JP2006273182A - 車両用ホイール - Google Patents

Abstract

【課題】 気柱共鳴を抑制する補助空気室の気密を確保するとともに、製造を容易にし、かつ、軽量化を図る。
【解決手段】 ディスク２とリム３で構成され、装着されるタイヤの空洞部に連通する連通孔７を有する補助空気室８を、リム３のウエル５外周面に周方向に複数個設け、補助空気室８を、ほぼ長方形状の箱体４により形成し、かつ、箱体４を合成樹脂により構成し、さらに、箱体４の両端部に固定板９を設け、両固定板９に取付孔１１を透設し、リム３のウエル５に連結体１２を設け、連結体１２を取付孔１１に挿入し、箱体４をウエル５に固着する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、装着されるタイヤの空洞部で発生する気柱共鳴を抑制するようにした車両用ホイールに関し、詳しくは、気柱共鳴を抑制する補助空気室の気密を保持するとともに、製造を容易にし、かつ、軽量化を図った車両用ホイールに関する。

近年、自動車操縦安定性と乗り心地性及び車内静粛性など人的配慮の追求や、環境汚染という観点から軽量化への対応が重要課題となっている。そのうち静粛性を破壊する大きな要因が、車両用ホイールに装着されるタイヤの空洞部で発生する気柱共鳴である。

その気柱共鳴の抑制方法として、従来は、リムの外周面上と一方のビードシートとの間に跨って周方向に環状の板状部材の端縁を、溶接や接着等により接合することで空気室を形成し、隔壁により複数個の空気室に分割し、板状部材に、タイヤの空洞部に連通する連通孔を形成している（特許文献１）。

また、複数個の長尺板状の空気室形成部材に耳部を形成し、その耳部をリムの外周面のウエルに固着して複数個の空気室を形成し、空気室形成部材にタイヤ空洞部に連通する連通孔を形成している（特許文献２）。

つぎに、近年クローズアップされているのが安全性の確保であり、そのため、自動車の走行中のタイヤ空気圧を検出し、空気圧減少による走行性能の変化を検知するタイヤ空気圧センサを車両用ホイールに装着することである。

しかし、このタイヤ空気圧センサの装着により、ホイールに重量アンバランスが生じる問題があり、その重量アンバランスの対策として、従来、ディスクの周方向に複数個の飾り穴が配設された場合、空気圧センサと一体型のエアバルブが装着された位置に対し、対向する側に向かって飾り孔の孔径を徐々に縮径するようにしている。また、孔径が同一の飾り孔の場合、バルブ装着位置に対し、対向する側に向かって孔間隔を徐々に拡げるようにしている（特許文献３）。
特開２００４−１０６７１９号公報 特開２００４−２９１８９６号公報 特開２００４−２３７８９７号公報

前記特許文献１に記載された車両用ホイールの場合、板状部材の端縁のみがリムに固着され、また、特許文献２に記載された車両用ホイールの場合、空気室形成部材の耳部がリムに固着されているため、接着剤による固着時、部材とリムとの接着面積が僅少であり、接着部分に漏れを生じ易く、空気室の気密確保が困難である。その上、坂道での走行や、走行と制動の繰り返しによる過熱と冷却の熱衝撃が接着剤に加わり、接着剤が劣化し、部材が剥離する危険がある。

また、部材の接合を強固にするため、部材をリムに溶接により固着した場合、部材が重量の大なる軟鋼材の金属系材料となり、かつ、溶接材料も鉄系金属材料が適用され、ホイールの重量増大につながり、燃費が高く、環境汚染をきたす。

