(57)【要約】【課題】ホイール径方向における振動を効果的に吸収して乗り心地性能を高めつつ、ホイール軸方向における荷重を防振的に受けることができ、しかも耐久性にも優れる弾性ホイールを提供する。【解決手段】リム１４とディスク１２とを備える弾性ホイールにおいて、ディスク１２の筒状部２６の外周面とリム１４の内周面との間に、リムをディスクに対してホイール径方向Ｗに弾性支持する金属ばね３４を周方向に複数設け、また、リム１４の内周面に設けた環状の凸条４０と、この凸条４０を受け入れるようにディスク１２の外周面に設けた環状の凹溝４２との対向する壁面の隙間ｇに、断面略正方形のゴム弾性体４６をホイール軸方向に圧縮率３０〜４０％で圧縮された状態にて環状に介装した。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リムとディスクとを備える弾性ホイールにおいて、
前記ディスクが前記リムの内周面に対して間隔をおいて対向配置された筒状部を備えて、該筒状部の外周面と前記リムの内周面との間に前記リムを前記ディスクに対してホイール径方向に弾性支持する金属ばねが周方向に複数設けられ、
前記ディスクと前記リムの一方が周方向に延びる環状の凸条を備えるとともに、前記ディスクと前記リムの他方が該凸条を受け入れる周方向に延びる環状の凹溝を備え、前記凸条におけるホイール軸方向両側の壁面と前記凹溝の対向する壁面との隙間にそれぞれゴム弾性体が環状に介装され、
前記ゴム弾性体が、前記凸条の前記壁面とこれに対向する前記凹溝の壁面との間でホイール軸方向に圧縮率３０〜４０％で圧縮された状態に挟着された
ことを特徴とする弾性ホイール。
【請求項２】
リムとディスクとを備える弾性ホイールにおいて、
前記ディスクが前記リムの内周面に対して間隔をおいて対向配置された筒状部を備えて、該筒状部の外周面と前記リムの内周面との間に前記リムを前記ディスクに対してホイール径方向に弾性支持する金属ばねが周方向に複数設けられ、
前記ディスクと前記リムの一方が周方向に延びる環状の凸条を備えるとともに、前記ディスクと前記リムの他方が該凸条を受け入れる周方向に延びる環状の凹溝を備え、前記凸条におけるホイール軸方向両側の壁面と前記凹溝の対向する壁面との隙間にそれぞれ断面略正方形のゴム弾性体が環状に介装された
ことを特徴とする弾性ホイール。
【請求項３】
リムとディスクとを備える弾性ホイールにおいて、
前記ディスクが前記リムの内周面に対して間隔をおいて対向配置された筒状部を備えて、該筒状部の外周面と前記リムの内周面との間に前記リムを前記ディスクに対してホイール径方向に弾性支持する金属ばねが周方向に複数設けられ、
前記ディスクと前記リムの一方が周方向に延びる環状の凸条を備えるとともに、前記ディスクと前記リムの他方が該凸条を受け入れる周方向に延びる環状の凹溝を備え、前記凸条におけるホイール軸方向両側の壁面と前記凹溝の対向する壁面との隙間にそれぞれゴム弾性体が環状に介装され、
前記凸条の前記壁面及びこれに対向する前記凹溝の壁面の少なくとも一方の壁面に前記ゴム弾性体が嵌合する係止用溝が設けられた
ことを特徴とする弾性ホイール。
【請求項４】
前記ゴム弾性体が前記凸条の前記壁面とこれに対向する前記凹溝の壁面との間でホイール軸方向に圧縮された状態に挟着されたことを特徴とする請求項２又は３記載の弾性ホイール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の車輪に用いられる弾性ホイールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
弾性ホイールは、タイヤを支承するリムと、車軸側に固着されるディスクと、これらリムとディスクとの間に設けられた弾性体とを備えてなり、リムをディスクに対して上記弾性体を介して弾性的に支持させることで防振性能や乗り心地性能を向上させたホイールである。
【０００３】
かかる弾性ホイールは、タイヤの持つ路面から車体への振動伝達緩和作用を補強するために用いられるものであり、特に、ランフラットタイヤのようなサイドウォール部の剛性が高く、従って上記振動伝達緩和作用の低いタイヤとの組合せにおいて効果的である。
【０００４】
