JP2007503359A - 特に軽合金製の新規自動車ホイールとかかるホイールの製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、例えば軽合金製の新規な自動車ホイールとその製造方法に関する。本発明のホイールは、前面部(FA)とリム(CJ)の実質部分とを構成し、前面部とは反対側に第1のタイヤ支持のための第1のシート部(CI,API,HI)を備える一体の本体部分と、上記本体部分に固定され、前面部の側で第2のタイヤ支持のための第2のシート部(HE,APE)を備える少なくとも1つの部分を含む環状部材(S)とから構成されることを特徴とする。こうして、本体部分は上記第2のシート部を含む部分(AM)においてより薄肉かつ軽量にすることができる。本発明は自動車軽合金ホイールに適用される。
Description
本発明は、アルミニウム基合金のような軽合金の鋳造により製作された自動車(=自動車両)ホイールに関する。
添付図面の図1Aは、従来の鋳造軽合金ホイールRを示す半断面図であり(図中、Xはホイールの回転軸)、このホイールは、中心に設けたハブMと複数の締結具穴とを備えた前面部FAと、深底リムCJの形態の周辺部と、インボード(車内)側のフランジCIおよび脱落防止(アンチロールオフ)用安全ハンプHI(この両者の間にタイヤを受けるためのインボード側タイヤシートAPIが画成される)と、反対側(前面部側)のアウトボード(車外)側フランジCEおよびアウトボード側安全ハンプHE(この両者の間にタイヤを受けるためのアウトボード側タイヤシートAPEが画成される)とから構成される。
今日では、このようなホイールをいわゆる「フルフェイス」スタイルで製造することが趨勢となっている。このスタイルのホイールは、前面部FAがアウトボード側フランジCEからほとんどオフセットしていないか、さらにはアウトボード側フランジCEに実際上つながっているタイプであることを特徴とする。図1Bはそのような「フルフェイス」ホイールの半断面図である。この図は、相対的に大容積のゾーンAを示し、このゾーンは2つの大きな欠点を与える:すなわち、ホイールをより重くするだけでなく、実質的にX軸上でホイールの中心から金属を注入する慣用の低圧鋳造法によりホイールを製造する際に、固化がより困難となり、大容積ゾーンAでミクロ収縮を引き起こす傾向がある。
これらの欠点を克服しようとして多くの試みがこれまでになされてきた。
まず、添付図面の図2に示すように、アウトボード側タイヤシートAPEの下にポケットEUを機械加工で設けることができる。そのようにしても、アクセスが困難であるため、かかるポケットにより得ることのできる重量減は限られている。さらに、ホイール自体は依然として常法により鋳造で製造されているので、この手法は上述した固化時の問題を解決しない。
まず、添付図面の図2に示すように、アウトボード側タイヤシートAPEの下にポケットEUを機械加工で設けることができる。そのようにしても、アクセスが困難であるため、かかるポケットにより得ることのできる重量減は限られている。さらに、ホイール自体は依然として常法により鋳造で製造されているので、この手法は上述した固化時の問題を解決しない。
例えば、本出願人によるFR−A(フランス特許出願公開)2826609に記載され、図3に示されるように、ホイールを2部分に分けて製造することもできる。
この図3から理解されるように、ポケットEMは鋳造操作自体により作製することができ、かつこのポケットは周方向において連続または不連続とすることができる(但し、それが途切れるに違いない、バルブ穴が貫通する地点を除く)。
この図3から理解されるように、ポケットEMは鋳造操作自体により作製することができ、かつこのポケットは周方向において連続または不連続とすることができる(但し、それが途切れるに違いない、バルブ穴が貫通する地点を除く)。
さらに、この解決策では、前面部FAは別個に鋳造されるので、特にポケットEM付近の部分の材料をなくすことにより、鋳造および高品質を確保する操作がより容易となり、したがって、ホイールを中心供給により低圧で鋳造する際に、固化を効果的に中心に向けることが可能となる。
それにもかかわらず、この解決策は下記のある種の制限を与える:
・付加(アドオン)リムBRは、一般に鍛造合金から作製され、これは鋳造合金より高価であり、かつ複雑な変態操作を必要とする;
・ホイールの気密性とその疲労挙動が前面部とリムとの間の溶接SOの品質に大いに依存し、そしてアルミニウム合金の溶接はうまく行うことが難しいことがある;最後に
