JP2011207248A - ホイール取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】取付工数が少なく、取り付けが容易で、緩みを確実に防止できる車両用ホイールの取付構造の提供。
【解決手段】車軸（１）は、軸部（１０）と該軸部（１０）に直交するフランジ部（１１）とを有し、該フランジ部（１１）に軸部（５１）より直径が大きな頭部（５２）を有する複数のスタッド（５）が固着され、ホイール（２０）は、円盤状のディスク部（２）を有し、該ディスク部（２）には前記複数のスタッド（５）の頭部（５２）が挿入される複数のスタッド挿入穴（２２）と、スタッド挿入穴（２２）を起点とするガイド溝（２３、２４）が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、車両用ホイールを車軸に取り付けるホイール取付構造に関する。

車両用ホイールのホイール取付構造が種々開示されている。
しかし、従来例の殆どが、車軸側に設けた複数のホイールスタッドに複数のホイールナットを別々に螺合させ、規定トルクで締め付けるものである。
例えば、自動車の生産ラインでホイールを車軸に取り付ける際には、専用の工具で複数のホイールナットを車軸側の複数のスタッドに同時に締結することが可能である。

しかし、一旦ユーザーに納車された後には、車両の使用者が、個々のスタッドについて、規定の締め付けトルクで個々のホイールナットを締め付けなくてはならない。
トラックやバスのような大型車両においては、タイヤを装着したホイールはおおよそ１００ｋｇの質量があり、複数のスタッドを締結しなければならないホイール取付作業は、多大な労力を必要としている。

その他の従来技術として、ディスク部の厚みを半径方向外方に行くにつれて薄くなるが、周方向については同一となる車両用ホイールが提案されている（特許文献１参照）。
しかし、係る車両用ホイールはロードノイズ低減を目的としており、ホイール取付作業時のスタッド締結作業の多大な労力を低減することは出来ない。

特開２００６−３４７４７６号公報

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、取付工数が少なく、取り付けが容易で、緩みを確実に防止できる車両用ホイールの取付構造の提供を目的としている。

本発明のホイール取付構造は、車両用ホイールを車軸に取り付けるホイール取付構造において、車軸（１、１Ａ、１Ｂ）は、軸部（１０）と該軸部（１０）に直交するフランジ部（１１）とを有し、該フランジ部（１１）部には（同一ピッチ円Ｃｐ上に）軸部（５１）より直径が大きな頭部（５２）を有する複数のスタッド（５）が固着され、ホイール（２０）は円盤状のディスク部（２）を有し、該ディスク部（２）には、車軸（１、１Ａ、１Ｂ）の軸部（１０）を貫通させる貫通孔（２１）と、前記複数のスタッド（５）の頭部（５２）が挿入される複数のスタッド挿入穴（２２）と、スタッド挿入穴（２２）を起点とするガイド溝（２３、２４）が形成され、車軸（１、１Ａ、１Ｂ）の軸部（１０）には雄ネジ（１４）が形成され、該雄ネジ（１４）と螺合する雌ネジが内周面に形成されているナット（６、６Ａ、６Ｂ）を備えており、当該ナット（６、６Ａ、６Ｂ）の緩み止め機構を設けていることを特徴としている。

ここで、前記ナット（６）の緩み止め機構は、キー（７）及びキー溝（１６、６２）を有するのが好ましい。
この場合、前記ナット（６）の外側（ホイール２０から離隔する側）を被覆する被覆部材（エンドキャップ８）を有するのが好ましい。

或いは、前記緩み止め部材は、車軸（１、１Ａ、１Ｂ）に螺合するネジ部材（９）であるのが好ましい。

上述する構成を具備する本発明によれば、ホイール（２０）のスタッド挿入穴（２２）に車軸（１）側のスタッド（５）を合わせ、ホイール（２０）のディスク部（２）に車軸（１）のフランジ部（１１）が当接するまで押し込み、ホイール（２０）を停止するまで回転させ（例えば、回転角度α）、ナット（６）で固定すれば、ホイール（２０）を車軸（１）に取り付けることが出来る。
その際に、従来技術と異なり、スタッドの各々において、締め付けトルクを管理しつつホイールナットを螺合させ、締結する必要がない。すなわち、本発明によれば、従来技術では必須とされていたスタッドボルトとナットの締結作業が不必要となり、ホイール取付作業の労力が大幅に減少する。

