JP2007112387A - ホイール及び該ホイールを備えた自動二輪車 - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単な構造により上記異音の発生を防止できるホイール及び該ホイールを備えた自動二輪車を提供する。
【解決手段】 軽合金製ハブ部１４ｂと、軽合金より高強度の金属製で、かつ上記ハブ部１４ｂの軸心に鋳込みにより配設され、車軸１３が挿通されるボス１８とを備え、回転力が上記車軸１３とハブ部１４ｂとの間で上記ボス１８を介して伝達されるホイールであって、上記ボス１８と上記ハブ部１４ｂとの間に、上記鋳込みによるボス１８とハブ部１４ｂとの間の静止摩擦係数を低減させる摩擦係数低減層１９が介在されている。
【選択図】 図６

Description

本発明は、ホイール及び該ホイールを備えた自動二輪車に関し、詳細にはエンジン駆動力が車軸を介して伝達されるように構成された軽合金製ホイールに関する。

自動二輪車には、エンジン駆動力が車軸を介してホイールに伝達され、またエンジンブレーキ作動時の回転力がホイールから車軸を介してエンジン側に伝達されるタイプのものがある。この種の自動二輪車において、上記ホイールが軽合金製の場合、鉄製のボスをホイールのハブ部の軸心に鋳込み、該ボスに車軸をスプライン嵌合させることにより、上記エンジン駆動力等の伝達に耐え得るようにする場合がある（例えば特許文献１参照）。なお、上記鋳込み作業には、上記鉄製ボスをホイール用鋳型の軸心にセットした状態で、該鋳型に溶湯を重力でもって注入するいわゆるグラビティー鋳造が一般的に採用されている。
特許第３２３２３８０号公報

ところが上記従来の軽合金製ホイールを備えた自動二輪車では、スタート時等にスロットルを大きく開けて大きなエンジン駆動力を発生させると、ホイールの軸心付近から異音が発生するといった問題があった。

本願発明者等は、上記異音の発生メカニズムについて研究し、以下の知見を得た。軽合金ホイールに鉄ボスを鋳込む場合、鉄ボスと軽合金との密着性を確保するために鉄ボスを５００℃付近まで予熱し、この状態で一体鋳造する方法が採用されている。上記予熱により鉄ボスの表面に酸化スケール（黒皮）が形成される点、及び上記一体鋳造は一般にグラビティー鋳造であるため溶湯に圧力が加わらない点、から軽合金製ハブ部と鉄製ボスとの境界に微細な隙間が生じるのを回避できない。そのためボスとハブ部との鋳造による結合力が充分ではなく、その結果、比較的大きなエンジン駆動力等の回転力が作用すると、ボスとハブ部との間で相対移動（ズレ）が生じる。このズレの発生状況をさらに詳細に観察すると、上記回転力が、ある大きさになるまではボスとハブ部とは静止摩擦力により回転力に耐えており、ズレは生じない。しかし上記回転力がある大きさを越えると、上記ボスとハブ部とは回転力に耐えられなくなって動摩擦の状態となるが、上記静止摩擦の状態で蓄えられたエネルギが動摩擦に切り替わる際に一気に放出され、これにより比較的大きな音が発生するものと考えられる。

従って、上記異音の発生を防止するには、上記鋳込みによるボスとハブ部との間の静止摩擦係数を十分に大きくすること、あるいは上記回転力によりボスとハブ部との境界に作用する力を小さくすることが有効であると考えられる。しかしボス表面に上記酸化スケール及び微細な隙間が形成される限り上記静止摩擦係数を十分に大きくするのは困難である。一方、上記境界に作用する力を小さくするにはボスの直径を大きくすることで対応可能である。しかしボスの直径を大きくするにも限界がある。特にハブ部内にドラムブレーキを配設しているタイプのホイールの場合、ハブ部の径を変えないでボスの直径を大きくするとドラムブレーキの配置スペースの確保が困難となる。

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、簡単な構造により上記異音の発生を防止できるホイール及び該ホイールを備えた自動二輪車を提供することを課題としている。