このような弾性ホイールとしてこれまで種々の構造が提案されている。例えば、特許文献１には、リムとディスクとの間に軸方向、径方向及び回転方向の移動を許容する隙間を設けてこの隙間にゴム弾性体を介装した弾性ホイールが開示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、リムとディスクとのホイール径方向における相対変位に対して剪断変形により振動を吸収するゴム弾性体をリムとディスクとの間に介装した弾性ホイールが開示されている。
【０００６】
また、特許文献３には、弾性体として金属ばねを用いて、ホイール径方向における荷重を金属ばねにより弾性的に受けるようにした弾性ホイールが開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平５−３３８４０１号公報
【０００８】
【特許文献２】特開２００１−３３４８０２号公報
【０００９】
【特許文献３】特開２００１−２１３１０２号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、タイヤ回転時に絶えず入力される上下振動、即ちホイール径方向における振動をゴム弾性体により吸収させる構造では、ゴム劣化による耐久性が問題となりやすい。一方、弾性体として金属ばねを設けた場合、ホイール径方向における荷重については効果的に受けることができるものの、ホイール軸方向における荷重を受けることができない。
【００１１】
本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、ホイール径方向における振動を効果的に吸収して乗り心地性能を高めつつ、ホイール軸方向における荷重を防振的に受けることができ、しかも耐久性にも優れる弾性ホイールを提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の弾性ホイールは、リムとディスクとを備えてなり、前記ディスクが前記リムの内周面に対して間隔をおいて対向配置された筒状部を備えて、該筒状部の外周面と前記リムの内周面との間に前記リムを前記ディスクに対してホイール径方向に弾性支持する金属ばねが周方向に複数設けられ、前記ディスクと前記リムの一方が周方向に延びる環状の凸条を備えるとともに、前記ディスクと前記リムの他方が該凸条を受け入れる周方向に延びる環状の凹溝を備え、前記凸条におけるホイール軸方向両側の壁面と前記凹溝の対向する壁面との隙間にそれぞれゴム弾性体が環状に介装され、前記ゴム弾性体が、前記凸条の前記壁面とこれに対向する前記凹溝の壁面との間でホイール軸方向に圧縮率３０〜４０％で圧縮された状態に挟着されたことを特徴とする。
【００１３】
この弾性ホイールであると、タイヤ回転に伴い絶えず入力される上下振動に対してはディスクの筒状部とリムとの間に設けた金属ばねによりその荷重を受けて振動を効果的に吸収することができる。一方、ホイール軸方向における入力に対しては上記の凸条と凹溝との間に設けられたゴム弾性体によりその荷重を受け振動を吸収することができる。また、この弾性ホイールであると、前記ゴム弾性体を圧縮率３０〜４０％で圧縮した状態に組付けたことにより、ゴム弾性体の耐久性を向上することができる。
【００１４】
請求項２記載の弾性ホイールは、リムとディスクとを備える弾性ホイールにおいて、前記ディスクが前記リムの内周面に対して間隔をおいて対向配置された筒状部を備えて、該筒状部の外周面と前記リムの内周面との間に前記リムを前記ディスクに対してホイール径方向に弾性支持する金属ばねが周方向に複数設けられ、前記ディスクと前記リムの一方が周方向に延びる環状の凸条を備えるとともに、前記ディスクと前記リムの他方が該凸条を受け入れる周方向に延びる環状の凹溝を備え、前記凸条におけるホイール軸方向両側の壁面と前記凹溝の対向する壁面との隙間にそれぞれ断面略正方形のゴム弾性体が環状に介装されたことを特徴とする。
【００１５】
この場合も、上記請求項１記載の場合と同様、ホイール径方向における振動を効果的に吸収して乗り心地性能を高めつつ、ホイール軸方向における荷重を防振的に受けることができる。また、ゴム弾性体の断面形状が略正方形であるため、ゴム弾性体を凸条と凹溝との間に組付ける際に組付け方向を問わないので、ゴム弾性体の組付け作業性が向上する。
【００１６】
