JP2005526652A - Ｒｔｍ法により製造された複合リムを備えたホイール - Google Patents

Abstract

【課題】 最適軽量性を得ることおよび従来技術の欠点を解消することが可能なタイヤ用ホイールを提供することにある。
【解決手段】 本発明は、ハブ支持部、遷移ゾーンおよび半径方向外縁部を備えたディスク（１２）をリム（１０）に組付けることにより製造されるホイールに関する。リムは、２つの異なる方向に配向されかつ架橋樹脂で含浸された長繊維からなる少なくとも１つのファブリックからなる少なくとも１つの第一層状複合構造体と、２つの異なる方向に配向されかつ架橋樹脂で含浸された長繊維からなる少なくとも１つのファブリックからなる少なくとも１つの第二層状複合構造体とを有し、リムの半径方向外方壁はリムまたはリムの一部の半径方向内方壁に一致し、低密度材料で作られかつ第一層状構造体と第二層状組立体との間に配置された周方向レリーフ構造体（２５）を更に有している。

Description

本発明の対象は、ディスクとリムとからなるタイヤ用ホイールであって、タイヤのトレッドおよびタイヤの支持リングと協働して、膨張圧力が定格サービス圧力と呼ばれる通常の使用圧力に比べて異常に低下（ゼロになることもある）したときでも有効に走行できる転動組立体を形成できるタイヤ用ホイールにある。

フラットタイヤまたは低圧で走行する場合に遭遇する主な困難性は、タイヤのビードのシート外れ、より詳しくは、車両がコーナリングするときに車両の外側に位置するタイヤの外側のビードのシート外れの危険に関するものである。このようなシート外れを回避すべく提案されている良く知られた技術、より詳しくは、外側リムシートの軸線方向内方に低い高さの突出部すなわちハンプを配置することからなる技術は、完全に満足できるものではなく、タイヤの着脱の困難性を増大させるものである。
上記問題を有効に解決するため、例えば特許文献１には、図１に示すような一体型ホイールが開示されている。このホイールは、その半径方向外方の幾何学的形状がタイヤビードを受入れることを意図した第一および第二シートを有し、少なくとも第一シートが母線を有し、該母線の軸線方向外端部は、母線の軸線方向内端部が位置する円の直径よりも小さい直径の円上にあり、前記シートは低い高さの突出部すなわち「ハンプ」により軸線方向外方に延長され、第一シートはトレッド支持リングを受けることを意図した円筒壁により軸線方向内方に延長されている。このホイールは、円筒壁が、半径方向外方に開いた周方向溝により分離された第一ゾーンおよび第二ゾーンで形成されており、単一作業でアルミニウム合金を成形することにより製造できる。
周方向溝を設けたことは、ホイールの重量を大幅に低減させるためである。しかしながら、重量に関して最適化されたこのホイールは、その外方プロファイルが、このホイールのリムの内方プロファイルの装着溝に対して軸線方向外方部分の下に、冬期の雪または氷のようなある程度の小石が混じった泥等の種々の物質（これらの物質は除去が困難である）の堆積を許容するという欠点を有している。

国際特許公開ＷＯ ００／０５０８３号明細書 欧州特許出願ＥＰ ０ ８４２ ７５７号明細書 欧州特許出願ＥＰ ０ ７９６ ７４７号明細書 フランス国特許出願ＦＲ９９／０７４６９号明細書

