JP2002096604A

JP2002096604A - 弾性ホイール

Info

Publication number: JP2002096604A
Application number: JP2000291769A
Authority: JP
Inventors: Koji Nakaii; 浩二中飯
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2000-09-26
Filing date: 2000-09-26
Publication date: 2002-04-02

Abstract

(57)【要約】【課題】小入力時から大入力時に至るまで、耐久性お
よび安全性を損なうことなく乗り心地性能、防振性能お
よび防音性能の向上を図った弾性ホイールを提供する。【解決手段】車軸ハブに固着されるディスク１と、タ
イヤを支承するリム３とを備えた弾性ホイールであっ
て、リム３の内周面とディスク１との間に、上下方向の
相対変位に対し主に剪断変形をするように環状に配置さ
れたゴム弾性体６を有する。ゴム弾性体６中に短繊維が
分散されてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両の車輪に用い
られる弾性ホイールに関し、詳しくは乗り心地性能、防
振性能および防音性能に優れ、しかも制動性、耐片減り
性およびコーナリング特性の改良が図られた弾性ホイー
ルに関する。

【０００２】

【従来の技術】弾性ホイールは、一般に車軸ハブに固着
されるディスクとタイヤを支承するリムとを備えてお
り、かかるディスクとリムとの間に防振体を設け、防振
性能や乗り心地性能を高めた弾性ホイールはこれまで種
々提案されている。例えば、実開昭５９−１８８７０１
号公報には、防振体としてバネを用いて乗り心地の向上
を図ったタイヤ用ホイールが提案されている。

【０００３】また、防振体としてゴムを使用し、これを
リムとディスクとの間に配置したものも知られており、
例えば、実開昭５７−７３２０３号公報に、リムがゴム
様弾性体を介してディスクに連結される構成の弾性ホイ
ールが提案されている。さらに、特開平５−３３８４０
１号公報には、リムと弾性ホイールとの間に隙間を形成
し、そこに防振ゴムを介装させた弾性ホイールが開示さ
れている。さらにまた、ＷＯ９８３３６６６号公報に
は、リムと同一プロファイルを有する内側リムとリムと
の間にゴムの環状ストリップを配置したホイール・バリ
ア組立体が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、防振体
としてゴムを使用し、これをリムとディスクとの間に一
様に配置した従来の弾性ホイールにおいては、リムの内
周面とディスクの外周面との間に夫々に加硫接着された
ゴム弾性体が配設されているため、このゴム弾性体によ
りリムからディスクに伝わる軸方向、径方向および回転
方向の各振動を的確に抑制することができるものの、大
荷重時のゴム弾性体の変位を抑制することはできないと
いう問題があった。すなわち、ゴムの断面が一様であ
り、小入力時から大入力時までそれぞれにおいて適切な
振動防止特性を得ることが困難であった。この点につい
て、防振体としてバネを用いても同様の問題があった。

【０００５】また、リムとディスクとの間に配置するゴ
ムと防音性能との関係については必ずしも明確にされて
おらず、防音の面ではなお改良の余地があった。

【０００６】そこで本発明の目的は、小入力時から大入
力時に至るまで、耐久性および安全性を損なうことなく
乗り心地性能、防振性能および防音性能の向上を図ると
ともに、制動性、耐片減り性およびコーナリング特性の
向上を図った弾性ホイールを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、防振体と
してのゴム弾性体の特徴を活かしつつ前記課題を解決す
べく鋭意検討した結果、以下の構成とすることにより前
記目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに
至った。即ち、本発明の弾性ホイールは下記に示す通り
である。

【０００８】〈１〉車軸ハブに固着されるディスクと、
タイヤを支承するリムとを備えた弾性ホイールであっ
て、前記リムの内周面と前記ディスクとの間に、上下方
向の相対変位に対し主に剪断変形をするように環状に配
置されたゴム弾性体を有する弾性ホイールにおいて、前
記ゴム弾性体中に短繊維が分散されてなることを特徴と
する弾性ホイールである。

