(57)【要約】【課題】ホイールの中空部に生じる共振音の発生を防止すること。【解決手段】リム及び／又はスポーク部の少なくとも一部が中空となっている軽金属製の二輪或いは四輪車両用ホイールに於いて、前記中空部に繊維綿、発泡樹脂などの制振材を充填しタイヤの振動により生じる共振音の発生を抑制する。一例として、リム部に形成された環状中空部８ａとスポーク中空部３を有する軽合金製ホイール１の中空部に制振材として発泡樹脂１３を注入後発泡させ中空部を充満する。制振材としては鉱物繊維、合成繊維、木質細片、多孔性金属類などが使用される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リム及び／又はスポーク部の少なくとも一部が中空となっている軽金属製の二輪或いは四輪車両用ホイールに於いて、前記中空部分に、２．７以下の比重を有する制振材を付加した中空部を有する軽合金製ホイール。
【請求項２】
前記制振材が合成樹脂、多孔性金属、木質細片、繊維の少なくとも一つが単独或いは共用して成る請求項１に記載の中空部を有する軽合金製ホイール。
【請求項３】
前記リム部に設けられた環状中空部内の複数箇所に、ホイールと一体に形成された隔壁を設け、該隔壁で囲まれる室内に制振材を付加したことを特徴とする請求項１又は２に記載の中空部を有する軽合金製ホイール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スポーク部および／又はリム部に中空部を設けた軽金属製ホイールに関する。
【背景技術】
【０００２】
軽合金製ホイールは、アルミニウムやマグネシウムを素材原料とし、軽量であり加工性が良いことから意匠性に優れたホイールが提供され、車輌の製造ラインで装着されるほどその装着率は高まっている。従って同ホイールの製造技術は日進月歩であり、より軽量化を図るため種々の試みが成されている。近年特に鋳造製のホイールの軽量化に対してホイール内に中空部分を設けたホイールが提供されている。主な先行技術としては、特開平８−６７１０５号および特表２００３−５２７２６９号が挙げられる。これらに示されるホイールの形状は図２及び図４に示されるようにスポーク部分や外リム或いは内リムとフランジの交点部分に中空部を設けており、更にこれらの中空部が連通した構造を採用している。製造方法はセグメントをリムフランジとリムウエルに溶接して中空部を形成する方法と、予め二つに分割して鋳造しこれを摩擦圧接で結合する方法と、環状フランジをホイールと一体的に成形しこれをスピニング加工により曲倒させ、端部を溶接することで中空部を形成している。いずれにしても中空部は気密な構造にして湿気の侵入を防止し防錆に対処している。しかしながら、このような中空部を設けたホイールが高速で走行する二輪車或いは四輪車に装着された場合、タイヤの振動音が中空部で共鳴して騒音が激しくなることがある。ホイールにタイヤを装着し車両が走行するときにタイヤ内の空洞部が共鳴音を発生しこれに対処する先行技術が特開２００３−３２６９０４号、特開２００３−３２６９０５号に記載されている。この中で副気室をリムのウエル部に構成することを述べているが、タイヤ内空洞部の共鳴音を吸収しようとするものであり、中空部を有するホイール自体の共鳴音を低減するものではない。本願発明はこの点に鑑み提案するものである。
【特許文献１】特開平８−６７１０５号公報
【特許文献２】特表２００３−５２７２６９号公報
【特許文献３】特開２００３−３２６９０４号公報
【特許文献４】特開２００３−３２６９０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
解決しようとする問題点は、ホイールの中空部に生じる共振音の発生を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、リム及び／又はスポーク部の少なくとも一部が中空となっている軽金属製の二輪或いは四輪車両用ホイールに於いて、前記中空部分に、２．７以下の比重を有する制振材を付加したことを特徴としており、制振材は中空部の一部又は全体に充填される。騒音となる振動周波数はホイールの固有振動数と走行時のホイールの振動周波数が合致したときに著しい共振音が発生するが、中空部の共鳴音も加わり騒音となるが、固有振動数は中空部の容積と形状で左右されるので、特定の振動数のみを吸収するような制振材は必要でなく、空気の振動を減衰させる性質或いは音波の反射を促進させて逆位相の音波で相殺する様な材質の制振材が好ましい。また比重を２．７以下に限定するのは、軽量化を目的としたホイールの中空部に充填されるので少なくともホイール素材の比重より小さいことが望まれる。
【０００５】