・鍛造部品を別個に機械加工される前面部と結合するのに溶接を用いるその種のホイールのまさにそのコンセプトが、特に1ピース型の鋳造ホイール(その前面部以外は実際上完全に機械加工され、そして場合によっては外観の理由でその前面部も機械加工される)に比べて、工業的に克服することが困難となることのある、真円から外れるために起こる半径方向の振れやアンバランスの危険に至ることがある。
・付加(アドオン)リムBRは、一般に鍛造合金から作製され、これは鋳造合金より高価であり、かつ複雑な変態操作を必要とする;
・ホイールの気密性とその疲労挙動が前面部とリムとの間の溶接SOの品質に大いに依存し、そしてアルミニウム合金の溶接はうまく行うことが難しいことがある;最後に
・鍛造部品を別個に機械加工される前面部と結合するのに溶接を用いるその種のホイールのまさにそのコンセプトが、特に1ピース型の鋳造ホイール(その前面部以外は実際上完全に機械加工され、そして場合によっては外観の理由でその前面部も機械加工される)に比べて、工業的に克服することが困難となることのある、真円から外れるために起こる半径方向の振れやアンバランスの危険に至ることがある。
最後に、特許文書EP1112867Aは、前面部とリムの実質部分とを構成し、前面部と反対側で第1のタイヤシート用の第1のシート形状部を含んでいる1ピース(単一部材)の本体部分と、この本体部分にネジ止めされた、前面部の側で第2のタイヤシート用の第2のシート形状部の少なくとも一部を含んでいる環状部材、とを有する軽量化ホイールを開示している。
この公知解決策には、タイヤとリムとにより形成された内部キャビティに対して十分な気密性を与えないという欠点がある。
より正確には、本出願人は、運転が乱暴な状況や方向転換が速すぎる場合に、前面部側のタイヤビードが保持ハンプに向かって横方向内側に滑りやすくなることを見出した。このような状況になると、空気が付加環状部材の下側を通って外部に逃げることができ、タイヤの空気がすぐに抜け、危険となる。
FR2826609
EP1112867
より正確には、本出願人は、運転が乱暴な状況や方向転換が速すぎる場合に、前面部側のタイヤビードが保持ハンプに向かって横方向内側に滑りやすくなることを見出した。このような状況になると、空気が付加環状部材の下側を通って外部に逃げることができ、タイヤの空気がすぐに抜け、危険となる。
本発明は上述した従来技術の欠点を軽減することを目的とし、この目的のために、下記部材を組み合わせて含むことを特徴とする自動車(=自動車両)ホイールを提案する:
・前面部とリムの実質部分とを構成し、かつ前面部とは反対側に第1のタイヤシート用の第1のシート形状部を備える1ピースの本体部分;ならびに
・前面部の側に第2のタイヤシート用の第2のシート形状部の少なくとも一部を備えている、本体部分に連続的かつ気密に取付けられた環状の付加部材。
・前面部とリムの実質部分とを構成し、かつ前面部とは反対側に第1のタイヤシート用の第1のシート形状部を備える1ピースの本体部分;ならびに
・前面部の側に第2のタイヤシート用の第2のシート形状部の少なくとも一部を備えている、本体部分に連続的かつ気密に取付けられた環状の付加部材。
本発明のホイールの、好ましいが、制限を意図しない態様をいくつか挙げると次の通りである;
・第2のタイヤシート用の第2のシート形状部が、本体部分に形成されたリムフランジと、付加部材に形成されたタイヤ脱落防止用(アンチロールオフ)ハンプ、とを含む。
・第2のタイヤシート用の第2のシート形状部が、本体部分に形成されたリムフランジと、付加部材に形成されたタイヤ脱落防止用(アンチロールオフ)ハンプ、とを含む。
・第2のシート形状部のリムフランジに隣接して、タイヤ用シートゾーンがホイールの本体部分に形成されている。
・第2のシート形状部のリムフランジに隣接して、タイヤ用シートゾーンが付加部材に形成されている。
・第2のシート形状部のリムフランジに隣接して、タイヤ用シートゾーンが付加部材に形成されている。
・第2のシート形状部のリムフランジに隣接して、タイヤ用シートゾーンがホイールの本体部分および付加部材の両方に形成されている。
・付加部材のレベルより内部にキャビティが形成されている。
・付加部材のレベルより内部にキャビティが形成されている。
・キャビティが本体部分と付加部材との間に形成されている。
・キャビティが付加部材の内部に形成されている。
・付加部材が単一部材として製作されている。
・キャビティが付加部材の内部に形成されている。
・付加部材が単一部材として製作されている。
・付加部材が一体に締結された複数の部材から構成されている。
・付加部材が、金属およびそれらの合金、合成材料、ならびに複合材料よりなる群から選ばれた材料から構成されている。
