JP2016150615A - スポーク部製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スポークの長手方向に積極的に連続繊維強化樹脂材を配向させるとともに、中央部における連続繊維強化樹脂材の積層が少ないスポーク部を製造するスポーク部製造方法を提供する。【解決手段】連続繊維強化樹脂材８６を型７０の表面７２に沿わせて、中央支持部７４Ｃから第１支持部８０Ｒまで案内する。次に、連続繊維強化樹脂材８６を型７０の裏面を介して、第１支持部８０Ｒから中央支持部７４Ｃまで案内する。次に、連続繊維強化樹脂材８６を型７０の表面７２に沿わせて、中央支持部７４Ｃから第２支持部７８Ｌまで案内する。次に、連続繊維強化樹脂材８６を型７０の裏面を介して、第２支持部７８Ｌから中央支持部７４Ｃまで案内する。【選択図】図３

Description

この発明は、連続繊維強化樹脂材を素材としてスポーク部を製造するスポーク部製造方法に関する。

自動車の燃費向上及び車両の運動性能向上の対策としてホイールの軽量化技術の開発が進められている。その一つとして、素材に繊維強化樹脂材［以下、ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）という。］、特に強化材として炭素繊維を含む炭素繊維強化樹脂材［以下、ＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics）という。］を用いたホイールが開発されている。

例えば、特許文献１には、樹脂を含浸させたフィラメント状の強化繊維をマンドレルに巻きつける所謂フィラメントワインディング成形法により、ホイールのディスク部を製造する方法が開示されている。特許文献１に記載の方法で使用される装置は、円板状のマンドレルと、マンドレルの表面中心及び裏面中心から垂直方向に延在する回転軸と、回転軸を回転させる駆動装置とを備える。ディスク部製造の際には、駆動装置で回転軸及びマンドレルを回転させながら、マンドレルの表面側に延在する回転軸とマンドレルの裏面側に延在する回転軸を折り返し箇所として、マンドレルにフィラメントを巻きつけていく。１本のフィラメントをマンドレルの表面及び裏面に張り巡らすことにより、最終的にマンドレルの表面側と裏面側にそれぞれ１つのディスク部を成形する。更にアルミ合金製のリムにディスク部を固着することによりホイールが完成する。

なお、特許文献１に記載の方法にて、複数本のフィラメントを用意し、各フィラメントをそれぞれマンドレルの表面及び裏面の特定箇所に張り巡らすことによりホイールのスポーク部を製造することも可能である。

特開昭６１−７２５４１号公報

特許文献１に記載の方法によれば、フィラメントは、マンドレルの表面側の中心軸の回りとマンドレルの裏面側の中心軸の回りに集中して積層される。すると、ディスク部の中心軸の回り（以下、中央部という。）の重量が増加することになる。更に、ディスク部の中央部の積層高さが他の箇所の積層高さよりも高くなるため、中心軸の回りに積層されたフィラメントが崩れやすく、形状が歪む虞もある。これらの問題は特許文献１に記載の方法を用いてスポーク部を製造する際にも同じように発生する。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、スポークの長手方向に積極的に連続繊維強化樹脂材を配向させるとともに、中央部における連続繊維強化樹脂材の積層が少ないスポーク部を製造するスポーク部製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、３以上のスポークを備えたスポーク部を製造するスポーク部製造方法であって、前記スポークに対応する支持部を前記スポークの数だけ備えたスポーク部成形用の型を用意し、前記型に連続繊維強化樹脂材を巻回する巻回工程と、前記連続繊維強化樹脂材を硬化させて前記スポーク部を成形するスポーク部成形工程と、を備え、前記連続繊維強化樹脂材を前記型の表面に沿わせて、一方の前記スポークに対応する支持部から、一方の前記スポークに対向する他方の前記スポークに対応する支持部まで案内する工程と、前記連続繊維強化樹脂材を前記型の裏面を介して、他方の前記スポークに対応する前記支持部から一方の前記スポークに対応する前記支持部まで案内する工程と、を有することを特徴とする。

本発明では、型に連続繊維強化樹脂材を巻回してスポークを成形する際に、互いに対向するスポーク毎に巻回工程を行う。この巻回工程ではスポーク部の中央部に連続繊維強化樹脂材の折り返し箇所が設定されない。本発明によれば、連続繊維強化樹脂材はスポークの長手方向に配向させるため、スポーク部の中央部に折り返しによる連続繊維強化樹脂材の積層が発生しない。このため、スポーク部の中央部が軽量になる。更に、型に複数の連続繊維強化樹脂材を巻回する際に連続繊維強化樹脂材同士の交点がずれ、同一箇所で３以上の連続繊維強化樹脂材が交差することはない。このため、連続繊維強化樹脂材の積層高さの違いを抑制でき、連続繊維強化樹脂材の積層時に積層体の形状を維持することが可能となる。結果として、積層の精度が向上する。

