JP6043029B2 - 自動二輪車用のアルミホイール - Google Patents

Description

本発明は、自動二輪車用のアルミホイールに関する。

自動二輪車用のアルミホイールには強度と靱性の確保、軽量性が求められる。従来、アルミホイールの製造においては、これら３つの特性を確保するために、重力鋳造品にＴ６熱処理を施している（例えば、特許文献１）。重力鋳造は、注湯する速度が比較的遅く空気が混入しにくいので製造される鋳物の内部品質が良い。このため、重力鋳造によって製造されたホイールは一般に高い靱性が確保される。また、Ｔ６熱処理によると、熱処理しないものと比べて延性が低下するが、強度が向上する。その結果、強度と靱性が確保される範囲で、スポークの断面積とリムの断面積を小さくすることでホイール全体が軽量化されている。

特開２００６−１０３５７７号公報

しかしながら、重力鋳造はホイールの強度、軽量性及び靱性が確保されるが、鋳造に時間がかかるので生産性が低いという問題がある。そこで、生産性を高くするためにダイカスト鋳造を採用することが考えられる。

ところが、ダイカスト鋳造は、金型への注湯の際に、重力鋳造に比べて溶湯に空気が混入しやすい。このため、ダイカスト鋳造は、重力鋳造に比べて鋳物の内部品質が悪くなりやすい。

しかも、重力鋳造の場合と同様にダイカスト鋳造後にＴ６熱処理を実施すると、溶湯に混入した空気の膨張によるいわゆるブリスターが発生することによって、ホイールの靱性がさらに低下するおそれがある。したがって、ダイカスト鋳造は、熱処理によって強度を向上させることが難しい。このため、強度と靱性を確保するためには、スポークの断面積とリムの断面積をある程度の大きさにしなければならないので、重量が大きくなってしまう。

以上より、自動二輪車用のアルミホイールの鋳造においては、強度、軽量性及び靱性を確保しつつ生産性を高めることが困難であると考えられている。

本発明の目的は、強度、軽量性及び靱性を確保しつつ生産性を高めることが可能な自動二輪車用のアルミホイールを提供することにある。

本発明の自動二輪車用のアルミホイールは、車軸が挿入される車軸挿入穴が形成された車軸挿入部と、それぞれ前記車軸挿入部から前記前記車軸挿入穴の中心軸の径方向に延び、前記中心軸の周方向に間隔を空けて形成された複数のスポークを含むスポーク部と、前記中心軸の周方向に延びると共に環状に形成され、前記複数のスポークに接続されたリム部と、を有し、前記スポーク部は、前記スポークが５本以上且つ１０本以下であり、各前記スポークの延びる方向に直交する断面における断面積のうち最小の断面積をスポーク最小断面積とした場合に、前記スポーク最小断面積の総和が８ｃｍ²以上且つ１５ｃｍ²以下であり、前記リムの直径が１４インチ以上且つ１７インチ以下であり、ダイカスト鋳造後に熱処理が施されている

本発明によれば、スポークが５本以上であり、比較的多い。スポークを多くすると溶湯はスポークを通って全体的に流動していくため、鋳造時に溶湯を流す経路が短くなる。これにより、溶湯の充填時間が短くなりやすい。充填時間が短いと、溶湯に流動状態を保たせたまま、空気を含んだ溶湯を金型のオーバーフローまで到達させることができる。したがって、リムに空気が残りにくい。これにより、靱性の低下を抑制しつつ熱処理が可能になる。また、リムの部位による流動長さの差が小さくなり、リム強度が均一化する。靱性の低下を抑制できることと、リム強度の均一化が図れることから、リムの断面積を小さくすることが可能となる。また、熱処理ができることから、スポーク最小断面積の総和を１５ｃｍ²以下と、比較的小さくすることができる。

以上によって強度、軽量性及び靱性を確保しつつ、ダイカスト鋳造によって生産性を上げることができる。

本発明においては、前記スポークのそれぞれにおいて、前記スポーク最小断面積が３ｃｍ²以下であることが好ましい。

この構成によれば、ホイールの形状を、リム部やスポークの断面積を抑え、軽量化したさまざまな断面形状に対応させられる。

本発明においては、前記リム部の延びる方向に直交する断面及び前記スポークの延びる方向に直交する断面の少なくとも一方において、外表面の法線方向における肉厚が４ｍｍ以下の部分を有することが好ましい。

