JP3915659B2

JP3915659B2 - 大型自動車用軽合金製ホイール

Info

Publication number: JP3915659B2
Application number: JP2002318110A
Authority: JP
Inventors: 隆廣北原; 敏文岸; 利行秦
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2002-10-31
Publication date: 2007-05-16
Anticipated expiration: 2022-10-31
Also published as: JP2004149043A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホイールと車軸部分との分離に困難性を伴うことがなく、タイヤの交換を容易に行える大型自動車用軽合金製ホイールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルミニウム合金、マグネシウム合金等の軽合金は、軽量で強度があり、乗用車をはじめ、各種自動車の車体やホイール用の材料として広く使用されている。
例えば、アルミニウム合金を溶かして金型に流し込んで造る鋳造アルミホイールは、コストパフォーマンスに優れる。また、アルミニウム合金に高圧力を加えて造る鍛造アルミホイールは、コストは比較的高いが比強度に優れるという特徴を有している。中でも、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系のアルミニウム合金は強度に加え、耐食性にも優れることから、鍛造アルミホイール用材料として多用されている。
【０００３】
一方、マグネシウム合金を用いれば、加工は難しいが、アルミニウム合金より比重が軽く強度があるマグホイールを造ることができる。
【０００４】
トラックやバス等の大型車においても、これら軽合金のもつ特性を生かし、例えばホイールについても、アルミニウム合金を用いたアルミホイールの使用が普及しつつある。
【０００５】
しかし、ホイールと車軸部分との嵌合部に粉塵や鉄錆等が付着し、徐々に前記嵌合部の隙間に入り込んで固まる場合がある。特に、寒冷地で、冬季に凍結防止剤（塩化カルシウム）が多用される場合には、前記嵌合部に付着した凍結防止剤が、吸湿性が強いため空気中の湿分を吸収して嵌合部の隙間内に深く滲入し、その部分で固化した状態になりやすい。
【０００６】
図５は、トラックでのホイールの取付状況を示す図で、（ａ）は車輪（単輪）の片側の縦断面図、（ｂ）は（ａ）におけるホイール部分のみを示す図である。
【０００７】
図５に示すように、車軸１２に固定されたハブ１３とホイール１４は、ホイール１４のハブ穴１８（図５（ｂ）参照）にハブ１３を嵌め合わせた状態で、ナット１５により締着されている。前記ハブ１３には、ブレーキドラム１７が同じくナット１５により締着されている。なお、リム部１９にタイヤ１６が取り付けられている。
【０００８】
図６は、図５（ａ）に示したホイールのナットによる締め付け部の拡大図である。ホイール１４がナット１５によって締め付けられ、ハブ１３に固定されている。
【０００９】
また、図７は、前記図５（ｂ）に示したホイール１４のハブ穴周辺部の一部の断面形状を示す図である。この図に示すように、ハブ穴の壁面２０は平たん（フラット）で、前記壁面２０の両端部には、通常、Ｃ面取り（角部を落とす加工）２１が施されている。このＣ面取り２１は、最大でも、Ｃ２程度（面取り幅２ｍｍ程度）である。
【００１０】
図６および図７において、ホイール１４のハブ穴の壁面２０（図７参照）とハブ１３との隙間、すなわち前記嵌合部の隙間２２（図６参照）に凍結防止剤や粉塵、鉄錆等（以下、「凍結防止剤等」という）が滲入し、固まった状態になる（これを、以下、「固着する」といい、固着したものを「固着物」ともいう）。
【００１１】
そのため、例えば冬タイヤから夏タイヤに交換する等、タイヤの交換時に、ホイールのハブ穴の壁面とハブとが容易には分離せず、ホイールの車軸部分からの取り外しが困難で、タイヤの交換を容易に行えないという問題があった。
【００１２】