その上、リムの製造時、またはリムとディスクの組み付け溶接後、空気室形成の部材をリムに溶接し、その後、電着塗装、水洗浄、乾燥、上塗り、乾燥の工程を経るが、電着塗装の工程において、塗料浴槽にリムまたはホイールの浸漬後、部材の連通孔から空気室内に浸入した塗料液が充分に排出されず、塗料液が空気室内に滞留し、その後の水洗浄でも完全に取り除くことができず、乾燥時の二次だれに起因した外観不良や、空気室内での塗料硬化により空気室容積減少が生じ、気柱共鳴の抑制を充分に図れず、かつ、製造が困難になるという問題点がある。
本発明は、前記の点に留意し、気柱共鳴を抑制する補助空気室の気密を確保するとともに、製造を容易にし、かつ、軽量化を図った車両用ホイールを提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、本発明は、ディスクとリムで構成され、装着されるタイヤの空洞部に連通する連通孔を有する補助空気室を、前記リムのウエル外周面に周方向に複数個設けた車両用ホイールにおいて、前記補助空気室を、ほぼ長方形状の箱体により形成し、かつ、前記箱体を合成樹脂により構成したものである（請求項１）。

そして、箱体を、熱変形温度が１８０℃以上、融点が２２０℃以上の耐熱性合成樹脂により構成するのが好ましい（請求項２）。

また、箱体の両端部に固定板を設け、前記両固定板に取付孔を透設し、リムのウエルに連結体を設け、前記連結体を前記取付孔に挿入し、前記箱体を前記ウエルに固着するのが望ましい（請求項３）。

さらに、箱体底板の両端部に固定板を一体に突出して設け、リムのウエルに連結体を固着し、前記連結体を前記固定板の取付孔に挿入し、前記取付孔を覆い周縁部が前記固定板に当接した押え板を、前記連結体に固着し、前記箱体を前記ウエルに固着すればよい（請求項４）。

そして、箱体底板の両端部に固定板を一体に突出して設け、リムのウエルに連結体を固着し、前記連結体を前記固定板の取付孔に挿入し、前記取付孔を覆い周縁部が前記固定板に当設した押え板の、下面突出体を前記連結体に嵌合し、前記箱体を前記ウエルに固着するのが好ましい（請求項５）。

また、箱体間の空隙部に、タイヤ空気圧を検出する空気圧センサを備えた、タイヤ内に空気を注入するエアバルブを装着した場合、前記エアバルブが装着されたバルブ空隙部に対し、対向する側の箱体間の空隙部を狭くすればよい（請求項６）。

そして、箱体間の空隙部に、タイヤ内に空気を注入するエアバルブを装着した場合、前記エアバルブが装着されたバルブ空隙部に対し、対向する側の箱体間の空隙部に、タイヤ空気圧を検出する空気圧センサを装着するのが好ましい（請求項７）。

本発明は、ディスクとリムで構成され、装着されるタイヤの空洞部に連通する連通孔を有する補助空気室を、前記リムのウエル外周面に周方向に複数個設けた車両用ホイールにおいて、前記補助空気室を、ほぼ長方形状の箱体により形成し、かつ、前記箱体を合成樹脂により構成したため、補助空気室に漏れを生じず、補助空気室の気密が確保され、気柱共鳴の抑制が損なわれず、さらに、製造過程の電着塗装、水洗浄、乾燥、上塗り、乾燥の工程を経たリム単体またはディスクに組み付けられたリムに箱体を固着することができ、製造をきわめて容易にすることができ、その上、従来のような外観不良や空気室容積の減少を生じず、充分に気柱共鳴を抑制することができ、かつ、箱体が重量の大なる金属系材料によらず、合成樹脂により構成されているため、軽量化が図られ、環境汚染を防止することができる（請求項１）。

そして、箱体を、熱変形温度が１８０℃以上、融点が２２０℃以上の耐熱性合成樹脂により構成するようにすればよい。車両の走行中、ホイールの温度が上昇し、特に夏季炎天下において制動装置の使用率が高くなると、ホイールの温度が１２０〜１３０度にも達し、厳しい環境下に置かれるが、箱体を前記耐熱性合成樹脂により構成することにより、箱体の硬度の低下、軟柔による変形が生じず、気柱共鳴抑制効果の低下を防止することができる（請求項２）。