本発明においては、前記スポーク部は、２ｎ＋１（ｎは自然数）のスポークを備え、各前記スポークが中央接続部と該中央接続部の両側に配置される第１接続部及び第２接続部とでホイールのリムに接続されるものであり、前記型は、前記スポークの前記中央接続部に対応する中央支持部と、前記スポークの前記第１接続部に対応する第１支持部と、前記スポークの前記第２接続部に対応する第２支持部と、を前記スポークの数だけ備えるものであり、前記巻回工程は、前記スポーク部のうち、任意の前記スポークを第１スポークとし、該第１スポークに前記スポーク部の中心を介して対向する２つの前記スポークを第２スポーク及び第３スポークとした場合に、前記連続繊維強化樹脂材を前記型の表面に沿わせて、前記第１スポークの前記中央接続部に対応する前記中央支持部から前記第３スポークの前記第１接続部に対応する前記第１支持部まで案内する第１巻回工程と、前記連続繊維強化樹脂材を前記型の裏面を介して、前記第３スポークの前記第１接続部に対応する前記第１支持部から前記第１スポークの前記中央接続部に対応する前記中央支持部まで案内する第２巻回工程と、前記連続繊維強化樹脂材を前記型の表面に沿わせて、前記第１スポークの前記中央接続部に対応する前記中央支持部から前記第２スポークの前記第２接続部に対応する前記第２支持部まで案内する第３巻回工程と、前記連続繊維強化樹脂材を前記型の裏面を介して、前記第２スポークの前記第２接続部に対応する前記第２支持部から前記第１スポークの前記中央接続部に対応する前記中央支持部まで案内する第４巻回工程と、を有するようにすることも可能である。

また、本発明においては、前記スポーク部は、２ｎ＋２（ｎは自然数）のスポークを備え、各前記スポークが中央接続部と該中央接続部の両側に配置される第１接続部及び第２接続部とでホイールのリムに接続されるものであり、前記型は、前記スポークの前記中央接続部に対応する中央支持部と、前記スポークの前記第１接続部に対応する第１支持部と、前記スポークの前記第２接続部に対応する第２支持部と、を前記スポークの数だけ備えるものであり、前記巻回工程は、前記スポーク部のうち、任意の前記スポークを第１スポークとし、該第１スポークに前記スポーク部の中心を介して対向する前記スポークを第２スポークとした場合に、前記連続繊維強化樹脂材を前記型の表面に沿わせて、前記第１スポークの前記中央接続部に対応する前記中央支持部から前記第２スポークの前記第２接続部に対応する前記第２支持部まで案内する第１巻回工程と、前記連続繊維強化樹脂材を前記型の裏面を介して、前記第２スポークの前記第２接続部に対応する前記第２支持部から前記第１スポークの前記中央接続部に対応する前記中央支持部まで案内する第２巻回工程と、前記連続繊維強化樹脂材を前記型の表面に沿わせて、前記第１スポークの前記中央接続部に対応する前記中央支持部から前記第２スポークの前記第１接続部に対応する前記第１支持部まで案内する第３巻回工程と、前記連続繊維強化樹脂材を前記型の裏面を介して、前記第２スポークの前記第１接続部に対応する前記第１支持部から前記第１スポークの前記中央接続部に対応する前記中央支持部まで案内する第４巻回工程と、を有するようにすることも可能である。

本発明では、型に連続繊維強化樹脂材を巻回してスポークを成形する際に、互いに対向するスポーク毎に第１巻回工程〜第４巻回工程を有する巻回工程を行う。この巻回工程ではスポーク部の中央部に連続繊維強化樹脂材の折り返し箇所が設定されない。本発明によれば、スポーク部の中央部に折り返しによる連続繊維強化樹脂材の積層が発生しない。このため、スポーク部の中央部が軽量になる。更に、型に複数の連続繊維強化樹脂材を巻回する際に連続繊維強化樹脂材同士の交点がずれ、同一箇所で３以上の連続繊維強化樹脂材が交差することはない。このため、連続繊維強化樹脂材の積層高さの違いを抑制でき、連続繊維強化樹脂材の積層時に積層体の形状を維持することが可能となる。結果として、積層の精度が向上する。

本発明においては、全ての前記スポークに対する前記第１巻回工程、前記第２巻回工程、前記第３巻回工程及び前記第４巻回工程を同時に行うことも可能である。各スポークを同時に成形することにより、スポーク部の製造効率が向上する。

本発明においては、前記巻回工程は、前記第１巻回工程〜第４巻回工程の前に、２つの前記型を互いの表面が異なる方向を向くようにして組み合わせる型組合せ工程を更に有し、前記第１巻回工程及び前記第３巻回工程で、前記連続繊維強化樹脂材を一方の前記型の表面に沿わせて案内すると共に、前記第２巻回工程及び前記第４巻回工程で、前記連続繊維強化樹脂材を他方の前記型の表面に沿わせて案内することも可能である。２つの型を用いて２つのスポーク部を同時に成形することにより、スポーク部の製造効率が向上する。

本発明によれば、スポーク部の中央部に連続繊維強化樹脂材の折り返し箇所を設けていないため、スポーク部の中央部に折り返しによる連続繊維強化樹脂材の積層が発生しない。このため、従来と比べてスポーク部の中央部が軽量になる。更に、型に複数の連続繊維強化樹脂材を巻回する際に連続繊維強化樹脂材同士の交点がずれ、同一箇所で３以上の連続繊維強化樹脂材が交差することはない。このため、連続繊維強化樹脂材の積層高さの違いを抑制でき、連続繊維強化樹脂材の積層時に積層体の形状を維持することが可能となる。結果として、積層の精度が向上する。

図１は第１、第２実施形態に係るホイールの外観を示す正面図である。 図２は第１、第２実施形態に係るスポーク部成形用の型の外観を示す正面図である。 図３Ａ〜図３Ｅは第１実施形態に係るスポーク部製造方法の説明に供される工程遷移図である。 図４Ａ〜図４Ｄは第１実施形態に係るスポーク部製造方法の説明に供される工程遷移図である。 図５はスポーク部の製造方法を示すフローチャートである。 図６Ａ〜図６Ｄは第２実施形態に係るスポーク部製造方法の説明に供される工程遷移図である。 図７Ａ〜図７Ｄは第２実施形態に係るスポーク部製造方法の説明に供される工程遷移図である。 図８Ａ、図８Ｂは第２実施形態に係るスポーク部製造方法の説明に供される工程遷移図である。 図９は第３実施形態に係るホイールの外観を示す正面図である。 図１０は第３実施形態に係るスポーク部の型の外観を示す正面図である。 図１１Ａ〜図１１Ｅは第３実施形態に係るスポーク部製造方法の説明に供される工程遷移図である。

