JP5559700B2

JP5559700B2 - タイヤ用ホイールリム

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Publication number: JP5559700B2
Application number: JP2010540484A
Authority: JP
Inventors: 秀彦日野
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd
Priority date: 2008-11-28
Filing date: 2009-11-25
Publication date: 2014-07-23
Anticipated expiration: 2029-11-25
Also published as: EP2351654A4; US8651584B2; EP2351654A1; KR20110102307A; RU2011120480A; US20110233992A1; BRPI0921961A2; CN102224020B; JPWO2010061831A1; EP2351654B1; WO2010061831A1; RU2517645C2; CN102224020A

Description

本発明は、装着されたタイヤの温度を低下させ、そのタイヤ又はホイール自体の耐久性を向上させるのに役立つタイヤ用ホイールリムに関する。

タイヤのビード部は、走行時、大きな繰り返し変形を受ける。このため、走行中のビード部の温度は上昇する。このような温度上昇は、ビード部のゴム劣化を招き、ときに破壊をもたらす。従って、タイヤの耐久性を向上させるためには、ビード部の温度上昇を防ぐ必要がある。

従来、ビード部の発熱を抑えるために、ビード部の剛性を高め、走行時の変形自体を小さくする試みがなされている。しかしながら、この方法では、タイヤ質量の増加、運動性能の低下、さらには燃費性能の悪化という不具合がある。

発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、ホイールリムのタイヤと接触しないフランジの回転軸方向の外側面及び／又はリム本体の半径方向の内側面に、周方向と交差する向きにのびる凸部を周方向に隔設すると、リム本体の放熱性が格段に向上し、ひいては該リム本体に接触するタイヤのビード部やタイヤ内腔の空気の温度上昇を抑えてタイヤの耐久性を向上させ得ることを知見して本発明を完成させるに至った。なお、ホイールリムに関する先行技術としては、次のものがある。

特開平６−１３５２０２号公報特開平８−２１６６０４号公報特開平５−３３８４０２号公報

本発明は、以上のような実情に鑑み案出なされたもので、装着されたタイヤやホイール自体の温度上昇を抑制し、タイヤやホイールの耐久性を向上させるのに役立つタイヤ用ホイールリムを提供することを主たる目的としている。

本発明は、回転軸方向の両端部にタイヤのビード部が着座するシート部を具えたリム本体と、該リム本体の両側部に連設されかつ半径方向外側にのびる一対のフランジとを有するリム部を含むタイヤ用ホイールリムであって、タイヤと接触しない前記フランジの回転軸方向の外側面及び／又は前記リム本体の半径方向の内側面に、周方向と交差する向きにのびる凸部が周方向に隔設されていることを特徴とする。

本発明のタイヤ用ホイールリムでは、タイヤと接触しないフランジの外側面及び／又はリム本体の内側面に、周方向と交差する向きにのびる凸部が周方向に隔設される。このような凸部は、リム部の表面積を増加させて放熱性を高める。また、凸部は、ホイールリムの回転により、リム部の表面を流れる空気をかき乱して乱流を生成し、放熱性をさらに向上させる。これらの相乗作用により、リム部の放熱性が大幅に向上され、ひいては該リムはもとより、リム本体に接触するタイヤのビード部やタイヤ内腔の熱が効率良く外部に放出され、温度上昇が抑えられる。これにより、タイヤ及びホイールリムの耐久性が向上する。

本発明の実施形態を示すタイヤ・リム組立体の全体斜視図である。その部分断面図である。ホイールリムのリム部の内側面の展開図である。そのＡ−Ａ断面図である。流体解析による空気流れを示す線図である。凸部の他の実施形態を示すリム部の内側面の展開図である。凸部の他の実施形態を示すリム部の内側面の展開図である。凸部の他の実施形態を示すリム部の内側面の展開図である。凸部の他の実施形態を示すリム部の内側面の展開図である。凸部の他の実施形態を示すリム部の内側面の展開図である。凸部の他の実施形態を示すリム部の内側面の展開図である。凸部の他の実施形態を示すリム部の内側面の展開図である。凸部の他の実施形態を示すリム部の内側面の展開図である。凸部の他の実施形態を示すリム部の内側面の展開図である。凸部の他の実施形態を示すリム部の内側面の展開図である。凸部の他の実施形態を示すリム部の内側面の展開図である。凸部の他の実施形態を示すリム部の内側面の展開図である。凸部の他の実施形態を示すリム部の内側面の展開図である。凸部の他の実施形態を示すリム部の内側面の周方向に沿った断面図である。

