JP2010195206A - 自動車用ホイール - Google Patents

Abstract

【課題】ホイールディスクの剛性を向上することにより、横Ｇに対する強度と走行安定性とに優れた自動車用ホイールを提案する。
【解決手段】ハット部２４の内側凹周部４２とハブ取付部２１のハブ面アール部３２との各内周面４２ａ，３２ａに接触する仮想内側傾斜線Ｌと、ハブ取付部２１の裏面に沿った仮想底線Ｍとディスクフランジ部２５との交点Ｇを通り且つハット部２４の外側凹周部４４の内周面４４ａに接触する仮想外側傾斜線Ｎとを、夫々の仮想底線Ｍに対する仮想内側傾斜角αと仮想外側傾斜角βとの比が０．８以上かつ１．２５以下とするように定めると共に、仮想内側傾斜線Ｌと仮想外側傾斜線Ｎとの仮想交点Ｐと、ハット部２１のハット頂周部の頂点Ｏとの、径方向の乖離距離ｔを、２．５ｍｍ以下とするように定めることにより形成される構成である。
【選択図】図２

Description

本発明は、車軸に連結されるホイールディスクを、タイヤを装着するホイールリムに内嵌して接合されてなる自動車用ホイールに関するものである。

例えば、スチール製の自動車用ホイールとしては、車軸のハブに連結されるハブ取付部と、該ハブ取付部の外周縁から表方へ隆起するハット部と、該ハット部の外周縁から裏方へ延成されたディスクフランジ部とを同心状に設けた略円盤状のホイールディスクを、略円筒状のホイールリムに内嵌して、両者を溶接することにより一体化してなる構成が一般的である。ここで、ホイールディスクは、ハット部により所望の剛性を発揮できることから、自動車の走行中に作用する様々な負荷によって生ずる変形を抑制する効果が高く、総じて高い強度を発揮することができ得る。特に、自動車の走行中に横Ｇが掛かった場合には、ホイールディスクを表裏方向へ曲げるように比較的大きな曲げモーメントが作用する。この曲げモーメントに対して、前記ハット部が高い剛性を発揮して変形を抑制できることにより、高い強度を発揮できると共に、優れた走行安定性が発揮され得る。

このような自動車用ホイールとして、例えば特許文献１には、ハット部が、表側へ湾曲する内側凸周部と裏側へ湾曲する内側凹周部とを備えた内側傾斜周部と、裏側へ湾曲する外側凹周部を備えた外側傾斜周部と、該外側傾斜周部および内側傾斜周部との間で表方へ突成されたハット頂周部とにより構成されてなるものが提案されている。かかる構成にあっては、ハット部を前記形状に成形することにより、剛性を高めることができ、総じて高い強度を発揮することができる。

特開２００１ −１８０２０２号公報

ところで、近年、自動車は、その環境性能を向上することが強く求められている。これに伴い、自動車用ホイールにあっても、軽量化や高強度化などの要求性能が厳しく成ってきている。そのため、上記した従来構成のハット部を備えた構成に比して、さらなる高強度化や軽量化への要求が高まっている。また、自動車の性能向上に伴って、横Ｇが掛かった場合での走行安定性の向上も求められている。

本発明は、高強度化と優れた走行安定性とを発揮し得る自動車用ホイールを提案するものである。

本発明は、車軸のハブに連結される略円板状のハブ取付部と、該ハブ取付部の外側に設けられた表方へ隆起するハット部と、該ハット部の外周縁から裏方へ延成されたディスクフランジ部とを備えたホイールディスクを、タイヤを装着する略円筒状のホイールリムに内嵌して接合されてなる自動車用ホイールにおいて、前記ハット部は、ハブ取付部の外周縁に形成された表側へ折曲するハブ面アール部の外周縁から連成されて、表側へ湾曲状に突出する内側凸周部と、該内側凸周部の外周縁から連成されて裏側へ湾曲状に窪む内側凹周部とが形成された断面略Ｓ字形状の内側傾斜周部と、該内側傾斜周部の内側凹周部の外周縁から連成されて表方へ湾曲状に突出するハット頂周部と、該ハット頂周部の外周縁から連成されて裏側へ湾曲状に窪む外側凹周部が形成された外側傾斜周部とが同心状に形成されてなるものであって、ホイールディスクの中心軸線を含む縦断面上で、前記ハブ面アール部の内周面と前記内側傾斜周部の内側凹周部の内周面とに夫々接触する仮想内側傾斜線Ｌと、前記ハブ取付部の裏面に沿って外方へ延出された仮想底線Ｍとにより形成される仮想内側傾斜角αと、前記外側傾斜周部の外側凹周部の内周面に接触し且つ前記仮想底線Ｍとディスクフランジ部の内周面との交点Ｇを通過する仮想外側傾斜線Ｎと、前記仮想底線Ｍとにより形成される仮想外側傾斜角βとが、
０．８≦（仮想外側傾斜角β／仮想内側傾斜角α）≦１．２５
を満足すると共に、前記仮想内側傾斜線Ｌと仮想外側傾斜線Ｎとの仮想交点Ｐと、前記ハット頂周部の頂点Ｏとの、径方向の乖離距離ｔが、
０ｍｍ≦乖離距離ｔ≦２．５ｍｍ
を満足するものであることを特徴とする自動車用ホイールである。尚、乖離距離ｔは、仮想内側傾斜線Ｌと仮想外側傾斜線Ｎとの仮想交点Ｐと、ハット頂周部の頂点Ｏとの、径方向のずれ幅を示すものであるから、絶対値となっている。

