JP2005255124A - 弾性ホイール - Google Patents

Abstract

【課題】 車両の乗り心地や防振性、防音性を高め、特に上下方向からの振動入力に対する吸収効率を向上を図った製造しやすい弾性ホイールを提供する。
【解決手段】 ディスク１とリム２とを備え、ディスク１とリム２とが周方向に等間隔で配された複数個の弾性体３を介して連結された弾性ホイール１０において、前記弾性体３が、該弾性体の上下面に接着された金属プレート４１，４２を介して前記ディスク外周１３と前記リムの内周２３に固定されてなり、前記弾性体は該弾性ホイール１０の周方向に該弾性体３を貫通する貫通孔３１，３２を設けている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両の車輪に用いられる弾性ホイールに関し、特にタイヤからの上下振動の吸収に効果のある弾性ホイールに関するものである。

弾性ホイールは、一般に車軸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、かかるディスクとリムとの間に、或いはディスクと車軸との間に防振体を設けてタイヤの持つ振動伝達緩和作用を補助し、乗り心地や防振性能、防音性能を高めるものである。特に、高空気圧化したランフラットタイヤや、タイヤのサイドウォール部の低いロープロファイルタイヤ等のサイドウォール部の剛性の高いタイヤとの組合せにおいて上記各性能を向上するために使用されつつあり、種々構造の弾性ホイールが提案されている。

このような弾性ホイールとしては、例えば、ベースリムを備えたディスクと、タイヤを支承するリムとを備え、ベースリムの外周面とリムの内周面との間にゴム弾性体が環状に介装され、該ゴム弾性体とベースリムの外周面またはリムの内周面との間に隙間が形成されている弾性ホイールが開示されている（特許文献１）。
特開２００１−３３４８０１号公報

ところが、特許文献１に記載の弾性ホイールは、小入力時から大入力時に至るまでの乗り心地性能、防振性能および防音性能の向上を図ることができるが、ベースリムの外周面とリムの内周面との間に環状に介装されたゴム弾性体がリムの内周面とベースリムの外周面の双方に加硫接着等の接着手段により接着されているため、弾性ホイールを組み立て製造するのがしづらいという問題がある。また、ゴム弾性体とリムの内周面またはベースリムの外周面との間に、周方向に連なる隙間により小入力時から大入力時に至る振動や変形を抑制するようになるが、ゴム弾性体とリムまたはベースリムの隙間部分の接着端部に振動や変形応力が集中し接着破壊を生じやすくし、耐久性を低下させることが考えられる。

そこで本発明の目的は、このような問題点に鑑み、耐久性を損なうことなく、車両の乗り心地や防振性、防音性を高め、特に上下方向からの振動入力に対する吸収効率を向上を図った製造しやすい弾性ホイールを提供することにある。

本発明の弾性ホイールは、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、前記ディスクと前記リムとが周方向に等間隔で配された複数個の弾性体を介して連結された弾性ホイールにおいて、前記弾性体が、該弾性体の上下面に接着されたプレート板を介して前記ディスクの外周と前記リムの内周に固定されてなることを特徴とする。

本発明の弾性ホイールにおいては、前記弾性体が、該弾性ホイールの周方向に該弾性体を貫通する貫通孔を設けていることが好ましい。

本発明の弾性ホイールによれば、弾性体の上下面に接着されたプレート板を介してディスクの外周とリムの内周に固定されるので、弾性体がディスクやリムに直接接着する煩雑な組み立て加工を必要とせず、弾性ホイールの組み立てを容易にして製造性を向上する。また、貫通孔を設けた弾性体の作用により、小入力から大入力までの振動入力に対応して振動を吸収し、また弾性体の上下面がプレート板に一様に接着されて耐久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。特に、弾性体が周方向に等間隔で配されることで上下方向の振動入力に対する振動吸収効率を向上し防振性能を向上することができる。

本発明の弾性ホイールにおいては、前記弾性体の軸方向側面に該弾性体の軸方向における変位を制限するストッパー板を設けることにより、ストッパー板が車軸方向への横入力がかかる場合の弾性体の軸方向における変位を抑制し、弾性ホイールの横振れを防止して車両の揺動を防ぐことができる。

