JP2008143286A - 車両用ホイールとその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高い操縦安定性を確保しつつ車両への振動を抑制し、乗り心地がよく、車内騒音の低減を実現でき、溶接などによる欠陥がおきにくく、高い生産性と製造時の作りやすさを極力実現した車両用ホイールとその製造方法を提供する。
【解決手段】リム外周面４上に複数の副気室を備えた車両用ホイールの製造方法において、別体で複数の蓋部材１２を形成し、ホイール軸方向１９に勾配面を少なくとも一部有したリム外周面４上において隣接する複数の蓋部材間を環状に係止して環状蓋部材１３を得、環状蓋部材１３を勾配面に対してホイール軸方向１９に押し当てて環状蓋部材１３にホイール周方向２４の張力を生じさせながら複数の副気室３を得る。
【選択図】図２

Description

本発明は、タイヤを取り付ける車両用ホイールとその製造方法に関し、詳しくは高い操縦安定性を確保しつつ車両に伝達される振動を抑制し、乗り心地の向上、車内騒音の低減等を実現できる車両用ホイールを高い生産性で得ることができるとともに、溶接欠陥などによる故障が低減し、製造時の作りやすさ等を実現した車両用ホイールとその製造方法に関する。

近年、自動車、特に、高級車とされる自動車においては、操縦安定性と車内空間の快適さとが共に求められている。このため、いわゆる足回りと呼ばれるタイヤ、車両用ホイール、サスペンション等においては、例えば、サスペンションのアクティブ制御技術、防振ゴムやタイヤの構造の改良技術等が開発されてきている。

車両用ホイールに関しても種々の改良がなされており、例えば、車内騒音に対して、その大きな要因であるタイヤ空洞共鳴音を抑えるべく、副気室をリムホイール内に設け、この副気室とタイヤ内部主気室と連通させる連通孔の寸法を調整することによりヘルムホルツ共鳴吸音器として作用させる車両用ホイール等が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

例えば、特許文献１に示すリムホイールは、リムとリムの径方向外側に配置される複数の蓋部材との間に形成され、周方向に間隔をあけて設けられた複数の隔壁により分割された複数の副気室と、リムまたは蓋部材の少なくとも一方に設けられ、底部位置がビードシートよりも径方向内側に位置する凹状のウエル部と、タイヤ主副気室と副気室と連通させる連通部とを備えたものであり、副気室と連通部とでヘルムホルツ共鳴吸音器を構成したものである。
特開２００２−７９８０２号公報

しかしながら、特許文献１に示すリムホイールは、副気室を構成する蓋部材と隔壁とが溶接等によって接合されたものであり、この接合部分において、自動車の走行時の振動に耐え得る機械的強度を確保することが困難であるという問題があった。また、蓋部材と隔壁を溶接等で接合する場合に十分な共鳴吸音効果を得るためには、副気室の気密性の確保が必要であり、極めて高度な溶接技術が必要となるため、実際に特許文献１に示すリムホイールを工業的に製造することは困難であるという問題があった。

また、溶接に伴う熱によって構成部材の材質的な劣化や、構造的な歪みが生じる。また更に、溶接材料の分布が溶接の始点と終点とで多くなる等、一様にすることは困難であった。溶接材料自体の重量増加も考慮する必要がある。そのため、リムホイールの強度や真円度が低下し、バランス不良を起こすという問題や、副気室の体積の精度が低下することによる吸音効果の減少といった問題があった。これらの問題を抑制するためには作業性の悪化、生産工程の増加、コストの上昇等が避けられない。

本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、高い操縦安定性を確保しつつ車両への振動を抑制し、乗り心地がよく、車内騒音の低減を実現でき、溶接などによる欠陥がおきにくく、高い生産性と製造時の作りやすさを極力実現した車両用ホイールとその製造方法を提供することにある。

本発明者は、上記課題を解決するため、鋭意検討した結果、以下の構成を採用することにより上記課題を達成することを見出し、本発明を完成するに至った。即ち、本発明は、下記に示す通りである。

［１］ リム外周面上に複数の副気室を備えた車両用ホイールの製造方法において、別体で複数の副気室部材を形成し、リム外周面上において隣接する複数の副気室部材間を係止して環状副気室部材を得、リム外周面にて固定して複数の副気室を得る車両用ホイールの製造方法。

［２］ リム外周面上に複数の副気室を備えた車両用ホイールの製造方法において、別体で複数の副気室部材を形成し、ホイール軸方向に勾配面を少なくとも一部有したリム外周面上において隣接する複数の副気室部材間を係止して環状副気室部材を得、環状副気室部材を勾配面に対してホイール軸方向に押し当てて環状副気室部材間に周方向の張力を生じさせながら固定して複数の副気室を得る車両用ホイールの製造方法。

