JP5001986B2 - 車両用ホイール - Google Patents
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Description
さらに、タイヤのビード部をリムのウェル部に落とし込む際に、ビード部が断熱ゴムの端部を引っかけて断熱ゴムの剥がれや破損する可能性を抑制できる。
請求項4に係わる発明の車両用ホイールは、請求項3に記載の発明の構成に加え、断熱ゴムに予め混練される発泡剤は、N,N’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン及びアゾジカルボンアミドを主成分としたものであり、その量は、断熱ゴムのゴム素材であるブチルゴムの重量100に対する添加剤の重量の値である重量部を示す表記法で表して4〜8であることを特徴とする。
(車両用ホイール)
図1、図2、図3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、第1の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要部の一部正面断面図であり、リム外周面上に装着した断熱ゴム及びタイヤの断面を示している。図2は、図1のA部拡大図である。図3は、リング形状に型成形された断熱ゴムの外形斜視図であり、(a)は、端部に向かって肉厚を漸減するように型成形された断熱ゴムの例であり、(b)は、均等な肉厚に型成形された断熱ゴムの例である。
図1に示すように、車両用ホイール10Aは、タイヤ20を装着するためのリム11と、このリム11をハブ(図示せず)に連結するためのディスク(図示せず)とから構成される。
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。
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10Aは、スポークホイールであっても良い。
図3の(a)に示すような予め金型成形法により加熱して、3次元成形でリング状に成形された断熱ゴム14Aを装着装置でリムフランジ部11bより大きな径まで引き伸ばし、ウェル部11cの外周面11dに装着する。このとき、リング状に成形された断熱ゴム14Aは、図2に示すようにウェル部11cの平坦部位に対応する基部14aは所定の厚さであり、例えば、装着状態で2mmの肉厚であり、リム幅方向外側に位置するハンプ部11e,11eに近い端部14b,14bは、リム幅方向外側に行くほど装着状態で2mmの肉厚から漸減するようにリム幅方向の断面が成形されている(以下では「先細りの形状」ともいう)。端部14bの先端は、0.5mm以下にすることが望ましい。
その結果、ウェル部11cの平坦部位及びハンプ部11e,11eに近いウェル部11cの立ち上がり部位にも断熱ゴム14Aで被覆することができる。
なお、断熱ゴム14Aを装着するリム11の外周面11dの内のウェル部11cの外周面11dには、前記端部14b,14bが対応して位置するハンプ部11e,11eを臨む直前まで接着材、例えば、エポキシ系接着材を、断熱ゴム14を装着する前に塗布しておく。
ここで、端部14bが、特許請求の範囲に記載の「リム外周面のウェル部よりもリム幅方向外側に位置する部位」に対応する。
ちなみに、リング状に予め成形された断熱ゴム14A,14Bをリム11の外周面11dに装着する装着装置(図示せず)を、断熱ゴム14Aを例に説明する。断熱ゴム14Bの場合も同様である、違いは、後記する内周面部の内周の形状が断熱ゴム14Aと断熱ゴム14Bで異なるだけである。装着装置は、断熱ゴム14Aの外周面を所定の部分周長、例えば、16個に等分割したような内周面形状を有する16個の内周面部を有し、それぞれが独立して径方向内外方側に移動可能で、その内周面部の内周面側から吸気することができるようになっている。そして、先ず、各内周面部を断熱ゴム14Aの外周面に当たるまで縮径して、その後、各内周面部から吸気して断熱ゴム14Aを真空吸引する。更に、真空吸引しながら各内周面部を径方向外方側に均等に移動させリムフランジ部11bの外径よりも断熱ゴム14Aの内径が大きくなるようにし、その状態でリムフランジ部11bを軸方向に超え、接着剤が塗られたウェル部11cに軸方向位置が合うように保ちながら各内周面部を径方向内方側に均等に縮径し、最後は軽く外周面11dへ断熱ゴム14Aを押圧しながら各内周面部から空気を吹き込み、各内周面部の内周側と断熱ゴム14Aの外周面とを離脱させる。
従って、各内周面部が、図3の(a)に示す断熱ゴム14Aの外周面に対応した周方向部分長の内周面を有しているので、端部14bも確実に、リム11のハンプ部11eを望む立ち上がり部に押圧されて密着接着される。
