弾性ホイール
【課題】製造コストを低減する。
【解決手段】タイヤを支持し円周方向にのびるリム３、車軸に固定されるディスク４及びリム３とディスク４とを連結する連結手段５を含む。連結手段５は、リム３の内周面３ｉ側に設けられかつ円周方向にのびしかも軸方向に距離を隔てて設けられた一対の外のリング片６と、ディスク４の半径方向外側に設けられかつ円周方向にのびしかも外のリング片６の間に軸方向及び半径方向に移動可能に配された中間のリング片７と、弾性材からなりかつ外のリング片６と中間のリング片７との軸方向の隙間に配されしかも円周方向にのびるダンパー部材８とを含む。リム３、ディスク４、外のリング片６及び中間のリング片７は、いずれも鋼材から形成される。
【解決手段】タイヤを支持し円周方向にのびるリム３、車軸に固定されるディスク４及びリム３とディスク４とを連結する連結手段５を含む。連結手段５は、リム３の内周面３ｉ側に設けられかつ円周方向にのびしかも軸方向に距離を隔てて設けられた一対の外のリング片６と、ディスク４の半径方向外側に設けられかつ円周方向にのびしかも外のリング片６の間に軸方向及び半径方向に移動可能に配された中間のリング片７と、弾性材からなりかつ外のリング片６と中間のリング片７との軸方向の隙間に配されしかも円周方向にのびるダンパー部材８とを含む。リム３、ディスク４、外のリング片６及び中間のリング片７は、いずれも鋼材から形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の乗り心地を向上させ得る弾性ホイールに関し、詳しくは製造コストを低減しうる弾性ホイールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、タイヤを支持して円周方向にのびるリムと、車両の車軸に固定されるディスクと、これらを連結する例えばゴムからなるダンパー部材とを含む弾性ホイールが種々提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。このような弾性ホイールは、タイヤからリムに伝えられた振動をダンパー部材が吸収することにより、車軸への振動伝達が低減される。従って、乗り心地や騒音性能の向上が期待できる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１０４００１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の弾性ホイールは、前記リム、前記ディスク及びダンパー部材を保持する部分等がいずれもアルミニウム合金で作られていたため、製造コストが上昇しやすく汎用性に欠けるという傾向があった。
【０００５】
本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、リム、ディスク、及びこれらを連結する連結手段に含まれる外のリング片並びに中間のリング片を、いずれも鋼材から形成することを基本として、製造コストを大幅に低減し、ひいては汎用性を高めうる弾性ホイールを提供することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のうち請求項１記載の発明は、タイヤを支持し円周方向にのびるリム、車軸に固定されるディスク及び前記リムと前記ディスクとを連結する連結手段を含み、前記連結手段は、前記リムの内周面側に設けられかつ円周方向にのびしかも軸方向に距離を隔てて設けられた一対の外のリング片と、前記ディスクの半径方向外側に設けられかつ円周方向にのびしかも前記外のリング片の間に軸方向及び半径方向に移動可能に配された中間のリング片と、弾性材からなりかつ前記外のリング片と前記中間のリング片との間を継いで円周方向にのびるダンパー部材とを含み、しかも前記リム、前記ディスク、前記外のリング片及び前記中間のリング片のいずれもが鋼材からなることを特徴とする弾性ホイールである。
【０００７】
また請求項２記載の発明は、前記リム、前記ディスク、前記外のリング片及び前記中間のリング片のいずれもが、圧延鋼材から形成されている請求項１記載の弾性ホイールである。
【０００８】
また請求項３記載の発明は、少なくとも一方の外のリング片は、溝を有した断面略コ字状で円周方向にのびる環状体を前記リムの内周面に固着されることにより形成され、かつ前記中間のリング片は、前記外のリング片と実質的に同じ環状体の２つを各々の溝を外のリング片に向けて前記ディスクの半径方向外側に固着されることにより形成されている請求項１又は２に記載の弾性ホイールである。
【０００９】
また請求項４記載の発明は、前記各外のリング片の互いに向き合う内側面には、円周方向にのびる第１の係合溝がそれぞれ形成されるととともに、前記中間のリング片の軸方向両側面には、前記第１の係合溝とそれぞれ対向して対となりかつ円周方向にのびる第２の係合溝が形成され、しかも、前記ダンパー部材は、軸方向の両端部が前記対となる第１の係合溝と第２の係合溝との間で軸方向に圧縮された状態で支持されている請求項１乃至３のいずれかに記載の弾性ホイールである。
【００１０】
また請求項５記載の発明は、前記リムは、一対のフランジと、その間に設けられかつ径が小さいウエル部と、前記ウエル部と少なくとも一方のフランジとの間をのびかつ前記ウエル部よりも大きな径を有する大径部とを含むとともに、少なくとも前記中間のリング片は、前記ウエル部の側方かつ大径部の半径方向の内側に設けられる請求項１乃至４のいずれかに記載の弾性ホイールである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載の弾性ホイールは、前記ディスク、前記外のリング片及び前記中間のリング片がいずれも鋼材からなる。一般に、鋼材は、アルミニウム合金よりも材料コストが小さく、かつ、加工や接合が容易に行えるため、大量生産にも適する。従って、本発明の弾性ホイールは、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる従来の弾性ホイールに比べて製造コストが大幅に低減される。従って、コストを抑えたい大衆車や商用車さらには軽自動車等に容易に採用でき、ひいては汎用性を高め得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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は空気入りタイヤを装着した弾性ホイール１の部分断面図、図２は弾性ホイールの要部拡大図をそれぞれ示す。弾性ホイール１は、空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」という場合がある。）２を支えるリム３と、図示しない車軸に固定されるディスク４と、前記リム３と前記ディスク４とを弾性的に連結する連結手段５とを含んで構成されている。
【００１３】
また、前記連結手段５は、図２に示されるように、リム３の内周面３ｉ側に設けられかつ円周方向にのびしかも軸方向に距離を隔てて設けられた一対の外のリング片６、６と、ディスク４の半径方向外側に設けられかつ円周方向にのびしかも外のリング片６、６の間に軸方向及び半径方向に移動可能に配された中間のリング片７と、弾性材からなりかつ外のリング片６と中間のリング片７との間を継いで円周方向にのびる一対のダンパー部材８とを含んで構成され、本発明では、これらのリム３、ディスク４、外のリング片６及び中間のリング片７がいずれも鋼材から形成される。
【００１４】
前記タイヤ２は、例えばリム３に着座する一対のビード部２ａ、２ａを有したトロイド状をなす乗用車用タイヤが示される。
【００１５】
前記リム３は、タイヤ２のビード部２ａが着座する一対のシート部３ａ、３ａと、各シート部３ａのリムの回転軸ＣＬに沿った方向（以下、単に「軸方向」という。）の外端部に連なりかつリムの半径方向（以下、単に「半径方向」という。）の外方にのびる一対のフランジ３ｂ（第１のフランジ３ｂ１及び第２のフランジ３ｂ２）とを含む。
【００１６】
また、リム３は、前記シート部３ａ、３ａの間に、最も外径が小さく形成されタイヤ２を組み付ける際に前記ビード部２ｂを落とし込み得るのに必要な所定の軸方向の幅を持ったウエル部３ｃと、このウエル部３ｃと少なくとも一方のフランジ（この例では第２のフランジ３ｂ２）との間をウエル部３ｃよりも大きな外径を有して軸方向にのびている大径部３ｄとが軸方向に並んで設けられている。そして、リム３は、前記各部が前記回転軸ＣＬを中心として実質的に円周方向に連続してのびる環状体で構成される。
