(57)【要約】【課題】繊維強化樹脂からなる繊維強化樹脂部を含む車両用ホイールにおいて、より軽量化された車両用ホイールを提供すること。【解決手段】本発明に係る車両用ホイールにおけるリム部１ａは、繊維強化樹脂部を含み、前記繊維強化樹脂部は、積層された複数の繊維強化樹脂層２と、前記複数の繊維強化樹脂層２のうち隣接する２つの繊維強化樹脂層の間に介在するように配置された中空管状部材３ａ〜３ｅとを有することを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リム部及びディスク部を有し、前記リム部及び前記ディスク部のうち少なくとも一方が、繊維強化樹脂部を含む車両用ホイールであって、
前記繊維強化樹脂部は、積層された複数の繊維強化樹脂層と、前記複数の繊維強化樹脂層のうち隣接する２つの繊維強化樹脂層の間に介在するように配置された中空管状部材とを有する車両用ホイール。
【請求項２】
前記中空管状部材は、樹脂で構成されている請求項１に記載の車両用ホイール。
【請求項３】
前記中空管状部材は、前記繊維強化樹脂層を構成する樹脂と同一の樹脂で構成されている請求項２に記載の車両用ホイール。
【請求項４】
前記繊維強化樹脂層を構成する樹脂は熱硬化性樹脂であり、前記中空管状部材は、前記繊維強化樹脂層を構成する樹脂と同一の熱硬化性樹脂で構成されている請求項２に記載の車両用ホイール。
【請求項５】
前記中空管状部材には流体が充填されている請求項１乃至４のいずれか一項に記載の車両用ホイール。
【請求項６】
前記中空管状部材には気体が充填されている請求項５に記載の車両用ホイール。
【請求項７】
前記中空管状部材は内部から加圧されている請求項５又は６に記載の車両用ホイール。
【請求項８】
前記繊維強化樹脂部は厚肉部位及び薄肉部位を有し、前記中空管状部材は、前記厚肉部位に配置されている請求項１乃至７のいずれか一項に記載の車両用ホイール。
【請求項９】
前記中空管状部材の長軸に対する断面視において、前記中空管状部材は両端に鋭角状の角部を有し、隣接する２つの前記繊維強化樹脂層が前記角部に沿って分岐し、それぞれ前記中空管状部材の表面に密接する請求項１乃至８のいずれか一項に記載の車両用ホイール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維強化樹脂を有する車両用ホイールに関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化樹脂は、カーボン繊維等の強化樹脂で強化された樹脂であり、金属材に比べて高強度かつ高剛性である上に、例えば鉄の４分の１程度の比重しかなく、繊維強化樹脂を用いた軽量化の試みが様々な分野で行われている。特に自動車分野においては、フード、ルーフ、サイドパネル等の外装材、シャーシ等を構成する骨格材、車両用ホイールやプロペラシャフト等の部材に至るまで、繊維強化樹脂を適用した部材が開発されている。
【０００３】
ここで、車両用ホイール（以下、単にホイールという場合がある。）の外観を図１Ａに示す。図１Ａに示すように、車両用ホイール１（９）は、リム部１ａ（９ａ）とディスク部１ｂ（９ｂ）で構成されている。
【０００４】
図１Ｂは、図１Ａの車両用ホイール９のＸ−Ｘ’断面図であり、一般的な従来のワンピース型のホイール９の断面を示している。図１Ｂに示すように、一般的なホイール９のディスク部９ｂは、中央部に配置されたハブ部９Ｌと、ハブ部９Ｌの外周から放射状に伸び、リム部９ａの内周面と一体的に接合するスポーク部９ｋを有している。リム部９ａには、ディスク部９ｂ側のフランジ部９ｇに、タイヤのビードを着座させるビードシート部９ｄが連成されており、該ビードシート部９ｄの反ディスク部側に、タイヤリムの内側位置を規定するために隆起してなるハンプ部９ｉが設けられている。さらに、リム部９ａには、ハンプ部９ｉの反ディスク部側に形成されたドロップ部、ウエル部、レッジ部に連なりハンプ部９ｊ及びビートシート部９ｆが形成されている。そして、このビードシート部９ｆが、反ディスク部側のフランジ部９ｈに連成されている。また、リム部９ａは、スポーク部９ｋと接続する部分である接続部９ｃを有している。
