JP2010089566A - 薄板ディスクを有するホイール用ブシュ及びこのブシュを取り付けた車両用ホイール - Google Patents

Abstract

【解決手段】ブシュＢに、水平状のフランジ１を形成する。そして、このフランジ１の基準面２には徐々に小径となるテーパー面を備えないで水平状とする。さらに、前記フランジ１の基準面２に続く圧入部ｂを従来の場合より長くするとともに、その外周面を前記圧入穴ａのストレート部分に対応して垂直とする。
【効果】従来のようなクリンチ加工を行う必要がないので、コストダウンに結び付く。また、６０度のテーパー座ｃを加工しやすい。さらに、ブシュＢを圧入穴ａに圧入したときも、薄板ディスク部ｄに対するブシュＢのテーパー座ｃの角度（６０度）が変わらず、そのままの角度を安定して保持できる。このブシュＢを取り付けたホイールＷを用いた場合には、厳しい条件下での使用にも充分耐えることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、薄板ディスク部を有するホイールであって、いかなる地形の所であっても走行可能な車両、いわゆる全地形型車両（ＡＬＬ ＴＥＲＲＡＩＮ ＶＥＨＩＣＬＥ、以下、単にＡＴＶという）をはじめとする様々な車両用のホイールに取り付けられるブシュ及びこのブシュを取り付けた車両用ホイールに関するものである。

この種の車両に用いられるホイールとして、最も早く開発されたものはアルミ鋳物製であり、ハブにこのホイールＷ_１を取り付けるために、このホイールＷ_１のディスク部ｄ_１には、図６(a)に示すように、ブシュ圧入用の穴ａ_１が形成されており、この穴ａ_１に鉄製のブシュＢ_１が圧入される。

この場合のディスク部ｄ_１の板厚は極めて厚いので、年々ホイールの軽量化が求められている状況下では好ましくない。
そこで、展伸用アルミニウム合金製の素材から絞り加工によりインナー・アウター両リムｉ_２，ｏ_２をそれぞれカップ状に形成し、絞り加工された両リムｉ_２，ｏ_２の間にセンタープレートｃ_２を入れ、これら３枚の板を同時に溶接して一体化し、軽量化を図りつつその強度を確保したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−２４５６０２号公報

開発当初のディスク部を３枚重ねとしたこのホイールＷ_２においては、そのディスク部の板厚が比較的厚いこともあって、ブシュとしては図６(b)に示すように、アルミ鋳物製の前記ホイールＷ_１に取り付けるブシュＢ_１がそのまま用いられていた。

軽量化などのために、ホイールＷ_３のディスク部ｄ_３の板厚がさらに薄くなると、それに応じてブシュＢ_３の圧入部ｂ_３の長さも図６(c)に示すように短くなるため、圧入穴ａ_３に圧入されたブシュＢ_３はそれだけ抜けやすくなる。ちなみに、ブシュＢ_３の抜け荷重は一般的には最低３００Ｋｇｆ（Ｎ）と言われている。

この抜け荷重を高めるために、図６(d)に示すように、ブシュＢ_４の圧入部ｂ_４の先端をｂ_４’で示すようにクリンチ加工し、ホイールＷ_４に対するブシュＢ_４の抜け荷重を保持してきた。
このクリンチ加工についてさらに詳細に説明すると、図７(a)に示すように、ブシュＢ_７を圧入穴ａ_７に圧入した後、その先端部を図７(b)においてｂ_７’で示すように外方向に拡げ、その部分をディスク部ｄ_７に食い込ませる。このようにすることにより、ホイールＷ_７のディスク部ｄ_７に形成されている圧入穴ａ_７に圧入されたブシュＢ_７を抜けないようにすることができる。

上述したブシュＢ_１は、当初、アルミ鋳物製のホイールＷ_１に圧入するためのものであったが、それを図６(b)〜(d)で示すような３枚重ねのディスク部に圧入すると、３枚のプレートに圧力が分散されることになるので、ホイールに厳しい性能が要求されるようになってくると、圧入された周辺部において前記プレートに割れが生じるという不具合が発生する事態になった。

