JP2000085302A - 乗用車用ディスクホイール - Google Patents

乗用車用ディスクホイール

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JP2000085302A
JP2000085302A JP10253477A JP25347798A JP2000085302A JP 2000085302 A JP2000085302 A JP 2000085302A JP 10253477 A JP10253477 A JP 10253477A JP 25347798 A JP25347798 A JP 25347798A JP 2000085302 A JP2000085302 A JP 2000085302A
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thickness
hat
decorative hole
disk
rim
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JP10253477A
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Kiichi Shimizu
喜一 清水
Shigemasa Takagi
茂正 高木
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Central Motor Wheel Co Ltd
Fuji Bellows Co Ltd
Fuji Seiko Co Ltd
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Central Motor Wheel Co Ltd
Fuji Bellows Co Ltd
Fuji Seiko Co Ltd
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    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/80Technologies aiming to reduce greenhouse gasses emissions common to all road transportation technologies
    • Y02T10/86Optimisation of rolling resistance, e.g. weight reduction 

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 飾り穴を有する乗用車用ディスクホイールに
おいて、回転曲げ耐久試験の疲労寿命を低下させること
なく軽量化を図る。 【解決手段】 ハブ取付部3とハット中腹部4及びハッ
ト頂部5までの板厚は素材元板厚とほぼ同等に設定す
る。飾り穴部6とフランジ部7の板厚は同厚で、かつ前
記ハット頂部5よりも薄肉に設定する。飾り穴8周囲の
みは素材元板厚の1.0〜1.3倍の厚みで凸状に形成
する。飾り穴8のシャープエッジは面取りされている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、乗用車用ディスク
ホイールに関する。
【0002】
【従来の技術とその問題点】従来、乗用車、トラック等
の自動車用ディスクホイールにおける板製ディスクホイ
ールは、プレス成形するのが一般的である。このような
プレス成形ではディスクの板厚分布を所望に設定するこ
とは困難であり、次のような問題がある。
【0003】一般的に自動車用ディスクホイールはブレ
ーキ制動熱を放熱させるために、図5に示すように、デ
ィスク101のハット部102より外側の部位に飾り穴
103を形成している。そのため、この飾り穴部104
が回転曲げ耐久試験において最弱部位となり、図6に示
すように飾り穴部104で亀裂105が発生することが
ほとんどである。この最弱部位の強度を確保するために
は、該部104の板厚を増さなければならない。また、
断面形状によってはハブ取付部106が、これにボルト
穴107を有することにより、最弱部位となり、亀裂1
05が発生することがある。
【0004】従って、上記のようなプレス成形するもの
においては、上記飾り穴部104又はハブ取付部106
の強度を満足させるための必要板厚がディスク全体の板
厚となり、強度に余裕のある部位も最弱部位と同じ板厚
にしなければならない。そのため、飾り穴部104又は
ハブ取付部106の強度向上ができない限り、重量低減
にも限界がある。
【0005】また、ブレーキ部との干渉を防止したり、
意匠性等のために、ディスクの形状に制約を受ける場合
が多い。そのために形状的な最適設計ができず、応力バ