本発明は、最適軽量性を得ることおよび上記欠点を解消することが可能なタイヤ用ホイールを提供することにある。

本発明によるホイールは、半径方向外方の幾何学的形状がタイヤビードを受入れることを意図した第一および第二シートを有し、少なくとも第一シートが母線を有し、該母線の軸線方向外端部は、母線の軸線方向内端部が位置する円の直径よりも小さい直径の円上にあり、前記シートは低い高さの突出部すなわちハンプにより軸線方向外方に延長され、第一シートは円筒壁により軸線方向内方に延長されている。このホイールは、
・ハブ支持面、遷移ゾーン、および実質的にリムの最小直径に配置された、リムへのフッキングゾーンを備えたディスクと、
・リムとの組立体により構成され、該リムが、
・２つの異なる方向に配向されかつ架橋樹脂により含浸された長繊維からなる少なくとも１つのファブリックで形成された少なくとも第一積層複合構造体を有し、該第一積層複合構造体の半径方向外方壁がリムの半径方向外方壁またはその一部に一致し、
・２つの異なる方向に配向されかつ架橋樹脂により含浸された長繊維からなる少なくとも１つのファブリックで形成された少なくとも第二積層複合構造体を有し、該第二積層複合構造体の半径方向外方壁がリムの半径方向内方壁またはその一部に一致し、
・第一積層複合構造体と第二積層複合構造体との間で半径方向に配置された低密度材料で形成された少なくとも周方向軽量構造体を更に有することを特徴とする。

好ましくは、リムの内方壁は、第二シートからディスクとの組付けゾーンまで徐々に減少する軸線方向距離を有している。
このホイールは多くの長所を有している。リムが低密度の材料で形成された１つ以上の軽量周方向構造体を有しているという事実は、２つの複合構造体の半径方向外方プロファイルと内方プロファイルとを無関係なものとすることができる。かくして、水、氷または種々の物質を捕捉しないことを保証する内方プロファイルと、このホイールに装着することを意図したタイヤの容易な着脱に適した深さの装着溝を備えた外方プロファイルとを関連付けることができる。低密度のこれらの周方向構造体は、リムの重量の大幅低減を可能にすると同時に、リムの軸線方向内方部分の非常に満足できる慣性を維持できる。
ホイールを２つの部分で製造することは、適当なモールディング成形法、鍛造法等によりもたらされるスタイルの大きい自由度をディスクに与える。

好ましくは、ホイールのリムは、ＲＴＭ（Resin Transfer Moulding：樹脂トランスファ成形）により製造される。この方法では、ガラス繊維、カーボン繊維または他の任意の種類の繊維等の補強材料は、予め金型のキャビティ内に配置される。従って、これらの補強材料は、最終複合部材の「プリフォーム」を構成する。補強体のこの配置作業および構成作業は、「プリフォーミング」と呼ばれている。次に樹脂は、真空および／またはトランスファ圧力を用いて、プリフォームの形態で金型内に搬送され、次に適当な温度で架橋される。

上記特許文献２に開示された方法と同様な方法を使用して、乾燥補強ファブリックが積層複合構造体の最終形状に形成される。この方法では、変形可能なメッシュを形成する２方向に予め組立てられた繊維をプリフォーミングダイ上に置くことにより、一回転軸線を備えたリムシートプリフォームまたはリム要素プリフォームが製造される。一定幅の繊維巻回体が、繊維の非対称方向をなしてプリフォーミングダイの周囲上に固定され、次に繊維巻回体がプリフォーミングダイの全表面を覆うまで徐々に適用され、巻回体には実質的に周方向の張力が付与される。
一方、低密度材料で形成された周方向構造体が所望形状にモールディング成形または機械加工される。ファブリックのプリフォームだけでなく、低密度の周方向構造体も金型内に配置される。樹脂は低圧で射出される。樹脂はファブリックを含浸するが、低密度の周方向構造体内に浸透しない。これらの低密度構造体は、過度の変形を引起こすことなく樹脂の射出圧力に耐え得る充分な剛性をもたなくてはならない。
得られる最終構造体は、高レベルの機械的特性をもつ外部スキンと、制限された特性をもつ低密度構造体に一致するコアとからなるサンドイッチ構造体である。積層複合構造体は、リムの２つのシートのレベルに配置できる。これらの補強体はリムのフックの剛性を増大でき、これは、膨張圧力が増大するときにタイヤのヒールの過度に急激なシート外れを回避するのに大部分の時間を必要とする。