【０００５】
繊維強化樹脂は、一般的には、強化繊維からなる織物等の繊維層を含むシート状の繊維強化樹脂素材（以下、シート材という場合がある。）を複数積層し硬化して形成されるため、肉厚が一定の製品への適用は容易であるが、局所的に厚みが厚くなる厚肉部位を有する部材へ適用する場合には工夫が必要である。上記のとおりホイールには、フランジ部９ｇ、９ｈ、ハンプ部９ｉ、９ｊ等、構造上、厚肉にせざるを得ない部分がいくつか存在する。つまり、タイヤをはめ込むための溝であるビードシート部９ｄ、９ｆを形成するためには、その周囲の部分よりも厚肉となるフランジ部９ｇ、９ｈ、ハンプ部９ｉ、９ｊが必要であり、スポーク部９ｋが接続される接続部９ｃも厚肉とし、ある程度の厚みを確保することが必要である。また、スポーク部９ｋは、接続部９ｃやハブ部９Ｌに接続するため、又は一定の曲げ強度を付与するため、その端部を厚肉にする場合もある。
【０００６】
上記のようなホイールの厚肉部位（フランジ部、ハンプ部、接続部、スポーク部の端部）は、タイヤやスポーク部の取付けや接続等を目的として形成されており、強度は余り問題とならず、一定の厚みを確保できればよい場合がある。また、従来のホイールでは薄肉部位として構成される部位であっても、繊維強化樹脂で形成する場合には、製品の品質の観点から厚肉部位とする方が有利な場合もある。そして、ホイールを繊維強化樹脂で構成するため、シート材のみを積層して上記厚肉部位を形成すると、当該厚肉部位が過強度となるばかりか、ホイールの軽量化を阻害する可能性がある。すなわち、ホイールを繊維強化樹脂で形成する場合には、過強度とならないよう厚肉部位の強度を調整しつつ軽量化を図れるよう上記厚肉部位を適切に設定する必要がある。
【０００７】
ここで、特許文献１には、シート材を積層して形成された繊維強化樹脂からなるホイールのフランジ部を形成するため、当該フランジ部において積層されたシート材の間に、特許文献１の図１５において繊維材１２２として示される中実材を介在せしめた車両用ホイールが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６１−１２９３０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１のホイールでは、繊維強化樹脂素材の間に中実材を介在させてフランジを構成できるものの、上記説明した軽量化の問題は、依然として解消されていない。従って、本発明の目的は、繊維強化樹脂からなる繊維強化樹脂部を含む車両用ホイールにおいて、より軽量化された車両用ホイールを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成する、本発明に係る車両用ホイールは、リム部とディスク部を有し、前記リム部と前記ディスク部のうち少なくとも一方が、繊維強化樹脂部を含む車両用ホイールであって、前記繊維強化樹脂部は、積層された複数の繊維強化樹脂層と、前記複数の繊維強化樹脂層のうち隣接する２つの繊維強化樹脂層の間に介在するように配置された中空管状部材とを有する車両用ホイールである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る車両用ホイールによれば、繊維強化樹脂部における積層された複数の繊維強化樹脂層のうち、隣接する２つの繊維強化樹脂層の間に介在するように中空管状部材を配置するので、中空管状部材により形成された中空領域を内部に有する厚肉部位を得ることができ、より軽量化された車両用ホイールを構成することができる。なお、繊維強化樹脂層の構成（例えば、使用する繊維、繊維層の繊維配向パターン、積層数等）や中空管状部材の構成（例えば、中空管状部材の直径や厚み、材質等）を適宜設定することにより、厚肉部位の強度を所望の強度に調整することができる。本発明に係る好ましい形態又は他の形態の効果については、下記の実施形態の項で、詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】車両用ホイールの斜視図である。
