JP2002166702A - バランスが調整されたホイールおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 偏心した切削加工面を有する車両用ホイール
を製造することで、スタティックアンバランスを調整す
ることを目的とする。 【解決手段】 タイヤを組み付けるための円筒形状のリ
ム部７の内周面７ａに、ディスク部７のセンターホール
５の中心である中心軸Ｃから所定距離ｄ１離れた第二の
中心軸ＤＣ１を回転中心とする偏心加工面１４を形成す
ることで重量バランスを調整した車両用ホイールとし
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車等の車両に
用いられ、タイヤが組み付けられるホイールおよびその
製造方法に関し、特に、ホイールの重量バランスの調整
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車等の車両に用いられるタイヤホイ
ールアセンブリは、ホイールとホイールに組み付けられ
たタイヤとから構成されており、ホイールは、タイヤを
組み付ける略円筒形状のリム部（リム）と、ボルト等に
より車両の駆動軸のハブに固定されるディスク部（ディ
スク）とを有している。また、リム部にはタイヤを膨ら
ませるために圧縮空気を噴き込むエアバルブが装着され
る。ここで、ホイールはスチール製またはアルミニウム
合金等からなる軽合金製に大別でき、軽合金製のホイー
ルはタイヤホイールアセンブリを軽量化することができ
るという利点を有している。この軽合金製のホイール
（以下、ホイールと称する）は、鍛造または鋳造により
製造した素形材に絞り加工等を行い、ディスク部とリム
部を形成し、さらに切削加工により寸法出しを行ってい
る。なお、切削加工は車軸のハブを固定するセンターホ
ールを中心軸として行っている。これは、ホイールの中
心軸と車軸を一致させることで車両の走行時の上下方向
の振動を防止するためである。また、車両の走行時の安
定性を確保するために、タイヤホイールアセンブリは組
立時に形状および重量バランスの調整作業が行われてい
る。すなわち、タイヤの強度が最も高い箇所（ＲＦＶ
点）と、ホイールの最も半径の小さい箇所（ＲＲＯ点）
とを組み合わせてタイヤホイールアセンブリを組み立て
た後に、アンバランス測定器でバランスを確認し、必要
に応じてホイールのリム部に鉛等のバランスウエイトを
取り付けている。なお、バランスウエイトの量と取付位
置は、バランサによりタイヤホイールアセンブリのアン
バランス量とその分布位置を測定して決定していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなホイールは、素形材そのものの重量アンバランスに
加えて、切削加工時の加工誤差によりホイールごとに異
なる重点位置やアンバランス量を有していた。ここで、
加工誤差とは、切削加工を行う加工機のチャックの性能
等によりチャックの回転軸とホイールの素形材の中心軸
とのずれに起因するもので、このずれをゼロにすること
は困難であった。このため、タイヤホイールアセンブリ
の組立工程において、タイヤホイールアセンブリごとに
バランス測定やバランスウエイトの量および取付位置の
計算を行う必要があり、タイヤホイールアセンブリの組
立作業の効率化を妨げる原因となっていた。従って、本
発明の解決しようとする課題は、ホイールの製造過程に
おいて静的な重量分布における重点位置を調整すること
によりタイヤホイールアセンブリのバランスが調整作業
を効率化し、ホイールの製造からタイヤホイールアセン
ブリの完成までの工程において作業効率を向上すること
ができるバランスが調整されたホイールおよびその製造
方法を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決する本
発明の請求項１に係る発明は、切削加工面を有するホイ
ールの製造方法であって、ホイールを車軸の中心軸と位
置合わせするためのセンター部の中心軸から偏心した位
置を回転中心として切削加工を行うバランスが調整され
たホイールの製造方法とした。

【０００５】また、本発明の請求項２に係る発明は、切
削加工面を有するホイールにおいて、切削加工面の回転
中心の少なくとも一つが、ホイールを車軸の中心軸と位
置合わせするためのセンター部の中心軸から偏心してい
るバランスが調整されたホイールとした。

