JPH0516602A - 複合樹脂ホイール - Google Patents
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- B29C66/73—General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29K—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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-
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-
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 衝撃強度,曲げ強度,剛性,耐熱性,耐疲労
性,耐クリープ性等の機械的特性に優れ、軽量で量産性
も良好な複合樹脂ホイールを提供する。 【構成】 2以上の分割成形体が一体化されてなる樹脂
ホイールにおいて、該2以上の分割成形体のうちの少な
くとも一つは長繊維補強熱可塑樹脂よりなり、他の分割
成形体は金属及び/又はFRPよりなる複合樹脂ホイー
ル。 【効果】 長繊維補強熱可塑性樹脂を用いた分割体と金
属及び/又はFRPの従来素材を用いた分割体とを組み
合わせて一体化することにより両者の特性を生かすと共
に、併用による相乗効果で著しく優れた特性を有する複
合樹脂ホイールが得られ、上記目的が達成される。
性,耐クリープ性等の機械的特性に優れ、軽量で量産性
も良好な複合樹脂ホイールを提供する。 【構成】 2以上の分割成形体が一体化されてなる樹脂
ホイールにおいて、該2以上の分割成形体のうちの少な
くとも一つは長繊維補強熱可塑樹脂よりなり、他の分割
成形体は金属及び/又はFRPよりなる複合樹脂ホイー
ル。 【効果】 長繊維補強熱可塑性樹脂を用いた分割体と金
属及び/又はFRPの従来素材を用いた分割体とを組み
合わせて一体化することにより両者の特性を生かすと共
に、併用による相乗効果で著しく優れた特性を有する複
合樹脂ホイールが得られ、上記目的が達成される。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は複合樹脂ホイールに係
り、特に衝撃強度,曲げ強度,剛性,耐熱性,耐疲労
性,耐クリープ性等の機械的特性に優れ、軽量で量産性
も良好な複合樹脂ホイールに関する。
り、特に衝撃強度,曲げ強度,剛性,耐熱性,耐疲労
性,耐クリープ性等の機械的特性に優れ、軽量で量産性
も良好な複合樹脂ホイールに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ホイールのうち、例えば自動車用
ホイールは、一般にスチール又は軽合金(アルミ合金,
マグネシウム合金)で製造されている。
ホイールは、一般にスチール又は軽合金(アルミ合金,
マグネシウム合金)で製造されている。
【0003】スチール製ホイールは、プレス又はロール
成形により製造されているが、成形寸法のバラツキが多
く、特にリムのビードシート部の真円度に狂いが生じ易
いという欠点があり、また、重量が重いため重量の点で
も自動車部品の軽量化の面で好ましいものではない。
成形により製造されているが、成形寸法のバラツキが多
く、特にリムのビードシート部の真円度に狂いが生じ易
いという欠点があり、また、重量が重いため重量の点で
も自動車部品の軽量化の面で好ましいものではない。
【0004】これに対し、軽合金製ホイールは成形寸法
が安定しており、重量の点でもスチール製ホイールの1
/3と大幅に軽量化がなされているものの、スチール製
ホイールに比し材料コストが3〜5倍と非常に高価なも
のであるという欠点がある。
が安定しており、重量の点でもスチール製ホイールの1
/3と大幅に軽量化がなされているものの、スチール製
ホイールに比し材料コストが3〜5倍と非常に高価なも
のであるという欠点がある。
【0005】ところで、近年重視されている省エネルギ
ーの観点から、自動車部品の軽量化は極めて重要な要件
となるが、とりわけ、ホイールのようなバネ下部材は、
燃費の改善,機動性の向上の点から、より一層の軽量化
が望まれている。
ーの観点から、自動車部品の軽量化は極めて重要な要件
となるが、とりわけ、ホイールのようなバネ下部材は、
燃費の改善,機動性の向上の点から、より一層の軽量化
が望まれている。
【0006】このような背景のもとに、最近になって、
軽量性,成形安定性を満足し、かつ低コストなものとし
て、樹脂製ホイールが提案された。樹脂製ホイールは、
樹脂に短繊維又は長繊維の強化繊維を混合したFRP
(繊維強化熱硬化性樹脂)を主材料として成形されたも
ので、金属製ホイールに比し軽量で成形寸法の安定性に
優れる上に、生産性も良好で製品のコストダウンが図
れ、しかも彩色等のデザイン性の面においても極めて優
れるものと期待がよせられる。
軽量性,成形安定性を満足し、かつ低コストなものとし
て、樹脂製ホイールが提案された。樹脂製ホイールは、
樹脂に短繊維又は長繊維の強化繊維を混合したFRP
(繊維強化熱硬化性樹脂)を主材料として成形されたも
ので、金属製ホイールに比し軽量で成形寸法の安定性に
優れる上に、生産性も良好で製品のコストダウンが図
れ、しかも彩色等のデザイン性の面においても極めて優
れるものと期待がよせられる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来検討さ
れた殆どの樹脂ホイール及び実用化されたすべての樹脂
ホイールは、汎用のFRP製造技術をそのまま利用した
ものであって、不飽和ポリエステル,エポキシ等の熱硬
化性樹脂とガラス繊維等よりなるFRPをプレス成形し
てホイールとするものである(特開昭61−13580
1号)。こうして得られた樹脂ホイールは、成形時の繊
維損傷が比較的軽微であるため、剛性,強度等の点で優
れる。しかも、用いる樹脂も熱硬化性樹脂が主体である
ため、耐熱性,耐クリープ性も良好である。しかしなが
ら、複雑形状物(例えば、肉厚変化が著しいもの)の成
