JP6689497B2 - 放熱孔周りを増厚した車輪のスポーク及び加工機器 - Google Patents

Description

本発明は、自動車用の車輪のスポーク及び加工機器に関する。より具体的には、放熱孔周りを増厚した車輪のスポーク及び加工機器に関する。

車輪は、車両の走行時に車体と路面の力を伝達する支持部材である。車輪は車両にとっては足に当たり、通常はリムとスポークから構成される。リムとスポークは溶接により一体的に組み立てられ、リムの外側にタイヤが装着される。また、スポークには装着孔が設けられており、車軸に接続される。スポークは、車輪による支持負荷の受け止めやトルク伝達を保証する主要な受力部材である。特に、トラックやバスのような大型車両では、車輪のスポークについて耐荷力や安全性等に関する要求がいっそう高くなっている。

現状では、実際の使用過程において車両の走行中に車輪を放熱する必要性から、スポークの錐体部分には放熱孔（風穴とも称する）の形成が必須となっている。そのため、当該箇所には自ずと強度の低下が生じ、使用過程において当該箇所から亀裂が入ることが多く、車輪の使用寿命が短期化していた。

本発明は、従来技術の瑕疵を解消し、放熱孔の周辺強度を強化しつつ軽量化を実現する放熱孔周りを増厚した車輪のスポーク及び加工機器を提供することを目的とする。

本発明の技術方案は以下の通りである。

装着平面と錐状胴体を含む放熱孔周りを増厚した車輪のスポークにおいて、錐状胴体に放熱孔が開設されており、放熱孔の辺縁位置におけるスポーク厚は放熱孔間のスポーク厚よりも大きく、放熱孔周りの錐状胴体には、厚さ方向に一定厚さを有するボスが延伸している。

好ましくは、ボスは錐状胴体の内壁に設けられている。

好ましくは、ボスは装着平面から錐状胴体の開口に向かって延伸し、放熱孔周りを覆っている。

好ましくは、ボスのうち錐状胴体の開口方向を向く側は弧状に湾曲しており、且つ、錐状胴体の開口には連なっていない。

好ましくは、ボスは錐状胴体の外壁に設けられている。

好ましくは、ボスは装着平面から錐状胴体の開口に向かって延伸し、放熱孔の全周を覆っている。

好ましくは、ボスは線形構造をなしており、且つ、ボスの両側は装着平面、錐状胴体及び開口にそれぞれ連なっている。

本発明の更なる技術方案は以下の通りである。

放熱孔周りを増厚した車輪のスポークの加工機器であって、金型、スウェージングマシン、打ち抜き機構を含み、金型は、先端面がブランクを金型に位置決めするためのスウェージング位置決め装置となっており、金型の側壁は錐状胴体面となっており、且つ、側壁にはボス型が凹設されており、スウェージングマシンは、スウェージング伝動軸、プレス装置、回転ホイールを含み、スウェージング伝動軸は金型の底面に接続され、プレス装置は金型の上方に設けられ、回転ホイールは金型の側面に設けられ、加工時には、主回転軸、金型、プレス装置が同期して回転し、回転ホイールが金型の側面において上下左右に送りを行い、ブランクを金型方向に向かって押し出すことでスウェージング材が得られ、打ち抜き機構は、打ち抜き位置決め装置、打ち抜き伝動軸、打ち抜き上型、打ち抜き下型を含み、打ち抜き伝動軸は、打ち抜き位置決め装置の底面に接続され、打ち抜き位置決め装置は、スウェージング材を打ち抜き機構に位置決めするために用いられ、打ち抜き下型はスウェージング材の内壁におけるボスに突き合わされ、打ち抜き上型は打ち抜き下型に突き合わされる。

