JPS588401A - 車両用繊維補強複合ホイ−ルおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は車両用ホイール、特に繊維補強合成樹脂材料
（コンパウンヒ）からなるディスク蓋車両用ホイールに
＠する。

ここに利用される「複合ホイール」および「繊維補強複
合ホイール」という用ｍは、繊維補強プラスチック材料
からなるホイールを意味している。

ホイールが全体的または部分的に繊維補強プラスチック
材料からなるような多数のホイール及びその創造方法が
提案されている。商業的に容認できる複合ホイールの設
計にあたシ、４＋１に困難な問題は、ディスクおよびホ
イールを車両の支持構造体にクランプする際に、実質的
な圧縮応力を受けるホイールディスクの、特にディスク
ボルト孔領域における樹脂の軟化およびクリープの点で
ある。この問題点は強力または緊急ブレーキ操作時で、
ホイール内側に保持されるブレーキ部材の温度がかなシ
上昇し、実質的な熱エネルギーが車両の支持構造体によ
り、ホイールディスク材料へ伝逼される場會に、特゛に
厳しくなる。

前述のようなボルト孔領域における樹脂のクリープの問
題を克服するために、従来多数の解決法が提案されてい
る０たとえば、米国特許第５．３４？、８４１号、第３
，８１１，７５７号および第３，９１７，３５２号ＩＩ
ＡＩＩＩＩ書において扛、ホイールのクランプナツトに
よりホイールディスクにもたらされる圧縮応力を徴収お
よび／ｌたは分散させゐために、ボルト孔の周囲をそれ
ぞれ包囲する金属インサートを設けることが提案されて
いる０米国特許第４，１４９，４５０号明細書において
は、シートメタル材料からなぁと共に、ボルト領域にお
けるある１１度の樹脂クリープを吸収し、かつ所望のク
ランプ力を維持する特別のホイールナツトを利用するこ
とが提案されているｏしかし、従来の前述ならびに他の
解決法によっては、種々の理由により、前述問題点を完
全に解決する方法は得られていない◇ 乙の発明の目的は、前述のメルト孔領域におけるプラス
チック材料のクリープの問題点を実質的に滅じゐか除去
し九改嵐された繊維補強樹脂製車両用ディスクホイール
、およびその製造方法を提供することであゐ０ 簡単に言って、前記ならびに他の目的はこの発明におい
て、ホイールディスクの内面の、少なくと４ボルト孔領
域に保持された熱障壁装置を含み、それにより車両の取
付は構造体から樹脂製ディスク材料への熱伝導または移
動に抵抗させゐようにした瀝式の複合、ディスクホイー
ルを提供するととくより、達成される。最も好ましいの
は、前記熱障壁装置が低熱伝導性または高い耐熱性を有
し、かつホイールディスク内に一体成形されるか接合さ
れて車両に接触するディスク内面を形成する一部片渥プ
レート材料から構成されゐことである。熱障壁プレート
はポリイ建ドおよびフェノールのグループから選択され
た補強熱硬化性樹脂材料から形成されることが好ましい
０ この発明は、付加的なその目的１黴および利点と共に区
画を参照した以下の説明および特許請求の範囲の記載か
ら明らかになるであろう０特許請求の範囲および以下の
記載において、方向を表わす用語、例えば「内側」およ
び「外側」は、ホイールを車両の車軸スピンドルに取付
ける場合の所期の方向を意味するものであり、即ち、デ
ィスクの内面が車両の車軸スピンドルまたは他の取付は
構造体に対してクランプされることになる。

第１，２図は一部片からなる複合ホイール１０を示して
おり、複合ホイール１０は軸心方向に隔置されたタイヤ
ビード保持７ランジ１４゜１６を含むタイヤ受容リム１
２と、外７ランジ１４の総体的に中径方向内側のリム１
２に一体に掛波されたホイールディスク１８から構成さ
れている。ディスク１８は通常のねじ付き突起２２上に
受容される円周方向に列をなすボルト孔２０を含み、前
記ねじ付き突起２２は円錐ホイールナツト２４を受容し
て、ホイール１０を車両の取付は構造体２６１例えば享
轡スピンドル。

ブレーキドラム等にクランプすゐようになっている。第
１，２図に示されるホイール１０はここに説明される範
Ｈにおいて、そしてその好ましい製造方法は、この出願
人に制波された１９８０年２月６日付米国特許出願第１
１９，１２８号および１９８０年２月６日付米国特許出
願第１１９，１４１号（それぞれ米国特許第　　　号及
び第　　　号）の主題事項である（特開昭５５−１！５
５９４９号参照）０ この発明において、ホイール１０は耐熱材料からなるプ
レート３０を含み、プレー）３０Ｆｉデイスク１８に取
付けられ、または固定されてディスク内面を形成してお
り、この内面はホイール１０が車両に取付けられた時、
車両支持構造体２６に接触するようになっている。図示
の特別の実施例においては、プレート３０は、中央ホイ
ールハブ開口３４を包囲する中央円形部３２と、中央部
３２から放射状に形成されて、各ホイールディスク開口
２０を包囲する５つの耳状部３６を備えている。プレー
１５０は耐熱性を有する熱硬化性樹脂、例えば蕪秩序に
配列されたガラス繊維または他の適当な材料で補強され
たポリイミドまたはフェノールの熱硬化性樹脂から別に
形成されることが好ましいＱインサートプレート５０は
、ホイール形成作業時にディスクに一体成形されるか、
または好ましくは成形後作業としてディスク内面に成形
されたプレート受容ポケット５８（第２図）内でディス
クに接合される。

