JP4779077B2 - 車両用ホイールおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両に装備される車両用ホイールおよびその製造方法に関し、詳しくは、回転時にタイヤ内で生じる共鳴音を低減できるようにした車両用ホイールおよびその製造方法に関する。

一般に、自動車等に装備される車輪は、ディスクの外周側にリムが設けられた車両用ホイールと、リムの外周側に設けられたタイヤとによって構成される。そして、車両用ホイールのリムとタイヤとの間には環状の密閉空間からなるタイヤ空気室が形成される。

ところで、車両の走行時には、タイヤ空気室内で気柱共鳴が生じ、この気柱共鳴が車両から発生する騒音を悪化させる原因となっていることが知られている。なお、気柱共鳴とは、路面からタイヤに伝わるランダムな振動がタイヤ空気室内の空気を振動させ、その結果、タイヤ空気室の気柱共鳴周波数付近（例えば、通常の乗用車用のタイヤでは２５０Ｈｚ付近）で共鳴現象が起こり、共鳴音が発生する現象である。

そこで、このような気柱共鳴を低減するために、例えば、特許文献１に記載された車両用ホイールが知られている。この車両用ホイールは、図９（ａ）に示すように、ビードシート部５０，５０の径方向内側の周方向に形成される副気室５１，５１・・・と、この副気室５１，５１・・からタイヤＴの内周面とリム５２との間に形成されるタイヤ空気室５３に連通する連通部５１ａ，５１ａ・・とを備えており、副気室５１，５１・・および連通部５１ａ，５１ａ・・が中子鋳造成形により形成される構成となっている。
このような車両用ホイールによれば、連通部５１ａ，５１ａ・・を通じてタイヤ空気室５３と副気室５１，５１・・とを連通させることにより、連通部５１ａ，５１ａ・・の空気が「質量」、副気室の空気が「バネ」として作用し、音に対する共鳴器（いわゆるヘルムホルツ吸音器）を構成するので、気柱共鳴に伴う騒音を低減することができる。
特開２００４−２９９４８４号公報

一般的に、車両用ホイールを製造するための金型の製作は高価であるため、従来から使用している量産型の金型を流用して車両用ホイールを製造することが望ましい。
この観点から、前記した従来の車両用ホイールを製造する場合の金型を考えてみると、例えば、図９（ｂ）に示すような一般的な金型が挙げられる。この場合、副気室５１および連通部５１ａを形成するための中子５５は、金型Ｋからディスク５４の端部のリムフランジ５４ａを通じて設けた支持部５６（破線で図示）により所定の位置に固定される。

しかしながら、このような金型Ｋに中子５５を配置した鋳造成形による車両用ホイールの製造では、脱型後に中子５５を抜く孔がディスク５４（リムフランジ５４ａ）側に形成されてしまうため、脱型後にこれを塞ぐことが必要であるとともに、ディスク５４側の意匠面が損なわれるという問題を生じてしまう。

そこで、本発明では、従来の量産型の金型を流用することができてコストの低減を図ることができるとともに、ディスクの意匠面が損なわれることのない車両用ホイールおよびその製造方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決した本発明のうち請求項１に係る車両用ホイールは、ディスクと、前記ディスクの外周側に設けられたリムと、前記リムにタイヤが取り付けられた際にできるタイヤ空気室に連通する副気室とを備え、前記ディスクの車両外側に対応した形状を有する固定金型と、前記リムの径方向外側に対応した形状を有する第１の可動金型と、前記リムの径方向内側および前記ディスクの車両内側に対応した形状を有する第２の可動金型と、を備える鋳造用金型を用いて鋳造成形される車両用ホイールであって、前記鋳造用金型は、前記リムのリムフランジ部の周方向の一部に対応した形状を有して、前記固定金型における前記リムフランジ部の径方向外側に対応する部位に設けられた凹溝に取り付けられる支持部と、前記支持部に取り付けられた中子と、を備え、前記支持部は、型締め時に前記第１の可動金型に収容されて、前記第１の可動金型と前記第２の可動金型とにより形成されるリム室の一部を形成する型として機能し、前記中子は、型締め時に前記第１の可動金型に前記支持部が収容された状態で、前記リム室の外周側から前記リム室内に配置されるようになっており、前記副気室は、前記中子を用いた鋳造成形により形成されることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、副気室を形成する中子が、固定金型の凹溝に取り付けられた支持部を介してリムを形成するためのリム室の外周側からリム室内に配置されて支持されるので、脱型後に中子を抜く孔が、ディスク側ではなくリム側に形成されることとなる。したがって、従来のように、中子を抜く孔によってディスクの意匠面が損なわれることがない。しかも、副気室を形成する中子が、リム室の外周側から支持されるので、従来から使用されている量産型の金型も問題なく流用することができ、製造設備の変更を最小限に止めることができてコストの低減を図ることができる。

