JP2008143288A - 車両用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】別体で内部が中空の副気室部材１３を複数製造する副気室部材形成工程と、布製の帯状体３０に硬化性樹脂を含浸させる含浸工程と、リム外周面４上に帯状体３０を巻きつけて更に帯状体３０上に副気室部材１３を配置する装着工程と、硬化性樹脂を硬化させて副気室部材１３を固定する硬化工程と、を行う。
【選択図】図１

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及び特許文献２参照）。

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 特開２００３−３２６９０７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する問題や、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。

また、特許文献２に示すリムホイールは、リムと蓋部材と隔壁とで囲まれる副気室が形成されているが、蓋部材や隔壁の固定手段としてはネジ等を使用している。そのため、加工に伴うコストや作業時の工数の増加といった問題が避けられない。また更に、ネジ穴を形成することによる強度低下やタイヤバランスへの影響もある。

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を複数製造する副気室部材形成工程と、布製の帯状体に硬化性樹脂を含浸させる含浸工程と、リム外周面上に帯状体を巻きつけて更に帯状体上に副気室部材を配置する装着工程と、硬化性樹脂を硬化させて副気室部材を固定する硬化工程と、を含む車両用ホイールの製造方法。

［２］ 副気室部材が、リム外周面と接する面において開口部を有した蓋部材である請求項１に記載の車両用ホイールの製造方法。

［３］ 硬化性樹脂が光硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂である［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、別体で形成された内部が中空の副気室部材が、硬化性樹脂を含浸させてリム外周面上に巻き付けられた布製の帯状体上に環状に配置され、硬化性樹脂が硬化することにより固定されてなる車両用ホイール。

［５］ 副気室部材が、リム外周面と接する面において開口部を有した蓋部材である［４］に記載の車両用ホイール。

［６］ 硬化性樹脂が光硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂である［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、タイヤ主気室と該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］のいずれか一つに記載の車両用ホイール。

本発明によれば、硬化性樹脂を含浸させた布製の帯状体をリム外周面上に巻きつけて、その上に副気室部材を配置して硬化性樹脂を硬化させて固定することで副気室が得られるため、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。溶接や、ビス止め等が必要ないため、作業工数の低減が可能である。更に、硬化性樹脂を含浸させた布製の帯状体をリム外周面に巻きつけることで、副気室部材を固定する素地とするが、リム径やリム外周面の形状が異なる場合であっても布製の帯状体の寸法を適宜変更することで容易に対応することができる。

また、溶接等を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、副気室部材を別体で形成する材料として熱可塑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。

本発明によれば、光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂を使用するため、光や熱によって硬化時間を制御することができる。光硬化性樹脂の場合には、リム外周面上に巻きつけた状態の光硬化性樹脂を含浸させた布製の帯状体上に副気室部材を固定させながら光源からの光を照射することで、副気室部材を固定することができる。また、熱硬化性樹脂の場合にも同様にして熱硬化性樹脂を含浸させた布製の帯状体上で、熱源からの熱を照射することで、副気室部材を固定することができる。このようにして、副気室部材を固定する工程において作業工数を低減することが可能となる。

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１、図２、図３はそれぞれ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、Ａ−Ａ断面図および一部破断斜視図である。図中の矢印はホイール軸方向１９を示す。図４はリム外周面と接する面において開口部を有した蓋部材１４の模式的断面図である。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３を備えた車両用ホイールであり、図４で示されるような別体で形成された蓋部材１４が、図１、図２及び図３に示されるようにリム外周面４上に巻きつけられた硬化性樹脂を含浸した布製の帯状体３０上に固定されている。また本発明の車両用ホイールは図１に示されるような副気室３を備えている。

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。
まず、副気室部材形成工程において、別体で図４に示されるようなリム外周面と接する面において開口部を有した蓋部材１４を形成する。この蓋部材１４を図１、図２及び図３に示す車両用ホイールの副気室部材１３として用いた場合で説明する。

