JP2005075294A - 車両用ホイールリム - Google Patents

Abstract

【課題】 旋回時において、タイヤの横変位量を抑制し、旋回時の操縦安定性を向上させるとともに、直進時においても振動吸収性が良く乗り心地の良いタイヤリムをつくる。
【解決手段】 車両に装着される車両用ホイールリム１であって、車両装着時に車両内側に位置する内側のフランジ４ｉの高さｈ２が、車両外側に位置する外のフランジ４ｏの高さｈ１よりも大であることを特徴とする。車両装着時に車両内側に位置する内側のフランジ４ｉの高さｈ２と、車両外側に位置する外側のフランジ４ｏの高さｈ１との差ｈ２-ｈ１が４〜２５ｍｍであることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、旋回時における操縦安定性を向上しうる車両用ホイールリムに関する。

従来、四輪自動車において、旋回時の操縦安定性を高める試みが種々なされている。一般には、タイヤのサイドウォール部やビード部に、高モジュラスの補強コード層や硬質ゴム層を配すること等により、タイヤの横剛性を向上させ、旋回時のタイヤ横変形を抑制することが行われている。しかしながら、タイヤの横剛性を高めると、縦剛性も同時に向上する傾向が強い。このため、直進走行時において振動吸収性に劣り、乗り心地を損ねるという不具合が生じやすい。

発明者らは、タイヤが装着されるホイールリムに着目し、該ホイールリムの形状を改善することにより、操縦安定性を向上させることを試みた。一般に、ホイールリムは、タイヤのビード部が着座するビードシート部の両端部それぞれに、半径方向に立ち上がる内、外のフランジが形成されている。そして、この内、外のフランジは、いずれも同じ高さに設定されている（例えば乗用車用のものでは、通常１７．５mm又は１８．０mm）が、旋回時のタイヤの変形挙動に着目すると、車両内側に位置する内のフランジの高さを車両外側に位置する外のフランジの高さよりも大とすると、乗り心地の著しい悪化を伴うことなくタイヤの大きな横変形を抑制できることを見出し本発明を完成させるに至った。

以上のように、本発明は、乗り心地を損ねることなく、旋回時の操縦安定性を向上させうる車両用ホイールリムを提供することを目的としている。

本発明のうち請求項１記載の発明は、車両に装着される車両用ホイールリムであって、車両装着時に車両内側に位置する内のフランジの高さが、車両外側に位置する外のフランジの高さよりも大であることを特徴としている。

また請求項２記載の発明は、前記内のフランジの高さｈ２と、前記外のフランジの高さｈ１との差（ｈ２−ｈ１）が４〜２５mmであることを特徴とする請求項１記載の車両用ホイールリムである。

また請求項３記載の発明は、前記内のフランジは、ビードシート面のタイヤ軸方向外側に小円弧を介して連なりかつ半径方向にのびる垂直面と、フランジ外端部をなしかつ曲率半径Ｒ１の小円弧で半径方向外側に向かって凸となる端円弧面と、前記垂直面と前記端円弧面との間を継ぐ継ぎ面とを含み、かつ、リム径ラインから前記垂直面と前記継ぎ面との交点Ａまでの高さＨ１と、前記リム径ラインから前記継ぎ面と端円弧面との交点Ｂまでの高さＨ２と、前記交点Ａと前記交点Ｂとのタイヤ軸方向の距離Ｄとにおいて、下式を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用ホイールリムである。
０．２≦Ｄ／（Ｈ２−Ｈ１）≦１．２

また請求項４記載の発明は、前記継ぎ面は、タイヤ軸方向外側に向かって凸となりかつ曲率半径Ｒ２が２〜２０mmの円弧面を含むことを特徴とする請求項３記載の車両用ホイールリムである。

上述したように、請求項１記載の発明では、車両装着時に車両内側に位置する内のフランジの高さが、車両外側に位置する外のフランジの高さよりも大であるため、スリップ角が与えられた際に、高さが大きい内のフランジがビード部の横変形を抑止する壁として機能し、該ビード部の大きな横変形を防止できる。従って、スリップ角が付与されたときの応答性が向上し、ひいては操縦安定性を向上しうる。また、タイヤの構造を変更していないため、例えば内のフランジの高さを調節することで、該タイヤ本来の乗り心地を維持させることができる。