この構成によれば、ホイールの形状を、リム部やスポークを薄肉にしたさまざまな断面形状に対応させられる。スポークの形状は、要求される外観と強度次第で様々な形状を選択できる。上記構成のように肉厚が４ｍｍ以下であると、凝固時に溶湯が急冷される効果が出て、より強度が高められる。

また、本発明においては、前記熱処理は、ダイカスト鋳造後の半製品を水又は水溶液で冷却した後に時効処理を行うことが好ましい。

また、本発明においては、前記車軸挿入部、前記スポーク部及び前記リム部の少なくともいずれかの０．２％耐力が１５０ＭＰａ以上であることが好ましい。

この構成によるとホイールの強度が確保される。かかる強度の確保は、例えば鋳造時に水焼入れが施されることによって可能となる。

重力鋳造のホイールに用いられていたＴ６熱処理においては、時効処理の前に高温の溶体化処理を行う。本発明における上記構成によれば、高温の溶体化処理を行わないため、ブリスターが発生しない。よって、靱性が低下しないため、靱性の向上につながる。

また、本発明においては、前記車軸挿入部を構成する材料中の結晶粒の大きさの平均が、前記リム部を構成する材料中の結晶粒の大きさの平均より大きいことが好ましい。

この特性は、鋳造時に車軸挿入部に溶湯の注入口が設定されることによって確保される。

また、本発明においては、前記車軸挿入部に鋳造時の溶湯の注入口が設定されていることが好ましい。

この構成によれば、鋳造時、車軸挿入部からスポーク部を通ってリム部へと向かう注湯経路が用いられる。したがって、スポークを多くすることで注湯経路を短くできるためリムから空気を排出しやすいという効果を確保できる。

本発明の実施形態に係る自動二輪車の側面図である。 図１の自動二輪車用に用いられるホイールの左側面図である。 図３（ａ）は図２のＡ−Ａ線断面図であり、スポークの延びる方向に直交する断面に関する。図３（ｂ）は図２のＢ−Ｂ線断面図であり、リム部の延びる方向に直交する断面に関する。図３（ｃ）は図２のＣ−Ｃ線断面図であり、リム部の延びる方向に直交する断面に関する。 本実施形態のホイールの製造工程を示すフロー図である。 図４のダイカスト鋳造工程において用いられる鋳型の正面図である。破線は金型の内部に形成される構造を示す。 変形例に係るホイールを若干斜め下方の正面から見た図である。

以下、本発明の実施の形態について、自動二輪車１を例に挙げて説明する。自動二輪車１には、本発明に係る自動二輪車用のアルミホイールが採用されたホイール１００が設けられている。

なお、以下の説明において、前後方向とは、自動二輪車１の後述するライダーシート１１に着座したライダーＲから視た車両前後方向のことである。左右方向とは、ライダーシート１１に着座したライダーＲから視たときの車両左右方向（車幅方向）のことである。図中の矢印Ｆ方向と矢印Ｂ方向は、前方と後方を表している。図中の矢印Ｌ方向と矢印Ｒ方向は、右方と左方を表している。図２以降において、前後左右上下の各方向は、ホイール１００が自動二輪車１に設けられた状態での方向に対応する。

図１に示すように、自動二輪車１は、前輪２と、後輪３と、車体フレーム４と、ライダーシート１１とを備えている。車体フレーム４のライダーシート１１より前方の部分には、ハンドルユニット９が設けられている。ハンドルユニット９の右端部にはグリップ９Ｒが、左端部にはグリップ９Ｌがそれぞれ設けられている。なお、図１にはグリップ９Ｌのみが図示されている。グリップ９Ｒは左右方向にグリップ９Ｌの反対側に配置されている。グリップ９Ｒは、アクセルグリップである。グリップ９Ｒの近くにはブレーキレバーが取り付けられている。グリップ９Ｌの近くにはクラッチレバー１０が取り付けられている。ハンドルユニット９には、フロントフォーク７の上端部が固定されている。このフロントフォーク７の下端部には、左右方向に沿って延びる車軸１７が固定されている。車軸１７には前輪２が支持されている。前輪２は、ホイール１００とホイール１００の外周に取り付けられたタイヤ２ａとを有している。

車体フレーム４の下部には、スイングアーム１２の前端部が揺動可能に支持されている。このスイングアーム１２の後端部は、後輪３を支持している。スイングアーム１２の揺動中心と異なる箇所と車体フレーム４とは、上下方向の衝撃を吸収するリアサスペンションを介して接続されている。