［３］ 該副気室部材が、該リム外周面と接する面において開口部を有した蓋部材である［１］又は［２］に記載の車両用ホイールの製造方法。

［４］ リム外周面上に複数の副気室を備えた車両用ホイールであって、別体で形成された隣接する複数の副気室部材間が、環状に係止されてなる複数の副気室を備えた車両用ホイール。

［５］ リム外周面上に複数の副気室を備えた車両用ホイールであって、別体で形成された隣接する複数の副気室部材間が、ホイール軸方向に勾配面を少なくとも一部有したリム外周面上にて環状に係止されてなる複数の副気室を備えた車両用ホイール。

［６］ リム外周面上に複数の副気室を備えた車両用ホイールであって、別体で形成された隣接する複数の副気室部材間が、ホイール軸方向に勾配面を少なくとも一部有したリム外周面上にて周方向の張力を生じた状態で環状に係止されてなる複数の副気室を備えた車両用ホイール。

［７］ 該副気室部材が、該リム外周面と接する面において開口部を有した蓋部材である［４］〜［６］のいずれかに記載の車両用ホイール。

［８］ 該副気室にタイヤ装着側の表面へ連通する連通孔を一つ以上備え、該副気室と該連通孔とによって共鳴吸収を可能とした請求項［４］〜［７］のいずれかに記載の車両用ホイール。

［１］の構成によれば、環状の副気室部材が、リム外周面上にて副気室部材間を連結して得られるため、ツーピースタイプのホイールでなく、鋳造一体型の車両用ホイールの場合であっても形成することが可能である。このことから、溶接や、ビス止め等がほとんど必要ないため、作業工数の低減が可能である。また、溶接等をほとんど用いないために前述の溶接に伴う諸問題を回避することができる。また更に、副気室部材を別体で形成する材料として熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等を用いれば、副気室内部の体積精度を確保した上で安価に製造することができるため、生産性が高いという利点がある。その際、係止部は副気室部材間を係止するための強度が要求されるため、金属性であることが好ましい。

［２］の構成によれば、ホイール軸方向に勾配面を少なくとも一部有したリム外周面上に隣接する複数の副気室部材間を環状に係止するため、ホイールの径が小さい外周面上にて係止することができる。このため、環状副気室部材を得ることが容易であり、作業性に優れている。また更に、環状副気室部材を勾配面に対してホイール軸方向に押し当てて環状副気室部材に周方向の張力を生じさせながら固定するために、位置決めが容易であり作業性に優れている。その際、係止部には副気室部材間を係止した状態で周方向の張力が発生するため、充分な引張り強度が要求される。このため、係止部は金属性であることが好ましい。

［３］の構成によれば、該副気室部材が、該リム外周面と接する面において開口部を有した蓋状であるため、金属板をプレス加工等により成形する事で得られる。このため、副気室部材を成形することが容易である。また、周方向の張力が生じているため、蓋部材と、リム外周面とで形成される複数の副気室の気密性が確保されている。

以上のように、本発明によれば、高い操縦安定性を確保しつつ車両に伝達される振動を抑制し、乗り心地の向上、車内騒音の低減等を実現でき、溶接欠陥などによる故障の低減した車両用ホイールを高い生産性で得ることが出来る。

以下、図面を参照して、本発明の製造方法をその実施形態に基づいて説明するが、本発明は、これに限定されて解釈されるものではなく、本発明の範囲を逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて、種々の変更、修正、改良を加え得るものである。

本発明に係る車両用ホイールにおいては、副気室部材が図１４で示されるような、空洞２６を有した内部が中空の副気室部材２５であっても良いが、図３で示されるような蓋部材１２である場合で説明する。別体で形成された隣接する複数の蓋部材１２が、図７に示されるホイール軸方向１９に勾配面１８を少なくとも一部有したリム外周面４上において、図６に示されるように環状に係止されており、複数の蓋部材１２の開口部２０がリム外周面４で閉じられることにより複数の副気室３が形成されている。図８はリム周辺部分を拡大した断面図であり、形成された副気室３を示す。

本発明において、「係止する」とは、部材間が、一方の係止部と他方の係止部とが、引っ掛かけて留めることを言い、部材間が緩むことがあっても、外れることがあっても良いものとする。ただし、部材間に張力を生じさせたり、リング等で固定することで、緩むことや外れることがない状態を生じさせることができるものとする。また、「ホイール周方向」とは、図１中の矢印で示されるホイール周方向２４を示し、「ホイール軸方向」とは、図２中の矢印で示されるホイール軸方向１９を示す。