ランスが悪くなり、板厚を増さなければ疲労寿命が確保
できない場合が多い。このように一部の板厚を増大させ
る場合にも、ディスク全体の板厚を増さなければなら
ず、重量の低減にも限界がある。
【0006】また、トラックやバスで使用されているダ
ブル取り付けタイプのディスクホイールにおいて、図7
に示すように、リム201に対するディスク202にお
ける継手溶接部203の板厚をハブ取付部204の板厚
より小とし、ハット部205の板厚を継手溶接部203
の板厚より小とした不等板厚ディスクホイールが、例え
ば特開平7−257101公報に開示されている。この
ものにおいては、ディスクの継手溶接部203への応力
集中を防ぎ、疲労強度の向上を図り、かつ軽量化を図る
ことを目的としているが、乗用車用ディスクホイールの
ようにハット部に飾り穴を形成するものにおいて、この
不等板厚ディスクホイールを使用すると、その薄肉のハ
ット部205に飾り穴を形成することになり、そのハッ
ト部205に上記のような亀裂を生じる問題がある。
【0007】更に、乗用車タイプの不等板厚ディスクホ
イールとして、図8に示すように、ディスク301のハ
ットR部302に寄せ肉303を施し、その板厚を増加
させる方法が例えば特開平1−104423号公報に開
示されているが、この方法により製造されたディスクに
おいても、飾り穴部304は増肉されていないことか
ら、該飾り穴部304において上記と同様の亀裂を生じ
る問題がある。
【0008】そこで本発明は、特に乗用車用ディスクホ
イールにおいて、応力バランスが良く、回転曲げ耐久試
験の疲労寿命が向上し、かつ軽量化を図ることができ、
更に、飾り穴部での亀裂の発生を防止できるディスクホ
イールを提供することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項1の第1の発明は、板製リムと板製ディス
クからなり、該ディスクはその軸芯と直交する方向に延
びるハブ取付部と、前記ハブ取付部に連続して半径方向
外側にかつ軸方向外側に向かうハット中腹部と、該ハッ
ト中腹部に連続したハット頂部と、該ハット頂部に連続
してリム内周面に向かう飾り穴部と、前記飾り穴部に連
続してリム内周面に嵌合するフランジ部とを有し、該リ
ムとディスクを溶接してなる乗用車用ディスクホイール
において、前記ハブ取付部とハット中腹部及びハット頂
部までの板厚は素材元板厚とほぼ同等に設定され、前記
飾り穴部とフランジ部の板厚は同厚で、かつ前記ハット
頂部よりも薄肉に設定され、前記飾り穴周囲のみは素材
元板厚の1.0〜1.3倍の厚みで凸状に形成されてい
ることを特徴とするものである。
【0010】ディスクのハット外周部は本来、応力比が
低く、板厚は薄くてもよいが、乗用車用ディスクホイー
ルのようにハット外周部に飾り穴が形成されている場合
には、この部位での断面積が低下し、剛性が低下する。
また、飾り穴の部分は応力が集中して亀裂が発生しやす
い。
【0011】そのため、本発明のように、飾り穴部の周
囲に凸条を形成して該部の板厚を厚くすることにより剛
性を上げることができ、飾り穴部の応力比を下げること
ができる。
【0012】したがって、各部位の板厚を本発明のよう
に設定することにより、応力バランスを最良にすること
ができる。請求項2記載の第2の発明は、上記第1の発
明において、前記ディスク素材の板厚を1としたとき、
ハブ取付部、ハット中腹部、ハット頂部の板厚はほぼ1
であり、前記飾り穴部とフランジ部の板厚は0.6〜
0.8に設定され、前記飾り穴周囲の凸状部の板厚は
1.0〜1.3に設定され、それぞれの部位を結ぶRは
徐変Rとされていることを特徴とするものである。
【0013】本発明においても上記第1の発明と同様の
作用が得られる。請求項3記載の第3の発明は、上記第
1又は第2の発明において、前記飾り穴部に形成した飾
り穴におけるシャープエッジが面取り加工されているこ
とを特徴とするものである。
【0014】通常、飾り穴は抜き加工により形成される
ため、加工時にシャープエッジ部ができ、切り欠き感受
性が高くなり疲労寿命の低下の大きな要因となるが、本
発明のようにシャープエッジを面取りすることにより、
切り欠きの影響が少なくなり、亀裂の発生が防止され
る。
【0015】
【発明の実施の形態】図1乃至図4に示す実施例に基づ
いて本発明の実施の形態について説明する。図1は本発
明の乗用車用ディスクホイールの縦断面図、図2はその
正面図、図3(a)はディスクの拡大縦断面図、(b)
は飾り穴の拡大縦断面図である。
【0016】該乗用車用ディスクホイールは、板製リム
1と板製ディスク2からなり、ディスク2のフランジ部
とリム1のドロップ斜面部とが溶接Wにより接合されて
いる。該リム1は周知の方法により成形される。
【0017】上記ディスク2は、その軸芯と直交する方
