(57)【要約】  複合材ホイール（１０）の前面部（１２）とハブ部（１４）との間の結合部を提供する。ハブ部（１４）は、ほぼディスク状のハブプレート（１６）を備え、前面部（１２）は、複数のスポーク（１８）を備える。結合部は、ハブプレート（１６）を囲む環状のハブリング（２２）を備え、ハブリング（２２）は、ハブリング（２２）の周りに少なくともほぼ周方向に延びる複数の強化繊維層を備える。結合部は、ハブリング（２２）の前縁（２６）および内側環状表面（２８）とハブプレート（１６）の前面（３０）にわたって各スポーク（１８）の前面に沿ってホイール（１０）の回転軸線に対してほぼ径方向Ｒに延びる第１の複数の強化繊維層（２４）と、ハブリング（２２）の後縁（３４）およびハブプレート（６）の背面（３６）にわたって各スポーク（１８）の背面（３３）に沿ってほぼ径方向Ｒに延びる第２の複数の強化繊維層（３２）とを備える。結合部は、第３の複数の強化繊維層（３６）であって、第１および第２（１）の強化繊維層（２４、３２）を覆い、径方向に対して＋３０度〜＋６０度の方向に延びる第３の複数の強化繊維層（３６）と、第４の複数の強化繊維層（４０）であって、第１および第２の強化繊維層（２４、３２）を覆い、径方向に対して−３０度〜−６０度の方向（２０）に延びる第４の複数の強化繊維層（４０）とを備える。
2015536276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合材ホイールの前面部とハブ部との間の結合部であり、前記ハブ部がほぼディスク状のハブプレートを備え、前記前面部が複数のスポークを備える前記結合部であって、
前記ハブプレートを囲む環状のハブリングであって、該ハブリングの周りに少なくともほぼ周方向に延びる複数の強化繊維層を含むハブリングと、
該ハブリングの前縁および内側環状表面、ならびに、前記ハブプレートの前面にわたって、各スポークの前面に沿って前記ホイールの回転軸線に対してほぼ径方向に延びる第１の複数の強化繊維層と、
前記ハブリングの後縁および前記ハブプレートの背面にわたって、各スポークの背面に沿ってほぼ径方向に延びる第２の複数の強化繊維層と、
第３の複数の強化繊維層であって、前記第１および前記第２の強化繊維層を覆い、前記径方向に対して＋３０度〜＋６０度の方向に延びる第３の複数の強化繊維層と、
第４の複数の強化繊維層であって、前記第１および前記第２の強化繊維層を覆い、
前記径方向に対して−３０度〜−６０度の方向に延びる第４の複数の強化繊維層とを備える結合部。
【請求項２】
前記第３の複数の強化繊維層が、前記径方向に対して約＋４５度の角度をなして延びる、請求項１に記載の複合材ホイールの前面部とハブ部との間の結合部。
【請求項３】
前記第４の複数の強化繊維層が、前記径方向に対して約−４５度の角度をなして延びる、請求項１または請求項２に記載の複合材ホイールの前面部とハブ部との間の結合部。
【請求項４】
前記ハブプレートの前記背面、前記ハブリングの前記後縁、前記ハブリングの外側環状表面、前記ハブリングの前記前縁、前記ハブリングの前記内側環状表面、および、前記ハブプレートの前記前面にわたって延びる第５の複数の強化繊維層を備え、
前記第３および前記第４の複数の強化繊維層が、前記第５の複数の強化繊維層を覆っている、請求項１から請求項３のいずれかに記載の複合材ホイールの前面部とハブ部との間の結合部。
【請求項５】
前記第５の複数の強化繊維層が、隣接するスポーク間の根元領域において、前記ハブリングの周りに延びている、請求項４に記載の複合材ホイールの前面部とハブ部との結合部。
【請求項６】
前記ハブリングが、一方向性のトウから製造される、請求項１から請求項５のいずれかに記載の複合材ホイールの前面部とハブ部との間の結合部。
【請求項７】
前記第３または第４の複数の強化繊維層の１つ以上層が、前記第３および第４の複数の強化繊維層の他方層の間に分散されている、請求項１から請求項６のいずれかに記載の複合材ホイールの前面部とハブ部との間の結合部。
【請求項８】
前記第３の複数の強化繊維層が、前記第１の複数の強化繊維層と前記第４の複数の強化繊維層との間に設けられている、請求項１から請求項６のいずれかに記載の複合材ホイールの前面部とハブ部との間の結合部。
