JP3853113B2 - ５°ｄｃリムおよびディスクホイール - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は特に乗用車や、ＲＶ車に使用される、５°ＤＣリムおよび５°ＤＣリムを用いたディスクホイール関する。
【０００２】
【従来の技術】
乗用車やＲＶ車に使用されるスチール製５°ＤＣリムは、通常図４に示すように、長方形の平板素材を円筒状に巻き、その後端部同士を溶接接合した後、ロール成形により、図５のリム１の形状、すなわち、両端部にフランジ部７、それにつながる両端のビードシート部８、ほぼ中央に設けられたドロップ部５を有する断面形状に成形される。このリム１のドロップ部５にディスク２の立ち上がり部６を嵌合させ、立ち上がり端部とドロップ部５とを溶接接合してディスクホイールが製造されてきた。
しかし、最近、デザインの重要性が高まるにつれ、ディスクの意匠面（車両に取り付けた際外側から見える部位）が広くとれることから、図６のようにビードシート部の裏側にディスク３を組み付けるタイプも多くなってきた。更には、チューブレスホイールの優位性が浸透するにつれ、中小型トラック、バスに採用されてきたＳＤＣリムが５°ＤＣリム化され、図７のように複輪取付けタイプのディスク４がリム１のビードシート部裏側に溶接される構造となってきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
通常リムを製造する場合、一般的に板厚均等の圧延鋼板を用いるため、リムの完成時の板厚もほぼ同一となる。しかし、リムに発生する応力はそれぞれの部位によって大きく異なるため、リムの板厚は最も応力の発生が大きい部位に対応して決めることとなる。
図６、図７のビードシート部裏側に組み付けしたタイプでは、図８に示すように溶接ビード止端部Ａに応力が集中し、亀裂起点となることが多いため、その対策として、板厚を厚くしているのが現状である。
このことは、溶接止端部というリム全体からみれば非常に部分的な強度を満足するために、リム全体の板厚を厚くし、材料の無駄の発生、燃費向上から望まれている軽量化の実現をも困難としていた。また図９に示すようにリムのディスクが嵌合されるビードシート部の裏側は５°のテーパとなっているため、それにあわせるべくディスク３の立ち上がり部の斜線部分Ｂを切削する必要があり、コスト高となり、これらの解決が求められていた。
本発明の目的は、必要強度を確保しながら、従来よりも大幅な重量軽減が可能で製作費の低減が可能な５°ＤＣリムおよびそれを用いたディスクホイールを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記本発明の目的を達成する本発明の５°ＤＣリムおよびディスクホイールは次のとおりである。
（１） 表側フランジカール部、表側フランジ部、表側ビードシート厚肉部、表側ビードシート薄肉部、表側サイドウオール部、ドロップ部、裏側サイドウオール部、裏側ビードシート部、裏側フランジ部、裏側フランジカール部からなる５°ＤＣリムにおいて、表側フランジ部から表側ビードシート厚肉部に移行する部分には、表側ビードシート厚肉部の内面をリム軸芯に平行にディスクの嵌合される表側から裏側に向かう方向と反対方向に延ばすとともに表側フランジ部の軸方向外側側面をリムの軸芯と直交する方向に半径方向内方に延ばすことによって厚肉に形成される厚肉アンギュラー部を設けるとともに、前記各部の断面板厚を少なくとも、厚肉アンギュラー部、表側ビードシート厚肉部、表側フランジ部または表側フランジカール部の順に薄肉に構成し、リムのディスクと溶接接合される部分の、リムの軸方向内側で半径方向裏側部位に、リムのディスクと溶接接合される部分よりリム肉厚が小となるようにリムの半径方向外方に凹む除肉部を形成した５°ＤＣリム。
（２） リム素材に圧延形綱を用いた（１）記載の５°ＤＣリム。
（３） リム素材に一定板厚の素材を冷間加工により減肉加工させて製作した素材を用いた（１）記載の５°ＤＣリム。
（４） 請求項１または請求項２または請求項３の５°ＤＣリムのディスク嵌合部にディスクを嵌合させ、前記ディスク嵌合部と前記ディスクの立ち上がり端部を溶接接合したディスクホイール。
【０００５】