【００１７】
このようなリム３は、鋼材、例えば軟鋼又は高張力鋼からなる冷間又は熱間の圧延鋼材（厚さｔ１）を用いて慣例に従い形成される。本実施形態のリム３は、均一の厚さで形成された所定長さの帯状の熱間圧延鋼板を曲げ加工し、その両端部を溶接接合して円環状にした後に、プレス又はロールフォーミング加工などを経て上述の断面に仕上げられる。ただし、リム３は、軽量化等を図るために、予め負荷の小さい部分の厚さを減じて各部で厚さが異なる帯状の熱間圧延形鋼を用いて成形されても良いのは言うまでもない。
【００１８】
前記ウエル部３ｃは、底部３ｃ１とその両側からほぼ半径方向にのびる一対の側壁部３ｃ２、３ｃ３とを有した凹溝状で形成される。また、ウエル部３ｃは、第１のフランジ３ｂ１に寄せて設けられる。また、外部からタイヤ２の中へ空気を供給するための空気バルブＶが、例えばウエル部３ｃに取り付けられる。
【００１９】
前記シート部３ａは、フランジ３ｂ側に向かって径が増大するコーン状をなすとともに、第１のフランジ３ｂ１の軸方向内側には、大径部３ｄが連設される。本実施形態において、大径部３ｄは、シート部３ａのフランジ側に比べると小さい外径を有するが、軸方向内側部分とはほぼ同じ外径を具える。これにより、例えば、ウエル部３ｃと第２のフランジ３ｂ２との間には、シート部３ａと大径部３ｄとが連なってほぼ軸方向にのびている平坦部分Ｆが形成される。この平坦部分Ｆの軸方向の長さＷは、例えばリム巾ＲＷの３０％以上に亘る比較的大きい長さで形成されるのが望ましい。これにより、前記ウエル部３ｃの側方かつ平坦部分Ｆの半径方向内側に、連結手段５を配置するための十分なスペースを提供することができる。
【００２０】
前記ディスク４は、略円盤状をなし、図示しない車軸（又は車軸ハブ）に固着される。また、ディスク４は、剛性を高めるために、図１のように適宜湾曲させることが望ましく、またその半径方向の外側の縁にはほぼ軸方向に沿って所定の長さでのびる周面部４ｂが形成されることが望ましい、さらに、ディスク４は、軽量化、放熱性、意匠性及び／又は空気バルブＶへのアクセスのために、適宜、空洞部４ａ等が設けられるのが望ましい。
【００２１】
このようなディスク４は、鋼材、例えば軟鋼又は高張力鋼からなる冷間又は熱間の圧延鋼材（厚さｔ２）を用いて慣例に従い形成される。本実施形態のディスク４は、均一の厚さで形成された熱間圧延鋼板をほぼ正方形状に切り出し、それを例えば多段プレス機等にて上述の断面形状に仕上げられることで形成される。ただし、ディスク４にも、軽量化等を図るために、予め負荷の小さい部分の厚さを減じるための加工、例えばロール鍛造又はフローフォーミング等を行っても良い。
【００２２】
前記リム３及びディスク４の各厚さｔ１及びｔ２は、特に限定はされないが、小さすぎると強度が低下しやすく、逆に大きすぎるとホイール重量を増加させるおそれがある。このような観点より、前記厚さｔ１、ｔ２は、使用される車両の車体重量に応じて適宜決定される。好ましくは、厚さｔ１は、厚さｔ２よりも小さいことが望ましい。
【００２３】
前記一対の外のリング片６には、互いに向き合う内側面それぞれに、円周方向にのびる第１の係合溝９、９が形成される。そして、向き合う第１の係合溝９、９は、いずれもリム３の回転軸ＣＬを中心としかつ実質的に同じ径、溝幅ＧＷ及び溝深さＧＤを有して円周方向に連続してのびている。
【００２４】
本実施形態において、外のリング片６は、いずれも前記リム３のウエル部３ｃの側方かつ平坦部分Ｆの半径方向内側のスペースに設けられる。具体的には、各々の外のリング片６は、リム３とは別体の部品として準備され、これを前記スペースにおけるリム３の内周面３ｉに溶接固着されることによって形成される。なおリム３の内周面３ｉとは、リム３のタイヤ２が装着される側とは反対側の面である。
【００２５】
また、外のリング片６は、ウエル部３ｃ側に固着された第１の外のリング片６ａと、第２のフランジ３ｂ２側に固着された第２の外のリング片６ｂとを含む。
【００２６】
第１の外のリング片６ａは、環状体Ｃから形成される。該環状体Ｃは、図３に示されるように、溝１４を有する断面略コ字状で円周方向に連続してのびている。該環状体は、例えばリム３と同じ熱間圧延鋼板が用いられ、これをロールフォーミング等と溶接加工とを経て上述の円環状に形成される。そして、第１の外のリング片６ａは、環状体Ｃの溝１４と反対側の面をなす背部１１をリム３の内周面３ｉ、具体的にはウエル部３ｃの大径部３ｄ側の側壁部３ｃ２に溶接固着されることにより設けられる。また環状体Ｃの溝１４は、この第１の外のリング片６ａの第１の係合溝９として用いられる。なお、環状体Ｃは、前記平坦部分Ｆとの間に半径方向の隙間を有して設けられるのが良い。
【００２７】
また、第２の外のリング片６ｂには、図４に示されるように、前記溝１４と同形の溝１２を有する基部６Ａと、該基部６Ａから半径方向外側にのび本実施形態では前記溝１２とは逆方向に溝１３を形成するように折り曲げられた延長部６Ｂとを有する断面略Ｓ字状で円周方向にのびる環状体Ｓが用いられる。該環状体Ｓも、例えばリム３と同じ熱間圧延鋼板が用いられ、これをロールフォーミング等と溶接加工とを経て上述の円環状に形成される。
【００２８】
そして、第２の外のリング片６ｂは、この環状体Ｓの前記延長部６Ｂをリム３の前記平坦部分Ｆと第２のフランジ３ｂ２とのコーナ部に溶接固着することによってリム３の内周面３ｉに設けられる。また、環状体Ｓの前記溝１２は、第２の外のリング片６ｂの第１の係合溝９として用いられる。
【００２９】
前記中間のリング片７には、その軸方向両側面に前記第１の係合溝９とそれぞれ対向して対となりかつ円周方向にのびる第２の係合溝１４が形成される。この向き合う第２の係合溝１４、１４は、本実施形態では前記第１の係合溝９と、同じ溝幅ＧＷ及び溝深さＧＤを有して円周方向に連続してのびている。また、「対向して対となる」とは、第２の係合溝１４が、第１の係合溝９と実質的に向き合う位置に設けられることを意味する。
【００３０】
また、本実施形態の中間のリング片７は、前記第１の外のリング片６ａと同じ環状体Ｃの２つを用いて作られる。即ち、中間のリング片７は、図５に示されるように、２つの環状体Ｃを、その各々の溝１４がそれぞれ第１及び第２外のリング片６ａ、６ｂに面する向きで前記ディスク４に溶接固着されることにより形成される。また、各環状体Ｃの溝１４は、中間のリング片７の第２の係合溝１４として用いられる。また、好ましい態様としては、予め２つの環状体Ｃをその背部１１、１１を接触させた状態で予め一体に溶接固着したものをディスク４の半径方向外側に溶接固着することが生産性の観点より望ましい。この際、ディスク４の半径方向の外側には、周面部４ｂが形成されているため、この周面部４ｂに中間のリング片７を安定して嵌め込むことができるので、両者の位置決め等が円滑化され、ひいては生産性が向上する。
【００３１】
このような環状体Ｃを用いることにより、一つの外のリング片６ａと中間リング片７とは同じ部品から作ることができるので、部品点数及び部品コストが低減し、ひいては生産コストを抑えるのに役立つ。
【００３２】
また、これらの環状体Ｃ及びＳを形成する鋼材（鉄鋼材料）としては、軟鋼又は高張力鋼であれば特に限定されないが、好ましくはＪＩＳ Ｇ３１１３の自動車構造用熱間圧延鋼板（ＳＡＰＨ３１０、同３７０、４００及び４４０）や、社団法人日本鉄鋼連盟規格「自動車用熱間圧延鋼板及び鋼帯（ＪＦＳ Ａ１００１）、自動車用冷間圧延鋼板及び鋼帯（ＪＦＳ Ａ２００１）等が好適である。好ましくは、４４０ＭＰａ鋼（引張強さが４４０ＭＰａ）若しくは５９０ＭＰａ鋼（引張強さが５９０ＭＰａ）が好適である。勿論これらの鋼材は、リム３及びディスク４にも採用できるのは言うまでもない。
【００３３】
また、中間のリング片７は、外のリング片６、６の間で、軸方向及び半径方向に移動可能に配される。即ち、中間のリング片７と両側の外のリング片６ａ、６ｂとの間には、軸方向の隙間が、さらに中間リング片７とリム３の平坦部分Ｆとの間には、半径方向の隙間がそれぞれ設けられる。
【００３４】
前記ダンパー部材８は、弾性材料、好ましくはゴム弾性体からなる。前記ゴム弾性体としては、例えばニトリルゴム（ＮＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）等のジエン系ゴム、又はブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）等の非ジエン系ゴムの１種又は２種以上のゴム組成物が挙げられる。
