(57)【要約】【課題】ソリッドタイヤを採用した自転車や自動二輪車等のより長期間の走行の実現に資する車輪用リムおよびこれを用いた車輪並びに車輪の補強方法を提供すること。【解決手段】弾性樹脂組成物１が充填された環状のチューブ２と、このチューブ２を保持するタイヤ３と、このタイヤ３が外周側に装着されるリム４と、このリム４の内側に設けられるスポーク５とを備えた車輪に用いられる車輪用リムであって、外周面中央部に縦断面ほぼＵ字状の環状溝部６が設けられていると共に、外周面両縁部に環状突出部７が設けられており、また、環状溝部６内に位置する状態または環状溝部６を跨ぐ状態で補強板９が溶接されており、前記環状溝部６にスポーク用穴８と前記補強板９とが環状溝部６の周方向に適当間隔を空けて配置されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性樹脂組成物が充填された環状のチューブと、このチューブを保持するタイヤと、このタイヤが外周側に装着されるリムと、このリムの内側に設けられるスポークとを備えた車輪に用いられる車輪用リムであって、外周面中央部に縦断面ほぼＵ字状の環状溝部が設けられていると共に、外周面両縁部に環状突出部が設けられており、また、環状溝部内に位置する状態または環状溝部を跨ぐ状態で補強板が溶接されており、前記環状溝部にスポーク用穴と前記補強板とが環状溝部の周方向に適当間隔を空けて配置されていることを特徴とする車輪用リム。
【請求項２】
ステンレス鋼製である請求項１に記載の車輪用リム。
【請求項３】
弾性樹脂組成物が充填された環状のチューブと、このチューブを保持するタイヤと、このタイヤが外周側に装着されるリムと、このリムの内側に設けられるスポークとを備えた車輪であって、前記リムの外周面中央部に縦断面ほぼＵ字状の環状溝部が設けられていると共に、外周面両縁部に環状突出部が設けられており、また、スポーク用穴と、環状溝部内に位置する状態または環状溝部を跨ぐ状態でリムに溶接される補強板とが、環状溝部の周方向に適当間隔を空けて配置されていることを特徴とする車輪。
【請求項４】
前記弾性樹脂組成物が、パラフィン系プロセスオイルとスチレン系の熱可塑性エラストマーとを混合し加熱することにより得られた弾性樹脂組成物である請求項３に記載の車輪。
【請求項５】
弾性樹脂組成物が充填された環状のチューブと、このチューブを保持するタイヤと、このタイヤが外周側に装着され、かつその外周面中央部にある縦断面ほぼＵ字状の環状溝部にスポーク用穴が設けられたリムと、このリムの内側に設けられるスポークとを備えた車輪の補強方法であって、前記環状溝部内または環状溝部を跨ぐ状態で、環状溝部の周方向に前記スポーク用穴と適当間隔を空けて補強板を溶接することを特徴とする車輪の補強方法。
【請求項６】
環状のチューブと、このチューブを保持するタイヤと、このタイヤが外周側に装着され、かつその外周面中央部にある縦断面ほぼＵ字状の環状溝部にスポーク用穴が設けられたリムと、このリムの内側に設けられるスポークとを備えた車輪の補強方法であって、前記環状溝部内または環状溝部を跨ぐ状態で、環状溝部の周方向に前記スポーク用穴と適当間隔を空けて補強板を溶接すると共に、加熱により流体状となった弾性樹脂組成物を前記チューブに充填した後、冷却してゲル状にすることを特徴とする車輪の補強方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、自転車（マウンテンバイクや電動機付き自転車等も含む）や自動二輪車に代表される二輪車の他、一輪車、三輪車、四輪車等の走行車輪に適用され、パンクレス化に対応可能であり事故防止や防災の面で好適な車輪用リムおよびこれを用いた車輪並びに車輪の補強方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自転車や自動二輪車等に用いられる走行用車輪として、タイヤチューブにエアを充填するタイプの車輪の他に、パンクレス化の点で有効と考えられるソリッドタイヤを備えた車輪がある。そして、このソリッドタイヤとしては、発泡ポリウレタン樹脂をタイヤチューブ内に充填したものが挙げられる。
