JP2005329808A - 車両用スチール製ホイール - Google Patents

Abstract

【課題】 スチール製ホイールの重量の増加を最小限に抑えつつ、ディスク部６の強度及び剛性を確保すると共に、デザイン性の向上を図る。
【解決手段】 スチール製ホイールを構成するディスク部６のハブ孔１１と複数個のボルト孔１５、１５とにそれぞれ整合する位置に、円孔２０及び複数個の通孔２１、２１を設けた補強板１９を、上記ディスク部６に内側面側から溶接により結合固定する。この構成により、上記課題を解決する。
【選択図】 図１

Description

本発明は車両用スチール製ホイールに関し、特にディスク部に必要とする強度及び剛性を持たせた上で、デザイン性の向上を図り易くできる車両用スチール製ホイールを実現するものである。

車両用ホイールは、タイヤと共に車体重量を支え、駆動力或は制力動、コーナリング時の遠心力を伝達或は支承したり、路面からの衝撃等に耐え得る強度及び剛性を有する構造が必要とされる。
又、上記車両用ホイールは、車両への取り付け時にその多くの部分が外観されるものであり、車両の足回りの印象を大きく左右する為に、デザイン面からも設計の自由度が求められ、意匠の向上が期待される。
又、上記車両用ホイールの重量は、懸架装置を構成するばねよりも路面側に設ける、所謂ばね下荷重となる為、重量の増大が乗り心地を中心とする自動車の走行性能及び燃費に悪影響を及ぼす。その為に車両用ホイールを軽量にする事が求められている。
つまり、車両用ホイールは、衝撃等に耐え得る強度を有し、デザイン性が良く、且つ、軽量である事が求められている。

上述の様な車両用ホイールを実現すべく従来から、例えば特許文献１、２に記載されている様に、形状変更や溶接条件の変更を行なう事が知られている。しかし、これら特許文献１、２に記載された様な車両用ホイールは、車両用ホイールを構成するリム部とディスク部との溶接箇所の強度を向上する事を目的としており、ディスク部の強度及び剛性の確保を目的とするものではない。一方、上記ディスク部には、車両への取り付け時に必要なボルト孔と、ホイールの内側に設けられるブレーキ装置から発生する熱を放出する為の放熱孔とを、それぞれ円周方向に亙り複数箇所設けており、これら各孔の存在に基づいて、強度及び剛性が低下する為、何らの対策も施さない場合には、疲労破壊が生じる可能性がある。上記ディスク部の強度及び剛性を確保する事は、この疲労破壊によりこのディスク部に生じた亀裂等が、車両事故に繋がる可能性がある為、不可欠である。但し、上記ディスク部に求められる意匠を考慮した場合、その形状を、デザイン性を無視した強度確保のみを目的とする形状に変更する事が困難な場合が多い。

この為に従来から、ディスク部の板厚を大きくして剛性を確保するか、ホイール自体を従来から広く使用されているスチール製ホイールに代えて、単位重量当りの強度を確保し易い、アルミニウム合金、マグネシウム合金等の軽合金製ホイールとする方法が採られている。更に、ディスク部を２つの部材を重ねて結合させ、強度及び剛性を確保する構造が特許文献３に記載されている。

上述した様な従来から行なわれている強度及び剛性を向上させる方法のうち、ディスク部の板厚を大きくして剛性を確保する方法の場合、ホイールの重量が嵩み、前記ばね下荷重が増加し、自動車の走行性能及び燃費に悪影響を及ぼす。
又、スチール製ホイールに代えて、軽合金製ホイールを使用した場合には、単位体積当りの強度は鉄に比べて軽合金の方が低い為、ホイールの容積を大きくせざるを得ず、軽量化の効果が限られる。又、鉄に比べてアルミニウム、マグネシウムと言った材料自体が高価である為、ホイールが高価になる。更に、スチール製ホイールは、ロール成形したリム部とプレス成形したディスク部とを溶接により結合固定し組み立てて成るが、上記軽合金製ホイールは主に鋳造若しくは鍛造により造られる為、スチール製ホイールに比べて大量生産に向きにくく、製造コストが嵩み、その結果、やはりホイールの価格上昇に繋がる。
又、特許文献３に記載された発明の場合、アルミニウム合金製のホイールに関するものであるが、ほぼ同じ外径を有する２つの部材を重ねて１つのディスク面を構成する為、ディスク面全体の板厚を大きくするのと同様又はそれ以上に重量が嵩む。更に、上記２つの部材にそれぞれ形状の異なる複雑な加工を施した後に結合させる為、製造工程が複雑になって、コストが嵩み、やはりホイールの価格上昇に繋がる。

