JP2003328089A

JP2003328089A - スポークおよびホイール

Info

Publication number: JP2003328089A
Application number: JP2002142448A
Authority: JP
Inventors: Kuniyasu Ikeda; 邦泰池田; Akio Yamamoto; 章夫山本
Original assignee: RK EXCEL CO Ltd; RK EXCEL KK
Current assignee: RK EXCEL CO Ltd; RK EXCEL KK
Priority date: 2002-05-17
Filing date: 2002-05-17
Publication date: 2003-11-19

Abstract

(57)【要約】【課題】ＳＷＢ以上の強度および靱性を有するステン
レス鋼製のスポークおよびこれを用いたホイールを提供
することにある。【解決手段】Ｃｒを１８〜２０重量％含有し、Ｎｉを
８〜１０．５重量％含有し、Ｃを０．０２〜０．０８重
量％含有するステンレス鋼製の線材を、６０〜７０％の
減面率で冷間加工することによりスポーク１を構成した
ものである。また、このスポーク１でハブ３とリム４と
を連結してホイールを構成したものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、強度が高く耐食性
にすぐれたスポークおよびこれを用いたホイールに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】オートバイのホイールに用いるスポーク
としては、種々の仕様のものが提供されているが、中で
もモトクロス等の競技用のオートバイに使用されるもの
は強度面において高い信頼性が要求される。このため、
通常は硬鋼線Ｂ種（以下「ＳＷＢ」という）相当の材料
によって形成されたものが用いられている。この種のＳ
ＷＢ製のスポークは、オフロード等の厳しい環境下で使
用されるため、短時間で錆びが発生してしまうという問
題がある。メッキは剥がれ易く、コスト的にも高くなる
ので、耐食性に優れたステンレス鋼製のスポークの開発
が望まれ、その提供がなされてきている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記ステンレ
ス鋼製のスポークにおいては、ＳＷＢ程度の強度および
靱性が得られないという問題があった。したがって、そ
の強度および靱性の向上が今後の課題となっていた。

【０００４】この発明は、上記事情に鑑みてなされたも
のであり、ＳＷＢ以上の強度および靱性を有するステン
レス鋼製のスポークおよびこれを用いたホイールを提供
することを課題としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１に記載のスポークは、Ｃｒ（クロム）を１
８〜２０重量％含有し、Ｎｉ（ニッケル）を８〜１０．
５重量％含有し、Ｃ（炭素）を０．０２〜０．０８重量
％含有するステンレス鋼製のスポークであって、冷間加
工による減面率が６０〜７０％に形成されていることを
特徴としている。

【０００６】請求項２に記載のホイールは、ハブとリム
とを請求項１に記載のスポークで連結してなることを特
徴としている。

【０００７】上記のように構成された請求項１に記載の
スポークにおいては、Ｃｒを１８〜２０重量％含有し、
Ｎｉを８〜１０．５重量％含有し、Ｃを０．０２〜０．
０８重量％含有するステンレス鋼製の線材によって形成
され、冷間加工による減面率が６０〜７０％に形成され
ているので、その冷間加工の際において加工誘起マルテ
ンサイトへの変態を防止して靱性の向上を図ることがで
きるとともに、当該冷間加工によって強度の向上を図る
ことができ、これによってＳＷＢ以上の引張強度および
伸びを得ることができる。すなわち、ＳＷＢ以上の強度
および靱性を有するステンレス鋼製のスポークを提供す
ることができる。なお、減面率は、下記（５）式によっ
て得られる。

【０００８】請求項２に記載のホイールにおいては、ハ
ブとリムとを上記スポークで連結しているので、静荷重
に対しても、衝撃荷重に対しても大きな強度を有するも
のとなる。したがって、モトクロス等の競技用のオート
バイに使用された場合に、そのホイールの耐久性の向上
を図ることができるとともに、錆の防止による美観の向
上を図ることができる。また、ホイールの軽量化によ
り、オートバイにおける操縦性能の向上を図ることも可
能である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面を参照しながら説明する。図１および図２は、この発
明の一実施形態として示したスポークおよびこのスポー
クを用いたホイールを示している。また、ホイールはオ
ートバイ用のものである。

