(57)【要約】【課題】  工程が複雑、操舵剛性が不十分、コンパクト設計がしにくい、すぐりの効果が推定しにくい、等の問題を軽減できる弾性ホイールの提供。【解決手段】（１）ディスクと、リムと、ディスクとリムの間に、複数、リング状に配置されたゴムユニット１１と、を備えた弾性ホイール１０。（２）ゴムユニット１１が、単チューブ型である。（３）ゴムユニット１１が、リテーナ部と該リテーナ部から分離されたバネ部とを連結部で連結したバネ部分離型である。（４）ゴムユニットが、リテーナ部とバネ部とを有しバネ部が複数の曲げ部を有する複数曲げ部型である。（５）ゴムユニット１１が、すぐり入り平板部をもつすぐり入り平板型である。【選択図】        図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスクと、
リムと、
前記ディスクと前記リムの間に、複数、リング状に配置されたゴムユニットと、
を備えた弾性ホイール。
【請求項２】
各前記ゴムユニットを、ホイール周方向に圧縮して、前記ディスクと前記リムの間に挿入した請求項１記載の弾性ホイール。
【請求項３】
前記ゴムユニット部のホイール軸方向両側部位に、横力支持用ゴムブッシュを配置した請求項１記載の弾性ホイール。
【請求項４】
前記ゴムユニットのバネ定数が次式で決定されるバネ定数範囲にある請求項１記載の弾性ホイール、
Ｋ＝Ｃ／｛（０．７５９＋λ）×Ｎ｝
ｋ：ゴムユニットのバネ定数
Ｃ：弾性ホイーリの要求バネ定数でロードノイズを低減できる範囲にあるもの
λ：ゴムユニットの横力係数
Ｎ：バネユニットのペアの数
【請求項５】
前記ゴムユニットが、単チューブ型である請求項１記載の弾性ホイール。
【請求項６】
前記ゴムユニットが、リテーナ部と該リテーナ部から分離されたバネ部とを連結部で連結したバネ部分離型である請求項１記載の弾性ホイール。
【請求項７】
前記ゴムユニットが、リテーナ部とバネ部とを有しバネ部が複数の曲げ部を有する複数曲げ部型である請求項１記載の弾性ホイール。
【請求項８】
前記ゴムユニットが、すぐり入り平板部をもつすぐり入り平板型である請求項１記載の弾性ホイール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、「弾性ホイール」（resilient wheel)に関し、とくにリムとディスク間にゴムユニットを複数リング状に並べたゴムユニット式弾性ホイールに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のタイヤから車両に伝わる振動を減衰して、
◎  ロードノイズの低減
◎  ゴツゴツ感の低減
◎  ハーシュネスの改善
◎  加減速ショックの軽減
を図る目的で、リムとディスクを弾性結合した「弾性ホイール」が、いろいろ考案されている。たとえば、本願発明者らが考案したものとして、以下のようなものがある。
（ｉ）ゴム接着式弾性ホイール（たとえば、特開２００１−５８５０１号公報）
これにはいろいろな変化型があるが、基本的にはホイール１００のディスク部１０１とリム部１０２を弾性ゴム１０３で接着して結合したものである。
ゴム配置は図５７のようになっていて、ホイールの径方向、周方向にはゴム１０３が剪断変形するようにして柔かく結合し、幅方向にはゴムを圧縮変形するようにして固く結合している。
（ii）すぐりゴム式弾性ホイール（たとえば、特開２００２−５９７０３号公報）
左右に貫通したすぐり１０４（くり抜き穴）を持った円環状のゴム１０３を、ディスク１０１とリム１０２の間に圧入し、目的とする弾性特性を持たせようとしたものである。
ゴム配置は図５８のようになっていて、すぐり１０４の開け方を工夫して目的の弾性特性を得る。
この方式は、（ｉ）の場合に必要な「加硫接着工程」を無くしてコスト低減を図ったものである。
（iii ）バネユニット式弾性ホイール（たとえば、特開２００３−１１６０２号公報）
図５９のように、弾性体としてコイルバネ１０５を用い、ディスク１０１とリム１０２の間にリング状に配置することで、目的の弾性特性を持たせようとしたものである。
横力はバネ１０５では受けることができないので、ゴムブッシュ１０６を使った横力支持機構を持つ。
コイルバネ１０５を用いる事によって、信頼性向上、バネ特性の安定化（動バネ＝静バネ）、コンパクト設計（設置スペース小；ホイールドロップスペースに収納）を図っている。
【０００３】
これらの弾性ホイールは、試作製造され、所期の目的（振動騒音の低減）を達成できる事が確認されている。それぞれ、下記のような特徴がある。
（ｉ）ゴム接着式弾性ホイール
◎  検討された期間が最も長く、防振特性が大変優れたものが得られている。
ただし、つぎの問題がある。
★  製造工程が複雑で、製造コストが高い。
★  操舵方向剛性が不十分で、車両の「操安性」に問題が出る。
★  低周波数領域でバネが柔らかく、車両の「ブルブル感」が出やすい。
★  必要ゴム容量を満たそうとすると、コンパクトに設計できない。（設置スペース大）★  ゴムの「経時劣化による信頼性不足」の不安がある。
（ii）すぐりゴム式弾性ホイール
◎  弾性ゴム部のコスト見込みは、（ｉ）の１／３以下である。
ただし、つぎの問題がある。
★  すぐりの開け方が、大変難しい。（実験的に求めるしかない）
★  コスト以外は、（ｉ）と同じ問題点を持つ。
（iii ）バネユニット式弾性ホイール
◎特性的には最も優れている。
◇操安性良好。
◇ブルブル感軽減。
◇設置スペースが小さい。
◇信頼性（経時劣化）に不安が無い。
ただし、つぎの問題がある。
★コストが高い。
・部品点数が多く、単価も高い。
・組み付け工程が複雑。
本発明の「解決すべき問題点とその原因」はつぎの通りである。