・付加部材が、金属およびそれらの合金、合成材料、ならびに複合材料よりなる群から選ばれた材料から構成されている。
・ホイールが付加部材のための局所支持部を備える。
・該支持部が付加部材と一体に製作されている。
・ホイールが付加部材のための連続環状支持部を備える。
・該支持部が付加部材と一体に製作されている。
・ホイールが付加部材のための連続環状支持部を備える。
・環状支持部が本質的にホイールの本体部分と一体に型成形されている。
・連続環状支持部が、ホイールの本体部分に属する前面側リムフランジから軸方向にオフセットして(好ましくは、実質的に安全ハンプの下側で)、略半径方向外向きに向かっている。
・連続環状支持部が、ホイールの本体部分に属する前面側リムフランジから軸方向にオフセットして(好ましくは、実質的に安全ハンプの下側で)、略半径方向外向きに向かっている。
・ホイールの周方向において、付加部材がバルブ穴用突出部で途切れている。
別の側面において、本発明は、下記工程を含むことを特徴とする、自動車ホイールの製造方法を提供する:
a)前面部とホイールリムの実質部分とを形成し、かつ第1のタイヤシート用の第1のシート形状部を備える本体部分を単一部材として形成する工程;および
b)第2のタイヤシート用の第2のシート形状部の少なくとも一部を含む環状(付加)部材を、本体部分に連続的かつ気密に取付けて固定する工程;
それにより、本体部分は第2のシート形状部の領域においてより薄肉かつ軽量にすることができるようになる。
別の側面において、本発明は、下記工程を含むことを特徴とする、自動車ホイールの製造方法を提供する:
a)前面部とホイールリムの実質部分とを形成し、かつ第1のタイヤシート用の第1のシート形状部を備える本体部分を単一部材として形成する工程;および
b)第2のタイヤシート用の第2のシート形状部の少なくとも一部を含む環状(付加)部材を、本体部分に連続的かつ気密に取付けて固定する工程;
それにより、本体部分は第2のシート形状部の領域においてより薄肉かつ軽量にすることができるようになる。
この方法のいくつかの好ましい態様を挙げると次の通りである:
・工程a)が、軽合金の鋳造とその後の鋳造品の一部領域の機械加工により行われる。
・工程b)の前に、付加部材を湾曲によって成形する。
・工程a)が、軽合金の鋳造とその後の鋳造品の一部領域の機械加工により行われる。
・工程b)の前に、付加部材を湾曲によって成形する。
・該環状(付加)部材が金属から製作され、本体部分に溶接によって固定される。
・該環状部材を溶接する工程の後に、その少なくとも一部を機械加工する。
・該環状部材が下記工程により得られる:
*該環状部材をホイールの本体部分と一緒に単一の鋳型(金型)キャビティ内で鋳造し、そして
*鋳型から取り出した後に該環状部材を該本体部分から分離する。
・該環状部材を溶接する工程の後に、その少なくとも一部を機械加工する。
・該環状部材が下記工程により得られる:
*該環状部材をホイールの本体部分と一緒に単一の鋳型(金型)キャビティ内で鋳造し、そして
*鋳型から取り出した後に該環状部材を該本体部分から分離する。
・鋳型キャビティが、ホイールの本体部分を画成する主要領域と環状部材を画成する領域との間に狭い切断ゾーンを画成している。
・環状部材が有機または複合材料から製作され、本体部分に接着剤により固定される。
・環状部材が有機または複合材料から製作され、本体部分に接着剤により固定される。
・環状部材が両端を溶着することにより閉ループ状に成形される。
本発明の他の側面、目的および利点は、添付図面を参照した、制限を意図しない例として示した、以下の本発明の好適態様の説明を読むとより明らかとなろう。
予備的な注意点として、各図において、同一または類似の要素または部分は可能な限り同じ参照記号で表示されている。
予備的な注意点として、各図において、同一または類似の要素または部分は可能な限り同じ参照記号で表示されている。
まず、図4Aを参照すると、環状の付加部材Sを有するホイールRが示されている。付加部材SはホイールRに連続的かつ気密に溶接されていて、アウトボード側のタイヤシートを形成している。この付加部材(シート部材)Sは、アウトボード側安全ハンプHEと、アウトボード側のタイヤシートAPEの全部または一部とを備えている。
この付加部材Sは鋳造アルミニウム製リムを含む本体部分に付加されている。この本体部分は、周縁部がアウトボード側フランジCEで終わっている前面部FA、ハブM、深底リムCJ、インボード側ハンプHI、インボード側タイヤシートAPIおよびインボード側フランジCIを含んでいる。
図4Aの態様では、シート部材Sは、据えつけられ空気を入れられたタイヤ用シートゾーンAPEの下で、連続的かつ気密の溶接部S1によってフランジCEの近くに溶接されている付加部材である。