【００１０】図１および図２に示すように、スポーク１
は、直線状に形成された断面円形状の線部１１の一端側
にニップル２が螺合する雄ねじ部１２が形成され、当該
線部１１の他端側に滑らかに屈曲する首部１３が形成さ
れている。首部１３も断面が円形状に形成されており、
その先端部にはハブ３の係止孔３ａに係止する頭部１４
が形成されている。また、首部１３は、ハブ３から作用
する曲げ力に耐え得るために線部１１より太く形成され
ている。また、ニップル２はリム４の係止孔４ａに回転
自在に係止して、雄ねじ部１２をリム４に連結するよう
になっている。なお、スポークには、ハブの種類によっ
て、線部１１と同軸状に直線状に延在する首部を有する
ものもある。

【００１１】また、スポーク１は、Ｃｒを１８〜２０重
量％含有し、Ｎｉを８〜１０．５重量％含有し、Ｃを
０．０２〜０．０８重量％含有し、Ｃｕを０．２〜０．
３重量％含有し、Ｍｏを０．１〜０．２重量％含有し、
かつ残部がＦｅ（鉄）および不可避不純物からなるステ
ンレス鋼の線材によって形成されている。不可避不純物
としては、Ｓｉ（ケイ素）を１．０重量％以下、Ｍｎ
（マンガン）を２．０重量％以下になるようにしてい
る。

【００１２】さらに、スポーク１は、線部１１、首部１
３および頭部１４が冷間加工によって一体に形成された
後、線部１１の一端側に雄ねじ部１２が転造加工により
形成されたものである。また、冷間加工による線部１１
の減面率は、６０〜７０％である。なお、減面率の計算
は、下記（５）式に示す。

【００１３】上記のように構成されたスポーク１におい
ては、Ｃｒを１８〜２０重量％含有し、Ｎｉを８〜１
０．５重量％含有し、Ｃを０．０２〜０．０８重量％含
有し、Ｃｕを０．２〜０．３重量％含有し、Ｍｏを０．
１〜０．２重量％含有し、かつ残部がＦｅおよび不可避
不純物からなるステンレス鋼の線材を用いているので、
６０〜７０％の減面率で冷間加工する際のマルテンサイ
ト変態を抑えて靱性の向上を図ることができる。また同
時に、６０〜７０％の減面率で冷間加工することによっ
て強度の向上を図ることができる。この結果、後述の実
験結果（表４）の通り、ＳＷＢ製のスポーク以上の引張
強度および伸びを得ることができる。

【００１４】また、ホイールは、上記スポーク１を用い
ているので、静荷重に対しても衝撃荷重に対しても大き
な強度を有するものとなる。したがって、モトクロス等
の競技用のオートバイに適用した場合には、そのホイー
ルの耐久性の向上を図ることができるとともに、錆の防
止による美観の向上を図ることができる。また、ホイー
ルの軽量化により、オートバイにおける操縦性能の向上
を図ることもできる。

【００１５】

【実施例】次に、この発明の実施例を説明する。表１
は、本発明の実施例Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの各化学成分と、比
較例（SUS304）の化学成分と、比較例Ａおよび比較例Ｂ
の各化学成分を示したものである。比較例（SUS304）
は、ＪＩＳ上のデータを示し、比較例Ａと比較例Ｂは、
実際のステンレス鋼製のスポークから分析した結果を示
している。また、本実施例Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄも、製造した
後のスポークから分析した結果を示している。なお、各
成分の単位は重量％である。

【００１６】

【表１】

【００１７】そして、実施例Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、比較例Ａ
および比較例Ｂの各ステンレス鋼製のスポークについて
は、加工誘起マルテンサイト変態の起こりやすさを、Ｍ
ｄ３０（℃）、Ｎｉ当量（重量％）によって計算した。
なお、これらの計算による数値は、低いほどオーステナ
イトからマルテンサイトへの変態が起こりにくく、した
がってオーステナイトポテンシャルが高いものとなる。