さらに、前記のように、中子は支持部を介してリム室の外周側から支持される構成であるので、脱型後に中子を抜く孔を、副気室とタイヤ空気室とを連通する連通孔として使用することができる。これにより、脱型後に副気室とタイヤ空気室とを連通する連通孔を機械加工などにより設ける必要がなくなり、その分、製造工程を簡易化することができる。
また、前記のように、ディスク側に中子を抜く孔が形成されないので、副気室からエアリークが生じるおそれがなくなり、気密性に優れているという利点も得られる。さらに、前記エアリークを検査するための工程も排除することができる。

さらに、支持部は固定金型に取り付けられる構成であるため、支持部が可動金型に取り付けられるような構成に比べて、取り付け後に支持部が位置ずれを起こすおそれがない。したがって、歩留まりの向上を図ることができる車両用ホイールが得られる。また、これにより、固定金型に対して支持部を強固に固定する必要がなくなり、支持部の簡易な取り付けが可能となって、製造が簡単になるという利点も得られる。

請求項２に係る車両用ホイールは、請求項１に記載の車両用ホイールにおいて、前記中子は前記支持部と一体に形成されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、中子が支持部と一体に形成されているので、中子を成形する段階で支持部を同時に成形することができ、中子および支持部を安価に得ることができる。
また、一体で成形するため、別体で成形するときの接合境界部が滑らかになり、鋳造後の鋳バリ発生量が低減して、鋳バリ除去の作業工数が軽減される。

請求項３に係る車両用ホイールは、請求項１または請求項２に記載の車両用ホイールにおいて、前記副気室は、前記リムに形成されるビードシート部の径方向内側の周方向に形成されることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、リムの比較的肉厚な部分を利用して副気室を形成することができる。

請求項４に係る車両用ホイールは、請求項３に記載の車両用ホイールにおいて、前記中子は、前記ビードシート部から外れた位置で前記支持部に支持されることを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、中子がビードシート部から外れた位置で支持部に支持される構成であるので、脱型後に中子を抜く孔、つまり、副気室とタイヤ空気室とを連通する連通孔をビードシート部から外れた位置に設けることができる。これにより、タイヤのビード部で連通部を塞ぐことが防止される。

請求項５に係る車両用ホイールは、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の車両用ホイールにおいて、前記副気室は、前記リムの径方向に所定の間隔を置いて複数形成したことを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、気柱共鳴を低減するために必要となる副気室の容量を、複数の副気室による合計の容量で得ることができ、副気室を形成する際の設計の自由度を備えた車両用ホイールが得られる。

また、請求項６に係る車両用ホイールの製造方法は、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の車両用ホイールを製造するにあたり、前記中子および前記支持部を成型する工程と、成型された前記中子が前記リム室の外周側から前記支持部によって前記リム室内に配置される状態に、前記支持部を前記固定金型の前記凹溝に取り付ける工程と、注湯後に脱型して前記中子を外す工程と、を含むことを特徴とする。

請求項６に記載の発明によれば、副気室を形成する中子が、固定金型の凹溝に取り付けられた支持部を介してリム室の外周側から配置されて支持されるので、脱型後に中子を抜く孔が、ディスク側ではなくリム側に形成されることとなり、中子を抜く孔によってディスクの意匠面が損なわれることがない。しかも、副気室を形成する中子が、リム室の外周側から支持されるので、従来から使用されている量産型の金型も問題なく流用することができ、製造設備の変更を最小限に止めることができてコストの低減を図ることができる。

本発明によれば、従来の量産型の金型を流用することができてコストの低減を図ることができるとともに、ディスクの意匠面が損なわれることのない車両用ホイールおよびその製造方法が得られる。

以下、本発明に係る車両用ホイール の実施の形態を、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。

参照する図面において、図１は本発明の一実施の形態に係る車両用ホイールにタイヤを組み付けた状態を示す部分断面図である。
図１に示す車両用ホイール１０は、タイヤ２０が装着されて車両用車輪１を構成するものである。

