JP2004501814A - リムシート下に組付部を備えた車両ホイール - Google Patents

Abstract

自動車用ホイールにおいて、シート金属ディスクとホイールリムとの組付けをリムの外側シート下で円筒形嵌合により行う。リムの輪郭は流れスピニング法により得られる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明の目的はディスクと、シート金属製のリムとよりなり、外側リムシート下に組付けられる自動車用ホイールである。
【０００２】
（背景技術）
特許第ＥＰ９４６４４４９号は外側および内側リムフランジを備えたシート金属リムと、半径方向外側の截頭円錐形壁部を備えた外側リムシートおよび内側リムシートと、取付け溝と、ハブ支持面を備えたディスクと、リムと組付けられるようになっている半径方向外側縁部と、連結帯域とよりなるホイールを提供しており、リムとディスクとの組付けは外側リムシートの半径方向内側壁部とディスクの半径方向外側壁部と間で行われる。このホイールは、ディスクとリムとの連結が半径方向外側におけるディスクとリムとの間の連続溶接ビードよりなり、且つ溶接ビードの表面状態によりディスクとリムとの間の形状の視覚的連続性を確保するように溶接ビードが材料の除去により仕上げ操作を受けたようなものである。ホイールが与える視覚印象は、ディスクがリムの外側リムフランジまで連続している「フルフェース」ホイールのものと同様である。このような「フルフェース」ホイールが例えばＷＯ９９／３３５９４号の図１１に示されている。
【０００３】
このようなホイールのディスクとリムとの組付けは２つの円錐形帯域、すなわち、外側リムシートの半径方向内側壁部とディスクの組付け縁部の半径方向外側壁部とを嵌合することにより行われる。ディスクとリムとの良好な接合強さを確保するのに、ディスクとリムとの間の締付け力を制御することが重要である。「締付け力」は接触している２つの壁部の変化直系に因り、ディスクおよびリムの接触部分間に生じる力の複合を意味している。
【０００４】
この組付けは円錐形構成要素間で行われるので、締付けはリムが偏心する量、すなわち、リムの中央平面の軸方向位置とディスクの支持面との間の距離の直接関数である。その結果、円錐形嵌合によれば、リムが偏心する量および締付度をともに同時に且つ工業的製造条件下で制御するのが複雑になる。
【０００５】
（発明の開示）
本発明の目的は、外側リムフランジおよび内側リムフランジを備えたシート金属リムと、ホイールの回転軸線に対して角度αで傾斜された半径方向外側の截頭円錐形壁部と備えた外側リムシートおよび内側リムシートと、取付け溝と、ハブ支持面、上記リムと組付けられるようになっている半径方向外縁部および連結帯域を備えたシート金属ディスクとよりなる自動車ホイールであり、リムとディスクとの組付けは外側リムシートの半径方向内側壁部とディスクの縁部の半径方向外側壁部との間で行われる。このホイールは、ディスクの半径方向外側縁部が円筒形であり、上記リムの外側シートの半径方向内側縁部も円筒形であることを特徴としている。
【０００６】
このホイールは、ディスクとリムとの間の締付け強さがリムが偏心する量と無関係であるように、ディスクとリムとの組付けがリムおよびディスクの２つの円筒形壁部間で外側リムシート下で起こると言う利点を有している。従って、このようなホイールの工業的製造条件のわたって有利な制御を行うのがより容易である。
有利には、ディスクの半径方向外側縁部は外側リムシートの軸方向幅と本質的に同じ距離、軸方向に延びている。これにより、接合の良好な耐久性が得られる。
【０００７】
有利な実施例によれば、外側リムシートが安全ボスまたはハンプに隣接している場合、ディスクの半径方向外側縁部は安全ハンプの軸方向幅の全体または一部だけ増大した外側リムシートの軸方向幅と本質的に等しい距離、軸方向に延びている。
【０００８】
リムがまた取付け溝の半径方向外側の側壁部と安全ハンプとの間に円筒形変化部を有している場合、ディスクとリムとの間の接触帯域は円筒形変化部の半径方向内壁部の全体または一部にわたってリムシートを越えて軸方向に延びている。これらの２つの実施例では、ディスクとリムとの間の接触帯域の軸方向長さを増大して接合の疲労強度を高めている。