大型車両等では、スタッドの本数は通常８本から１０本であり、それだけの本数のホイールナットをスタッドに螺合して、規定の締め付けトルクで管理することは重労働である。
これに対して、上述した様に本発明では、一つのナット（センターナット６）の雌ネジ（６１）を車軸（１）の雄ネジ（１４）に締めこむのみで良いため、特に大型車両におけるホイール（２０）の取り付け／取り外しにおける労力が大幅に軽減される。

本発明において、緩み止め機構（キー７、或いはネジ部材９）を設けているので、ナット（６）の緩みが確実に防止できる。
そのため、ホイール（２０）脱落の恐れがなく、安全性が高い。

本発明の第１実施形態を示す縦断面図である。 図２におけるＣ部拡大図である。 実施形態におけるホイールスタッドを示した斜視図である。 第１実施形態における車軸の断面図である。 第１実施形態における車軸の正面図である。 図１のＡ矢視図である。 図６のＸ１-Ｘ１断面矢視図である。 図６のＸ２-Ｘ２断面矢視図である。 図１のＢ矢視図である。 第１実施形態におけるセンターナットの断面図である。 第１実施形態におけるセンターナットの正面図である。 第１実施形態におけるキーの斜視図である。 第１実施形態におけるエンドキャップの断面図である。 第２実施形態の要部を示す縦断面図である。 第２実施形態における車軸の断面図である。 第２実施形態における車軸の正面図である。 第２実施形態におけるセンターナットの断面図である。 第２実施形態におけるセンターナットの正面図である。 第３実施形態の要部を示す縦断面図である。 第３実施形態における車軸の断面図である。 第３実施形態における車軸の正面図である。 第３実施形態におけるセンターナットの縦断面図である。 第３実施形態におけるセンターナットの正面図である。 本発明の第４実施形態の要部を示す縦断面図である。 第４実施形態におけるエンドキャップの正面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
最初に、図１〜図１３を参照して、本発明の第１実施形態を説明する。
図１において、第１実施形態に係るホイール取付構造は、車両用車軸（以下、「車軸」と記載する）1に、タイヤ４を装着したホイール２０を取り付けた構造について適用されている。
ここで、ホイール２０は、円盤状のディスク部２の外縁に、環状のリム３が溶接されて構成されている。

図４、図５において、車軸１は、軸部１０と軸部１０に直交するフランジ部１１とを有している。該フランジ部１１には同一ピッチ円Ｃｐ（図５）上に、スタッド嵌入孔１２が、均等ピッチで複数箇所（図示の例では４箇所）に形成されている。
軸部１０の先端１ｅ（図４）フランジ１１側に向かって所定の範囲に雄ネジ１４が形成されている。
雄ネジ１４が形成されている領域の１箇所に、中心軸と平行にキー溝１６が形成されている。
キー溝１６の底部は、雄ネジ１４の谷１４ｂよりも軸部１０の中心線（図４、図５では図示せず）に近い位置となっている。

図２において、車軸１のスタッド嵌入孔１２には、スタッド５の軸部５１（図３参照）が嵌入されている。そして、スタッド５は公知の手段（例えば圧入、或いは溶接など）によって車軸１のフランジ１１に固着されている。
図３において、スタッド５は、軸部５１と円形断面の頭部５２とを有している。頭部５２の軸方向寸法は符号Ｆで示されている（図２参照）。また、図３において、スタッドの軸部５１の直径を符号ｄ、頭部５２の直径を符号Ｄで示している。
図２において、車軸１におけるフランジ１１からスタッド５の頭部５２の先端までの高さＥは、所定の数値となる様に構成されている。
図２における符号Ｒｐｃは、ピッチ円Ｃｐ（図５参照）の半径寸法（車軸１の中心線からの距離）を示している。