ここで、本発明は、シート部材Sの下側の重量のさらなる低減を、鋳造により、例えば、影つきゾーンAMまで減肉することにより得られるように、可能にするものであり、またシート部材Sとこのシート部材の下側にくるホイール領域との間に重量軽減部を配置することも可能にすることに留意すべきである。
使用する溶接の種類が何であれ、溶接後に機械加工を行うことが好ましい。溶接は、連続性を確保するのみならず、タイヤビードがシートゾーンAPE上で動くことがある(図4Aでは左側方向に)極端な運転条件下でもタイヤ内部の空間からの空気漏れが起こらないよう確保するのに十分な高品質のものでなければならない。
有利には、タイヤの取付けをより容易にし(特に、シート部材Sとその下側のリムの中空部分との間にタイヤが挟まってしまうのを防止することにより)、かつシート部材Sにより与えられる支持を強化するために、複数の支持リブNSを設け、これを円周方向に好ましくは規則的に分布させて配置する。
図4Aでは、リブNSが軸Xに平行にシート部材Sの全幅にわたって延設されており、シート部材Sは単にリブに圧接しているだけである。
図4Bの変更例では、シート部材SとリブNSとの間の支持点のレベルにおける一連の溶接部S2により剛性をさらに向上させることができる。このような溶接は、その材料および厚みが溶接を可能にする場合には、付加部材Sに直接通電して平面内または他所で実施することができる。やはり図4Bに示されているように、リブNSは溶接部S1から遠い方のシート部材Sの領域付近だけに配置されるように切り取られたものとすることができる。
図4Bの変更例では、シート部材SとリブNSとの間の支持点のレベルにおける一連の溶接部S2により剛性をさらに向上させることができる。このような溶接は、その材料および厚みが溶接を可能にする場合には、付加部材Sに直接通電して平面内または他所で実施することができる。やはり図4Bに示されているように、リブNSは溶接部S1から遠い方のシート部材Sの領域付近だけに配置されるように切り取られたものとすることができる。
図4Bに示すように、シート部材Sは、内面11、アウトボード側タイヤ支持シートAPEの全部または一部を構成する外面12、その上にアウトボード側ハンプ13が形成されるインボード側の面15、および溶接部S1が作られる場所であるアウトボード側の面14を備えた、略平板体10の形態の断面を与える。ここで、該溶接部S1の軸Xに沿った位置に応じて、フランジCEと接触して位置している正常走行位置での膨らんでいるタイヤは、ホイールの本体部分と付加部材Sの両方(すなわち、溶接部S1)に、または本体部分だけに、さらには付加部材Sだけに当たっている場合があることは認められよう。
シート部材Sは多様なやり方で作製することができる。
図5に示すように、それは、特にアルミニウム合金(例、標準的な5000系のAl/Mg合金)のストリップ(帯状板)1から、これをロール成形した後、切り離して、それぞれのハンプ13を持つ2つの部材Sを形成することにより得ることができる。
図5に示すように、それは、特にアルミニウム合金(例、標準的な5000系のAl/Mg合金)のストリップ(帯状板)1から、これをロール成形した後、切り離して、それぞれのハンプ13を持つ2つの部材Sを形成することにより得ることができる。
その後、この部材Sを、予め湾曲させてから、これを受け入れるように機械加工されているホイール前面部FAに突き当たるように支持リブNS上に装着した後、図6に示すように、部材の両端がS3でぶつかる場所で両端を溶接する。
変更例においては、シート部材Sは、例えば、切断材、型成形品または押出成形品から作製することができる。起伏形状を全く付与していない適当な幅および厚みの金属板を使用し、これをホイールの残りの部分に溶接した後で、機械加工により所望の起伏形状を付与することも可能である。
ホイールのスタイルおよびデザイン、特に欧州タイヤ・リム技術協会(ETRTO,European Tire and Rim Technical Organization)のような組織により発表されるような標準的なホイールプロファイルに適応可能なスタイルおよびデザイン、に付随する制約のために、バルブ穴と付加部材Sに対する支持部との間に十分な鋳造材料を持つバルブ穴突出部を付与するのに十分な余地が残っていない場合には、該付加部材をバルブ穴突出部の両側で中断して、別のアセンブリ方法を与えるようにする必要がある。
添付図面の図6Aは〜6Eは、本発明のそのような実施形態を示す各種の図である。
