JP4798745B2 - 弾性ホイール - Google Patents
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Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の車輪に用いられる弾性ホイールに関し、詳しくは乗り心地性能、防振性能および防音性能に優れ、しかも操縦安定性に優れた弾性ホイールに関する。
【背景技術】
【０００２】
弾性ホイールは、一般に車軸ハブに固着されるディスクとタイヤを支承するリムとを備えており、かかるディスクとリムとの間に防振体を設け、防振性能や乗り心地性能を高めた弾性ホイールはこれまで種々提案されている。例えば、実開昭５９−１８８７０１号公報には、防振体としてばねを用いて乗り心地の向上を図ったタイヤ用ホイールが提案されている。
【０００３】
また、防振体としてゴムを使用し、これをリムとディスクとの間に配置したものも知られており、例えば、実開昭５７−７３２０３号公報に、リムがゴム様弾性体を介してディスクに連結される構成の弾性ホイールが提案されている。さらに、特開平５−３３８４０１号公報には、リムと弾性ホイールとの間に隙間を形成し、そこに防振ゴムを介装させた弾性ホイールが開示されている。さらにまた、ＷＯ９８／３３６６６号公報には、リムと同一プロファイルを有する内側リムとリムとの間にゴムの環状ストリップを配置したホイール・バリア組立体が開示されている。
【０００４】
しかしながら、防振体としてゴムを使用し、これをリムとディスクとの間に一様に配置した従来の弾性ホイールにおいては、リムの内周面とディスクの外周面との間に夫々に加硫接着されたゴム弾性体が配設されているため、このゴム弾性体によりリムからディスクに伝わる軸方向、径方向および回転方向の各振動を的確に抑制することができるものの、大荷重時のゴム弾性体の変位を抑制することはできないという問題があった。すなわち、ゴムの断面が一様であり、小入力時から大入力時までそれぞれにおいて適切な振動防止特性を得ることが困難であった。この点について、防振体としてばねを用いても同様の問題があった。
【０００５】
また、リムとディスクとの間に配置するゴムと防音性能および操縦安定性との関係については必ずしも明確にされておらず、防音および操縦安定性の面ではなお改良の余地があった。
【０００６】
そこで本発明の目的は、小入力時から大入力時に至るまで、耐久性、安全性、さらには操縦安定性を損なうことなく乗り心地性能、防振性能および防音性能の向上を図った弾性ホイールを提供することにある。
【発明の開示】
【０００７】
本発明者らは、防振体としてのゴム弾性体の特徴を活かしつつ前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、以下の構成とすることにより前記目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。即ち、本発明の弾性ホイールは下記に示す通りである。
【０００８】
即ち、本発明は、ディスクと、タイヤを支承するリムとを備えた弾性ホイールであって、前記リムの内周面に環状に固設された一対のガイドと、前記ディスクまたは該ディスクの外周面に配置されたベースリムの外周面上におけるホイール軸方向両側部領域に環状に固設された一対の壁部とを有し、前記ガイドの側面と前記壁部の側面との間に、それぞれゴム弾性体が環状に介装されている弾性ホイールであって、前記一対のガイド間のホイール軸方向の幅が前記一対の壁部間のホイール軸方向の幅よりも狭く、かつ前記一対のガイドのホイール半径方向内方端部同士が結合してホイール軸方向断面が略Ｕ字状をなし、該略Ｕ字状のガイドの内周面に、前記ディスクまたは前記ベースリムの外周面との間に隙間をもってゴム弾性体が環状に介装され、かつ、前記略Ｕ字状のガイドの内周面に介装されたゴム弾性体と、前記ガイドの側面と前記壁部の側面との間に環状に形成されたゴム弾性体と、が一体となり、一体となった該ゴム弾性体の内周面に少なくとも１枚のベルトが環状に配設されているか、あるいは、前記一対のガイド間のホイール軸方向の幅が前記一対の壁部間のホイール軸方向の幅よりも広く、かつ前記一対の壁部のホイール半径方向外方端部同士が結合してホイール軸方向断面が略逆Ｕ字状をなし、該略逆Ｕ字状の壁部の外周面に、前記リムの内周面との間に隙間をもってゴム弾性体が環状に介装され、かつ、前記略逆Ｕ字状の壁部の外周面に介装されたゴム弾性体と、前記ガイドの側面と前記壁部の側面との間に環状に形成されたゴム弾性体と、が一体となり、一体となった該ゴム弾性体の外周面に少なくとも１枚のベルトが環状に配設されていることを特徴とする弾性ホイールである。
【０００９】
これにより、設置されたゴム弾性体の剪断変形で振動を吸収し、特に、小入力に対して乗り心地性能、防振性能および防音性能の向上を図ることができる。また、防音性能については１００Ｈｚ以上の高周波数領域の防音に極めて効果的である。さらに、ゴム弾性体に配設した少なくとも１枚のベルトにより、単にゴム弾性体のボリュームアップを図った場合に比し、ホイール偏心方向のばね定数に対しホイール軸方向およびねじり方向のばね剛性比が高くなり、操縦安定性が向上する。また、大入力に対しては略Ｕ字状のガイドの内周面または略逆Ｕ字状の壁部の外周面に設置されたゴム弾性体の圧縮作用により大変形を防止することができる。
【００１０】
また、前記弾性ホイールにおいて、前記ベルトがゴム中にスチールコードが埋設されてなるスチールベルトであることが好ましく、特に好ましくは、前記スチールベルトの打込み角度がホイール周方向に対し略直角である。これにより、上述の発明の効果をより確実に得ることができ、特には軸方向のばね剛性比を良好に高めることができる。
【００１１】
また、本発明は、ディスクと、タイヤを支承するリムとを備えた弾性ホイールであって、前記リムの内周面に環状に固設された一対のガイドと、前記ディスクまたは該ディスクの外周面に配置されたベースリムの外周面上におけるホイール軸方向両側部領域に環状に固設された一対の壁部とを有し、前記ガイドの側面と前記壁部の側面との間に、それぞれゴム弾性体が環状に介装されている弾性ホイールにおいて、前記ゴム弾性体が固着されている前記側面のいずれか一方または双方が凹凸を有することを特徴とする弾性ホイールである。
【００１２】
これにより、設置されたゴム弾性体の剪断変形で振動を吸収し、特に、小入力に対して乗り心地性能、防振性能および防音性能の向上を図ることができる。また、防音性能については１００Ｈｚ以上の高周波数領域の防音に極めて効果的である。さらに、ゴム弾性体が固着される面に凹凸を形成せしめたことで固着面積が広くなり、平坦な面の場合に比し、より強固にゴム弾性体を固着させることができるとともに、ホイールのねじり剛性が向上し、操縦安定性の改善が可能となる。
【００１３】
ここで、前記凹凸は波形であることが好ましい。これにより、ゴム弾性体が固着されるガイドおよび壁部の強度を損なうことなく、上述の効果を確実に得ることができ、また、ホイールの上下方向の剛性上昇が抑えられ、防音性能および乗り心地性能を保つことができる。また、前記ゴム弾性体が固着されている前記側面の双方に凹凸を有し、対向する面同士の凹凸が互い違いになっていることが好ましい。これにより、ゴム弾性体の剪断変形を効果的に行わしめることができ、上述の効果を確実に得ることができ、また、ホイールの上下方向の剛性を小さくし、かつ周方向での剛性のバラツキを抑えることができる。
【００１４】
