JP4569309B2 - 車輪 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、自動車において採用される車輪、特に、車輪の状態（例えば、タイヤの空気圧、タイヤの温度、ホイールの歪等）を検出するための車輪状態検出ユニットを搭載可能な車輪に関する。

タイヤの空気圧を検出するための空気圧検出ユニットを搭載可能な車輪は、例えば、下記特許文献１に示されていて、同車輪においては、空気圧検出ユニットの搭載有無に応じて、当該車輪のアンバランス量およびアンバランス範囲（アンバランスが生じる領域）が異なるようになる。
特開２００２−２８３８０１号公報

上記した特許文献１に示されている車輪においては、ホイールの回転中心（すなわち車輪回転中心）に対して空気圧検出ユニットと略対称となるように、ホイールのリム部またはディスク部に空気圧検出ユニットの重量に相当する相当重量部を設けて、当該車輪の目標重心位置（設計上の重心位置）がホイールの回転中心に略一致するように設定されている。このため、上記した特許文献１に示されている車輪では、空気圧検出ユニットが当該ホイールに搭載されると、ホイールの回転中心に対する重量のアンバランスが略解消される。

しかし、上記した特許文献１に示されている車輪では、空気圧検出ユニットが当該ホイールに搭載されない場合、当該ホイールのリム部またはディスク部に設けた相当重量部によって、空気圧検出ユニットの重量に相当する重量のアンバランスが生じて、車輪の回転バランス調整を行うときに用いるバランスウエイトの最大値が、当該ホイールに空気圧検出ユニットが搭載される場合に比して、空気圧検出ユニットの重量相当分大きくなり、少量のバランスウエイトにて車輪の回転バランス調整を適切に行うことができなくなる場合が生じる。

かかる問題は、空気圧検出ユニットが搭載されない車輪に採用されるホイールにおいて、同ホイールのリム部またはディスク部に空気圧検出ユニットの重量に相当する相当重量部を設けなければ、解消することが可能である。しかし、この場合には、空気圧検出ユニットが搭載される車輪のためのホイール（空気圧検出ユニットの重量に相当する相当重量部を設けたホイール）とは別に、空気圧検出ユニットが搭載されない車輪のためのホイール（空気圧検出ユニットの重量に相当する相当重量部を設けていないホイール）を準備する必要があり、二種類のホイールを製造・管理する必要があって、コスト面等において新たな問題が発生する。

上記した問題は、タイヤの空気圧を検出するための空気圧検出ユニットを搭載可能な車輪のみならず、例えば、タイヤの温度、またはホイールの歪等の車輪の状態を検出するための車輪状態検出ユニットを搭載可能な車輪においても同様に発生するものである。そこで、本発明では、上記した問題を解消すべく、車輪の状態を検出するための車輪状態検出ユニットをエアバルブに一体的に組付けた状態で搭載可能な車輪において、前記車輪状態検出ユニットの搭載時には、当該車輪の目標重心位置が車輪回転中心よりユニット取付位置側に偏移し、前記車輪状態検出ユニットの非搭載時には、当該車輪の目標重心位置が車輪回転中心より反ユニット取付位置側に偏移するように設定したことに特徴がある。

本発明による車輪においては、各アンバランス許容値が各規定値と定められている単一種類の車輪（ホイールとタイヤで構成されている）を採用して、車輪状態検出ユニットを搭載した車輪と、車輪状態検出ユニットを搭載していない車輪を構成する際に、各車輪のアンバランス量とアンバランス範囲を最適化すること、すなわち、車輪状態検出ユニットを搭載した車輪では、当該車輪の目標重心位置を車輪回転中心よりユニット取付位置側に偏移させて、アンバランス量およびアンバランス範囲の中心（製作誤差による製品バラツキの中心）を車輪回転中心よりユニット取付位置側に偏移させること、また、車輪状態検出ユニットを搭載しない車輪では、当該車輪の目標重心位置を車輪回転中心より反ユニット取付位置側に偏移させて、アンバランス量およびアンバランス範囲の中心を車輪回転中心より反ユニット取付位置側に偏移させることが可能である。