車体フレーム４は、水冷式のエンジン１３を支持している。なお、エンジン１３は、空冷式であってもよい。車体フレーム４は、エンジン１３を直接支持していてもよいし、他の部材を介して間接的に支持していてもよい。エンジン１３の上方には、燃料タンク１４が配置されている。

エンジン１３の後方には、複数段の変速ギヤを有するトランスミッションが配置されている。エンジン１３の駆動力は、トランスミッションおよびチェーン２６を介して後輪３に伝達される。トランスミッションの左側には、トランスミッションのギヤを切り換えるためのシフトペダル２４が設けられている。車体フレーム４の両側方であって後輪３のやや前方にはフットレスト２３が設けられている。ライダーＲは、乗車中、フットレスト２３に両足を載せる。

前輪２の上方であってグリップ９Ｒ及び９Ｌの前方には、フロントカウル１５が配置されている。前後方向にフロントカウル１５とグリップ９Ｒ及び９Ｌとの間にはメーターユニット１６が配置されている。メーターユニット１６は、表示面が後方かつ上方を向くように、前後方向と上下方向に対して傾斜して配置されている。表示面には、車速やエンジン回転数、車両の状態、走行距離、時計、計測時間などが表示される。

以下、本発明のアルミホイールが採用されたホイール１００について、図２〜図４を参照しつつより詳細に説明する。ホイール１００は、アルミニウム合金から形成されており、ダイカスト鋳造法により一体的に鋳造されている。また、ホイール１００には、ダイカスト鋳造後にＴ５熱処理が施されている。ダイカスト鋳造及びＴ５熱処理の詳細については後述する。

ホイール１００は、図２〜図４に示すように、車軸１７が挿入される車軸挿入穴１１１ａが形成された車軸挿入部１１０と、車軸挿入部１１０から車軸挿入穴１１１ａの中心軸の径方向（以下、単に「径方向」とする）に延びた複数のスポーク１５１を有するスポーク部１５０と、スポーク１５１と接続されたリム部１４０とを有している。なお、本明細書において「径方向に延びる」とは、車軸挿入穴１１１ａの中心軸を通る厳密な径方向（例えば、図２に示す径方向）に沿って延びる場合に限られない。厳密な径方向に対して傾斜した方向に沿って車軸挿入部１１０からリム部１４０に向かって延びる場合も「径方向に延びる」に含まれる。つまり、車軸挿入穴１１１ａの中心軸を通らない直線に沿って車軸挿入部１１０からリム部１４０に向かって延びる場合も「径方向に延びる」に含まれる。

車軸挿入部１１０の中央には、図２に示すように、車軸挿入穴１１１ａが内部に形成されたボス部１１１が設けられている。ボス部１１１は、軸方向が左右方向に沿った円筒形状を有している。また、車軸挿入部１１０には、ブレーキディスク固定用の４つのボルト穴１１２がボス部１１１の周囲に形成されている。なお、このボルト穴は３つから６つでもよい。

車軸挿入部１１０は、リム部１４０に向かって径方向に突出した５つの突出部１１０ａを有するほぼ五角形の板形状を有している。５つの突出部１１０ａは、スポーク１５１と接続されている。各突出部１１０ａからは、径方向にリム部１４０に向かって２本のスポーク１５１が延びている。突出部１１０ａ及びこれと接続された２本のスポーク１５１からなる領域（図２の二点鎖線Ｑで囲まれた領域）は、互いに同じ形状及び同じ大きさである。以下、これらの各領域を領域Ｑとする。これらの領域Ｑは、周方向に関しては等間隔に、径方向に関しては同じ位置に配置されている。領域Ｑは、図２に示す径方向に沿った直線Ｐに関してほぼ対称である。領域Ｑにおいて、２本のスポーク１５１の間には、図２においてほぼ三角形の空間を規定する縁部１５１ａが形成されている。隣り合う２つの領域Ｑのスポーク１５１同士の間には、図２においてほぼ台形の空間を規定する縁部１５１ｂが形成されている。このように、全体で１０本のスポーク１５１が、車軸挿入穴１１１ａの中心軸の周方向（以下、単に「周方向」とする）に関して互いに間隔を空けて配置されている。

