JP2000033801A - 自動車用軽量化ホイール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大幅な軽量化が可能な自動車用ホイール提
供。 【解決手段】 リム１０のドロップ部１４にディスク２
０の立ち上がり部２２を嵌合し、リム１０のドロップ部
１４とディスク２０の立ち上がり部２２の一般部２２ａ
とを溶接接合したホイールにおいて、リム１０のディス
ク２０と溶接接合される部位は他の部位よりもリムの半
径方向外方に肉が付けられた厚肉形状とされており、ド
ロップ部１４と立ち上がり部２２との嵌合長さを２ｍｍ
〜１５ｍｍの範囲に設定した自動車用軽量化ホイール。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車用ホイール
のリムとディスクの組付け構造を改良することによりホ
イール全体の軽量化を可能とする自動車ホイールに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の自動車ホイールのうち、特に乗用
車に使用される自動車用ホイールは、図４、図５に示す
ように、両端にフランジ部２、これにつらなるビードシ
ート部３、サイドウオール部４、中央部に位置するドロ
ップ部５、ドロップ部５とサイドウオール部４とをＲ形
状で連結するドロップ連結部５ａ，５ｂからなるリム１
と、立ち上がり部８を有するディスク７からなる。リム
１は均一な板材を丸め、そしてその両端を溶接接合し、
その後、ロール成形されることにより、前述した部位を
有する形状とされる。したがってロール成形によって多
少の板厚の変動が生ずるものの、リム１の各部位がほぼ
均一な板厚を持つように成形されている。リム１とディ
スク７との組付けは、リム１のドロップ部５にディスク
７の立ち上がり部８を嵌合させ、図５に示すように、嵌
合部を複数箇所スポット溶接（Ｐ）を行うか、または、
図４のようにリム１のドロップ部５とディスクの立ち上
がり部８の一般部８ａとをアーク溶接またはレーザ溶接
等により隅肉溶接することによっておこなっていた。そ
のため、ディスク７の立ち上がり部８とリム１のドロッ
プ部５との嵌合長さは、当初スポット溶接が主流だった
こともあって、そのナゲット形成に支障のない寸法とい
うことで、おおよそ、２５ｍｍを超える寸法を確保して
いた。スポット溶接以外に立ち上がり部８の端部８ａと
ドロップ部５とを隅肉溶接するタイプのホイールについ
ても精度と強度の関係から少なくとも１６ｍｍ以上は必
要とされ、今までこの寸法はひきつがれてきた。最近、
自動車の燃費向上のため自動車の車体重量の軽減要請が
強くなり、特に燃費向上に効果の大きい、ホイールの軽
量化が望まれている。出願人はこれらの要請に応えるた
め、先にディスクのベンチレーション部の最凹部をリム
のドロップ連結部のＲの中心よりもホイールの軸芯方向
外側に外れるような、素材の板取をして、素材の材料費
の節減と大幅な軽量化を実現できるホイールを開発し好
評を得ている（特開平９ー９５１０１）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、燃費向上に効
果の大きいホイールの軽量化に対する要請は大きく、さ
らなる軽量化が求められてきた。発明者らはこのような
要請に応えるべく先に、さらに軽量化を実現できる自動
車用ホイールを開発した（特願平１０ー１０２９３
１）。しかし、この先願の発明によってさらなる軽量化
を実現できたものの、リムとディスクの嵌合されている
長さが短くなった場合、必然的に従来の構造よりもリム
とディスクも溶接接合部により応力が集中するためリム
のドロップ部またはドロップ連結部に亀裂が生ずるもの
も発生し、その解決がもとめられていた。本発明は、リ
ムとディスの溶接接合部の強度を向上させつつ軽量化を
実現できる自動車用ホイールを提供することを目的とす
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記本発明の目的を達成
する本発明の自動車用軽量化ホイールはつぎの通りであ
る。 （１） フランジ部、ビードシート部、サイドウオール
部、ドロップ部、サイドウオール部とドロップ部とを連
結するドロップ連結部からなるリムと、ホイールの軸芯
とほぼ平行に延びる立ち上がり部を有し、前記立ち上が
り部のホイールの軸方向の内側端縁はその少なくとも一
部にホイールの軸芯と直交する平面内でホイールの周方
向に延びる一般部を有しているディスクと、からなり、
前記リムのディスクが嵌合される側のドロップ連結部
またはドロップ部のディスクと溶接接合される部位は、
他の部位よりも、リムの半径方向外方に肉が付けられた
厚肉形状とされており、前記リムのドロップ部およびド
ロップ連結部と、前記ディスクの立ち上がり部との嵌合
長さは、２ｍｍ〜１５ｍｍの範囲に設定されていること
を特徴とする自動車用軽量化ホイール。 （２） 前記リムのドロップ部およびドロップ連結部
と、前記ディスクの立ち上がり部との嵌合長さは、２ｍ
ｍ〜９ｍｍの範囲に設定されている（１）記載の自動車
用軽量化ホイール。 （３） 前記リムの少なくとも前記ディスクの立ち上が
り部と嵌合される側のドロップ部およびドロップ連結部
の半径方向内方および軸方向外方の形状を、リムの軸芯
と直交するドロップ連結平坦面を形成することにより、
ほぼ直角形状とした（１）または（２）記載の自動車用
軽量化ホイール。 （４） 前記リムの少なくとも前記ディスクの立ち上が
り部と嵌合される側のドロップ部およびドロップ連結部
の半径方向内方および軸方向外方の形状をＲの無い鈍角
形状に形成した（１）または（２）記載の自動車用軽量
化ホイール。 （５） 前記ディスクの立ち上がり部のホイールの軸方
向内側端縁は、４つの一般部と、４つのベンチレーショ
ン部を有しており、各ベンチレーション部は隣合う一般
部間に位置し、前記一般部が位置する平面から、ホイー
ルの軸方向外側に湾曲している（１）または（２）また
は（３）または（４）記載の自動車用軽量化ホイール。 （６） 前記ディスクの立ち上がり部のホイール軸方向
内側端縁は、全周にわたって一般部からなる（１）また
は（２）または（３）または（４）記載の自動車用軽量
化ホイール。

