(57)【要約】【課題】本発明は、簡単な構造でタイヤ温度を上げて転がり摩擦を低減できる車両用ホイールを提供することを目的とする。【解決手段】リム１１の外周面１１ｄの全面には、厚さ５〜４０μｍのクリア塗装の下塗り層１３が形成され、更に、タイヤ２０のビード部２１ａが密着するビードシート部１１ａ及びリムフランジ部１１ｂ（密着部）をマスキングして、外周面１１ｄの内の前記密着部を除く全周面に対して、その上に厚さ５０〜５００μｍの遮熱断熱コーティングを施して遮熱断熱層１４を形成する。遮熱断熱層１４は、タイヤ空気室ＭＣの空気と接するリム１１の外周面１１ｄにおいて、タイヤ空気室ＭＣの空気及びタイヤ２０内面からリム１１への熱伝達を抑制するためのものであり、それらからの熱放射に対する反射性、断熱性、伝達された熱を赤外線、遠赤外線等の長波長で放射する長波放射性に優れ、且つ、高い断熱性を有するものが望ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リム外周面のタイヤ空気室の空気が接する部位全面を遮熱断熱コーティングしたことを特徴とする車両用ホイール。
【請求項２】
遮熱断熱コーティングの際にリム外周面のうちタイヤビード部が当接する部分をマスキング処理して、前記遮熱断熱コーティングを施してから、前記マスキング処理を除去することを特徴とする請求項１に記載の車両用ホイールにおける遮熱断熱コーティング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のタイヤの転がり抵抗低減技術及びその加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両のタイヤ温度を上げると転がり抵抗が低減し、車両の燃費性能を向上させることができるとともに、タイヤトレッド部のグリップ力を向上させることが知られている。そして、特許文献１には、車両用ホイールのリム外周面の周方向全周にわたる発熱体を、ホイール幅方向の中心寄りに、発熱体からの熱をリム側に逃がさないようにするための断熱材を介して配置する技術が記載されている。
【特許文献１】特開平５−１６６２３号公報（図３、段落００２０，００２１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、発熱体にタイヤ空気室外の電力供給手段、例えば、ホイールキャップに取り付けた太陽電池から電力を供給する構成であり、複雑な構成となっている。又、リム外周面に取り付けた発熱体によりタイヤ空気室内の空気を折角加熱しても、リム外周面の発熱体が配置されていない、タイヤ空気室内の空気と接するリム外周面から車両用ホイール側に熱が逃れ、大気中に放熱されてしまい、加熱効率が悪いという課題があった。
また、ウェル部の段差がなくなってしまい、タイヤの装着が困難であるという課題があった。
【０００４】
本発明は、前記した従来の課題を解決するものであり、簡単な構造でタイヤ温度を上げて転がり摩擦を低減できる車両用ホイール及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題を解決するために、本発明は、リム外周面のタイヤ空気室の空気が接する部位全面を遮熱断熱コーティングしたことを特徴とする。
【０００６】
本発明よれば、車両走行により路面との摩擦でタイヤ温度が上昇して、更にその熱がタイヤ空気室内の空気に伝達され、タイヤ空気室内の空気温度が上昇したときに、タイヤ空気室内の空気が車両用ホイールのリム外周面部と接する部位を通じて、熱がリム、ディスクを経て大気中に放熱されるのを抑制できる。
【０００７】
また、このような車両用ホイールへの遮熱断熱コーティングの際には、リム外周面のうちタイヤビード部が当接する部分をマスキング処理して、遮熱断熱コーティングを施してから、マスキング処理を除去することが望ましい。
【０００８】
リム外周面のうちタイヤビード部が当接する部分をマスキングして遮熱断熱コーティングをするので、タイヤビード部が当接する部分、つまりリム外周面のビードシート部には遮熱断熱コーティングがなされず、タイヤビード部とリムとの密着性が維持される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、車両走行状態のタイヤ温度を増加させることができ、転がり抵抗を低減でき、燃費性能を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施形態に係る車両用ホイールについて図を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