ここで、上述した従来構成（特許文献１）の自動車用ホイールに、その性能試験として回転曲げ耐久試験（ＪＩＳ Ｄ４１０３）を実施すると、当該自動車用ホイールを構成するホイールディスクが変形し、そのハブ取付部の外周縁に形成されたハブ面アール部や、ハット部を構成する内側傾斜周部の凹部が破壊の起点となり易い。この回転曲げ耐久試験では、自動車用ホイールに表裏方向の曲げモーメント（負荷）を掛ける試験であることから、上記した自動車に横Ｇが掛かる場合に相当する。そのため、この回転曲げ耐久試験によって破壊の起点となる部位では、横Ｇによる応力負担が大きいことを示していると言える。そして、この破壊の起点となる部位の応力負担を低減できる構成が求められる。これについて、本発明者が鋭意研鑽した結果、ハット部のハット頂周部の内外両側（内側傾斜周部側と外側傾斜周部側）でバランス良く剛性を発揮できる構成とすることにより、当該ホイールディスクの変形を抑制する効果が向上し、これに伴ってハブ面アール部や内側傾斜周部への応力負担を低減し得ることを突き止めた。これは、ホイールディスクで最も剛性が高いハット部のハット頂周部の、その内外両側の剛性バランスを向上させることにより、横Ｇが掛かった場合に作用する曲げモーメントに対して、ホイールディスク全体として剛性向上効果が生じて、その変形抑制効果が向上するためであると考えられる。

本発明は、このような知見を得たことにより成し得たものであり、ハット部の内側傾斜周部側と外側傾斜周部側の剛性バランスが向上するように、仮想内側傾斜角αに対する仮想外側傾斜角βの割合を、上記の０．８以上かつ１．２５以下に規定すると共に、仮想内側傾斜線Ｌと仮想外側傾斜線Ｎとの仮想交点Ｐと、ハット頂周部の頂点Ｏとの乖離距離ｔを、上記の０ｍｍ以上かつ２．５ｍｍ以下に規定した構成である。かかる構成によれば、前記横Ｇにより表裏方向に曲げモーメントが作用した際に、該曲げモーメントにより発生する応力を、前記仮想内側傾斜線Ｌと仮想外側傾斜線Ｎとに沿った分力にバランス良く分けることができるから、前記曲げモーメント（負荷）を支える耐力（踏み堪える力）が効率良く発揮され得る。これにより、最も剛性が高いハット頂周部の内外両側における剛性バランスが向上し、ホイールディスク全体としての剛性が向上するため、前記曲げモーメントに対して変形抑制効果が向上する。本構成では、仮想内側傾斜線Ｌにより、ハット頂周部の頂点Ｏの径方向位置と、破壊の起点となり易い内側傾斜周部の内側凹周部およびハブ取付部のハブ面アール部との位置関係を設定していることから、前記剛性バランスの向上効果と変形抑制効果とによって、内側凹周部とハブ面アール部とへの応力集中を緩和することができる。而して、自動車用ホイールの強度と剛性とを向上することができると共に、横Ｇに対する剛性が向上することにより、走行安定性も向上する。さらに、強度が向上することに基づいて、ホイールディスクを薄肉化して軽量化することも可能である。