好ましくは、側壁には複数のボス型が均一に分布している。

好ましくは、ボス型は金型の先端面の辺縁から側壁に向かって延伸している。

好ましくは、ボス型のうち側壁の下部辺縁に向かう側は弧状に湾曲しており、且つ、側壁の下部辺縁には連なっていない。

好ましくは、スウェージング位置決め装置は突出したスウェージング位置決め台であり、加工にあたっての位置決め時には、ブランクの車軸位置決め孔がスウェージング位置決め台に覆設される。

好ましくは、打ち抜き伝動軸は傾斜して設けられ、スウェージング材が打ち抜き位置決め装置に位置決めされると、スウェージング材のボスは水平な角度をなす。

好ましくは、打ち抜き位置決め装置は突出した打ち抜き位置決め台であり、打ち抜きにあたっての位置決め時には、スウェージング材の車軸位置決め孔が打ち抜き位置決め台に覆設される。

本発明の有益な効果は以下である。

本発明で記載するスポークでは、スポーク内壁における放熱孔周りの材料を増厚することで放熱孔の周辺強度を強化しているため、スポーク全体としての使用寿命が延長される。また、放熱孔の間（即ち、錐状胴体のうち放熱孔が存在しない箇所）の材料を減厚して製造することで、スポークの錐状胴体を内壁又は外壁に独特の凹凸構造が形成されるよう設計する。これにより、車輪の耐荷力に影響を与えないことを前提に、スポーク全体の強度が強化されるだけでなく、スポークの製造に要する用材量が合理的に減少するため、車輪のスポークが軽量化する。結果、車両全体が軽量化するとともに、燃料消費量を減少させられる。

検出データによれば、本発明は疲労強度を効果的に向上可能であり、スポークの使用寿命を延長するとの目的が達せられる。

本発明は、トラック、バスといった大型車両に適用されるものであり、従来の自動車用の車輪のスポークを新たに刷新及び改良するものである。

図１は、実施例１の構造を示す図である。 図２は、実施例２の構造を示す図である。 図３は、上記の金型を示す図である。 図４は、スウェージングマシンを示す図である。 図５は、打ち抜き機構を示す図である。

以下に、図面と実施例を組み合わせて本発明につき更に詳細に説明する。

本発明は、従来技術のスポークに存在する放熱孔の周辺に亀裂が入りやすいとの瑕疵を解消すべく、放熱孔周りを増厚した車輪のスポークを提供する。当該スポークは、装着平面１０と錐状胴体２０を含む。錐状胴体２０には放熱孔２１が開設されており、放熱孔２１周りのスポーク厚は放熱孔２１間のスポーク厚よりも大きくなっている。放熱孔２１周りの強度を高めつつ、放熱孔２１間の材料は減厚していることから、スポークは独特の凹凸構造をなすよう設計されている。よって、車輪の耐荷力に影響を与えないことを前提に、スポーク全体の強度が強化されるだけでなく、スポーク全体としての使用寿命を延長可能となる。更に、スポークの製造に要する用材量が減少するため、車輪のスポークが軽量化する結果、車両全体としても軽量化し、燃料消費量が減少する。

本発明において、放熱孔２１周りの錐状胴体２０には厚さ方向に一定の厚さを有するボス３０が延伸しており、ボス３０を設けることで放熱孔２１の辺縁の厚さを増加している。また、ボス３０と錐状胴体２０の間は段差構造をなすか、平滑に移行している。

実施例１

図１に示すように、本発明で記載するスポークの構造は錘台筒状をなしている。錐状胴体２０のうち大径側の一端である錘台の下底は開口しており、小径側の一端である錘台の上底は環状の装着平面１０をなしている。環状の装着平面１０には車輪全体の固定に用いられるボルト孔１１が均一に分布している。また、環状の装着平面１０の中央は車軸位置決め孔１２となっている。スポークのうち錘台筒状の輪郭をなす錐状胴体２０には放熱孔２１が均一に分布している。放熱孔２１は貫通孔であり、様々な数及び大きさが可能である。放熱孔２１を設計することで、スポークの軽量化が可能なだけでなく、スポークの降温作用を奏することも可能となる。放熱孔２１としては、丸孔、楕円孔又はその他形状の貫通孔が可能である。本発明の好ましい実施例として、放熱孔２１は丸孔であり、丸孔の軸線が錘台筒状の輪郭をなす錐状胴体２０に対し垂直となっている。