【請求項９】
前記第４の複数の強化繊維層が、前記第１の複数の強化繊維層と前記第３の複数の強化繊維層との間に設けられている、請求項１から請求項６のいずれかに記載の複合材ホイールの前面部とハブ部との間の結合部。
【請求項１０】
前記第１の複数の強化繊維層が、各スポークの前記前面に沿って前記ホイールのリム部の前面環状縁部またはその近傍まで、径方向外方へ延びる、請求項１から請求項９のいずれかに記載の複合材ホイールの前面部とハブ部との間の結合部。
【請求項１１】
前記第３および前記第４の複数の強化繊維層の各々が、前記ハブリングの前記前縁および前記内側環状表面、前記ハブプレートの前記前面、ならびに、前記スポーク間の前記ハブリングの前記外側環状表面にわたって、各スポークの周りに延びている、請求項１から請求項１０のいずれかに記載の複合材ホイールの前面部とハブ部との間の結合部。
【請求項１２】
前記第３および前記第４の複数の強化繊維層が、各スポークの前記前面に沿って前記ホイールのリム部の前面環状縁部またはその近傍まで、外方向へ延びる、請求項１から請求項１１のいずれかに記載の複合材ホイールの前面部とハブ部との間の結合部。
【請求項１３】
前記ハブリング部分の内径が、前記ハブプレートの直径よりも大きい、請求項１から請求項１２のいずれかに記載の複合材ホイールの前面部とハブ部との間の結合部。
【請求項１４】
前記第１、第２、第３、および第４の複数の強化繊維層の各々が、別々の織物に設けられている、請求項１から請求項１３のいずれかに記載の複合材ホイールの前面部とハブ部との間の結合部。
【請求項１５】
前記別々の織物が、縫い合わされている、請求項１４に記載の複合材ホイールの前面部とハブ部との間の結合部。
【請求項１６】
前記第１、第２、第３、および第４の複数の強化繊維層が、単一の織物に設けられ、前記第１、第２、第３、および第４の複数の強化繊維層が、前記織物に織り交ぜられている、請求項１から請求項１３のいずれかに記載の複合材ホイールの前面部とハブ部との間の結合部。
【請求項１７】
前記第１、第２、第３、および第４の複数の強化繊維層の各々が、調整された繊維プリフォーム内に設けられている、請求項１から請求項１３のいずれかに記載の複合材ホイールの前面部とハブ部との間の結合部。
【請求項１８】
各スポークの内側部分が、発泡材を含む、請求項１から請求項１７のいずれかに記載の複合材ホイールの前面部とハブ部との間の結合部。
【請求項１９】
前記ハブプレートが、約８ｍｍ〜約２０ｍｍの厚さを有する複合積層板から製造され、複数のボルト穴、または、センターロック取り付け装置を受け入れるための中心に位置する穴を含む、請求項１から請求項１８のいずれかに記載の複合材ホイールの前面部とハブ部との間の結合部。
【請求項２０】
複合材ホイールの前面部とハブ部とを結合する方法であり、前記ハブ部がほぼディスク状のハブプレートを備え、前記前面部が複数のスポークを備える方法であって、
前記ハブプレートを囲む環状のハブリング部を設けるステップであって、前記ハブリングが前記ハブリングの周りに少なくとも周方向に延びる複数の強化繊維層を設けるステップと、
前記ハブリングの前縁および内側環状表面、ならびに、前記ハブプレートの前面にわたって、各スポークの前面に沿って前記ホイールの回転軸線に対してほぼ径方向に延びる第１の複数の強化繊維層を設けるステップと、
前記ハブリングの後縁および前記ハブプレートの背面にわたって、各スポークの背面に沿ってほぼ径方向に延びる第２の複数の強化繊維層を設けるステップと、
第３の複数の強化繊維層を設けるステップであって、前記第３の複数の強化繊維層が、前記第１および前記第２の強化繊維層を覆い、前記第３の複数の強化繊維層が、前記径方向に対して＋３０度〜＋６０度の方向に延びるステップと、
第４の複数の強化繊維層を設けるステップであって、前記第４の複数の強化繊維層が、前記第１および第２の強化繊維層を覆い、前記第４の複数の強化繊維層が、前記径方向に対して約−３０度〜−６０度の方向に延びるステップとを含む方法。
