JP6578449B2 - ハニカムリムタイプのホイール - Google Patents

Description

本発明は、ハニカムリムタイプのホイールに関し、より詳しくは、一回の鋳造作業だけで簡単に作成することができるに留まらず、密閉リムの外周面に形成される格子凸部によって耐久性の低下がなくても軽量化を達成することができ、溶湯の使用量の削減を通じて製造時間と製造コストを削減することができるハニカムリムタイプのホイールに関する。

一般的に、自動車の車輪は、空気や窒素が充填されるゴム製のタイヤの中央部に金属材のホイールを組み合わせて車軸に強固に結合しているが、近年ではデザイン性に優れ、重量を軽くして車の燃費が向上し、冷却効率に優れたアルミホイールが脚光を浴びているのが実情である。

また、車両の部品のうちシャーシ部品は、車両の性能と密接な関係を有するが、車両が走行する際にシャーシ部品の重量が１ｋｇ減少すると、自動車のサスペンションにかかる負荷荷重は通常１５ｋｇ程度減少する効果が発生することで、シャーシ部品の重量を低減するための様々な研究開発が行われている。

このような研究開発の一環として、ホイールのスポーク、またはリムのフランジ部分に中空を形成することにより、ホイールの重量減少をなす技術が韓国公開特許公報「第１０-１９９８-０１８９９３号」、韓国公開特許公報「第１０-２０００-００２２２２１号」、そして韓国特許公報「第１０-０４６０６５５号」等に記載されている。

しかし、ホイールの重量減少のために開発された従来の技術は、スポークまたはリムのフランジ部分に中空を形成する必要があるため、鋳物砂を除去するための空洞を形成しなければならないなどの問題があり、空洞を形成しても鋳物砂の除去が容易ではないという問題があった。

そして、近年に入ってタイヤが装着されるホイールのリム部分に中空を形成する技術である「車のホイール及びその製造方法」が開発され、韓国公開特許公報第１０-２００６-００４４６５３号に掲載されてもいる。

しかし、前述した従来の「車両のホイール及びその製造方法」は、ホイールのリムに中空エアチャンバーを形成することを通じて共鳴による騒音低減をなす技術として、エアチャンバーの形成のためにリム部を２重に製作しなければならず、これにより、リム部の重量が増えてホイール全体の重量が増大するという問題点と、製作工程が複雑で製作が難しいという問題点があった。

ということで、本出願人は、簡単な製作で耐久性の低下なしに軽量化を達成することができるハニカムリムタイプのホイールを開発するに至った。

本発明の目的は、一度の鋳造作業だけで簡単に作成することができるに留まらず、密閉リムの外周面に形成される格子凸部によって耐久性の低下がなくても軽量化を達成することができ、溶湯の使用量の削減を通じて製造時間と製造コストを削減ことができるハニカ
ムリムタイプのホイールを提供することにある。

前記のような目的を達成するための本発明は、内周に形成されるハブと、前記ハブの外側に離間してタイヤが装着される外郭枠を形成するリム部と、前記ハブとリム部とをつなぐ複数のスポークを構成するホイールにおいて、前記リム部は円筒状に形成される密閉リムと、前記密閉リムの外周面に等間隔で突設され、内部に多数の第１の溝を等間隔に形成させる格子凸部を含んで構成したことに特徴があるハニカムリムタイプのホイールを提供することにある。

また、本発明は、リム部の密閉リムが１ｍｍ〜１.５ｍｍの厚さで形成され、格子凸部は２.５ｍｍ〜３ｍｍの厚さで形成され、前記密閉リムと格子凸部を合わせたリム部全体の厚さが４ｍｍで形成されることに特徴があるハニカムリムタイプのホイールを提供する。

さらに、本発明は、格子凸部が内周に円形状の第１の溝を形成するリング凸部で構成され、密閉リムの外周面に等間隔に形成され、それぞれのリング凸部には内周に第２の溝が形成された連結凸部が上下左右にそれぞれ構成され、それぞれのリング凸部が連結凸部によって一体として連結形成され、前記リング凸部と連結凸部がつながる部分は曲面処理され、前記リング凸部と連結凸部によって形成される第３の溝がハニカム状に形成されることを特徴とするハニカムリムタイプのホイールを提供する。

本発明のハニカムリムタイプのホイールは、一度の鋳造作業だけで簡単に製作することができるに留まらず、密閉リムの外周面に形成される格子凸部によって耐久性の低下がなくても軽量化を達成することができ、溶湯の使用量の削減を通じて製造時間と製作コストを減らすことができる有用な発明である。

