(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車用タイヤと、そのビード部が着座するリムシートを有するリムに、車軸への取付け用のディスク部を設けた自動車用のホイールとからなるタイヤ付きホイールであって、
前記ホイールは、取付けにより車体外側に向く外向きリムシートと、内側に向く内向きリムシートとのタイヤ軸方向中間位置に対して、ディスク取付け面を車体外側にオフセットさせるとともに、
前記外向きリムシートの周長Ｌｏよりも、内向きリムシートの周長Ｌｉを、以下の計算式で求める範囲で大とし、
しかも前記自動車用タイヤは、リム組み前の状態において、ビード部のビード径が左右同一であることを特徴とするタイヤ付きホイール。
０．５６Ｙ  ≦  Ｌｉ−Ｌｏ  ≦  １．１２Ｙ      −−−（１）
Ｙ＝２π×（ｒ×Ｆｙ＋ｅ×Ｆｚ）×Ｗ／Ｋ    −−−（２）
ｒ：タイヤをリム組みし標準内圧かつ標準荷重Ｆｚを負荷したときのタイヤ付きホイールの半径（単位：ｍ）
Ｆｙ：旋回時の最大横力（標準荷重Ｆｚの１．２倍）（単位：Ｎ）
ｅ：リムシートの中間位置とディスク取付け面とのオフセット量（単位ｍ）
Ｆｚ：標準荷重（単位：Ｎ）
Ｗ：リム巾（単位：ｍ）
Ｋ：ホイールの捻りバネ定数（単位：ｋＮｍ／ｒａｄ）
【請求項２】
前記外向きリムシートの周長Ｌｏよりも、内向きリムシートの周長Ｌｉを１．０〜１０．０mmの範囲で大としたことを特徴とする請求項１記載のタイヤ付きホイール。
【請求項３】
リム巾の呼びが６（インチ）以上、リム径の呼びが１５（インチ）以上、かつ前記オフセット量が３０mm以上であることを特徴とする請求項１又は２記載のタイヤ付きホイール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディスク部が車体外側にオフセットした所謂アウトセットのホイールにおいて、旋回中のタイヤの接地性を高めて操縦安定性を向上させた自動車用のタイヤ付きホイールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、自動車用タイヤａをホイールｂに装着した従来的なタイヤ付きホイールの断面図を示している。なお図中の符号ｂ１は、自動車用タイヤａを装着して保持するリムであって、タイヤａのビード部を着座させるリムシートｃを具えている。又符号ｂ２は、ホイールｂを車軸に取り付けるディスク部であって、前記リムｂ１とは一体に接続されている。
【０００３】
そして、前記ホイールｂでは、車軸側に設けられるブレーキやサスペンション等の各部材がホイールｂの内側に収容できるように、一般に、前記ディスク部ｂ２の取付け面ｓ２を、リムｂ１のタイヤ軸方向中間位置ｓ１に対して車体外側にオフセット（偏位）させた所謂アウトセットのものが多用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
他方、タイヤ付きホイールでは、高速での旋回走行時、垂直な荷重ｆｚに加えて大きな横力ｆｙが作用する。このとき、前記アウトセットのホイールｂにおいては、前記力ｆｚ、ｆｙによって矢印方向の捻りモーメントｍが発生し、同図に一点鎖線で示すように、車体内側に向くリムシートｃｉが外側に向くリムシートｃｏに比べて路面から浮き上がる向きのホイール変形が発生する。
【０００５】
