JP2010030374A - 車両用ホイール - Google Patents
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Abstract
【解決手段】車両用ホイール10の全面には、厚さ5〜40μmのクリア塗装の下塗り層13が形成され、更に、リム11の内周面11e、ディスク12の特定部位を除く表面に厚さ300μmの遮熱断熱コーティングを施して遮熱断熱層14を形成する。ここで特定部位とは、車両用ホイール10の車軸ハブと接する面であるハブフランジ部と当接するハブ当接面19、及びハブ軸の外周面と接するハブ穴17の内周面17b、並びに、車両用ホイール10を車軸ハブのハブボルトで取り付けるためのボルト穴18の縁部のハブナットの締め付け座面であるボルト穴座面18a、及びボルト穴18の内周面18bである。
【選択図】図1
Description
また、ウェル部にタイヤを装着する作業時にリム外周面に取り付けた発熱体を損傷してしまう虞があるという課題があった。
ここで、「車軸ハブへの取り付けに関わる面」とは、車両用ホイールの車軸ハブと接する面、並びに、車両用ホイールを車軸ハブのハブボルトに取り付けるためのボルト穴の縁部のハブナットの締め付け座面及びボルト穴の内周面である。
ちなみに、車両用ホイールの車軸ハブへの取り付けに関わる面にはコーティング部を形成しないので、例えば、車軸ハブのハブフランジ部に、ディスクロータを挟んでホイールのディスクを取り付けた、ディスクブレーキの場合、制動操作を行うたびに、ディスクロータに発生した摩擦熱が、車両用ホイールの車軸ハブへの取り付けに関わる面を通じて車両用ホイールのディスクに熱伝導、つまり、入熱される。
その結果、車両用ホイールのディスクの温度が上昇するので、タイヤ空気室やタイヤのビード部からリム、そして、ディスクへの伝熱量が低下し、放熱が抑制される。
また、ディスクロータにおける摩擦熱が車両用ホイールのディスクに伝熱される量が多い場合は、リムを介してタイヤやタイヤ空気室を加熱することもできる。
以下に、本発明の第1の実施形態に係る車両用ホイールについて図を参照しながら詳細に説明する。
図1は、本実施形態に係る車両用ホイールにタイヤを装着した車軸中心線から上側の正面断面図である。
図1に示すように、車両用ホイール10は、タイヤ20を装着するためのリム11と、このリム11を図示しない車軸ハブに連結するためのディスク12とから構成される。
なお、タイヤ20に関して、符号21bはトレッド部を示す。
なお、ボルト穴18の車両外側の縁部に前記ハブナットの締め付け面と当接するボルト穴座面18aが形成されている。
なお、これらの材料に限定されるものではなく、スチール(鋼)等から形成されるものであっても良い。また、車両用ホイール10は、スポークホイールであっても良い。
ここで特定部位とは、請求項に記載の「車軸ハブへの取り付けに関わる面」であり、車両用ホイール10の車軸ハブと接する面である、前記したハブフランジ部と当接する図1に示すハブ当接面19、及びハブ軸の外周面と接するハブ穴17の内周面17b、並びに、車両用ホイール10を車軸ハブのハブボルトで取り付けるためのボルト穴18の縁部のハブナットの締め付け座面であるボルト穴座面18a、及びボルト穴18の内周面18bである。
なお、ディスク12の車両外側の表面の前記特定部位を除く面には、遮熱断熱層14の上に更に保護層15を形成する。この保護層15は、車両用ホイール10の外観を綺麗に見せるための仕上げ塗装であり、擦れ傷等を受けにくい強度を有する保護塗装の役目もしている。
遮熱断熱層14は、遮熱性と断熱性を有する無機材料(フィラー)を有機材料(樹脂又はゴム)に配合した塗装材で形成する。ばね下重量の増加を最小限に抑えるために、より薄く軽量にコーティングするには、中空の微小無機フィラーを使用するのが望ましい。
また、遮熱断熱層14の塗装材としては、遮熱断熱性能の確保と同時に、塗装材の練り工程、塗装工程、タイヤ組込み工程、車両への車両用ホイール取付け工程での衝撃、せん断力、削り傷、車両の走行中に跳ねた異物等との擦れに耐える程度、又は生じた傷が成長して欠落やはがれが生じにくい程度の強度と対摩耗性が確保できる微小無機フィラーの選定と配合及び塗膜厚さの選定が必要であり、本実施の形態の塗装剤及び塗膜厚さに限らない。
ここでは、水溶性塗料を例に説明する。表1は塗装材の配合比(%)を容積比で示したものである。