【図１Ｂ】従来の車両用ホイールの一例を示す、図１ＡのＸ−Ｘ’断面である。
【図２】本発明に係る車両用ホイールのリム部のみを示す、図１ＡのＸ−Ｘ’断面である。
【図３Ａ】図２の領域Ｃの部分拡大図である。
【図３Ｂ】図３Ａにおいて、中空管状部材が無い場合を示す図である。
【図４Ａ】本発明における中空管状部材の実施形態を示す斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ａの断面Ｅの拡大図である。
【図５】図２の領域Ｄの拡大図である。
【図６】本発明に係る車両用ホイールの製造方法で用いる金型の側面図である。
【図７】本発明に係る車両用ホイールを形成するための炭素繊維強化樹脂素材を説明する図である。
【図８】図２で示すリム部を成形するプロセスフローを説明するための図である。
【図９Ａ】図８のステップ４の詳細を説明する概念図である。
【図９Ｂ】図８のステップ４の詳細を説明する概念図である。
【図９Ｃ】図８のステップ８の詳細を説明する概念図である。
【図９Ｄ】図８のステップ８の詳細を説明する概念図である。
【図１０Ａ】中空管状部材の別の実施形態の正面図である。
【図１０Ｂ】中空管状部材のさらに別の実施形態の正面図である。
【図１０Ｃ】図１０Ｂの領域Ｆの拡大図である。
【図１１Ａ】図１０Ａの中空管状部材３０ａ１の斜視図である。
【図１１Ｂ】図１０Ａの中空管状部材３０ａ１の製造方法を説明するための図である。
【図１１Ｃ】図１０Ａの中空管状部材３０ａ１の製造方法を説明するための図である。
【図１２】本発明に係る車両用ホイールのスポーク部の一部断面を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る車両用ホイールについて実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
本発明に係る車両用ホイール１は、図１Ａに示すように、リム部１ａとディスク部１ｂとで構成され、リム部１ａは、軽量化を目的として繊維強化樹脂で構成されている。なお、リム部の一部を繊維強化樹脂で構成し、例えば金属で形成した他部と接着剤やネジで接合してもよい。
【００１５】
図２は、図１ＡのＸ−Ｘ’断面であり、本発明に係るホイール１のリム部１ａのみの断面を示している。図２に示すように、リム部１ａは、基本的に図１Ｂを用いて説明したリム部９ａとほぼ同一の構成をなしている。すなわち、リム部１ａには、その左端内部に配置される不図示のディスク部の側のフランジ部１ｇに、タイヤのビードを着座させるビードシート部１ｄが連成されており、該ビードシート部１ｄの反ディスク部側に、タイヤリムの内側位置を規定するために隆起してなるハンプ部１ｉが設けられている。さらに、リム部１ａには、ハンプ部１ｉの反ディスク部側に形成されたドロップ部１ｍ、ウエル部、レッジ部に連なりハンプ部１ｊ及びビートシート部１ｆが形成されている。そして、このビードシート部１ｆが、反ディスク部側のフランジ部１ｈに連成されている。また、リム部１ａは、不図示のスポーク部（図１Ａ参照）と接続する部分である接続部１ｃを有しており、スポーク部は、接続部１ｃの内面に、接着材又はボルトにより接合される。なお、リム部１ａとは別体であるディスク部は、リム部１ａと同様に繊維強化樹脂で構成してもよく、アルミニウム等金属材料で構成してもよい。
【００１６】