また、本発明の弾性ホイールにおいては、前記弾性体の周方向側面に該弾性体の周方向の変位を制限するストッパーを設けることにより、ストッパーがタイヤ回転の遠心力による弾性体への周方向入力を抑えて弾性体の変位を制限し、タイヤの回転トルクを車軸に伝達し駆動性能を確保するものとなる。

本発明によれば、ディスクとリムの間に配置された複数個の弾性体が、タイヤからの振動入力、特に上下振動を効果的に吸収して上下振動の車両への伝達を減衰し、車両の乗り心地や防振性、防音性などの防振性能の向上を図り、また弾性ホイールの組み立てを容易とし製造しやすいものとして、かつ耐久性に優れる弾性ホイールを得ることができる。

本発明に係る弾性ホイールの実施の形態を図面を参照して説明する。

［第１の実施形態］
図１、図２に示す本発明の第１の実施の形態に係る弾性ホイール１０は、車軸ハブ（図示せず）に固着されるディスク１とタイヤ（図示せず）を支承するリム２と、前記ディスク１と前記リム２とを連結する弾性体３とを備えている。

ディスク１は、スチール、アルミニウム、アルミニウム合金、合成樹脂等により成形され、車軸ハブにホイール１０を固着するボルト孔１１が周上の等間隔に設けられ、中央部にはハブ穴１２が開口されている。

タイヤを支承するリム２は、タイヤのビード部を保持する両側のリムフランジ２１ａ，２１ｂと、その間を接続するリム底部２２を有する円筒状体からなり、スチール、アルミニウム、アルミニウム合金、合成樹脂等により成形されている。

本発明に係る弾性体３は、ディスク１とリム２の間に周方向に等間隔で配された複数個の径方向断面が略矩形のゴム組成物による成形体からなり、５〜８個の弾性体３が配されることが好ましく（図では６個）、弾性体３の上下面は金属プレート４１，４２が加硫接着等の接着手段により一様に接着されている。

弾性体３には、径方向の上下２個所に弾性ホイール１０の周方向に該弾性体３を貫通する貫通孔３１，３２が形成されており、振動入力時の弾性体３の弾性変形を大きくして振動入力の吸収効率を向上している。なお、前記貫通孔３１，３２に代えて弾性体３の内部に空洞部を形成するものでもよいが、弾性体３の成形加工性から貫通孔によるものが容易であり好ましい。

この貫通孔３１，３２は、図に示すように、軸方向に平行な断面が偏平形状に形成されることが好ましく、これにより大入力時に弾性体３が上下方向に過度に歪んだり軸方向に倒れ込むような大きな変形を防止して操縦安定性の低下や車両の上下動を防ぐことができる。

上記貫通孔は弾性体３の１個所に形成するものでもよく、この場合は弾性体３の中央部付近に設けるのが振動入力を弾性体３の全体に均等分散させる点で好ましい。もちろん、貫通孔３個所以上形成してもよいし、また設けなくてもよい。

なお、貫通孔３１，３２の断面積が弾性体３の断面積に対して占める割合は、５〜４０％、好ましくは１０〜３０％程度であり、この割合が少ないと弾性ホイール１０の振動吸収性が低下し、大きすぎると弾性体３の変形が大きくなり車両の操縦安定性や乗り心地が低下する。そして、貫通孔４１，４２の占める割合及び形状等を適宜選定することにより弾性体３の振動吸収性をコントロールすることが可能となる。

また、弾性体３の両側面の中央部には周方向に切り込んだ溝部３３が形成され、この溝部３３により弾性体３の弾性変形を調整し、振動入力の吸収性能をさらにコントロールする働きをする。

従って、弾性ホイール１０の振動吸収性能と操縦安定性などの走行性能は、弾性体３の形状、大きさ、配置数、貫通孔３１，３２の形状や数、位置、側面の溝部３３の形状や数、位置など形状要因と、弾性体３を成形する弾性材料の弾性特性によりコントロールし両立お図ることができる。