形には不向きであり、また成形サイクルも長いことから
生産性が悪いという欠点がある。
れた殆どの樹脂ホイール及び実用化されたすべての樹脂
ホイールは、汎用のFRP製造技術をそのまま利用した
ものであって、不飽和ポリエステル,エポキシ等の熱硬
化性樹脂とガラス繊維等よりなるFRPをプレス成形し
てホイールとするものである(特開昭61−13580
1号)。こうして得られた樹脂ホイールは、成形時の繊
維損傷が比較的軽微であるため、剛性,強度等の点で優
れる。しかも、用いる樹脂も熱硬化性樹脂が主体である
ため、耐熱性,耐クリープ性も良好である。しかしなが
ら、複雑形状物(例えば、肉厚変化が著しいもの)の成
形には不向きであり、また成形サイクルも長いことから
生産性が悪いという欠点がある。
【0008】一方、射出成形法は極めて生産性が高く、
生産コストの点で優れているが、一般に射出成形品は圧
縮成形品に比べ強度が1/3〜1/5と低いという欠点
がある。これは、射出成形法では材料の流動性を上げる
ために圧縮成形に用いる材料(BMC,SMC等)に比
べ、補強繊維長さが極めて短く、通常1mm以下である
ことが製品の強度,剛性が十分に満たされない原因とな
っている。
生産コストの点で優れているが、一般に射出成形品は圧
縮成形品に比べ強度が1/3〜1/5と低いという欠点
がある。これは、射出成形法では材料の流動性を上げる
ために圧縮成形に用いる材料(BMC,SMC等)に比
べ、補強繊維長さが極めて短く、通常1mm以下である
ことが製品の強度,剛性が十分に満たされない原因とな
っている。
【0009】本発明は上記従来の問題点を解決し、衝撃
強度,曲げ強度,剛性,耐熱性,耐疲労性,耐クリープ
性等の機械的特性に優れ、軽量で量産性も良好な複合樹
脂ホイールを提供することを目的とする。
強度,曲げ強度,剛性,耐熱性,耐疲労性,耐クリープ
性等の機械的特性に優れ、軽量で量産性も良好な複合樹
脂ホイールを提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の複合樹脂ホイー
ルは、2以上の分割成形体が一体化されてなる樹脂ホイ
ールにおいて、該2以上の分割成形体のうちの少なくと
も一つは長繊維補強熱可塑樹脂よりなり、他の分割成形
体は金属及び/又はFRPよりなることを特徴とする。
ルは、2以上の分割成形体が一体化されてなる樹脂ホイ
ールにおいて、該2以上の分割成形体のうちの少なくと
も一つは長繊維補強熱可塑樹脂よりなり、他の分割成形
体は金属及び/又はFRPよりなることを特徴とする。
【0011】即ち、本発明は、上記従来の樹脂ホイール
における問題点を、成形材料及び成形法を改良すること
により解決すべく、曲げ強度,剛性,衝撃強度,耐熱
性,耐疲労性,耐クリープ性等に優れ、製品全体に亘っ
て均質な物性を保有し、しかも低コストで大量生産が可
能な樹脂製分割成形体と、この分割成形体とは異った素
材である金属又はFRPよりなる分割成形体を上記樹脂
製分割成形体と一体化させることにより、機械的特性に
優れかつ軽量で量産性に優れる低コスト複合樹脂ホイー
ルを提供するものである。
における問題点を、成形材料及び成形法を改良すること
により解決すべく、曲げ強度,剛性,衝撃強度,耐熱
性,耐疲労性,耐クリープ性等に優れ、製品全体に亘っ
て均質な物性を保有し、しかも低コストで大量生産が可
能な樹脂製分割成形体と、この分割成形体とは異った素
材である金属又はFRPよりなる分割成形体を上記樹脂
製分割成形体と一体化させることにより、機械的特性に
優れかつ軽量で量産性に優れる低コスト複合樹脂ホイー
ルを提供するものである。
【0012】以下に本発明を詳細に説明する。本発明の
複合樹脂ホイールは、例えば、長繊維補強熱可塑性樹脂
を用いこれを射出成形法又は射出圧縮成形法により、ホ
イールを構成する分割成形体(以下単に「分割体」と称
する場合がある。)(リム,ディスク,ハブ等の部分)
の少なくとも1つを成形した後、従来の素材であるFR
P及び/又は軽金属、鉄等の金属で残りの分割成形体を
得、これらをねじ込み等により嵌合一体化させることに
より容易に製造できる。
複合樹脂ホイールは、例えば、長繊維補強熱可塑性樹脂
を用いこれを射出成形法又は射出圧縮成形法により、ホ
イールを構成する分割成形体(以下単に「分割体」と称
する場合がある。)(リム,ディスク,ハブ等の部分)
の少なくとも1つを成形した後、従来の素材であるFR
P及び/又は軽金属、鉄等の金属で残りの分割成形体を
得、これらをねじ込み等により嵌合一体化させることに
より容易に製造できる。
【0013】なお、「ねじ込み」とは独立した2つの部
分を互いに逆方向にある角度回転させることによって、
互いの凹部と凸部とを嵌合させる方法であり、例えばボ
ルトとナットの関係はその一例である。
分を互いに逆方向にある角度回転させることによって、
互いの凹部と凸部とを嵌合させる方法であり、例えばボ
ルトとナットの関係はその一例である。
【0014】まず、本発明の複合樹脂ホイール一部を構
成する長繊維補強熱可塑樹脂を用い射出成形又は射出圧
縮成形によって形成される分割体(リム又はディスク又
はハブ部分等)について述べる。
成する長繊維補強熱可塑樹脂を用い射出成形又は射出圧
縮成形によって形成される分割体(リム又はディスク又
はハブ部分等)について述べる。
【0015】従来、樹脂を補強してその機械的特性を向
上させるには、一般に繊維強化法が用いられる。この場
合、連続繊維で強化した熱硬化性樹脂複合材料は耐衝撃
性を初め、極めて優れた機械的性能を発揮するが、流動
性が悪く、加工コストも高くなるという不具合がある。
一方、短繊維で強化した熱可塑性樹脂複合材料は、射出
成形によって容易に成形することができ、加工コストも
安い。しかしながら、短繊維強化複合材料は機械的特性
の改良効果が小さく、特に耐衝撃性が低いという不具合
がある。
上させるには、一般に繊維強化法が用いられる。この場
合、連続繊維で強化した熱硬化性樹脂複合材料は耐衝撃
性を初め、極めて優れた機械的性能を発揮するが、流動
性が悪く、加工コストも高くなるという不具合がある。