【００１８】Ｍｄ３０（℃）は、０．３の引張真ひずみ
を与えたときに、５０％のマルテンサイト変態を生ずる
温度を推定するものである。このＭｄ３０（℃）には、
野原らによるものと、Angelによるものとがあるが、こ
こでは、Angelによるものを下記（１）式に示す。

【００１９】 AngelによるＭｄ３０（℃） Md30(℃)＝413−462[C＋N]−9.2[Si]−8.1[Mn]−13.7[Cr]−18.5[Mo] −9.5[Ni] …（１）

【００２０】また、Ｎｉ当量（重量％）についても、平
山によるもの（下記（２）式）と、シェフラーによるも
の（下記（３）式）とがある。

【００２１】平山によるＮｉ当量（重量％） Ni当量(重量％)＝[Ni]＋0.65[Cr]＋0.98[Mo]＋1.05[Mn]＋0.35[Si]＋12.6[C] …（２）

【００２２】シェフラーによるＮｉ当量（重量％） Ni当量(重量％)＝[Ni]＋0.5[Mn]＋30[C] …（３）

【００２３】上記Ｍｄ３０（℃）、Ｎｉ当量（重量％）
について計算した結果を表２に示す。

【００２４】

【表２】

【００２５】また、冷間加工した際の減面率は下記表３
の通りである。ただし、実施例A、B、C、Dの減面率は、
直径がｄ１の線状の素材から直径がｄ２のスポークを成
形する場合に、次の（５）式で計算される。（ｄ１×ｄ１−ｄ２×ｄ２）／ｄ１×ｄ１ …（５）そして、実施例A、B、Cは、♯９（線部の直径が３ｍ
ｍ）のスポークにおける線部の減面率を計算した結果で
あり、実施例Ｄは、♯８（線部の直径が４ｍｍ）のスポ
ークにおける線部の減面率を計算した結果である。ま
た、比較例Ａおよび比較例Ｂの減面率は、♯８のスポー
クの線部の減面率であって、当該線部の断面における変
形した結晶粒のアスペクト比から推定したものである。

【００２６】

【表３】

【００２７】また、下記表４は、上記実施例Ａ、Ｂ、Ｃ
と、比較例（SWB）とについて引張破断強度試験を行っ
た結果である。スポークは、すべて♯９(φ３)のもので
ある。また、比較例（SWB）は、ＳＷＢ製のスポークで
ある。なお、引張破断強度を、破断時の最大荷重（Ｎ）
で示した。

【００２８】

【表４】

【００２９】上記表４の通り、実施例Ａ、Ｂ、Ｃのもの
は、従来のＳＷＢ製のものに比べて、引張強度および伸
びの点で優れたものとなっていることが確認できた。こ
れは、表１に示す通り、Ｃの添加量を０．０２〜０．０
８重量％と設定したことによる強度の向上と、各化学成
分量の調整および減面率の調整によってマルテンサイト
変態を抑えたことによる靱性の向上によるものと推定で
きる。

【００３０】次に、表５は、上記実施例Ｄと、上記比較
例Ｂとについて引張破断強度試験を行った結果である。
スポークは、すべて♯８(φ４)のものであって、首部が
直線状に形成されたものを使用した。なお、引張破断強
度は、破断時の最大荷重（Ｎ）で示した。

【００３１】

【表５】

【００３２】上記表５の通り、実施例Ｄのものは、比較
例Ｂのものに比べて、強度および伸びが優れたものとな
った。これは、表１に示す通り、各化学成分量の調整に
よりマルテンサイト変態を抑え靱性を確保すると同時
に、６０〜７０％の減面率で強度の向上を図ったことに
より生じたものである。