リム部１ａは、例えば、いわゆるプリプレグと通称される、炭素繊維の織物からなる繊維層にエポキシ樹脂（熱硬化性樹脂）やポリアミド、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂を含浸させたシート状の繊維強化樹脂素材（シート材）を複数積層したシート積層体を硬化して製造した、複数の繊維強化樹脂層２から構成された繊維強化樹脂部を含む。そして、リム部１ａの厚肉部位（フランジ部、ハンプ部等）の各々には、その積層された繊維強化樹脂層のうち隣接する２つの繊維強化樹脂層の間に介在するよう中空管状部材が配置されている。具体的には、厚肉部位であるフランジ部１ｇには中空管状部材３ａ、ハンプ部１ｉには中空管状部材３ｂ、ハンプ部１ｊには中空管状部材３ｄ、フランジ部１ｈには中空管状部材３ｅがそれぞれ配置され、相対的に厚みのある領域である厚肉部位を形成している。この結果、ホイール１にタイヤを固定させるための溝であるビードシート部１ｄ及び１ｆを形成することができる。そして、上記のように構成された厚肉部位（フランジ部、ハンプ部等）は、その内部に中空管状部材で形成された中空領域を有するので、リム部１ａ、すなわちホイール１をより軽量化することが可能となる。なお、中空管状部材は、厚肉部位のみではなく、薄肉部位に配置することを排除するものではないが、厚肉部位に配置すれば軽量化の効果が高まるので望ましい。つまり、厚肉部位及び薄肉部位を有する繊維強化樹脂部において、中空管状部材は、厚肉部位に配置されていることが望ましい。
【００１７】
さらに、ドロップ部１ｍは、リム部１ａの直径が急激に変化する部位であり、このような部位を、シート材を積層するレイアップ工法を適用しホイールを製造する場合、中空管状部材３ｃを介在させることで、直径が急激に変化するドロップ部１ｍの内周面と外周面の曲率半径を同程度にでき、繊維強化樹脂素材を敷設する時の皺寄りの問題を解消することができる。この点について、図３Ａ及び図３Ｂを参照し、具体的に説明する。
【００１８】
図３Ａは、図２の領域Ｃの部分拡大図であり、図３Ｂは、図３Ａにおいて中空管状部材３ｃが無い場合を説明する図である。図３Ｂに示すように、シート材のみを積層し形成されたドロップ部１ｍ’であって、その積層された繊維強化樹脂層２’の内部に中空管状部材が無い場合には、ドロップ部１ｍ’の内周面の曲率半径をｄ３、外周面の曲率半径をｄ４とすれば、ｄ４＜ｄ３となる。このようにドロップ部１ｍ’の外周面の曲率半径が小さくなると、シート材を積層する際に、曲率半径の小さな外周側に積層されるシート材には皺が発生しやすく、その皺が製品の外観上の問題となったり、当該皺を起点として破壊を生じる可能性がある。また、外周面の曲率半径が過度に小さくなると、シート材を湾曲させたときに生じる反力による繊維強化樹脂層２’の間の層間剥離の問題が起きやすくなる。
【００１９】
一方、図３Ａに示すドロップ部１ｍのように、積層された繊維強化樹脂層２のうち繊維強化樹脂層２ａと２ｂとの間に介在するように中空管状部材３ｃを配置することにより、当該ドロップ部１ｍの内周面の曲率半径をｄ１、外周面の曲率半径をｄ２とすれば、ｄ１とｄ２とをほぼ同じ大きさとすることも可能となり、上記したドロップ部の外周面の曲率半径が小さい場合に生じる皺に起因する問題や層間剥離の問題を低減することができる。また、厚肉部位であるドロップ部１ｍを上記のように構成することにより、繊維強化樹脂層のみを積層してドロップ部１ｍ’を形成する場合よりも、ホイール１を軽量化することが可能となる。さらに、ドロップ部１ｍに中空管状部材３ｃを配置し、厚肉化することで、曲げ剛性を強くすることもできる。
【００２０】
図４Ａは、リム部１ａを形成するために用いられる中空管状部材の１つであるハンプ部１ｉに配置される中空管状部材３ｂの斜視図である。また、図４Ｂは、図４Ａの中空管状部材３ｂの長軸に対する断面Ｅの拡大図である。さらに、図５は、図２の領域Ｄの拡大図である。図４Ａに示す略円環状の中空管状部材３ｂは、図４Ｂに示すように、好ましくは厚さ０．１ｍｍから１ｍｍ程度の薄い樹脂膜３１ｆで形成され、その中空部３１ｅには、例えばアルゴンや窒素等の不活性ガス等の気体や、安定性の高いパーフルオロカーボン構造を有するフッ素系不活性液体等の流体が充填され、１から１０気圧程度の圧力で内部から加圧されている。このように中空管状部材３ｂの内部に流体を充填し、さらに内部からの圧力をかけることで、成形にかかる外圧の影響を低減し寸法精度を確保することができる。なお、中空管状部材に充填する流体としては、成形後のリム部１ａに対し比較的無害である気体、好ましくは不活性ガスであることが望ましい。