以下、本発明に係る車両用ホイールの製造方法をより詳しく説明する。
図１は、本発明の製造方法により製造された車両用ホイールを模式的に示す平面図である。また、図２は、本発明の車両用ホイールを模式的に示す断面図であり、図３はホイール周方向の両端に係止部８、９を有し、リム外周面に接する側において開口部２０を有する蓋部材１２の一例を示す断面図である。なお、以下の実施形態においては、図３の蓋部材１２を４つ用いて、図１に示すように４つの副気室を備えた車両用ホイールを作製している。

まず、別体で図３に示されるような複数の蓋部材１２を形成する。次に、図７に示されるようにホイール軸方向１９に勾配面１８を少なくとも一部有したリム外周面４上にて隣接する複数の蓋部材１６間を環状に係止する。

このとき係止する方法を、例えば、図４に示されるような係止部８、９がそれぞれ係止突起１０及び係止孔１１を備えた場合で説明する。図４に示すように、係止部８に係止突起１０と、係止部９に係止孔１１を設けることで、隣接する複数の蓋部材１６間を図５のように係止突起を係止孔に引っ掛けて固定することができる。環状蓋部材１３を固定する際に、図５の係止突起をかしめることで、より確実に固定することができる。

また、係止部においては、図９に示すような略Ｌ字型の係止部８と、略コの字型の係止部９を用いることもまた好ましい。同様にして、図１０に示すような係止突起８、９をリング２２に通して係止することもできる。このとき、リングを通した後に、係止突起８、９を図１１に示すようにかしめることで、固定することができるが、この場合には後述の勾配面１８がなくとも、環状蓋部材を形成することができる。

次いで、複数の蓋部材１６を連結して図６に示すような環状蓋部材１３を得る。次に、図７に示すように環状蓋部材１３を勾配面１８に対してホイール軸方向１９に押し当てて固定する。勾配に対して押し当てるために、環状蓋部材１３にホイールの周方向に張力が生じる。この張力によって、隣接する複数の蓋部材１６間を確実に固定することができる。常に張力がかかっているために、タイヤの振動などによって、係止部が外れることがない。また、係止部８、９の両方又はどちらか一方のリム外周面と接する側に突起や、鋭角の反り返し部を設けた場合には、リム外周面に食い込んでしっかりと固定する事ができる。

また、図７の環状蓋部材１３を勾配面１８に対してホイール軸方向１９に押し当てて固定する際に、ホイールを回転させることにより摩擦を生じさせて、その時に生じた摩擦熱を利用して、回転摩擦圧接する事も又好ましい。また更に、図１２に示されるような勾配面１８は、ホイール軸方向１９に対しての角度θが１°〜１５°であることが好ましく、４°〜５°であることが特に好ましい。

また、本発明において「勾配面を少なくとも一部有した」とは、リム外周面４と環状蓋部材１３とが接する部分の全体が勾配面であっても、一部のみが勾配面１８となっていても良いことを意味している。更にまた、ホイール軸方向１９に環状蓋部材１３が押し当てられてぴったりと固定できるために、環状蓋部材１３のリム外周面と接する部分の形状と勾配面１８の形状とが相対応していることが好ましい。また、勾配面も、リム外周面も、環状蓋部材のリム外周面と接する部分も共に、図７のリム外周面のホイール軸方向の断面形状に示されるような曲面形状でもよく、直線形状でもよい。

上述のように、図７の環状蓋部材１３をリム外周面４上にてホイール軸方向１９に押し当てて固定する際には、突状の位置決め手段をリム外周面４上に設けることで溶接の工程を大きく省く事ができる。突状の位置決め手段としては、例えば図７に示されるように、勾配面１８上にリム外周の周方向に環状の突部１７を設け、蓋部材１２の勾配面１８に接するホイール径の小さい側の端に環状の突部１７に対応する位置と形状の溝２１を設けることで固定することが好ましい。また、突部１７と、溝２１とが、勾配面１８と蓋部材１６とのどちらであっても、いずれかにそれぞれが上述のように対応する位置に設けられていれば良い。尚、環状蓋部材１３が周方向に回転することを防ぐ目的で、係止部をかしめたり、溶接による悪影響を及ぼさない程度に一部点付け溶接を行うこともまた好ましい。

