车辆用车轮的制作方法

本发明涉及构成车轮的车辆用车轮。

背景技术：

车辆用车轮使用铝合金等轻金属，但在寻求进一步的轻量化的时候，考虑由cfrp(碳纤维强化树脂)来成形车辆用车轮。然而，在仅由cfrp来成形车辆用车轮的情况下，存在制造成本高昂这样的问题。

因此，在专利文献1中，作为同时实现了轻量化和制造成本的降低的车辆用车轮，提出了如下的混合式车轮，该混合式车轮中，轮辋使用cfrp且轮辐使用铝合金，并且，利用螺栓将轮辋与轮辐紧固连结。

专利文献1：日本特开平5-16602号公报

然而，在专利文献1的车辆用车轮中，由于将轮辋与轮辐紧固连结的螺栓向外部露出，因此会因暴露在雨水中而在cfrp的碳纤维与铝合金之间产生电位差。而且，有可能因该电位差而使接合部分发生腐蚀(电腐蚀)。

技术实现要素：

因此，本发明的目的在于提供能够抑制纤维强化树脂与轻金属的接合部分处的电腐蚀的产生的车辆用车轮。

【用于解决课题的方案】

为了达成上述目的，本发明的车辆用车轮的特征在于，具备：由纤维强化树脂构成且具有大致圆筒形状的轮辋；将所述轮辋的筒壁贯通的紧固连结孔；具有大致筒形形状且穿过所述紧固连结孔的衬套；由轻金属构成且配置在所述轮辋的筒内的轮辐；在所述轮辐的周面开口且在孔内周面形成有阴螺纹的阴螺纹孔；以及从所述轮辋的筒外周面侧将所述衬套贯通且与所述阴螺纹孔螺合，来将所述轮辋与所述轮辐紧固连结的阳螺纹构件，所述紧固连结孔具备：在所述轮辋的筒外周面呈圆锥状凹陷的圆锥凹部；以及在所述圆锥凹部的中央部将轮辋沿径向贯通的贯通部，且所述轮辋(圆锥凹部)的筒外周面侧的开口部设定为比阳螺纹构件的头部直径大，所述衬套具备圆锥筒部，所述圆锥筒部的外形具备与所述圆锥凹部同样的圆锥形状，且所述圆锥筒部的大径侧端部设定为比所述阳螺纹构件的所述头部直径大。