【００３５】
とりわけ、リム３の振動を効率良く吸収させるために、複素弾性率Ｅ＊が０．５〜５．０ＭＰａ、より好ましくは１．０〜２．０ＭＰａのゴム組成物が好ましい。また前記ゴム組成物の耐久性を十分に確保するために、損失正接tan δが好ましくは０．０５〜０．２、より好ましくは０．０５〜０．１のゴム組成物が望ましい。なお前記複素弾性率Ｅ＊及び損失正接tan δは、いずれも粘弾性スペクトロメータにて温度７０℃、初期伸張１０％、動歪±１．０％及び周波数１０Hzの条件下で測定された値とする。
【００３６】
また、ダンパー部材８、８は、それぞれ外のリング片６と中間のリング片７との間の軸方向の隙間を継ぐようにのびている。本実施形態では、これらのダンパー部材８は、左右同じものが用いられる。また、各ダンパー部材８の軸方向の両端部は、前記対となる第１の係合溝９及び第２の係合溝１４にそれぞれ嵌め込まれて支持される。さらに、ダンパー部材８の中間部は、前記隙間をリム３、ディスク４及び各リング６、７のいずれにも接触することなくのびており、荷重に応じて自由に変形できる。
【００３７】
また、本実施形態のダンパー部材８は、第１の係合溝９と第２の係合溝１４との間で軸方向に圧縮された状態で保持されている。圧縮状態で保持されたダンパー部材８は、その厚さ方向に膨張変形し、各係合溝９、１４の表面と高い圧力で密着する。これにより、外のリング片６とダンパー部材８との接触面、及びダンパー部材８と中間のリング片７との接触面には、非常に大きい摩擦力が得られ、例えばリム３とディスク４との円周方向の相対的な滑りを皆無にできる。このような摩擦力は、ディスク４とリム３との間でトルクを円滑に伝達させる。
【００３８】
また、この実施形態の弾性ホイール１は、ダンパー部材８を圧縮しその摩擦力を利用してリム３とディスク４とを弾性的に連結するため、例えばダンパー部材８を各リング片６又は７に加硫接着する必要がない。従って、本実施形態の弾性ホイール１は、一般的なホイール製造ラインでの製造が可能になり、生産性が大幅に向上する。
【００３９】
以上のような弾性ホイール１は、ディスク４に対するリム３の半径方向の振動は、ダンパー部材８の変形によって吸収される。従って、弾性ホイール１は、優れた緩衝効果を発揮し、乗り心地や車室内での騒音性能を大巾に向上させ得る。また、万が一、弾性ホイール１に半径方向の非常に大きな入力があった場合でも、中間のリング片７がリム３の内周面３ｉと直接接触し、車輪の大きな上下振動を制限して安全な走行が確保される。
【００４０】
さらに、本実施形態の弾性ホイール１において、連結手段５は、リム３のウエル部３ｃの側方かつ平坦部分Ｆの半径方向の内側のスペースに実質的に収められている。従って、ディスク４の径や外のリング片６及び中間のリング片７の径を大きくできる。これは、ディスク４、各リング片６、７等の各部材強度を高め、耐久性を向上させるのに役立つ。
【００４１】
ここで、外のリング片６の第１の係合溝９や中間のリング片７の第２の係合溝１４の溝深さＧＤ及び溝幅ＧＷは、特に限定されるものではないが、これらが小さすぎると、ダンパー部材８との接触面積が低下してダンパー部材８が外れやすくなり、逆に大きすぎてもダンパー部材８を無駄に大型化させてしまうおそれがある。このような観点より、乗用車用のものとして、前記溝深さＧＤについては、好ましくは３mm以上、より好ましくは５mm以上、さらに好ましくは８mm以上が好ましく、また、好ましくは１５mm以下が望ましい。また、前記溝幅ＧＷは、好ましくは前記溝深さＧＤの３０％以上、より好ましくは５０％以上が望ましく、また上限に関しては、好ましくは前記溝深さＧＤの２００％以下、より好ましくは１５０％以下が望ましい。
【００４２】
また、前記ゴム弾性体は、ゴム単体でも良いが、好ましくはゴムに繊維を複合させた繊維補強ゴム（ＦＲＲ）が望ましい。このような繊維補強ゴムは、繊維が有する高い引張弾性率によって、ダンパー部材８の振動吸収性能を低下させることなく大きな剛性を発揮しうる。従って、ダンパー部材８が繊維補強ゴムからなる場合には、従来の弾性ホイールに生じがちであったハンドルを切った際の車輪の操舵応答の遅れ、舵角中立時におけるふらつき感及び低速時の車輪のダンピング（小刻みな振動）等の不具合が効果的に抑制され得る。
【００４３】
前記繊維としては、特に限定はされないが、短繊維、長繊維及び／又はコードなど各種のものが採用できる。また繊維の材料としては、例えばナイロン、ポリエステル、レーヨン、ビニロン、芳香族ポリアミド、コットン、セルロース樹脂又は結晶性ポリブタジエンなどの有機繊維や、ボロン、グラスファイバー、カーボン等の無機材料が採用できる。特に好ましくは、軽量かつゴムとの接着性の観点より、有機繊維が望ましい。
【００４４】
図６には、繊維としてコード（撚り線）が用いられたダンパー部材８の実施形態が示される。図６（Ａ）〜（Ｃ）の各態様では、ダンパー部材８が、いずれもゴム８ａとコード８ｂとを含み、コード８ｂは一つのダンパー部材８の中に複数の層として埋設されたものが示される。また、ダンパー部材８の断面は、横長の矩形状である。
【００４５】
図６（Ａ）の実施形態において、ダンパー部材８のコード８ｂは、リムの円周方向ＳＬとほぼ平行にのびている。このようなダンパー部材８は、円周方向に関して大きな引張剛性を有する。従って、車軸からディスク４に負荷されたトルクがリム３に伝達される際、ダンパー部材８の円周方向の歪がより小さく抑えられるので、例えば車両加速時ないし減速時の車輪の応答性が大幅に向上する。
【００４６】
また、図６（Ｂ）の実施形態では、ダンパー部材８のコード８ｂは、軸方向ＡＬとほぼ平行にのびるものが例示される。このようなダンパー部材８は、軸方向に関して大きな引張剛性を有するため、旋回時等においてタイヤ２に大きな横力が作用した場合でも、ダンパー部材８の軸方向の歪が小さく抑えられる。従って、ハンドル操舵時の旋回応答性が大幅に向上する。
【００４７】
さらに、図６（Ｃ）の実施形態では、ダンパー部材８のコード８ｂは、円周方向ＳＬ及び軸方向ＡＬに対して、ともに傾斜したものが例示される。そして、２つの層として配されたコード８ｂは、互いに交差する向きに傾けて配されている。このようなダンパー部材８は、バランス良くその円周方向及び軸方向の歪が抑えられため、駆動走行時及び旋回時の双方においてバランスの良い性能が得られる。
【００４８】
また、上記図６の各実施形態において、各ダンパー部材８は、その半径方向ＴＬの剛性が実質的に変化しないため、走行時の振動吸収性を損ねることもない。従って、車両の乗り心地の向上をそのまま維持できる。なお図６の各実施形態では、繊維としてコード８ｂを用いたものを示すが、これらを短繊維で置き換えることもできるし、また短繊維を併用することもできる。
【００４９】
以上のような弾性ホイール１の製造方法の一例について述べる。
本実施形態では、図７に示されるように、リム３のウエル部３ｃの側壁部に環状体Ｃが溶接固着された第１のアセンブリーＡ１と、ディスク４の外側部に中間のリング片７が予め溶接固着された第２のアセンブリーＡ２と、環状体Ｓと、ダンパー部材８とが準備される。本実施形態において、前記各溶接は、レーザー溶接及び／又はガスシールドアーク溶接が用いられる。
【００５０】
レーザー溶接は、接合界面にピンポイントで、密度の高い熱エネルギーを照射できるので、短時間で溶接が可能である。これは、周囲組織の変成や変形等のような熱影響を最小限に抑えることができる。また、レーザー溶接では、溶接棒などを用いることなく、接合界面で互いの金属同士を溶け込ませ、かつ、これらが固化することで接合されるので、局部的に非常に深い溶け込みが得られる。また、レーザー溶接では、例えば大気中、不活性ガス雰囲気中又は真空中など種々の環境で行うことができるので、生産性に優れる。なお、レーザー溶接としては、例えば炭酸ガスを用いた炭酸ガスレーザーや、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザーが好適である。とりわけ、容易に高出力かつ密エネルギー密度が高いレーザーが得られる点でＹＡＧレーザーが好適である。
【００５１】
また、第１のアセンブリーＡ１、第２のアセンブリーＡ２及び環状体Ｓは、組立に先立ち、予め塗装されることが望ましい。この塗装は、例えば安価にかつ均一な塗膜が得られる電着塗装が好適である。特に前記レーザー溶接は、溶接部周囲の電着塗装の熱損傷を最小限に抑えつつより高い接合強度を得ることができる点でも好ましい。
