車両用ホイール
【課題】本発明は、簡単な構造でタイヤの温度を上げて、転がり摩擦を低減できる車両用ホイールを提供することを目的とする。
【解決手段】車両用ホイール１０の全面には、厚さ５〜４０μｍのクリア塗装の下塗り層１３が形成され、更に、リム１１の内周面１１ｅ、ディスク１２の特定部位を除く表面に厚さ３００μｍの遮熱断熱コーティングを施して遮熱断熱層１４を形成する。ここで特定部位とは、車両用ホイール１０の車軸ハブと接する面であるハブフランジ部と当接するハブ当接面１９、及びハブ軸の外周面と接するハブ穴１７の内周面１７ｂ、並びに、車両用ホイール１０を車軸ハブのハブボルトで取り付けるためのボルト穴１８の縁部のハブナットの締め付け座面であるボルト穴座面１８ａ、及びボルト穴１８の内周面１８ｂである。
【解決手段】車両用ホイール１０の全面には、厚さ５〜４０μｍのクリア塗装の下塗り層１３が形成され、更に、リム１１の内周面１１ｅ、ディスク１２の特定部位を除く表面に厚さ３００μｍの遮熱断熱コーティングを施して遮熱断熱層１４を形成する。ここで特定部位とは、車両用ホイール１０の車軸ハブと接する面であるハブフランジ部と当接するハブ当接面１９、及びハブ軸の外周面と接するハブ穴１７の内周面１７ｂ、並びに、車両用ホイール１０を車軸ハブのハブボルトで取り付けるためのボルト穴１８の縁部のハブナットの締め付け座面であるボルト穴座面１８ａ、及びボルト穴１８の内周面１８ｂである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のタイヤの転がり抵抗低減技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両のタイヤの温度を上げると転がり抵抗が低減し、車両の燃費性能を向上させることができるとともに、タイヤトレッド部のグリップ力を向上させることが知られている。そして、特許文献１には、車両用ホイールのリム外周面の周方向全周にわたる発熱体を、ホイール幅方向の中心寄りに、発熱体からの熱をリム側に逃がさないようにするための断熱材を介して配置する技術が記載されている。
【特許文献１】特開平５−１６６２３号公報（図３、段落００２０，００２１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、発熱体にタイヤ空気室外の電力供給手段、例えば、ホイールキャップに取り付けた太陽電池から電力を供給する構成であり、複雑な構成となっている。又、リム外周面に取り付けた発熱体によりタイヤ空気室内の空気を折角加熱しても、リム外周面の発熱体が配置されていない、タイヤ空気室内の空気と接するリム外周面及び、タイヤとリムとの接触面（タイヤのビード部とリムのビードシート部の接触面）から車両用ホイール側に熱が逃れ、大気中に放熱されてしまい、加熱効率が悪いという課題があった。
また、ウェル部にタイヤを装着する作業時にリム外周面に取り付けた発熱体を損傷してしまう虞があるという課題があった。
【０００４】
その解決策として、本出願人は、特願２００８−１００４３８（未公開）において、車両用ホイールのリムの外周面、つまり、タイヤ空気室の空気と接するリムのウェル部と、タイヤのビード部と接触するリムのビードシート部及びリムフランジ部を遮熱断熱層でコーティングする技術を提案している。これにより、タイヤからリムへ伝熱して、更にディスクを介して外気に熱放出したり、タイヤ空気室からリムへ熱伝達して、更にディスクを介して外気に熱放出したりするのを抑制して、タイヤの温度を上げ転がり抵抗が低減するという課題が解決されたが、新たな課題として解決すべき点が見出された。つまり、タイヤのビード部と、リムのビードシート部及びリムフランジ部との接触面は、空気を介在していないので熱伝導の効率が高く、その部分を断熱するには、厚い遮熱断熱層が必要となるというものである。
【０００５】
本発明は、前記した従来の課題を解決するものであり、簡単な構造でタイヤの温度を上げて、転がり摩擦を低減できる車両用ホイールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明は、リム外周面以外の外気と接するホイール面に、遮熱断熱コーティングによるコーティング部を形成したことを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、車両走行によりタイヤ構造体の接地部の変形によるヒステリシスロスや路面との摩擦でタイヤの温度が上昇して、更にその熱がタイヤ空気室内の空気に伝達され、タイヤ空気室内の空気温度が上昇したときに、タイヤのビード部と車両用ホイールのリムのビードシート部との間の伝熱、及びタイヤ空気室内の空気が車両用ホイールのリム外周面部と接する部位を通じて、熱がリム、ディスクを経て大気中に放熱されるのを抑制できる。
【０００８】
また、コーティング部は、車軸ハブ取り付けに関わる面を含まないことが望ましい。
ここで、「車軸ハブへの取り付けに関わる面」とは、車両用ホイールの車軸ハブと接する面、並びに、車両用ホイールを車軸ハブのハブボルトに取り付けるためのボルト穴の縁部のハブナットの締め付け座面及びボルト穴の内周面である。
ちなみに、車両用ホイールの車軸ハブへの取り付けに関わる面にはコーティング部を形成しないので、例えば、車軸ハブのハブフランジ部に、ディスクロータを挟んでホイールのディスクを取り付けた、ディスクブレーキの場合、制動操作を行うたびに、ディスクロータに発生した摩擦熱が、車両用ホイールの車軸ハブへの取り付けに関わる面を通じて車両用ホイールのディスクに熱伝導、つまり、入熱される。
その結果、車両用ホイールのディスクの温度が上昇するので、タイヤ空気室やタイヤのビード部からリム、そして、ディスクへの伝熱量が低下し、放熱が抑制される。
また、ディスクロータにおける摩擦熱が車両用ホイールのディスクに伝熱される量が多い場合は、リムを介してタイヤやタイヤ空気室を加熱することもできる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、車両走行状態のタイヤの温度を増加させることができ、転がり抵抗を低減でき、燃費性能を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（第１の実施形態）
以下に、本発明の第１の実施形態に係る車両用ホイールについて図を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
図１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、本実施形態に係る車両用ホイールにタイヤを装着した車軸中心線から上側の正面断面図である。
図１に示すように、車両用ホイール１０は、タイヤ２０を装着するためのリム１１と、このリム１１を図示しない車軸ハブに連結するためのディスク１２とから構成される。
【００１２】
図１に示すように、リム１１は、ホイール幅方向の両端部に形成されるビードシート部１１ａ，１１ａと、このビードシート部１１ａ，１１ａからホイール径方向外側に向けてＬ字状に屈曲したリムフランジ部１１ｂ，１１ｂと、ビードシート部１１ａ，１１ａ間においてホイール径方向内側に窪んだウェル部１１ｃと、を有する。
【００１３】