各スポーク１５１は、その延びる方向（例えば、図２の両矢印Ｄ１に沿った方向）に直交する断面の面積が車軸挿入部１１０からリム部１４０に向かうに連れて小さくなるように形成されている。したがって、各スポーク１５１に関して、スポーク１５１の延びる方向に直交する断面のうち、面積が最小になるのは、リム部１４０に近接した位置の断面（図２のＡ−Ａ線断面）である。以下、かかる最小の断面積を「スポーク最小断面積」とする。スポーク最小断面積を取る断面の径方向の位置はスポーク１５１間で互いに同じである。１０本のスポーク１５１の全体は、スポーク最小断面積を合計した総和が８ｃｍ²以上且つ１５ｃｍ²以下となるように形成されている。また、各スポーク１５１のスポーク最小断面積は１．５ｃｍ²以下である。

また、各スポーク１５１は、方向Ｄ１に直交する断面が、図３（ａ）に示すように、２本のリブ１５１ｃを有するＨ型の形状を有している。この断面形状において、各リブ１５１ｃは、左方及び右方のそれぞれに向かって先細りに形成されている。そして、リブ１５１ｃの左端及び右端は、いずれもＲ状に形成されている。本実施形態において、スポーク１５１の肉厚を、外表面の法線方向に関する肉の寸法とする。また、リブ１５１ｃの左端や右端のようにＲ状に形成された領域以外の領域において肉厚を定義する。このとき、図３（ａ）の断面形状において、Ｒ状の部分を除いたリブ１５１ｃの最も先端に近い部分が最も肉厚の小さい部分である。本実施形態では、この最小の肉厚が４ｍｍ以下となるように構成されている。具体的には、図２のＡ−Ａ線断面を示す図３（ａ）の断面において、Ｒ状の部分を除いたリブ１５１ｃの最も先端に近い部分における上記最小の肉厚はｔ１である。そして、この最小肉厚ｔ１が、４ｍｍ以下に設定されている。なお、この最小肉厚ｔ１が２ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲内であってもよい。ある鋳造条件では、最小肉厚ｔ１の下限は１．８ｍｍである。

リム部１４０は、周方向に延びると共に環状に形成されている。リム部１４０の直径は１４〜１７インチであり、自動二輪車向けの大きさに設定されている。リム部１４０の車軸挿入穴１１１ａに面した表面に、各スポーク１５１が接続されている。リム部１４０には、径方向に車軸挿入部１１０から遠い表面にタイヤ２ａが取り付けられる。このタイヤ２ａの取り付け面は、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、平坦部１４１と、平坦部１４１から径方向に車軸挿入部１１０に向かって凹んだ凹部１４２とを含んでいる。凹部１４２はリム部１４０の全周に亘って形成されている。凹部１４２は、周方向に関して、スポーク１５１が形成されている領域が形成されていない領域と比べて深くなるように形成されている。リム部１４０の左右方向に関する両端部１４３は、車軸挿入部１１０に向かう方向とは反対方向に突出している。両端部１４３の先端はＲ状に形成されている。

本実施形態において、リム部１４０の肉厚を、外表面の法線方向に関する肉の寸法とする。また、両端部１４３の先端のようにＲ状に形成された領域以外の領域において肉厚を定義する。このとき、図３（ｂ）又は図３（ｃ）の断面形状において、最も肉厚の小さい部分となるのは両端部１４３の基部１４３ａである。基部１４３ａは、タイヤが取り付けられるときにいわゆるタイヤ２ａの耳（ビート）が接触する部分である。本実施形態において、この部分の肉厚は、リム部１４０の延びる方向に直交するいずれの断面においてもｔ２である。また、ｔ２は４ｍｍ以下に設定されている。

以下、本実施形態のホイール１００の製造工程について図４及び図５を参照しつつ説明する。まず、図５に示す鋳型２００を用いてダイカスト鋳造を行う（図４の工程Ｓ１）。鋳型２００は、金型２０１の内部において、ホイール１００の形状に対応した形状に形成されている。鋳型２００における車軸挿入部１１０に対応する領域２００ａには、アルミニウム合金の溶湯を注入する注入路２０２が接続されている。つまり、本実施形態のホイール１００は、車軸挿入部１１０に溶湯の注入口が設定されている。注入路２０２には、スリーブを介して溶湯に圧力を加えるピストン２０５とロッド、シリンダが接続されている。鋳型２００の周囲には、鋳型２００に流し込まれた溶湯のうち、内部品質の悪い部分を排出するオーバーフロー２０３が形成されている。オーバーフロー２０３は、鋳型２００におけるリム部１４０に対応する領域２００ｃに接続されている。オーバーフロー２０３は、ホイール１００の周方向に対応する方向に関して、鋳型２００におけるスポーク１５１に対応する領域２００ｂ同士の間に配置されている。オーバーフロー２０３はさらに排出路２０４に接続されている。排出路２０４は金型２０１の外部へと金型内の空気と内部品質の悪い溶湯を排出するための流路である。

