JP4622337B2

JP4622337B2 - 自動車用ロードホイール

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Publication number: JP4622337B2
Application number: JP2004186115A
Authority: JP
Inventors: 新一丸山
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2004-06-24
Filing date: 2004-06-24
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2024-06-24
Also published as: JP2006007906A

Description

本発明は、ロードノイズを原因とする車内騒音および振動を低減する自動車用ロードホイールに関するものである。

車両走行中には、タイヤと路面間で生じる振動が、ロードホイール、アクスル部材、サスペンションを介して車体へ伝達する。この振動はロードノイズといわれ、車室内に騒音および振動をもたらす原因となる。
ロードノイズの上記伝達経路に介在するロードホイールは、一般に２００〜３００Ｈｚの帯域で固有振動数を有するため、この帯域の振動がタイヤからロードホイールへ入力されると、ロードホイール自身との共振と相俟って、ロードノイズの伝達が顕著となり、車室内の騒音および振動が大きくなって、乗り心地性能が悪化することが知られている。
また、２００〜３００Ｈｚの帯域では、タイヤの固有振動数とも一致し、タイヤの空洞共鳴による振動伝達も相俟って乗り心地性能がさらに悪化する場合がある。
そこでロードホイールの剛性を高めて固有振動数を２００〜３００Ｈｚの帯域よりも上げることが、車室内の騒音および振動の低減に有効である。

ところでロードホイールの上記共振中は、ホイールのハブ部とリム部とを結合する複数の放射状スポーク部にねじれや褶曲による図１３に示すような「面倒れ現象」が顕著になる。なお、図１３のロードホイールは、ねじれや褶曲を一目瞭然にするため、スポーク部の変形を誇張して表している。

ロードホイールの振動伝達低減対策として具体的には、スポーク部の剛性を高めて「面倒れ現象」が４００Ｈｚ以上の帯域で生じるよう設計するのが有効であり、このような発明としては従来、例えば特許文献１に記載のごときものが知られている。特許文献１に記載の車両用ホイールは、各ハブボルト孔の両側に一対のスポーク部を設け、これらのスポーク部をハブ部に近づくほど太く構成し、複数の放射状スポーク部の剛性を高めて面倒れ現象が４００Ｈｚ以上の振動で生じるよう構成したものである。
特開２００２−２９３１０１号公報

しかし、上記従来のような車両用ホイールにあっては、以下に説明するような問題を生ずる。つまり車両用ホイールのリム部およびスポーク部が画成する内空領域には、ブレーキロータやキャリパ等のブレーキ部品が内蔵されており、スポーク部の長手方向に直角な断面積がスポーク部の長手方向全体に亘って一定に減少する従来のロードホイールにあっては、スポーク部がこれらのブレーキ部品と干渉する。干渉を回避しようとすれば、スポーク部のハブ部側端部を充分太くすることができず、スポーク部の剛性を要求どおりのものにし得ない。
また、スポーク部の長手方向に直角な断面積がスポーク部の長手方向全体に亘って一定に減少する従来のロードホイールにあっては、スポーク部の剛性を確保しようとすると、リム側の断面積が剛性に寄与しないのに必要以上に大きくなってロードホイールの重量増を招き、かといってこの重量増を回避しようとすると、今度はスポーク部の剛性を要求とおりのものにし得ず、これら重量および剛性の要求を両立させることができないという問題を生ずる。
さらに、各ハブボルト孔の両側に一対のスポーク部を有する形状のロードホイールにしか適用できないため、ハブボルト孔の２倍のスポーク本数を設ける必要が生じ、デザイン上の制約が大きくなって実施の態様が限定される。

さらに付言すると、自動車用ロードホイールには図１３に示した面倒れ現象の他にも、図１４に示す変形モードの固有振動数を有する。なお、図１４のロードホイールは、ねじれや褶曲を一目瞭然にするため、スポーク部の変形を誇張して表している。
特に、ホイール周方向におけるスポーク部の幅が小さい場合には、ホイール周方向の剛性が低くなるため、この変形モードが生じる固有振動数が低くなり、共振と相俟ってロードノイズの伝達が顕著となる。したがって、車室内の騒音および振動が大きくなって、乗り心地性能が悪化する。
本発明は、従来のロードホイールが抱える問題を解消しつつ、車内騒音および振動の低減可能な自動車用ロードホイールを提案することを目的とする。