このホイールの製造工程は次の通りである:ホイールを鋳造および旋削加工した後、特に図6Aおよび6Bに示すように、フライス削りによりミゾGAを形成する。このミゾは、バルブ穴TVを収容するバルブ穴突出部BTVで途切れていて、使用したフライスの半径に対応する2つの湾曲遷移表面STが残る。
このホイールの製造工程は次の通りである:ホイールを鋳造および旋削加工した後、特に図6Aおよび6Bに示すように、フライス削りによりミゾGAを形成する。このミゾは、バルブ穴TVを収容するバルブ穴突出部BTVで途切れていて、使用したフライスの半径に対応する2つの湾曲遷移表面STが残る。
図6Cは、このようにして得られたホイール(これにシート部材Sを取り付ける前)を示し、また鋳造により得られた支持リブNSも示す。
次いで、付加部材SをミゾGAに嵌め込んで溶接する。この溶接は、まず付加部材Sとホイール前面部との間の周辺溶接部S1により、次に、ミゾGAの遷移表面STのレベルにおいて(そこでは付加部材Sがこれらの表面に沿うように湾曲している)、付加部材Sの両端の端部溶接部SB1およびSB2により行われる。図4Bに示すように、この形態では、シート部材Sと支持リブNSのそれぞれとの間に別の溶接部S2を作製することもできる。図6Dでは、図面を単純化するため、溶接部の厚みは示されていないことがわかる。
次いで、付加部材SをミゾGAに嵌め込んで溶接する。この溶接は、まず付加部材Sとホイール前面部との間の周辺溶接部S1により、次に、ミゾGAの遷移表面STのレベルにおいて(そこでは付加部材Sがこれらの表面に沿うように湾曲している)、付加部材Sの両端の端部溶接部SB1およびSB2により行われる。図4Bに示すように、この形態では、シート部材Sと支持リブNSのそれぞれとの間に別の溶接部S2を作製することもできる。図6Dでは、図面を単純化するため、溶接部の厚みは示されていないことがわかる。
その後、図6Eに示すように(この図では、溶接部SB1およびSB2は、それらの真の厚みが非常に小さいことを考慮して、単に横断線として示されている)、片側のアウトボード側ハンプHEから反対側のアウトボード側フランジCEと一緒のアウトボード側シートAPEまでにわたって滑らかで連続した表面が得られるように、仕上げ機械加工を行う。
従って、この変更例では、バルブ穴用突出部BTVがその外側を付加部材Sが一周するのを阻止するような形状のものであっても、本発明に従って付加部材Sを使用することが可能となる。
リブNSは、例えば、図7に平面図で3個の中枠(チーク)を有する鋳型(金型)について示すように、鋳造に使用する鋳型の中枠により作製することが好ましい。この図はまた、常法により鋳型中枠のための3個の脱型軸を画成する軸A1,A2及びA3を示している。
別の変更例において、リブNSをシート部材Sと一体に作製することも可能である。すなわち、図8に示すように、例えば、加圧鋳造法によりシート部材を製造して平面状のシート部材ブランクを作製し、これを次いで湾曲させ、ホイールに装着してからそれに溶接する。
こうして得られたアセンブリを図9に示す。
この解決策は、リブNSを単一の工作要素を用いて作製し、従って、リブの製作手法が、幾何学的に再現性があり、かつリブを鋳型の中枠により製作する場合(特に、リブを2つの中枠間の接続部に形成する場合)に比べて不平衡(アンバランス)の統御により有利である、という利点を与える。
この解決策は、リブNSを単一の工作要素を用いて作製し、従って、リブの製作手法が、幾何学的に再現性があり、かつリブを鋳型の中枠により製作する場合(特に、リブを2つの中枠間の接続部に形成する場合)に比べて不平衡(アンバランス)の統御により有利である、という利点を与える。
これらの解決策の1変更例が図10に示されている。この変更例では、タイヤが所定位置にあって膨らんでいる時にシートAPEとして作用する領域APから離れて溶接を行うように配慮されているので、平溶接となるようにあまり厳密に統御しないですむ。
図4に関して上述したのと同じオプションを、図10の変更例にも適用することができる。
アルミニウムの溶接に使用する溶接法は好ましくは電子衝撃法であるが、タングステン不活性ガス(TIG)、金属不活性ガス(MIG)、またはレーザー法を単独でまたは組み合わせて使用することもできる。場合によっては、この組立て形態において、溶接後の付加部材Sに対してフル・マシニングパスを省略することを構想することも可能である。
アルミニウムの溶接に使用する溶接法は好ましくは電子衝撃法であるが、タングステン不活性ガス(TIG)、金属不活性ガス(MIG)、またはレーザー法を単独でまたは組み合わせて使用することもできる。場合によっては、この組立て形態において、溶接後の付加部材Sに対してフル・マシニングパスを省略することを構想することも可能である。