ピストン２０５に溶湯が注入された後、３０〜６０ＭＰａ（メガパスカル）の高い圧力がピストン２０５によって溶湯に印加される。これにより、ピストン２０５から注入路２０２を介して鋳型２００内に溶湯が注入される。溶湯は、鋳型２００において、他の鋳造法と比べて速い速度（所要時間にして０．０４〜０．１６秒）で領域２００ａ、領域２００ｂ及び領域２００ｃを順に通り、オーバーフロー２０３へと排出される。これによって鋳型２００内に存在する空気等が溶湯と共に排出される。図５の太い黒矢印は、溶湯の流れの一例を示している。溶湯は、１０本のスポーク１５１に対応する領域２００ｂのそれぞれから領域２００ｃへと流れ込み、周方向に沿って二手に分かれる。二手に分かれた溶湯は、周方向に領域２００ｂ同士の間に存在するオーバーフロー２０３へと流れ込む。このように、溶湯は、領域２００ｂから領域２００ｃに流れ込むと、隣の領域２００ｂまでの経路の途中に存在するオーバーフロー２０３へと流れ込む。一方、隣の領域２００ｂまでの距離は、スポーク１５１が多いほど小さくなる。したがって、スポーク１５１が多いほど、溶湯が領域２００ｃに流れ込んでからオーバーフロー２０３に到達するまでの経路が短くなりやすい。よって、本実施形態のようにスポーク１５１が１０本と、比較的多くのスポークが設けられている場合、溶湯が流れる経路が比較的短くなる。

かかるダイカスト鋳造後の領域２００ａ、領域２００ｂ及び領域２００ｃにおける材料の組成には以下の相違点が生じる。まず、注入路２０２に近い領域２００ａは、高い温度の注湯が冷え固まることにより、比較的大きな結晶粒が形成されることになる。一方、注入路２０２から離れた領域２００ｂ及び領域２００ｃにおいては到達時の注湯の温度が低くなる。このため、これらの領域では、領域２００ａに比べて低い温度の注湯が冷え固まることで、比較的小さな結晶粒が形成されることになる。注入路２０２から遠く離れた位置ほど到達時の注湯の温度が低くなるため、結晶粒が小さく形成される傾向になる。例えば、領域２００ａにおける結晶粒の大きさの平均は、領域２００ｂや領域２００ｃにおける結晶粒の大きさの平均より大きい。

ダイカスト鋳造（図４の工程Ｓ１）後には、以下の通り、Ｔ５熱処理を実施する。工程Ｓ１の終了後、鋳型２００から半製品を取り出す（図４の工程Ｓ２）。そして、取り出した半製品を水に浸漬させることで、焼入れを行う（工程Ｓ３）。これにより、鋳造後の所定の温度で焼入れがなされる。なお、焼入れ時の冷媒として、水以外に、水溶液が用いられてもよい。焼入れ後、半製品を所定の温度で所定の時間維持することで時効処理を実施する（工程Ｓ４）。焼入れを行うことにより、鋳造後の材料の０．２％耐力は１５０〜２００ＭＰａとなる。一方、焼入れを行っていないと、鋳造後の材料の引っ張り強度は１５０ＭＰａ未満となる。

以上説明した本実施形態によると、ダイカスト鋳造を採用しているため、充填してから凝固するまでの時間が短く、重力鋳造等と比べて生産性が高い。また、重力鋳造は、鋳造時に金型表面に塗型材を塗るので製品表面が平滑にならない。これに対し、ダイカスト鋳造であれば、滑らかな外観を得ることができる。具体的には、重力鋳造では鋳物の表面における十点平均粗さが１００μｍ程度になってしまうのに対し、ダイカスト鋳造では鋳物表面の十点平均粗さが２０μｍ程度である。さらに、重力鋳造では鋳物の最小肉厚が３ｍｍ程度（限界は２．５ｍｍ）であるのに対し、ダイカスト鋳造では鋳物の最小肉厚を２ｍｍ程度（限界は１．８ｍｍ）にすることができる。