ビードシート部１１ａには、タイヤ２０のビード部２１ａが装着される。これにより、リム１１の外周面（リム外周面）１１ｄとタイヤ２０の内周面との間に環状の密閉空間からなるタイヤ空気室ＭＣが形成される。
なお、タイヤ２０に関して、符号２１ｂはトレッド部を示す。
【００１４】
ウェル部１１ｃは、タイヤ２０をリム１１に組み付けるリム組時に、タイヤ２０のビード部２１ａ，２１ａを落とし込むために設けられている。
【００１５】
ディスク１２は、図１に示すように、リム１１の車両外側の端部からホイール径方向内側に連続して形成される。ディスク１２の中心部には、図示しない後記するハブ軸が貫通するハブ穴１７が設けられその中心線１７ａが車両用ホイール１０の回転中心軸（車軸中心線）となる。そして、ハブ穴１７の周囲に中心線１７ａを中心に同心円状にボルト穴１８が形成されている。
【００１６】
車両用ホイール１０は、図示省略の車軸ハブにボルトナットにより締結される。車軸ハブは、図示しないハブフランジ部と中心部の円筒状のハブ軸を有する形状であり、ハブフランジ部には周方向に離散的にハブボルトが車両内側方向から車両外側方向に向かって複数取り付けられている。そのハブボルトが図示しないディスクブレーキ用のディスクロータの円筒部の底面の対応するボルト穴を挿通して、ディスク１２のボルト穴１８に挿通するようになっている。ボルト穴１８から車両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、車両用ホイール１０は車軸ハブと締結される。
なお、ボルト穴１８の車両外側の縁部に前記ハブナットの締め付け面と当接するボルト穴座面１８ａが形成されている。
【００１７】
リム１１とディスク１２とは、例えば、アルミニウム合金、マグネシウム合金等の軽量高強度材料等から製造される。
なお、これらの材料に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１０は、スポークホイールであっても良い。
【００１８】
そして、車両用ホイール１０の外周面全面には、厚さ５〜４０μｍのクリア塗装の下塗り層１３が形成される。
【００１９】
下塗り層１３は、車両用ホイール１０の耐食性を向上し、また、後記する遮熱断熱層１４との密着性を向上させるために形成するものであり、ウレタン系、エポキシ系、アクリル系、フッ素系等の熱伝導率の小さい塗装材やその配合が望ましい。この塗装には電着塗装や粉体塗装が用いられる。この下塗り層１３の膜厚は車両用ホイール１０の標準的なクリア塗装厚である５〜４０μｍ程度である。
【００２０】
更に、リム１１の内周面１１ｅ、ディスク１２の車両外側及び車両内側の両面に、後記する特定部位を除いて、原則的に遮熱断熱層１４（コーティング部）を形成する。その厚さは、１０〜５００μｍとする。
ここで特定部位とは、請求項に記載の「車軸ハブへの取り付けに関わる面」であり、車両用ホイール１０の車軸ハブと接する面である、前記したハブフランジ部と当接する図１に示すハブ当接面１９、及びハブ軸の外周面と接するハブ穴１７の内周面１７ｂ、並びに、車両用ホイール１０を車軸ハブのハブボルトで取り付けるためのボルト穴１８の縁部のハブナットの締め付け座面であるボルト穴座面１８ａ、及びボルト穴１８の内周面１８ｂである。
なお、ディスク１２の車両外側の表面の前記特定部位を除く面には、遮熱断熱層１４の上に更に保護層１５を形成する。この保護層１５は、車両用ホイール１０の外観を綺麗に見せるための仕上げ塗装であり、擦れ傷等を受けにくい強度を有する保護塗装の役目もしている。
【００２１】
遮熱断熱層１４は、リム１１の内周面１１ｅ及びディスク１２において、タイヤ空気室ＭＣの空気からリム１１への熱伝達、タイヤ２０の内面からリム１１への熱放射、及びタイヤ２０からリム１１への熱伝導された熱が、更に、リム１１及びディスク１２から外気へ放散されるのを抑制するためのものであり、低い熱伝導率及び低い熱伝達率、さらに高い熱反射率及び長波熱放射率を有する遮熱・断熱性にすぐれたものが望ましい。
遮熱断熱層１４は、遮熱性と断熱性を有する無機材料（フィラー）を有機材料（樹脂又はゴム）に配合した塗装材で形成する。ばね下重量の増加を最小限に抑えるために、より薄く軽量にコーティングするには、中空の微小無機フィラーを使用するのが望ましい。
また、遮熱断熱層１４の塗装材としては、遮熱断熱性能の確保と同時に、塗装材の練り工程、塗装工程、タイヤ組込み工程、車両への車両用ホイール取付け工程での衝撃、せん断力、削り傷、車両の走行中に跳ねた異物等との擦れに耐える程度、又は生じた傷が成長して欠落やはがれが生じにくい程度の強度と対摩耗性が確保できる微小無機フィラーの選定と配合及び塗膜厚さの選定が必要であり、本実施の形態の塗装剤及び塗膜厚さに限らない。
【００２２】
以下に、遮熱断熱層を形成する塗装材について詳細に説明する。
ここでは、水溶性塗料を例に説明する。表１は塗装材の配合比（％）を容積比で示したものである。
遮熱断熱層１４を形成するための塗装材は、特開平１１−３２３１９７号公報にも記載されているように、低熱伝導度（高断熱性）とするには中空粒子を稠密に且つ多層に分散させたものが適している。そして、中空粒子としては、強度が高く塗料との混練工程、塗装工程、タイヤ組み込み工程や、車両用ホイール１０の車両への取り付け工程でも、中空粒子内に塗料が入りこまない（多孔質やオープンポア構造でない中空体）ものが適している。そのような中空粒子の候補としては、前記した中空の微小無機フィラーとして、セラミック中空粒子（以下、中空粒子をバルーンと称する）、シリカバルーン、ガラスバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン等が考えられる。特に、高強度の中空の微小無機フィラーとしてセラミックバルーンが挙げられ、セラミックの組成としては、例えば、ジルコニア、チタニア複合物、ホウ化ケイ素系セラミックが挙げられる。
【００２３】
【表１】
【００２４】
ちなみに、本実施形態で用いるセラミックバルーンとしては、中空部が大気又は別の気体である中空粒子、あるいは中空部が真空である真空中空粒子を用いることが断熱性の観点から好ましい。その中でも、真空中空粒子が、断熱性の点からみて好適に用いられる。
なお、ここでいう真空とは雰囲気圧よりも気圧が低い状態をいい、絶対真空を意味するものではない。
【００２５】
また、セラミックバルーンは透明もしくは半透明であることが重要であり、透明又は半透明であることによって、バルーンの中に入射した光（赤外線、遠赤外線、近赤外線等）を反射させることができる。
更に、半透明よりも透明である方がより反射性に優れており好ましい。また、透明もしくは半透明であれば無色である必要はなく、色が付いていても良い。このような条件に対し、前記したセラミックの中でもホウ化ケイ素系セラミックは高い透明性を有するため、最も好適である。セラミックバルーンの粒子径は５〜５０μｍのものを用いる。この粒子径範囲は経験上、塗膜外観、塗装作業性、塗膜物性、及び遮熱機能性の点から最適の範囲である。
【００２６】