また、ホイールにさらに厳しい性能が要求されるようになってくると、圧入穴に圧入されたブシュが抜けるのを防止できるという条件をクリアしただけでは不十分であり、他の条件も合わせてクリアすることが要求されるようになってきた。
例えば、ＡＴＶの性能が向上し厳しい走行条件で使われるようになってくると、従来の走行状態では問題のなかったホイール取付用のナットが緩むという問題が生じることとなり、この問題も合わせてクリアすることが要求されるようになってきた。

一方、ホイール取付用のナットの緩みの原因を探求していくと、図８において符号Ｂ_８で示すブシュに形成されているテーパー座ｂ_８の角度β_８（実際の角度は６０度）が安定していないために、ハブＨ_８にホイールＷ_８を取り付けるに当ってハブＨ_８に圧入したボルトＡ_８に螺着されているナットＮ_８が緩むと考えられる。
ブシュＢ_８に形成されているテーパー座ｂ_８と接触するのは鍛造加工されているナットＮ_８のテーパー面ｎ_８であるが、ナットＮ_８は鍛造加工されているので、そのテーパー面ｎ_８の角度δ_８は絶えず安定しているところから、ナットＮ_８のテーパー面ｎ_８を受けるブシュＢ_８のテーパー座ｂ_８側に原因があると考えることができ、この推測に基づいてさらなる研究を重ねてきた。

その結果として、以下(1)〜(4)の条件を完全に充足すれば、前記ブシュが圧入された周辺部においてプレートに割れが生じるという事態を回避できるだけでなく、前記ブシュと前記ナットとの接触角度、すなわち、ブシュのテーパー座の角度とナットのテーパー面の角度が変化することなく、安定した接触状態を保つこととなり、厳しい走行にもナットが緩まないことを検証することができた。
(1) ブシュを加工するとき、６０度とすべきテーパー座の角度が加工しやすいこと。
(2) ブシュを圧入する穴が加工しやすいこと。
(3) ブシュを圧入したとき、ホイールのディスク部に対するテーパー座の角度（６０度）が変わらないこと。
(4) 実際に走行した場合においても、ブシュのテーパー座の角度（６０度）が安定していること。

上記４つの条件を全て充足した場合には、前記ブシュが圧入された周辺部においてプレートに割れが生じるという事態を回避できるだけでなく、厳しい走行にもナットが緩まないことを経験的に知見し、そのような条件を全て充足し得るブシュとして、本発明では、以下の構成を採用することとした。

すなわち、図１、図２に付した符号に基づいて説明すると、ボルトとナットとを用いてハブにホイールを取り付けるために、例えば、ホイールＷ’の３枚重ねの薄板ディスク部ｄ’に形成された圧入穴ａに圧入すべきブシュＢを、水平状のフランジ１を有するものとした。そして、このフランジ１の基準面２には徐々に小径となるテーパー面を備えないで水平状とした。さらに、前記フランジ１の基準面２に続く圧入部ｂを長くするとともに、その外周面を前記圧入穴ａのストレート部分に対応して垂直とした。なお、図２(a)において、前記圧入部ｂの長さを符号Ｌで示す。

このようなブシュＢを用いると、例えば３枚重ねの薄板ディスク部ｄ’の各プレートに圧力が均等に掛かるので、圧入された周辺部において前記プレートに割れが生じない。また、このようなブシュＢを用いると、緩みの発生もなくなるので、ブシュＢを圧入穴ａへ圧入するだけでブシュＢが抜けないようにすることができる。さらに、従来のようなクリンチ加工を行う必要がないので、コストダウンに結び付く。

そして、徐々に小径となるテーパー面を有しない水平状の基準面２を基準にして、ブシュＢの貫通穴３内に形成すべきテーパー座ｃを角度βに加工すればよい（加工角度：６０度）から、６０度のテーパー座ｃを加工しやすい。

また、圧入穴ａは図２(a)に示すようにストレート穴であるから、圧入穴ａの加工は極めて簡単である。そして、前記フランジ１の基準面２が水平状で、圧入部ｂの外周面が圧入穴ａのストレート部分に対応して垂直であるから、ブシュＢを圧入穴ａに圧入したときも、薄板ディスク部ｄ’に対するブシュＢのテーパー座ｃの角度β（６０度）が変わらず、そのままの角度を安定して保持できる。