上記（１）の５°ＤＣリムでは、表側フランジ部から表側ビードシート厚肉部に移行する部分には、表側ビードシート厚肉部の内面をリム軸芯に平行にディスクの嵌合される方向と反対に延ばすとともに表側フランジ部の軸方向外側側面をリムの軸芯と直交する方向に半径方向内方に延ばすことによって厚肉に形成される厚肉アンギュラー部を設けるとともに、各部の断面板厚を少なくとも、厚肉アンギュラー部、表側ビードシート厚肉部、表側フランジ部または表側フランジカール部の順に薄肉に構成したので、リムとディスクの溶接接合部の剛性を十分確保できるとともにそれ以外の部分の肉厚を薄くでき、強度バランスも向上させることができるとともに、軽量化をはかることができる。
また、リムのディスクと溶接接合される部分の、リムの軸方向内側で半径方向裏側部位に、リムの半径方向外側方向に、除肉部を形成したので、溶接部位とすこし離れた近傍の剛性を弱めることにより、溶接部位に集中する応力を緩和する事ができ、リムの更なる強度アップと軽量化を実現できる。
上記（２）の５°ＤＣリムでは、リム素材は圧延形綱を用いたので、量産効果の大きい品種の（１）の５°ＤＣリムを経済的に提供できる。
上記（３）の５°ＤＣリムでは、リム素材は一定板厚の板を冷間加工により減肉加工させて製作した素材を用いたので、小ロット生産、また圧延スケール等の影響を受けない表面性状のよい（１）の５°ＤＣリムを提供できる。
上記（４）の５°ディスクホイールでは、５°ＤＣリムのディスク嵌合部にディスクを嵌合させ、前記ディスク嵌合部と前記ディスクの立ち上がり端部を溶接接合したディスクホイールなので、上記（１）と同じ作用をもつディスクホイールを提供できる。
【０００６】
【発明の実施の態様】
図１は参考例の５°ＤＣリムおよびディスクホイールを示し、図２は本発明の実施例の５°ＤＣリムおよびディスクホイール、図３は参考例の５°ＤＣリムに板厚構成を示す。
本発明の実施例と、参考例に共通または類似する部分には、本発明の実施例と参考例にわたって同じ符号を付してある。
まず、本発明の実施例と、参考例にわたって共通または類似する部分を、図１を参照して説明する。
【０００７】
図１において、まず、リム９の各部の位置関係を説明する。リム９の軸方向の呼び方として、ドロップ部１６の中心部（一点鎖線）を基準として、ディスク２２と嵌合される方向（左側）を表側、それと反対側（右側）を裏側と呼ぶこととする。
リム９の断面部位の半径方向の呼び方として、タイヤが装着される方向を外側、ディスク２２等が嵌合される側の部位を内側と呼ぶこととする。
【０００８】
リム９は、ディスク２２と嵌合される側、いわゆる表側から順に軸方向に、表側フランジ部１１の半径方向外側に連なり軸方向表側にカールしている表側フランジカール部１０、表側フランジ部１１、表側フランジ部１１に連なり、リム９の軸方向中心Ｃ方向に延びる表側ビードシート厚肉部１２ａ、表側ビードシート薄肉部１２ｂ、表側ビードシート薄肉部１２ｂに連なり、リム９の半径方向内側に傾斜して下がる表側サイドウオール部１５、表側サイドウオール部１５に連なりリム９の軸芯と平行に形成されているドロップ部１６、ドロップ部１６に連なりリム９の半径方向外側に斜めに立ち上がり、リムの軸方向の中心Ｃからリム９の裏側方向に位置する裏側サイドウオール部２１、裏側サイドウオール部２１に連なりリム９の軸方向裏側に延びるビードシート連結部２０、ビードシート連結部２０に連なる裏側ビードシート部１９、裏側フランジ部１８、裏側フランジカール部１７から構成されている。
【０００９】
そして、表側フランジ部１１から表側ビードシート厚肉部１２ａに移行する部分には、表側ビードシート厚肉部１２ａの内面をリム軸芯に平行にディスクの嵌合される方向と反対方向に延ばすとともに表側フランジ部１１の軸方向外側側面をリムの軸芯と直交する方向に半径方向内方に延ばすことによって厚肉に形成される厚肉アンギュラー部１４が設けられている。また、各部の断面板厚は、少なくとも、厚肉アンギュラー部１４、表側ビードシート厚肉部１２ａ、表側フランジ部１１または表側フランジカール部１０の順に薄肉になるように構成されている。
【００１０】
厚肉アンギュラー部１４内面、または厚肉アンギュラー部１４と表側ビードシート厚肉部１２ａの内面の、少なくとも一部でリム軸芯と平行に延びている部分は、ディスク嵌合部１３を構成する。ディスク嵌合部１３には、ディスク２２が嵌合され、ディスク立ち上がり端部２２ａとディスク嵌合部１３とは溶接接合されディスクホイールが製作される。
【００１１】
つぎに、本発明の実施例と、参考例に共通または類似する部分の作用を説明する。