この目的のため本発明による自動車用ロードホイールは、請求項１に記載のごとく、
ホイール中心部にあるハブ部と、タイヤを装着するリム部とを、ホイール径方向を長手方向とする複数のスポーク部で結合することを基本前提とする。
そして、ロードホイールの実用状態で車幅方向内側となる前記スポーク部のインナ面を、ホイール内空領域のブレーキ部品と干渉しないような位置で該ブレーキ部品の形状に沿って略平行に形成し、
スポーク部の長手方向に直角な断面の形状を、前記インナ面に係わる断面形状線をスポーク部の反対側アウタ面に係わる断面形状線よりも長い直線とし、
該アウタ面に係わる断面形状線の両端からそれぞれ車幅方向内方へ延在する延長線を、前記アウタ面およびインナ面の間における中間部までは、相互に離間するよう徐々に広げ、該中間部から大きく広げ、これら延長線の遊端を前記インナ面に係わる断面形状線の両端と結んだ形状となるよう構成すると共に、
スポーク部のホイール周方向における幅を、該スポーク部の長手方向中程からリム部側に向かうにつれて広げるよう拡幅して、当該拡幅部に、ホイール回転軸線方向に貫通する開口部を設け、
更に、スポーク部とハブ部との結合箇所における車幅方向の厚みを、前記開口部のホイール径方向における内周縁近傍を基点に、スポーク部とリム部との結合箇所における車幅方向の厚みよりも厚くなるようにしたことを特徴としたものである。

かかる本発明の自動車用ロードホイールによれば、スポーク部のインナ面を、ロードホイール内空領域のブレーキ部品と干渉しないような位置で該ブレーキ部品の形状に沿って略平行に延在させるため、スポーク部がブレーキ部品に干渉することなくスポーク部の剛性を要求どおりのものにすることできる。
また、断面形状をこのようにすることでスポーク部の重量および剛性の要求を両立させることができる。
さらに、スポークの本数等デザイン上の制約がなくなって、ロードホイールの車幅外方から見た形状を自由に決定することができる。
そして、スポーク部のリム部側端部に拡幅部を設けたことから、ホール周方向の剛性を高くすることが可能となり、図１４に示す変形モードが生じる固有振動数を高くして、この変形モードによるロードノイズの伝達を低減することができる。
したがって、上述した従来のロードホイールが抱える問題を解消しつつ、効果的に車内騒音を低減することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
図１は本発明の第１の実施例になる自動車用ロードホイールを車幅方向斜め外方から見た斜視図である。
自動車用ロードホイール１の回転中心部にあるハブ部２には、実用に供するため図示せざるアクスル部材に取り付ける５つのハブボルト孔３を、ホイール回転軸線Ｏに沿って設けたセンタ孔４から等距離に、かつ等間隔に配設する。
なお、ロードホイール１をアクスル部材に取り付けたロードホイール１の実用状態で図１中に表れているハブ部２は車幅外方に向かう。以下、車幅外方へ向かう側をアウタ側という。
アウタ側と反対にあって、ロードホイール１をアクスル部材に取り付けることにより車幅内方に向かう側をインナ側という。

ロードホイール１の外周には、図示せざるタイヤを装着する中空円筒状のリム部５を形成する。図１中アウタ側およびインナ側にそれぞれ位置するリム部５の周縁部のうち、アウタ側の周縁部５ｏと、ハブ部２の外周との間を、ロードホイール１のホイール径方向を長手方向とする５本のスポーク部６で一体に結合する。

スポーク部６の表面のうち、インナ側にあるインナ面６ｉを、ロードホイール１のホイール回転軸線Ｏを中心とする同心円Ｅに沿って形成する。このため、スポーク部６のインナ面６ｉの旋盤による加工が容易になり、製造工程時の生産性が向上する。

