JPWO2002030684A1 - 弾性ホイール - Google Patents

Abstract

車軸ハブに固着されるディスク１と、タイヤを支承するリム３とを備えた弾性ホイールであって、リム３の内周面に環状に固設されたガイド４と、ディスク１の外周面上に環状に固設された壁部５とを有し、ガイド４の側面と壁部５の側面との間に、ゴム弾性体６が環状に介装されている。ガイド４と壁部５とがホイール半径方向に対し、傾斜している。これにより、小入力時から大入力時に至るまで、耐久性および安全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とともに、制動性、耐片減り性およびコーナリング特性の向上を図ることができる。

Description

技術分野
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、しかも制動性、耐片減り性およびコーナリング特性の改良が図られた弾性ホイールに関する。
背景技術
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、防振体としてバネ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。
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。
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、防振体としてバネを用いても同様の問題があった。
また、リムとディスクとの間に配置するゴムと防音性能との関係については必ずしも明確にされておらず、防音の面ではなお改良の余地があった。
さらに、これまでの弾性ホイールにおいては、制動性、耐片減り性およびコーナリング特性といった点については何等手当てがなされていなかった。
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、耐久性および安全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とともに、制動性、耐片減り性およびコーナリング特性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
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、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ガイドと、前記ディスクの外周面上に環状に固設された壁部とを有し、前記ガイドの側面と前記壁部の側面との間に、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、前記ガイドと前記壁部とがホイール半径方向に対し、傾斜していることを特徴とするものである。
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、荷重が変化して車両のサスペンジョンキャンバー角が変動するとき、または車両のロールにより対地キャンバー角度が変動してもタイヤが常に路面に対し垂直となるようにゴム弾性体が作用し、接地面が一定となる。この結果、制動性、耐片減り性およびコーナリング特性の向上を図ることができる。
本発明において、好適には、一対の前記ガイド間のタイヤ軸方向の幅が一対の前記壁部間のタイヤ軸方向の幅よりも狭く、かつ一対の前記ガイドのタイヤ半径方向内方端部同士が結合してタイヤ軸方向断面が略Ｕ字状をなし、該略Ｕ字状のガイドの内周面と前記ディスクの外周面との間にいずれか一方の面と隙間をもってゴム弾性体が環状に介装されている弾性ホイールであるか、あるいは、一対の前記ガイド間のタイヤ軸方向の幅が一対の前記壁部間のタイヤ軸方向の幅よりも広く、かつ一対の前記壁部のタイヤ半径方向外方端部同士が結合してタイヤ軸方向断面が略逆Ｕ字状をなし、該略逆Ｕ字状の壁部の外周面と前記リムの内周面との間にいずれか一方の面と隙間をもってゴム弾性体が環状に介装されている弾性ホイールである。
これにより、上述の本発明の効果を確実に得ることができるとともに、大入力に対してはディスクの外周面またはリムの内周面等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。
また、本発明の弾性ホイールにおいて、前記傾斜が、車両のサスペンジョンキャンバー角を実質的に相殺する角度での傾斜であることが好ましく、これにより制動性、耐片減り性およびコーナリング特性の一層の向上を図ることができる。
さらに、本発明の弾性ホイールにおいて、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ているゴム弾性体が、ゴム弾性体と鋼板とをホイール軸方向に交互に積層してなるゴム積層体である弾性ホイールであることが好適である。これにより、上述の本発明の効果を確実に得ることができるとともに、前記ゴム積層体が、ホイール半径方向に比しホイール軸方向の剛性が高いため、タイヤの横方向の剛性が保持され、操縦安定性の低下を防止することができる。
さらにまた、本発明の弾性ホイールにおいて、前記リムの内周面上に環状に固設された複数のガイドと、前記ディスクの外周面上に前記ガイドとホイール軸方向に互い違いに固設された複数のスペーサとを有し、前記ガイドと前記スペーサとの間に両者の先端部の少なくとも一部を覆うようにしてゴム弾性体が環状に介装されていることが好適である。これにより、上述の本発明の効果を確実に得ることができるとともに、ガイドとスペーサの先端部の少なくとも一部がゴム弾性体で覆われていることで、当該先端部の圧縮作用により、大変形を防ぐことができる。
発明を実施するための最良の形態
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。本発明のホイールは、ディスク１の外周面とベースリム２とが一体的に成型されたものや、ディスク１の外周面をそのままベースリムとするものでもよく、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。また、タイヤを支持するリム３の内周面には一対のガイド４が環状に固設されている。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。
ベースリム２の外周面上における軸方向両端領域には一対の壁部５がガイド４間のタイヤ軸方向の幅よりも狭い状態で環状に固設されており、ガイド４の両内面と壁部５の両外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が環状に介装されている。
図示する例では、一対の壁部５のタイヤ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間の外周面５ａとリム３の内周面との間にストッパとしてのゴム弾性体６が環状に介装されている。この介装の仕方は、例えば、ゴム弾性体６をリム３の内周面に接着させ、壁部の外周面５ａとの間に隙間を設けるか、あるいは、ゴム弾性体６を外周面５ａに接着させ、リム３の内周面との間に隙間を設ける手法の他、図示するように、一対のゴム弾性体６を外周面５ａ上まで延在せしめて両者を連結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。
