(57)【要約】タイヤを支持するために車両車軸のエンドプレート(２４)へボルト止めするようになっているホイール支持集成体において且つその一部として使用するためのハブ（１０）が、ホイール支持集成体と共にここで開示されている。ハブ(１０)は、相互連結された複数のバーとして構成され、ハブ本体を形成する。ハブ本体(１０)は、共通中心点(１４)と、接触面とを限定する。この接触面とは、装置を車両に装着したとき、ハブが車軸エンドプレートと接触するところである。各々のバーには、片面側に、接触面と、車軸ラグ・ボルトを収容する貫通孔とが有る。各バー上の接触面は、その最外方突出端部（１８）において湾曲形状を有しており、この形状の曲率は、ハブ本体(１０)の共通中心点およびバーの最外方突出端部間の距離以下になる半径によって限定される。
2004536739.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両車軸のエンドプレートに装着されるよう適応され、更に、スポーク配列と、タイヤを収容するリムとを有するようになるホイール構造全体の一部として使用するためのハブにおいて、前記ハブは、最外方突出端部を有する複数のバーから成り、これらバーの各端部は所定の曲率を示し、前記バーは互いに連結してあってハブ本体を形成して、(１)共通中心点および(２)前記バーによって部分的に構成される全接触面を限定し、前記接触面は、前記バーの端部に対応する最外方突出端部を含み、前記バーの最外方突出端部に対応する所定の曲率を示しており、前記接触面の端部の所定曲率が、前記接触面の前記中心点から前記バーの最外方突出端部までの距離以下になる曲率半径を示し、前記バー各々には、（１）車軸ボルトを収容するように適応され、(２)前記接触面に対して垂直方向に延在する、という貫通孔が有り、前記ホイール構造を前記車両車軸に装着したときに、前記接触面が車軸エンドプレートと隣接接触するようになることを特徴とするハブ。
【請求項２】
前記接触面の各々の最外方突出端部によって示される曲率半径が、実質的に、その対応するバーの端部と該バーの貫通孔上の一点との間の距離に等しいことを特徴とする請求項１記載のハブ。
【請求項３】
前記接触面の各々の最外方突出端部によって示される曲率半径が、実質的に、その対応するバーの端部と共通中心点との間の距離の２分の１に等しいことを特徴とする請求項１記載のハブ。
【請求項４】
相互に連結した４つのバーがあり、前記ハブを形成していることを特徴とする請求項１記載のハブ。
【請求項５】
相互に連結した５つのバーがあり、前記ハブを形成していることを特徴とする請求項１記載のハブ。
【請求項６】
相互に連結した６つのバーがあり、前記ハブを形成していることを特徴とする請求項１記載のハブ。
【請求項７】
相互に連結した８つのバーがあり、前記ハブを形成していることを特徴とする請求項１記載のハブ。
【請求項８】
前記ハブは単一の金属シートで形成されていることを特徴とする請求項１記載のハブ。
【請求項９】
前記ハブおよびスポーク配列は単一の金属シートで形成されていることを特徴とする請求項８記載のハブ。
【請求項１０】
ホイール構造は、タイヤを支持するための車両車軸へボルト止めするように適用されたホイール支持集成体であり、前記集成体は、
ａ)  タイヤを支持するように構成された外側の環状面と、内側の環状面と、を有する外側環状リム、および、
ｂ)車両車軸のエンドプレートに装着するようになっているハブと、から成り、前記ハブは最外方突出端部を有する複数のバーを有し、各最外方突出端部は所定の曲率を示し、前記バーが互いに連結してハブ本体を形成し、（１）共通中心点と、(２)ある程度前記バーによって限定される全接触面と、を限定し、前記接触面が、前記バーの端部に対応する最外方突出端部を含み、前記バーの最外方突出端部に対応する所定の曲率を示し、前記接触面の端部の所定曲率は、前記接触面の前記中心点から前記バーの最外方突出端部までの距離以下になる曲率半径を示しており、前記バー各々には貫通孔が有り、（１）車軸ボルトを収容するようになっていて、(２)前記接触面に対して垂直方向に延在しており、前記ホイール構造を前記車両車軸に装着したときに、前記接触面が、車軸エンドプレートと隣接接触するようになり、さらに、