このため、車輪状態検出ユニットの非搭載時において当該車輪の目標重心位置が車輪回転中心と略一致するように設定した車輪に車輪状態検出ユニットを搭載した場合（すなわち、アンバランス量およびアンバランス範囲の中心が車輪回転中心よりユニット取付位置側に車輪状態検出ユニットの重量相当分偏移する場合）、或いは、車輪状態検出ユニットの搭載時において当該車輪の目標重心位置が車輪回転中心と略一致するように設定した車輪に車輪状態検出ユニットを搭載しなかった場合（すなわち、アンバランス量およびアンバランス範囲の中心が車輪回転中心より反ユニット取付位置側に車輪状態検出ユニットの重量相当分偏移する場合）において、その車輪の回転バランス調整を行うときに用いるバランスウエイトの最大値に比して、本発明による車輪は各車輪（車輪状態検出ユニットを搭載した車輪および車輪状態検出ユニットを搭載していない車輪）の回転バランス調整を行うときに用いるバランスウエイトの最大値を、車輪状態検出ユニットの重量の例えば半分相当分程度、小さくすることが可能である。

したがって、本発明による車輪においては、車輪状態検出ユニットを搭載した車輪と、車輪状態検出ユニットを搭載していない車輪を構成する際に、単一種類の車輪（ホイールとタイヤ）を採用して、部品の共用に伴うコスト低減を図ることができるとともに、各車輪の回転バランス調整を重量の増大を抑えたバランスウエイト（例えば、増大量を車輪状態検出ユニットの重量の半分相当としたバランスウエイト）にて適切に行うことが可能である。

また、本発明の実施に際して、前記目標重心位置は前記車輪状態検出ユニットの搭載位置と車輪回転中心を結ぶ直線およびその延長線の近傍に設定されていることも可能である。この場合には、当該車輪におけるアンバランス量の大きな範囲を少なくすることが可能であり、各車輪の回転バランス調整を行う際に重量の大きなバランスウエイトが採用される頻度を少なくすることが可能である。

また、本発明の実施に際して、前記車輪状態検出ユニットの搭載時における前記目標重心位置のユニット取付位置側への偏移量は、前記車輪状態検出ユニットの非搭載時における前記目標重心位置の反ユニット取付位置側への偏移量に略等しい（すなわち、上記した各目標重心位置の偏移量が同一である場合と同じ重量のバランスウエイトで対応できる程度のものである）ことも可能である。また、前記車輪状態検出ユニットの搭載時におけるアンバランス量と前記車輪状態検出ユニットの非搭載時におけるアンバランス量が同程度となるようにアンバランス範囲の中心が車輪回転中心より同程度に偏移（オフセット）している（すなわち、上記した各オフセットの量が同一である場合と同じ重量のバランスウエイトで対応できる程度のものである）ことも可能である。

この場合には、車輪状態検出ユニットを搭載した車輪の回転バランス調整を行うときに用いるバランスウエイトの最大値と、車輪状態検出ユニットを搭載していない車輪の回転バランス調整を行うときに用いるバランスウエイトの最大値を略等しくすることが可能であり、車輪の回転バランス調整を行うときに用いるバランスウエイトの重量を小さい値（車輪状態検出ユニットを除く車輪のアンバランス許容値と、車輪状態検出ユニットの重量の略半分相当との和程度の小さい値）に制限することが可能である。

以下に、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明による車輪Ａ１およびＡ２を示していて、各車輪Ａ１，Ａ２は、車軸ハブ（図示省略）にディスク部１１ａにて組付けられるホイール１１と、同ホイール１１のリム部１１ｂに組付けられたタイヤ１２を備えていて、ホイール１１のリム部１１ｂにはタイヤ１２内に空気を供給するためのエアバルブＶが組付けられている。

各車輪Ａ１，Ａ２のホイール１１とタイヤ１２は、それぞれの製造誤差による製品バラツキはあるものの、単一種類のものであり、エアバルブＶを含むホイール１１のアンバランス許容値（許容されるアンバランス量の最大値）が規定値Ｃ１（ｇ）と定められ、タイヤ１２のアンバランス許容値が規定値Ｃ２（ｇ）と定められている。