また、本発明は、ディスクと、タイヤを支承するリムとを備えた弾性ホイールであって、前記リムの内周面に環状に固設された一対のガイドと、前記ディスクまたは該ディスクの外周面に配置されたベースリムの外周面上におけるホイール軸方向両側部領域に環状に固設された一対の壁部とを有し、前記ガイドの側面と前記壁部の側面との間に、それぞれゴム弾性体が環状に介装されている弾性ホイールにおいて、前記一対のガイド間のホイール軸方向の幅が前記一対の壁部間のホイール軸方向の幅よりも狭く、かつ前記一対のガイドのホイール半径方向内方端部同士が結合してホイール軸方向断面が略Ｕ字状をなし、該略Ｕ字状のガイドの内周面に、前記ディスクまたは前記ベースリムの外周面との間に隙間をもってゴム弾性体が環状に介装され、該ゴム弾性体が、前記ガイドの側面と前記壁部の側面との間に環状に介装されたゴム弾性体と一体となっており、かつ、一体となった前記ゴム弾性体内に、ホイール周方向に沿ってスプリングが巻回されていることを特徴とする弾性ホイールであるか、あるいは、ディスクと、タイヤを支承するリムとを備えた弾性ホイールであって、前記ディスクまたは該ディスクの外周面に配置されたベースリムの外周面に環状に固設された一対の壁部と、前記リムの内周面上におけるホイール軸方向両側部領域に環状に固設された一対のガイドとを有し、前記ガイドの側面と前記壁部の側面との間に、それぞれゴム弾性体が環状に介装されている弾性ホイールにおいて、前記一対のガイド間のホイール軸方向の幅が前記一対の壁部間のホイール軸方向の幅よりも広く、かつ前記一対の壁部のホイール半径方向外方端部同士が結合してホイール軸方向断面が略逆Ｕ字状をなし、該略逆Ｕ字状の壁部の外周面に、前記リムの内周面との間に隙間をもってゴム弾性体が環状に介装され、該ゴム弾性体が、前記ガイドの側面と前記壁部の側面との間に環状に介装されたゴム弾性体と一体となっており、かつ、一体となった前記ゴム弾性体内に、ホイール周方向に沿ってスプリングが巻回されていることを特徴とする弾性ホイールである。
【００１５】
これにより、設置されたゴム弾性体の剪断変形で振動を吸収し、特に小入力に対して乗り心地性能、防振性能および防音性能の向上を図ることができるとともに、ゴム弾性体内に埋設されたスプリングの作用により、上下方向に比して横と周方向のホイール剛性を高めることで、操縦安定性を高めることができる。また、防音性能については１００Ｈｚ以上の高周波数領域の防音に極めて効果的である。
【００１６】
ここで、前記弾性ホイールにおいて、前記スプリングが、前記ゴム弾性体内においてホイール軸方向の全幅にわたって巻回されていることが好ましい。これにより、ゴム弾性体に掛かる負荷に対する抗力を一様に高めることができ、最も良好に上述の効果を得ることができる。また、前記スプリングの巻回数が、ホイール軸方向の幅１０ｍｍ当たり２〜９回であることが好ましく、また、前記スプリングの鋼線の断面積が０．８〜７ｍｍ２であることが好ましい。これにより、埋設するスプリングの最適化を図ることができ、適切に剛性の調整を図ることが可能となる。更に、前記スプリングの鋼線の断面形状は矩形状とすることができ、この場合も、剛性の向上効果を良好に得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
第１図に示す本発明の一実施の形態に係る弾性ホイールは、車軸ハブ（図示せず）に固着されるディスク１がベースリム２を備えている。ディスク１とベースリム２とは一体的に成型されたもの、あるいはスポークやメッシュ等の支持体と組合わせたスポークホイールやメッシュホイール等であってもよい。ディスク１の材質は、スチール、アルミニウム、マグネシウム、合成樹脂等、いずれの材質でもよいが、軽量化に主眼を置くときはアルミニウムまたは合成樹脂が好ましい。
【００１８】
また、タイヤ２０を支持するリム３の内周面には一対のガイド４が環状に固設され、一対のガイド４のホイール半径方向内方端部同士が結合してホイール軸方向断面が全体として略Ｕ字状をなしている。かかるガイド４は、ホイール軸方向断面を略Ｕ字状とすることによりその内周面４ａと、後述するゴム弾性体７と相まって大入力に対するストッパの機能を果たす。リム３の形状は特に制限されるべきものではなく、規格品以外に、両端でリム径が異なるもの等、その用途に応じ適宜選定することができる。また、かかる一対のガイド４を、リム３のホイール軸方向断面を凹状に、すなわちホイール半径方向内方に突出させることにより形成せしめてもよい。
【００１９】
ベースリム２の外周面上における軸方向両端には一対の壁部５がガイド４間のホイール軸方向の幅よりも広い状態で環状に固設されており、ガイド４の両外面と壁部５の両内面との間にそれぞれ、例えば、加硫接着等の接着手段により接着されたゴム弾性体６が環状に介装され、このゴム弾性体６の外周面には、第２図に拡大して示すようにベルト８が配設されている。
【００２０】
本発明においてベルト８の配置箇所は、必ずしもゴム弾性体６の外周面に限定されるものではなく、内周面でもよく、さらにはベルト８の上下面にゴム弾性体を配置してもよい。また、図示する例ではゴム弾性体６のホイール軸方向全幅にわたりベルト８が配設されているが、部分的であってもベルト配設による効果を得ることができる。さらに、ベルト８のコード打込み角度によって、ホイール軸方向およびねじり方向のばね剛性比の上昇割合が異なるため、用途に応じ適宜コード打込み角度を選定することが好ましい。さらにまた、ベルト８は１枚に限定されず、複数枚を積層して用いてもよい。この際、上下のベルト間で埋設コード９を交差させることで、ホイール軸方向およびねじり方向のばね剛性比を適切な関係で高めることができる。
【００２１】
本発明において使用し得るベルト８は、ラジアルタイヤ等において使用されているベルトと同様のものを使用することができ、例えば、補強コード９としてはスチールコードの他、アラミド繊維の如き有機繊維コードを使用することができる。また、コード打込み数についてもラジアルタイヤ等において慣用されている範囲内とすることができる。さらに、被覆ゴム１０についても特に制限されるべきものではないが、ゴム弾性体６と同種のゴムまたはこのゴム弾性体６との接着性が良好なゴムを選択することが好ましい。
【００２２】
第１図に示す好適例においては、ガイド４の内周面４ａとベースリム２の外周面との間にもゴム弾性体７が環状に介装されている。このゴム弾性体７はベースリム２の外周面に、例えば加硫接着等の接着手段により接着され、ガイド４の内周面４ａとの間には隙間が存在する。あるいは、ゴム弾性体７をガイド４の内周面４ａに接着させ、ベースリム２の外周面との間に隙間を設けてもよい。
【００２３】
次に、本発明の他の実施の形態に係る弾性ホイールについて説明する。この好適例は、第３図に示すように、ベースリム２の外周面上におけるホイール軸方向両側部領域に固設される一対の壁部５間のホイール軸方向の幅が一対のガイド４間のホイール軸方向の幅よりも狭くなっている場合である。この場合は、ガイド４の両内面と壁部５の両外面との間にそれぞれゴム弾性体６が環状に介装され、また、一対の壁部５のホイール半径方向外方端部同士を図示するように結合させ一体的にしてホイール軸方向断面を略逆Ｕ字状とし、かかる壁部５間に形成された外周面５ａとリム３の内周面との間にもストッパとしてのゴム弾性体６が環状に介装させている。ここで、壁部５は、ディスク１の外周面に直接形成せしめてもよく、例えば、ディスク１の外周面に周方向に環状に凸部を形成せしめることにより壁部を設けてもよい。
【００２４】
ゴム弾性体６は、第３図に示すように、ゴム弾性体６を外周面５ａ上まで延在せしめて両者を一体化させることによりストッパとしての機能を併せ持つようにしてある。これにより、第１図に示す本発明の好適例である弾性ホイールと全く同様の効果を得ることができる。すなわち、入力がさほど大きくないときはゴム弾性体６の剪断作用により乗り心地性能、防振性能および防音性能の向上を十分に図ることができる。また、入力が大きくなったときは外周面５ａ上のゴム弾性体６の圧縮作用により大変形を防止することができる。
【００２５】
また、第３図に示す好適例においては、ベルト８が、ガイド４間に一体的に形成されたゴム弾性体６の外周面に配設されている。ベルト８の構造および配置は上述の場合と同様に用途等に応じ適宜選定すればよく、これにより防振、防音効果とともに所望の操縦安定性を得ることができる。
【００２６】
第４図に示す本発明の更に他の実施の形態に係る弾性ホイールは、車軸ハブ（図示せず）に固着されるディスク１０１がベースリム１０２を備えている。ディスク１０１とベースリム１０２とは一体的に成型されたもの、あるいはスポークやメッシュ等の支持体と組合わせたスポークホイールやメッシュホイール等であってもよい。ディスク１０１の材質は、スチール、アルミニウム、マグネシウム、合成樹脂等、いずれの材質でもよいが、軽量化に主眼を置くときはアルミニウムまたは合成樹脂が好ましい。
【００２７】