１タイヤ用ホイールリム
１Ａリム部
１Ｂディスク部
２空気入りタイヤ
３タイヤ・リム組立体
５リム本体
５ａシート部
５ａｉシート部の内側面
５ｂウエル部
６フランジ
６ｏフランジの外側面
９凸部
１０凸部の途切れ部
Ａ１リム部の外側領域
Ａ２リム部の中央領域

以下、本発明の実施の一形態が図面に基づき説明される。
［第１の実施形態］
図１には、第１の実施形態のタイヤ用ホイールリム（以下、単に「ホイールリム」ということがある。）１に空気入りタイヤ２を装着したタイヤ・リム組立体３の全体斜視図が示される。また、図２には、その部分断面図が示される。

前記空気入りタイヤ２は、トレッド部２ａと、その両端部からタイヤ半径方向内方にのびる一対のサイドウォール部２ｂ、２ｂと、さらにその内方端に設けられた一対のビード部２ｃ、２ｃとを有したチューブレスタイプの乗用車用ラジアルタイヤが示される。該空気入りタイヤ２は、ビード部２ｃに埋設されたビードコア２ｄ、２ｄ間をトロイド状にのびるラジアル構造のカーカス２ｅと、そのタイヤ半径方向外側かつトレッド部２ａの内部に配されたベルト層２ｆとを含む。

前記ホイールリム１は、リム部１Ａと、ディスク部１Ｂとを一体に具えて構成され、例えばスチール、マグネシウム合金又はアルミ合金などの金属材料から形成される。

前記リム部１Ａは、リム本体５と、該リム本体５の両側部に連設されたフランジ６とを含む。

リム本体５は、回転軸方向の両端部に空気入りタイヤ２のビード部２ｃが着座する一対のシート部５ａと、このシート部５ａ、５ａ間に形成されかつ空気入りタイヤ２の着脱を行う際にビード部２ｃ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５ｂとを含む。

また、前記フランジ６は、シート部５ａに装着された空気入りタイヤ２のビード部２ｃのタイヤ軸方向の外側面に沿ってタイヤ幅方向外側に小高さでのびている。

このようなリム部１Ａは、実質的に同一の断面形状で周方向に連続した円筒状で構成される。

前記ディスク部１Ｂは、リム部１Ａの内周面からタイヤ半径方向内方にのびる複数本（本実施形態では５本）のスポークで構成されている。ただし、ディスク部１Ｂは、文字通り円盤状に構成されても良い。

図３には、リム部１Ａの内側面の展開図が示される。また、図４には、そのＡ−Ａ断面図が示される。

ホイールリム１は、図３に良く表されているように、空気入りタイヤ２と接触しない前記フランジ６の回転軸方向の外側面６ｏ及び／又はリム本体５の半径方向の内側面５ｉに、周方向と交差する向きにのびる凸部９が複数本周方向に隔設される。

このような凸部９は、リム部１Ａの表面積を増加させることにより、リム部１Ａの放熱性を高める。さらに、発明者らの種々の実験の結果、図５に示されるように、凸部９は、タイヤ・リム組立体３の回転により生じるリム部１Ａの表面を流れる空気をかき乱し、乱流を生成させ、この乱流がリム部１Ａの熱をより効果的に奪うことを知見した。即ち、リムの表面に接する空気は最も高温であり、該リム表面から遠ざかるにつれて空気温度は低くなるが、上記乱流は、リム表面から離れた位置の低温空気をリム表面へと導いて高温層との熱交換を促進するので、リムの表面温度を効率良く低下させることができる。