遮熱断熱層14を形成するための塗装材は、特開平11−323197号公報にも記載されているように、低熱伝導度(高断熱性)とするには中空粒子を稠密に且つ多層に分散させたものが適している。そして、中空粒子としては、強度が高く塗料との混練工程、塗装工程、タイヤ組み込み工程や、車両用ホイール10の車両への取り付け工程でも、中空粒子内に塗料が入りこまない(多孔質やオープンポア構造でない中空体)ものが適している。そのような中空粒子の候補としては、前記した中空の微小無機フィラーとして、セラミック中空粒子(以下、中空粒子をバルーンと称する)、シリカバルーン、ガラスバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン等が考えられる。特に、高強度の中空の微小無機フィラーとしてセラミックバルーンが挙げられ、セラミックの組成としては、例えば、ジルコニア、チタニア複合物、ホウ化ケイ素系セラミックが挙げられる。
なお、ここでいう真空とは雰囲気圧よりも気圧が低い状態をいい、絶対真空を意味するものではない。
更に、半透明よりも透明である方がより反射性に優れており好ましい。また、透明もしくは半透明であれば無色である必要はなく、色が付いていても良い。このような条件に対し、前記したセラミックの中でもホウ化ケイ素系セラミックは高い透明性を有するため、最も好適である。セラミックバルーンの粒子径は5〜50μmのものを用いる。この粒子径範囲は経験上、塗膜外観、塗装作業性、塗膜物性、及び遮熱機能性の点から最適の範囲である。
これら、構造保持材としてのアクリル系ポリマとシリカ粒子は、特開平11−323197号公報の段落[0026],[0027]に記載されているように、溶液に分散させたときに、分子間の水素結合、配位結合、ファンデルワールス力などの非共有結合によっていわゆる足場構造を形成し、この足場構造が形成されている溶液中にセラミックバルーン等の粒子を存在させると、セラミックバルーンは足場構造の中に取り込まれた状態となり、溶液中においてバブルの均一分布状態が保持される。
なお、(Co,Fe)(Fe,Cr)2O4やCr2O3等の赤外線反射複合酸化物系黒顔料を加えても良い。
このとき、ホイール周方向の一方側やホイール幅方向の一方側に塗膜が偏らないようにすることが必要である。例えば、冶具を用いてホイール中心軸を水平に保った状態の車両用ホイール10を、ホイール中心軸周りにゆっくり回転させながら塗布し、且つ、乾燥状態がある程度進み、垂れがなくなるまでその回転を維持する手法や、塗装を数回に分け、塗布した表面を乾燥させてから次の塗装を行なう手法等により、より均一な層となる工程が好ましい。
また、車両用ホイール10を水平に寝かせた状態にして、塗装を数回に分け、塗布した表面を乾燥させてから次の塗装を行なっても良い。
このようにすることで、ホイール周方向の一方側やホイール幅方向の一方側に塗装材が偏ることや、ディスク12から内周面11e側に流れてディスク12の表面の遮熱断熱層14が薄くなることが防止できる。
なお、遮熱断熱層14がある程度表面が乾燥した半乾燥状態で、前記したマスキングテープを剥がす。
比較例の通常のクリア塗装の下塗り層13だけの遮熱断熱層を有しない車両用ホイール10Aの場合、タイヤ20の自己発熱による熱は、以下の3つの経路で放熱される。
(1)矢印Aで示したようにタイヤ20の表面から大気に放熱される経路
(2)矢印Bで示したようにビード部21aから、ビードシート部11aを経て、リム11、ディスク12を介して大気に放熱される経路
(3)矢印Cで示したようにタイヤ空気室MC内の空気を加熱して、リム11、ディスク12を介して大気に放熱、若しくは、タイヤ20の内面から直接リム11へ熱放射により熱伝達されて、リム11,ディスク12を介して大気に放熱される経路
この場合、車両が停止して十分タイヤの温度が低下した低温状態からの走行開始で、60km/hの速度で30分走行したとき、比較例の曲線L2Aよりタイヤトレッド部温度が5℃高くなることがわかった。また、タイヤ空気室MCの温度は、図示しないが比較例の場合よりも8℃上昇することが分かった。
また、図3の(b)のグラフは、(a)と同一条件の下でのタイヤ空気室MCの圧力の時間推移を示した図である。縦軸がタイヤ20のタイヤ空気室MCの圧力を、横軸は車両が走行開始してからの経過時間を表わしたものであり、曲線L1Bは、遮熱断熱層14を有する場合、曲線L2Bは、遮熱断熱層14を有しない場合を示している。