【０００６】ホイールは、センター部の中心軸から偏心
した位置を回転中心として切削加工を行うことで、簡単
に偏心した切削加工面を形成することができる。また、
このようにして製造したホイールは、このような切削加
工面を有することで、肉厚が厚い部分や、薄い部分、ま
たは、センター部の中心軸から偏心した位置に重心があ
る部分を有することになるので、ホイール全体として、
偏心方向における重量バランスが変化するので、これを
もってホイールのバランスが調整を行うことができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参考
にして詳細に説明する。図１および図２に示すように、
軽合金製ホイール１（以下、単にホイール１と称する）
はタイヤ２を組み付けることでタイヤホイールアセンブ
リ３を形成すると共に、車両の車軸のハブに固定して使
用するものである。ここで、ホイール１は、アルミニウ
ム合金等の軽合金からなり、ハブに固定するためのセン
ター部であるセンターホール５を中心部に有する円盤状
のディスク部６と、タイヤ２を組み付けるための略円筒
形状のリム部７とを有している。なお、本実施の形態に
おいて、軽合金から一体として製造されたホイール１と
して説明しているが、ディスク部６とリム部７が別体
（２ピース）であっても良いし、３ピースの場合であっ
ても適用できる。また、ホイール１をステンレス製とす
ることもできる。

【０００８】リム部７は、内周面７ａと外周面７ｂを有
する略円筒形状をなしており、外周面７ｂの両端部は立
設してリムフランジ８を形成している。このリムフラン
ジ８とリムフランジ８の内側のビードシート部９にタイ
ヤ２のビード部を組み合わせると、ホイール１にタイヤ
２を組み付けられてタイヤホイールアセンブリ３が組み
立てられる。さらに、リム部７のディスク部６側には、
タイヤ２を膨らませる圧縮空気を導入するためのエアバ
ルブを装着する装着孔１０を備えている。

【０００９】ここで、図２および図３に示すようにリム
部７の内周面７ａは、上側が中心軸から距離ｄ１だけ偏
心した位置にある中心軸ＤＣ１を回転中心とする偏心加
工面１４となり、下側が、ホイール１の中心軸Ｃを回転
中心とする非偏心面１５となっている。従って、リム部
７は、上側が下側に比べてｄ１だけ肉薄になっているの
でリム部７の下側の重量が相対的に重くなっている。な
お、偏心加工面１４が特許請求の範囲に記載のセンター
部の中心軸から偏心している切削加工面に相当する。ま
た、この偏心加工面１４の製造方法については後に説明
する。

【００１０】ディスク部６は、センターホール５の近傍
にハブのボルトを挿入しナットで締結するための挿入孔
１２が形成されている。また、ディスク部６の周縁部６
ａには、センターホール５を取り囲むように複数の開口
部１３が形成されている。なお、開口部１３は、ハブに
隣接して設けられるディスクブレーキにおいて発生する
摩擦熱を放出したり、冷却用の外気を取り込むための冷
却穴として、または、装飾穴として形成されている。

【００１１】ここで、ホイール１は、鋳造、鍛造、また
は、絞り加工によりディスク部６とリム部７の最終形状
に近い形状を形成した素形材に切削加工等を施して寸法
出しを行うことにより製造されている。このホイール１
の各部の寸法出しを行う切削加工は、素形材１ａを図４
（ａ）、（ｂ）に示すような加工機３０のチャック３１
に固定し、素形材１ａをチャック３１ごと回転させた状
態で所定の切削用バイトを備えた加工ツール３２を素形
材１ａに当接させ、この加工ツール３２をリム部７の内
周面７ａに沿って所定量送りながら切削することにより
寸法出しを行っている。このチャック３０は、中央に素
形材１ａのセンターホール５と嵌合するテーパ−コーン
３３が装着されており、円周部分には素形材１ａのリム
フランジ８を固定するための固定部３４が三つ配置され
ている。なお、チャック３１は、図４（ａ）の形状に限
定されずにストローク式のチャックやコレットチャック
等の任意のものを使用することができる。また加工機３
０は横型の加工機とすることもできる。

【００１２】本実施の形態においては、図４（ｂ）に示
すように、素形材１ａの中心軸Ｃがチャック３１の回転
中心軸ＤＣ１から距離ｄ１だけ下方に位置するようにテ
ーパ−コーン３３の位置をずらす。この状態で、テーパ
−コーン３３に素形材１ａのセンターホール５を嵌合さ
せ、素形材１ａのリムフランジ８を三つの固定部３４で
固定する。そして、チャック３１を図４（ｂ）の中心軸
ＤＣ１を回転軸として回転させて、素形材１ａに切削加
工を行い、リム部７に素形材１ａの中心軸Ｃから偏心し
た中心軸ＤＣ１を回転中心とする偏心加工面１４を形成
している。