ディスクの外側縁部の湾曲がリムの内側または外側に向けて軸方向に向けられいる。
【０００９】
本発明によるホイールは型押し成型により鋼またはアルミニウムシートから製造されたディスクを有する。２つの円筒形帯域間で嵌合が行われるので、ディスクを製造する方法は円錐形嵌合帯域を得るために以前必要とされていた機械加工操作がもはや必要でないと言う点で簡単化される。
ディスクとリムと接合は円周方向に一定の間隔で且つ本質的に外側リムシートの中間で軸方向に配置された箇所におけるスポット溶接により行われる。
【００１０】
本発明のなお一層の目的は、内側から外方に軸方向に、内側ホイールフランジ、内側シート、取付け溝およびホイール回転軸線に対して角度αで傾斜された半径方向外側の截頭円錐形壁部を備えた外側シートの少なくとも一部を有するシート金属リムと、ハブ支持面を備えたディスクと、半径方向に外側リムフランジで終わっている変化帯域と、軸方向内方に延びており、半径方向外壁部が外側リムシートの外端部の半径方向内壁部とともにリムを備えたディスクの組付け帯域を構成している肩部とを備えている自動車用「フルフェース」型ホイールにおいて、ディスクおよびリムの２つの組付け面が円筒形幾何形状を有していることを特徴とする「フルフェース」型ホイールである。
【００１１】
このホイールは上記リムシート下の組付け部を備えたホイールと同じ利点、すなわち、ディスクとリムとの間の締付けと、リムがディスクに対して軸方向に偏心している量との良好な制御を可能にする円筒形嵌合面を有すると言う利点を有している。
有利には、本発明によるホイールの外側シートまたはリムシートの外側部分の半径方向外側の截頭円錐形壁部と半径方向内側の円筒形壁部との間の厚さの変化が流れスピニング操作により生じる。
【００１２】
好ましくは、リムまたはその一部の厚さは取付け溝の外側の側壁部と内側リムフランジとの間の帯域では上記リムの他の部分の厚さと比較して小さく、この厚さの変化は流れスピニング操作により生じる。
【００１３】
これらの厚さの変化を有するリムの使用によれば、リムの機械的耐久性を制限することなしにリムの重量をかなり減少させることができる。このようにして、取付け溝下に組付けられるホイールの重量に本質的に匹敵する重量を得ることができる。
【００１４】
本発明の更に他の目的は以下の点を特徴とする車両ホイールを製造する方法である。
・下記工程を行うことによりシート金属からホイールリムを製造する：
―シート板を切り取って矩形幾何形状を得る；
―板を曲げて円筒形スリーブを得る；
―スリーブの２つの自由縁部を互いに溶接する；
―少なくとも１回の円筒形流れスピニングを行って、特に外側シートを構成するようになっている帯域に軸方向に対して傾斜角度αを有するスリーブの所定の厚さ分布を得る；
―次いで、スリーブを成形して、特に外側シートの帯域に半径方向内側の円筒形壁部を有し且つリムシートの標準傾斜に対応する角度αで傾斜された半径方向外側の截頭円錐形壁部を有するリムを得る；
―次いで、リムを校正する；
・半径方向外面が円筒形幾何形状を有する組付け縁部を有するディスクを製造する；
・上記リムおよび上記ディスクを互いにリムの外側シート下に嵌合することにより組付ける；
・上記組立体を溶接する。
ディスクは金属板から打ち抜き、外縁部を平らにして円筒形組付け縁部を得ることにより製造される。ディスクを鋳造により製造してもよい。
【００１５】
（発明を実施するための最良の形態）
図１は鋼シート製の通常のホイールの部分断面を示している。このホイール１はリム２およびディスク３よりなる。この図はホイールの中央平面、つまり、平面Ｐを示している。この平面はリムの２つのフランジから等しい距離に位置決めされている。軸方向内側および外側の位置は中央平面Ｐを基準にして定められる。
【００１６】
リムは外側リムフランジ４、外側リムシート５、安全ボスまたはハンプ６、取付け溝７、内側シート９および内側フランジ１０を有している。ディスクはハブ支持面１１、変化帯域１２および組付縁部１３よりなる。組付けは取付け溝７下への嵌合により行われる。