弾性ホイールは、所期の目的は、十分に果たせているが、「背景技術」の項で述べたような副作用（問題点）を伴う。この副作用について原因を含めて詳しく説明する。
（ｉ）ゴム接着式弾性ホイール
（Ａ）工程が複雑
これを製作する工程は、図６０に示すように、次のようになる。
１．部品を準備。（リム１０２、サイドリング１０７、Ｌ金具１０８を２個、ディスク１０１）
２．ディスク１０１とＬ金具１０８を、防振ゴム１０３を介して加硫接着。
３．ディスク１０１＋防振ゴム１０３＋Ｌ金具１０８、をリム１０２に挿入し、溶着または嵌め込む。
４．切削による最終仕上げ。（接着、溶接のひずみ修正）
５．タイヤをセットし、サイドリング１０７を嵌めて固定する。（この工程は製作ではない）
このうち、加硫接着工程は従来のホイール製造ラインにはないので、別工場で実施するか、工程を新設する必要があり、物の移動が必要なため、製造工程が長く複雑になる。
また、加硫接着には時間がかかる。
（Ｂ）操舵剛性が不十分（操安性不良）
応力集中を無くして耐久性を上げるためにゴム１０３にボリュームが必要だが、図６１に示すように、スペース的制約から横方向に幅広いゴムになる。
結果、操舵方向モーメントに対して撓みがでやすく、ホイールの幅方向の剛性が小さくなる。
（Ｃ）ブルブル感がでやすい
ブルブル感とは、車が突起乗り越し等で上下に揺すられた後の上下揺れ（5 〜10Hz付近）が、なかなか収まらない現象を言う。（図６２参照）
弾性ホイールの上下バネ固さは、リムを質量としたときのリム上下振動共振点が100 〜150Hz になるように決める。（後に説明）
ゴムを弾性体としたシステムでは 100〜150Hz での動バネ常数に合わせると、5 〜10Hzの領域でのバネ常数は半分くらいになり、大変柔らかい。したがって、突起乗り越し時には弾性ホイール部の上下変形が倍増し、揺れが大きくなるため、乗員が感じやすくなる。
（Ｄ）コンパクト設計がしにくい（ホイール直径方向の余裕スペースが必要）
ゴムをバネにし弾性ホイールでは、低周波領域のバネ常数が低くなるため、悪路走行など低周波領域の上下荷重に対するリム上下変位が大きくなり、リムの下端位置付近で部品間の間隙が縮小して、干渉の懸念がある。
ゴム接着式弾性ホイールでは、ディスクのリム側突端部にゴムをかぶせてオーバーストロークに対するストッパー１０９としている。（図６３）ストッパー１０９が作動する時の変位は、経験上、静荷重変位の約2.5 倍が必要である。
ストッパー作動時に、他の部位で干渉があってはならないので、リムとディスクの間には充分なスペースを取っておく必要が有る。これがコンパクトな設計をしにくい原因となる。
通常、ゴム接着式弾性ホイールでは、リムとディスクの間に、約１インチ（25mm）の余裕スペースが必要である。
（ii）すぐりゴム式弾性ホイール
（Ｅ）すぐりの効果が推定しにくい
ゴム構造体に図６４のような穴（すぐり）１０４をあけると、Ａ方向には強く、Ｂ方向には弱くなる。（筋交の原理）
Ｃ方向の力に対して穴の無い場合は大変頑丈で変形しにくいが、穴をあけると側面壁が曲がって変形しやすくなる。
「すぐりゴム式弾性ホイール」は、リムとディスクの間に挿入した「弾性ゴム」にこのような「すぐり」１０４をあけ、必要な弾性特性を得ようと言うシステムである。すぐり１０４の効果は、図６４の例のような単純なすぐり形状の場合は推定しやすいが、すぐりを複数個使った例（図５８）では推定が大変難かしい。
計算による予測が困難なため、実験によって求める場合が多い。
（Ｆ）操舵方向剛性（横剛性）が不十分
「すぐりゴム式弾性ホイール」を操舵した時の弾性ゴムの変形概念を、図６５に示した。
操舵方向モーメンチに対する変形は、伸び・圧縮と剪断が複合した複雑なモードになる。「すぐりゴム式弾性ホイール」の場合も、弾性ホイールの必要条件から柔らかい弾性ゴムを使う必要があり、操舵剛性の低下は避けられない。
このタイプの弾性ホイールに操舵方向モーメントをかけた時「剪断」方向変形量は、操舵中心からの半径に依存する。（剪断のずれ＝操舵角×ゴム部半径）この、ゴム部半径は設計上あまり変えられない量である。
一方、「圧縮」と「伸び」方向の変形量は、ゴムの横幅に依存する。（圧縮・伸び量＝操舵角×ゴム横幅）従って、ゴムの横幅を増やせばどんどん大きくなる。
「すぐりゴム式弾性ホイールの場合」は、操舵時変形に圧縮を含むため、ゴム横幅を伸ばして操舵剛性を上げる事ができ、（ｉ）の場合よりは設計的には対応しやすい。
なお、ゴム接着式弾性ホイールで操舵剛性を上げるためには、ゴムの横幅を狭く、上下幅を広くとれば良い。しかし、ホイールのスペース的制約から、横幅は取りやすいが、上下幅は取りにくいので、設計的な対処は大変困難である。
（Ｇ）余裕スペースの必要性、ブルブル感
すぐりゴム式弾性ホイールではディスクが下方に移動すると、上側では「伸び」、下側では「圧縮」、左右では「剪断」の変形になる。（図６６）
すぐり入りゴムの伸びと剪断は、ほぼ線形のバネであるが、「圧縮」では非線形のバネ特性となり、（図６７）「すぐり」がつぶれたあたりから急速に圧縮力が増える。
ホイールシステム全体のバネ特性も、この「圧縮力」に支配されて非線形になる。
従って、大きな力がかかった時も変形がさほど増えない特徴がある。このことは、「す  ぐりゴム式弾性ホイール」は、ストッパーを設けなくてもオーバーストロークを防止できる事を意味する。
「すぐりゴム式弾性ホイール」も弾性体にゴムを使っているため、低周波バネ常数が小さく、余裕スペースを大きく取る必要があることは（ｉ）と同じだが、非線形バネ特性をうまく使う事によって、「ゴム接着弾性ホイ  ール」に比べて小さな余裕ストロークで、干渉を避ける事が可能である。