本発明のハニカムリムタイプのホイールを示す斜視図。 本発明のハニカムリムタイプのホイールを切断して拡大図示した部分拡大断面図。 タイプ１のＦＥＡ試験結果。 タイプ２のＦＥＡ試験結果。 タイプ３のＦＥＡ試験結果。 タイプ１〜３のＦＥＡ試験結果。

前記のような問題点を解決するための本発明の構成を見てみると、以下の通りである。

本発明は、図１ないし図２に示すようにリム部がハニカム状を有するように形成され、ホイールの軽量化をなすハニカムリムタイプのホイール１に関し、内周に形成されるハブ１０と、前記ハブ１０の外側に離間してタイヤ（図示せず）が装着される外郭枠を形成するリム部１００と、前記ハブ１０とリム部１００とをつなぐ多数のスポーク２０を構成し、前記リム部１００が円筒状に形成される密閉リム１１０と、前記密閉リム１１０の外周面に等間隔に突設され、内部に多数の第１の溝１２１を等間隔に形成させる格子凸部１２０を含んで構成することを特徴とする。

これをより詳しく説明すると、一般的にリム部１００は、フランジを除いた部分、すなわち、タイヤが装着されて隠れる部分が円筒形に形成されて４ｍｍの厚さを有するように構成され、本発明では、４ｍｍの厚さを有する円筒状のリム部１００の部分を４ｍｍより
薄い厚さで製作される密閉リム１１０と、前記密閉リム１１０の外周に等間隔で構成され、内部に第１の溝１２１を等間隔に形成させる格子凸部１２０で構成することで、前記密閉リム１１０と格子凸部１２０の厚さを加えたリム部１００の合計厚さを４ｍｍで製作することを特徴とし、このような格子凸部１２０の第１の溝１２１によるリム部１００の薄肉化を通じてホイールの軽量化を果たすようになる。

このために、本発明では、前記リム部１００の密閉リム１１０が１ｍｍ〜１.５ｍｍの厚さで形成され、格子凸部１２０は、２.５ｍｍ〜３ｍｍの厚さで形成され、前記密閉リム１１０と格子凸部１２０を合わせたリム部１００の全体の厚さが４ｍｍで形成されることを特徴とするが、このように格子凸部の厚さを２.５ｍｍ〜３ｍｍの厚さに限定する理由は、ホイールの軽量化を最大限に達成しながらも耐久性が低下する現象を防止するためである。

さらに、前記格子凸部１２０は、リング状に形成されて密閉リム１１０の外周面に等間隔に形成されるリング凸部１２３を構成することで、前記リング凸部１２３の内周に円形状の第１の溝１２１を形成することが好ましいが、このとき、それぞれのリング凸部１２３には、内周に第２の溝１２５が形成された連結凸部１２７が上下左右にそれぞれ構成されるようにすることで、それぞれのリング凸部１２３が連結凸部１２７によって一体として連結形成されるようにすることが望ましい。

ここで、リング状に形成されるリング凸部１２３を連結凸部１２７を介して一体に連結形成する理由は、外力を分散させるようにリング状に形成されたリング凸部１２３が連結凸部１２７を介して一体につながれるようにすることで、格子凸部２１０の耐久性向上を成すためであり、前記連結凸部１２７の内周に形成される第２の溝１２５は、軽量化のための構成として円または楕円形状に形成することが望ましい。

加えて、本発明では、前記リング凸部１２３と連結凸部１２７がつながる部分が曲面Ｒ処理され、前記リング凸部１２３と連結凸部１２７によって形成される第３の溝１２９がハニカム状に形成されることを特徴とするが、このようにハニカム状に形成される第３の溝１２９は、はっきりと現れる曲線を介して格子凸部１２０の耐久性を損なうことなくリム部１００の薄肉化をより効果的に達成するために構成される。

そして、本発明の製作は上金型（図示せず）と、下金型（図示せず）、およびサイド金型（図示せず）で構成されて鋳造製作する通常の方法において、前記サイド金型を４分割して構成した後、ホイールのリム部１００の外周面に格子凸部１２０が形成されるように前記格子凸部１２０に対応する形状をサイド金型の内周面にそれぞれ形成させた後に通常の鋳造方法を用いて簡単に制作することができる。

したがって、本発明は、サイド金型のみを取り換える金型を用いることで、別の追加工程がなくても軽量化された本発明のハニカムリムタイプのホイール１製作を簡単にすることができるほか、第１の溝１２１を形成したリング凸部１２３と、第２の溝１２５を形成した連結凸部１２７と、ハニカム状の第３の溝１２９からなる格子凸部１２０によってリム部１００がハニカムタイプに形成されることで、本発明のハニカムリムタイプのホイール１の耐久性が低下しない効果を得ることができ、格子凸部１２０によって溶湯の使用量が減り、製造時間と製造コストを削減することができるようになる。

