(57)【要約】【課題】高い操縦安定性を確保しつつ車両への振動を抑制し、乗り心地がよく、車内騒音の低減を実現でき、溶接などによる欠陥がおきにくく、高い生産性と製造時の作りやすさを極力実現した車両用ホイールとその製造方法を提供する。【解決手段】内部に流体室７を備えた複数の副気室形成部１３を有し、主として繊維質材料で構成され、硬化性樹脂を含浸した帯状体３０を形成する帯状体形成工程と、帯状体３０をリム外周面４上に巻きつける装着工程と、流体室７内部に流体を注入して膨張させる注入工程と、装着工程および注入工程の２つの工程の後で前記硬化性樹脂を硬化させる硬化工程と、を行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リム外周面上に複数の副気室を備えた車両用ホイールの製造方法であって、
内部に流体室を備えた複数の副気室形成部を有し、主として繊維質材料で構成され、硬化性樹脂を含浸した帯状体を形成する帯状体形成工程と、前記帯状体をリム外周面上に巻きつける装着工程と、前記流体室内部に流体を注入して膨張させる注入工程と、前記装着工程および前記注入工程の２つの工程の後で前記硬化性樹脂を硬化させる硬化工程と、を含む車両用ホイールの製造方法。
【請求項２】
前記硬化工程において前記帯状体をリム外周面と前記副気室に対応する形状の型枠治具とで挟み込んだ後、前記硬化性樹脂を硬化させる請求項１に記載の車両用ホイールの製造方法。
【請求項３】
前記硬化性樹脂が光硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂である請求項１又は２に記載の車両用ホイールの製造方法。
【請求項４】
前記帯状体が不透過性シートで覆われている請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用ホイールの製造方法。
【請求項５】
リム外周面上に複数の副気室を備えた車両用ホイールであって、
内部に流体室を備えた複数の副気室形成部が、硬化性樹脂を含浸させてリム外周面上に巻きつけられた主として繊維質材料で構成された帯状体内部に環状に配置され、前記流体室を膨張させた状態で前記硬化性樹脂が硬化することにより前記副気室が形成されてなる車両用ホイール。
【請求項６】
前記硬化性樹脂が光硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂である請求項５に記載の車両用ホイール。
【請求項７】
前記帯状体が不透過性シートで覆われている請求項５又は６に記載の車両用ホイール。
【請求項８】
前記副気室にタイヤ装着側の表面へ連通する連通孔を一つ以上備え、タイヤ主気室と前記副気室とが連通孔とによって共鳴吸収を可能とした請求項５〜７のいずれか１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、タイヤを取り付ける車両用ホイールとその製造方法に関し、詳しくは高い操縦安定性を確保しつつ車両に伝達される振動を抑制し、乗り心地の向上、車内騒音の低減等を実現できる車両用ホイールを高い生産性で得ることができるとともに、溶接欠陥などによる故障が低減し、製造時の作りやすさ等を実現した車両用ホイールとその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車、特に、高級車とされる自動車においては、操縦安定性と車内空間の快適さとが共に求められている。このため、いわゆる足回りと呼ばれるタイヤ、車両用ホイール、サスペンション等においては、例えば、サスペンションのアクティブ制御技術、防振ゴムやタイヤの構造の改良技術等が開発されてきている。
【０００３】
車両用ホイールに関しても種々の改良がなされており、例えば、車内騒音に対して、その大きな要因であるタイヤ空洞共鳴音を抑えるべく、副気室をリムホイール内に設け、この副気室とタイヤ内部主気室と連通させる連通孔の寸法を調整することによりヘルムホルツ共鳴吸音器として作用させる車両用ホイール等が開示されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００４】
例えば、特許文献１に示すリムホイールは、リムとリムの径方向外側に配置される複数の蓋部材との間に形成され、周方向に間隔をあけて設けられた複数の隔壁により分割された複数の副気室と、リムまたは蓋部材の少なくとも一方に設けられ、底部位置がビードシートよりも径方向内側に位置する凹状のウエル部と、タイヤ主副気室と副気室と連通させる連通部とを備えたものであり、副気室と連通部とでヘルムホルツ共鳴吸音器を構成したものである。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−７９８０２号公報