従って、本実施形態のホイールリム１は、走行により、凸部９によって効率良く冷やされる。そして、このホイールリム１と接触しているタイヤ２のビード部２ｃやタイヤ内腔ｉに充填されている空気の熱は、放熱性に優れたリム部１Ａを介して効率良く外部に放出される。これにより、ビード部２ｃの温度上昇が抑制され、ひいてはタイヤ２の耐久性が向上する。特に、パンク時でも継続走行が可能なランフラットタイヤを本実施形態のホイールリムに装着することにより、ビード部の発熱を抑えランフラット走行距離を増大させることができる。

この実施形態の凸部９は、フランジ６の回転軸方向の外側面６ｏとシート部５ａの内側面５ａｉとを含むリム部１Ａの外側領域Ａ１、Ａ１を横切ってのびる。また、凸部９は、リム部１Ａの左右両側にそれぞれ設けられる。

図４に示されるように、凸部９の長手方向と直角な断面形状は、特に限定されるものではなく、例えば矩形状、半円状、三角形状又は台形状など種々の形状を採用できる。とりわけ、本実施形態のような矩形状が好ましい。このような矩形断面の凸部９は、リム部１Ａの内側面の近傍を通る空気をより効果的にかき乱して放熱性を高めるのに役立つ。

凸部９の長手方向と直角な断面積も特に限定されるものではないが、小さすぎると、ホイールリム１の表面積の増加が小さく、ひいては冷却効果が十分に得られないおそれがあり、逆に大きすぎると、リム質量の過度の増加などを招き好ましくない。このような観点より、凸部９の１個当たりの上記断面積は、好ましくは１mm²以上、より好ましくは４mm²以上、さらに好ましくは６mm²以上が望ましく、また、せいぜい２５０mm²以下であり、より好ましくは１００mm²以下、さらに好ましくは５０mm²以下、特に好ましくは２５mm²、最も好ましくは９mm²以下が望ましい。

また、凸部９は、その突出高さＨが小さすぎると、空気をかき乱す効果が十分に得られないおそれがあり、逆に大きすぎると、凸部９の後方の入隅部に空気が十分に入り込まず、ひいては放熱効果が十分に得られないおそれがある他、凸部９がブレーキ装置（図示省略）などと干渉するおそれがあるため好ましくない。このような観点より、凸部９の高さは、好ましくは０．５mm以上、より好ましくは１mm以上、さらに好ましくは２mm以上が望ましく、また、好ましくは５mm以下が望ましい。同様に、凸部９の長手方向と直角な最大の幅Ｗは、好ましくは１mm以上、より好ましくは３mm以上であり、また好ましくは２０mm以下、より好ましくは１０mm以下で定められるのが良い。

凸部９の周方向の配設ピッチＰも、特に限定されるものではないが、過度に大きくなると凸部９の配設個数が少なくなり、空気をかき乱す効果が十分に得られず、ひいてはホイールリム１の放熱性を十分に高め得ないおそれがあり、逆に過度に小さくなると、凸部９、９間にリム部表面に十分に空気が当たらず、放熱性を低下させるおそれがある。このような観点より、凸部９の配設ピッチＰは、中心角（ホイールリムの回転中心を中心とした中心角）で表した場合、好ましくは６０度以下、より好ましくは１２度以下、さらに好ましくは６度以下が望ましく、また、好ましくは１度以上、より好ましくは２度以上が望ましい。なお、ディスク部やスポーク等によって凸部の形成が妨げられている場合、その部分は前記配設ピッチの値として考慮しないものとする。

また、凸部９は、タイヤ・リム組立体３の走行時に、リム部１Ａの表面を流れる空気をかき乱すために、周方向に対して交差する向きにのびる必要がある。従って、凸部９は、周方向に対して０度よりも大きい角度αでのびるものであれば良い。

また、発明者らは流体解析を詳細に行ったところ、図５に示したように、ホイールリム１の回転により、凸部９の後方で渦状の空気の淀みが生じるが、凸部９の前記角度αが９０度の場合、前記淀みが走行中に同じ位置で長く発生し続けることを知見した。このような淀みは、リム部１Ａの放熱性を低下させるため好ましくない。

上記淀みの定着を防止するために、凸部９は、周方向に対して９０度未満の角度αで傾けられるのが良い。これにより、空気の淀みを、凸部９の傾斜に沿って後方へと移動させ、同じ位置での淀みの定着を防止することができる。このような観点より、凸部９の周方向に対する角度αは、好ましくは５度以上、より好ましくは１０度以上が望ましく、また、好ましくは７５度以下、さらに好ましくは６０度以下が望ましい。