また、タイヤ１２０を支持するリム１０３の内周面には一対のガイド１０４が環状に固設され、一対のガイド１０４のホイール半径方向内方端部同士が結合してホイール軸方向断面が全体として略Ｕ字状をなしている。かかるガイド１０４は、ホイール軸方向断面を略Ｕ字状とすることによりその内周面１０４ａと、後述するゴム弾性体１０７と相まって大入力に対するストッパの機能を果たす。リム１０３の形状は特に制限されるべきものではなく、規格品以外に、両端でリム径が異なるもの等、その用途に応じ適宜選定することができる。また、かかる一対のガイド１０４を、リム１０３のホイール軸方向断面を凹状に、すなわちホイール半径方向内方に突出させることにより形成せしめてもよい。
【００２８】
ベースリム１０２の外周面上における軸方向両端には一対の壁部１０５がガイド１０４間のホイール軸方向の幅よりも広い状態で環状に固設されており、ガイド１０４の両外面と壁部１０５の両内面との間にそれぞれ、例えば、加硫接着等の接着手段により接着されたゴム弾性体１０６が環状に介装されている。
【００２９】
本発明においては、ガイド１０４の両外面と壁部１０５の両内面との間にそれぞれ凹凸を有することが重要であり、これにより平坦な面の場合に比しゴム弾性体との接着面を増大させ、より強固にゴム弾性体を加硫等により固着させることが可能となる。凹凸形状は特に制限はないが、加工性および強度等の面から、波形とすることが好ましい。具体的には、第４図のＡ−Ａ線に沿う周方向断面を示す第５図の（イ）〜（ニ）に見られるような凹凸とすることができる。この際、対向する面同士の凹凸を互い違いとすることが、ゴム弾性体１０６の剪断変形を効果的に行わしめ、ホイールの上下方向の剛性上昇を抑え、かつ周方向での剛性のバラツキを抑えることができ、好ましい。尚、第５図の（ニ）に見られるような凹凸の場合は、当該凹凸を周上に等間隔で数箇所、好ましくは６〜８箇所設ければよい。
【００３０】
第４図に示す好適例においては、ガイド１０４の内周面１０４ａとベースリム１０２の外周面との間にもゴム弾性体１０７が環状に介装されている。このゴム弾性体１０７はベースリム１０２の外周面に、例えば加硫接着等の接着手段により接着され、ガイド１０４の内周面１０４ａとの間には隙間が存在する。あるいは、ゴム弾性体１０７をガイド１０４の内周面１０４ａに接着させ、ベースリム１０２の外周面との間に隙間を設けてもよい。
【００３１】
本発明の更に他の実施の形態に係る弾性ホイールは、第６図に示すように、ベースリム１０２の外周面上におけるホイール軸方向両側部領域に固設される一対の壁部１０５間のホイール軸方向の幅が一対のガイド１０４間のホイール軸方向の幅よりも狭くなっている場合である。この場合は、ガイド１０４の両内面と壁部１０５の両外面との間にそれぞれゴム弾性体１０６が環状に介装される。また、一対の壁部１０５のホイール半径方向外方端部同士を図示するように結合させ一体的にしてホイール軸方向断面を略逆Ｕ字状とし、かかる壁部１０５間に形成された外周面１０５ａとリム１０３の内周面との間にストッパとしてのゴム弾性体を環状に介装させる。ここで、壁部１０５は、ディスク１０１の外周面に直接形成せしめてもよく、例えば、図示はしないが、ディスク１０１の外周面に周方向に環状に凸部を形成せしめることにより壁部を設けてもよい。
【００３２】
ゴム弾性体を環状に介装させる仕方は、例えば、ゴム弾性体をリム１０３の内周面に接着させ、壁部の外周面１０５ａとの間に隙間を設けるか、あるいは、ゴム弾性体を外周面１０５ａに接着させ、リム１０３の内周面との間に隙間を設ける手法の他、第６図に示すように、一対のゴム弾性体１０６を外周面１０５ａ上まで延在せしめて両者を一体化させることによりストッパとしての機能を併せ持つようにしてもよい。これにより、第４図に示す本発明の好適例である弾性ホイールと全く同様の効果を得ることができる。すなわち、入力がさほど大きくないときはゴム弾性体１０６の作用により乗り心地性能、防振性能および防音性能の向上を十分に図ることができる。また、入力が大きくなったときは外周面１０５ａ上のゴム弾性体１０６の圧縮作用により大変形を防止することができる。
【００３３】
ここで、本発明においては、少なくともガイド１０４の両内面にそれぞれ凹凸を有することが重要である。具体的には、第６図のＢ−Ｂ線に沿う周方向断面を示す第７図の（イ）および（ロ）に見られるような凹凸とすることができる。（イ）においては、ガイド１０４の両内面に凹凸を設け、壁部１０５の外面は平坦なままである。一方、（ロ）においては、ガイド１０４の両内面と壁部１０５の外面の双方に凹凸を設けてある。なお、凹凸の形状については上述の好適例と同様に特に限定されるべきものではない。
【００３４】
第８図に示す本発明の更に他の実施の形態に係る弾性ホイールは、車軸ハブ（図示せず）に固着されるディスク２０１がベースリム２０２を備えている。ディスク２０１とベースリム２０２とは、第９図または第１０図に示すように一体的に成型されたものでもよく、またスポークやメッシュ等の支持体と組合わせたスポークホイールやメッシュホイール等であってもよい。ディスク２０１の材質は、スチール、アルミニウム、マグネシウム、合成樹脂等、いずれの材質でもよいが、軽量化に主眼を置くときはアルミニウムまたは合成樹脂が好ましい。
【００３５】
また、タイヤ２２０を支持するリム２０３の内周面上におけるホイール軸方向両側部領域には、一対のガイド２０４が環状に固設されている。リム２０３の形状は特に制限されるべきものではなく、規格品以外に、両端でリム径が異なるもの等、その用途に応じ適宜選定することができる。また、かかる一対のガイド２０４を、リム２０３のホイール軸方向断面を凹状に、すなわちホイール半径方向内方に突出させることにより形成せしめてもよい。
【００３６】
さらに、ベースリム２０２の外周面には、一対の壁部２０５がガイド２０４間のホイール軸方向の幅よりも狭い状態で環状に固設され、一対の壁部２０５のホイール半径方向外方端部同士が結合してホイール軸方向断面が略逆Ｕ字状をなし、ガイド２０４の両内側面と壁部２０５の両外側面との間にそれぞれ、例えば、加硫接着等の接着手段により接着されたゴム弾性体２０６が環状に介装されている。このゴム弾性体２０６は、図示するように、壁部２０５間に形成された略逆Ｕ字状の外周面にまで延在し、リム２０３の内周面との間にも、間に隙間をもってゴム弾性体２０６が存在し、大入力に対するストッパとしての働きをする。なお、壁部２０５は、第９図および第１０図に示すように、ディスク２０１の外周面に環状に凸部を設けることにより形成せしめることもできる。
【００３７】
第８図に示す好適例においては、一体となって一対のガイド２０４間にわたり介装されているゴム弾性体２０６の内部に、ホイール周方向に沿ってスプリング２０７が巻回されている。このスプリング２０７により、上下方向に比較して横と周方向の剛性を高めることができ、ゴム弾性体２０６の剪断変形で振動を吸収することによる小入力時の乗り心地性能、防振性能および防音性能向上効果に加え、操縦安定性の向上が可能となる。これにより、本発明においては、小入力時から大入力時までの各性能を良好に向上することができる。
【００３８】
また、図示する場合とは逆に、リム２０３の内周面に固設される一対のガイド２０４間のホイール軸方向の幅が一対の壁部２０５間のホイール軸方向の幅よりも狭く、ガイド２０４のホイール半径方向内方端部同士が結合してホイール軸方向断面が略Ｕ字状をなしている場合には、ガイド２０４の両外側面と壁部２０５の両内側面との間にそれぞれゴム弾性体２０６を環状に介装し、さらに、該略Ｕ字状のガイド２０４の内周面までゴム弾性体２０６を延在させて、ベースリム２０２の外周面との間に、隙間をもってゴム弾性体２０６を存在させる。この場合にも、一体となって一対の壁部２０５間にわたり介装されているゴム弾性体２０６の内部に、スプリング２０７を埋設することにより、上記と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
スプリング２０７の仕様や配置、配設層数等には特に制限はなく、所望の剛性が得られるよう適宜選択することが可能である。特には、ゴム弾性体２０６に掛かる負荷に対する均一な剛性向上効果を得るために、スプリング２０７をゴム弾性体２０６内においてホイール軸方向の全幅にわたって一様に巻回することが好ましいが、第１０図に示すように、ホイール軸方向の幅においてベースリム２０２および壁部２０５と一体化したディスク２０１の存在しない、ゴム弾性体２０６の両側部領域のみに設けてもよい。使用するスプリングとしては、巻回数が、ホイール軸方向の幅１０ｍｍ当たり２〜９回であるものが好ましい。また、スプリングの鋼線の断面形状は、第８図および第１０図に示す円形状よりも第９図の矩形状の方がより剛性向上効果が高いが、疲労耐久性においてはやや劣る。さらに、鋼線の断面積は、好ましくは０．８〜７ｍｍ２である。