特に近年、車両の高速化や高性能化に伴い、ホイールｂでは、大径化や巾広化が進み、またブレーキの大型化等に伴ってオフセット量ｅも大きくなっている。その結果、前記捻りモーメントｍが非常に大きくなるなど、前記ホイール変形が顕著となり、旋回時におけるタイヤの接地性が損なわれ、操縦安定性が低下するという問題が発生する。
【０００６】
そこで本発明は、所謂アウトセットのホイールにおいて、車体内側に向くリムシートの周長を車体外側に向くリムシートの周長よりも、所定範囲で大に設定することを基本として、旋回時における接地性を改善し操縦安定性を向上しうる自動車用のタイヤ付きホイールの提供を目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本願請求項１の発明は、自動車用タイヤと、そのビード部が着座するリムシートを有するリムに、車軸への取付け用のディスク部を設けた自動車用のホイールとからなるタイヤ付きホイールであって、
前記ホイールは、取付けにより車体外側に向く外向きリムシートと、内側に向く内向きリムシートとのタイヤ軸方向中間位置に対して、ディスク取付け面を車体外側にオフセットさせるとともに、
前記外向きリムシートの周長Ｌｏよりも、内向きリムシートの周長Ｌｉを、以下の計算式で求める範囲で大とし、しかも
前記自動車用タイヤは、リム組み前の状態において、ビード部のビード径が左右同一であることを特徴としている。
０．５６Ｙ  ≦  Ｌｉ−Ｌｏ  ≦  １．１２Ｙ      −−−（１）
Ｙ＝２π×（ｒ×Ｆｙ＋ｅ×Ｆｚ）×Ｗ／Ｋ    −−−（２）
ｒ：タイヤをリム組みし標準内圧かつ標準荷重Ｆｚを負荷したときのタイヤ付きホイールの半径（単位：ｍ）
Ｆｙ：旋回時の最大横力（標準荷重Ｆｚの１．２倍）（単位：Ｎ）
ｅ：リムシートの中間位置とディスク取付け面とのオフセット量（単位ｍ）
Ｆｚ：標準荷重（単位：Ｎ）
Ｗ：リム巾（単位：ｍ）
Ｋ：ホイールの捻りバネ定数（単位：ｋＮｍ／ｒａｄ）
【０００８】
又請求項２の発明では、前記外向きリムシートの周長Ｌｏよりも、内向きリムシートの周長Ｌｉを１．０〜１０．０mmの範囲で大としたことを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を、図示例とともに説明する。図１は、本発明の自動車用のタイヤ付きホイールを示す断面図である。
図１において、自動車用のホイール１（以下ホイール１という）は、自動車用タイヤ２０を装着して保持するリム２と、このリム２に一体に接続され前記ホイール１を車軸３に取り付けるディスク部４とを具える。なおホイール１としては、前記リム２とディスク部４とを鋳造によって一体成形した軽合金製ホイールであっても良く、又鋼板製のリム２とディスク部４とを溶接によって接合した鋼板製ホイール１であっても良い。
詳しくは、前記周長差Ｌｉ−Ｌｏとして、以下の計算式で求める範囲が採用できる。即ち、
０．５６Ｙ  ≦  Ｌｉ−Ｌｏ  ≦  １．１２Ｙ    −−−（１）
Ｙ＝２π×（ｒ×Ｆｙ＋ｅ×Ｆｚ）×Ｗ／Ｋ  −−−（２）
であり、式中の符号は以下の通りである。
ｒ：タイヤをリム組みし標準内圧かつ標準荷重Ｆｚを負荷したときのタイヤ付きホイールの半径（単位：ｍ）、
Ｆｙ：旋回時の最大横力（標準荷重Ｆｚの１．２倍）（単位：Ｎ）、
ｅ：リムシートの中間位置とディスク取付け面とのオフセット量（単位ｍ）、
Ｆｚ：標準荷重（単位：Ｎ）、
Ｗ：リム巾（単位：ｍ）、
Ｋ：ホイールの捻りバネ定数（単位：ｋＮｍ／ｒａｄ）、
【００１０】