次に、図4から図6を参照しながら断熱ゴム14A,14Bについて詳細に説明する。
断熱ゴム14A,14Bのゴム素材としてはブチルゴム(IIR:Isobutylene Isoprene Rubber)が考えられる。これは、タイヤ20の内面にインナライナ22として用いられることが多く、ガス透過性が非常に小さい特性がある。また、断熱ゴム14A,14Bの素材として、ブチルゴムに耐候性に優れるエチレンプロピレンゴム(EPDM)を混ぜ合わせたものが考えられる。
ちなみに、ブチルゴムもエチレンプロピレンゴムも低熱伝導性を有し、そのままでも断熱性に優れたゴム素材であり、断熱ゴム14A,14Bとして用いても良い。
発明者らは、ブチルゴムをゴム素材の基本として、図6に示すように他にFEF級カーボンブラック、プロセスオイル、ステアリン酸、酸化亜鉛、硫黄、加硫促進剤、を混ぜ、断熱性能を向上させるため、更に、シリカアルミナバルーン(無機材で形成された中空粒子)、セラミックスバルーン、(セラミックスで形成された中空粒子)、シラスバルーン(火山灰である「シラス」で形成された中空粒子)等の中空粒子や、発泡剤を混練して断熱ゴムの試験片を作成した。
ここで、FEF級とは、製法による品質レベルをいい、FEFとは高速押出炉のことである。
ちなみに、発泡剤からガスを発生させ、断熱ゴム内に気泡を生成させる工程は、前記した金型成形法により加熱して断熱ゴム14Aを3次元成形する工程で同時にすると良い。
曲線bは、図6に示す比較例1をベースとして発泡剤を6Phr加えた場合のものである。
ここで、Phr(PHRとも表記する)とは、Per Hundred Rubber、つまり、ゴム素材の重量100に対する添加剤の重量の値である重量部を示す表記法である。添加剤の全体に対する重量割合で添加剤の量を表現するよりも、添加剤の種類が増えたときにも容易に添加剤の重量部が分かる表記法である。ちなみに、図6におけるTotal Phrとは、ゴム100の重量に他の添加剤全ての重量部を加算して表示したものである。
実施例6は、比較例2の第2のベースゴムに対し、シリカアルミナバルーンを重量部で50加えたものであり、Total Phr 228.0、熱伝達性(%)86である。実施例2は、比較例2の第2のベースゴムに対し、セラミックスバルーンを重量部で50加えたものであり、Total Phr 228.0、熱伝達性(%)87である。実施例8は、比較例2の第2のベースゴムに対し、シラスバルーンを重量部で50加えたものであり、Total Phr 228.0、熱伝達性(%)86である。実施例9は、比較例2の第2のベースゴムに対し、発泡剤を重量部で4加えたものであり、Total Phr 182.0、熱伝達性(%)74である。実施例10は、比較例2の第2のベースゴムに対し、発泡剤を重量部で8加えたものであり、Total Phr 186.0、熱伝達性(%)55である。
ここで、隣接する独立の気泡との壁が所定厚さ以上ある気泡が、特許請求の範囲に記載の「独立気泡」に対応する。そして、ゴム素材の重量100に対して発泡剤の重量部は4〜8の配合は、特許請求の範囲に記載の「独立気泡配合」に対応する。
図7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、比較例としての断熱ゴムを有しない車両用ホイールの場合の説明図、(b)は、断熱ゴムを有する第1の実施形態における車両用ホイールの場合の説明図である。図8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の説明図である。
なお、図7でも、クリア塗装の下塗り層は表示上省略してある。
比較例の断熱ゴムを有しない車両用ホイール10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の表面から直接大気に放熱する経路
(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する経路
(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する経路
この場合、タイヤトレッド部温度を比較例の曲線x1より2〜3℃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、米国の自動車燃費試験に用いられるLA−4モード(市街地走行モード)で、燃費が1%程度向上する。
ちなみに、比較例の曲線x2の断熱塗料は、前記した断熱塗料「ガイナ(GAINA)」を用いた場合である。この断熱塗料と本実施形態の断熱ゴム14Aは、略同等の断熱性を得られることが分かる。