また、用いるセラミックバルーンの粒子径分布は前記した強度上の要求を満たす範囲で広いほうが好ましい。つまり、大きい粒子径から小さい粒子径までの異なる粒子径を幅広く有するセラミックバルーンを用いるのが良い。そのような場合、塗膜中でのセラミックバルーンの稠密積層状態は大きい粒子径を有するセラミックバルーンの間の隙間に小さい粒子径のセラミックバルーンが入り込み、セラミックバルーン間の隙間をより小さくする。つまり、セラミックバルーンをより稠密に配列させることができる。そのため塗膜としての反射性、断熱性をより高めることができる。
【００２７】
更に、セラミックバルーンは高い長波放射率を有する。長波放射率とは、吸収した熱を赤外線として再び放射するときの変換効率である。従って、このようなセラミックバルーンを稠密積層配列させた塗膜は高い効率で赤外線を放射する。
【００２８】
このようなセラミックバルーンを塗膜の中に稠密に分散させるために、構造保持材として、アクリル系ポリマとシリカ粒子を用いる。アクリル系ポリマとしては塗料用合成樹脂として設計された各種アクリルモノマの共重合体を用いることができる。そして、アクリル系ポリマは、エマルションの形で塗膜形成材の中に混合して用いられる。
これら、構造保持材としてのアクリル系ポリマとシリカ粒子は、特開平１１−３２３１９７号公報の段落［００２６］，［００２７］に記載されているように、溶液に分散させたときに、分子間の水素結合、配位結合、ファンデルワールス力などの非共有結合によっていわゆる足場構造を形成し、この足場構造が形成されている溶液中にセラミックバルーン等の粒子を存在させると、セラミックバルーンは足場構造の中に取り込まれた状態となり、溶液中においてバブルの均一分布状態が保持される。
【００２９】
セラミックバルーンの均一分布状態は継続的に維持されたまま溶媒が蒸発するため、最終的にはセラミックバルーンが塗膜の中で稠密積層配列した状態が得られる。ここで稠密積層配列とは、セラミックバルーン同士が３次元的に接近し、密に固定された状態をいう。従って、下塗り層１３は多重のセラミックバルーンで覆われることになる。
【００３０】
本実施形態における塗装材は、以上の構造保持剤、セラミックバルーンの他、通常用いられる各種有機材料（樹脂又はゴム）の塗膜形成材、溶媒、顔料、添加剤を含有することができる。塗膜形成材としては、ここでは、例えば、アクリル樹脂が、溶媒としては、水が用いられ、顔料としては、無機顔料である二酸化チタン（チタン白）が隠蔽剤として用いられ、添加剤としては、分散剤、消泡剤、粘度調整剤等が用いられている。
なお、（Ｃｏ，Ｆｅ）（Ｆｅ，Ｃｒ）2Ｏ4やＣｒ2Ｏ3等の赤外線反射複合酸化物系黒顔料を加えても良い。
【００３１】
遮熱断熱層１４の必要厚さを検討するに当たり、リム１１及びディスク１２の遮熱断熱層１４を介して外気に熱放散することにより、リム１１及びディスク１２において生じる実効的な熱伝導率が、空気並みの熱伝導率にまで低下させることが必要であり、計算の結果、前記した表１に記載のように塗装材の原料にセラミックバルーン用いることにより、遮熱断熱層１４の厚さが約３００μｍとし、下塗り層１３を２０μｍの厚さ、保護層１５にはアクリル系クリア塗装を厚さ５０μｍとした場合に、０．１Ｗ／ｍ・Ｋ以下の遮熱断熱性能が得られた。
【００３２】
ちなみに、遮熱断熱層１４は、下塗り層１３の塗装が完了した車両用ホイール１０において、リム１１の一方のリムフランジ部１１ｂから他方のリムフランジ部１１ｂにかけての外周面１１ｄ及び、ディスク１２の前記した特定の部位にマスキングテープを貼付するマスキング処理をし、その後前記した表１の塗料を塗布する。
このとき、ホイール周方向の一方側やホイール幅方向の一方側に塗膜が偏らないようにすることが必要である。例えば、冶具を用いてホイール中心軸を水平に保った状態の車両用ホイール１０を、ホイール中心軸周りにゆっくり回転させながら塗布し、且つ、乾燥状態がある程度進み、垂れがなくなるまでその回転を維持する手法や、塗装を数回に分け、塗布した表面を乾燥させてから次の塗装を行なう手法等により、より均一な層となる工程が好ましい。
また、車両用ホイール１０を水平に寝かせた状態にして、塗装を数回に分け、塗布した表面を乾燥させてから次の塗装を行なっても良い。
このようにすることで、ホイール周方向の一方側やホイール幅方向の一方側に塗装材が偏ることや、ディスク１２から内周面１１ｅ側に流れてディスク１２の表面の遮熱断熱層１４が薄くなることが防止できる。
なお、遮熱断熱層１４がある程度表面が乾燥した半乾燥状態で、前記したマスキングテープを剥がす。
【００３３】
図２は、走行中のタイヤ空気室からの熱の伝達経路を示し、（ａ）は比較例の遮熱断熱層を有しない車両用ホイールの場合を、（ｂ）は遮熱断熱層を有する本実施形態における車両用ホイールの場合を説明する図である。図３の（ａ）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を説明する図であり、（ｂ）は、車両が走行開始後のタイヤ空気室内の圧力の時間推移、車両が停止後のタイヤ空気室内の圧力の時間推移を説明する図である。
【００３４】
車両が走行を始めるとトレッド部２１ｂが路面との摩擦で発熱し、又、転がり摩擦によりタイヤ２０のショルダ部、サイド部等も撓みを繰り返して発熱したり、熱伝導により加熱されたりする。
比較例の通常のクリア塗装の下塗り層１３だけの遮熱断熱層を有しない車両用ホイール１０Ａ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の表面から大気に放熱される経路
（２）矢印Ｂで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される経路
（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、ディスク１２を介して大気に放熱、若しくは、タイヤ２０の内面から直接リム１１へ熱放射により熱伝達されて、リム１１，ディスク１２を介して大気に放熱される経路
【００３５】
次に、前記（１），（２）及び（３）の経路による本実施形態の車両用ホイール１０における放熱量について述べる。車両用ホイール１０では、（１）の径路による放熱量は、車両用ホイール１０Ａの場合と同じであるが、（２）の経路による放熱量は遮熱断熱層１４の効果により車両用ホイール１０Ａの場合より極めて少なく、（３）の経路による放熱量は、遮熱断熱層１４によりリム１１の温度も高くなり、矢印ＲＣに示すようにタイヤ空気室ＭＣからの熱伝達を受けても、自らもその多くを輻射することと、リム１１、ディスク１２を介して外気放熱されることが少ないので、タイヤ空気室ＭＣの温度が比較例の車両用ホイール１０Ａの場合よりも高くなる。
【００３６】
これは、計算によってもシミュレーションすることができる。図３の（ａ）のグラフ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を示した図であり、縦軸はタイヤ２０のトレッド部２１ｂの温度を、横軸は車両が走行開始してからの経過時間を表わしたものである。曲線Ｌ１Aは、遮熱断熱層１４を有する場合、曲線Ｌ２Aは、遮熱断熱層１４を有しない場合を示している。ここでは、遮熱断熱層１４の条件を、表１に示す配合のものを厚さ３００μｍとし、遮熱断熱性能が０．１Ｗ／ｍ・Ｋ以下を達成している。