【０００３】
しかし、かかるタイプのソリッドタイヤでは、タイヤチューブの充填材料である発泡ポリウレタン樹脂の加水分解等が原因となり、長期間の使用に耐えないという問題があった。そのため、各メーカーで前記充填材料の開発・商品化が行われ、発泡ポリウレタン樹脂よりも性能の優れた改良型の充填材料が市場に出回り始めている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、前記充填材料の耐久性が向上し、ソリッドタイヤを採用した自転車や自動二輪車の走行可能期間が長くなった結果、リム割れという新たな問題に直面することとなった。この問題は、一般的にソリッドタイヤがエア充填タイプのタイヤよりも衝撃吸収性が低いことに起因するものと思われる。すなわち、ソリッドタイヤの衝撃吸収性が低く、走行状態の自転車等においては、地面からの衝撃がソリッドタイヤを介してあまり緩衝されずにリムに加わり、やがて疲労破壊によりリム割れが発生するものと考えられる。
【０００５】
実際に、ソリッドタイヤを採用した自転車の場合、リムがアルミニウム製であれば約３か月〜半年、ステンレス鋼製でも１年以内にリム割れが発生し、さらに、自転車のリムの数倍の厚みがある自動二輪車のリムでもソリッドタイヤを採用した場合には割れが発生することを本発明者は確認している。
【０００６】
そこで、リムの厚みを増して強度アップを図ることが考えられるが、この場合、リムの厚みが自転車のリムの数倍である自動二輪車であってもリム割れが発生しているので、リム割れに対応するためには相当な厚みのリムを用意しなければならない。従って、リムの形成に特殊な装置が必要となりリム形成工程の後工程まで考慮すると非常に大規模な設備投資が必要となる上、一台当たりの材料費を含めた製造コストも格段に跳ね上がり、加えて、リムの厚みが増すことに伴って自転車等が重量化することも考慮すると、上記の強度アップは現実的ではない。
【０００７】
しかも、上記リム割れに伴ってチューブも断裂し、この裂け目から充填材料中のオイルが漏れだし、道路や運転者の衣服等が汚れる上、前記オイルによってブレーキがきかず、このことが事故につながるおそれもあった。
【０００８】
この発明は、上記の事柄に留意してなされたものであり、その目的は、ソリッドタイヤを採用した自転車や自動二輪車等のより長期間の走行の実現に資する車輪用リムおよびこれを用いた車輪並びに車輪の補強方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、この発明の車輪用リムは、弾性樹脂組成物が充填された環状のチューブと、このチューブを保持するタイヤと、このタイヤが外周側に装着されるリムと、このリムの内側に設けられるスポークとを備えた車輪に用いられる車輪用リムであって、外周面中央部に縦断面ほぼＵ字状の環状溝部が設けられていると共に、外周面両縁部に環状突出部が設けられており、また、環状溝部内に位置する状態または環状溝部を跨ぐ状態で補強板が溶接されており、前記環状溝部にスポーク用穴と前記補強板とが環状溝部の周方向に適当間隔を空けて配置されていることを特徴としている（請求項１）。
【００１０】
前記車輪用リムがステンレス鋼製であることが好ましい（請求項２）。
【００１１】
また、上記目的を達成するために、この発明の車輪は、弾性樹脂組成物が充填された環状のチューブと、このチューブを保持するタイヤと、このタイヤが外周側に装着されるリムと、このリムの内側に設けられるスポークとを備えた車輪であって、前記リムの外周面中央部に縦断面ほぼＵ字状の環状溝部が設けられていると共に、外周面両縁部に環状突出部が設けられており、また、スポーク用穴と、環状溝部内に位置する状態または環状溝部を跨ぐ状態でリムに溶接される補強板とが、環状溝部の周方向に適当間隔を空けて配置されていることを特徴としている（請求項３）。
【００１２】
前記車輪において、前記弾性樹脂組成物が、パラフィン系プロセスオイルとスチレン系の熱可塑性エラストマーとを混合し加熱することにより得られた弾性樹脂組成物であってもよい（請求項４）。