厚肉アンギュラー部１４内面、または厚肉アンギュラー部１４と表側ビードシート厚肉部１２ａの内面の、少なくとも一部に、リム軸芯に平行な面をもつディスク嵌合部１３を設けたので、ディスク２２の立ち上がり部を切削する必要がなくディスク２２の製作費を低減できる。（ディスクホイール全体の平均値として８％のコストダウン）
【００１２】
また、表側ビードシート厚肉部１２ａの内面をリム軸芯に平行にディスクの嵌合される方向と反対方向に延ばすとともに表側フランジ部１１の軸方向外側側面をリムの軸芯と直交する方向に半径方向内方に延ばすことによって形成される厚肉アンギュラー部１４を設けたので、ディスク２２との溶接継ぎ手部の剛性を高めることができ、溶接止端部からの亀裂発生を防止することが可能となった。
【００１３】
なお、この場合厚肉アンギュラー部１４の角部のＲは３ｍｍ以下に抑えることが望ましい。こうすることによって、厚肉アンギュラー部１４の剛性を高めることができ、また、ディスク２２の立ち上がり部の長さを短くでき材料費の低減と重量軽減ができる。また、各部の断面板厚は、少なくとも、厚肉アンギュラー部１４、表側ビードシート厚肉部１２ａ、表側フランジ部１１または表側フランジカール部１０の順に薄肉に構成されているので、応力バランスがとれ、大幅な重量軽減が可能となった。（ディスクホイールとした場合１２％）
【００１４】
つぎに、本発明の実施例と、参考例に特有な構成、作用を説明する。
図２に示す本発明の実施例では、ディスク２２と溶接接合されると想定される部分の、リム９の軸方向裏側方向部位に、すなわちディスク２２と溶接接合されると想定される部分より表側フランジ部１１から離れた部分に、リム９の半径方向外側方向に凹む、除肉部２３を形成した。
本発明の実施例の作用は、溶接部位と少し離れた近傍のリムの剛性を弱めることにより、溶接部位に集中する応力を緩和することができ、リム９の更なる強度アップと軽量化を実現できることである。
【００１５】
図３に示す参考例では、リム９の板厚を細かい応力解析によって分析し、参考例の最も理想的な板厚分布を見いだしたものである。
その板厚分布は、図３に示すように、ｔ１、ｔ２を基準板厚としてその比率を１とした場合、順にｔ３を１．５〜１．８、ｔ４を１．０〜１．２、ｔ５を０．８〜１．０、ｔ６を０．７〜０．９、ｔ７を０．７〜１．０、ｔ８を０．７〜０．９、ｔ９を０．６〜１．０、ｔ１０を０．７〜０．９、ｔ１１を０．５〜０．８、ｔ１２を０．５〜０．８、ｔ１３を０．４〜０．６、ｔ１４を０．６〜０．９、ｔ１５を０．８〜１．１、ｔ１６を０．８〜１．０、ｔ１７を０．８〜１．０と構成した。
ここで、ｔ１は表側フランジカール部１０の板厚、ｔ２は表側フランジ部１１の板厚、ｔ３は厚肉アンギュラー部１４の板厚、ｔ４は表側ビードシート厚肉部１２ａの板厚、ｔ５は表側ビードシート薄肉部１２ｂの板厚、ｔ６は表側ビードシート薄肉部１２ｂから表側サイドウオール部１５への移行部の湾曲部の板厚、ｔ７は表側サイドウオール部１５の板厚、ｔ８は表側サイドウオール部１５からドロップ部１６への移行部の湾曲部の板厚、ｔ９はドロップ部１６の板厚、ｔ１０はドロップ部１６から裏側サイドウオール部２１への移行部の湾曲部の板厚、ｔ１１は裏側サイドウオール部２１の板厚、ｔ１２は裏側サイドウオール部２１からビードシート連結部２０への移行部の湾曲部の板厚、ｔ１３はビードシート連結部２０の板厚、ｔ１４は裏側ビードシート部１９の板厚、ｔ１５は裏側ビードシート部１９から裏側フランジ部１８への移行部の湾曲部の板厚、ｔ１６は裏側フランジ部１８の板厚、ｔ１７は裏側フランジカール部の板厚である。
参考例の作用は、従来と同程度強度の５°ＤＣのリムやディスクホイールを経済的に最も軽量化が実現できる。
【００１６】
なお、本発明実施例と、参考例に用いるリム素材は上記の板厚分布を構成した圧延形綱を用いるか、一定板厚の素材を冷間加工により減肉加工させて上記の板厚分布を有する素材を用いる。
圧延形綱を用いれば量産効果の大きい品種５°ＤＣリムを経済的に提供できる。
また、リム素材は一定板厚の板を冷間加工により減肉加工させて製作した素材を用いれば、小ロット生産、また圧延スケール等の影響を受けない表面性状のよ５°ＤＣリムを提供できる
【００１７】
【発明の効果】