前記リム２は、図２に示す如く、自動車用タイヤ２０の各ビード部２２が着座する一対のリムシート５と、各リムシート５のタイヤ軸方向外端Ｐから半径方向外方に立上がるフランジ部６と、前記リムシート５の内端間に設けられかつ半径方向内方に凹むウエル部７とを一体に形成している。なお本例では、前記ウエル部７が深い深底リムの場合を例示しているが、ウエル部７が浅い浅底リム、或いはフラットな平底リムであっても良い。
【００１１】
又前記ディスク部４は、図１の如く、中心に孔部９を設けた略円板状体であり、車体内側に向く側面には、車軸３のハブを取り付けるためのディスク取付け面４Ｓを形成している。このディスク取付け面４Ｓは、両側のリムシート５、５間のタイヤ軸方向中間位置Ｃに対して、車体外側にオフセット（アウトセット）しており、これによって車軸側に配設するブレーキやサスペンションなどの各部材（図示しない）を、ホイール１の内側に収容している。
【００１２】
ここで、タイヤ付きホイールでは、前記図７で説明したように、高速での旋回走行時、垂直な荷重ｆｚに加えて横力ｆｙが作用し、このとき、前記アウトセットのホイールでは、前記力ｆｚ、ｆｙによって矢印方向の大きな捻りモーメントｍが発生する。そして、この捻りモーメントｍによって、車体内側に向くリムシートが外側に向くリムシートに比べて路面から浮き上がる向きのホイール変形が生じ、旋回時におけるタイヤの接地性が損なわれる。
【００１３】
そこで、本実施形態では、車体への取付けにより車体内側に向く内向きリムシート５ｉの周長Ｌｉを、外側に向く外向きリムシート５ｏの周長Ｌｏよりも、大に形成し、前記ホイール変形によって生じる内向きリムシート５ｉの浮き上がりを減じ、旋回時におけるタイヤの接地性を高めている。
【００１４】
詳しくは、前記周長差Ｌｉ−Ｌｏとして、以下の計算式で求める範囲が採用できる。即ち、
０．５Ｙ  ≦  Ｌｉ−Ｌｏ  ≦  １．２Ｙ    −−−（１）
Ｙ＝２π×（ｒ×Ｆｙ＋ｅ×Ｆｚ）×Ｗ／Ｋ  −−−（２）
であり、式中の符号は以下の通りである。
ｒ：タイヤをリム組みし標準内圧かつ標準荷重Ｆｚを負荷したときのタイヤ付きホイールの半径（単位：ｍ）、
Ｆｙ：旋回時の最大横力（標準荷重Ｆｚの１．２倍）（単位：Ｎ）、
ｅ：リムシートの中間位置とディスク取付け面とのオフセット量（単位ｍ）、
Ｆｚ：標準荷重（単位：Ｎ）、
Ｗ：リム巾（単位：ｍ）、
Ｋ：ホイールの捻りバネ定数（単位：Ｎｍ／ｒａｄ）、
【００１５】
なお式（２）中の、「（ｒ×Ｆｙ＋ｅ×Ｆｚ）」は、図３（Ａ）に示すように、旋回時、前記力Ｆｙ、Ｆｚによって生じる捻りモーメントＭであり、又式（２）中の「（ｒ×Ｆｙ＋ｅ×Ｆｚ）×Ｗ／Ｋ」は、図３（Ｂ）に概念的に示すように、前記捻りモーメントＭによるホイール変形によって生じるリムシート５ｏ、５ｉ間の高さ方向（半径方向）の変位量δｙを表す。従って、式（２）の値Ｙは、言い換えると、前記変位量δｙを相殺するために必要なリムシート５ｏ、５ｉ間の半径差を、周長差に換算した値ということができる。
【００１６】
即ち、前記値Ｙは、タイヤをリム組みし、標準内圧かつ標準荷重Ｆｚを負荷した標準状態において旋回走行し、その時最大横力が作用する極限旋回状態において、リムシート５ｏ、５ｉが接地面から同高さとなりうる周長差を意味している。
【００１７】
従って、実際のホイール１における前記周長差Ｌｉ−Ｌｏを、前記値Ｙの０．５６〜１．１２倍の範囲とすることにより、前記ホイール変形が生じた際の内向きリムシート５ｉの路面からの浮き上がりが減じられる。その結果、旋回時におけるタイヤの接地性が高まり、操縦安定性を向上させることができるのである。
