JP2011005917A - ２輪車用３ピース型アルミホイールのディスク - Google Patents

Abstract

【課題】 ２輪車用３ピース型アルミホイールにおいて、鋳型及び金型を必要とせず、ホイール幅を変えることができ、かつ、既存のリムを自由に選択できる２輪車用３ピース型アルミホイールを提供することにある。
【解決手段】
材料にアルミ合金材を使用し、既存のリムに適合するように切削加工のみによりディスクを製造し、そのディスクとリムの挿通孔にボルトを通して接合し、２輪車用３ピース型アルミホイールを提供し既存のリムを広く使用できるようにするとともに、ホイール幅の変更も、容易となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、２輪車用３ピース型アルミホイールのディスクの製造方法及びその利用に関するものである。

軽量性や美的外観のため、車両用ホイールとしてアルミホイールが用いられている。このアルミホイールは車両のハブに取り付けるディスクと、タイヤが取り付けられるリムが一体に成形された１ピース型と、ディスクとリムが別体となった２ピース型と、さらには、リムをアウタリムとインナリムに分割した３ピース型がある。

この中で、３ピース型アルミホイールでは、様々にデザインされたディスクに市販のアウタリムやインナリムが取り付けられる。４輪車での３ピース型アルミホイールでは、ディスクと外部から見えるアウタリム及び車体内側のインナリムとにより構成されている。２輪車では、左右両面ともに外部から見えるため、ディスクの両面ともに装飾面あるいはＡ面と称され、どちらもアウタリムとなっている。

３ピース型アルミホイールでは、アフター商品である、２輪車用のアウタリム、４輪車用のアウタリムとインナリムは、いずれも市販されており、使用者は、好みに応じて任意にリムを選択することができる。しかし、これを使用するには、３ピース型アルミホイールのディスクの形状がアウタリムやインナリムの接合面やボルト径・位置等に適合していることが必要である。また、使用者によっては、ホイール幅、換言すればタイヤ幅を増減したい場合がある。このようなときに、市販のリムに適合した形状の３ピース型アルミホイールのディスクを手軽に入手できることが望まれる。

アルミホイールのディスクの製造方法には、大別すると、溶融したアルミ素材を金型で固める鋳造法と、素材を高圧でプレスする鍛造方法がある。前者には、低圧鋳造法やダイカスト法が含まれ、後者には、熱間鍛造法や溶融鍛造法が含まれる。上記いずれのアルミホイールのディスク製造方法では、多大なエネルギーを消費し、鋳型や金型を必要とし、製造コストも高くなり、当然ながら設計変更はかなり困難である。そのため、かかる方法では、目的にかなう３ピース型アルミホイールのディスクを安く自由に入手することが難しくなっている。

そこで、既存のリムに適合させ、あるいはホイール幅を変えるなど、多品種・少量のディスクに対応できる製造方法が必要となってくる。アルミ部材等の研磨に従事してきた本発明者は、この多品種・少量のディスクの需要に対応できる製造方法として、アルミ合金板をリムの形状に適合させて切削加工することにより可能であると思いついた。特に、２輪車の３ピース型アルミホイールでは、エアーバルブの箇所を除き、左右のリムは、ディスクのボルトの挿通孔や形状は対称的であり、そのリムに適合したディスクを切削加工により製造することは、製造工程を低減でき、より安価にできるものと考えられた。さらに、２輪車用３ピース型アルミホイールでは、切削加工されたディスクの左右両面は、装飾面いわゆるＡ面となるものであり、本発明者は、この面を鏡面研磨し、クリア塗装をすることにより、メッキ工程や有害なクロム系前処理をすることなく、素材そのものの外観を生かしながら、製造コストを下げて、美的外観を得ることができることを経験的に理解していた。

２ ピース型ホイールや３ピース型ホイールの先行技術としては、以下のようなものが見受けられる。インナリムを鋳造成形し、インナリムに雌ネジを設け、アウタリムとディスクのボルト挿通孔により螺合させるもの（特許文献１）、リムの内側とディスクの外周部を嵌合と溶接で一体化させた車両用３ピースホイール（特許文献２）、並びにインナリムと接合する部分を切削加工したディスクとリムを持つ２ピースアルミホイール等がある（特許文献３）。
しかし、上記特許文献１及び２では、ディスクに関する製造方法は記載されていない。また、特許文献３では、ディスクについて切削加工するとの記載はあるが、２
ピースアルミホイールに限られ、また２輪車のアルミホイールについては、言及されていない。