【００４０】
図８〜１０に示す好適例においては、ゴム弾性体２０６は、略逆Ｕ字状の壁部２０５の両外側面とガイド２０４の両内側面との間から、略逆Ｕ字状の壁部２０５の外周面まで延在して介装されているために、入力が大きくなったときは壁部２０５の外周面とリム２０３の内周面との間でストッパとしての機能をも有し、入力がさほど大きくないときは壁部２０５とガイド２０４との間のゴム弾性体２０６の剪断作用により乗り心地性能、防振性能および防音性能の向上を十分に図ることができる一方、この部分のゴム弾性体２０６の圧縮作用により大変形を防止する役割をも担うことができる。
【００４１】
本発明において使用し得るゴム弾性体は、防振ゴムとして既知のものを用いることができ、天然ゴムや合成ゴム、例えば、ブタジエンゴム、スチレンブタジエン共重合体ゴム、ブチルゴム等のジエン系ゴムに適宜配合剤、例えば、硫黄、加硫促進剤、老化防止剤、カーボンブラック等を適宜配合することにより調製することができる。かかるゴム弾性体のＪＩＳ−Ａ硬度（Ｈｄ）は、振動吸収特性と耐久性の観点から、好ましくは３０〜８０°であり、弾性率は１×１０３〜１×１０５Ｎ／ｃｍ２である。
【００４２】
以下、本発明を実施例に基づき説明する。
実施例１
下記の条件にて第３図に示す構造を有する弾性ホイールを作製した。
（リム）
サイズ ：１５インチ
幅 ：５．５Ｊ
（ゴム弾性体）
寸法 ：縦１１ｍｍ、横１５ｍｍ
ＪＩＳ−Ａ硬度：６０°
弾性率 ：４×１０４Ｎ／ｃｍ２
リムとベースリムとの間のホイール半径方向距離：２５ｍｍ
ゴム弾性体６の外周面とリム３の内周面との距離：６ｍｍ
（ベルト）
ベルト枚数 ：１枚
コード ：スチールコード（１×５×０．２３（ｍｍ））
コード打込み角度 ：周方向に対し９０°
コード打込み数 ：３６本／５０ｍｍ
埋設ゴム ：上記ゴム弾性体と同種
【００４３】
実施例２
ベルト８のコード打込み角度を周方向に対し４５°とした以外は実施例１と同様にして弾性ホイールを作製した。
【００４４】
実施例３
ベルトのコード打込み角度を周方向に対し０°とした以外は実施例１と同様にして弾性ホイールを作製した。
【００４５】
比較例１
ベルト８を設けなかった以外は実施例１と同様にして弾性ホイールを作製した。
【００４６】
実施例１〜３および比較例１の弾性ホイールについて、弾性部の上下ばね、ホイール軸方向ばねおよびねじりばねの定数を夫々測定したところ、下記の第１表に示すような結果となった。
【００４７】
【００４８】
また、実施例１〜３および比較例１の弾性ホイールにサイズ１８５／５５Ｒ１５のタイヤを装着して操縦安定性について評価したところ、いずれの実施例のゴム弾性ホイールも比較例の弾性ホイールに比し、操縦安定性の面で優れていることが確かめられた。なお、実施例および比較例の弾性ホイールはともに、小入力時にはゴム弾性体の剪断変形により振動を吸収し、かつ大入力時にはもう一方のゴム弾性体の圧縮入力により大変形を抑制することができ、また、防音特性試験の結果では、１００Ｈｚ以上の高周波数領域の防音に極めて効果的であることがわかった。
【００４９】
実施例４
下記の条件にて第６図に示す構造を有し、第７図の（イ）に示す形状のゴム弾性体が環状に介装された弾性ホイールを試作し、これにサイズ１８５／５５Ｒ１５のタイヤを装着して振動吸収特性、防音性能および耐久性について評価した。
（リム）
サイズ ：１５インチ
幅 ：５．５Ｊ
（ゴム弾性体）
寸法 ：縦１１ｍｍ、横１５ｍｍ
ＪＩＳ−Ａ硬度：６０°
弾性率 ：４×１０４Ｎ／ｃｍ２
リムとベースリムとの間のホイール半径方向距離：２５ｍｍ
ゴム弾性体１０６の外周面とリム１０３の内周面との距離：６ｍｍ
【００５０】
比較例２
また、比較のために、ガイド１０４の両内面と壁部１０５の両外面をともに平坦なままとした以外は実施例と同様にして弾性ホイールを試作した。
【００５１】
実施例４および比較例２の弾性ホイールともに、小入力時にはゴム弾性体の剪断変形により振動を吸収し、かつ大入力時にはもう一方のゴム弾性体の圧縮入力により大変形を抑制することができることが確かめられたが、実施例４のゴム弾性体１０６の方が比較例２のそれに比し、より強固にガイド１０４の両内面に固着されていることが確かめられた。また、実施例４の弾性ホイールの方が比較例２の弾性ホイールよりも操縦安定性および乗り心地性に優れていた。さらに、実施例４および比較例２の弾性ホイールともに、防音特性試験の結果、１００Ｈｚ以上の高周波数領域の防音に極めて効果的であることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上説明してきたように、本発明の弾性ホイールは、小入力時から大入力時に至るまで、耐久性、安全性、さらには操縦安定性を損なうことなく乗り心地性能、防振性能および防音性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の一実施の形態に係る弾性ホイールの拡大部分断面図である。
第２図は、第１図の円内の拡大図である。
第３図は、本発明の他の実施の形態に係る弾性ホイールの拡大部分断面図である。
第４図は、本発明の更に他の実施の形態に係る弾性ホイールの拡大部分断面図である。
第５図は、第４図のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
第６図は、本発明の更に他の実施の形態に係る弾性ホイールの拡大部分断面図である。
第７図は、第６図のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
第８図は、本発明の更に他の実施の形態に係る弾性ホイールの拡大部分断面図である。
第９図は、本発明の更に他の実施の形態に係る弾性ホイールの拡大部分断面図である。
第１０図は、本発明の更に他の実施の形態に係る弾性ホイールの拡大部分断面図である。
【０００１】
本発明は、車両の車輪に用いられる弾性ホイールに関し、詳しくは乗り心地性能、防振性能および防音性能に優れ、しかも操縦安定性に優れた弾性ホイールに関する。
【背景技術】
【０００２】
弾性ホイールは、一般に車軸ハブに固着されるディスクとタイヤを支承するリムとを備えており、かかるディスクとリムとの間に防振体を設け、防振性能や乗り心地性能を高めた弾性ホイールはこれまで種々提案されている。例えば、実開昭５９−１８８７０１号公報には、防振体としてばねを用いて乗り心地の向上を図ったタイヤ用ホイールが提案されている。
【０００３】
また、防振体としてゴムを使用し、これをリムとディスクとの間に配置したものも知られており、例えば、実開昭５７−７３２０３号公報に、リムがゴム様弾性体を介してディスクに連結される構成の弾性ホイールが提案されている。さらに、特開平５−３３８４０１号公報には、リムと弾性ホイールとの間に隙間を形成し、そこに防振ゴムを介装させた弾性ホイールが開示されている。さらにまた、ＷＯ９８／３３６６６号公報には、リムと同一プロファイルを有する内側リムとリムとの間にゴムの環状ストリップを配置したホイール・バリア組立体が開示されている。
【０００４】
しかしながら、防振体としてゴムを使用し、これをリムとディスクとの間に一様に配置した従来の弾性ホイールにおいては、リムの内周面とディスクの外周面との間に夫々に加硫接着されたゴム弾性体が配設されているため、このゴム弾性体によりリムからディスクに伝わる軸方向、径方向および回転方向の各振動を的確に抑制することができるものの、大荷重時のゴム弾性体の変位を抑制することはできないという問題があった。すなわち、ゴムの断面が一様であり、小入力時から大入力時までそれぞれにおいて適切な振動防止特性を得ることが困難であった。この点について、防振体としてばねを用いても同様の問題があった。
【０００５】
また、リムとディスクとの間に配置するゴムと防音性能および操縦安定性との関係については必ずしも明確にされておらず、防音および操縦安定性の面ではなお改良の余地があった。
【０００６】
そこで本発明の目的は、小入力時から大入力時に至るまで、耐久性、安全性、さらには操縦安定性を損なうことなく乗り心地性能、防振性能および防音性能の向上を図った弾性ホイールを提供することにある。
【発明の開示】
【０００７】