このことは、低周波数でのバネ常数低下が問題な「ブルブル感」に対しても同様に作用する。ゴム式である以上、「ブルブル感」も問題発生は避けられないが、「ゴム接着式弾性ホイール」に比べて改善される。
（iii ）バネユニット式弾性ホイール
（Ｈ）部品点数が多く、単価が高い。また組み付けに手間がかかる。（コスト高）
図６８に示したように、バネユニット１１０は２個のリテーナー１１１の間に数本（５〜１２本）のコイルバネ１０５を組み込んでいる。バネ１０５の数が多く、またリテーナー１１１が必要なので、部品点数が大変多い。また、バネ１０５、リテーナー１１１ともに、他方式の部品に比べて単価が高い。
組み付けは、下記手順で行う。
まず、リテーナーにバネを所定数セットしてバネユニット１１０を形成する。
次に、弾性ホイール全体の組み付けを次の順に行う。（図６９参照）
１．第１のブッシュ１１２をディスク１０１に仮付けする。（接着等）
２．ディスク１０１をリム１０２に挿入して芯を合わせる。（治具使用）
３．バネユニット１１０（複数個）を所定の位置に挿入し、与圧する。その圧力でバネユニット１１０は設計位置に固定される。
４．第１の止め金具１１３でバネユニット１１０を押さえる。（点溶接）
５．第２のブッシュ１１４を第１の止め金具１１３に仮付けする。（接着等）
６．第２の止め金具１１５を所定の圧力をかけて挿入し、溶接してリム１０２に固定する。（連続溶接）
７．サイドリング１０７を取り付ける。
バネユニット式弾性ホイールはゴム接着式のように加硫接着のように時間がかかる工程が無く、工場間の物の移動も必要ないので工程はシンプルだが、リテーナー、バネ等、単価の高い部品を使っており、また部品点数が多いので組み付けに手間がかかり、製造コストが高くなる。
【特許文献１】特開２００１−５８５０１号公報
【特許文献２】特開２００２−５９７０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
【表１】
2005104420.tif 000003
本発明の目的は、上記問題点Ａ〜Ｈを問題なしに近づけることができるか、または問題が有っても若干程度に改善することができる弾性ホイール（ゴムユニット式弾性ホイール）を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
（１）  ディスクと、
リムと、
前記ディスクと前記リムの間に、複数、リング状に配置されたゴムユニットと、
を備えた弾性ホイール。
（２）  各前記ゴムユニットを、ホイール周方向に圧縮して、前記ディスクと前記リムの間に挿入した（１）記載の弾性ホイール。
（３）  前記ゴムユニット部のホイール軸方向両側部位に、横力支持用ゴムブッシュを配置した（１）記載の弾性ホイール。
（４）  前記ゴムユニットのバネ定数が次式で決定されるバネ定数範囲にある（１）記載の弾性ホイール、
Ｋ＝Ｃ／｛（０．７５９＋λ）×Ｎ｝
Ｋ：ゴムユニットのバネ定数
Ｃ：弾性ホイーリの要求バネ定数でロードノイズを低減できる範囲にあるもの
λ：ゴムユニットの横力係数
Ｎ：バネユニットのペアの数
（５）  前記ゴムユニットが、単チューブ型である（１）記載の弾性ホイール。
（６）  前記ゴムユニットが、リテーナ部と該リテーナ部から分離されたバネ部とを連結部で連結したバネ部分離型である（１）記載の弾性ホイール。
（７）  前記ゴムユニットが、リテーナ部とバネ部とを有しバネ部が複数の曲げ部を有する複数曲げ部型である（１）記載の弾性ホイール。
（８）  前記ゴムユニットが、すぐり入り平板部をもつすぐり入り平板型である（１）記載の弾性ホイール。
【発明の効果】
【０００６】
上記（１）によれば、ゴムユニットとしたため、部品点数が低減されて問題（Ｈ）が解消され、部品の組み付けが不要になって問題（Ａ）、（Ｈ）が解消され、抜き加工後切断により単価低減がはかられて問題（Ｈ）が解消される。また、すぐりが１個のため問題（Ｅ）が解消される。また、ゴムユニットのリング状配置により、直径方向スペースが小さくなって問題（Ｄ）、（Ｇ）が解消される。
【０００７】
上記（２）によれば、ゴムユニットを与圧固定としたため、加硫接着工程が不要となり、問題（Ａ）が解決される。
上記（３）によれば、横力支持用ゴムブッシュを設けたので、大きな操舵剛性が得られて問題（Ｂ）、（Ｆ）が解消され、また、ブッシュのシール効果によりゴムユニットが外界と遮断されて問題（Ｉ）が解決される。
上記（４）によれば、弾性ホイーリの要求バネ定数から容易にゴムユニットのバネ定数を決定できる。
上記（５）によれば、すぐり形状が楕円または円形断面であるため、「すぐり効果」の推定が容易であり、問題（Ｅ）が解決される。
上記（６）によれば、バネ部分離型であるため、「すぐり効果」の推定が容易であり、問題（Ｅ）が解決される。
上記（７）によれば、バネ部が複数の曲げ部を有するので、バネ部のばね定数の推定が容易であり、問題（Ｅ）が解決される。
上記（８）によれば、バネ部がすぐり入り平板部をもつので、「すぐり効果」の推定が容易であり、問題（Ｅ）が解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の弾性ホイールを、図１〜図５６を参照して、説明する。
（ｉ）のゴム接着式弾性ホイールの問題解決を図ったのが（ii）のすぐりゴム式弾性ホイール、（iii ）のバネユニット式弾性ホイールであるが、「コストは（ii）のホイール」、「性能は（iii ）のホイール」と、それぞれ一長一短があって、決定版にはなっていない。これらの問題点をできる限り少なくする方法が、本発明の「ゴムユニット式弾性ホイール」１０である。
