JP3185144B2 - フルフェース車輪アセンブリーとその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はフルフェース車両ホイール（車輪）に関し、
さらに詳しくはフルフェース鋳造ディスクとリムの深い
窪みの近くにあるディスクに溶接された回転リムとから
なるフルフェース車輪アセンブリーに関するものであ
る。

（従来技術とその欠点） 従来、空気タイヤ用の車輪はシート鋼からできてい
る。リムは輪に形成され細長い鋼からできている。輪の
両端は突き合わせ溶接され、その未完成品が回転して内
側・外側タイヤ・ビード保持フランジ、ビード・シート
およびリムの窪んだ中心窪みを形成する。リムの内部
に、中央ににおかれた導孔と複数の装着孔をもったディ
スクが固定されている。従来は、ディスクは車輪の軸中
間面又はその近くにおかれていた。

大きなブレーキ・アセンブリーばかりでなく前輪ハブ
に隣接した操縦・運転要素をも含みやすい前輪駆動車両
の出現以来、車輪ディスクを輪中間面位置から外側にビ
ード保持フランジに向ってずらすことが必要になった。
このようなフルフェース車輪が本発明の主題である。

ディスクがさらに見やすい位置に外側に動いたので、
車輪は車両のスタイル要素として増大する重要性を得
た。フルフェース車輪は鋳造又は鍛造によって作られる
ので、非常に様式化した、装飾的で独特な外観を与えら
れる。従って、最近数年間、デザインばかりでなく、フ
ルフェース車輪の機構的配置にも重要な配慮がなされて
きた。

例えば、米国特許第2,545,130号は、リムがリム部
と、ディスク部と、それらを結ぶウェブとを含むスプリ
ット・リム車輪アセンブリーを開示している。ウェブは
改善された長さのために凸形状に形成されている。

米国特許第2,551,873号は、互いに溶接された第１・
第２スプリット・リムと、深い窪みの底の下側に溶接さ
れ、２つのスプリット・リムを溶接した近くに２つのリ
ムで形成されたディスクとからなる車輪アセンブリーを
開示している。

米国特許第3,506,311号は、非鉄フルフェース鋳造デ
ィスクと、リムに与えられた外側ビード・シートとディ
スクに与えられた外側ビード・シート・フランジとの交
差近くに一緒に溶接された回転鉄リムとからなる２つの
車輪アセンブリーを開示している。ディスクは、リムの
外側自由端に摩擦溶接されている溶接アンカーとしての
リングの回りに鋳造されている。

米国特許第3,874,736号は、電子ビーム溶接を使って
スプリット・リム車輪の２つの鋳・鍛造要素を結合する
方法を開示している。スプリット・リムの１実施例にお
いて、第１リム部は、内部ビード・シート・フランジ、
内部ビード・シート、内部安全ハンプ、内部窪側壁およ
び窪みの底からなる。第２リム部は、中央ディスク、外
部、深窪側壁、外部安全ハンプ、外部ビード・シートお
よび外部ビード・シート・フランジからなる。

英国特許第4,363,347号は、外部リム部と、ディスク
を含む内部リム部との２片からなる車輪アセンブリーを
開示している。外部リム部は外部ビード・シート・フラ
ンジ、外部ビード・シート、外部安全ハンプ、外部深窪
側壁および深窪底からなる。内部リムは内部シート・フ
ランジ、内部ビード・シート、内部安全ハンプ、内部
脚、内部深窪側壁およびディスクからなる。

米国特許第4,610,482号は、外部ビード・シート・フ
ランジのベースでディスクに溶接された外部自由端を有
する回転リムと、外部ビード・シート・フランジを含む
鋳造ディスクからなる２片のフルフェース車輪アセンブ
リーを開示している。この発明によれば、リムの外部自
由端は内側に放出状に回転してディスクとともに、リム
とディスクを一緒に溶接するための深溝を形成すること
が好ましい。ディスクはシート鋼からできている。

鋳造ディスクと回転リムからなる２片車輪アセンブリ
ーは、「超鍛造」というタイトルのウェクスラー（Wexl
er）の小冊子に開示されている。リムは外部ビード・シ
ートを含む、外部ビード・シートと外部ビード・シート
・フランジとの交差近くで、ディスクに溶接されてい
る。