また、箱体の両端部に固定板を設け、前記両固定板に取付孔を透設し、リムのウエルに連結体を設け、前記連結体を前記取付孔に挿入し、前記箱体を前記ウエルに固着することにより、箱体の位置決めが容易であり、かつ、箱体を確実にリムに固定することができ、重量バランスの確保が容易である（請求項３）。

さらに、箱体底板の両端部に固定板を一体に突出して設け、リムのウエルに連結体を固着し、前記連結体を前記固定板の取付孔に挿入し、前記取付孔を覆い周縁部が前記固定板に当接した押え板を、前記連結体に固着し、前記箱体を前記ウエルに固着することにより、箱体の位置決め、固定、重量バランスをより容易にすることができる（請求項４）。

そして、箱体底板の両端部に固定板を一体に突出して設け、リムのウエルに連結体を固着し、前記連結体を前記固定板の取付孔に挿入し、前記取付孔を覆い周縁部が前記固定板に当設した押え板の、下面突出体を前記連結体に嵌合し、前記箱体を前記ウエルに固着することにより、前記と同様、箱体の位置決め、固定等を容易にすることができる（請求項５）。

また、前記箱体間の空隙部に、タイヤ空気圧を検出する空気圧センサを備えた、タイヤ内に空気を注入するエアバルブを装着し、前記エアバルブが装着されたバルブ空隙部に対し、対向する側の箱体間の空隙部を狭くすることにより、空気圧センサ一体型のエアバルブを装着した場合、重量バランスを確保することができる（請求項６）。

そして、前記箱体間の空隙部に、タイヤ内に空気を注入するエアバルブを装着し、前記エアバルブが装着されたバルブ空隙部に対し、対向する側の箱体間の空隙部に、タイヤ空気圧を検出する空気圧センサを装着することにより、エアバルブと空気圧センサが別体の場合においても、重量バランスを確保することができる（請求項７）。

本発明を実施するための最良の形態を、図を参照して説明する。それらの図において、同一符号は同一もしくは相当するものを示す。

本発明にかかる実施例１を図１ないし図６を参照して説明する。１はディスク２とリム３により構成された車両用ホイール、４は耐熱性合成樹脂により構成されたほぼ長方形状の箱体であり、底面がリム３のウエル５の外周面に沿うようわん曲しており、リム３のウエル５の外周面に周方向にそれぞれ空隙部６を介して４個設けられ、箱体４の底面及び外側面が、それぞれウエル５の外周面及び側面に合致する形状になっており、箱体４の底面及び外側面の全面が、ウエル５の外周面及び側面に当接している。７は箱体４の上面に透設された連通孔であり、ホイール１に装着されたタイヤの空洞部に連通し、箱体４により形成される補助空気室８により、ホイール１に装着されたタイヤ（図示せず）の空洞部で発生する気柱共鳴が抑制されている。

９は箱体４の底板１０の両端部に一体に突出して形成された固定板であり、底板１０の両端部において、ずれた位置、例えばそれぞれ左側に設けられている。１１は固定板９に透設された円形の取付孔である。

１２は抵抗溶接あるいは溶融溶接によりウエル５に固着された短寸円柱形の連結体であり、ウエル５に取り付けられる各箱体４両端部の取付孔１１に対応する位置に設けられ、各連結体１２がウエル５に固着された後、電着塗装、水洗浄、乾燥、上塗り、乾燥の工程によりホイール１が製造される。そして、各連結体１２がそれぞれ各箱体４の両端部の取付孔１１に挿入されて嵌合し、連結体１２の上面が固定板９の上面とほぼ同一になっている。

１３は取付孔１１の径より大なる径を有する四角形の押え板であり、取付孔１１を覆い、下面中央部が連結体１２に抵抗溶接あるいは溶融溶接により固着され、押え板１３の周縁部が固定板９に当接し、固定板９のウエル５からの浮き上りを防ぎ、箱体４をウエル５に固着している。

