JP2008087689A

JP2008087689A - 自動車用ホイール

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Publication number: JP2008087689A
Application number: JP2006272501A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Hisayoshi; 孝行久芳; Masaru Sano; 勝佐野
Original assignee: RINTEKKUSU KK
Current assignee: RINTEKKUSU KK
Priority date: 2006-10-04
Filing date: 2006-10-04
Publication date: 2008-04-17
Anticipated expiration: 2026-10-04
Also published as: JP4682114B2

Abstract

【課題】軽量化およびブレーキスペース確保が可能ホイールの提供
【解決手段】ディスク０３０と、圧延鋼板を素材とするリム０２０とを有し、リム０２０は、第１のフランジ０４０Ａ、第１のビードシート０５Ａ、レッジ０６０、第１のサイドウォール０７Ａ、ドロップ０８０、第２のサイドウォール０７Ｂ、第２のビードシート０５Ｂおよび第２のフランジ０４Ｂを有する。そして、例えば、第１のビードシート０５Ａの内面にリム０２０の軸心を含む断面においてリム０２０軸心と平行な線分で表されるジョイント面１１０を有し、ディスク０３０のフランジ１２０の外周部がジョイント面１１０に接合されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車用ホイールに係り、特に、大型バス、大型トラックなどの大型自動車用ホイールに関する。

自動車に用いられるホイールは、通常、タイヤが組み付けられるリムと、車体に取り付けられるディスクとで構成される。ホイールは、自動車の操縦安定性、駆動・制御性能、乗り心地などに影響を与えるため、十分な強度を有すること、軽量であることなど、様々な性能が求められる。リムおよびディスクで構成される空間は、ブレーキスペースとなるが、近年、制動力の更なる向上が求められており、ブレーキスペースを十分に確保し、ブレーキ形状の設計自由度を高めたいという要求もある。

図３は、自動車用ホイールのリムの断面図であり、図４〜６は、自動車用ホイールの例を示す一部断面図である。

図３および４に示すように、従来の自動車用ホイールのリム０２２は、例えば、第１のフランジ０４Ａ、第１のビードシート（「短尺ビードシート」とも呼ばれる。）０５Ａ、レッジ０６０、第１のサイドウォール０７Ａ、ドロップ０８０、第２のサイドウォール０７Ｂ、第２のビードシート（「長尺ビードシート」とも呼ばれる。）０５Ｂおよび第２のフランジ０４Ｂで構成されている。

このリム０２２としては、通常、コイル状に巻き取られた均一厚さの圧延鋼板が用いられ、この鋼板をロール成形により、各部位の形状が形成される。

図４に示すように、従来の自動車用ホイール０１２は、例えば、ディスク０３２のフランジがリム０２２のドロップ０８０の内面に取り付けられたものである。その他、図５に示すように、ディスク０３３のフランジがリム０２２のレッジ０６０に取り付けられた自動車用ホイール０１３もある。なお、これらの自動車用ホイールは、オフセット同一の条件で製造されるものである。

図５に示す自動車用ホイール０１３は、オフセット同一の条件下では、図４に示す自動車用ホイール０１２より、ディスクのフランジを小さくできるので、軽量であり、しかも、リムの内面側の空間が大きくなるため、ブレーキスペースが大きくなる。

なお、ディスク０３２のフランジとリム０２２のドロップ０８０との接合およびディスク０３３のフランジとリム０２２のレッジ０６０との接合は、通常、全周溶接または間欠溶接によりなされる。

特許文献１には、均一厚さの鋼板から製造されたリムを用いる自動車用ホイールとして、「ドロップセンターリムの内側ビードシート部にディスク外周端部を嵌合させ、前記内側ビードシート部と前記ディスク外周端部を溶接組付けした構造の自動車用ホイールにおいて前記ディスクは外周端部にホイールの軸方向に向かって落ち込屈曲部を形成したことを特徴とする自動車用ホイール。」が開示されている。

特許文献２には、形鋼を用いるなどして、リム各部の厚さを変更したリムとして、「フランジ部、ディスク嵌合部、ドロップ部、ビードシート部、サイドウォール部からなる大中型チューブレスホイール用リムにおいて、ディスク嵌合部の板厚を１とした場合、フランジ部は１．０〜１．２、ドロップ部は０．８１〜０．９２、ビードシート部は０．６９〜０．７３、サイドウォール部は０．７〜０．７５の板厚比率で構成したことを特徴とする大中型チューブレスホイール用リム。」が開示されている。