図２及び図６〜図９において、ホイール２０のディスク部２の中心部には、車軸１の軸部１０を貫通させる貫通孔２１が形成されている。
ディスク部２において、車軸１のフランジ１１と接する側の面２ａ（図７参照）には、４箇所にスタッド挿入穴２２が形成されている。４箇所のスタッド挿入穴２２は、車軸１のフランジ１１におけるピッチ円Ｃｐ（図５参照）と同一半径のピッチ円（図示せず）上に配置されている。そして、スタッド挿入穴２２の直径は、スタッドの頭部５２の直径Ｄと同様であり、面２ａからの深さは、符号Ｅで示されている（図７、図８参照）。
図示の実施形態では、車軸１の軸部１０をホイール２０のディスク部２の貫通孔２１に貫通させて、車軸１のスタッド５の頭部５２をディスク部２のスタッド挿入穴２２に挿入して押し込み、スタッド挿入穴２２の最深部（面２ａからの深さＥ）にスタッド５の頭部５２が到達したならば、車軸１のフランジ１１とディスク部２の面２ａが接するように構成されている（図２参照）。

図６において、ホイール２０のディスク部２には、上記車軸１のフランジ１１とディスク部２の面２ａが接する状態から、仮に、車軸１を軸中心に所定角度α回転させた場合に、スタッド５の頭部５２及び軸部５１の軌跡となる領域に、ガイド溝２３、２４が形成されている（図６、図８参照）。
図６において、符号ｒｈはスタッド挿入穴２２（スタッド５の頭部５２の入口）の半径を示し、ｒｈ＝Ｄ（穴の直径）／２である。そして図８において、スタッド頭部５２が移動するガイド溝２３の断面の縦方向寸法は２×ｒｈとなる。なお、ガイド溝２３の横方向寸法（面２ａからの深さ）が符号Ｆで示されている。
図６において、符号ｒｓはガイド溝２４の終点の半径を示し、２×ｒｓ＝ｄ（スタッド軸部５１の直径）の関係がある。すなわち、図８において、スタッド軸部５１を移動させるガイド溝２４の断面の縦方向寸法が２×ｒｓである（図８参照）。

図２において、車軸１の雄ネジ１４には、センターナット６の雌ネジ６１が螺合しており、センターナット６の左端部がディスク部２に当接している。
また、車軸１先端側に形成されたキー溝１６には、キー７が係合している。
そして、車軸１先端１ｅに当接する様に、エンドキャップ８が取り付けられている。

図１０、図１１において、センターナット６は、外周６０が正六角形であり、内周側には雌ネジ６１が形成されている。センターナット６のエンドキャップ８側（図１０では右側）の端部には、雌ネジ６１よりも内径が大きな雌ネジ６ａが形成されている。
図１１で示すように、センターナット６の内周側には、複数個所（図１０、図１１では６箇所）にキー溝６２が形成されている。なお、図示の簡略化と、雌ネジ６ａを表示するために、図１０の上方に形成されているキー溝６２について、図示を省略して表示した。
図１２はキー７を立体的に示しており、図１、図２で示す様に、キー７は、車軸１のキー溝１６と、センターナット６のキー溝６２とに係合している。

図１３において、エンドキャップ８は円盤状の蓋であり、その外周面には雄ネジ８１が形成されており、雄ネジ８１はセンターナット６の雌ネジ６ａと螺合する。
そして、エンドキャップ８の外側（ホイール２０を取り付けた構造とは反対側：図１３では右側）の面８ｅには、エンドキャップ８を工具により回転するための六角穴８２が形成されている。
図１０で示すように、センターナット６は両端が開口した円筒形状となっており、その外側（ホイール２０を取り付けた構造とは反対側：図１０では右側）が、エンドキャップ８により被覆されている。