【０００５】上記（１）では、リムのドロップ部および
ドロップ連結部と、ディスクの嵌合長さを、２ｍｍ〜１
５ｍｍの範囲に設定したので、ディスクの立ち上がり部
の長さを大幅に短くできるため、ディスク重量の大幅な
軽減ができる。また、リムのディスクと溶接接合される
部位であるドロップ部、ドロップ連結部を厚肉としたた
め、リム部から亀裂が生ずることなく、ホイールの軽量
化に貢献できる。上記（２）では、リムのドロップ部お
よびドロップ連結部と、ディスクの嵌合長さを、２ｍｍ
〜９ｍｍの範囲に設定したので、ディスクの立ち上がり
部の長さを確実に大幅に短くできるため、ディスク重量
の大幅な軽減ができる。また、リムのディスクと溶接接
合される部位であるドロップ部、ドロップ連結部を厚肉
としたため、リム部から亀裂が生ずることなく、ホイー
ルの軽量化に貢献できる。上記（３）では、リムの少な
くとも前記ディスクの立ち上がり部と嵌合される側のド
ロップ部およびドロップ連結部の半径方向内方および軸
方向外方の形状をリムの軸芯と直交するドロップ連結平
坦面を形成することによりほぼ直角形状としたので、デ
ィスクの立ち上がり部をさらに短くでき、さらに軽量化
に貢献できる。上記（４）では、リムの少なくとも前記
ディスクの立ち上がり部と嵌合される側のドロップ部お
よびドロップ連結部の半径方向内方および軸方向外方の
形状をＲの無い鈍角形状に形成しリムのディスクと溶接
接合される部位であるドロップ部、ドロップ連結部を厚
肉としたためリム部から亀裂が生ずることなく、ホイー
ルの軽量化に貢献できる。上記（５）では、一般部とベ
ンチレーション部を有するディスクを用いたホイールに
適用できるので、軽量化の効果を高めることができる。
上記（６）では、一般部のみからなるディスクを用いる
ホイールに適用するので（１）と同様な軽量化が可能と
なる。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の望ましい実施例に係る自
動車用軽量化ホイールを、図１、図２、図３を参照して
説明する。全実施例に共通な構成部分には、全実施例に
わたって同じ符号を付してある。まず、本発明に到った
経緯について説明する。発明者等は図４、図５に示す従
来構成の自動車ホイールについて、その軽量化の可能性
について徹底的に分析した。その結果比較的単純な形状
であるホイールの大幅な軽量化をはかる可能性があると
すれば、その機能からみてディスク７の立ち上がり部８
の長さを短縮する以外にないとみて、この点を中心に検
討をはかった。