【００１３】
一方、上記目的を達成するために、この発明の車輪の補強方法は、弾性樹脂組成物が充填された環状のチューブと、このチューブを保持するタイヤと、このタイヤが外周側に装着され、かつその外周面中央部にある縦断面ほぼＵ字状の環状溝部にスポーク用穴が設けられたリムと、このリムの内側に設けられるスポークとを備えた車輪の補強方法であって、前記環状溝部内または環状溝部を跨ぐ状態で、環状溝部の周方向に前記スポーク用穴と適当間隔を空けて補強板を溶接することを特徴としている（請求項５）。
【００１４】
他方、上記目的を達成するために、この発明の車輪の補強方法が、環状のチューブと、このチューブを保持するタイヤと、このタイヤが外周側に装着され、かつその外周面中央部にある縦断面ほぼＵ字状の環状溝部にスポーク用穴が設けられたリムと、このリムの内側に設けられるスポークとを備えた車輪の補強方法であって、前記環状溝部内または環状溝部を跨ぐ状態で、環状溝部の周方向に前記スポーク用穴と適当間隔を空けて補強板を溶接すると共に、加熱により流体状となった弾性樹脂組成物を前記チューブに充填した後、冷却してゲル状にすることを特徴としていてもよい（請求項６）。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１〜６に係る発明では、ソリッドタイヤを採用した自転車や自動二輪車等のより長期間の走行の実現に資する車輪用リムおよびこれを用いた車輪並びに車輪の補強方法が得られる。すなわち、ソリッドタイヤを採用した従来の車輪では、リムのセンターに周方向に亀裂が入り、ひいてはリムに装着されたチューブにも断裂が発生していたのであるが、本発明ではリムに対する補強板の溶接により上記リム割れを確実に防止することができ、チューブの断裂も回避しうる。
【００１６】
また、本発明は、既存の自転車や自動二輪車等にも適用することができる上、そのために大がかりな設備投資等も不要であるので、低コストで容易に実施することができる。
【００１７】
特に、請求項２に係る発明では、安価で丈夫な車輪が得られる。
【００１８】
また、請求項４に係る発明では、製造が容易であり、自転車等に適用した場合にはパンクレスであって防災用自転車等としての利用に最適な性能を有する自転車等を提供することができる車輪が得られる。
【００１９】
さらに、請求項５に係る発明では、既存のソリッドタイヤを採用した自転車等の補強を容易にかつ低コストで行うことができ、請求項６に係る発明では、従来のエア入りタイヤを採用した自転車等をソリッドタイヤタイプへ転換することまでをも含めた補強を容易にかつ低コストで行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は、この発明の一実施の形態に係る車輪用リムおよびこれを用いた車輪並びに車輪の補強方法の構成を概略的に示す説明図、図２は、図１の要部拡大縦断面図、図３は、前記車輪用リムの要部の構成を概略的に示す斜視図である。
【００２１】
まず、本実施形態の車輪は、図１〜図３に示すように、自転車の前輪または後輪として用いられるもので、弾性樹脂組成物１が充填された環状のチューブ２と、このチューブ２を保持するタイヤ３と、このタイヤ３が外周側に装着されるリム４と、このリム４の内側に設けられるスポーク５とを備えている。
【００２２】
前記弾性樹脂組成物１としては、株式会社型善製のエアフリーゲル（商品名）を使用することができる。これは、ほぼ１６０℃で１０ｃｐｓないし３００ｐｓの粘度を有する溶液状態をなすように、プロセスオイルを７０ないし８０重量％の割合で混合された熱可塑性エラストマーであり、具体的には、パラフィン系プロセスオイルとスチレン系の熱可塑性エラストマー（ポリスチレン−ポリエチレン−ポリプロピレン共重合体）とを重量比で約４：１の割合で混合して、共に加熱することにより得られた組成物である。そして、前記スチレン系の熱可塑性エラストマーを、パラフィン系プロセスオイル媒体中に上記割合で溶解させることにより、この樹脂組成物は常温で粘性および弾性を有するゲル体をなす。