一方、短繊維で強化した熱可塑性樹脂複合材料は、射出
成形によって容易に成形することができ、加工コストも
安い。しかしながら、短繊維強化複合材料は機械的特性
の改良効果が小さく、特に耐衝撃性が低いという不具合
がある。
【0016】そこで、短繊維強化樹脂複合材の優れた流
動性を備え、連続繊維強化熱硬化性樹脂複合材と同等の
機械的特性の改良効果を持つ、長繊維強化熱可塑性樹脂
複合材の開発が進められている。本発明においては、こ
のような長繊維強化熱可塑樹脂を用いる。なお、ここで
定義する短繊維とは長さが0.1〜0.5mm程度の通
常の短繊維であり、長繊維とは長さが1mm以上の繊維
を指す。
動性を備え、連続繊維強化熱硬化性樹脂複合材と同等の
機械的特性の改良効果を持つ、長繊維強化熱可塑性樹脂
複合材の開発が進められている。本発明においては、こ
のような長繊維強化熱可塑樹脂を用いる。なお、ここで
定義する短繊維とは長さが0.1〜0.5mm程度の通
常の短繊維であり、長繊維とは長さが1mm以上の繊維
を指す。
【0017】本発明に係る長繊維補強熱可塑性樹脂のマ
トリックスとなる熱可塑性樹脂(以下「マトリックス樹
脂」と称する場合がある。)としては、各種ポリアミド
樹脂,具体的には、ナイロン6,6・6,4・6,6・
10,10,11,12等、ポリブチレンテレフタレー
ト(PBT),ポリフェニレンスルフィド(PPS),
アセタール樹脂(POM),ポリカーボネート(P
C),ポリエチレンテレフタレート(PET),ポリプ
ロピレン(PP),ポリエーテルスルホン(PES),
ポリスルホン(PSF),ポリエーテルエーテルケトン
(PEEK),ポリフェニレンオキサイド(PPO),
ポリアミドイミド(PAI),ポリイミド(PI),ポ
リエステル,各種液晶ポリマー及び脂肪族主鎖を部分的
に芳香族基で置換した部分芳香族ポリアミド等を用いる
ことができる。これらのうち、各種ポリアミド樹脂,部
分芳香族ポリアミド,PBT,PPS,POM,PC,
PES,PI,PAI,PEEK,ポリエステル,各種
液晶ポリマー等が好ましい。これらの熱可塑性樹脂は1
種を単独で用いても2種以上の混合物として用いても良
い。
トリックスとなる熱可塑性樹脂(以下「マトリックス樹
脂」と称する場合がある。)としては、各種ポリアミド
樹脂,具体的には、ナイロン6,6・6,4・6,6・
10,10,11,12等、ポリブチレンテレフタレー
ト(PBT),ポリフェニレンスルフィド(PPS),
アセタール樹脂(POM),ポリカーボネート(P
C),ポリエチレンテレフタレート(PET),ポリプ
ロピレン(PP),ポリエーテルスルホン(PES),
ポリスルホン(PSF),ポリエーテルエーテルケトン
(PEEK),ポリフェニレンオキサイド(PPO),
ポリアミドイミド(PAI),ポリイミド(PI),ポ
リエステル,各種液晶ポリマー及び脂肪族主鎖を部分的
に芳香族基で置換した部分芳香族ポリアミド等を用いる
ことができる。これらのうち、各種ポリアミド樹脂,部
分芳香族ポリアミド,PBT,PPS,POM,PC,
PES,PI,PAI,PEEK,ポリエステル,各種
液晶ポリマー等が好ましい。これらの熱可塑性樹脂は1
種を単独で用いても2種以上の混合物として用いても良
い。
【0018】一方、本発明で用いる樹脂補強用繊維とし
ては、ガラス,カーボン,グラファイト,アラミド,ポ
リエチレン,セラミック(SiC,Al2O3 など),
金属(ボロン,ステンレスなど)等の繊維が挙げられ、
特にカーボンまたはガラスが有効である。このような補
強繊維の直径は、あまりに小さいと十分な補強効果が得
られず、逆にあまりに大きいと射出成形が困難となり、
成形性が悪くなる。このため、補強繊維の直径は0.1
〜100μm、特に0.5〜50μmの範囲とするのが
好ましい。また、その繊維長は1mm以上、特に2〜3
0mm、とりわけ3〜15mmであることが好ましい。
ては、ガラス,カーボン,グラファイト,アラミド,ポ
リエチレン,セラミック(SiC,Al2O3 など),
金属(ボロン,ステンレスなど)等の繊維が挙げられ、
特にカーボンまたはガラスが有効である。このような補
強繊維の直径は、あまりに小さいと十分な補強効果が得
られず、逆にあまりに大きいと射出成形が困難となり、
成形性が悪くなる。このため、補強繊維の直径は0.1
〜100μm、特に0.5〜50μmの範囲とするのが
好ましい。また、その繊維長は1mm以上、特に2〜3
0mm、とりわけ3〜15mmであることが好ましい。
【0019】このような補強繊維の配合量が少な過ぎる
と十分な補強効果が得られず、逆に多過ぎるとマトリッ
クス樹脂が不足して成形性が悪くなる。このため、補強
繊維の配合量は全成形材料における体積分率として5〜
70体積%とするのが好ましく、特に10〜60体積%
とするのが好ましい。
と十分な補強効果が得られず、逆に多過ぎるとマトリッ
クス樹脂が不足して成形性が悪くなる。このため、補強
繊維の配合量は全成形材料における体積分率として5〜
70体積%とするのが好ましく、特に10〜60体積%
とするのが好ましい。
【0020】なお、本発明の長繊維補強熱可塑樹脂材料
を実際の成形品として加工する場合、その加工性などを
更に改良するために、通常の短繊維補強樹脂を混合して
使用することは有効である。この場合、短繊維補強樹脂
の混合率は重量で全体の70%以下、望ましくは60%
以下が好ましい。
を実際の成形品として加工する場合、その加工性などを
更に改良するために、通常の短繊維補強樹脂を混合して
使用することは有効である。この場合、短繊維補強樹脂
の混合率は重量で全体の70%以下、望ましくは60%
以下が好ましい。
【0021】更に、本発明の長繊維補強熱可塑性樹脂に
は、より優れた機械的特性と易加工性を得るために、マ
トリックス樹脂と樹脂補強用繊維との付着性を高めるた
めの改質剤を添加することが望ましい。ここで使用され
る改質剤としては、スチレン−ブタジエンブロック共重
合体(SBS),スチレン−イソプレンブロック共重合
体(SIS),水素添加したスチレン−ブタジエンブロ
ック共重合体(SEBS),ポリスチレン(PS),ア