実開平６−８７００２号 特開平８−２５３００３号 特開平７−８８７２４号

本発明での解決しようとする課題は、鋳型や金型を使用することなく、市販のリムを任意に選択でき、ホイール幅を自由に変えることができる安価な２輪車用３ピース型アルミホイールのディスクの提供とその利用方法である。

すなわち、第１発明は、２輪車用３ピース型アルミホイールにおいて、鋳型及び金型を使用することなく所定材質のアルミ合金板を切削加工のみにより製造し、既存のリムに接合して使用する２輪車用３ピース型アルミホイールのディスクである。

本発明は、２輪車用３ピース型アルミホイールに限定するものである。２輪車用としたのは、２輪車のアルミホイールは、左右両面ともに外部から見ることができ、美観を必要とするためである。従って、２輪車用３ピース型アルミホイールでは、インナリムはなく、２つの左右互いに対称なアウタリムとディスクでの３ピース型アルミホイールとなる。左右互いに対称であるといってもエアーバルブ等の箇所は除かれ、略左右対称との意味である。アルミ合金とは、アルミニウムを主成分とする合金であり、銅、マンガン、ケイ素、マグネシウム等と合金にすることで、金属材料としての特性が発揮される。所定材質とは、その強度等がアルミホイールに適したアルミ合金をいい、アルミ合金板は、アルミメーカーにより各種形状のものが販売されている。アルミ合金圧延板として、定格の長さ、幅、厚さのものが市販され、また、メーカー等に依頼すれば任意の大きさのアルミニウム合金板を求めることができる。切削加工とは、刃物で材料を削り、所定の形状にすることであり、旋盤、フライス盤、ＮＣ旋盤、マシニング等の工作機械を使用して加工することをいう。なお、「切削加工のみにより」とあるが、ディスクに形成する作業を切削加工のみで行うものであり、その後の表面研磨や表面処理の工程は含まれる。

第２発明は、第１発明の２輪車用３ピース型アルミホイールのディスクと、既存のリムとを溶接することなく、双方の挿通孔にボルトを通し、互いに接合して使用する２輪車用３ピース型アルミホイールである。

多様なリムが市販され、タイヤは、リムに取り付けられる。このリムの形状に適合するように、所定材質のアルミ合金板を切削加工のみにより製造する。リムの形状に適合するとは、リムとディスクが接合し一体化してホイールとして機能するように、リムとディスクのボルトの挿通孔の場所、径を一致させたり、外形の凸凹を合わせたりすること等をいう。ディスクと左右のリムは溶接等で固定化するのではなく、挿通孔を通したボルトにより接合し、いつでもリムとディスクは取り外しができるようにして、自由にリムを選択できるようにすることを特徴とするものである。ボルトは、ナットという機械要素と一緒に締め付けたり、雌ねじが切られたタップに締め付けて使用する部品と部品を締め付けて接合する機械要素である。

第３発明は、切削加工後のディスク装飾面を鏡面研磨し、クリアー塗装を施した第１発明の２輪車用３ピース型アルミホイールのディスクである。

２輪車用３ピース型アルミホイールでは、ディスクの左右両面が装飾面いわゆるＡ面となる。アルミ素材は、美的な外観を有するためホイールに使用されるが、その表面は、孔食や白化現象が生じる。こうした現象を避けるため、クロムメッキや各種塗装が施されている。しかし、メッキや各種塗装を施すことにより製造コストが高くなる。