請求項２の発明は、制振材に合成樹脂、多孔性金属、木質細片、繊維などの中空部に注入しやすい形態のものを使用することを特徴としており、これらの少なくとも一つを単独で用いるか二つ以上を共用する。合成樹脂としてはポリマーを注入したのち硬化させることも考えられるが体積収縮を考慮すると、中空部の一部に注入して中空部の体積を減少させ固有振動数と共鳴周波数を変更し共振することを防止することも可能であるが、発泡樹脂として利用するのが好ましい。樹脂の種類としてはウレタン、芳香族ポリアミド、ポリイミドなどが使用できる。木質細片はおがくずが利用され、油質物質を含浸させ粉体が固化しないようにして中空部に吹き込む。繊維はグラスウールやロックウール等の鉱物繊維や合成繊維を適宜長さに切断したものを中空部に吹き込んで充填する。また液状の合成樹脂をノズルを通して吹き込む際に温度・湿度差や化学反応により繊維状と成し中空部に充填することも可能である。上述した制振材を穴を通して中空部に注入又は吹き込んだ後、穴を密閉し異物や水分が侵入しないようにする。
【０００６】
請求項３の発明は、前記リム部に設けられた環状中空部内の複数箇所に、ホイール鋳造時に中空部を遮るための隔壁を一体的に成形し、該隔壁で囲まれる室内に制振材を付加したことを特徴とする。リムフランジとホイールのウエル部の交点部分にのみ中空部を形成した場合、中空部は無端の管体となり共鳴しやすい形態である。無端の管体に制振材を吹き込む場合は吹き込む側と気流を逃す出口が必要であるが、制振材が堆積させ難いこともあり隔壁を設けることで室を形成し、室に吹き込み穴を設けて制振材を堆積させる。室には発泡樹脂を注入したのち発泡させることもできる。吹き込み或いは注入の際に用いる穴は密封しても良いが、穴を残してタイヤ内空洞部の共鳴音の減衰に役立てることもできる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、中空部を有するタイヤホイールが走行時に路面と接触するときに生じる騒音に対して、中空部に制振材を充填することで共鳴音の発生を防止し、結果として騒音が減少する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
軽金属製ホイールの鋳造、鍛造工程において中空部を構成したホイールの走行時における騒音を、中空部に発泡樹脂又は木質細片や繊維など吹込み可能な制振材を注入するか、予め制振材を配置しておき合成樹脂を吹き込んでこれを固定するか、又は上記吹き込みは行わずに制振材のみの配置とすることなど形状により、中空部の空気の振動を吸収することで騒音を発しないホイールを完成させた。
【実施例１】
【０００９】
本発明の対象となる中空部を有するホイールの一例を図面を用いて説明する。図１はホイールの正面図であり、図２は外側リムフランジ及び内側リムフランジとリムの交点箇所にセグメントを設けて円環状の中空部を設けたものであり、外側リムフランジの中空部はスポーク部の中空部と連通したホイールのＡ−Ａ’矢視断面図を示している。従って中空部はホイールの可成りの部分を占めている。
【００１０】
図１に示すホイール１の断面形状を図２に示す。スポーク２は鋳造時に砂型中子を用いてスポーク中空部３を設けて有り、外側リムフランジ４と内リム５のウエル部６の交点部分にセグメント７を全周に溶接して円環状中空部８ａが形成されている。円環状中空部はスポーク中空部３と連通している。また内側リムフランジ９とウエル部６の交点部分にはセグメント１０を全周に溶接して円環状中空部８ｂが形成されている。１１はハブ部に設けた位置決め用のピン穴である。
【００１１】
ホイール１にタイヤが装着され走行時にタイヤが路面と接触する際に生じる振動とタイヤ内部の空洞に生じるタイヤ空洞共鳴音の影響を受け、前記スポーク中空部と円環状中空部が更に共鳴を助長することがある。本来これらの中空部はホイールの強度と軽金属の軽量性を向上させるために開発されたのであるが、中空部がホイール自体の容積の３０〜６０％を占めるようになると一種の管体となり共鳴しやすくなる。本発明では中空部に比重の小さいもしくは見かけ密度の小さい物質を充填することで中空部内の空気の振動を阻止するようにする。
【００１２】
図３（ａ）図は、ホイール１の回転軸を垂直にして中空部を構成する壁面に穴１２ａと１２ｂを設けて、この穴から発泡剤を含むウレタン樹脂１３を注入しこれを加熱して発泡させ、同（ｂ）図に示すようにスポーク中空部３及び円環状中空部８ａを発泡ウレタン１３ａで充満させる。発泡倍率にもよるが見かけ密度は０．５〜０．１ｇ／ｃｍ３程度が好ましい。同（ｃ）図ではポリエステル繊維をカットして綿状に絡ませた繊維綿１４を、樹脂系バインダーと共にスポーク中空部に押し込み、円環状中空部８ａに相当する部分には自消化性のウレタン発泡樹脂を、予め輪状に成形した輪状発泡樹脂体１５を装着して繊維綿の散出を防止する。次いでセグメント７を被せて端部を溶接する。溶接時の熱が直接輪状発泡樹脂体に伝わらないように空隙をもたせている。この輪状発泡樹脂体１５は内側リムフランジ側の中空部８ｂにも利用される。上述した制振材としての繊維綿や発泡樹脂の代わりにおがくず等の木質細片、ロックウールやグラスウール等の鉱物繊維の他に、樹脂液がノズルから吹き出す際に繊維化するものや多孔性金属粒子が利用できる。発泡樹脂の種類としてはウレタンの他に、耐熱性の高い芳香族ポリアミド、ポリイミドなどが使用できる。いずれにしても見かけ密度が小さいことが望ましい。
【実施例２】
