JP6406649B2 - ホイール及び該ホイールの補強部材 - Google Patents

Description

この発明は、車両用の軽合金製のホイール及び該ホイールの補強部材に関し、例えば、車軸の両端に左右車輪（車輪：ホイール付きタイヤ）が取り付けられた３輪車両又は４輪車両に適用して好適な車両用の軽合金製のホイール及び該ホイールの補強部材に関する。

例えば、特許文献１の図１及び図８（ｅ）を参照すれば、内リム部（２）のリムフランジ部（９）の内周面に、強化繊維部材（５５）からなる補強部を形成した軽合金製のホイールが開示されている（特許文献１の［００２２］）。

特開２０１１−７９３５８号公報

しかしながら、上記従来技術に係るホイールにおいては、補強部が弓形の弧状に形成されていることから、強化繊維部材を接着剤にてリムフランジ部の内周面に固定しようとする際に、補強部の位置決めが困難である。結果として、接着剤の厚みを均一にすること、ひいてはホイールの回転時に剛性を均一に保持することが困難になる。

この発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、補強部材をリム部の内周面に装着する際、前記補強部材を、前記リム部の前記内周面に容易に位置決めすることを可能とするホイール及び該ホイールの補強部材を提供することを目的とする。

この発明に係るホイールは、外周面にタイヤが装着されるリム部を備える車両用の軽合金製のホイールであって、前記リム部の内周面の一部に周方向に沿って接着された強化繊維部材からなる環状の補強部材を備え、前記リム部の内周面に前記補強部材の位置決め部が設けられている。

この発明によれば、タイヤが嵌るリム部の内周面の一部に周方向に沿って接着剤により接着された強化繊維部材からなる環状の補強部材が取り付けられているので、軽合金製のホイールの剛性を高めることができる。また、補強部材をリム部の内周面に装着する際、前記補強部材を、位置決め部を利用して、前記リム部の前記内周面に容易に位置決めすることができる。

この場合、前記ホイールは、前記リム部の軸方向の一端部側にディスク部を備え、前記位置決め部として、前記リム部の前記軸方向の他端部側の内周面に沿って係合部が設けられ、前記環状の補強部材は、前記係合部に一部が係合されて位置決めされ、前記リム部の前記軸方向の他端部側の内周面に接着剤により接着されて取り付けられているようにしてもよい。

このように、タイヤが嵌るリム部の軸方向のディスク部側の他端部側の内周面の周方向に沿って設けられた係合部に一部が係合されて位置決めされた強化繊維部材からなる環状の補強部材が、前記リム部のディスク部側の他端部側（ホイールの剛性が弱い側）の内周面に沿って、接着剤により接着されて取り付けられているので、位置決め固定・接着された補強部材を備える軽合金製のホイールの剛性を円周方向で均一に高めることができる。結果として、ホイールの振動の減衰が向上し、雑音・振動性能が向上する。

ここで、前記環状の前記補強部材は、前記ホイールの前記他端部の前記内周面に沿った軸方向の断面形状がフック形状を呈するフック部に形成され、前記フック部の屈曲端部が係合する溝部又は段部が、前記リム部の前記軸方向の前記他端部側の前記内周面に沿って設けられた前記係合部として形成されていることで前記位置決めがなされているようにすることが好ましい。

接着剤でリム部の軸方向の他端部側の内周面に沿って取り付けられる前記環状の補強部材の、前記ホイールの軸方向の断面形状がフック形状を呈するフック部に形成されている。このため、接着が剥がれた状態、あるいは接着が未完全な状態（接着途中の状態）であっても、フック形状により前記ホイールの係合部（溝部又は段部）に位置決めされて前記他端部側の内周面に接触（係合）することから、脱落防止が図れる。

前記内周面には、前記係合部として、前記溝部が形成され、該溝部の前記軸方向の溝幅が、前記屈曲端部の軸方向の幅よりも幅広に形成されていることが好ましい。

内周面に形成されている係合部としての溝部の軸方向の溝幅が、該溝部に係合する屈曲端部の軸方向の幅よりも幅広に形成されることで、ホイールのリム部の内周面の寸法バラツキあるいは強化繊維部材からなる環状の補強部材のフック部のフック形状の寸法バラツキをある程度許容して、前記補強部材を前記ホイールの前記リム部の内周面に容易に係合させることができる。

