返し部２２を乗り越えさせ、チューブレスタイヤ４をリム２から外す。

なお、作業者は、インサート部材６をリム２に残したまま、チューブレスタイヤ４をリム２から取り外してもよい。

このように形成された、車輪１は、インサート部材６がチューブレスタイヤ４の内周面３０と接触することによって、チューブレスタイヤがパンクした状態であってもチューブレスタイヤ４のサイドウォール２６を支持することができる。これによって、パンクした際であってもチューブレスタイヤ４のつぶれや倒れを抑制できる。また、インサート部材６は、チューブレスタイヤ４のビード２８とは接触していないため、チューブレスタイヤ４を交換する際にリム２からビード２８を外しやすい。

以上説明した通り、本開示によれば、軽量なチューブレスタイヤ４に適した車輪１およびインサート部材６を提供できる。

＜他の実施形態＞
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、上記実施形態では、ビード溝１４を有するリム２を備える車輪１を例に説明したが、本開示はこれに限定されない。図９に示すように、車輪１は、リム２０２と、チューブレスタイヤ２０４と、インサート部材２０６と、を有してもよい。リム２０２は、受面２１６と、縦壁２２０と、を含んでもよい。縦壁２２０は、受面２１６から径方向Ｙの外側に向かって直線的に延びる壁であってもよい。すなわち、リム２０２は、上記実施形態のリム２と異なり、返し部２２およびビード溝１４が無いタイプであってもよい。このような車輪２０１であっても、チューブレスタイヤ２０４の内周側端部と、インサート部材２０６の側面２３２とが非接触であることから、チューブレスタイヤ２０４の内周側端部と側面２３２との間に隙間がある。これによって、ビード２２８が軸方向Ｘの左右に移動できる。この結果、チューブレスタイヤ４を交換する際に、縦壁２２０とビード２２８との間にタイヤレバーなどが入れやすく、チューブレスタイヤ２０４を交換する際にリム２０２からビード２２８を外しやすい。

また、上記実施形態では、スポーク８を有する車輪１を例に説明したが、本開示はこれに限定されない。車輪１は、このような構造に限らず、リム２を有する構造であればどのような構造であってもよい。

また、上記実施形態では、軸方向Ｘの中心線Ｘｃを基準として左右対称の車輪１を例に説明したが、本開示はこれに限定されない。車輪１は、中心線Ｘｃから左右方向のいずれか一方にリム２の軸方向Ｘの中心線がオフセットしたオフセットタイプの車輪１であってもよい。

さらに、上記実施形態ではリム２の外周面１２に凹面１８を含む形状を例に説明したが、本開示はこれに限定されない。リム２の外周面１２は、受面１６を含む形状であればどのような形状であってもよい。

１ ：車輪
２，２０２ ：リム
４，２０４ ：チューブレスタイヤ
６，２０６ ：インサート部材
８ ：スポーク
１０ ：ハブ
１２ ：外周面
１４ ：ビード溝
１６，２１６ ：受面
１８ ：凹面
２０，２２０ ：縦壁
２２ ：返し部
２４ ：トレッド
２６ ：サイドウォール
２８，２２８ ：ビード
２８ａ ：凸部
３０ ：内周面
３２，２３２ ：側面
３４ ：底面
３４ａ ：フラット部
３６ ：支持面
Ｃ ：回転軸
Ｒ１ ：第１曲面
Ｒ２ ：第２曲面
Ｘ ：軸方向
Ｘｃ ：中心線
Ｙ ：径方向

Claims (3)

1. リムと、
   前記リムに配置されるチューブレスタイヤと、
   前記リムと、前記チューブレスタイヤの間に挿入されるインサート部材と、を有する車輪であって、
   前記インサート部材は、
   前記リムと面接触可能な接触面を備え、
   かつ、前記チューブレスタイヤの内周面と接しつつ、前記チューブレスタイヤの端部とは接しないことを特徴とする車輪。
2. 前記インサート部材は発泡体である請求項１に記載の車輪。
3. 請求項１または２に記載のインサート部材。