図１を参照して本実施形態における車両用ホイールについて説明する。
図１は、本実施形態に係る車両用ホイールにタイヤを装着した車輪の要部正面断面図である。
図１に示すように、車両用ホイール１０は、タイヤ２０を装着するためのリム１１と、このリム１１を図示しないハブに連結するためのディスク１２とから構成される。
【００１２】
図１に示すように、リム１１は、ホイール幅方向の両端部に形成されるビードシート部１１ａ，１１ａと、このビードシート部１１ａ，１１ａからホイール径方向外側に向けてＬ字状に屈曲したリムフランジ部１１ｂ，１１ｂと、ビードシート部１１ａ，１１ａ間においてホイール径方向内側に窪んだウェル部１１ｃと、を有する。
【００１３】
ビードシート部１１ａには、タイヤ２０のビード部２１ａが装着される。これにより、リム１１の外周面１１ｄとタイヤ２０の内周面との間に環状の密閉空間からなるタイヤ空気室ＭＣが形成される。
なお、タイヤ２０に関して、符号２１はタイヤ本体を、符号２２はインナライナを、符号２１ｂはトレッド部を示す。
【００１４】
ウェル部１１ｃは、タイヤ２０をリム１１に組み付けるリム組時に、タイヤ２０のビード部２１ａ，２１ａを落とし込むために設けられている。
【００１５】
ディスク１２は、図１に示すように、リム１１の車両外側の端部からホイール径方向内側に連続して形成される。リム１１とディスク１２とは、例えば、アルミニウム合金、マグネシウム合金等の軽量高強度材料等から製造される。
なお、これらの材料は限定されるものではなく、スチール（鋼）等から形成されるものであっても良い。また、車両用ホイール１０は、スポークホイールであっても良い。
【００１６】
そして、ビードシート部１１ａ、リムフランジ部１１ｂ、ウェル部１１ｃを含むリム１１の外周面１１ｄの全面には、厚さ５〜４０μｍのクリア塗装の下塗り層１３が形成され、更に、タイヤ２０のビード部２１ａが密着するビードシート部１１ａ及びリムフランジ部１１ｂ（密着部）をマスキングして、外周面１１ｄの内の前記密着部を除く全周面に対して、その上に厚さ５０〜５００μｍの遮熱断熱コーティングを施して遮熱断熱層１４を形成する。
【００１７】
下塗り層１３は、リム１１の外周面１１ｄの耐食性を向上し、ビード部２１ａと外周面１１ｄとの密着性を向上させるために形成するものであり、ウレタン系、エポキシ系、アクリル系、フッ素系等の熱伝導率の小さい塗装材やその配合が望ましい。この塗装には電着塗装や粉体塗装が用いられる。
【００１８】
遮熱断熱層１４は、タイヤ空気室ＭＣの空気と接するリム１１の外周面１１ｄにおいて、タイヤ空気室ＭＣの空気及びタイヤ２０内面からリム１１への熱伝達を抑制するためのものであり、それらからの熱放射に対する反射性、断熱性、伝達された熱を赤外線、遠赤外線等の長波長で放射する長波放射性に優れ、且つ、高い断熱性を有するものが望ましい。
遮熱断熱層１４は、遮熱性と断熱性を有する無機材料（フィラー）を有機材料（樹脂又はゴム）に配合した塗装材で形成する。ばね下重量の増加を最小限に抑えるために、より薄く軽量にコーティングするには、中空の微小無機フィラーを使用するのが望ましい。また、遮熱断熱性能の確保と同時にタイヤ組込み工程での衝撃や、削り傷に耐える程度の強度と対磨耗性が確保できる中空の微小無機フィラーの選定が必要である。
【００１９】
以下に、遮熱断熱層を形成する塗装材について詳細に説明する。
ここでは、水溶性塗料を例に説明する。表１は塗装材の配合比（％）を容積比で示したものである。
遮熱断熱層１４を形成するための塗装材は、特開平１１−３２３１９７号公報にも記載されているように、低熱伝導度（高断熱性）とするには中空粒子を稠密に分散させたものが適している。そして、中空粒子としては、強度が高く塗料との混練過程、塗装工程、タイヤ組み込み工程でも破壊されず、中空粒子内に塗料が入りこまない（多孔質やオープンポア構造でない中空体）ものが適している。その候補としては、前記した中空の微小無機フィラーとして、高強度のセラミック中空粒子（以下、セラミックバルーンと称する）が挙げられ、セラミックの組成としては、例えば、ジルコニア、チタニア複合物、ホウ化ケイ素系セラミックが挙げられる。
【００２０】
【表１】
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【００２１】
ちなみに、本実施形態で用いるセラミックバルーンとしては、中空部が大気または別の気体である中空粒子、あるいは中空部が真空である真空中空粒子を用いることが断熱性の観点から好ましい。その中でも、真空中空粒子が、断熱性の点からみて好適に用いられる。
なお、ここでいう真空とは雰囲気圧よりも気圧が低い状態をいい、絶対真空を意味するものではない。