請求項３記載の弾性ホイールは、リムとディスクとを備える弾性ホイールにおいて、前記ディスクが前記リムの内周面に対して間隔をおいて対向配置された筒状部を備えて、該筒状部の外周面と前記リムの内周面との間に前記リムを前記ディスクに対してホイール径方向に弾性支持する金属ばねが周方向に複数設けられ、前記ディスクと前記リムの一方が周方向に延びる環状の凸条を備えるとともに、前記ディスクと前記リムの他方が該凸条を受け入れる周方向に延びる環状の凹溝を備え、前記凸条におけるホイール軸方向両側の壁面と前記凹溝の対向する壁面との隙間にそれぞれゴム弾性体が環状に介装され、前記凸条の前記壁面及びこれに対向する前記凹溝の壁面の少なくとも一方の壁面に前記ゴム弾性体が嵌合する係止用溝が設けられたことを特徴とする。
【００１７】
この場合も、上記請求項１記載の場合と同様、ホイール径方向における振動を効果的に吸収して乗り心地性能を高めつつ、ホイール軸方向における荷重を防振的に受けることができる。また、上記係止用溝を設けたことにより、ゴム弾性体は係止用溝に嵌合して係止されるので、組付け後の位置ズレが防止される。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１９】
図１〜５は、本発明の第１の実施形態に係る弾性ホイール１０を示したものである。図１に示すように、この弾性ホイール１０は、車軸側に固着されるディスク１２と、その外周に配されてタイヤ１を支承するリム１４とを備える。
【００２０】
リム１４は、軸方向両端のリムフランジ部１６ａ，１６ｂと、その内側に連なるビードシート部１８ａ，１８ｂと、両側のビードシート部１８ａ，１８ｂを接続するリム底部２０とからなり、ホイール表面側のリムフランジ部１６ａ及びビードシート部１８ａがその他の部分から分離可能に設けられている。
【００２１】
ディスク１２は、中央のハブ取付部２２と、その外周に連なる縦壁部２４と、縦壁部２４の外周縁から軸方向に延設された筒状部２６とを備える。ハブ取付部２２にはハブ孔２８が形成されており、その回りにボルト孔３０が形成されている。縦壁部２４には、図２に示すように飾り穴３２が設けられている。
【００２２】
筒状部２６は、図１に示すように、リム１４の内周面、詳細にはリム底部２０の内周面に対し、ホイール径方向に所定の間隔をおいて対向配置されており、筒状部２０の外周面とリム１４の内周面との間の隙間には、リム１４をディスク１２に対してホイール径方向に弾性支持する複数の金属ばね３４が設けられている。
【００２３】
図２に示すように、金属ばね３４としてはコイルばねが用いられており、これがホイール周方向に複数個設けられている。金属ばね３４は、ホイール径方向におけるディスク１２とリム１４との相対変位とともに、ホイール周方向（回転方向）におけるディスク１２とリム１４との相対変位に対してもばねとして作用するように、ホイール径方向とホイール周方向の双方に対して傾斜した状態に配設されている。詳細には、筒状部２６の外周面に断面山形の突起３６を周方向に所定間隔（図では１５°間隔）で設けるとともに、各突起３６の中間位置においてリム１４の内周面に断面山形の突起３８を設け、筒状部２６の各突起３６とリム１４の各突起３８の相対向する傾斜面間にそれぞれ金属ばね３４が介装されている。
【００２４】
図１に示すように、リム１４の内周面、詳細にはホイール表面側のビードシート部１８ａに相当する位置の内周面には、周方向に延びる環状の凸条４０がホイール径方向内方に向かって突出形成されている。また、これに対向するディスク１２の外周面、詳細には縦壁部２４の外周面には、上記凸条４０を受け入れるように外方に向けて開口して周方向に延びる環状の凹溝４２が設けられており、凸条４０は凹溝４２内に外側から差し込まれている。
【００２５】
図３に拡大して示すように、凹溝４２は、凸条４０の両側に所定間隔をおいて突設された一対の突起４４ａ，４４ｂにより構成されており、ホイール表面側の突起４４ａは溶接４５によりディスク１２の外周面に固着されている。また、凸条４０におけるホイール軸方向両側の壁面４０ａと凹溝４２の対向する壁面４２ａとの間には隙間ｇが確保されており、凸条４０の先端面、即ち内周面と、これに対向する凹溝４２の底面との間にも隙間が確保されている。
【００２６】
そして、凸条４０の軸方向両側壁面４０ａと凹溝４２の対向する壁面４２ａとの隙間ｇにはそれぞれ周方向に延びる一対のゴム弾性体４６が環状に介装されている。ゴム弾性体４６は、凸条４０の壁面４０ａとこれに対向する凹溝４２の壁面４２ａとの間でホイール軸方向に圧縮された状態に挟着されている。ゴム弾性体４６の圧縮率は３０〜４０％に設定されており、これにより、ゴムの耐久性を向上させるとともに防振機能が発揮されるようにしている。