スポーク部６のホイール外周側、すなわちリム部５側端部を、ホイール回転軸線Ｏに直角な平面上で二分し、リム部５の周縁部５ｏと一体に結合する。二分した分岐部１６，１６と周縁部５ｏに囲まれた空間は、ホイール軸線Ｏ方向に貫通した開口部１７となる。なお、デザイン上あるいは強度設計上の都合により、分岐部１６のインナ面１６ｉ，１６ｉ同士を、ロードホイール１のホイール周方向に延在させた薄肉部で相互に連結し、開口部１７の代わりにアウタ面１６ｏからインナ側へ窪んだ凹部としてもよい。

スポーク部６のリム側端部を、ホイール回転軸線Ｏに直角な平面上で分岐させてリム部５と結合することにより、スポーク部６のホイール周方向における幅を、長手方向中程からリム部５側に向かうにつれて広げるよう拡幅する。

図１に示した自動車用ロードホイール１を、ホイール回転軸線Ｏを含むＡ−Ａ面で断面とし、矢の方向からみた断面図につき図２に示す。図２は、スポーク部６の長手方向の縦断面を示すものである。スポーク部６のインナ面６ｉを、ロードホイール１内空領域にある図示せざるブレーキ部品と干渉しないような位置で該ブレーキ部品の形状に沿って略平行に延在させる。このため図２に示すように、インナ面６ｉをホイール径方向に延在させる。

インナ面６ｉと反対側にあるスポーク部６のアウタ面６ｏは、レンチの軌跡Ｗと干渉しないような位置でレンチ軌跡Ｗに略平行に延在させる。すなわちロードホイール１をアクスル部材に取り付けるため、ハブボルト孔３にボルトを挿通してこれをレンチで締結する際、ハブボルト孔３を中心に回転するレンチの軌跡Ｗと干渉しないようアウタ面６ｏを形成する。したがって、特殊工具を準備する必要なくロードホイール１をアクスル部材に着脱することが可能となり、整備が容易となる。

アウタ面６ｏとインナ面６ｉ間の距離、すなわちホイール回転軸線Ｏ方向におけるスポーク部６の厚みＨ０については、後述の面倒れ現象に関する考察に基づき、スポーク部６およびハブ部２間の結合箇所７付近の厚みＨ０hubを、スポーク部６およびリム部５間の結合箇所８付近の厚みＨ０rimよりも大きくし、面倒れ現象が生じる固有振動数を高くする。

また、スポーク部６の長手方向に直角な断面の断面積についても、スポーク部６およびハブ部２間の結合箇所７付近で最も大きくする。結合箇所７からリム部５側に向かうにつれて、スポーク部６の断面積を徐々に減少させる。そしてスポーク部６およびリム部５間の結合箇所８付近で、スポーク部６の断面積を最も小さくする。

リム部５の板厚ｔについては、スポーク部６およびリム部５間の結合箇所８付近で、他の部分よりも厚くする。
結合箇所８付近の板厚ｔを厚くすることにより、リム部５の剛性も高くして、上述した図１４の変形モードが生じる固有振動数を高くすることが可能になる。

図１に示したロードホイール１を、スポーク部６長手方向に垂直なB−B面で断面とし、この断面を矢の方向からみた断面図を図３に示す。図３に示すようにスポーク部６の断面形状は、横幅の異なる２つの台形Ｄ１およびＤ２を縦に組み合わせた形状である。すなわち、横幅が短い方の台形Ｄ２をアウタ側とし、横幅が長い方の台形Ｄ１をインナ側とする。台形Ｄ２を区画する２本の平行な辺のうち、短辺をアウタ側に向けてアウタ面６ｏとする。また図３中破線で示すように、台形Ｄ２の長辺を台形Ｄ１の短辺と密着させる。そして台形Ｄ１の長辺をインナ側へ向け、インナ面６ｉとする。

上述のようにインナ面６ｉは、ホイール回転軸線Ｏを中心とする同心円Ｅに沿って形成するため、図３に示すようにホイール周方向に延在する直線となる。

このようにスポーク部６の断面形状を、２つの台形を縦に組み合わせた図３に示す形状とした理由について次に説明する。
上述した図１３に示す面倒れ現象に関して考察するに、面倒れ現象を抑制し、ロードホイール１の固有振動数を高くするためには、スポーク部６の曲げ強度を大きく（曲げ剛性を高く）するとよい。曲げ強度を大きくするためには、断面２次モーメントが大きくなるよう断面形状を設計する必要がある。図１３に示す面倒れ現象について考察すると、図５（ａ）に示すような３点支持ばりにモデル化することができる。図５（ａ）中、中心の支点はハブ部２であり、中心の支点から両側へ長さＬのスポーク部６が延在する。ハブ部２には、スポーク部６と直交するようホイール回転軸線Ｏが交差する。両端の支点はリム部５である。面倒れ現象を生じて撓むスポーク部６は、これら３点をピンで支持し、中心にモーメントＭが作用するモデルとして表わすことができる。