クリロニトリルブタジエンスチレン樹脂(ABS)など
のポリスチレン系ポリマー;ポリエチレン(PE),ポ
リプロピレン(PP),エチレン−エチルアクリレート
共重合体(EEA),エチレン酢酸ビニル共重合体(E
VA)などにエチレン−プロピレンゴム(EPR),エ
チレンプロピレンジエンゴム(EPDM)などのポリオ
レフィン系ポリマー;ポリエチレンテレフタレート(P
ET),ポリブチレンテレフタレート(PBT)などの
ポリエステル系ポリマー;メタクリル樹脂(PMM
A),アクリルゴムなどのポリアクリル系ポリマー,ポ
リアミド系ポリマー;更にポリフェニレンオキサイド
(PPO),ポリフェニレンスルフィド(PPS),ブ
タジエンアクリロニトリルゴム(NBR),ポリアリレ
ート(PAR),ポリカーボネート(PC),各種液晶
ポリマーなどが用いられる。これらの中でもポリオレフ
ィン系及びポリスチレン系ポリマーなどが特に有効であ
る。
は、より優れた機械的特性と易加工性を得るために、マ
トリックス樹脂と樹脂補強用繊維との付着性を高めるた
めの改質剤を添加することが望ましい。ここで使用され
る改質剤としては、スチレン−ブタジエンブロック共重
合体(SBS),スチレン−イソプレンブロック共重合
体(SIS),水素添加したスチレン−ブタジエンブロ
ック共重合体(SEBS),ポリスチレン(PS),ア
クリロニトリルブタジエンスチレン樹脂(ABS)など
のポリスチレン系ポリマー;ポリエチレン(PE),ポ
リプロピレン(PP),エチレン−エチルアクリレート
共重合体(EEA),エチレン酢酸ビニル共重合体(E
VA)などにエチレン−プロピレンゴム(EPR),エ
チレンプロピレンジエンゴム(EPDM)などのポリオ
レフィン系ポリマー;ポリエチレンテレフタレート(P
ET),ポリブチレンテレフタレート(PBT)などの
ポリエステル系ポリマー;メタクリル樹脂(PMM
A),アクリルゴムなどのポリアクリル系ポリマー,ポ
リアミド系ポリマー;更にポリフェニレンオキサイド
(PPO),ポリフェニレンスルフィド(PPS),ブ
タジエンアクリロニトリルゴム(NBR),ポリアリレ
ート(PAR),ポリカーボネート(PC),各種液晶
ポリマーなどが用いられる。これらの中でもポリオレフ
ィン系及びポリスチレン系ポリマーなどが特に有効であ
る。
【0022】これらの改質剤はマトリックス樹脂100
重量部に対して1〜40重量部、特に2〜30重量部混
入されることが望ましい。
重量部に対して1〜40重量部、特に2〜30重量部混
入されることが望ましい。
【0023】更に、本発明においては、これらの改質剤
とマトリックス樹脂との相溶性を向上させる目的で、改
質剤とマトリックス樹脂或いはマトリックス樹脂と相溶
性のあるポリマーとをブロック又はグラフト共重合させ
たり、マトリックス樹脂の有する基と反応性を持つ基を
改質剤の主鎖或いは側鎖に導入し変性させることは有効
である。この場合、反応基としては、エポキシ基,カル
ボキシル基,無水マレイン酸基,アミノ基,スルフォン
基及びオキサゾリン基などがあり、これらの中でも特に
無水マレイン酸基とエポキシ基が有効である。
とマトリックス樹脂との相溶性を向上させる目的で、改
質剤とマトリックス樹脂或いはマトリックス樹脂と相溶
性のあるポリマーとをブロック又はグラフト共重合させ
たり、マトリックス樹脂の有する基と反応性を持つ基を
改質剤の主鎖或いは側鎖に導入し変性させることは有効
である。この場合、反応基としては、エポキシ基,カル
ボキシル基,無水マレイン酸基,アミノ基,スルフォン
基及びオキサゾリン基などがあり、これらの中でも特に
無水マレイン酸基とエポキシ基が有効である。
【0024】また、同様の目的で、各種相溶化剤を用い
ることも有効である。相溶化剤としては、改質剤及びマ
トリックス樹脂の両者に、相溶性を有する或いはこれら
両者に反応する基を有する共重合体や、この反応性基な
どで変性した有機化合物が挙げられる。一般的には、オ
レフィン系,スチレン系,或いはアクリル系の共重合体
が有効であり、無水マレイン酸基及び/又はエポキシ基
を主鎖或いは側鎖に導入した各種共重合体が特に有効で
ある。
ることも有効である。相溶化剤としては、改質剤及びマ
トリックス樹脂の両者に、相溶性を有する或いはこれら
両者に反応する基を有する共重合体や、この反応性基な
どで変性した有機化合物が挙げられる。一般的には、オ
レフィン系,スチレン系,或いはアクリル系の共重合体
が有効であり、無水マレイン酸基及び/又はエポキシ基
を主鎖或いは側鎖に導入した各種共重合体が特に有効で
ある。
【0025】また、本発明に係る長繊維補強熱可塑樹脂
材料には、耐候性,耐熱性,耐摩耗性,流動性,熱膨張
性,難燃性,耐薬品性などを改良する目的で各種の充填
剤,老化防止剤,架橋剤,オイル,可塑剤,オリゴマ
ー,エラストマーなどの必要量を混合することは有効で
ある。
材料には、耐候性,耐熱性,耐摩耗性,流動性,熱膨張
性,難燃性,耐薬品性などを改良する目的で各種の充填
剤,老化防止剤,架橋剤,オイル,可塑剤,オリゴマ
ー,エラストマーなどの必要量を混合することは有効で
ある。
【0026】以下に、前記熱可塑性樹脂を前記樹脂補強
用繊維で補強する方法の一例を示す。即ち、例えば、ボ
ビンから繰り出した連続繊維のロービングを低粘度の熱
可塑性樹脂の溶融物中を通して引き出し、各モノフィラ
メント表面を該樹脂でぬらし、次いで冷却管を通過させ
ることによって、フィラメントを引き抜き方向に整列、
固化させる。この連続した熱可塑性樹脂含浸ロービング
を所定の長さに切断してやればその切断長さの繊維長を
有する補強繊維が得られる(特開昭57−181852
号参照)。
用繊維で補強する方法の一例を示す。即ち、例えば、ボ
ビンから繰り出した連続繊維のロービングを低粘度の熱
可塑性樹脂の溶融物中を通して引き出し、各モノフィラ
メント表面を該樹脂でぬらし、次いで冷却管を通過させ
ることによって、フィラメントを引き抜き方向に整列、
固化させる。この連続した熱可塑性樹脂含浸ロービング
を所定の長さに切断してやればその切断長さの繊維長を
有する補強繊維が得られる(特開昭57−181852