【特許文献２】特開２００３−３２６９０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に示すリムホイールは、副気室を構成する蓋部材と隔壁とが溶接等によって接合されたものであり、この接合部分において、自動車の走行時の振動に耐え得る機械的強度を確保することが困難であるという問題があった。また、蓋部材と隔壁を溶接等で接合する場合に十分な共鳴吸音効果を得るためには、副気室の気密性の確保が必要であり、極めて高度な溶接技術が必要となるため、実際に特許文献１に示すリムホイールを工業的に製造することは困難であるという問題があった。
【０００７】
また、溶接に伴う熱によって構成部材の材質的な劣化や、構造的な歪みが生じる。また更に、溶接材料の分布が溶接の始点と終点とで多くなる等、一様にすることは困難であった。溶接材料自体の重量増加も考慮する必要がある。そのため、リムホイールの強度や真円度が低下する問題や、副気室の体積の精度が低下することによる吸音効果の減少といった問題があった。これらの問題を抑制するためには作業性の悪化、生産工程の増加、コストの上昇等が避けられない。
【０００８】
また、特許文献２に示すリムホイールは、リムと蓋部材と隔壁とで囲まれる副気室が形成されているが、蓋部材や隔壁の固定手段としてはネジ等を使用している。そのため、加工に伴うコストや作業時の工数の増加といった問題が避けられない。また更に、ネジ穴を形成することによる強度低下やタイヤバランスへの影響もある。
【０００９】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高い操縦安定性を確保しつつ車両への振動を抑制し、乗り心地がよく、車内騒音の低減を実現でき、溶接などによる欠陥がおきにくく、高い生産性と製造時の作りやすさを極力実現した車両用ホイールとその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者は、上記課題を解決するため、鋭意検討した結果、以下の構成を採用することにより上記課題を達成することを見出し、本発明を完成するに至った。即ち、本発明は、下記に示す通りである。
【００１１】
［１］リム外周面上に複数の副気室を備えた車両用ホイールの製造方法であって、内部に流体室を備えた複数の副気室形成部を有し、主として繊維質材料で構成され、硬化性樹脂を含浸した帯状体を形成する帯状体形成工程と、前記帯状体をリム外周面上に巻きつける装着工程と、前記流体室内部に流体を注入して膨張させる注入工程と、前記装着工程および前記注入工程の２つの工程の後で前記硬化性樹脂を硬化させる硬化工程と、を含む車両用ホイールの製造方法。
【００１２】
［２］前記硬化工程において前記帯状体を前記リム外周面と前記副気室に対応する形状の型枠治具とで挟み込んだ後、前記硬化性樹脂を硬化させる［１］に記載の車両用ホイールの製造方法。
【００１３】
［３］前記硬化性樹脂が光硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂である［１］又は［２］に記載の車両用ホイールの製造方法。
【００１４】
［４］前記帯状体が不透過性シートで覆われている［１］〜［３］のいずれか一つに記載の車両用ホイールの製造方法。
【００１５】
［５］リム外周面上に複数の副気室を備えた車両用ホイールであって、内部に流体室を備えた複数の副気室形成部が、硬化性樹脂を含浸させてリム外周面上に巻きつけられた主として繊維質材料で構成された帯状体内部に環状に配置され、前記流体室を膨張させた状態で前記硬化性樹脂が硬化することにより前記副気室が形成されてなる車両用ホイール。
【００１６】
［６］前記硬化性樹脂が光硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂である［５］に記載の車両用ホイール。
【００１７】
［７］前記帯状体が不透過性シートで覆われている［５］又は［６］に記載の車両用ホイール。
【００１８】
［８］前記副気室にタイヤ装着側の表面へ連通する連通孔を一つ以上備え、タイヤ主気室と前記副気室とが連通孔とによって共鳴吸収を可能とした［５］〜［７］のいずれか一つに記載の車両用ホイール。
【発明の効果】
【００１９】