根据这样的结构，通过以从轮辋的筒外周面侧贯通轮辋的筒壁的方式配置阳螺纹构件，由此将阳螺纹构件配置在轮胎内部。

由此，能够使阳螺纹构件不向外部露出地将轮辋与轮辐紧固连结，因此能够抑制轮辋与轮辐之间的电腐蚀的产生。

另外，通过将衬套的圆锥筒部的大径侧端部设定为比阳螺纹构件的头部直径大，由此能够在阳螺纹构件的紧固连结时减少轮辋所受到的面压。

由此，在应力持续作用于物体的情况下，能够抑制在轮辋上产生随着时间经过而应变增大的蠕变现象。

【发明效果】

根据本发明，能够提供一种可抑制纤维强化树脂与轻金属的接合部分处的电腐蚀的产生的车辆用车轮。

附图说明

图1是表示将本实施方式的车辆用车轮组装于车辆的形态的示意图。

图2是表示图1的a部的主要部分放大图。

图3是表示第一实施方式的贯通孔周边的主要部分放大图。

图4是表示现有的紧固连结机构的主要部分放大图。

图5是表示第二实施方式的贯通孔周边的主要部分放大图。

图6是表示第三实施方式的贯通孔周边的主要部分放大图。

图7是表示第四实施方式的贯通孔周边的主要部分放大图。

图8是表示第五实施方式的贯通孔周边的主要部分放大图。

【符号说明】

1车辆用车轮

10轮辋

11筒壁

20轮辐

22外周侧端面

31紧固连结孔

31a圆锥凹部

31aa开口部

31b贯通部

32阴螺纹孔

33衬套

33a圆锥筒部

33aa大径侧端部

33ac锥外周面

33ad锥内周面

34阳螺纹构件

34a头部

d31a开口部直径

θ33ad外表面顶角

θ33ad内表面顶角

d33ac大径侧外径

具体实施方式

适当参照附图，对本发明的一实施方式详细进行说明。对同一构成要件标注同一符号并省略重复的说明。

<第一实施方式>

如图1所示，本实施方式的车辆用车轮1与充气轮胎t一起构成车辆的车轮w，该车辆用车轮1固定于车身bd侧的轮毂hb，与轮毂hb一起转动。

车辆用车轮1通过由分体构件构成的轮辋10和轮辐20来构成，轮辋10与轮辐20经由紧固连结机构30而紧固连结。

轮辋10具有大致圆筒形状，在其外周侧嵌入有充气轮胎t。另外，轮辋10由作为纤维强化树脂的一种的cfrp(carbonfiberreinforcedplastics、碳纤维强化树脂)来构成。

轮辋10通过将碳纤维束绕着柱状的模具构件缠绕并沿着筒的径向缠绕于(内模)而形成圆筒形状，或者通过相对于包围周围的模具(外模)将碳纤维束从该模具的内侧层叠而形成圆筒形状。考虑有通过事先浸渍有树脂的预成型料来进行的高压釜成形，或者使用作为干织物的nfc(noncrimpfabric)进行层叠并在合模后注射树脂的rtm(resintransfermolding)成形。上述成形均通过使树脂加热固化并进行分型来完成轮辋10。

轮辐20配置在轮辋10的筒内，且在中央具备轮毂安装部21。

轮毂安装部21在轮辐20组装于轮辋10的状态下，位于轮辋10的筒的径向的中心，且固定于车身bd侧的轮毂hb。

轮辐20由作为轻金属的一种的铝合金构成，通过铸造或锻造来形成轮辐20的形状。

充气轮胎t由在轮胎内部不需要内胎的所谓的无内胎轮胎来构成。

并且，通过充气轮胎t的内表面和轮辋10的筒外周面13来构成轮胎空气室tr，在轮胎空气室tr中以规定的压力填充有空气及氮气等。

如图2所示，紧固连结机构30由紧固连结孔31、阴螺纹孔32、衬套33、阳螺纹构件34、粘接剂40及衬垫50构成。

如图2、图3所示，紧固连结孔31是将构成轮辋10的筒形形状的筒壁11贯通的贯通孔，在轮辋10的与轮辐20的外周侧端面22重叠的部位开口。另外，紧固连结孔31通过切削加工而形成，在紧固连结孔31的孔壁上露出碳纤维的切断面(层叠面)。并且，紧固连结孔31由圆锥凹部31a和贯通部31b构成。

圆锥凹部31a由在轮辋10的筒外周面13开口的圆锥状(研钵状)的凹坑构成，圆锥形状的顶角即凹部顶角θ31a设定为约120度。另外，圆锥凹部31a的开口部31aa的直径即开口部直径d31a设定为比阳螺纹构件34的头部34a的直径即头部直径d34a大。

贯通部31b由从圆锥凹部31a的中央部向轮辋10的筒内周面12贯通的圆柱状的贯通孔构成。

阴螺纹孔32在与轮辋10的筒内周面12抵接的轮辐20的外周侧端面22上以与紧固连结孔31连通的方式开口。另外，在阴螺纹孔32的孔内周面局部地切出阴螺纹。

阳螺纹构件34具备头部34a和轴部34b，在本实施方式中，通过由钛材料形成的沉头螺钉构成。

头部34a具备端面平坦的圆锥形状，圆锥形状的顶角即头部顶角θ34a设定为约90度。

轴部34b在其外周具备能够与阴螺纹孔32的阴螺纹螺合的阳螺纹。

衬套33形成为具有圆锥筒部33a和直筒部33b的漏斗形状，在本实施方式中，由不锈钢材料形成。

圆锥筒部33a的外形具备与紧固连结孔31的圆锥凹部31a同样的圆锥形状。

圆锥筒部33a的大径侧端部33aa的内周直径即大径侧内径d33ad设定为与阳螺纹构件34的头部34a的直径相同。

圆锥筒部33a的大径侧端部33aa的外周直径即大径侧外径d33ac设定为比圆锥凹部31a的开口部直径d31a稍小。即，圆锥筒部33a的大径侧外径d33ac设定为比阳螺纹构件34的头部直径d34a大。

