JP2006327351A - 車両用ホイールおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 副気室の気密性を向上させることができるとともに、副気室の形成作業性に優れた車両用ホイールおよびその製造方法が得られる。
【解決手段】 車両用ホイールは、副気室１４が形成された車両用ホイール１０において、副気室１４は、ホイール本体を形成する部材よりも高融点の別部材で構成されたチャンバーＣを鋳込むことにより形成されてなる。チャンバーＣは、ケレン３０で固定金型４０に固定され、ディスク１１の外周側に設けられたリム１２に鋳込まれる。チャンバーＣには、ケレン３０の差込穴Ｃ１が形成され、固定金型４０には、ケレン３０を保持するための固定穴４０ａが形成される。
【選択図】 図４

Description

本発明は、自動車等の車両に装備される車両用ホイールおよびその製造方法に関し、詳しくは、回転時にタイヤ内で生じる共鳴音を低減できるようにした車両用ホイールおよびその製造方法に関する。

一般に、自動車等に装備される車輪は、ディスクの外周側にリムが設けられた車両用ホイールと、リムの外周側に設けられたタイヤとによって構成される。そして、車両用ホイールのリムとタイヤとの間には環状の密閉空間からなるタイヤ空気室が形成される。

ところで、車両の走行時には、車両用ホイールのリムとタイヤとの間で形成されるタイヤ空気室内で気柱共鳴が生じ、この気柱共鳴が車両から発生する騒音を悪化させる原因となっていることが知られている。なお、気柱共鳴とは、路面からタイヤに伝わるランダムな振動がタイヤ空気室内の空気を振動させ、その結果、タイヤ空気室の気柱共鳴周波数付近（例えば、通常の乗用車用のタイヤでは２５０Ｈｚ付近）で共鳴現象が起こり、共鳴音が発生する現象である。

そこで、このような気柱共鳴を低減するために、例えば、特許文献１に記載された車両用ホイールが知られている。この車両用ホイールは、図１１に示すように、ビードシート部５０，５０の径方向内側の周方向に形成される副気室５１，５１・・・と、この副気室５１，５１・・からタイヤＴの内周面とリム５２との間に形成されるタイヤ空気室５３に連通する連通部５１ａ，５１ａ・・とを備えており、副気室５１，５１・・および連通部５１ａ，５１ａ・・が中子鋳造成形により形成される構成となっている。
このような車両用ホイールによれば、連通部５１ａ，５１ａ・・を通じてタイヤ空気室５３と副気室５１，５１・・とを連通させることにより、連通部５１ａ，５１ａ・・の空気が「質量」、副気室の空気が「バネ」として作用し、音に対する共鳴器（いわゆるヘルムホルツ吸音器）を構成するので、気柱共鳴に伴う騒音を低減することができる。
特開２００４−２９９４８４号公報

前記した従来の車両用ホイールでは、中子鋳造成形により副気室５１，５１・・および連通部５１ａ，５１ａ・・が形成される構成であり、通常、このような中子鋳造成形において使用される中子は、成形材が完全に凝固された中実なものが使用されていた。このため、重量が重くなり作業性が劣るとともに、鋳込み後の冷却時間を長く設定する必要がある。また、中子取り出しに際して多大な時間と労力を必要とするなどの難点を有しており、作業効率の向上が望まれていた。

また、副気室の気密性をさらに向上したいという要望があった。

そこで、本発明では、副気室の気密性を向上させることができるとともに、副気室の形成作業性に優れた車両用ホイールおよびその製造方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決した本発明のうち請求項１に係る車両用ホイールは、副気室が形成された車両用ホイールにおいて、前記副気室は、ホイール本体を形成する部材よりも高融点の別部材で構成されたチャンバーを鋳込むことにより形成されてなることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、副気室が、ホイール本体を構成する部材よりも高融点の別部材で構成されたチャンバーを鋳込むことにより形成されてなるので、従来のような中子を用いる煩雑さがなく、鋳造後には、副気室を備えた車両用ホイールが簡単に完成する。しかも、副気室は、金属製のチャンバーを鋳込んでなるので、鋳造後の気密性に優れているという利点が得られる。
さらに、チャンバーは、少なくとも内側に空間を有しているので、従来のように中実の中子を用いて副気室を形成する場合に比べて重量が軽く、取り扱いも楽である。したがって、キャビティ内に金属製のチャンバーを配置する作業等も行い易く、作業性に優れている。