以下、本発明に係るスポーク部製造方法について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

（第１実施形態）
［ホイール１０の構造］
図１に示されるホイール１０の正面図を用いて、スポーク部１６を備えるホイール１０の構造を説明する。ホイール１０は、大きくは、円筒状のリム１２と、リム１２の中心に位置するハブ１４と、リム１２とハブ１４との間に介在するスポーク部１６と、を備える。スポーク部１６は一体成形された５つ［２ｎ＋１（ｎは自然数）］のスポーク２０、３０、４０、５０、６０を有する。

リム１２は、例えば金属又はＣＦＲＰ等からなる。ハブ１４には、５つの金属製のインサート部材１８がボア１４ａを囲むように等間隔に配置されて埋め込まれている。各インサート部材１８は、スポーク２０、３０、４０、５０、６０の延長上に位置する。金属製のインサート部材１８によりナットの締付に対する軸力が確保される。

スポーク部１６は、例えばＣＦＲＰからなる。５つのスポーク２０、３０、４０、５０、６０はスポーク部１６の中心Ｏの周りに等間隔に配置される。例えば、スポーク２０には、スポーク部１６の中心Ｏを介して２つのスポーク４０、５０が対向する。言い換えると、スポーク２０に対して、２つのスポーク４０、５０が最も遠くに配置される。同様に、スポーク３０、４０、５０、６０には、２つのスポークが対向する。

ここで各スポーク２０、３０、４０、５０、６０の構造について、スポーク２０を参照して説明する。スポーク２０は４つのリブ２２、２４、４２、５４を有する。各リブ２２、２４、４２、５４は炭素繊維及び樹脂を含むフィラメント又はフィラメントの束が積層されて成形される。本明細書では、このフィラメント又はフィラメントの束を連続繊維強化樹脂材８６（図３Ａ〜図３Ｅ参照）とする。連続繊維強化樹脂材８６は一方向強化材、一方向強化複合材料又はＵＤ材等ともいう。

スポーク２０は、リム１２の内周面１２Ｉに接続される３つの端部を有する。３つの端部は、中央接続部２０Ｃと、中央接続部２０Ｃの両側［中央接続部２０Ｃを中心に内周面１２Ｉの一方向側（図面右回り方向側）及び逆方向側（図面左回り方向側）］に配置される第１接続部２０Ｒ及び第２接続部２０Ｌからなる。リブ２２、２４の一端は、中央接続部２０Ｃでリム１２の内周面１２Ｉに接続される。リブ４２の一端は、第１接続部２０Ｒでリム１２の内周面１２Ｉに接続される。リブ５４の一端は、第２接続部２０Ｌでリム１２の内周面１２Ｉに接続される。

リブ２２は、スポーク２０からハブ１４の上を通り、スポーク２０に対向するスポーク５０まで延在する。そして、リブ２２の他端は、スポーク５０の第１接続部５０Ｒでリム１２の内周面１２Ｉに接続される。リブ２４は、スポーク２０からハブ１４の上を通り、スポーク２０に対向するスポーク４０まで延在する。そして、リブ２４の他端は、スポーク４０の第２接続部４０Ｌでリム１２の内周面１２Ｉに接続される。

リブ４２は、スポーク２０からハブ１４の上を通り、スポーク２０に対向するスポーク４０まで延在する。そして、リブ４２の他端は、スポーク４０の中央接続部４０Ｃでリム１２の内周面１２Ｉに接続される。リブ５４は、スポーク２０からハブ１４の上を通り、スポーク２０に対向するスポーク５０まで延在する。そして、リブ５４の他端は、スポーク５０の中央接続部５０Ｃでリム１２の内周面１２Ｉに接続される。

リブ２２は、リム１２とハブ１４との間でリブ４２と交差し、ハブ１４上でリブ５４と交差する。リブ２４は、リム１２とハブ１４との間でリブ５４と交差し、ハブ１４上でリブ４２と交差する。リブ４２とリブ５４は、リム１２とハブ１４との間で交差する。

スポーク３０、４０、５０、６０の構造もスポーク２０と同じ構造である。各リブ同士が交差する箇所は、全て２つのリブのみが点で交差している。

［スポーク部１６の型７０の構造］
図２に示される型７０の正面図を用いて、後述する実施形態で使用する型（マンドレル）７０について説明する。スポーク部成形用の型７０は全体が碗形状であり、例えば金属、又は合成樹脂からなる。型７０の表面７２には、スポーク２０、３０、４０、５０、６０の形状と一致する溝７４、７６、７８、８０、８２が形成される。本実施形態では、溝７４によりスポーク２０が成形される。溝７４は、スポーク２０（図１参照）の中央接続部２０Ｃに対応する中央支持部７４Ｃと、スポーク２０の第１接続部２０Ｒに対応する第１支持部７４Ｒと、スポーク２０の第２接続部２０Ｌに対応する第２支持部７４Ｌと、を備える。他の溝７６、７８、８０、８２の構造も溝７４と同じ構造である。また、表面７２の中央にはハブ１４を取り付けるための凹部８４が形成される。