図５（ａ）に示したホイール直径分のスポーク部６のうち、半径分のスポーク部６に着目すると、図５（ｂ）に示すようにハブ部２を固定端とし、リム部５を自由端とする片持ちばりの自由端に、モーメントＭをスポーク長さＬで割った力Ｆが作用するモデルに簡略化できる。
この簡略化モデルによれば、曲げモーメントは、固定端に相当するスポーク部６およびハブ部２間の結合箇所７で最も大きくなり、自由端に相当する結合箇所８で最も小さくなる。大きな曲げ強度を得るためには、スポーク部６の長手方向縦断面を最適な形状にすることが重要である。したがって、スポーク部６の断面積の断面２次モーメントを結合箇所７で最も大きくし、結合箇所８に向かって小さくするのが効果的である。
断面２次モーメントを大きくするには、断面積を大きくしてもよいが、曲げモーメントが横切る方向で厚みを大きくするほうが、断面積を増加させることなく効果的である。
このため、結合箇所７付近の厚みＨ０hubを、スポーク部６およびリム部５間の結合箇所８付近の厚みＨ０rimよりも大きくし、面倒れ現象が生じる固有振動数を高くする。

また、少ない材料で大きな断面２次モーメントを得るためにはＩ型形状が適していることが一般に知られている。そして、部材中において最も大きな曲げ応力が作用する両側の側端部に、すなわちインナ面６ｉおよびアウタ面６ｏにＩ型形状のフランジを配置する。
なお、スポーク部６は、結合箇所７および結合箇所８を結んだ直線よりも、アウタ側に張り出しているため、図４に示すようにアウタ側のフランジ幅Ｈ２よりもインナ側のフランジ幅Ｈ１を大きくする。

しかしながら、アルミ等の軽金属製の車両用ロードホイールは、鋳造または鍛造で製造されるのが一般的であり、図４に示す理想的なＩ型形状のまま製造することはできない。このため、インナ面およびアウタ面間の凹部９を埋めた形状とする。具体的には、図３に示すような大きさの異なる２つの台形Ｄ１およびＤ２を縦に組み合わせた形状とする。

スポーク部の長手方向に直角な断面積が、スポーク部の長手方向全体に亘って一定に減少する特許文献１に記載した従来のロードホイールにあっては、スポーク部の剛性を確保しようとすると、リム側の断面積が剛性に寄与しないのに必要以上に大きくなってロードホイールの重量増を招き、かといってこの重量増を回避しようとすると、今度はスポーク部の剛性を要求とおりのものにし得ず、これら重量および剛性の要求を両立させることができないという問題を生ずる。
しかし、本実施例のロードホイール１であれば、スポーク部６がブレーキ部品に干渉することなくこれら重量および剛性の要求を両立させることができる。

次に、図３に示した断面形状の幅Ｈ１，Ｈ２および厚みＨ０の最適値について説明する。
まず理想的なＩ型形状をまず求め、次に凹部９を単に埋めた形状とすれば、重量が増加するだけで、軽量化の点で好ましくない。このため、スポーク部６を、図６（ａ）の断面図および（ｂ）の斜視図に示す計算モデルに近似させ、重量一定の条件の下で、曲げ強度が大きくなるよう、断面幅Ｈ１，Ｈ２および断面厚みＨ０の最適値を算出する。スポーク部６の長手方向における最適値Ｈ１，Ｈ２の平均値の算出結果は、図７の相関図に示すものとなる。
図７中、横軸は断面厚みＨ０であり、縦軸は断面幅Ｈ１，Ｈ２の最適な比率である。丸印でプロットしたように、最適な比率Ｈ２／Ｈ１は、断面厚みＨ０に対してほぼ直線的に推移する。
また、図７中、縦軸を剛性値とすると、断面２次モーメントは厚みの３乗に比例することから、四角印でプロットしたように、断面厚みＨ０の増大につれて、剛性値は大きくなる。
一般的なロードホイールでは、厚みＨ０の実用域を横軸に矢印で示した範囲とすることから、比率Ｈ２／Ｈ１は0.25〜0.75をとることがわかる。
したがって、スポーク部６の最適な断面形状は、図３に示すような大きさの異なる２つの台形Ｄ１およびＤ２を縦に組み合わせた形状であって、その幅の比率Ｈ２／Ｈ１を0.25〜0.75とするのがよい。