別の変更態様では、図11および12に関して説明するように、付加シート部材を有機材料製部材SMOの形態で、例えば、ガラス繊維充填ポリアミドPA66の型成形により作製することができる。この部材は次いでアルミニウムリムの周囲に相補的な形状で設けられたキャビティ内に装着され、ヒートシールにより組立てられる。この部材SMOは好ましくは略U字型断面を与え、このU字型断面の開いたキャビティはホイールの内側を向いていて、このキャビティを境にして、ハンプHEを形成し、場合によりタイヤシートの全部または一部も形成している半径方向に外側の部分と、面C1およびC2においてこのために形成されたキャビティに当たっている内側の部分とに分かれ、U字型の底部は面C3に横方向に当たっている。
有機材料ストリップSMOの両端は、1回だけ、さもなければ部材SMOの各セグメントをそのキャビティ内に押し下げるのをより容易にするように、ホイール内の各鋳型中枠と見当を合わせて、溶接して溶接部S3(図12)を形成することができる。このキャビティは、ホイールの本体部分を作製する作用をする鋳型中枠(この中枠は図11の表面C1およびC2に対応する)を用いることにより鋳造により直接得ることが好ましい。
部材SMOの有機材料の本体部分への接合は、タイヤがそのシートAPE上で移動してしまうことがある極端な運転条件下で空気が漏れ出さないよう確保するように気密に行われる。正常位置でのタイヤシート領域(図11のAP)は、アルミニウム製ホイールの本体部分上に、または部材SMO上に、あるいはその両方にまたがって位置することができる。いずれにしても、部材SMOは、可能な最高のシール性を得るように、アルミニウム製本体部分に部材SMOの面C1,C2およびC3を介して接合されることが好ましい。
次に、より具体的には付加部材Sが湾曲した金属ストリップ(帯状片)である場合に適用できる、本発明の異なる変更態様を図13〜16を参照して説明する。
図13の変更例では、付加部材Sのための半径方向支持部が、ホイールの本体部分の鋳造中に単一の連続円周方向支持リブNSCを付与することにより設けられる。ここで、かかるリブの作製は鋳型の設計や鋳込みおよび脱型作業への大きな混乱を生じないことは認められよう。重量減少用キャビティAMが、リブNSCとアウトボード側フランジゾーンCEとの間に形成されている。
図13の変更例では、付加部材Sのための半径方向支持部が、ホイールの本体部分の鋳造中に単一の連続円周方向支持リブNSCを付与することにより設けられる。ここで、かかるリブの作製は鋳型の設計や鋳込みおよび脱型作業への大きな混乱を生じないことは認められよう。重量減少用キャビティAMが、リブNSCとアウトボード側フランジゾーンCEとの間に形成されている。
付加部材Sは、まずリブNSCに、および/または次にアウトボード側フランジCEから引っ込んでいる本体部分の面に溶接される。
これら2つの溶接部の少なくとも一方は、極端な運転条件下でタイヤのビードが横方向に動いた時の圧低下を避けるために気密に溶接されている。例えば、アウトボード側フランジゾーンCEに接する溶接部を連続的に溶接する一方で、リブNSCへの溶接部は、場合によりハンプHEを介して(それがひどく厚くない場合)、例えばスポット溶接により不連続に溶接する。
これら2つの溶接部の少なくとも一方は、極端な運転条件下でタイヤのビードが横方向に動いた時の圧低下を避けるために気密に溶接されている。例えば、アウトボード側フランジゾーンCEに接する溶接部を連続的に溶接する一方で、リブNSCへの溶接部は、場合によりハンプHEを介して(それがひどく厚くない場合)、例えばスポット溶接により不連続に溶接する。
バルブ穴の形状に関しては、溶接を連続的かつ気密となるようにする場所に応じて各種の手法が考えられる。前段落において説明した例では、バルブはフランジCE付近でホイールの前面部の壁面に装着されうるので、空気が連続リブNSCを通って流れることができるように穴が設けられる。
図14は、アウトボード側フランジCEから引っ込んでいる本体部分の表面に型成形により形成されているショルダEPによってシート部材Sの配置が容易になっているこの変更例の実施態様を示す。
図15は、ホイールをさらに一層軽量化するように、円周方向支持リブNSCとホイール前面部に隣接する壁面との間に位置する凹部AMから機械加工により(好ましくは旋削により)余分な材料AM’を除去することによりホイールの本体部分の重量のさらなる低減を達成したこの変更例の実施態様を示す。