また請求項２記載の発明のように、内のフランジの高さｈ２と、前記外のフランジの高さｈ１との差（ｈ２−ｈ１）を一定範囲に限定したときには、さらに確実に乗り心地性能やリム組み性能の悪化を防ぎつつ操縦安定性を向上させ得る。

また請求項３記載の発明のように、内のフランジは、ビードシート面のタイヤ軸方向外側に小円弧を介して連なりかつ半径方向にのびる垂直面と、フランジ外端をなしかつ曲率半径Ｒ１の小円弧で半径方向外側に向かって凸となる端円弧面と、前記垂直面と前記端円弧面との間を継ぐ継ぎ面とを含み、リム径ラインから前記垂直面と前記継ぎ面との交点Ａまでの高さｈ１と、前記リム径ラインから前記継ぎ面と端円弧面との交点Ｂまでの高さｈ２と、前記交点Ａと前記交点Ｂとのタイヤ軸方向の距離Ｄとを一定の関係式で規制したときには、継ぎ面の勾配を標準的なタイヤのビード部に合わせて適正に形成できる。この結果、ビード部との大きな接触面積を確保しつつもビード部との接触圧が過大になるのを防ぎ、ビード耐久性も維持することができる。

また請求項４記載の発明のように、前記継ぎ面が、リム巾の中心線側に中心を有しかつ曲率半径Ｒ２が２〜２０mmの円弧面を有するときには、ビード部にタイヤ軸方向外側に***した***部を設けたタイヤのビード形状に好適にマッチングさせることができ、ビード部との大きな接触面積を確保してビード発熱などを防止し耐久性能の悪化を防止するのにも役立つ。

以下本発明の実施の一形態を図面に基づき説明する。
図１には、本実施形態の車両用ホイールリム１の部分端面図を示す。該車両用ホイールリム（以下、単に「ホイールリム」ということがある。）１は、タイヤを支えるリム部１Ａと、図示しないハブを有するディスク部１Ｂとを一体に具えてなり、例えばスチール又はアルミ合金などの金属材料により形成される。本実施形態のホイールリム１は、乗用車用のものであって、ディスク部１Ｂは、慣例に従い特に限定されることなく種々の構造が採用される。

前記リム部１Ａは、タイヤＴの着脱を行う際にビード部８（いずれも図３に示している。）を落とし込むための深さと巾を持って円周方向にのびる凹溝状のウエル部２と、その軸方向の両側に形成されかつ前記ビード部８が着座するビードシート面３ａを有するビードシート部３と、このビードシート部３に連なりってタイヤ半径方向外側にのびかつビード部８のタイヤ軸方向外側面を支えるフランジ部４とを含んでいる。

前記ウエル部２とビードシート部３とは、本実施形態では、乗用車用のいわゆる５゜深底リムの輪郭形状を基調として形成されたものを示す。また、フランジ部４は、車両装着時に車両内側に位置する内のフランジ４ｉと、車両外側に位置する外のフランジ４ｏとからなり、本発明では内のフランジ４ｉの高さｈ２が、外のフランジ４ｏの高さｈ１よりも大きく形成されている。各フランジの高さｈ１、ｈ２は、リム回転軸を含む子午線断面において、リム径の位置を通る軸方向線であるリム径ラインＲＬからフランジ４ｉ、４ｏのタイヤ半径方向の最外側位置までの半径方向の高さであり、いずれも周方向に一定高さで形成されている。

図２には、四輪自動車の旋回時において、旋回外側に位置するタイヤＴの挙動を示している。タイヤＴにスリップ角θが与えられると、車両の進行方向ａとタイヤの回転方向ｂとにずれが生じる。これにより、図においてハッチングにて示す接地面内のトレッドゴムは、地面との摩擦によって車両内側へと引きずられるせん断変形を起こす。これにより、タイヤＴに横力Ｙが発生する。このとき発生する横力Ｙの大きさは、トレッドゴムの単位長さ当たり横方向（軸方向）の横弾性係数とトレッドゴムが変形した量との積となる。