また、副気室の形成に中子を用いないので、従来では必須の作業であった中子取り出しに係る作業を排除することができるとともに、鋳込み時の冷却時間を短縮することができる。したがって、副気室の形成に係る作業工数を大幅に削減することができ、車両用ホイールを効率よく製造することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の車両用ホイールにおいて、前記チャンバーは、ディスクの外周側に設けられたリムに鋳込まれることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、チャンバーがディスクの外周側に設けられたリムに鋳込まれるので、タイヤ内側に形成されるタイヤ空気室と副気室とをうまく連通させることができる。したがって、気柱共鳴に伴う騒音を効果的に低減することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の車両用ホイールにおいて、前記チャンバーはケレンで固定金型に固定されることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、ケレンを用いてチャンバーを簡単に固定金型に固定することができるとともに、チャンバーをホイール本体に確実に鋳込むことができる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の車両用ホイールにおいて、前記チャンバーには、前記ケレンの差込穴が形成されており、前記固定金型には、前記ケレンが固定される固定穴が形成されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、チャンバーの差込穴にケレンを差し込み、ケレンを固定金型の固定穴に固定することで、固定金型の所定の位置にケレンを介してチャンバーを配置することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の車両用ホイールにおいて、前記チャンバーは、可動金型に支持されることを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、前記チャンバーが可動金型に支持される構成であるので、固定金型にチャンバーが支持される場合に比べて、副気室の形成位置の自由度を高めることができる。

請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の車両用ホイールにおいて、前記チャンバーは、前記リムの、前記ディスクに連なる側と反対側のビードシート部の側方に鋳込まれることを特徴とする。

請求項６に記載の発明によれば、チャンバーが、リムの、ディスクに連なる側と反対側のビードシート部の側方に鋳込まれるので、副気室をディスクから離れた位置に形成することができる。これにより、副気室を形成する位置のバリエーションが増え、これを気柱共鳴に伴う騒音の低減に効果的に利用することができる。また、ディスクの意匠面に対するデザイン的制約が生じることもない。

また、請求項７に係る車両用ホイールの製造方法は、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の車両用ホイールを製造するにあたり、キャビティ内の所定の位置に前記チャンバーを取り付ける工程と、注湯後に脱型して、タイヤ内側に形成されるタイヤ空気室と連通する連通孔を、前記チャンバーに形成する工程と、を含むことを特徴とする。

請求項７に記載の発明によれば、キャビティ内の所定の位置にチャンバーを取り付け、注湯後に脱型して、チャンバーにタイヤ空気室と連通する連通孔を形成することにより、ホイール本体に鋳込まれたチャンバーを副気室として機能させることができる。
したがって、副気室の形成作業性に優れ、従来のような中子を用いる煩雑さがなく、鋳造後には、副気室を備えた車両用ホイールが簡単に完成する。しかも、副気室は、金属製のチャンバーを鋳込んでなるので、鋳造後の気密性に優れているという利点が得られる。

本発明によれば、副気室の気密性を向上させることができるとともに、副気室の形成作業性に優れた車両用ホイールおよびその製造方法が得られる。

以下、本発明に係る車両用ホイールの実施の形態を、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１の実施形態）
参照する図面において、図１は本発明の第１の実施の形態に係る車両用ホイールにタイヤを組み付けた状態を示す部分断面図である。
図１に示す車両用ホイール１０は、タイヤ２０を装着されて車両用車輪１を構成するものである。