この場合、車両が停止して十分タイヤの温度が低下した低温状態からの走行開始で、６０ｋｍ／ｈの速度で３０分走行したとき、比較例の曲線Ｌ２Aよりタイヤトレッド部温度が５℃高くなることがわかった。また、タイヤ空気室ＭＣの温度は、図示しないが比較例の場合よりも８℃上昇することが分かった。
また、図３の（ｂ）のグラフは、（ａ）と同一条件の下でのタイヤ空気室ＭＣの圧力の時間推移を示した図である。縦軸がタイヤ２０のタイヤ空気室ＭＣの圧力を、横軸は車両が走行開始してからの経過時間を表わしたものであり、曲線Ｌ１Bは、遮熱断熱層１４を有する場合、曲線Ｌ２Bは、遮熱断熱層１４を有しない場合を示している。
タイヤ空気室ＭＣの圧力は、比較例の場合よりも５ｋＰａ上昇した。また、６０ｋｍ／ｈの速度で３０分走行した後停止した場合の、タイヤ空気室ＭＣの圧力は、本実施形態の場合の曲線Ｌ１Bでは、１０分間当たり７ｋＰａの割合で圧力が低下したのに対し、比較例の曲線Ｌ２Bの場合１０分間当たり１０ｋＰａの割合で圧力が低下し、本実施形態における遮熱断熱層１４の効果が歴然と現れ、車両が一時停止や駐車をしても、タイヤ２０の温度低下が抑制される。
その結果、転がり抵抗がその分低下し、燃費（ｋｍ／ｌ）が１％向上することが分かった。また、走行中のタイヤの温度が上昇することにより、比較例の場合よりもタイヤのゴムの損失（磨耗）が少なくなり、転がり抵抗を低減し、燃費（ｋｍ／ｌ）の向上に寄与できる。
【００３７】
また、背景技術の段落に記載した特許文献１の技術のように断熱材がウェル部１１ｃを占有してしまうようなことが無いので、タイヤ交換等が容易に行なえる。
更に、特願２００８−１００４３８における車両用ホイールのリムの外周面、つまり、タイヤ空気室の空気と接するリムのウェル部と、タイヤのビード部と接触するリムのビードシート部及びリムフランジ部を遮熱断熱層でコーティングする場合よりも、遮熱断熱層１４の厚さを薄くすることが可能である。
【００３８】
本実施形態においては、前記したようにディスク１２の特定部位には遮熱断熱層１４を形成しない。例えば、ハブ当接面１９及びボルト穴座面１８ａには遮熱断熱層１４を形成しないので、ハブナットで締付けてディスク１２を、車軸ハブのハブフランジ部にディスクブレーキ用のディスクロータの円筒部の底面を介在させて固定した後に、走行中の振動等により、ディスクロータの円筒部の底面とハブ当接面１９との間の摩擦を生じても、又、ハブナットの締付け面とボルト穴座面１８ａと間の摩擦を生じても、比較的厚い層の遮熱断熱層１４が磨耗して締付け力が低下することが無いので、確実に車軸ハブにディスク１２を締結維持できる。
また、ハブ穴１７の内周面１７ｂ、ボルト穴１８の内周面１８ｂにも遮熱断熱層１４を形成しないので、車両用ホイール１０を車軸ハブに取り付け、取り外し作業に伴う遮熱断熱層１４への傷を付ける可能性を減じ、その傷が更に進展する可能性も減じることができる。
【００３９】
ちなみに、車軸ハブとディスク１２とのハブ当接面１９は、車両の走行開始後数分で外気温よりも＋１５〜２０℃となるので、遮熱断熱層１４を形成する必要性は無い。
また、ハブ当接面１９には遮熱断熱層１４を形成しないので、例えば、車軸ハブのハブフランジ部に、ディスクロータを挟んで車両用ホイール１０のディスク１２を取り付けた、ディスクブレーキの場合、制動操作を行うたびに、ディスクロータに発生した摩擦熱が、ハブ当接面１９を通じてディスク１２に熱伝導、つまり、入熱される。
その結果、ディスク１２の温度が上昇するので、タイヤ空気室ＭＣやタイヤ２０のビード部２１ａからリム１１、そして、ディスク１２への伝熱量が低下し、放熱が抑制される。
また、ディスクロータにおける摩擦熱がディスク１２に伝熱される量が多い場合は、リム１１を介してタイヤ２０やタイヤ空気室ＭＣを加熱することもできる。
【００４０】
ただし、必要に応じハブ穴１７の内周面１７ｂ、ボルト穴１８の内周面１８ｂ、ボルト穴座面１８ａにも遮熱断熱層１４を形成しても良い。これにより、ディスク１２から外気への放熱量がより少なくなる。
【００４１】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る車両用ホイールについて説明する。
第１の実施形態では、遮熱断熱層１４を下塗り層１３の上に塗装で形成することとしたが、本実施形態では遮熱断熱層１４を予めベースフィルムの上に形成したものを用いることとする。
すなわち、遮熱断熱層１４をベースフィルムの上に厚く、例えば、２ｍｍ厚に塗布して形成（以下、遮熱断熱層１４をベースフィルムの片面に形成したものを「遮熱断熱層形成ベースフィルム」と称する）し、半乾燥後に、ディスク１２の遮熱断熱層１４を形成する部分の立体的形状に沿うように、遮熱断熱層１４を押し潰さないように遮熱断熱層１４の厚みを確保しながら、加熱プレス成型し、不要な部分を裁断除去する。
そして、前記プレス成型後の遮熱断熱層形成ベースフィルムの他の面（遮熱断熱層１４が形成されていない側の面）に接着材を塗布し、又、ディスク１２の遮熱断熱層１４を形成する部分の下塗り層１３上にも接着剤を塗布し、接着剤を塗布された面同士を対向させて、遮熱断熱層形成ベースフィルムをディスク１２の遮熱断熱層１４を形成する部分に貼着する。
【００４２】
なお、遮熱断熱層形成ベースフィルムをディスク１２に貼着する場合には、遮熱断熱層１４側に立体的なプレス成型後の形状に適合した、例えば、ゴムパッドで遮熱断熱層形成ベースフィルムの前記片面側を吸着保持しながら押圧して接着する。
【００４３】
ちなみに、遮熱断熱層１４が半乾燥状態において、遮熱断熱層形成ベースフィルムを加熱しながらプレス成型するので、遮熱断熱層１４を構成する、例えば、表１に示す塗膜形成材及び構造保持剤のアクリル系エマルションの伸縮性によりセラミックバルーンを均一に保持したまま成型され、遮熱断熱層１４に割れが生じることはない。また、遮熱断熱層１４の厚みを確保するようにプレス成型するので、セラミックバルーンを圧壊することも無い。ちなみに、ベースフィルムは、熱可塑性の材質とすることが望ましい。
本実施形態のようにベースフィルムの片面に遮熱断熱層１４を厚く形成した後、接着する方法（フィルム貼着法）も、請求項に記載の「遮熱断熱コーティング」は含む。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本実施形態に係る車両用ホイールにタイヤを装着した車軸中心線から上側の正面断面図である。
【図２】走行中のタイヤ空気室からの熱の伝達経路を示し、（ａ）は比較例の遮熱断熱層を有しない車両用ホイールの場合を、（ｂ）遮熱断熱層を有する本実施形態における車両用ホイールの場合を説明する図である。
【図３】（ａ）のグラフは、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を示した図であり、（ｂ）のグラフは、タイヤ空気室ＭＣの圧力の時間推移を示したものである。
【符号の説明】
【００４５】
１０ 車両用ホイール
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
１１ｅ 内周面
１２ ディスク
１３ 下塗り層
１４ 遮熱断熱層（コーティング部）
１５ 保護層
１７ ハブ穴
１７ａ 中心軸
１７ｂ 内周面
１８ ボルト穴
１８ａ ボルト穴座面
１８ｂ 内周面
１９ ハブ当接面