【００２１】
また、中空管状部材の長軸に対する断面視において、中空管状部材は両端に鋭角状の角部を有し、隣接する２つの繊維強化樹脂層が角部に沿って分岐し、それぞれ中空管状部材の表面に密接するように配置することが望ましい。具体的には、図４Ｂに示すように、中空管状部材３ｂの断面形状は、両端に、外側に向かって鋭角状の角部３１ａ及び３１ｄを持ち、当該角部３１ａ及び３１ｄの内側に形成されたアールの付いた湾曲部３１ｂ及び３１ｃを持つ。中空管状部材３ｂをこのような断面形状とし、図５に示すように、中空管状部材３ｂを挟むように配置された隣接する２つの繊維強化樹脂層２１ｂ、２２ａを、角部に沿って分岐させ、それぞれ中空管状部材３ｂの表面に密接するように配置することで次に説明する効果が得られる。
【００２２】
すなわち、図２の領域Ｄの拡大図である図５に示すように、ハンプ部１ｉは、その繊維強化樹脂層２のうち、隣接する繊維強化樹脂層２１ｂと繊維強化樹脂層２２ａの間に介在するように、中空管状部材３ｂが配置されることによって形成されている。このように、中空管状部材３ｂは、隣接する繊維強化樹脂層２１ｂと繊維強化樹脂層２２ａとに挟まれる位置に置かれ、繊維強化樹脂層２の中に中空領域３１ｅを形成するが、繊維強化樹脂層２１ｂと繊維強化樹脂層２２ａの間に亀裂が生じて層間剥離による破壊に至らないように、中空管状部材３ｂの断面形状の両端外側に、好ましくは１５°以下の鋭利な角度を有する角部３１ａ、３１ｄを設けている。積層状態である二つの繊維強化樹脂層２１ｂ及び２２ａが、角部３１ａに沿って一旦分岐し、それぞれが中空管状部材３ｂの表面に密接しながら、角部３１ｄに沿ってゆるやかに合流し再び積層状態となるように構成することで、分岐前の接合された二つの繊維強化樹脂層２１ｂ及び２２ａの間に亀裂が生じないようにする。また、中空管状部材３ｂの断面形状の内側にアールの付いた湾曲部３１ｂ及び３１ｃを設けたことで、応力集中による断面形状の内側の亀裂発生を防止し、層間剥離の発生を低減している。
【００２３】
なお、中空管状部材３ｂは樹脂で構成することが好ましく、リム部１ａの繊維強化樹脂層２を構成する樹脂と同一の樹脂で構成することが特に好ましい。例えば、繊維強化樹脂層２を構成する樹脂が熱硬化性樹脂である場合に、同一の熱硬化性樹脂によって中空管状部材３ｂを構成することによって、中空管状部材３ｂと繊維強化樹脂層２の一体性が向上し、線膨張係数の違いによる歪や、界面接合強度の低下を防止でき、より好ましい。
【００２４】
次に、繊維強化樹脂部の内部に中空管状部材を備える上記リム部の製造方法を説明する。図６は、リム部１ａの製造で用いる金型の側面図である。図６において、リム部の製造で用いる金型８は金型Ａ８ａと金型Ｂ８ｂとで構成され、接続面８ｃで金型Ａ８ａと金型Ｂ８ｂが嵌め合いにより結合されている。なお、金型８の外周面形状は、得るべき車両用ホイールのリム部の外周面形状に倣い形成されている。そして、図２に示すように、内向きに湾曲し、脱型時にはアンダーカットとなる形状を有するリム部１ａに対し、金型８は、金型Ａ８ａと金型Ｂ８ｂの２つに分割されているので、金型８の表面上にシート材が積層されてなるシート積層体を金型８から脱型することが可能となる。
【００２５】
図７は、上記リム部１ａの製造で用いるシート材を示す図である。このシート材は、例えば東レ製の炭素繊維Ｔ３００に未硬化の高耐熱性エポキシ樹脂＃２５００を含浸させたいわゆるプリプレグのシート材である。具体的には、２枚のシート材４１ａ及び４１ｂは、シート材の上部辺縁を紙面水平方向に合わせた場合の繊維の配向角度が＋４５°及び−４５°である２つの配向パターンを有する繊維層（以下、「＋４５°／−４５°の配向パターンの繊維層」という場合がある。）を備えている。また、同様に２枚のシート材４２ａ及び４２ｂは、シート材の上部辺縁を紙面水平方向に合わせた場合の繊維の配向角度が０°及び９０°である２つの繊維の配向パターンを有する繊維層（以下、「０°／９０°の配向パターンの繊維層」という場合がある。）を備えている。そして、これらシート材は、裁断等されることにより、最終的なリム部１ａの形状に合うようその形状が調整されている。
