JP2008137562A

JP2008137562A - 車両用ホイール

Info

Publication number: JP2008137562A
Application number: JP2006327729A
Authority: JP
Inventors: Katsunori Yoshimura; 勝則吉村
Original assignee: Washi Kosan Co Ltd
Current assignee: Washi Kosan Co Ltd
Priority date: 2006-12-05
Filing date: 2006-12-05
Publication date: 2008-06-19

Abstract

【課題】ホイールの重量増を可能な限り抑えつつ、リム部におけるリムフランジ部及びビードシート部、特にインナーリムフランジ部の強度を高めた構造の車両用ホイールを提供すること。
【解決手段】筒状のリム部を有する車両用ホイールであって、リム部の両端の環状のリムフランジのうち、少なくとも一端のリムフランジ内径部が、ビードシート部内周面よりリム径中心方向に張り出して形成する。このように張り出して形成することにより、特にリム径方向の衝撃に対して効率的にリムフランジ部を強化することができ、強化のためのホイールの重量増を抑制することができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、車両用ホイール、特に耐変形性を求められるレース用車輌のホイールに関する。

車両用ホイールは、一般に耐衝撃性や耐疲労性に優れたものであることが要求され、従来から鉄、アルミニウム、マグネシウム等金属製のホイールが製造されている。近年においては、車両の操縦安定性や燃費向上の観点から軽量化が求められ、アルミニウム合金やマグネシウム合金が多用されており、最近ではカーボンファイバーリムが採用されたホイールも実用化されるようになった。

ここで一般的なホイールについて説明する。図１（ａ）は一体型のホイールをその回転軸を含む面で切断した断面図である。図１（ｂ）は同様に、組立型２ピースホイールをその回転軸で含む面で切断した断面図である。これらホイールは図示しないタイヤをはめ込む筒状のリム部１と、リム部１の両端にあり、タイヤの脱落を防ぐアウターリムフランジ部２及びインナーリムフランジ部３、車体への取付部とホイールデザインを有するディスク部４、及び図１（ｂ）の組立型２ピースホイールにおいては、筒状リム部１とディスク部４を締結する複数のボルト５で構成されている。アウターリムフランジ部２はホイールが車両に取り付けられた時、ディスク部４と共に車体の外側に位置し、一方インナーリムフランジ部３は車体の内側に位置する。

車両用ホイールは走行中、障害物、縁石或いは車止め等、更にレース車用ホイールにおいては、他の車両、タイヤバリヤー、段差あるいは岩石等に衝突することによりタイヤを通じて衝撃が伝わり変形する。特に、ディスク部４で補強されているアウターリムフランジ部２と比較して、インナーリムフランジ部３は著しく変形し、場合によっては破断してタイヤから空気が抜け、走行不能におちいる場合もある。又、インナーリムフランジ部３は車体の内側に位置している為、車体外側から変形の状況が見づらく走行中に突然破断してその車両の使用者及び周辺を走行中の車両にも危害を与えるおそれがあった。

このような背景から、特にインナーリムフランジ部３及びそれらに連結するインナーリムビードシート部７の強度を高めた車両用ホイールが望まれていた。特許文献１には折り返して形成した二重構造部からなるリムフランジ部を備えたリムが開示されている。この肉厚なリムフランジ構造により確かに強度は増すが、変形を引き起こす主原因のベクトルであるリム径方向の衝撃に対しては効率的な構造とはいえず、軽量化が求められるホイールにおいては、可能な限り重量増を抑制して強度を増す必要がある。
特開２００３−２３６６３８号公報

本発明が解決しようとする課題は、ホイールの重量増を可能な限り抑えつつ、リム部におけるリムフランジ部及びビードシート部、特にインナーリムフランジ部の強度を高めた構造の車両用ホイールを提供することである。

上記目的を達成する為に、本発明は筒状のリム部を有する車両用ホイールであって、リム部の両端の環状のリムフランジのうち、少なくとも一端のリムフランジ内径部が、ビードシート部内周面よりリム径中心方向に張り出して形成されていることを特徴とする。このように張り出して形成することにより、特にリム径方向の衝撃に対して効率的にリムフランジ部を強化することができ、強化のためのホイールの重量増を抑制することができる。

車両用ホイールの形態は、ディスク部とリム部が一体成形された一体型ホイールやディスク部とリム部を組み立てて成形する組立型ホイール等、いかなる形態をとっても構わない。組立型ホイールはディスク部及び一体型のリム部を結合して成形する２ピースホイールと、ディスク部、アウターリム部及びインナーリム部の３つの部品を結合して成形する３ピールホイールに分類されるが、いずれにおいても本発明は有効である。

また、本発明の車両用ホイールの素材は、アルミニウム合金、マグネシウム合金又はカーボンファイバー等、軽量素材であることが好ましい。

本発明の車両用ホイールによると、衝撃を受けることが多いリムフランジ部及びビードシート部の強度を増すことができ、ホイール変形による車両走行の危険性を軽減することができる。しかも、強度を増すための構造による重量増を抑制することができる。