第１実施形態において、ホイール２０の車軸１へ取り付ける態様を説明する。
ここで、車軸１のフランジ１１には、公知の手段（例えば圧入、或いは溶接など）によってスタッド５が既に固着されている。
図２において、先ず、ホイール２０のディスク部２に形成されたスタッド挿入穴２２に、フランジ１１に固着された全てのスタッド５の頭部５２を同時に挿入する。
そして、ホイール２０を反時計回りに所定角α（図６参照）だけ回転させることにより、スタッド５の頭部５２はディスク部２の溝２３（図８参照）内に収容される。

次に、ホイール２０のディスク部２から突出した車軸１先端側の雄ネジ１４に、センターナット６の雌ネジ６１を螺合させる。
そして、図示しない工具によってセンターナット６を増し締めすることにより、車軸１に形成したキー溝１６と、センターナット６に形成したキー溝６２の何れかを整合せしめ、キー７を軸１の端部１ｅ側から打ち込む。
それにより、キー７を、キー溝１６及びキー溝６２に係合せしめる。

次に、センターナット６の外側（車軸１の先端１ｅ側：図２では右側）に、エンドキャップ８を取り付ける。
エンドキャップ８を取り付ける際には、エンドキャップ８をセンターナット６の雌ネジ６ａ側に配置し、図示しない工具を六角穴８２に挿入して回転することにより、エンドキャップ８の雄ネジ８１とセンターナット６の雌ネジ６ａを螺合する。

第１実施形態によれば、ホイール２０のスタッド挿入穴２２に車軸１側のスタッド５を挿入し、ホイール２０のディスク部２に車軸１のフランジ１１が当接するまで押し込み、ホイール２０を停止するまで回転し（例えば、図６で示す回転角αだけ回転し）、センターナット６で固定し、キー７で緩み止めを施している。
そのため、スタッド５の各々を締結する必要が無く、ホイール２０の装着の労力が軽減される。

例えば、大型車両では、スタッド５の本数は通常８本から１０本である。これだけの本数のホイールナットをスタッドに螺合させ、規定の締め付けトルクで管理することは重労働である。
第１実施形態によれば、スタッドの螺合に関する係る重労働から解放される。
また、キー７によって緩み止めが施されており、エンドキャップ８によりキー７の脱落防止が図られているため、センターナット６が緩むことが防止されており、安全である。

さらに、センターナット６には複数のキー溝６２が形成されているので、車軸１先端側の雄ネジ１４とセンターナット６の雌ネジ６１におけるネジ山が変形しても、車軸１先端側の雄ネジ１４とセンターナット６の雌ネジ６１を螺合した際において、車軸１側のキー溝１６とセンターナット６のキー溝６２とを整合させることが可能となる。
そのため、車軸１とセンターナット６は、いわゆる「ガタ」を生じることなく、強固に締結された状態に維持される。

次に、図１４〜図１８を参照して第２実施形態を説明する。
図１〜図１３の第１実施形態では、センターナット６の緩み止め機構として、キー７を用い、キー７の脱落をエンドキャップ８により防止している。
それに対して、図１４〜図１８の第２実施形態では、センターナット６Ａの緩み止め機構として、以下のような構成としている。
すなわち、センターナット６Ａの一端を閉塞させ、その閉塞した端部の中心から偏奇した位置よりビスを捩じ込んで、車軸１の先端１ｅに固着して、センターナット６の回転を防止し、緩み止めを行っている。

以下、図１４〜図１８の第２実施形態について、第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
図１５において、車軸１Ａには、先端１ｅからフランジ１１側に向かって雄ネジ１４が形成されている。
車軸１Ａの先端１ｅの面において、軸中心から偏奇した位置に雌ネジ１７が形成されている。
図１５における符号ｒは、車軸１の中心に対する雌ネジ１７が偏奇している寸法（雌ネジ１７の偏芯量）を示している。

