JP2008143287A - 車両用ホイールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】リムに中空状の副気室を有するとともに、機械的強度に優れ、安定した走行を実現可能な車両用ホイールの製造方法を提供する。
【解決手段】素材を押出成形して、副気室と略同じ断面形状を有する筒状の一次成形品を得る押出成形工程と、一次成形品を湾曲させて、二次成形品を得る曲げ加工工程と、二次成形品を長手方向に略直角に切断して、所定の長さの三次成形品を得る切断工程と、三次成形品の側端に蓋材を当接して固着し、内部に中空を有する四次成形品を得る工程と、二以上の四次成形品をリムの外周に環状に配設し、リムの外周に形成される副気室を得る工程を有する。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両用ホイールの製造方法に関する。さらに詳しくは、リムに中空状の副気室を有するとともに、機械的強度に優れ、安定した走行を実現可能な車両用ホイール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及びその製造方法が開示されている（例えば、特許文献１及び２参照）。

特許文献１に示すリムホイールは、隔壁により分割されていない連続した一つの気室を有する車両用ホイールや、個々に離隔した状態で気室が形成されている車両用ホイールが開示されている。

また、特許文献２には、周方向に中空状の副気室を有するリムを鋳造により製造する方法が開示されている。
特開２００４−２９１８９６号公報 特開２００５−２７１７６６号公報

しかしながら、特許文献１に示すリムホイールでは、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、蓋部材や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という問題があった。

また、特許文献２に示すような、鋳造により製造する方法では、簡便かつ高精度に周方向に副気室を有するリムを一体構成で製造することはできるが、新たに金型を製造しなければならずコスト負担が生じた。

本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、リムに中空状の副気室を有するとともに、機械的強度に優れ、安定した走行を実現可能な車両用ホイールの製造方法を提供する。

本発明は、以下の車両用ホイールの製造方法を提供するものである。

［１］リムとディスクとを備え、前記リムの外周に副気室が形成される車両用ホイールの製造方法であって、素材を押出成形して、前記副気室と略同じ断面形状を有する筒状の一次成形品を得る押出成形工程と、前記一次成形品を湾曲させて、二次成形品を得る曲げ加工工程と、前記二次成形品を長手方向に略直角に切断して、所定の長さの三次成形品を得る切断工程と、前記三次成形品の側端に蓋材を当接して固着し、内部に中空を有する四次成形品を得る工程と、二以上の前記四次成形品を前記リムの外周に環状に配設し、前記リムの外周に形成される副気室を得る工程とを有する車両用ホイールの製造方法。

［２］タイヤと前記リムとの間に形成されるタイヤ主気室と、前記副気室とを連通させる連通部を少なくとも一つ設ける工程を有する前記［１］に記載の車両用ホイールの製造方法。

［３］前記素材が、金属、樹脂、及びゴムからなる群から選択される少なくとも一種を含む材料からなるものである前記［１］又は［２］に記載の車両用ホイールの製造方法。

［４］前記副気室の総体積が前記タイヤ主気室の体積の２〜２５％である［１］〜［３］のいずれかに記載の車両用ホイールの製造方法。

本発明の車両用ホイールの製造方法では、内部に中空を有する副気室形成部材が押し出し成形等により加工された後、リムの外周に取り付けられるので、機械的強度に優れ、副気室の気密性が確保され十分な共鳴吸音効果が得られる車両用ホイールを簡便かつ高精度に製造することができる。

以下、本発明の最良の実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜、設計変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。

図１（ａ）は、本実施の形態により製造された車両用ホイール１を模式的に示す平面図、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す車両用ホイールを、その回転軸を含む平面で切断した断面図である。また、図２は、図１（ｂ）に示す車両用ホイールのリムの周辺部分を拡大した拡大端面図、図３は、図２に示す車両用ホイールの断面図である。

本実施の形態により製造された車両用ホイール１は、図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すような、タイヤを装着するためのリム２と、リム２を支えるディスク９とを備え、リム２の外周面に中空状の副気室５が形成された車両用ホイール１であって、図２及び図３に示すように、副気室５は、リム２の外周全周に亘って配設された二以上の気室形成部材４から構成されている。

図４は、本発明の実施の一形態を示すフロー図である。
ステップＳ１は押出成形工程であり、図５に示すように、素材が押出成形され、前記副気室５と略同じ断面形状を有する筒状の一次成形品４ａが得られる。一次成形品４ａは、円筒状、矩形筒状等筒状であればいずれでもよいが、湾曲させてリム２の外周に配設しやすいように矩形筒状であることが好ましい。