弾性体３に使用される弾性材料としては、ゴム材料、熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマーなどの樹脂材料が使用でき、例えば、ゴム材料の場合は、弾性特性や耐久性の点で、防振ゴム用配合が好ましく、例えば、天然ゴムやブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム等のジエン系合成ゴムの単独或いはそれらの混合物に硫黄、加硫促進剤、老化防止剤、カーボンブラック等の配合剤を適宜配合することにより調製することができる。かかる弾性体のＪＩＳ−Ａ硬度（Ｈｄ）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１×１０^３ 〜１×１０^５ Ｎ／ｃｍ^２ である。

前記弾性体３の上下面には金属プレート４１，４２が加硫接着等の接着手段により接着されている。この金属プレート４１，４２は、弾性体３をディスク１の外周とリム２の内周との間に支持し固定させ、かつタイヤの駆動力を車軸１に伝達させることから、ゴム部材との接着性とプレート自体の強度、剛性を備えた部材が好ましく、鋼板、ステンレス鋼板、アルミ合金板などの金属プレートが用いられるが、例えばゴルフカート用などの負荷荷重の小さい車両の場合には樹脂材料によるプレート板を使用することもできる。

弾性体３と金属プレート４１，４２との接着手段は、特に制限されることはないが、金属プレート４１，４２の表面を接着剤処理、例えば真鍮や亜鉛めっき処理、ゴム系接着剤の塗布等を施した後に加硫接着する方法が挙げられる。

この弾性体３と金属プレート４１，４２との接着体は、ディスク１の外周とリム２の内周の間に等間隔で配置され、金属プレート４１がリム２の内周面２３に溶接等の接着手段により固定される。この場合リム２の内周面２３に金属プレート４１との接着安定性を向上させるための平坦面２４を設けておいてもよい。また、金属プレート４２がディスク１の外周面１３に溶接等の接着手段により固定されるとともに隣り合う金属プレート４１の端部４３同士が接続されディスク１との接着強度を高めている。これにより、ディスク１とリム２とが弾性体３を介して一体化され弾性ホイール１０が形成される。

本実施形態の弾性ホイール１０は、ディスク１とリム２の間に配された弾性体３が、タイヤからの振動入力を吸収し車両の乗り心地や防振、防音性などの防振性能を高め、特に、弾性体３のタイヤ回転に伴う径方向の繰り返し弾性変形によりタイヤからの上下振動の入力を吸収する効果を発揮するものとなり、弾性体３の形状や配置数などの構造面と弾性材料の特性を組み合わせ調整することで車両に適合した防振性能を有するものとなり、通常使用の自動車用からコミュニティーカーなどの使用条件の比較的緩い車両、さらにはゴルフカートなどの各用途の車両に対して対応するものとなる。

また、弾性ホイール１０を組み立てる際に、ディスク１とリム２とに直接弾性体３を接着し固定する工程がないために組立工程が簡易なものとなり、弾性ホイール１０を製造しやすいものとしている。

さらに、弾性体３の上下面が金属プレート４１，４２と一様に接着されることで、弾性体３と金属プレート４１，４２との接着強度を向上し耐久性を保つことができる。

［第２の実施形態］
図３、図４に示す本発明の第２の実施の形態に係る弾性ホイール２０は、上記弾性ホイール１０に、弾性体３の軸方向側面に該弾性体３の軸方向における変位を制限するストッパー板５を設け、さらに弾性体３の周方向側面に隣接させて該弾性体３の周方向の変位を制限するストッパー６を設けたものである。

弾性ホイール２０のホイール本体部分の構成は、上記弾性ホイール１０と同一であり、その説明は省略する。

図に示すように、弾性ホイール２０は、ディスク１とリム２との間に周方向に等間隔で配された弾性体３を軸方向に両側から挟むように配されたストッパー板５がディスク１の両側面に軸心を中心に固定されている。

ストッパー板５は、鋼板、ステンレス鋼板、アルミ合金板などの金属板、或いはＦＲＰ等の補強樹脂材料からなる円環状板であり、ハブ穴５１が中央部に、車軸に弾性ホイール２０を取り付けるためのボルト穴５２とナット穴５３、およびストッパー板５をディスク１に固定するためのボルト穴５４が円周上に開口されている。