図１７、図１８において、センターナット６Ａは、一端６ｅ（図１７の右側端部）が閉塞している。閉塞した面６ｅには、同一円周（図示しないピッチ円）上を均等間隔で複数個所（図１７、図１８の例では４箇所）に、小ネジ（皿ビス）９（図１４参照）を挿通させる挿通孔６３が穿孔されている。挿通孔６３の面６ｅ側の開口部は、テーパー状の座繰り６４が施されている。
ここで、図示しないピッチ円の半径は、雌ネジ１７の偏芯量ｒ（図１５参照）と等しい。
センターナット６Ａの内周側には、雌ネジ６１が形成されている。センターナット６Ａの外周６０も、第１実施形態と同様に、六角形状に形成されている。

第２実施形態において、ホイール２０を車軸１Ａへ取り付ける態様を、図１４を参照して説明する。ここで、ホイール２０を車軸１の所定位置に取り付けるまでは、第１実施形態と同様である。
ホイール２０のディスク部２から突出した車軸１Ａ先端側の雄ネジ１４に、センターナット６Ａの雌ネジ６１を螺合させたならば、図示しない工具によって、センターナット６Ａを回転が停止するまで締め込む。
さらに大きなトルクで増し締めしながら、車軸１Ａに形成した雌ネジ１７と、センターナット６Ａに形成された４箇所の挿通孔６３の何れか一つの挿通孔６３を整合させる。
雌ネジ１７と挿通孔６３が整合したならば、皿ビス９を挿通孔６３から差し込み、皿ビス９の雄ネジを、車軸１Ａに形成した雌ネジ１７に螺合させ、規定のトルクで締め付ける。

図１４〜図１８の第２実施形態によれば、皿ビス９により車軸１Ａとセンターナット６Ａが締結されるので、センターナット６Ａの緩み止めが確実に行なわれる。
ここで、センターナット６Ａに複数（箇所）の挿通孔６３が設けられているので、車軸１先端側の雄ネジ１４とセンターナット６Ａの雌ネジ６１におけるネジ山が変形しても、車軸１先端側の雄ネジ１４とセンターナット６の雌ネジ６１を螺合した際において、車軸１側の雌ネジ１７とセンターナット６Ａの挿通孔６３とを整合させることが可能である。
図１４〜図１８の第２実施形態におけるその他の構成及び作用効果については、図１〜図１３の略第１実施形態と同様である。

次に、図１９〜図２３を参照して第３実施形態を説明する。
図１４〜図１８の第２実施形態では、センターナット６Ａの緩み止め機構として、センターナット６Ａの一方の端部６ｅを閉塞させているが、皿ビス９を車軸１Ａの中心から偏芯した位置で中心軸と平行に捩じ込むことにより、センターナット６Ａと車軸１Ａを締結して、相対的な動き（緩み）を防止している。
それに対して、図１９〜図２３の第３実施形態では、センターナット６Ｂの緩み止め機構として、センターナット６Ｂから緩み止めのビス９を捩じ込んでいるが、ビス９を捩じ込む方向が、車軸１Ａの中心軸に対して、直交する方向となっている。

図１９〜図２１において、車軸１Ｂは先端１ｅからフランジ１１側に向かって雄ネジ１４が形成されている。
雄ネジ１４が形成されている領域の１箇所には、雄ネジ１４から中心軸に向かって、すなわち中心軸に直交する方向（図１９では上下方向）に延在する雌ネジ１８が形成されている。

図２２、図２３において、センターナット６Ｂは、一端６ｅ（図２２の右側）が閉塞している。
センターナット６Ｂの六角形状の外周６０の各面（六角形の各辺）から、半径方向内方（中心方向）に向かって、ネジ挿通孔６５が形成されている。
ネジ挿通孔６５の外周面６０側の開口部にはテーパー状の座繰り６６が施されている。

センターナット６Ｂのネジ挿通孔６５を介して、ビス９を車軸１Ｂの雌ネジ１８と螺合することによって、センターナット６Ｂと車軸１Ｂとを締結し、相対動きを防止する。
ここで、センターナット６Ｂに複数（箇所）のネジ挿通孔６５が設けられているので、車軸１先端側の雄ネジ１４とセンターナット６Ａの雌ネジ６１におけるネジ山が変形しても、車軸１先端側の雄ネジ１４とセンターナット６の雌ネジ６１を螺合した際において、センターナット６のネジ挿通孔６５と車軸１側の雌ネジ１８を整合させることが可能である。
図１９〜図２３の第３実施形態におけるその他の構成及び作用効果は、図１４〜図１８の第２実施形態と同様である。