一方、本出願人は、本発明のハニカムリムタイプのホイール１の性能を確認するために、３つのタイプのホイールを、有限要素解析（Finite Element Analysis：ＦＥＡ）で衝撃試験、回転疲労試験、走行試験をそれぞれ実行し、ＦＥＡ条件は、下表１の通りである。

その結果、図３ないし図６のように、３つのタイプについてのＦＥＡ試験結果がそれぞれ出揃い、図６は、図３ないし図５を要約・整理して示す。

図３ないし図６に示すように、通常のリム部が適用されたホイールであるＴｙｐｅ１に比べて、本発明のハニカムリムタイプのホイールの重量が８０２ｇ、９６５ｇずつそれぞれ減り、Ｔｙｐｅ２は、約５.４４％の軽量化が成され、Ｔｙｐｅ３は約６.５５％の軽量化が成された。

また、衝撃試験による最大塑性変形部位のひずみは、Ｔｙｐｅ１に比べてＴｙｐｅ２、３の方が０.１３〜０.２４％に小幅増大し、６.８１％と６.７０％にそれぞれ示され、これは、ガイドラインの最大塑性ひずみの１０％よりもはるかに低い数値であることのみならず、Ｔｙｐｅ１比の増大幅が極めて少なく、塑性変形による耐久性の問題が生じないことが分かる。

なお、走行試験による応力集中現象はＴｙｐｅ１に比べてＴｙｐｅ２、３の方が５.２９ＭＰａ、３.１９ＭＰａに小幅増大し、７５.９０ＭＰａと、７３.８０ＭＰａにそれぞれ示され、これは最大塑性ひずみと同様に、ガイドラインである最大応力集中発生量の１１５.２ＭＰａよりも低い数値であることのみならず、Ｔｙｐｅ１比の増大幅も極めて少なく、応力集中現象による耐久性の問題が生じないことが分かる。

そして、回転疲労試験による応力集中現象もＴｙｐｅ１に比べてＴｙｐｅ２、３の方が２.３３ＭＰａ、２.４３ＭＰａに小幅増大し、６６.５０ＭＰａと、６６.６０ＭＰａにそれぞれ示され、これも、ガイドラインの最大応力集中の発生量の１５１.７ＭＰａより低い数値であり、Ｔｙｐｅ１比の増大幅が極めて少なく応力集中現象による耐久性の問題が生じないことが分かる。

以上で説明したように、本発明のハニカムリムタイプのホイール１を利用すると、通常の鋳造作業だけでホイール製作を簡単に実現することができるほか、密閉リム１１０の外周面に形成される格子凸部１２０により、耐久性の低下がなくても軽量化を達成することができ、溶湯の使用量の削減を通じて製造時間と製造コストを削減することができるようになる。

１：ハニカムリムタイプのホイール，１０：ハブ，
２０：スポーク，１００：リム部，
１１０：密閉リム，１２０：格子凸部，
１２１：第１の溝，１２３：リング凸部，
１２５：第２の溝，１２７：連結凸部，
１２９：第３の溝

Claims (2)

1. 内周に形成されるハブ（１０）と、前記ハブ（１０）の外側に離間してタイヤが装着される外郭枠を形成するリム部（１００）と、前記ハブ（１０）とリム部（１００）とをつなぐ多数のスポーク（２０）を構成したホイールにおいて、
   前記リム部（１００）は、円筒状に形成される密閉リム（１１０）と、前記密閉リム（１１０）の外周面に等間隔に突設され、内部に多数の第１の溝（１２１）を等間隔に形成させる格子凸部（１２０）を含んで構成され、
   前記格子凸部（１２０）は、内周に円形状の第１の溝（１２１）を形成するリング凸部（１２３）で構成されて密閉リム（１１０）の外周面に等間隔に形成され、
   それぞれのリング凸部（１２３）には、内周に第２の溝（１２５）が形成された連結凸部（１２７）が上下左右にそれぞれ構成され、それぞれのリング凸部（１２３）が連結凸部（１２７）によって一体として連結形成され、
   前記リング凸部（１２３）と連結凸部（１２７）がつながる部分は曲面Ｒ処理され、前記リング凸部（１２３）と連結凸部（１２７）によって形成される第３の溝（１２９）がハニカム状に形成されることに特徴があるハニカムリムタイプのホイール。
2. 前記リム部（１００）の密閉リム（１１０）は、１ｍｍ〜１.５ｍｍの厚さで形成され、格子凸部（１２０）は、２.５ｍｍ〜３ｍｍの厚さで形成され、前記密閉リム（１１０）と格子凸部（１２０）を合わせたリム部（１００）全体の厚さが４ｍｍで形成されることに特徴がある請求項１に記載のハニカムリムタイプのホイール。

Images