図１の（ａ）に示した車輪Ａ１では、エアバルブＶに空気圧検出ユニットＢが一体的に組付けられていて、当該車輪Ａ１が空気圧検出ユニット搭載車輪とされている。また、図１の（ｂ）に示した車輪Ａ２では、エアバルブＶに空気圧検出ユニットＢが組付けられておらず、当該車輪Ａ２が空気圧検出ユニット非搭載車輪とされている。

空気圧検出ユニットＢは、少なくともタイヤ１２の空気圧を検出して、その検出信号を同ユニットＢが内蔵する送信器（図示省略）から車体に組付けた受信器（図示省略）に向けて無線で出力するものであって、それ自体は公知のものであり、バッテリ（図示省略）も内蔵していて、それ自体の重量はＷ（ｇ）と定められている。

ところで、この実施形態においては、空気圧検出ユニットＢを搭載する車輪Ａ１の目標重心位置Ｇ１が、図１の（ａ）に誇張して示したように、空気圧検出ユニットＢの搭載位置とホイール１１の回転中心Ｏ（車輪回転中心である）を結ぶ直線Ｌ１の近傍にあって、ホイール１１の回転中心Ｏよりユニット取付位置側に所定量Ｓ１偏移し、空気圧検出ユニットＢを搭載しない車輪Ａ２の目標重心位置Ｇ２が、図１の（ｂ）に誇張して示したように、上記した直線Ｌ１の延長線Ｌ２近傍にあって、ホイール１１の回転中心Ｏより反ユニット取付位置側に所定量Ｓ２（これは上記した所定量Ｓ１に略等しい）偏移するように、エアバルブＶを含むホイール１１自体の重量バランスが設定されている。

上記した各偏移量（所定量Ｓ１，Ｓ２）は、空気圧検出ユニットＢの重量Ｗ（ｇ）を考慮してバランスよく設定されている。これにより、空気圧検出ユニットＢを搭載する車輪Ａ１におけるアンバランス量（最大値がＣ１＋Ｃ２である）の分布範囲を示す円（図２の実線参照）の中心（製品バラツキの中心）は、ホイール１１の回転中心Ｏよりユニット取付位置側に設定量Ｄ１偏移し、また、空気圧検出ユニットＢを搭載しない車輪Ａ２におけるアンバランス量（最大値がＣ１＋Ｃ２である）の分布範囲を示す円（図２の破線参照）の中心は、ホイール１１の回転中心Ｏより反ユニット取付位置側に設定量Ｄ２偏移している。上記した設定量Ｄ１は、空気圧検出ユニットＢの重量Ｗ（ｇ）の略半分に相当する量であり、上記した設定量Ｄ２に略等しいものである。

上記のように構成したこの実施形態においては、エアバルブＶを含む重量のアンバランス許容値が規定値Ｃ１（ｇ）と定められている単一種類のホイール１１と、アンバランス許容値が規定値Ｃ２（ｇ）と定められている単一種類のタイヤ１２を採用して、空気圧検出ユニットＢを搭載した車輪Ａ１と、空気圧検出ユニットＢを搭載していない車輪Ａ２が構成（製作）されていて、各車輪Ａ１，Ａ２の製作時に許容される最大アンバランス量は（Ｃ１＋Ｃ２）となっている。

また、各車輪Ａ１，Ａ２を構成する際に、各車輪Ａ１，Ａ２のアンバランス量とアンバランス範囲を最適化すること、すなわち、空気圧検出ユニットＢを搭載した車輪Ａ１では、当該車輪Ａ１の目標重心位置Ｇ１をホイール１１の回転中心Ｏよりユニット取付位置側に所定量Ｓ１偏移させて、アンバランス量の分布範囲を示す円（図２の実線参照）の中心がホイール１１の回転中心Ｏよりユニット取付位置側に設定量Ｄ１偏移するように、また、空気圧検出ユニットＢを搭載しない車輪Ａ２では、当該車輪Ａ２の目標重心位置Ｇ２をホイール１１の回転中心Ｏより反ユニット取付位置側に所定量Ｓ２偏移させて、アンバランス量の分布範囲を示す円（図２の破線参照）の中心がホイール１１の回転中心Ｏより反ユニット取付位置側に設定量Ｄ２偏移するように設定されている。