なお、薄板ディスク部ｄ’に形成された圧入穴ａに、このようなブシュＢを圧入したホイールＷ’を用いて実際に走行した場合においても、ブシュＢのテーパー座ｃの角度（６０度）が絶えず安定しており、長時間使用してもホイール取付用のナットが緩まないことを確認することができた。

圧入部ｂの外周面にセレーションｓが施されていることが望ましい。圧入部ｂの外周面にセレーションｓが施されていると、圧入穴ａに対する接触面積が大きくなり、ブシュＢを圧入穴ａに強固に圧入することができ、圧入穴ａから抜け落ちることがない。また、ナットの締め付け、取り外しの回転トルクに対し、ブシュＢが供回りするのを防ぐ効果もある。

薄板ディスク部ｄ’に形成された圧入穴ａに前記ブシュＢを圧入すれば、薄板ディスクを有するホイールＷ’とすることができる。このホイールＷ’を用いた場合には、薄板ディスク部ｄ’に対するブシュＢのテーパー座ｃの角度β（６０度）が変わらず、そのままの角度を安定して保持できるので、厳しい条件下での使用にも充分耐えることができる。

請求項１記載のブシュを用いれば、薄板ディスク部の各プレートに圧力が均等に掛かるので、圧入された周辺部において前記プレートに割れが生じない。また、このようなブシュを用いると、緩みの発生もなくなるので、ブシュを圧入穴へ圧入するだけでブシュが抜けないようにすることができる。さらに、従来のようなクリンチ加工を行う必要がないので、コストダウンに結び付くという利点を有する。また、請求項１記載の発明によれば、６０度のテーパー座ｃを加工しやすいという利点を有する。さらに、ブシュを圧入穴に圧入したときも、薄板ディスク部に対するブシュのテーパー座の角度（６０度）が変わらず、そのままの角度を安定して保持できるという利点を有する。

請求項２記載のブシュを用いれば、圧入穴に対する接触面積が大きくなり、ブシュを圧入穴に強固に圧入することができるので、圧入穴から抜け落ちることがないという利点を有する。また、ナットの締め付け、取り外しの回転トルクに対し、ブシュＢが供回りするのを防ぐ効果もある。

請求項３記載のホイールを用いた場合には、薄板ディスク部に対するブシュのテーパー座の角度（６０度）が変わらず、そのままの角度を安定して保持できるので、厳しい条件下での使用にも充分耐えることができるという利点を有する。

本発明を実施するための最良の形態について、図１〜図５に基づいて詳細に説明する。 図１は、本発明による薄板ディスクを有するホイール用ブシュＢの一例を示す斜視図、図２は、図１に示すブシュの断面図である。なお、図２(a)には、このブシュＢを圧入する圧入穴ａの形状を表わすために、当該圧入穴ａを有する３枚重ねのディスク部ｄ’の一例を合わせて示す。また、図２(b)には、図２(a)の状態からブシュＢを圧入穴ａに圧入した状態を示す。

図１に示すように、このブシュＢには水平状のフランジ１が形成されている。そして、このフランジ１の基準面２には徐々に小径となるテーパー面を備えないで水平状としてある。さらに、前記フランジ１の基準面２に続く圧入部ｂを従来の場合より長くするとともに、その外周面を前記圧入穴ａのストレート部分に対応して垂直としてある。

図２における符号Ｌが前記圧入部ｂの長さを示す。前記圧入部ｂの長さＬと従来例を示す例えば図９のＬ_９とを対比すれば、前記圧入部ｂが従来の場合より長くなっていることを容易に理解することができる。

ブシュＢの圧入部ｂの外周面は、図１及び図２に示すように、前記圧入穴ａのストレート部分に対応して垂直としてある。図２の下側を見れば、ブシュＢを圧入するための圧入穴ａが、ストレート穴になっていることを容易に理解することができ、このストレート穴に対応して前記圧入部ｂの外周面を垂直としてある。