一方で、自動二輪車用のアルミホイールの鋳造においては、ダイカスト鋳造は、以下の理由から、強度、軽量性及び靱性を確保しつつ生産性を高めることが困難であると考えられていた。ダイカスト鋳造は、金型への注湯の際に、重力鋳造に比べて溶湯に空気が混入しやすい。したがって、ダイカスト鋳造は、重力鋳造に比べて靱性が低くなりやすい。なお、金型内を真空にして混入する空気の量を減らす方法も検討されている。しかし、この方法は、金型や設備の仕様が大掛かりになるため、ダイカスト一般に広く適用されているわけではない。また、重力鋳造等で用いられる熱処理であるＴ６熱処理を実施すると、溶湯に混入した空気の膨張によるいわゆるブリスターが発生することによって、ホイールの靱性がさらに低下するおそれがある。したがって、ダイカスト鋳造は、熱処理によって強度を向上させることが難しい。このため、強度と靱性を確保するためには、スポークの断面積とリムの断面積をある程度の大きさにしなければならないので、重量が大きくなってしまう。

そこで、本発明者らは、スポークを比較的多くすることで、靱性の低下を抑制しつつ熱処理が可能になるようにした。特に、本実施形態では、１０本のスポーク１５１を設けることとした。このようにスポークを多くすると、上記の通り、鋳造時に溶湯を流す経路が短くなる。これにより、溶湯の充填時間が短くなりやすい。充填時間が短いと、溶湯に流動状態を保たせたまま、空気を含んだ溶湯を鋳型２００のオーバーフロー２０３まで到達させることができる。したがって、リム部１４０に対応する鋳型２００の領域２００ｃ内に空気を含んだ内部品質の悪い溶湯が残りにくい。よって、靱性が低下しにくくなる。また、リム部１４０の強度が均一化する。

以上のように、靱性の低下を抑制できることと、リム部１４０の強度の均一化が図れることから、リム部１４０の断面積を小さくすることが可能となった。また、熱処理にＴ５熱処理を採用し、高温での溶体化を行わないことから、スポーク最小断面積の総和を１５ｃｍ²以下と、比較的小さくすることができた。したがって、ホイール１００全体の軽量化を図ることができた。このように、強度、軽量性及び靱性を確保しつつ、ダイカスト鋳造によって生産性を上げることが可能なアルミホイールが実現した。

なお、スポーク最小断面積が８ｃｍ²未満になると、鋳造時にこの部分を通過する溶湯の流動が妨げられ、溶湯に流動状態を保たせたまま空気を含んだ溶湯を金型のオーバーフローまで到達させることが難しくなる。また、そうならないとしても、流速が大きくなり過ぎ、焼き付きが生じるおそれがある。したがって、これらの問題を生じにくくするため、スポーク最小断面積は８ｃｍ²以上に設定されている。また、スポークが１０本を超えるとスポーク１本あたりに負荷される応力は下がるため、スポークの断面係数は小さくてよい。しかし、ダイカスト鋳造での溶湯の流動性を確保するためにはスポークの肉厚は少なくとも約２ｍｍ確保されていないと鋳造が困難である。そのため、スポークの本数のやみくもな増加はホイール全体の重量増加につながる。その結果、熱処理を施すことで軽量化を可能にした意義が低下する。したがって、軽量性を確保するため、スポーク数の上限は１０である。

また、本実施形態では、図３（ａ）に示すスポーク１５１の断面において、最小肉厚ｔ１が４ｍｍ以下である。そして、図３（ｂ）又は図３（ｃ）に示すリム部１４０の断面において、最小肉厚ｔ２が４ｍｍ以下に設定されている。これらにより、ホイール１００の形状を、リム部１４０やスポーク１５１を薄肉にしたさまざまな断面形状に対応させられる。なお、最小肉厚ｔ１又はｔ２が約２ｍｍ未満になると、鋳造時に溶湯が流れにくくなる。よって、溶湯を流れやすくするため、最小肉厚ｔ１及びｔ２は、いずれも２ｍｍ以上であることが好ましい。