溝７４、７６、７８、８０、８２のいずれか２つが交差する箇所は、単独の溝７４、７６、７８、８０、８２と比較して約２倍の溝幅を有する。交差箇所の溝幅を広くすることにより連続繊維強化樹脂材８６同士の交差箇所を溝内で分散させることができる。その結果、交差箇所における連続繊維強化樹脂材８６の積層厚みの極短な偏りを防止することができ、交差箇所とその周囲との高低差が発生しにくくなる。

［スポーク部１６の製造方法１］
図３Ａ〜図３Ｅに示される工程遷移図を用いて、第１実施形態に係るスポーク部製造方法を説明する。図３Ａ〜図３Ｅでは、型７０の正面図に基づいて、凹部８４（図２参照）にハブ１４が取り付けられた型７０に１本の連続繊維強化樹脂材８６を巻回する手順が示されている。なお、図３Ｂ及び図３Ｄでは、型７０の裏面側に巻回される連続繊維強化樹脂材８６が点線で示されている。

先ず、第１巻回工程を行う。ここでは、図３Ａに示されるように、連続繊維強化樹脂材８６を型７０の表面７２に沿わせて、スポーク２０（図１参照）の中央接続部２０Ｃに対応する中央支持部７４Ｃからスポーク５０（図１参照）の第１接続部５０Ｒに対応する第１支持部８０Ｒまで案内する。このとき、連続繊維強化樹脂材８６を、表面７２に形成された溝７４、８０に沿って案内する。

次に、第２巻回工程を行う。ここでは、図３Ｂに示されるように、連続繊維強化樹脂材８６を型７０の裏面を介して、スポーク５０（図１参照）の第１接続部５０Ｒに対応する第１支持部８０Ｒからスポーク２０（図１参照）の中央接続部２０Ｃに対応する中央支持部７４Ｃまで案内する。

次に、第３巻回工程を行う。ここでは、図３Ｃに示されるように、連続繊維強化樹脂材８６を型７０の表面７２に沿わせて、スポーク２０（図１参照）の中央接続部２０Ｃに対応する中央支持部７４Ｃからスポーク４０（図１参照）の第２接続部４０Ｌに対応する第２支持部７８Ｌまで案内する。このとき、連続繊維強化樹脂材８６を、表面７２に形成された溝７４、７８に沿って案内する。

次に、第４巻回工程を行う。ここでは、図３Ｄに示されるように、連続繊維強化樹脂材８６を型７０の裏面を介して、スポーク４０（図１参照）の第２接続部４０Ｌに対応する第２支持部７８Ｌからスポーク２０（図１参照）の中央接続部２０Ｃに対応する中央支持部７４Ｃまで案内する。

以上の第１〜第４巻回工程を繰り返し行うことにより、図３Ｅに示されるように、２つのリブ２２、２４に相当する積層体が、１本の連続繊維強化樹脂材８６から成形される。図２に示される型７０の５つの溝７４、７６、７８、８０、８２毎に、第１〜第４巻回工程を行うことにより、スポーク部１６の５つのスポーク２０、３０、４０、５０、６０に相当する積層体を成形することができる。

型７０に成形されたスポーク部１６の積層体に熱処理を施すと、各連続繊維強化樹脂材８６が硬化してスポーク部１６が製造される。

なお、図４Ａ〜図４Ｄに示されるように、５つの中央支持部７４Ｃ、７６Ｃ、７８Ｃ、８０Ｃ、８２Ｃを５本の連続繊維強化樹脂材８６の起点として、各連続繊維強化樹脂材８６の巻回工程（図３Ａ〜図３Ｄに示される第１〜第４巻回工程）を同時に行うことも可能である。この方法によれば、５つのスポーク２０、３０、４０、５０、６０の積層体を同時に成形することができるため、効率がよい。また、５本同時に行うことで、全体の重なりを均等にすることができる。

第１実施形態によれば、スポーク部１６の中央部に連続繊維強化樹脂材８６の折り返し箇所を設けていないため、スポーク部１６の中央部に折り返しによる連続繊維強化樹脂材８６の積層が発生しない。このため、スポーク部１６の中央部が軽量になる。更に、型７０に複数の連続繊維強化樹脂材８６を巻回する際に連続繊維強化樹脂材８６同士の交点がずれ、同一箇所で３以上の連続繊維強化樹脂材８６が交差することはない。このため、連続繊維強化樹脂材８６の積層高さの違いを抑制でき、連続繊維強化樹脂材８６の積層時に積層体の形状を維持することが可能となる。結果として、積層の精度が向上する。

（第２実施形態）
［スポーク部１６の製造方法２］
次に、図５に示されるフローチャートと、図６Ａ〜図６Ｄ、図７Ａ〜図７Ｄ、図８Ａ、図８Ｂに示される工程遷移図を用いて、第２実施形態に係るスポーク部製造方法を説明する。上述した第１実施形態は１つの型７０を用いて１つのスポーク部１６を製造する方法である。対して、第２実施形態は２つの型７０（７０−１、７０−２）を用いて２つのスポーク部１６を同時に製造する方法である。

なお、第２実施形態では、図６Ｂ〜図６Ｄ、図７Ａ〜図７Ｄ、図８Ａ、図８Ｂに示されるように、２つの型７０−１、７０−２に対して連続繊維強化樹脂材８６を供給する円環状のガイド装置９０を用いている。

ガイド装置９０は連続繊維強化樹脂材８６をガイド装置９０の内周側に供給する連続繊維強化樹脂材供給部９２を備える。ガイド装置９０は２つの型７０−１、７０−２の軸（図示せず）を中心に回転自在であり、また軸と平行する方向に移動可能である。以下、図５に示されるフローチャートを参照しつつ、適宜、図６Ａ〜図６Ｄ、図７Ａ〜図７Ｄ、図８Ａ、図８Ｂに示される工程遷移図を用いて、スポーク部製造方法を説明する。