１４はホイール１に装着されたタイヤ内に空気を注入するエアバルブ、１５はタイヤ空洞部のタイヤ空気圧を検出する空気圧センサであり、エアバルブ１４と一体型であり、エアバルブ１４がリム３外側のバルブ孔１６に装着され、空気圧センサ１５がリム３のウエル５上方に位置している。

そして、図６に示すように、空気圧センサ１５を挟んで左右に１個ずつの箱体４をウエル５外側周面に設けるとともに、空気圧センサ１５に対向する位置のウエル５内側周面に２個の箱体４を設け、各箱体４間の距離、間隔を調節する。

したがって、補助空気室８が、ほぼ長方形状の箱体４により形成されているため、補助空気室８に漏れを生じず、補助空気室８の気密が確保され、気柱共鳴の抑制が損なわれず、さらに、箱体４が、連結板１２、取付孔１１、押え板１３によりリム３に固着されているため、箱体４の剥離が防止され、かつ、製造過程の電着塗装、水洗浄、乾燥、上塗り、乾燥の工程を経たリム３単体またはディスク２に組み付けられたリム３に箱体４を固着することができ、製造をきわめて容易にすることができ、その上、従来のような外観不良や空気室容積の減少を生じず、充分に気柱共鳴を抑制することができる。

しかも、箱体４の底面及び側面が、それぞれウエル５外周面及びウエル５側面に当接しているため、箱体４をリム３に安定に固着することができる。

また、箱体４が重量の大なる金属系材料によらず、合成樹脂により構成されているため、軽量化が図られ、環境汚染を防止することができる。

そして、箱体４が、熱変形温度が１８０℃以上、融点が２２０℃以上の耐熱性合成樹脂により構成されているため、車両の走行中、ホイールが高温に達し、厳しい環境下に置かれても、箱体４の硬度の低下、軟柔による変形が生じず、気柱共鳴抑制効果の低下を防止することができる。

さらに、各箱体４が連結体１２、取付孔１１、押え板１３により固着されているため、箱体４の位置決めが容易であり、かつ、箱体４をより確実にリム３に固定することができ、重量バランスの確保が容易である。

そして、箱体４間の空隙部６ａに、空気圧センサ１５を備えたエアバルブ１４を装着し、エアバルブ１４が装着されたバルブ空隙部６ａに対し、対向する側の箱体４間の空隙部６ｂが狭くなっているため、空気圧センサ１５一体型のエアバルブ１４を装着した場合、重量バランスを確保することができる。

なお、箱体４を構成する合成樹脂としては、例えばポリポロピレン、ポリスチレン或いは、それらに炭素繊維強化プラスチック、ガラス繊維強化プラスチックの複合材料が好ましく、ポリフェニレンサルファイトの場合、熱変形温度が２６０℃、融点が２８２℃であり、比重は１．６５で、鉄系金属材料に比し格段に軽量であり、燃費が安く、環境汚染に対し良好であり、箱体４を構成する合成樹脂として、高温に対し補助空気室８の容積変化により気柱共鳴抑制に支障をきたさないよう、熱変形温度が１８０℃以上、融点が２２０℃以上の耐熱性樹脂が望ましく、かつ、重量増加を防ぐため、比重が２．０以下が好ましい。

また、実施例１は、箱体４が４個の場合であるが、箱体４は２個、４個、６個等の偶数個に限らず、３個、５個、７個等の奇数個であってもよく、奇数個の場合、バルブ空隙部６ａに対し、対向する側の箱体４の両側の空隙部６を狭くするようにすればよい。

そして、連結体１２のウエル５への固着及び押え板１３の連結体１２への固着は、溶接に限らず、高分子材料等の強固な接着剤により固着してもよく、また、連結板１２及び押え板１３の材質も、金属系に限らず、合成樹脂であってもよい。