特開平９−２００３号公報 特開平１０−２９７２０１号公報 特開２００１−１７０１号公報

本発明は上述の様な事情に鑑みて、ホイール全体の重量の増加を最小限に抑えて、ホイールのディスク部の強度及び剛性を確保すると共に、デザイン性の向上を図れる車両用スチール製ホイールを安価に実現すべく発明したものである。

本発明の車両用スチール製ホイールは、タイヤを装着する為のリム部と車輪を固定する為のディスク部とを備える。
そして、上記ディスク部は、その内側面に、補強板が、溶接により結合固定されている。

上述の様に本発明の車両用スチール製ホイールによれば、疲労破壊の生じ易いディスク部に、このディスク部と独立した補強板を溶接により結合固定する為、ディスク部の強度及び剛性を十分に確保できる。又、上記補強板をホイールの内側面から結合固定する為、外観されるディスク部の外側面であるディスク面の設計の自由度が向上し、デザイン性の向上を図れ、且つ、ホイールの重量増加を最小限に抑えられる。

本発明を実施する場合に好ましくは、請求項２に記載した様に、円輪状に形成された補強板の径方向外寄り部分の外側面の形状を、ディスク部の内側面の形状に合致させる。
この様に構成すれば、上記補強板を上記ディスク部の内側面に溶接をする際に、この補強板を上記ディスク部の径方向に関する取り付け位置を容易に図る事ができ、溶接時に補強板ががたつく事を防止できる。又、溶接後に於ける、上記ディスク部の補強効果も向上する。
この場合に、好ましくは、請求項３に記載した様に、上記補強板を、円周方向のうちで上記ディスク部に設けられた複数個のボルト孔に整合する部分に、これら各ボルト孔の周囲部分に向けて径方向内方に延出させた舌状部を有する構造とする。
この様な構造を採用すれば、特に大きな強度を要求される上記各ボルト孔の周囲部分を重点的に補強しつつ、上記補強板の重量増大を抑えられる為、更に重量の増加を抑える事ができる。

図１、２は、請求項１、２に対応する、本発明の実施例１を示している。スチール製ホイール１を構成する、タイヤを保持する為のリム部２は、軸方向（図１、２の左右方向）両端部のフランジ３、３と、その内側に連なるビードシート部４、４と、中央部のドロップ部５とを有する。一方、ディスク部６は、上記ドロップ部５にその外周面を溶接し結合固定する円筒状部７と、車両の重量を支えると共に、車両への取り付け時に外観される円輪状のディスク面８とを有する。上記ディスク面８には、図２に示す様に、車輪を車両に対して回転自在に保持する為の軸受ユニット９のハブ１０の軸方向外端部（軸方向に関して外とは、車両への組み付け状態で車両の幅方向外寄りとなる側を言い、各図の右側）を嵌合するハブ孔１１と、この軸受ユニット９の回転側フランジ１２に支持したスタッド１３、１３を挿通し、更にナット１４、１４により緊締、固定する為の、ボルト孔１５、１５とを設けている。
上記ハブ孔１１は上記ディスク面８の内周縁を、軸方向外側に９０度屈曲させて成る。逆に言えば、上記ハブ孔１１の軸方向内端部（軸方向に関して内とは、車両への組み付け状態で車両の幅方向中央寄りとなる側を言い、各図の左側）に、径方向外方に直角に折れ曲がった外向フランジ状の折れ曲がり部１６を形成している。
尚、上記各ボルト孔１５、１５は、上記折れ曲がり部１６から径方向外方に連続する状態で設けられた円環状凹溝１７内の複数個所に、軸方向外側に突出する状態で設けられた突出部の頂部に形成されている。
又、上記円環状凹溝１７の外周縁部から傾斜部１８を、径方向外方に連続する状態で形成している。この傾斜部１８と、この傾斜部１８から径方向外方に連続する部分とは、ホイールのデザイン面となる為、大きな面積を確保している。

