JP2008143285A - Ｍａｃホイールとその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高い操縦安定性を確保しつつ車両への振動を抑制し、乗り心地がよく、車内騒音の低減を実現でき、溶接などによる欠陥がおきにくく、高い生産性と製造時の作りやすさを極力実現した車両用ホイールとその製造方法を提供する。
【解決手段】別体で複数の内部が中空の副気室部材を製造した後、ホイール軸方向に勾配面のあるリム外周面４上において、隣接する複数の副気室部材間を環状に嵌合し連結することにより環状の複数の副気室部材１３を得た後、環状の複数の副気室部材１３を勾配面に対してホイール軸方向に押し当てて固定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、タイヤを取り付ける車両用ホイールとその製造方法に関し、詳しくは高い操縦安定性を確保しつつ車両に伝達される振動を抑制し、乗り心地の向上、車内騒音の低減等を実現できる車両用ホイールを高い生産性で得ることができるとともに、溶接欠陥などによる故障が低減し、製造時の作りやすさ等を実現した車両用ホイールとその製造方法に関する。

近年、自動車、特に、高級車とされる自動車においては、操縦安定性と車内空間の快適さとが共に求められている。このため、いわゆる足回りと呼ばれるタイヤ、車両用ホイール、サスペンション等においては、例えば、サスペンションのアクティブ制御技術、防振ゴムやタイヤの構造の改良技術等が開発されてきている。

車両用ホイールに関しても種々の改良がなされており、例えば、車内騒音に対して、その大きな要因であるタイヤ空洞共鳴音を抑えるべく、副気室をリムホイール内に設け、この副気室とタイヤ内部主気室と連通させる連通孔の寸法を調整することによりヘルムホルツ共鳴吸音器として作用させる車両用ホイール等が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

例えば、特許文献１に示すリムホイールは、リムとリムの径方向外側に配置される複数の蓋部材との間に形成され、周方向に間隔をあけて設けられた複数の隔壁により分割された複数の副気室と、リムまたは蓋部材の少なくとも一方に設けられ、底部位置がビードシートよりも径方向内側に位置する凹状のウエル部と、タイヤ主副気室と副気室と連通させる連通部とを備えたものであり、副気室と連通部とでヘルムホルツ共鳴吸音器を構成したものである。
特開２００２−７９８０２号公報

しかしながら、特許文献１に示すリムホイールは、副気室を構成する蓋部材と隔壁とが溶接等によって接合されたものであり、この接合部分において、自動車の走行時の振動に耐え得る機械的強度を確保することが困難であるという問題があった。また、蓋部材と隔壁を溶接等で接合する場合に十分な共鳴吸音効果を得るためには、副気室の気密性の確保が必要であり、極めて高度な溶接技術が必要となるため、実際に特許文献１に示すリムホイールを工業的に製造することは困難であるという問題があった。

また、溶接に伴う熱によって構成部材の材質的な劣化や、構造的な歪みが生じる。また更に、溶接材料の分布が溶接の始点と終点とで多くなる等、一様にすることは困難であった。溶接材料自体の重量増加も考慮する必要がある。そのため、リムホイールの強度や真円度が低下し、バランス不良を起こすという問題や、副気室の体積の精度が低下することによる吸音効果の減少といった問題があった。これらの問題を抑制するためには作業性の悪化、生産工程の増加、コストの上昇等が避けられない。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高い操縦安定性を確保しつつ車両への振動を抑制し、乗り心地がよく、車内騒音の低減を実現でき、溶接などによる欠陥がおきにくく、高い生産性と製造時の作りやすさを極力実現した車両用ホイールとその製造方法を提供することにある。

本発明者は、上記課題を解決するため、鋭意検討した結果、以下の構成を採用することにより上記課題を達成することを見出し、本発明を完成するに至った。即ち、本発明は、下記に示す通りである。

［１］ リム外周面上に複数の副気室を備えた車両用ホイールの製造方法において、別体で内部が中空の副気室部材（以下、内部中空副気室部材とも言う）を複数製造した後、リム外周面上において、隣接する複数の副気室部材間を嵌合し連結することにより環状の複数の副気室部材を得た後、固定する車両用ホイールの製造方法。