２０ タイヤ
２１ａ ビード部
２１ｂ トレッド部
ＭＣ タイヤ空気室
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のタイヤの転がり抵抗低減技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両のタイヤの温度を上げると転がり抵抗が低減し、車両の燃費性能を向上させることができるとともに、タイヤトレッド部のグリップ力を向上させることが知られている。そして、特許文献１には、車両用ホイールのリム外周面の周方向全周にわたる発熱体を、ホイール幅方向の中心寄りに、発熱体からの熱をリム側に逃がさないようにするための断熱材を介して配置する技術が記載されている。
【特許文献１】特開平５−１６６２３号公報（図３、段落００２０，００２１参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載の技術は、発熱体にタイヤ空気室外の電力供給手段、例えば、ホイールキャップに取り付けた太陽電池から電力を供給する構成であり、複雑な構成となっている。又、リム外周面に取り付けた発熱体によりタイヤ空気室内の空気を折角加熱しても、リム外周面の発熱体が配置されていない、タイヤ空気室内の空気と接するリム外周面及び、タイヤとリムとの接触面（タイヤのビード部とリムのビードシート部の接触面）から車両用ホイール側に熱が逃れ、大気中に放熱されてしまい、加熱効率が悪いという課題があった。
また、ウェル部にタイヤを装着する作業時にリム外周面に取り付けた発熱体を損傷してしまう虞があるという課題があった。
【０００４】
その解決策として、本出願人は、特願２００８−１００４３８（未公開）において、車両用ホイールのリムの外周面、つまり、タイヤ空気室の空気と接するリムのウェル部と、タイヤのビード部と接触するリムのビードシート部及びリムフランジ部を遮熱断熱層でコーティングする技術を提案している。これにより、タイヤからリムへ伝熱して、更にディスクを介して外気に熱放出したり、タイヤ空気室からリムへ熱伝達して、更にディスクを介して外気に熱放出したりするのを抑制して、タイヤの温度を上げ転がり抵抗が低減するという課題が解決されたが、新たな課題として解決すべき点が見出された。つまり、タイヤのビード部と、リムのビードシート部及びリムフランジ部との接触面は、空気を介在していないので熱伝導の効率が高く、その部分を断熱するには、厚い遮熱断熱層が必要となるというものである。
【０００５】
本発明は、前記した従来の課題を解決するものであり、簡単な構造でタイヤの温度を上げて、転がり摩擦を低減できる車両用ホイールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、本発明は、リム外周面以外の外気と接するホイール面に、遮熱断熱コーティングによるコーティング部を形成したことを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、車両走行によりタイヤ構造体の接地部の変形によるヒステリシスロスや路面との摩擦でタイヤの温度が上昇して、更にその熱がタイヤ空気室内の空気に伝達され、タイヤ空気室内の空気温度が上昇したときに、タイヤのビード部と車両用ホイールのリムのビードシート部との間の伝熱、及びタイヤ空気室内の空気が車両用ホイールのリム外周面部と接する部位を通じて、熱がリム、ディスクを経て大気中に放熱されるのを抑制できる。
【０００８】
また、コーティング部は、車軸ハブ取り付けに関わる面を含まないことが望ましい。
ここで、「車軸ハブへの取り付けに関わる面」とは、車両用ホイールの車軸ハブと接する面、並びに、車両用ホイールを車軸ハブのハブボルトに取り付けるためのボルト穴の縁部のハブナットの締め付け座面及びボルト穴の内周面である。
ちなみに、車両用ホイールの車軸ハブへの取り付けに関わる面にはコーティング部を形成しないので、例えば、車軸ハブのハブフランジ部に、ディスクロータを挟んでホイールのディスクを取り付けた、ディスクブレーキの場合、制動操作を行うたびに、ディスクロータに発生した摩擦熱が、車両用ホイールの車軸ハブへの取り付けに関わる面を通じて車両用ホイールのディスクに熱伝導、つまり、入熱される。
その結果、車両用ホイールのディスクの温度が上昇するので、タイヤ空気室やタイヤのビード部からリム、そして、ディスクへの伝熱量が低下し、放熱が抑制される。
また、ディスクロータにおける摩擦熱が車両用ホイールのディスクに伝熱される量が多い場合は、リムを介してタイヤやタイヤ空気室を加熱することもできる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、車両走行状態のタイヤの温度を増加させることができ、転がり抵抗を低減でき、燃費性能を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（第１の実施形態）
以下に、本発明の第１の実施形態に係る車両用ホイールについて図を参照しながら詳細に説明する。
【００１１】
図１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、本実施形態に係る車両用ホイールにタイヤを装着した車軸中心線から上側の正面断面図である。
図１に示すように、車両用ホイール１０は、タイヤ２０を装着するためのリム１１と、このリム１１を図示しない車軸ハブに連結するためのディスク１２とから構成される。
【００１２】
図１に示すように、リム１１は、ホイール幅方向の両端部に形成されるビードシート部１１ａ，１１ａと、このビードシート部１１ａ，１１ａからホイール径方向外側に向けてＬ字状に屈曲したリムフランジ部１１ｂ，１１ｂと、ビードシート部１１ａ，１１ａ間においてホイール径方向内側に窪んだウェル部１１ｃと、を有する。
【００１３】
ビードシート部１１ａには、タイヤ２０のビード部２１ａが装着される。これにより、リム１１の外周面（リム外周面）１１ｄとタイヤ２０の内周面との間に環状の密閉空間からなるタイヤ空気室ＭＣが形成される。
なお、タイヤ２０に関して、符号２１ｂはトレッド部を示す。
【００１４】
ウェル部１１ｃは、タイヤ２０をリム１１に組み付けるリム組時に、タイヤ２０のビード部２１ａ，２１ａを落とし込むために設けられている。
【００１５】
ディスク１２は、図１に示すように、リム１１の車両外側の端部からホイール径方向内側に連続して形成される。ディスク１２の中心部には、図示しない後記するハブ軸が貫通するハブ穴１７が設けられその中心線１７ａが車両用ホイール１０の回転中心軸（車軸中心線）となる。そして、ハブ穴１７の周囲に中心線１７ａを中心に同心円状にボルト穴１８が形成されている。
【００１６】
車両用ホイール１０は、図示省略の車軸ハブにボルトナットにより締結される。車軸ハブは、図示しないハブフランジ部と中心部の円筒状のハブ軸を有する形状であり、ハブフランジ部には周方向に離散的にハブボルトが車両内側方向から車両外側方向に向かって複数取り付けられている。そのハブボルトが図示しないディスクブレーキ用のディスクロータの円筒部の底面の対応するボルト穴を挿通して、ディスク１２のボルト穴１８に挿通するようになっている。ボルト穴１８から車両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、車両用ホイール１０は車軸ハブと締結される。