請求項１の５°ＤＣリムによれば、表側フランジ部から表側ビードシート厚肉部に移行する部分には、表側ビードシート厚肉部の内面をリム軸芯に平行にディスクの嵌合される方向と反対方向に延ばすとともに表側フランジ部の軸方向外側側面をリムの軸芯と直交する方向に半径方向内方に延ばすことによって厚肉に形成される厚肉アンギュラー部を設けるとともに、各部の断面板厚を少なくとも、厚肉アンギュラー部、表側ビードシート厚肉部、表側フランジ部または表側フランジカール部の順に薄肉に構成したので、リムとディスクの溶接接合部の剛性を十分確保できるとともにそれ以外の部分の肉厚を薄くでき、強度バランスも向上させることができるとともに、軽量化をはかることができる。
また、リムのディスクと溶接接合される部分の、リムの軸方向内側で半径方向裏側部位に、リムの半径方向外側方向に、除肉部を形成したので、溶接部位とすこし離れた近傍の剛性を弱めることにより、溶接部位に集中する応力を緩和する事ができ、リムの更なる強度アップと軽量化を実現できる。
請求項２の５°ＤＣリムでは、リム素材は圧延形綱を用いたので、量産効果の大きい品種の請求項１の５°ＤＣリムを経済的に提供できる。
請求項３の５°ＤＣリムでは、リム素材は一定板厚の板を冷間加工により減肉加工させて製作した素材を用いたので、小ロット生産、また圧延スケール等の影響を受けない表面性状のよい請求項１の５°ＤＣリムを提供できる。
請求項４のディスクホイールでは、５°ＤＣリムのディスク嵌合部にディスクを嵌合させ、前記ディスク嵌合部と前記ディスクの立ち上がり端部を溶接接合したディスクホイールなので、請求項１と同じ効果をもつディスクホイールを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 参考例の５°ＤＣリムおよびディスクホイールの断面図である。
【図２】 本発明の実施例の５°ＤＣリムおよびディスクホイールの断面図である。
【図３】 参考例の５°ＤＣリムの断面図である。
【図４】 従来の５°ＤＣリムの製作工程図である。
【図５】 従来の５°ＤＣリムを用いたディスクホイールの断面図である。
【図６】 従来の他の５°ＤＣリムを用いたディスクホイールの断面図である。
【図７】 従来の他の５°ＤＣリムを用いたディスクホイールの断面図である。
【図８】 従来の溶接組み付け構造の５°ＤＣリムを用いたディスクホイールの亀裂発生部を示す断面図である。
【図９】 従来の５°ＤＣリムに嵌合するディスクの加工を示す断面図である。
【符号の説明】
９ リム
１０ 表側フランジカール部
１１ 表側フランジ部
１２ａ 表側ビードシート厚肉部
１２ｂ 表側ビードシート薄肉部
１３ ディスク嵌合部
１４ 厚肉アンギュラー部
１５ 表側サイドウオール部
１６ ドロップ部
１７ 裏側フランジカール部
１８ 裏側フランジ部
１９ 裏側ビードシート部
２０ ビードシート連結部
２１ 裏側サイドウオール部
２２ ディスク
２２ａ ディスク立ち上がり端部
２３ 除肉部

Claims (4)

1. 表側フランジカール部、表側フランジ部、表側ビードシート厚肉部、表側ビードシート薄肉部、表側サイドウオール部、ドロップ部、裏側サイドウオール部、裏側ビードシート部、裏側フランジ部、裏側フランジカール部からなる５°ＤＣリムにおいて、表側フランジ部から表側ビードシート厚肉部に移行する部分には、表側ビードシート厚肉部の内面をリム軸芯に平行にディスクの嵌合される表側から裏側に向かう方向と反対方向に延ばすとともに表側フランジ部の軸方向外側側面をリムの軸芯と直交する方向に半径方向内方に延ばすことによって厚肉に形成される厚肉アンギュラー部を設けるとともに、前記各部の断面板厚を少なくとも、厚肉アンギュラー部、表側ビードシート厚肉部、表側フランジ部または表側フランジカール部の順に薄肉に構成し、リムのディスクと溶接接合される部分の、リムの軸方向内側で半径方向裏側部位に、リムのディスクと溶接接合される部分よりリム肉厚が小となるようにリムの半径方向外方に凹む除肉部を形成した５°ＤＣリム。
2. リム素材に圧延形綱を用いた請求項１記載の５°ＤＣリム。
3. リム素材に一定板厚の素材を冷間加工により減肉加工させて製作した素材を用いた請求項１記載の５°ＤＣリム。
4. 請求項１または請求項２または請求項３の５°ＤＣリムのディスク嵌合部にディスクを嵌合させ、前記ディスク嵌合部と前記ディスクの立ち上がり端部を溶接接合したディスクホイール。

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