［２］ リム外周面上に複数の副気室を備えた車両用ホイールの製造方法において、別体で複数の内部が中空の副気室部材を製造した後、ホイール軸方向に勾配面を少なくとも一部有したリム外周面上において、隣接する複数の副気室部材間を嵌合し連結することにより環状の複数の副気室部材を得た後、環状の複数の副気室部材を勾配面に対してホイール軸方向に押し当てて固定する車両用ホイールの製造方法。

［３］ 複数の内部が中空の副気室部材がホイール周方向の一端に突出部を有するとともに、ホイール周方向の他の一端に開口部を有し、隣接する内部中空副気室部材間の突出部と開口部とを嵌合し連結することにより環状の複数の副気室部材を得る前記［１］又は［２］に記載の車両用ホイールの製造方法。

［４］ リム外周面上に複数の副気室を備えた車両用ホイールであって、別体で形成された隣接する複数の内部が中空の副気室部材が、環状に嵌合され連結されてなる車両用ホイール。

［５］ リム外周面上に複数の副気室を備えた車両用ホイールであって、別体で形成された隣接する複数の内部が中空の副気室部材が、ホイール軸方向に勾配面を少なくとも一部有したリム外周面上において環状に嵌合され連結されてなる車両用ホイール。

［６］ 複数の内部が中空の副気室部材がホイール周方向の一端に突出部を有するとともに、ホイール周方向の他の一端に開口部を有し、隣接する内部中空副気室部材の突出部と開口部とが環状に嵌合し連結されてなる［４］又は［５］に記載の車両用ホイール。

［７］ 副気室にタイヤ装着側の表面へ連通する連通孔を一つ以上備え、タイヤ主気室と副気室とが連通孔とによって共鳴吸収を可能とした［４］〜［６］のいずれかに記載の車両用ホイール。

［１］の構成によれば、環状の複数の副気室部材が、リム外周面上にて内部中空副気室部材を連結して得られるため、ツーピースタイプのホイールでなく、鋳造一体型の車両用ホイールの場合であっても形成することが可能である。このことから、溶接や、ビス止め等がほとんど必要ないため、作業工数の低減が可能である。また、溶接等をほとんど用いないために前述の溶接に伴う諸問題を回避することができる。また更に、内部中空副気室部材を別体で形成する材料として熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等を用いれば、副気室内部の体積精度を確保した上で安価に製造することができるため、生産性が高いという利点がある。

［２］の構成によれば、ホイール軸方向に勾配面を少なくとも一部有した該リム外周面に上に隣接する複数の副気室部材間を環状に嵌合するため、ホイールの径が小さい外周面上にて嵌合することができる。このため、環状の複数の副気室部材を得ることが容易であり、作業性に優れている。また更に、環状の複数の副気室部材を勾配面に対してホイール軸方向に押し当てて固定するために、位置決めが容易であり作業性に優れている。

［３］の構成によれば、内部中空副気室部材の突出部と開口部とが嵌合して気密性を確保しながら環状に固定される。このため、環状の複数の副気室部材の真円度や、副気室内部の体積の精度を高く製造することができる。

本発明によれば、高い操縦安定性を確保しつつ車両に伝達される振動を抑制し、乗り心地の向上、車内騒音の低減等を実現でき、溶接欠陥などによる故障の低減した車両用ホイールを高い生産性で得ることが出来る。

以下、図面を参照して、本発明をその実施形態に基づいて説明するが、本発明は、これに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。

図７、及び図８に示す本発明に係る車両用ホイールは、リム外周面上に複数の副気室を備えた車両用ホイールであり、図３で示される別体で形成された隣接する内部中空副気室部材１２が、図７に示されるようなホイール軸方向１９に勾配面１８を少なくとも一部有したリム外周面４上において、図６に示されるように環状に嵌合され連結してなる環状の複数の副気室部材１３を備えている。本発明において、「嵌合する」とは部材間が突部と開口部等のように嵌め合わさって固定されることをいう。また、「ホイール周方向」とは、図１中の矢印で示されるホイール周方向２４を示し、「ホイール軸方向」とは、図２中の矢印で示されるホイール軸方向１９を示す。