ステップＳ１にて、２つの型７０−１、７０−２を組み合わせる。このとき、図６Ａに示されるように、２つの型７０−１、７０−２を互いの表面７２−１、７２−２が異なる方向を向くようにして組み合わせる。ここでは、表面７２−１、７２−２が互いに逆方向を向くようにして型７０−１、７０−２を組み合わせる。このとき、型７０−１の中央支持部７４Ｃ−１と型７０−２の中央支持部７４Ｃ−２とを同一位置に配置する。すると、型７０−１の第１支持部８０Ｒ−１と型７０−２の第２支持部７８Ｌ−２とが同一位置に配置され、型７０−１の第２支持部７８Ｌ−１と型７０−２の第１支持部８０Ｒ−２とが同一位置に配置される。なお、２つの型７０−１、７０−２の間に、図示しないスペーサーを設けてもよい。

ステップＳ２にて、連続繊維強化樹脂材８６の目標巻数ｍにＸ（自然数）を設定すると共に、巻数カウンタｎに初期値０を設定する。ステップＳ３にて、巻数カウンタｎに１を加算し、下記ステップＳ４〜ステップＳ７にて行われる１回目の連続繊維強化樹脂材８６の巻回工程を開始する。

ステップＳ４にて、図３Ａに示される第１巻回工程に相当する処理を行う。具体的な処理について、図６Ｂ、図６Ｃ、図６Ｄを用いて説明する。先ず、図６Ｂに示されるように、ガイド装置９０を型７０−１側であって型７０−１を超える位置に配置する。そして、連続繊維強化樹脂材供給部９２から供給される連続繊維強化樹脂材８６を型７０−１の中央支持部７４Ｃ−１に貼り付ける。次に、ガイド装置９０を、軸を中心にｂ方向に回転させる。図６Ｃに示されるように、連続繊維強化樹脂材供給部９２が型７０−１の第１支持部８０Ｒ−１（型７０−２の第２支持部７８Ｌ−２）に最も近くなる位置でガイド装置９０の回転を停止させる。次に、ガイド装置９０を、軸に沿ってｃ方向に平行移動させる。図６Ｄに示されるように、型７０−２側であって型７０−２を超える位置でガイド装置９０の平行移動を停止させる。

以上のようにガイド装置９０を動作させることにより、図６Ｄに示されるように、スポーク２０（図１参照）の中央接続部２０Ｃに対応する中央支持部７４Ｃ−１からスポーク５０（図１参照）の第１接続部５０Ｒに対応する第１支持部８０Ｒ−１まで、型７０−１の表面７２−１に沿って、連続繊維強化樹脂材８６が案内される。

ステップＳ５にて、図３Ｂに示される第２巻回工程に相当する処理を行う。具体的な処理について、図６Ｄ、図７Ａ、図７Ｂを用いて説明する。ガイド装置９０を、図６Ｄに示される状態から、軸を中心にｄ方向に回転させる。図７Ａに示されるように、連続繊維強化樹脂材供給部９２が型７０−１の中央支持部７４Ｃ−１（型７０−２の中央支持部７４Ｃ−２）に最も近くなる位置でガイド装置９０の回転を停止させる。次に、ガイド装置９０を、軸に沿ってｅ方向に平行移動させる。図７Ｂに示されるように、型７０−１側であって型７０−１を超える位置でガイド装置９０の平行移動を停止させる。

以上のようにガイド装置９０を動作させることにより、型７０−１の裏面側を介して連続繊維強化樹脂材８６が案内される。このとき、図７Ｂに示されるように、型７０−２の表面７２−２では、スポーク４０（図１参照）の第２接続部４０Ｌに対応する第２支持部７８Ｌ−２からスポーク２０（図１参照）の中央接続部２０Ｃに対応する中央支持部７４Ｃ−２（型７０−１の中央支持部７４Ｃ−１）まで、連続繊維強化樹脂材８６が案内される。

ステップＳ６にて、図３Ｃに示される第３巻回工程に相当する処理を行う。具体的な処理について、図７Ｂ、図７Ｃ、図７Ｄを用いて説明する。ガイド装置９０を、図７Ｂに示される状態から、軸を中心にｆ方向に回転させる。図７Ｃに示されるように、連続繊維強化樹脂材供給部９２が型７０−１の第２支持部７８Ｌ−１（型７０−２の第１支持部８０Ｒ−２）に最も近くなる位置でガイド装置９０の回転を停止させる。次に、ガイド装置９０を、軸に沿ってｇ方向に平行移動させる。図７Ｄに示されるように、型７０−２側であって型７０−２を超える位置でガイド装置９０の平行移動を停止させる。

以上のようにガイド装置９０を動作させることにより、図７Ｄに示されるように、スポーク２０（図１参照）の中央接続部２０Ｃに対応する中央支持部７４Ｃ−１からスポーク４０（図１参照）の第２接続部４０Ｌに対応する第２支持部７８Ｌ−１まで、型７０−１の表面７２−１に沿って、連続繊維強化樹脂材８６が案内される。

ステップＳ７にて、図３Ｄに示される第４巻回工程に相当する処理を行う。具体的な処理について、図７Ｄ、図８Ａ、図８Ｂを用いて説明する。ガイド装置９０を、図７Ｄに示される状態から、軸を中心にｈ方向に回転させる。図８Ａに示されるように、連続繊維強化樹脂材供給部９２が型７０−１の中央支持部７４Ｃ−１（型７０−２の中央支持部７４Ｃ−２）に最も近くなる位置でガイド装置９０の回転を停止させる。次に、ガイド装置９０を、軸に沿ってｉ方向に平行移動させる。図８Ｂに示されるように、型７０−１側であって型７０−１を超える位置でガイド装置９０の平行移動を停止させる。