号参照)。
【0027】しかして、このような引き抜き成形法で成
形した直径0.5〜3mm程度の棒状体を好ましくは2
〜30mm、より好ましくは3〜15mmの長さに切断
した粒状体を成形材料として常法に従って成形すること
により、容易に本発明の長繊維補強熱可塑樹脂材料より
なる製品を得ることができる。この場合、上述の如く、
含有される繊維長さは切断長さで任意に調整できる。ま
た、引き抜き成形で成形されるため長繊維であるにもか
かわらず、繊維間への樹脂含浸性は十分優れたものとな
っている。
形した直径0.5〜3mm程度の棒状体を好ましくは2
〜30mm、より好ましくは3〜15mmの長さに切断
した粒状体を成形材料として常法に従って成形すること
により、容易に本発明の長繊維補強熱可塑樹脂材料より
なる製品を得ることができる。この場合、上述の如く、
含有される繊維長さは切断長さで任意に調整できる。ま
た、引き抜き成形で成形されるため長繊維であるにもか
かわらず、繊維間への樹脂含浸性は十分優れたものとな
っている。
【0028】上記方法において、第3成分である改質剤
或いは改質剤及び相溶化剤は、第1成分である熱可塑性
樹脂と予め混合し、また必要に応じて更に混合物をペレ
ット化した後、第2成分である長繊維に含浸させること
により長繊維補強樹脂としても良く、第1成分と第2成
分によって予め形成された長繊維補強熱可塑樹脂に第3
成分である改質剤、相溶化剤を後で混合しても良い。
或いは改質剤及び相溶化剤は、第1成分である熱可塑性
樹脂と予め混合し、また必要に応じて更に混合物をペレ
ット化した後、第2成分である長繊維に含浸させること
により長繊維補強樹脂としても良く、第1成分と第2成
分によって予め形成された長繊維補強熱可塑樹脂に第3
成分である改質剤、相溶化剤を後で混合しても良い。
【0029】一方、本発明の複合樹脂ホイールにおい
て、長繊維補強熱可塑樹脂を用いて成形された分割体を
除く他の分割体は、FRP及び/又は金属という従来の
素材で成形されたものであるが、これらの素材のうち、
FRPとしては、例えば熱硬化性樹脂とガラス又はカー
ボン繊維よりなるFRPなどが挙げられる。また、金属
としては、アルミニウム合金,マグネシウム合金,チタ
ン合金などの軽金属又は軽合金、鉄などの重金属又は重
合金、或いは、軽金属、軽合金に補強繊維を配合してな
る繊維強化軽金属(合金)が挙げられるが、特に、軽金
属、軽合金又は繊維強化軽金属(合金)が有効である。
て、長繊維補強熱可塑樹脂を用いて成形された分割体を
除く他の分割体は、FRP及び/又は金属という従来の
素材で成形されたものであるが、これらの素材のうち、
FRPとしては、例えば熱硬化性樹脂とガラス又はカー
ボン繊維よりなるFRPなどが挙げられる。また、金属
としては、アルミニウム合金,マグネシウム合金,チタ
ン合金などの軽金属又は軽合金、鉄などの重金属又は重
合金、或いは、軽金属、軽合金に補強繊維を配合してな
る繊維強化軽金属(合金)が挙げられるが、特に、軽金
属、軽合金又は繊維強化軽金属(合金)が有効である。
【0030】本発明の複合樹脂ホイールにあっては、長
繊維補強熱可塑性樹脂よりなる分割体に、金属製分割体
又はFRP製分割体のいずれか一方を組み合わせても良
く、また両者を組み合わせても良い。
繊維補強熱可塑性樹脂よりなる分割体に、金属製分割体
又はFRP製分割体のいずれか一方を組み合わせても良
く、また両者を組み合わせても良い。
【0031】
【作用】長繊維補強熱可塑性樹脂を用いた分割体と金属
及び/又はFRPの従来素材を用いた分割体とを組み合
わせて一体化することにより両者の特性を生かすと共
に、併用による相乗効果で著しく優れた特性を有する複
合樹脂ホイールが得られる。
及び/又はFRPの従来素材を用いた分割体とを組み合
わせて一体化することにより両者の特性を生かすと共
に、併用による相乗効果で著しく優れた特性を有する複
合樹脂ホイールが得られる。
【0032】
【実施例】以下に図面を参照して本発明の実施例につい
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
【0033】第1図、第2図、第3図及び第4図は、本
発明の複合樹脂ホイールの一実施例を示す断面図であ
る。なお、第1図ないし第4図はいずれも複合樹脂ホイ
ールの上半分の断面図であり、第1図ないし第4図の各
図及び第4図以降に示す図において、いずれも1はリム
部、2はディスク部、3はハブ部、3Aはハブボルト孔
を示す。また、第1図において、4はリム部1とディス
ク部2とを結合するボルトである。
発明の複合樹脂ホイールの一実施例を示す断面図であ
る。なお、第1図ないし第4図はいずれも複合樹脂ホイ
ールの上半分の断面図であり、第1図ないし第4図の各
図及び第4図以降に示す図において、いずれも1はリム
部、2はディスク部、3はハブ部、3Aはハブボルト孔
を示す。また、第1図において、4はリム部1とディス
ク部2とを結合するボルトである。
【0034】第1図に示す複合樹脂ホイール10は、リ
ム部1,ディスク部2,ハブ部3に分割されるものであ
るが、本発明の複合樹脂ホイールにおいて、ホイールを
構成する分割体の個数や分割位置等には制限はなく、第
2図に示す如く、リム部1で分割された分割体11A及
び11Bよりなる複合樹脂ホイール11、第3図に示す
如く、ディスク部2で分割された分割体12A,12
B,12C及び12Dよりなる複合樹脂ホイール12、
第4図に示す如く、リム部1及びディスク部2で分割さ
れた分割体13A,13B,13C,13D及び13E
よりなる複合樹脂ホイール13等が挙げられる。なお、
第1図ないし第4図において、各分割体はいずれも各々
独立に成形されたものであって、図中、a〜hは分割体
同志の嵌合部を示す。
ム部1,ディスク部2,ハブ部3に分割されるものであ
るが、本発明の複合樹脂ホイールにおいて、ホイールを
構成する分割体の個数や分割位置等には制限はなく、第
2図に示す如く、リム部1で分割された分割体11A及
び11Bよりなる複合樹脂ホイール11、第3図に示す
如く、ディスク部2で分割された分割体12A,12