そこで、アルミ素材そのものが有する色彩を利用するため、切削加工後鏡面研磨する。鏡面研磨とは、バフ研磨やバレル研磨等で仕上げられ、感覚的には光反射がされ、表面粗さが、おおよそ５０ｎmRz以下の研磨状態をいうが、この数値に限られず、自分の顔が映る程度で足りる。鏡は反射光を利用するものであるが、反射光には鏡面反射と拡散反射がある。鏡面反射では入射光の角度に等しい角度から見たとき最も明るく見え、角度がずれると急激に明かりが低下する。拡散反射では、入射光が金属表面の微細な傷に入りこみ、その中でランダムな反射を繰り返したのち表面から外に向かって出ていく。金や銅を除いて金属はすべてよく似た銀白色をしているが、これは拡散反射のためである。この拡散反射を生かした美的外観を維持するため、防食を兼ねたクリアー塗装を施す。

クリアー塗装とは、鏡面研磨された表面上にクリアー塗料による塗膜が密着される作業をいう。入射光はクリアー塗膜を通し、金属表面の微細な傷に入りこみ、その中でランダムな反射を繰り返したのちクリアー塗膜を通し表面から外に向かって出ていく。すなわち、クリアー塗料は、素材の表面にまで入射光が入り込み、その反射光が出ていくことができる塗膜を形成する塗料である。

クリアー塗装に使用するクリアー塗料は、無色透明である必要はなく、有色透明であっても良い。クリアー塗料に紫外線吸収剤を配合することもできる。また、クリアー塗装では、金属表面に、先ずプライマー塗装をし、次いで、クリアー塗装して、さらに、トップコート塗装することも含まれる。なお、クリアー塗装では、各塗膜が透明で、入射光が素材まで、すなわちディスクの装飾面である金属表面にまで入り込み、反射光が出ていけば足り、その塗装仕様は問わない。また使用する塗料には、溶剤系塗料だけでなく粉体塗料も含まれる。

第４発明は、第３発明のディスクを使用した第２発明の２輪車用３
ピース型アルミホイールである。

２輪車用３ピース型アルミホイールでは、左右両面が美観を必要とするいわゆるＡ面となるため、クリアー塗装したディスクを用いたホイールが要求される。第４発明は、この需要に応えるものである。

第１発明では、２輪車用３ピース型アルミホイールに使用するディスクを鋳型、金型を使用することなく、アルミ合金板より切削加工して製造するため、製造コストを安くすることができ、多品種・少量生産に対応することができる。そして、既存のリムを自由に選択し、使用できるディスクを提供することができる。なお、市販のリムは２輪車のパーツ販売店でよく見かけるが、ディスクについてはあまり見受けられない。

第２発明では、２輪車の利用者は、多品種・少量生産に対応した低額なディスクの提供を受けることができるため、ホイール幅（タイヤ幅）を変えたり、リムを自由に選択した２輪車用３ピース型アルミホイールを使用することができる。

第３発明では、ディスクの材料であるアルミそのものが有している外観を利用し、より装飾性を高め、さらに防食処理をしたディスクを安価に提供するものである。

第４発明では、第３発明の防食性を兼ねた美的外観のあるディスクを２輪車用３ピース型アルミホイールに付けることで、この利用者の利便性を上げるものである。

３ピース型アルミホイール用ディスク ３ピース型アルミホイール用ディスクの試作品 ３ピース型アルミホイールの既存のリムとディスク ３ピース型アルミホイールの組み立て図 タイヤ付き３ピース型アルミホイール 塗装仕様断面図

本発明の実施例を以下に示す。

図１は、３ピース型アルミホイールのディスクの概略図である。ディスク１の中央部にハブ孔１２があり、ディスク１はハブ用ボルト孔１３でボルトにより図示しないがハブに接合される。ディスク１の周縁部１８には、リム用ボルト孔１４がつけられ、リム２とディスク１がボルトで接合される。ディスク１の両面は、装飾面１１（Ａ面）となる。
１ （３ピース型アルミホイールの）ディスク １１ 装飾面（Ａ面）
１２ ハブ孔 １３ ハブ孔用ボルト孔 １４ ディスク用ボルト孔
１５ 外周面 １６ スポーク部 １７ 外周面の溝 １８ 周縁部
１９ 装飾面開口部