好ましくは、周方向軽量構造体は、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリスチレン／ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）発泡体、シンタクチック発泡体（このような発泡体は、中空ガラスビーズが混合されたエポキシ樹脂で形成できる）、およびバルサ（軽量木材）の群から選択された低密度材料で形成される。
特定の一実施形態によれば、ディスクの半径方向外縁部は、これが少なくとも前記外方ハンプの軸線方向外端部を形成するまで、軸線方向および半径方向に延びている。これは、「フルフェース」デザインのホイールの製造を容易にできる。

また、本発明の他の対象は、ハブ支持面、遷移ゾーン、および半径方向外縁部を有するディスクと、
リムとの組立体により形成されたタイヤ用ホイールにおいて、リムが、
・２つの異なる方向に配向されかつ熱硬化性樹脂により含浸された長繊維からなる少なくとも１つのファブリックで形成された少なくとも第一積層複合構造体で形成され、該第一積層複合構造体の半径方向外方壁がリムの半径方向外方壁またはその一部に一致し、
・２つの異なる方向に配向されかつ熱硬化性樹脂により含浸された長繊維からなる少なくとも１つのファブリックで形成された少なくとも第二積層複合構造体で形成され、該第二積層複合構造体の半径方向外方壁がリムの半径方向内方壁またはその一部に一致し、
・第一積層複合構造体と第二積層複合構造体との間で半径方向に配置された低密度材料で形成された少なくとも周方向軽量構造体で更に形成されている。

以下、添付図面を参照して、本発明の多くの実施形態を非制限的態様で説明する。
図１には、上記特許文献１に開示されているような一体型ホイールの子午線方向断面図である。このホイールは、リム１０と、ディスク２０とを有している。リム１０は２つのリムシートすなわち、外側リムシート１３′および内側リムシート１３″を有し、これらの母線は外側に向かって傾斜している。２つのシートは、突出部すなわち「ハンプ」１５′、１５″により外方に延長されている。外側シート１３′は、円筒壁すなわち支持面１１により軸線方向内方に向かって延長されており、支持面１１自体の他端部には、この支持面１１上に装着される支持リングを位置決めするためのストップ１６が設けられている。内側シート１３″は、リムフランジ１４により軸線方向内方に延長されており、該リムフランジ１４は、位置決めストップ１６と協働して装着溝１２を形成している。支持面１１は２つの部分１１１、１１２からなり、これらの部分１１１、１１２は、半径方向外方に開いている周方向溝１１３により軸線方向に分離されている。２つのシート１３′、１３″の直径は同一ではない。すなわち、ホイール１の外側に配置されたシート１３′の直径は、第二シート１３″の直径より小さい。これにより、装着溝１２の深さを小さくできる。

円筒壁すなわち支持面１１の２つの部分１１１、１１２は、このホイール上に装着すべきタイヤのトレッドの支持リングを支持できる。このような支持リングは、例えば上記特許文献３および特許文献４に開示されている。
周方向溝１１３は、ホイール１の重量を大幅に低減できかつその製造を容易にする。装着溝１２の深さが制限されているにもかかわらず、このホイールには、種々の物質の堆積に好都合な、装着溝１２に隣接したゾーン１７が半径方向内方に設けられている。

図２には、本発明によるホイールの第一実施形態が示されている。一体型ホイールであるこのホイール２は、ディスク２１とリム３０との組立体により形成されている。このホイール２のリム３０の半径方向外方の幾何学的形状は、ホイール１の幾何学的形状と全体的に同じである。より詳しくは、２つのシート１３′、１３″が設けられており、該シート１３′、１３″はハンプ１５′、１５″により軸線方向外方に延長され、２つの部分１１１、１１２からなる円筒壁は周方向溝１１３および装着溝１２により分離されている。
一方、内側シート１３″とディスク２１の遷移ゾーン２５への連結部との間で直径が連続的に減少しているため、このホイールの半径方向内方のプロファイルは非常に大きく異なっている。このプロファイルには、種々の物質の堆積に好ましいゾーンは全く存在しない。この結果は、より詳しくは、低密度の材料で形成されかつ円筒壁すなわち支持面１１の部分１１２の下に配置された周方向構造体３５のリムの存在により得られる。このようなリムの半径方向外方のプロファイルは、ホイール１のリムのプロファイルに一致している。かくして、この周方向溝構造体は、ホイールの半径方向内方プロファイルと半径方向外方プロファイルとを無関係なものとすることができる。