【００２３】
また、前記チューブ２およびタイヤ３としては、それぞれ公知の構成を有しているものや既存のものを採用でき、例えば合成ゴム等の高分子よりなるものを用いることができる。
【００２４】
一方、前記リム４は、ステンレス鋼製であり、その構成について図４〜図７をも参照しながら説明する。ここで、図４は、前記リム４の構成を概略的に示す正面図、図５（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は、前記リム４の構成を概略的に示す平面図、底面図および側面図、図６（Ａ）は、図５（Ａ）におけるＡ−Ａ線断面図、図６（Ｂ）は、図５（Ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図、図６（Ｃ）は、図５（Ａ）におけるＣ−Ｃ線断面図、図６（Ｄ）は、図５（Ａ）におけるＤ−Ｄ線断面図、図７は、前記リム４の要部を実線で示し他の部分を破線で示す部分拡大斜視図である。尚、前記リム４の左側面図と右側面図は同一であるため、その一方のみを図５（Ｃ）に示している。
【００２５】
前記リム４は、図２〜図７に示すように、外周面中央部に縦断面ほぼＵ字状の環状溝部６を有していると共に、外周面両縁部に環状突出部７を有しており、環状溝部６には、ほぼ円形状のスポーク用穴８が周方向に一定間隔おきに設けられている。また、前記スポーク用穴８は、図６（Ｃ）および（Ｄ）に示すように、センターから左右にずれた位置に設けられており、左にずれたスポーク用穴８と右にずれたスポーク用穴８とが環状溝部６の周方向に交互に並ぶように構成されている。ここで、前記環状溝部６の横幅は１２ｍｍ程度、前記環状突出部７の横幅はそれぞれ８ｍｍ程度である。
【００２６】
そして、図３、図５（Ａ）〜（Ｃ）、図６（Ａ）〜（Ｄ）および図７に示すように、前記環状溝部６内において、前記スポーク用穴８を避けた位置に、ほぼ矩形状の補強板９が溶接されている。ここで、前記補強板９は、縦１８ｍｍ程度×横１２ｍｍ程度の大きさを有している。また、補強板９の厚みは、原則として厚ければ厚いほどリム４の強度アップにつながるが、厚すぎるとリム４に対するチューブ２の装着を妨げることになるため、この装着性を考慮して設定することが望ましく、図３および図７に示すように、スポーク５の先端面５ａと補強板９の上面９ａとの環状溝部６の外面側への突出量がほぼ同じか、または補強板９の上面９ａの方が若干突出している構成としておくことが、リム４の強度アップおよびチューブ２の装着性の両方を満たす点でより望ましい。
【００２７】
また、前記環状溝部６にスポーク用穴８と補強板９とが環状溝部６の周方向に適当間隔を空けて配置されており、この実施形態では、スポーク用穴８と補強板９とが環状溝部６の周方向に等間隔に交互に配置されている。また、前記補強板９は、その左右長辺の中央部が環状溝部６に対して点溶接されている。
【００２８】
さらに、図２および図５（Ｂ）に示すように、前記リム４の環状溝部６の適宜の箇所には、チューブ２に固定される逆流防止弁付き導入管１０が挿通する挿通穴１１が設けられている。
【００２９】
次に、本実施の形態の車輪の補強方法の説明を兼ねて上記車輪の製造方法について説明する。最初に、前記車輪の製造方法の概略は、前記チューブと、タイヤと、リムと、スポークとを備えた従来の車輪の製造方法と同様であり、前記チューブ２に弾性樹脂組成物１を充填する点と、リム４に補強板９を溶接する点で従来の製造方法と異なり、この異なる工程が前記車輪の補強方法に該当する。
【００３０】
そして、前記チューブ２に弾性樹脂組成物１を充填するには、まず、図示していないコンプレッサーやヒータ等を備えた注入装置１２に注入口１３から弾性樹脂組成物１を供給し、前記ヒータの加熱（１４０℃）により固形状の弾性樹脂組成物１を流体状とする。一方、従来の車輪と同じくチューブ２にエアを充填した後、チューブ２において導入管１０が設けられている側と反対側にエア抜き用の針を２本刺す。
【００３１】