本発明者らは、防振体としてのゴム弾性体の特徴を活かしつつ前記課題を解決すべく鋭意検討した結果、以下の構成とすることにより前記目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。即ち、本発明の弾性ホイールは下記に示す通りである。
【０００８】
即ち、本発明は、ディスクと、タイヤを支承するリムとを備えた弾性ホイールであって、前記リムの内周面に環状に固設された一対のガイドと、前記ディスクまたは該ディスクの外周面に配置されたベースリムの外周面上におけるホイール軸方向両側部領域に環状に固設された一対の壁部とを有し、前記ガイドの側面と前記壁部の側面との間に、それぞれゴム弾性体が環状に介装されている弾性ホイールであって、前記一対のガイド間のホイール軸方向の幅が前記一対の壁部間のホイール軸方向の幅よりも狭く、かつ前記一対のガイドのホイール半径方向内方端部同士が結合してホイール軸方向断面が略Ｕ字状をなし、該略Ｕ字状のガイドの内周面に、前記ディスクまたは前記ベースリムの外周面との間に隙間をもってゴム弾性体が環状に介装され、かつ、前記略Ｕ字状のガイドの内周面に介装されたゴム弾性体と、前記ガイドの側面と前記壁部の側面との間に環状に形成されたゴム弾性体と、が一体となり、一体となった該ゴム弾性体の内周面に少なくとも１枚のベルトが環状に配設されているか、あるいは、前記一対のガイド間のホイール軸方向の幅が前記一対の壁部間のホイール軸方向の幅よりも広く、かつ前記一対の壁部のホイール半径方向外方端部同士が結合してホイール軸方向断面が略逆Ｕ字状をなし、該略逆Ｕ字状の壁部の外周面に、前記リムの内周面との間に隙間をもってゴム弾性体が環状に介装され、かつ、前記略逆Ｕ字状の壁部の外周面に介装されたゴム弾性体と、前記ガイドの側面と前記壁部の側面との間に環状に形成されたゴム弾性体と、が一体となり、一体となった該ゴム弾性体の外周面に少なくとも１枚のベルトが環状に配設されていることを特徴とする弾性ホイールである。
【０００９】
これにより、設置されたゴム弾性体の剪断変形で振動を吸収し、特に、小入力に対して乗り心地性能、防振性能および防音性能の向上を図ることができる。また、防音性能については１００Ｈｚ以上の高周波数領域の防音に極めて効果的である。さらに、ゴム弾性体に配設した少なくとも１枚のベルトにより、単にゴム弾性体のボリュームアップを図った場合に比し、ホイール偏心方向のばね定数に対しホイール軸方向およびねじり方向のばね剛性比が高くなり、操縦安定性が向上する。また、大入力に対しては略Ｕ字状のガイドの内周面または略逆Ｕ字状の壁部の外周面に設置されたゴム弾性体の圧縮作用により大変形を防止することができる。
【００１０】
また、前記弾性ホイールにおいて、前記ベルトがゴム中にスチールコードが埋設されてなるスチールベルトであることが好ましく、特に好ましくは、前記スチールベルトの打込み角度がホイール周方向に対し略直角である。これにより、上述の発明の効果をより確実に得ることができ、特には軸方向のばね剛性比を良好に高めることができる。
【００１１】
また、本発明は、ディスクと、タイヤを支承するリムとを備えた弾性ホイールであって、前記リムの内周面に環状に固設された一対のガイドと、前記ディスクまたは該ディスクの外周面に配置されたベースリムの外周面上におけるホイール軸方向両側部領域に環状に固設された一対の壁部とを有し、前記ガイドの側面と前記壁部の側面との間に、それぞれゴム弾性体が環状に介装されている弾性ホイールにおいて、前記ゴム弾性体が固着されている前記側面のいずれか一方または双方が凹凸を有することを特徴とする弾性ホイールである。
【００１２】
これにより、設置されたゴム弾性体の剪断変形で振動を吸収し、特に、小入力に対して乗り心地性能、防振性能および防音性能の向上を図ることができる。また、防音性能については１００Ｈｚ以上の高周波数領域の防音に極めて効果的である。さらに、ゴム弾性体が固着される面に凹凸を形成せしめたことで固着面積が広くなり、平坦な面の場合に比し、より強固にゴム弾性体を固着させることができるとともに、ホイールのねじり剛性が向上し、操縦安定性の改善が可能となる。
【００１３】
ここで、前記凹凸は波形であることが好ましい。これにより、ゴム弾性体が固着されるガイドおよび壁部の強度を損なうことなく、上述の効果を確実に得ることができ、また、ホイールの上下方向の剛性上昇が抑えられ、防音性能および乗り心地性能を保つことができる。また、前記ゴム弾性体が固着されている前記側面の双方に凹凸を有し、対向する面同士の凹凸が互い違いになっていることが好ましい。これにより、ゴム弾性体の剪断変形を効果的に行わしめることができ、上述の効果を確実に得ることができ、また、ホイールの上下方向の剛性を小さくし、かつ周方向での剛性のバラツキを抑えることができる。
【００１４】
また、本発明は、ディスクと、タイヤを支承するリムとを備えた弾性ホイールであって、前記リムの内周面に環状に固設された一対のガイドと、前記ディスクまたは該ディスクの外周面に配置されたベースリムの外周面上におけるホイール軸方向両側部領域に環状に固設された一対の壁部とを有し、前記ガイドの側面と前記壁部の側面との間に、それぞれゴム弾性体が環状に介装されている弾性ホイールにおいて、前記一対のガイド間のホイール軸方向の幅が前記一対の壁部間のホイール軸方向の幅よりも狭く、かつ前記一対のガイドのホイール半径方向内方端部同士が結合してホイール軸方向断面が略Ｕ字状をなし、該略Ｕ字状のガイドの内周面に、前記ディスクまたは前記ベースリムの外周面との間に隙間をもってゴム弾性体が環状に介装され、該ゴム弾性体が、前記ガイドの側面と前記壁部の側面との間に環状に介装されたゴム弾性体と一体となっており、かつ、一体となった前記ゴム弾性体内に、ホイール周方向に沿ってスプリングが巻回されていることを特徴とする弾性ホイールであるか、あるいは、ディスクと、タイヤを支承するリムとを備えた弾性ホイールであって、前記ディスクまたは該ディスクの外周面に配置されたベースリムの外周面に環状に固設された一対の壁部と、前記リムの内周面上におけるホイール軸方向両側部領域に環状に固設された一対のガイドとを有し、前記ガイドの側面と前記壁部の側面との間に、それぞれゴム弾性体が環状に介装されている弾性ホイールにおいて、前記一対のガイド間のホイール軸方向の幅が前記一対の壁部間のホイール軸方向の幅よりも広く、かつ前記一対の壁部のホイール半径方向外方端部同士が結合してホイール軸方向断面が略逆Ｕ字状をなし、該略逆Ｕ字状の壁部の外周面に、前記リムの内周面との間に隙間をもってゴム弾性体が環状に介装され、該ゴム弾性体が、前記ガイドの側面と前記壁部の側面との間に環状に介装されたゴム弾性体と一体となっており、かつ、一体となった前記ゴム弾性体内に、ホイール周方向に沿ってスプリングが巻回されていることを特徴とする弾性ホイールである。
【００１５】
これにより、設置されたゴム弾性体の剪断変形で振動を吸収し、特に小入力に対して乗り心地性能、防振性能および防音性能の向上を図ることができるとともに、ゴム弾性体内に埋設されたスプリングの作用により、上下方向に比して横と周方向のホイール剛性を高めることで、操縦安定性を高めることができる。また、防音性能については１００Ｈｚ以上の高周波数領域の防音に極めて効果的である。
【００１６】
ここで、前記弾性ホイールにおいて、前記スプリングが、前記ゴム弾性体内においてホイール軸方向の全幅にわたって巻回されていることが好ましい。これにより、ゴム弾性体に掛かる負荷に対する抗力を一様に高めることができ、最も良好に上述の効果を得ることができる。また、前記スプリングの巻回数が、ホイール軸方向の幅１０ｍｍ当たり２〜９回であることが好ましく、また、前記スプリングの鋼線の断面積が０．８〜７ｍｍ２であることが好ましい。これにより、埋設するスプリングの最適化を図ることができ、適切に剛性の調整を図ることが可能となる。更に、前記スプリングの鋼線の断面形状は矩形状とすることができ、この場合も、剛性の向上効果を良好に得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
第１図に示す本発明の一実施の形態に係る弾性ホイールは、車軸ハブ（図示せず）に固着されるディスク１がベースリム２を備えている。ディスク１とベースリム２とは一体的に成型されたもの、あるいはスポークやメッシュ等の支持体と組合わせたスポークホイールやメッシュホイール等であってもよい。ディスク１の材質は、スチール、アルミニウム、マグネシウム、合成樹脂等、いずれの材質でもよいが、軽量化に主眼を置くときはアルミニウムまたは合成樹脂が好ましい。