本発明の「ゴムユニット式弾性ホイール」１０は、（iii ）の「バネユニット式弾性ホイール」の基本構造を踏襲し、「バネユニット」１１０を「ゴムユニット」１１に置き換えたものである。ゴムを使っているため、「経時劣化」の問題（Ｉ）は若干残るが、他の項目は改善されるかまたはほぼ改善され、最もバランスのとれたものになる。( 表１の右端欄参照）
なお、「経時劣化」の問題点（Ｉ）は、ゴム固有の問題として、先の説明には無いが、追加した。
以下、本発明の具体的構造について説明する。
（１）ゴムユニットのリング状配置
（１−１）ゴムユニット
本発明のゴムユニット式弾性ホイール１０は、たとえば図３に示すように、リング状配置されたゴムユニット１１を備える。
ここで、「ゴムユニット」１１とは、たとえば図１、図２に示すように、「バネユニット式弾性ホイール」のバネを束ねたバネユニット（図６８）と外形を同じにした、すぐり穴１２が縦に通ったチューブ状ゴムの事を言う。（これを「ゴムユニット」と名付ける）
ゴムユニット１１を使うことにより、以下の問題が解消する。
◇部品点数が大幅に減る。図１、図２の例では、部品点数がバネユニットの９からゴムユニットの１に減少する。
◇部品の組み付けが不要になる。
◇抜き加工で長い物を作って、切断すれば良いので単価が安い。
………これらの結果、問題（Ｈ）が解消する。
◇「すぐり」１２は１個なので、特性推定が容易である。
………その結果、問題（Ｅ）が解消する。
（１−２）リング状配置
上記の「ゴムユニット」１１を、「バネユニット式弾性ホイール」と同様のリム１４、ディスク１３を使って、バネユニットと同じ位置に、リング状に組み付ける。（図３）
ゴムユニット１１は、ゴムユニットの端部を除き、ディスク１３、リム１４との間に空間があり、圧縮された時に圧縮方向と直交する方向への膨出変形は可能である。
ゴムユニット１１は、すぐり１２を有するので、すぐり１２の大きさ、形状をコントロールすることにより、ゴムユニット１１のバネ定数の設定は可変である。
ディスク１３は、周方向に互いに間隔をおいて、半径方向外方に突出するディスク突起１５を有し、リム１４は、周方向に互いに間隔をおいて、半径方向内方に突出するリム突起１６を有する。ゴムユニット１１は、一端がディスク突起１５に支持され、他端がリム突起１６に支持される。
ディスク突起１５を挟んで隣り合う２つのゴムユニット１１のディスク突起１５に近い側の端部はディスク突起１５に支持され、リム突起１６を挟んで隣り合う２つのゴムユニット１１のリム突起１６に近い側の端部はリム突起１６に支持される。
ゴムユニット１１は、ディスク突起１５、リム突起１６に、ホイール周方向に圧接されるだけで、結合（加硫などによる結合）はされない。
これにより、以下の問題が解決する。
◇ゴムをその作動方向にリング状に配置するため、直径方向の必要スペースが小さい。
………問題点（Ｄ）、（Ｇ）が解消する。
（２）ゴムユニットの与圧固定
ゴムユニット１１は、次の手順で組み付けられ、与圧圧力によってリム１４、ディスク１３間に固定される。（図４、図５）
（工程１）第１のブッシュ１７をディスク１３に簡易接着等で仮付けする。
（工程２）ディスク１３をリム１４に挿入して、芯を合わせる。（組み付け治具使用）
（工程３）ゴムユニット１１を所定の位置に挿入し、回転方向（ホイール周方向）に与圧する。
（工程４）第１の止め金具１９で、ゴムユニット１１の抜けを止める。第１の止め金具１９をディスク１３に点溶接等により止める。
（工程５）第２のブッシュ１８を、第１の止め金具１９に簡易接着等で仮付けする。
（工程６）第２の止め金具２０を所定の圧力で挿入し溶接してリム１４に連続溶接等で固定する。
（工程７）サイドリング２１を取り付ける。
ゴムユニット１１は与圧固定なので、加硫接着の工程が不要である。ゴムユニット１１の支持に、接着、溶接、ボルト締め等の固定手段は使わない。
………これにより、問題点Ａが解消する。
（３）横力支持機構の採用
操舵モーメントを受けた時の弾性部変形は、「剪断（Ｓ）」と「圧縮・伸び（Ｔ）」である。（図６）
しかし、「ゴムユニット式弾性ホイール」１０の場合は、ゴムユニット１１の保持部が回転方向にオフセットしているため、ホイール断面図では「圧縮」に見えるが、立体的に見ると同じ力（Ｔ）がゴムユニット１１に対する「剪断」となっている。（図７）
しかも「すぐり」１２が入った面の剪断なので、この（Ｔ）力は（Ｓ）力より小さい。
上記で、（Ｔ）、（Ｓ）は、いずれも剪断力であり、しかも「すぐりゴム式弾性ホイール」１０では操舵力を受ける主役になっていた（Ｔ）力が小さいため、「ゴムユニット式弾性ホイール」１０では「ゴムユニット」１１だけでは操舵モーメントに対する剛性が小さくなる。
幸い、ゴムユニット式弾性ホイール１０に用いられる「リム」１４、「ディスク」１３は、バネユニット式と同じものなので、横力支持用「ゴムブッシュ」１７、１８を使った横力支持機構２２が取り付けられるようになっており、この「横力支持機構」２２を採用する事で上記の（Ｓ）力を補佐し、大きな操舵剛性を得る。（図５）
また、ブッシュ１７、１８のシール効果によりゴムユニット１１が外界と遮断されるため、ゴムユニット１１の経時劣化が緩和される効果もある。（図５）
……………これにより、問題点（Ｂ）、（Ｉ）、（Ｆ）が解消する。
（４）ゴムユニットの必要特性の決定とゴムユニットの必要特性の計算方法
（４−１）ゴムユニットの必要特性の計算方法
弾性ホイールが考案された最大の目的は、「ロードノイズの低減」、特に、タイヤ２３の気柱共鳴音の低減である。
タイヤ２３の空気室は約1.5mの長さの気柱で、気柱として図８のようなモードの振動をする。その振動数は、音速を気柱長さで割った周波数となる。
この気柱振動の周波数は、音速を340m/s  とすると、
ｆ＝340 ÷1.5 ＝227Hz 