【００２６】
また、フランジ部１ｇ、１ｈやハンプ部１ｉ、１ｊを構成する中空管状部材３ａ、３ｂ、３ｄ及び３ｅとしては、各種材料、好ましくは樹脂で形成された中空管状部材を使用することができる。熱可塑性樹脂製の中空管状部材としては、市販されているポリアミドチューブ（例えば、日本ピスコ製：型番ＳＮＴ１６１３−（２）−Ｗ）や、ポリプロピレンチューブ（例えば、ハギテック製：型番２５５５−５６６６−３１）を使用することができ、所望の断面形状になるよう適宜加工すればよい。また、熱硬化性樹脂製の中空管状部材としては、例えば所望のエポキシ樹脂を押出成形で所望の断面形状となるよう管状に成形し、その後硬化せしめた中空管状部材を使用することができる。
【００２７】
次に、上記シート材４１ａ（４１ｂ）、シート材４２ａ（４２ｂ）及び中空管状部材３ａ〜３ｅを使用してリム部１ａを形成する方法について、図８を参照して説明する。図８は、シート材４１ａ及び４１ｂ、シート材４２ａ及び４２ｂを金型８上に積層する過程で、中空管状部材３ｂ、３ｄ、３ａ、３ｅ及び３ｃを配置し、フランジ部１ｇ、１ｈ、ハンプ部１ｉ、１ｊ等の厚肉部位を有するリム部１ａを成形する製造プロセスを説明する図である。
【００２８】
図８に示すように、まずステップ１でリム成形のための金型８を準備し、次いで、ステップ２で、＋４５°／−４５°の配向パターンの繊維層を有するシート材４１ａを金型８に敷き詰める。そして、ステップ３で、シート材４１ａの上に０°／９０°の配向パターンの繊維層を有するシート材４２ａを積層し、その後、フランジ部１ｇ及び１ｈを構成する中空管状部材３ａ及び３ｅを所定の位置に配置する。なお、金型８の外周面上に積層されたシート材４１ａ及び４２ａは、金型８の外周面形状に倣い略リム部形状に賦形された２枚のシート材からなるシート積層体を構成している。
【００２９】
その後、ステップ４において、上記のように積層され賦形されたシート材４１ａ及びシート材４２ａからなるシート積層体の両端部を、図９Ａ及び図９Ｂに示すように処理する。なお、図９Ａ及び図９Ｂは、図８のステップ４におけるシート積層体の断面Ｙ−Ｙ’の拡大断面図であり、図９Ａは両端部の処理前、図９Ｂは両端部の処理後の状態を示している。ステップ４では、図９Ａに示すように、シート積層体の左端部となっているシート材４１ａの端部４１１ｂ及びシート材４２ａの端部４２２ｂ、シート積層体の右端部となっているシート材４１ａの端部４１１ｃ及びシート材４２ａの端部４２２ｃをともに、中空管状部材３ａ及び３ｅを芯として径方向において外側へ折り曲げる。そして、図９Ｂに示すように、折り曲げられた端部４１１ｂ及び４２２ｂ並びに端部４１１ｃ及び４２２ｃで中空管状部材３ａ及び３ｅを囲い込むように折りたたみ、２枚のシート材で包み込まれた中空管状部材３ａ及び３ｅを両端部に有するシート積層体を形成し、リム部１ａのエッジを形成する。
【００３０】
次に、図８に示すように、ステップ５で、ステップ２〜４で積層されたシート材４１ａ及び４２ａからなるシート積層体の上に、ハンプ部１ｉ及び１ｊ並びにドロップ部１ｍを構成するための中空管状部材３ｂ、３ｃ及び３ｄをそれぞれ敷設する。その後、ステップ６で、敷設された中空管状部材３ｂ、３ｃ及び３ｄを覆うように＋４５°／−４５°の配向パターンの繊維層を有するシート材４１ｂを敷設し、ステップ７で、このシート材４１ｂの上に０°／９０°の配向パターンの繊維層を有するシート材４２ｂを積層する。その後、下記ステップ８を実行するために、不図示であるが、シート材４１ａ〜４２ｂのシート積層体から金型８を抜く。なお、金型８の外周面上に積層されたシート材４１ｂ及び４２ｂは、金型８の外周面形状に倣い略リム部形状に賦形され、先に積層されたシート材４１ａ及び４２ａとともに４枚のシート材からなるシート積層体を構成している。そして、このシート積層体は、シート材４２ａと４１ｂとの間に、ハンプ部１ｉ及び１ｊ並びにドロップ部１ｍを構成するための中空管状部材３ｂ、３ｃ及び３ｄを有している。