（本発明の構成） 本発明は、フルフェース鋳造又は鍛造ディスクと回転
リムからなるフルフェース車輪アセンプリーである。フ
ルフェース・ディスクは外部ビード・シート・フラン
ジ、外部ビード・シート、外部安全ハンプおよび外部深
窪側壁からなる。回転リムは内部ビード・シート・フラ
ンジ、内部ビード・シート、内部安全ハンプ、内部脚、
内部深窪側壁および深窪底からなる。リムとディスクは
一緒に溶接されてフルフェース車輪を形成する。ディス
クはまた、外部安全ハンプから半径方向内側におかれた
ポケット又は連続再入チャネルを有している。本発明は
また、２重リム・プリフォームが既知のリム回転技術に
よって作られ、回転プリフォームが車輪を作るために使
われる２つのリムを作るために分割されるフルフェース
車輪の製造方法にも関連している。リムのスピン形成も
開示する。車輪要素は気体金属アーク溶接又は電子ビー
ム溶接によって固定される。

本発明の目的は、フェース鋳造によって与えられる設
計の自由さと、金属形成プロセスによって与えられるリ
ムの重量比に対するより大きな強度とを結合する改良さ
れた車輪アセンブリーを提供することにある。

また、本発明の目的は、フルフェース車輪アセンブリ
ーに組み込まれる改良されたディスクを提供することに
ある。また、本発明の目的は、鋳・鍛造ディスクとリム
とからなるフルフェース車輪の改良された製造方法を提
供することにある。

以下、図によって本発明を具体的に説明する。

第1,2図において、フルフェース車輪アセンブリー10
は、外部フルフェース又はディスク12と内部リム14から
なる。フルフェース車輪設計によって得られる様式化の
自由度は大きい。従って、図面上のディスク12のデザイ
ンは、説明的で例示するだけのものである。本発明は広
範囲なディスク12の形状に適用でき、図示されているデ
ィスク12に限定されない。

ディスク12は中央に設けられたパイロット開口部16
と、その周囲に均等におかれた複数の穴18を含んでい
る。穴18は車輪ハブ（図示せず）から伸びる装着スタッ
ド（図示せず）を受けるものである。ディスク12は複数
の貫通開口部23を区切る複数のスポーク22を有してい
る。貫通開口部23は車両ディスク・ブレーキ・アセンブ
リーや車両アセンブリー10の内部にある他の要素の通気
を助ける。ディスク12はさらに、外板ビード保持フラン
ジ24、外板ビード・シート26および外部安全ハンプ28を
通している。結局、ディスク12は外板深窪側壁30と、深
窪34の外板32を有している。

第６図にように、外板深窪側壁30は、複数の軽量ポケ
ット38を区切る複数の円周上に間隔をあけられた外側に
放射状に伸びるウェブ36からなる。軽量ポケット38はデ
ィスク12とフルフェース車輪アセンブリー10の重量を大
いに減らす。さらに重要なことは、慣性質量モーメント
を減らすディスク12の外縁に重量軽減が相対的に最も近
いことである。軽量ポケット38は内側を向き、車輪アセ
ンブリー10に受けられたタイヤ内の空気の圧縮された体
積に通じている。従って、軽量ポケット38は環境にさら
されておらず、車輪アセンブリー10が被る屑や水その他
の環境有害物を集積しない。

ディスク12は単片鋳造車輪を作るのに必要な複雑な鋳
型に比べて、相対的に簡単な鋳型内に鋳造できる。ま
た、ディスク12は鍛造でもできる。好ましくはディスク
12はアルミニウム、マグネシウムなどの軽量で高強度の
金属から作られる。

第1,2図に戻ると、リム14は内部ビード・シート・フ
ランジ44、内部ビード・シート46、内部安全ハンプ48、
脚50、内部深窪側壁52および深窪の内部54を有してい
る。好ましくはリム14は第２図のような形に回転操作に
よって形成され、輪に形成された細長いアルミニウムの
端を突き合わせ溶接して組み立てられる。リムもアルミ
ニウムやマグネシウムなどの軽量で高強度の材料から作
られることが好ましい。