図２は、本発明の車両用ホイールを模式的に示す断面図である。また、図８は、リム外周面４上に環状の複数の副気室部材１３を示すリム周辺部分を拡大した断面図である。

以下、本発明に係る車両用ホイールの製造方法をより詳しく説明する。図１は、本発明の製造方法により製造された車両用ホイールを模式的に示す平面図である。また、図２は、本発明の車両用ホイールを模式的に示す断面図であり、図３はホイール周方向の一端に突出部８を有するとともに、ホイール周方向の他の一端に開口部９を有し、内部に空洞２０を有する内部中空副気室部材１２の一例を示す断面図である。なお、この開口部９と突出部８とが、内部中空副気室部材１２のホイール周方向の両端のどちら側にあっても良い。また更に、内部中空副気室部材１２のホイール周方向の両端に開口部９が設けられていても、突出部８が設けられていても良い。

まず、別体で図３に示されるような複数の内部中空副気室部材１２を形成する。次に、図７に示されるようにホイール軸方向１９に勾配面１８を少なくとも一部有したリム外周面４上にて隣接する複数の副気室部材１６間を環状に嵌合する。その際、図４に示すように突出部８に掛止突起１０と、開口部９に掛止孔１１を設けることで、隣接する複数の副気室部材１６間を確実に固定することができる。なお、この掛止突起１０と、掛止孔１１とが、突出部８と開口部９のどちらであっても、いずれかにそれぞれが設けられていれば良い。

上記のようにして、複数の内部中空副気室部材１６を連結して図６に示すような環状の複数の副気室部材１３を得る。次に、図７に示すように、環状の複数の副気室部材１３を勾配面１８に対してホイール軸方向１９に押し当てて固定する。また更に、図１０に示されるような勾配面１８は、ホイール軸方向１９に対しての角度θが１°〜１５°であることが好ましく、４°〜５°であることが特に好ましい。

また、本発明において「勾配面を少なくとも一部有した」とは、リム外周面４と環状の複数の副気室部材１３とが接する部分の全体が勾配面であっても、一部のみが勾配面１８となっていても良いことを意味している。更にまた、ホイール軸方向１９に環状の複数の副気室部材１３が押し当てられてぴったりと固定できるために、環状の複数の副気室部材１３のリム外周面と接する部分の形状と勾配面１８の形状とが相対応していることが好ましい。また、勾配面１８も、リム外周面４も、環状の複数の副気室部材１３のリム外周面４と接する部分も共に、図７のリム外周面のホイール軸方向の断面形状に示されるような曲面形状でもよく、直線形状でもよい。

上述のように、環状の複数の副気室部材１３をリム外周面４上にてホイール軸方向１９に押し当てて固定する際には、突状の位置決め手段をリム外周面４上に設けることで溶接の工程を大きく省く事ができる。突状の位置決め手段としては、例えば図７に示されるように、勾配面１８上にリム外周の周方向に環状の突部１７を設け、内部中空副気室部材１６の勾配面１８に接するホイール径の小さい側の端に環状の突部１７に対応する位置と形状の溝２１を設けることで固定することが好ましい。また、突部１７と、溝２１とが、勾配面１８と内部中空副気室部材１６とのどちらであっても、いずれかにそれぞれが上述のように対応する位置に設けられていれば良い。尚、環状の複数の副気室部材１３が周方向に回転することを防ぐ目的で、副気室部材と、リム外周面と接する部分で一部かしめたり、溶接による悪影響を及ぼさない程度に一部点付け溶接を行うこともまた好ましい。

また更に、突状の位置決め手段としては、図１１に示されるように、リム外周面４上に段差２３を設けることも好ましい。この段差２３の高さは、０．６ｍｍ〜６０ｍｍであることが好ましく、１．０ｍｍ〜４．０ｍｍであることが特に好ましい。環状の複数の副気室部材をホイール軸方向１９に対して押し当てて固定する際に、図１１に示されるように段差２３が引っ掛かることがないために位置決め手段として図１０に示す突部１７を用いた場合に比べて作業性が高い。

尚、上記図７における環状の突部１７や図１１の段差２３等の突状の位置決め手段の高さはタイヤを外す際にずれ等を生じさせない程度のものを、タイヤやホイールのサイズに合わせて適宜変更することが好ましい。また、内部中空副気室部材の熱膨張係数がリムに比べて高い材料の場合、内部中空副気室部材とリム外周面との間に空隙が生じて、振動を生じる場合がある。これを防ぐ為、内部中空副気室部材の上記位置決め手段と接する部分を、上記の位置決め手段の全周の必要はないが一部において、かしめることでより確実に固定することができる。