なお、ホイールのハブ穴は、ＪＩＳＤ４２２０「自動車用ディスクホイールの取付方式及び寸法」に定められる直径と公差を満たす必要があるため、前記の隙間２２は、通常、０．５ｍｍ以下という極めて狭い隙間となっている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような状況に鑑みなされたもので、その課題は、ホイールと車軸部分との嵌合部に凍結防止剤等が付着しても、ホイールのハブ穴の壁面とハブとが固着してホイールの取り外しに支障を来すようなことがなく、タイヤの交換を容易に行える大型自動車用軽合金製ホイールを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
前記のホイールの車軸部分からの取り外しに支障を来すという問題は、従来使用されているスチールホイールでは発生が少なく、アルミホイールの場合に多く発生する。
【００１５】
これは、トラックやバス用のアルミホイールは、強度を確保するために、ホイールの肉厚がスチールホイールに比べて２倍程度厚くなっており、そのため、ホイールのハブ穴の壁面とハブとの隙間に凍結防止剤等が滲入して生じた固着物を介しての前記壁面とハブとの接触面積が広く、前記壁面とハブとを引き離す際に、より大きな力を要することによるものと考えられる。
【００１６】
本発明者らは、このような考えのもとにその対策について検討を重ねた結果、ホイールのハブ穴壁面の形状を、ＪＩＳ等の規格に定められる規定を満たしつつ従来のフラットな面から特定の形状を有する面に変更して、前記のホイールのハブ穴壁面とハブとが固着物を介して接触する面積を減少させ、従来のスチールホイールの場合と同じ程度にすることによって、ホイールの取り外しを比較的容易に行えることが判明した。
【００１７】
本発明の要旨は、下記の大型自動車用の軽合金製ホイールにある。
【００１８】
大型自動車のハブと平面座を用いてナットにより直接締結される軽合金製ホイールであって、前記ホイールは、その回転軸方向に対して平行である狭径部と、前記狭径部より径の大きい広径部とを有するハブ穴を備え、前記狭径部は規格に定められる直径と公差を満足し、前記広径部は前記狭径部を挟んでハブ穴の入口側および出口側に設けられ、かつ前記狭径部の前記回転軸方向の長さが、前記ハブ穴の前記回転軸方向の長さの半分以下である大型自動車用軽合金製ホイール。
【００１９】
前記の「ハブ穴の入口側」とは、前記ホイールを車体に取り付けた場合に、車体の外側に位置するハブ穴部分を、また、前記の「ハブ穴の出口側」とは、同じく車体側に位置するハブ穴部分をいう。
【００２０】
前記の「ホイールの回転軸」とは、ホイールを車軸に取り付けて回転させたときのその回転の軸をいう。したがって、ホイール自体には回転軸はないが、車軸がそれに相当する。「ホイールの回転軸方向」とは、車軸方向を指す。
【００２１】
また、前記の「規格」とは、様々のものがあり、一概には言えないが、ＪＩＳ、その他、外国の規格や、安全上の基準など、公に定められたものを指す。一例としては、前記のＪＩＳＤ４２２０があげられる。
【００２２】
前記軽合金製ホイールは、前記のハブ穴の壁面の広径部に、抜け勾配が形成された抜け勾配部、または、抜け曲面が形成された抜け曲面部を含むものであってもよい。
【００２３】
また、前記軽合金製ホイールは、前記のハブ穴の壁面の広径部に、前記軽合金製ホイールの回転軸に垂直な断面が、狭径部と同心円をなす円筒からなる段差部を含むものであってもよい。
【００２４】
前記狭径部と前記広径部とが、前記ホイールの肉厚中心に対して対称に形成されていれば、広径部の入口側、出口側の形状が同一となるので好ましい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明は、上記のように、大型自動車のハブと平面座を用いてナットにより直接締結される軽合金製ホイール（以下、単に「ホイール」ともいう）であって、その回転軸方向に対して平行な狭径部と、前記狭径部より径の大きい広径部とを有するハブ穴を備え、狭径部は一般の規格に定められる直径と公差を満足し、前記広径部は前記狭径部を挟んでハブ穴の入口側および出口側に設けられ、かつ前記狭径部の前記回転軸方向の長さが、前記ハブ穴の前記回転軸方向の長さの半分以下であるホイールである。
【００２６】
本発明が大型自動車用の軽合金製ホイールを対象とするのは、アルミホイールのような軽合金製ホイールを用いる場合、先に述べたように、大型自動車においては、強度を確保するために、肉厚の厚いホイールを使用する必要があり、ホイールのハブ穴壁面とハブとが前記の凍結防止剤等の固着物を介して接触する面積が広くなるため、タイヤの交換時にハブ穴の壁面とハブとが容易には分離しない、という問題があるからである。
【００２７】