尚、上記の（仮想外側傾斜角β／仮想内側傾斜角α）が０．８よりも小さい場合または１．２５よりも大きい場合には、上記した剛性バランスがハット頂周部の頂点の内外両側の一方に偏る傾向が強くなるために、表裏方向の曲げモーメントに対する変形抑制効果が低減し、上述した本発明の作用効果が不充分となってしまう。ここで、仮想内側傾斜角αと仮想外側傾斜角βとの関係としては、仮想内側傾斜線Ｌと仮想外側傾斜線Ｎと仮想底線Ｍとにより囲まれる仮想三角形を、二等辺三角形に近づけるようにすることが好適である。これは、上述したように、曲げモーメントにより発生する応力を、仮想内側傾斜線Ｌと仮想外側傾斜線Ｎとに沿った分力に、可及的にバランス良く分けることができるため、剛性バランスを向上する作用効果が向上する。このように二等辺三角形に近づけることは、（仮想外側傾斜角β／仮想内側傾斜角α）を１に近づけることであるから、仮想内側傾斜角αと仮想外側傾斜角βとの関係としては、
０．８４≦（仮想外側傾斜角β／仮想内側傾斜角α）≦１．２０
が好適であり、さらには、
０．９≦（仮想外側傾斜角β／仮想内側傾斜角α）≦１．１１
が好適である。さらには、
０．９５≦（仮想外側傾斜角β／仮想内側傾斜角α）≦１．０５
が好適であり、一層可及的に二等辺三角形に近づける構成とすることができ、剛性バランスの向上効果を一層高め得る。

また、仮想内側傾斜線Ｌと仮想外側傾斜線Ｎとの仮想交点Ｐと、ハット頂周部の頂点Ｏとの乖離距離ｔが、２．５ｍｍより大きい場合には、最も剛性の高いハット頂周部の頂点Ｏと、前記仮想交点Ｐとの径方向位置が比較的大きくずれてしまう。そのため、ハット頂周部の頂点Ｏの内外両側で、剛性バランスが一方へ偏る傾向が強くなり、上記した表裏方向の曲げモーメントにより作用する応力が、一方へ偏る傾向が強くなる。これにより、前記曲げモーメントに対する変形抑制効果が低減し、上述した本発明の作用効果が不充分となる。尚、前記の乖離距離ｔとしては、
０ｍｍ≦乖離距離ｔ≦１．５ｍｍ
とした構成が好適であり、前記した剛性バランスを一層向上することができ得る。

一方、本発明にあって、ハブ取付部の裏面に、車軸のハブが圧接されるハブ取付面が形成されている構成の場合には、仮想底線Ｍを、ハブ取付面に沿って外方へ延出するように設定することが好適である。尚、このハブ取付面は、ハブ取付部の裏面に、その外周縁に沿って円環状に形成されてなる構成が好適である。

本発明の自動車用ホイールは、上述したように、ハブ面アール部から連成される内側凸周部と内側凹周部とを連成してなる断面略Ｓ字形状の内側傾斜周部と、表方へ湾曲状に突出するハット頂周部と、該ハット頂周部から連成される外側凹周部を備えた外側傾斜周部とにより構成されるハット部が、縦断面上で、ハブ面アール部の内周面と内側凹周部の内周面とに接触する仮想内側傾斜線Ｌの、ハブ取付部の裏面に沿って外方へ延出する仮想底線Ｍに対する仮想内側傾斜角αと、前記仮想底線Ｍとディスクフランジ部との交点Ｇを通って外側凹周部の内周面に接触する仮想外側傾斜線Ｎの、前記仮想底線Ｍに対する仮想外側傾斜角βとを、
０．８≦（仮想外側傾斜角β／仮想内側傾斜角α）≦１．２５
とするように定めると共に、前記仮想内側傾斜線Ｌと仮想外側傾斜線Ｎとの仮想交点Ｐと、前記ハット頂周部の頂点Ｏとの、径方向の乖離距離ｔを、
０ｍｍ≦乖離距離ｔ≦２．５ｍｍ
をするように定めることにより形成されてなる構成としたものであるから、最も剛性の高いハット頂周部の頂点Ｏの内外両側に、表裏方向の曲げモーメントにより発生する応力を、バランス良く分けることができ、優れた剛性バランスを発揮できる。そのため、前記曲げモーメントに対して、ホイールディスクの変形抑制効果が向上し、総じて当該自動車用ホイールの強度が向上する。さらに、ホイールディスクの剛性が向上するため、当該自動車用ホイールは、横Ｇが作用している状況における走行安定性が向上する。