また更に、上述の突状の位置決め手段としては、図１３に示されるように、リム外周面４上に段差２３を設けることも好ましい。この段差２３の高さは、１．６ｍｍ〜６０ｍｍであることが好ましく、１．０ｍｍ〜４．０ｍｍであることが特に好ましい。環状蓋部材をホイール軸方向１９に対して押し当てて固定する際に、図１１に示されるように段差２３が引っ掛かることがないために位置決め手段として図１０に示す突部１７を用いた場合に比べて作業性が高い。

尚、上記図７における環状の突部１７や図１１の段差２３等の突状の位置決め手段の高さはタイヤを外す際にずれ等を生じさせない程度のものを、タイヤやホイールのサイズに合わせて適宜変更することが好ましい。また、副気室部材の熱膨張係数がリムに比べて高い材料の場合、副気室部材とリム外周面との間に空隙が生じて、振動を生じる場合がある。これを防ぐ為、副気室部材の上記位置決め手段と接する部分を、上記の位置決め手段の全周の必要はないが一部において、かしめることでより確実に固定することができる。

なお、図３の蓋部材１２には、連通孔５を所定間隔に一つ以上穿設し、図１、及び図２のように形成される副気室３、タイヤ主気室と連通孔５とによって共鳴吸収が可能なものとすることが好ましい。

この連通孔５は複数の副気室３すべてに対して一つ以上穿設することが、上記共鳴吸収の効果をさらに向上させることができることから好ましい。この連通孔５は、あらかじめ蓋部材１２に設けておくことが好ましい。

本実施形態の車両用ホイールにおいては、ホイールを構成する材料について特に制限はないが、例えば、車両用ホイールとして必要な機械的強度を得ることができるとともに軽量であることから、軽合金を主成分とする金属であることが好ましく、具体的には、アルミニウム合金やマグネシウム合金を主成分とすることが好ましい。

また更に、本実施形態の車両用ホイールにおいては、図３の蓋部材１２を構成する材料について特に制限はないが、例えば、蓋部材１２として必要な機械的強度を得ることができるとともに軽量であることから、熱可塑性樹脂、光可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、金属等が好ましい。成形性を考慮すると熱（光）可塑性樹脂が好ましく、成形後（装着後）ホイールの熱による影響を考慮すると熱（光）硬化性樹脂もまた好ましい。金属としては、軽合金を主成分とする金属であることが好ましく、具体的には、アルミニウム合金やマグネシウム合金を主成分とすることが好ましい。材質として可塑性樹脂を用いた場合は、成形が容易であるという点において好ましい。

上記で説明したように、本実施形態の車両用ホイールは、タイヤを装着するリムホイールと図３の蓋部材１２をそれぞれ別体で製造し、蓋部材１２を図６に示すように環状に係止して環状蓋部材１３を得る。更に環状蓋部材１３を図７のリム外周面４上の勾配面１８に対してホイール軸方向１９に押し当てて環状蓋部材１３に周方向の張力を生じさせながら固定している。このように、リム外周面上に複数の副気室を備えた車両用ホイールを、それぞれ別体で製造したリムホイール及び蓋部材１２によって作製できるため、極めて生産性に優れるとともに、機械的強度に優れ、バランスが良いことから、安定した走行を実現することが出来る。

さらに、本実施形態の車両用ホイールにおいては、図１、図２及び図３の副気室３に連通する連通孔５が穿設され、この副気室３と連通孔５とによって良好な共鳴吸収の効果を得るためには、副気室３と連通孔５とが、下記式（１）の関係を満たすように構成されていることが好ましい。

（但し、Ｖは副気室３の総体積（ｃｍ³）、Ｓは連通孔５の総断面積（ｃｍ²）、Ｌは該連通孔５の長さ（ｃｍ）、Ｎは一つの副気室３に穿設する連通孔５の数（個）、及びＣは音速（ｃｍ／ｓｅｃ）を示す）。

図１、図２及び図３において、本発明による副気室３と連通孔５とが、前記式（１）の関係を満たすように構成されることにより、本実施形態の車両用ホイールに装着したタイヤの空洞共鳴音と同程度の周波数となるように共鳴周波数を設定することが可能となり、タイヤの空洞共鳴音を減少させることができる。なお、本実施形態の車両用ホイールにおいて、副気室３の数が二つ以上であり、それぞれの副気室３に穿設された連通孔５の数が異なる場合には、前記式（１）におけるＮは一つの副気室３に穿設する連通孔５の平均数（個）のことである。