図１は、本発明のホイールの断面形状を示す図で、（ａ）はホイール全体を示す図であり、（ｂ）はホイールのハブ穴周辺部の一部を示す図である。図１（ａ）の円で囲んだ部分の断面を拡大して、ハブ穴の壁面３の形状（断面形状）を示した図が図１の（ｂ）である。なお、図１（ａ）に、前記のホイールの回転軸を一点鎖線で示した。
【００２８】
図１に示すように、本発明のホイール１は、このホイール１と車軸に固定されたハブ（図示せず）とを嵌め合わせるためのハブ穴２を有している。
【００２９】
このハブ穴２は、従来のホイールのハブ穴の壁面のようにフラットではなく、前記規格に定められる規定を満たす狭径部４と、それよりも広い直径を有する広径部５とを有している。そして、狭径部４を形成する面は、ホイール１の回転軸方向に対して平行になっている。
【００３０】
図１（ｂ）はこの広径部５がホイール１のハブ穴周辺部の厚みに対して入口側および出口側に設けられていることを示している。
【００３１】
前記の狭径部４および広径部５を形成する面のホイール厚み方向の長さ（図中に示したａ、ｂおよびｃをいう）の間には、ｂが（ａ＋ｂ＋ｃ）の半分以下という関係があり、広径部５を形成する面の形状は、特に限定されることはない。なお、本発明の広径部５はＣ面取りとは異なるものである。すなわち、広径部５を形成する面の長さ（ａおよびｃ）は、従来のホイールにおいて施されているＣ面取りの幅よりも大きいものである。
【００３２】
本発明のホイールはこのように構成されているので、ホイールのハブ穴壁面とハブとの接触部分、すなわち、凍結防止剤等が滲入して固着物を生成する部分は、狭径部のみであり、ホイールのハブ穴壁面とハブとが前記固着物を介して接触する面積は、従来のアルミホイールの場合に比べて著しく小さくなる。そのため、前記ホイールのハブ穴壁面とハブとを引き離す際に要する力も格段に小さく、ホイールの取り外しを容易に行うことができる。
【００３３】
【実施例】
呼び型：「１９．５×６．７５」のアルミホイールについて、ホイールのハブ穴壁面の形状を変更した、本発明で規定する条件を満たすホイールを試作した。
【００３４】
図２は、ホイールのハブ穴の壁面の形状の一例を示す縦断面図で、（ａ）は、抜け勾配部を含む場合、（ｂ）は段差部を含む場合である。
【００３５】
図２（ａ）に示す本発明のホイールのハブ穴の壁面は、ハブ穴の壁面の広径部５に、抜け勾配が形成されている抜け勾配部６を含むものである。すなわち、本発明でいう「広径部５」が抜け勾配部６を形成している例である。
【００３６】
前記の「抜け勾配」とは、図３に示すように、ハブ穴の肉厚方向７（すなわち、ホイールの回転軸方向）と同図中に示した傾斜面Ｓとのなす角をθ_１とし、ホイールの内壁面８を同図中で延長した方向（ホイールの回転軸と直交する方向）と前記傾斜面Ｓとのなす角をθ_２としたときに、θ_２＞θ_１となる勾配をいう。
【００３７】
図２（ａ）に示した例では、前記の抜け勾配部６は、前記ホイールのハブ穴の入口側および出口側に、しかもホイールの肉厚中心に対して対称に設けられているが、必ずしも対称でなくてもよい。
【００３８】
図２（ｂ）に示す本発明のホイールのハブ穴の壁面は、ハブ穴の壁面の広径部５に、ホイールの回転軸に垂直な断面が、狭径部４と同心円をなす円筒からなる段差部１１を含むものである。すなわち、本発明でいう「広径部５」が段差部１１を形成している例である。
【００３９】
この段差部１１は、ホイールのハブ穴の入口側および出口側に設けられており、凸状の角部はＣ１（面取り幅１ｍｍ）の面取りの加工が施されている。この例では、段差部１１は、ホイールのハブ穴の入口側および出口側に、しかもホイールの肉厚中心に対して対称に設けられているが、必ずしも対称でなくてもよい。
【００４０】
前記の図２（ａ）に示した本発明のホイールにおいて、前記の抜け勾配部６は、抜け曲面が形成されている抜け曲面部であってもよい。「抜け曲面」とは、図４（ａ）に示すように、破線で示した断面形状（これは、前記の「抜け勾配」に相当する）に対して、断面形状が凹面を呈する曲面９、または、図４（ｂ）に示すように、凸面を呈する曲面１０、または、凹面と凸面からなる曲面（図示せず）をいう。なお、図４（ａ）または（ｂ）に示した例では、前記の抜け曲面部は、前記ホイールのハブ穴の入口側および出口側に、対称に設けられているが、必ずしも対称でなくてもよい。
【００４１】