【００１３】素形材１ａを、その中心軸Ｃがチャック３
１の中心軸ＤＣ１からずらして固定することで、リム部
７の内周面７ａはチャック３１の中心軸ＤＣ１から遠い
部分と近い部分ができることになる。この状態で、チャ
ック３１を回転させ、加工ツール３２をリム部７の内周
面７ａに向けて送り出すと、内周面７ａのうち、チャッ
ク３１の中心軸ＤＣ１に近い部分は、内周面７ａに加工
ツール３２の刃先が当たるので切削加工されて偏心加工
面１４が形成される。一方、チャック３１の中心軸ＤＣ
１から遠い部分は、内周面７ａに加工ツール３２の刃先
がとどかないので、遠い部分の内周面７ａは切削加工さ
れない。このようにして内周面７ａにおいて加工ツール
３２により切削加工された偏心加工面１４と、このよう
な偏心加工時には加工されない非偏心面１５とが中心軸
Ｃに対して垂直な同一平面上に形成される（図３参
照）。

【００１４】なお、リム部７の外周面７ｂのリムフラン
ジ８やビードシート部９、センターホール５等は中心軸
Ｃが回転中心となるように鋳造、鍛造、絞り加工等され
ている。これは、車軸とタイヤ２の位置ずれによる振動
の発生を防止するためである。

【００１５】このようにして寸法出しを行って製造した
ホイール１は、偏心加工面１４を形成することにより中
心軸Ｃと中心軸ＤＣ１との間の距離ｄ１に相当する分だ
け肉薄の部分ができている。具体的には図２のリム部７
の上側が厚さｄ１だけ肉薄になっているので、図２の上
下方向にホイール１の重量バランスが崩れ、重量が重い
下側にホイール１の重点が位置することになる。なお、
ホイール１のその他の方向は、中心軸Ｃに対して対向す
る部分に重量差が生じることがあっても上下方向の重量
差の方が大きいため、全体としてはホイール１の下側に
重点が位置することになる。

【００１６】また、理解の都合上、中心軸Ｃと中心軸Ｄ
Ｃ１との距離と切削加工する量（厚さ）は同じとして説
明したが、切削する厚さはｄ１よりも多くても良いし、
少なくすることもできる。切削する厚さが中心軸Ｃと中
心軸ＤＣ１との距離よりも大きい場合は、図３におい
て、リブ部７の内周面７ａの全域が切削加工されて偏心
加工面１４となるが、図３の上側のリブ部７は中心軸Ｄ
Ｃ１から近いので多く切削され、肉厚が薄くなり、リブ
部７の下側は中心軸ＤＣ１から遠いので切削量が少な
く、リブ部７の肉厚が厚くなる。従って、ホイール１
は、下側が相対的に重くなり、この方向にホイール１の
重点が位置することになる。

【００１７】ここで、図５に示す素形材１ａを一点鎖線
で示すように円周方向に沿って１０等分した場合の１〜
６で示す一点鎖線上の位置が下側となるように加工機３
０にチャックして切削加工を行い、チャック位置による
ホイール１の重点調整についての実験を行った。なお、
このときの偏心量は、０．０５〜０．１ｍｍであり、加
工ツール３２による切削量は、０．５〜１．０ｍｍであ
る。従って、リム部７は内周面７ａ全体が切削加工され
ている。また、切削加工前の素形材１ａの重点は位置３
にあった。ここで、切削加工後の各ホイール１のアンバ
ランス量とその分布範囲を測定した結果を図６（ａ）、
（ｂ）に示す。図６（ａ）、（ｂ）においてアンバラン
ス量は８箇所で測定を行い、その平均値を示している。

【００１８】図６（ａ）に示すように、切削加工後のホ
イール１のアンバランス量が最も多く、かつ、その分布
範囲の最も狭くなるチャック位置は位置３であった。こ
れは、切削加工前の重点位置と一致する位置であり、素
形材１ａ自体が有していた重点が偏心加工により顕著な
ものになったためであると考えられる。また、位置３ほ
どではないが、位置２や位置４もアンバランス量は多
く、その分布範囲も比較的狭い。このことから、切削加
工時に素形材１ａの中心軸Ｃをずらす方向は、素形材１
ａが元々有している重点の方向と一致するか、約４０°
以内の交差角度をもって交差することが好ましいといえ
る。

【００１９】なお、距離ｄ１は、ホイール１の総重量や
大きさにより異なるが、リム部７の肉厚が４．５ｍｍ程
度である場合において、０．０５〜０．１ｍｍ程度であ
ることが望ましく、距離ｄ１を増やすことにより素形材
１ａの切削加工前の重点方向に捕らわれずにホイール１
のバランス調整を行うことが可能となる。