図１に示すように、車両用ホイール１０は、ディスク１１と、このディスク１１の外周側に設けられ、タイヤ２０が装着されるリム１２とを有し、リム１２とタイヤ２０との間に形成される環状のタイヤ空気室１３に連通する副気室１４を備えた構成となっている。副気室１４は、ホイール本体（副気室１４以外の部分）を構成する部材よりも高融点の別部材で構成されたチャンバーＣを鋳込むことにより形成される。

車両用ホイール１０は、例えば、アルミニウム合金、マグネシウム合金等の材料からなり、後記するように鋳造成形により一体的に形成される。
ディスク１１は、ハブ（不図示）に連結するために設けられるものであり、車両の外側（アウタ側）に配置される面が意匠面Ｍとなっている。

リム１２は、幅方向の両端部にビードシート部１２Ａ，１２Ａ’と、このビードシート部１２Ａ，１２Ａ’から外側に向けてＬ字状に折曲形成されたリムフランジ部１２Ｂ，１２Ｂ’とを有している。ビードシート部１２Ａ，１２Ａ’には、タイヤ２０のビード部２１，２１’が組み付けられ、リムフランジ部１２Ｂ，１２Ｂ’によってビード部２１，２１’が側方（幅方向外側）に外れないようになっている。また、ビードシート部１２Ａ，１２Ａ’の内側には、ビードシート部１２Ａ，１２Ａ’から少し山状に盛り上がった形状のハンプ１２Ｃ，１２Ｃ’が形成されており、タイヤ２０を装着した後に、タイヤ２０のビード部２１，２１’が、内側に落ち込むことを防止している。そして、ハンプ１２Ｃ，１２Ｃ’の間には、タイヤ２０を組む際にビード部２１，２１’を落とし込むためのウェル部１２Ｄが設けられている。

副気室１４は、リム１２の一方のビードシート部１２Ａの径方向内側に形成されており、タイヤ空気室１３と連通する連通孔１４ａを備えて、車両の走行時に生じる気柱共鳴を低減する役割をなす。本実施形態では、図２に示すように、副気室１４が、周方向に所定の間隔を置いて計４個形成されている。このようにリム１２の周方向に複数の副気室１４，１４・・を形成することで、吸音特性を安定させることができる。

ここで、副気室１４を形成するチャンバーＣについて、図３，図４をも参照して説明する。図３はチャンバーを車両用ホイールの内周側から見た拡大斜視図、図４は本発明の車両用ホイールを製造するために用いられる、型締め状態における鋳造金型のリムの幅方向における要部断面図である。ここで各副気室１４，１４・・は、同様であるので、以下では、ひとつの副気室１４を例にとって説明する。
チャンバーＣは、金属製の材料、例えば、アルミニウム合金等の材料からなり、図１に示すように、リム１２の内周に沿って副気室１４を形成することが可能な気密性を有する所望の空間を内部に備えている。ここで、チャンバーＣを構成する材料は、後記する湯をなす材料よりも高融点、好ましくは湯の温度である８００℃以上の融点を有するものを使用する。なお、融点が８００℃未満である場合には、チャンバーＣの肉を厚くして溶融しないように調整する。

図３に示すように、チャンバーＣの下部（固定金型としての固定下型４０に対向する部分）には、チャンバーＣを固定下型４０に固定するためのケレン３０の差込穴Ｃ１が丸形凹状に形成されている。本実施形態では、チャンバーＣに３つのケレン３０，３０，３０が取り付けられる構成としてある（図３では２つのみ図示）。なお、前記した副気室１４の連通孔１４ａは、鋳込み後に機械加工により開口形成される（図３において、その形成位置を破線で図示）。

