JP6138073B2

JP6138073B2 - 車両用ホイール

Info

Publication number: JP6138073B2
Application number: JP2014037140A
Authority: JP
Inventors: 晋祐下田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2014-02-27
Filing date: 2014-02-27
Publication date: 2017-05-31
Anticipated expiration: 2034-02-27
Also published as: JP2015160527A

Description

本発明は、車両用ホイール（以下、単に「ホイール」とも称する。）の軽量化技術に関する。

車両用ホイールは、製造コストや燃費などの観点から、所定の強度を実現した上で、なるべく軽量化することが望ましい。従来技術として、例えば、特許文献１では、ホイールの軽量化を図りつつ強度（剛性）を保つために、繊維強化樹脂製のリムのうち、リムフランジ部に金属線からなる補強材を埋設した技術が開示されている。

特開平１０−２０３１０１号公報

しかし、特許文献１の技術では、タイヤからリムに加わる荷重を主にリムフランジ部が受けることになり、リムフランジ部の肉厚を減らすとリム全体のどこかに亀裂や破損を招く恐れがあるので、リムフランジ部を含むリム全体の肉厚を薄くするには限界があり、それ以上の軽量化を実現することが困難であった。また、リムに単に補強材を設けるだけでは、タイヤからリムに加わる荷重によって補強材の形状やホイールへの取付け位置が安定せず、補強材の効果を十分に発揮できない虞がある。

そこで、本発明は、リムフランジ部を含むリム全体の肉厚を薄くすることで更なる軽量化を図ることができる車両用ホイールを提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、車両のハブに取り付けられるディスクと、前記ディスクの外周側に設けられ、タイヤが装着される繊維強化樹脂製のリムと、を備える車両用ホイールであって、前記リムは、前記タイヤのビード部が装着される一対のビードシート部と、前記一対のビードシート部それぞれからホイール径方向外側に立ち上がる立上り部、および、前記立上り部からホイール幅方向外側に延出する延出部を有する一対のリムフランジ部と、前記一対のビードシート部の間でホイール径方向内側に凹形状を呈するウェル部と、を有し、少なくとも一方の前記延出部から前記ビードシート部にわたって、金属製の補強部材が設けられ、前記補強部材のホイール幅方向における内側端は、テーパー形状の応力緩和部となっていることを特徴とする。

このように、リムフランジ部の延出部からビードシート部にわたって補強部材を設けたことで、リムフランジ部がタイヤから受ける荷重による応力を補強部材によってリム全体（リムの広範囲）に伝えることができる。これにより、タイヤからの荷重による応力をリム全体に分散することができ、リムフランジ部を含むリム全体の肉厚を薄くすることで更なる軽量化を図ることができる。また、補強部材が延出部からビードシート部にわたって設けられている（Ｓ字状である）ため、タイヤからの荷重に起因する補強部材の変形や位置ズレを防止することができる。
また、補強部材のホイール幅方向における内側端への応力集中に起因するリムの亀裂を防ぐことができる。

また、請求項２に係る発明では、前記補強部材は、前記ディスクが設けられていない側のみ、前記延出部から前記ビードシート部にわたって埋設されていることを特徴とする。

このように、補強部材は、ディスクが設けられていない側のみに設けられているため、補強部材の数を削減できる。なお、ディスクが設けられている側のリムフランジ部は、タイヤからの荷重に対してディスクが支えとなるので、強度的に問題がない。

また、請求項３に係る発明では、前記リムは、前記補強部材が設けられている側の前記ビードシート部のホイール幅方向内側に設けられホイール径方向外側に突出するハンプ部を有し、前記補強部材のホイール幅方向における内側端は、前記ハンプ部内に位置していることを特徴とする。

このように、応力が集中しやすい、補強部材のホイール幅方向における内側端を、リムの中でも肉厚部分である（つまり、強度の高い）ハンプ部内に配置することで、その内側端への応力集中に起因するリムの亀裂を一層防止することができる。

本発明によれば、リムフランジ部を含むリム全体の肉厚を薄くすることで更なる軽量化を図ることができる車両用ホイールを提供することができる。

本実施形態に係る車両用ホイールの断面図である。補強部材による応力分散についての説明図である。（ａ）は、ホイール幅方向における内側端がテーパー形状の応力緩和部となっている補強部材の応力分布を示す図である。（ｂ）は、ホイール幅方向における内側端がテーパー形状の応力緩和部となっていない補強部材の応力分布を示す図である。（ａ）は、本実施形態に係る車両用ホイールのリムフランジ部にかけた荷重による応力の分散状況を示す図である。（ｂ）は、比較例に係る車両用ホイールのリムフランジ部にかけた荷重による応力の分散状況を示す図である。