錐状胴体２０の内壁２２において、各放熱孔２１周りの領域では、放熱孔２１を巡るように材料が内側方向へと増厚されている。一方、放熱孔２１と放熱孔２１の間の材料の厚さは当該領域の厚さよりも小さくなっている。

即ち、放熱孔２１の辺縁位置における錐状胴体２０には、厚さ方向に一定の厚さを有するボス３０が延伸している。ボス３０は錐状胴体２０の内壁２２に設けられているため、錐状胴体２０の内壁２２の輪郭は凹凸が交互に配置された構造をなしている。これにより、放熱孔２１の全周にわたって強度が強化される。一方、放熱孔２１と放熱孔２１の間の材料は減厚されているため、車輪のスポークが大幅に軽量化される。したがって、耐荷力を向上しつつ、長寿命化が可能となる。

本実施例において、ボス３０は装着平面１０から錐状胴体２０の開口に向かって延伸し、放熱孔２１周りを覆っている。ボス３０のうち錐状胴体２０の開口方向を向く側は弧状に湾曲しており、且つ、錐状胴体２０の開口には連なっていない。

実施例２

図２に示すように、本実施例において、ボス３０は錐状胴体２０の外壁２３に設けられている。ボス３０は装着平面１０から錐状胴体２０の開口に向かって延伸し、放熱孔２１周りを覆っている。ボス３０は線形構造をなしており、且つ、ボス３０の両側は、装着平面１０、錐状胴体２０及び開口にそれぞれ連なっている。

なお、その他の部分については実施例１と同様である。

実施例３

本実施例では、錐状胴体２０の内壁２２と外壁２３のいずれにもボス３０が設けられている。

なお、その他の部分については実施例１及び実施例２と同様である。

上述した車輪のスポークを加工する機器は、金型４０、スウェージングマシン５０及び打ち抜き機構６０を含む。スウェージングマシン５０は、ブランク７０をスウェージングしてボス３０を有するスウェージング材８０を得るものである。また、打ち抜き機構６０は、スウェージング材８０に放熱孔２１を打ち抜き、車輪のスポークの完成品を得るものである。

図３に示すように、金型４０の先端面はブランク７０を金型４０に位置決めするためのスウェージング位置決め装置となっている。また、金型４０の側壁は錐状胴体面４２となっており、且つ、側壁にはボス型４３が凹設されている。ボス型４３は、複数が側壁に均一に分布している。また、ボス型４３は金型４０の先端面の辺縁から側壁に向かって延伸している。ボス型４３のうち側壁の下部辺縁に向かう側は弧状に湾曲しており、且つ、側壁の下部辺縁には連なっていない。

スウェージング位置決め装置は、突出したスウェージング位置決め台４１となっている。加工にあたっての位置決め時には、ブランク７０の車軸位置決め孔１２がスウェージング位置決め台４１に覆設される。

図４に示すように、スウェージングマシン５０は、金型４０、スウェージング伝動軸５１、プレス装置５２、回転ホイール５３を含む。スウェージング伝動軸５１は金型４０の底面に接続され、プレス装置５２は金型４０の上方に設けられる。また、回転ホイール５３は金型４０の側面に設けられる。加工時には、主回転軸、金型４０、プレス装置５２が同期して回転する。回転ホイール５３は金型４０の側面において上下左右に送りを行い、ブランク７０を金型４０方向に向かって押し出すことで、スウェージング材８０を得る。