向に延びるハブ取付部3と、該ハブ取付部3に連続して
半径方向外側でかつ軸方向外側に向かうハット中腹部4
と、該ハット中腹部4に連続したハット頂部5と、該ハ
ット頂部5に連続してリム内周側に向かう飾り穴部6
と、該飾り穴部6に連続してリム内周面に嵌合するフラ
ンジ部7とからなり、これらはアルミニウム合金の板で
一体成形されている。また、上記飾り穴部6には、図3
(a)に示すように飾り穴8が形成されており、該飾り
穴8は図2及び4に示すように、四角形イメージに形成
され、かつ複数、周方向に等間隔に形成されている。
【0018】更に、上記飾り穴8の周囲のみには凸条1
0が形成されている。次にディスク2における各部位の
板厚の設定について説明する。本来、ハット外周部は応
力比が低いため該部位の板厚は薄くても良いが、乗用車
用ホイールのように、該部位に飾り穴を形成する場合に
は、この飾り穴によってその部位での総断面積が減少
し、剛性が低下するとともに、更に、飾り穴部6には応
力が集中して亀裂が発生しやすい。そのため、該飾り穴
8の周囲のみに凸条10を形成して該部位の板厚を厚く
して剛性を上げることにより、飾り穴部6の応力比を下
げて応力分布の均等化を図る。また、溶接部近傍である
フランジ部7は応力比が低いため、その板厚は薄くてよ
い。
【0019】上記のことを考慮し、アルミニウム合金製
乗用車用ディスクホイールにおいて、有限要素法を用い
て応力解析し、回転曲げ試験で許容応力分布が均等にな
るように各部位板厚を設定し、この板厚分布になるよう
にディスクを成形する。
【0020】上記不等板厚のディスクとプレス加工のデ
ィスクの各部位の許容応力に対する応力比を図9に示
す。該図9において、Aは本発明の不等板厚のディスク
の許容応力に対する応力比を示し、Bは上記従来のプレ
ス加工によるディスクの許容応力に対する応力比を示
す。なお、図9において、t1 は上記図3のハブ取付部
3、t2 はハット中腹部4、t3 はハット頂部5、t4
は飾り穴部6、t5 はフランジ部7、t6 は飾り穴8の
周囲である。
【0021】上記の応力分布から、ハブ取付部3とハッ
ト中腹部4とハット頂部5の板厚を素材元板厚とほぼ同
等に設定し、飾り穴部6とフランジ部7の板厚を同等
で、かつ上記ハブ取付部3、ハット中腹部4及びハット
頂部5よりも薄肉に設定し、飾り穴8の周囲のみの板厚
は素材元板厚の1.0〜1.3倍に設定してディスク2
を成形する。
【0022】更に具体的には、ディスク素材元板厚を1
とした場合の板厚比は、ハブ取付部3の板厚t1 とハッ
ト中腹部4の板厚t2 とハット頂部5の板厚t3 をほぼ
1とし、より詳しくは、ハブ取付部3の板厚t1 を1と
し、ハット中腹部4の板厚t 2 とハット頂部5をほぼ1
とし、飾り穴部6の板厚t4 を0.6〜0.8とし、溶
接部近傍のフランジ部7の板厚t5 を0.6〜0.8と
し、飾り穴8の周囲のみの板厚t6 を1.0〜1.3に
設定して成形することが最良である。この板厚比に基づ
いて成形したディスクを図3に示す。
【0023】上記飾り穴8の周囲の板厚を厚くするため
に、飾り穴8の周囲に凸条10を形成する。なお、凸条
10の幅D(図3(b)参照)は、ディスク素材元板厚
を1とした場合に、1〜1.5倍にする。
【0024】上記のように飾り穴8の周囲のみ板厚を増
して凸条10を形成することにより、剛性をあげること
ができ、応力比を下げることができる。なお、凸条10
は、図の実施例ではディスク2の内側に設けられてい
る。
【0025】また、上記各部位を結ぶRは徐変Rとす
る。この不等板厚のディスクと従来のプレス加工による
ディスクの元板に対する各部の板厚比の比較を図10に
示す。該図10において、Aは本発明の不等板厚ディス
クにおける板厚比を示し、Bは従来のプレス加工による
ディスクの板厚比を示す。なお、該図10においてt1
は上記図3のハブ取付部3、t2 はハット中腹部4、t
3 はハット頂部5、t4 は飾り穴部6、t5 はフランジ
部7、t6 は飾り穴8の周囲である。
【0026】上記のように各部位の板厚比を設定するこ
とにより、応力バランスが良く、回転曲げ耐久試験の疲
労寿命を低下させることがない。しかも、応力比の低い
部位、すなわち、飾り穴部6とフランジ7の部位を、図
10に示すように、プレス加工のディスクに比べてかな
り薄くすることができ、ホイールの大きな軽量化を図る
ことができる。
【0027】因みに、本実施例のディスクホイールにお
いては、従来のプレス成形のディスクホイールに対して
15〜20%の軽量化を図ることができた。次に、上記
の飾り穴8について説明する。
【0028】該飾り穴8は、通常、抜き加工により形成
されるため、該飾り穴8の穴端周囲にシャープエッジ部
が形成される。該シャープエッジ部は切り欠き感受性が