図１に示すように、車両用ホイール１０は、ディスク１１と、このディスク１１の外周側に設けられ、タイヤ２０が装着されるリム１２とを有し、リム１２にタイヤ２０が取り付けられた際にできるタイヤ空気室１３に連通する副気室１４を備えた構成となっている。

車両用ホイール１０は、例えば、アルミニウム合金、マグネシウム合金等の材料からなり、後記するように鋳造成形により一体的に形成される。
ディスク１１は、ハブ（不図示）に連結するために設けられるものであり、車両の外側（アウタ側）に配置される面が意匠面Ｍとなっている。

リム１２は、幅方向の両端部にビードシート部１２Ａ，１２Ａ’と、このビードシート部１２Ａ，１２Ａ’から外側に向けてＬ字状に折曲形成されたリムフランジ部１２Ｂ，１２Ｂ’とを有している。ビードシート部１２Ａ，１２Ａ’には、タイヤ２０のビード部２１，２１’が組み付けられ、リムフランジ部１２Ｂ，１２Ｂ’によってビード部２１，２１’が側方（幅方向外側）に外れないようになっている。また、ビードシート部１２Ａ，１２Ａ’の内側には、ビードシート部１２Ａ，１２Ａ’から少し山状に盛り上がった形状のハンプ１２Ｃ，１２Ｃ’が形成されており、タイヤ２０を装着した後に、タイヤ２０のビード部２１，２１’が、内側に落ち込むことを防止している。そして、ハンプ１２Ｃ，１２Ｃ’の間には、タイヤ２０を組む際にビード部２１，２１’を落とし込むためのウェル部１２Ｄが設けられている。

副気室１４は、リム１２の一方のビードシート部１２Ａの径方向内側に形成されており、タイヤ空気室１３と連通する連通孔１４ａを備えて、車両の走行時に生じる気柱共鳴を低減する役割をなす。本実施形態では、図２に示すように、副気室１４が、周方向に所定の間隔を置いて計４個形成されている。このようにリム１２の周方向に複数の副気室１４，１４・・を形成することで、吸音特性を安定させることができる。このような副気室１４，１４・・は、中子鋳造成形により車両用ホイール１０の成形時に形成される。

ここで、副気室１４，１４・・を形成するための中子について、図３，図４を参照して説明する。図３は支持部に支持された中子を示した拡大斜視図（一部断面で図示）、図４は本発明の車両用ホイールを製造するために用いられる、型締め状態における鋳造金型のリムの幅方向における要部断面図である。各副気室１４，１４・・は、同様であるので、以下では、ひとつの副気室１４について説明する。
中子３０は、図３に示すように、下部へ向けて窄まる断面流線形状に形成されており、略Ｌ字型に形成された支持部３１の上部３１ａの下方に、連結部３０ａによってぶら下げられた状態に設けられている。
支持部３１は、内側面が前記したビードシート部１２Ａおよびリムフランジ部１２Ｂ（図１参照）に対応した形状となっている。つまり、支持部３１は鋳造成形時に車両用ホイール１０（図１参照）のビードシート部１２Ａおよびリムフランジ部１２Ｂ（図１参照）の一部を形成する型として機能する。また、支持部３１は、下部３１ｂが固定下型（固定金型）４０に設けられた凹溝４０ａに合わせて嵌合可能な形状に形成されている。

本実施形態では、これらの中子３０（連結部３０ａを含む）および支持部３１が、砂で作った鋳型で一体に形成されている。そして、連結部３０ａは、後記するように脱型後に除去されることで中子３０を抜くための孔を形成する。この孔は、中子３０を抜いた後に、前記した連通孔１４ａとして機能するようになっている。

そして、このような中子３０は、図４に示すように、固定下型４０の凹溝４０ａに支持部３１の下部３１ｂが嵌め入れられて固定下型４０に固定され、支持部３１を介してリム１２（図１参照）を形成するためのリム室４５の外周側からリム室４５内に向けて配置される。このとき、中子３０は、ビードシート部１２Ａが形成される位置から外れた位置で支持部３１に支持される。つまり、連結部３０ａは、ビードシート部１２Ａが形成される位置から外れたウェル部１２Ｄ側に位置することとなる。

タイヤ２０は、路面（図示せず）に接地するタイヤ本体と、これの内周側に全周に亘って取り付けられたインナーライナとによって構成され、このインナーライナが、前記ビード部２１，２１’を有している。これらのビード部２１，２１’は、リム１２のビードシート部１２Ａ，１２Ａ’に弾性的に密着した状態で取り付けられる。これにより、リム１２のビードシート部１２Ａ，１２Ａ’とビード部２１，２１’との間は気密にシールされ、ここに環状の密閉空間からなるタイヤ空気室１３が形成される。