另外，圆锥筒部33a的大径侧端部33aa的端面33d具备内径侧比外径侧沿着轴向朝向外侧突出的锥形形状。

衬套33的圆锥筒部33a的内周面即锥内周面33ad的圆锥形状的顶角即内表面顶角θ33ad设定为约90度。并且，通过内表面顶角θ33ad和头部顶角θ34a设定为约90度，由此在紧固连结了阳螺纹构件34时，锥内周面33ad与头部34a的锥面34aa无间隙地密接。

衬套33的圆锥筒部33a的外周面即锥外周面33ac的圆锥形状的顶角即外表面顶角θ33ac设定为约120度。

即，衬套33的圆锥筒部33a的外周面即锥外周面33ac的圆锥形状的顶角(外表面顶角θ33ac)设定为比该圆锥筒部33a的内周面即锥内周面33ad的圆锥形状的顶角(内表面顶角θ33ad)大。

直筒部33b形成为与圆锥筒部33a的小径侧端部33ab相同直径的圆筒形状，从小径侧端部33ab沿着筒轴向延伸设置。

在轮辋10与轮辐20之间夹着衬垫50，来缓和轮辐20的热膨胀或载荷引起的局部面压。

粘接剂40填充在衬套33与螺栓34之间、以及衬套33与轮辋10之间。通过将粘接剂40向各部位填充，由此衬套33与轮辋10之间无间隙地密接，来确保轮胎空气室tr的气密性。另外，螺栓34的角部的粘接剂并不主动地擦去而使其残留在周围，由此来确保充分的气密性。并且，粘接剂40还作为阳螺纹构件34的止转件而发挥功能。

粘接剂40采用了双液性热固化型环氧粘接剂。需要说明的是，作为双液性热固化型环氧粘接剂，可以采用在固化后具备弹性的类型或者在固化后硬质化的类型中的任意类型。但是，为了在因车辆行驶中输入的过大的载荷而使轮辋10发生了弹性变形的情况下，也确保轮辋10与衬套33之间的密封性，更优选在固化后具备弹性的类型的粘接剂。

接着，对通过紧固连结机构30将轮辋10与轮辐20紧固连结的紧固连结顺序进行说明。

首先，在轮辐20的外周侧端面22张贴衬垫50，并在进行位置对合的同时将轮辐20插入轮辋10的筒内。

接着，在衬套33的外周涂敷粘接剂40(也可以在紧固连结孔31的内周涂敷粘接剂40)，同时将衬套33插入紧固连结孔31。

然后，在阳螺纹构件34的外周涂敷粘接剂40(也可以在衬套33的内周涂敷粘接剂40)，同时将阳螺纹构件34的轴部34b插入衬套33的筒孔内及阴螺纹孔32。然后，将螺纹构件34以规定的紧固转矩与阴螺纹孔32螺合。

最后，除去多余的粘接剂，进行粘接剂的固化处理(螺栓34的角部的粘接剂并不主动地擦去而使其残留在周围，由此来确保充分的气密性)。

相对于这样的本实施方式，在图4所示的现有的紧固连结机构130的方式中，紧固连结孔131由圆形凹部131a和贯通部131b构成。

圆形凹部131a由圆环形状的凹部构成，具备相对于轮辋110的筒外周面113垂直的圆筒状的切削面。

贯通部131b是将圆形凹部131a的中央部贯通的贯通孔。

并且，在圆形凹部131a内插入阳螺纹构件134的头部134a，并同时将阳螺纹构件134螺纹接合，来将轮辋110与轮辐120紧固连结。

另外，在紧固连结孔131中的轮辋110、衬套133及阳螺纹构件134的各间隙之间填充粘接剂140。

在这样的结构中，紧固连结孔131的孔壁保持切削面露出的状态，而且缺乏在碳纤维的层叠方向上对紧固连结孔131的周缘进行压紧的结构。因此，存在因时效变化或输入载荷的变动而碳纤维容易在孔壁及加工角部处剥离这样的问题。