B,12C及び12Dよりなる複合樹脂ホイール12、
第4図に示す如く、リム部1及びディスク部2で分割さ
れた分割体13A,13B,13C,13D及び13E
よりなる複合樹脂ホイール13等が挙げられる。なお、
第1図ないし第4図において、各分割体はいずれも各々
独立に成形されたものであって、図中、a〜hは分割体
同志の嵌合部を示す。
【0035】第1図の複合樹脂ホイール10において、
例えば、リム部1を長繊維補強熱可塑樹脂製、ディスク
部2をアルミ製、ハブ部3をアルミ製とする。また、第
2図〜第4図において、分割体2及び3を長繊維補強熱
可塑樹脂製とし、分割体1を金属又はFRP製とする。
これらの組み合わせは、特に限定されるものではなく、
どのような組み合わせでも良い。
例えば、リム部1を長繊維補強熱可塑樹脂製、ディスク
部2をアルミ製、ハブ部3をアルミ製とする。また、第
2図〜第4図において、分割体2及び3を長繊維補強熱
可塑樹脂製とし、分割体1を金属又はFRP製とする。
これらの組み合わせは、特に限定されるものではなく、
どのような組み合わせでも良い。
【0036】各分割体の嵌合法で最も一般的なものは第
1図に示すようなボルト4による締め付けである。結合
力をより強めるために各分割体の接触面に接着剤を塗布
することは有効である。ボルトによる結合は最も簡単で
かつコスト的にも有効な方法ではあるが、反面、例えば
リム部1とディスク部2を接合するために両者に重なり
合う部分を設ける必要があり、更にその部分を金属ボル
トで接合するため、1ピースホイールよりも重量が増加
するという短所を有する。
1図に示すようなボルト4による締め付けである。結合
力をより強めるために各分割体の接触面に接着剤を塗布
することは有効である。ボルトによる結合は最も簡単で
かつコスト的にも有効な方法ではあるが、反面、例えば
リム部1とディスク部2を接合するために両者に重なり
合う部分を設ける必要があり、更にその部分を金属ボル
トで接合するため、1ピースホイールよりも重量が増加
するという短所を有する。
【0037】そこで複合樹脂ホイールの各分割体を各々
独立に成形した後、互いをねじ込みによって嵌合一体化
する方法が有効となる。
独立に成形した後、互いをねじ込みによって嵌合一体化
する方法が有効となる。
【0038】本発明における各分割体の嵌合方法につい
て、第3図に示す樹脂ホイール12のbの嵌合部を例示
して、第5図〜第8図を参照して説明する。第5図〜第
8図は分割体の嵌合部を示す樹脂ホイールの部分正面図
(第3図の樹脂ホイール12を図において左側から見た
図)であり、それぞれ第5図、第7図はリム部1を第6
図、第8図は各々第5図、第7図のリム部1に対応する
ディスク部2を示す。なお、第5図〜第8図において、
嵌合部c,dは図示を省略した。図示の如く、嵌合部は
断続的(第5,6図)であっても、連続的(第7,8
図)であっても良く、いずれの場合も両分割体12A,
12Bを樹脂ホイールの回転軸を中心として、互いに逆
方向R1 ,R2 に回転されることにより嵌合が完成する
ように構成されている。
て、第3図に示す樹脂ホイール12のbの嵌合部を例示
して、第5図〜第8図を参照して説明する。第5図〜第
8図は分割体の嵌合部を示す樹脂ホイールの部分正面図
(第3図の樹脂ホイール12を図において左側から見た
図)であり、それぞれ第5図、第7図はリム部1を第6
図、第8図は各々第5図、第7図のリム部1に対応する
ディスク部2を示す。なお、第5図〜第8図において、
嵌合部c,dは図示を省略した。図示の如く、嵌合部は
断続的(第5,6図)であっても、連続的(第7,8
図)であっても良く、いずれの場合も両分割体12A,
12Bを樹脂ホイールの回転軸を中心として、互いに逆
方向R1 ,R2 に回転されることにより嵌合が完成する
ように構成されている。
【0039】次に、嵌合部の形状について、説明する。
嵌合部はねじ込みにより強固に嵌合し得るように、即
ち、第9図(嵌合部の断面斜視図)において、両分割体
14A,14Bがかみ合って、互いに逆方向R1 ,R2
に回転することによりねじ込み可能なように、一般には
両分割体14A,14Bの嵌合面に雌雄一対のねじ切り
を設ける。この嵌合部のねじ切りは、第10図、第11
図及び第12図に示す如く、多段に設けることができ、
このような多段に設けたねじ切りによれば、両分割体1
4A及び14Bをより一層効果的かつ強固に嵌合するこ
とができる。
嵌合部はねじ込みにより強固に嵌合し得るように、即
ち、第9図(嵌合部の断面斜視図)において、両分割体
14A,14Bがかみ合って、互いに逆方向R1 ,R2
に回転することによりねじ込み可能なように、一般には
両分割体14A,14Bの嵌合面に雌雄一対のねじ切り
を設ける。この嵌合部のねじ切りは、第10図、第11
図及び第12図に示す如く、多段に設けることができ、
このような多段に設けたねじ切りによれば、両分割体1
4A及び14Bをより一層効果的かつ強固に嵌合するこ
とができる。
【0040】本発明の樹脂ホイールにおいて、嵌合部の
ゆるみ止め防止,はずれ防止及び強度向上のために、次
のような方法は極めて有効である。例えば、ゆるみ防止
形状としては、第13図(断面斜視図)及び第14図
(第13図のA−A線に沿う断面図)に示す如く、嵌合
部のねじ切りの方向と直交方向(分割体14A,14B
の回転方向R1 ,R2 と同方向)に別途非対称のねじ山
15a,15bを切り込むことによって、ねじ込み方向
(R1 ,R2 )には進行可能であるが、逆方向のゆるみ
方向にはもどらないようにすることができる。
ゆるみ止め防止,はずれ防止及び強度向上のために、次
のような方法は極めて有効である。例えば、ゆるみ防止
形状としては、第13図(断面斜視図)及び第14図
(第13図のA−A線に沿う断面図)に示す如く、嵌合
部のねじ切りの方向と直交方向(分割体14A,14B
の回転方向R1 ,R2 と同方向)に別途非対称のねじ山
15a,15bを切り込むことによって、ねじ込み方向
(R1 ,R2 )には進行可能であるが、逆方向のゆるみ
方向にはもどらないようにすることができる。