本発明にかかる実施例２を、図７を参照して説明する。ウエル５に溶接により固着された短寸円柱状の連結体１２の周面に、環状外溝１７が形成され、押え板１３の下面中央部に短寸筒体１８が形成され、筒体１８内面の環状内溝１９にリング２０が嵌入されている。

そして、連結体１２が箱体４の取付孔１１に挿入され、取付孔１１の内面と連結板１２の周面との間隙に、押え板１３下面の筒体１８が嵌入され、筒体１８内面のリング２０が連結体１２の環状外溝１７に嵌入し、押え板１３の周縁部が固定板９に当接し、箱体４がウエル５に固着されている。

なお、連結体１２の上面に円柱状の凹部を形成し、該凹部周面の環状内溝にリングを嵌入し、押え板１３の下面に短寸の円柱状凸部を形成し、該凸部の周面に環状外溝を形成し、前記凸部を前記凹部に嵌入し、前記リングに前記凸部の環状外溝を嵌入し、押え板１３を連結体１２の固着するようにしてもよい。

本発明にかかる実施例３を、図８及び図９を参照して説明する。実施例１では空気圧センサ１５が一体型のエアバルブ１４であるが、実施例３は両者が分離型であり、エアバルブ１４が装着された空隙部６ａに対し、対向する側の箱体４間の空隙部６ｃに空気圧センサ１５を装着したものである。

この場合、エアバルブ１４と空気圧センサ１５が対向して装着されているため、重量バランスを確保しやすく、また、各箱体４の間隔を調節することにより、より重量バランスが安定する。

この実施例３においては、図９に示すように、４個の各箱体４がウエル５内側周面に固着され、箱体４の固定板９が箱体４端部のウエル５周面中央側に設けられている。

［実験例］
（発明例）熱変形温度が１８０℃以上、融点が２２０℃以上の熱可塑性の耐熱性合成樹脂を、ブロー成形により、厚さ２mm、体積２３０ccの箱体を形成するとともに、箱体の上面中央部に開口径９．５mm、長さ５mm形状の連通孔を一体成形により形成し、その箱体４個を、１７×７ＪＪのリムのウエル外周面に、連結体をスポット溶接により固着したホイールである。

（比較例１）全く加工や補助空気室を備えない１７×７ＪＪの通常のホイールである。
（比較例２）特許文献１に記載の厚さ２mmの鉄材からなる板状部材を、リムのウエル外周に接着剤により固着し、隔壁を設けて４個の空気室を形成したホイールであり、空気室の体積、連通孔は、発明例とほぼ同じである。
（比較例３）比較例２において、板状部材の一部を溶接により固着したホイールである。
（比較例４）比較例３において、板状部材の全周を溶接により固着したホイールである。

（実験１）重量を測定した。
（実験２）ホイールを宙吊りにしてインパクトハンマでタイヤトレッド部を加振し、ディスク平面部に取り付けられた加速度計により、２００〜３００Ｈ_Ｚの範囲に発生する急峻なピーク値の伝達関数の大きさを測定した。

（実験３）実際に悪路を想定した実験用回転装置で１５０万回回転させた後に、実験２と同様の伝達関数の大きさを測定した。
（実験４）塗装外観不良発生率を調査した。
（実験５）重量アンバランス量を測定した。
（評価）表１参照

（評価１）実験１の重量につき、通常の比較例１に比し、発明例では、０．１７Ｋｇの１．３％増加に過ぎないが、比較例２では、１．９７Ｋｇの１５．０％増加、比較例３では、２．１７Ｋｇの１６．６％増加、比較例４では、２．４７Ｋｇの１８．９％、約２０％増加している。

（評価２）実験２の伝達関数につき、比較例１の−１８に比し、発明例及び比較例２、比較例４では−４２、比較例３では−４０で数値が大きく低下している。

（評価３）実験３の伝達関数につき、発明例及び固着が全周溶接の比較例４では−４２で良好であるが、固着が接着剤の比較例２では、比較例１と同等の−１８、一部溶接の比較例３では−２０を示し、気柱共鳴抑制に効果がない。これは、空気室を形成する部材の固着が接着剤、一部溶接であり、実験中に空気室の気密が失われたためである。