【００１８】
また、タイヤ２０を支持するリム３の内周面には一対のガイド４が環状に固設され、一対のガイド４のホイール半径方向内方端部同士が結合してホイール軸方向断面が全体として略Ｕ字状をなしている。かかるガイド４は、ホイール軸方向断面を略Ｕ字状とすることによりその内周面４ａと、後述するゴム弾性体７と相まって大入力に対するストッパの機能を果たす。リム３の形状は特に制限されるべきものではなく、規格品以外に、両端でリム径が異なるもの等、その用途に応じ適宜選定することができる。また、かかる一対のガイド４を、リム３のホイール軸方向断面を凹状に、すなわちホイール半径方向内方に突出させることにより形成せしめてもよい。
【００１９】
ベースリム２の外周面上における軸方向両端には一対の壁部５がガイド４間のホイール軸方向の幅よりも広い状態で環状に固設されており、ガイド４の両外面と壁部５の両内面との間にそれぞれ、例えば、加硫接着等の接着手段により接着されたゴム弾性体６が環状に介装され、このゴム弾性体６の外周面には、第２図に拡大して示すようにベルト８が配設されている。
【００２０】
本発明においてベルト８の配置箇所は、必ずしもゴム弾性体６の外周面に限定されるものではなく、内周面でもよく、さらにはベルト８の上下面にゴム弾性体を配置してもよい。また、図示する例ではゴム弾性体６のホイール軸方向全幅にわたりベルト８が配設されているが、部分的であってもベルト配設による効果を得ることができる。さらに、ベルト８のコード打込み角度によって、ホイール軸方向およびねじり方向のばね剛性比の上昇割合が異なるため、用途に応じ適宜コード打込み角度を選定することが好ましい。さらにまた、ベルト８は１枚に限定されず、複数枚を積層して用いてもよい。この際、上下のベルト間で埋設コード９を交差させることで、ホイール軸方向およびねじり方向のばね剛性比を適切な関係で高めることができる。
【００２１】
本発明において使用し得るベルト８は、ラジアルタイヤ等において使用されているベルトと同様のものを使用することができ、例えば、補強コード９としてはスチールコードの他、アラミド繊維の如き有機繊維コードを使用することができる。また、コード打込み数についてもラジアルタイヤ等において慣用されている範囲内とすることができる。さらに、被覆ゴム１０についても特に制限されるべきものではないが、ゴム弾性体６と同種のゴムまたはこのゴム弾性体６との接着性が良好なゴムを選択することが好ましい。
【００２２】
第１図に示す好適例においては、ガイド４の内周面４ａとベースリム２の外周面との間にもゴム弾性体７が環状に介装されている。このゴム弾性体７はベースリム２の外周面に、例えば加硫接着等の接着手段により接着され、ガイド４の内周面４ａとの間には隙間が存在する。あるいは、ゴム弾性体７をガイド４の内周面４ａに接着させ、ベースリム２の外周面との間に隙間を設けてもよい。
【００２３】
次に、本発明の他の実施の形態に係る弾性ホイールについて説明する。この好適例は、第３図に示すように、ベースリム２の外周面上におけるホイール軸方向両側部領域に固設される一対の壁部５間のホイール軸方向の幅が一対のガイド４間のホイール軸方向の幅よりも狭くなっている場合である。この場合は、ガイド４の両内面と壁部５の両外面との間にそれぞれゴム弾性体６が環状に介装され、また、一対の壁部５のホイール半径方向外方端部同士を図示するように結合させ一体的にしてホイール軸方向断面を略逆Ｕ字状とし、かかる壁部５間に形成された外周面５ａとリム３の内周面との間にもストッパとしてのゴム弾性体６が環状に介装させている。ここで、壁部５は、ディスク１の外周面に直接形成せしめてもよく、例えば、ディスク１の外周面に周方向に環状に凸部を形成せしめることにより壁部を設けてもよい。
【００２４】
ゴム弾性体６は、第３図に示すように、ゴム弾性体６を外周面５ａ上まで延在せしめて両者を一体化させることによりストッパとしての機能を併せ持つようにしてある。これにより、第１図に示す本発明の好適例である弾性ホイールと全く同様の効果を得ることができる。すなわち、入力がさほど大きくないときはゴム弾性体６の剪断作用により乗り心地性能、防振性能および防音性能の向上を十分に図ることができる。また、入力が大きくなったときは外周面５ａ上のゴム弾性体６の圧縮作用により大変形を防止することができる。
【００２５】
また、第３図に示す好適例においては、ベルト８が、ガイド４間に一体的に形成されたゴム弾性体６の外周面に配設されている。ベルト８の構造および配置は上述の場合と同様に用途等に応じ適宜選定すればよく、これにより防振、防音効果とともに所望の操縦安定性を得ることができる。
【００２６】
第４図に示す本発明の更に他の実施の形態に係る弾性ホイールは、車軸ハブ（図示せず）に固着されるディスク１０１がベースリム１０２を備えている。ディスク１０１とベースリム１０２とは一体的に成型されたもの、あるいはスポークやメッシュ等の支持体と組合わせたスポークホイールやメッシュホイール等であってもよい。ディスク１０１の材質は、スチール、アルミニウム、マグネシウム、合成樹脂等、いずれの材質でもよいが、軽量化に主眼を置くときはアルミニウムまたは合成樹脂が好ましい。
【００２７】
また、タイヤ１２０を支持するリム１０３の内周面には一対のガイド１０４が環状に固設され、一対のガイド１０４のホイール半径方向内方端部同士が結合してホイール軸方向断面が全体として略Ｕ字状をなしている。かかるガイド１０４は、ホイール軸方向断面を略Ｕ字状とすることによりその内周面１０４ａと、後述するゴム弾性体１０７と相まって大入力に対するストッパの機能を果たす。リム１０３の形状は特に制限されるべきものではなく、規格品以外に、両端でリム径が異なるもの等、その用途に応じ適宜選定することができる。また、かかる一対のガイド１０４を、リム１０３のホイール軸方向断面を凹状に、すなわちホイール半径方向内方に突出させることにより形成せしめてもよい。
【００２８】
ベースリム１０２の外周面上における軸方向両端には一対の壁部１０５がガイド１０４間のホイール軸方向の幅よりも広い状態で環状に固設されており、ガイド１０４の両外面と壁部１０５の両内面との間にそれぞれ、例えば、加硫接着等の接着手段により接着されたゴム弾性体１０６が環状に介装されている。
【００２９】
本発明においては、ガイド１０４の両外面と壁部１０５の両内面との間にそれぞれ凹凸を有することが重要であり、これにより平坦な面の場合に比しゴム弾性体との接着面を増大させ、より強固にゴム弾性体を加硫等により固着させることが可能となる。凹凸形状は特に制限はないが、加工性および強度等の面から、波形とすることが好ましい。具体的には、第４図のＡ−Ａ線に沿う周方向断面を示す第５図の（イ）〜（ニ）に見られるような凹凸とすることができる。この際、対向する面同士の凹凸を互い違いとすることが、ゴム弾性体１０６の剪断変形を効果的に行わしめ、ホイールの上下方向の剛性上昇を抑え、かつ周方向での剛性のバラツキを抑えることができ、好ましい。尚、第５図の（ニ）に見られるような凹凸の場合は、当該凹凸を周上に等間隔で数箇所、好ましくは６〜８箇所設ければよい。
【００３０】
第４図に示す好適例においては、ガイド１０４の内周面１０４ａとベースリム１０２の外周面との間にもゴム弾性体１０７が環状に介装されている。このゴム弾性体１０７はベースリム１０２の外周面に、例えば加硫接着等の接着手段により接着され、ガイド１０４の内周面１０４ａとの間には隙間が存在する。あるいは、ゴム弾性体１０７をガイド１０４の内周面１０４ａに接着させ、ベースリム１０２の外周面との間に隙間を設けてもよい。
【００３１】
本発明の更に他の実施の形態に係る弾性ホイールは、第６図に示すように、ベースリム１０２の外周面上におけるホイール軸方向両側部領域に固設される一対の壁部１０５間のホイール軸方向の幅が一対のガイド１０４間のホイール軸方向の幅よりも狭くなっている場合である。この場合は、ガイド１０４の両内面と壁部１０５の両外面との間にそれぞれゴム弾性体１０６が環状に介装される。また、一対の壁部１０５のホイール半径方向外方端部同士を図示するように結合させ一体的にしてホイール軸方向断面を略逆Ｕ字状とし、かかる壁部１０５間に形成された外周面１０５ａとリム１０３の内周面との間にストッパとしてのゴム弾性体を環状に介装させる。ここで、壁部１０５は、ディスク１０１の外周面に直接形成せしめてもよく、例えば、図示はしないが、ディスク１０１の外周面に周方向に環状に凸部を形成せしめることにより壁部を設けてもよい。
