(57)【要約】      （修正有）【課題】カーボン繊維体を利用して大幅に重量を軽減でき、並びにその構造強度をアップし、また燃料節約の目的を達成し、省エネ二酸化炭素削減の効果を有し、且つ製造コストが低く、有効に普及され得る複合式ホイールディスクを提供する。【解決手段】重量が軽く、且つ低コストの複合式ホイールディスクであり、それは、金属製のディスク環体１０を包含し、該ディスク環体の内縁に複数の放射状配列を呈するスポーク１１が設けられ、且つこれらスポークはディスク環体の中心に集められてディスク軸部１２を形成し、また、該ディスク環体１０、これらスポーク１１及び該ディスク軸部１２に少なくとも一つの補強孔１５が設け、これら補強孔内にそれぞれカーボン繊維体２０を結合させる。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
複合式ホイールディスクにおいて、金属製のディスク環体で構成され、該ディスク環体内に複数の放射状のスポークを具え、これらスポークは該ディスク環体の中心に集められてディスク軸部を形成し、また、該ディスク環体上に少なくとも一つの補強孔が設けられ、これら補強孔内にそれぞれカーボン繊維体が結合され、これにより軽量、低コストとされたことを特徴とする、複合式ホイールディスク。
【請求項２】
請求項１記載の複合式ホイールディスクにおいて、該補強孔が、該ディスク環体の盤面或いは該スポーク或いは該ディスク軸部に設けられたことを特徴とする、複合式ホイールディスク。
【請求項３】
請求項１記載の複合式ホイールディスクにおいて、該補強孔は、貫通状或いは未貫通の凹孔状とされたことを特徴とする、複合式ホイールディスク。
【請求項４】
請求項１又は３記載の複合式ホイールディスクにおいて、該補強孔は内縁壁面に少なくとも１本のフランジ或いは少なくとも１本の凹溝或いはそのうちの少なくともいずれかが形成され、これにより該カーボン繊維体が強固に該補強孔内に結合されることを特徴とする、複合式ホイールディスク。
【請求項５】
請求項１記載の複合式ホイールディスクにおいて、該カーボン繊維体は複数のカーボン繊維部材が積み重ねられてモールディングされてなり、これらカーボン繊維部材は多角度、多層数のカーボン繊維布が相互に重ねられ溶着されてなることを特徴とする、複合式ホイールディスク。
【請求項６】
請求項１記載の複合式ホイールディスクにおいて、該カーボン繊維体のカーボン繊維は、カーボンファイバー、ガラス強化ガラス、ポリエステル繊維、或いはケブラー繊維の複合材料より選択されることを特徴とする、複合式ホイールディスク。
【請求項７】
請求項１記載の複合式ホイールディスクにおいて、該カーボン繊維体のカーボン繊維布は経方向が糸束を呈し、緯方向は細小な糸束が連結交織され、経方向糸束と緯方向糸束の比は９：１とされることを特徴とする、複合式ホイールディスク。
【請求項８】
請求項１記載の複合式ホイールディスクにおいて、該カーボン繊維体はカーボン繊維布を樹脂に含浸させてなり、該樹脂は、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ−Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ−Ｓｔｙｒｅｎｅ，ＡＢＳ）、ポリスチレン樹脂（Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ，ＰＳ）、ポリカーボネート樹脂（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ，ＰＣ）、ポリエチレン樹脂（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ，ＰＥ）、アクリロニトリルスチレン樹脂（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ−Ｓｔｙｒｅｎｅ，ＡＳ）、ポリメチルメタクリレート樹脂（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ，ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ，ＰＥＴ）、ポリアミド樹脂（Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ，ＰＡ）、ポリボスレンテレフタレート樹脂（Ｐｏｌｙｂｏｔｈｌｅｎｅ  Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ，ＰＢＴ）、ポリエチルエチルケトン樹脂（Ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ  Ｅｔｈｅｒ  Ｋｅｔｏｎｅ，ＰＥＥＫ）及びポリエチルイミド樹脂（Ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｉｍｉｄｅ，ＰＥＩ）の少なくとも一種類とすることを特徴とする、複合式ホイールディスク。