図13〜15の形態において、本発明のホイールの最終形状は、CE,APE,HE,S,NSC,およびCJのゾーンにおいてタイヤキャビティを除いて従来のホイールの形状と全く同一であるか、少なくとも非常に似ていることに気づくことができる。これは、タイヤの装着を従来の1ピース型ホイールと同じ条件下で行うことができることを意味する。
最後に、図16は、付加部材Sがホイールと一緒に鋳造される特定の態様を示す。より正確には、ホイールを形成するための鋳型キャビティに、付加部材Sを形成するためのキャビティが、付加部材が上述した位置に溶接された時にそれが有するべき直径に近い直径の環状ストリップの形態で併設されている。この付加部材Sのためのキャビティは、アウトボード側フランジCEのゾーンに隣接して配置される。
有利には、ストリップSは、溶接のための準備として機械加工された後に、ホイールの残りから分離される。付加部材Sからホイール自体をより容易に分離することができるように、狭い切断ゾーンZDを鋳型キャビティによって画成することができる。
切り離した後、その直径をより小さくする必要があることを考慮して、必要により付加部材用ストリップの円周方向長さを調整することができる。その後、ストリップを上述したように支持部上に配置し、連続的かつ気密に所定位置に溶接する。
この解決策は、付加部材Sを得るコスト、従ってホイール全体の総コストの低減を可能にする。また、ホイール自体と付加部材に同じ材料を使用するため、溶接の問題を単純化することができる。
ここで、ホイールの鋳造操作中の付加部材Sを得るためのこの方法は、上述した各種支持部形状のいずれでも実施できることに留意されたい。
さらに、型成形の目的にとって、付加部材Sのホイールの本体部分に対する位置は、アウトボード側フランジCEの近く以外の位置(例えば、インボード側フランジCIの近くの位置)とすることもできる。
さらに、型成形の目的にとって、付加部材Sのホイールの本体部分に対する位置は、アウトボード側フランジCEの近く以外の位置(例えば、インボード側フランジCIの近くの位置)とすることもできる。
上の全ての例において、ホイールの1ピース本体部分(ハブ、前面部、深底リム、およびインボード側のタイヤシート配置要素CI,APE,およびHI)は、単一のアルミニウム部材の鋳造と機械加工により作製され(前面部の未処理表面、シート部Sの下側の凹部AM、およびリブNSや後面部のポケットのような隣接配置要素を別にして)、従って優れた寸法制御性が確保され、不平衡および半径方向ランアウトを最小限にすることができることに留意されたい。
ホイールが正常運転の状態にある間は、ホイールの本体部分と付加部材との間の溶接部には大きな機械力が通過せず、従って、図3に示すようなホイールの作製の場合に比べて、溶接の制御をあまり厳密にしなくてもよいことに留意されたい。
また、ホイールの本体部分に作られるポケットが直接鋳造により得られるので、ホイールの製造がより容易となり、特に体積が大きく、ホイールを1ピース鋳造物として製造する時にミクロ収縮を受け易いゾーン(図1BのゾーンA)ができるのを避けることが可能となる。
本発明のホイールは、安価な材料、すなわち、
・鋳造用軽合金、
・有機材料、および
・適当であれば、非常に少量の鍛造材料、
を用いることができる。
・鋳造用軽合金、
・有機材料、および
・適当であれば、非常に少量の鍛造材料、
を用いることができる。
一般に、本発明は、最大限の重量低減を、図1BのゾーンAにおける機械加工により、または好ましくはホイールの鋳造時に直接行うことにより可能とし、従って、固化を生じさせながらホイールを供給するのをより容易にし、かつアームの厚みを低減させることを可能にする。
変更例にあっては、鍛造または鋳造−鍛造のような他の手法により(恐らくはシート部材Sの取付け前に熱処理を実施して)ホイールの本体部分を製造することも全く可能である。
上述したように、シート部材Sは、単一の部材または複数部材として、鋳造品、シート、または好ましくは最初は直線状で組み込み前に湾曲されるセクション(切断)部材を用いて製造することができる。シート部材の材料は、金属、合成材料、または複合材料とすることができる。
もちろん、当業者であれば、本発明に多くの変更および修正を加えることができる。
Claims (26)
- ・前面部(FA)とリム(CJ)の実質部分とを構成し、かつ前面部とは反対側に第1のタイヤシート用の第1のシート形状部(CI,API、HI)を備える1ピース型の本体部分;ならびに
・前面部の側に第2のタイヤシート用の第2のシート形状部の少なくとも一部(HE;HE,APE)を備えている、本体部分に連続的かつ気密に取付けられた、環状の付加部材(S;SMO)