【００３２】
ゴム弾性体を環状に介装させる仕方は、例えば、ゴム弾性体をリム１０３の内周面に接着させ、壁部の外周面１０５ａとの間に隙間を設けるか、あるいは、ゴム弾性体を外周面１０５ａに接着させ、リム１０３の内周面との間に隙間を設ける手法の他、第６図に示すように、一対のゴム弾性体１０６を外周面１０５ａ上まで延在せしめて両者を一体化させることによりストッパとしての機能を併せ持つようにしてもよい。これにより、第４図に示す本発明の好適例である弾性ホイールと全く同様の効果を得ることができる。すなわち、入力がさほど大きくないときはゴム弾性体１０６の作用により乗り心地性能、防振性能および防音性能の向上を十分に図ることができる。また、入力が大きくなったときは外周面１０５ａ上のゴム弾性体１０６の圧縮作用により大変形を防止することができる。
【００３３】
ここで、本発明においては、少なくともガイド１０４の両内面にそれぞれ凹凸を有することが重要である。具体的には、第６図のＢ−Ｂ線に沿う周方向断面を示す第７図の（イ）および（ロ）に見られるような凹凸とすることができる。（イ）においては、ガイド１０４の両内面に凹凸を設け、壁部１０５の外面は平坦なままである。一方、（ロ）においては、ガイド１０４の両内面と壁部１０５の外面の双方に凹凸を設けてある。なお、凹凸の形状については上述の好適例と同様に特に限定されるべきものではない。
【００３４】
第８図に示す本発明の更に他の実施の形態に係る弾性ホイールは、車軸ハブ（図示せず）に固着されるディスク２０１がベースリム２０２を備えている。ディスク２０１とベースリム２０２とは、第９図または第１０図に示すように一体的に成型されたものでもよく、またスポークやメッシュ等の支持体と組合わせたスポークホイールやメッシュホイール等であってもよい。ディスク２０１の材質は、スチール、アルミニウム、マグネシウム、合成樹脂等、いずれの材質でもよいが、軽量化に主眼を置くときはアルミニウムまたは合成樹脂が好ましい。
【００３５】
また、タイヤ２２０を支持するリム２０３の内周面上におけるホイール軸方向両側部領域には、一対のガイド２０４が環状に固設されている。リム２０３の形状は特に制限されるべきものではなく、規格品以外に、両端でリム径が異なるもの等、その用途に応じ適宜選定することができる。また、かかる一対のガイド２０４を、リム２０３のホイール軸方向断面を凹状に、すなわちホイール半径方向内方に突出させることにより形成せしめてもよい。
【００３６】
さらに、ベースリム２０２の外周面には、一対の壁部２０５がガイド２０４間のホイール軸方向の幅よりも狭い状態で環状に固設され、一対の壁部２０５のホイール半径方向外方端部同士が結合してホイール軸方向断面が略逆Ｕ字状をなし、ガイド２０４の両内側面と壁部２０５の両外側面との間にそれぞれ、例えば、加硫接着等の接着手段により接着されたゴム弾性体２０６が環状に介装されている。このゴム弾性体２０６は、図示するように、壁部２０５間に形成された略逆Ｕ字状の外周面にまで延在し、リム２０３の内周面との間にも、間に隙間をもってゴム弾性体２０６が存在し、大入力に対するストッパとしての働きをする。なお、壁部２０５は、第９図および第１０図に示すように、ディスク２０１の外周面に環状に凸部を設けることにより形成せしめることもできる。
【００３７】
第８図に示す好適例においては、一体となって一対のガイド２０４間にわたり介装されているゴム弾性体２０６の内部に、ホイール周方向に沿ってスプリング２０７が巻回されている。このスプリング２０７により、上下方向に比較して横と周方向の剛性を高めることができ、ゴム弾性体２０６の剪断変形で振動を吸収することによる小入力時の乗り心地性能、防振性能および防音性能向上効果に加え、操縦安定性の向上が可能となる。これにより、本発明においては、小入力時から大入力時までの各性能を良好に向上することができる。
【００３８】
また、図示する場合とは逆に、リム２０３の内周面に固設される一対のガイド２０４間のホイール軸方向の幅が一対の壁部２０５間のホイール軸方向の幅よりも狭く、ガイド２０４のホイール半径方向内方端部同士が結合してホイール軸方向断面が略Ｕ字状をなしている場合には、ガイド２０４の両外側面と壁部２０５の両内側面との間にそれぞれゴム弾性体２０６を環状に介装し、さらに、該略Ｕ字状のガイド２０４の内周面までゴム弾性体２０６を延在させて、ベースリム２０２の外周面との間に、隙間をもってゴム弾性体２０６を存在させる。この場合にも、一体となって一対の壁部２０５間にわたり介装されているゴム弾性体２０６の内部に、スプリング２０７を埋設することにより、上記と同様の効果を得ることができる。
【００３９】
スプリング２０７の仕様や配置、配設層数等には特に制限はなく、所望の剛性が得られるよう適宜選択することが可能である。特には、ゴム弾性体２０６に掛かる負荷に対する均一な剛性向上効果を得るために、スプリング２０７をゴム弾性体２０６内においてホイール軸方向の全幅にわたって一様に巻回することが好ましいが、第１０図に示すように、ホイール軸方向の幅においてベースリム２０２および壁部２０５と一体化したディスク２０１の存在しない、ゴム弾性体２０６の両側部領域のみに設けてもよい。使用するスプリングとしては、巻回数が、ホイール軸方向の幅１０ｍｍ当たり２〜９回であるものが好ましい。また、スプリングの鋼線の断面形状は、第８図および第１０図に示す円形状よりも第９図の矩形状の方がより剛性向上効果が高いが、疲労耐久性においてはやや劣る。さらに、鋼線の断面積は、好ましくは０．８〜７ｍｍ２である。
【００４０】
図８〜１０に示す好適例においては、ゴム弾性体２０６は、略逆Ｕ字状の壁部２０５の両外側面とガイド２０４の両内側面との間から、略逆Ｕ字状の壁部２０５の外周面まで延在して介装されているために、入力が大きくなったときは壁部２０５の外周面とリム２０３の内周面との間でストッパとしての機能をも有し、入力がさほど大きくないときは壁部２０５とガイド２０４との間のゴム弾性体２０６の剪断作用により乗り心地性能、防振性能および防音性能の向上を十分に図ることができる一方、この部分のゴム弾性体２０６の圧縮作用により大変形を防止する役割をも担うことができる。
【００４１】
本発明において使用し得るゴム弾性体は、防振ゴムとして既知のものを用いることができ、天然ゴムや合成ゴム、例えば、ブタジエンゴム、スチレンブタジエン共重合体ゴム、ブチルゴム等のジエン系ゴムに適宜配合剤、例えば、硫黄、加硫促進剤、老化防止剤、カーボンブラック等を適宜配合することにより調製することができる。かかるゴム弾性体のＪＩＳ−Ａ硬度（Ｈｄ）は、振動吸収特性と耐久性の観点から、好ましくは３０〜８０°であり、弾性率は１×１０３〜１×１０５Ｎ／ｃｍ２である。
【００４２】
以下、本発明を実施例に基づき説明する。
実施例１
下記の条件にて第３図に示す構造を有する弾性ホイールを作製した。
（リム）
サイズ ：１５インチ
幅 ：５．５Ｊ
（ゴム弾性体）
寸法 ：縦１１ｍｍ、横１５ｍｍ
ＪＩＳ−Ａ硬度：６０°
弾性率 ：４×１０４Ｎ／ｃｍ２
リムとベースリムとの間のホイール半径方向距離：２５ｍｍ
ゴム弾性体６の外周面とリム３の内周面との距離：６ｍｍ
（ベルト）
ベルト枚数 ：１枚
コード ：スチールコード（１×５×０．２３（ｍｍ））
コード打込み角度 ：周方向に対し９０°
コード打込み数 ：３６本／５０ｍｍ
埋設ゴム ：上記ゴム弾性体と同種
【００４３】
実施例２
ベルト８のコード打込み角度を周方向に対し４５°とした以外は実施例１と同様にして弾性ホイールを作製した。
【００４４】
実施例３
ベルトのコード打込み角度を周方向に対し０°とした以外は実施例１と同様にして弾性ホイールを作製した。
【００４５】
比較例１
ベルト８を設けなかった以外は実施例１と同様にして弾性ホイールを作製した。
【００４６】
実施例１〜３および比較例１の弾性ホイールについて、弾性部の上下ばね、ホイール軸方向ばねおよびねじりばねの定数を夫々測定したところ、下記の第１表に示すような結果となった。
【００４７】
また、実施例１〜３および比較例１の弾性ホイールにサイズ１８５／５５Ｒ１５のタイヤを装着して操縦安定性について評価したところ、いずれの実施例のゴム弾性ホイールも比較例の弾性ホイールに比し、操縦安定性の面で優れていることが確かめられた。なお、実施例および比較例の弾性ホイールはともに、小入力時にはゴム弾性体の剪断変形により振動を吸収し、かつ大入力時にはもう一方のゴム弾性体の圧縮入力により大変形を抑制することができ、また、防音特性試験の結果では、１００Ｈｚ以上の高周波数領域の防音に極めて効果的であることがわかった。