深窪34の外板32に隣接して内側に伸びるディスク12の
面と、深窪34の内部54に隣接して外側に伸びるリム14の
面とが、第２図のように取付具60によって整列されてい
る。一対の気体金属アーク溶接電極62A・62Bが車輪アセ
ンブリー10の外側と内側双方を突き合わせ溶接する。一
対の電極62Aの１つが車輪アセンブリー10の外側に位置
し、電極62Bの他方が車輪アセンブリー10の内側におか
れている。電極は反対に、すなわち180゜離れて、電極6
2Aの即時の溶接位置が180゜で、反対位置に電極62Bがあ
るようにおかれている。車輪アセンブリー10外側に電極
62Aはディスク12とリム14の結合部付近に溶接部64Aを形
成する。溶接部64A・64Bはディスク12とリム14の結合部
の全円周にわたって360゜伸びている。又は、電子ビー
ム溶接によってディスク12とリム14を溶接してもよい。
電子ビーム溶接は局所熱を発生するので、単一溶接ビー
ムが適当である。

第３図は、第１図の本発明の変更実施例よりなるフル
フェース車輪アセンブリー68を示している。アセンブリ
ー68は、ディスク70とリム72（アセンブリー10のディス
ク12とリム14と同様）を有している。すなわち、ディス
ク70はビード保持フランジ74、ビード・シート76、外板
安全ハンプ78および外板深窪側壁82を有している。リム
72は内部ビード保持フランジ84、内部ビード・シート8
6、内部安全ハンプ88、脚90、内部深窪側壁92および深
窪94を有している。ディスク70は、深窪94の外板端を受
ける。内側に伸びる肩100も有している。連続円周溶接
部102が、深窪94の内面と、肩100に隣接したディスク70
の放射状突出面104との間におかれている。また、連結
円周状溶接部106は、軽量ポケット104に隣接した深窪94
の外部（タイヤ）面上におかれる。望むなら、内部円周
状溶接部102も外部円周状溶接部106も、強度と堅牢さの
改善に役立つ。肩100の組み込みがディスク70とリム72
の配列を容易にする。

第４図は本発明の第２の変更実施例よりなるフルフェ
ース車輪アセンブリー108を示している。アセンブリー1
08はディスク110とリム112を有している。ディスク110
は外板ビード保持フランジ114、外板ビード・シート11
6、外板安全ハンプ118、外板深窪側壁120および深窪の
外板122を有している。リム112は内板ビード保持フラン
ジ124、内板ビード・シート126、内板安全ハンプ128、
脚130、内板深窪側壁132および深窪の内板134を有して
いる。ディスク110は外側溶接部138Aと内側溶接部138B
を有している。また、ディスク110の外面142から内側に
伸びる軽量ポケット140を有している。軽量ポケット140
を作るために取り除かれた材料の重量は、車輪アセンブ
リー10、68の場合と同様である。軽量ポケット140は車
輪アセンブリー108の外側から見えるので、さまざまな
差的パターンと外観がこのようにして得られる。

第５図を用いて、リム14の製造方法を説明する。リム
150はアルミニウム、マグネシウムなどの金属の扁平な
片を輪に形成し、両端を突き合わせ溶接することにより
作られる。リム150は内側・外側ビード・シート・フラ
ンジ152、一対のビード・シート154、一対の安全ハンプ
156、一対の脚158、一対の深窪側壁160および窪162を有
している。リム150は軸の回りに回転させる取付具（図
示せず）内におかれている。外側ロール・カッター166
と内側ロール・カッター168がそれぞれスピンドル170,1
72に装着されている。ロール・カッター166と168は深窪
162の中間にある中間点でリム150のプリフォームと会合
し、２つの同一リム174Aと174Bにリム150を分割する。
もし望むなら、ロール・カッター166,168の切断面を軸
方向に移動させて、異なるリム174A,174Bを作ることも
できる。