（評価４）塗装外観は、発明例と比較例１では良好であるが、比較例２、３、４では塗装外観不良発生率が３０％、８０％、３０％であり、補助空気室をホイールに組み付けてから電着塗装、上塗りを行っているため、二次だれが起因している。

（評価５）実験５の重量アンバランス量につき、発明例では０〜２ｇであるのに対し、比較例１、２、３、４ではそれぞれ２〜４、３〜５、３〜５、３〜５であり、発明例ではアンバランスが小さい。
（総評）以上の通り、発明例が、重量、気柱共鳴抑制、塗装外観、重量アンバランスの各点につき、極めて良好である。

本発明にかかる実施例１の一部除去切断側面図である。 図１の箱体の配置を示す正面図である。 図２の箱体の一部展開図である。 図３の一部の切断正面図である。 図２の切断側面図である。 図５の側面図である。 本発明にかかる実施例２の要部の切断正面図である。 本発明にかかる実施例３の箱体の配置を示す正面図である。 図８の側面図である。

符号の説明

１ 車両用ホイール
２ ディスク
３ リム
４ 箱体
５ ウエル
６ 空隙部
７ 連通孔
８ 補助空気室
９ 固定板
１０ 底板
１１ 取付孔
１２ 連結体
１３ 押え板
１４ エアバルブ
１５ 空気圧センサ

Claims (7)

1. ディスクとリムで構成され、装着されるタイヤの空洞部に連通する連通孔を有する補助空気室を、前記リムのウエル外周面に周方向に複数個設けた車両用ホイールにおいて、
   前記補助空気室を、ほぼ長方形状の箱体により形成し、かつ、前記箱体を合成樹脂により構成したことを特徴とする車両用ホイール。
2. 箱体を、熱変形温度が１８０℃以上、融点が２２０℃以上の耐熱性合成樹脂により構成したことを特徴とする請求項１記載の車両用ホイール。
3. 箱体の両端部に固定板を設け、前記両固定板に取付孔を透設し、リムのウエルに連結体を設け、前記連結体を前記取付孔に挿入し、前記箱体を前記ウエルに固着したことを特徴とする請求項１または請求項２記載の車両用ホイール。
4. 箱体底板の両端部に固定板を一体に突出して設け、リムのウエルに連結体を固着し、前記連結体を前記固定板の取付孔に挿入し、前記取付孔を覆い周縁部が前記固定板に当接した押え板を、前記連結体に固着し、前記箱体を前記ウエルに固着したことを特徴とする請求項１、２または請求項３記載の車両用ホイール。
5. 箱体底板の両端部に固定板を一体に突出して設け、リムのウエルに連結体を固着し、前記連結体を前記固定板の取付孔に挿入し、前記取付孔を覆い周縁部が前記固定板に当設した押え板の、下面突出体を前記連結体に嵌合し、前記箱体を前記ウエルに固着したことを特徴とする請求項１、２、３または請求項４記載の車両用ホイール。
6. 箱体間の空隙部に、タイヤ空気圧を検出する空気圧センサを備えた、タイヤ内に空気を注入するエアバルブを装着し、
   前記エアバルブが装着されたバルブ空隙部に対し、対向する側の箱体間の空隙部を狭くしたことを特徴とする請求項１、２、３、４または請求項５記載の車両用ホイール。
7. 箱体間の空隙部に、タイヤ内に空気を注入するエアバルブを装着し、
   前記エアバルブが装着されたバルブ空隙部に対し、対向する側の箱体間の空隙部に、タイヤ空気圧を検出する空気圧センサを装着したことを特徴とする請求項１、２、３、４または請求項５記載の車両用ホイール。

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