図３に示される副気室部材１２は、ブロー成形や射出成形を用いることで、安価に作成できる。また、射出成形等を用いて、副気室部材１２を縦に２分割したものをそれぞれ成形したあとに、この二つを溶着して貼り合わせることもまた好ましい。

また、図９に示されるように、副気室部材を二つ連結した状態の副気室部材を用いても良い。図中、２２は隔壁であり、副気室３が成形されている。この場合、隔壁２２で隔てられた副気室３が存在するため、構造上ブロー成形では形成が困難であり、コスト増の問題が生じる。そのため、副気室部材を二つ連結した形状のものを、縦に２分割したものを射出成形したあとに、この二つを溶着して貼り合わせて形成することが好ましい。

なお、図３の内部中空副気室部材１２には、連通孔５を所定間隔に一つ以上穿設し、図６の形成される副気室１４、タイヤ主気室と連通孔５とによって共鳴吸収が可能なものとすることが好ましい。

この連通孔５は複数の副気室３すべてに対して一つ以上穿設することが、上記共鳴吸収の効果をさらに向上させることができることから好ましい。この連通孔５は、あらかじめ内部中空副気室部材１２に設けておくことが好ましい。

本実施形態の車両用ホイールにおいては、ホイールを構成する材料について特に制限はないが、例えば、車両用ホイールとして必要な機械的強度を得ることができるとともに軽量であることから、軽合金を主成分とする金属であることが好ましく、具体的には、アルミニウム合金やマグネシウム合金を主成分とすることが好ましい。

また更に、本実施形態の車両用ホイールにおいては、内部中空副気室部材を構成する材料について特に制限はないが、例えば、内部中空副気室部材として必要な機械的強度を得ることができるとともに軽量であることから、熱可塑性樹脂、光可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、金属等が好ましい。成形性を考慮すると熱（光）可塑性樹脂が好ましく、成形後（装着後）ホイールの熱による影響を考慮すると熱（光）硬化性樹脂もまた好ましい。金属としては、軽合金を主成分とする金属であることが好ましく、具体的には、アルミニウム合金やマグネシウム合金を主成分とすることが好ましい。材質として可塑性樹脂を用いた場合は、成形が容易であるという点において好ましい。

上記で説明したように、本実施形態の車両用ホイールにおいては、タイヤを装着するリムホイールと図４に示す内部中空副気室部材１２をそれぞれ別体で製造し、環状に連結した内部中空副気室部材１２を、図７に示すリム外周面４上の勾配面１８に対してホイール軸方向１９に押し当てることにより固定している。このように、リム外周面上に複数の副気室を備えた車両用ホイールを、それぞれ別体で製造したリムホイール及び内部中空副気室部材１２によって作製できるため、極めて生産性に優れるとともに、機械的強度に優れ、バランスが良いことから、安定した走行を実現することが出来る。

さらに、本実施形態の車両用ホイールにおいては、図１及び図２の副気室３に連通する連通孔５が穿設され、この副気室３と連通孔５とによって良好な共鳴吸収の効果を得るためには、副気室３と連通孔５とが、下記式（１）の関係を満たすように構成されていることが好ましい。

（但し、Ｖは副気室３の総体積（ｃｍ³）、Ｓは連通孔５の総断面積（ｃｍ²）、Ｌは該連通孔５の長さ（ｃｍ）、Ｎは一つの副気室３に穿設する連通孔５の数（個）、及びＣは音速（ｃｍ／ｓｅｃ）を示す）

図１及び図２において、本発明による副気室３と連通孔５とが、前記式（１）の関係を満たすように構成されることにより、本実施形態の車両用ホイールに装着したタイヤの空洞共鳴音と同程度の周波数となるように共鳴周波数を設定することが可能となり、タイヤの空洞共鳴音を減少させることができる。なお、本実施形態の車両用ホイールにおいて、副気室３の数が二つ以上であり、それぞれの副気室３に穿設された連通孔５の数が異なる場合には、前記式（１）におけるＮは一つの副気室３に穿設する連通孔５の平均数（個）のことである。

また、本実施形態の車両用ホイールにおいては、図１において、副気室３の総体積が、車両用ホイールに実際にタイヤを装着した際のタイヤ主気室の体積に対して２〜２５体積％に相当することが好ましく、３〜１５体積％に相当することがさらに好ましい。なお、副気室３の総体積が２体積％未満であると、走行時の乗り心地の改良効果や共鳴吸収の効果が低下することがあり、２５体積％を超えると、上述した共鳴吸収を行う場合には、低周波に対してバネ定数が下がり、減衰性が低下することがある。