本実施例のロードホイール１における面倒れ現象が生じる固有振動数と重量との関係を、従来形状のロードホイールと比較しつつ図８に示す。本実施例のロードホイール１では、従来形状のロードホイールよりも重量を低減して固有振動数を高くすることが可能になる。
したがって、従来のロードホイールが抱えていた重量および剛性の要求を両立させることができないという問題を解決することができる。

ところで、インナ面６ｉおよびアウタ面６ｏの双方を上述のとおり規制することとすれば、レイアウト上の都合や大型のブレーキ部品の採用する車種においては、厚みＨ０を充分確保することができない。厚みＨ０を充分確保することができなければ、上記した第1実施例のロードホイールではスポーク部の剛性を要求とおりのものにし得えず、面倒れ現象が生じる固有振動数を高くすることができない。そこで、厚みＨ０を低減しつつ、スポーク部の剛性を要求とおりのものにし得る本発明の第２の実施例について、次に説明する。

図９は本発明の第２の実施例になる自動車用ロードホイールを車幅方向斜め外方から見た斜視図である。図９中、上記した第１実施例と共通する部分については、同一の符号を付して、説明を一部省略する。異なる部分については次に説明する。
本実施例になるロードホイール１１では、隣接するスポーク部６同士のうち、ハブ部２側端部で、アウタ面６ｏ同士をホイール周方向に延在させることにより、隣接するスポーク部６のアウタ面６ｏ同士を薄肉部１２で一体に結合する。

スポーク部６の長手方向中程からリム部５までには、スポーク部６のホイール周方向における両側側縁部であって、そのアウタ面６ｏに２本の稜線１８を形成する。稜線１８，１８はスポーク部６の長手方向中程でその長手方向に延在し、スポーク部６の長手方向中程からリム部５側に向かうにつれて相互に離れ、リム部５の周縁部５ｏと一体に結合する。これにより、スポーク部６のホイール周方向における幅を、スポーク部６の長手方向中程からリム部５側に向かうにつれて広げるよう拡幅する。二分した稜線１８，１８と周縁部５ｏに囲まれた部分は、アウタ面６ｏからインナ側へ若干窪んだ凹部１９となる。なお、デザイン上あるいは強度設計上の都合により、凹部１９の代わりにホイール軸線Ｏ方向に貫通した開口部としてもよい。

図１０はロードホイール１１を車幅方向斜め内方から見た斜視図である。スポーク部６の表面のうち、インナ側にあるインナ面６ｉを、ホイール回転軸線Ｏを中心とする同心円Ｅに沿って形成する。

上述の図５（ｂ）に示すようにスポーク部６の長手方向においては、ハブ部２側で最も剛性を必要とするため、薄肉部１２のホイール周方向における幅も、ハブ部２側で最も小さくするのが好ましい。このため、隣接するスポーク部６同士のホイール周方向における距離を、ハブ部２側で最も小さくし、リム部５側へ向かうにつれて大きくする。そして、薄肉部１２のホイール周方向における幅も、リム部５側へ向かうにつれて大きくする。

薄肉部１２のホイール径方向外周端における側縁部は、アウタ面６ｏの位置から、インナ側に向かって屈曲しフランジ１３を形成する。フランジ１３は、ホイール周方向における中間部でハブ部２側に向けて湾曲する。このため、隣接するスポーク部６同士と、薄肉部１２と、フランジ１３とに囲まれた領域は、ハート型の凹部１４を形成する。
これに対し、フランジ１３と、隣接するスポーク部６，６と、リム部５に囲まれた空間には、ホイール軸線Ｏ方向に貫通した開口部２０となる。