【請求項２１】
前記径方向に対して約＋４５度の角度をなして延びる前記第３の複数の強化繊維層を設ける、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記径方向に対して約−４５度の角度をなして前記径方向に延びる前記第４の複数の強化繊維層を設ける、請求項２０または請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記ハブプレートの前記背面、前記ハブリングの後縁、前記ハブリングの外側環状表面、前記ハブリングの前記前縁、前記ハブリングの前記内側環状表面、および、前記ハブプレートの前記前面にわたって延びる第５の複数の強化繊維層を、前記第３および前記第４の複数の強化繊維層が前記第５の複数の強化繊維層を覆うようにして、さらに設ける、請求項２０から請求項２２のいずれかに記載の方法。
【請求項２４】
実質的に本明細書に記述および説明された、複合材ホイールの前面部とハブ部との間の結合部。
【請求項２５】
実質的に本明細書に記述および説明された、複合材ホイールの前面部とハブ部との間を結合する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、車両および／または航空機用の複合材ホイールに関する。さらに詳細には、本発明は、複合材ホイールのスポーク部とハブ部との間の結合部に関する。したがって、以下においては便宜上、典型的な応用に関して本発明を説明する。ただし、本発明は、他の用途にも利用することができる。
【背景技術】
【０００２】
以下の本発明に対する背景技術の考察は、本発明の理解を容易にするためのものである。しかしながら、本考察は、言及されるいずれの材料も、本出願の優先日当時に、公開されていたり、知られていたり、あるいは技術常識の一部であったりしたことを承認または容認するものではないと理解されるべきである。
【０００３】
タイヤを介して車両のホイールのリム部に伝達された横荷重、鉛直荷重、およびねじり荷重は、スポークを通じて曲げ応力およびねじり応力となる。剛性および強度を有する機械的に効率のよい構造を提供するために、これらの応力は、理想的には、ホイールに多大な質量を加えることなく、ハブ結合で効率的に解消される必要がある。
【０００４】
出願人が知る既存の複合材車両ホイールの設計は、これらの基本的な要求を満たしていない。
【０００５】
出願人は、複合材ホイールを製造するための以前の試みを知っている。しかしながら、このホイールの設計は、ホイールのスポーク部とハブ部との間の結合部に複合材を使用するのではなく、結合用の金属を組み込んでいるという点で、不完全であると出願人は考える。
【０００６】
出願人の以前の複合材ホイール設計の１つは、スポークからスポークへホイールを真っ直ぐに横切る連続炭素繊維トウ（ｔｏｗ）を含むものであった。
【０００７】
そのような設計のもう１つにおいて、プリフォーム構造のトウを代わりに使用し、ラグホールが、ハブ内の中央に近い位置ではなく、スポーク同士の間に設けられるように構成されたホイールが用いられていた。この構成では、スポークの深さがホイールのハブ領域にわたって維持されるため、スポークからハブにかけての剛性を維持していた。他者による以前の試みに比べて、この配置は、構造的により効率がよく、接着剤または留め具を使用した（金属等の）異素材から製造された接合構造を組み込む必要がなかった。
【０００８】
ただし、上述した出願人の設計は、複数のトウがホイールの中心穴を避けるように配置される必要があった。中心穴は、車両のハブ上に位置決めするために設けられる。状況によっては、穴を生成するためにトウが加工されることになり、全ての場合において、リムの一側から他側まで完全に真っ直ぐな配置とすることはできない。トウは、後でホイールハブへと加工されるボルト穴で切断されることが多かった。このような全ての問題によって、最終的なホイール構造の効率性および完全性が損なわれていた。
【０００９】
さらに、トウによる解決策は、正確にかつ一致するようにモールドに配置することが困難であり、許容できない工程ばらつきをもたらす要因となっていた。