另外，对阳螺纹构件34进行紧固连结时的应力存在向头部34a的径向端部的部位集中的倾向。因此，存在如下这样的问题：对阳螺纹构件34进行螺纹接合时的应力集中于圆形凹部131a的角部周边(图4的b部)，容易在角部周边产生龟裂。

而且，存在如下问题：由于应力集中于角部周边及圆形凹部131a的底部，因此容易产生蠕变现象。需要说明的是，蠕变现象是指，在应力持续作用于物体的情况下，随着时间经过而应变增大的现象。

相对于此，在本实施方式的结构中，衬套33的圆锥筒部33a以抵接的状态与圆锥凹部31a的切削面重叠，阳螺纹构件34的紧固连结力将构成轮辋10的碳纤维在层叠方向上压紧。因此，碳纤维的剥离被抑制。

另外，通过使圆锥凹部31a为圆锥状的凹坑，由此不会形成角部，而且阳螺纹构件34的应力在轴向和径向上被分散，因此能够抑制应力集中引起的龟裂的产生。

接着，对本实施方式的车辆用车轮1的作用效果进行说明。

通过以从轮辋10的筒外周面侧贯通轮辋10的筒壁11的方式配置阳螺纹构件34，由此将阳螺纹构件34配置于轮胎t内部。

由此，阳螺纹构件34能够不向外部露出地将轮辋10与轮辐20紧固连结，因此能够抑制轮辋10与轮辐20之间的电腐蚀的产生。

另外，通过使衬套33的圆锥筒部33a的大径侧端部33aa比阳螺纹构件34的头部直径d34a大，由此在对阳螺纹构件34进行紧固连结时能够降低轮辋10所受到的面压。

由此，能够抑制轮辋10中的蠕变现象的产生。

阳螺纹构件34采用头部34a的端面平坦的沉头螺钉，由此能够抑制头部34a向车辆用车轮1的径向外侧突出的突出量。

由此，不会成为将轮胎t相对于轮辋10装拆时的障碍。即，不会损害轮胎t相对于轮辋10的装拆作业性，能够抑制轮辋10与轮辐20之间、或螺栓34、衬套33、轮辋10之间的电腐蚀的产生。

通过将衬套33的大径侧外径d33ac设定为比阳螺纹构件34的头部直径d34a大，由此成为在车轮上施加有弯矩时，轴向上具有最大厚度的衬套33的部位也会承受阳螺纹构件34的应力变动的结构。

由此，能够通过衬套33中的刚性高的部位来使阳螺纹构件34的应力分散，因此能够缓和向轮辋10施加的外周面压。

通过使衬套33中的圆锥筒部33a的内表面顶角θ33ad为约90度，由此能够采用普遍广泛流通的标准件的沉头螺钉。

由此，能够抑制制造成本的高昂。

通过使衬套33中的圆锥筒部33a的外表面顶角θ33ac为约120度，由此能够在降低突出量的同时确保大的支承面积，能够更有效地使螺栓紧固连结时的螺栓应力分散。

由此，能够进一步抑制轮辋10中的蠕变现象的产生。

需要说明的是，阳螺纹构件34使用钛材料，由此抑制重量的增大，且同时抑制电腐蚀的产生。另外，衬套33使用不锈钢材料，由此能够抑制制造成本的高昂，且同时抑制电腐蚀的产生。即，通过使阳螺纹构件34和衬套33为不同的原材料，由此能够抑制制造成本的高昂，且同时抑制重量的增大，并且抑制电腐蚀的产生。