【００１８】
なお前記接地性の向上効果は、特にリム巾Ｗの呼びが６インチ以上、リム径Ｄの呼びが１５インチ以上、かつ前記オフセット量ｅが３０ｍｍ以上であり、前記捻りモーメントＭが相対的に大きいホイールに対してより有効に機能する。
【００１９】
ここで、前記「標準内圧」とは、タイヤが基づいている規格を含む規格体系において、各規格がタイヤ毎に定めている空気圧であり、ＪＡＴＭＡであれば最高空気圧、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "INFLATION PRESSURE" であるが、タイヤが乗用車用である場合には１８０ＫＰａとする。
【００２０】
又前記「標準荷重Ｆｚ」とは、前記規格がタイヤ毎に定めている荷重であり、ＪＡＴＭＡであれば最大負荷能力、ＴＲＡであれば表 "TIRE LOAD LIMITS AT VARIOUS COLD INFLATION PRESSURES" に記載の最大値、ＥＴＲＴＯであれば "LOAD CAPACITY"である。
【００２１】
又横力ｆｙとして「最大横力Ｆｙ」を採用したのは、接地性が問題になるのが、極限旋回状態のような大きな横力が発生している走行状態の時だからであり、通常の乗用車の場合、極限旋回状態においては、０．５Ｇ〜１．２Ｇ程度の横加速度が作用する。従って、本発明においては前記「最大横力Ｆｙ」として前記標準荷重Ｆｚの１．２倍の値を採用している。
【００２２】
又前記「捻りバネ定数Ｋ」は、ホイール１に捻りモーメントｍを作用せしめ、その時生じるリムシート５ｏ、５ｉ間の半径方向の変位量をδｙ、リム巾をＷとしたとき、次式（３）によって示される。
Ｋ＝ｍ×Ｗ／δｙ      −−−（３）
【００２３】
他方、通常の乗用車の場合、タイヤ１本にかかる垂直荷重ｆｚは３〜７ｋＮ程度、タイヤ付きホイールの半径ｒは２５０〜３５０ｍｍ程度、オフセット量ｅは３０〜６０ｍｍ程度、リム巾Ｗは１５０〜２５０ｍｍ程度、捻りバネ定数Ｋは４００〜８００ｋＮｍ／ｒａｄ程度である。
【００２４】
従って、乗用車用のホイール１の場合、前記周長差Ｌｉ−Ｌｏとして、１．０〜１０．０ｍｍの範囲を採用することもできる。
【００２５】
なお前記周長差Ｌｉ−Ｌｏが、０．５Ｙ〜１．２Ｙの範囲外の場合、および１．０〜１０．０ｍｍの範囲外の場合、旋回時における接地性の向上効果が過小となる。また特に１．２Ｙより大および１０．０ｍｍより大の場合には、直進時における接地性も悪くなり、操縦安定性を逆に悪化させる恐れもでてくる。
【００２６】
ここで、本例では、図２に示すように、前記リムシート５ｏ、５ｉは、タイヤ軸方向線Ｊ０に対して傾斜しているため、その周長Ｌｏ、Ｌｉは、タイヤ軸方向の位置によって異なる。従って、本明細書では、前記周長Ｌｏ、Ｌｉは、リムシート５ｏ、５ｉの各タイヤ軸方向外端Ｐ（リムヒール点Ｐ）における周方向長さとして定義される。又リムシート５、５間の前記中間位置Ｃは、前記外端Ｐ、Ｐ間のタイヤ軸方向の前記中間位置Ｃとして定義される。又前記リム径Ｄは、小径側即ち外向きリムシート５ｏの外端Ｐにおける直径として定義される。
【００２７】
又本例では、前記リムシート５ｏ、５ｉが、夫々前記外端Ｐ、Ｐ間を結ぶリム基準線Ｊ１に対して、例えば５度の角度αを有して半径方向内方に傾斜するとともに、各フランジ部６も前記リム基準線Ｊ１に対して例えば９０度の角度βを有して半径方向外方に立ち上がっている好ましい場合を例示している。
【００２８】