凸部９の連続する長さＬは、少なくとも３mm、より好ましくは５mm以上、さらに好ましくは１０mm以上が望ましい。凸部の長さＬが３mm未満では、空気をかき乱す効果が十分に得られないおそれがある。なお、凸部９の長さＬの好ましい上限値は、リムサイズ等に応じて適宜設定されれば良い。

また、本実施形態のように、凸部９が、フランジ６の外側面６ｏ及びシート部５ａの内側面５ａｉに設けられた場合、これらの各部分をより効果的に冷却できる。従って、フランジ６及びシート部５ａに接するビード部２ｃの温度上昇をより直接的に抑制することが可能になる。

図３に示された凸部９は、一直線状にのびているが、このような実施形態に限定されるものではない。例えば図６に示されるように、凸部９は、途中で周方向に対する角度が変化するものでも良い。この実施形態の凸部９は、１つの屈曲部を有して略ヘ字状にのびている。

また、図７に示されるように、凸部９は、小長さの途切れ部１０を有するものでも良い。この途切れ部１０は、本実施形態では、フランジ６の外側面６ｏと、シート部５ａの内側面５ａｉとの接続部に設けられている。このような途切れ部１０は、空気流れをより複雑にかき乱すのに効果がある

さらに、図８に示されるように、凸部９は、リムの中心線ＣＬに関して、左右対称に傾斜させたいわゆる回転方向性を有するものでも良い。

なお、凸部９は、鋳造、切削又は鍛造等により、ホイールリム１の成形と同時に容易に形成される。

［第２の実施形態］
上記第１の実施形態では、いずれも凸部９がリム部１Ａの実質的に外側領域Ａ１だけに設けられていた。しかし、図９に示されるように、凸部９は、リム部１Ａの内側面のうち、実質的に一対のシート部５ａ、５ａ間の中央領域Ａ２だけをのびるように設けられても良い。

このような第２の実施形態の凸部９は、リム部１Ａのウエル部５ｂをより集中的に冷却し、ひいてはタイヤ内腔ｉに充填された空気の温度上昇を効果的に抑制できる。このような実施形態においても、ビード部２ｃのゴム部の温度上昇を抑制し、耐久性を向上させることができる。

また、このような実施形態においても、図１０に示されるように、凸部９は、途切れ部１０を含んで構成されても良い。

さらに、図１１ないし１２に示されるように、凸部９は、１ないし２以上の屈曲部を有するＶ字状又はジグザグ状であっても良い。この際、屈曲部を、途切れ部１０で構成するのが特に好ましい。このような実施形態では、凸部９の屈曲部の後方で空気の淀みが定着しやすいが、途切れ部１０を設けることでこのような淀みの発生を効果的に防止できる。

また、図１３に示されるように、凸部９は、傾斜の向きが異なる複数列（本実施形態では２列）の凸部列９Ａ、９Ｂを、互いに位相を異ならせて千鳥状に配することもできる。

［第３の実施形態］
さらに、凸部９は、図１４に示されるように、リム部１Ａの実質的に全域（即ち、外側領域Ａ１及び中央領域Ａ２）をのびるように設けられても良い。このような実施形態の凸部９は、リム部１Ａの全体を効果的に冷却できる。従って、ビード部２ｃのみならず、タイヤ内腔ｉに充填された空気の昇温をより確実に防止し、ビード部２ｃのゴム部の温度上昇を抑制して耐久性を向上させることができる。

リム部１Ａの実質的に全域に凸部９が設けられる態様についても、図１５ないし１７に示されるように、第１及び第２の実施形態と同様、凸部９は、種々の態様に変形することができる。

［第４の実施形態］
リムの重量バランス、均一性などを考慮すると、上記各実施形態のように、前記凸部９は、周方向に一定の配設ピッチＰで設けられるのが望ましい。しかしながら、凸部９が一定の配設ピッチＰで設けられた場合、凸部９の大きさ及び／又は断面形状等によっては（例えば、凸部９を大型化した場合）、各凸部９で生じる特定周波数の風切り音が互いに重畳し、車両の乗員に耳障りな異音を感じさせるおそれがある。