［１］の構成によれば、複数の副気室形成部が、硬化性樹脂を含浸させてリム外周面上に巻きつけられた主として繊維質材料で構成された帯状体内部に環状に配置され、硬化性樹脂が硬化することにより固定されることで副気室が得られるため、ツーピースタイプのホイールでなく、鋳造一体型の車両用ホイールの場合であっても形成することが可能である。溶接や、ビス止め等が必要ないため、作業工数の低減が可能であり、また溶接等をほとんど用いないために前述の溶接に伴う諸問題を回避することができる。
【００２０】
更に、硬化性樹脂を含浸させた主として繊維質材料で構成された帯状体は、内部に副気室形成部を有するが、これをリム外周面に巻きつけて、副気室形成部内部に備えられた流体袋に流体を注入して膨張させた状態で硬化性樹脂を硬化させて副気室を形成する。このため、リム径やリム外周面の形状が異なる場合であっても主として繊維質材料で構成された帯状体の寸法を適宜変更することで容易に対応することができる。
【００２１】
［２］の構成によれば、帯状体をリム外周面と副気室に対応する形状の型枠治具とで挟み込んだ後、流体室内部に流体を注入して膨張させるため、副気室が所望の容積と形状で容易に形成することができる。
【００２２】
［３］の構成によれば、光硬化性樹脂や熱硬化性樹脂を使用するため、光や熱によって硬化時間を制御することができる。光硬化性樹脂の場合には、副気室形成部の内部に収容された流体袋を膨張させた状態で硬化性樹脂を硬化させる光源からの光を照射することで、副気室形成部１３を固定することができる。また、熱硬化性樹脂の場合にも同様にして熱硬化性樹脂を含浸させた布製の帯状体を加熱することで、副気室形成部を固定することができる。このようにして、副気室形成部を固定する工程において作業工数を低減することが可能となる。また更に、流体袋を所望の体積及び形状で膨張させた状態で、硬化性樹脂を硬化させた後で流体を取り除くことで副気室の形成が行うことができ、工数の低減が可能である。
【００２３】
［４］の構成によれば、帯状体が不透過性シートで覆われているため、［１］において樹脂含浸させた後で帯状体をリム外周面上に装着する際や、帯状体を硬化する際に樹脂が不透過性シートで覆われているために作業性が良い。
【００２４】
本発明によれば、高い操縦安定性を確保しつつ車両に伝達される振動を抑制し、乗り心地の向上、車内騒音の低減等を実現でき、溶接欠陥などによる故障の低減した車両用ホイールを高い生産性で得ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照して、本発明をその実施形態に基づいて説明するが、本発明は、これに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。
【００２６】
図１、図２、図３はそれぞれ本発明の製造方法により製造された車両用ホイールを模式的に示す平面図、断面図および斜視図である。図中の矢印はホイール軸方向１９を示す。図４は帯状体の模式的断面図である。本発明に係る車両用ホイールは、リム外周面４上に複数の副気室３を備えた車両用ホイール１であり、図４で示されるような硬化性樹脂を含浸した主として繊維質材料で構成される帯状体３０が、図１、図２及び図３に示されるようにリム外周面４上に巻きつけられて固定されている。また本発明の車両用ホイールは図１、図２及び図３に示されるような複数の副気室３を備えている。
【００２７】
以下、本発明に係る車両用ホイールの製造方法をより詳しく説明する。
帯状体形成工程において、別体で図４の模式的断面図に示されるような内部に流体室７を備えた複数の副気室形成部１３を有した主として繊維質材料で構成された帯状体３０を作成する。流体室７は流体注入孔９によって外部と連通しており、この流体注入孔９より空気や水等の流体を流体室内部に注入することで副気室形成部１３を膨張させることができる。流体室７は内層不透過性シート４１によって覆われており、硬化性樹脂含浸層４０と隔てられて含浸した樹脂が流体室７内部に漏れたり、外気に触れて乾燥し硬化することを防いでいる。
【００２８】
副気室形成部１３は、所望の形状を維持するために帯状体３０を縫製によって形成することもできる。その際、外層不透過性シート４２、硬化性樹脂層４０、内層不透過性シート４１の素材を所望の大きさにカットした後、積層して縫製することで容易に帯状体３０を形成することができる。
【００２９】