【０００７】その結果、つぎの点が判明した。 （１） リム１とディスク７との嵌合部である、リム１
のドロップ部５とディスク７の立ち上がり部８の部分
は、車両の走行中比較的応力の発生の少ない部位の一つ
であること。 （２） この部位からの不具合の報告がないこと。など
から、立ち上がり部８を短くできる可能性があるとみて
実験をかさねた結果、図１に示すディスク２０の立ち上
がり部２２の一般部２２ａとリム１０のドロップ部１４
とを隅肉溶接すること、嵌合長さの管理、溶接条件の管
理を向上させることによって、ホイールのサイズにより
すべてが同一ではないものの、嵌合長さは最短２ｍｍを
確保できるように、立ち上がり部を形成すれば必要強度
と精度を確保することが可能であることが確認された。

【０００８】次に、本発明の全実施例に共通な構成部分
を、図１を参照して説明する。図１において、本発明に
よる自動車用軽量化ホイールは、リム１０とディスク２
０からなる。リム１０は両端にタイヤの軸方向の幅を受
けるフランジ部１１があり、それに連なりタイヤのビー
ドを着座させるビードシート部１２がリムの軸方向の中
心に向かって延びている。リムの軸方向中心にはタイヤ
装着時にタイヤのビードを落とすためのドロップ部１４
が形成されており、ビードシート部１２とドロップ部１
４の中間にはサイドウオール部１３が形成されており、
サイドウオール部１３とドロップ部１４はドロップ連結
部１５ａ，１５ｂによって連結されている。そしてリム
１０のディスクが２０嵌合される側のドロップ連結部１
５ａまたはドロップ部１４でディスク２０と溶接接合さ
れる部位は、他の部位よりも、リム１０の半径方向外方
に肉が付けられた厚肉形状とされている。

【０００９】ディスク２０は通常正方形の板材の四隅を
円形に打抜き、それを絞り加工などによって、図１に示
すような立ち上がり部２２を有するおわん型の形状に成
形する。立ち上がり部２２は正方形の板材のうち円形に
打ち抜かれた部分に対応する一般部２２ａと、正方形の
板材のその他の部分に対応するベンチレーション部２２
ｂによって構成されている。リム１０のドロップ部１４
の半径方向内方にはディスク２０の立ち上がり部２２が
嵌合される。嵌合長さ（ドロップ部１４およびドロップ
連結部１５ａのリムの軸芯と平行な部分とディスク２０
の立ち上がり部２２の軸芯と平行な部分の嵌合している
長さ）は２ｍｍ以上で１５ｍｍ以内に設定される。リム
１０のドロップ部１４とディスク２０の立ち上がり部２
２の一般部２２ａはアーク溶接、レーザ溶接等によって
隅肉溶接される。リム１０とディスク２０との嵌合長さ
を２ｍｍ〜１５ｍｍに設定した理由は、２ｍｍ以上の嵌
合長さと隅肉溶接の組合せによって、ホイールの強度と
精度を確保できることと、１５ｍｍ以下にすることによ
り従来は少なくとも１５ｍｍを超える嵌合長さだったこ
とから、従来よりも軽量化効果を得られることである。
これによって、図１に示す従来のディスクとリムの嵌合
部の長さを想像線で描いたＬ寸法から、本発明のｌ寸法
へと短くでき、自動車用ホイールの軽量化を、さらに一
歩前進させることができた。尚、より望ましくは、リム
１０とディスク２０との嵌合長さを２ｍｍ〜９ｍｍの範
囲に設定することである。この範囲に設定することによ
って、より確実に自動車用ホイールの軽量化を実現でき
る。