タイヤＴの車両内側のビード部は、接地面を通過する際、前記トレッドゴムのせん断変形に伴いホイールリム１の内のフランジ４ｉ側へと倒れ込むように変形する。このとき、内のフランジ４ｉの高さｈ２を大とすることにより、該内のフランジ４ｉがビード部の大きな横変形を抑制する壁となり、トレッドゴムの単位長さ当たり横方向の横弾性係数を見かけ上増加させる。従って、本発明の車両用ホイールリム１を用いることにより、同じスリップ角でも大きな横力Ｙが得られる。また、このような作用は、とりわけスリップ角が付与されたときの車両の旋回応答性を大幅に向上し、操縦安定性を高める。従って、ドライバーがハンドルを切ると、これに車両が敏速に反応しうる。また車両用ホイールリム１では、例えば内のフランジ４ｉの高さｈ２などを調節することにより、乗り心地の悪化をも簡単に防止できる。

前記外のフランジ４ｏの高さｈ１は、例えばＪＡＴＭＡ等の規格において定められたフランジ高さ（例えば乗用車用では１７．５mm又は１８．０mm）に設定するのが好ましい。この外のフランジ４ｏの高さｈ１が、規格で定められた高さを下回ると、旋回時にタイヤＴがホイールリム１から外れやすくなり、逆に規格で定められた高さを上回ると、高さが大の内のフランジ４ｉとの相乗作用により、タイヤのリム組みが困難になる他、乗り心地を悪化させる傾向があるため好ましくない。

また、内のフランジ４ｉの高さｈ２と、外のフランジ４ｏの高さｈ１との差（ｈ２−ｈ１）が大きすぎると、直進走行時の安定性を損ねたり、また乗り心地が悪化する傾向があり、逆に小さすぎても操縦安定性の向上が十分に期待できない傾向がある。このような観点より、特に限定はされないが、前記高さの差（ｈ２−ｈ１）は４〜２５mm、より好ましくは６〜２５mm、さらに好ましくは１０〜１８mmとするのが望ましい。

本実施形態では、内のフランジ４ｉは、図３に拡大して示すように、ビードシート面３ａのタイヤ軸方向外側に小円弧面５を介して連なるとともに、垂直面６と、フランジの最も外端をなす端円弧面７と、この端円弧面７と前記垂直面６との間を継ぐ継ぎ面９とからなる輪郭形状を持つものを例示している。

前記小円弧部５は、例えば曲率半径Ｒ０が４．０〜６．５mm程度の円弧で形成される。またフランジ４ｉの垂直面６は、図１に示すように、タイヤ半径方向に立ち上がり外のフランジ４ｏの垂直部６とでリム巾ＲＷを規定することができる。なお本実施形態では、内、外のフランジ４ｉ、４ｏにおいて、この垂直面６のタイヤ半径方向の長さを実質的に同一に設定したものを例示している。また前記端円弧面７は、半径方向外側に向かって凸となる例えば曲率半径Ｒ１が７〜１２mm程度の小円弧で形成されている。この端円弧面７によって、タイヤのビード部８が軸方向外側に大きく変形したときでもビード部８がフランジの端部で過度に屈曲するのを効果的に防止できる。なおこれらの小円弧面５、垂直面６又は端円弧面７の形状等については、例えばＪＡＴＭＡ等の規格に記載された寸法に従って定めることができる。

前記継ぎ面９は、本実施形態では、前記垂直面６に交点Ａで連なるとともに軸方向内側に向かって凸となる内の円弧面９ａと、この内の円弧面９ａの外端と交点Ｃで連なり半径方向外側にのびるととともに前記端円弧面７の内端と交点Ｂで連なり軸方向外側に向かって凸となる外の円弧面９ｂとからなるものが例示される。