第11図のように、リム174Aと174を重ね合わせること
もできる。そうすることにより、リム174A,174Bによっ
て占められる空間は1/2よりも少なく減る。従って、与
えられた容積内に蓄えられるリム174A,174Bの数は、少
なくとも２位になり、与えられた数のリムによって占め
られる貯蔵空間は少なくとも1/2に減る。要素の体積が
減ることにより、輸送コストも減る。

第７図は、本発明の第３変形実施例からなるディスク
180を示している。ディスク180は外部ビード保持フラン
ジ182、ビード・シート184、安全ハンプ186および深窪1
88を有している。ディスク180の面はスポーク190と穴19
2を区切り、望ましい装飾的、差的パターンを与える。
ディスク180においては、第６図の軽量ポケット38のウ
ェブ36は取り除かれ、軽量チャネル194がディスク180の
回りに連続して下に、すなわちビード・シート184およ
び安全ハンプ186から内部に放射状に伸びている。ウェ
ブ36を取り除いたのに重量の軽減はさらに大きい。ディ
スク180の慣性モーメントも、軽減される。望むなら、
軽量チャネル194を外側に、すなわち第４図のようにデ
ィスク面に向かって開けてもよい。

第８図は本発明の第４の実施例からなる車輪アセンブ
リー192を示している。アセンブリー192はディスク194
とリム196からなる。ディスク194は外部ビード保持フラ
ンジ200と外部ビード・シート202を有し、リム196は内
部ビード保持フランジ206、内部ビード・シート208、内
部安全ハンプ210、脚212、深窪214、外部安全ハンプ216
および外部ビード・シート218を有している。ディスク1
94とリム196は、それぞれ外周溶接部220Aと内周溶接部2
20Bによって、好ましくは第２図のようにして結合され
る。又は単一電子ビーム溶射によってもよい。外周溶接
部220Aに隣接したビード・シート202,218とタイヤ・ビ
ードとの間に気密シールを保つために、外周溶接部220A
をビード・シート202,218に機械、研磨などにより滑ら
かに一体化させることが好ましい。車輪アセンブリー19
2において、深窪214の内側外板面222はペイントや研磨
によって、容易に加工できる。

第9,10図は、本発明の第５の変形実施例よりなるフル
フェース車輪アセンブリー230を示している。アセンブ
リー230は、ディスク232とリム244からなっている。デ
ィスク232は外部ビード保持フランジ234、ビード・シー
ト236、安全ハンプ238、深窪側壁240および深窪242を有
し、リム244は内部ビード保持フランジ246、内部ビード
・シート248、内部安全ハンプ250、脚252、深窪側壁254
および深窪256を有している。脚252は広範囲のタイヤ寸
法に合わせるようにアセンブリー230の幅を調整するた
めに、ビード・シート236,248とビード保持フランジ23
4,246の間に軸空間を広げるようにスピン形成によって
軸方向に伸びられる。これはリム244をスピン形成マシ
ーンの取付具260に合わせることによりなされる。取付
具260はリム244をしっかりとつかみ、それを軸の回りに
回転させる。スピン形成アイドラー輪262は、リム244の
外面と脚252の位置で会合する。多くの形成路を通し
て、スピン形成アイドラー輪262は、リム244を薄くし
て、所定の幅に軸方向に伸ばす。第10図のリム244の幅
は、単なる例示である。ディスク232とリム244は、上記
溶接部と同様の溶接部258によって結合されている。こ
のスピン形成技術は、初めは単一の標準幅をもっている
リム244から、さまざまなリム幅を有するさまざまな車
輪アセンブリー230を組み立てるのを容易にする。

上記に説明した本発明の車輪アセンブリー、ディス
ク、リムを選択し、組み合わせることにより数多くの変
形ができることが理解されよう。すなわち、ある溶接位
置はある軽量ポケット配置とリム配置と結合して、ここ
に説明した以外の組み合わせを形成できる。これらの変
形は本発明の範囲内に含まれる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のフルフェース車輪の正面図、第２図は
第１図の２−２矢視断面図、第３図は本発明の第１実施
例よりなる車輪の部分断面図、第４図は本発明の第２実
施例よりなる車輪の部分断面図、第５図は本発明のリム
の分割方法を説明するための一部断面側面図、第６図は
本発明のディスクの後ろから見た斜視図、第７図は本発
明の第３実施例からなるディスクの後面斜視図、第８図
は本発明の第４実施例からなる車輪の部分断面図、第９
図はスピン形成リムの片側断面図、第10図は本発明の第
５実施例からなる車輪の部分断面図、および第11図は積
層リムの断面図である。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−211101（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−40628（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−152901（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−155601（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−161901（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−93101（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭37−16102（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B60B 3/04 B23K 9/00 B60B 3/06 B60B 25/02 F16B 5/08