【００１０】つぎに、本発明の各実施例に特有な構成を
説明する。本発明の第１実施例においては、図１、図２
に示すように、リム１０のディスク２０が嵌合される側
のドロップ連結部１５ａまたはドロップ部がディスクと
溶接接合される部位は、他の部位よりも、リムの半径方
向外方に肉が付けられた厚肉形状とされている。また、
ドロップ連結部１５ａの半径方向内方および軸方向外方
の形状を、リムの軸芯と直交するドロップ連結平坦面１
５ｃを形成することにより、ほぼ直角形状としたので、
従来のほぼ均一な板厚でしかもサイドウオール部１３と
ドロップ部１４が斜めに交差した形状と比べて、ドロッ
プ部１４のディスク２０と嵌合される部位がホイールの
軸方向外方に突きだした形状となり、その分さらにディ
スク２０の立ち上がり部２２を短くでき、さらなる軽量
化が可能となるとともに溶接接合部からリム部に亀裂が
発生することも無い。

【００１１】本発明の第２実施例においては、図３に示
すように、少なくともディスクの嵌合される側のリム１
０のドロップ連結部１５ａの半径方向内方の形状を他の
部位よりも、リムの半径方向外方に肉が付けられた厚肉
形状とし、ディスク２０と嵌合される側のドロップ部１
４およびドロップ連結部１５ａの半径方向内方および軸
方向外方の形状をＲの無い鈍角形状に形成したので、Ｒ
部が無い分、ディスクの立ち上がり部の長さを短くで
き，さらなる軽量化に貢献できるとともに、溶接接合部
からリム部に亀裂が発生することも無い。なお、本発明
に用いられるリムは、従来は均一な平板を丸めて両端部
を溶接接合した後、ロール成形によって必要な断面を形
成していたが、本発明ではロール成形する前のバー状の
状態において、少なくともディスクの嵌合される側のリ
ム１０のドロップ部１４およびドロップ連結部１５ａの
半径方向内方および軸方向外方の形状を、他の部位より
もリムの半径方向外方に肉が付けられた厚肉形状を形成
しておく必要がある。不均一な板厚のバーを製作するた
めには、熱間あるいは冷間での、圧延、押出、引抜きに
よるか、あるいは、均一な板厚の平板を丸め、端部を溶
接接合し円環を製作した後に冷間によって板厚変化を与
える予備ロール成形等によってリム素材を製作し、その
リム素材をロール成形することによって製作する。

【００１２】本発明はディスク２０の立ち上がり部２２
が一般部２２ａとベンチレーション部２２ｂからなるも
のに限らず、ディスク２０を製作するブランク材を丸ブ
ランクを用いることによって、一般部２２ａのみからな
る立ち上がり部２２を有するホイールにも適用できる。
本発明を一番量の多い１３インチサイズのホイールで比
較した場合、例えば従来のスポット溶接品と比較して第
１実施例品では７６０ｇ、第２実施例品では６００ｇの
重量軽減が可能となった。また、アーク溶接による隅肉
溶接の場合では、第１実施例では４１０ｇ、第２実施例
品では３００ｇの大幅な軽量化が可能となった。

【００１３】

【発明の効果】請求項１の自動車用軽量化ホイールで
は、リムのディスクが嵌合される側のドロップ連結部ま
たはドロップ部でディスクと溶接接合される部位は、他
の部位よりも、リムの半径方向外方に肉が付けられた厚
肉形状とされており、リムのドロップ部およびドロップ
連結部と、ディスクの立ち上がり部との嵌合長さが、２
ｍｍ〜１５ｍｍの範囲に設定されているので、強度的に
安定し、しかも大幅に重量軽減できるホイールを提供で
きる。請求項２の自動車用軽量化ホイールでは、リムの
ディスクが嵌合される側のドロップ連結部またはドロッ
プ部でディスクと溶接接合される部位は、他の部位より
も、リムの半径方向外方に肉が付けられた厚肉形状とさ
れており、リムのドロップ部およびドロップ連結部と、
ディスクの立ち上がり部との嵌合長さが、２ｍｍ〜９ｍ
ｍの範囲に設定されているので、強度的に安定し、しか
も大幅に重量軽減できるホイールを確実に提供できる。
請求項３の自動車用軽量化ホイールでは、リムの少なく
とも前記ディスクの立ち上がり部と嵌合される側のドロ
ップ部およびドロップ連結部の半径方向内方および軸方
向外方の形状をリムの軸芯と直交するドロップ連結平坦
面を形成することによりほぼ直角形状としたので、請求
項１の効果に加えて、ディスクの立ち上がり部をさらに
短くでき、さらに軽量化に貢献できる。請求項４の自動
車用軽量化ホイールでは、リムの少なくともディスクの
立ち上がり部と嵌合される側のドロップ部およびドロッ
プ連結部の半径方向内方および軸方向外方の形状をＲの
無い鈍角形状に形成しリムのディスクと溶接接合される
部位であるドロップ部、ドロップ連結部を厚肉としたた
めリム部から亀裂が生ずることなく、ホイールの軽量化
に貢献できる。請求項５の自動車用軽量化ホイールで
は、一般部とベンチレーション部を有するディスクを用
いたホイールに適用できるので、軽量化の効果を高める
ことができる。請求項６の自動車用軽量化ホイールで
は、一般部のみからなるディスクを用いるホイールに適
用するので請求項１と同様な軽量化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る自動車用軽量化ホイ
ールの断面図である。