前記フック部は、前記屈曲端部と、テーパ状部と、前記屈曲端部と略平行状態となる胴部とから構成され、前記屈曲端部の一端部側が前記溝部又は前記段部に係合され、前記屈曲端部の他端部側が前記テーパ状部の小径側に連なり、前記テーパ状部の大径側に屈曲して前記胴部が連なるようにしてもよい。

この場合、フック部にテーパ状部を設けているので、ホイールのリム部の内周面の寸法バラツキあるいは強化繊維部材からなる環状の補強部材のフック部のフック形状の寸法バラツキをある程度許容して、より確実に補強部材を前記ホイールの前記リム部の内周面に係合させることができる。

さらに、前記胴部が前記ホイールに接着される前記内周面が切削面部であることが好ましい。

胴部が対向する内周面が切削面部とされているので、前記胴部を前記内周面に対して接着剤にて、より確実に接着することができる。なお、内周面には、いわゆるホイールバランス用のウエイトを接着により密着させて取り付けることができる。

さらにまた、前記テーパ状部が前記内周面に接着されている部位での接着剤の層の膜厚が、前記胴部が前記内周面の前記切削面部に接着されている部位での接着剤の層の膜厚よりも厚くされていることが好ましい。

胴部には内周面に対して剪断方向の力がかかり、テーパ状部には内周面に対して剥離方向の力がかかる。剪断方向の力より剥離方向の力の方が、補強部材が外れ易くなるので、前記テーパ状部が接着されている前記内周面の接着剤の層の膜厚を、前記胴部が接着されている前記内周面の前記切削面部上の接着剤の層の膜厚よりも厚くすることで、同等の剥がれにくさを保持できる。

ホイールに係合可能な前記補強部材も、単体としてこの発明に含まれる。

この発明によれば、タイヤが嵌るリム部の内周面の一部に周方向に沿って接着剤により接着された強化繊維部材からなる環状の補強部材が取り付けられているので、軽合金製のホイールの剛性を高めることができる。また、補強部材をリム部の内周面に装着する際、前記補強部材を、位置決め部を利用して、前記リム部の前記内周面に容易に位置決めすることができる。

この実施形態に係る補強部材が取り付けられたこの実施形態に係るホイールのホイール軸から上側部分の正面断面図である。 この実施形態に係るホイールのホイール軸から上側部分と、この実施形態に係る補強部材の前記ホイールへの取り付け前のホイール軸から上側部分とを並べて示す正面断面図である。 接着剤の層の膜厚の違いを説明する一部切欠拡大正面断面図である。 ホイールに対する補強部材の係合状態を示す斜視一部断面図である。 リム部の内周面に設けられた係合部の変形例を示す一部切欠正面断面図である。

以下、この発明に係るホイール及び該ホイールの補強部材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。

［構成］
図１は、この実施形態に係る補強部材１４が取り付けられたこの実施形態に係るホイール１０のホイール軸１６（便宜上、車軸中心線１６ともいう。）から上側部分を示す正面断面図である。

図２は、この実施形態に係るホイール１２（ホイール本体１２ともいう。）のホイール軸１６から上側部分と、この実施形態に係る補強部材１４の前記ホイール１２への取り付け前のホイール軸１６から上側部分とを並べて示す正面断面図である。

つまり、ホイール（ホイール本体）１２に補強部材１４が取り付けられてホイール１０が製作される。

ホイール（ホイール本体）１２は、アルミニウム合金、あるいはマグネシウム合金等の軽合金製である。

補強部材１４は、炭素繊維あるいはアラミド繊維等の強化繊維部材であり、様々な製法により成型品として製作される。

図１及び図２に示すように、ホイール（ホイール本体）１２は、図示しないタイヤを装着するためのリム部１８と、このリム部１８を図示しない車軸ハブに連結するためのディスク部２０とから構成される。