含浸工程においては、主として繊維で構成された帯状体に硬化性樹脂を含浸させる。このとき、帯状体３０の寸法を、リム外周面や副気室部材の寸法によって適宜対応させておくと良い。また、硬化性樹脂は、熱硬化性樹脂であっても、光硬化性樹脂であっても良い。光硬化性樹脂の種類としては、可視光硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、等が挙げられるが、作業時における利便性の観点から非照射時の可使時間が長いものや、照射時の硬化時間が短いものが好ましい。また、可視光硬化性のものは、通常照明として使用されているランプ等を流用することが可能であり、人体への影響もない。熱硬化性樹脂としては、常温では硬化時間が長く、熱源からの熱によって比較的低い温度でも硬化開始するものが好ましい。

装着工程においては、図１に示すように、リム外周面４上に硬化性樹脂を含浸させた布製の帯状体３０を巻きつける。更にリム外周面４に巻きつけられた帯状体３０上に副気室部材１３を環状に配置して治具などで固定しておく。リム外周面４は、表面を荒く加工しておくことで、帯状体３０が硬化した際に接着性を高くすることができる。リム外周面４を旋盤加工する際に、リムの回転速度を遅くするか、切削刃のホイール軸方向の送りスピードを上げることで、表面を荒くすることができる。

硬化工程において、硬化性樹脂が光硬化性樹脂である場合には、続いて図５に示すように光源３１より光を照射して硬化樹脂を硬化させて副気室部材１３を固定する。硬化性樹脂が熱硬化性樹脂である場合には、同様にして熱源を用いて熱硬化性樹脂を硬化させて副気室部材１３を固定する。このとき、副気室部材１３の内側には、光や熱が行き届きにくい箇所において硬化時間が遅れるが、硬化性樹脂が放置状態で自然に硬化するものであれば問題はない。

なお、図１の副気室部材１３には、あらかじめ連通孔５を所定間隔に一つ以上穿設し、形成される副気室３、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。

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、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、副気室部材として必要な機械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副気室部材１３をそれぞれ別体で製造し、副気室部材１３を、硬化性樹脂を含浸させてリム外周面４に巻きつけた布製の帯状体３０上にて硬化性樹脂を硬化させることで固定している。このように、リム外周面４上に複数の副気室３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副気室部材１３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）

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。

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Ａ−Ａ断面図である。 本発明の車両用ホイールを模式的に示す一部破断斜視図である。 副気室部材の一例を示す断面図である。 副気室部材をリム外周面の帯状体上に固定する工程を模式的に説明する説明図である。

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、１３…副気室部材、１４…蓋部材、１９…ホイール軸方向、３０…帯状体、３１…光源。

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する副気室部材形成工程と、布製の帯状体に硬化性樹脂を含浸させる含浸工程と、前記リム外周面上に前記帯状体を巻きつけた後に前記帯状体上に前記複数の副気室部材を配置する装着工程と、前記硬化性樹脂を硬化させて前記副気室部材を固定する硬化工程と、を含む車両用ホイールの製造方法。
2. 前記副気室部材が、前記リム外周面と接する面において開口部を有した蓋部材である請求項１に記載の車両用ホイールの製造方法。
3. 前記硬化性樹脂が光硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂である請求項１又は２に記載の車両用ホイールの製造方法。
4. 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、
   別体で形成された内部が中空の副気室部材が、硬化性樹脂を含浸させてリム外周面上に巻き付けられた布製の帯状体上に環状に配置され、前記硬化性樹脂が硬化することにより固定されてなる車両用ホイール。
5. 前記副気室部材が、前記リム外周面と接する面において開口部を有した蓋部材である請求項４に記載の車両用ホイール。
6. 前記硬化性樹脂が光硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂である請求項４又は５に記載の車両用ホイール。
7. 前記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、タイヤ主気室と前記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のいずれか一項に記載の車両用ホイール。

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