【０００９】〈２〉前記〈１〉の弾性ホイールにおい
て、前記短繊維がゴム分１００重量部に対し２〜２５重
量部配合されている弾性ホイールである。

【００１０】〈３〉前記〈１〉の弾性ホイールにおい
て、前記短繊維の平均長さが１００〜３５００μｍであ
る弾性ホイールである。

【００１１】〈４〉前記〈１〉〜〈３〉のいずれかの弾
性ホイールにおいて、前記ゴム弾性体が、鋼板とホイー
ル軸方向に交互に積層されゴム積層体を形成する弾性ホ
イールである。

【００１２】〈５〉前記〈１〉〜〈４〉のいずれかの弾
性ホイールにおいて、前記リムの内周面に環状に固設さ
れた一対のガイドと、前記ディスクの外周面上における
タイヤ軸方向両側部領域に環状に固設された一対の壁部
とを有し、前記ガイドの側面と前記壁部の側面との間
に、それぞれゴム弾性体が環状に介装されている弾性ホ
イールである。

【００１３】〈６〉前記〈１〉〜〈３〉のいずれかの弾
性ホイールにおいて、前記リムの内周面上に環状に固設
された複数のガイドと、前記ディスクの外周面上に前記
ガイドとホイール軸方向に互い違いに固設された複数の
スペーサとを有し、前記ガイドと前記スペーサとの間に
両者の先端部の少なくとも一部を覆うようにしてゴム弾
性体が環状に介装されている弾性ホイールである。

【００１４】前記〈１〉〜〈６〉の発明は以下の作用効
果を奏する。前記〈１〉の発明により、設置されたゴム
弾性体の剪断変形で振動を吸収し、特に、小入力に対し
て乗り心地性能、防振性能および防音性能の向上を図る
ことができる。また、防音性能については１００Ｈｚ以
上の高周波数領域の防音に極めて効果的である。また、
ゴム弾性体中に短繊維を配合させたことで、ホイール半
径方向に比しホイール軸方向の剛性が高くなり、タイヤ
の横方向の剛性が保持され、特に、操縦安定性の改善に
効果的である。

【００１５】前記〈２〉〜〈３〉の発明により、前記
〈１〉の発明の効果を確実に得ることができる。

【００１６】前記〈４〉の発明により、前記〈１〉〜
〈３〉の発明の効果を得ることができるとともに、前記
ゴム積層体が、ホイール半径方向に比しホイール軸方向
の剛性が高いため、より一層の操縦安定性の改善を図る
ことができる。

【００１７】前記〈５〉の発明により、前記〈１〉〜
〈４〉の発明の効果を確実に得ることができる。

【００１８】前記〈６〉の発明により、前記〈１〉の発
明の効果を得ることができるとともに、ガイドとスペー
サの先端部の少なくとも一部がゴム弾性体で覆われてい
ることで、当該先端部の圧縮作用により、大変形を防ぐ
ことができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１に示す本発明の一実施の形態
に係る弾性ホイールは、車軸ハブ（図示せず）に固着さ
れるディスク１がベースリム２を備えている。本発明の
ホイールは、ディスク１の外周面とべースリム２とが一
体的に成型されたものや、ディスク１の外周面をそのま
まべースリムとするものでもよく、あるいはスポークや
メッシュ等の支持体と組合わせたスポークホイールやメ
ッシュホイール等であってもよい。ディスク１の材質
は、スチール、アルミニウム、マグネシウム、合成樹脂
等、いずれの材質でもよいが、軽量化に主眼を置くとき
はアルミニウムまたは合成樹脂が好ましい。また、タイ
ヤを支承するリム３の内周面には一対のガイド４が環状
に固設されている。リム３の形状は特に制限されるべき
ものではなく、規格品以外に、両端でリム径が異なるも
の等、その用途に応じ適宜選定することができる。