ｃ）複数個のスポーク配列を含み、各々のスポーク配列には外側端部および内側端部があり、前記外側端は前記リムへ連結するように適応され、前記内側端は前記ハブへ連結するように適応されるようになっている、
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のハブ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全般的に車両タイヤ用のホイール支持集成体に関する。更に具体的には、本発明は、特に、本願明細書に取り入れて言及している、本願の譲渡人であるFitz等の米国特許第６，０４２，１９４号に開示された設計の１つの、ホイール支持集成体の中心ハブ部分に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ホイール構造またはホイール支持集成体全体は、車両車軸のエンドプレートに装着するように設計されていて、一般的には、ハブ及びスポーク配列と、タイヤを収容するリムと、を含む。ハブそれ自体は、一般的には最外方に突出する端部を有していて、互いに連結して合ってハブ本体を形成する、というようになるバー配列を含んでいる。ハブ本体は、(１)共通中心点と、(２)ある程度バーによって限定される全体接触面と、を限定する。
【０００３】
過去には、ハブの形状が考慮の対象にされることはほとんどなかったし、ましてや車両の車軸のエンドプレートと接触している領域などに対する考慮などはほとんどなかった。他の人達は、ボルト止めされる材料が充分にある限り、ハブの形状は、ラグ・ボルト用のホールが付いていれば、何でも良いと考えていた。今後明らかにされるように、この考えかたにより、従来のハブが、その端部に、あまり丸くはなくて、ハブの中心からバー端部までの距離に実質的に等しい比較的大きい半径を限定する形状を有する、という設計になるに至っている。しかし、本出願人は、この形態が、材料に非常に高いピーク応力を生じさせ、比較的普通の炭素鋼を使用するのが不可能でないにしても難しくしている、ということを発見した。
【特許文献１】
米国特許第６，０４２，１９４号
【発明の開示】
【０００４】
本発明に従って設計したハブを提供することによって、本発明は上述した応力問題を解決したり、少なくとも低減することができる。このハブは、後述するように、最外方に突出する端部を有する複数のバーを含み、該バーの各端部は所定の曲率を示しており、これらのバーは、互いに連結してあって、(１)共通中心点と、(２)これらのバーによって部分的に限定される全接触面と、を限定してハブ本体を形成し、該接触面は、バーの端部に対応した最外方突出端部を含み、バーの最外方突出端部に対応して所定の曲率を示し、前記接触面の端部の所定曲率は、接触面の前記中心点から前記バーの最外方突出端部までの距離より小さい曲率半径を示し、各々のバーは、（１）車軸ボルトを受け入れるようになっていて、且つ、(２)ホイール構造を前記車両車軸に装着したときに接触面が車軸エンドプレートと隣接するように、前記接触面に対して垂直方向に延在している、という貫通孔を有する。
【０００５】
具体例として、本出願人は、バーの端部の曲率半径を縮ずることによって、材料におけるピーク応力がかなり減ることを発見した。ピーク応力は、従来設計から３２％程度減ったことが分析の結果わかった。ピーク圧力を減らすことができる設計では、より軽くて、より安価な材料が使用できるようになる。より軽い材料であれば、一枚のシート材料からハブ集成体を打ち抜き形成することによって容易に組み立てられ、集成体のコストを下げることができ、同時に、集成体が軽くなることで、車両の燃料効率も良くなるであろう。応力低減設計の別の利点は、重量を増大させることなくホイール集成体の性能を高くすることができるということにある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
