JP2008502525A - 軽金属ホイール - Google Patents

Abstract

本発明は、ホイール、特に、自動車用軽金属ホイールであって、星型のスポーク(12)とホイール・リム(10)とからなり、このホイール・リム(10)は、それぞれ、ホイールの内側の内側リム端部(20)とホイールの外側の外側リム端部(18)と合致する内側ベース(16)と外側ベース(14)とを備えている。円周方向少なくとも部分的に連続して延びる中空チャンバ(26、27、29)が、ホイールの内側および/または外側の領域に形成されて、リムの内側ベースあるいは外側ベースの領域においてプロフィール・ウオール(28)によって区画できる。機械的応力を受けることができる特に低コストの構造を創るため、プロフィール・ウオール(28)は単一の構成要素として実施されている。
【選択図】 図１

Description

本発明はホイール、特に請求項１で前提としている、自動車用軽金属ホイールに関する。

軽金属ホイールでは、重量を削減するという要望に対しては、しばしば頑丈性と耐久性との減少を伴う。従来のホイールに比べて重量を減少し、機械的特徴を改良するホイールを創作するものとして、国際公開公報ＷＯ ０１／１７７９９ Ａ１には、内側リム・ベースあるいは外側リム・ベースの領域でホイールの円周方向に少なくとも部分的に連続して延びる中空チャンバを形成するプロフィール・セグメント(輪郭部材)を用いることが提案されている。内側リム・ベースあるいは外側リム・ベースの領域に用いられ、相互におよびホイールの隣接要素と適切な取り付け方法で連結される半殻(harf shell)がプロフィール要素として別個提案されたが、そのように設計されたホイールの製造と組み立てはかなり複雑で費用がかかる。

よって、本発明の基礎となる問題は、軽量化と高機械的負荷耐久性を維持しつつ、同時に特に低コストで製造され、簡単に組み立てられるホイール、特に、自動車用軽金属ホイールの開発である。

この問題は、請求項１の特徴を備えたホイールで解決される。
国際公開 ＷＯ ０１／１７７９９ Ａ１

本発明によれば、ホイールの円周方向に少なくとも部分的に延びる中空チャンバがホイールの内側と外側の少なくとも一方に形成され、この中空チャンバが内側リム・ベースあるいは外側リム・ベースの領域でプロフィール・ウオール(壁)と接着され、こうしてプロフィール・ウオールが一体ものとして形成される。その結果、中空チャンバの上カバーを製造する際ホイールが低コストで製造されると共に簡単に組み立てられる。

本発明の１つの好ましい実施例によると、プロフィール・ウオールは環状の全殻(full shell)から形成され、この全殻が内側リム・ベースあるいは外側リム・ベースの所望の領域に摺動されて、そこに取り付けられる。よって、特に簡単にホイールが取り付けられる。

上記の全殻はホイールの外側から外側リム・ベースの領域に摺動されるのが好ましく、その結果全殻は外側から接しうる。

上記の全殻が更に、ホイールの中央方向に位置する１つ以上のバー(棒)を有すると、そのバーをホイール・センターの１つ以上のスポークと共に螺合すると、全殻とホイールのその他の要素とは特に簡単に且つ確実に連結される。

本発明のもう１つの実施例によると、全殻はホイールの内側から外側リム・ベースの領域に摺動され、内側リム・ベースの領域はチップを出さずに変形され、全殻は、外側から見える成形シーム(継ぎ目)を後に残すことなく挿入される。

本発明のもう１つの実施例によると、プロフィール・ウオールはホイールと一体に形成され、その結果製造コストがかなり減る。

プロフィール・ウオールは、外側リム端部の領域に、チップを出すことなく変形され得る環状バーとして形成されるのが好ましく、上記の外側リム端部は内側に変形でき、プロフィール・ウオールとホイールとの間の取り付け手段が無くても外側リム・ベースの領域でホイールの内側にタイヤ用の安定した支持面が形成される。

上記のプロフィール・ウオールは変形状態で外側リム端部の少なくとも上部分を形成するのが好ましく、その結果確実に簡単に接しうる。

中空チャンバは、プロフィール・ウオールの変形により内側リム端部と外側リム端部との少なくとも一方に形成されるのが好ましく、その結果、内側リム端部あるいは外側リム端部がそれぞれ更に安定性を得る。