【0041】また、第15図に示す如く、多段式嵌合部
をボルト16又はリベット等で結合する方法も有効であ
る。
をボルト16又はリベット等で結合する方法も有効であ
る。
【0042】更に、嵌合部のはずれ防止、即ち、第16
図に示す相反する引張力F1 ,F2によって、嵌合部が
はずれて両分割体14A,14Bがはずれるのを防止す
るためには、第17図〜第21図に示すような嵌合部の
ねじ切り形状の改良が有効である。
図に示す相反する引張力F1 ,F2によって、嵌合部が
はずれて両分割体14A,14Bがはずれるのを防止す
るためには、第17図〜第21図に示すような嵌合部の
ねじ切り形状の改良が有効である。
【0043】ただし、以上述べたゆるみ防止及びはずれ
防止形状は単なる一例であり、この目的に沿うものであ
れば、本発明の要旨を超えない限り、どのような形状で
あっても良い。
防止形状は単なる一例であり、この目的に沿うものであ
れば、本発明の要旨を超えない限り、どのような形状で
あっても良い。
【0044】更に、本発明の樹脂ホイールにおいては、
第9図〜第21図で示した嵌合部の両分割体14A,1
4Bの互いに嵌合する凹凸面間、或いは、多段式嵌合部
の各段の間の両分割体14A,14Bの当接面間の隙間
に、接着剤を介在させて両分割体14A,14Bを接合
すること、或いは、これらの部分を熱融着により接着す
ることは、ゆるみ防止、はずれ防止はもちろんのこと嵌
合部の強度向上のためにも極めて有効である。
第9図〜第21図で示した嵌合部の両分割体14A,1
4Bの互いに嵌合する凹凸面間、或いは、多段式嵌合部
の各段の間の両分割体14A,14Bの当接面間の隙間
に、接着剤を介在させて両分割体14A,14Bを接合
すること、或いは、これらの部分を熱融着により接着す
ることは、ゆるみ防止、はずれ防止はもちろんのこと嵌
合部の強度向上のためにも極めて有効である。
【0045】なお、以上の例では、ボルトやねじ込みに
よって分割体同志を嵌合一体化する方法について述べた
が、本発明においては、これに限らず、例えば、金属又
はFRP製分割体を予め成形し、これを金型の所定位置
に設置した後、長繊維補強熱可塑樹脂を射出注入する、
いわゆるインサート成形によって両者を一体成形する方
法も有効である。
よって分割体同志を嵌合一体化する方法について述べた
が、本発明においては、これに限らず、例えば、金属又
はFRP製分割体を予め成形し、これを金型の所定位置
に設置した後、長繊維補強熱可塑樹脂を射出注入する、
いわゆるインサート成形によって両者を一体成形する方
法も有効である。
【0046】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の複合樹脂ホ
イールは、 軽量で強度、特に曲げ強度,耐衝撃強
度,剛性,耐熱性,耐疲労性,耐クリープ性等の特性に
優れる。 ユニフォーミティに優れ、製品品質のバラ
ツキも殆どない。量産性に優れ、製品のコストダウン
が図れる。 樹脂ホイールを2ピース化或いはそれ以
上に分割したため、製品のバラエティ性の向上が達成さ
れる。等の効果を有する、著しく優れた軽量化構造、及
び補強構造の複合樹脂ホイールである。本発明によれ
ば、極めて実用性の高い複合樹脂ホイールが提供され
る。
イールは、 軽量で強度、特に曲げ強度,耐衝撃強
度,剛性,耐熱性,耐疲労性,耐クリープ性等の特性に
優れる。 ユニフォーミティに優れ、製品品質のバラ
ツキも殆どない。量産性に優れ、製品のコストダウン
が図れる。 樹脂ホイールを2ピース化或いはそれ以
上に分割したため、製品のバラエティ性の向上が達成さ
れる。等の効果を有する、著しく優れた軽量化構造、及
び補強構造の複合樹脂ホイールである。本発明によれ
ば、極めて実用性の高い複合樹脂ホイールが提供され
る。
【0047】このような本発明の複合樹脂ホイールは乗
用車、バス、トラック等の狭義の自動車用ホイールとし
てはもちろん、鉄道車輛、地下鉄用車輛、リニアモータ
ーカー車輛、航空機、自動二輪、自転車、ゴルフや遊園
地用などのレジャー用ゴーカートなどの広義の自動車用
ホイールとしても適している。
用車、バス、トラック等の狭義の自動車用ホイールとし
てはもちろん、鉄道車輛、地下鉄用車輛、リニアモータ
ーカー車輛、航空機、自動二輪、自転車、ゴルフや遊園
地用などのレジャー用ゴーカートなどの広義の自動車用
ホイールとしても適している。
【図1】第1図は本発明の複合樹脂ホイールの一実施例
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図2】第2図は本発明の複合樹脂ホイールの一実施例
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図3】第3図は本発明の複合樹脂ホイールの一実施例
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図4】第4図は本発明の複合樹脂ホイールの一実施例
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図5】第5図は複合樹脂ホイールの嵌合部を説明する
正面図である。
正面図である。
【図6】第6図は複合樹脂ホイールの嵌合部を説明する
正面図である。
正面図である。
【図7】第7図は複合樹脂ホイールの嵌合部を説明する
正面図である。
正面図である。
【図8】第8図は複合樹脂ホイールの嵌合部を説明する
正面図である。
正面図である。
【図9】第9図は嵌合部の実施例を示す断面斜視図であ
る。
る。
【図10】第10図は嵌合部の実施例を示す断面斜視図
である。
である。
【図11】第11図は嵌合部の実施例を示す断面斜視図
である。
である。
【図12】第12図は嵌合部の実施例を示す断面斜視図
である。
である。
【図13】第13図は嵌合部の実施例を示す断面斜視図
である。
である。
【図14】第14図は第13図のA−A線に沿う断面図
である。
である。
【図15】第15図は嵌合部の実施例を示す断面図であ
る。
る。
【図16】第16図は嵌合部のねじ切り形状の例を示す
拡大断面図である。