ケレン３０は、前記チャンバーＣの差込穴Ｃ１に対して差込可能な円柱形状を呈しており、ホイール本体を構成する材料と同様の材料、例えば、アルミニウム合金、マグネシウム等の軽合金等の材料からなる。

また、固定下型４０には、ケレン３０が固定される固定穴４０ａ（保持穴）が形成されている。
このようなチャンバーＣは、図４に示すように、固定下型４０の固定穴４０ａにケレン３０の下部が固定されて、固定下型４０に固定され、リム１２（図１参照）を形成するためのリム室４５の外周側からリム室４５内に向けて配置される。このとき、チャンバーＣは、ビードシート部１２Ａが形成される位置から外れた位置に配置される。つまり、チャンバーＣは、ビードシート部１２Ａが形成される位置から外れたウェル部１２Ｄ側に位置することとなる。ここで、図４において、チャンバーＣと可動金型としての側型４１との間は密着した状態に記載したが、このチャンバーＣと側型４１との間には、狭い空間が形成されており、この空間にも溶湯が流れ込んでチャンバーＣ全体が鋳込まれるようになっている。なお、チャンバーＣは、必ずしも全体が鋳込まれる必要はなく、部分的にタイヤ空気室１３（図１参照）に露出するように構成してもよい。特に、連通孔１４ａを形成する部分を鋳込まずに露出させるようにすることにより、開口形成時の機械加工が行い易くなる。

次に、このような車両用ホイール１０に取り付けられるタイヤ２０は、路面（図示せず）に接地するタイヤ本体と、これの内周側に全周に亘って取り付けられたインナーライナとによって構成され、このインナーライナが、前記ビード部２１，２１’を有している。これらのビード部２１，２１’は、リム１２のビードシート部１２Ａ，１２Ａ’に弾性的に密着した状態で取り付けられる。これにより、リム１２のビードシート部１２Ａ，１２Ａ’とビード部２１，２１’との間は気密にシールされ、ここに環状の密閉空間からなるタイヤ空気室１３が形成される。

次に、車両用ホイール１０の製造方法について説明する。
図５（ａ）〜（ｄ）は、第１の実施形態の車両用ホイール１０の製造方法について説明する図であり、リム１２の幅方向における模式断面図である。なお、副気室１４はすべて同様であるので、ひとつの副気室１４を例にとって説明する。
まず、図５（ａ）に示すように、固定下型４０の固定穴４０ａにケレン３０の下部を挿入して固定し、固定下型４０にケレン３０を介してチャンバーＣを固定する。
続いて、図５（ｂ）に示すように、側型４１を固定下型４０に対して所定位置までスライド移動させるとともに、図５（ｃ）に示すように、上型（可動金型）４２を固定下型４０に向けて所定位置まで下降させて型を組み合わせる。側型４１には、チャンバーＣと対応する部分に凹部４１ａが予め形成されており、側型４１を所定位置までスライド移動させた状態で、この凹部４１ａにチャンバーＣが前記空間を開けてすっぽり収容されるようになっている。つまり、側型４１には、副気室１４の位置に対応して４つの凹部４１ａ，４１ａ・・が形成されている。

その後、上型４２の一端にある湯口４２ａから、電気炉等で８００℃に熱して溶かしたアルミニウム合金(湯)を注ぎ込む。チャンバーＣは、湯よりも高融点の材料から構成されるので、内部の空間は良好に保持される。そして、アルミニウム合金が冷えたところで脱型し、チャンバーＣに機械加工により連通孔１４ａを形成する（図５（ｄ）参照）。その後、鋳バリ等を除去して車両用ホイール１０が完成する。