前記例示した本発明のホイールは、ハブ穴の壁面の形状がフラットではなく、ホイールのハブ穴壁面とハブとは狭径部で主に固着物を介して接触することとなる。凍結防止剤等は抜け勾配部や段差部とハブとの間にも詰まった状態にはなるが、抜け勾配部や段差部とハブとの間隔が比較的広いので、固着した状態にはならないからである。したがって、先にも述べたように、ホイールのハブ穴壁面とハブとを引き離す際に要する力が小さくてすみ、ホイールの取り外しを容易に行うことが可能である。
【００４３】
抜け勾配部や段差部は、ホイールのハブ穴の入口側および出口側に、しかも肉厚中心に対して対称に形成されていれば、広径部の入口側、出口側の形状が同一となるので好ましい。
【００４４】
前記の図２（ａ）または（ｂ）に示した呼び型：「１９．５×６．７５」級のアルミホイールでは、前記の狭径部のホイール回転軸方向に平行な部分の長さが１０ｍｍ以下であり、従来のホイールのハブ穴の前記回転軸方向に平行な部分の長さ（２０ｍｍ）の半分以下であるので、ホイールのハブ穴壁面とハブとが前記の固着物を介して接触する面積も半分以下となり、ホイールの取り外しは極めて容易である。なお、前記平行な部分の長さ（すなわち、狭径部の長さ）を従来のホイールのハブ穴の前記回転軸方向に平行な部分の長さの半分以下としたので、前記の呼び型級のアルミホイールに限らず、他の型のホイールでも同様な効果が得られる。
【００４５】
前記の図２（ａ）または（ｂ）に示した例は、抜け勾配部または段差部がホイールのハブ穴の入口側および出口側に、しかも肉厚中心に対して対称に形成され、また、前記狭径部のホイール回転軸方向に平行な部分の長さがホイールの肉厚全体（つまり、従来のホイールのハブ穴壁面の長さ）のちょうど半分になっている本発明例である。
【００４６】
以上、本発明の実施の形態および実施例について説明したが、本発明はこれらの実施の形態および実施例に何ら限定されるものではなく、特許請求の範囲に示された技術的思想の範疇において変更可能である。例えば、前記抜け勾配、段差、抜け曲面を自由に組み合わせて本発明の広径部を形成してもよい。
【００４７】
【発明の効果】
本発明の大型自動車用軽合金製ホイールは、ホイールと車軸部分との嵌合部に凍結防止剤等が付着し、ホイールのハブ穴の壁面とハブとの隙間に滲入し固着しても、ホイールの取り外しに支障を来すようなことがなく、タイヤの交換を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のホイールの断面形状を示す図で、（ａ）はホイール全体を示す図であり、（ｂ）はホイールのハブ穴周辺部の一部を示す図である。
【図２】本発明のホイールのハブ穴の壁面の形状の一例を示す縦断面図で、（ａ）は、抜け勾配部が形成されている場合、（ｂ）は段差部が形成されている場合である。
【図３】ホイールのハブ穴の壁面に形成された抜け勾配を説明するための図である。
【図４】ホイールのハブ穴の壁面に形成された抜け曲面を説明するための図である。
【図５】トラックでのホイールの取付状況を示す図で、（ａ）は車輪（単輪）の片側の縦断面図、（ｂ）は（ａ）におけるホイール部分のみを示す図である。
【図６】図５（ａ）に示したホイールのナットによる締め付け部の拡大図である。
【図７】図５（ｂ）に示したホイールのハブ穴周辺部の一部の断面形状を示す図である。

Claims

大型自動車のハブと平面座を用いてナットにより直接締結される軽合金製ホイールであって、前記ホイールは、その回転軸方向に対して平行である狭径部と、前記狭径部より径の大きい広径部とを有するハブ穴を備え、前記狭径部は規格に定められる直径と公差を満足し、前記広径部は前記狭径部を挟んでハブ穴の入口側および出口側に設けられ、かつ前記狭径部の前記回転軸方向の長さが、前記ハブ穴の前記回転軸方向の長さの半分以下であることを特徴とする大型自動車用軽合金製ホイール。
前記ハブ穴の壁面の前記広径部に、抜け勾配が形成された抜け勾配部が含まれていることを特徴とする請求項１に記載の大型自動車用軽合金製ホイール。
前記ハブ穴の壁面の前記広径部に、前記軽合金製ホイールの回転軸に垂直な断面が、狭径部と同心円をなす円筒からなる段差部が含まれていることを特徴とする請求項１または２に記載の大型自動車用軽合金製ホイール。
前記ハブ穴の壁面の前記広径部に、抜け曲面が形成された抜け曲面部が含まれていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の大型自動車用軽合金製ホイール。
前記狭径部と前記広径部とが、前記ホイールの肉厚中心に対して対称に形成されていることを特徴とする請求１〜４のいずれかに記載の大型自動車用軽合金製ホイール。