本発明にかかる実施例の自動車用ホイール１の縦断面図である。 自動車用ホイール１のハット部２４を拡大した縦断面図である。 実施例１〜６および比較例１，２の各構成の、仮想内側傾斜角αと仮想外側傾斜角βと乖離距離ｔの各数値、および回転曲げ耐久試験の測定結果を示す図表である。 実施例１〜６および比較例１，２の各構成の、回転曲げ耐久試験の測定結果を表すグラフである。 回転曲げ耐久試験による変位δの測定方法を示す説明図である。

本発明の実施例を、添付図面を用いて詳述する。
図１は、本発明にかかる自動車用ホイール１の縦断面図であり、図２は、該自動車用ホイール１のハット部２４を拡大した縦断面図である。この自動車用ホイール１は、ホイールリム２のドロップ部１３に、ホイールディスク３のディスクフランジ部２５を内嵌して、ドロップ部１３とディスクフランジ部２５とを隅肉溶接して一体化してなる、いわゆるドロップ嵌合タイプの構成である。そして、ホイールリム２とホイールディスク３とは、それぞれスチール製平板を成形加工してなるものであり、本実施例の自動車用ホイール１は、２ピースタイプのスチール製ホイールである。

尚、本実施例にあって、ホイールディスク３の背面側から意匠面側へ向かう方向を表方向とし、逆向きを裏方向としている。また、ホイール径方向に沿って、自動車用ホイール１の中心軸線Ｘへ向かう方向を内方とし、逆向きを外方としている。また、この中心軸線Ｘを含む縦断面が、図１，２の縦断面により表示されるため、該図１，２の紙面上が、本発明にかかる縦断面上となる。

上記したホイールリム２は、異形断面の円筒状を成し、その表裏両側の開口端縁に図示しないタイヤのサイドウォール部を支持するリムフランジ部１１ａ，１１ｂが夫々形成されており、各リムフランジ部１１ａ，１１ｂに夫々に連成されて、タイヤのビードを着座させる表裏のビードシート部１２ａ，１２ｂが夫々に形成されている。さらに、表側のビードシート部１２ａと裏側のビードシート部１２ｂとの間には、内方へ突出するドロップ部１３が設けられており、タイヤ装着時にタイヤのビードを該ドロップ部１３に落とし込むことによって、その装着を容易に行い得るようにしている。

このホイールリム２は、所定寸法とした長方形状のスチール製平板を成形加工することにより得る。詳述すると、長方形状のスチール製平板を、その短辺同士を突き当てるように湾曲させ、短辺同士をアプセットバット溶接により突き合わせ接合して円筒体（図示省略）とする。その後、この円筒体を、その内外両側から所定の金型を回動しながら挟み込むロール加工を行うことにより、所望のホイールリム形状に成形する。尚、この長方形平板からホイールリム２を成形する手段は、従来から公知の方法を用いることができ、詳細については省略する。

また、上記したホイールディスク３は、略円盤状を成し、中央にハブ孔２２が開口された略円板状のハブ取付部２１が設けられており、該ハブ取付部２１の外周縁から表方へ隆起する環状のハット部２４が設けられている。そして、このハット部２４の外周縁から裏方へ延成された環状のディスクフランジ部２５が設けられている。ここで、ハブ取付部２１には、ハブ孔２２の周囲にナット座（図示せず）を備えた複数のボルト孔２３が同一円周上に等間隔で穿設されている。このハブ取付部２１とハット部２４とディスクフランジ部２５とは、ホイールディスク３の中心軸線Ｘを中心とする同心状に設けられている。

このホイールディスク３は、円形状のスチール製平板を、プレス加工することにより得る。詳述すると、略正方形状のスチール製平板を、その中央を円形凹部とする受け皿状に形成した後、絞り加工によりハブ取付部２１やハット部２４の形状を形成し、ボルト孔２３や飾り孔２７を穿設する加工を行う。さらに、リストライク加工によりディスクフランジ部２５を形成し、ホイールディスク３を成形する。このようにホイールディスク３を成形する工程にあっては、従来と同様の工程により行うことができるため、その詳細については省略する。

次に本発明の要部について説明する。
上記したホイールディスク３は、そのハブ取付部２１の裏面に、該ハブ取付部２１の外周縁に沿って円環状のハブ取付面３１が形成されている。このハブ取付面３１は、ハブ取付部２１を車軸のハブ（図示せず）と連結した際に、該ハブに圧接される。また、ハブ取付部２１の外周縁には、表側へ折曲するハブ面アール部３２が形成されている。