この実施形態では、このような走行時の耳障りな風切り音を抑制するために、図１８に示されるように、凸部９が周方向に非一定の配設ピッチＰ１、Ｐ２、Ｐ３…で設けられることを特徴とする。つまり、凸部９の配設ピッチＰには、複数種類の配設ピッチ、好ましくは３種類以上、より好ましくは５種類以上の配設ピッチを含ませるのが望ましい。このような実施形態によれば、凸部９による特定周波数の風切り音の重畳を防止して、耳障りな異音の発生を減らすことができる。とりわけ、これらの複数種類の配設ピッチをランダムに配置することにより、凸部９が、周方向に非一定の配設ピッチでランダムに設けられるのがより効果的である。

前記非一定の配設ピッチＰ１，Ｐ２…は、ホイールリムの重量アンバランスや均一性による不具合を防止するために、一定の範囲に限定されることが望ましい。好ましくは、３６０度を凸部の個数で除して得られる等分ピッチを１００とした場合、非一定の配設ピッチＰは、最大−最小間において、±５０％の変化率、即ち５０〜１５０の範囲、より好ましくは７０〜１３０の範囲で定められるのが望ましい。同様の観点より、複数種類の配設ピッチＰをその大きさ順に並べた場合、隣り合う配設ピッチの変化率は２０％以下に抑えるのが特に好適である。

［第５の実施形態］
図１９（ａ）、（ｂ）には、リム部の周方向に沿った断面の展開図を示している。この実施形態では、周方向に隔設された凸部９は、断面形状が異なる複数種類が周方向に隔設されている。この例では、凸部９は、第１の凸部９Ａと、この第１の凸部９Ａよりも高さＨ及び幅Ｗが大きい第２の凸部９Ｂとを含んでいる。これらは、同図（ａ）のように一定の配設ピッチＰで隔設されても良いし、同図（ｂ）のように、非一定の配設ピッチで隔設されても良い。このような実施形態でも、特定周波数の風切り音の重畳を防止して、耳障りな異音の発生を減らすことができる。

以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記の具体的な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の態様に変更して実施することができる。例えば、凸部９は、外部から視認され難くなるよう、車両装着時に車両内側に位置するリム部の外側領域Ａ１側にのみ設けられても良い。

表１の仕様に基づいてアルミニウム合金製のホイールリム（サイズ：１８×８Ｊ）を試作し、各ホイールリムに空気入りタイヤを装着してビード耐久台上テストが行われた。なお、ホイールリムの外側領域Ａ１の展開した軸方向の長さは約５０mm、中央領域Ａ２の展開した軸方向の長さは約１００mmである。

このテストは、室温２８±２℃に保たれた空調室内で行われ、１時間走行後のリム各部の温度及びビード部の外表面の温度を周上３箇所測定し、その平均値が求められた。そして、タイヤに損傷が生じるまでの時間（耐久性）が測定された。
ドラム耐久テストの条件は以下の通りである。
空気入りタイヤのサイズ：２４５／４０Ｒ１８
負荷荷重：１２．０１ｋＮ
空気圧：３６０ｋＰａ
速度：６０km／ｈ
ドラム半径：１．７ｍ
テスト結果などは表１に示される。なお、表１中、各温度は、比較例１の各時の温度を１００とする指数で表示されている。数値が小さいほど、温度が低いことを示す。また、耐久性は、比較例のタイヤに損傷が生じた時間を１００とする指数で表示された。数値が大きいほど耐久性に優れることを示す。さらに、各凸部の配設ピッチは一定である。