特許文献３には、「圧延形鋼を素材として、フランジ部Ａ、ショートビードシート部、前記フランジ部Ａとショートビードシート部が交差する部分の軸方向外側に形成されたリム軸芯と直交する方向に延びるリムフランジ平坦面および前記部分の半径方向内側に形成されたリム軸芯と平行する方向に延びるビードシート垂直面を有する厚肉アンギュラー部、サイドウォール部Ａ、ドロップ部、サイドウォール部Ｂ、レッジ部、ロングビードシート部、フランジ部Ｂ、前記フランジ部Ｂとロングビードシート部が交差する部分の軸方向外側に形成されたリム軸芯と直交する方向に延びるリムフランジ平坦面および前記部分の半径方向内側に形成されたリム軸芯と平行する方向に延びるビードシート垂直面を有する薄肉アンギュラー部からなるリムであり、前記リムの厚肉アンギュラー部の板厚を薄肉アンギュラー部の板厚よりも肉厚に形成するとともに、厚肉アンギュラー部のビードシート垂直面の長さを薄肉アンギュラー部のビードシート垂直面の長さよりも長く形成し、前記厚肉アンギュラー部のビードシート垂直面にディスク外周部を嵌合させ、前記ビードシート垂直面とディスク外周端部を溶接接合した大型自動車用ホイール。」が開示されている。

図６には、特許文献３に開示されたホイールの形状を示すが、このホイールは、アンギュラー部０９Ａ、０９Ｂを有し、アンギュラー部０９Ａにディスクを取り付けることとしている。

特開平１０−２９７２０１号公報特開平１１−５９１０７号公報特開平１１−２７８００１号公報

特許文献１に開示されたホイールは、例えば、特許文献１の図２に示されるように、リムとディスクとの溶接が不十分であり、亀裂などが生じやすく、自動車用ホイールとして十分な強度が得られない。また、特許文献２および３に開示されたリムのように、形鋼を用いるのでは、形鋼の成形にコストを要すること、リムを管状に成形接合するために特殊な装置を要すること、溶接後の余盛部は従来と異なるトリミング工程が必要となることなど、多額の費用が必要となる。また、そのような装置では、ホイール形状の設計変更に柔軟に対応するのが困難となる。

本発明は、これらの問題を解決するためになされたものであり、均一板厚の圧延コイルからリムを製造することを前提とし、軽量で、しかも、ブレーキスペースの確保を可能とした自動車用ホイールの提供を目的とする。

本発明は、以下の（１）〜（３）に示す大型自動車用ホイールを要旨とする。

（１）ディスクと、均一板厚の圧延鋼板を素材とするリムとを有する自動車用ホイールであって、リムは、第１のフランジ、第１のビードシート、レッジ、第１のサイドウォール、ドロップ、第２のサイドウォール、第２のビードシートおよび第２のフランジを有し、第１および／または第２のビードシートの内面には、リム軸心を含む断面においてリム軸心と平行な線分で表されるジョイント面を有し、ディスクのフランジ外周部がジョイント面に接合されていることを特徴とする自動車用ホイール。

（２）ジョイント面の外周面には巻附体を有し、巻附体が、第１のフランジと第１のサイドウォールとの間および／または第２のフランジおよびレッジの間に、テーパ面を形成していることを特徴とする上記（１）に記載の自動車用ホイール。

（３）巻附体が、耐熱性合成樹脂により構成されていることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の自動車用ホイール。

本発明によれば、均一板厚の圧延コイルから製造されたリムにもかかわらず、オフセットを変えることなく、ディスク側壁長さを短くできるので、大幅な軽量化およびブレーキスペース確保が可能となる。その結果、設計の自由度の大きい大型自動車用ホイールが得られる。

図１および２は、本発明の自動車用ホイールを例示した模式図である。

図１に示すように、本発明の自動車用ホイール０１０は、ディスク０３０と、圧延鋼板を素材とするリム０２０とを有する。また、リム０２０は、第１のフランジ０４Ａ、第１のビードシート０５Ａ、レッジ０６０、第１のサイドウォール０７Ａ、ドロップ０８０、第２のサイドウォール０７Ｂ、第２のビードシート０５Ｂおよび第２のフランジ０４Ｂを有する。そして、図１に示す例では、第１のビードシート０５Ａの内面にリム０２０の軸心を含む断面においてリム０２０軸心と平行な線分で表されるジョイント面１１０を有し、ディスク０３０のフランジ１２０の外周部がジョイント面１１０に接合されている。