このストッパー板５は、ディスク１の軸線を中心に弾性体３の側面の少なくとも中央部までの高さを覆うように円環状に形成され、ボルト（図示せず）を用いてボルト穴５４を通してディスク１に固定される。この時、ストッパー板５と弾性体３との間に１〜数ｍｍ程度の隙間Ｓを設けるようにするものが弾性体３の変位を限度内で許容し振動吸収性を確保する点で好ましく、逆に隙間Ｓが大きすぎると弾性体３の変位を大きくし操縦安定性などの低下につながる。

このストッパー板５により、タイヤからの振動入力の際に、特に車軸方向への横入力がかかる時の弾性体３の軸方向の変位を抑制することができ、弾性ホイール２０の横振れを防止して車両の揺動を抑え操縦安定性や乗り心地を向上するものとなる。

ストッパー板５は、図に示すように、弾性体３の両側面に配されることが、弾性ホイール２０の左右両方向からの横入力に対して弾性体３の変位を抑制する効果が得られ好ましいが、弾性体３の一方側のみに配したものであってもよい。

また、ストッパー板５は、等間隔で配された各弾性体３の周方向側面に隣接させて該弾性体３の周方向の変位を制限する板状のストッパー６を各弾性体３に対応しストッパー板５の内面側に対をなして一体に設けられている。

ストッパー６は、ストッパー板５の内面に固定された鋼板、ステンレス鋼板、アルミ合金板などの金属材、ＦＲＰなどの樹脂材料からなり、図に示すように弾性体３を周方向の全幅で挟むように対で設けられ、弾性体３との間に１〜数ｍｍ程度の隙間Ｋを設けて弾性体３変位を限度内で許容し振動吸収性を確保している。この隙間Ｋが大きすぎると弾性体３の周方向の変位が大きくなりすぎ回転トルクの伝達を遅らせ操縦性能を低下させる。

このストッパー６により、タイヤの回転トルクが弾性体３にかかる際に、ストッパー６が弾性体３の周方向の変位を抑えてタイヤの回転トルクを車軸に速やかに確実に伝達し、弾性ホイール２０の駆動性能を確保し車両の操縦安定性を保つものとなる。

また、ストッパー６が２枚のストッパー板５の間を連結することで、円環状板からなるストッパー板５が補強され弾性ホイール２０の耐久性を向上するものとなる。

ストッパーは、上記構成のストッパー６以外にも、弾性体３の周方向の変位を制限することができるものであればよく、例えば金属プレート４１或いは４２から径方向に立設する板状体、また金属プレート４１，４２間を連結するものが使用できる。また、ストッパーは回転トルクを受けて変位する側の弾性体３の一方側のみに設けることもできる。

本発明の弾性ホイールは、ランフラットタイヤやロープロファイルタイヤなどの空気入りタイヤ、ソリッドタイヤなど各種構造の弾性ホイールとして使用することができ、中でも比較的使用条件の緩い、例えばコミュニティーカーなどの小型車両用に好適である。

第１の実施形態の弾性ホイールの正面図である。 同上のＡ−Ａ線の断面図である。 第２の実施形態の弾性ホイールの正面図である。 同上のＢ−Ｂ線の断面図である。

符号の説明

１０，２０……弾性ホイール
１……ディスク
２……リム
３……弾性材
５……ストッパー板
６……ストッパー
１３……ディスク外周
２３……リム内周
３１，３２……貫通孔
４１，４２……金属プレート

Claims (4)

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、前記ディスクと前記リムとが周方向に等間隔で配された複数個の弾性体を介して連結された弾性ホイールにおいて、
   前記弾性体が、該弾性体の上下面に接着されたプレート板を介して前記ディスクの外周と前記リムの内周に固定されてなる
   ことを特徴とする弾性ホイール。
2. 前記弾性体が、該弾性ホイールの周方向に該弾性体を貫通する貫通孔を設けている
   ことを特徴とする請求項１に記載の弾性ホイール。
3. 前記弾性体の軸方向側面に該弾性体の軸方向における変位を制限するストッパー板を設けた
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の弾性ホイール。
4. 前記弾性体の周方向側面に該弾性体の周方向の変位を制限するストッパーを設けた
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の弾性ホイール。
   

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