【００２２】
また、セラミックバルーンは透明もしくは半透明であることが重要であり、透明または半透明であることによって、バルーンの中に入射した光（赤外線、遠赤外線、近赤外線等）を反射させることができる。
更に、半透明よりも透明である方がより反射性に優れており好ましい。また、透明もしくは半透明であれば無色である必要はなく、色が付いていてもよい。このような条件に対し、前記したセラミックの中でもホウ化ケイ素系セラミックは高い透明性を有するため、最も好適である。セラミックバルーンの粒子径は５〜１５０μｍのものを用いる。この粒子径範囲は経験上、塗膜外観、塗装作業性、塗膜物性、および遮熱機能性の点から最適の範囲である。
【００２３】
また、用いるセラミックバルーンの粒子径分布は広いほうが好ましい。つまり、大きい粒子径から小さい粒子径までの異なる粒子径を幅広く有するセラミックバルーンを用いるのが良い。そのような場合、塗膜中でのセラミックバルーンの稠密積層状態は大きい粒子径を有するセラミックバルーンの間の隙間に小さい粒子径のセラミックバルーンが入り込み、セラミックバルーン間の隙間をより小さくする。つまり、セラミックバルーンをより稠密に配列させることができる。そのため塗膜としての反射性、断熱性をより高めることができる。
【００２４】
更に、セラミックバルーンは高い長波放射率を有する。長波放射率とは、吸収した熱を赤外線として再び放射するときの変換効率である。従って、このようなセラミックバルーンを稠密積層配列させた塗膜は高い効率で赤外線を放射する。
【００２５】
このようなセラミックバルーンを塗膜の中に稠密に分散させるために、構造保持材として、アクリル系ポリマとシリカ粒子を用いる。アクリル系ポリマとしては塗料用合成樹脂として設計された各種アクリルモノマの共重合体を用いることができる。そして、アクリル系ポリマは、エマルションの形で塗膜形成材の中に混合して用いられる。
これら、構造保持材としてのアクリル系ポリマとシリカ粒子は、特開平１１−３２３１９７号公報の段落［００２６］，［００２７］に記載されているように、溶液に分散させたときに、分子間の水素結合、配位結合、ファンデルワールス力などの非共有結合によっていわゆる足場構造を形成し、この足場構造が形成されている溶液中にセラミックバルーン等の粒子を存在させると、セラミックバルーンは足場構造の中に取り込まれた状態となり、溶液中においてバブルの均一分布状態が保持される。
【００２６】
セラミックバルーンの均一分布状態は継続的に維持されたまま溶媒が蒸発するため、最終的にはセラミックバルーンが塗膜の中で稠密積層配列した状態が得られる。ここで稠密積層配列とは、セラミックバルーン同士が３次元的に接近し、密に固定された状態をいう。従って、下塗り層１３は多重のセラミックバルーンで覆われることになる。
【００２７】
本実施形態における塗装材は、以上の構造保持剤、セラミックバルーンの他、通常用いられる各種塗膜形成材、溶媒、顔料、添加剤を含有することができる。塗膜形成材としては、ここでは、例えば、アクリル樹脂が、溶媒としては、水が用いられ、顔料としては、無機顔料である二酸化チタン（チタン白）が隠蔽剤として用いられ、添加剤としては、分散剤、消泡剤、粘度調整剤等が用いられている。
なお、（Ｃｏ，Ｆｅ）（Ｆｅ，Ｃｒ）２Ｏ４やＣｒ２Ｏ３等の赤外線反射複合酸化物系黒顔料を加えても良い。
【００２８】
前記した表１に記載のように塗装材の原料にセラミックバルーン用いることにより０．０３Ｗ／ｍ・Ｋの遮熱断熱性能が得られる。
【００２９】
ちなみに、遮熱断熱層１４は、下塗り層１３の塗装が完了した車両用ホイール１０において、リム１１のビードシート部１１ａからリムフランジ部１１ｂにかけての外周面１１ｄに図示しないマスキングテープを貼付するマスキング処理をし、その後前記した表１の塗料を塗布する。
このとき、ホイール周方向の一方側やホイール幅方向の一方側に塗膜が偏らないようにすることが必要である。例えば、冶具を用いてホイール中心軸を水平に保った状態の車両用ホイール１０を、ホイール中心軸周りにゆっくり回転させながら塗布し、且つ、乾燥状態がある程度進み、垂れがなくなるまでその回転を維持する手法や、塗装を数回に分け、塗布した表面を乾燥させてから次の塗装を行なう手法等により、より均一な層となる工程が好ましい。
また、車両用ホイール１０を水平に寝かせた状態にして、塗装を数回に分け、塗布した表面を乾燥させてから次の塗装を行なっても良い。
このようにすることで、ホイール周方向の一方側やホイール幅方向の一方側に塗装材が偏ることや、ウェル部１１ｃからビードシート部１１ａに至るホイール径方向外方側への立ち上がり部分の塗膜が薄くなって、ウェル部１１ｃに偏ることが防止できる。