テストの結果、実施例のホイールリムは、空気入りタイヤの発熱を抑え、その耐久性を向上させ得ることが確認できた。

次に、凸部の配設ピッチ等と、走行中の風切り音との関係についてのテストが行われた。風切り音については、各供試タイヤを排気量３０００ccの国産乗用車の全輪に装着し、滑らかな乾燥アスファルト路面のテストコースを速度５０km／ｈ及び８０km／ｈで定常走行させ、ドライバーの官能により異音の有無がそれぞれ評価された。また、実施例２４の配設ピッチのランダム配置は、次の通りである。
＜実施例２４の凸部の仕様＞
配列ピッチの種類数：５
ＳＳピッチ：３．７度×６個
Ｓピッチ：４．３度×２０個
Ｍピッチ：５．０度×１６個
Ｌピッチ：５．６度×２３個
ＬＬピッチ：６．２度×７個
配設ピッチの並び：SS,S,S,L,L,LL,LL,L,M,S,M,L,S,S,SS,S,M,L,L,S,M,M,L,L,L,L,S,S,S,S,S,S,S,L,L,L,L,LL,L,L,M,SS,S,M,M,LL,L,M,S,M,LL,L,S,S,SS,S,M,L,L,LL,LL,L,M,M,SS,S,M,L,L,M,M,SS

また、実施例２５、２６は、凸部の高さを１０mmに統一するが、凸部の幅を５mm及び１０mmの２種とした。そして、この２種類の凸部を１個ずつ周方向に交互に配置した（それぞれ３６個ずつ）。また、実施例２５の凸部の配設ピッチは一定としたが、実施例２６のものは、上記のランダムなピッチが採用された。テストの結果などは、表２に示される。

先ず、凸部が一定の配設ピッチで設けられた先述の実施例５は、異音を感じることはなかった。他方、凸部の高さ及び幅が実施例５よりも大きくかつ一定の配設ピッチで設けられた実施例２３では、速度８０km／ｈで気になる大きさの風切り音が確認された。しかしながら、実施例２３と同形状かつ同じ大きさの凸部を有するものの、配設ピッチを５種類としかつこれらをランダムに配置した実施例２４では、いずれの速度においても、気になる風切り音は発生していないことが確認できた。同様に、実施例２５では、速度８０km／ｈで若干気になる風切り音が確認されたが、配設ピッチをランダムとした実施例２６では、気になる風切り音は確認されなかった。

Claims

回転軸方向の両端部にタイヤのビード部が着座するシート部を具えたリム本体と、該リム本体の両側部に連設されかつ半径方向外側にのびる一対のフランジとを有するリム部を含むタイヤ用ホイールリムであって、
タイヤと接触しない前記フランジの回転軸方向の外側面及び／又は前記リム本体の半径方向の内側面に、周方向と交差する向きにのびる凸部が周方向に隔設されており、
前記凸部の周方向の配設ピッチは、長さが異なる複数種類が含まれており、前記複数種類の配設ピッチがランダムに配置されていることを特徴とするタイヤ用ホイールリム。
前記凸部の長手方向と直角な断面積が１〜２５０mm^２である請求項１記載のタイヤ用ホイールリム。
前記凸部の長手方向と直角な断面積が１〜２５mm^２である請求項１記載のタイヤ用ホイールリム。
前記凸部は、周方向に対して５度以上かつ９０度未満の角度でのびている請求項１ないし３のいずれかに記載のタイヤ用ホイールリム。
前記凸部は、前記フランジの前記外側面及び前記シート部の半径方向の内側面に設けられる請求項１ないし４のいずれかに記載のタイヤ用ホイールリム。
前記凸部は、前記一対のシート部間をのびている請求項１ないし４のいずれかに記載のタイヤ用ホイールリム。
前記凸部の突出高さが１mm以上５mm以下、かつ、凸部の周方向の配設ピッチＰが中心角で２度以上１２度以下である請求項１記載のタイヤ用ホイールリム。
前記凸部の突出高さが１mm以上５mm以下、かつ、凸部の周方向の配設ピッチＰが中心角で２度以上１２度以下である請求項２又は３記載のタイヤ用ホイールリム。
回転軸方向の両端部にタイヤのビード部が着座するシート部を具えたリム本体と、該リム本体の両側部に連設されかつ半径方向外側にのびる一対のフランジとを有するリム部を含むタイヤ用ホイールリムであって、
タイヤと接触しない前記フランジの回転軸方向の外側面及び／又は前記リム本体の半径方向の内側面に、周方向と交差する向きにのびる凸部が周方向に隔設されており、
前記凸部は、前記リム部の周方向に沿った断面の形状が異なる複数種類が前記周方向に隔設されていることを特徴とするタイヤ用ホイールリム。