【００３３】また、表６は、上記比較例Ａと、上記比較
例Ｂとについて、線部の引張破断強度試験を行った結果
である。スポークは、すべて♯８(φ４)のものを使用し
た。なお、引張破断強度は、破断時の最大応力（MPa）
で示している。また、この破断時の最大応力（MPa）
は、破断時の最大荷重（Ｎ）を、変形前のφ４の断面積
（１２．６ｍｍ²）で除したものである。

【００３４】

【表６】

【００３５】上記表６から、比較例Ｂは、比較例Ａに比
べて、強度および絞りの点で優れたものとなっている。
したがって、本実施例Ｄのスポークは、ステンレス鋼製
のスポークである上記比較例Ａおよび比較例Ｂと比べ
て、強度および靱性の点で優れたものとなっていること
が確認できる。

【００３６】以上の各実施例Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄから、Ｃｒ
を１８〜２０重量％含有し、Ｎｉを８〜１０．５重量％
含有し、Ｃを０．０２〜０．０８重量％含有したステン
レス鋼製の線材を６０〜７０％の減面率で冷間加工する
ことにより、引張強度および靱性の優れたスポークを得
ることができる。ただし、Ｃを０．０４〜０．０８重量
％含有させた場合には、Ｃｒを約１８〜１８．５重量
％、Ｎｉを約８〜９重量％含有させ、６０〜７０％の減
面率の冷間加工によって、引張強度および靱性の優れた
スポークを得ることができる。この場合には、高価なＣ
ｒ、Ｎｉの含有量の低減を図ることができるので、コス
トの低減を図ることができる。すなわち、スポークは、
Ｃｒを１８〜１８．５重量％含有し、Ｎｉを８〜９重量
％含有し、Ｃを０．０４〜０．０８重量％含有し、Ｃｕ
を０．２〜０．３重量％含有し、Ｍｏを０．１〜０．２
重量％含有し、かつ残部がＦｅおよび不可避不純物から
なるステンレス鋼の線材を、６０〜７０％の減面率の冷
間加工によって形成したものであってもよい。また、不
可避不純物としては、Ｓｉを１．０重量％以下、Ｍｎを
２．０重量％以下に調製することが好ましい。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１および２
に記載のスポークによれば、Ｃｒを１８〜２０重量％含
有し、Ｎｉを８〜１０．５重量％含有し、Ｃを０．０２
〜０．０８重量％含有するステンレス鋼製の線材によっ
て形成され、冷間加工による減面率が６０〜７０％に形
成されているので、その冷間加工の際において加工誘起
マルテンサイトへの変態を防止して靱性の向上を図るこ
とができるとともに、当該冷間加工によって強度の向上
を図ることができ、これによってＳＷＢ以上の引張強度
および伸びを得ることができる。すなわち、ＳＷＢ以上
の強度および靱性を有するステンレス鋼製のスポークを
提供することができる。

【００３８】請求項２に記載のホイールによれば、ハブ
とリムとを上記スポークで連結しているので、静荷重に
対しても、衝撃荷重に対しても大きな強度を有するもの
となる。したがって、モトクロス等の競技用のオートバ
イに使用された場合に、そのホイールの耐久性の向上を
図ることができるとともに、錆の防止による美観の向上
を図ることができる。また、ホイールの軽量化により、
オートバイにおける操縦性能の向上を図ることも可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態として示したスポークお
よびホイールを示す要部正面図である。

【図２】同スポークおよびホイールを示す要部断面図で
ある。

【符号の説明】

１スポーク２ニップル３ハブ４リム１３首部１４頭部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｃｒを１８〜２０重量％含有し、Ｎｉを
８〜１０．５重量％含有し、Ｃを０．０２〜０．０８重
量％含有するステンレス鋼製の線材によって形成された
スポークであって、冷間加工による減面率が６０〜７０
％に形成されていることを特徴とするスポーク。
【請求項２】ハブとリムとを請求項１に記載のスポー
クで連結してなることを特徴とするホイール。