【００３１】
ステップ８で、上記のように積層されたシート材４１ｂ及びシート材４２ｂからなるシート積層体の両端を、図９Ｃ及び図９Ｄに示すように処理する。なお、図９Ｃ及び図９Ｄは図８のステップ８におけるシート積層体の断面Ｚ−Ｚ’の拡大断面図であり、図９Ｃは端部の処理前、図９Ｄは端部の処理後の状態を示している。ステップ８では、図９Ｃに示すように、シート積層体の左端部となっているシート材４１ｂの端部４１１ｂ及びシート材４２ｂの端部４２２ｂ、シート積層体の右端部となっているシート材４１ｂの端部４１１ｃ及びシート材４２ｂの端部４２２ｃをともに、中空管状部材３ａ及び３ｅを芯として径方向において内側へ折り曲げる。そして、図９Ｄに示すように、折り曲げられた端部４１１ｂ及び４１１ｃ並びに端部４２２ｂ及び４２２ｃで中空管状部材３ａ及び３ｅを囲い込むように折りたたみ、４枚のシート材（４１ａ〜４２ｂ）で包み込まれた中空管状部材３ａ及び３ｅを両端部に有するシート積層体を形成する。
【００３２】
ステップ８が完了した後、積層されてなる４枚のシート材４１ａ〜４２ｂからなるシート積層体に再び金型を装着し、この積層体にフィルム等を被せ、内部を真空にしてシート材に含まれる樹脂の硬化処理を実施することで、図５に示したように、積層された複数の繊維強化樹脂層２１ａ〜２２ｂのうち隣接する２つの繊維強化樹脂層２１ｂと２２ａの間に介在するように配置された中空管状部材３ａ〜３ｅを有し、当該中空管状部材３ａ〜３ｅで厚肉のフランジ部１ｇ及び１ｈ、ハンプ部１ｉ及び１ｊ、ドロップ部１ｍが形成された図２に示す目的のリム部１ａが完成する。なお、上記ステップ４及びステップ８で形成された、中空管状部材３ａ及び３ｅを有するシート積層体の両端部が、硬化処理後にリム部１ａのフランジ部１ｇ及び１ｈとなる。
【００３３】
図１０Ａ〜図１０Ｃに、中空管状部材の好ましい形態を示す。図１０Ａに示す中空管状部材３０ａは、半円環形状の２つの中空管状部材３０ａ１と３０ａ２とからなり、中空管状部材３０ａ１と３０ａ２とをその端面で接合することにより、円環形状の中空管状部材３０ａとなるよう構成されている。なお、中空管状部材３０ａ１と３０ａ２との接合は、例えば接着材を用いて接着すればよい。図１０Ｂに示す別の実施形態に係る中空管状部材３０ｂは、その領域Ｆの拡大図である図１０Ｃに示すように、両端に嵌合い部３０ｂ１及び３０ｂ２を持つ、弾性を有する一本の管であり、この管を略円環形状に曲げた後に、嵌合い部３０ｂ１と３０ｂ２とを嵌め合わせることで中空管状部材３０ｂが形成されるよう構成されている。中空管状部材３０ａ及び３０ｂは、いずれの構成でも、図８に示すステップ３及びステップ５において、シート材４２ａの外周に容易に配置することが可能となる。
【００３４】
さらに、上記中空管状部材の好ましい形態である、流体（液体や気体）が充填された中空管状部材の具体例について、図１１Ａ、図１１Ｂ及び図１１Ｃを用いて説明する。なお、図１１Ａは、上記図１０Ａで説明した中空管状部材３０ａ１であって、内部に流体が充填された中空管状部材３０ａ１の斜視図、図１１Ｂ及び図１１Ｃは、その製造方法を説明するための図である。
【００３５】
図１１Ａに示すように、流体が充填された中空管状部材３０ａ１は、両端が開口した管状の本体部３０ａ１５と、当該本体部３０ａ１５の開口端に接合された、弾性を有する樹脂、例えばゴムのような弾性を有するエラストマー樹脂からなる第１の栓３０ａ１１及び３０ａ１２、当該第１の栓３０ａ１１及び３０ａ１２にそれぞれ接合された第２の栓３０ａ１３及び３０ａ１４を有している。そして、上記第１の栓３０ａ１１及び３０ａ１２並びに第２の栓３０ａ１３及び３０ａ１４で密閉された中空管状部材３０ａ１の内部には、流体が充填されている。
【００３６】