となる。通常、18インチ等の大径タイヤでは230Hz 位に、15インチ等の小径タイヤでは、250Hz 位に共振点がある。
タイヤに路面からこの周波数の振動が入ると、タイヤ空気室内にこの気柱振動が発生し、振動を増幅して車体に伝えるので、車体が振動して「ザーッ」というノイズが発生する。このノイズ（気柱共鳴音）の低減は技術的に非常に難しく、車両設計技術者の悩みの種となっている。弾性ホイールは、この気柱共鳴音の低減をまず第一に狙ったホイールである。具体的には、リムを質量とし、リムとディスクとの弾性結合部（本発明ではゴムユニット１１の部分）をバネと考え、図９のように動くダイナミックダンパーを構成して、その共振点を130 〜170Hz と気柱共鳴の少し下の周波数に設定することで、220 〜250Hz の振動伝達を低減する。（図１０）
リムの質量をＭとし、ディスクとバネを結合する弾性体のバネ常数をＫD とすると、リムのディスクに対する相対動きの固有振動数ｆは、
ｆ＝｛１／（２π）｝（ＫD ／Ｍ）1/2 
この関係から、欲しい共振周波数を得るための弾性ホイールのバネ常数ＫD が計算できる。
たとえば、M ＝4.3kg のリム動きの共振点を150Hz にしたい場合のバネ常数は、
ＫD ＝（２πｆ）2 ×Ｍ＝８．８７４×１０5 ×Ｍ＝３．８１６（ＫＮ／ｍｍ）
これは動バネ常数であるから、静バネ常数はこの半分の1.9 Ｎ／mm位になる。
リムの質量は、ほぼリムサイズに比例し、実績から計算すると次式のような関係にある。Ｍ＝０．８×Ｄ−８．７ｋｇ    （ここで、Ｄ：ホイールサイズ、質量）
したがって、共振点150Hz を得るための動バネ常数Ｋは、近似的に
ＫD ＝０．７１×Ｄ−７．７２  KN/mm 
で、計算できる。
この式に乗せて、各ホイールサイズごとのＫＤを計算すると、表２のようになる。
【０００９】
【表２】
2005104420.tif 000004
以上論じて来たバネ特性は、ホイール全体でのバネであり、ゴムユニット１１の設計のためには、このホイールバネ特性を得るために必要なゴムユニット単体のバネ特性を知る必要がある。
ゴムユニット単体のバネ特性を、図１１に示したように、圧縮方向をＫ１，それに直角の方向をＫ２とする。
そして、Ｋ２＝λ×Ｋ１  とする。
このとき、ゴムユニットに必要なバネ常数は、下記の式で計算できる。
Ｋ１＝Ｋｓ／｛０．７５９＋λ）×Ｎ｝
ここで、Ｎ：ゴムユニットペアの数
λ=0.5、そしてこれまでの実績から、Ｎを
ホイールサイズ24〜16：Ｎ＝20
ホイールサイズ17〜19：Ｎ＝24
と、おいて、弾性ホイールのバネ常数Ks（表２）を得るための、ゴムユニット固さを求めると、表３のようになる。
【００１０】
【表３】
2005104420.tif 000005
（４−２）ゴムユニットの非線形バネ特性
上で求めたバネ常数は、ゴムユニット使用範囲におけるバネ常数Ｋ１である。
ゴムユニット１１のセット荷重を確実に得るためには、ゴムユニット１１は当初（使用域に入る前）はＫ１より固い方が良い。
また、使用範囲の後半（ゴムユニット最短側）では、突起乗り越し時の過大な変形を抑えてブルブル感を抑制するため、ゴムユニット１１はＫ１より固くする方が良い。
以上の必要要件を入れると、ゴムユニット１１のバネ特性は、図１２のような非線形特性になる。
…………これによって、問題点（Ｃ）、（Ｇ）が解消する。
（５）ゴムユニットの断面形状
（５−１）ゴムユニットの断面形状（タイプＡ）
ゴムユニット１１の特性を図１２のようにするため、図１３のような車軸方向に「すぐり穴」１２をあけた矩形断面の、単チューブ型の、ゴムユニット１１を考えた。
構造としては、両端に「固まり」となった非変形部分があり、ここがリテーナー部２４の役割をして、ゴムユニットをリム、ディスクの保持部突起１６、１５に固定する働きをする。
そして、すぐり穴１２によって薄くなった中央部分（バネ部２５）が変形して、ゴムユニット１１のバネ特性を決める働きをする。
図１２のゴムユニット変形特性図の、各部位で、上記のゴムユニットがどのように変形するかを考える。
ａ．変形当初
図１３のように、中央部の壁（バネ部２５）が、力を壁方向に受けるため「圧縮変形」となり、バネはやや固めになる。
ｂ．使用範囲
図１４のように、中央部壁が変形して外にせり出し、壁は「曲げ変形」となるため、変形しやすく、バネは柔らかめになる。
ｃ．使用範囲後半〜ストッパー領域
図１５のように、「すぐり穴」がつぶれて、壁では力を受けず、ゴムの固まり（リテーナ部）２４の「圧縮変形」で力を受けるようになるため、バネは大変固くなる。
【００１１】
ゴムユニットＡのリテーナー部２４は、実際には図１６、図１７のようにホイール側の取り付け部形状に合わせて面取りやコーナーＲ、２６をつける。
そして「すぐり穴」１２は、４角形だけではなく、楕円形、多角形、等、いろいろな形状が考えられる。（図１８）
また、外枠形状を「すぐり穴」に合わせて変えてもよい。（図１９）
タイプＡのゴムユニット１１は、セットした状態で取り付け荷重がかかっており、両側の壁が曲げられてＫ１のバネ力が発生している。（図２０）
このセット状態で、横力がかかると、両側の壁が剪断変形をおこして、Ｋ２のバネ力が発生する（図２１）。Ａタイプでは両側の壁がしっかりしているためＫ２は結構大きく、横力係数λは、0.5 〜1.0 位であると考えられる。
λの値は、このようなシンプルな断面形状の場合は、実験で簡単に求める事ができる。
また、この形状の圧縮変型は、計算も容易で、「すぐり」１２の効果が推定可能である。………これにより、問題点（Ｅ）が解消する。
（５−２）ゴムユニットの断面形状（タイプＢ）
Ｂタイプは、Ａタイプより横力の影響を少なくし（Ｋ２を小さくし）、ゴムの無理な変形を無くして耐久性を向上させることを狙ったものである。