【００４９】
実施例４
下記の条件にて第６図に示す構造を有し、第７図の（イ）に示す形状のゴム弾性体が環状に介装された弾性ホイールを試作し、これにサイズ１８５／５５Ｒ１５のタイヤを装着して振動吸収特性、防音性能および耐久性について評価した。
（リム）
サイズ ：１５インチ
幅 ：５．５Ｊ
（ゴム弾性体）
寸法 ：縦１１ｍｍ、横１５ｍｍ
ＪＩＳ−Ａ硬度：６０°
弾性率 ：４×１０４Ｎ／ｃｍ２
リムとベースリムとの間のホイール半径方向距離：２５ｍｍ
ゴム弾性体１０６の外周面とリム１０３の内周面との距離：６ｍｍ
【００５０】
比較例２
また、比較のために、ガイド１０４の両内面と壁部１０５の両外面をともに平坦なままとした以外は実施例と同様にして弾性ホイールを試作した。
【００５１】
実施例４および比較例２の弾性ホイールともに、小入力時にはゴム弾性体の剪断変形により振動を吸収し、かつ大入力時にはもう一方のゴム弾性体の圧縮入力により大変形を抑制することができることが確かめられたが、実施例４のゴム弾性体１０６の方が比較例２のそれに比し、より強固にガイド１０４の両内面に固着されていることが確かめられた。また、実施例４の弾性ホイールの方が比較例２の弾性ホイールよりも操縦安定性および乗り心地性に優れていた。さらに、実施例４および比較例２の弾性ホイールともに、防音特性試験の結果、１００Ｈｚ以上の高周波数領域の防音に極めて効果的であることがわかった。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
以上説明してきたように、本発明の弾性ホイールは、小入力時から大入力時に至るまで、耐久性、安全性、さらには操縦安定性を損なうことなく乗り心地性能、防振性能および防音性能の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の一実施の形態に係る弾性ホイールの拡大部分断面図である。
第２図は、第１図の円内の拡大図である。
第３図は、本発明の他の実施の形態に係る弾性ホイールの拡大部分断面図である。
第４図は、本発明の更に他の実施の形態に係る弾性ホイールの拡大部分断面図である。
第５図は、第４図のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
第６図は、本発明の更に他の実施の形態に係る弾性ホイールの拡大部分断面図である。
第７図は、第６図のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
第８図は、本発明の更に他の実施の形態に係る弾性ホイールの拡大部分断面図である。
第９図は、本発明の更に他の実施の形態に係る弾性ホイールの拡大部分断面図である。
第１０図は、本発明の更に他の実施の形態に係る弾性ホイールの拡大部分断面図である。
Claims (13)
- ディスクと、タイヤを支承するリムとを備えた弾性ホイールであって、前記リムの内周面に環状に固設された一対のガイドと、前記ディスクまたは該ディスクの外周面に配置されたベースリムの外周面上におけるホイール軸方向両側部領域に環状に固設された一対の壁部とを有し、前記ガイドの側面と前記壁部の側面との間に、それぞれゴム弾性体が環状に介装されている弾性ホイールであって、前記一対のガイド間のホイール軸方向の幅が前記一対の壁部間のホイール軸方向の幅よりも狭く、かつ前記一対のガイドのホイール半径方向内方端部同士が結合してホイール軸方向断面が略Ｕ字状をなし、該略Ｕ字状のガイドの内周面に、前記ディスクまたは前記ベースリムの外周面との間に隙間をもってゴム弾性体が環状に介装され、かつ、前記略Ｕ字状のガイドの内周面に介装されたゴム弾性体と、前記ガイドの側面と前記壁部の側面との間に環状に形成されたゴム弾性体と、が一体となり、一体となった該ゴム弾性体の内周面に少なくとも１枚のベルトが環状に配設されていることを特徴とする弾性ホイール。
- ディスクと、タイヤを支承するリムとを備えた弾性ホイールであって、前記リムの内周面に環状に固設された一対のガイドと、前記ディスクまたは該ディスクの外周面に配置されたベースリムの外周面上におけるホイール軸方向両側部領域に環状に固設された一対の壁部とを有し、前記ガイドの側面と前記壁部の側面との間に、それぞれゴム弾性体が環状に介装されている弾性ホイールであって、前記一対のガイド間のホイール軸方向の幅が前記一対の壁部間のホイール軸方向の幅よりも広く、かつ前記一対の壁部のホイール半径方向外方端部同士が結合してホイール軸方向断面が略逆Ｕ字状をなし、該略逆Ｕ字状の壁部の外周面に、前記リムの内周面との間に隙間をもってゴム弾性体が環状に介装され、かつ、前記略逆Ｕ字状の壁部の外周面に介装されたゴム弾性体と、前記ガイドの側面と前記壁部の側面との間に環状に形成されたゴム弾性体と、が一体となり、一体となった該ゴム弾性体の外周面に少なくとも１枚のベルトが環状に配設されていることを特徴とする弾性ホイール。
- 前記ベルトがゴム中にスチールコードが埋設されてなるスチールベルトである請求項１または２記載の弾性ホイール。
- 前記スチールベルトの打込み角度がホイール周方向に対し略直角である請求項３記載の弾性ホイール。
- 前記ゴム弾性体が固着されている前記側面のいずれか一方または双方が凹凸を有する請求項１または２記載の弾性ホイール。
- 前記凹凸が波形である請求項５記載の弾性ホイール。
- 前記ゴム弾性体が固着されている前記側面の双方に凹凸を有し、対向面同士の凹凸が互い違いになっている請求項５または６記載の弾性ホイール。
- ディスクと、タイヤを支承するリムとを備えた弾性ホイールであって、前記リムの内周面に環状に固設された一対のガイドと、前記ディスクまたは該ディスクの外周面に配置されたベースリムの外周面上におけるホイール軸方向両側部領域に環状に固設された一対の壁部とを有し、前記ガイドの側面と前記壁部の側面との間に、それぞれゴム弾性体が環状に介装されている弾性ホイールにおいて、
前記一対のガイド間のホイール軸方向の幅が前記一対の壁部間のホイール軸方向の幅よりも狭く、かつ前記一対のガイドのホイール半径方向内方端部同士が結合してホイール軸方向断面が略Ｕ字状をなし、該略Ｕ字状のガイドの内周面に、前記ディスクまたは前記ベースリムの外周面との間に隙間をもってゴム弾性体が環状に介装され、該ゴム弾性体が、前記ガイドの側面と前記壁部の側面との間に環状に介装されたゴム弾性体と一体となっており、かつ、
一体となった前記ゴム弾性体内に、ホイール周方向に沿ってスプリングが巻回されていることを特徴とする弾性ホイール。 - ディスクと、タイヤを支承するリムとを備えた弾性ホイールであって、前記ディスクまたは該ディスクの外周面に配置されたベースリムの外周面に環状に固設された一対の壁部と、前記リムの内周面上におけるホイール軸方向両側部領域に環状に固設された一対のガイドとを有し、前記ガイドの側面と前記壁部の側面との間に、それぞれゴム弾性体が環状に介装されている弾性ホイールにおいて、
前記一対のガイド間のホイール軸方向の幅が前記一対の壁部間のホイール軸方向の幅よりも広く、かつ前記一対の壁部のホイール半径方向外方端部同士が結合してホイール軸方向断面が略逆Ｕ字状をなし、該略逆Ｕ字状の壁部の外周面に、前記リムの内周面との間に隙間をもってゴム弾性体が環状に介装され、該ゴム弾性体が、前記ガイドの側面と前記壁部の側面との間に環状に介装されたゴム弾性体と一体となっており、かつ、
一体となった前記ゴム弾性体内に、ホイール周方向に沿ってスプリングが巻回されていることを特徴とする弾性ホイール。 - 前記スプリングが、前記ゴム弾性体内においてホイール軸方向の全幅にわたって巻回されている請求項８または９記載の弾性ホイール。
- 前記スプリングの巻回数が、ホイール軸方向の幅１０ｍｍ当たり２〜９回である請求項８〜１０のうちいずれか一項記載の弾性ホイール。
- 前記スプリングの鋼線の断面形状が矩形状である請求項８〜１１のうちいずれか一項記載の弾性ホイール。
- 前記スプリングの鋼線の断面積が０．８〜７ｍｍ２である請求項８〜１２のうちいずれか一項記載の弾性ホイール。
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