硬化性樹脂含浸層４０は主として繊維質材料からなり、樹脂を含浸することができる材料であって強度も要求される。繊維質材料としてフェルトの組み合わせやガラス繊維、フェルト樹脂の組み合わせ等が使用できる。硬化性樹脂層は更に外層不透過性シート４２で覆われており、副気室形成部１３の外部に硬化性樹脂が漏れたり、外気に触れて乾燥し硬化してしまうことを防ぎ、更に帯状体３０の取り扱いを容易にする。また、複数の副気室形成部１３の間は、流体室７が膨張した場合に型崩れを防ぐ目的で縫製することもできる。
【００３０】
帯状体に樹脂を含浸する際にはローラー等で引き伸ばして帯状体の厚さや内部の硬化性樹脂が偏らないように均一化することが好ましい。本発明において、「含浸する」とは、樹脂を塗布することや注入することも含み、硬化性樹脂含浸層４０内部に樹脂が浸透するものであれば良く、特に限定されないものとする。また、帯状体を形成する途中で、硬化性樹脂を効率良く含浸することができる。例えば、帯状体３０の各構成要素を積層しながら形成する場合にはその段階で、樹脂を含浸することができる。またあるいは、あらかじめ樹脂を含浸させた硬化性樹脂層４０を用いて帯状体３０を形成しても良い。
【００３１】
硬化性樹脂として熱硬化性樹脂を使用した場合、熱硬化性樹脂としては、常温では硬化時間が長く、熱源からの熱によって比較的低い温度でも硬化開始するものが好ましい。例えば、不飽和ポリエステル樹脂やポリアルキレン樹脂等の主剤とメチルアセテートパーオキサイド等の硬化剤を用いることができる。同様にして主剤と硬化剤に加えてナフテン酸コバルト等の触媒を用いることで反応性を高める事もできる。
【００３２】
硬化性樹脂として光硬化性樹脂を使用した場合、可視光硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、等が挙げられるが、作業時における利便性の観点から非照射時の可使時間が長いものや、照射時の硬化時間が短いものが好ましい。また、可視光硬化性のものは、硬化工程において通常照明として使用されているランプ等を流用することが可能であり、人体への影響もない。
【００３３】
装着工程においては、図１、図２及び図３に示すように、リム外周面４上に硬化性樹脂を含浸させた布製の帯状体３０を巻きつけ、帯状体３０の両端にあるそれぞれの結合部材４３によってリム外周面４上に環状に固定される。
【００３４】
注入工程においては、図５に示すように型枠治具４４を副気室形成部１３に当てて帯状体３０を挟み込んだ状態で流体室７内部に流体を充填し膨張させる。流体としては、空気や水蒸気等の気体や常温水や熱水等の液体でも良い。
【００３５】
上記装着工程および注入工程においては順不同であって、どちらの工程を先に行っても良い。硬化工程は、装着工程および注入工程の後で行う必要がある。
【００３６】
硬化工程において、帯状体を硬化させる際に、硬化性樹脂が光硬化性樹脂である場合には、続いて図６に示すように型枠治具４４を用いて形を整えた状態で流体室７に空気や水等の流体を充填して内圧を上げた後、光源３１より光を照射して硬化樹脂を硬化させて副気室形成部１３を固定し、副気室を得る。
【００３７】
硬化性樹脂層４０は主として繊維質材料からなることに加えて、流体室も自由に形状が決められるが、リム外周面４上に巻きつけられた状態でリム外周面４と型枠治具４４との間にあるため、流体室７を内部の内圧によって膨張させることで、型枠に応じた任意の形状で硬化性樹脂層を固め、所望の容積と形状の副気室３を得ることができる。このとき、型枠治具４４は光透過性のものを使用することが好ましい。硬化性樹脂が熱硬化性樹脂である場合にも、上記と同様にして熱源を用いて熱硬化性樹脂を硬化させて副気室形成部１３を固定することができる。
【００３８】
また、硬化性樹脂が熱硬化性樹脂である場合には、水蒸気や温水等加熱した流体を流体室内部に循環させることで硬化することも可能である。また、帯状体３０の形状をあらかじめ所望の形状にしておけば、必ずしも型枠治具４４を必要とせず、流体室７の体積は注入する流体の量で調整することが可能なため、より簡便に帯状体を硬化させることも可能である。
【００３９】
なお、図１、図２及び図３の副気室形成部１３には、あらかじめ連通孔５を所定間隔に一つ以上穿設し、形成される副気室３、タイヤ主気室と連通孔５とによって共鳴吸収が可能なものとすることが好ましい。この連通孔５は複数の副気室３すべてに対して一つ以上穿設することが、上記共鳴吸収の効果をさらに向上させることができることから好ましい。この連通孔５は流体注入孔９を利用することもできる。
【００４０】
帯状体３０がホイール周方向にずれるのを防ぐ目的で、帯状体３０と、リム外周面４と接する部分で一部かしめたり、溶接による悪影響を及ぼさない程度に連結部４３等において一部点付け溶接を行うこともまた好ましい。