タイヤ空気室MCの圧力は、比較例の場合よりも5kPa上昇した。また、60km/hの速度で30分走行した後停止した場合の、タイヤ空気室MCの圧力は、本実施形態の場合の曲線L1Bでは、10分間当たり7kPaの割合で圧力が低下したのに対し、比較例の曲線L2Bの場合10分間当たり10kPaの割合で圧力が低下し、本実施形態における遮熱断熱層14の効果が歴然と現れ、車両が一時停止や駐車をしても、タイヤ20の温度低下が抑制される。
その結果、転がり抵抗がその分低下し、燃費(km/l)が1%向上することが分かった。また、走行中のタイヤの温度が上昇することにより、比較例の場合よりもタイヤのゴムの損失(磨耗)が少なくなり、転がり抵抗を低減し、燃費(km/l)の向上に寄与できる。
更に、特願2008−100438における車両用ホイールのリムの外周面、つまり、タイヤ空気室の空気と接するリムのウェル部と、タイヤのビード部と接触するリムのビードシート部及びリムフランジ部を遮熱断熱層でコーティングする場合よりも、遮熱断熱層14の厚さを薄くすることが可能である。
また、ハブ穴17の内周面17b、ボルト穴18の内周面18bにも遮熱断熱層14を形成しないので、車両用ホイール10を車軸ハブに取り付け、取り外し作業に伴う遮熱断熱層14への傷を付ける可能性を減じ、その傷が更に進展する可能性も減じることができる。
また、ハブ当接面19には遮熱断熱層14を形成しないので、例えば、車軸ハブのハブフランジ部に、ディスクロータを挟んで車両用ホイール10のディスク12を取り付けた、ディスクブレーキの場合、制動操作を行うたびに、ディスクロータに発生した摩擦熱が、ハブ当接面19を通じてディスク12に熱伝導、つまり、入熱される。
その結果、ディスク12の温度が上昇するので、タイヤ空気室MCやタイヤ20のビード部21aからリム11、そして、ディスク12への伝熱量が低下し、放熱が抑制される。
また、ディスクロータにおける摩擦熱がディスク12に伝熱される量が多い場合は、リム11を介してタイヤ20やタイヤ空気室MCを加熱することもできる。
次に、第2の実施形態に係る車両用ホイールについて説明する。
第1の実施形態では、遮熱断熱層14を下塗り層13の上に塗装で形成することとしたが、本実施形態では遮熱断熱層14を予めベースフィルムの上に形成したものを用いることとする。
すなわち、遮熱断熱層14をベースフィルムの上に厚く、例えば、2mm厚に塗布して形成(以下、遮熱断熱層14をベースフィルムの片面に形成したものを「遮熱断熱層形成ベースフィルム」と称する)し、半乾燥後に、ディスク12の遮熱断熱層14を形成する部分の立体的形状に沿うように、遮熱断熱層14を押し潰さないように遮熱断熱層14の厚みを確保しながら、加熱プレス成型し、不要な部分を裁断除去する。
そして、前記プレス成型後の遮熱断熱層形成ベースフィルムの他の面(遮熱断熱層14が形成されていない側の面)に接着材を塗布し、又、ディスク12の遮熱断熱層14を形成する部分の下塗り層13上にも接着剤を塗布し、接着剤を塗布された面同士を対向させて、遮熱断熱層形成ベースフィルムをディスク12の遮熱断熱層14を形成する部分に貼着する。
本実施形態のようにベースフィルムの片面に遮熱断熱層14を厚く形成した後、接着する方法(フィルム貼着法)も、請求項に記載の「遮熱断熱コーティング」は含む。
11 リム
11a ビードシート部
11b リムフランジ部
11c ウェル部
11d 外周面
11e 内周面
12 ディスク
13 下塗り層
14 遮熱断熱層(コーティング部)
15 保護層
17 ハブ穴
17a 中心軸
17b 内周面
18 ボルト穴
18a ボルト穴座面
18b 内周面
19 ハブ当接面
20 タイヤ
21a ビード部
21b トレッド部
MC タイヤ空気室
Claims (2)
- リム外周面以外の外気と接するホイール面に、遮熱断熱コーティングによるコーティング部を形成したことを特徴とする車両用ホイール。
- 前記コーティング部は、車軸ハブへの取り付けに関わる面を含まないことを特徴とする請求項1に記載の車両用ホイール。
Priority Applications (1)
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