【００２０】このようにして製造したホイール１は、あ
らかじめ重点の位置およびアンバランス量を特定するこ
とが可能となり、しかも、ホイール１ごとの重点の位置
やアンバランス量のバラツキを低減することができる。
特に、ホイール１の寸法出しのための切削工程において
ホイール１の重点調整を行うことができるので、ホイー
ル１の製造からタイヤホイールアセンブリ３の組み立て
までの作業工程を効率化することができる。また、ホイ
ール１の重点方向にエアバルブ装着孔１０を設けるとホ
イール１の重点位置の確認が容易になると共に、この位
置にエアバルブを装着するとエアバルブの重量が付加さ
れることで、エアバルブを装着したホイール１全体とし
ての重点位置のバラツキをさらに低減させることができ
る。

【００２１】なお、このホイール１にタイヤ２を組み付
けてタイヤホイールアセンブリ３を製造する際のタイヤ
ホイールアセンブリ３のバランスが調整作業は以下のよ
うにして行われる。例えば、ホイール１およびタイヤ２
に円周方向のバラツキが無い場合は、ホイール１のエア
バルブ装着孔１０の位置とタイヤ２の軽点を合わせるだ
けでホイール１とタイヤ２のアンバランス量を相殺でき
る。また、ホイール１に半径の小さい箇所（ＲＲＯ
点）、タイヤ２に厚さが厚い箇所（ＲＦＶ点）がある場
合も、ＲＲＯ点とＲＦＶ点とを組み合わせることにより
タイヤホイールアセンブリ３の全体としてのスタティッ
クバランスが崩れたとしても、ホイールの重点位置およ
びアンバランス量が既知であるため、バランスが調整に
必要なバランスウエイトの必要量と、取付位置を容易に
決定することが可能となるので、タイヤホイールアセン
ブリ３の組立作業におけるバランスが調整作業の効率化
が図れる。

【００２２】ここで、リム部７の内周面７ａに偏心加工
面１４を形成する替わりに、図７に示すようにリム部７
の外周面７ｂに偏心加工面２４を形成したホイール２１
としても良い。この場合は、リム部７の外周面７ｂの中
央部分のみを切削加工して偏心加工面２４を形成するこ
とが望ましい。これはリムフランジ８およびリムフラン
ジ８に連なるビードシート部９はタイヤ２の取付位置を
決定する部分であるため、リムフランジ８およびビード
シート部９の回転中心は、ホイール１の中心軸Ｃと一致
させる必要があるからである。このホイール２１は、中
心軸Ｃから所定距離ｄ２だけ下方にある中心軸ＤＣ２を
回転中心としてリム部７の外周面７ｂの中央部分を切削
加工することにより製造することができる。これによっ
てリム部７の上側が切削加工により下側よりも相対的に
軽くなるので、ホイール１の重点位置は下側、つまり、
エアバルブ装着孔１０側に位置することになる。

【００２３】また、図７において、ディスク部６の中央
部に偏心加工面２５を形成したり、ディスク部６の周縁
部６ａの外側に偏心加工面２６を形成した場合も、リム
部７に偏心加工面２４を形成した場合と同様の効果を得
ることができる。さらに、これらの偏心加工面１４，２
４，２５，２６を適宜組み合わせることで重点位置を制
御することもできる。なお、これらの偏心加工面１４，
２４，２５，２６の切削量は微量であるため、偏心加工
面１４，２４，２５，２６の形成により外観形状が損な
われることはない。

【００２４】ここまでは中心軸Ｃから見て、中心軸ＤＣ
１側が相対的に軽くなる場合を説明したが、中心軸ＤＣ
１側を重くすることもできる。これは、図３において、
リブ部７の内周面７ａ全域に偏心加工面１４を形成する
と共に、外周面７ｂも中心軸ＤＣ１を回転中心として切
削加工した場合である。切削加工後のリブ部７の形状は
切削量により異なるが、切削加工後のリブ部７は全体と
して中心軸ＤＣ１側に偏ることになるので、ホイール１
全体としては中心軸ＤＣ１側を重くすることができる。
例えば、リブ部７にウエル（深底）を形成する場合に、
ウエルをホイール１の中心軸Ｃから偏心して形成するこ
とで重点調整を行うことができる。