なお、ボルト穴１８の車両外側の縁部に前記ハブナットの締め付け面と当接するボルト穴座面１８ａが形成されている。
【００１７】
リム１１とディスク１２とは、例えば、アルミニウム合金、マグネシウム合金等の軽量高強度材料等から製造される。
なお、これらの材料に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１０は、スポークホイールであっても良い。
【００１８】
そして、車両用ホイール１０の外周面全面には、厚さ５〜４０μｍのクリア塗装の下塗り層１３が形成される。
【００１９】
下塗り層１３は、車両用ホイール１０の耐食性を向上し、また、後記する遮熱断熱層１４との密着性を向上させるために形成するものであり、ウレタン系、エポキシ系、アクリル系、フッ素系等の熱伝導率の小さい塗装材やその配合が望ましい。この塗装には電着塗装や粉体塗装が用いられる。この下塗り層１３の膜厚は車両用ホイール１０の標準的なクリア塗装厚である５〜４０μｍ程度である。
【００２０】
更に、リム１１の内周面１１ｅ、ディスク１２の車両外側及び車両内側の両面に、後記する特定部位を除いて、原則的に遮熱断熱層１４（コーティング部）を形成する。その厚さは、１０〜５００μｍとする。
ここで特定部位とは、請求項に記載の「車軸ハブへの取り付けに関わる面」であり、車両用ホイール１０の車軸ハブと接する面である、前記したハブフランジ部と当接する図１に示すハブ当接面１９、及びハブ軸の外周面と接するハブ穴１７の内周面１７ｂ、並びに、車両用ホイール１０を車軸ハブのハブボルトで取り付けるためのボルト穴１８の縁部のハブナットの締め付け座面であるボルト穴座面１８ａ、及びボルト穴１８の内周面１８ｂである。
なお、ディスク１２の車両外側の表面の前記特定部位を除く面には、遮熱断熱層１４の上に更に保護層１５を形成する。この保護層１５は、車両用ホイール１０の外観を綺麗に見せるための仕上げ塗装であり、擦れ傷等を受けにくい強度を有する保護塗装の役目もしている。
【００２１】
遮熱断熱層１４は、リム１１の内周面１１ｅ及びディスク１２において、タイヤ空気室ＭＣの空気からリム１１への熱伝達、タイヤ２０の内面からリム１１への熱放射、及びタイヤ２０からリム１１への熱伝導された熱が、更に、リム１１及びディスク１２から外気へ放散されるのを抑制するためのものであり、低い熱伝導率及び低い熱伝達率、さらに高い熱反射率及び長波熱放射率を有する遮熱・断熱性にすぐれたものが望ましい。
遮熱断熱層１４は、遮熱性と断熱性を有する無機材料（フィラー）を有機材料（樹脂又はゴム）に配合した塗装材で形成する。ばね下重量の増加を最小限に抑えるために、より薄く軽量にコーティングするには、中空の微小無機フィラーを使用するのが望ましい。
また、遮熱断熱層１４の塗装材としては、遮熱断熱性能の確保と同時に、塗装材の練り工程、塗装工程、タイヤ組込み工程、車両への車両用ホイール取付け工程での衝撃、せん断力、削り傷、車両の走行中に跳ねた異物等との擦れに耐える程度、又は生じた傷が成長して欠落やはがれが生じにくい程度の強度と対摩耗性が確保できる微小無機フィラーの選定と配合及び塗膜厚さの選定が必要であり、本実施の形態の塗装剤及び塗膜厚さに限らない。
【００２２】
以下に、遮熱断熱層を形成する塗装材について詳細に説明する。
ここでは、水溶性塗料を例に説明する。表１は塗装材の配合比（％）を容積比で示したものである。
遮熱断熱層１４を形成するための塗装材は、特開平１１−３２３１９７号公報にも記載されているように、低熱伝導度（高断熱性）とするには中空粒子を稠密に且つ多層に分散させたものが適している。そして、中空粒子としては、強度が高く塗料との混練工程、塗装工程、タイヤ組み込み工程や、車両用ホイール１０の車両への取り付け工程でも、中空粒子内に塗料が入りこまない（多孔質やオープンポア構造でない中空体）ものが適している。そのような中空粒子の候補としては、前記した中空の微小無機フィラーとして、セラミック中空粒子（以下、中空粒子をバルーンと称する）、シリカバルーン、ガラスバルーン、シラスバルーン、フライアッシュバルーン等が考えられる。特に、高強度の中空の微小無機フィラーとしてセラミックバルーンが挙げられ、セラミックの組成としては、例えば、ジルコニア、チタニア複合物、ホウ化ケイ素系セラミックが挙げられる。
【００２３】
【表１】
【００２４】
ちなみに、本実施形態で用いるセラミックバルーンとしては、中空部が大気又は別の気体である中空粒子、あるいは中空部が真空である真空中空粒子を用いることが断熱性の観点から好ましい。その中でも、真空中空粒子が、断熱性の点からみて好適に用いられる。
なお、ここでいう真空とは雰囲気圧よりも気圧が低い状態をいい、絶対真空を意味するものではない。
【００２５】
また、セラミックバルーンは透明もしくは半透明であることが重要であり、透明又は半透明であることによって、バルーンの中に入射した光（赤外線、遠赤外線、近赤外線等）を反射させることができる。
更に、半透明よりも透明である方がより反射性に優れており好ましい。また、透明もしくは半透明であれば無色である必要はなく、色が付いていても良い。このような条件に対し、前記したセラミックの中でもホウ化ケイ素系セラミックは高い透明性を有するため、最も好適である。セラミックバルーンの粒子径は５〜５０μｍのものを用いる。この粒子径範囲は経験上、塗膜外観、塗装作業性、塗膜物性、及び遮熱機能性の点から最適の範囲である。
【００２６】
また、用いるセラミックバルーンの粒子径分布は前記した強度上の要求を満たす範囲で広いほうが好ましい。つまり、大きい粒子径から小さい粒子径までの異なる粒子径を幅広く有するセラミックバルーンを用いるのが良い。そのような場合、塗膜中でのセラミックバルーンの稠密積層状態は大きい粒子径を有するセラミックバルーンの間の隙間に小さい粒子径のセラミックバルーンが入り込み、セラミックバルーン間の隙間をより小さくする。つまり、セラミックバルーンをより稠密に配列させることができる。そのため塗膜としての反射性、断熱性をより高めることができる。
【００２７】
更に、セラミックバルーンは高い長波放射率を有する。長波放射率とは、吸収した熱を赤外線として再び放射するときの変換効率である。従って、このようなセラミックバルーンを稠密積層配列させた塗膜は高い効率で赤外線を放射する。
【００２８】
このようなセラミックバルーンを塗膜の中に稠密に分散させるために、構造保持材として、アクリル系ポリマとシリカ粒子を用いる。アクリル系ポリマとしては塗料用合成樹脂として設計された各種アクリルモノマの共重合体を用いることができる。そして、アクリル系ポリマは、エマルションの形で塗膜形成材の中に混合して用いられる。
これら、構造保持材としてのアクリル系ポリマとシリカ粒子は、特開平１１−３２３１９７号公報の段落［００２６］，［００２７］に記載されているように、溶液に分散させたときに、分子間の水素結合、配位結合、ファンデルワールス力などの非共有結合によっていわゆる足場構造を形成し、この足場構造が形成されている溶液中にセラミックバルーン等の粒子を存在させると、セラミックバルーンは足場構造の中に取り込まれた状態となり、溶液中においてバブルの均一分布状態が保持される。