次に、車両用ホイール１０の製造方法について説明する。
図５（ａ）〜（ｄ）は、車両用ホイール１０の製造方法について説明する図であり、リム１２の幅方向における模式断面図である。
まず、図示しない中子成型用の型を用いて中子３０および支持部３１を一体成型する。その後、図５（ａ）に示すように、固定下型４０の凹溝４０ａに支持部３１の下部３１ｂを嵌め込み、支持部３１を介して固定下型４０に中子３０を固定する。
続いて、図５（ｂ）に示すように、側型（第１の可動金型）４１を固定下型４０に対して所定位置までスライド移動させるとともに、上型（第２の可動金型）４２を固定下型４０に向けて所定位置まで下降させて型を組み合わせる。側型４１には、支持部３１と対応する部分に凹部４１ａが予め形成されており、側型４１を所定位置までスライド移動させた状態で、この凹部４１ａに支持部３１がすっぽり収容されるようになっている（図５（ｃ）参照）。つまり、側型４１には、副気室１４の位置に対応して４つの凹部４１ａ，４１ａ・・が形成されている。

その後、上型４２の一端にある湯口４２ａから、電気炉等で８００℃に熱して溶かしたアルミニウム合金を注ぎ込む。そして、アルミニウム合金が冷えたところで脱型し、図５（ｄ）に示すように、支持部３１を落とすとともに、振動を与えることで中子３０を粉砕させて連通孔１４ａから抜く。これにより車両用ホイール１０が完成する。

このように成形された車両用ホイール１０によれば、副気室１４を形成する中子３０が、固定下型４０に取り付けられた支持部３１を介してリム室４５の外周側から支持されるので、脱型後に中子３０を抜く孔（連通孔１４ａ）が、ディスク１１側ではなくリム１２側に形成されることとなる。したがって、従来のように、中子３０を抜く孔によってディスク１１の意匠面Ｍが損なわれることがない。しかも、副気室１４を形成する中子３０が、リム室４５の外周側から支持されるので、従来から使用されている量産型の金型も問題なく流用することができ、製造設備の変更を最小限に止めることができてコストの低減を図ることができる。

さらに、前記のように、中子３０は支持部３１を介してリム室４５の外周側から支持される構成であるので、脱型後に中子３０を抜く孔を、副気室１４とタイヤ空気室１３とを連通する連通孔１４ａとして使用することができる。これにより、脱型後に連通孔１４ａを機械加工などにより設ける必要がなくなり、その分、製造工程を簡易化することができる。
また、前記のように、ディスク１１側に中子３０を抜く孔が形成されないので、副気室１４からエアリークが生じるおそれがなくなり、気密性に優れているという利点も得られる。さらに、前記エアリークを検査するための工程も排除することができる。

さらに、支持部３１は固定下型４０に取り付けられる構成であるため、例えば、支持部３１が側型４１や上型４２の可動金型に取り付けられるような構成に比べて、取り付け後に支持部３１が位置ずれを起こすおそれがない。したがって、歩留まりの向上を図ることができる車両用ホイール１０が得られる。また、これにより、固定下型４０に対して支持部３１を強固に固定する必要がなくなり、支持部３１の簡易な取り付けが可能となって、製造が簡単になるという利点も得られる。

また、中子３０が支持部３１と一体に形成されているので、中子３０を成形する段階で支持部３１を同時に成形することができ、中子３０および支持部３１を安価に得ることができる。
また、一体で成形するため、別体で成形するときの接合境界部が滑らかになり、鋳造後の鋳バリ発生量が低減して、鋳バリ除去の作業工数が軽減される。

さらに、副気室１４は、リム１２に形成されるビードシート部１２Ａの径方向内側の周方向に形成される構成であるので、リム１２の比較的肉厚な部分を利用した副気室１４の形成が実現される。

また、中子３０は、ビードシート部１２Ａから外れた位置で支持部３１に支持されるので、脱型後に中子３０を抜く孔、つまり、連通孔１４ａをビードシート部１２Ａから外れた位置に設けることができる。これにより、タイヤ２０のビード部２１で連通孔１４ａを塞ぐことが防止される。