【００５２】
次に、例えば第１のアセンブリーＡ１を治具Ｊによって移動不能に例えば横置きで固定し、そこに順次、ダンパー部材８、第２のアセンブリーＡ２、ダンパー部材８及び環状体Ｓを軸方向の一方側から順次位置合わせしながら仮組みする。これにより、各々のダンパー部材８の両端部８ｅ、８ｅは、第１の係合溝９及び第２の係合溝１４の間で支持される。なお、この仮組みに際して、個々の部材を順番に配置する必要はなく、例えば予め第２のアセンブリーＡ２の中間のリング片７の両側の第２の係合溝１４、１４にダンパー部材８などを圧着しておくこともできるのは言うまでもない。
【００５３】
また、前記ダンパー部材８の厚さＲｔは、前記第１の係合溝９及び第２の係合溝１４の溝幅ＧＷよりも僅かに小さい寸法で形成されるのが望ましい。具体的には、溝幅ＧＷとダンパー部材８の厚さＲｔとの差（ＧＷ−Ｒｔ）が、０．５〜１．５mm程度が望ましい。これにより、ダンパー部材８の両端部８ｅは、こじれ等を生じることなく軽微な力で容易にかつ確実に各係合溝９及び１４の底部まで挿入できる。
【００５４】
また、ダンパー部材８の軸方向の幅ＲＬが小さすぎると、軸方向の衝撃吸収能力が低下しやすく、逆に大きすぎても操縦安定性が低下しやすくなる傾向がある。このような観点より、ダンパー部材８の前記幅ＲＬは、第１の係合溝９（又は第２の係合溝１４）の溝深さの３倍以上、より好ましくは４倍以上が望ましく、また上限に関しては、好ましくは８倍以下、より好ましくは７倍以下が望ましい。
【００５５】
次に、図８に示されるように、前記環状体Ｓを、既にリム３に固着されている第１の外のリング片６ａに向けて軸方向に押し付けることにより、前記ダンパー部材８、８を軸方向に圧縮する工程が行われる。この工程では、例えばプレス機等が用いられる。軸方向に圧縮させられたダンパー部材８は、その厚さ寸法が増大するように膨張変形し、各係合溝９及び１４の表面と十分に密着し、かつ、その接触圧が高められるのは上述の通りである。
【００５６】
特に限定はされないが、前記ダンパー部材８を圧縮するための押付力Ｆが小さすぎると、ダンパー部材８と各係合溝９及び１４との間の摩擦力を十分に高めることができず、両者の結合力が低下してスリップ等が生じ易く操縦安定性が低下する傾向がある。また、前記押付力Ｆが過度に大きくなると、ダンパー部材８に圧縮変形に伴う亀裂等が生じやすく、ひいてはダンパー部材８の振動吸収性が低下し騒音性能が悪化する傾向がある。このような観点より、前記環状体Ｓ（第２の外のリング片６ｂ）を、前記第１の外のリング片６ａに向けて押し付け力は、好ましくは１０ｋＮ以上、より好ましくは１５ｋＮ以上が望ましく、また上限については、好ましくは３０ｋＮ以下、より好ましくは２５ｋＮ以下が望ましい。
【００５７】
そして、ダンパー部材８が圧縮されたままの状態で、環状体Ｓは、リム３の内周面３ｉに溶接固着される。本実施形態では、環状体Ｓは、平坦部分Ｆと第２のフランジ３ｂ２とのコーナ部分で溶接が行われる（なお、各溶接部は、図８において符号ｊで示される。）。また、第１のアセンブリーＡ１及び環状体Ｓが既に溶接されているため、前記溶接にも、レーザー溶接が好適である。なお、溶接による塗膜の熱損傷部分は、エメリー紙等で除去した後、タッチアップ塗装などで適宜補修することができる。
【００５８】
図９には、本発明の弾性ホイールの他の実施形態が示される。この弾性ホイール１では、第２の外のリング片６ｂを形成する環状体Ｓが前記実施形態とは異なっており、その他の部分は同一で構成される。この実施形態の環状体Ｓは、前記溝１２を有する基部６Ａと、この基部６Ａから半径方向外側にのびる副部６Ｃと、この副部６Ｃから折れ曲がり軸方向内側にほぼ一定の外径を有して大径部３ｄまでのびる張出部６Ｄとを含む。この張出部６Ｄの外径は、リム３の大径部３ｄの内径よりも僅かに小さく形成されている。そして、張出部６Ｄの外周面と前記大径部３ｄの内周面との間が、リム３の大径部３ｄの外方側からレーザー溶接によって接合される。即ち、レーザービームが大径部３ｄを貫通し張出部６Ｄに照射されることで、両部材が一体に接合される。この実施形態では、軸方向に距離を隔てて２カ所の位置で円周方向に溶接されている。
【００５９】
図２の実施形態では、環状体Ｓが、リム３のフランジ部３ｂとシート部３ａとの間の円弧状部分に溶接接合されるので、環状体Ｓの位置決め及び溶接にやや難があるのに対して、本実施形態では環状体Ｓの張出部６Ｄの外周面とリム３の大径部３ｄの内周面とが、いずれも円筒状をなすため、これらの溶接が容易かつ精度良く行える利点がある。
【００６０】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形しうるのは言うまでもない。例えば、ダンパー部材８と係合溝９、１４との間に接着剤などを用いることも可能である。また、本実施形態では、各リング片６，７及びダンパー部材８がいずれも円周方向に連続する環状で形成されているが、例えば周方向に間隔をあけて配置された円弧状であっても良い（図示省略）。
【実施例】
【００６１】
図１及び図２に示した基本形状を有した弾性ホイール（サイズ：１５×５ＪＪ）を試作した。リム、ディスク、外のリング片及び中間のリング片には、４４０ＭＰａ鋼が使用された。また、リムには２．６mm、ディスクには３．２mmの厚さの鋼帯が使用された。この弾性ホイールの１本当たりのコストは、同サイズのスチールホイール（非弾性ホイールであり、リム及びディスクに上記材料を使用）の３倍以下に抑えることができた。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の弾性ホイールの一実施例を示す部分断面図である。
【図２】その要部断面図である。
【図３】第１の外のリング片の斜視図である。
【図４】中間のリング片の斜視図である。
【図５】第２の外のリング片の斜視図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｃ）はダンパー部材の実施形態を示す部分斜視図である。
【図７】弾性ホイールの分解図である。
【図８】ダンパー部材の圧縮状態を示す弾性ホイールの部分断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態を示す弾性ホイールの部分断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１ 弾性ホイール
２ 空気入りタイヤ
３ リム
４ ディスク
５ 連結手段
６ 外のリング片
６ａ 第１の外のリング片
６ｂ 第２の外のリング片
７ 中間のリング片
８ ダンパー部材
９ 第１の係合溝
１４ 第２の係合溝
Ｃ、Ｓ 環状体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の乗り心地を向上させ得る弾性ホイールに関し、詳しくは製造コストを低減しうる弾性ホイールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、タイヤを支持して円周方向にのびるリムと、車両の車軸に固定されるディスクと、これらを連結する例えばゴムからなるダンパー部材とを含む弾性ホイールが種々提案されている（例えば、下記特許文献１参照）。このような弾性ホイールは、タイヤからリムに伝えられた振動をダンパー部材が吸収することにより、車軸への振動伝達が低減される。従って、乗り心地や騒音性能の向上が期待できる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１０４００１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の弾性ホイールは、前記リム、前記ディスク及びダンパー部材を保持する部分等がいずれもアルミニウム合金で作られていたため、製造コストが上昇しやすく汎用性に欠けるという傾向があった。
【０００５】
本発明は、以上のような問題点に鑑み案出なされたもので、リム、ディスク、及びこれらを連結する連結手段に含まれる外のリング片並びに中間のリング片を、いずれも鋼材から形成することを基本として、製造コストを大幅に低減し、ひいては汎用性を高めうる弾性ホイールを提供することを主たる目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のうち請求項１記載の発明は、タイヤを支持し円周方向にのびるリム、車軸に固定されるディスク及び前記リムと前記ディスクとを連結する連結手段を含み、前記連結手段は、前記リムの内周面側に設けられかつ円周方向にのびしかも軸方向に距離を隔てて設けられた一対の外のリング片と、前記ディスクの半径方向外側に設けられかつ円周方向にのびしかも前記外のリング片の間に軸方向及び半径方向に移動可能に配された中間のリング片と、弾性材からなりかつ前記外のリング片と前記中間のリング片との間を継いで円周方向にのびるダンパー部材とを含み、しかも前記リム、前記ディスク、前記外のリング片及び前記中間のリング片のいずれもが鋼材からなることを特徴とする弾性ホイールである。