さらに、本実施形態では、Ｔ６熱処理でなく、Ｔ５熱処理が採用されている。つまり、ダイカスト鋳造後に半製品が水や水溶液で冷却（図４の工程Ｓ２）された後に、時効処理（工程Ｓ４）が行われる。Ｔ６熱処理においては、時効処理の前に高温の溶体化処理を行う。一方、本実施形態のＴ５熱処理の場合、高温の溶体化処理を行わないため、ブリスターが発生しない。よって、延性が低下しにくくなるため、靱性の向上につながる。また、Ｔ５熱処理の場合、溶体化処理を行わない。このため、半製品を再度加熱する必要がなく、生産性が高い。

また、本実施形態においては、車軸挿入部１１０に対応する鋳型２００の領域２００ａに鋳造時の溶湯の注入口が設定されている。したがって、鋳造時、溶湯は、車軸挿入部１１０に対応する領域２００ａからスポーク１５１に対応する領域２００ｂを通ってリム部１４０に対応する領域２００ｃへと向かう。よって、スポーク１５１を多くすることで注湯経路を短くできるためリム部１４０から空気を含んだ内部品質の悪い溶湯を排出しやすいという効果を確保できる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能である。本明細書における変形例は適宜組み合わせて実施することができる。なお、本明細書において「好ましい」という用語は非排他的なものであって、「好ましいがこれに限定されるものではない」ということを意味するものである。

例えば、上述の実施形態では、１０本のスポーク１５１が設けられている。しかし、スポークの本数はこれに限られない。例えば、図６に示すホイール３００のように５本のスポーク３５１が設けられていてもよい。ホイール３００は、アルミニウム合金で形成されており、上述の実施形態と同様、ダイカスト鋳造によって鋳造されていると共に、鋳造後にＴ５熱処理が施されている。ホイール３００は、車軸挿入穴３１１ａが形成された車軸挿入部３１０と、５本のスポーク３５１からなるスポーク部３５０と、車軸挿入穴３１１ａの中心軸の周方向に沿って環状に延びるリム部３４０とを有している。ホイール３００に関する以下の説明において、「周方向」「径方向」は車軸挿入穴３１１ａの中心軸に関する方向である。

車軸挿入部３１０は円盤形状を有しており、ブレーキディスク固定用の４つ、もしくは３つから６つのボルト穴３１２が車軸挿入穴３１１ａの周囲に形成されている。スポーク３５１は互いに同じ大きさ及び同じ形状を有している。また、スポーク３５１は、周方向に関しては等間隔に、径方向に関しては同じ位置に配置されている。スポーク３５１は、車軸挿入部３１０からリム部３４０に向かって径方向に延びている。スポーク３５１の径方向の両端部は、径方向の中央部に比べて太く形成されている。図６のＤ−Ｄ線断面は、スポーク３５１の延びる方向に関する断面の中で最も面積が小さい。他のスポーク３５１においても、Ｄ−Ｄ線断面に対応する断面が、面積が最も小さい。したがって、これらの断面の面積はスポーク最小断面積である。これらのスポーク最小断面積の総和は、上述の実施形態と同様、８ｃｍ²以上且つ１５ｃｍ²以下に設定されている。各スポーク３５１におけるスポーク最小断面積は、３ｃｍ²以下である。また、リム部３４０の直径は１４〜１７インチであり、自動二輪車向けの大きさに設定されている。

ホイール３００のように、スポークが５本あると、比較的多くのスポークが設けられていることになる。したがって、上述の実施形態と同様、鋳造時に溶湯が流れる経路が比較的短くなる。よって、靱性が低下しにくくなる。また、リム部３４０の強度が均一化する。しかし、スポークが５本未満になると、溶湯が流れる経路が長くなり、溶湯の充填時間が長くなる。このため、鋳造後にリム部に空気が残りやすくなる。よって、熱処理を実施しても靱性が低下しにくくなるようにするため、スポーク数の下限は５本である。

ホイール３００によれば、上述の実施形態と同様、靱性の低下を抑制しつつ熱処理できることと、リム部１４０の強度の均一化が図れることから、リム部１４０の断面積を小さくすることが可能となる。また、熱処理ができることから、スポーク最小断面積の総和を１５ｃｍ²以下と、比較的小さくできる。したがって、ホイール３００全体の軽量化を図ることができる。このように、ホイール３００においても、強度、軽量性及び靱性を確保しつつ、ダイカスト鋳造によって生産性を上げることが可能である。

この他の変形例については以下のとおりである。上述の実施形態では、スポーク１５１は、スポーク最小断面積を取る断面の径方向の位置が互いに同じである。しかし、スポーク最小断面積を取る断面の径方向の位置がスポークによって異なっていてもよい。