車両に城付ける作業において、ホイールディスク１８の
各ボルト孔２０を包囲する部分は、ディスク内面を車両
の支持構造体２６に確実に保持すべく、ホイールをクラ
ンプするために耳付きナツト２４により圧縮応力を受け
る０実質的な熱が前述のように、車両のホイール取付は
構造体２６に転移されるブレーキ状態においては、前記
熱のディスク１８自体の樹脂材料への伝導は、プレート
３０によシ遅延され、したがってプレートｓＯは効果的
な熱障壁の作用を行なう。耳付きナツトの圧縮応力状態
で１の樹脂クリープに通じるボルト孔領域におけるホイ
ールディスクの熱は、前述のようにして減少され、ある
いは実質的に除去される。

明らかなように、広範な意味でのこの発明の概念は、図
示の特別のホイールまたは熱障壁プレート形状に限定さ
れる本のではない。例えばホイール１０は一部片からな
る一体構造体として形成する必ｌ！はなく、別のリムと
ディスク部片として形成し、成形後に相互に結合させる
こともできる。一様に、この発明はディスク内面のホイ
ール数行は面が総体的にリムの外側ビード座の半径方向
内方に配置されるような図示の型式の前輪駆動車両用の
ホイールに限定されるもので本ない。逆にこの発明の原
理はディスク内面が総体的にホイールリムの中央に配置
される後輪駆動車両のホイールにも同等に適用できる。

しかし、ブレーキ熱およびそれによるディスク樹脂材料
への熱転移問題は前輪駆動車両において４＄に厳しく、
そこでこの発明はその適用９％において、特に考慮する
ととＫする。

また、この発明は図示の特別の耳状部付きプレート形状
に限定されることな（、前記プレートが取付けられるデ
ィスク内面が機能するように、他の形状をとることがで
きる。さらにこの発明はここで好ましいとされる・特定
のプレート材料に限定されることもない。実際にプレー
ト５０は動的作動時にホイールを全体的に見ると、実質
的な引張り力１曲げ、ｔたは他の応力を受けることなく
、はぼ例外なく軸心方向における圧縮力を受けるから、
プレート３０用の材料はホイールの残りの部分に対して
は考慮しなければならない疲労曲げ状態での強度および
耐久特性に基づくのではなく、熱伝導性および他の熱安
定特性に基づいて選定される。

この発明の原理を示すために多くのテストが行なわれた
。下表は熱障壁プレートまたはインサートを備えていな
い（無−着）前述米国特許出願明細書によるものと、第
１．２図に示されるものと同様のホイールに対して、前
輪および後輪におけるホイールおよび取付は構造体の種
々の位置における温度を比較した鬼のである。

表　　　　　！ プｖ　−＊ｏ−ｆｉｍ　　　　　　　＆９６　　（７４
５）　　　　３９８．？（７５０１外側ボルト 円　（第２図の４０）　　　　９８．９＋２１０１　　
　７１．Ｈ１４０１ナツト面（第２図の４２）　　　１
１７．８（２４４１１２４，１（２５？）後　　　輪 ブレーキドラム　　　　　　　１１５！Ｓ、？（２７３
１１２４，９＋２５７１外側ボルト 円（４０）　　　　７１．１＋１４０１　４８．９（１
２０１ナツト面　（４２）　　　　　　　５４．７（１
３５）　　　　　４１．２＋１１７１テスト数　　　　
　　　　６５ テストホイールにおけるインサートは、６５重量−の５
５５ｍＣ−１−″”ｉの無秩序に配列されたガラス繊維
を含有するポリイ建ドから形成されている。インサート
は第１図に示される耳状部を備える形状ではなく、環状
のものであ如、その内径はホイールのホブ孔径（図示）
Ｋ等しく、その外径は図示の耳状部の外径に等しい０イ
ンサートは［５４ｇ　（０，１４０１ａ）の厚さで、各
ホイールにおける外側ボルト円面とホイールの取付は内
面間の総厚は同一である。

テストは右側（前輪および後輪）にインサートを取付は
九ホイールおよび左側（前輪および後輪）にインサート
を取付けていないホイールにおいて、１９８０オメガに
対して行なわれた。