【０００７】
また請求項２記載の発明は、前記リム、前記ディスク、前記外のリング片及び前記中間のリング片のいずれもが、圧延鋼材から形成されている請求項１記載の弾性ホイールである。
【０００８】
また請求項３記載の発明は、少なくとも一方の外のリング片は、溝を有した断面略コ字状で円周方向にのびる環状体を前記リムの内周面に固着されることにより形成され、かつ前記中間のリング片は、前記外のリング片と実質的に同じ環状体の２つを各々の溝を外のリング片に向けて前記ディスクの半径方向外側に固着されることにより形成されている請求項１又は２に記載の弾性ホイールである。
【０００９】
また請求項４記載の発明は、前記各外のリング片の互いに向き合う内側面には、円周方向にのびる第１の係合溝がそれぞれ形成されるととともに、前記中間のリング片の軸方向両側面には、前記第１の係合溝とそれぞれ対向して対となりかつ円周方向にのびる第２の係合溝が形成され、しかも、前記ダンパー部材は、軸方向の両端部が前記対となる第１の係合溝と第２の係合溝との間で軸方向に圧縮された状態で支持されている請求項１乃至３のいずれかに記載の弾性ホイールである。
【００１０】
また請求項５記載の発明は、前記リムは、一対のフランジと、その間に設けられかつ径が小さいウエル部と、前記ウエル部と少なくとも一方のフランジとの間をのびかつ前記ウエル部よりも大きな径を有する大径部とを含むとともに、少なくとも前記中間のリング片は、前記ウエル部の側方かつ大径部の半径方向の内側に設けられる請求項１乃至４のいずれかに記載の弾性ホイールである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載の弾性ホイールは、前記ディスク、前記外のリング片及び前記中間のリング片がいずれも鋼材からなる。一般に、鋼材は、アルミニウム合金よりも材料コストが小さく、かつ、加工や接合が容易に行えるため、大量生産にも適する。従って、本発明の弾性ホイールは、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる従来の弾性ホイールに比べて製造コストが大幅に低減される。従って、コストを抑えたい大衆車や商用車さらには軽自動車等に容易に採用でき、ひいては汎用性を高め得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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は空気入りタイヤを装着した弾性ホイール１の部分断面図、図２は弾性ホイールの要部拡大図をそれぞれ示す。弾性ホイール１は、空気入りタイヤ（以下、単に「タイヤ」という場合がある。）２を支えるリム３と、図示しない車軸に固定されるディスク４と、前記リム３と前記ディスク４とを弾性的に連結する連結手段５とを含んで構成されている。
【００１３】
また、前記連結手段５は、図２に示されるように、リム３の内周面３ｉ側に設けられかつ円周方向にのびしかも軸方向に距離を隔てて設けられた一対の外のリング片６、６と、ディスク４の半径方向外側に設けられかつ円周方向にのびしかも外のリング片６、６の間に軸方向及び半径方向に移動可能に配された中間のリング片７と、弾性材からなりかつ外のリング片６と中間のリング片７との間を継いで円周方向にのびる一対のダンパー部材８とを含んで構成され、本発明では、これらのリム３、ディスク４、外のリング片６及び中間のリング片７がいずれも鋼材から形成される。
【００１４】
前記タイヤ２は、例えばリム３に着座する一対のビード部２ａ、２ａを有したトロイド状をなす乗用車用タイヤが示される。
【００１５】
前記リム３は、タイヤ２のビード部２ａが着座する一対のシート部３ａ、３ａと、各シート部３ａのリムの回転軸ＣＬに沿った方向（以下、単に「軸方向」という。）の外端部に連なりかつリムの半径方向（以下、単に「半径方向」という。）の外方にのびる一対のフランジ３ｂ（第１のフランジ３ｂ１及び第２のフランジ３ｂ２）とを含む。
【００１６】
また、リム３は、前記シート部３ａ、３ａの間に、最も外径が小さく形成されタイヤ２を組み付ける際に前記ビード部２ｂを落とし込み得るのに必要な所定の軸方向の幅を持ったウエル部３ｃと、このウエル部３ｃと少なくとも一方のフランジ（この例では第２のフランジ３ｂ２）との間をウエル部３ｃよりも大きな外径を有して軸方向にのびている大径部３ｄとが軸方向に並んで設けられている。そして、リム３は、前記各部が前記回転軸ＣＬを中心として実質的に円周方向に連続してのびる環状体で構成される。
【００１７】
このようなリム３は、鋼材、例えば軟鋼又は高張力鋼からなる冷間又は熱間の圧延鋼材（厚さｔ１）を用いて慣例に従い形成される。本実施形態のリム３は、均一の厚さで形成された所定長さの帯状の熱間圧延鋼板を曲げ加工し、その両端部を溶接接合して円環状にした後に、プレス又はロールフォーミング加工などを経て上述の断面に仕上げられる。ただし、リム３は、軽量化等を図るために、予め負荷の小さい部分の厚さを減じて各部で厚さが異なる帯状の熱間圧延形鋼を用いて成形されても良いのは言うまでもない。
【００１８】
前記ウエル部３ｃは、底部３ｃ１とその両側からほぼ半径方向にのびる一対の側壁部３ｃ２、３ｃ３とを有した凹溝状で形成される。また、ウエル部３ｃは、第１のフランジ３ｂ１に寄せて設けられる。また、外部からタイヤ２の中へ空気を供給するための空気バルブＶが、例えばウエル部３ｃに取り付けられる。
【００１９】
前記シート部３ａは、フランジ３ｂ側に向かって径が増大するコーン状をなすとともに、第１のフランジ３ｂ１の軸方向内側には、大径部３ｄが連設される。本実施形態において、大径部３ｄは、シート部３ａのフランジ側に比べると小さい外径を有するが、軸方向内側部分とはほぼ同じ外径を具える。これにより、例えば、ウエル部３ｃと第２のフランジ３ｂ２との間には、シート部３ａと大径部３ｄとが連なってほぼ軸方向にのびている平坦部分Ｆが形成される。この平坦部分Ｆの軸方向の長さＷは、例えばリム巾ＲＷの３０％以上に亘る比較的大きい長さで形成されるのが望ましい。これにより、前記ウエル部３ｃの側方かつ平坦部分Ｆの半径方向内側に、連結手段５を配置するための十分なスペースを提供することができる。
【００２０】
前記ディスク４は、略円盤状をなし、図示しない車軸（又は車軸ハブ）に固着される。また、ディスク４は、剛性を高めるために、図１のように適宜湾曲させることが望ましく、またその半径方向の外側の縁にはほぼ軸方向に沿って所定の長さでのびる周面部４ｂが形成されることが望ましい、さらに、ディスク４は、軽量化、放熱性、意匠性及び／又は空気バルブＶへのアクセスのために、適宜、空洞部４ａ等が設けられるのが望ましい。
【００２１】
このようなディスク４は、鋼材、例えば軟鋼又は高張力鋼からなる冷間又は熱間の圧延鋼材（厚さｔ２）を用いて慣例に従い形成される。本実施形態のディスク４は、均一の厚さで形成された熱間圧延鋼板をほぼ正方形状に切り出し、それを例えば多段プレス機等にて上述の断面形状に仕上げられることで形成される。ただし、ディスク４にも、軽量化等を図るために、予め負荷の小さい部分の厚さを減じるための加工、例えばロール鍛造又はフローフォーミング等を行っても良い。
【００２２】
前記リム３及びディスク４の各厚さｔ１及びｔ２は、特に限定はされないが、小さすぎると強度が低下しやすく、逆に大きすぎるとホイール重量を増加させるおそれがある。このような観点より、前記厚さｔ１、ｔ２は、使用される車両の車体重量に応じて適宜決定される。好ましくは、厚さｔ１は、厚さｔ２よりも小さいことが望ましい。
【００２３】
前記一対の外のリング片６には、互いに向き合う内側面それぞれに、円周方向にのびる第１の係合溝９、９が形成される。そして、向き合う第１の係合溝９、９は、いずれもリム３の回転軸ＣＬを中心としかつ実質的に同じ径、溝幅ＧＷ及び溝深さＧＤを有して円周方向に連続してのびている。
【００２４】