これは、例えば図４に略示する如く、リムシート５ｏ、５ｉおよびフランジ部６、６が、タイヤ軸方向線Ｊ０に対して前記角度α、βで傾斜した場合には、前記周長差Ｌｉ−Ｌｏに原因して、タイヤ２０が本来あるべき形状からいびつに変化する恐れがある。そのため、タイヤ内部の応力分布が変化し、タイヤの耐久強度低下や、減圧時などのリム外れが懸念されるからである。しかし、図４の構造であっても良い。
【００２９】
次に、前記ホイール１に装着する自動車用タイヤ２０としては、前記周長差Ｌｉ−Ｌｏが比較的小さいことから、従来的なタイヤを使用することができる。言い換えると、図５に略示する如く、リム組み前の状態において、ビード部２２のビード径が左右同一のタイヤ、即ち、車体外側に向く外向きビードシート２１ｏの周長Ｔｏと、内向きビードシート２１ｉの周長Ｔｉとが等しいタイヤを用いることができる。
【００３０】
参考例の自動車用タイヤ２０は、図６に略示する如く、リム組み前の状態において、内向きビードシート２１ｉの周長Ｔｉを外向きビードシート２１ｏの周長Ｔｏよりも、所定範囲で大とされている。
【００３１】
詳しくは、自動車用タイヤ２０は、左右のビード部２２から半径方向外側にのびるサイドウォール部２３と、その外端間を結ぶトレッド部２４とを具える。
【００３２】
又前記ビード部２２は、前記リムシート５ｉ、５ｏに着座するビードシート２１ｉ、２１ｏを具え、該ビードシート２１ｉ、２１ｏのタイヤ軸方向外端Ｑ、Ｑ間を結ぶビード基準線Ｊ２は、前記タイヤ軸方向線Ｊ０に対して前記リム基準線Ｊ１と同方向に傾斜している。即ち、前記外端Ｑで測定する周長Ｔｉ、Ｔｏは、Ｔｉ＞Ｔｏの関係にあり、これによって車体外側と内側とのビード締め付け力が均衡化される。なおタイヤ断面形状は、前記ビード基準線Ｊ２の垂直二等分線ＪＪを中心として左右略対称形状である。
【００３３】
このとき、前記ビードシート２１ｉ、２１ｏの周長差（Ｔｉ−Ｔｏ）を、リムシート５ｉ、５ｏの周長差（Ｌｉ−Ｌｏ）の０．５〜１．５倍の範囲とすることが好ましい。この範囲外だとビード締め付け力の差が大きすぎ、耐リムズレ性能や、リム組み性能、およびリム組み時の嵌合などに改善が見られなくなる。
【００３４】
なおタイヤ２０では、前記ビード部２２、２２間を跨ってのびるトロイド状のカーカス２６と、このカーカス２６の外側かつトレッド部２内方に配される強靱なブレーカ層２７とを具えている。
【００３５】
前記カーカス２６は、カーカスコードをタイヤ周方向に対して例えば７０゜〜９０゜の角度で配列した１枚以上のカーカスプライから構成される。カーカスコードとしては、例えばナイロン、ポリエステル、レーヨン、芳香族ポリアミド等の有機繊維コード、或いはスチールコード等が好適に使用される。
【００３６】
又前記ブレーカ層２７は、ブレーカコードをタイヤ周方向に対して例えば１０〜３５°の角度で配列した２枚以上（乗用車用タイヤでは通常２枚、重荷重用タイヤでは通常３〜４枚）のブレーカプライから構成される。ブレーカプライは、ブレーカコードがプライ間相互で交差するように傾斜の向きを違えて重置され、これによって剛性を高めトレッド部２４を優れたタガ効果を有して補強する。なお、前記ブレーカコードとして、例えばスチールコード、或いはこれに匹敵する高強度の芳香族ポリアミド繊維コード等が好適に採用される。
【００３７】
ここで、前記ホイール１を用いたタイヤ付きホイールでは、直進時、次式（４）で示すキャンバー角ＣＡ（単位度）が生じるとともに、これに基づきキャンバースラストと呼ばれる横力が発生する。なお本実施形態の場合、通常１〜６０Ｎの横力が発生する。