このように成形された車両用ホイール１０によれば、副気室１４が、ホイール本体を形成する部材と別部材の金属製のチャンバーＣを鋳込むことにより形成されてなるので、従来のような中子を用いる煩雑さがなく、鋳造後には、副気室１４を備えた車両用ホイールが簡単に完成する。しかも、副気室１４は、金属製のチャンバーＣを鋳込んでなるので、鋳造後の気密性に優れているという利点が得られる。
さらに、チャンバーＣは、少なくとも内側に空間を有しているので、従来のように中実の中子を用いて副気室１４を形成する場合に比べて重量が軽く、取り扱いも楽である。したがって、キャビティ内に金属製のチャンバーＣを配置する作業等も行い易く、作業性に優れている。

また、副気室１４の形成に中子を用いないので、従来では必須の作業であった中子取り出しに係る作業を排除することができるとともに、鋳込み後の冷却時間を短縮することができる。したがって、副気室１４の形成に係る作業工数を大幅に削減することができ、車両用ホイール１０を効率よく製造することができる。

また、チャンバーＣがディスク１１の外周側に設けられたリム１２に鋳込まれるので、タイヤ２０の内側に形成されるタイヤ空気室１３と副気室１４とをうまく連通させることができる。したがって、気柱共鳴に伴う騒音を効果的に低減することができる。

さらに、チャンバーＣの固定にケレン３０を用いているので、固定下型４０の所定の位置に簡単に固定することができるとともに、チャンバーＣをホイール本体に確実に鋳込むことができる。

（第２の実施形態）
図６は本発明の第２の実施の形態に係る車両用ホイールにタイヤを組み付けた状態を示す部分断面図である。なお、第１の実施形態と同様の部分には同一の符号を付しその詳細な説明は省略した。
この第２の実施形態では、チャンバーＣ’が、リム１２の、ディスク１１に連なる側と反対側（反ディスク１１側）のビードシート部１２Ａ’に鋳込まれる構成とした点が前記第１の実施形態と異なっている。

チャンバーＣ’は、第１の実施形態と同様に、金属製の材料、例えば、アルミニウム合金等の材料からなり、リム１２のビードシート部１２Ａ’の側方に沿って副気室１４’を形成することが可能な気密性を有する所望の空間を内部に備えている。

このようなチャンバーＣ’は、図７に示すように、側型４１に予め形成された凹状の段部４１ｂに載置され、図８に示すように、リム１２（図６参照）を形成するためのリム室４５の外周側からリム室４５内に向けて配置される。つまり、チャンバーＣ’は、ビードシート部１２Ａ’が形成される位置から外れたウェル部１２Ｄ側に位置することとなる。ここで、図８において、チャンバーＣ’と側型４１との間は密着した状態に記載したが、このチャンバーＣ’と可動金型としての側型４１との間には、側型４１側に形成されたリブ等によって狭い空間が形成されており、この空間にも溶湯が流れ込んでチャンバーＣ’全体が鋳込まれるようになっている。これにより、完成後にチャンバーＣ’がリム１２から脱落することが防止される。なお、チャンバーＣ’を構成する材料の融点が湯の温度に近いと、チャンバーＣ’の一部が溶けてホイール本体に一体化するようになる。この場合には、前記リブ等は不要となる。また、チャンバーＣ’は、必ずしも全体が鋳込まれる必要はなく、部分的にタイヤ空気室１３（図６参照）に露出するように構成してもよい。特に、連通孔１４ａ’を形成する部分を鋳込まずに露出させるようにすることにより、開口形成時の機械加工が行い易くなる。

次に、この第２の実施形態の車両用ホイール１０の製造方法について説明する。
図９（ａ）〜（ｃ）は、第２の実施形態の車両用ホイール１０の製造方法について説明する図であり、リム１２の幅方向における模式断面図である。なお、副気室１４’はすべて同様であるので、ひとつの副気室１４’を例にとって説明する。
まず、図９（ａ）に示すように、側型４１の段部４１ｂにチャンバーＣ’を載置してセットし、図９（ｂ）に示すように、上型４２（可動金型）を固定下型４０に向けて所定位置まで下降させて型を組み合わせる。