【００１０】
また、出願人が考えていたホイール構造のトウ領域と他の領域との間の問題が、剛性の不整合に因るものであることが、破壊試験によって確認された。高負荷の下では、この構造の非常に硬い領域と、より可撓性の高い領域との間の境界面で、亀裂の形成が見られた。
【００１１】
したがって、スポークがハブ領域と交わる領域の強度および剛性を向上した複合材ホイールを提供することが望まれる。さらにこれは、ホイールに多大な質量を加えることなく行われることが望ましい。
【発明の概要】
【００１２】
本発明の広範な態様によれば、複合材ホイールの前面部とハブ部との間の結合部が提供される。ハブ部は、ほぼディスク状のハブプレートを備え、前面部は、複数のスポークを備える。この結合部は、
ハブプレートを囲む環状のハブリングであって、ハブリングの周りに少なくともほぼ周方向に延びる、複数の強化繊維層を含む環状のハブリングと、
ハブリングの前縁および内側環状表面、ならびに、ハブプレートの前面にわたって、各スポークの前面に沿ってホイールの回転軸線に対してほぼ径方向に延びる第１の複数の強化繊維層と、
ハブリングの後縁およびハブプレートの背面にわたって、各スポークの背面に沿ってほぼ径方向に延びる第２の複数の強化繊維層と、
第３の複数の強化繊維層であって、第１および第２の強化繊維層を覆い、径方向に対して＋３０度〜＋６０度の方向に延びる第３の複数の強化繊維層と
第４の複数の強化繊維層であって、第１および第２の強化繊維層を覆い、径方向に対して−３０度〜−６０度の方向に延びる第４の複数の強化繊維層とを備える。
【００１３】
このようにして、スポークは、環状のハブリングを用いてハブプレートに結合される。ハブリングは、各スポークの深さとハブプレートの厚さとの相違が考慮されている。
【００１４】
このハブリングは、本発明において重要である。この構成部品を欠いている場合、ホイールのスポークのねじり荷重および曲げ荷重によって、スポークがハブ部に結合する各スポークの根元においてホイール構造に局所的な歪みが生じる結果となる。これは、スポークの高さがハブプレートに移行するときに、構造に急激な変化が生じるためである。ハブリング内のリング状の繊維によって、各スポークの根元において強固な構造が得られる。
【００１５】
好ましい形態において、第３の複数の強化繊維層は、径方向に対して約＋４５度の角度をなして延び、第４の複数の強化繊維層は、径方向に対して約−４５度の角度をなして延びる。出願人は、この第３および第４の複数の強化繊維層の組み合わせを「ねじりラップ（ｔｏｒｓｉｏｎ  ｗｒａｐ）」と呼ぶ。
【００１６】
ハブプレートの背面、ハブリングの後縁、ハブリングの外側環状表面、ハブリングの前縁、ハブリングの内側環状表面、および、ハブプレートの前面にわたって延びる第５の複数の強化繊維層が、第３および第４の複数の強化繊維層が第５の複数の強化繊維層を覆うようにして、設けられることが最も好ましい。第５の複数の繊維層は、特に、スポーク同士の間においてハブ部に構造強化を得るために設けられる。したがって、第５の複数の強化繊維層は、隣接するスポーク間の根元領域において、ハブリングの周りに延びていることが好ましい。
【００１７】
好ましくは、第１、第２、第３、第４、および第５の複数の繊維の各々は、炭素繊維から構成される。
【００１８】
この繊維は、任意適当な形状で提供することができる。複数の層のうちの少なくとも１層の繊維は、プリプレグ、セミプレグ（ｓｅｍｉ−ｐｒｅｇ）、織布、不織布、マット、プリフォーム、あらかじめ強化されたプリフォーム、単一の繊維または繊維の集まり、トウ、トウプレグのうちの１つ以上、またはそれらの組み合わせとして提供された繊維を含んでいることが好ましい。ハブリングは、一方向性の（ｕｎｉ−ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ）トウで製造されることが想定される。
【００１９】