本実施形態において、外のリング片６は、いずれも前記リム３のウエル部３ｃの側方かつ平坦部分Ｆの半径方向内側のスペースに設けられる。具体的には、各々の外のリング片６は、リム３とは別体の部品として準備され、これを前記スペースにおけるリム３の内周面３ｉに溶接固着されることによって形成される。なおリム３の内周面３ｉとは、リム３のタイヤ２が装着される側とは反対側の面である。
【００２５】
また、外のリング片６は、ウエル部３ｃ側に固着された第１の外のリング片６ａと、第２のフランジ３ｂ２側に固着された第２の外のリング片６ｂとを含む。
【００２６】
第１の外のリング片６ａは、環状体Ｃから形成される。該環状体Ｃは、図３に示されるように、溝１４を有する断面略コ字状で円周方向に連続してのびている。該環状体は、例えばリム３と同じ熱間圧延鋼板が用いられ、これをロールフォーミング等と溶接加工とを経て上述の円環状に形成される。そして、第１の外のリング片６ａは、環状体Ｃの溝１４と反対側の面をなす背部１１をリム３の内周面３ｉ、具体的にはウエル部３ｃの大径部３ｄ側の側壁部３ｃ２に溶接固着されることにより設けられる。また環状体Ｃの溝１４は、この第１の外のリング片６ａの第１の係合溝９として用いられる。なお、環状体Ｃは、前記平坦部分Ｆとの間に半径方向の隙間を有して設けられるのが良い。
【００２７】
また、第２の外のリング片６ｂには、図４に示されるように、前記溝１４と同形の溝１２を有する基部６Ａと、該基部６Ａから半径方向外側にのび本実施形態では前記溝１２とは逆方向に溝１３を形成するように折り曲げられた延長部６Ｂとを有する断面略Ｓ字状で円周方向にのびる環状体Ｓが用いられる。該環状体Ｓも、例えばリム３と同じ熱間圧延鋼板が用いられ、これをロールフォーミング等と溶接加工とを経て上述の円環状に形成される。
【００２８】
そして、第２の外のリング片６ｂは、この環状体Ｓの前記延長部６Ｂをリム３の前記平坦部分Ｆと第２のフランジ３ｂ２とのコーナ部に溶接固着することによってリム３の内周面３ｉに設けられる。また、環状体Ｓの前記溝１２は、第２の外のリング片６ｂの第１の係合溝９として用いられる。
【００２９】
前記中間のリング片７には、その軸方向両側面に前記第１の係合溝９とそれぞれ対向して対となりかつ円周方向にのびる第２の係合溝１４が形成される。この向き合う第２の係合溝１４、１４は、本実施形態では前記第１の係合溝９と、同じ溝幅ＧＷ及び溝深さＧＤを有して円周方向に連続してのびている。また、「対向して対となる」とは、第２の係合溝１４が、第１の係合溝９と実質的に向き合う位置に設けられることを意味する。
【００３０】
また、本実施形態の中間のリング片７は、前記第１の外のリング片６ａと同じ環状体Ｃの２つを用いて作られる。即ち、中間のリング片７は、図５に示されるように、２つの環状体Ｃを、その各々の溝１４がそれぞれ第１及び第２外のリング片６ａ、６ｂに面する向きで前記ディスク４に溶接固着されることにより形成される。また、各環状体Ｃの溝１４は、中間のリング片７の第２の係合溝１４として用いられる。また、好ましい態様としては、予め２つの環状体Ｃをその背部１１、１１を接触させた状態で予め一体に溶接固着したものをディスク４の半径方向外側に溶接固着することが生産性の観点より望ましい。この際、ディスク４の半径方向の外側には、周面部４ｂが形成されているため、この周面部４ｂに中間のリング片７を安定して嵌め込むことができるので、両者の位置決め等が円滑化され、ひいては生産性が向上する。
【００３１】
このような環状体Ｃを用いることにより、一つの外のリング片６ａと中間リング片７とは同じ部品から作ることができるので、部品点数及び部品コストが低減し、ひいては生産コストを抑えるのに役立つ。
【００３２】
また、これらの環状体Ｃ及びＳを形成する鋼材（鉄鋼材料）としては、軟鋼又は高張力鋼であれば特に限定されないが、好ましくはＪＩＳ Ｇ３１１３の自動車構造用熱間圧延鋼板（ＳＡＰＨ３１０、同３７０、４００及び４４０）や、社団法人日本鉄鋼連盟規格「自動車用熱間圧延鋼板及び鋼帯（ＪＦＳ Ａ１００１）、自動車用冷間圧延鋼板及び鋼帯（ＪＦＳ Ａ２００１）等が好適である。好ましくは、４４０ＭＰａ鋼（引張強さが４４０ＭＰａ）若しくは５９０ＭＰａ鋼（引張強さが５９０ＭＰａ）が好適である。勿論これらの鋼材は、リム３及びディスク４にも採用できるのは言うまでもない。
【００３３】
また、中間のリング片７は、外のリング片６、６の間で、軸方向及び半径方向に移動可能に配される。即ち、中間のリング片７と両側の外のリング片６ａ、６ｂとの間には、軸方向の隙間が、さらに中間リング片７とリム３の平坦部分Ｆとの間には、半径方向の隙間がそれぞれ設けられる。
【００３４】
前記ダンパー部材８は、弾性材料、好ましくはゴム弾性体からなる。前記ゴム弾性体としては、例えばニトリルゴム（ＮＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、天然ゴム（ＮＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）等のジエン系ゴム、又はブチルゴム（ＩＩＲ）、エチレンプロピレンゴム（ＥＰＤＭ）等の非ジエン系ゴムの１種又は２種以上のゴム組成物が挙げられる。
【００３５】
とりわけ、リム３の振動を効率良く吸収させるために、複素弾性率Ｅ＊が０．５〜５．０ＭＰａ、より好ましくは１．０〜２．０ＭＰａのゴム組成物が好ましい。また前記ゴム組成物の耐久性を十分に確保するために、損失正接tan δが好ましくは０．０５〜０．２、より好ましくは０．０５〜０．１のゴム組成物が望ましい。なお前記複素弾性率Ｅ＊及び損失正接tan δは、いずれも粘弾性スペクトロメータにて温度７０℃、初期伸張１０％、動歪±１．０％及び周波数１０Hzの条件下で測定された値とする。
【００３６】
また、ダンパー部材８、８は、それぞれ外のリング片６と中間のリング片７との間の軸方向の隙間を継ぐようにのびている。本実施形態では、これらのダンパー部材８は、左右同じものが用いられる。また、各ダンパー部材８の軸方向の両端部は、前記対となる第１の係合溝９及び第２の係合溝１４にそれぞれ嵌め込まれて支持される。さらに、ダンパー部材８の中間部は、前記隙間をリム３、ディスク４及び各リング６、７のいずれにも接触することなくのびており、荷重に応じて自由に変形できる。
【００３７】
また、本実施形態のダンパー部材８は、第１の係合溝９と第２の係合溝１４との間で軸方向に圧縮された状態で保持されている。圧縮状態で保持されたダンパー部材８は、その厚さ方向に膨張変形し、各係合溝９、１４の表面と高い圧力で密着する。これにより、外のリング片６とダンパー部材８との接触面、及びダンパー部材８と中間のリング片７との接触面には、非常に大きい摩擦力が得られ、例えばリム３とディスク４との円周方向の相対的な滑りを皆無にできる。このような摩擦力は、ディスク４とリム３との間でトルクを円滑に伝達させる。
【００３８】
また、この実施形態の弾性ホイール１は、ダンパー部材８を圧縮しその摩擦力を利用してリム３とディスク４とを弾性的に連結するため、例えばダンパー部材８を各リング片６又は７に加硫接着する必要がない。従って、本実施形態の弾性ホイール１は、一般的なホイール製造ラインでの製造が可能になり、生産性が大幅に向上する。
【００３９】
以上のような弾性ホイール１は、ディスク４に対するリム３の半径方向の振動は、ダンパー部材８の変形によって吸収される。従って、弾性ホイール１は、優れた緩衝効果を発揮し、乗り心地や車室内での騒音性能を大巾に向上させ得る。また、万が一、弾性ホイール１に半径方向の非常に大きな入力があった場合でも、中間のリング片７がリム３の内周面３ｉと直接接触し、車輪の大きな上下振動を制限して安全な走行が確保される。
【００４０】
さらに、本実施形態の弾性ホイール１において、連結手段５は、リム３のウエル部３ｃの側方かつ平坦部分Ｆの半径方向の内側のスペースに実質的に収められている。従って、ディスク４の径や外のリング片６及び中間のリング片７の径を大きくできる。これは、ディスク４、各リング片６、７等の各部材強度を高め、耐久性を向上させるのに役立つ。
【００４１】
ここで、外のリング片６の第１の係合溝９や中間のリング片７の第２の係合溝１４の溝深さＧＤ及び溝幅ＧＷは、特に限定されるものではないが、これらが小さすぎると、ダンパー部材８との接触面積が低下してダンパー部材８が外れやすくなり、逆に大きすぎてもダンパー部材８を無駄に大型化させてしまうおそれがある。このような観点より、乗用車用のものとして、前記溝深さＧＤについては、好ましくは３mm以上、より好ましくは５mm以上、さらに好ましくは８mm以上が好ましく、また、好ましくは１５mm以下が望ましい。また、前記溝幅ＧＷは、好ましくは前記溝深さＧＤの３０％以上、より好ましくは５０％以上が望ましく、また上限に関しては、好ましくは前記溝深さＧＤの２００％以下、より好ましくは１５０％以下が望ましい。