この実施形態に係るホイール１２は、リム部１８とディスク部２０が一体とされた鋳造品又は鍛造品として製作されているが、リム部１８とディスク部２０とを鋳造品又は鍛造品として別体に構成した後、リム部１８とディスク部２０とを接合して製作したホイールに対してもこの発明を適用することができる。

図１及び図２に示すように、リム部１８は、外周面１９側に、ホイール軸１６方向の両側部側に設けられるビードシート部２２、２４と、このビードシート部２２、２４からそれぞれホイール１２の径方向外方に略Ｌ字状に延びたリムフランジ部２６、２８と、ビードシート部２２、２４間でホイール１２の径方向内側に窪んだウェル部３０を備える。

なお、ビードシート部２２、２４には、図示しないタイヤのビード部が装着される。

リム部１８は、内周面２１側に、車軸内側方向の端部のリムフランジ部２６に設けられた切削面部３６と、この切削面部３６に大径側が連通するリムテーパ状部３８と、リムテーパ状部３８の小径側に周方向に沿って連続して設けられる溝部４０（リム部側係合部）と、この溝部４０に連続して設けられるブレーキ収容面部４２とから構成される。

内周面２１には、いわゆるタイヤのホイールバランスを取る際のバランスウエイト（不図示）が貼り付けられる。

図１及び図２に示すように、環状の補強部材１４は、ホイール１２の内周面２１に対向する側の内周面５２側のホイール軸１６の方向の断面形状が、径方向外側に延びる中空円盤状（フランジ状）の胴部４４と、胴部４４の径方向内側に大径部が連なり小径部が屈曲端部４８の基部側に連なるテーパ状部４６と、前記の屈曲端部（針先状部、補強部材側係合部）４８と、を含むフック形状を呈するフック部５０に形成されている。

フック部５０を構成する胴部４４と屈曲端部４８とは、それぞれホイール軸１６に対して概ね直交し、且つ相互に略平行状態になっている。

環状の補強部材１４の車軸内側方向の外周面５４には、補強部材１４自体を補強する円環状の膨出部５６が複数条形成されている。この膨出部５６は生産工程において、ＦＡ（Factory Automation）機器等を使用するときに引っかかりとなり把持しやすい利点もある。膨出部５６は、必要に応じて設定することができる。

ディスク部２０は、リム部１８の車軸外側の端部からホイール（ホイール本体）１２の径方向内側に連続して形成されている。ディスク部２０の中心部には、車軸ハブ（不図示）が貫通するハブ孔３２が設けられている。

このハブ孔３２の周囲であってホイール軸１６を中心にハブ孔３２に対し同心円状に複数のボルト孔３４が形成されている。

［補強部材１４のホイール１２への取り付け手順］
次に、基本的には以上のように構成されるホイール（ホイール本体）１２に対する補強部材１４の取り付け手順について説明する。

図２に方向を示すように、まず、水平な床面上に配置された図示しないジグに、車軸外側を鉛直方向の下側に配したホイール（ホイール本体）１２を水平（図２を右周りに９０゜回転した状態）に取り付けて固定する。

次に、切削面部３６及びリムテーパ状部３８の各外周に、それぞれ、接着剤６０、６２（図１参照）を塗布する。

塗布する接着剤６０、６２は、接着剤６０、６２の層の膜厚を均一にするために、ガラスビーズが混合された接着剤が好ましく、ガラスビーズの径は同径でもよいが、この実施形態では、リムテーパ状部３８に塗布される接着剤６２に混合されているガラスビーズの径を、切削面部３６に塗布される接着剤６０に混合されるガラスビーズの径よりも大径としている。

次いで、ジグ上側からジグ下側方向に向かって図２に示す中抜き矢印の方向に補強部材１４を降下させ、リム部１８の内周面２１に押し込むことで、リム部１８の内周面２１の溝部４０にフック部５０の屈曲端部４８が落とし込まれて係合される（図１参照）。

なお、屈曲端部４８が溝部４０に落とし込まれる直前には、リムテーパ状部３８とフック部５０のテーパ状部４６とが接触するので、テーパ状部４６が位置決めを兼ねた構造となって補強部材１４が自動的に調心されてリム部１８の内周面２１に係合する。従って、ホイール１２と補強部材１４がホイール軸１６を軸にどの角度に回転しても均一な接着剤６０、６２の厚みを得ることが可能になる。