Claims (15)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】外面と内面とを有し、外部タイヤ・ビード
   保持フランジと、該外部タイヤ・ビード保持フランジか
   らほぼ半径方向内側に延びる中心部と、該中心部を通っ
   て形成される複数の装着穴と、及び該内面から軸方向内
   部に延びる環状部分とを含む外部ホイールディスク（1
   2）をもつ２片フルフェース車両ホイールであって、該
   車両ホイールはさらに、内部タイヤ・ビード保持フラン
   ジと、内部タイヤ・ビード・シートと、内部安全ハンプ
   と、及びホイールディスク環状部分に隣接して配置され
   る円筒状外部リム端中に閉じる窪み部分とを有する形成
   された内部ホイールリム部（14）を含み、 該車両ホイールはさらに、ホイールディスクの環状部分
   とホイールリムの円筒状外部端との間に延びる周囲溶接
   部を含んで、該溶接部はホイールディスクをホイールリ
   ム部に固着させてホイール組立体を形成するものにおい
   て、 ホイールディスクが鋳造又は鍛造物であり、 かつホイールディスクの環状部分が、外部タイヤ・ビー
   ド・シート及び外部安全ハンプを形成するホイールディ
   スクの内面から軸方向内側に延びる第１周囲壁並びに該
   第１周囲壁から半径方向内側に間を開けて内面から軸方
   向内側に延びそして内部環状端で終わる第２周囲壁を有
   し、第１及び第２周囲壁は軽量化空洞を画成し、そして
   ホイールリムの窪み部分は円筒状端部分を含み、第２周
   囲壁の内部環状端はホイールリムの円筒状端部分に隣接
   して配置されていることを特徴とする車両ホイール。
2. 【請求項２】第２周囲壁が円筒状拡張部分として形成さ
   れる内部端を有し、円筒状拡張部分がホイールリムの外
   部円筒状端中へ延びる請求項１記載の車両ホイール。
3. 【請求項３】半径方向に配置された複数のウエブが軽量
   化空洞に沿って周囲上に等しく間を空けそして第１及び
   第２の周囲壁の間に延びる請求項１記載の車両ホイー
   ル。
4. 【請求項４】ウエブが第１及び第２の周囲壁の一方と実
   質的に等しい幅を有する請求項３記載の車両ホイール。
5. 【請求項５】ホイールリムの円筒状端が、ホイールディ
   スク上に形成される外部タイヤ・ビード・シートの一部
   に相補する外部タイヤ・ビード・シートの一部を含み、
   溶接部が外部タイヤ・ビード・シートのホイールリム部
   と外部タイヤ・ビード・シートのホイールディスク部と
   の間に延び、そしてホイールリムがホイールリムと協同
   して軽量化空洞を画成する請求項１記載の車両ホイー
   ル。
6. 【請求項６】ホイールディスク環状部分が窪み側壁を有
   し、ホイールリムの円筒状端が少なくとも窪み底の一部
   を含み、ホイールリムの窪み底部分がホイールディスク
   上の窪み側壁に直接隣接し、そして溶接部がホイールリ
   ムの窪み底部分と窪み側壁との切片に沿って延びる請求
   項１記載の車両ホイール。
7. 【請求項７】２片フルフェース車両ホイールを製造する
   方法であって、 （ａ）外面と内面とを有し、外部タイヤ・ビード保持フ
   ランジと、該外部タイヤ・ビード保持フランジからほぼ
   半径方向内側に延びる中心部と、該中心部を通って形成
   される複数の装着穴と、及び該内面から軸方向内部に延
   びる環状部分とを含む外部ホイールディスク（12）を鋳
   造又は鍛造により成型し、 （ｂ）内部タイヤ・ビード保持フランジと、内部タイヤ
   ・ビード・シートと、内部安全ハンプと、及び円筒状外
   部リム端中に閉じる窪み部分とを含む内部ホイールリム