ブシュＢとこのブシュＢを圧入するための穴ａを上述したようなものとすると、ブシュＢを圧入穴ａへ圧入するだけでブシュＢが抜けないようにすることができ、従来のようなクリンチ加工（図６(d)、図７(b)参照）を行う必要がないので、コストダウンに結び付くという利点がある。

ブシュＢの貫通穴３内に形成すべきテーパー座ｃを角度βに加工するに当っては、徐々に小径となるテーパー面を有しない水平状の基準面２を基準にして、前記テーパー座ｃを角度βに加工すればよい（加工角度：６０度）から、６０度のテーパー座ｃを加工しやすい。

従来例を示す図９と対比してこのメリットを説明すると、本発明の一例として例示した図２に示すブシュＢにおいては、徐々に小径となるテーパー面を有しない水平状の基準面２を基準にして、前記テーパー座ｃを角度βに加工すればよい（加工角度：６０度）。
これに対して、従来例を示す図９に例示されたブシュＢ_９においては、符号ｄ_９で示す基準面（その場合の実際のテーパー角度α_９は９０度）を基準にして、ブシュＢ_９のテーパー座ｂ_９を角度β_９に加工しなければならない（加工角度：６０度）。

これらの加工方法を対比すると、前者（本発明）の場合には、水平状の基準面２を基準にして前記テーパー座ｃを角度βに加工すればよいのに対して、後者（従来例）の場合には、テーパー角度α_９（９０度）の基準面ｄ_９を基準にしてさらにテーパー状であるテーパー座ｂ_９を角度β_９（６０度）に加工しなければならないから、その加工が極めて難しいことを容易に理解することができる。

なお、図９に示すブシュＢ_９を圧入するための圧入穴ａ_９には、基準面ｄ_９の傾斜角度に等しい角度γ_９のテーパー面ｅ_９が形成されており、圧入穴ａ_９に圧入されたブシュＢ_９のテーパー面ｄ_９をこのテーパー面ｅ_９で受けることになる。

また、前記圧入穴ａは図２に示すようにストレート穴であるから、圧入穴ａの加工は極めて簡単である。そして、前記フランジ１の基準面２が水平状で、圧入部ａの外周面が圧入穴ａのストレート部分に対応して垂直であるから、ブシュＢを圧入穴ａに圧入したときも、薄板ディスク部ｄ，ｄ’に対するブシュＢのテーパー座ｃの角度β（６０度）が変わらず、そのままの角度を安定して保持できる。

ここに示すブシュＢには、図１に示すように、圧入部ｂの外周面に凹凸状のセレーションｓが施されている。圧入部ｂの外周面にこのようなセレーションｓが施されていると、ブシュＢを圧入穴ａに強固に圧入することができ、圧入穴ａから抜け落ちることがない。

図３及び図５に示すように、薄板ディスク部ｄ，ｄ’に形成された圧入穴ａに前記ブシュＢを圧入すれば、薄板ディスクを有するホイールＷ，Ｗ’とすることができる。このホイールＷ，Ｗ’を用いた場合には、薄板ディスク部ｄ，ｄ’に対するブシュＢのテーパー座ｃの角度β（６０度）が変わらず、そのままの角度を安定して保持できるので、厳しい条件下での使用にも充分耐えることができる。

図３には、中央部分が厚くてその周囲が薄くなるように板厚を異ならしめた素材から、板厚の薄い部分を絞り加工してリム部を形成したアウターリムｏと、絞り加工により形成されたインナーリムｉとを符号４で示すように溶接して一体化した車両用のホイールＷの一例が示されている。この場合の薄板ディスク部ｄは、厚さの異なる２枚の板が重なり合った部分である。

このホイールＷを車両に取り付けるには、図４に示すように、車両のハブＨに植え込んである各ボルトＧ，Ｇに前記ホイールＷの各ブシュＢ，Ｂを嵌め、ナットＮ，Ｎでそれぞれを固定することにより、ホイールＷをハブＨに取り付けることができる。なお、図４において、符号Ｔはタイヤを表わす。