なお、一対の壁部５は、ディスク１の外周面をホイール半径方向外側に隆起せしめ、または隆起部をディスク１の外周面に固設することによりディスク１に直接形成してもよい。あるいはまた、一対の壁部５をガイド４間のタイヤ軸方向の幅よりも広い状態で環状に固設し、ガイド４の両外面と壁部５の両内面との間にそれぞれゴム弾性体を環状に介装させる場合には、同様にリム３の内周面をホイール半径方向内側に隆起せしめ、または隆起部をリム３の内周面に固設してガイドを形成させるか、あるいはリムにドロップ部を設け、該ドロップ部のリム内周面をガイドの両外面として利用してもよい。
ここで、本発明においては、ガイド４と壁部５とを、ホイール半径方向に対し、図示するように傾斜させる。かかる傾斜は、荷重が変化して車両のサスペンジョンキャンバー角が変動するとき、または車両のロールにより対地キャンバー角度が変化しても、タイヤが常に路面に対し垂直となるような傾斜角度とする。具体的傾斜角度は、車両のサスペンジョンキャンバー角に応じて適宜決定され、荷重が変化して車両のサスペンジョンキャンバー角が変動してもタイヤが常に路面に対し垂直となるようにする。
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１×１０^３〜１×１０^５Ｎ／ｃｍ^２である。
第２図に示す本発明の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を備えており、タイヤを支承するリム１０３の内周面のホイール軸方向略中央にはガイド１０４が環状に固設されている。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が環状に固設されており、ガイド１０４の両側面と壁部１０５の両内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積層体１０６が環状に跨設されている。この際、図示するように、ゴム積層体１０６のホイール軸方向断面がガイド１０４を頂点として山形となるようにすることが縦方向の剛性を確保する上で好ましい。ゴム積層体１０６は、ゴムと鋼板とをホイール軸方向に交互に積層することにより形成され、かかる積層構造自体は防振材として建築材等において既知である。
ここで、本発明においては、ガイド１０４と壁部１０５とをホイール半径方向に対し、図示するように、車両のサスペンジョンキャンバー角を実質的に相殺する角度にて傾斜させる。これにより、前記好適例と同様に荷重が変化して車両のサスペンジョンキャンバー角が変動してもタイヤが常に路面に対し垂直となるようになる。また、ゴム弾性体を鋼板との積層構造としたことによりホイール半径方向に比しホイール軸方向の剛性が高くなり、タイヤの横方向の剛性が保持され、操縦安定性の低下を防止することができる。
ガイド１０４のホイール半径方向内方端部に対向するベースリム１０２の外周面には、該端部と適宜隙間をもってゴム弾性体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ている。このゴム弾性体１０７が存在することにより、大入力が発生してもストッパとしてのこのゴム弾性体１０７の圧縮作用により大変形を防止することができる。
なお、上述の好適例の構造とはガイド１０４と壁部１０５との関係を逆にし、ガイド１０４が一対にてホイール軸方向両側部領城に位置し、かつ壁部１０５がリム１０３のホイール軸方向略中央に位置して、壁部１０５の両側面と一対のガイド１０４の両内側面との間にゴム積層体１０６を環状に跨設させ、さらにかかるガイド１０４と壁部１０５とを上述のように傾斜させても、同様の効果を得ることができる。
第３図に示す本発明のさら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と、タイヤを支承するリム２０３とを備えている。タイヤを支持するリム２０３の内周面には環状に一対のガイド２０４が固設されており、またディスク２０１の外周面上にはガイド２０４とホイール軸方向に互い違いの位置関係で一対のスペーサ（壁部）２０５が環状に固設されている。ここで、ディスク２０１の外周面上に固設されるスペーサ２０５は、上述の好適例と同様に、ディスク２０１の外周面上にベースリム（図示せず）を設け、その外周面上に固設してもよい。
ガイド２０４とスペーサ２０５との間には、図示するように、両者の先端部を覆うようにしてゴム弾性体２０６が環状に介装されている。このゴム弾性体２０６は、ガイド２０４およびスペーサ２０５と、例えば、加硫接着等の接着手段により接着され、ディスク２０１の外周面およびリム２０３の内周面とは接着せずに、隙間を設ける。かかる隙間を設けることにより、ゴム弾性体２０６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、スペーサ２０５とガイド２０４とは、ホイール軸方向に互い違いの位置関係で配置させることで、ホイール軸方向の剛性が高くなり、その方向の振動抑制にも優れた効果を奏する。さらに、ガイド２０４とスペーサ２０５の先端部がすべてゴム弾性体２０６で覆われていることで、これら先端部の圧縮力作用により、大変形を防ぐことができる。
この好適例においても、スペーサ２０５とガイド２０４とをホイール半径方向に対し、図示するように、車両のサスペンジョンキャンバー角を実質的に相殺する角度にて傾斜させる。これにより、上述の効果とともに、荷重が変化して車両のサスペンジョンキャンバー角が変動してもタイヤが常に路面に対し垂直となり、制動性、耐片減り性およびコーナリング特性の向上を図ることができる。
以下、本発明を実施例に基づき説明する。
下記の条件にて、第１図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および防音性能について評価した。評価方法は下記の通りである。
（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　：４×１０^４Ｎ／ｃｍ^２
リムとベースリムとの間のタイヤ半径方向距離：２５ｍｍ
ストッパゴム弾性体６と内周面３ａとの距離：６ｍｍ
ガイド４と壁部５の周方向に対する傾斜角度：５°
（振動吸収特性）
加速度センサにより、実車走行時車軸力を測定した。
（防音特性）
運転座席頭部にマイクロフォンを設置し、実車走行した際の音圧を測定した。
上述の振動吸収特性の試験の結果、上記実施例の弾性ホイールによれば、小入力時にはゴム弾性体６の剪断変形により振動を吸収し、かつ大入力時にはストッパとしてのゴム弾性体６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。その結果、小入力時から大入力時に至るまで、耐久性および安全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。また、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。さらに、ガイド４と壁部５とをホイール半径方向に対し、車両のサスペンジョンキャンバー角を実質的に相殺する角度にて傾斜させたことで、制動性、耐片減り性およびコーナリング特性が改善された。なお、上述の他の実施形態に係る弾性ホイールについても同様の効果を得ることができた。
産業上の利用可能性
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、耐久性および安全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。また、同時に、制動性、耐片減り性およびコーナリング特性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断面図である。
第２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断面図である。
第３図は、本発明のさらに他の実施の形態に係る弾性ホイールの拡大断面図である。