本発明は、軽合金製ハブ部と、軽合金より高強度の金属製で、かつ上記ハブ部の軸心に鋳込みにより配設され、車軸が挿通されるボスとを備え、回転力が上記車軸とハブ部との間で上記ボスを介して伝達されるホイールであって、
上記ボスと上記ハブ部との間に、上記鋳込みによるボスとハブ部との間の静止摩擦係数を低減させる摩擦係数低減層が介在されていることを特徴としている。

本発明によれば、上記ボスと上記ハブ部との間に、上記鋳込みによるボスとハブ部との静止摩擦係数を低減させる摩擦係数低減層が介在されているので、エンジン駆動力やエンジンブレーキによる回転力が比較的小さいうちに上記ボスとハブ部との間で滑り（ズレ）が生じ、従来のホイールのように静止摩擦の状態で大きなエネルギが蓄えられるということがなく、従って大きなエネルギが一気に放出されるということもなく、その結果上述の異音の発生を防止又は軽減できる。

以下本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１〜図７は本発明の一実施形態を説明するための図である。図において、１は本実施形態に係るホイールを備えた自動二輪車である。この自動二輪車１は以下の概略構造を有する。車体フレーム２の前端のヘッドパイプ２ａにより前フォーク３が左右操向自在に支持され、該前フォーク３の下端に前輪４が軸支され、上端には操向ハンドル５が取り付けられている。また上記車体フレーム２の上部には燃料タンク６，シート７，キャリア８等が搭載されている。

また上記車体フレーム２の中央下部にエンジン９が懸架支持されている。該エンジン９の後側にはリヤアーム１０が上下揺動可能に支持されている。該リヤアーム１０は左，右のアーム本体１０ａ，１０ｂの前端部をピボット部で接続したものであり、左，右のアーム本体１０ａ，１０ｂの後端部間に後輪軸１３を介して後輪１１が支持されている。

上記リヤアーム１０の左側のアーム本体１０ａ部分にはチェンケース１２が設けられている。上記エンジン９の出力軸の回転は駆動スプロケットからチェンケース１２内に配置されたチェン及び従動スプロケットを介して後輪軸１３に伝達され、該後輪軸１３の回転が後輪１１に伝達される。なお、上記後輪軸１３は、上記リヤアーム１０により軸受１６介して回転自在に支持されている。

上記後輪１１は、ホイール１４と、該ホイール１４のリム部１４ａに嵌着されたタイヤ１５とを備えている。上記ホイール１４は、アルミニューム合金製で、外周部を構成する上記リム部１４ａと、軸心部を構成するハブ部１４ｂと、該ハブ部１４ｂとリム部１４ａとを連結する複数のスポーク部１４ｃとを一体鋳造してなるいわゆるキャストホイールである。

上記ハブ部１４ｂは、周壁部１４ｄと底壁部１４ｅを有する碗状をなしており、該ハブ部１４ｂにはドラム式のブレーキ装置１７が配設されている。このブレーキ装置１７は、上記ハブ部１４ｂの開口を塞ぐように配置されたアルミニューム合金製のブレーキカバー１７ａと、該ブレーキカバー１７ａに支持ピン１７ｅを中心にして拡縮可能に支持された一対のブレーキシュー１７ｂ，１７ｂと、該ブレーキシュー１７ｂを拡開させるブレーキカム１７ｃと、上記周壁部１４ｄの内周面に鋳込まれた鉄製のブレーキドラム１７ｄとを有する。運転者がブレーキペダルを踏み込むと、上記ブレーキカム１７ｃが上記ブレーキシュー１７ｂを支持ピン１７ｅを中心に拡開させ、該ブレーキシュー１７ｂが上記ブレーキドラム１７ｄの内周面に圧接して制動力を発生させる。

上記ハブ部１４ｂの底壁部１４ｅの軸心には筒状のフランジ部１４ｆが上記ブレーキカバー１７ａ側に延びるように一体形成されている。そして上記フランジ部１４ｆの軸心には鉄製のボス１８が鋳込まれている。このボス１８は、鍛造成形品であり、筒状のボス本体１８ａと、該ボス本１８ａの外周面に形成された環状のフランジ部１８ｂと、該フランジ部１８ｂとボス本体１８ａの外表面とを連結する複数のリブ部１８ｃとを有する。上記ボス本体１８ａの内周面にはスプライン歯が形成されており、該スプライン歯が上記後輪軸１３の外周面に形成されたスプライン歯と嵌合している。