以下に、本発明を実施するための形態（実施形態）について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１に示すように、本実施形態に係る車両用ホイール１は、繊維強化樹脂製であり、車両のハブ（不図示）に取り付けられるディスク２１と、ディスク２１の外周側に設けられ、タイヤ１００が装着されるリム１１と、を備える。なお、ディスク２１は、例えば、アルミニウム合金製でもよい。

ここで、車両用ホイール１に用いる繊維強化樹脂としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維などの強化繊維に不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ジアレルフタレート樹脂などの熱硬化性樹脂を含浸させたものを使用すればよい。また、具体的な成形方法としては、例えば、繊維に液状樹脂を含浸させながら手作業で積重ねて所定の形状に仕上げて硬化させるハンドレーアップ法や、型の上に繊維と樹脂を同時に吹き付けて積層してこれを硬化させるスプレーアップ法や、心型に対して樹脂を含浸させたロービングを巻き付けていき、硬化後に心型を取り除くフィラメントワイディング法などがある。

リム１１は、一対のビードシート部１２，１２ａと、一対のリムフランジ部１３，１３ａと、一対のハンプ部１４，１４ａと、ウェル部１５と、を備えている。なお、以下において、一対のビードシート部１２，１２ａに関しては、主に、代表してビードシート部１２について説明する。また、一対のリムフランジ部１３，１３ａと、一対のハンプ部１４，１４ａについても同様である。

ビードシート部１２は、タイヤ１００のビード部１０１が装着される部位である。
リムフランジ部１３は、立上り部１３１と延出部１３２を備えている。
立上り部１３１は、ビードシート部１２からホイール径方向外側に立ち上がっている部位である。
延出部１３２は、立上り部１３１からホイール幅方向外側に延出している部位である。

ハンプ部１４は、ビードシート部１２のホイール幅方向内側に設けられ、ホイール径方向外側に突出している部位である。
ウェル部１５は、一対のビードシート部１２，１２ａの間でホイール径方向内側に凹形状を呈する部位である。

このようなリム１１に対して、延出部１３２、立上り部１３１、ビードシート部１２、および、ハンプ部１４にわたって、金属製の補強部材３１が設けられている。補強部材３１の材料は、例えば、アルミニウム合金である。

このように、延出部１３２からビードシート部１２にわたって補強部材３１を設けたことで、図２に示すように、リムフランジ部１３がタイヤ１００（図１参照）から受ける荷重による応力を補強部材３１によってリム１１全体（広範囲）に伝えることができる。これにより、タイヤ１００からの荷重による応力をリム１１全体に分散することができ、リムフランジ部１３を含むリム１１全体の肉厚を薄くすることで更なる軽量化を図ることができる。

また、例えば、ディスク２１が設けられていない側のみ、延出部１３２からビードシート部１２にわたって補強部材３１を埋設すれば、補強部材３１の数を削減できる。なお、ディスク２１が設けられている側のリムフランジ部１３ａは、タイヤ１００からの荷重に対してディスク２１が支えとなるので、強度的に問題がない。

また、補強部材３１のホイール幅方向における内側端をテーパー形状の応力緩和部３２とすることで、その内側端への応力集中に起因するリム１１の亀裂を防ぐことができる。これについて、図３を参照して説明する。

まず、図３（ａ）に示すように、ホイール幅方向における内側端がテーパー形状の応力緩和部３２となっている補強部材３１では、応力緩和部３２やその付近への応力集中が少ないことがわかる（図３（ｂ）と比較）。

一方、図３（ｂ）に示すように、ホイール幅方向における内側端が非テーパー形状の円筒端３３となっている補強部材３１ｂでは、図３（ａ）の場合と比較して、円筒端３３の角部に向かう上辺と下辺に応力集中が起きていることがわかる。

図１に戻って、補強部材３１が延出部１３２からビードシート部１２にわたって設けられている（Ｓ字状である）ため、タイヤ１００からの荷重に起因する補強部材３１の変形や位置ズレを防止することができる。