結果として、補強部材１４が、フック形状によりホイール１２の溝部４０に位置決めされ、リム部１８の接着剤６０、６２が塗布された内周面２１に接触して係合する。

より具体的には、リム部１８の溝部４０にフック部５０の屈曲端部４８が嵌り合い係合した状態で、フック部５０の胴部４４が切削面部３６に接着剤６０を介して対向状態とされ、且つフック部５０のテーパ状部４６がリム部１８のリムテーパ状部３８に臨み接着剤６２を介して対向状態とされて、補強部材１４がホイール１２に対して係合状態とされる。

次いで、この係合状態にて、補強部材１４に対してジグ上側から静加重を付与する。静加重を付与したまま、常温で所定時間放置し、あるいは必要に応じて熱を他の所定時間加えて接着剤６０、６２を硬化させる。

この場合、図３の一部拡大図に示すように、接着剤６０、６２の硬化後には、接着剤６０、６２の膜厚ｔ１、ｔ２が、接着剤６０、６２に混合されているガラスビーズの径に略なっているので、テーパ状部４６の膜厚ｔ２が、胴部４４の膜厚ｔ１より厚くなっている（ｔ２＞ｔ１）。

このようにして、環状の補強部材１４がホイール（ホイール本体）１２に接着されて取り付けられたホイール１０が製作される。

最後に、ホイール１０が図示しないジグから取り外されて、タイヤが装着されたホイール付きタイヤ（車輪）とされた後、車両（不図示）に取り付けられる。

［ホイール１０付きタイヤの車両への取り付け］
公知のように、車軸ハブ（不図示）がホイール１０付きタイヤのハブ孔３２に貫通されるときに、前記車軸ハブに形成されているハブフランジ部に取り付けられている複数のハブボルトがボルト孔３４を貫通する。そして、ボルト孔３４から車軸外側に突出したハブボルトのネジ部に図示しないハブナットを螺合することによって、ホイール１０付きタイヤが車軸ハブと連結される。

［実施形態のまとめ及び変形例］
この実施形態に係る車両用の軽合金製のホイール１０は、外周面１９にタイヤが装着されるリム部１８と、該リム部１８の軸方向であるホイール軸１６の方向の一端部側に設けられたディスク部２０と、を備える。

ホイール１０は、さらに、補強部材１４が装着される前のホイール（ホイール本体）１２のリム部１８の前記軸方向の他端部側の内周面２１に沿って設けられた位置決め部であって係合部としての溝部４０と、該溝部４０に補強部材１４の一部である屈曲端部４８が係合されて位置決めされ、リム部１８の前記軸方向の他端部側の内周面２１に接着剤６０、６２により接着されて取り付けられている強化繊維部材からなる環状の補強部材１４と、を備える。

この実施形態に係るホイール１０では、タイヤが嵌るリム部１８の軸方向のディスク部２０側の他端部側の内周面２１の周方向に沿って設けられた溝部４０（係合部）に屈曲端部４８（一部）が係合されて位置決めされた強化繊維部材からなる環状の補強部材１４が、リム部１８のディスク部２０側の他端部側（ホイール１２の剛性が弱い側）の内周面２１に沿って、接着剤６０、６２により接着されて取り付けられているので、位置決め固定・接着された補強部材１４を備える軽合金製のホイール１０の剛性を円周方向で均一に高めることができる。結果として、ホイール１０の振動の減衰が向上し、雑音・振動性能が向上する。

補強部材１４は、リム部１８の内周面２１側に収まるので、タイヤのビード部への影響がない。

この場合、補強部材１４は、ホイール１２の前記他端部の内周面２１に沿った軸方向の断面形状が、胴部４４と曲げ部であるテーパ状部４６と屈曲端部４８（針先状部）とを含むフック形状（フック構造）を呈するフック部５０に形成され、該フック部５０の屈曲端部４８（先端部の針先状部）が係合する溝部４０が、リム部１８の前記軸方向の前記他端部側の前記内周面２１に沿って設けられた前記係合部として形成されていることで前記位置決めがなされている。