リング状に成形された断熱ゴム14Aは、図9に示すようにウェル部11cの平坦部位に対応する基部14aは、装着状態で2mmの肉厚であり、リム幅方向外側に位置するハンプ部11e,11eに近い端部14b,14bは、リム幅方向外側に行くほど装着状態で2mmの肉厚から漸減するようにリム幅方向の断面が成形されている。
その結果、矢印Yで示したようにビード部21aをビードシート部11aからリム幅方向内側に滑らせて、ウェル部11cの外周面11dに落とし込む際に、ビード部21aが端部14bを引っ掛けることによる断熱ゴム14Aの剥がれや破損の可能性が小さくなり、断熱ゴム14Aと外周面11dとの密着性が維持される。
更に、リング状に成形された断熱ゴム14Aは、リム幅方向外側に位置するハンプ部11e,11eに近い端部14b,14bは、リム幅方向外側に行くほど装着状態で2mmの肉厚から漸減するようにリム幅方向の断面が成形されているので、タイヤ20のビード部21aをリム11のウェル部11cに落とし込む際に、ビード部21aが断熱ゴム14Aの端部14bを引っかけて断熱ゴム14Aの剥がれや破損する可能性を抑制できる。
次に、図10を参照しながら、本発明の第2の実施形態に係る車両用ホイール10Bについて説明する。
第1の実施形態と同じ構成については、同じ符号を付し、重複する説明を省略する。本実施形態の車両用ホイール10Bが、第1の実施形態の車両用ホイール10Aと異なる点は、ウェル部11cの外周形状である。車両用ホイール10Bでは、図1のようなハンプ部11e,11eをほとんど有せず、又、ウェル部11cの外周面11dのリム幅方向の断面形状が、リム幅方向に変化している点である。それに適合するように、リング状の断熱ゴム14Cは、内周側も外周側もリム幅方向に変化させ、所定の厚さ、例えば、2mm厚さを保つように3次元金型成形されている。
この3次元金型成形の際に、第1の実施形態における端部14bと同様に端部14bA,14bBも形成される。本実施形態では、リム幅方向の車幅外方側の端部14bAに隣接する基部14aAの厚さと、リム幅方向の中央の基部14aの厚さと、リム幅方向の車幅内方側の端部14bBに隣接する基部14aBの厚さが異なり、基部14aの厚さが一番厚く、次いで基部14aAの方が基部14aBよりも厚く成形されている。これは、車両用ホイール10Bにおけるビードシート部11aからウェル部11cへ続く形状が車幅外方側と車幅内方側とで異なり、車幅内方側のビード部21aをウェル部11cに落と仕込む際に、端部14bB、基部14aBが引っ掛けられて捲れ、破損したり、密着性を損なったりするのを防止抑制するためである。
ここで、端部14bA,14bBが、特許請求の範囲に記載の「リム外周面のウェル部よりもリム幅方向外側に位置する部位」に対応する。
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(リム外周面)
11e ハンプ部
12 ディスク
14A,14B,14C 断熱ゴム
14a,14aA,14aB 基部
14b,14bA,14bB 端部
20 タイヤ
21a ビード部
21b トレッド部
MC タイヤ空気室
Claims (4)
- リング状に成形された断熱ゴムをリム外周面のタイヤ空気室の空気が接する部位にはめ込み、接着被覆した車両用ホイールであって、
前記リング状に成形される前の断熱ゴムに予め所定量の発泡剤を混練し、リング状に型成形するときに熱を加えて前記発泡剤を発泡させるとともに、
前記断熱ゴムにおいて、前記リム外周面のウェル部よりもリム幅方向外側に位置する部位の厚さを、前記断熱ゴムの端部に向けて漸減させるように成形し、前記断熱ゴムの端部を前記リム外周面のハンプ部に臨ませたことを特徴とする車両用ホイール。 - 前記断熱ゴムを前記リム外周面のリム幅方向の断面外形形状に合わせて成形したことを特徴とする請求項1に記載の車両用ホイール。
- 前記リング状に成形される前の断熱ゴムに予め混練される所定量の発泡剤の量は、リング状に型成形するときに熱を加えて発泡剤を発泡させて独立気泡を形成する、独立気泡配合とすることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の車両用ホイール。
- 前記断熱ゴムに予め混練される前記発泡剤は、N,N’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン及びアゾジカルボンアミドを主成分としたものであり、その量は、前記断熱ゴムのゴム素材であるブチルゴムの重量100に対する添加剤の重量の値である重量部を示す表記法で表して4〜8であることを特徴とする請求項3に記載の車両用ホイール。
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