なお、スポーク部６の剛性を確保するためには、薄肉部１２を設ければ足り、フランジ１３をも設けることは不要である。しかし、薄肉部１２のみ設けてフランジ１３を設けないようロードホイールのスポーク部を成形加工することは製作上困難である。そこでフランジ１３をインナ面６ｉまで延在させて、同心円Ｅに沿って形成することにより、旋盤による加工を可能にする。

図９に示した自動車用ロードホイール１１を、ホイール回転軸線Ｏを含むＣ−Ｃ面で断面とし、矢の方向からみた断面図につき図１１に示す。図１１は、ホイール径方向における薄肉部１２の縦断面を示すものである。本実施例においても、スポーク部６のインナ面６ｉを、ロードホイール１１内空領域にある図示せざるブレーキ部品と干渉しないような位置で該ブレーキ部品の形状に沿って略平行に延在させる。このため図１１に示すように、インナ面６ｉをホイール径方向に延在させる。

スポーク部６のアウタ面６ｏおよび薄肉部１２は、レンチの軌跡Ｗと干渉しないような位置でレンチ軌跡Ｗに略平行に延在させる。

アウタ面６ｏとインナ面６ｉ間の距離、すなわちホイール回転軸線Ｏ方向におけるスポーク部６の厚みＨ０については、第１実施例と同様、スポーク部６およびハブ部２間の結合箇所７付近の厚みＨ０hubを、スポーク部６およびリム部５間の結合箇所８付近の厚みＨ０rimよりも大きくする。
なお、本実施例の厚みＨ０は、図２および上述の第１実施例の厚みＨ０の半分程度である。

リム部５の板厚ｔについては、スポーク部６およびリム部５間の結合箇所８付近で、他の部分よりも厚くする。
結合箇所８付近の板厚ｔを厚くすることにより、リム部５自身の剛性も高くし、上述した図１４の変形モードが生じる固有振動数を高くすることが可能になる。

本実施例たる第２実施例のロードホイール１１において、面倒れ現象が生じる固有振動数と重量との関係につき図１２に示す。本実施例では薄肉部１２を設けたため、第１実施例のロードホイール１よりも重量が大きくなるものの、面倒れ現象が生じる固有振動数を従来形状よりも、高くすることが可能となる。したがって、複数のスポーク部６全体の剛性を要求どおりのものにすることができる。
また、本実施例と同じ厚みＨ０で従来形状のロードホイールを成形した場合、重量は両者とも同じとなるが、面倒れ現象が生じる固有振動数については、従来形状のロードホイールよりも本実施例のほうが大いに高くなり、車内振動および騒音を低減する上で有利となる。

ところで上述の第１実施例になるロードホイール１では、インナ面６ｉをブレーキ部品に干渉することなく、ブレーキ部品と略平行な位置で形成し、スポーク部６の断面形状を、図３に示すように、インナ面６ｉに係わる断面形状線（延長Ｈ１）を、アウタ面６ｏに係わる断面形状線（延長Ｈ２）よりも長い直線とし、アウタ面６ｉに係わる断面形状線（延長Ｈ２）の両端からそれぞれ車幅方向内方へ延在する延長線を、アウタ面６ｏおよびインナ面６ｉの間における中間部までは、相互に離間するよう徐々に広げて台形Ｄ２を構成し、台形Ｄ２からインナ側に向けて大きく広げて台形Ｄ１を構成し、これら延長線の遊端を前記インナ面６ｉに係わる断面形状線（延長Ｈ１）の両端と結んだ形状であることから、
少ない材料で大きな断面２次モーメントを得てロードホイール１の重量を軽減することができるとともに、鋳造または鍛造で製造される軽金属製の車両用ロードホイールに適用可能となる。
したがって、従来のロードホイールが抱えていた重量および剛性の要求を両立させることができないという問題を解消し、「面倒れ現象」が生じる固有振動数を高くして、ロードノイズによる車内振動および騒音を低減することができる。

この断面形状の幅については、上記図６の計算モデルから、スポーク部６の幅Ｈ２／Ｈ１の最適な比率を算出し、0.25から0.75までのいずれかの値とすることから、
現実のロードホイールの厚みＨ0を鑑み、実用に即した最適な比率を選定して、ロードホイール１における重量および剛性の要求の両立を効果的に達成することができる。