また、補強部材３１のホイール幅方向における内側端である応力緩和部３２は、ハンプ部１４内に位置している。このように、応力が集中しやすい応力緩和部３２を、リム１１の中でも肉厚部分である（つまり、強度の高い）ハンプ部１４内に配置することで、応力緩和部３２への応力集中に起因するリム１１の亀裂を一層防止することができる。

次に、図４を参照して、本実施形態に係る車両用ホイール１のリム１１の作用効果について説明する。図４（ａ）に示すように、本実施形態に係る車両用ホイール１のリム１１のリムフランジ部１３に荷重を印加した場合、その応力がリム１１全体に広く分散している（詳細は後記）。また、図４（ｂ）に示すように、比較例に係る車両用ホイールのリム１１Ａのリムフランジ部に荷重を印加した場合、その応力はリム１１Ａ全体にあまり分散していない（詳細は後記）。

つまり、図４（ａ）のリム１１の領域Ｒ１と図４（ｂ）のリム１１Ａの領域Ｒ３を比較すると、後者（リム１１Ａの領域Ｒ３）のほうが、応力が大きい。また、図４（ａ）のリム１１の領域Ｒ２と図４（ｂ）のリム１１Ａの領域Ｒ４を比較すると、前者（リム１１の領域Ｒ２）のほうが、応力が広く分散している。

したがって、本実施形態に係る車両用ホイール１のリム１１によれば、タイヤ１００からの荷重による応力をリム１１全体に分散することができ、リムフランジ部１３を含むリム１１全体の肉厚を薄くすることで更なる軽量化を図ることができる。

（製造方法）
なお、このような車両用ホイール１の製造方法としては、例えば、先に補強部材３１を押出成形やプレス成型により製造しておき、車両用ホイール１の成型時にその補強部材３１を鋳込めばよい。そうすれば、車両用ホイール１の成型後に加工する必要がなく、高生産性を実現できる。ただし、車両用ホイール１の成型後に加工して溝を作って、そこに予め製造した補強部材３１を嵌め込むことで埋設させる方法など、他の方法を採用してもよい。

（変形例）
図１に示すように、ディスク２１が設けられている側のリムフランジ部１３ａ（立上り部と延出部を有する。）、ビードシート部１２ａ、および、ハンプ部１４ａにわたって、補強部材３１ａを設けてもよい。そうすれば、ディスク２１が設けられている側のリムフランジ部１３ａに対するタイヤからの荷重による応力をリム１１全体に分散することができ、リム１１の肉厚を減らしたとしても、リム１１の耐久性が低下することをより一層防止することができる。

以上で本実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれらに限定されるものではない。
例えば、リム１１への補強部材３１の設置方法は、埋設でなくても、凹んだ表面への接着など、他の方法であってもよい。
また、補強部材３１の材料は、アルミニウム合金でなくても、応力を伝えることができるものであれば、マグネシウム合金などの他の金属でもよい。
その他、具体的な形状や材料などについて、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。

１車両用ホイール
１１リム
１２，１２ａビードシート部
１３，１３ａリムフランジ部
１４，１４ａハンプ部
１５ウェル部
２１ディスク
３１，３１ａ，３１ｂ補強部材
３２応力緩和部
３３円筒端
１００タイヤ
１０１ビード部
１３１立上り部
１３２延出部

Claims

車両のハブに取り付けられるディスクと、
前記ディスクの外周側に設けられ、タイヤが装着される繊維強化樹脂製のリムと、を備える車両用ホイールであって、
前記リムは、
前記タイヤのビード部が装着される一対のビードシート部と、
前記一対のビードシート部それぞれからホイール径方向外側に立ち上がる立上り部、および、前記立上り部からホイール幅方向外側に延出する延出部を有する一対のリムフランジ部と、
前記一対のビードシート部の間でホイール径方向内側に凹形状を呈するウェル部と、を有し、
少なくとも一方の前記延出部から前記ビードシート部にわたって、金属製の補強部材が設けられ、
前記補強部材のホイール幅方向における内側端は、テーパー形状の応力緩和部となっている
ことを特徴とする車両用ホイール。
前記補強部材は、前記ディスクが設けられていない側のみ、前記延出部から前記ビードシート部にわたって埋設されている
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用ホイール。
前記リムは、前記補強部材が設けられている側の前記ビードシート部のホイール幅方向内側に設けられホイール径方向外側に突出するハンプ部を有し、
前記補強部材のホイール幅方向における内側端は、前記ハンプ部内に位置している
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用ホイール。