なお、リム２の外周面４上に配置した隣接する内部中空副気室部材１６は、図５に示すように、嵌合されているが、内部中空副気室部材１６には、一つ以上の連通孔５が穿設されており、上記で説明したように、副気室３と連通孔５によって共鳴吸収が可能なものとすることが好ましい。

本発明に係る車両用ホイールの製造方法によれば、車両用ホイールを作業性よく、かつ簡便、高精度に製造することができ、しかも、得られる車両用ホイールは,機械的強度に
も優れ安定した走行を実現することが出来る。したがって、車両用ホイールの製造方法として、工業上極めて有益である。

本発明の車両用ホイールを模式的に示す平面図である。 本発明の車両用ホイールを模式的に示す断面図である。 内部中空副気室部材の一例を模式的に示す断面図である。 隣接する副気室部材の突出部及び開口部を模式的に示す一部拡大斜視図である。 隣接する副気室部材の突出部及び開口部が嵌合した部分を模式的に示す一部拡大斜視図である。 環状の複数の副気室部材の一例を示す模式的に示す断面図である。 環状の複数の副気室部材をリム外周面に固定する工程を模式的に説明する説明図である。 本発明の車両用ホイールのリム周辺部分を拡大した模式的断面図である。 内部中空副気室部材の他の一例を模式的に示す断面図である。 本発明の車両用ホイールのリム周辺部分を拡大した模式的断面図である。 本発明の車両用ホイールのリム周辺部分を拡大した模式的断面図である。

符号の説明

１：車両用ホイール、２：リム、３：副気室、４：リム外周面、５：連通孔、６：ディスク、７：連結部分、８：突出部、９：開口部、１０：掛止突起、１１：掛止孔、１２：内部中空副気室部材、１３：環状の複数の副気室部材、１４：副気室、１５：嵌合した部分、１６：隣接する内部中空副気室部材、１７：環状の突部、１８：勾配面、１９：勾配面に対してホイール軸方向、２０：空洞、２１：溝、２２：隔壁、２３：段差、２４：ホイール周方向。

Claims (7)

1. リム外周面上に複数の副気室を備えた車両用ホイールの製造方法において、
   別体で内部が中空の副気室部材を複数製造した後、
   該リム外周面上において、隣接する該複数の副気室部材間を嵌合し連結することにより環状の複数の副気室部材を得た後、固定する車両用ホイールの製造方法。
2. リム外周面上に複数の副気室を備えた車両用ホイールの製造方法において、
   別体で複数の内部が中空の副気室部材を製造した後、
   ホイール軸方向に勾配面を少なくとも一部有した該リム外周面上において、隣接する該複数の副気室部材間を嵌合し連結することにより環状の複数の副気室部材を得た後、該環状の複数の副気室部材を該勾配面に対してホイール軸方向に押し当てて固定する車両用ホイールの製造方法。
3. 該複数の内部が中空の副気室部材がホイール周方向の一端に突出部を有するとともに、ホイール周方向の他の一端に開口部を有し、隣接する該内部中空副気室部材間の該突出部と該開口部とを嵌合し連結することにより環状の複数の副気室部材を得る請求項１又は２に記載の車両用ホイールの製造方法。
4. リム外周面上に複数の副気室を備えた車両用ホイールであって、
   別体で形成された隣接する複数の内部が中空の副気室部材が、環状に嵌合され連結されてなる車両用ホイール。
5. リム外周面上に複数の副気室を備えた車両用ホイールであって、
   別体で形成された隣接する複数の内部が中空の副気室部材が、ホイール軸方向に勾配面を少なくとも一部有した該リム外周面上において環状に嵌合され連結されてなる車両用ホイール。
6. 該複数の内部が中空の副気室部材がホイール周方向の一端に突出部を有するとともに、ホイール周方向の他の一端に開口部を有し、隣接する該内部中空副気室部材の該突出部と該開口部とが環状に嵌合し連結されてなる請求項４又は５に記載の車両用ホイール。
7. 該副気室にタイヤ装着側の表面へ連通する連通孔を一つ以上備え、タイヤ主気室と該副気室とが連通孔とによって共鳴吸収を可能とした請求項４〜６のいずれかに記載の車両用ホイール。

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