図１はまた回転軸線Ａおよび偏心距離Ｄ、つまり、ハブ支持面１１の軸方向内面と中央平面Ｐとの間の距離を示している。
【００１７】
以下の説明において、本発明によるホイールの同様な部品には同じ参照番号を使用する。
図２は本発明によるホイール２０の第１実施例の概略部分断面を示している。このホイール２０はリム２１およびディスク２２よりなる。詳細には、リム２１は外側フランジ４、外側シート５、安全ボスまたはハンプ６、取付け溝７および溝７の外側側壁部８を有している。シート５は半径方向外側壁部２４および半径方向内側壁部２５を有している。壁部２４はホイールの回転軸線Ａに対して角度αで傾斜されており、αはＥＴＲＴＯにより標準化された値、つまり、通常、乗用車の場合では通常５°に相当する。ディスク２２は変化帯域１１および組付縁部２６を有している。ディスク２２の組付縁部２６およびリム２１の半径方向内側壁部２５は円筒形である。この形状により、ディスクをリムの外側シート５下に嵌合させる条件を大いに容易にする。ディスク２２とリム２１との間の良好な密着性を確保するには、組付け前、ディスク２２の組付縁部２６の半径方向外側壁部の直径はシート５の半径方向内側壁部２５の直径よりわずかに大きい。ディスク２２とリム２１との間の接合の永久性が１４で示すようなスポット溶接部により確保される。スポット溶接部１４は本質的に外側シート２３の中間に軸方向に位置決めされ、円周のまわりに一様に分布されている。
ホイール２０のリム２１は安全ハンプ６を有しており、ハンプ６の外面はドーナツ形であるが、その半径方向内面はリム２１の外側シート５の嵌合面２５の延長部において円筒形である。ディスク２２の組付縁部２６は安全ハンプ６のすべてまたは一部の下に軸方向に延びている。ディスク２２とリム２１との間の組付けはディスク２２の組付縁部２６の湾曲がホイール２０の内側に向くように行われる。
【００１８】
図３はホイール２０と同様なホイール２５の概略部分断面を示している。ディスク２２とホイール２５のリム２１との接合はシーム溶接部１６により確保されている。このシーム溶接部１６は連続でも不連続でもよい。
【００１９】
図４はリム３１およびディスク３２よりなるホイール３０を示している。取付け溝７の側壁部８と安全ハンプ３３との間には、円筒形変化帯域３４が設けられている。ディスク３２の組付縁部３５は変化帯域３４のすべてまたは一部にわたって内側で軸方向に延びている。これによりディスクとリムとの組付けの機械的安全性を強化し、かつその使用耐久性を強めている。この実施例では、安全ハンプ３３はドーナツ形である半径方向内壁部を有しており、従って本質的に一定の厚さを有している。ホイール３０は箇所１４でスポット溶接されている。
【００２０】
図５はホイール３０と同様なホイール３６の概略部分断面を示している。ディスク３２とホイール３０のリム３１との接合は溶接シーム部１６により確保されている。この溶接シーム部１６は連続でも不連続でもよい。
【００２１】
図６および図７はホイール４０、４５の同様な断面を示している。これらのホイール４０、４５では、ディスク４２とリム４１との組付けは、組付け後、これらのホイールの組付け縁部４３の湾曲がホイールの外側に向くように形成されている。この組付けモードにより、ホイール４０、４５に特定の外観が与えられており、且つ機械的に最適化されたディスクの輪郭を得ることが可能である。ホイール４０は箇所１４でスポット溶接されており、ホイール４５は１６でシーム溶接されている。
【００２２】
図８および図９は本発明によるホイールの他の実施例を示している。ホイール５０、５５は本質的に外側シート５３の端部のところで半径方向外側で終わっているリム５１を有している。外側リムフランジ５４はディスク５２の一体部分である。ディスク５２は半径方向内側に肩部５８を有しており、その半径方向外側壁部５９は外側シート５３の半径方向内側壁部６０と協働するようになっている直径の円筒形であり、半径方向内側壁部６０もまた円筒形であって、ディスク５２とリム５１との間の円筒形嵌合部を構成している。ホイール５０，５５ともシーム溶接部を有している。シーム溶接部６２はホイール５０の場合、外側シート５３の端部の半径方向外側に形成され、ホイール５５の場合、シーム溶接部６３は安全ハンプ６１の下で肩部５８の半径方向内端部の半径方向内側に形成されている。ディスク５２は好ましくはアルミニウム合金を鋳造することによって製造される。