内の円弧面９ａは、例えば曲率半径Ｒ２が１〜４０mm、より好ましくは２〜２０mmの円弧によって形成されるのが望ましい。前記曲率半径Ｒ２が１mm未満又は４０mmを超える場合、内のフランジ４ｉの輪郭形状が、ビード部８のタイヤ軸方向の外面形状とかけ離れたものとなり、該ビード部８との摩擦によって大きな発熱や摩耗を生じさせる傾向があるため好ましくない。同様に外の円弧面９ｂは、例えば曲率半径Ｒ３が１０mm以上、より好ましくは２０〜１００mm、さらに好ましくは３０〜８０mmの円弧によって形成されるのが望ましい。これにより、タイヤＴのビード部ないしサイドウォール部の外面形状にフランジの輪郭をより近づけることができる。

また、内のフランジ４ｉにおいて、継ぎ面９の勾配を限定することが望ましい。具体的には、リム径ラインＲＬから前記垂直面６と継ぎ面９との交点Ａまでの高さＨ１と、リム径ラインＲＬから継ぎ面９と端円弧面７との交点Ｂまでの高さＨ２と、前記交点Ａと前記交点Ｂとの間の軸方向の距離Ｄとにおいて、下式を満たすことが望ましい。
０．２≦Ｄ／（Ｈ２−Ｈ１）≦１．２

発明者らの種々の実験の結果、前記勾配｛Ｄ／（Ｈ２−Ｈ１）｝が０．２未満になると、継ぎ面９がいわゆる急な勾配で立ち上がることとなり、旋回時以外でも内のフランジ４ｉとビード部８との間に大きな接触圧が作用する傾向が判明した。このため、乗り心地を悪化させたり、また走行中にビード部８に大きな発熱が生じ易くなり耐久性を低下させる。逆に前記勾配｛Ｄ／（Ｈ２−Ｈ１）｝が１．２を超えると、継ぎ面９がいわゆる緩傾斜となり、旋回時においてもビード部８の変形量を小さく抑制する効果が得られ難い。特に好ましくは、前記勾配｛Ｄ／（Ｈ２−Ｈ１）｝を０．４〜０．８とするのが望ましい。なお内のフランジ４ｉにおいて、外の円弧面９ｂの半径方向の長さＬは、例えば長さ（Ｈ２−Ｈ１）の５０〜９０％、より好ましくは６０〜８５％程度に設定するのが特に好ましい。

図４には、本発明の他の実施形態を示している。
この実施形態においては、ビード部８にタイヤ軸方向外側に***した***部１０を有するタイヤに適したものとして形成される。この実施形態では、内のフランジ４ｉは、垂直面６と、フランジ端部をなす端円弧面７と、この端円弧面７と前記垂直面６との間を継ぐ継ぎ面１１とからなる輪郭形状で構成される。

本実施形態の継ぎ面１１は、前記垂直面６に交点Ａで連なりかつかつ軸方向内側に向かって凸となる内の円弧面１１ａと、半径方向の最外側に位置し端円弧面７に交点Ｂで連なるとともに軸方向内側に向かって凸となる外の円弧部１１ｂと、タイヤ半径方向の内端が内の円弧面１１ａと交点Ｃで連なるとともに、タイヤ半径方向の外端が外の円弧面１１ｂと交点Ｅで連なりしかも軸方向外側に向かって凸となる中の円弧面１１ｃとからなるものが示される。内の円弧面１１ａ及び外の円弧面１１ｂは、いずれも曲率半径Ｒ２ｉ、Ｒ２ｏが例えば４〜６０mm、より好ましくは６〜３０mmの小円弧によって形成するのが良い。一方、中の円弧面１１ｃは、例えば曲率半径Ｒ４が２〜２０mm、より好ましくは６〜１２mmの円弧で形成するのが望ましい。

以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形することができる。例えばリムとしては、乗用車用以外にも、重荷重車用など種々のホイールリムとして実施できるのは言うまでもない。