なお、図１に示す断面図では、ジョイント面１１０とレッジ０６０とが同一線上に表されているが、このような形状に限定されない。例えば、ジョイント面１１０とレッジ０６０との間に段差が設けられていてもよい。

図２に示す例では、本発明の自動車用ホイール０１１のリム０２１の第２のビードシート０５Ｂの内面にジョイント面１１１が設けられている。上記の例と同様に、ディスク０３１のフランジ１２１の外周部がジョイント面１１１に接合されている。

本発明の自動車用ホイール０１０、０１１のリム０２０、０２１は、いずれも均一板厚の圧延鋼板を素材とし、この圧延鋼板を管状に成形した後ロールフォーミングにより製造される。ここで、均一板厚の圧延鋼板とは、圧延鋼板幅方向の両端部、１／４、１／２および３／４の合計５カ所についてレーザ変位センサ、マイクロメータ等によって板厚を測定したとき、（最大厚さ−最小厚さ）／最大厚さ×１００が５％以下である圧延鋼板を意味する。

本発明のホイールに用いられるリムは、圧延鋼板を用いる点で、特許文献２および３に開示された形鋼を用いるリムよりも安価で、かつ容易に製造することができる。また、本発明のホイールは、均一厚さの圧延鋼板を用いる図４および５に示したホイールよりも、同一オフセットでも、ディスクのフランジの長さが短くなり、大幅な軽量化が達成される。また、ブレーキスペースを大きく取ることができる。更に、本発明のホイールにおけるリムとディスクとの接合は、図６に示したホイールよりも広い面で行われるため、接合強度が不十分となることはない。

ここで、リムのビードシート０５Ａ、０５Ｂは、タイヤのビードシートと近似した形状となるように設計されている。これにより、充填される空気圧が維持される。従って、図１に示す例ではジョイント面１１０の外周側に、本来のビードシート０５Ａと同様な形状の巻附体１００を装着することが望ましい。図２に示す例では、ジョイント面１１１の外周側に、本来のビードシート０５Ｂと同様な形状の巻附体１０１を装着するのが望ましい。これにより、エア漏れをより確実に防止できる。

なお、本来のビードシートとは、ユーザーから要求されるホイールのビードシートの形状を意味し、典型的には、１５°±１°のテーパ角を有する形状である。

巻附体の材質は、特に制限はないが、例えば、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン樹脂（ＰＥ）、ＡＢＳ樹脂等の熱可塑性樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等のガラス繊維強化型樹脂、炭素繊維強化型の熱可塑性樹脂等のプラスチック、ゴム、スチール、アルミ、アルミ合金、マグネシウム、マグネシウム合金などの金属を用いることができる。特に、安価で比重が小さく熱変形抵抗の高い耐熱性合成樹脂を用いるのが望ましい。ただし、大型自動車用ホイール等の質量が大きいホイールでは、金属製の巻附体であっても２〜３％の重量増程度に収まり大きな問題とはならない。

巻附体の取り付け方法には、特に制約はないが、例えば、下記の方法を採用することができる。

プラスチック製の巻附体の場合には、例えば、（１）半割した巻附体（半円状の巻附体）を作製し、これをリム周方向に取り付けた後、超音波溶着、熱による溶着などにより固定する方法、（２）リムの巻附体装着面に接着剤を塗布し、半割りした巻附体を固定する方法、（３）金型をリムに取り付け樹脂を射出成形して、シームレスの巻附体を装着する方法などを採用することができる。また、巻附体接合は、巻附体の一端に穿孔部、他端に突起部を設け、リムに巻きつけた後に突起部と穿孔部とを篏合させ、その後、熱処理により篏合部を一体化させる方法を採用することもできる。

ゴム製の巻附体の場合には、上記の方法のほか、（１）ゴムの素材を溶融させ、リム型に流し込み、固化させて装着する方法、（２）ゴムリングを用意して、それを接着剤で固定する方法などを採用することができる。