このホイールディスク３を構成するハット部２４は、最も表方に突出する環状のハット頂周部３６と、該ハット頂周部３６と上記したハブ取付部２１のハブ面アール部３２との間に設けられた環状の内側傾斜周部３５と、前記ハット頂周部３６と上記ディスクフランジ部２５との間に設けられた環状の外側傾斜周部３７とにより構成されている。そして、内側傾斜周部３５とハット頂周部３６と外側傾斜周部３７とが、中心軸線Ｘを中心として同心状に形成されている。

ここで、ハット部２４の内側傾斜周部３５は、上記したハブ取付部２１のハブ面アール部３２の外周縁から外方へ連成されて、表側へ湾曲状に突出する内側凸周部４１と、該内側凸周部４１の外周縁から連成されて、裏側へ湾曲状に窪む内側凹周部４２とから構成されてなり、内側凸周部４１と内側凹周部４２とが滑らかに連続するように形成された断面略Ｓ字形状を成す。また、ハット頂周部３６は、前記内側凹周部４２の外周縁から表側へ湾曲状に突出するように形成されている。また、外側傾斜周部３７は、上記したハット頂周部３６の外周縁から連成されて、裏側へ湾曲状に撓む外側凹周部４４と、該外側凹周部４４の外周縁から連成されて、裏側へ傾斜する下降周部４５とが滑らかに連続するように形成されている。そして、この下降周部４５の外周縁から上記したディスクフランジ部２５が延成されており、下降周部４５に、上記した飾り孔２７が周方向に均等間隔で複数形成されている。

このハット部２４について、さらに詳述する。図２の紙面上により表示されるホイールディスク３の中心軸線Ｘを含む縦断面上で、上記したハブ面アール部３２の内周面３２ａと内側傾斜周部３５の内側凹周部４２の内周面４２ａとに夫々接触する接線として仮想内側傾斜線Ｌを設定する。また、ハブ取付部２１の裏面に形成されたハブ取付面３１に接し且つ該ハブ取付面３１に沿って外方へ延出する仮想底線Ｍを設定する。さらに、この仮想底線Ｍとホイールディスク３のディスクフランジ部２５の内周面２５ａとの交点Ｇを通過し、且つ外側傾斜周部３７の外側凹周部４４の内周面４４ａと接触する接線として仮想外側傾斜線Ｎを設定する。そして、前記仮想内側傾斜線Ｌと仮想底線Ｍとにより形成される仮想内側傾斜角αと、前記仮想外側傾斜線Ｎと仮想底線Ｍとにより形成される仮想外側傾斜角βとを、下記の式（１）を満足するように定めている。
０．８≦（仮想外側傾斜角β／仮想内側傾斜角α）≦１．２５ ・・・式（１）

さらに、仮想内側傾斜線Ｌと仮想外側傾斜線Ｎとの仮想交点Ｐと、上記したハット頂周部３６の頂点Ｏとの径方向の乖離距離ｔを、下記の式（２）を満足するように定めている。尚、この乖離距離ｔは、仮想交点Ｐの径方向位置と頂点Ｏの径方向位置とのずれ幅の許容量を絶対値により示している。そのため、ハット頂周部３６の頂点Ｏが、仮想交点Ｐに対して径方向で内側（中心軸線Ｘ側）にある場合と、径方向で外側にある場合とがあり得る。
０ｍｍ≦乖離距離ｔ≦２．５ｍｍ ・・・式（２）

すなわち、本発明にかかる実施例のハット部２４にあっては、上記の式（１）および式（２）を満足する仮想内側傾斜角αによって定まる仮想内側傾斜線Ｌと、仮想外側傾斜角βによって定まる仮想外側傾斜線Ｎとにしたがって、ハブ面アール部３２、内側凹周部４２、ハット頂周部３６、外側凹周部４４の位置関係が夫々設定される。これにより、ハット部２４の形態が設定される。