Ｂタイプは、Ａタイプと同じように、車軸方向（ホイール幅方向）にすぐり穴１２を開けた断面形状を持っているが、リテーナー部２４とバネ部２５（弾性変形部）が分離しており（バネ部分離型）、その間を連結部２７でつないだ形をしている。（図２２）
この形状の断面に剪断力がかかると、Ａタイプのように両側の壁が剪断変形するのではなく、弾性変形部がわずかに伸びながら回転をする。（図２５）
この変形モードは、Ａタイプの剪断変形モードに比べて小さな力で済む。
従って横力バネＫ２は比較的小さく、λ=0.2〜0.7 位と推定される。
この弾性変形部形状は楕円または円形断面であり、「すぐり効果」の推定は容易である。
………これにより、問題点（Ｅ）が解消する。
【００１２】
Ｂタイプのａ〜ｃステージにおける変型モードと反力は、以下のようになる。
ａ．変型当初
図２２のように楕円形なので、リング部中央は圧縮力を受け、反力はやや大きめになる。したがって、バネはやや固い。
（Ａタイプよりは柔らかい。）
ｂ．使用範囲
弾性変形部が膨らんで、ほぼ円形断面になり、（図２３）「曲げ変形」要素が増えて  くるため、バネは柔らかくなる。
ｃ．使用範囲後半〜ストッパー
最大変型時には「すぐり穴」１２がつぶれて底付きするような設計としている。
従って、「圧縮変型」になって、バネは固くなり、また、ストロークを制限するストッパーの役割を果たす。（図２４）
実際の設計形状は、取り付け部形状に合わせて、リテーナー部分に「面取り」やコーナーＲを付けた図２６、図２７のような形になる。
また、弾性変形部２５は、この例の「楕円形断面」だけでなく、図２８、図２９にあるようないろいろな変化形が考えられる。
図２８は、折れ点を薄くして、曲げ変型を誘導したものであり、図２９は多角形断面にして、曲げ変型を誘導したものである。
（５−３）ゴムユニットの断面形状（タイプＣ）
タイプＣは、ゴムユニット１１の変形部分（バネ部２５）を薄くして、ダイアフラムまたはＳバネ型とし、曲げ点を多く作って（複数曲げ部型）、バネ常数の低下を図ったものである。このタイプのＫ２力は小さい。このタイプには、図３０〜図４１のような各種形状が考えられる。
【００１３】
《ダイアフラム式》
図３０〜図３２はダイアフラム式で、かつ、両端支持型の
ａ．変型当初
ｂ．使用範囲
ｃ．使用範囲後半〜ストッパー
を示す。
また、図３３〜図３５はダイアフラム式で、かつ、中央支持型の
ａ．変型当初
ｂ．使用範囲
ｃ．使用範囲後半〜ストッパー
を示す。
【００１４】
《Ｓバネ式》
図３６〜図３８はＳバネ式で、かつ、片端支持型の
ａ．変型当初
ｂ．使用範囲
ｃ．使用範囲後半〜ストッパー
を示す。
また、図３９〜図４１はＳバネ式で、かつ、中央支持型の
ａ．変型当初
ｂ．使用範囲
ｃ．使用範囲後半〜ストッパー
を示す。
（５−４）ゴムユニットの断面形状（タイプＤ）
タイプＤのゴムユニット１１は、「すぐり穴」１２の方向を９０度変え、図４２のように車軸に平行に延びる方向にしたものである（すぐり入り平板型）。ゴムユニット１１を圧縮すると、中間のゴム横棒（バー２８）が剪断方向に変形をするのでバネは柔らかく、かつ線形に変化する。（図４９、図５６参照）また、変型が大きくなると「すぐり穴」１２が潰れて、ストッパー機能を発揮する。
タイプＤは「すぐり穴」の入れ方によって、いろいろな変化型が考えられる。
代表的な２例を図４３〜図４９（２バータイプ）、および図５０〜図５６（４バータイプ）に示した。
「２バータイプ」は、側部にすぐり穴１２をもつバネ部２５の中央に連結部２７を設けてバネ部２５を２つのバー２８で形成したもので、バネ部（剪断変型部）２５の長さが十分とれるため、剪断変形に対する抗力が小さく、バネ常数は柔らかい。図４３、図４４は初期形状を示し、図４５、図４６はセット時を示し、図４７、図４８は短縮時を示す。
「２バータイプ」のバネ力変化は、図４９のように、初期形状から最短になるまで線形のバネ力変化をし、Ａ、Ｂタイプのように、当初やや固くなる特徴は無い。また、短縮時には「すぐり穴」１２がつぶれるため、剪断変形から圧縮変形に代わり、急に固くなる。つまり、ストッパー機能を持っている。このようなバネ特性は、Ｃタイプも同様である。
このタイプのＫ２力は、ゴムバー２８が「ねじれ変形」をおこすため、結構大きくなる。「４バータイプ」は、側部にすぐり穴１２をもつバネ部２５を２つ設け、各バネ部２５の中央に連結部２７を設けて、バネ部２５に４つのバー２８を形成したもので、剪断変形部の長さが短く、数が多い為、図５６に示すように、「２バータイプ」より剪断抗力が大きく、バネ常数は固くなる。また、Ｋ２力も大きくなる。図５０、図５１は初期形状を示し、図５２、図５３はセット時を示し、図５４、図５５は短縮時を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明のゴムユニット式弾性ホイールのゴムユニットの側面図である。
【図２】本発明のゴムユニット式弾性ホイールのゴムユニットの平面図である。
【図３】本発明のゴムユニット式弾性ホイールの正面図である。
【図４】本発明のゴムユニット式弾性ホイールの組立途中の分解図である。
【図５】本発明のゴムユニット式弾性ホイールの組立後の半断面図である。
【図６】本発明のゴムユニット式弾性ホイールの操舵モーメントを受けた時の半断面図である。
【図７】本発明のゴムユニット式弾性ホイールの操舵モーメントを受けた時のゴムユニットの一部の斜視図である。
【図８】中空タイヤ内の気柱振動を示す概略側面図である。
【図９】本発明のゴムユニット式弾性ホイールの振動を示す側面図である。
【図１０】本発明のゴムユニット式弾性ホイールの振動伝達倍率／周波数特性図である。
【図１１】本発明のゴムユニット式弾性ホイールのゴムユニットのバネ力を示す側面図である。