本発明によるホイールの製造方法は以下の工程からなる。
ホイール・センターとこれに対し直交する、４つの半径方向円形環状バーを備えた部分とを有する成形ブランクを鋳造し、
上記の部分においてホイール・リムの輪郭を前方に回転させると共に、外側リム端部を形成する環状バーの支持面を前向きに回転させ、
上記の部分を伸ばし、プロフィール・ウオールを形成する環状バーを再成形して外側リム端部の境界となる空洞を形成し、
内側リム端部を形成する環状バーの支持面を前向きに回転させ、
プロフィール・ウオールを形成する環状バーを再成形して内側リム端部の境界となる空洞を形成することからなる。

本発明による方法の１つの実施例では、再成形された環状バーは、外側リム端部あるいは内側リム端部、それぞれを形成する環状バーに、溶接、好ましくは、レーザ溶接により取り付けられる。然しながら、この作業工程は、プロフィール・ウオールを外側リム端部あるいは内側リム端部に対してそれぞれ支持させることにより硬性が既に保証されているので、省いても良い。

本発明の追加の詳細、特徴および利点は図面に関する以下の記載からわかる。
ホイールの基本的構造は全ての実施例において同一である。ホイール(１)は、通常の場合のように、ホイール・リム(10)とホイール・センター(12)とからなる。

ホイール(10)は、外側リム・ベース(14)と内側リム・ベース(16)とを有する。外側リム・ベース(14)はホイールの外側で外側リム端部(18)と合致し、内側リム・ベース(16)はホイールの内側で内側リム端部(20)と合致する。タイヤ(図示略)は外側リム端部(18)と内側リム端部(20)との間に保持され、外側リム・ベース(14)と内側リム・ベース(16)上に支持され、外側リム端部(18)と内側リム端部(20)とに対し側方にあてがわれる。

ホイール・センター(12)は複数個のスポーク(22)を有し、これらは軽量化のため、一般に中空のスポークとして設計され、各々１つの空洞(24)を有する。

円周方向に少なくとも部分的に連続して延びる中空チャンバ(26)がホイールの外側の領域に形成され、この中空チャンバは外側リム・ベース(14)の領域に位置する。然し、また、内側リム・ベース(16)の領域に中空チャンバ(27)を製造することもできる(図１１、図１２、図１３参照)。連通連結(図示略)が通常、スポークの空洞(24)と円形中空チャンバ(26)との間でスポーク(22)の領域に存在し、その結果、改良衝撃行動を提供する、非常に安定すると同時に剛性の中空チャンバ構造が生じる。

上記の中空チャンバ(26)は各場合において外側リムベース(14)の領域でプロフィール・ウオール(壁)(28)と接着されている。このウオール(28)は同時にタイヤの支持面としての役目をなす。同様の方法で、中空チャンバ(27)が、内側リム・ベースの領域(16)の領域でプロフィール・ウオール(28)に接着される。このウオール(28)は同様にタイヤの支持面としての役目をなす。上記のプロフィール・ウオール(28)は、別のまたは追加の方法で再成形されて、中空チャンバ(29)が内側リム端部(20)の内側(図１３参照)あるいは外側リム端部の内側に形成されていて、形成されたプロフィール・ウオール(28)と中空チャンバ(29)とがタイヤを外側に向け支持する。

全ての実施例において、このプロフィール・ウオール(28)は、冷間成形で再成形できるいわゆる延性金属から、あるいは温間成形で再成形できる鋳造合金から形成するのが好ましい。図１から図３による実施例では、プロフィール・ウオール(28)とホイールの残りの要素とを、対応する材料、好ましくは合金ＷＮ ＡＣ−ＡＬＳi１２ＭgあるいはＥＮ ＡＣ−ＡＬＳi７Ｍgから製造することが常に可能である。

図１による実施例では、プロフィール・ウオール(28)は全殻(30)で構成され、外側リム・ベース(14)の大部分と外側リム端部(18)とからなる。環状全殻(30)はホイール(１)のその他の要素から別個に製造され、外側リム・ベース(14)あるいはスポーク(22)の領域でそれぞれ２つの平らな接触面(35、36)とを有する。これらの接触面はホイールの２つの対応バー(37、38)と連結される。このため、全殻(30)は、接触面(35、36)とバー(37、38)が相互に正確な位置に配置されるまでホイールの外側からホイール上に摺動でき、その後、それ自体既知である、例えば、溶接あるいは接着である連結技術により取り付けられるのが好ましい。