【００４２】
また、前記ゴム弾性体は、ゴム単体でも良いが、好ましくはゴムに繊維を複合させた繊維補強ゴム（ＦＲＲ）が望ましい。このような繊維補強ゴムは、繊維が有する高い引張弾性率によって、ダンパー部材８の振動吸収性能を低下させることなく大きな剛性を発揮しうる。従って、ダンパー部材８が繊維補強ゴムからなる場合には、従来の弾性ホイールに生じがちであったハンドルを切った際の車輪の操舵応答の遅れ、舵角中立時におけるふらつき感及び低速時の車輪のダンピング（小刻みな振動）等の不具合が効果的に抑制され得る。
【００４３】
前記繊維としては、特に限定はされないが、短繊維、長繊維及び／又はコードなど各種のものが採用できる。また繊維の材料としては、例えばナイロン、ポリエステル、レーヨン、ビニロン、芳香族ポリアミド、コットン、セルロース樹脂又は結晶性ポリブタジエンなどの有機繊維や、ボロン、グラスファイバー、カーボン等の無機材料が採用できる。特に好ましくは、軽量かつゴムとの接着性の観点より、有機繊維が望ましい。
【００４４】
図６には、繊維としてコード（撚り線）が用いられたダンパー部材８の実施形態が示される。図６（Ａ）〜（Ｃ）の各態様では、ダンパー部材８が、いずれもゴム８ａとコード８ｂとを含み、コード８ｂは一つのダンパー部材８の中に複数の層として埋設されたものが示される。また、ダンパー部材８の断面は、横長の矩形状である。
【００４５】
図６（Ａ）の実施形態において、ダンパー部材８のコード８ｂは、リムの円周方向ＳＬとほぼ平行にのびている。このようなダンパー部材８は、円周方向に関して大きな引張剛性を有する。従って、車軸からディスク４に負荷されたトルクがリム３に伝達される際、ダンパー部材８の円周方向の歪がより小さく抑えられるので、例えば車両加速時ないし減速時の車輪の応答性が大幅に向上する。
【００４６】
また、図６（Ｂ）の実施形態では、ダンパー部材８のコード８ｂは、軸方向ＡＬとほぼ平行にのびるものが例示される。このようなダンパー部材８は、軸方向に関して大きな引張剛性を有するため、旋回時等においてタイヤ２に大きな横力が作用した場合でも、ダンパー部材８の軸方向の歪が小さく抑えられる。従って、ハンドル操舵時の旋回応答性が大幅に向上する。
【００４７】
さらに、図６（Ｃ）の実施形態では、ダンパー部材８のコード８ｂは、円周方向ＳＬ及び軸方向ＡＬに対して、ともに傾斜したものが例示される。そして、２つの層として配されたコード８ｂは、互いに交差する向きに傾けて配されている。このようなダンパー部材８は、バランス良くその円周方向及び軸方向の歪が抑えられため、駆動走行時及び旋回時の双方においてバランスの良い性能が得られる。
【００４８】
また、上記図６の各実施形態において、各ダンパー部材８は、その半径方向ＴＬの剛性が実質的に変化しないため、走行時の振動吸収性を損ねることもない。従って、車両の乗り心地の向上をそのまま維持できる。なお図６の各実施形態では、繊維としてコード８ｂを用いたものを示すが、これらを短繊維で置き換えることもできるし、また短繊維を併用することもできる。
【００４９】
以上のような弾性ホイール１の製造方法の一例について述べる。
本実施形態では、図７に示されるように、リム３のウエル部３ｃの側壁部に環状体Ｃが溶接固着された第１のアセンブリーＡ１と、ディスク４の外側部に中間のリング片７が予め溶接固着された第２のアセンブリーＡ２と、環状体Ｓと、ダンパー部材８とが準備される。本実施形態において、前記各溶接は、レーザー溶接及び／又はガスシールドアーク溶接が用いられる。
【００５０】
レーザー溶接は、接合界面にピンポイントで、密度の高い熱エネルギーを照射できるので、短時間で溶接が可能である。これは、周囲組織の変成や変形等のような熱影響を最小限に抑えることができる。また、レーザー溶接では、溶接棒などを用いることなく、接合界面で互いの金属同士を溶け込ませ、かつ、これらが固化することで接合されるので、局部的に非常に深い溶け込みが得られる。また、レーザー溶接では、例えば大気中、不活性ガス雰囲気中又は真空中など種々の環境で行うことができるので、生産性に優れる。なお、レーザー溶接としては、例えば炭酸ガスを用いた炭酸ガスレーザーや、ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザーが好適である。とりわけ、容易に高出力かつ密エネルギー密度が高いレーザーが得られる点でＹＡＧレーザーが好適である。
【００５１】
また、第１のアセンブリーＡ１、第２のアセンブリーＡ２及び環状体Ｓは、組立に先立ち、予め塗装されることが望ましい。この塗装は、例えば安価にかつ均一な塗膜が得られる電着塗装が好適である。特に前記レーザー溶接は、溶接部周囲の電着塗装の熱損傷を最小限に抑えつつより高い接合強度を得ることができる点でも好ましい。
【００５２】
次に、例えば第１のアセンブリーＡ１を治具Ｊによって移動不能に例えば横置きで固定し、そこに順次、ダンパー部材８、第２のアセンブリーＡ２、ダンパー部材８及び環状体Ｓを軸方向の一方側から順次位置合わせしながら仮組みする。これにより、各々のダンパー部材８の両端部８ｅ、８ｅは、第１の係合溝９及び第２の係合溝１４の間で支持される。なお、この仮組みに際して、個々の部材を順番に配置する必要はなく、例えば予め第２のアセンブリーＡ２の中間のリング片７の両側の第２の係合溝１４、１４にダンパー部材８などを圧着しておくこともできるのは言うまでもない。
【００５３】
また、前記ダンパー部材８の厚さＲｔは、前記第１の係合溝９及び第２の係合溝１４の溝幅ＧＷよりも僅かに小さい寸法で形成されるのが望ましい。具体的には、溝幅ＧＷとダンパー部材８の厚さＲｔとの差（ＧＷ−Ｒｔ）が、０．５〜１．５mm程度が望ましい。これにより、ダンパー部材８の両端部８ｅは、こじれ等を生じることなく軽微な力で容易にかつ確実に各係合溝９及び１４の底部まで挿入できる。
【００５４】
また、ダンパー部材８の軸方向の幅ＲＬが小さすぎると、軸方向の衝撃吸収能力が低下しやすく、逆に大きすぎても操縦安定性が低下しやすくなる傾向がある。このような観点より、ダンパー部材８の前記幅ＲＬは、第１の係合溝９（又は第２の係合溝１４）の溝深さの３倍以上、より好ましくは４倍以上が望ましく、また上限に関しては、好ましくは８倍以下、より好ましくは７倍以下が望ましい。
【００５５】
次に、図８に示されるように、前記環状体Ｓを、既にリム３に固着されている第１の外のリング片６ａに向けて軸方向に押し付けることにより、前記ダンパー部材８、８を軸方向に圧縮する工程が行われる。この工程では、例えばプレス機等が用いられる。軸方向に圧縮させられたダンパー部材８は、その厚さ寸法が増大するように膨張変形し、各係合溝９及び１４の表面と十分に密着し、かつ、その接触圧が高められるのは上述の通りである。
【００５６】
特に限定はされないが、前記ダンパー部材８を圧縮するための押付力Ｆが小さすぎると、ダンパー部材８と各係合溝９及び１４との間の摩擦力を十分に高めることができず、両者の結合力が低下してスリップ等が生じ易く操縦安定性が低下する傾向がある。また、前記押付力Ｆが過度に大きくなると、ダンパー部材８に圧縮変形に伴う亀裂等が生じやすく、ひいてはダンパー部材８の振動吸収性が低下し騒音性能が悪化する傾向がある。このような観点より、前記環状体Ｓ（第２の外のリング片６ｂ）を、前記第１の外のリング片６ａに向けて押し付け力は、好ましくは１０ｋＮ以上、より好ましくは１５ｋＮ以上が望ましく、また上限については、好ましくは３０ｋＮ以下、より好ましくは２５ｋＮ以下が望ましい。
【００５７】
そして、ダンパー部材８が圧縮されたままの状態で、環状体Ｓは、リム３の内周面３ｉに溶接固着される。本実施形態では、環状体Ｓは、平坦部分Ｆと第２のフランジ３ｂ２とのコーナ部分で溶接が行われる（なお、各溶接部は、図８において符号ｊで示される。）。また、第１のアセンブリーＡ１及び環状体Ｓが既に溶接されているため、前記溶接にも、レーザー溶接が好適である。なお、溶接による塗膜の熱損傷部分は、エメリー紙等で除去した後、タッチアップ塗装などで適宜補修することができる。
【００５８】