【図１２】本発明のゴムユニット式弾性ホイールのゴムユニットの非線型バネ特性図である。
【図１３】本発明のゴムユニット式弾性ホイールのタイプＡのゴムユニットの変形当初の側面図である。
【図１４】本発明のゴムユニット式弾性ホイールのタイプＡのゴムユニットの使用範囲にある状態の側面図である。
【図１５】本発明のゴムユニット式弾性ホイールのタイプＡのゴムユニットのストッパー領域にある状態の側面図である。
【図１６】本発明のゴムユニット式弾性ホイールのタイプＡのゴムユニットのコーナＲをもつ場合の側面図である。
【図１７】図１６のゴムユニットの平面図である。
【図１８】本発明のゴムユニット式弾性ホイールのタイプＡのゴムユニットの、すぐりが多角形の場合の側面図である。
【図１９】本発明のゴムユニット式弾性ホイールのタイプＡのゴムユニットの、外枠形状を図１６と変えた場合の側面図である。
【図２０】本発明のゴムユニット式弾性ホイールのタイプＡのゴムユニットの、ホイールへのセット時の側面図である。
【図２１】本発明のゴムユニット式弾性ホイールのタイプＡのゴムユニットの、横力がかかった時の側面図である。
【図２２】本発明のゴムユニット式弾性ホイールのタイプＢのゴムユニットの変形当初の側面図である。
【図２３】本発明のゴムユニット式弾性ホイールのタイプＢのゴムユニットの使用範囲にある状態の側面図である。
【図２４】本発明のゴムユニット式弾性ホイールのタイプＢのゴムユニットのストッパー領域にある状態の側面図である。
【図２５】本発明のゴムユニット式弾性ホイールのタイプＢのゴムユニットの、剪断力がかかった時の側面図である。
【図２６】本発明のゴムユニット式弾性ホイールのタイプＢのゴムユニットのコーナＲをもつ場合の側面図である。
【図２７】図２６のゴムユニットの平面図である。
【図２８】本発明のゴムユニット式弾性ホイールのタイプＢのゴムユニットの、折れ点を薄くして曲げ変形を誘導した場合の側面図である。
【図２９】本発明のゴムユニット式弾性ホイールのタイプＢのゴムユニットの、多角形断面にして曲げ変形を誘導した場合の側面図である。
【図３０】本発明のゴムユニット式弾性ホイールのタイプＣのダイアフラム式でかつ両端支持の場合のゴムユニットの変形当初の側面図である。
【図３１】本発明のゴムユニット式弾性ホイールのタイプＣのダイアフラム式でかつ両端支持の場合のゴムユニットの使用範囲にある状態の側面図である。
【図３２】本発明のゴムユニット式弾性ホイールのタイプＣのダイアフラム式でかつ両端支持の場合のゴムユニットのストッパー領域にある状態の側面図である。
【図３３】本発明のゴムユニット式弾性ホイールのタイプＣのダイアフラム式でかつ中央支持の場合のゴムユニットの変形当初の側面図である。
【図３４】本発明のゴムユニット式弾性ホイールのタイプＣのダイアフラム式でかつ中央支持の場合のゴムユニットの使用範囲にある状態の側面図である。
【図３５】本発明のゴムユニット式弾性ホイールのタイプＣのダイアフラム式でかつ中央支持の場合のゴムユニットのストッパー領域にある状態の側面図である。
【図３６】本発明のゴムユニット式弾性ホイールのタイプＣのＳバネ式でかつ片端支持の場合のゴムユニットの変形当初の側面図である。
【図３７】本発明のゴムユニット式弾性ホイールのタイプＣのＳバネ式でかつ片端支持の場合のゴムユニットの使用範囲にある状態の側面図である。
【図３８】本発明のゴムユニット式弾性ホイールのタイプＣのＳバネ式でかつ片端支持の場合のゴムユニットのストッパー領域にある状態の側面図である。
【図３９】本発明のゴムユニット式弾性ホイールのタイプＣのＳバネ式でかつ中央支持の場合のゴムユニットの変形当初の側面図である。
【図４０】本発明のゴムユニット式弾性ホイールのタイプＣのＳバネ式でかつ中央支持の場合のゴムユニットの使用範囲にある状態の側面図である。
【図４１】本発明のゴムユニット式弾性ホイールのタイプＣのＳバネ式でかつ中央支持の場合のゴムユニットのストッパー領域にある状態の側面図である。
【図４２】本発明のゴムユニット式弾性ホイールのタイプＤのゴムユニットの斜視図である。
【図４３】本発明のゴムユニット式弾性ホイールのタイプＤの２バータイプの初期状態にあるゴムユニットの側面図である。
【図４４】図４３のゴムユニットの正面図である。
【図４５】本発明のゴムユニット式弾性ホイールのタイプＤの２バータイプのセット時のゴムユニットの側面図である。
【図４６】図４５のゴムユニットの正面図である。
【図４７】本発明のゴムユニット式弾性ホイールのタイプＤの２バータイプの短縮時のゴムユニットの側面図である。
【図４８】図４７のゴムユニットの正面図である。
【図４９】本発明のゴムユニット式弾性ホイールのタイプＤの２バータイプのゴムユニットの力／長さ特性図である。
【図５０】本発明のゴムユニット式弾性ホイールのタイプＤの４バータイプの初期状態にあるゴムユニットの側面図である。
【図５１】図５０のゴムユニットの正面図である。
【図５２】本発明のゴムユニット式弾性ホイールのタイプＤの４バータイプのセット時のゴムユニットの側面図である。
【図５３】図５２のゴムユニットの正面図である。
【図５４】本発明のゴムユニット式弾性ホイールのタイプＤの４バータイプの短縮時のゴムユニットの側面図である。
【図５５】図５４のゴムユニットの正面図である。
【図５６】本発明のゴムユニット式弾性ホイールのタイプＤの４バータイプのゴムユニットの力／長さ特性図である。
【図５７】従来のゴム接着式弾性ホイールの周方向の一部分の断面図である。
【図５８】従来のすぐりゴム式弾性ホイールの周方向の一部分の断面図である。
【図５９】従来のバネユニット式弾性ホイールの周方向の一部分の断面図である。