その後、上型４２の一端にある湯口４２ａから、電気炉等で８００℃に熱して溶かしたアルミニウム合金を注ぎ込む。そして、アルミニウム合金が冷えたところで脱型し、チャンバーＣ’に機械加工により連通孔１４ａ’を形成する（図５（ｃ）参照）。その後、鋳バリ等を除去して車両用ホイール１０が完成する。

このように成形された車両用ホイール１０によれば、チャンバーＣ’が、反ディスク１１側のビードシート部１２Ａ’の側方に鋳込まれるので、副気室１４’をディスク１１から離れた位置に形成することができる。これにより、副気室１４’を形成する位置のバリエーションが増え、これを気柱共鳴に伴う騒音の低減に効果的に利用することができる。また、ディスク１１の意匠面Ｍに対するデザイン的制約が生じることもない。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、以下の形態において実施することができる。
チャンバーＣ，Ｃ’の大きさは、任意であり、例えば、図１０に示すように小型化したものを用いてもよい。また、チャンバーＣ，Ｃ’は、タイヤ空気室１３と連通可能で副気室１４を形成可能な場所であればホイール本体の任意の位置に鋳込むことができる。例えば、ディスク１１側にチャンバーＣが鋳込まれるようにしてもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る車両用ホイールにタイヤを組み付けた状態を示す部分断面図である。 同じく車両用ホイールの模式側面図である。 チャンバーを車両用ホイールの内周側から見た拡大斜視図である。 本発明の第１の実施の形態の車両用ホイールを製造するために用いられる、型締め状態における鋳造金型のリムの幅方向における要部断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は車両用ホイールの製造方法を説明するための模式説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係る車両用ホイールにタイヤを組み付けた状態を示す部分断面図である。 チャンバーを車両用ホイールの内周側から見た拡大斜視図である。 本発明の第２の実施の形態の車両用ホイールを製造するために用いられる、型締め状態における鋳造金型のリムの幅方向における要部断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は車両用ホイールの製造方法を説明するための模式説明図である。 副気室を小型化した車両用ホイールの模式側面図である。 従来技術の説明図である。

符号の説明

１ 車両用車輪
１０ 車両用ホイール
１１ ディスク
１２ リム
１２Ａ，１２Ａ’ ビードシート部
１２Ｄ ウェル部
１３ タイヤ空気室
１４，１４’ 副気室
１４ａ，１４ａ’ 連通孔
２０ タイヤ
３０ ケレン
４０ 固定下型（固定金型）
４０ａ 固定穴
４１ 側型（可動金型）
４２ 上型（可動金型）
４５ リム室
Ｃ，Ｃ’ チャンバー
Ｃ１ 差込穴
Ｍ 意匠面

Claims (7)

1. 副気室が形成された車両用ホイールにおいて、前記副気室は、ホイール本体を構成する部材よりも高融点の別部材で構成されたチャンバーを鋳込むことにより形成されてなることを特徴とする車両用ホイール。
2. 前記チャンバーは、ディスクの外周側に設けられたリムに鋳込まれることを特徴とする請求項１に記載の車両用ホイール。
3. 前記チャンバーはケレンで固定金型に固定されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用ホイール。
4. 前記チャンバーには、前記ケレンの差込穴が形成されており、前記固定金型には、前記ケレンが固定される固定穴が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の車両用ホイール。
5. 前記チャンバーは、可動金型に支持されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用ホイール。
6. 前記チャンバーは、前記リムの、前記ディスクに連なる側と反対側のビードシート部の側方に鋳込まれることを特徴とする請求項５に記載の車両用ホイール。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の車両用ホイールを製造するにあたり、キャビティ内の所定の位置に前記チャンバーを取り付ける工程と、注湯後に脱型して、タイヤ内側に形成されるタイヤ空気室と連通する連通孔を、前記チャンバーに形成する工程と、を含むことを特徴とする車両用ホイールの製造方法。

Images