この場合において、薄板ディスク部ｄに対するブシュＢのテーパー座ｃの角度β（６０度）が変わらず、そのままの角度を安定して保持でき、しかも、ブシュＢのテーパー座ｃによって、車両にホイールＷを取り付けたときのセンタリング精度を高めることができるので、各ブシュＢ，Ｂのテーパー座ｃ，ｃに押し付けられるテーパー状のナットＮ，Ｎが緩むことはなく、厳しい条件下での使用にも充分耐えることができる。

一方、図５には、インナーリムｉ’とアウターリムｏ’とをそれぞれカップ状に絞り加工し、絞り加工されたインナーリムｉ’とアウターリムｏ’との間にセンタープレートｅを入れ、インナーリムｉ’とアウターリムｏ’とセンタープレートｅの３枚を符号４’で示すように同時に溶接して一体化した車両用のホイールＷ’の一例が示されている。この場合の薄板ディスク部ｄ’は、３枚重ねの部分である。
このホイールＷ’も上述したホイールＷの場合と全く同様にして、車両のハブＨに取り付けることができるが、ここではその説明を省略する。

なお、図３の符号５、図５の符号５’はセンター穴である。また、図３の符号ｆ、図５の符号ｆ’はホイールのフランジで、プレス加工により内側にカールされ二重になっている。

本発明によるホイール用ブシュの一例を示す斜視図である。 図１に示すブシュの断面図で、(a)はそれを圧入するホイールの３枚重ねのディスク部に圧入穴を形成した状態とともに示し、(b)は(a)の状態からブシュを圧入穴に圧入した状態を示す。 図１、図２に示すブシュを取り付けた車両用ホイールの一例を示す図で、（a）は正面図、(b)は(a)のＡ−Ａ線断面図である。 図３に示すホイールを車両のハブに取り付けた状態を示す拡大断面図である。 図１、図２に示すブシュを取り付けた車両用ホイールの別の一例を示す図で、（a）は正面図、(b)は(a)のＡ’−Ａ’線断面図である。 ホイールのディスク部にブシュ圧入用の穴を形成し、この穴にブシュを圧入した従来例を示す断面図で、(a)は、アルミ鋳物製のホイールに鉄製のブシュを圧入した状態を、(b)は、展伸用アルミニウム合金製の素材から絞り加工によりインナー・アウター両リムをそれぞれカップ状に形成し、絞り加工された両リムの間にセンタープレートを入れ、これら３枚の板を同時に溶接して一体化したホイールに、(a)で用いた鉄製のブシュを圧入した状態を、(c)は、ディスク部の板厚がさらに薄くなったホイールに、圧入部の長さを短くしたブシュを圧入した状態を、(d)は、ブシュの圧入部の先端をクリンチ加工し、ホイールに対するブシュの抜け荷重を保持した状態を示す。 クリンチ加工をさらに詳しく表わす拡大断面図で、（a）はクリンチ加工前の状態を、(b)はクリンチ加工後の状態を示す。 従来の場合において、ホイール取付用のナットが緩むのを説明するための拡大断面図である。 従来用いられていたブシュの断面図で、それを圧入するホイールの３枚重ねのディスク部に圧入穴を形成した状態とともに示す。

符号の説明

１…フランジ、２…基準面、３…貫通穴、ａ…圧入穴、ｂ…圧入部、ｃ…テーパー座、ｄ，ｄ’…薄板ディスク部、ｓ…セレーション、Ｂ…ブシュ、Ｇ…ボルト、Ｈ…ハブ、Ｎ…ナット、Ｗ，Ｗ’…ホイール。

Claims (3)

1. ボルトとナットとを用いてハブにホイールを取り付けるために、前記ホイールの薄板ディスク部に形成した圧入穴に圧入されるものであって、水平状のフランジを有し、このフランジの基準面には徐々に小径となるテーパー面を備えないで水平状とし、さらに、前記フランジの基準面に続く圧入部を長くするとともに、その外周面を前記圧入穴のストレート部分に対応して垂直としたことを特徴とする薄板ディスクを有するホイール用ブシュ。
2. 圧入部の外周面にセレーションが施されていることを特徴とする請求項１記載の薄板ディスクを有するホイール用ブシュ。
3. 薄板ディスク部に形成された圧入穴に、請求項１又は２記載のブシュを圧入したことを特徴とする薄板ディスクを有する車両用ホイール。

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