図２に試作品ディスク１の平面図(Ａ)と斜視図(B)を示す。本試作品は、５０００番台のAl-Mg系合金を使用した。アルミ合金板は、直径２５０ｍｍの円柱状のアルミ合金を厚さ３２ｍｍに切断したものを使用した。先ず旋盤にてディスク１の装飾面１１Ａを削り厚さを調整した。ディスクの厚さは、リムとの接合も考慮して、スポーク部１６、周縁部１８等各箇所により変化させた。さらに、旋盤で外周面１５を削り、次いで、強度を考慮しつつ、ディスクの軽量化のため、外周面の溝１７を２４ｍｍの深さで形成した。次にフライス盤でハブ孔１２、ハブ孔用ボルト孔１３、ディスク用ボルト孔１４、装飾面開口部１９を設けた。リムは既存の２輪車用３ピース型アルミホイールに付属していたものを使用し、このリムのボルト挿通孔に適合するようにして既存のホイール幅より１インチ長くしたディスクを試作した。幅広のタイヤを使用するためである。

図３に試作品のディスク１と既存のリム２を示す。（Ａ）は両方の斜視図であり、（Ｂ）は平面図である。ディスクのボルトを通す挿通孔はリムの形状にあわせ作られている。

図４にディスクと左右のリムが挿通孔を通したボルトにより一体化した２輪車用３ピース型アルミホイールを示す。

さらに、図５にタイヤがついた２輪車用３ピース型アルミホイールを示す。

ディスクの切削加工を行った後、サンドペーパーでバリ取りと切削跡を消し、さらにバフ研磨次いでバレル研磨をし、装飾面１１を鏡面に仕上げた。そのディスクを以下の工程により表面処理を行った。
脱脂行程→プライマー塗装→クリアー塗装→トップコート塗装
脱脂行程には水洗行程が含まれ、各塗料は、溶剤系塗料により、強制乾燥にて塗膜を形成した。ここで、強制乾燥工程とは、常温ではなく８０℃から１２０℃の雰囲気中において、塗料溶剤の除去と塗料の塗膜化する工程を言いう。

図６の（Ａ）は、プライマー塗膜とクリアー塗膜の断面図である。塗料の密着性を上げるため、プライマー塗装をした後、クリアー塗料にて塗装した。プライマー塗料の膜厚は、５〜１０μｍ、クリアー塗膜は、１０〜２０μｍであった。この工程ではクリアー塗料には、紫外線吸収剤を混ぜたものを使用した。

図６の（Ｂ）は、（Ａ）の仕様にさらにトップコート塗膜をした断面図である。トップコート塗膜の膜厚は、５〜１０μｍであり、耐ひっ掻き性を上げるため、塗膜の強度を上げるアクリル系の塗料を用いた。なお、いずれの塗料も無色透明のものを用いた。

２輪車用３ピース型アルミホイールのディスクが鋳型や金型を必要とせず、切削加工のみにより製造できるため、製造コストが低減できるとともに多品種少量生産が可能となる。そのため、使用者としては、自由に市販のリムを選択することができ、自己の好みに応じた２輪車用３ピース型アルミホイールを使用することができるようになり、需要が期待される。

１ （３ピース型アルミホイールの）ディスク １１ 装飾面（Ａ面）
１２ ハブ孔 １３ ハブ孔用ボルト孔 １４ ディスク用ボルト孔 １５ 外周面
１６ スポーク部 １７ 外周面の溝 １８ 周縁部 １９ 装飾面開口部
２ リム ２１ リムのボルト挿通孔
３ タイヤ
４ アルミ素材 ４１ プライマー塗膜 ４２ クリアー塗膜
４３ トップコート塗膜

Claims (4)

1. ２輪車用３ピース型アルミホイールにおいて、鋳型及び金型を使用することなく所定材質のアルミ合金板を切削加工のみにより製造し、既存のリムに接合して使用する２輪車用３ピース型アルミホイールのディスク。
2. 請求項１の２輪車用３ピース型アルミホイールのディスクと、既存のリムとを溶接することなく、双方の挿通孔にボルトを通し、互いに接合して使用する２輪車用３ピース型アルミホイール。
3. 切削加工後のディスク装飾面を鏡面研磨し、クリアー塗装を施した請求項１の２輪車用３ピース型アルミホイールのディスク。
4. 請求項３のディスクを使用した請求項２の２輪車用３ピース型アルミホイール。