【請求項９】
請求項１又は８記載の複合式ホイールディスクにおいて、該カーボン繊維体中のカーボン繊維部材の樹脂含有量は、総重量の２２％〜４０％とされることを特徴とする、複合式ホイールディスク。
【請求項１０】
請求項１記載の複合式ホイールディスクにおいて、該カーボン繊維体中のカーボン繊維部材の炭素繊維布は、それぞれプラス４５度、マイナス４５度、９０度及び０度を呈することを特徴とする、複合式ホイールディスク。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は一種の自動車のホイールディスクの技術領域に係り、具体的には、金属とカーボン繊維の複合式ホイールディスクであって、大幅にホイールディスクの重量を減らせ、且つ製造コストを減らせるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、カーボン繊維複合材料は、軽量で、高強度で、スピーディーに放熱し、回復性と弾性が良好である等の特性から、開発がますます進み、その応用範囲もますます広範囲に及び、各種の交通工具の本体にまで応用されて、その軽量、高強度の特性により、燃料節約の目的を達成している。ただし、カーボン繊維複合材料の製造技術は高く、且つ設備材料コストも高く、おのずとカーボン繊維関係製品の価格も高くなり、このため普及するのが難しく、現在、ほとんどは比較的ハイレベルの製品に応用されているだけである。
【０００３】
現在、自動車用ホイールも、前述の考慮の下で、カーボン繊維複合材料を採用しての製造が開始され、そのリムは、環形状であり、このため、カーボン繊維材料が巻き付けるかモールディングされるかに関わらず、製造上は比較的容易に克服でき、ゆえに、採用は徐々に増加し、量で価格をコントロールしている。ただし、ホイールに使用されるホイールディスクは、その造形が一つで、ディスク状体であるため、直接巻き付けでは製造できず、製造難度が比較的高く、このため価格も高くなる。ゆえに、現在は、金属材料（たとえば、アルミ合金、ステンレススチール等）を鋳造して製造される。しかし、材質軽量化を強調する前提の下、上述の金属製のホイールディスクは軽量化の要求を満足できず、カーボン繊維複合材料を採用して製造されたホイールディスクは、効率と歩留りの問題を発生するため、製造コストが高くなりすぎる問題を有し、普及できない。
【０００４】
言い換えると、既存の自動車ホイールのホイールディスクは低コストと軽量化の性能を同時に具備することはできず、実際の使用の要求を満足させられず、さらなる改良の必要がある。
【０００５】
ゆえに、本考案者は既存のホイールディスクの実際の使用中に直面する問題に対して深く検討し、並びに多年に関係産業に従事しての研究開発と製造経験から、解決の道を積極的に探求し、不断の努力の研究と試作を経て、終に、一種の複合式ホイールディスクを開発した。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
本考案の主要な目的は、一種の複合式ホイールディスクを提供することにあり、大幅にホイールディスクの重量を軽減し、同時に製造コストを既存のカーボン繊維ホイールディスクより遥かに低くすることで、軽量と低コストの目的を達成し、燃料節約と省エネ二酸化炭素削減の効果を有し、且つ有効に普及できるようにする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
これにより、本考案は、以下の技術手段を通し、具体的に本考案の各目的と作用効果を実現する。本考案によると、該複合式ホイールディスクは、金属製のディスク環体で構成され、該ディスク環体内に複数の放射状のスポークが設けられ、且つこれらスポークはディスク環体の中心に集められてディスク軸部を形成し、また、該ディスク環体、これらスポーク及び該ディスク軸部に少なくとも一つの補強孔が設けられ、これら補強孔内にそれぞれカーボン繊維体が結合されている。