そして、スポーク部６のインナ面６ｉをブレーキ部品と干渉することなく、ホイール回転軸線Ｏを中心とする同心円Ｅに沿って形成したため、インナ面６ｉの旋盤による加工が容易になり、製造工程時の生産性が向上する。

また、アウタ面６ｏを、図２に示すようにハブボルト孔３にボルトを挿通してこれを締結するレンチの軌跡Ｗと干渉しないような位置で該レンチに略平行に延在させたため、
特殊工具を準備する必要なくロードホイール１をアクスル部材に着脱することが可能となり、整備が容易となる。

一方、アウタ面６ｏとインナ面６ｉとの位置関係の中で、スポーク部６の厚みＨ０を確保し得ない場合であっても、第２実施例においては、ハブ部２外周端からスポーク部６の長手方向中間部まで、隣接するスポーク部６のアウタ面６ｏ同士を薄肉部１２で結合したことから、
レイアウト上の都合によりスポーク部６の厚みＨ０を充分確保できず、スポーク部６の１本当たりの曲げ強度が低下しても、最も大きな剛性を必要とする長手方向ハブ部２側でスポーク部６同士を結合することにより、ロードホイール１１における複数のスポーク部６全体としての剛性を要求どおりとすることが可能となる。

また、薄肉部１２のアウタ面１２ｏを、レンチの軌跡Ｗに沿って略平行に延在させ、薄肉部１２のフランジ１３を、スポーク部６のインナ面６ｉまで延在させて同心円Ｅに沿って形成したことから、
特殊工具を準備する必要なく、ロードホイール１をアクスル部材に着脱することが可能となり、整備が容易となる。また、ロードホイール形成時の旋盤によるフランジ１３の加工が容易になり、製造工程時の生産性が向上する。

また、ロードホイール１では、スポーク部６のリム部５側端部を、ホイール回転軸線Ｏに直角な平面上で二分し、スポーク部６のリム部５側端部を拡幅してリム部５の周縁部５ｏと一体に結合する。同様に、ロードホイール１１には、アウタ面６ｏ上であってスポーク部６の側縁部に、２本の稜線１８，１８を設け、リム部５に向かうにつれて稜線１８，１８を相互に離れさせて、スポーク部６のリム部５側端部を拡幅する。したがって、図１４に示す変形モードが生じる固有振動数を高くすることが可能になり、ロードノイズによる車内振動および騒音を低減することができる。

また、上述の第１実施例になるロードホイール１では、分岐部１６，１６およびリム部５に囲まれた領域に、ホイール回転軸線Ｏ方向に貫通する開口部１７を設けたことから、重量を軽減しつつ、ホイール周方向の剛性を高くすることができる。

さらに、本実施例ではリム部５の板厚ｔを、スポーク部６およびリム部５間の結合箇所８付近で、他の部分の板厚よりも厚くしたことから、重量の増加を最小限にしつつ、リム部５自身の曲げ剛性を高くして、効果的に上記変形モードの固有振動数を高くすることができる。

なお、第１実施例のロードホイール１は、図１に示したようにスポーク部６を５本具えるものであり、第２実施例のロードホイール１１は、図９に示したようにスポーク部６を１０本具えるものであるが、本発明になる自動車用ロードホイールは、スポーク部６の本数が異なるものであっても同様の効果を奏すること勿論である。