【００１３】
図４に示すホイール１ａは中空部を別の製法で製造したものである。スポーク２ａの中空部３ａは鋳造時に金型中子を回転中心部から外側に引き抜いて成形される。更に破線で示す環状フランジ１６を一体に鋳造成形しスピニング加工によりセグメント７ａへ変形させ、外側リムフランジと接する部分を溶接している。このようなセグメントの形成方法は内側リムフランジ側にも利用され、セグメント１０ａが成形される。このようなホイールは中空部が形成される前の工程で制振材を配置することができるが、環状フランジをスピニング加工する際に遠心力が制振材に加えられるから、図５に示すように制振材としてグラスウール１７を環状中空部まで充満させ、炭素繊維を心材にして樹脂で固めたバンドで締結し遠心力により散出しないようにした。次いで環状フランジ１６をスピニング加工してセグメント７ａを成形した。内側リムフランジ９の方も同様にグラスウール１７ａを配置しバンド１８ａで締結した後、環状フランジ１６ａをスピニング加工して曲倒させセグメント１０ａを成形する。セグメントは内側及び外側のリムフランジ双方に必ずしも形成される必要はなくいずれか一方だけの場合がある。
【実施例３】
【００１４】
図６に示すホイール１ｂはスポーク２ｂに中空部を形成していないホイールであり、環状中空部２０と２０ａをフランジ部分に設けている。いずれも環状フランジ１６及び１６ａをスピニング加工により曲倒させて形成したものである。この場合の中空部は完全な無端の管体であり、穴２１を同一周面に複数個設けて、樹脂バインダーを添加した繊維や粒状物を吹き込み充填する。また前記環状フランジを曲倒する前に制振材を環状中空部の形状に合わせて環状に成形してこれを装着し、その後環状フランジを曲倒しても良い。鍛造法によりディスクを成形する場合はディスク周縁部に厚肉部を形成し裂開して環状フランジを形成したものが利用できる。
【実施例４】
【００１５】
図６に示した環状中空部２０、２０ａが一つの管体を形成する場合制振材が均一に充填しにくい場合は、図７（ａ）に示すように隔壁２２を鋳造時に成形し、同（ｂ）図に示す環状中空部を複数の室２３に分割したホイール１ｃを用いる。それぞれの室２３に１乃至２個の穴２４を設けて、これらの穴から制振材を吹き込み充填する。タイヤ空洞部の空気が走行時に加圧と減圧が繰り返されることにより生じる騒音となる音圧は、穴２４を通じて室２３に至り音圧が減衰する効果を示す。このような音圧が減少する効果は必ずしも制振材を必要としない場合がある。前記の室の数は特に限定されないが、スポークに中空部を成形するときの金型中子を利用する場合、室の数とスポークの本数が同じになる。図７（ａ）ではスポークに中空部を設けていないホイールが示されているが、中空部を設けたホイール１（図２）及び１ａ（図４）にも適用され、中空部の容積を分割するので共鳴音が発生しにくい。
【産業上の利用可能性】
【００１６】
本発明によれば、軽合金製のホイールの強度を向上させるためにスポーク或いはリム部に中空部を設けたホイールが、タイヤの振動から共鳴音を生じて著しい騒音が生じることがあるが、制振材を封入したので騒音が少ない乗り心地の良い軽合金製ホイールが提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施に使用した軽合金製ホイールの正面図である。（実施例１）
【図２】ホイールの中空部を示す断面図である。（実施例１）
【図３】（ａ）図は発泡樹脂を注入したところを示す断面図であり、（ｂ）図は発泡後の状態を示す断面図であり、（ｃ）図は繊維綿を制振材に使用したところを示す断面図である。（実施例１）
【図４】ホイールの別の実施態様を示す断面図である。（実施例２）
【図５】ホイールの別の実施態様を示す断面図である。（実施例２）
【図６】リム部にのみ環状中空部を設けたホイールの断面図である。（実施例３）
【図７】（ａ）図は環状中空部に隔壁を設けたホイールの断面図であり、（ｂ）図はその一部斜視図である。（実施例４）
【符号の説明】
【００１８】
１    軽合金製ホイール
２    スポーク
３    スポーク中空部
４    外側リムフランジ
６    ウエル部
７    セグメント
8a,8b リムフランジ側の中空部
９    内側リムフランジ
10    セグメント
12    穴
14    繊維綿
15    環状発泡樹脂体
16    環状フランジ
18    バンド
20    環状中空部
22    隔壁
23    室
24    穴
【図１】
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【図２】
2005186839.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005186839.tif 000006
【図５】
2005186839.tif 000007
【図６】
2005186839.tif 000008
【図７】
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