全殻(30)は、ホイール(１)のから軸方向外側で、接触点(13)でホイール(１)から離間しているフランジ(11)と一体鋳造されるのが好ましい。全殻(30)の所望の形態の製造のためのチップ除去処理後、接触点(35、36)をバー(37、38)の上に乗せて配置される(図１ａ参照)。こうして、全殻(30)がホイール(１)と同様の条件下で鋳造される。

類似の実施例が図２に示されているが、全殻(31)は更にホイールの内側に向け延びており、リム1(10)の長くて、平らな中央部分(40)に支持されている。外側リム端部(18)の下方で、全殻(31)は更に、ホイール・センター(12)の方向に位置するバー(42)を有する。このバー(42)はホイール・センター(12)の対応凹所と係合し、適切なシール材料を用いてこれと共に螺合される。この構造は特に頑丈で、全殻(31)の取り付けあるいは取り外しが簡単にできる。上記の全殻(31)は、同様に、ホイール・リム(10)の平らな面(40)の領域で、これと、必要なら、上記の連結手段により連結できる。よって、そのような構造により、緊急操作のため平面(40)に支持体を簡単に収容できる。

図３に示されている実施例によれば、全殻(32)は外側リム・ベース(14)の一部としてのみ形成され、外側リム端部(18)は、ホイール(1)の基礎枠組と一体ものとして製造される。よって、ホイールの外側から全殻(32)を挿入することは不可能である。この代わりに、先ず、上記ホイールの枠組は、その後の内側リム・ベース(16)の領域に唯一の平らな円形ベース表面(44)を有し、その内側リム・ベース(16)を通ってホイールの内側から全殻(32)が摺動でき、外側リム端部(18)と、連結のため設けられたバー(45)と、外側リム・ベースの領域で連結する。ここでも上記の既知の連結技術が用いられる。最後に、平らなベース表面(44)が変形されて、適切な内側リム・ベース(16)と内側リム端部(20)が生じる。

図４から図６においては、プロフィール・ウオール(28)が、外側リム・べース(14)の領域で、ホイール・バーと一体成形された円形環状バー(48、49、50)から形成されている実施例が図示されている。同様に、図１２には、プロフィール・ウオールが、内側リム・ベース(16)の領域で、ホイール・バーと一体形成された円形環状バー(53)の上に形成されている実施例が示されている。特に環状バー(48、49、50、53)を形成する成形ブランクの変形中の中間状態が、表面を白く、輪郭を黒くして同様に示されており、最終状態が横断ハッチングで示されている。変形後、成形ブランクから外側にはみ出した材料は、プロフィール・ウオール(28)の所望の厚さと形態を得るため除去する。

図４は、特に簡単な変形例を示し、この変形例では、環状バー(48)がホイール・バー(12)の唯一の延長部を形成し、ホイールの内側に向け後方に曲げられて、バー(54)と共にホイール・リム(10)と連結される外側リム・ベース(14)を形成する。曲げられたプロフィール・ウオール(28)の幾何学形により、この実施例は大きい荷重に耐えることが出来る。

図５に示されている実施例では、外側リム端部(18)が環状バー(49)から、適切な分離手段によりスプリットされ、バー(49)が内方に移動されて、分離して形成されている。図１２に示されているように、環状バー(53)は同様に内側リム端部(20)から一体に分離して形成され、内方に移動できて円形中空チャンバ(27)を形成する。

図６は同様の実施例を示し、この場合、環状バー(50)は角度をもって突出する第２突出部(56)を有し、変形処理後、外側リム端部(18)を形成する。

同様に外側リム・ベース(14)の領域に環状バー(51)を位置させることができ、このバー(51)は外側に変形でき、所望であれば、外側リム端部(18)の領域で上からホイール・センター(12)を囲む(図７参照)。図１１は追加の実施例を示し、この実施例では環状バー(52)が同様に内側リム・ベース(16)の領域に位置せられている。このバー(52)は外側に変形されている。この実施例では、この再変形された環状バー(52)により内側リム端部(20)は上から囲まれていないが、その代わり、ホイール・リム(10)に向いている内側リム端部(20)の側の段に載っている。