【図２】本発明の第１実施例に係る自動車用軽量化ホイ
ールの部分断面図である。

【図３】本発明の第２実施例に係る自動車用軽量化ホイ
ールの部分断面図である。

【図４】従来の自動車用ホイールの断面図である。

【図５】従来の他の自動車用ホイールの断面図である。

【符号の説明】

１０ リム １１ フランジ部 １２ ビードシート部 １３ サイドウオール部 １４ ドロップ部 １５ａ ドロップ連結部 １５ｂ ドロップ連結部 １５ｃ ドロップ連結平坦面 ２０ ディスク ２２ 立ち上がり部 ２２ａ 一般部 ２２ｂ ベンチレーション部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鈴木 伸 東京都千代田区四番町５番地９ トピー工 業株式会社内 (72)発明者 西林 亮 東京都千代田区四番町５番地９ トピー工 業株式会社内 (72)発明者 藤本 淳 東京都千代田区四番町５番地９ トピー工 業株式会社内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フランジ部、ビードシート部、サイドウ
   オール部、ドロップ部、サイドウオール部とドロップ部
   とを連結するドロップ連結部からなるリムと、ホイール
   の軸芯とほぼ平行に延びる立ち上がり部を有し、前記立
   ち上がり部のホイールの軸方向の内側端縁はその少なく
   とも一部にホイールの軸芯と直交する平面内でホイール
   の周方向に延びる一般部を有しているディスクと、から
   なり、 前記リムのディスクが嵌合される側のドロップ連結部ま
   たはドロップ部でディスクと溶接接合される部位は、他
   の部位よりも、リムの半径方向外方に肉が付けられた厚
   肉形状とされており、 前記リムのドロップ部およびドロップ連結部と、前記デ
   ィスクの立ち上がり部との嵌合長さは、２ｍｍ〜１５ｍ
   ｍの範囲に設定されていることを特徴とする自動車用軽
   量化ホイール。
2. 【請求項２】 前記リムのドロップ部およびドロップ連
   結部と、前記ディスクの立ち上がり部との嵌合長さは、
   ２ｍｍ〜９ｍｍの範囲に設定されている請求項１記載の
   自動車用軽量化ホイール。
3. 【請求項３】 前記リムの少なくとも前記ディスクの立
   ち上がり部と嵌合される側のドロップ部およびドロップ
   連結部の半径方向内方および軸方向外方の形状を、リム
   の軸芯と直交するドロップ連結平坦面を形成することに
   より、ほぼ直角形状とした請求項１または請求項２記載
   の自動車用軽量化ホイール。
4. 【請求項４】 前記リムの少なくとも前記ディスクの立
   ち上がり部と嵌合される側のドロップ部およびドロップ
   連結部の半径方向内方および軸方向外方の形状をＲの無
   い鈍角形状に形成した請求項１または請求項２記載の自
   動車用軽量化ホイール。
5. 【請求項５】 前記ディスクの立ち上がり部のホイール
   の軸方向内側端縁は、４つの一般部と、４つのベンチレ
   ーション部を有しており、各ベンチレーション部は隣合
   う一般部間に位置し、前記一般部が位置する平面から、
   ホイールの軸方向外側に湾曲している請求項１または請
   求項２または請求項３または請求項４記載の自動車用軽
   量化ホイール。
6. 【請求項６】 前記ディスクの立ち上がり部のホイール
   軸方向内側端縁は、全周にわたって一般部からなる請求
   項１または請求項２または請求項３または請求項４記載
   の自動車用軽量化ホイール。