本実施例の自動車用ホイール１にあっては、上記の式（１）および式（２）を満足するように設定されたホイールディスク３を備えた構成であるため、横Ｇが掛かった場合に表裏方向に作用する曲げモーメントに対する剛性が向上し、強度向上と走行安定性向上との作用効果を奏する。詳述すると、当該自動車用ホイール１は、前記曲げモーメントによりハット部２４に発生する応力を、最も剛性の高いハット頂周部３６の頂点Ｏの内外両側（内側傾斜周部３５側と外側傾斜周部３７側）へ効率的に分けることができる。これは、上記した仮想内側傾斜線Ｌを成す仮想内側傾斜角αと仮想外側傾斜線Ｎを成す仮想外側傾斜角βとを可及的に同等とするように、上記式（１）を満足することによって、前記曲げモーメントに対して、内側傾斜周部３５側と外側傾斜周部３７側との剛性バランスを向上できるためである。換言すれば、前記曲げモーメントを、仮想内側傾斜線Ｌにより定まる内側傾斜周部３５と仮想外側傾斜線Ｎによって定まる外側傾斜周部３７とによって、バランス良く支えて耐える（踏み堪える）ことができることによる。

そして、内側傾斜周部３５の内側凹周部４２とハブ面アール部３２とは、上記仮想内側傾斜線Ｌに従って位置設定していることから、上述した剛性バランスの向上により変形抑制効果が向上することによって、内側凹周部４２とハブ面アール部３２とへの上記曲げモーメントによる応力集中を緩和する効果が向上する。そのため、上記した曲げモーメントに対する強度向上効果が大きい。

また、ハット頂周部３６は、ホイールディスク３で最も高い剛性を発揮し得る部位であることから、その頂点Ｏを式（２）に従って定めることにより、上述したように、内側傾斜周部３５側と外側傾斜周部３７側へバランス良く応力を分けることができる。これは、最も剛性の高いハット頂周部３６の頂点Ｏを、仮想内側傾斜線Ｌと仮想外側傾斜線Ｎとを可及的に同等とする位置に設定することにより、内側傾斜周部３５と外側傾斜周部３７とへ作用する応力の分力を同等とすることができるためである。

このように、ハット部２４の剛性バランスが向上することによって、ホイールディスク３の剛性が向上し、上記した曲げモーメントにより生じる変形を抑制する効果が向上するため、総じて当該自動車用ホイール１は高い強度と剛性とを発揮できる。そして、この自動車用ホイール１は、横Ｇが掛かった状況でも優れた走行安定性を発揮でき得る。

尚、上述した従来構成のように、上記の式（１）および式（２）と無関係に、ハブ面アール部と、内側凸周部および内側凹周部を連成した内側傾斜周部を有するハット部とを備えた構成の場合には、上述したように表裏方向に作用する曲げモーメントを掛けると、ハット部の剛性バランスに比較的大きな偏りが生じ得る。このような従来構成に比して、本実施例の構成は、上述したように式（１）および式（２）を満足するように設定されていることから、ハット部２４の剛性バランスに優れ、ホイールディスク３が高剛性化されるため、ハブ面アール部３２と内側凹周部４２への応力集中を緩和できる作用効果が向上する。

次に、上述した本実施例の自動車用ホイール１について、回転曲げ耐久試験（ＪＩＳ Ｄ４１０３）を実施した結果について説明する。
本実施例では、回転曲げ耐久試験により、自動車用ホイール１の剛性を評価している。詳述すれば、ＪＩＳ Ｄ４１０３に従って実施する回転曲げ耐久試験は、一定の速度で回転する自動車用ホイール１のハブ取付面２１に一定の曲げモーメントを与えることにより行われる。本実施例では、この試験により、曲げモーメントを与えるために負荷を掛けた位置（以下、ピボットポイントと言う）ｙの変位（撓み）δを測定する。図５のように、自動車用ホイール１の表側フランジ部１１ａを締め具５２によって回転円板５１の上面に固定する。そして、負荷アーム５４の一端に設けた取付円板部５３を、該取付円板部５３を自動車用ホイール１の裏側からハブ取付部２１に連結することにより、負荷アーム５４を自動車用ホイール１に取り付ける。このように自動車用ホイール１をセットした後に、負荷アーム５４の他端に水平方向に沿って負荷を掛けて、ホイールディスク３に曲げモーメントを与えながら、回転円板５１を一定速度により回動する。そして、負荷アーム５４の他端のピボットポイントｙの水平方向に沿った変位δを測定する。この変位δは、主としてホイールディスク３の剛性に従って発生することから、この変位δを測定することにより、ホイールディスク３の剛性（すなわち、当該自動車用ホイール１の剛性）を評価する指標としている。

この回転曲げ耐久試験には、図３のように、上記の式（１）および式（２）を満足する構成の自動車用ホイール１として、６種類の実施例１〜６の構成を供した。さらに、式（１）および式（２）に該当しない構成として、２種類の比較例１，２についても、同様に回転曲げ耐久試験を行った。