【００２３】
リム５１は可変厚さの金属シートよりなる。外側シート５３はその外壁部にＥＴＲＴＯ標準に一致する傾斜を与えるために可変の厚さを有しており、一方、その内壁部６０は一定の直径のものであり、この直径はディスク５２の肩部５８の対応壁部５９の直径よりわずかに小さい。リム５１の横断面はホイールに課せられる種類の応力に適した可変厚さを有している。その厚さは取付け溝７の外側の側壁部８から内側シート５６まで漸次増大している。リム５１のシート金属の厚さは内側シート５６の端部から内側リムフランジ５７の端部まで増大している。これらの厚さの変化により、使用中のホイールの耐久性を制限することなしに実質的な重量低減を確保している。
【００２４】
本発明によるホイールリムを製造する有利な方法が図１７に示されている。まず、鋼、アルミニウムまたはそれらの合金で作られた適当な金属板（図示せず）を曲げて２つの自由縁部を有する概ね円筒形のスリーブ形状７０にする。次いで、スリーブ７０をアーク溶接、抵抗溶接または他の方法により溶接する。スリーブ７０は一定の厚さを有している（図１０）。次いで、スリーブ７０を図１１に示す校正具により伸長することにより校正する。伸長はスリーブ７０が嵌合されたセクター７１を押し離すカム７２を移動させることによって達成される。図１２は円筒形流れスピニングによって本発明によるリムに必要とされる平らな輪郭を生じる次の段階を示している。使用した流れスピニング法は逆流スピニングである。スリーブ７０をマンドレル８１に取付けて壁部８２に接触させる。次いで、マンドレル８１を回転させ、少なくとも２つのローラ８３を、厚さを減少しなければならない領域においてスリーブ７０の半径方向外面上に転動させる。ローラ８３を軸線Ｘの方向に軸方向に移動させて材料がローラ８３の移動方向と反対の方向Ｙに流れるように半径方向および接線方向の力を加える。図１３は得られた可変輪郭のスリーブ８４を概略的に示している。
流れスピニング後、スリーブ８４に、本発明によるリムの最終輪郭を与えるための１回以上の転動操作を施す。
【００２５】
図１４、図１５および図１６はリムの半径方向外側部分の最終輪郭および対応するスリーブの最終輪郭との関係を示している。
図１４ａは輪郭が３つの部分を有するスリーブ９０の詳細を示している。端部９１はリムフランジ４（図１４ｂ）の厚さに対応する一定の厚さを有しており、一方、部分９３はハンプ６および取付け溝のしく壁部８に対して一定だがより小さい厚さを有しており、中間部分はスリーブの回転軸線に対して５°の傾斜で可変厚さを有している。転動後、この部分９２は、半径方向外壁部が５°で傾斜され、半径方向内壁部が円筒形であるリムの外側シート５を構成する。
【００２６】
図１５ａは輪郭が５つの部分を有するスリーブ１００の詳細を示している。部分１０１はリムフランジ４（図１５ｂ）に対応する一定の厚さを有している。厚さが内方に減少している部分１０２は、半径方向内側壁部が円筒形のままであり、半径方向外側壁部がドーナツ形である安全ハンプ６の第１部分６ａに対応する。部分１０４の厚さは減少しており、安全ハンプ６の第２部分６ｂおよび取付け溝７の側壁部８の基部に相当する。最後に、部分１０５は取付け溝７の側壁部８の端部の厚さに相当する一定の厚さを有している。このようにして得られたリム２１は図２および図３のものに対応する。
【００２７】
図１６ａは輪郭が８つの部分（１１１〜１１８）を有するスリーブ１１０を示している。輪郭の部分１１６は取付け溝の側壁部８と安全ハンプとの間に位置決めされた一定厚さの円筒形変化部分３４（図１６ｂ）に相当する。輪郭の部分１１３、１１４、１１５は安全ハンプ６の３つの部分６α、６β、６γに相当する。部分１１４、６βは一定の厚さを有している。このようにして得られたリム３は図４および図５のものに対応する。