【００２９】
セラミックバルーンの均一分布状態は継続的に維持されたまま溶媒が蒸発するため、最終的にはセラミックバルーンが塗膜の中で稠密積層配列した状態が得られる。ここで稠密積層配列とは、セラミックバルーン同士が３次元的に接近し、密に固定された状態をいう。従って、下塗り層１３は多重のセラミックバルーンで覆われることになる。
【００３０】
本実施形態における塗装材は、以上の構造保持剤、セラミックバルーンの他、通常用いられる各種有機材料（樹脂又はゴム）の塗膜形成材、溶媒、顔料、添加剤を含有することができる。塗膜形成材としては、ここでは、例えば、アクリル樹脂が、溶媒としては、水が用いられ、顔料としては、無機顔料である二酸化チタン（チタン白）が隠蔽剤として用いられ、添加剤としては、分散剤、消泡剤、粘度調整剤等が用いられている。
なお、（Ｃｏ，Ｆｅ）（Ｆｅ，Ｃｒ）2Ｏ4やＣｒ2Ｏ3等の赤外線反射複合酸化物系黒顔料を加えても良い。
【００３１】
遮熱断熱層１４の必要厚さを検討するに当たり、リム１１及びディスク１２の遮熱断熱層１４を介して外気に熱放散することにより、リム１１及びディスク１２において生じる実効的な熱伝導率が、空気並みの熱伝導率にまで低下させることが必要であり、計算の結果、前記した表１に記載のように塗装材の原料にセラミックバルーン用いることにより、遮熱断熱層１４の厚さが約３００μｍとし、下塗り層１３を２０μｍの厚さ、保護層１５にはアクリル系クリア塗装を厚さ５０μｍとした場合に、０．１Ｗ／ｍ・Ｋ以下の遮熱断熱性能が得られた。
【００３２】
ちなみに、遮熱断熱層１４は、下塗り層１３の塗装が完了した車両用ホイール１０において、リム１１の一方のリムフランジ部１１ｂから他方のリムフランジ部１１ｂにかけての外周面１１ｄ及び、ディスク１２の前記した特定の部位にマスキングテープを貼付するマスキング処理をし、その後前記した表１の塗料を塗布する。
このとき、ホイール周方向の一方側やホイール幅方向の一方側に塗膜が偏らないようにすることが必要である。例えば、冶具を用いてホイール中心軸を水平に保った状態の車両用ホイール１０を、ホイール中心軸周りにゆっくり回転させながら塗布し、且つ、乾燥状態がある程度進み、垂れがなくなるまでその回転を維持する手法や、塗装を数回に分け、塗布した表面を乾燥させてから次の塗装を行なう手法等により、より均一な層となる工程が好ましい。
また、車両用ホイール１０を水平に寝かせた状態にして、塗装を数回に分け、塗布した表面を乾燥させてから次の塗装を行なっても良い。
このようにすることで、ホイール周方向の一方側やホイール幅方向の一方側に塗装材が偏ることや、ディスク１２から内周面１１ｅ側に流れてディスク１２の表面の遮熱断熱層１４が薄くなることが防止できる。
なお、遮熱断熱層１４がある程度表面が乾燥した半乾燥状態で、前記したマスキングテープを剥がす。
【００３３】
図２は、走行中のタイヤ空気室からの熱の伝達経路を示し、（ａ）は比較例の遮熱断熱層を有しない車両用ホイールの場合を、（ｂ）は遮熱断熱層を有する本実施形態における車両用ホイールの場合を説明する図である。図３の（ａ）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を説明する図であり、（ｂ）は、車両が走行開始後のタイヤ空気室内の圧力の時間推移、車両が停止後のタイヤ空気室内の圧力の時間推移を説明する図である。
【００３４】
車両が走行を始めるとトレッド部２１ｂが路面との摩擦で発熱し、又、転がり摩擦によりタイヤ２０のショルダ部、サイド部等も撓みを繰り返して発熱したり、熱伝導により加熱されたりする。
比較例の通常のクリア塗装の下塗り層１３だけの遮熱断熱層を有しない車両用ホイール１０Ａ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の表面から大気に放熱される経路
（２）矢印Ｂで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される経路
（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、ディスク１２を介して大気に放熱、若しくは、タイヤ２０の内面から直接リム１１へ熱放射により熱伝達されて、リム１１，ディスク１２を介して大気に放熱される経路
【００３５】
次に、前記（１），（２）及び（３）の経路による本実施形態の車両用ホイール１０における放熱量について述べる。車両用ホイール１０では、（１）の径路による放熱量は、車両用ホイール１０Ａの場合と同じであるが、（２）の経路による放熱量は遮熱断熱層１４の効果により車両用ホイール１０Ａの場合より極めて少なく、（３）の経路による放熱量は、遮熱断熱層１４によりリム１１の温度も高くなり、矢印ＲＣに示すようにタイヤ空気室ＭＣからの熱伝達を受けても、自らもその多くを輻射することと、リム１１、ディスク１２を介して外気放熱されることが少ないので、タイヤ空気室ＭＣの温度が比較例の車両用ホイール１０Ａの場合よりも高くなる。
【００３６】
これは、計算によってもシミュレーションすることができる。図３の（ａ）のグラフ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を示した図であり、縦軸はタイヤ２０のトレッド部２１ｂの温度を、横軸は車両が走行開始してからの経過時間を表わしたものである。曲線Ｌ１Aは、遮熱断熱層１４を有する場合、曲線Ｌ２Aは、遮熱断熱層１４を有しない場合を示している。ここでは、遮熱断熱層１４の条件を、表１に示す配合のものを厚さ３００μｍとし、遮熱断熱性能が０．１Ｗ／ｍ・Ｋ以下を達成している。
この場合、車両が停止して十分タイヤの温度が低下した低温状態からの走行開始で、６０ｋｍ／ｈの速度で３０分走行したとき、比較例の曲線Ｌ２Aよりタイヤトレッド部温度が５℃高くなることがわかった。また、タイヤ空気室ＭＣの温度は、図示しないが比較例の場合よりも８℃上昇することが分かった。
また、図３の（ｂ）のグラフは、（ａ）と同一条件の下でのタイヤ空気室ＭＣの圧力の時間推移を示した図である。縦軸がタイヤ２０のタイヤ空気室ＭＣの圧力を、横軸は車両が走行開始してからの経過時間を表わしたものであり、曲線Ｌ１Bは、遮熱断熱層１４を有する場合、曲線Ｌ２Bは、遮熱断熱層１４を有しない場合を示している。
タイヤ空気室ＭＣの圧力は、比較例の場合よりも５ｋＰａ上昇した。また、６０ｋｍ／ｈの速度で３０分走行した後停止した場合の、タイヤ空気室ＭＣの圧力は、本実施形態の場合の曲線Ｌ１Bでは、１０分間当たり７ｋＰａの割合で圧力が低下したのに対し、比較例の曲線Ｌ２Bの場合１０分間当たり１０ｋＰａの割合で圧力が低下し、本実施形態における遮熱断熱層１４の効果が歴然と現れ、車両が一時停止や駐車をしても、タイヤ２０の温度低下が抑制される。
その結果、転がり抵抗がその分低下し、燃費（ｋｍ／ｌ）が１％向上することが分かった。また、走行中のタイヤの温度が上昇することにより、比較例の場合よりもタイヤのゴムの損失（磨耗）が少なくなり、転がり抵抗を低減し、燃費（ｋｍ／ｌ）の向上に寄与できる。
【００３７】
また、背景技術の段落に記載した特許文献１の技術のように断熱材がウェル部１１ｃを占有してしまうようなことが無いので、タイヤ交換等が容易に行なえる。