を組み合わせて備えることを特徴とする、自動車ホイール。 - 第2のタイヤシート用の第2のシート形状部が、本体部分に形成されたリムフランジ(CE)と、付加部材(S;SMO)に形成された脱落防止用ハンプ(HE)、とを含むことを特徴とする、請求項1に記載のホイール。
- 第2のシート形状部のリムフランジ(CE)に隣接して、正常走行位置でのタイヤ用シートゾーン(APE)がホイールの本体部分に形成されていることを特徴とする、請求項2に記載のホイール。
- 第2のシート形状部のリムフランジ(CE)に隣接して、正常走行位置でのタイヤ用シートゾーン(APE)が付加部材(S)に形成されていることを特徴とする、請求項2に記載のホイール。
- 第2のシート形状部のリムフランジ(CE)に隣接して、正常走行位置でのタイヤ用シートゾーン(APE)がホイールの本体部分および付加部材の両方に形成されていることを特徴とする、請求項3に記載のホイール。
- 付加部材(S;SMO)のレベルより内部にキャビティ(AM;AMO)が形成されていることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項に記載のホイール。
- キャビティ(AM)が本体部分と付加部材(S)との間に形成されていることを特徴とする、請求項6記載のホイール。
- キャビティ(AMO)が付加部材(SMO)の内部に形成されていることを特徴とする、請求項6記載のホイール。
- 付加部材(S;SMO)が単一部材として製作されていることを特徴とする、請求項1〜9のいずれか1項に記載のホイール。
- 付加部材(S;SMO)が一体に締結された複数の部材から構成されていることを特徴とする、請求項1〜8のいずれか1項に記載のホイール。
- 付加部材(S;SMO)が、金属およびそれらの合金、合成材料、ならびに複合材料よりなる群から選ばれた材料から構成されていることを特徴とする、請求項1〜10のいずれか1項に記載のホイール。
- 付加部材(S)のための局所支持部(NS)を備えることを特徴とする、請求項1〜11のいずれか1項に記載のホイール。
- 支持部(NS)が付加部材(S)と一体に製作されていることを特徴とする、請求項12に記載のホイール。
- 付加部材のための連続した環状支持部を備えることを特徴とする、請求項1〜11のいずれか1項に記載のホイール。
- 環状支持部が本質的にホイールの本体部分と一体に型成形されていることを特徴とする、請求項14に記載のホイール。
- 連続環状支持部が、ホイールの本体部分に属する前面リムフランジから軸方向にオフセットして、略半径方向外向きに向かっていることを特徴とする、請求項15に記載のホイール。
- ホイールの周方向において、付加部材(S)がバルブ穴用突出部(BTV)で途切れていることを特徴とする、請求項1〜16のいずれか1項に記載のホイール。
- 下記工程を含むことを特徴とする、自動車ホイールの製造方法:
a)前面部(FA)とホイールリム(CJ)の実質部分とを形成し、かつ第1のタイヤシート用の第1のシート形状部(CI,API、HI)を備える本体部分を単一部材として形成する工程;および
b)第2のタイヤシート用の第2のシート形状部の少なくとも一部(HE;HE,APE)を含んでいる環状付加部材(S;SMO)を本体部分に連続的かつ気密に取付けて固定する工程。 - 工程a)が、軽合金の鋳造と、その後の鋳造品の一部領域の機械加工により行われることを特徴とする、請求項18に記載の方法。
- 工程b)の前に、付加部材を湾曲によって成形することを特徴とする、請求項18または19に記載の方法。
- 該環状部材が金属から製作され、本体部分に溶接によって固定されることを特徴とする、請求項18〜20のいずれか1項に記載の方法。
- 該環状部材を溶接する工程の後に、その少なくとも一部を機械加工することを特徴とする、請求項18〜21のいずれか1項に記載の方法。
- 該環状部材が下記工程により得られることを特徴とする請求項21に記載の方法:
・該環状部材をホイールの本体部分と一緒に単一の鋳型キャビティ内で鋳造し、そして
・鋳型から取り出した後に該環状部材を該本体部分から分離する。 - 鋳型キャビティが、ホイールの本体部分を画成する主要領域と環状部材を画成する領域との間に狭い切断ゾーンを画成していることを特徴とする、請求項23に記載の方法。
- 環状部材が有機または複合材料から製作され、本体部分に接着剤によって固定されることを特徴とする、請求項18〜20のいずれか1項に記載の方法。
- 環状部材が両端を溶着することにより閉ループ状に形成されることを特徴とする、請求項25に記載の方法。
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