【００３０】
ある程度表面が乾燥した半乾燥状態で、前記したマスキングテープを剥がし、遮熱断熱層１４の塗装処理が完了し、後は、完全乾燥を行う。
【００３１】
図２は、走行中のタイヤ空気室からの熱の伝達経路を示し、（ａ）は比較例の遮熱断熱層を有しない車両用ホイールの場合を、（ｂ）遮熱断熱層を有する本実施形態における車両用ホイールの場合を説明する図である。図３は、車両が走行開始後のタイヤのトレッド部の温度の時間推移を説明する図である。
なお、図２では、クリア塗装の下塗り層１３は表示上省略してある。
【００３２】
車両が走行を始めるとトレッド部２１ｂが路面との摩擦で発熱し、又、転がり摩擦によりタイヤ２０のショルダ部、サイド部等も撓みを繰り返して発熱したり、熱伝導により加熱されたりする。
比較例の遮熱断熱層を有しない車両用ホイール１０Ａの場合、タイヤ２０の自己発熱による熱は、以下の３つの経路で放熱される。
（１）矢印Ａで示したようにタイヤ２０の表面から大気に放熱
（２）矢印Ｂ示したようにビード部２１ａから、ビードシート部１１ａを経て、リム１１、ディスク１２を介して大気に放熱
（３）矢印Ｃで示したようにタイヤ空気室ＭＣ内の空気を加熱して、リム１１を経て、ディスク１２を介して大気に放熱
【００３３】
これに対し、本実施形態の車両用ホイール１０では、（１）、（２）の放熱の経路は車両用ホイール１０Ａの場合と同じであるが、（３）の経路に対しては、遮熱断熱層１４が矢印ＲＣに示すようにタイヤ空気室ＭＣからの熱伝達を反射し、且つ、高い断熱性能を示しているのでタイヤ空気室ＭＣの温度が比較例の車両用ホイール１０Ａの場合よりも増加する。
【００３４】
これは、計算によってもシミュレーションすることができる。図３のグラフは、縦軸がタイヤ２０のトレッド部２１ｂの温度を、横軸が車両が走行開始してからの経過時間をあらわしたものであり、曲線ｌ１は、遮熱断熱層１４を有する場合、曲線ｌ２は、遮熱断熱層１４を有しない場合を示している。ここでは、遮熱断熱層１４の条件を、表１に示す配合のものを厚さ４００μｍとし、遮熱断熱性能が０．０３Ｗ／ｍ・Ｋ以下を達成しているとしている。
この場合、タイヤトレッド部温度が２〜３℃比較例の曲線ｌ２より高くすることができることがわかった。
その結果、転がり抵抗がその分低下し、燃費が向上する。
【００３５】
また、ビードシート部１１ａのタイヤ２０のビード部２１ａが当接する部分には、遮熱断熱層１４を設けていない。走行時にはビード部２１もビードシート部１１ａ上でこじるように動くので、セラミックバルーンを含む遮熱断熱層１４をビード部２１ａが当接する部分にまでコーティングしてあると、遮熱断熱層１４を剥がしたり、それに含まれるセラミックバルーンを破壊したりする可能性があり、リム１１とビード部２１ａとの密着性が損なわれ、空気もれの原因になる。本実施形態では、遮熱断熱層１４をビード部２１ａが当接する部分にまでコーティングしてないので、そのような不都合は生じない。
【００３６】
ちなみに、タイヤ２０の図示省略のビードワイヤ周りの熱は、ビードシート部１１ａを経て、リム１１、ディスク１２を介して大気に放熱されるので、ビード部２１ａの温度が高温になりすぎることは回避できる。
【００３７】
また、背景技術の段落に記載した特許文献１の技術のように断熱材がウェル部１１ｃを占有してしまうようなことが無いので、タイヤ交換等が容易に行なえる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本実施形態に係る車両用ホイールにタイヤを装着した車輪の要部正面断面図である。
【図２】走行中のタイヤ空気室からの熱の伝達経路を示し、（ａ）は比較例の遮熱断熱層を有しない車両用ホイールの場合を、（ｂ）遮熱断熱層を有する本実施形態における車両用ホイールの場合を説明する図である。
【図３】車両が走行開始後のタイヤのトレッド部の温度の時間推移を説明する図である。
【符号の説明】
【００３９】
１０    車両用ホイール
１１    リム
１１ａ  ビードシート部
１１ｂ  リムフランジ部
１１ｃ  ウェル部
１１ｄ  外周面
１２    ディスク
１３    下塗り層
１４    遮熱断熱層
２０    タイヤ
２１ａ  ビード部（タイヤビード部）
２１ｂ  トレッド部
ＭＣ    タイヤ空気室
【図１】
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【図２】
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【図３】
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