【００２０】ベースリム２の外周面上における軸方向両
端領域には一対の壁部５がガイド４間のタイヤ軸方向の
幅よりも狭い状態で環状に固設され、ガイド４の両内面
と壁部５の両外面との間にそれぞれ、例えば、加硫接着
等の接着手段により接着されたゴム弾性体６が環状に介
装される。

【００２１】また、一対の壁部５のタイヤ半径方向外方
端部同士を図示するように結合させ一体的にしてホイー
ル軸方向断面を略逆Ｕ字状とし、かかる壁部５間に形成
された外周面５ａとリム３の内周面との間にストッパと
してのゴム弾性体を環状に介装させることもできる。こ
の介装の仕方としては、例えば、ゴム弾性体をリム３の
内周面に接着させ、壁部の外周面５ａとの間に隙間を設
けるか、あるいは、ゴム弾性体を外周面５ａに接着さ
せ、リム３の内周面との間に隙間を設ける手法の他、図
示するように、一対のゴム弾性体６を外周面５ａ上まで
延在せしめて両者を連結させることによりストッパとし
ての機能を併せ持つようにしてもよい。

【００２２】なお、一対の壁部５は、ディスク１の外周
面をホイール半径方向外側に隆起せしめ、または隆起部
をディスク１の外周面に固設することによりディスク１
に直接形成させてもよい。あるいはまた、一対の壁部５
をガイド４間のタイヤ軸方向の幅よりも広い状態で環状
に固設し、ガイド４の両外面と壁部５の両内面との間に
それぞれゴム弾性体を環状に介装させる場合には、同様
にリム３の内周面をホイール半径方向内側に隆起せし
め、または隆起部をリム３の内周面に固設してガイドを
形成させるか、あるいはリムにドロップを設け、該ドロ
ップ部のリム内周面をガイドの両外面として利用しても
よい。

【００２３】本発明において使用し得るゴム弾性体は、
防振ゴムとして既知のものを用いることができ、天然ゴ
ムや合成ゴム、例えば、ブタジエンゴム、スチレンブタ
ジエン共重合体ゴム、ブチルゴム等のジエン系ゴムに適
宜配合剤、例えば、硫黄、加硫促進剤、老化防止剤、カ
ーボンブラック等を適宜配合することにより調製するこ
とができる。かかるゴム弾性体のＪＩＳ−Ａ硬度（Ｈ
ｄ）は、振動吸収特性と耐久性の観点から、好ましくは
３０〜８０°であり、弾性率は１×１０³〜１×１０⁵Ｎ
／ｃｍ²である。

【００２４】また、本発明のゴム弾性体においては、そ
の中に短繊維を分散配合し、ホイール半径方向の剪断剛
性は殆ど変化させずに、ホイール軸方向の圧縮／伸張剛
性を高め、操縦安定性を向上させる。短繊維は、ゴム分
１００重量部に対し２〜２５重量部配合することが好ま
しい。この配合量が２重量部未満であるとばね定数比
（ホイール半径方向の剛性に対するホイール軸方向の剛
性比）向上効果が十分ではなく、一方、２５重量部を超
えると疲労耐久性が著しく悪化する。

【００２５】短繊維の平均長さは、好ましくは１００〜
３５００μｍであり、この長さが１００μｍ未満である
とばね定数比向上効果が十分ではなく、一方、３５００
μｍを超えると分散性が悪くなる。また、短繊維の直径
は、好ましくは０．１〜３０μｍである。

【００２６】短繊維の材質としては、例えば、ポリエス
テル、ポリアミド、ポリアラミド等の有機繊維を好適に
用いることができる。

【００２７】上述の如き短繊維が分散配合された本発明
に係るゴム弾性体は、以下の好適例においてもすべて同
様である。

【００２８】図２に示す本発明の他の実施の形態に係る
弾性ホイールは、車軸ハブ（図示せず）に固着されるデ
ィスク１０１がベースリム１０２を備えており、タイヤ
を支承するリム１０３の内周面のホイール軸方向略中央
にはガイド１０４が環状に固設されている。ベースリム
１０２の外周面上における軸方向両端には一対の壁部１
０５が環状に固設されており、ガイド１０４の両側面と
壁部１０５の両内側面との間にそれぞれ、例えば、加硫
接着等の接着手段により接着されたゴム積層体１０６が
環状に跨設されている。この際、図示するように、ゴム
積層体１０６のホイール軸方向断面がガイド１０４を頂
点として山形となるようにすることが縦方向の剛性を確
保する上で好ましい。ゴム積層体１０６は、ゴムと鋼板
とをホイール軸方向に交互に積層することにより形成さ
れ、かかる積層構造自体は防振材として建築材等におい
て既知である。