このため、空気圧検出ユニットＢの非搭載時において当該車輪の目標重心位置がホイールの回転中心と略一致するように設定した車輪に誤って空気圧検出ユニットＢを搭載した場合（すなわち、アンバランス量およびアンバランス範囲の中心がホイールの回転中心よりユニット取付位置側に空気圧検出ユニットＢの重量Ｗ相当分偏移する場合）、或いは、空気圧検出ユニットＢの搭載時において当該車輪の目標重心位置がホイールの回転中心と略一致するように設定した車輪に誤って空気圧検出ユニットＢを搭載しなかった場合（すなわち、アンバランス量およびアンバランス範囲の中心がホイールの回転中心より反ユニット取付位置側に空気圧検出ユニットＢの重量Ｗ相当分偏移する場合）において、その車輪の回転バランス調整を行うときに用いるバランスウエイトの最大値（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｗ）に比して、各車輪Ａ１，Ａ２の回転バランス調整を行うときに用いるバランスウエイトの最大値（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｗ／２）を、空気圧検出ユニットＢの重量Ｗの半分相当分程度、小さくすることが可能である。

したがって、この実施形態においては、空気圧検出ユニットＢを搭載した車輪Ａ１と、空気圧検出ユニットＢを搭載していない車輪Ａ２を構成する際に、単一種類のホイール１１とタイヤ１２を採用して、部品の共用に伴うコスト低減を図ることができるとともに、各車輪Ａ１，Ａ２の回転バランス調整を重量の増大を抑えたバランスウエイト（上記した各比較例に比して最大増大量を空気圧検出ユニットＢの重量Ｗ（ｇ）の半分相当抑えたバランスウエイト）にて適切に行うことが可能である。

また、この実施形態においては、図１に示したように、各車輪Ａ１，Ａ２の目標重心位置Ｇ１，Ｇ２が空気圧検出ユニットＢの搭載位置とホイール１１の回転中心Ｏを結ぶ直線Ｌ１およびその延長線Ｌ２の近傍となるように設定されている。このため、当該車輪Ａ１，Ａ２におけるアンバランス量の大きな範囲を、図２の二点鎖線で示した範囲に比して、斜線で示した範囲分少なくすることが可能であり、各車輪Ａ１，Ａ２の回転バランス調整を行う際に重量の大きなバランスウエイトが採用される頻度を少なくすることが可能である。なお、図２の二点鎖線で示した範囲は、各車輪Ａ１，Ａ２の目標重心位置Ｇ１，Ｇ２が直線Ｌ１およびその延長線Ｌ２の近傍とならなくてもよいように設定された場合のアンバランス範囲を示している。

また、この実施形態においては、空気圧検出ユニットＢの搭載時における目標重心位置Ｇ１のユニット取付位置側への偏移量（Ｓ１）が、空気圧検出ユニットＢの非搭載時における目標重心位置Ｇ２の反ユニット取付位置側への偏移量（Ｓ２）に略等しくなるように設定されている。すなわち、空気圧検出ユニットＢの搭載時におけるアンバランス量と空気圧検出ユニットＢの非搭載時におけるアンバランス量が同程度となるようにアンバランス範囲の中心が車輪回転中心Ｏより同程度に偏移（オフセット）している。

このため、空気圧検出ユニットＢを搭載した車輪Ａ１の回転バランス調整を行うときに用いるバランスウエイトの最大値と、空気圧検出ユニットＢを搭載していない車輪Ａ２の回転バランス調整を行うときに用いるバランスウエイトの最大値を略等しくすることが可能であり、各車輪Ａ１，Ａ２の回転バランス調整を行うときに用いるバランスウエイトの重量を小さい値（空気圧検出ユニットＢを除く車輪のアンバランス許容値Ｃ１＋Ｃ２と、空気圧検出ユニットＢの重量Ｗの略半分相当との和（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｗ／２）程度の小さい値）に制限することが可能である。