Claims (6)

1. 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ガイドと、前記ディスクの外周面上に環状に固設された壁部とを有し、前記ガイドの側面と前記壁部の側面との間に、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、前記ガイドと前記壁部とがホイール半径方向に対し、傾斜していることを特徴とする弾性ホイール。
2. 一対の前記ガイド間のタイヤ軸方向の幅が一対の前記壁部間のタイヤ軸方向の幅よりも狭く、かつ一対の前記ガイドのタイヤ半径方向内方端部同士が結合してタイヤ軸方向断面が略Ｕ字状をなし、該略Ｕ字状のガイドの内周面と前記ディスクの外周面との間にいずれか一方の面と隙間をもってゴム弾性体が環状に介装されている請求項１記載の弾性ホイール。
3. 一対の前記ガイド間のタイヤ軸方向の幅が一対の前記壁部間のタイヤ軸方向の幅よりも広く、かつ一対の前記壁部のタイヤ半径方向外方端部同士が結合してタイヤ軸方向断面が略逆Ｕ字状をなし、該略逆Ｕ字状の壁部の外周面と前記リムの内周面との間にいずれか一方の面と隙間をもってゴム弾性体が環状に介装されている請求項１記載の弾性ホイール。
4. 前記傾斜が、車両のサスペンジョンキャンバー角を実質的に相殺する角度での傾斜である請求項１記載の弾性ホイール。
5. 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ているゴム弾性体が、該ゴム弾性体と鋼板とをホイール軸方向に交互に積層してなるゴム積層体である請求項１記載の弾性ホイール。
6. 前記リムの内周面上に環状に固設された複数のガイドと、前記ディスクの外周面上に前記ガイドとホイール軸方向に互い違いに固設された複数のスペーサとを有し、前記ガイドと前記スペーサとの間に両者の先端部の少なくとも一部を覆うようにしてゴム弾性体が環状に介装されている請求項１記載の弾性ホイール。

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