【００２９】ガイド１０４のホイール半径方向内方端部
に対向するベースリム１０２の外周面には、該端部と適
宜隙間をもってゴム弾性体１０７が環状に介装されてい
る。このゴム弾性体１０７はベースリム１０２の外周面
に、例えば、加硫接着等の接着手段により接着されてい
る。このゴム弾性体１０７が存在することにより、大入
力が発生してもストッパとしてのこのゴム弾性体１０７
の圧縮作用により大変形を防止することができる。

【００３０】上述の好適例の構造とはガイド１０４と壁
部１０５との関係を逆にし、ガイド１０４が一対にてホ
イール軸方向両側部領域に位置し、かつ壁部１０５がリ
ム１０３のホイール軸方向略中央に位置して、壁部１０
５の両側面と一対のガイド１０４の両内側面との間にゴ
ム積層体１０６を環状に跨設させ、さらにかかるガイド
１０４と壁部１０５とを上述のように傾斜させても、同
様の効果を得ることができる。

【００３１】図３に示す本発明のさらに他の実施の形態
に係る弾性ホイールは、車軸ハブ（図示せず）に固着さ
れるディスク２０１と、タイヤを支承するリム２０３と
を備えている。タイヤを支持するリム２０３の内周面に
は環状に一対のガイド２０４が固設されており、またデ
ィスク２０１の外周面上にはガイド２０４とホイール軸
方向に互い違いの位置関係で一対のスペーサ（壁部）２
０５が環状に固設されている。ここで、ディスク２０１
の外周面上に固設されるスペーサ２０５は、上述の好適
例と同様に、ディスク２０１の外周面上にベースリム
（図示せず）を設け、その外周面上に固設してもよい。

【００３２】ガイド２０４とスペーサ２０５との間に
は、図示するように、両者の先端部を覆うようにしてゴ
ム弾性体２０６が環状に介装されている。このゴム弾性
体２０６は、ガイド２０４およびスペーサ２０５と、例
えば、加硫接着等の接着手段により接着され、ディスク
２０１の外周面およびリム２０３の内周面とは接着せず
に、隙間を設ける。かかる隙間を設けることにより、ゴ
ム弾性体２０６の剪断変形で振動を吸収し、特に、小入
力に対して乗り心地性能、防振性能および防音性能の向
上を図ることができる。また、スペーサ２０５とガイド
２０４とは、ホイール軸方向に互い違いの位置関係で配
置させることで、ホイール軸方向の剛性が高くなり、そ
の方向の振動抑制にも優れた効果を奏する。さらに、ガ
イド２０４とスペーサ２０５の先端部がすべてゴム弾性
体２０６で覆われていることで、これら先端部の圧縮力
の作用により、大変形を防ぐことができる。

【００３３】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づき説明する。下
記の条件にて、図１に示す形状のゴム弾性体が環状に介
装された弾性ホイールを試作し、これにサイズ１８５／
５５Ｒ１５のタイヤを装着して振動吸収特性および防音
性能について評価した。評価方法は下記の通りである。（リム）サイズ：１５インチ幅：５．５Ｊ（ゴム弾性体）寸法：縦１１ｍｍ、横１５ｍｍＪＩＳ−Ａ硬度：６０° 弾性率：４×１０⁴Ｎ／ｃｍ² リムとベースリムとの間のタイヤ半径方向距離：２５ｍ
ｍストッパとしてのゴム弾性体６とリム内周面３ａとの距
離：６ｍｍ（振動吸収特性）加速度センサにより、実車走行時車軸
力を測定した。（防音特性）運転座席頭部にマイクロフォンを設置し、
実車走行した際の音圧を測定した。