ここで、実施例１〜６の構成は、リム径が１６インチサイズであり、ホイールディスク３のハブ取付部２１の外径が１３３．５ｍｍ、ディスクフランジ部２５の外径（嵌合径）が３６４．６ｍｍのものである。そして、各構成は、図３に示す仮想内側傾斜角α、仮想外側傾斜角βとが上記の式（１）を満足するように設定されていると共に、仮想内側傾斜線Ｌと仮想外側傾斜線Ｎとの仮想交点Ｐと、ハット頂周部３６の頂点Ｏとの径方向の乖離距離ｔが上記の式（２）を満足するように設定されており、これらに従って夫々のハット部２４の形態が決まっている。また、実施例１〜６のいずれの構成にあっても、ホイールリム２およびホイールディスク３は同じ板厚としている。尚、実施例１〜６の各構成は、ハット部２４の形態が本発明の趣旨の範囲内で変更されている以外は同じ構成であり、各構成要素は同じ符号によって説明する。

また、比較例１，２の構成は、上記の式（１）および式（２）を満足しないように、ハット部の形態を設定している以外は、上述した実施例の自動車用ホイール１と同じ構成であり、そのハット部は、断面略Ｓ字形状の内側傾斜周面と、表方に湾曲するハット頂周部と、外側傾斜周面とから構成されている。そして、リム径、ハブ取付部の外径、ディスクフランジ部の外径、板厚も同じである。

このような実施例１〜６および比較例１，２の各構成についての試験結果を、図３および図４に示す。この回転曲げ耐久試験では、１．６７ｋＮ・ｍの一定の曲げモーメントを与えた場合に、上記したピボットポイントｙの変位（撓み）δを測定している（図５参照）。

尚、各実施例１〜６および比較例１，２の構成は、夫々の各ハット部形態が異なることから、中心軸線Ｘを中心とする各ハット頂周部の頂点Ｏのハット頂径についても、図３に記載している。そして、ハット部形態に従って重量も異なるため、各重量についても測定している。また、自動車用ホイールとしては、剛性（強度）の向上と軽量化とを両立することが求められることから、変位δと重量とを積算した値を、剛性向上と軽量化との効率的な発現効果を判断するための指標として表現している。

回転曲げ耐久試験の試験結果により、実施例１〜６の構成は、比較例１，２の構成に比して、ピボットポイントｙの変位δが小さい。特に、実施例４の構成は、変位δが最も小さくなっている。これにより、実施例１〜６の構成は、ホイールディスク３の剛性が高く、この剛性が上記の式（１）および式（２）を満足することによって発現していることが明らかである。すなわち、実施例１〜６の構成では、上述したように、曲げモーメントにより発生する応力を、ハット部２４の頂点Ｏの内外両側（内側傾斜周部３５側と外側傾斜周部３７側）へバランス良く分散することができるために、当該ハット部２４の剛性バランスに優れており、ホイールディスク３が高剛性化されている。そして、実施例４の構成は、（仮想外側傾斜角β／仮想内側傾斜角α）が他の実施例１〜３，５，６に比して最も１に近いことから、前記した剛性バランスが最も良く、一層高い剛性を発揮している。これにより、（仮想外側傾斜角β／仮想内側傾斜角α）を可及的に１に近くなるようにした構成（換言すれば、仮想内側傾斜線Ｌと仮想底線Ｍと仮想外側傾斜線Ｎとにより囲まれる三角形を、二等辺三角形に近づける構成）が好適であると言える。

さらに、各構成の重量は、ハット頂径が大きくなるに従って増加することから、比較例１，２に比して、実施例１〜６は重量増となっている。しかし、変位δと重量とを積算した値を比較すると、比較例１，２に比して実施例１〜６が小さく、実施例４が最も小さい。これにより、実施例１〜６は、比較例１，２に比して、上記した剛性と軽量化とのバランスが良く、特に実施例４はこのバランスに最も優れている。

そして、図４により、（仮想外側傾斜角β／仮想内側傾斜角α）＝１を境として、変位δが大きくなり、変位δと重量との積算値が大きくなる傾向を示す。そして、（仮想外側傾斜角β／仮想内側傾斜角α）が０．８より小さい場合、および１．２５より大きい場合には、この傾向が強くなることが伺える。これにより、上記の式（１）および式（２）を満足する構成（実施例１〜６の構成）で、上記した作用効果に優れたものとなることが明らかである。