上記流体が充填された中空管状部材３０ａ１の製造方法について、以下説明する。図１１Ｂに示すように、本体部３０ａ１５の両端に、本体部３０ａ１５の開口を塞ぐように第１の栓３０ａ１１及び３０ａ１２を接着剤で張り付ける。そして、流体供給用配管１２１及び１２２のそれぞれの先端に設けられた針状の細いノズル１２３及び１２４を、図１１Ｃに示すように、管状の本体部３０ａ１５の内部まで挿入されるように、第１の栓３０ａ１１及び３０ａ１２にそれぞれ突き刺す。なお、流体供給用配管１２１には不図示の流体（液体又は気体）の供給装置が接続されており、流体供給用配管１２２には不図示の流体（液体又は気体）の吸引装置が接続されている。そして、上記供給装置及び吸引装置を作動させることにより、第１の栓３０ａ１１及び３０ａ１２で密閉された本体部３０ａ１５の内部に存在していた空気が置換され、供給した流体が充填される。その後、第１の栓３０ａ１１及び３０ａ１２に突き刺されていたノズル１２３及び１２４を、第１の栓３０ａ１１及び３０ａ１２から取り外す。その際、第１の栓３０ａ１１及び３０ａ１２にはノズル１２３及び１２４を突き刺すことにより形成された孔が残存するが、第１の栓３０ａ１１及び３０ａ１２は弾性を有しているので、第１の栓３０ａ１１及び３０ａ１２の変形により当該孔は閉塞され、充填された流体の外部への漏出が抑制される。
【００３７】
そして、図１１Ｃに示すように、ノズル１２３及び１２４が取り外された第１の栓３０ａ１１及び３０ａ１２の端面に、第２の栓３０ａ１３及び３０ａ１４をそれぞれ接着剤で接合することにより、中空管状部材３０ａ１を得ることができる。このように、第１の栓３０ａ１１及び３０ａ１２に第２の栓３０ａ１３及び３０ａ１４を接合することにより、ノズル１２３及び１２４を突き刺すことにより第１の栓３０ａ１１及び３０ａ１２に形成された孔が塞がれ、中空管状部材３１ａ１の内部に充填された流体の外部への漏出が防止される。
【００３８】
図１２に、本発明における中空管状部材を図１Ａに示すスポーク部１ｋの厚肉部位に適用した実施形態を示す。本実施形態のスポーク部１ｋは、積層された複数の繊維強化樹脂層２０と、その繊維強化樹脂層２０のうち隣接する２つの繊維強化樹脂層の間に介在するよう配置された中空管状部材３ｆとから構成されている。このようにスポーク部１ｋを構成することで、上記リム部１ａと同様に、軽量化されたスポーク部１ｋを実現することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１  ホイール
１ａ  リム部
１ｂ  ディスク部
１ｃ  接続部
１ｄ、１ｆ  ビードシート部
１ｇ、１ｈ  フランジ部
１ｉ、１ｊ  ハンプ部
１ｋ  スポーク部
１ｍ  ドロップ部
２、２’、２ａ、２ｂ、２０、２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ  繊維強化樹脂層
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３０ａ、３０ｂ、３０ａ１、３０ａ２  中空管状部材
３０ｂ１、３０ｂ２  嵌合い部
３１ａ、３１ｄ  角部
３１ｂ、３１ｃ  湾曲部
３１ｅ  中空部
３１ｆ  樹脂膜
３０ａ１１、３０ａ１２  第１の栓
３０ａ１３、３０ａ１４  第２の栓
３０ａ１５  本体部
４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ  シート材
４１１ｂ、４１１ｃ、４２２ｂ、４２２ｃ  端部
８  金型
８ａ  金型Ａ
８ｂ  金型Ｂ
８ｃ  接続面
９  ホイール
９ａ  リム部
９ｂ  ディスク部
９ｃ  接続部
９ｄ、９ｆ  ビードシート部
９ｇ、９ｈ  フランジ部
９ｉ、９ｊ  ハンプ部
９ｋ  スポーク部
９Ｌ  ハブ部
１２１、１２２  流体供給用配管
１２３、１２４  ノズル
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２】
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