因此，在与抑制制造成本的高昂相比减轻重量优先的情况下，也可以将阳螺纹构件34和衬套33这两方由钛材料构成。

另外，在与减轻重量相比重视抑制制造成本的高昂的情况下，也可以使阳螺纹构件34和衬套33这两方为不锈钢材料。

为了防止车轮购买者等对车辆用车轮1的阳螺纹构件34的误操作(将紧固连结了的阳螺纹构件34进一步拧入或拆下等)，在供用于拧紧或松开阳螺纹构件34的旋具等工具卡合的凹坑即凹口34c中填埋填充材料是有效的。

另外，除了填埋凹口34c以外，阳螺纹构件34采用在紧固连结时若施加设定值以上的紧固转矩则输入部分会脱落的螺纹切削螺栓(保险螺栓)、或者不使用专用的特殊工具就无法拆下的所谓的防误操作螺钉是有效的。

<第二实施方式>

接着，参照附图对车辆用车轮1的第二实施方式进行说明。在与前述的车辆用车轮1同样的结构上标注相同的符号，并省略重复的说明。

如图5所示，与前述的第一实施方式较大不同的结构是构成紧固连结机构30a的衬套33a的圆锥筒部33aa的形状。

衬套33a中，圆锥筒部33aa的内表面顶角θ33ad约为90度且外表面顶角θ33ac约为120度保持不变，圆锥筒部33aa的大径侧外径d33ac设定为比紧固连结孔31的圆锥凹部31a的开口部31aa的开口部直径d31a大。

由此，在圆锥筒部33aa的大径侧的周缘部分形成檐部33c。并且，在檐部33c与轮辋10的筒外周面13之间形成有间隙。因此，在该间隙填充粘接剂40来形成粘接剂积存部40a。

接着，对本实施方式的车辆用车轮1的作用效果进行说明。

在具备本实施方式的紧固连结机构30a的车辆用车轮1中，除了在前述的第一实施方式中获得的作用效果之外，还能够通过形成粘接剂积存部40a而更可靠地填埋紧固连结孔31内的轮辋10与衬套33之间的间隙。

由此，能够进一步提高轮胎空气室tr内的气密性。

<第三实施方式>

接着，参照附图对车辆用车轮1的第三实施方式进行说明。在与前述的车辆用车轮1同样的结构上标注同一符号，并省略重复的说明。

如图6所示，与前述的第一实施方式较大不同的结构是构成紧固连结机构30b的衬套33b的圆锥筒部33ab的形状。

衬套33b的圆锥筒部33ab的外周面即锥外周面33ac的圆锥形状的顶角(外表面顶角θ33ac)设定为约90度，且同时圆锥筒部33ab的内周面即锥内周面33ad的圆锥形状的顶角(内表面顶角θ33ad)设定为约90度。

接着，对本实施方式的车辆用车轮1的作用效果进行说明。

在具备本实施方式的紧固连结机构30b的车辆用车轮1中，除了在前述的第一实施方式中获得的作用效果以外，由于圆锥筒部33ab的厚度均匀，因此与第一实施方式的衬套33相比，还能够提高圆锥筒部33ab与直筒部33b的连接部分的机械强度。