図４から図７に示されている実施例では、変形バーと、真反対に位置する面との連結は可能であるが、変形により既に十分な荷重耐性が与えられているので、絶対必要ではない。

図１３は、追加の好ましい実施例を示し、この実施例では環状バー(54)が内側リム・ベース(16)の領域に位置しており、環状バー(54)の円形環状バー(55)上への変形後、環状バー(54、55)により内側リム端部(20)には円形中空チャンバ(29)が形成されている。そのように形成された内側リム端部(20)は、より軽くても安定性が増加している。中空チャンバを有する外側リム端部(20)も又２つの円形環状バーから同様の方法で形成できる(図示略)。円形中空チャンバを内側リム・ベースあるいは外側リム・ベースの両領域ならびに内側リム端部あるいは外側リム端部、それぞれに設けることもできる。

前で述べていないが、本発明による概念を実施する多くの追加の幾何学的実施例も考えられる。
図４から図７に示されている実施例による本発明のホイールの製造方法を図８から図１０により記載する。

図８は成形ブランク(101)の半分を示し、これは既にスポーク(22)を備えたホイール・センター(12)と、これに対し直交する部分(110)とを有し、この部分からホイール・リム(10)が加工される。この部分(110)は４つの半径方向に延びる環状バー(118、120、128、129)を有する。成形ブランク(101)は、例えば、合金ＷＮ ＡＣ−ＡＬＳi１２ＭgあるいはＥＮ ＡＣ−ＡＬＳi７Ｍgのようなアルミニウム合金から鋳造される。

成形ブランク(101)の冷却後、ホイール・リム(10)の輪郭が部分(110)で前方に回転され、よって再成形される環状バー(128)の支持面が環状バー(118)の上で回転される。次いで環状バー(128)は、おそらくチップ除去処理後、外側に曲げられ、環状バー(128)の自由端が環状バー(118)の支持面に支持され、外側リム・ベース(14)が形成される。更に、上記の部分(110)はホイール・リム(10)の最終幅を決定するため延伸される。

次いで、再成形される環状バー(129)の支持面が環状バー(120)上で回転されて、おそらくチップ除去処理後、環状バー(120)の支持面に支持されるまで、環状バー(129)が外側後方に曲げられて、内側リム・ベース(16)が形成される(図９参照)。

再成形環状バー(128、129)の両方が環状バー(118、120）の支持面に溶接、好ましくはレーザー点溶接あるいは完全に取り囲む溶接シーム(継ぎ目)により取り付けられる。プロフィール・ウオール(28)によって形成される空洞(26)は完全な円形溶接シームにより密にシールできる。然し、そのような取り付けは、硬性のためには必要ではない。本発明に必須の効果を達成するためには、環状バー(128および129)あるいはこれらから形成されるプロフィール・ウオール(28)が、環状バー(118)から形成される外側リム端部(18)と、環状バー(120)から形成される内側リム端部(20)に対して支持されていれば、既に十分である。よって、追加の作業および費用を招く追加の溶接製造工程は無くすのが好ましい。

次いで、成形ブランク(101)は既知の方法で熱処理して、変形工程から生じる材料の張力を取除く。
その後、環状バー(120)が内側リム端部(20)の形成に用いられるのに対し、外側リム端部(18)が環状バー(118)から加工される、成形ブランク(101)の機械的チップ除去処理が既知の方法でなされる。環状バー(128、129)の表面では、内側リム・ベース(16)および外側リム・ベース(14)の領域でプロフィール・ウオール(28)を形成するため材料が除去される。特に、プロフィール・ウオール(28)の外側には円形溝が機械加工され、この溝でタイヤが内側および外側の両方で支持される。

ホイール(１)を所望の形態にした後(第10と比較)、例えば、塗料の被覆等の表面被覆がホイール(１)に施される。

上記の方法が、外側リム・ベース(14)の領域のみあるいは内側リム・ベース(16)の領域のみにプロフィール・ウオール(28)を有する、本発明によるホイールの製造に応用できることは明らかである。

本発明によるホイールの第１実施例の半分の図である。 本発明による図１のホイールの半分の製造方法の略図である 本発明によるホイールの第２実施例の半分の図である。 本発明によるホイールの第３実施例の半分の図である。 本発明によるホイールの第４実施例の半分の図である。 本発明によるホイールの第５実施例の半分の図である。 本発明によるホイールの第６実施例の半分の図である。 本発明によるホイールの第７実施例の半分の図である。 成形ブランクの半部分である。 引き伸ばし加工後の図８の成形ブランクである。 機械加工後の図９の成形ブランクである。 本発明によるホイールの第８実施例の半分の図である。 本発明によるホイールの第９実施例の半分の図である。 本発明によるホイールの第１０実施例の半分の図である。