高くなり、回転疲労による亀裂発生の要因となり、疲労
寿命が低下する。
【0029】そこで、本発明の実施例においては、上記
飾り穴8に面取り加工が施されている。9はその加工に
よる面取り部を示す。該面取り部9は約1mm前後とす
る。なお、該飾り穴8は図2及び図4に示すように四角
形イメージに形成され、その飾り穴8の内端周縁と外端
周縁に図3(b)に示すように面取り部9が形成されて
いる。
【0030】このような面取り部9を形成することによ
り、切り欠きの影響が少なくなり、切り欠き感受性によ
る飾り穴8よりの亀裂を防止することができる。なお、
上記本発明の実施例におけるディスク2の不等板厚の加
工方法として揺動鍛造を用いたが、上記部位3〜7まで
の不等肉厚をスピニング加工で行い、凸条10を、据込
加工で寄せ肉して板厚を増加して形成してもよい。
【0031】また、上記実施例は、板製アルミニウム合
金で実施した例であるが、本発明は鋼板製ディスクホイ
ールにも適用可能である。
【0032】
【発明の効果】以上のようであるから、請求項1及び2
記載の発明によれば、ディスクにおける応力比の高い部
位の板厚を厚くし、応力比の低い部位の板厚を薄くした
ので、応力バランスが良くなり、回転曲げ耐久試験の疲
労寿命を低下させることなくディスクホイールの軽量化
を図ることができる。
【0033】請求項3記載の発明によれば、更に、飾り
穴のシャープエッジ部の面取り加工により、切り欠き感
受性による飾り穴部よりの亀裂の発生を防止でき、飾り
穴を形成した乗用車用ディスクホイールの耐久性をより
高めることができる。なお、飾り穴形状は、前記実施例
のような四角形イメージ以外の円もしくは楕円でも良
く、この円もしくは楕円でも効果は同じである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すディスクホイールの縦断
面図。
【図2】図1のディスクホイールの正面図。
【図3】(a)は図1のディスクの拡大縦断面図、
(b)は(a)における飾り穴の拡大縦断面図。
【図4】本発明における飾り穴部を示すディスクの内側
から見た斜視図。
【図5】第1の従来のディスクを示す縦断面図。
【図6】図5のディスクにおいて飾り穴部及びボルト穴
部の亀裂を示すディスクの斜視図。
【図7】第2の従来のディスクをリムに嵌合したディス
クホイールの縦断面図。
【図8】第3の従来のディスクを示す要部拡大縦断面
図。
【図9】本発明の不等板厚のディスクと従来のプレス加
工のディスクの許容応力に対する各部位の応力比を示す
図。
【図10】本発明の不等板厚のディスクと従来のプレス
加工によるディスクの元板に対する各部位の板厚比を示
す図。
【符号の説明】
1…リム 2…ディスク 3…ハブ取付部 4…ハット中腹部 5…ハット頂部 6…飾り穴部 7…フランジ部 8…飾り穴 9…面取り部 t1 〜t5 …板厚 10…凸条

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 板製リムと板製ディスクからなり、該デ
    ィスクはその軸芯と直交する方向に延びるハブ取付部
    と、前記ハブ取付部に連続して半径方向外側にかつ軸方
    向外側に向かうハット中腹部と、該ハット中腹部に連続
    したハット頂部と、該ハット頂部に連続してリム内周面
    に向かう飾り穴部と、前記飾り穴部に連続してリム内周
    面に嵌合するフランジ部とを有し、該リムとディスクを
    溶接してなる乗用車用ディスクホイールにおいて、 前記ハブ取付部とハット中腹部及びハット頂部までの板
    厚は素材元板厚とほぼ同等に設定され、前記飾り穴部と
    フランジ部の板厚は同厚で、かつ前記ハット頂部よりも
    薄肉に設定され、前記飾り穴周囲のみは素材元板厚の
    1.0〜1.3倍の厚みで凸状に形成されていることを
    特徴とする乗用車用ディスクホイール。
  2. 【請求項2】 前記ディスク素材の板厚を1としたと
    き、ハブ取付部、ハット中腹部、ハット頂部の板厚はほ
    ぼ1であり、前記飾り穴部とフランジ部の板厚は0.6
    〜0.8に設定され、前記飾り穴周囲の凸状部の板厚は
    1.0〜1.3に設定され、それぞれの部位を結ぶRは
    徐変Rとされていることを特徴とする請求項1記載の乗
    用車用ディスクホイール。
  3. 【請求項3】 前記飾り穴部に形成した飾り穴における
    シャープエッジが面取り加工されていることを特徴とす
    る請求項1又は2記載の乗用車用ディスクホイール。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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