   部（14）を成型し、 （ｃ）円筒状外部リム端がホイールディスク環状部分に
   隣接して配置されるようホイールディスクに対してホイ
   ールリム部を位置決めし、ホイール組立体を形成し、 （ｄ）ホイールディスクの環状部分とホイールリムの円
   筒状外部端との間に周囲溶接部を形成し、該溶接部によ
   りホイールディスクをホイールリムに固着させる工程を
   含んでおり、更に 工程（ａ）で形成されるホイールディスクが環状部分の
   上に形成される少なくとも一部の外部タイヤ・ビード・
   シートを有し、そしてさらに工程（ｃ）で形成されるホ
   イール組立体が該外部タイヤ・ビード・シートの下側に
   延びる実質的に周方向に連続した軽量化空洞を含むこと
   を特徴とする前記車両ホイール製造方法。
8. 【請求項８】工程（ａ）で鋳造されるホイールディスク
   がホイールディスクの内面から軸方法内側に延びる第１
   周囲壁を含み、該第１周囲壁は外部タイヤ・ビード・シ
   ート及び外部安全ハンプを形成し、そしてさらに該ホイ
   ールディスクが該第１周囲壁から半径方向内側に間を空
   けて内面から軸方向内側に延びそして内部環状端で終わ
   る第２周囲壁を有し、該第１及び該第２周囲壁は軽量化
   空洞を画成し、そして工程（ｃ）においてホイールリム
   の円筒状外部端が第２周囲壁の内部環状端に隣接して配
   置される請求項７記載の車両ホイール製造方法。
9. 【請求項９】工程（ａ）で鋳造されるホイールディスク
   が、軽量化空洞に沿って周囲上に等しく間を空けて配置
   されそして第１及び第２の周囲壁の間に延びる、半径方
   向に配置された複数のウエブを含む請求項８記載の車両
   ホイール製造方法。
10. 【請求項１０】第２周囲壁の内部端が、ホイールリムの
    外部円筒状端中へ延びる円筒状拡張部分として形成され
    る請求項８記載の車両ホイール製造方法。
11. 【請求項１１】ホイールディスク上に形成される外部タ
    イヤ・ビード・シートの一部に相補する外部タイヤ・ビ
    ード・シートの一部をホイールリムの外部端上に形成す
    る工程を工程（ｂ）に含み、そして工程（ｄ）において
    溶接部が外部タイヤ・ビード・シートのホイールリム部
    と外部タイヤ・ビード・シートのホイールディスク部と
    の間に形成されてホイールディスクがホイールリムと協
    同して軽量化空洞を画成する請求項７記載の車両ホイー
    ル製造方法。
12. 【請求項１２】平らな金属片を輪にし、輪の末端を溶接
    し、輪に内部タイヤ・ビード保持フランジと、内部タイ
    ヤ・ビード・シートと、内側脚と、輪の両端から軸方向
    内側方向の内部窪み側壁及び深い窪み底部分を含むよう
    形成させ、そして巻いた輪を、輪の軸にほぼ直交し成型
    された輪の深い窪み底部分を通過する平面で切断するこ
    とにより２つのリム部を形成する、ホイールリム部を形
    成する工程を工程（ｂ）に含む請求項７記載の車両ホイ
    ール製造方法。
13. 【請求項１３】巻いた輪を軸の中点で切断して２つの同
    一なホイールリム部を形成する請求項12記載の車両ホイ
    ール製造方法。
14. 【請求項１４】巻いた輪を深い窪み底部分上の選ばれた
    点で切断して、リムの内部タイム・シートから計測され
    る所望の幅の円筒状窪み部分をそれぞれもつ１対のホイ
    ールリム部を形成させる請求項12記載の車両ホイール製
    造方法。
15. 【請求項１５】工程（ｂ）に次いで、ホイールリムがス
    ピン成型機に装着されそして予め決められた幅にスピン
    成型される請求項７記載の車両ホイール製造方法。