図２４、図２５は、本発明の第４実施形態を示している。
第４実施形態は、エンドキャップ８を取り付ける構成が、図１〜図２３の各実施形態と相違している。
以下、図１〜図２３の各実施形態と相違している点について、図２４、図２５を参照して説明する。

図２４において、軸部１０の先端１ｅ近傍には円環状の溝部１３が形成され、軸部１０においては、溝部１３からフランジ１１側に向かって所定の範囲に雄ネジ１４が形成されている。
先端１ｅから溝部１３の間の領域には、図示しない切欠きが複数個所（例えば４箇所）形成されている。図示しない切欠きは、エンドキャップ８の鉤状部分８３（図２５参照）が通過可能に形成されている。
エンドキャップ８は、車軸１先端１ｅに当接する様に、ボルト（小ネジ）９によって取り付けられている。

エンドキャップ８は、図１４〜図２３の実施形態と同様に、一方の端部（図２５の符号８２）が開放した円筒状の蓋である。図２５において、開放した端部８１には、鉤状部分８３が複数箇所（図２５では４箇所）に形成されている。また、閉塞した端部８２の中心には、小ネジ９（図２４参照）を貫通させる貫通孔８４が形成されている。

第４実施形態において、車軸１の先端１ｅに、エンドキャップ８を取り付ける態様について、図２４を参照して説明する。
先ず、エンドキャップ８の鉤状部分８３（図２５参照）を車軸１の先端１ｅに形成された図示しない切欠きを通過せしめて、鉤状部分８３が車軸１の溝１３から逸脱しない位置までエンドキャップ８を回転させる。
そして、エンドキャップ８の貫通孔８４（図２５参照）から小ネジ９を差し込み、車軸１の先端１ｅに形成した雌ネジ１７と小ネジ９とを螺合させ、エンドキャップ８を車軸先端１ｅに固定する。
図２４、図２５の第４実施形態におけるその他の構成及び作用効果は、図１〜図２３の各実施形態と同様である。

図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない。
同様に、本発明の技術的範囲は、実験例１〜６に限定されるものではない。

１・・・車軸
２・・・ディスク部
３・・・リム
４・・・タイヤ
５・・・ホールスタッド／スタッド
６・・・ナット／センターナット
７・・・キー
８・・・エンドキャップ
９・・・小ネジ／皿ビス
１０・・・軸部
１１・・・フランジ部
１２・・・スタッド嵌入孔
１４・・・雄ネジ
１６・・・キー溝
２０・・・ホイール
２１・・・貫通孔
２２・・・スタッド挿入穴
２３、２４・・・ガイド溝
６１・・・雌ネジ
６２・・・キー溝
８３・・・鉤状部

Claims (4)

1. 車両用ホイールを車軸に取り付けるホイール取付構造において、車軸は、軸部と該軸部に直交するフランジ部とを有し、該フランジ部には軸部より直径が大きな頭部を有する複数のスタッドが固着され、ホイールは円盤状のディスク部を有し、該ディスク部には、車軸の軸部を貫通させる貫通孔と、前記複数のスタッドの頭部が挿入される複数のスタッド挿入穴と、スタッド挿入穴を起点とするガイド溝が形成され、車軸の軸部には雄ネジが形成され、該雄ネジと螺合する雌ネジが内周面に形成されているナットを備えており、当該ナットの緩み止め機構を設けていることを特徴とするホイール取付構造。
2. 前記ナットの緩み止め機構は、キー及びキー溝を有する請求項１のホイール取付構造。
3. 前記ナットの外側を被覆する被覆部材を有する請求項２のホイール取付構造。
4. 前記緩み止め部材は、車軸に螺合するネジ部材である請求項１のホイール取付構造。

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