以上のようにガイド装置９０を動作させることにより、型７０−１の裏面側を介して連続繊維強化樹脂材８６が案内される。このとき、図８Ｂに示されるように、型７０−２の表面７２−２では、スポーク５０（図１参照）の第１接続部５０Ｒに対応する第１支持部８０Ｒ−２からスポーク２０（図１参照）の中央接続部２０Ｃに対応する中央支持部７４Ｃ−２（型７０−１の中央支持部７４Ｃ−１）まで、連続繊維強化樹脂材８６が案内される。

ステップＳ８にて、巻数が判定される。巻数カウンタｎが目標巻数ｍ未満である場合に、ステップＳ３に戻り、ステップＳ４〜ステップＳ７の第１巻回工程〜第４巻回工程が繰り返し行われる。一方、巻数カウンタｎが目標巻数ｍ以上である場合に、連続繊維強化樹脂材８６の巻回工程を終了し、ステップＳ９に移行する。

ステップＳ９にて、型７０−１、７０−２の表面７２−１、７２−２に成形されたスポーク部１６の積層体に熱処理を施すと各連続繊維強化樹脂材８６が硬化してスポーク部１６が製造される。そして、型７０−１、７０−２を分割すると、２つのスポーク部１６が完成する。

第１実施形態と同様に、５つの中央支持部７４Ｃ、７６Ｃ、７８Ｃ、８０Ｃ、８２Ｃ（図４Ａ〜図４Ｄ参照）を５本の連続繊維強化樹脂材８６の起点として、各連続繊維強化樹脂材８６の巻回工程（ステップＳ４〜ステップＳ７）を同時に行うことも可能である。

第２実施形態によれば、第１実施形態と同じ効果が得られる。また、第２実施形態では、型７０−１の裏面側に型７０−２を配置しているため、２つのスポーク部１６を同時に成形でき、効率がよい。更に、型７０−１の裏面側に巻回される連続繊維強化樹脂材８６を有効に活用できる。

（第３実施形態）
［ホイール１１０の構造］
図９に示されるホイール１１０の正面図を用いて、スポーク部１１６を備えるホイール１１０の構造を説明する。ホイール１１０の基本的な構造は図１に示されるホイール１０の構造と同じであるため、共通する部分の説明は省略する。ホイール１１０がホイール１０と大きく異なる部分はスポークの数である。ホイール１１０のスポーク部１１６は一体成形された４つ［２ｎ＋２（ｎは自然数）］のスポーク１２０、１３０、１４０、１５０を有する。

４つのスポーク１２０、１３０、１４０、１５０はスポーク部１１６の中心Ｏの周りに等間隔に配置される。例えば、スポーク１２０には、スポーク部１１６の中心Ｏを介してスポーク１４０が対向する。同様に、スポーク１３０には、スポーク部１１６の中心Ｏを介してスポーク１５０が対向する。

ここで各スポーク１２０、１３０、１４０、１５０の構造について、スポーク１２０を参照して説明する。スポーク１２０は、リム１１２の内周面１１２Ｉに接続される３つの端部を有する。３つの端部は、中央接続部１２０Ｃと、中央接続部１２０Ｃの両側［中央接続部１２０Ｃを中心に内周面１１２Ｉの一方向側（図面右回り方向側）及び逆方向側（図面左回り方向側）］に配置される第１接続部１２０Ｒ及び第２接続部１２０Ｌからなる。リブ１２２、１２４の一端は、中央接続部１２０Ｃでリム１１２の内周面１１２Ｉに接続される。リブ１４４の一端は、第１接続部１２０Ｒでリム１１２の内周面１１２Ｉに接続される。リブ１４２の一端は、第２接続部１２０Ｌでリム１１２の内周面１１２Ｉに接続される。

リブ１２２は、スポーク１２０からハブ１１４の上を通り、スポーク１２０に対向するスポーク１４０まで延在する。そして、リブ１２２の他端は、スポーク１４０の第２接続部１４０Ｌでリム１１２の内周面１１２Ｉに接続される。リブ１２４は、スポーク１２０からハブ１１４の上を通り、スポーク１２０に対向するスポーク１４０まで延在する。そして、リブ１２４の他端は、スポーク１４０の第１接続部１４０Ｒでリム１１２の内周面１１２Ｉに接続される。

リブ１４４は、スポーク１２０からハブ１１４の上を通り、スポーク１２０に対向するスポーク１４０まで延在する。そして、リブ１４４の他端は、スポーク１４０の中央接続部１４０Ｃでリム１１２の内周面１１２Ｉに接続される。リブ１４２は、スポーク１２０からハブ１１４の上を通り、スポーク１２０に対向するスポーク１４０まで延在する。そして、リブ１４２の他端は、スポーク１４０の中央接続部１４０Ｃでリム１１２の内周面１１２Ｉに接続される。