本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。

図２は従来の車両用ホイールのインナーリムフランジ部３、インナーリムビードシート部内周面６、インナーリムビードシート部７及びハンプ８を表す。図３はハンプ８から深さＤ、角度θ°をもってリム径中心方向にリム部がドロップしている、いわゆるインナーリムドロップタイプの従来の車両用ホイールのリム形状を表す。尚、このドロップした形状は何もインナーリムに限った事ではなく、アウターリムにも当然適用されている。又図３のインナーリムドロップタイプにおいてはドロップ深さＤと角度θ°は自由に設定できるが、インナーリム側からタイヤを組み付けるリバースリムの場合は、ドロップ深さＤと角度θ°はタイヤ組付けに支障のない数値に設定する必要がある。

図４は、本発明の車両用ホイールのインナーリムフランジ部の断面形状の一例を示す。インナーリムフランジ内径部１１は従来形状を示す２点鎖線９を超えて、インナーリムビードシート部内周面６よりリム径中心方向に張り出し部１０を形成している。その張り出し寸法をリム径方向にｈ１、ホイール回転軸方向にｂで示している。車両用ホイールは走行中はタイヤを介して、主として矢印Ｆｒで示すリム径方向の荷重とホイール回転軸方向の荷重Ｆａを受けるが、インナーリムの変形や破損は殆どがリム径方向の荷重又は衝撃Ｆｒによるものが大きいので、いかにＦｒに耐える形状にインナーリムフランジ部３を形成するかがポイントとなる。直径方向の荷重Ｆｒの作用点はインナーリムビードシート部７であるが、ビードシートはホイール回転軸方向に幅が広くこの部分全体を厚くすることはホイールの軽量化には逆行して望ましい方法とは言えないので、本発明においてはビードシートと一体的に形成されるリムフランジを補強している。インナーリムフランジ部３のＦｒ方向荷重に対する強度はこの部分の断面係数Ｚで表され、この部分を略長方形の断面とし、リムフランジの厚さを図のようにＢ、ｂ高さをＨ、ｈとして断面係数を求めると、
従来のインナーリムフランジ部の断面係数Ｚ_１は下記式

で表され、本発明のインナーリムフランジ部の断面係数Ｚ_２は下記式

で表される。
ここで、例えば、Ｂ＝１３．５ｍｍ、ｈ＝２２ｍｍ、Ｈ＝２８ｍｍとすれば、従来のインナーリムフランジ部の断面係数Ｚ_１は１，０８９ｍｍ^３となり、本発明のインナーリムフランジ部の断面係数Ｚ_２は１，７６４ｍｍ^３となり、即ち約６２％も強度が上昇する。一方、例えばビードシート径が１８”でリム幅が８”の一体型のアルミ合金製ホイールの場合の張り出し部１０による重量増を、この張り出し部高さｈ_１を６ｍｍ（Ｈ＝２８ｍｍに相当）、巾をＢ＝ｂ＝１３．５ｍｍ、アルミ合金の比重を２．７として求めると、約３００ｇになるが、このクラスのホイールの重量は鋳造製か鍛造製か、更にデザインにより大きく変動するが、約９ｋｇから１４ｋｇ位であると予測されるので、ホイール全体重量の約２〜３％のみの重量増で約６２％のインナーリムフランジ部の強度アップができることとなる。

図５はインナーリムドロップタイプの場合の本発明の車両用ホイールの断面形状の一例を示す。インナーリムドロップタイプは元々Ｆｒに対抗する為、又は前述のリバースリム採用の為に考えられた形状であるが、この場合は、ホイール回転軸方向の荷重Ｆａに対して耐変形性が図４のスタンダードタイプインナーフランジ部形状に対して劣るのが欠点で、使用目的に応じてドロップの深さＤとその角度θ°を変化させて実用化されている。インナーリムドロップタイプについても断面係数及び重量についての関係は図４のスタンダードタイプリムと同様である。

従来の車両用ホイールをその回転軸を含む面で切断した断面図であり、（ａ）は一体型ホイールについてのもの、（ｂ）は組立型２ピースホイールについてのものである。従来の車両用ホイールのインナーリムフランジ部周辺の断面図である。従来のインナーリムドロップタイプの車両用ホイールのインナーリムフランジ部の断面図である。本発明の車両用ホイールのインナーリムフランジ部周辺の断面図である。本発明のインナーリムドロップタイプの車両用ホイールのインナーリムフランジ部周辺の断面図である。

符号の説明

１リム部
２アウターリムフランジ部
３インナーリムフランジ部
４ディスク部
５ボルト
６インナーリムビードシート部内周面
７インナーリムビードシート部
８ハンプ
９従来形状のインナーリムフランジ
１０張り出し部
１１インナーリムフランジ内径部

Claims

筒状のリム部を有する車両用ホイールであって、前記リム部の両端の環状のリムフランジのうち、少なくとも一端のリムフランジ内径部がビードシート部内周面よりリム径中心方向に張り出して形成されたことを特徴とする車両用ホイール。
請求項１に記載の車両用ホイールにおいて、前記ホイールはディスク部と一体型又は組立型の２ピース若しくは３ピースに成形されたことを特徴とする車両用ホイール。
請求項１又は２に記載の車両用ホイールにおいて、前記ホイールは、軽合金又はカーボンファイバーを材料として成形されたことを特徴とする車両用ホイール。