Claims (20)

1. ホイール、特に自動車用ホイールであって、ホイール・センター(12)とホイール・リム(10)とからなり、このホイール・リムは内側リム・ベース(16)と外側リム・ベース(14)とを備え、これらのリム・ベースはそれぞれホイールの内側の内側リム端部(20)あるいはホイールの外側の外側リム端部(18)と合致し、円周方向に少なくとも部分的に連続して延びる中空チャンバ(26、27、29)がホイールの内側と外側の少なくとも一方の領域に形成され、内側リム・ベース(16)あるいは外側リム・ベース(14)の領域でプロフィール・ウオール(28)に接着できるものにおいて、プロフィール・ウオール(28)が単一部品として形成されることを特徴とするもの。
2. 請求項１に記載したホイールであって、プロフィール・ウオール(28)が円形全殻(30、31、32)から形成されていることを特徴とするもの。
3. 請求項２に記載したホイールであって、全殻(30、31、32)が内側リム・ベース(16)あるいは外側リム・ベース(14)の領域に摺動され、そこに取り付けられることを特徴とするもの。
4. 請求項２あるいは３に記載したホイールであって、全殻(30、31)がホイールの外側から外側リム・べースに摺動されることを特徴とするもの。
5. 請求項１に記載したホイールであって、全殻(30、31)が外側リム・ベースならびに外側リム端部(18)の少なくとも一部を形成することを特徴とするもの。
6. 請求項５に記載したホイールであって、全殻(31)がホイール・センターの方向に向けられた少なくとも１つのバー(42)を有し、このバーがホイール・センター(12)の少なくとも１つのスポーク(22)と共に螺合されていることを特徴とするもの。
7. 請求項２あるいは３に記載したホイールであって、全殻(32)がホイールの内側から外側リム・ベース(14)に摺動され、内側リム・ベース(16)がチップの出ない方法で変形されていることを特徴とするもの。
8. 請求項１に記載したのホイールであって、プロフィール・ウオール(28)がホイールと一体に成形されていることを特徴とするもの。
9. 請求項８に記載したホイールであって、プロフィール・ウオール(28)がチップが出ない方法で変形できる円形バー(48、49、50、51、52、53，54)として形成されていることを特徴とするもの。
10. 請求項９に記載したホイールであって、上記の円形バー(48、49、50)が外側リム端部(18)の領域に位置し、内側に変形できるもの。
11. 請求項９に記載したホイールであって、上記の円形バー(51)が外側リム端部(18)の領域に位置し、外側に変形できるもの。
12. 請求項９に記載した項のホイールであって、上記の円形バー(53)が内側リム端部(20)の領域に位置し、内側に変形できるもの。
13. 請求項９に記載したホイールであって、上記の円形バー(52)が内側リム端部(20)の領域に位置し、外側に変形できるもの。
14. 請求項８から１３のいずれか１項に記載したホイールであって、変形状態のプロフィール・ウオール(28)が外側リム端部(18)の少なくとも上方部分を形成することを特徴とするもの。
15. 請求項８から１４のいずれか１項に記載したホイールであって、プロフィール・ウオール(28)の変形により、中空チャンバ(29)が内側リム端部(20)と外側リム端部(18)との少なくとも一方に形成されていることを特徴とするもの。
16. 請求項８から１５のいずれか１項に記載したホイールを製造するための製造方法であって、その工程が
    ホイール・センター(12)と、これに直交し、４つの半径方向円形環状バー(118、120、128、129)とを備えた部分(110)とを有する成形ブランク(101)を鋳造し、
    上記の部分(110)でホイール・リム(10)の輪郭を前方に回転させると共に環状バー(118)の支持面を前方に回転させ、
    上記の部分(110)を延伸して、環状バー(128)を再成形し、
    環状バー(120)の支持面を前方に回転し、
    環状バー(129)を再成形することからなるもの。
17. 請求項16に記載した方法であって、環状バー(128、129)が次いで溶接により環状バー(118、120)に取り付けられることを特徴とするもの。
18. 請求項16または17に記載した方法であって、成形ブランクが次いで熱処理されることを特徴とするもの。
19. 請求項16から18のいずれか１項に記載した方法であって、成形ブランク(101)のチップ除去処理が次いで為されることを特徴とするもの。
20. 請求項16から19のいずれか１項に記載した方法であって、表面被覆がホイールに施されることを特徴とするもの。

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