具体的には、各車輪Ａ１，Ａ２の回転バランス調整を行うときに使用されるバランスウエイトは、通常、２．５〜５．０グラム間隔に設定されている。このため、各車輪Ａ１，Ａ２にて許容されるアンバランス量の最大値（Ｃ１＋Ｃ２）が例えば３５グラムであり、空気圧検出ユニットＢの重量Ｗが例えば２３グラムである場合に、最小重量が５．０グラムで５．０グラム間隔のバランスウエイトを使用して、各車輪Ａ１，Ａ２にて許容されるアンバランス量が最大値である各車輪Ａ１，Ａ２の回転バランス調整を行うときには、上記した最大値（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｗ／２）が４６．５グラムとなるため、これに近似する４５．０グラムのバランスウエイトが使用される。これに対して、上記した各比較例では、上記した最大値（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｗ）が５８グラムとなるため、これに近似する６０．０グラムのバランスウエイトが使用される。

また、この具体的な実施形態においては、上記した最大値（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｗ／２）が４７．５グラムとなるまで、各車輪Ａ１，Ａ２の回転バランス調整を行うときに使用されるバランスウエイトの最大値が４５．０グラムで変わらないため、例えば、ホイール１１のアンバランス中心が狙い値（Ｓ１とＳ２が同じとなる位置）に対して、±２．５グラムとなるようにホイール１１を設計しても、使用するバランスウエイトへの影響は小さく、同じ重量（最大値が４５．０グラム）のバランスウエイトで対応することが可能である。一方、ホイール１１のアンバランス中心の狙い値に、２．５グラムの許容範囲を持たせることが可能であって、ホイール１１の製造効率を上げることが可能である。

上記した実施形態においては、ホイール１１自体の重量バランスを適宜に設定することにより、空気圧検出ユニットＢの搭載時には、当該車輪Ａ１の目標重心位置Ｇ１がホイール１１の回転中心Ｏよりユニット取付位置側に所定量Ｓ１偏移し、空気圧検出ユニットＢの非搭載時には、当該車輪Ａ２の目標重心位置Ｇ２がホイール１１の回転中心Ｏより反ユニット取付位置側に所定量Ｓ２偏移するように設定したが、上記した各偏移量（Ｓ１，Ｓ２）の設定は適宜増減変更可能であることは勿論のこと、タイヤ１２自体の重量バランスを適宜に設定することにより、上記実施形態と同様に各目標重心位置（Ｇ１，Ｇ２）が設定されるようにして実施することも可能である。

また、上記した実施形態においては、検出ユニットがタイヤの空気圧を検出するための空気圧検出ユニットである場合について説明したが、検出ユニットは、車輪の状態（例えば、タイヤの温度、ホイールの歪等）を検出するための車輪状態検出ユニットであればよく、空気圧検出ユニットに限定されるものではない。

本発明による車輪の一実施形態を概略的に示す側面図である。 図１に示した各車輪のアンバランス量およびアンバランス範囲を示した図である。

符号の説明

１１…ホイール、１１ａ…ディスク部、１１ｂ…リム部、１２…タイヤ、Ｇ１，Ｇ２…目標重心位置、Ａ１，Ａ２…車輪、Ｂ…空気圧検出ユニット、Ｖ…エアバルブ、Ｌ１…空気圧検出ユニットの搭載位置とホイールの回転中心を結ぶ線、Ｌ２…延長線

Claims (4)

1. 車輪の状態を検出するための車輪状態検出ユニットをエアバルブに一体的に組付けた状態で搭載可能な車輪であって、前記車輪状態検出ユニットの搭載時には、当該車輪の目標重心位置が車輪回転中心よりユニット取付位置側に偏移し、前記車輪状態検出ユニットの非搭載時には、当該車輪の目標重心位置が車輪回転中心より反ユニット取付位置側に偏移するように設定した車輪。
2. 請求項１に記載した車輪において、前記目標重心位置は前記車輪状態検出ユニットの搭載位置と車輪回転中心を結ぶ直線およびその延長線の近傍に設定されていることを特徴とする車輪。
3. 請求項１または２に記載した車輪において、前記車輪状態検出ユニットの搭載時における前記目標重心位置のユニット取付位置側への偏移量は、前記車輪状態検出ユニットの非搭載時における前記目標重心位置の反ユニット取付位置側への偏移量に略等しいことを特徴とする車輪。
4. 請求項１または２に記載した車輪において、前記車輪状態検出ユニットの搭載時におけるアンバランス量と前記車輪状態検出ユニットの非搭載時におけるアンバランス量が同程度となるようにアンバランス範囲の中心が車輪回転中心より同程度に偏移していることを特徴とする車輪。
   

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