さて図面を参照すると、種々の図を通し同様の構成要素には同様の参照符号が付されており、まず、図１を見ると、ここには、従来技術が例示してある。この図において、従来の４つのバー１２からなる従来のハブ本体１０は、共通中心点１４を限定するように配置されている。この図において、ハブ１０の最外方突出端部１８のところで従来のハブ本体１０からスポーク部材１６が延びている。これらのスポークは、同じ材料片から形成されているか、或いは、何らかの適当な手段によって従来のハブ本体１０に取り付けられている。これらのスポーク部材１６は、タイヤを収容するための外側リム集成体（図示せず）に取り付けることができるように設計されている。距離２０が示してあって、共通中心点１４から従来のバー１２の最外方突出端部１８まで延びている。この距離２０は、図１に示す従来の４つのバー１２のすべてについて同じであり、後述するように、これは、図２に示す同様の構成要素にも当てはまる。特に端部１８に関して、これらの端部が大部分にわたって平坦であり、実質的に曲率半径を持っていないことに注目されたい。
【０００７】
図１には、ハブ本体１０の片側にある接触面２２も示されており、この接触面は、平坦端部１８の直線縁部を含み、ハブ本体１０を車両車軸２６に装着したとき、車軸エンドプレート２４と接触する。車両車軸への装着は、従来のバー１２にある貫通孔または車軸ラグ・ホール２８を介して行われるようになり、これらのラグ・ホールに車軸ラグ３０を挿入して、ナット（図示せず）で固着する。
【０００８】
次に図２を参照してみると、この図からわかるように、従来技術のこの具体例１０’は、バー１２’の最外方突出端部３６が既存の曲率３２を示していることを除いて、図１に類似している。距離２０’に等しい半径３４は、共通中心点１４’のところで始まり、曲率３２を限定している。既存の半径３４を３６０度にわたって回転させた場合、半径３４はすべての従来のバー１２’の最外方突出端部３６と同一線上にある。この曲率半径がわざわざ意図的に選ばれたかどうかは出願人は承知していないし、もしわざわざ選択されたとしても、この選択が機能的な理由なのか美観的理由からなのかは、出願人にはわからない。
【０００９】
さて、図３を参照すると、ここには、本発明に従って設計したハブ本体４０と、スポーク５６が示してある。これらは共に、ホイール支持構造或いはホイール支持集成体全体のうちの一部を形成する。この図から明らかなように、ハブ本体４０は、一般的に、複数のバー４２によって形成され、これらのバー４２が一緒になって共通中心点４４を限定し、それぞれのバー自体のラグ・ホール５２を含んでいる。ハブ本体４０からは、リム集成体（図示せず）へ取り付けるためのスポーク５６が延びている。
【００１０】
ハブ本体４０について新規で有利である点は、中心点４４に向かってその手前まで延びて、半径終点５４で止まっている曲率半径４６を限定するように、バー４２の端部４７が意図的に湾曲させてあり、図２の従来技術ハブにおける対応する曲率よりも極端になっている所定曲率４８を限定するようにした、その度合いである。好ましい実施例においては、各半径４６は、対応した端部４７から対応したラグ・ホール５２のほぼ中心まで延びていて、所定の曲率４８が対応したラグ・ホール５２と同心またはほぼ同心となり、ここのラグ・ホール５２は車軸ラグ・ボルト３０を収容するように形成してある。
【００１１】
本出願人は、バーの端部を意図的にこの一層大きな曲がりで作ることによって、ハブそれ自体の全体的な構造上の一体性が改善することを発見した。特に、バーの端部が、従来技術におけるように四角でも平坦でもなくあるいは穏やかに湾曲しているだけでもない、というようにハブ本体を作ることによって、材料のピーク応力が著しく低減される。この新規なハブ形状により、製造業者は、必要な性能を達成しながらも、低質量でハブを構成できるようにするのである。実験結果は、この新規なハブ形態が使用したとき、ハブを形成するのに使用した材料に生じるピーク応力を著しく低減することがはっきりと示している。そして、半径４６の最適長さがまだ正確に決定されていなかったのに、実験結果は、半径４６が距離５０のほぼ半分の長さのときに、ピーク応力の効果的な低減が生じることを示したのである。この後者の場合、本発明の重要な特徴は、今ここで説明しているハブ曲率とピーク応力との関係を認識することである。