図９には、本発明の弾性ホイールの他の実施形態が示される。この弾性ホイール１では、第２の外のリング片６ｂを形成する環状体Ｓが前記実施形態とは異なっており、その他の部分は同一で構成される。この実施形態の環状体Ｓは、前記溝１２を有する基部６Ａと、この基部６Ａから半径方向外側にのびる副部６Ｃと、この副部６Ｃから折れ曲がり軸方向内側にほぼ一定の外径を有して大径部３ｄまでのびる張出部６Ｄとを含む。この張出部６Ｄの外径は、リム３の大径部３ｄの内径よりも僅かに小さく形成されている。そして、張出部６Ｄの外周面と前記大径部３ｄの内周面との間が、リム３の大径部３ｄの外方側からレーザー溶接によって接合される。即ち、レーザービームが大径部３ｄを貫通し張出部６Ｄに照射されることで、両部材が一体に接合される。この実施形態では、軸方向に距離を隔てて２カ所の位置で円周方向に溶接されている。
【００５９】
図２の実施形態では、環状体Ｓが、リム３のフランジ部３ｂとシート部３ａとの間の円弧状部分に溶接接合されるので、環状体Ｓの位置決め及び溶接にやや難があるのに対して、本実施形態では環状体Ｓの張出部６Ｄの外周面とリム３の大径部３ｄの内周面とが、いずれも円筒状をなすため、これらの溶接が容易かつ精度良く行える利点がある。
【００６０】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は図示の実施形態に限定されることなく、種々の態様に変形しうるのは言うまでもない。例えば、ダンパー部材８と係合溝９、１４との間に接着剤などを用いることも可能である。また、本実施形態では、各リング片６，７及びダンパー部材８がいずれも円周方向に連続する環状で形成されているが、例えば周方向に間隔をあけて配置された円弧状であっても良い（図示省略）。
【実施例】
【００６１】
図１及び図２に示した基本形状を有した弾性ホイール（サイズ：１５×５ＪＪ）を試作した。リム、ディスク、外のリング片及び中間のリング片には、４４０ＭＰａ鋼が使用された。また、リムには２．６mm、ディスクには３．２mmの厚さの鋼帯が使用された。この弾性ホイールの１本当たりのコストは、同サイズのスチールホイール（非弾性ホイールであり、リム及びディスクに上記材料を使用）の３倍以下に抑えることができた。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の弾性ホイールの一実施例を示す部分断面図である。
【図２】その要部断面図である。
【図３】第１の外のリング片の斜視図である。
【図４】中間のリング片の斜視図である。
【図５】第２の外のリング片の斜視図である。
【図６】（Ａ）〜（Ｃ）はダンパー部材の実施形態を示す部分斜視図である。
【図７】弾性ホイールの分解図である。
【図８】ダンパー部材の圧縮状態を示す弾性ホイールの部分断面図である。
【図９】本発明の他の実施形態を示す弾性ホイールの部分断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１ 弾性ホイール
２ 空気入りタイヤ
３ リム
４ ディスク
５ 連結手段
６ 外のリング片
６ａ 第１の外のリング片
６ｂ 第２の外のリング片
７ 中間のリング片
８ ダンパー部材
９ 第１の係合溝
１４ 第２の係合溝
Ｃ、Ｓ 環状体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤを支持し円周方向にのびるリム、車軸に固定されるディスク及び前記リムと前記ディスクとを連結する連結手段を含み、
前記連結手段は、前記リムの内周面側に設けられかつ円周方向にのびしかも軸方向に距離を隔てて設けられた一対の外のリング片と、
前記ディスクの半径方向外側に設けられかつ円周方向にのびしかも前記外のリング片の間に軸方向及び半径方向に移動可能に配された中間のリング片と、
弾性材からなりかつ前記外のリング片と前記中間のリング片との間を継いで円周方向にのびるダンパー部材とを含み、
しかも前記リム、前記ディスク、前記外のリング片及び前記中間のリング片のいずれもが鋼材からなることを特徴とする弾性ホイール。
【請求項２】
前記リム、前記ディスク、前記外のリング片及び前記中間のリング片のいずれもが、圧延鋼材から形成されている請求項１記載の弾性ホイール。
【請求項３】
少なくとも一方の外のリング片は、溝を有した断面略コ字状で円周方向にのびる環状体を前記リムの内周面に固着されることにより形成され、かつ
前記中間のリング片は、前記外のリング片と実質的に同じ環状体の２つを各々の溝を外のリング片に向けて前記ディスクの半径方向外側に固着されることにより形成されている請求項１又は２に記載の弾性ホイール。
【請求項４】
前記各外のリング片の互いに向き合う内側面には、円周方向にのびる第１の係合溝がそれぞれ形成されるととともに、
前記中間のリング片の軸方向両側面には、前記第１の係合溝とそれぞれ対向して対となりかつ円周方向にのびる第２の係合溝が形成され、
しかも、前記ダンパー部材は、軸方向の両端部が前記対となる第１の係合溝と第２の係合溝との間で軸方向に圧縮された状態で支持されている請求項１乃至３のいずれかに記載の弾性ホイール。
【請求項５】
前記リムは、一対のフランジと、その間に設けられかつ径が小さいウエル部と、前記ウエル部と少なくとも一方のフランジとの間をのびかつ前記ウエル部よりも大きな径を有する大径部とを含むとともに、
少なくとも前記中間のリング片は、前記ウエル部の側方かつ大径部の半径方向の内側に設けられる請求項１乃至４のいずれかに記載の弾性ホイール。
【請求項１】
タイヤを支持し円周方向にのびるリム、車軸に固定されるディスク及び前記リムと前記ディスクとを連結する連結手段を含み、
前記連結手段は、前記リムの内周面側に設けられかつ円周方向にのびしかも軸方向に距離を隔てて設けられた一対の外のリング片と、
前記ディスクの半径方向外側に設けられかつ円周方向にのびしかも前記外のリング片の間に軸方向及び半径方向に移動可能に配された中間のリング片と、
弾性材からなりかつ前記外のリング片と前記中間のリング片との間を継いで円周方向にのびるダンパー部材とを含み、
しかも前記リム、前記ディスク、前記外のリング片及び前記中間のリング片のいずれもが鋼材からなることを特徴とする弾性ホイール。
【請求項２】
前記リム、前記ディスク、前記外のリング片及び前記中間のリング片のいずれもが、圧延鋼材から形成されている請求項１記載の弾性ホイール。
【請求項３】
少なくとも一方の外のリング片は、溝を有した断面略コ字状で円周方向にのびる環状体を前記リムの内周面に固着されることにより形成され、かつ
前記中間のリング片は、前記外のリング片と実質的に同じ環状体の２つを各々の溝を外のリング片に向けて前記ディスクの半径方向外側に固着されることにより形成されている請求項１又は２に記載の弾性ホイール。
【請求項４】
前記各外のリング片の互いに向き合う内側面には、円周方向にのびる第１の係合溝がそれぞれ形成されるととともに、
前記中間のリング片の軸方向両側面には、前記第１の係合溝とそれぞれ対向して対となりかつ円周方向にのびる第２の係合溝が形成され、
しかも、前記ダンパー部材は、軸方向の両端部が前記対となる第１の係合溝と第２の係合溝との間で軸方向に圧縮された状態で支持されている請求項１乃至３のいずれかに記載の弾性ホイール。
【請求項５】
前記リムは、一対のフランジと、その間に設けられかつ径が小さいウエル部と、前記ウエル部と少なくとも一方のフランジとの間をのびかつ前記ウエル部よりも大きな径を有する大径部とを含むとともに、
少なくとも前記中間のリング片は、前記ウエル部の側方かつ大径部の半径方向の内側に設けられる請求項１乃至４のいずれかに記載の弾性ホイール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００７−２０３８７８（Ｐ２００７−２０３８７８Ａ）
【公開日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２４８３８（Ｐ２００６−２４８３８）
【出願日】平成１８年２月１日（２００６．２．１）
【出願人】（０００１８３２３３）住友ゴム工業株式会社 (3,458)
【出願人】（０００１１０２５１）トピー工業株式会社 (255)
【公開日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月１日（２００６．２．１）
【出願人】（０００１８３２３３）住友ゴム工業株式会社 (3,458)
【出願人】（０００１１０２５１）トピー工業株式会社 (255)
[ Back to top ]