前記素材は、金属、樹脂、及びゴムからなる群から選択される少なくとも一種を含む材料からなることが好ましい。金属製の素材としては、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ものを挙げることができ、アルミニウム合金製であることがさらに好ましい。なお、本実施の形態において、主成分とは、リム２全体に対する含有割合が８０質量％以上の成分のことをいう。

ステップＳ２は曲げ加工工程であり、図６に示すように、ステップＳ１で押出し成形された一次成形品４ａが、内周面が一定の曲率半径Ｒを有するように湾曲され、二次成形品４ｂが得られる。曲率半径Ｒは、副気室５を設けるリム２の外周面の曲率半径Ｒと同じであることが好ましい。

ステップＳ３は切断工程であり、図７に示すように、ステップＳ２で曲率半径Ｒに湾曲された二次成形品４ｂがその長手方向軸に略直角な面に切断され、所定の長さを有する三次成形品４ｃが得られる。

本実施の態様では、図１〜３に示すように、リム２の全周に四個の副気室５が設けられている。この場合には、ステップＳ３においてリム２の外周の一周の長さの４分の１に相当する長さに切断され、同じ長さの三次成形品４ｃが四個加工される。なお、ステップＳ４で三次成形品４ｃの端部に蓋材７を取り付けるので、通常、ステップＳ３ではリム２の外周の一周の４分の１の長さから蓋材７二個の厚さを差し引いて切断される。また、図３のように三次成形品４ｃの端部すべてに蓋材７を取り付けるのではなく、一方の端部のみに蓋材７を取り付ける場合には、三次成形品４ｃは蓋材７一個の厚さを差し引いて切断されることになる。

副気室５はリム２の周方向に四個に限定されることはなく、走行中の空洞共鳴音を減少させる共鳴吸収を良好に行うためには、二個以上であればよい。三個以上に副気室５が区画されていることが好ましく、四個に区画されていることがさらに好ましい。また、副気室５をリム２の外周に軸方向に二以上配設することも可能である。

ステップＳ４は側端開口部を塞ぐ工程であり、図８（ａ）に示すように、ステップＳ３で切断された三次成形品４ｃの側端に蓋材７が当接されて固着され、四次成形品４ｄが得られる。四次成形品４ｄの内部には中空の副気室５が形成される。なお、本実施の態様において前述の一次成形品４ａから四次成形品４ｄを副気室形成部材４ということもある。

三次成形品４ｃの側端開口部を塞ぐ方法としては、図８（ａ）に示すように、溶接により溶着する方法、図８（ｂ）に示すように、ビスにより固着する方法、例えばダイカスト法で成型された一面に凸部を有する蓋材７を、図８（ｃ）に示すように、その凸部を三次成形品４ｃの側端開口部の内面に圧入し、カシメ止めする方法などがある。副気室５の気密性を保つことができれば、いずれの方法でもよい。

ステップＳ５はリム２の外周に副気室５が形成される工程であり、図２に示すように、ステップＳ４で得られた二以上の四次成形品４ｄ（副気室形成部材４）がリムの外周に環状に配設される。例えば、副気室形成部材４が金属性の場合には、リム２に溶接等によって接合することができる。
別の態様としては、図９に示すように、副気室形成部材４にビス止め用フランジを設け、リム２にビス止めにより固定することもできる。

本実施の形態の車両用ホイールの製造方法において、タイヤとリム２との間に形成されるタイヤ主気室と副気室５とを連通させる連通孔６がそれぞれの副気室５に一個以上穿設されることが好ましい（この連通孔６は請求項の「連通部」に相当する）。このように連通孔６を穿設することにより、連通孔６と副気室５とがヘルムホルツ共鳴吸音器となり、走行中の空洞共鳴音を減少させる共鳴吸収が可能となる。

副気室形成部材４に連通孔６を設ける工程は、上記工程のどの段階でもよいが、連通孔６はそれぞれの副気室５においてタイヤ主気室面の中央部に設けられることが好ましく、この点を考慮すると、副気室形成部材４が一定の長さに切断される切断工程（ステップＳ３）の後が好ましい。また、例えば穿設により発生する金屑を副気室５から容易に取り除くことができることを考慮すると、側端開口部を塞ぐ工程（ステップＳ４）の前が好ましい。なお、量産性を考慮する場合には、ステップＳ１後の平面状態の一次成形品に対して連通孔６を形成しても良い。

本実施の態様において、副気室５と連通孔６とは、良好な共鳴吸収の効果を得るために、下記式（１）の関係を満たすように副気室形成部材４を加工し、連通孔６を穿設することが好ましい。