繊維を適切に配置した後、それらをマトリックスに投入および／または含浸させ、その後に硬化させることが好ましい。したがって、この結合部は、第１、第２、第３、第４、および第５の複数の繊維を被覆するマトリックスをさらに備えることが好ましい。任意の適切なマトリックスを使用することができる。マトリックスは、不飽和ポリエステル、ポリウレタン、ポリビニルエステル、エポキシ、熱可塑性樹脂、類似の化合物、またはそれらの組み合わせを主成分とすることが好ましい。好ましい実施形態において、マトリックスは、エポキシ系である。別の実施形態において、マトリックスは、金属マトリックス複合材料である。
【００２０】
複合材ホイールは、一体化して形成されることが好ましい。これには、典型的には、複合材ホイールの各部分を同時にマトリックスに投入および／または含浸させ、その後に硬化させることが必要である。このような実施形態において、ハブ部および前面部の各々は、結合部の準備の時点では、少なくとも部分的に未硬化であることが好ましい。この結合部分は、複合材ホイールと一体成形されることが好ましい。
【００２１】
結合部の構成部品の各々には、適切な数の層が設けられていてもよい。
【００２２】
第３および第４の複数の強化繊維層のいくつかの別の配置が可能である。１つの配置として、第３または第４の複数の強化繊維層の１つ以上の層が、第３および第４の複数の強化繊維層の他方の間に分散されている。他の可能な配置において、第３の複数の強化繊維層は、第１の複数の強化繊維層と第４の複数の強化繊維層との間に設けられる。さらに他の可能な配置において、第４の複数の強化繊維層は、第１の複数の強化繊維層と第３の複数の強化繊維層との間に設けられる。
【００２３】
第１の複数の強化繊維層は、好ましくは、各スポークの前面に沿って、ホイールのリム部の前面環状縁部またはその近傍まで、径方向外方へ延びることが想定される。
【００２４】
好ましくは、第３および第４の複数の強化繊維層の各々が、ハブリングの前縁および内側環状表面、ハブプレートの前面、さらに、スポーク間におけるハブリングの外側環状表面にわたって、各スポークの周りに延びている。
【００２５】
第３および第４の複数の強化繊維層は、各スポークの前面に沿って、ホイールのリム部の前面環状縁部またはその近傍まで、外方向へ延びることが想定される。
【００２６】
ハブリング部の内径は、ハブプレートの直径よりも大きいことが好ましい。
【００２７】
第１、第２、第３、および第４の複数の強化繊維層の各々は、別々の織物に設けられていてもよい。このような配置において、別々の織物の各々は、縫い合わせられていてもよい。別の可能な配置において、第１、第２、第３、および第４の複数の強化繊維層は、単一の織物に設けられ、織物に織り交ぜられている。さらに別の可能な配置におにて、第１、第２、第３、および第４の複数の強化繊維層の各々は、調整された（ｔａｉｌｏｒｅｄ）繊維プリフォームに設けられる。
【００２８】
各スポークの内側部分は、製造工程中にスポークを支持する発泡材を含んでいることが好ましい。
【００２９】
ハブプレートは、約８ｍｍ〜約２０ｍｍの厚さを有する複合積層板から製造されることが想定される。ハブプレートは、従来のホイールリムに設けられているような複数のボルト穴か、またはレースカーによく用いられるような、センターロック取り付け装置を受け入れるための中心に位置する穴のいずれかを有していてもよい。
【００３０】
本発明の別の態様によれば、複合材ホイールの前面部とハブ部とを結合する方法が提供される。ここで、ハブ部は、ほぼディスク状のハブプレートを備え、前面部は、複数のスポークを備える。この方法は、ハブプレートを囲む環状のハブリングを設けるステップを含み、ハブリングは、ハブリングの周りに少なくともほぼ周方向に延びる、複数の強化繊維層を含む。この方法は、また、ハブリングの前縁および内側環状表面、ならびに、ハブプレートの前面にわたって、各スポークの前面に沿ってホイールの回転軸線に対してほぼ径方向に延びる第１の複数の強化繊維層を設けるステップも含む。この方法は、さらに、ハブリングの後縁およびハブプレートの背面にわたって、各スポークの背面に沿ってほぼ径方向に延びる第２の複数の強化繊維層を設けるステップを含む。さらに、この方法は、第３の複数の強化繊維層を設けるステップであって、第３の複数の強化繊維層は、第１および第２の強化繊維層を覆い、第３の複数の強化繊維層は、径方向に対して＋３０度〜＋６０度の方向で延びるステップと、第４の複数の強化繊維層を設けるステップであって、第４の複数の強化繊維層は、第１および第２の強化繊維層を覆い、第４の複数の強化繊維層は、径方向に対して−３０度〜−６０度の方向に延びるステップとを含む。