またリム３０は、リムシートの下に配置された他の２つの軽量周方向構造体、すなわち外側シート１３′の下の構造体３５′および内側シート１５″の下の構造体３５″を有している。構造体３５′はまた、支持面１１の部分１１１の下に延びている。この場合もまた、軽量周方向構造体の存在により、リムの内方プロファイルと外方プロファイルとを無関係なものとすることができる。

リムのこの実施形態は、図１の金属ホイールに存在するストップ１６のような支持体のストップを形成できないことに留意すべきである。車両の内部の方向への支持体の横方向ブロッキングは、異なる手段を用いて行なわなくてはならない。このブロッキングは、例えば、支持体のベースおよび／または支持面１１１、１１２の直径を修正することにより行うことができる。例えば、小さい方の直径が、ゾーン１１１の直径を通り越えることはできるが、ゾーン１２の直径は通り越えることができないように、支持体のベースの内径および支持面１１１、１１２の直径に２つの異なる直径を付与することができる。この場合、支持体は、車両の内部の方向にブロックされる。このようなリムの幾何学的形状の一例が、上記特許文献１の図７に示されている。

またリム３０には、ハンプ１５′、１５の下に、局部補強構造体１６′、１６″が設けられている。これらの局部補強構造体は、２つの異なる方向に配向された長繊維からなる少なくとも１つのファブリックで形成されかつホイールの構造体の残部と同時に熱硬化性樹脂で含浸された積層複合構造体である。
ホイール寸法２０５×４６０Ａの場合、「２０５」はホイールの幅、「４６０」はホイールの公称直径をｍｍで示したものであり、「Ａ」は非対称（２つのシートが異なる直径を有すること）であることを表す。形式１のホイールの質量と形式２のホイールの質量とを比較すると、ホイール２に約１．５ｋｇの質量の軽減が得られた。積層複合構造体はガラス繊維および樹脂から作られる。質量のこの軽減は、その密度に関して使用される複合材料の有益な特徴、および低密度の周方向構造体の使用の両方によるものである。

リム３０は、上記特許文献２に記載の技術に従って作られたプリフォームと、モールディング成形または機械加工された低密度要素３５、３５′、３５″とを配置することにより得られる。
より正確には、リム３０を製造するため、リムの半径方向内方プロファイルに一致するプリフォーム３８を、金型内の所定位置に配置し、次に車両の内側の局部補強構造体１６″を配置する。次に、リムの半径方向外方プロファイルに一致するプリフォーム３７が配置されるが、この場合、３つの軽量周方向構造体３５、３５′、３５″を、このプリフォーム３７内の所定位置に予め配置しておく。ディスク２５およびプリフォーム３９が、プリフォーム３７と３８との間に配置される。局部補強構造体１６′を付加して完成することができる。次に、金型が閉じられる。金型が閉じられると、樹脂が射出され、補強繊維を含浸し、かつ熱の作用の下で重合する。使用される樹脂は、ポリエステル、ビニルエステルまたはエポキシ等の慣用熱硬化性樹脂である。

ディスク２１の半径方向外縁部２５は、プリフォーム３９を収容できる幾何学的形状を有している。含浸および重合が行われたならば、ディスクからリムを分離させようとする軸線方向力は、ディスク２１の半径方向外縁部２５のブランチ２６をプリフォーム３９と補強構造体１６′との間に埋入することにより、かつ半径方向外縁部２５のブランチ２７をプリフォーム３９と３８との間に埋入することにより主として吸収される。プリフォームは剛性が低いので、実用上の問題を引起こすことはない。