本発明の第１の実施例になる自動車用ロードホイールを車幅方向斜め外方から見た斜視図である。同ロードホイールを、図１中のＡ−Ａ面で断面とし、この断面を矢の方向からみた断面図である。同ロードホイールを、図１中のＢ−Ｂ面で断面とし、この断面を矢の方向からみた断面図である。スポーク部の長手方向に直角な断面の理想的な断面形状を示す横断面図である。面倒れ現象を説明するため、スポーク部をモデル化したものであり、（ａ）は、ホイール直径を３点支持ばりにモデル化した線図、（ｂ）は、同３点支持ばりを片持ちばりにモデル化した線図である。スポーク部の最適な断面形状を算出するため、同ロードホイールのスポーク部を表した計算モデルであり、（ａ）は、スポーク部の断面図、（ｂ）は、スポーク部の斜視図である。スポーク部の長手方向に直角な断面の断面積を、長手方向全長にわたって示すグラフである。同計算モデルより算出したスポーク部の断面形状の最適値および剛性値と、スポーク部の厚みとの関係を示す相関図である。同ロードホイールの面倒れ現象が生じる固有振動数を、従来のロードホイールと比較して示す図である。本発明の第２の実施例になる自動車用ロードホイールを車幅方向斜め外方から見た斜視図である。同ロードホイールを車幅方向斜め内方から見た斜視図である。同ロードホイールを、図９中のＣ−Ｃ面で断面とし、この断面を矢の方向からみた断面図である。同ロードホイールの面倒れ現象が生じる固有振動数を従来形状のロードホイールと比較して示す図である。ロードホイールに生じる「面倒れ現象」を示す図であり、ねじれや褶曲を一目瞭然にするため、スポーク部の変形を誇張して表した斜視図である。ロードホイールに生じるその他の変形モードを示す図であり、ねじれや褶曲を一目瞭然にするため、スポーク部の変形を誇張して表した斜視図である。

符号の説明

１，１１ロードホイール
２ハブ部
３ハブボルト孔
４センタ孔
５リム部
６スポーク部
１２薄肉部
１３フランジ
１４凹部
１６分岐部
１７開口部
１８稜線
１９凹部
２０開口部

Claims

ホイール中心部にあるハブ部と、タイヤを装着するリム部とを、ホイール径方向を長手方向とする複数のスポーク部で結合した自動車用ロードホイールにおいて、
ロードホイールの実用状態で車幅方向内側となる前記スポーク部のインナ面を、ホイール内空領域のブレーキ部品と干渉しないような位置で該ブレーキ部品の形状に沿って略平行に形成し、
スポーク部の長手方向に直角な断面の形状を、前記インナ面に係わる断面形状線をスポーク部の反対側アウタ面に係わる断面形状線よりも長い直線とし、
該アウタ面に係わる断面形状線の両端からそれぞれ車幅方向内方へ延在する延長線を、前記アウタ面およびインナ面の間における中間部までは、相互に離間するよう徐々に広げ、該中間部から大きく広げ、これら延長線の遊端を前記インナ面に係わる断面形状線の両端と結んだ形状となるよう構成すると共に、
スポーク部のホイール周方向における幅を、該スポーク部の長手方向中程からリム部側に向かうにつれて広げるよう拡幅して、当該拡幅部に、ホイール回転軸線方向に貫通する開口部を設け、
更に、スポーク部とハブ部との結合箇所における車幅方向の厚みを、前記開口部のホイール径方向における内周縁近傍を基点に、スポーク部とリム部との結合箇所における車幅方向の厚みよりも厚くなるようにしたことを特徴とする自動車用ロードホイール。
請求項１に記載の自動車用ロードホイールにおいて、前記アウタ面に係わる断面形状線を、インナ面に平行な直線とし、該直線長さに対する前記インナ面に係わる断面形状線長さの比率を0.25から0.75までのいずれかの値としたことを特徴とする自動車用ロードホイール。
請求項１または２に記載の自動車用ロードホイールにおいて、
前記インナ面を、ホイール回転軸線を中心とする同心円に沿って形成したことを特徴とする自動車用ロードホイール。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の自動車用ロードホイールにおいて、
前記アウタ面を、前記ハブ部のハブボルトを締結する工具の軌跡と干渉しないような位置で該工具の軌跡に略平行に形成したことを特徴とする自動車用ロードホイール。
請求項４に記載の自動車用ロードホイールにおいて、
ハブ部外周端から該スポーク部の長手方向中程にかけて、隣接するスポーク部同士を薄肉部で結合したことを特徴とする自動車用ロードホイール。
請求項５に記載の自動車用ロードホイールにおいて、
前記薄肉部を、前記工具の軌跡に沿って略平行に延在させ、ホイール外周側における該薄肉部の側縁部を、スポーク部のインナ面まで延在させて前記同心円に沿って形成したことを特徴とする自動車用ロードホイール。
請求項１〜６のいずれか１項に記載の自動車用ロードホイールにおいて、
スポーク部と結合するリム部の板厚を、他の部分の板厚よりも厚くしたことを特徴とする自動車用ロードホイール。