【００２７】
この実施形態において、ゴム弾性体４６の組み付けは、上記のホイール表面側突起４４ａを溶接する前に、凸条４０の両側壁面４０ａに瞬間接着剤などによりゴム弾性体４６を仮止めしておき、この凸条４０を凹溝４２内に配してから上記突起４４ａを溶接することによりなされる。
【００２８】
ゴム弾性体４６としては、環状に成形されたゴムを用いることもできるが、成形設備などを考慮して、この実施形態では図４に示すような帯状ゴムをホイール周方向に沿わせて配設している。その際、１本の帯状ゴムをホイール周方向に沿わせて輪状に配設してもよく、また、複数本（例えば４本）の帯状ゴムをホイール上で繋げながら全体として輪状に配設してもよい。
【００２９】
使用するゴム弾性体４６の断面形状は、図４（ｂ）に示すように略正方形である。このように断面形状が正方形であれば、凸条４０と凹溝４２との間に挟着する際に縦横の組付け方向が問われないので、ゴム弾性体４６の組付け作業性が向上する。
【００３０】
ゴム弾性体４６は、ホイール軸方向における最大荷重（通常約１２ｋＮ）を受けたときにも圧縮率が５０％以下となるように、そのゴム硬度等が設定されていることが好ましい。詳細には、この実施形態では、凸条４０と凹溝４２とのホイール軸方向における隙間ｇが５ｍｍに対して、ゴム弾性体４６は７．４ｍｍ×７．４ｍｍの断面形状を持ち、そのため、圧縮率３２％で上記隙間ｇに挟着されている。そして、このゴム弾性体４６のゴム硬度を５０°以上に設定することで最大圧縮率が５０％以下とされている。
【００３１】
また、ゴム弾性体４６は、上記のような最大圧縮率まで圧縮された状態（図５の状態）でも、凸条４０の先端角部にかからないように、即ち凸条４０の壁面４０ａを越えて凸条４０の先端面側に回り込まないように、また、凹溝４２の開口縁の角部にかからないように、図３に示す無負荷状態でゴム弾性体４６の内周面と凸条４０の先端面との間及びゴム弾性体４６の外周面と凹溝４２の開口縁との間に所定の間隔ｄが確保されている。ゴム弾性体４６が凸条４０の先端や凹溝４２の開口縁の角部にかかってしまうと、そのような角部との当接によってゴム弾性体４６が破損してしまうおそれがある。
【００３２】
以上よりなる本実施形態の弾性ホイール１０であると、タイヤ回転に伴い絶えず入力されるホイール径方向Ｗにおける荷重やホイール回転方向における荷重に対しては、ディスク１２とリム１４との間に設けた金属ばね３４によりその荷重を受けて振動を効果的に吸収することができ、乗り心地性能を向上することができる。
【００３３】
その際、金属ばね３４は、そのホイール径方向Ｗでの剛性（上下剛性）が３〜５ｋＮ／ｍｍ２に設定されることが好ましい。一方、ゴム弾性体４６のホイール径方向Ｗでの剛性（上下剛性）はできるだけ小さいことが好ましく、そのため、本実施形態では、ゴム弾性体４６をホイール径方向Ｗにおける荷重に対しては剪断変形するように設けている。ゴム弾性体４６の上下剛性は、具体的には、金属ばね３４の上下剛性の２０％以下、即ち１〜０．６ｋＮ／ｍｍ２であることが好ましい。これにより、ゴム弾性体４６の上下剛性に起因する共振周波数の増加を１０％以下に収めることができる。
【００３４】
一方、ホイール軸方向Ｓにおける入力に対しては、凸条４０と凹溝４２との間に設けられたゴム弾性体４６により、図５に示すようにその荷重を受け、振動を吸収することができる。このホイール軸方向Ｓの入力に対しては金属ばね３４はほとんど寄与しないので、ゴム弾性体４６の剛性は高い方が好ましい。そのため、本実施形態では、ゴム弾性体４６をホイール軸方向Ｓにおける荷重に対しては圧縮変形するように設けている。ゴム弾性体４６のホイール軸方向Ｓにおける剛性は、具体的には７ｋＮ／ｍｍ２以上であることが好ましい。
【００３５】
また、ホイールのねじり方向Ｔにおける入力に対しても金属ばね３４の寄与は少なく、上記のように配設したゴム弾性体４６によりその荷重を受けることができる。ゴム弾性体４６のねじり剛性は、具体的には１０ｋＮ・ｍ／ｄｅｇ以上であることが好ましい。
【００３６】