リブ１２２は、ハブ１１４上でリブ１４４と交差する。リブ１２４は、ハブ１１４上でリブ１４２と交差する。

スポーク１３０、１４０、１５０の構造もスポーク１２０と同じ構造である。各リブ同士が交差する箇所は、全て２つのリブのみが点で交差している。

［スポーク部１１６の型１７０の構造］
図１０に示される型１７０の正面図を用いて、後述する実施形態で使用する型１７０について説明する。型１７０の基本的な構造は図２に示される型７０の構造と同じであるため、共通する部分の説明は省略する。型１７０の表面１７２には、スポーク１２０、１３０、１４０、１５０の形状と一致する溝１７４、１７６、１７８、１８０が形成される。本実施形態では、溝１７４によりスポーク１２０が成形される。溝１７４は、スポーク１２０（図９参照）の中央接続部１２０Ｃに対応する中央支持部１７４Ｃと、スポーク１２０の第１接続部１２０Ｒに対応する第１支持部１７４Ｒと、スポーク１２０の第２接続部１２０Ｌに対応する第２支持部１７４Ｌと、を備える。他の溝１７６、１７８、１８０の構造も溝１７４と同じ構造である。

［スポーク部１１６の製造方法］
図１１Ａ〜図１１Ｅに示される工程遷移図を用いて、第３実施形態に係るスポーク部製造方法を説明する。図１１Ａ〜図１１Ｅでは、型１７０の正面図に基づいて、ハブ１１４が取り付けられた型１７０に１本の連続繊維強化樹脂材８６を巻回する手順が示されている。なお、図１１Ｂ及び図１１Ｄでは、型１７０の裏面側に巻回される連続繊維強化樹脂材８６が点線で示されている。

先ず、第１巻回工程を行う。ここでは、図１１Ａに示されるように、連続繊維強化樹脂材８６を型１７０の表面１７２に沿わせて、スポーク１２０（図９参照）の中央接続部１２０Ｃに対応する中央支持部１７４Ｃからスポーク１４０（図９参照）の第２接続部１４０Ｌに対応する第２支持部１７８Ｌまで案内する。このとき、連続繊維強化樹脂材８６を、表面１７２に形成された溝１７４、１７８（図１０参照）に沿って案内する。

次に、第２巻回工程を行う。ここでは、図１１Ｂに示されるように、連続繊維強化樹脂材８６を型１７０の裏面を介して、スポーク１４０（図９参照）の第２接続部１４０Ｌに対応する第２支持部１７８Ｌからスポーク１２０（図９参照）の中央接続部１２０Ｃに対応する中央支持部１７４Ｃまで案内する。

次に、第３巻回工程を行う。ここでは、図１１Ｃに示されるように、連続繊維強化樹脂材８６を型１７０の表面１７２に沿わせて、スポーク１２０（図９参照）の中央接続部１２０Ｃに対応する中央支持部１７４Ｃからスポーク１４０（図９参照）の第１接続部１４０Ｒに対応する第１支持部１７８Ｒまで案内する。このとき、連続繊維強化樹脂材８６を、表面１７２に形成された溝１７４、１７８に沿って案内する。

次に、第４巻回工程を行う。ここでは、図１１Ｄに示されるように、連続繊維強化樹脂材８６を型１７０の裏面を介して、スポーク１４０（図９参照）の第１接続部１４０Ｒに対応する第１支持部１７８Ｒからスポーク１２０（図９参照）の中央接続部１２０Ｃに対応する中央支持部１７４Ｃまで案内する。

以上の第１〜第４巻回工程を繰り返し行うことにより、図１１Ｅに示されるように、２つのリブ１２２、１２４に相当する積層体が、１本の連続繊維強化樹脂材８６から成形される。図１０に示される型１７０の４つの溝１７４、１７６、１７８、１８０毎に、第１〜第４巻回工程を行うことにより、スポーク部１１６の４つのスポーク１２０、１３０、１４０、１５０に相当する積層体を成形することができる。

型１７０に成形されたスポーク部１１６の積層体に熱処理を施すと、各連続繊維強化樹脂材８６が硬化してスポーク部１１６が製造される。

なお、４つの中央支持部１７４Ｃ、１７６Ｃ、１７８Ｃ、１８０Ｃを４本の連続繊維強化樹脂材８６の起点として、各連続繊維強化樹脂材８６の巻回工程（図１１Ａ〜図１１Ｄに示される第１〜第４巻回工程）を同時に行うことも可能である。この方法によれば、４つのスポーク１２０、１３０、１４０、１５０の積層体を同時に成形することができるため、効率がよい。

また、第２実施形態のように、２つの型１７０を組み合わせて２つのスポーク部１１６を同時に製造することも可能である。

第３実施形態によれば、第１実施形態、第２実施形態と同じ効果が得られる。

［他の実施形態］
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、４つ及び５つのスポーク以外の２ｎ＋１、２ｎ＋２（ｎは自然数）のスポークを備えるスポーク部を製造する際に、本発明に係る方法を使用することも可能である。

また、第２実施形態において、ガイド装置９０を回転、移動させるのではなく、型７０を回転、移動させることも可能である。

１０、１１０…ホイール １２、１１２…リム
１６、１１６…スポーク部
２０、３０、４０、５０、６０、１２０、１３０、１４０、１５０…スポーク
２０Ｃ、４０Ｃ、５０Ｃ、１２０Ｃ、１４０Ｃ…中央接続部
２０Ｌ、４０Ｌ、１２０Ｌ、１４０Ｌ…第２接続部
２０Ｒ、５０Ｒ、１２０Ｒ、１４０Ｒ…第１接続部
７０、７０−１、７０−２、１７０…型
７２、７２−１、７２−２、１７２…表面
７４、７６、７８、８０、８２、１７４、１７６、１７８、１８０…溝
７４Ｃ、７４Ｃ−１、７４Ｃ−２、７６Ｃ、７８Ｃ、８０Ｃ、８２Ｃ、１７４Ｃ、１７６Ｃ、１７８Ｃ、１８０Ｃ…中央支持部
７４Ｌ、７８Ｌ、７８Ｌ−１、７８Ｌ−２、１７４Ｌ、１７８Ｌ…第２支持部
７４Ｒ、８０Ｒ、８０Ｒ−１、８０Ｒ−２、１７４Ｒ、１７８Ｒ…第１支持部
８６…連続繊維強化樹脂材