スチール等の金属材料の場合には、ロール圧延などにより半割形状の巻附体を作製し、これをスポット溶接などにより固定する方法などを採用することができる。非鉄金属の場合には、（１）ロール圧延などにより半割形状の巻附体を作製し、これをＴＩＧ溶接法等の溶融溶接法にて固定する方法、（２）半割形状の巻附体を接着剤にて固定する方法などを採用することができる。

その他、金属製の巻附体の場合には、陥没部を肉盛溶接により埋める方法を採用することができる。溶接方法としては、例えば、ＴＩＧ溶接、プラズマ溶接、レーザ溶接法、コールドワイヤーまたはホットワイヤーを送給し、肉盛溶接するＭＡＧ溶接法、サブマージアーク溶接法等の溶接法を用いることができる。

巻附体は、例えば、内周部に３箇所以上の切り込みが入れられており、リム径より拡径が可能な仕組みとしてもよい。

リム素材として、肉厚６ｍｍのＪＩＳＳＡＰＨ４４０熱延鋼板、ディスク素材として板厚１２ｍｍのＪＩＳＳＡＰＨ４４０熱延鋼板を用意した。リム素材については、管状に成形した後、ロールフォーミングにより図２、図４および図５に示す断面形状のリムに成形した。一方、ディスク素材については、ＳＡＰＨ４４０の熱延鋼板を丸形状にブランキングして、スピニング加工により図２、図４および図５に示す断面形状のディスクに成形した。

それぞれのリムおよびディスクを全周溶接により組み付け、図２、図４および図５に示す断面形状のホイールを作製した。なお、ホイールのサイズは、いずれも外径１９．５インチ（４９．５３ｃｍ）、リム幅６．７５インチ（１７．１５ｃｍ）とした。図２、図４および図５に示す断面形状のホイールを、それぞれ、本発明例、比較例１および比較例２とする。

本発明例では、リム外周面に１５°のテーパ角を有するポリプロピレン樹脂製の巻附体を装着させた。

上記の各ホイールについて、質量およびブレーキ設計自由度を測定した。なお、ブレーキ設計自由度は、比較例２または比較例１のホイールに搭載できる最大のブレーキキャリパーの断面積を基準とし、本発明例のホイールに搭載できる最大のブレーキキャリパーの断面積の割合を求めた。

測定の結果、質量は、本発明例が２６．７ｋｇ、比較例１が３１．８ｋｇ、比較例２が３０．２ｋｇであった。本発明例では、比較例１に対して約１６％、比較例２に対して約１２％の軽量化が実現できた。また、本発明例のブレーキ設計自由度は、比較例１に対して約１．０９倍、比較例２に対して約１．１４倍であった。

本発明の自動車用ホイールを例示した模式図本発明の他の例に係る自動車用ホイール示した模式図自動車用ホイールのリムの断面図従来の自動車用ホイールの例を示す一部断面図従来の自動車用ホイールの他の例を示す一部断面図特許文献３に開示されたホイールの形状の模式図

符号の説明

０１０、０１１．本発明のホイール
０１２、０１３、０１４．従来のホイール
０２０、０２１．本発明のリム
０２２、０２３．従来のリム
０３０、０３１．本発明のディスク
０３２、０３３、０３４．従来のディスク
０４Ａ．第１のフランジ
０４Ｂ．第２のフランジ
０５Ａ．第１のビードシート
０５Ｂ．第２のビードシート
０６０．レッジ
０７Ａ．第１のサイドウォール
０７Ｂ．第２のサイドウォール
０８０．ドロップ
０９Ａ、０９Ｂ．アンギュラー部
１００、１０１．巻附体
１１０、１１１．ジョイント面
１２０、１２１．ディスクのフランジ

Claims

ディスクと、均一板厚の圧延鋼板を素材とするリムとを有する自動車用ホイールであって、リムは、第１のフランジ、第１のビードシート、レッジ、第１のサイドウォール、ドロップ、第２のサイドウォール、第２のビードシートおよび第２のフランジを有し、第１または第２のビードシートの内面には、リム軸心を含む断面においてリム軸心と平行な線分で表されるジョイント面を有し、ディスクのフランジ外周部がジョイント面に接合されていることを特徴とする自動車用ホイール。
ジョイント面の外周面には、第１のフランジと第１のサイドウォールとの間または第２のフランジとレッジとの間にテーパ面を形成する巻附体を有することを特徴とする請求項１に記載の自動車用ホイール。
巻附体が、耐熱性合成樹脂により構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の自動車用ホイール。