【００３１】
この方法は、さらに詳細には、径方向に対して約＋４５度の角度をなして延びる第３の複数の強化繊維層を設けるステップを含む。
【００３２】
また、この方法は、さらに詳細には、径方向に対して約−４５度の角度をなして延びる第４の複数の強化繊維層を設けるステップを含む。
【００３３】
この方法は、また、ハブプレートの背面、ハブリングの後縁、ハブリングの外側環状表面、ハブリングの前縁、ハブリングの内側環状表面、および、ハブプレートの前面にわたって延びる第５の複数の強化繊維層を、第３および第４の複数の強化繊維層が第５の複数の強化繊維層を覆うようにして設けるステップも含んでいることが好ましい。
【００３４】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明の好ましい実施形態を説明する。図面の詳細は、本発明の上述の広範な説明を限定するものではないと理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態に係る、複合材ホイールの前面部とハブ部との間の結合部の、部分断面斜視図である。
【図２】図１に示す複合材ホイールの一部分の拡大側断面図である。
【図３】図１に示す複合材ホイールの一部分の他の部分断面斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図面を参照すると、前面部１２とハブ部１４とを有する複合材ホイール１０が示されている。図に示すように、ハブ部１４は、ディスク状のハブプレート１６を備える。
【００３７】
ハブプレート１６は、８ｍｍ〜２０ｍｍの厚さを有する複合積層板から製造されている。ハブプレート１６には、ホイール１０が装着される特定の車両に応じて任意の適切なボルトの配列を設けることができる。このような配置は、従来の車両の大部分に使用されている。あるいは、ハブプレート１６は、レースカーに使用されるようなセンターロック装置を受け入れるための、中心に位置する穴を有していてもよい。
【００３８】
前面部１２には、一連のスポーク１８（その一部のみが図示されている）が設けられていることが分かる。スポーク１８は、ハブ部１４からリム部２０へほぼ径方向に延びている。
【００３９】
ホイール１０には、前面部１２とハブ部１４との間に、所望のレベルのホイールの剛性および強度をもたらす独自の結合部が設けられている。この結合部は、図１に最も明確に示されている。
【００４０】
この結合部は、ハブプレート１６を取り囲む環状のハブリング２２を備える。ハブリング２２は、ハブリング２２のほぼ周方向に延びる複数の強化繊維層を含む。ハブリング２２は、一方向性のトウから製造されることを想定している。リング２２は、レイアップ（ｌａｙ  ｕｐ）の適切な段階でホイール内に配置される。望ましくは、リング２２は、全てのスポーク１８のハブ端部を剛性のリングにつなぎ合わせる。図１および図２から分かるように、ハブリング２２の内径はハブプレート１６の直径よりも大きく、ハブリング２２がハブプレート１６の周囲に取り付けられるようになっている。
【００４１】
さらに、この結合部は、ホイールの回転軸線に対してほぼ径方向Ｒに各スポーク１８の前面に沿って延びる、スポークストラップの形状の第１の複数の強化繊維の層２４をさらに備える。また、強化繊維層２４は、ハブリング２２の前縁２６および内側環状表面２８にわたって、また、ハブプレート１６の前面３０にわたって延びていると理解されるべきである。図１に示すように、強化繊維層２４は、各スポーク１８の前面に沿って径方向外方に、リム部２０の前面環状縁部１９へと延びている。
【００４２】