図３には、ホイール２の変更形態であるホイール３が示されている。ホイール３のリム４０は、ディスク／リム連結ゾーンの幾何学的形状の点でリム３０とは異なっている。この連結形式では、連結部は主として接着により形成される。ディスク２２は、樹脂の射出前に化学的に準備される。化学的接着は、樹脂の重合時に行われる。このときの半径方向の力は、主として、ディスク２２の半径方向外縁部２５の軸線方向内方ブランチ２７とリム４０のプリフォーム４１との間の連結ゾーンの表面２９上の接着剤の剪断により主として吸収される。ここで、プリフォーム４１は、リム４０の半径方向内方プロファイルの全体に亘って軸線方向に延びている。
両ホイール２、３の周方向溝１１３は、特に、車両のタイヤ圧力のモニタリングシステムの圧力センサを含むホイールモジュールを所定位置に配置する機能を有している。このような位置は、いかなる意味においても、タイヤの着脱を妨げることはない。
滑入により円筒壁１１上に装着される支持体は、慣用的に、支持体がこの円筒壁すなわち支持面１１の２つの部分１１１、１１２上に支持される幅を有している。

図４には、本発明によるホイール４の第二実施形態が示されている。ホイール４は金属ディスク５１を有し、該ディスク５１はリム５０のハンプ１５′まで延びている特性を有している。ディスク５１の半径方向外縁部５２はそのブランチ５４を有し、該ブランチ５４は、これがハンプ１５′の軸線方向外端部を形成するところまで延びている。この半径方向外縁部５２の第二ブランチ５３は、前述のようにして埋入される（図２参照）。この場合、半径方向内方プロファイルは、前述のように２つのプリフォーム５５、５６により得られる。この形式のディスクはハンプ１５′の局部補強構造体１６′を省略できる。なぜならば、金属ディスクは、殆どの場合、このゾーンに必要な剛性を付与するからである。また、この連結形式は、ホイールに、いわゆる「フルフェース」デザインを容易に得ることを可能にする。

図５には、本発明によるホイールの第三実施形態が示されている。この実施形態では、ホイール５は、軽量の支持体６２を受入れるように設計されている。円筒ゾーン１１２のみが、この支持体６２の支持を意図している。金属材料で形成されたディスク６１はハンプ１５′まで軸線方向および半径方向に延びているが、リム６０のシート１３′および円筒ゾーン１１５をも形成している。円筒ゾーン１１５は支持体６２には接触せず、タイヤの内部空気に直接接触する。内部空気とのこの直接接触により、フラットタイヤで走行するときに発生する熱の幾分かを排除できる。かくして、フラットタイヤでの走行時に、複合リムの断熱性が、支持体の性能に悪影響を与えることは殆どない。
このリム６０は、該リム６０の半径方向外方プロファイルを形成するプリフォーム６３を有している。このプリフォーム６３は、支持体６２の突出部６５と協働して支持体６２の軸線方向移動を阻止するための溝６４を有している。リム６０の半径方向内方プロファイルは、プリフォーム６６により形成される。２つのプリフォーム６３と６６との間には２つの軽量円形構造体６７、６８および補強構造体６９が配置されている。ディスク６１の半径方向外縁部７０はブランチ７１を有し、該ブランチ７１はプリフォーム６６と周方向構造体７２との間に埋入されて、機械的に強固な連結部を形成する。

非制限的態様で開示した全ての例は、リムの製造に選択される方法に関連したホイールの内方プロファイルと外方プロファイルとを無関係なものとすることができる長所を示している。これらの例はまた、ホイールの設計者がその要望を満たすためのフレキシビリティを示している。本発明の方法は、特に、リムの非常に特殊な幾何学的形状で示したが、あらゆる形式の既知のリムプロファイルにも適用できるものである。

上記特許文献１の図３のホイールを示す子午線方向断面図である。 本発明によるホイールの第一実施形態を示す子午線方向断面図である。 図２の実施形態の変更形態を示す子午線方向断面図である。 本発明によるホイールの第二実施形態を示す子午線方向断面図である。 本発明によるホイールの第三実施形態を示す子午線方向断面図である。