接着剤６０、６２によりリム部１８の軸方向の他端部側の内周面２１に沿って取り付けられる補強部材１４の、ホイール軸１６方向（ホイール１２の軸方向）の断面形状がフック形状を呈するフック部５０に形成されているので、接着が剥がれた状態、あるいは接着が不完全な状態であっても、フック形状（フック構造）によりホイール１２の係合部の溝部４０に位置決めされて前記他端部側の内周面２１に接触（係合）するので、脱落防止が図れる。

すなわち、図４に示すように、リムフランジ部２６の内周面側を補強部材１４のフック部５０の弾性力により把持することができるので、脱落防止構造になっていると言える。従って、接着が未完了時でもホイール１２と一体になっているため、例えば既存のホイール１０の塗装ラインに投入して塗装を施すことができる。

また、図５に示すように、溝部４０は、段部（段差部）４１であってもよい（変形例１）。

溝部４０である場合には、図１に示すように、該溝部４０の前記軸方向の溝幅が、前記屈曲端部４８（針先状部）の軸方向の幅よりも幅広に形成されていることが好ましく、ホイール１２のリム部１８の内周面２１の寸法バラツキあるいは強化繊維部材からなる環状の補強部材１４のフック部５０のフック形状の寸法バラツキをある程度許容して、補強部材１４をホイール１２のリム部１８の内周面２１に容易に係合させることができる。

なお、溝部４０は、ホイール（ホイール本体）１２に一体成型で形成されるが、これに限らず、例えば最小径Ｒ５のエンドミルを用いて半円加工する、いわゆる後加工で設けてもよい。例えば、ホイールサイズが１７−２１インチ程度とすると、前記エンドミルによる加工後の溝幅が最小５［ｍｍ］である場合、補強部材１４の厚みは、前記ホイールサイズの大きさに概ね比例的に増加されて２−３．５［ｍｍ］程度とされ、溝部４０に、補強部材１４の屈曲端部４８が係合したときの余裕幅が概ね１．５−３［ｍｍ］幅（片側０．７５−１．５［ｍｍ］幅）とされる。補強部材１４の厚みを変更することで、同一のホイール（ホイール本体）１２であっても剛性や雑音・振動特性を変化させることができる。

ここで、補強部材１４のフック部５０は、屈曲端部４８と、テーパ状部４６と、屈曲端部４８と略平行状態となる胴部４４とから構成され、屈曲端部４８の一端部側（尖端側）が溝部４０又は前記段部４１に係合され、屈曲端部４８の他端部側（根本側）がテーパ状部４６の小径側に連なり、テーパ状部４６の大径側に屈曲して胴部４４が連なるように形成されている。

このように、フック部５０にテーパ状部４６を設けているので、ホイール１２のリム部１８の内周面２１の寸法バラツキあるいは強化繊維部材からなる環状の補強部材１４のフック部５０のフック形状の寸法バラツキをある程度許容して、より確実に補強部材１４をホイール１２のリム部１８の内周面２１に係合させることができる。

また、フック部５０の胴部４４がホイール１２に接着される内周面２１を切削面部３６としているので、胴部４４を内周面２１に対して接着剤により、より確実に接着することができる。なお、内周面２１には、ホイールバランス用のウエイトを接着により密着させて取り付けることができる。

この場合、テーパ状部４６がリムフランジ部２６の内周面２１に接着されている部位での接着剤６２の層の膜厚ｔ２を、胴部４４が内周面２１の切削面部３６に接着されている部位での接着剤６０の層の膜厚ｔ１よりも厚くしている。この場合、胴部４４には内周面２１に対して剪断方向（図２中、径方向）の力がかかり、テーパ状部４６には内周面２１に対して剥離方向の力がかかる。剪断方向の力より剥離方向の力の方が、補強部材１４が外れ易くなるので、テーパ状部４６が接着されている内周面２１の接着剤６２の層の膜厚ｔ２を、胴部４４が接着されている内周面２１の切削面部３６上の接着剤６０の層の膜厚ｔ１よりも厚くすることで、同等の剥がれにくさを保持できる。