【考案の効果】
【０００８】
これにより、本考案の前述の技術手段の実現により、本考案の金属ホイールディスクはカーボン繊維体を利用して大幅に重量を軽減でき、並びにその構造強度をアップし、また燃料節約の目的を達成し、省エネ二酸化炭素削減の効果を有し、且つ製造コストが低く、既存のホイール中に応用されて有効に普及し得る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本考案の複合式ホイールディスクを応用したホイール外観図である。
【図２】本考案の複合式ホイールディスクの簡易構造表示図である。
【図３】本考案の複合式ホイールディスク中のフランジを具えた補強孔の簡易構造表示図である。
【図４】本考案の複合式ホイールディスク中の凹溝を具えた補強孔の簡易構造表示図である。
【図５】本考案の複合式ホイールディスクの製造時の、型内に置かれた状態を示す簡易表示図である。
【図６】本考案の複合式ホイールディスクの製造時の、熱圧成形完成時の簡易表示図である。
【考案を実施するための形態】
【００１０】
本考案の技術内容、構造特徴、達成する目的を詳細に説明するため、以下に実施例を挙げ並びに図面を組み合わせて説明する。
【００１１】
本考案は一種の複合式ホイールディスクであり、図示される本考案の具体的な実施例及びその構成要件中、全ての、前と後ろ、左と右、上端部と底部、上部と下部、及び水平と垂直の参考に関しては、記述を行う便のために用いられており、本考案を制限するものではなく、また、その構成部品を任意の位置或いは空間方向に制限するものではない。図面と明細書中に指定されるサイズは、本考案の実用新案登録請求の範囲内から離脱しないとき、本考案の具体的実施例の設計と必要に基づき、変化させることができる。
【００１２】
本考案の複合式ホイールディスクは、図１に示されるように、金属材料のホイールディスクに複数の一体状のカーボン繊維体２０が結合されてなる。
【００１３】
さらに、図２に示されるように、本考案の複合式ホイールディスクは、金属製のディスク環体１０で構成され、該ディスク環体１０内に複数の放射状のスポーク１１を具えている。且つこれら放射状のスポーク１１はディスク環体１０の中心で集められてディスク軸部１２を形成し、自動車の輪軸（図示せず）へのネジ止めに供される。また、ディスク環体１０はそのディスク面、或いはスポーク１１或いはディスク軸部１２上に、少なくとも一つの補強孔１５が形成されている。本考案は、ディスク面に形成された環状補強孔１５と、スポーク１１表面に形成された対応状補強孔１５を主要な実施例としている。これら補強孔１５はそれぞれ対応状のカーボン繊維体２０に結合され、さらにこれら補強孔１５は貫通状（本考案のスポーク部分のように）とされるか、或いは未貫通の凹孔状（本考案の盤面部分のように）とされ得る。また、補強孔１５の内縁壁面にそれぞれ少なくとも１本のフランジ１５１が形成され（図３のＡのとおり）るか、或いは少なくとも１本の凹溝１５２が形成され（図４のＡのとおり）るか、或いは少なくともそのうちの一方とされ、これにより、カーボン繊維体２０がしっかりと補強孔１５内に結合される（図３のＢ、図４のＢに示されるとおり）。
【００１４】
また、該カーボン繊維体２０の形成は、カーボン繊維を織って成るカーボン繊維布を樹脂に含浸させ、そのうち、樹脂含有量は総重量の２２％〜４０％とする。また、カーボン繊維は、カーボンファイバー（Ｃａｒｂｏｎ  Ｆｉｂｅｒ）、ガラス強化繊維（Ｇｌａｓｓ  Ｆｉｂｅｒ）、ポリエステル（Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）或いはケブラー（Ｋｅｖｌａｒ）等の複合材料より選択し、樹脂は、これらに限定されるわけではないが、熱可塑性或いは熱硬化性樹脂、たとえば、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ−Ｂｕｔａｄｉｅｎｅ−Ｓｔｙｒｅｎｅ，ＡＢＳ）、ポリスチレン樹脂（Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ，ＰＳ）、ポリカーボネート樹脂（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ，ＰＣ）、ポリエチレン樹脂（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ，ＰＥ）、アクリロニトリルスチレン樹脂（Ａｃｒｙｌｏｎｉｔｒｉｌｅ−Ｓｔｙｒｅｎｅ，ＡＳ）、ポリメチルメタクリレート樹脂（Ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ，ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ  Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ，ＰＥＴ）、ポリアミド樹脂（Ｐｏｌｙａｍｉｄｅ，ＰＡ）、ポリボスレンテレフタレート樹脂（Ｐｏｌｙｂｏｔｈｌｅｎｅ  Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ，ＰＢＴ）、ポリエチルエチルケトン樹脂（Ｐｏｌｙｅｔｈｅｒ  Ｅｔｈｅｒ  Ｋｅｔｏｎｅ，ＰＥＥＫ）及びポリエチルイミド樹脂（Ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｉｍｉｄｅ，ＰＥＩ）の少なくとも一種類とする。
【００１５】
並びに該カーボン繊維布を裁断技術により、径方向の糸束に異なる角度を形成させ、たとえば、４５度の正方向傾斜状、１３５度の逆方向傾斜状、９０度の直立状或いは０度の水平状とする。
【００１６】
且つ、さらに、複数の異なる角度のカーボン繊維布を一層ずつ重ね、加熱加圧して特定厚さのカーボン繊維片となし、カーボン繊維片のカーボン繊維布が、多角度、多層数の設計を呈するようにし、その強度を高める。
【００１７】
さらに、これらカーボン繊維片を裁断技術で裁断して補強孔１５に対応する所定の片状カーボン繊維部材２１となす（図２に示されるとおり）。これらカーボン繊維部材２１は環状を呈するか、スポーク状を呈する。
【００１８】
続いて、これらカーボン繊維部材２１を一層ずつディスク環体１０の対応する補強孔１５内に設置し、カーボン繊維部材２１の大きさは、補強孔１５のフランジ１５１（図３のＢに示されるとおり）或いは凹溝１５２（図４のＢに示されるとおり）の大きさと形状に合わせ、これにより、カーボン繊維部材２１の溶着後に側壁面において凹凸状が形成される。
【００１９】
最後に、図５、６に示されるように、カーボン繊維部材２１を包含するディスク環体１０が対応外形の型内に置かれ、並びに加熱、加圧の技術を利用し、前述の複数の多層数、多角度のカーボン繊維手段２１に対して加熱及び加圧を行ない、その加熱温度は摂氏１２０度から２６０度とし、３０分間から２０分間加熱し、カーボン繊維部材２１を完全に結合して一体状のカーボン繊維体２０となす（図６に示されるとおり）。最後にカーボン繊維体２０を具えたホイールディスクの製造を完成し、本考案のホイールディスクをホイールに応用可能とする（図１に示されるとおり）。
こうして、軽量で、低コストの複合式ホイールディスクを構成する。
【００２０】
前述の構造設計により、金属ホイールディスクのディスク環体１０上で補強孔１５を利用して複数のカーボン繊維体２０を結合し、且つ該カーボン繊維体２０は多層のカーボン繊維部材２１を一層ずつ積層し溶着させてなり、カーボン繊維部材２１は多角度のカーボン繊維布で構成し、それは、一定の延べ性と強度を有し、これにより、本考案の金属ホイールディスクはカーボン繊維体２０により重量を軽減し、燃料節約の目的を達成し、省エネ二酸化炭素低減の効果を有する。また、製造コストを減らし、これにより、既存のホイールに応用されて普及し得て、大幅に製品の付加価値をアップし、並びにその経済効果をアップする。
【００２１】
これにより、本考案が創意の優れた考案であり、周知の技術の直面する問題を有効に解決するのみならず、大幅に作用効果をアップし、同じ技術領域中でいまだ同じ或いは近似の製品の創作或いは公開使用は見られず、また、機能がアップされているため、本考案は新規性と進歩性を有し、実用新案登録の要件を具備している。
【符号の説明】
【００２２】
１  ホイール                １０  ディスク環体
１１  スポーク              １２  ディスク軸部
１５  補強孔                １５１  フランジ
１５２  凹溝                ２０  カーボン繊維体
２１  カーボン繊維部材
【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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