そして、上記ボス１８と上記ホイール１４のフランジ部１４ｆとの境界、即ちボス１８の外表面全面に、摩擦係数低減層として機能する酸化亜鉛層１９が形成されている。この酸化亜鉛層１９は、亜鉛メッキ層が酸化されて形成された酸化亜鉛の粉状体で構成されている。

ここで本実施形態のホイール１４の製造方法を説明する。本製造方法は、上記ボス１８に静止摩擦係数を低減させる摩擦係数低減処理を施す前処理行程と、該ボス１８を所定温度に予熱する予熱行程と、該予熱後のボス１８を鋳型の軸心部に配置し、該鋳型内に溶湯を注入する鋳込み行程とを備えている。

より具体的には、上記ボス１８は、ホイール１４に鋳込まれる前に、その外表面全面に亜鉛めっき層が電気めっき等の従来公知の方法で形成される。そしてこの亜鉛めっき層付きのボス１８は、ホイール１４への鋳込みに先立って所定の予熱温度（例えば５００℃）に過熱される。この予熱によって上記亜鉛めっき層は亜鉛が酸化することで形成された酸化亜鉛の粉状体からなる酸化亜鉛層となる。そして上記ホイール１４の鋳型の軸心部に上記予熱済みのボス１８が配置され、また上述のブレーキドラム１７ｄがボス１８と同軸をなすように上記鋳型内に配置され、該鋳型内にアルミニューム合金溶湯が注入される。

これにより上記ハブ部１４ｂの周壁１４ｄの内周面に上記ブレーキドラム１７ｄが鋳込まれ、上記フランジ部１４ｆの軸心部に上記ボス１８が鋳込まれたホイール１４が製造される。なお、鋳込み作業の後に、上記ブレーキドラム１７ｄの内周面の加工及びボス１８のスプライン加工が行なわれる。

本実施形態では、上記ボス１８とハブ部１４ｂとの境界に、該ボス１８のハブ部１４ｂへの鋳込みによるボス１８とハブ部１４ｂとの静止摩擦係数を低減させる酸化亜鉛層１９が介在しているので、エンジン駆動力やエンジンブレーキによる大きな回転力が作用した場合に上記ハブ部１４ｂ付近から異音が発生するといった問題を防止又は抑制できる。

図７は、本実施形態において異音の発生を防止又は抑制できる理由を説明するための図であって、所定の回転力が作用している場合の時間経過とズレの大きさとの関係を示す。

図７（ａ）は従来のホイールにおけるズレの発生状況を模式的に表す。従来ホイールでは、エンジン駆動力等による所定値以上の回転力が加わっても、所定時間経過（点ａ）までズレは発生せず、この間に回転力によるエネルギが蓄えられ、所定時間を過ぎたところで静止摩擦の状態が動摩擦の状態に切り替わり、この瞬間に上記蓄えられたエネルギが一気に放出され異音となるものと考えられる。

一方、本実施形態の場合、図７（ｂ）に示すように、エンジン駆動力等による回転力が大きくなると経過時間が短い時点（点ｃ）から上記ズレが徐々に生じ、また逆向きの回転力が作用する場合も比較的早い時点ｄからズレが徐々に小さくなり、従って蓄えられるエネルギはそれほど大きくならず、そのため大きなエネルギが一気に放出されるということもなく、その結果異音が発生しないか又は抑制されると考えられる。

ここで上記実施形態における酸化亜鉛層（摩擦係数低減層）１９は、上記回転力が所定値以上のとき、上記ボス１８とハブ部１４ｂとが両者間の鋳込みによる結合力に抗して、かつ上記回転力に略比例して相対移動する（図７（ｄ）参照）のを許容する相対移動許容層であると表現することも可能である。

以上のように本実施形態では、ホイールのハブ部付近から生じる異音を防止又は抑制できる。この場合に、ボス１８とハブ部１４ｂとの静止摩擦係数を十分に大きくするといった困難な問題に対応する必要はなく、またボスを大径にする必要もない。このようにボスを大径にする必要がないので、ハブ部内にドラムブレーキ装置の配置スペースを確保するのが困難になるといった問題も生じない。