上述の様なディスク面の内側面の内径寄り部分で、上記傾斜部１８から上記折れ曲がり部１６にかけての部分に、補強板１９を溶接固定している。この補強板１９は、全体が円輪状で、上記ディスク面８に設けられた上記ハブ孔１１と複数個のボルト孔１５、１５とにそれぞれ整合する位置に、円孔２０及び複数の通孔２１、２１を形成している。又、上記補強板１９の径方向外端寄り部分には、上記傾斜部１８の軸方向内側面と同じ傾斜角度に形成した位置決め部２２を設けている。尚、上記円孔２０の直径は、後述する様に、内周縁に溶接を施す為、上記ハブ孔１１の直径よりも大きくして、前記ハブ１０の軸方向外端部を挿通するのに対する妨げとならない様にする。又、上記通孔２１の直径は、前記スタッド１３を挿通できる程度の大きさとする。

上記補強板１９の溶接時には、上記位置決め部２２の軸方向外側面を上記傾斜部１８の軸方向内側面に係合させる事で、この補強板１９を上記ディスク面８の径方向に関する取り付け位置を規制する。尚、上記位置決め部２２の軸方向外側面と上記傾斜部１８の軸方向内側面とは同じ傾斜角度で形成している為、溶接時に上記補強板１９ががたつく事はない。又、溶接後には上記ディスク部６の内側面に密に当接して、このディスク部６の内径寄り部分を補強する。
そして、上記補強板１９の内周縁部と上記折れ曲がり部１６とを、上記位置決め部２２の外周縁部と上記傾斜部１８の内側面とを、前記複数個の通孔２１、２１の径方向外寄り部分と前記円環状凹溝１７の軸方向内側面とを、それぞれの円周方向に亙る溶接部２３、２３ａ、２３ｂにより結合固定する。

尚、上記溶接部２３ｂを溶接するには、プロジェクション溶接により行なっても良いし、スポット溶接により行なう事も可能である。プロジェクション溶接を行なうには、上記補強板１９の外側面に図示しない突起部を設けても良いが、予め上記ディスク面８の軸方向内側面にプレス加工時に突起部を形成しておく事も可能である。
上記プロジェクション溶接及びスポット溶接によれば、溶接時に発生する抵抗熱の影響を比較的小さい部分に限定する事が可能である為、上記補強板１９又はディスク面８に熱応力の発生による熱変形や割れ等が生じる事を防止できる。

本発明の実施例１をリム部とディスク部と補強板とを抜き出して示す断面図 軸受ユニットを組み付けた状態を示す図１と同様の図

符号の説明

１ スチール製ホイール
２ リム部
３ フランジ
４ ビードシート部
５ ドロップ部
６ ディスク部
７ 円筒状部
８ ディスク面
９ 軸受ユニット
１０ ハブ
１１ ハブ孔
１２ 回転側フランジ
１３ スタッド
１４ ナット
１５ ボルト孔
１６ 折れ曲がり部
１７ 円環状凹溝
１８ 傾斜部
１９ 補強板
２０ 円孔
２１ 通孔
２２ 位置決め部
２３、２３ａ、２３ｂ 溶接部

Claims (3)

1. タイヤを装着する為のリム部と、車輪を車両に固定する為のディスク部とを備える車両用スチール製ホイールに於いて、このディスク部は、その内側面に補強板が、溶接により結合固定されたものである事を特徴とする車両用スチール製ホイール。
2. 補強板が、円輪状に形成されたものであり、この補強板の径方向外寄り部分の外側面の形状が、ディスク部の内側面の形状に合致するものである、請求項１に記載した車両用スチール製ホイール。
3. 補強板が、円周方向のうちでディスク部に設けられた複数個のボルト孔に整合する部分に、これら各ボルト孔の周囲部分に向けて径方向内方に延出した舌状部を有するものである、請求項２に記載した車両用スチール製ホイール。

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