この結合部は、同様にスポークストラップの形状の第２の複数の強化繊維層３２をさらに備える。強化繊維層３２は、各スポーク１８の背面３３に沿ってほぼ径方向Ｒに延びている。強化繊維層３２は、同様にハブリング２２の後縁３４にわたって、また、ハブプレート１６の背面３６にわたって延びている。
【００４３】
コーナリングやその他の類似の事象の間に、車両のホイールが高い横荷重を受けると、高い局所的な力がタイヤを介してリムに伝達される。その結果、横荷重に隣接する（路面にほぼ垂直であり路面を向く）スポークに曲げ力が生じ、路面と平行に並ぶスポークにねじり荷重が生じる。第１および第２の層２４、３２によって設けられたスポークストラップの配置は、Ｉ形梁に似た構造を設けることによって、個々のスポーク１８で曲げ荷重に対処する。スポーク１８の上部および底部に連続的に一列に並ぶ繊維が層２４、３２によって設けられていることにより、曲げに対して最適な剛性および強度が発揮される。繊維２４、３２は、効率的な構造を実現するために、各スポーク１８の中立軸からできる限り離間して配置されることが好ましい。
【００４４】
また、ねじりラップ状の第３の複数の強化繊維の層３６が設けられている。強化繊維層３６は、第１および第２の強化繊維層２４、３２を覆っている。強化繊維層３６は、各スポーク１８の前面にわたって、径方向Ｒに対して約＋４５度のＸ方向に延びているが、この角度は、必要に応じて、実用上の限度内で変化させてもよい。強化繊維層３６は、ハブ部１４内にも延びている。これに関連して、強化繊維層３６は、ハブリング２２の前縁２６および内側環状表面２８にわたって、また、ハブプレート１６の前面３０にわたって延びている。
【００４５】
また、結合部は、同様にねじりラップ状の第４の複数の強化繊維層４０を備えている。繊維層３６、４０は、単一のねじりラップに一体化されていてもよい。ねじりラップは、各スポーク１８の外面を覆っている。ただし、仕上げ層（ｆｉｎｉｓｈｉｎｇ  ｌａｙｅｒ（ｓ））（図示せず）は、ねじりラップの上に設けることができる。
【００４６】
強化繊維層４０も、第１および第２の強化繊維層２４、３２を覆っている。強化繊維層４０は、径方向Ｒに対して約−４５度のＹ方向に延びているが、この角度は、必要に応じて、実用上の限度内で変化させてもよい。強化繊維層４０もまた、ハブリング２２の前縁２６および内側環状表面２８にわたって、また、ハブプレート１６の前面３０にわたって延びることによって、ハブ部１４内へと延びている。
【００４７】
層３６、４０によって設けられたねじりラップは、スポーク１８を通じて伝達されるねじり荷重に対処する。回転軸線に対して約＋４５／−４５度で配列された繊維は、各スポーク１８の外面の周りに発生するせん断応力に対して効率的に抵抗する。理想的には、層３６、４０は、効率的な構造を実現するために、回転軸線からできる限り離間して位置決めされる。
【００４８】
図には明確に示されていないが、第３および第４の複数の強化繊維の層３６、４０の各々は、ハブリング２２の前縁２６および内側環状表面２８、ハブプレート１６の前面３０、さらに、スポーク間のハブリングの外側環状表面４４にわたって、各スポーク１８の周りに延びている。
【００４９】
図２に示すように、第５の複数の強化繊維層４２が設けられている。強化繊維層４２は、ハブプレート１６の背面３６、ハブリング２２の後縁３４、ハブリング２２の外側環状表面４４、ハブリング２２の前縁２６、ハブリング２２の内側環状表面２８、および、ハブプレート１６の前面３０にわたって延びている。言い換えれば、強化繊維層４２は、隣接するスポーク１８同士の間の根元領域４６において、ハブリング２２の周りに延びている。このさらなる複数の繊維層４２は、特に、スポーク１８同士の間のハブ部１４の構造を強化するために設けられる。
【００５０】
第３および第４の複数の強化繊維層３６、４０は、第５の複数の強化繊維層４２を覆っていることが理解されるべきである。
【００５１】
上述したように、第３および第４の複数の強化繊維層３６、４０のいくつかの別の配置が可能である。１つの配置として、第４の複数の強化繊維層４０の１つ以上の層が、第３の複数の強化繊維層３６の間に分散され、または逆の場合も同様である。他の可能な配置として、第３の複数の強化繊維層３６は、第１の複数の強化繊維層２４と第４の複数の強化繊維層４０との間に設けられる。さらに他の可能な配置として、第４の複数の強化繊維層４０は、第１の複数の強化繊維層２４と第３の複数の強化繊維層３６との間に設けられる。