続いて、注入装置１２の供給管１４の先端部に設けられたバルブ部１５を導入管１０に連通連結し、ハンドル１６の操作により注入装置１２のコンプレッサーを駆動させて流体状の弾性樹脂組成物１を前記チューブ２に注入する。その後、常温でタイヤ３（チューブ２）表面を水道水で冷却して弾性樹脂組成物１をゲル状にすることにより、弾性樹脂組成物１の充填が完了する。このようにして弾性樹脂組成物１が充填されたチューブ２は、ソリッドタイヤを構成するものとなる。
【００３２】
一方、前記リム４に対する補強板９の溶接は、リム４の環状溝部６内に、環状溝部６の周方向に前記スポーク用穴８と適当間隔を空けて補強板９を溶接するのであり、この実施形態では、環状溝部６の周方向に複数のスポーク用穴８が等間隔に設けられており、隣り合う各スポーク用穴８，８間のほぼ中央に前記補強板９を溶接する。
【００３３】
上記の構成からなる車輪用リム４、車輪および車輪の補強方法では、ソリッドタイヤを採用した自転車や自動二輪車等のより長期間の走行の実現に資することができる。すなわち、ソリッドタイヤは空気入りタイヤに比べて一般的に衝撃緩衝性が低く、これに伴い、ソリッドタイヤを採用した自転車等の走行時にそのリム４が地面から受ける衝撃が大きくなり、疲労破壊によりやがてリム４のセンター（環状溝部６）にその周方向に亀裂が入るリム割れが発生していた。しかし、リム４に補強板９の溶接による補強を施す本実施の形態では、上記リム割れを確実に防止することができる。
【００３４】
さらに、前記弾性樹脂組成物１が充填されるチューブ２は使い捨てせずにリサイクル可能であり、チューブ２内の弾性樹脂組成物１が何らかの理由で減った場合には追加で充填することができる。
【００３５】
尚、上記実施の形態では、補強板９を環状溝部６内に溶接しているが、図８に示すように、補強板９が環状溝部６を跨ぐ状態で（環状溝部６の左右両縁部に補強板９の両縁がかかった状態で）溶接されていてもよい。このような構成は、車輪用リム４が自動二輪車に用いられるものである場合に好適であり、この場合、補強板９の大きさは、例えば、縦１５ｍｍ程度×横２０ｍｍ程度とすることができる。
【００３６】
また、上記実施の形態では、車輪の補強方法として、リム４に補強板９を溶接すると共にチューブ２に弾性樹脂組成物１を新たに充填する例を示したが、例えば弾性樹脂組成物１が予めチューブ２内に充填されている場合には、リム４への補強板９の溶接を行えばよく、チューブ２への弾性樹脂組成物１の更なる充填は不要とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】この発明の一実施の形態に係る車輪用リムおよびこれを用いた車輪並びに車輪の補強方法の構成を概略的に示す説明図である。
【図２】図１の要部拡大縦断面図である。
【図３】前記車輪用リムの要部の構成を概略的に示す斜視図である。
【図４】前記車輪用リムの構成を概略的に示す正面図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は、前記車輪用リムの構成を概略的に示す平面図、底面図および側面図である。
【図６】（Ａ）は、図５（Ａ）におけるＡ−Ａ線断面図、（Ｂ）は、図５（Ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は、図５（Ａ）におけるＣ−Ｃ線断面図、（Ｄ）は、図５（Ａ）におけるＤ−Ｄ線断面図である。
【図７】前記車輪用リムの要部を実線で示し他の部分を破線で示す部分拡大斜視図である。
【図８】前記車輪用リムの変形例を概略的に示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１    弾性樹脂組成物
２    チューブ
３    タイヤ
４    リム
５    スポーク
６    環状溝部
７    環状突出部
８    スポーク用穴
９    補強板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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