さらに、実施例１〜６の試験結果によれば、上述したように（仮想外側傾斜角β／仮想内側傾斜角α）を可及的に１に近づける構成が好ましいことから、上記の式（１）にあって、
０．８４≦（仮想外側傾斜角β／仮想内側傾斜角α）≦１．２０
が好適であり、さらには、
０．９≦（仮想外側傾斜角β／仮想内側傾斜角α）≦１．１１
が好適であり、さらには、
０．９５≦（仮想外側傾斜角β／仮想内側傾斜角α）≦１．０５
が一層好適である。

また、乖離距離ｔとしては、上記の式（２）を満足することによって、上述した本発明の作用効果が発揮され得るものの、できるだけ０に近い構成とすることにより、頂点Ｏの表裏両側への剛性バランスの向上効果が発揮され易いと考えられる。そのため、上記の式（２）にあって、
０ｍｍ≦乖離距離ｔ≦１．５ｍｍ
が好適である。

本発明にあっては、上述した実施例に限定されるものではなく、その他の構成についても、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更可能である。例えば、スチール製の他に、アルミニウム合金製の平板から成形される構成や、マグネシウム合金製の平板から成形される構成などにあっても、同様の作用効果を奏し得る。

１ 自動車用ホイール
２ ホイールリム
３ ホイールディスク
２１ ハブ取付部
２４ ハット部
２５ ディスクフランジ部
２５ａ （ディスクフランジ部２５の）内周面
３１ ハブ取付面（ハブ取付部２１の裏面）
３２ ハブ面アール部
３２ａ （ハブ面アール部３２の）内周面
３５ 内側傾斜周部
３６ ハット頂周部
３７ 外側傾斜周部
４１ 内側凸周部
４２ 内側凹周部
４２ａ （内側凹周部４２の）内周面
４４ 外側凹周部
４４ａ （外側凹周部４４の）内周面
Ｇ （仮想底線Ｍとディスクフランジ部２５との）交点
Ｌ 仮想内側傾斜線
Ｍ 仮想底線
Ｎ 仮想外側傾斜線
Ｏ （ハット頂周部３５の）頂点
Ｐ 仮想交点
Ｘ 中心軸線
ｔ 乖離距離
α 仮想内側傾斜角
β 仮想外側傾斜角

Claims (1)

1. 車軸のハブに連結される略円板状のハブ取付部と、該ハブ取付部の外側に設けられた表方へ隆起するハット部と、該ハット部の外周縁から裏方へ延成されたディスクフランジ部とを備えたホイールディスクを、タイヤを装着する略円筒状のホイールリムに内嵌して接合されてなる自動車用ホイールにおいて、
   前記ハット部は、
   ハブ取付部の外周縁に形成された表側へ折曲するハブ面アール部の外周縁から連成されて、表側へ湾曲状に突出する内側凸周部と、該内側凸周部の外周縁から連成されて裏側へ湾曲状に窪む内側凹周部とが形成された断面略Ｓ字形状の内側傾斜周部と、
   該内側傾斜周部の内側凹周部の外周縁から連成されて表方へ湾曲状に突出するハット頂周部と、
   該ハット頂周部の外周縁から連成されて裏側へ湾曲状に窪む外側凹周部が形成された外側傾斜周部とが同心状に形成されてなるものであって、
   ホイールディスクの中心軸線を含む縦断面上で、
   前記ハブ面アール部の内周面と前記内側傾斜周部の内側凹周部の内周面とに夫々接触する仮想内側傾斜線Ｌと、前記ハブ取付部の裏面に沿って外方へ延出された仮想底線Ｍとにより形成される仮想内側傾斜角αと、
   前記外側傾斜周部の外側凹周部の内周面に接触し且つ前記仮想底線Ｍとディスクフランジ部の内周面との交点Ｇを通過する仮想外側傾斜線Ｎと、前記仮想底線Ｍとにより形成される仮想外側傾斜角βとが、
   ０．８≦（仮想外側傾斜角β／仮想内側傾斜角α）≦１．２５
   を満足すると共に、
   前記仮想内側傾斜線Ｌと仮想外側傾斜線Ｎとの仮想交点Ｐと、前記ハット頂周部の頂点Ｏとの、径方向の乖離距離ｔが、
   ０ｍｍ≦乖離距離ｔ≦２．５ｍｍ
   を満足するものであることを特徴とする自動車用ホイール。

Images