由此，衬套33b的操作变得简便，能够提高组装作业性。

<第四实施方式>

接着，参照附图对车辆用车轮1的第四实施方式进行说明。在与前述的车辆用车轮1同样的结构上标注同一符号，并省略重复的说明。

如图7所示，与前述的第一实施方式较大不同的结构是构成紧固连结机构30c的阳螺纹构件34c和衬套33c的形状。

阳螺纹构件34c由具备局部球状的圆的头部34a且头部顶角θ34a设定为约180度的盘头螺钉构成。

衬套33c与头部34a的形状相匹配而将衬套33c的圆锥筒部33ac的内表面顶角θ33ad设定为180度。

需要说明的是，衬套33c的圆锥筒部33ac的外周面即锥外周面33ac的圆锥形状的顶角(外表面顶角θ33ac)与第一实施方式同样，设定为约120度。

另外，圆锥筒部33ac的外径尺寸与第一实施方式同样，设定为比紧固连结孔31的圆锥凹部31a的开口部31aa的直径尺寸稍小。

接着，对本实施方式的车辆用车轮1的作用效果进行说明。

在具备本实施方式的紧固连结机构30c的车辆用车轮1中，除了在前述的第一实施方式中获得的作用效果以外，还能够采用普遍广泛流通的标准件的盘头螺钉。由此，能够抑制制造成本的高昂。

<第五实施方式>

接着，参照附图对车辆用车轮1的第五实施方式进行说明。在与前述的车辆用车轮1同样的结构上标注同一符号，并省略重复的说明。

如图8所示，与前述的第一实施方式较大不同的结构是紧固连结机构30d的结构。

在第一实施方式中，为在紧固连结孔31与阳螺纹构件34之间夹有衬套33的结构，但在本实施方式中，没有夹着衬套，阳螺纹构件34d紧固连结于紧固连结孔31。并且，代替不夹着衬套而对阳螺纹构件34d赋予了衬套33的特征。

即，在阳螺纹构件34d的头部34ad一体地形成有与前述的第一实施方式的衬套33中的圆锥筒部33a相当的结构。另外，在阳螺纹构件34d的轴部34bd一体地形成有与衬套33中的直筒部33b相当的结构。并且，通过这样的头部34ad和轴部34bd，使阳螺纹构件34d具备所谓的带台阶的螺钉的形态。

阳螺纹构件34d是头部34ad具备圆锥形状的所谓的沉头螺钉，形成有凹口34c的端面34d设定为大致圆锥台形状，且头部34ad的周缘部34e呈锥状倾斜。

另外，头部34ad的圆锥形状的顶角即头部顶角θ34a设定为约120度。

需要说明的是，构成紧固连结孔31的圆锥凹部31a的圆锥形状的顶角即凹部顶角θ31a设定为约120度这一点与第一实施方式相同。

另外，圆锥凹部31a的开口部直径d31a设定为比阳螺纹构件34的头部直径d34a大这一点也与第一实施方式相同。

接着，对本实施方式的车辆用车轮1的作用效果进行说明。

在具备本实施方式的紧固连结机构30b的车辆用车轮1中，能获得与前述的第一实施方式同样的作用效果。

另外，通过使头部34ad的圆锥形状的顶角即头部顶角θ34a、以及构成紧固连结孔31的圆锥凹部31a的圆锥形状的顶角即凹部顶角θ31a为约120度，由此能够在减少突出量的同时确保大的支承面积，能够更有效地使螺栓紧固连结时的螺栓应力分散。

由此，能够抑制轮辋10的蠕变现象的产生。

另外，由于不需要衬套，因此能够削减部件件数。

并且，由于不需要衬套，因此在组装时，能够削减在向衬套涂敷粘接剂40之后将衬套向紧固连结孔31插入的工序，因此能够实现组装作业的简化。

而且，由于不需要衬套，因此也不存在衬套与紧固连结孔31之间的间隙，从而能够提高气密性。

需要说明的是，在本实施方式中，头部34ad的端面设定为圆锥台形状，但并不局限于此。例如，也可以像圆沉头螺钉那样形成为局部球形形状。

另外，在本实施方式中，与第一实施方式同样，圆锥凹部31a的开口部直径d31a设定为比阳螺纹构件34的头部直径d34a大。然而，也可以像图5所示的第二实施方式的衬套33a那样，将圆锥凹部31a的开口部直径d31a设定为比阳螺纹构件34的头部直径d34a小。

在这样构成的情况下，通过与第二实施方式同样地形成粘接剂积存部40a，由此能够更可靠地填埋紧固连结孔31内的轮辋10与阳螺纹构件34之间的间隙，因此能够进一步提高轮胎空气室tr内的气密性。