また、本実施形態の車両用ホイールにおいては、図１において、副気室３の総体積が、車両用ホイールに実際にタイヤを装着した際のタイヤ主気室の体積に対して２〜２５体積％に相当することが好ましく、３〜１５体積％に相当することがさらに好ましい。なお、副気室３の総体積が２体積％未満であると、走行時の乗り心地の改良効果や共鳴吸収の効果が低下することがあり、２５体積％を超えると、上述した共鳴吸収を行う場合には、低周波に対してバネ定数が下がり、減衰性が低下することがある。

なお、リム２の外周面４上に配置した隣接する蓋部材１６は、図５に示すように、係止されているが、隣接する蓋部材１６には、一つ以上の連通孔５が穿設されており、上記で説明したように、蓋部材１６とリム外周面４とで副気室３が形成されており、副気室３と連通孔５によって共鳴吸収が可能なものとすることが好ましい。

本発明に係る車両用ホイールの製造方法によれば、車両用ホイールを作業性よく、かつ簡便、高精度に製造することができ、しかも、得られる車両用ホイールは,機械的強度に
も優れ安定した走行を実現することが出来る。したがって、車両用ホイールの製造方法として、工業上極めて有益である。

本発明の車両用ホイールを模式的に示す平面図である。 本発明の車両用ホイールを模式的に示す断面図である。 蓋部材の一例を示す模式的斜視図である。 隣接する蓋部材の係止部を模式的に示す一部拡大斜視図である。 隣接する蓋部材の係止部が係止した部分を模式的に示す一部拡大斜視図である。 環状蓋部材の一例を模式的に示す断面図である。 環状の副気室をリム外周面に固定する工程を模式的に説明する説明図である。 本発明の車両用ホイールのリム周辺部分を拡大した模式的断面図である。 係止部の他の一例を示す模式的断面図である。 係止部の別の一例を説明する模式的断面図である。 係止部の別の一例のかしめた状態を説明する模式的断面図である。 本発明の車両用ホイールのリム周辺部分を拡大した模式的断面図である。 本発明の車両用ホイールのリム周辺部分を拡大した模式的断面図である。 内部が中空の副気室部材の一例を示す模式的断面図である。

符号の説明

１…車両用ホイール、２…リム、３…副気室、４…リム外周面、５…連通孔、６…ディスク、７…係止部分、８…係止部、９…係止部、１０…係止突起、１１…係止孔、１２…蓋部材、１３…環状蓋部材、１５…係止した部分、１６…隣接する蓋部材、１７…環状の突部、１８…勾配面、１９…ホイール軸方向、２０…開口部、２１…溝、２２…リング、２３…段差、２４…ホイール周方向、２５…内部が中空の副気室部材、２６…空洞。

Claims (8)

1. リム外周面上に複数の副気室を備えた車両用ホイールの製造方法において、
   別体で複数の副気室部材を形成し、該リム外周面上において隣接する該複数の副気室部材間を係止して環状副気室部材を得、該リム外周面にて固定して複数の副気室を得る車両用ホイールの製造方法。
2. リム外周面上に複数の副気室を備えた車両用ホイールの製造方法において、
   別体で複数の副気室部材を形成し、ホイール軸方向に勾配面を少なくとも一部有した該リム外周面上において隣接する該副気室部材間を係止して環状副気室部材を得、該環状副気室部材を該勾配面に対してホイール軸方向に押し当てて環状副気室部材に周方向の張力を生じさせながら固定して複数の副気室を得る車両用ホイールの製造方法。
3. 該副気室部材が、該リム外周面と接する面において開口部を有した蓋部材である請求項１又は２に記載の車両用ホイールの製造方法。
4. リム外周面上に複数の副気室を備えた車両用ホイールであって、
   別体で形成された隣接する複数の副気室部材間が、環状に係止されてなる複数の副気室を備えた車両用ホイール。
5. リム外周面上に複数の副気室を備えた車両用ホイールであって、
   別体で形成された隣接する複数の副気室部材間が、ホイール軸方向に勾配面を少なくとも一部有した該リム外周面上にて環状に係止されてなる複数の副気室を備えた車両用ホイール。
6. リム外周面上に複数の副気室を備えた車両用ホイールであって、
   別体で形成された隣接する複数の副気室部材間が、ホイール軸方向に勾配面を少なくとも一部有した該リム外周面上にて周方向の張力を生じた状態で環状に係止されてなる複数の副気室を備えた車両用ホイール。
7. 該副気室部材が、該リム外周面と接する面において開口部を有した蓋部材である請求項４〜６のいずれかに記載の車両用ホイール。
8. 該副気室にタイヤ装着側の表面へ連通する連通孔を一つ以上備え、該副気室と該連通孔とによって共鳴吸収を可能とした請求項４〜７のいずれかに記載の車両用ホイール。

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