【００２５】なお、本発明は前記の各実施の形態に限定
されずに広く応用することが可能である。例えば、切削
用バイトが回転する構成を有する加工ツール３２を用い
て、素形材１ａを回転させずに切削加工をして偏心加工
面１４，２４，２５，２６を形成しても良い。この場合
は、加工ツール３２の位置や切削量を数値制御すること
で偏心加工面１４，２４，２５，２６を簡単に形成する
ことができる。特に、この場合は、リム部７の内周面７
ａの一部を直線的に切削加工することができるので、ホ
イール１のアンバランス量の微妙な調整が可能となる。
ここで、この場合に形成される偏心加工面１４，２４，
２５，２６の回転中心軸は、無限遠方にあるものとす
る。

【００２６】さらに、エアバルブ装着孔１０と重点位置
とがホイール１の中心軸Ｃに対して対向する位置に配置
させて、ホイール１のアンバランス量をエアバルブの重
量で打ち消すように構成することもできる。また、エア
バルブ装着孔１０と重点位置とが中心軸Ｃに対して所定
の角度をなすようにエアバルブ装着孔１０を形成するこ
とでホイール１の重点位置やアンバランス量を調整する
ように構成しても良い。

【００２７】

【発明の効果】本発明は、寸法出しのための切削加工工
程において、ホイールを車軸に固定する際に用いられる
センターホールの中心軸から所定距離だけ偏心した位置
を回転中心として切削加工を行うことでホイールの偏心
方向の重量バランスを変化させ、バランスが調整を行う
こととしたので、工程数を増やすことなくホイールのバ
ランスが調整を行うことができる。また、このようにし
て製造したホイールは、あらかじめ重点位置やアンバラ
ンス量が既知となり、しかもそのバラツキを小さくする
ことができるので、タイヤホイールアセンブリの組立作
業におけるバランスが調整作業を効率化することができ
る。なお、このようにして形成した重点位置とセンター
ホールとを結ぶ直線上にタイヤを膨らませるためのエア
バルブの装着孔を形成すると、作業時の重点位置の確認
が容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態のバランスが調整されたホ
イールを用いたタイヤホイールアセンブリの斜視図であ
る。

【図２】図１に示すホイールの側部断面図である。

【図３】図２に示すホイールの正面図である。

【図４】図３のホイールのＸ−Ｘ線矢視図である。

【図５】（ａ）素形材を切削加工するための加工機の斜
視図、（ｂ）加工機の一部拡大側部断面図である。

【図６】（ａ）図５に示す加工機により偏心加工したホ
イールのアンバランス量とその分布範囲を示した図、
（ｂ）チャック位置ごとのアンバランス量をまとめたグ
ラフである。

【図７】本発明の他の実施の形態のバランスが調整され
たホイールの側部断面図である。

【符号の説明】

１ ホイール ２ タイヤ ３ タイヤホイールアセンブリ ５ センターホール ６ ディスク部 ７ リム部 ７ａ 内周面 ７ｂ 外周面 １４，２４，２５，２６ 偏心加工面 １５ 非偏心面 ３０ 加工機 ３１ チャック ３２ 加工ツール ３４ 固定部 Ｃ 中心軸 ＤＣ１，ＤＣ２ 中心軸

フロントページの続き (72)発明者 渡辺 進一 埼玉県狭山市新狭山１丁目10番１号 ホン ダエンジニアリング株式会社内 (72)発明者 高木 久光 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 佐藤 志郎 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 (72)発明者 一瀬 英美 三重県鈴鹿市平田町1907番 本田技研工業 株式会社鈴鹿製作所内 (72)発明者 城井 幸保 静岡県浜松市板屋町111番地２号アクトタ ワー26Ｆエンケイ株式会社内 (72)発明者 石黒 陽一郎 静岡県浜松市板屋町111番地２号アクトタ ワー26Ｆエンケイ株式会社内 (72)発明者 竹下 功 静岡県浜松市板屋町111番地２号アクトタ ワー26Ｆエンケイ株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 切削加工面を有するホイールの製造方法
   であって、 前記ホイールを車軸の中心軸と位置合わせするためのセ
   ンター部の中心軸から偏心した位置を回転中心として切
   削加工を行うことを特徴とするバランスが調整されたホ
   イールの製造方法。
2. 【請求項２】 切削加工面を有するホイールにおいて、 前記切削加工面の回転中心の少なくとも一つが、前記ホ
   イールを車軸の中心軸と位置合わせするためのセンター
   部の中心軸から偏心していることを特徴とするバランス
   が調整されたホイール。