【００３４】上述の振動吸収特性の試験の結果、上記実
施例の弾性ホイールによれば、小入力時にはゴム弾性体
６の剪断変形により振動を吸収し、かつ大入力時にはゴ
ム弾性体６の圧縮入力により大変形を抑制することがで
きることが確かめられた。その結果、小入力時から大入
力時に至るまで、耐久性および安全性を損なうことなく
乗り心地性能、防振性能および防音性能の向上を図るこ
とができる。また、防音特性試験の結果、１００Ｈｚ以
上の高周波数領域の防音に極めて効果的であることがわ
かった。上述の他の実施形態に係る弾性ホイールについ
ても同様の効果を得ることができた。

【００３５】次に、図１に示す好適例のタイヤのよう
に、剪断タイプのゴム弾性体が形成されているモデルを
作製した（図４）。このモデルのゴムとして下記の表１
に示すゴム組成物を夫々使用し、上下方向と軸方向のば
ね定数比（上下方向／軸方向）を測定した。得られた結
果を下記の表１に示す。

【００３６】

【表１】＊：宇部興産株式会社製、ＵＢＥＰＯＬ−ＨＥ０１００
（天然ゴム：短繊維＝１０：５）

【００３７】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明の弾性
ホイールは、小入力時から大入力時に至るまで、耐久性
および安全性を損なうことなく、また、操縦安定性をも
損なうことなく乗り心地性能、防振性能および防音性能
の向上を図ることができ、特に、乗り心地性能の向上に
効果的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態に係る弾性ホイールの拡
大部分断面図である。

【図２】本発明の他の実施の形態に係る弾性ホイールの
拡大部分断面図である。

【図３】本発明のさらに他の実施の形態に係る弾性ホイ
ールの拡大部分断面図である。

【図４】剪断タイプのゴム弾性体モデルを示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１，１０１，２０１ディスク２，１０２ベースリム３，１０３，２０３リム３ａリム内周面４，１０４，２０４ガイド５，１０５壁部６，１０７，２０６ゴム弾性体１０６ゴム積層体２０５スペーサ１０，１１０，２１０タイヤ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車軸ハブに固着されるディスクと、タイ
ヤを支承するリムとを備えた弾性ホイールであって、前
記リムの内周面と前記ディスクとの間に、上下方向の相
対変位に対し主に剪断変形をするように環状に配置され
たゴム弾性体を有する弾性ホイールにおいて、前記ゴム
弾性体中に短繊維が分散されてなることを特徴とする弾
性ホイール。
【請求項２】前記短繊維がゴム分１００重量部に対し
２〜２５重量部配合されている請求項１記載の弾性ホイ
ール。
【請求項３】前記短繊維の平均長さが１００〜３５０
０μｍである請求項１または２記載の弾性ホイール。
【請求項４】前記ゴム弾性体が、鋼板とホイール軸方
向に交互に積層されゴム積層体を形成する請求項１〜３
のうちいずれか一項記載の弾性ホイール。
【請求項５】前記リムの内周面に環状に固設された一
対のガイドと、前記ディスクの外周面上におけるタイヤ
軸方向両側部領域に環状に固設された一対の壁部とを有
し、前記ガイドの側面と前記壁部の側面との間に、それ
ぞれゴム弾性体が環状に介装されている請求項１〜４の
うちいずれか一項記載の弾性ホイール。
【請求項６】前記リムの内周面上に環状に固設された
複数のガイドと、前記ディスクの外周面上に前記ガイド
とホイール軸方向に互い違いに固設された複数のスペー
サとを有し、前記ガイドと前記スペーサとの間に両者の
先端部の少なくとも一部を覆うようにしてゴム弾性体が
環状に介装されている請求項１〜３のうちいずれか一項
記載の弾性ホイール。