ＣＡ＝（δｙ／Ｗ）×（３６０／２π）  −−−（４）
その結果、路面のうねり等で左右の車輪の荷重に差が生じた場合に、急激に一方向の横力が発生し、車両の直進性が減じる傾向となる。
【００３８】
従って、直進性を維持するために前記横力を減じることが必要であり、そのために、本例では、前記キャンバースラストと対抗しうる向きのコニシティを意図的に発生せしめ、横力の減少を図っている。
【００３９】
又前記コニシティを発生されるために、本例では、前記ブレーカ層２７の巾方向中心２７Ｍを、ビード基準線Ｊ２の前記垂直二等分線ＪＪであるタイヤ断面の巾中心線ＪＪに対して、車両内側に所定の距離Ｈで位置ズレさせている。
【００４０】
なお前記距離Ｈとして、１．０〜１０．０ｍｍの範囲が好ましく、１．０ｍｍ未満では、横力の低減効果が不十分となり、又１０．０ｍｍを越えると、逆向きの横力が大きくなり、何れの場合も直進性の向上効果が期待できなくなる。
【００４１】
以上、本発明の特に好ましい実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形して実施しうる。
【００４２】
【実施例】
図１の構造をなし、かつ表１の仕様のアルミホイール（リムサイズ：１７×７ＪＪ）を試作するとともに、従来的な乗用車用タイヤ（タイヤサイズ２１５／４５ＺＲ１７）を装着し、旋回時の操縦安定性を比較した。
【００４３】
（１）旋回時の操縦安定性：
タイヤ付きホイールを、内圧（２３０ｋＰａ）にて、車両（２０００ｃｃ、ＦＲ車）の全輪に装着し、ドライアスファルト路面の高速周回路にて、高速走行し、その時の操縦安定性をドライバーの官能評価により、比較例１を２．５点とする５点法で評価した。値の大きい方が良好である。
【００４４】
【表１】
0004643844.tif 000002
【００４５】
【発明の効果】
叙上の如く本発明は、所謂アウトセットのホイールにおいて、車体内側に向くリムシートの周長を車体外側に向くリムシートの周長よりも、所定範囲で大に設定しているため、旋回時における接地性が改善され、操縦安定性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の自動車用のホイールの断面図である。
【図２】リムを拡大して示す断面図である。
【図３】（Ａ）ホイールに作用する捻りモーメントを説明する略図、（Ｂ）はホイールの捻りバネ定数を説明する略図である。
【図４】本発明のホイールの他の例を示す断面図である。
【図５】本発明のホイールに装着しうるタイヤの一例を示す断面図である。
【図６】参考例としてホイールに装着しうるタイヤの他の例を示す断面図である。
【図７】従来技術の問題点を説明するタイヤ付きホイールの略図である。
【符号の説明】
１      ホイール
２      リム
３      車軸
４      ディスク部
４Ｓ    ディスク取付け面
５、５ｏ、５ｉ  リムシート
２０    自動車用タイヤ
２２    ビード部
２１    リムシート
Ｃ      中間位置
【図１】
0004643844.tif 000003
【図２】
0004643844.tif 000004
【図３】
0004643844.tif 000005
【図４】
0004643844.tif 000006
【図５】
0004643844.tif 000007
【図６】
0004643844.tif 000008
【図７】
0004643844.tif 000009