図６は、第２の実施形態に係る弾性ホイールにおいて、ゴム弾性体４６の固定構造を示した断面図である。この場合、凸条４０の両側壁面４０ａとこれに対向する凹溝４２の壁面４２ａには、それぞれゴム弾性体４６が嵌合する角形の係止用溝５０，５２が設けられている。このような係止用溝５０，５２を設けることにより、組み付け時にゴム弾性体４６の正確な位置決めがなされるとともに、組み付け後におけるゴム弾性体４６の位置ズレを防止することができる。なお、その他の構成は、ゴム弾性体４６の圧縮率を含めて、第１の実施形態と同様であるため、同一符合を付して説明を省略する。
【００３７】
図７は、第３の実施形態に係る弾性ホイールにおいて、ゴム弾性体４６の固定構造を示した断面図である。この場合、ゴム弾性体４６は断面円形状をなし、凸条４０の両側壁面４０ａとこれに対向する凹溝４２の壁面４２ａには、それぞれゴム弾性体４６が嵌合する円弧状の係止用溝５４，５６が設けられている。この場合にも、上記第２の実施形態と同様に、組み付け時におけるゴム弾性体４６の正確な位置決めと、組み付け後における位置ズレ防止を奏することができる。なお、その他の構成は、ゴム弾性体４６の圧縮率を含めて、第１の実施形態と同様であるため、同一符合を付して説明を省略する。
【００３８】
図８は、第４の実施形態に係る弾性ホイールの要部拡大断面図である。この実施形態では、ゴム弾性体４６を挟持する凸条４０と凹溝４２の関係が上記第１の実施形態とは逆になっている。すなわち、この実施形態では、ディスク１２の外周面に凸条４０が設けられ、これを受け入れる凹溝４２がリム１４の内周面に設けられており、両者の間でゴム弾性体４６が挟持されている。その他の構成は上記第１の実施形態と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。このように凸条４０と凹溝４２との関係は逆であっても第１の実施形態と同様の作用効果が奏される。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の弾性ホイールであると、タイヤ回転に伴い絶えず入力される上下振動に対してはディスクの筒状部とリムとの間に設けた金属ばねを作用させることができるので、上下方向の荷重を受けて振動を効果的に吸収することができ、乗り心地性能を向上させることができる。また、このようにタイヤ回転に伴い絶えず入力される上下振動に対してゴム弾性体ではなく金属ばねを使用していることから耐久性にも優れる。一方、ホイール軸方向における入力に対しては上記の凸条と凹溝との間に設けられたゴム弾性体によりその荷重を受け振動を吸収することができる。
【００４０】
更に、請求項１の場合、ゴム弾性体を圧縮率３０〜４０％で圧縮した状態に組付けたことにより、ゴム弾性体の耐久性を向上することができる。請求項２の場合、ゴム弾性体の断面形状が略正方形であるため、ゴム弾性体の組付け作業性が向上する。請求項３の場合、ゴム状弾性体のための係止用溝を設けたことにより、組付け後の位置ズレが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る弾性ホイールの半断面図である。
【図２】該弾性ホイールの要部拡大背面図である。
【図３】該弾性ホイールの要部拡大断面図である。
【図４】（ａ）は該弾性ホイールに使用するゴム弾性体の側面図、（ｂ）は該ゴム弾性体の正面図である。
【図５】該弾性ホイールにホイール軸方向の入力が作用したときの拡大断面図である。
【図６】第２の実施形態に係る弾性ホイールの要部拡大断面図である。
【図７】第３の実施形態に係る弾性ホイールの要部拡大断面図である。
【図８】第４の実施形態に係る弾性ホイールの要部拡大断面図である。
【符号の説明】
１０……弾性ホイール
１２……ディスク
１４……リム
２６……筒状部
３４……金属ばね
４０……凸条
４０ａ……凸条の壁面
４２……凹溝
４２ａ……凹溝の壁面
４６……ゴム弾性体
５０〜５６……係止用溝
Ｓ……ホイール軸方向
Ｗ……ホイール径方向
【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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【図７】
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【図８】
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