なお、ホイール１２に係合可能な補強部材１４も、単体としてこの発明に含まれる。

また、この発明は、上述の実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

なお、補強部材１４が装着されたホイール１０は、補強部材１４のないホイールに比較してコストが高くなるが、ホイール１０の剛性が上がることから、例えば４輪自動車の操舵輪である左右の前輪のみに、補強部材１４が装着されたホイール１０を取り付けて用いることで、特に、低速操舵時のタイヤ剛性が上がり（タイヤのねじれが少なくなり）、きびきびとした操舵感覚が得られることを実車にて確認している。

１０…ホイール １２…ホイール（ホイール本体）
１４…補強部材 １６…ホイール軸
１８…リム部 １９…外周面
２１…内周面 ３６…切削面部
４０…溝部 ４１…段部
４４…胴部 ４６…テーパ状部
４８…屈曲端部 ５０…フック部
６０、６２…接着剤

Claims (7)

1. 外周面にタイヤが装着されるリム部を備える車両用の軽合金製のホイールであって、
   前記リム部の内周面の一部に周方向に沿って接着された強化繊維部材からなる環状の補強部材を備え、
   前記リム部の内周面に前記補強部材の位置決め部が設けられ、
   前記位置決め部として、前記リム部の軸方向の端部側の内周面に沿って係合部が設けられ、
   前記環状の補強部材は、前記係合部に一部が係合されて位置決めされ、前記ホイールの前記端部側の前記内周面に沿った軸方向の断面形状がフック形状を呈するフック部に形成され、
   前記フック部の屈曲端部が係合する溝部又は段部が、前記リム部の前記軸方向の前記端部側の前記内周面に沿って設けられた前記係合部として形成されていることで前記位置決めがなされている
   ことを特徴とするホイール。
2. 外周面にタイヤが装着されるリム部を備える車両用の軽合金製のホイールであって、
   前記リム部の軸方向の一端部側に備えられたディスク部と、
   前記リム部の内周面の一部に周方向に沿って接着された強化繊維部材からなる環状の補強部材を備え、
   前記リム部の内周面に前記補強部材の位置決め部が設けられ、
   前記位置決め部として、前記リム部の前記軸方向の他端部側の内周面に沿って係合部が設けられ、
   前記環状の補強部材は、前記係合部に一部が係合されて位置決めされ、前記リム部の前記軸方向の他端部側の内周面に接着剤により接着されて取り付けられ、
   前記環状の前記補強部材は、前記ホイールの前記他端部の前記内周面に沿った軸方向の断面形状がフック形状を呈するフック部に形成され、
   前記フック部の屈曲端部が係合する溝部又は段部が、前記リム部の前記軸方向の前記他端部側の前記内周面に沿って設けられた前記係合部として形成されていることで前記位置決めがなされている
   ことを特徴とするホイール。
3. 請求項１又は２に記載のホイールにおいて、
   前記内周面には、前記係合部として、前記溝部が形成され、該溝部の前記軸方向の溝幅が、前記屈曲端部の軸方向の幅よりも幅広に形成されている
   ことを特徴とするホイール。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のホイールにおいて、
   前記フック部は、前記屈曲端部と、テーパ状部と、前記屈曲端部と略平行状態となる胴部とから構成され、
   前記屈曲端部の一端部側が前記溝部又は前記段部に係合され、前記屈曲端部の他端部側が前記テーパ状部の小径側に連なり、前記テーパ状部の大径側に屈曲して前記胴部が連なる
   ことを特徴とするホイール。
5. 請求項４に記載のホイールにおいて、
   前記胴部が前記ホイールに接着される前記内周面が切削面部である
   ことを特徴とするホイール。
6. 請求項５に記載のホイールにおいて、
   前記テーパ状部が前記内周面に接着されている部位での接着剤の層の膜厚が、前記胴部が前記内周面の前記切削面部に接着されている部位での接着剤の層の膜厚よりも厚くされている
   ことを特徴とするホイール。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の前記ホイールに係合可能な前記補強部材。

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