JP2000085303A - 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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JP2000085303A
JP2000085303A JP10253478A JP25347898A JP2000085303A JP 2000085303 A JP2000085303 A JP 2000085303A JP 10253478 A JP10253478 A JP 10253478A JP 25347898 A JP25347898 A JP 25347898A JP 2000085303 A JP2000085303 A JP 2000085303A
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JP
Japan
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thickness
hat
decorative hole
disk
hub mounting
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Application number
JP10253478A
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English (en)
Inventor
Kiichi Shimizu
喜一 清水
Shigemasa Takagi
茂正 高木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Central Motor Wheel Co Ltd
Fuji Bellows Co Ltd
Fuji Seiko Co Ltd
Original Assignee
Central Motor Wheel Co Ltd
Fuji Bellows Co Ltd
Fuji Seiko Co Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • 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からハット中腹部4を経て
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。ハット頂部5から飾り穴部6及びフランジ部7は
ハブ取付部3の板厚より薄肉とする。飾り穴部8内周は
縁曲げ加工によりハブ取付部3より厚肉化されている。

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。
【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、前記ハブ取付部からハット中腹部を経てハッ
ト頂部までの板厚は素材元板厚とほぼ同等に設定され、
前記ハット頂部から飾り穴部及びフランジ部はハブ取付
部の板厚より薄肉とされ、前記飾り穴部内周は縁曲げ加
工によりハブ取付部より厚肉化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、飾り穴部にお
ける穴内周部を縁曲げ加工によりハブ取付部よりも厚肉
化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、
ハブ取付部からハット中腹部を経てハット頂部までの板
厚は1であり、前記ハット頂部から飾り穴部周囲及びフ
ランジ部の板厚は0.6〜0.8であり、前記飾り穴部
内周縁曲げ加工部の板厚は1.5〜2.0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。
【0014】
【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。
【0015】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。
【0016】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
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及び図4に示すように、円形でかつ複数、周方向に
等間隔に形成されている。
【0017】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、該飾り穴部6におけ
る飾り穴8の内周縁を曲げ加工して、その曲げ部9によ
って飾り穴8の内周面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。
【0018】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。
【0019】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である。更に、t6
は飾り穴8における周囲部である。
【0020】上記の応力分布から、ハブ取付部3からハ
ット中腹部4を経てハット頂部5までの板厚は素材元板
厚とほぼ同じに設定し、ハット頂部5から飾り穴部6及
びフランジ部7の板厚は、ハブ取付部3の板厚より薄肉
とし、飾り穴8の周囲は、これを縁曲げ加工してその曲
げ部9により、ハブ取付部3より厚肉化してディスク1
を成形する。
【0021】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 を1と
し、ハット中腹部4の板厚t2 をほぼ1とし、ハット頂
部5の板厚t3 をほぼ1とし、飾り穴部6の板厚t4
0.6〜0.8とし、溶接部近傍のフランジ部7の板厚
5 を0.6〜0.8とし、飾り穴8の周縁に曲げ加工
により形成された曲げ部9の曲げ方向の厚みt6 を1.
5〜2.0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。
【0022】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、t3 はハッ
ト頂部5、t4 は飾り穴部6、t5 はフランジ部7であ
る。更に、t 6 は飾り穴8の周囲、すなわち曲げ部9で
ある。
【0023】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及びフランジ部7を、図1
0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。
【0024】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。更に、飾り
穴は、通常、抜き加工により形成されるため、該飾り穴
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。
【0025】しかし、本発明のように、飾り穴8の内周
を縁曲げ加工することにより、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、飾り穴の形状は、前記実施例
のような円形以外の楕円もしくは四角でも良く、この楕
円もしくは四角でも効果は同じである。
【0026】なお、上記本発明の実施例におけるディス
ク2の部位3〜7までの不等板厚の加工方法として揺動
鍛造を用いたが、スピニング加工で行ってもよい。この
いずれの場合も、その後プレス加工により飾り穴8を明
けるとともに縁曲げ加工して曲げ部9を形成する。
【0027】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。
【0028】
【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。
【0029】更に、飾り穴の周囲を縁曲げすることによ
り、飾り穴にシャープエッジ部ができず、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。
【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】図1における飾り穴を示すディスク内側より見
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…曲げ部 t1 〜t5 …板厚

Claims (2)

    【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、 前記ハブ取付部からハット中腹部を経てハット頂部まで
    の板厚は素材元板厚とほぼ同等に設定され、前記ハット
    頂部から飾り穴部及びフランジ部はハブ取付部の板厚よ
    り薄肉とされ、前記飾り穴部内周は縁曲げ加工によりハ
    ブ取付部より厚肉化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、ハブ取付部からハット中腹部を経てハット頂部まで
    の板厚は1であり、前記ハット頂部から飾り穴部周囲及
    びフランジ部の板厚は0.6〜0.8であり、前記飾り
    穴部内周縁曲げ加工部の板厚は1.5〜2.0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。
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Cited By (3)

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JP2006168597A (ja) * 2004-12-17 2006-06-29 Chuo Motor Wheel Co Ltd 自動車用ホイール
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