更に、特願２００８−１００４３８における車両用ホイールのリムの外周面、つまり、タイヤ空気室の空気と接するリムのウェル部と、タイヤのビード部と接触するリムのビードシート部及びリムフランジ部を遮熱断熱層でコーティングする場合よりも、遮熱断熱層１４の厚さを薄くすることが可能である。
【００３８】
本実施形態においては、前記したようにディスク１２の特定部位には遮熱断熱層１４を形成しない。例えば、ハブ当接面１９及びボルト穴座面１８ａには遮熱断熱層１４を形成しないので、ハブナットで締付けてディスク１２を、車軸ハブのハブフランジ部にディスクブレーキ用のディスクロータの円筒部の底面を介在させて固定した後に、走行中の振動等により、ディスクロータの円筒部の底面とハブ当接面１９との間の摩擦を生じても、又、ハブナットの締付け面とボルト穴座面１８ａと間の摩擦を生じても、比較的厚い層の遮熱断熱層１４が磨耗して締付け力が低下することが無いので、確実に車軸ハブにディスク１２を締結維持できる。
また、ハブ穴１７の内周面１７ｂ、ボルト穴１８の内周面１８ｂにも遮熱断熱層１４を形成しないので、車両用ホイール１０を車軸ハブに取り付け、取り外し作業に伴う遮熱断熱層１４への傷を付ける可能性を減じ、その傷が更に進展する可能性も減じることができる。
【００３９】
ちなみに、車軸ハブとディスク１２とのハブ当接面１９は、車両の走行開始後数分で外気温よりも＋１５〜２０℃となるので、遮熱断熱層１４を形成する必要性は無い。
また、ハブ当接面１９には遮熱断熱層１４を形成しないので、例えば、車軸ハブのハブフランジ部に、ディスクロータを挟んで車両用ホイール１０のディスク１２を取り付けた、ディスクブレーキの場合、制動操作を行うたびに、ディスクロータに発生した摩擦熱が、ハブ当接面１９を通じてディスク１２に熱伝導、つまり、入熱される。
その結果、ディスク１２の温度が上昇するので、タイヤ空気室ＭＣやタイヤ２０のビード部２１ａからリム１１、そして、ディスク１２への伝熱量が低下し、放熱が抑制される。
また、ディスクロータにおける摩擦熱がディスク１２に伝熱される量が多い場合は、リム１１を介してタイヤ２０やタイヤ空気室ＭＣを加熱することもできる。
【００４０】
ただし、必要に応じハブ穴１７の内周面１７ｂ、ボルト穴１８の内周面１８ｂ、ボルト穴座面１８ａにも遮熱断熱層１４を形成しても良い。これにより、ディスク１２から外気への放熱量がより少なくなる。
【００４１】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態に係る車両用ホイールについて説明する。
第１の実施形態では、遮熱断熱層１４を下塗り層１３の上に塗装で形成することとしたが、本実施形態では遮熱断熱層１４を予めベースフィルムの上に形成したものを用いることとする。
すなわち、遮熱断熱層１４をベースフィルムの上に厚く、例えば、２ｍｍ厚に塗布して形成（以下、遮熱断熱層１４をベースフィルムの片面に形成したものを「遮熱断熱層形成ベースフィルム」と称する）し、半乾燥後に、ディスク１２の遮熱断熱層１４を形成する部分の立体的形状に沿うように、遮熱断熱層１４を押し潰さないように遮熱断熱層１４の厚みを確保しながら、加熱プレス成型し、不要な部分を裁断除去する。
そして、前記プレス成型後の遮熱断熱層形成ベースフィルムの他の面（遮熱断熱層１４が形成されていない側の面）に接着材を塗布し、又、ディスク１２の遮熱断熱層１４を形成する部分の下塗り層１３上にも接着剤を塗布し、接着剤を塗布された面同士を対向させて、遮熱断熱層形成ベースフィルムをディスク１２の遮熱断熱層１４を形成する部分に貼着する。
【００４２】
なお、遮熱断熱層形成ベースフィルムをディスク１２に貼着する場合には、遮熱断熱層１４側に立体的なプレス成型後の形状に適合した、例えば、ゴムパッドで遮熱断熱層形成ベースフィルムの前記片面側を吸着保持しながら押圧して接着する。
【００４３】
ちなみに、遮熱断熱層１４が半乾燥状態において、遮熱断熱層形成ベースフィルムを加熱しながらプレス成型するので、遮熱断熱層１４を構成する、例えば、表１に示す塗膜形成材及び構造保持剤のアクリル系エマルションの伸縮性によりセラミックバルーンを均一に保持したまま成型され、遮熱断熱層１４に割れが生じることはない。また、遮熱断熱層１４の厚みを確保するようにプレス成型するので、セラミックバルーンを圧壊することも無い。ちなみに、ベースフィルムは、熱可塑性の材質とすることが望ましい。
本実施形態のようにベースフィルムの片面に遮熱断熱層１４を厚く形成した後、接着する方法（フィルム貼着法）も、請求項に記載の「遮熱断熱コーティング」は含む。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本実施形態に係る車両用ホイールにタイヤを装着した車軸中心線から上側の正面断面図である。
【図２】走行中のタイヤ空気室からの熱の伝達経路を示し、（ａ）は比較例の遮熱断熱層を有しない車両用ホイールの場合を、（ｂ）遮熱断熱層を有する本実施形態における車両用ホイールの場合を説明する図である。
【図３】（ａ）のグラフは、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を示した図であり、（ｂ）のグラフは、タイヤ空気室ＭＣの圧力の時間推移を示したものである。
【符号の説明】
【００４５】
１０ 車両用ホイール
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
１１ｅ 内周面
１２ ディスク
１３ 下塗り層
１４ 遮熱断熱層（コーティング部）
１５ 保護層
１７ ハブ穴
１７ａ 中心軸
１７ｂ 内周面
１８ ボルト穴
１８ａ ボルト穴座面
１８ｂ 内周面
１９ ハブ当接面
２０ タイヤ
２１ａ ビード部
２１ｂ トレッド部
ＭＣ タイヤ空気室
【特許請求の範囲】
【請求項１】
リム外周面以外の外気と接するホイール面に、遮熱断熱コーティングによるコーティング部を形成したことを特徴とする車両用ホイール。
【請求項２】
前記コーティング部は、車軸ハブへの取り付けに関わる面を含まないことを特徴とする請求項１に記載の車両用ホイール。
【請求項１】
リム外周面以外の外気と接するホイール面に、遮熱断熱コーティングによるコーティング部を形成したことを特徴とする車両用ホイール。
【請求項２】
前記コーティング部は、車軸ハブへの取り付けに関わる面を含まないことを特徴とする請求項１に記載の車両用ホイール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−３０３７４（Ｐ２０１０−３０３７４Ａ）
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９３０３０（Ｐ２００８−１９３０３０）
【出願日】平成２０年７月２８日（２００８．７．２８）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２８日（２００８．７．２８）
【出願人】（０００００５３２６）本田技研工業株式会社 (23,863)
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