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

副気室５と連通孔６とを有する車両用ホイール１を、上記式（１）の関係を満たすように製造することにより、車両用ホイール１に装着したタイヤの空洞共鳴音と同程度の周波数の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良好に減少させることができる。なお、それぞれの副気室５に穿設する連通孔６の数を異ならせる場合には、前記式（１）におけるＮは一つの副気室５に穿設する連通孔６の平均個数とする。

本実施の形態の車両用ホイールの製造方法において、副気室５の総体積がタイヤ主気室の体積の２〜２５％であることが好ましく、３〜１５％であることがさらに好ましい。副気室５の総体積がタイヤ主気室の体積の２％未満となった場合には、車両用ホイール１の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、車両用ホイール１によって共鳴吸収を行う場合に、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。

副気室形成部材４の厚さは、車両用ホイール１の大きさや、その材質等によっても異なるが、例えば、１〜８ｍｍであることが好ましく、０．５〜５ｍｍであることがより好ましい。副気室形成部材４が薄過ぎると、タイヤの装着時や車両の走行時に副気室５の形状が変化してしまうことがある。逆に、厚すぎると車両用ホイール１が必要以上に重くなってしまい、走行時における燃料消費率が低下する。

本実施の形態においては、リム２やディスク９を形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１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。

本実施の形態においては、リム２やディスク９を形成する方法について特に制限はない。例えば、アルミニウム合金を溶融し、溶融したアルミニウム合金を鋳型に注入して凝固させることによってリム２やディスク９とを一体成型することができる。別の方法としては、ディスク９を、アルミニウム合金等の金属板材をプレス加工等することにより成型されたリム２の円筒内に、鋳造等により成型されたディスク９を取り付けてなる２ピースホイールとすることもできる。

副気室形成部材４が樹脂製のものである場合には、ステップＳ５において、リム２に接着材等によって接続することができる。なお、樹脂製の副気室形成部材４としては、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリプロピレン樹脂からなる群から選択される少なくとも一種から構成されていることがさらに好ましい。

さらに、副気室形成部材４がゴム製のものである場合には、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、アクリルゴム、多硫化ゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、フッ素ゴム、水酸化ニトリルゴム、及びエピクロルヒドリンゴムからなる群から選択される少なくとも一種から構成されていることがさらに好ましい。

以上説明したように、本実施の形態の車両用ホイールの製造方法によれば、機械的強度に優れ、また、副気室の気密性が確保されるので共鳴吸音効果が得られる車両用ホイールを簡便かつ高精度に製造できる。

本発明の車両用ホイールの製造方法は、リムの外周に中空状の副気室を有する車両用ホイールの製造に利用することができる。

本発明の一の実施の形態による車両用ホイールを模式的に示す平面図である。 図１（ａ）に示す車両用ホイールの回転軸を含む平面で切断した断面図である。 図１（ｂ）に示す車両用ホイールのリム周辺部の拡大図である。 図２に示す車両用ホイールの断面図である。 本発明の一の実施の形態を示すフロー図である。 素材を押出成形された一次成形品を示す説明図である。 湾曲に曲げ加工された二次成形品を示す説明図である。 一定の長さに切断された三次成形品を示す説明図である。 四次成形品の側端の一態様を示す断面図である。 四次成形品の側端の別の一態様を示す断面図である。 四次成形品の側端のさらに別の一態様を示す断面図である。 車両用ホイールの別の一態様を示すリム周辺部の拡大図である。

符号の説明

１…車両用ホイール、２…リム、４…副気室形成部材、５…副気室、６…連通孔、７…蓋材、９…ディスク。

Claims (4)

1. リムとディスクとを備え、前記リムの外周に副気室が形成される車両用ホイールの製造方法であって、
   素材を押出成形して、前記副気室と略同じ断面形状を有する筒状の一次成形品を得る押出成形工程と、
   前記一次成形品を湾曲させて、二次成形品を得る曲げ加工工程と、
   前記二次成形品を長手方向に略直角に切断して、所定の長さの三次成形品を得る切断工程と、
   前記三次成形品の側端に蓋材を当接して固着し、内部に中空を有する四次成形品を得る工程と、
   二以上の前記四次成形品を前記リムの外周に環状に配設し、前記リムの外周に形成される前記副気室を得る工程と
   を有する車両用ホイールの製造方法。
2. タイヤと前記リムとの間に形成されるタイヤ主気室と、前記副気室とを連通させる連通部を少なくとも一つ設ける工程を有する請求項１に記載の車両用ホイールの製造方法。
3. 前記素材が、金属、樹脂、及びゴムからなる群から選択される少なくとも一種を含む材料からなるものである請求項１又は２に記載の車両用ホイールの製造方法。
4. 前記副気室の総体積が前記タイヤ主気室の体積の２〜２５％である請求項１〜３のいずれかに記載の車両用ホイールの製造方法。

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