リムサイズ５−１／２Ｊ×１４の乗用車用のホイールリムを表１の仕様に基づき試作するとともに、旋回時の横変位量、操縦安定性、乗り心地についてテストを行い性能を比較した。外のフランジについては、規格寸法（Ｊタイプのフランジの高さ１７．５mm）に統一した。テストの方法は、次の通りである。

＜旋回時の横変位量＞
下記の条件でフラットベルト試験機の上を走行させ、走行中の接地中心部をレーザスキャンしてタイヤ形状を抽出し、図５のようにリムフランジ位置から断面タイヤ最大幅までのタイヤ軸方向距離Ｗを測定した。
・タイヤサイズ：１８５／６５Ｒ１４
・内圧：２００ｋＰａ
・縦荷重：４００ｋｇｆ（３．９２ＫＮ）
・スリップ角：６°
・速度：８０km／ｈ

＜操縦安定性＞
排気量１８００cm³ の国産ＦＦ車に試験ホイールリムを４輪装着し、１８５／６５Ｒ１４の乗用車用ラジアルタイヤを装着するとともに、内圧２００ｋＰａを充填してドライアスファルト路面のテストコースをドライバー１名乗車で走行し、ハンドル応答性、剛性感、グリップ等に関する特性をドライバーの官能評価により評価した。結果は、比較例１を１００とする指数で表示している。数値が大きいほど良好である。

＜乗り心地＞
前記と同様の車両条件で、ドライアスファルト路面の段差路、ベルジャソ路（石畳の路面）、ビッツマン路（小石を敷き詰めた路面）等において、ゴツゴツ感、突き上げ、ダンピングに関して官能評価を行った。結果は、比較例１を１００とする指数で表示しており、数値が大きいほど良好である。
テストの結果を表１に示す。

テストの結果、実施例のものは、比較例と比べて、横変位量が低減しており、操縦安定性においても顕著な性能向上効果が見られる。また、内のフランジの高さが外のフランジの高さの差が６cm以内の場合には、乗り心地に全く差がないことが確認できた。なお前記差を１８cmとした実施例３においても、実用上問題のないレベルであった。

本発明の一実施形態を示すホイールリムの部分断面図である。 旋回中のタイヤを説明する平面図である。 ホイールリムの部分拡大断面図である。 本発明の他の実施形態を示すリムの部分拡大断面図ある。 横変位量を説明するタイヤ、リム組立体の断面図である。

符号の説明

１ 車両用ホイールリム
２ リム部
３ ディスク部
４Ａ 内のフランジ
４Ｂ 外のフランジ
９ 継ぎ面
ＲＬ リム径ライン
ｈ２ 内のフランジの高さ
ｈ１ 外のフランジの高さ

Claims (4)

1. 車両に装着される車両用ホイールリムであって、車両装着時に車両内側に位置する内のフランジの高さが、車両外側に位置する外のフランジの高さよりも大であることを特徴とする車両用ホイールリム。
2. 前記内のフランジの高さｈ２と、前記外のフランジの高さｈ１との差（ｈ２−ｈ１）が４〜２５mmであることを特徴とする請求項１記載の車両用ホイールリム。
3. 前記内のフランジは、ビードシート面のタイヤ軸方向外側に小円弧を介して連なりかつ半径方向にのびる垂直面と、フランジ外端部をなしかつ曲率半径Ｒ１の小円弧で半径方向外側に向かって凸となる端円弧面と、前記垂直面と前記端円弧面との間を継ぐ継ぎ面とを含み、
   かつ、リム径ラインから前記垂直面と前記継ぎ面との交点Ａまでの高さＨ１と、
   前記リム径ラインから前記継ぎ面と端円弧面との交点Ｂまでの高さＨ２と、
   前記交点Ａと前記交点Ｂとのタイヤ軸方向の距離Ｄとにおいて、下式を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両用ホイールリム。
   ０．２≦Ｄ／（Ｈ２−Ｈ１）≦１．２
4. 前記継ぎ面は、タイヤ軸方向外側に向かって凸となりかつ曲率半径Ｒ２が２〜２０mmの円弧面を含むことを特徴とする請求項３記載の車両用ホイールリム。

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