【００５２】
図１から分かるように、第３および第４の複数の強化繊維層３６、４０は、各スポーク１８の前面に沿って、ホイール１０のリム部２０の前面環状縁部１９へと外方向へ延びている。
【００５３】
例示されている実施形態で、第１、第２、第３、および第４の（場合によっては、さらに第５の）複数の強化繊維層２４、３２、３６、４０、４２は、単一の織物内に設けられる。これは、第１、第２、第３、第４、および第５の複数の強化繊維層を、織物に織り交ぜることによって実現できる。これから分かるように、様々な繊維を単一の織物内で組み合わせることによって、ホイールの製造工程を単純化することができる。あるいは、１つ以上の強化繊維層が、別の織物に設けられてもよい。別の織物に設ける場合には、そこれらは縫合またはその他の方法でつなぎ合わせられる。さらに別の可能な配置において、第１、第２、第３、および第４、および第５の複数の強化繊維層の各々は、調整された（ｔａｉｌｏｒｅｄ）繊維プリフォームに設けられる。
【００５４】
実際には、リング２２の内側および外側には層２４、３２、３６、４０、４２の各々の要素が複数層に重なり合っているが、図１および図２には、層２４、３２、３６、４０、４２の各々の単一の要素のみが示されていると理解されるべきである。また、他の繊維も構造を通して配列することができる（図示せず）。これらの要素は、構造要素間の結合部がホイールＷの同一の領域において一列に並ばないように重なり合う必要があることに注意すべきである。
【００５５】
各スポーク１８は、発泡材からなる内側部分５０を含む。これにより、製造工程中にスポーク１８が支持される。本発明は、いかなる場合でも、例示および説明された特定のスポークの構成に限定することを意図したものではないと理解されるべきである。本発明は、様々なスポーク構造のどのようなスポーク構造を有するホイールへの適用も考えられる。これに関連して、各スポーク１８は発泡材で充填されていなくてもよいと理解されるべきである。各スポーク１８の内部の空洞は、代わりに空であってもよい。さらに、各スポーク１８は、必要に応じて中実（すなわち空洞無し）であってもよい。
【００５６】
さらに、スポークは、出願図面に示されるように、ほぼ直線状の側面でなくてもよい。本発明は、側面の湾曲したスポークや、スポーク同士の間に設けられた比較的小さい穴を有するホイールを含む、様々な他の構造のスポークを有するホイールも対象としている。
【００５７】
好ましくは、第１、第２、第３、および第４の複数の層の各々は、実用上、スポーク１８の外面のできる限り近くに設けられる。これにより、この配置の剛性および強度が最大となる。
【００５８】
ホイール１０は、既存の知られている配置と比較したときに、より軽量で構造的により効率がよいことが望ましく、異なる材料で作られたハブとスポークとの間の構造を接着剤または留め具を用いて結合する必要がない。
【００５９】
本明細書（特許請求の範囲を含む）で、「備える」、「備えられる」、「備えている」という用語が使われている場合、それらは記載された特徴、整数、ステップ、または構成部品の存在を特定するものとして解釈されるが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、構成部品、またはそのグループの存在を除外するものではない。
【００６０】
様々な変更、修正、および／または付加が、本発明の精神または範囲から逸脱することなく、前述した部品の構成および配置に導入されてもよいと理解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年8月11日(2015.8.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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