【図６０】従来のゴム接着式弾性ホイールの分解断面図である。
【図６１】従来のゴム接着式弾性ホイールの操舵時のゴム部の断面図である。
【図６２】従来のゴム接着式弾性ホイールの上下動／時間特性図である。
【図６３】従来のストッパ付きゴム接着式弾性ホイールの半断面図である。
【図６４】従来のすぐりゴム式弾性ホイールの１つのすぐり部の斜視図である。
【図６５】従来のすぐりゴム式弾性ホイールの操舵時の半断面図である。
【図６６】従来のすぐりゴム式弾性ホイールの剪断変位時の側面図である。
【図６７】従来のすぐりゴム式弾性ホイールのすぐり入りゴムの荷重−変位特性図である。
【図６８】従来のバネユニット式弾性ホイールのバネユニットの側面図である。
【図６９】従来のバネユニット式弾性ホイールの分解半断面図である。
【符号の説明】
【００１６】
１０  ゴムユニット式弾性ホイール
１１  ゴムユニット
１２  すぐり（「すぐり穴」ともいう）
１３  ディスク
１４  リム
１５  ディスク突起
１６  リム突起
１７  第１のブッシュ
１８  第２のブッシュ
１９  第１の止め金具
２０  第２の止め金具
２１  サイドリング
２２  横力支持機構
２３  タイヤ
２４  リテーナ部
２５  バネ部（弾性変形部）
２６  コーナＲ
２７  連結部
２８  バー
【図１】
2005104420.tif 000006
【図２】
2005104420.tif 000007
【図３】
2005104420.tif 000008
【図４】
2005104420.tif 000009
【図５】
2005104420.tif 000010
【図６】
2005104420.tif 000011
【図７】
2005104420.tif 000012
【図８】
2005104420.tif 000013
【図９】
2005104420.tif 000014
【図１０】
2005104420.tif 000015
【図１１】
2005104420.tif 000016
【図１２】
2005104420.tif 000017
【図１３】
2005104420.tif 000018
【図１４】
2005104420.tif 000019
【図１５】
2005104420.tif 000020
【図１６】
2005104420.tif 000021
【図１７】
2005104420.tif 000022
【図１８】
2005104420.tif 000023
【図１９】
2005104420.tif 000024
【図２０】
2005104420.tif 000025
【図２１】
2005104420.tif 000026
【図２２】
2005104420.tif 000027
【図２３】
2005104420.tif 000028
【図２４】
2005104420.tif 000029
【図２５】
2005104420.tif 000030
【図２６】
2005104420.tif 000031
【図２７】
2005104420.tif 000032
【図２８】
2005104420.tif 000033
【図２９】
2005104420.tif 000034
【図３０】
2005104420.tif 000035
【図３１】
2005104420.tif 000036
【図３２】
2005104420.tif 000037
【図３３】
2005104420.tif 000038
【図３４】
2005104420.tif 000039
【図３５】
2005104420.tif 000040
【図３６】
2005104420.tif 000041
【図３７】
2005104420.tif 000042
【図３８】
2005104420.tif 000043
【図３９】
2005104420.tif 000044
【図４０】
2005104420.tif 000045
【図４１】
2005104420.tif 000046
【図４２】
2005104420.tif 000047
【図４３】
2005104420.tif 000048
【図４４】
2005104420.tif 000049
【図４５】
2005104420.tif 000050
【図４６】
2005104420.tif 000051
【図４７】
2005104420.tif 000052
【図４８】
2005104420.tif 000053
【図４９】
2005104420.tif 000054
【図５０】
2005104420.tif 000055
【図５１】
2005104420.tif 000056
【図５２】
2005104420.tif 000057
【図５３】
2005104420.tif 000058
【図５４】
2005104420.tif 000059
【図５５】
2005104420.tif 000060
【図５６】
2005104420.tif 000061
【図５７】
2005104420.tif 000062
【図５８】
2005104420.tif 000063
【図５９】
2005104420.tif 000064
【図６０】
2005104420.tif 000065
【図６１】
2005104420.tif 000066
【図６２】
2005104420.tif 000067
【図６３】
2005104420.tif 000068
【図６４】
2005104420.tif 000069
【図６５】
2005104420.tif 000070
【図６６】
2005104420.tif 000071
【図６７】
2005104420.tif 000072
【図６８】
2005104420.tif 000073
【図６９】
2005104420.tif 000074