このようにして得られたリム３は再校正され且つ適切なディスクとともに嵌合されている。嵌合は２つの円筒形壁部間、或いは工業生産の模範的許容差内で本質的に円筒形であるものの間で起こるので、ディスクに対するリムの締め付けおよび偏心条件の制御が大いに容易になる。
【００２８】
図１５はリムの嵌合帯域の機械加工段階よりなる。この段階は任意であり、その目的は敏感性組立体の場合、嵌合帯域の円筒形幾何形状を完全にすることである。いずれの場合にも、円筒形機械加工は円錐形機械加工より簡単且つ低コストで行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】
取付け溝下に組付け部を有する通常のホイールの横断面図である。
【図２】
ディスク／リム嵌合帯域およびスポット溶接を示す本発明の第１実施例の部分横断面図である。
【図３】
シーム溶接部を有する図１のものと同様な断面図である。
【図４】
スポット溶接部を有する本発明の第２実施例の図である。
【図５】
シーム溶接部を有する図４のものと同様な断面図である。
【図６】
スポット溶接部またはシーム溶接部を有する本発明の第３実施例の図である。
【図７】
スポット溶接部またはシーム溶接部を有する本発明の第３実施例の図である。
【図８】
「フルフェース」ホイールの場合の本発明の第４実施例の図である。
【図９】
「フルフェース」ホイールの場合の本発明の第４実施例の図である。
【図１０】
本発明によるホイールを流れスピニングで製造する方法における種々の段階を示す図である。
【図１１】
本発明によるホイールを流れスピニングで製造する方法における種々の段階を示す図である。
【図１２】
本発明によるホイールを流れスピニングで製造する方法における種々の段階を示す図である。
【図１３】
本発明によるホイールを流れスピニングで製造する方法における種々の段階を示す図である。
【図１４】
本発明によるホイールを流れスピニングで製造する方法における種々の段階を示す図である。
【図１５】
本発明によるホイールを流れスピニングで製造する方法における種々の段階を示す図である。
【図１６】
本発明によるホイールを流れスピニングで製造する方法における種々の段階を示す図である。
【図１７】
本発明によるシート下に組付け部を有するホイールを製造する方法における種々の段階のフローチャートである。

Claims (18)

1. 外側リムフランジおよび内側リムフランジを備えたシート金属リムと、ホイール回転軸線に対して角度αで傾斜された半径方向外側の截頭円錐形壁部と備えた外側リムシート、内側リムシートと、取付け溝と、ハブ支持面、上記リムと組付けられるようになっている半径方向外縁部および連結帯域を備えたシート金属ディスクとを備えており、上記リムと上記ディスクとの組付けが上記リムの外側リムシートの半径方向内側壁部と上記ディスクの縁部の半径方向外側壁部との間で行われる自動車ホイールにおいて、
   上記ディスクの半径方向外側縁部が円筒形であり、上記リムの外側シートの半径方向内側縁部も円筒形であることを特徴とする自動車ホイール。
2. 上記ディスクの半径方向外側縁部が上記リムの外側シートの軸方向幅と本質的に同一の距離、軸方向に延びていることを特徴とする請求項１に記載のホイール。
3. 上記リムの外側シートが安全ボスまたはハンプに隣接しており、上記ディスクの半径方向外側縁部が上記安全ハンプの軸方向幅の全体または一部だけ増大した上記リムの上記外側シートの軸方向幅と本質的に同一の距離、軸方向に延びていることを特徴とする請求項１および２のうちのいずれか１項に記載のホイール。
4. リムは、取付け溝の外側の側壁部と安全ハンプとの間に位置決めされた円筒形変化帯域を備えており、ディスクとリムとの接触帯域は円筒形変化帯域の半径方向内壁部の全体または一部にわたってシートを超えて軸方向に延びていることを特徴とする請求項１ないし３のうちのいずれか１項に記載のホイール。
5. 上記ディスクは金属板製ディスクであり、型押しにより製造されたものであることを特徴とする請求項１ないし４のうちのいずれか１項に記載のホイール。