なお、上記実施形態では、摩擦係数低減層としての酸化亜鉛層１９をボス１８の外表面全面に形成したが、この摩擦係数低減層は、少なくとも上記回転力により上記ボス１８とハブ部のフランジ部１４ｆとが相対的移動する相対移動面、図６の例で言えば、ボス１８のボス本体１８ａの外表面に形成すればよい。

また本発明における摩擦係数低減層は、酸化亜鉛層に限られるものではなく、例えば、ボス１８の鋳込み前の予熱後において潤滑機能を有するものであれば採用可能である。さらに換言すれば上記摩擦係数低減層としては、鋳込み前予熱の高温条件下で酸素と結合し易い金属、例えばニッケル，クロムで構成された、皮膜状をなすもの、例えばめっき皮膜あるいは溶射皮膜等が採用可能である。

また本実施形態では、リム部，スポーク部及びハブ部が一体鋳造されたキャストホイールについて説明したが、本発明は、少なくともハブ部が軽合金製のものであれば適用可能であり、環状のリムとハブとをスポークで接続するいわゆるスポークホイールにも適用可能である。

また上記実施形態ではドラムブレーキ装置を備えた場合を説明したが、本発明は、ディスクブレーキ装置を備えたホイールにも勿論適用できる。

本発明の一実施形態による自動二輪車の左側面図である。 上記実施形態自動二輪車の後輪の断面背面図である。 上記後輪用ホイールの側面図である。 上記ホイールの断面背面図である。 上記ホイール用ボスの側面図である。 上記ボスの断面背面図である。 上記実施形態の作用効果を説明するための模式図である。

符号の説明

１ 自動二輪車
１３ 車軸
１４ ホイール
１４ｂ ハブ部
１８ ボス
１９ 酸化亜鉛層（摩擦係数低減層，相対移動許容層）

Claims (9)

1. 軽合金製ハブ部と、軽合金より高強度の金属製で、かつ上記ハブ部の軸心に鋳込みにより配設され、車軸が挿通されるボスとを備え、回転力が上記車軸とハブ部との間で上記ボスを介して伝達されるホイールであって、
   上記ボスと上記ハブ部との間に、上記鋳込みによるボスとハブ部との間の静止摩擦係数を低減させる摩擦係数低減層が介在されていることを特徴とするホイール。
2. 請求項１において、上記摩擦係数低減層は、少なくとも上記回転力により上記ボスとハブ部とが相対的移動する相対移動面に形成されていることを特徴とするホイール。
3. 請求項１において、上記摩擦係数低減層は、上記ボスの鋳込み前予熱後において潤滑機能を有することを特徴とするホイール。
4. 請求項１において、上記摩擦係数低減層は、高温条件下で酸素と結合し易い金属で構成されていることを特徴とするホイール。
5. 請求項４において、上記摩擦係数低減層は、皮膜状に形成されていることを特徴とするホイール。
6. 請求項５において、上記摩擦係数低減層は、めっき皮膜で構成されていることを特徴とするホイール。
7. 軽合金製ハブ部と、軽合金より高強度の金属製で、かつ上記ハブ部の軸心に鋳込みにより配置され、車軸が挿通されるボスとを備え、回転力が上記車軸とハブ部との間で上記ボスを介して伝達されるホイールであって、
   上記ボスとハブ部との間に、上記回転力が所定値以上のとき該ボスとハブ部とが両者間の鋳込みによる結合力に抗して、かつ上記回転力に略比例した量だけ相対移動するのを許容する相対移動許容層が設けられていることを特徴とするホイール。
8. 軽合金製ハブ部と、軽合金より高強度の金属製で、かつ上記ハブ部の軸心に鋳込みにより配置され、車軸が挿通されるボスとを備え、回転力が上記車軸とハブ部との間で上記ボスを介して伝達されるホイールの製造方法であって、
   上記ボスに、上記鋳込みによるボスとハブ部との静止摩擦係数を低減させる摩擦係数低減処理を施す前処理行程と、該ボスを型内に配置し、上記鋳込み作業を行なう鋳込み行程とを備えたことを特徴とするホイールの製造方法。
9. 請求項１ないし７の何れかに記載のホイールを備えたことを特徴とする自動二輪車。

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