Claims (5)

1. ３以上のスポークを備えたスポーク部を製造するスポーク部製造方法であって、
   前記スポークに対応する支持部を前記スポークの数だけ備えたスポーク部成形用の型を用意し、前記型に連続繊維強化樹脂材を巻回する巻回工程と、
   前記連続繊維強化樹脂材を硬化させて前記スポーク部を成形するスポーク部成形工程と、を備え、
   前記連続繊維強化樹脂材を前記型の表面に沿わせて、一方の前記スポークに対応する支持部から、一方の前記スポークに対向する他方の前記スポークに対応する支持部まで案内する工程と、
   前記連続繊維強化樹脂材を前記型の裏面を介して、他方の前記スポークに対応する前記支持部から一方の前記スポークに対応する前記支持部まで案内する工程と、を有する
   ことを特徴とするスポーク部製造方法。
2. 請求項１に記載のスポーク部製造方法において、
   前記スポーク部は、２ｎ＋１（ｎは自然数）のスポークを備え、各前記スポークが中央接続部と該中央接続部の両側に配置される第１接続部及び第２接続部とでホイールのリムに接続されるものであり、
   前記型は、前記スポークの前記中央接続部に対応する中央支持部と、前記スポークの前記第１接続部に対応する第１支持部と、前記スポークの前記第２接続部に対応する第２支持部と、を前記スポークの数だけ備えるものであり、
   前記巻回工程は、
   前記スポーク部のうち、任意の前記スポークを第１スポークとし、該第１スポークに前記スポーク部の中心を介して対向する２つの前記スポークを第２スポーク及び第３スポークとした場合に、
   前記連続繊維強化樹脂材を前記型の表面に沿わせて、前記第１スポークの前記中央接続部に対応する前記中央支持部から前記第３スポークの前記第１接続部に対応する前記第１支持部まで案内する第１巻回工程と、
   前記連続繊維強化樹脂材を前記型の裏面を介して、前記第３スポークの前記第１接続部に対応する前記第１支持部から前記第１スポークの前記中央接続部に対応する前記中央支持部まで案内する第２巻回工程と、
   前記連続繊維強化樹脂材を前記型の表面に沿わせて、前記第１スポークの前記中央接続部に対応する前記中央支持部から前記第２スポークの前記第２接続部に対応する前記第２支持部まで案内する第３巻回工程と、
   前記連続繊維強化樹脂材を前記型の裏面を介して、前記第２スポークの前記第２接続部に対応する前記第２支持部から前記第１スポークの前記中央接続部に対応する前記中央支持部まで案内する第４巻回工程と、を有する
   ことを特徴とするスポーク部製造方法。
3. 請求項１に記載のスポーク部製造方法において、
   前記スポーク部は、２ｎ＋２（ｎは自然数）のスポークを備え、各前記スポークが中央接続部と該中央接続部の両側に配置される第１接続部及び第２接続部とでホイールのリムに接続されるものであり、
   前記型は、前記スポークの前記中央接続部に対応する中央支持部と、前記スポークの前記第１接続部に対応する第１支持部と、前記スポークの前記第２接続部に対応する第２支持部と、を前記スポークの数だけ備えるものであり、
   前記巻回工程は、
   前記スポーク部のうち、任意の前記スポークを第１スポークとし、該第１スポークに前記スポーク部の中心を介して対向する前記スポークを第２スポークとした場合に、
   前記連続繊維強化樹脂材を前記型の表面に沿わせて、前記第１スポークの前記中央接続部に対応する前記中央支持部から前記第２スポークの前記第２接続部に対応する前記第２支持部まで案内する第１巻回工程と、
   前記連続繊維強化樹脂材を前記型の裏面を介して、前記第２スポークの前記第２接続部に対応する前記第２支持部から前記第１スポークの前記中央接続部に対応する前記中央支持部まで案内する第２巻回工程と、
   前記連続繊維強化樹脂材を前記型の表面に沿わせて、前記第１スポークの前記中央接続部に対応する前記中央支持部から前記第２スポークの前記第１接続部に対応する前記第１支持部まで案内する第３巻回工程と、
   前記連続繊維強化樹脂材を前記型の裏面を介して、前記第２スポークの前記第１接続部に対応する前記第１支持部から前記第１スポークの前記中央接続部に対応する前記中央支持部まで案内する第４巻回工程と、を有する
   ことを特徴とするスポーク部製造方法。
4. 請求項２又は３に記載のスポーク部製造方法において、
   全ての前記スポークに対する前記第１巻回工程、前記第２巻回工程、前記第３巻回工程及び前記第４巻回工程を同時に行う
   ことを特徴とするスポーク部製造方法。
5. 請求項２〜４のいずれか１項に記載のスポーク部製造方法において、
   前記巻回工程は、前記第１巻回工程〜第４巻回工程の前に、２つの前記型を互いの表面が異なる方向を向くようにして組み合わせる型組合せ工程を更に有し、
   前記第１巻回工程及び前記第３巻回工程で、前記連続繊維強化樹脂材を一方の前記型の表面に沿わせて案内すると共に、
   前記第２巻回工程及び前記第４巻回工程で、前記連続繊維強化樹脂材を他方の前記型の表面に沿わせて案内する
   ことを特徴とするスポーク部製造方法。

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