さらに、リム１２の径方向に所定の間隔を置いて複数の副気室１４，１４・・が形成されるので、気柱共鳴を低減するために必要となる副気室の容量を、複数の副気室１４，１４・・による合計の容量で得ることができ、副気室１４，１４・・を形成する際の設計の自由度を備えた車両用ホイール１０が得られる。

以上、本実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、以下の形態において実施することができる。
本実施形態においては、中子３０と支持部３１とを一体に形成したが、例えば、図６に示すように、これらを別体に形成して、中子３０の連結部３０ａを支持部３１の図示しない取付穴に挿入して接着剤等により固定することで構成してもよい。この場合には、中子３０と支持部３１とを別々に成型することができるので、形状の自由度が高まる。
また、図７に示すように、支持部３１を上部３１Ａと下部３１Ｂとに分割して、上部３１Ａに中子３０を一体に形成してもよい。この場合には、上部３１Ａと下部３１Ｂとの接合面を平らに形成することができるので、両者を接着剤等により簡単に接合することができる。

さらに、図８に示すように、副気室１４，１４・・を形成する中子３０，３０・・を周方向に延設して、周方向に長くされた副気室１４，１４・・を設けてもよい。このような副気室１４，１４・・を形成することにより、気柱共鳴に伴う騒音をより効果的に低減することが可能となる。また、中子３０，３０・・の大きさを変更することで、所望の容量を備えた副気室１４，１４・・を簡単に得ることができる。

本発明の一実施の形態に係る車両用ホイールにタイヤを組み付けた状態を示す断面図である。 同じく車両用ホイールの模式側面図である。 支持部に支持された中子を示した拡大斜視図（一部断面）である。 本発明の車両用ホイールを製造するために用いられる、型締め状態における鋳造金型のリムの幅方向における要部断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は車両用ホイールの製造方法を説明するための模式説明図である。 中子のその他の組み付けを示した斜視図である。 中子のその他の組み付けを示した斜視図である。 副気室を周方向に長く形成した車両用ホイールの模式側面図である。 （ａ）（ｂ）は従来技術の説明図である。

符号の説明

１０ 車両用ホイール
１１ ディスク
１２ リム
１２Ａ ビードシート部
１２Ｂ リムフランジ部
１３ タイヤ空気室
１４ 副気室
１４ａ 連通孔
２０ タイヤ
３０ 中子
３０ａ 連結部
３１ 支持部
４０ 固定下型（固定金型）
４０ａ 凹溝
４１ 側型（第１の可動金型）
４２ 上型（第２の可動金型）
４５ リム室

Claims (6)

1. ディスクと、前記ディスクの外周側に設けられたリムと、前記リムにタイヤが取り付けられた際にできるタイヤ空気室に連通する副気室とを備え、
   前記ディスクの車両外側に対応した形状を有する固定金型と、
   前記リムの径方向外側に対応した形状を有する第１の可動金型と、
   前記リムの径方向内側および前記ディスクの車両内側に対応した形状を有する第２の可動金型と、を備える鋳造用金型を用いて鋳造成形される車両用ホイールであって、
   前記鋳造用金型は、
   前記リムのリムフランジ部の周方向の一部に対応した形状を有して、前記固定金型における前記リムフランジ部の径方向外側に対応する部位に設けられた凹溝に取り付けられる支持部と、
   前記支持部に取り付けられた中子と、を備え、
   前記支持部は、型締め時に前記第１の可動金型に収容されて、前記第１の可動金型と前記第２の可動金型とにより形成されるリム室の一部を形成する型として機能し、
   前記中子は、型締め時に前記第１の可動金型に前記支持部が収容された状態で、前記リム室の外周側から前記リム室内に配置されるようになっており、
   前記副気室は、前記中子を用いた鋳造成形により形成されることを特徴とする車両用ホイール。
2. 前記中子は前記支持部と一体に形成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。
3. 前記副気室は、前記リムに形成されるビードシート部の径方向内側の周方向に形成したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用ホイール。
4. 前記中子は、前記ビードシート部から外れた位置で前記支持部に支持されることを特徴とする請求項３に記載の車両用ホイール。
5. 前記副気室は、前記リムの径方向に所定の間隔を置いて複数形成したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の車両用ホイール。
6. 請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の車両用ホイールを製造するにあたり、前記中子および前記支持部を成型する工程と、成型された前記中子が前記リム室の外周側から前記支持部によって前記リム室内に配置される状態に、前記支持部を前記固定金型の前記凹溝に取り付ける工程と、注湯後に脱型して前記中子を外す工程と、を含むことを特徴とする車両用ホイールの製造方法。

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