【００４１】
本実施形態の車両用ホイールにおいては、ホイールを構成する材料について特に制限はないが、例えば、車両用ホイールとして必要な機械的強度を得ることができるとともに軽量であることから、軽合金を主成分とする金属であることが好ましく、具体的には、アルミニウム合金やマグネシウム合金を主成分とすることが好ましい。
【００４２】
上記で説明したように、本実施形態の車両用ホイールにおいては、タイヤを装着するリムホイール１と帯状体３０をそれぞれ別体で製造する。次に複数の副気室形成部１３を有し、主として繊維質材料で構成され、硬化性樹脂を含浸させてリム外周面４上に巻きつけた帯状体３０を硬化性樹脂を硬化させることで固定している。このように、リム外周面４上に複数の副気室３を備えた車両用ホイールを、それぞれ別体で製造したリムホイール及び帯状体３０によって作製できるため、極めて生産性に優れるとともに、機械的強度に優れ、バランスが良いことから、安定した走行を実現することが出来る。
【００４３】
さらに、本実施形態の車両用ホイールにおいては、図１、図２及び図３の副気室３に連通する連通孔５が穿設され、この副気室３と連通孔５とによって良好な共鳴吸収の効果を得るためには、副気室３と連通孔５とが、下記式（１）の関係を満たすように構成されていることが好ましい。
【００４４】
【数１】
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【００４５】
（但し、Ｖは副気室３の総体積（ｃｍ3）、Ｓは連通孔５の総断面積（ｃｍ2）、Ｌは連通孔５の長さ（ｃｍ）、Ｎは一つの副気室３に穿設する連通孔５の数（個）、及びＣは音速（ｃｍ／ｓｅｃ）を示す）
【００４６】
本発明による副気室３と連通孔５とが、前記式（１）の関係を満たすように構成されることにより、本実施形態の車両用ホイールに装着したタイヤの空洞共鳴音と同程度の周波数となるように共鳴周波数を設定することが可能となり、タイヤの空洞共鳴音を減少させることができる。なお、本実施形態の車両用ホイールにおいて、副気室３の数が二つ以上であり、それぞれの副気室３に穿設された連通孔５の数が異なる場合には、前記式（１）におけるＮは一つの副気室３に穿設する連通孔５の平均数（個）のことである。
【００４７】
また、本実施形態の車両用ホイールにおいては、図１において、副気室３の総体積が、車両用ホイールに実際にタイヤを装着した際のタイヤ主気室の体積に対して２〜２５体積％に相当することが好ましく、３〜１５体積％に相当することがさらに好ましい。なお、副気室３の総体積が２体積％未満であると、走行時の乗り心地の改良効果や共鳴吸収の効果が低下することがあり、２５体積％を超えると、上述した共鳴吸収を行う場合には、低周波に対してバネ定数が下がり、減衰性が低下することがある。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明に係る車両用ホイールの製造方法によれば、車両用ホイールを作業性よく、かつ簡便、高精度に製造することができ、しかも、得られる車両用ホイールは、機械的強度に
も優れ安定した走行を実現することが出来る。したがって、車両用ホイールの製造方法として、工業上極めて有益である。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の車両用ホイールを模式的に示す平面図である。
【図２】本発明の車両用ホイールを模式的に示す断面図である。
【図３】本発明の車両用ホイールを模式的に示す斜視図である。
【図４】帯状体の一例を示す模式的断面図である。
【図５】樹脂を硬化させる工程を模式的に説明する車両用ホイールの一部拡大平面図である。
【図６】樹脂を硬化させる工程を模式的に説明する車両用ホイールの一部拡大断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１：車両用ホイール、２：リム、３：副気室、４：リム外周面、５：連通孔、６：ディスク、７：流体室、９：流体注入孔、１３：副気室形成部、１９：ホイール軸方向、３０：帯状体、３１：光源、４０：硬化性樹脂含浸層、４１：内層不透過性シート、４２：外層不透過性シート、４３：結合部材、４４：型枠治具。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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