各テストは約６．４４　Ｄａ　（約４マイル）の総距離
にＩって、４．５７惰Ａ欽ヤ（１５ｆｔＡ１ν）の減速
率で、９６．５６Ｋｓ／ＩＩＩ関　（６０マイル膚間）
から連続１４ｗＡ停止して行なわれた。各表示位置にお
いてＳ＊が続取られ、その後５分、ＩＱ分。

１５分および１時間の温度が続取られた０外側ボルト円
における温度の低下は、この発明のホイールに対する、
およびホイールを貫通する熱移動を減少する際のインサ
ートの有用性を示すものと考えられる０ 前述のテス）Ｋおけるホイール取付はナツトの開始トル
クは、１４０　Ｎ−ｓ　（１０８ｆｔ−１ｂ）であった
。各走行後、各ナツトに対してトルクが再調査され九〇
インサートを備えるホイールを取付は面に確実に着座さ
せる際の問題点から、下記のように唯一の信頼できる読
取りセットが得られた： 表　　　　Ｉ 無装着　　　　　　　　インサート ３２〜５４　Ｍ−懸　　　　　６８〜８１Ｎ−嘱（２４
〜４０　ｆｔ−１ｂ）　　　　　１５０〜４０ｆｔ−１
ｂ）これらの結果は２回のテスト作業後に得られたもの
で、この場合第１回のテスト作業後にナツトは再締付け
を行なわれていない０

【図面の簡単な説明】

第１図扛この発明の複合車両用ホイールの背部を示す軸
心方向内側から見た立ｔｍａａ、第２図は第１図の２−
２線に沿う断面図である０１０・・・ホイール、１２・
・・リム、１８・・・ディスク装置、２０・・・開口、
２６・・・散村は構造体、５０・・・プレート 出願人代理人　　古　谷　　　　尋 第１頁の続き ０発　明　者　ジエイムズ・エイ・ウォウルフエル アメリカ合衆国ミシガン州４８９１ ７ランシング・ロックディル・ アヴエニュー１８１８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　タイヤを受容する円周リムと、前記リムの内側に
   保持されるディスク装置であって、内面と、前記内面を
   車両の重付は構造体に対１−てクランプするようにホイ
   ールを散付けるための複数の開口とを含む前記ディスク
   装置から表る車両用ホイールにおいて、前記ディスク装
   置が耐熱材料からなるプレートを備え、前記プレートが
   前記内面を形成して、前記内面にクランプ係合された場
   合に、車両の取付は構造体から前記ディスク装置への熱
   移動に抵抗するようにした車両用ホイール。 ２、　中実軸心を有するリムと、前記リムの内側に一体
   保持されたディスクを備え、前記ディスクが外面、内面
   、および前記軸心に平行であると共に前記外面と内面の
   関に延びる複数の開口であって、車両用ホイールの取付
   は用央出部に受容されて、前記突出部に保持された耳付
   きナツトにより、前記内面を車−両の取付は構造体にク
   ランプさせ、かつ前記、外面を前記開口周囲に係合させ
   た状態で、前記ホイールを取付ける丸めの前記複数の開
   口を備えている繊維補強樹脂製ホイールにおいて、前記
   車両の取付は構造体から前記ディスクへの熱移動に抵抗
   するための熱障壁装置を、少なくとも前記開口の領域に
   おいて前記内Ｆｊ７ＪＫ保持させたホイール。 ３、　前記熱障壁装置が、前記内面において前記ホイー
   ルに永久保持された平坦プレートである特許請求の範囲
   第２項に記載のホイール。 ４、　前記プレートが、ポリイミドおよびフェノールの
   グループから選定された材料から形成された１％特許請
   求範囲第２また扛５項に記載のホイール。 ５、　前記プレートが、補強熱硬化性樹脂材料から形成
   された特許請求の範囲第２または５項に記載のホイール
   。 ６．　ディスクおよびリムを備え、前記ディスクの部分
   を前記車両の取付は構造体に圧縮状態でクランプする状
   態で、前記ホイールを前記車両の取付は構造体Ｋｍ付け
   るための開口を前記ディスクに備えている繊維補強樹脂
   製ホイールに対して、前記車両の取付は構造体と前記デ
   ィスクの少なくとも前記部分との間に熱移動障壁を設け
   て、圧縮時における前記ディスクの前記部分の熱を減少
   させるようにした、前記ディスクの前記部分の圧縮クリ
   ープを減少させる方法。 ７、　前記リムおよびディスクを一部片構造体として成
   形し、前記熱移動障壁を設けるにあたり、前記ディスク
   の内面にポケットを成形１７、引続きプレートの形状を
   有する前記熱移動障壁を、前記ポケット内に永久的に取
   付けるようにした特許請求の範囲第６項に記載の方法。 ６、　前記熱移動障壁を、繊維補強熱硬化性樹脂から形
   成した特許請求の範囲第６ｔたは７項に記載の方法。