また、上述の実施形態では、各スポーク１５１は、その延びる方向に直交する断面に関し、リブ１５１ｃの先端付近が最小肉厚である。そして、リム部１４０に近接した図３（ａ）の断面において、その最小肉厚ｔ１が４ｍｍ以下に設定されている。また、リム部１４０は、その延びる方向に直交する断面に関し、タイヤ２ａの耳が接触する基部１４３ａが最小肉厚である。そして、図３（ｂ）又は図３（ｃ）に示すこの最小肉厚ｔ２が４ｍｍ以下に設定されている。しかし、必ずしも最小肉厚が４ｍｍ以下に設定されていなくてもよい。また、このように設定されるとしても、その態様は上述の実施形態に限られない。スポーク及びリム部の全体のうち、少なくともいずれかの断面における最小肉厚が４ｍｍ以下になるように、スポーク及びリム部が構成されていればよい。例えば、図３（ａ）とは別の断面においてスポーク１５１の最小肉厚が４ｍｍ以下に設定されていてもよい。また、リム部１４０において、基部１４３ａ以外の部分が最小肉厚であり、かかる部分が４ｍｍ以下に設定されていてもよい。さらに、スポーク１５１及びリム部１４０のいずれか一方の断面における最小肉厚のみが４ｍｍ以下に設定されていてもよい。

また、上述の実施形態及び変形例では、スポーク数が５の場合と１０の場合とについて説明している。しかし、スポーク数が６〜９のいずれかであってもよい。

また、上述の実施形態及び変形例では、ダイカスト鋳造後にＴ５熱処理が行われる。しかし、ダイカスト鋳造後にその他の熱処理が行われてもよい。この場合にもスポーク数を５〜１０の範囲にすると、ホイールの靱性が低下しにくくなる。また、リム部の強度が均一化する。よって、強度、軽量性及び靱性を確保しつつ、ダイカスト鋳造によって生産性を上げることが可能である。

１ 自動二輪車
１７ 車軸
１００ ホイール
１１０ 車軸挿入部
１１１ａ 車軸挿入穴
１４０ リム部
１５０ スポーク部
１５１ スポーク
２００ 鋳型
３００ ホイール
３１０ 車軸挿入部
３１１ａ 車軸挿入穴
３４０ リム部
３５０ スポーク部
３５１ スポーク

Claims (7)

1. 車軸が挿入される車軸挿入穴が形成された車軸挿入部と、
   それぞれ前記車軸挿入部から前記車軸挿入穴の中心軸の径方向に延び、前記中心軸の周方向に間隔を空けて形成された複数のスポークを含むスポーク部と、
   前記中心軸の周方向に延びると共に環状に形成され、前記複数のスポークに接続されたリム部と、を有し、
   前記スポーク部は、前記スポークが５本以上且つ１０本以下であり、
   各前記スポークの延びる方向に直交する断面における断面積のうち最小の断面積をスポーク最小断面積とした場合に、前記スポーク最小断面積の総和が８ｃｍ^２以上且つ１５ｃｍ^２以下であり、
   前記リム部の直径が１４インチ以上且つ１７インチ以下であり、ダイカスト鋳造後に熱処理が施されていることを特徴とする自動二輪車用のアルミホイール。
2. 前記スポークのそれぞれにおいて、前記スポーク最小断面積が３ｃｍ^２以下であることを特徴とする請求項１に記載の自動二輪車用のアルミホイール。
3. 前記リム部の延びる方向に直交する断面及び前記スポークの延びる方向に直交する断面の少なくとも一方において、外表面の法線方向における肉厚が４ｍｍ以下の部分を有することを特徴とする請求項２に記載の自動二輪車用のアルミホイール。
4. 前記車軸挿入部、前記スポーク部及び前記リム部の少なくともいずれかの０．２％耐力が１５０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の自動二輪車用のアルミホイール。
5. 前記熱処理は、ダイカスト鋳造後の半製品を水又は水溶液で冷却した後に時効処理を行うことを特徴とする請求項４に記載の自動二輪車用のアルミホイール。
6. 前記車軸挿入部を構成する材料中の結晶粒の大きさの平均が、前記リム部を構成する材料中の結晶粒の大きさの平均より大きいことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の自動二輪車用のアルミホイール。
7. 前記車軸挿入部に鋳造時の溶湯の注入口が設定されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の自動二輪車用のアルミホイール。

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