符号の説明

２ 一体型ホイール
１１ 支持面（周方向溝）
１２ 装着溝
１３′ 外側リムシート
１３″ 内側リムシート
１５′、１５″ ハンプ（突出部）
３７、３８、３９ プリフォーム
３５、３５′、３５″ 周方向構造体
１６′、１６″ 局部補強構造体

Claims (12)

1. 半径方向外方の幾何学的形状がタイヤビードを受入れることを意図した第一および第二シートを有し、少なくとも第一シートが母線を有し、該母線の軸線方向外端部は、母線の軸線方向内端部が位置する円の直径よりも小さい直径の円上にあり、少なくとも第一シートは低い高さの突出部すなわちハンプにより軸線方向外方に延長され、第一シートは円筒壁により軸線方向内方に延長されているタイヤ用ホイールにおいて、該ホイールが、
   ・ハブ支持面、遷移ゾーン、および半径方向外縁部を備えたディスクと、
   ・リムとの組立体により構成され、該リムが、
   ・２つの異なる方向に配向されかつ架橋樹脂により含浸された長繊維からなる少なくとも１つのファブリックで形成された少なくとも第一積層複合構造体を有し、該第一積層複合構造体の半径方向外方壁がリムの半径方向外方壁またはその一部に一致し、
   ・２つの異なる方向に配向されかつ架橋樹脂により含浸された長繊維からなる少なくとも１つのファブリックで形成された少なくとも第二積層複合構造体を有し、該第二積層複合構造体の半径方向外方壁がリムの半径方向内方壁またはその一部に一致し、
   ・第一積層複合構造体と第二積層複合構造体との間で半径方向に配置された低密度材料で形成された少なくとも周方向軽量構造体を更に有することを特徴とするホイール。
2. 前記周方向軽量構造体は、第一シートと前記装着溝との間で軸線方向に配置されていることを特徴とする請求項１記載のホイール。
3. 前記円筒壁は周方向溝の軸線方向両側に配置された２つの支持面からなり、前記第一シートと周方向溝との間には第一周方向軽量構造体が軸線方向に配置され、前記周方向溝と装着溝との間には第二周方向軽量構造体が軸線方向に配置されていることを特徴とする請求項１記載のホイール。
4. 前記リムの半径方向内方壁は、第二シートからディスクへの組付けゾーンまで徐々に減少する軸線方向距離を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のホイール。
5. 前記第二シートは、補完周方向補強構造体を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項記載のホイール。
6. 前記第一シートは、補完周方向補強構造体を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項記載のホイール。
7. 前記補完周方向補強構造体は、積層複合構造体により構成されていることを特徴とする請求項５および６記載のホイール。
8. 前記内方シートは、周方向軽量構造体を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項記載のホイール。
9. 前記外方シートは、周方向軽量構造体を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載のホイール。
10. 前記周方向軽量構造体は、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリスチレン／ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）発泡体、シンタクチック発泡体、およびバルサの群から選択された低密度材料で形成されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載のホイール。
11. 前記ディスクの半径方向外縁部は、これが少なくとも前記外方ハンプの軸線方向外端部を形成するまで、軸線方向および半径方向に延びていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項記載のホイール。
12. ハブ支持面、遷移ゾーン、および半径方向外縁部を有するディスクと、
    リムとの組立体により形成されたタイヤ用ホイールにおいて、リムが、
    ・２つの異なる方向に配向されかつ熱硬化性樹脂により含浸された長繊維からなる少なくとも１つのファブリックで形成された少なくとも第一積層複合構造体で形成され、該第一積層複合構造体の半径方向外方壁がリムの半径方向外方壁またはその一部に一致し、
    ・２つの異なる方向に配向されかつ熱硬化性樹脂により含浸された長繊維からなる少なくとも１つのファブリックで形成された少なくとも第二積層複合構造体で形成され、該第二積層複合構造体の半径方向外方壁がリムの半径方向内方壁またはその一部に一致し、
    ・第一積層複合構造体と第二積層複合構造体との間で半径方向に配置された低密度材料で形成された少なくとも周方向軽量構造体で更に形成されていることを特徴とするホイール。

Images