拡大断面図である。
【図17】第17図は嵌合部のねじ切り形状の例を示す
拡大断面図である。
拡大断面図である。
【図18】第18図は嵌合部のねじ切り形状の例を示す
拡大断面図である。
拡大断面図である。
【図19】第19図は嵌合部のねじ切り形状の例を示す
拡大断面図である。
拡大断面図である。
【図20】第20図は嵌合部のねじ切り形状の例を示す
拡大断面図である。
拡大断面図である。
【図21】第21図は嵌合部のねじ切り形状の例を示す
拡大断面図である。
拡大断面図である。
1 リム部 2 ディスク部 3 ハブ部 3A ハブボルト孔 4 ボルト 10,11,12,13 複合樹脂ホイール 11A,11B,12A,12B,12C,12D,1
3A,13B,13C,13D,13E,14A,14
B 分割体
3A,13B,13C,13D,13E,14A,14
B 分割体
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項1】 2以上の分割成形体が一体化されてなる
樹脂ホイールにおいて、該2以上の分割成形体のうちの
少なくとも一つは長繊維補強熱可塑樹脂よりなり、他の
分割成形体は金属及び/又はFRPよりなることを特徴
とする複合樹脂ホイール。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03175373A JP3134361B2 (ja) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | 複合樹脂ホイール |
US07/901,781 US5282673A (en) | 1991-07-16 | 1992-06-22 | Compound resin wheel |
DE4223290A DE4223290B4 (de) | 1991-07-16 | 1992-07-15 | Verbund-Kunstharzrad |
FR9208722A FR2679171B1 (fr) | 1991-07-16 | 1992-07-15 | Roue en resine composite pour vehicule. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03175373A JP3134361B2 (ja) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | 複合樹脂ホイール |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0516602A true JPH0516602A (ja) | 1993-01-26 |
JP3134361B2 JP3134361B2 (ja) | 2001-02-13 |
Family
ID=15994969
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03175373A Expired - Fee Related JP3134361B2 (ja) | 1991-07-16 | 1991-07-16 | 複合樹脂ホイール |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5282673A (ja) |
JP (1) | JP3134361B2 (ja) |
DE (1) | DE4223290B4 (ja) |
FR (1) | FR2679171B1 (ja) |
Cited By (5)
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JP2012531359A (ja) * | 2009-07-02 | 2012-12-10 | プラスカル・インダストリア・デ・コンポネンテス・プラステイコス・リミタダ | ポリマー材料からなるホイール |
JP2015116672A (ja) * | 2013-12-17 | 2015-06-25 | 三菱重工業株式会社 | 繊維強化複合部材の接合方法及び接合体、並びに風車翼の製造方法 |
CN108752002A (zh) * | 2018-07-27 | 2018-11-06 | 中国人民解放军国防科技大学 | SiC陶瓷基热弯模具及其制备方法 |
US10279621B2 (en) | 2016-10-28 | 2019-05-07 | Honda Motor Co., Ltd. | Vehicle wheel |
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WO1998028120A1 (en) * | 1996-12-24 | 1998-07-02 | American Materials & Technology Corp. | Injection molding using a composite structure insert within the molding cavity |
DE19841779A1 (de) * | 1998-09-12 | 2000-05-25 | Rtr Raedertechnik Romkes Gmbh | Rad |
US6476116B1 (en) * | 1999-09-22 | 2002-11-05 | Ntn Corporation | Resin compositions and precision sliding parts made of the same |
EP1104707A1 (de) | 1999-12-02 | 2001-06-06 | RTR - Rädertechnik Romkes GmbH | Fahrzeugrad |
US6416135B1 (en) * | 2000-06-30 | 2002-07-09 | Accuride Corporation | Means and method for attaching FRP wheels |
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