具体的には、たとえば、従来技術のハブ１０’に示される半径３４を、たとえば、図３の半径４６、或いは図４の半径６０、或いはまたは図５，６，７に示す半径にまで減らすことによって、問題のピーク応力を減らせるということである。この関係を認識することによって、所与のハブ設計に対し最適曲率を確立することができる。これは、特に、Fitz等の米国特許第６，０４２，１９４号に開示されているホイールについて当てはまることであり、本発明のハブが、たとえば打ち抜きシートメタルについて、Fitz等特許に開示されている方法で、製造されることが理解されよう。
【００１２】
図４は本発明の別の実施例を示しており、バー４２’は所定の曲率５８を有している。第２の半径終点６２が貫通孔５２’に接近していて、そして、半径６０は、第２の半径終点６２周囲を掃引することによって所定の曲率５８を限定する。図４は、タイヤ（図示せず）が装着されるようにスポーク５６’へ取り付られたリム集成体６４をも示している。車軸６８に装着された車軸エンドプレート６６には、ハブ本体４０’を車両（図示せず）へ取り付けるための多数のラグ７０が付いている。
【００１３】
最終的論評として簡単に要旨をまとめると、本願の開示では、ホイール支持集成体と共にタイヤを支持するために、車両の車軸のエンドプレートにボルト止めするようにされるホイール支持集成体に、或いはその一部として使用するためのハブについて明らかにしてきた。このハブは、ハブ本体を形成するように一緒に連結した複数個のバーとして構成されている。このハブ本体は、共通中心点と接触面とを限定する。この接触面とは、装置を車両に装着したときに、ハブが車軸エンドプレートと接触している場所のことである。各々のバーには、片面側に、接触面と、車軸ラグ・ボルトを収容するための貫通孔とが有る。各々のバー上の接触面は、その最外方突出端部に湾曲した形状を有し、その曲率は、ハブ本体の共通中心点とバーの最外方突出端部との間の距離よりも短い半径によって限定される。
【００１４】
本発明の他の実施例が、図５，図６，図７に示してある。図５は、８つのラグ車軸（図示せず）のついた、典型的には、頑丈なピックアップ・トラックのような大型車両で使用するためのハブ本体８０を示している。見てわかるように、すべてのバー８２は、所定の曲率８４を有し、その形状により、ハブを車両に装着したとき、ピーク応力を低減するようになっている。図６は、６つのラグ・ホール９２を有する６穴式ハブ本体９０の平面図である。図７は、ラグ・ボルト（図示せず）収容用の５つの貫通孔１０２を有するハブ本体１００である。これら平面図は、種々の製造業者によって製作されたさまざまな車両サイズのラグ・ボルト・パターンに適合させるためのハブ本体配列を示しているものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
本発明および従来技術の図面について以下に簡単に説明する。
【図１】従来技術によるハブおよびスポークの一具体例を車両車軸集成体と共に示す斜視図である。
【図２】従来技術によるハブおよびスポークの別の具体例を示す斜視図である。
【図３】本発明の一実施例によるハブおよびスポークを、車両車軸集成体と共に示す斜視図である。
【図４】本発明の新規なハブ設計を、スポーク、タイヤを収容するリム、そして車両車軸集成体と共に示す図である。
【図５】８つのラグ・ナット用の貫通孔を有する新規なハブ集成体設計の一変形実施例を示している。
【図６】６つのラグ・ナット用の貫通孔を有する新規なハブ集成体設計の別の変形実施例を示している。
【図７】５つのラグ・ナット用の貫通孔を有する新規なハブ集成体設計の最後の変形実施例を示している。
【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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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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