6. 上記ディスクはアルミニウム板であることを特徴とする請求項５に記載のホイール。
7. 上記ディスクおよびＳ上記リムは円周方向に一定の間隔で且つ本質的に外側リムシートの中間で軸方向に配置された箇所におけるスポット溶接により互いに組付けられていることを特徴とする請求項１ないし６のうちのいずれか１項に記載のホイール。
8. ディスクの外側縁部の湾曲が軸方向内方に向けられていることを特徴とする請求項１ないし７のうちのいずれか１項に記載のホイール。
9. ディスクの外側縁部の湾曲が軸方向外方に向けられていることを特徴とする請求項１ないし７のうちのいずれか１項に記載のホイール。
10. 上記ディスクは上記リムと組付けられるようになっている円筒形外縁部で終わっている複数のアームにより半径方向外方に延長されたハブ支持面を備えていることを特徴とする請求項１ないし９のうちのいずれか１項に記載のホイール。
11. 内側から外方に軸方向に、内側リムフランジ、内側シート、取付け溝およびホイール回転軸線に対して角度αで傾斜された半径方向外側の截頭円錐形壁部を備えた外側リムシートの少なくとも一部を有するシート金属リムと、ハブ支持面を備えたディスクと、半径方向に外側リムフランジで終わっている変化帯域と、軸方向内方に延びており、半径方向外壁部が外側リムシートの外端部の半径方向内壁部とともにリムを備えたディスクの組付け帯域を構成している肩部とを備えている自動車用「フルフェース」型ホイールにおいて、
    ディスクおよびリムの２つの組付け面が円筒形幾何形状を有していることを特徴とする「フルフェース」型ホイール。
12. 外側シートまたは外側シートの上記一部の半径方向外側の截頭円錐形壁部と半径方向内側の円筒形壁部との間の厚さの変化が流れスピニング操作により生じることを特徴とする請求項１ないし１１のうちのいずれか１項に記載のホイール。
13. 上記リムの厚さは取付け溝の外側の側壁部と内側リムフランジとの間に位置決めされた帯域では上記リムの他の部分の厚さと比較して小さく、上記厚さの変化は円筒形流れスピニング操作により生じることを特徴とする請求項１ないし１２のうちのいずれか１項に記載のホイール。
14. 上記傾斜角度が５°であることを特徴とする請求項１ないし１３のうちのいずれか１項に記載のホイール。
15. 車両ホイールを製造する方法おいて、
    ・下記工程を行うことによりシート金属からホイールリムを製造する：
    ―シート金属板を切り取って矩形幾何形状を得る；
    ―板を曲げて円筒形スリーブを製造する；
    ―スリーブの２つの自由縁部を互いに溶接する；
    −スリーブを所定の直径に校正する；
    ―少なくとも１回の円筒形流れスピニングを行って、特に外側シートを構成するようになっている帯域に軸方向に対して傾斜角度αを有するスリーブの所定の厚さ分布を得る；
    ―次いで、スリーブを成形して、特に外側シートの帯域に半径方向内側の円筒形壁部を有し且つリムシートの標準傾斜に対応する角度αで傾斜された半径方向外側の截頭円錐形壁部を有するリムを得る；
    ―次いで、リムを校正する；
    ・半径方向外面が円筒形幾何形状を有する組付け縁部を有するディスクを製造する；
    ・上記リムおよび上記ディスクを互いにリムの外側シート下に嵌合することにより組付ける；
    ・上記組立体を溶接する
    ことを特徴とする車両ホイールを製造する方法。
16. ディスクは金属板から打ち抜き、外縁部を平らにして円筒形組付け縁部を得ることにより製造された金属板であることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
17. ディスクを鋳造により製造することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
18. ディスクをリムにスポット溶接することを特徴とする請求項１５ないし１７のうちのいずれか１項に記載の方法。

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