図５に示すように、打ち抜き機構６０は、打ち抜き位置決め装置、打ち抜き伝動軸６２、打ち抜き上型６３、打ち抜き下型６４を含む。打ち抜き伝動軸６２は打ち抜き位置決め装置の底面に接続されており、打ち抜き位置決め装置はスウェージング材８０を打ち抜き機構６０に位置決めするために用いられる。また、打ち抜き下型６４はスウェージング材８０の内壁におけるボス３０に突き合わされ、打ち抜き上型６３は打ち抜き下型６４に突き合わされる。

打ち抜き時において打ち抜き上型６３と打ち抜き下型６４をいっそう安定させ、良品率をより高めるために、打ち抜き伝動軸６２は傾斜して設けられる。また、スウェージング材８０が打ち抜き位置決め装置に位置決めされると、スウェージング材８０のボス３０は水平な角度をなす。よって、打ち抜き上型６３と打ち抜き下型６４により打ち抜きを行う際に、ボス３０は受ける力が均一となるため、打ち抜きの良品率が向上する。

打ち抜き位置決め装置は、突出した打ち抜き位置決め台６１となっている。打ち抜きにあたっての位置決め時には、スウェージング材８０の車軸位置決め孔１２が打ち抜き位置決め台６１に覆設される。

製造機器による車輪のスポーク製造については、具体的に以下の通りとなる。

１）スウェージング：
１．１）設計したスポークの構造にしたがって、製造可能な金型４０を設計し作製する。
１．２）作製した金型４０をスウェージングマシン５０のスウェージング伝動軸５１に装着する。
１．３）円形のブランク７０を金型４０に載置する。金型４０には、ブランク７０を位置決めするためのスウェージング位置決め装置が設けられている。
１．４）プレス装置５２を下方に押し付けることで、ブランク７０を押圧する。
１．５）スウェージングマシン５０を起動し、スウェージング伝動軸５１を回転させると同時に、金型４０、ブランク７０、プレス装置５２を共に回転させる。
１．６）設定した手順にしたがって、回転ホイール５３を上下左右に送ることで、車輪のスポーク形状の外形をスウェージングする。金型４０には凹凸を交互に配置した形状が設けられているため、回転ホイール５３を上下左右に送る際にブランク７０が押し出され、金型４０のボス型４３内へとブランク７０が流動する。これにより、車輪のスポークにおける錐状胴体２０の内壁に凹凸が交互に配置された形状が形成されて、スウェージング材８０が得られる。
１．７）スウェージングマシン５０の運転を停止し、プレス装置５２を上方へ移動させるとともに、回転ホイール５３を上方へ移動させて、スウェージング材８０を取り出す。

２）放熱孔２１の打ち抜き：
２．１）スウェージング材８０を打ち抜き位置決め装置に載置し、車輪のスポークにおける錐状胴体２０の内壁のボス３０を打ち抜き下型６４に突き合わせる。
２．２）プレス装置を起動して打ち抜き上型６３を下方に運動させ、打ち抜き上型６３と打ち抜き下型６４による切断で放熱孔２１を打ち抜く。
２．３）打ち抜き上型６３を上方へ運動させて製品を回転させてから、打ち抜き上型６３を下方に運動させて放熱孔２１を打ち抜く。
２．４）すべての放熱孔２１が打ち抜かれるまで、ステップ２．３）を繰り返す。

上記の実施例は本発明を説明するためのものにすぎず、本発明を限定するものではない。本発明の技術的本質に基づいて上記の実施例に対し行われる変更、変形等は、いずれも本発明の請求の範囲に含まれる。

本発明における自動車用の軽量化された車輪のスポークは、スポーク内壁の放熱孔周りの材料を増厚することで、放熱孔の周辺強度を強化している。そのため、スポーク全体の使用寿命が延長され、トラック、バスといった大型車両に適用される。これは、従来の自動車用の車輪のスポークを新たに刷新及び改良するものである。

１０ 装着平面
１１ ボルト孔
１２ 車軸位置決め孔
２０ 錐状胴体
２１ 放熱孔
２２ 内壁
３０ ボス
４０ 金型
４１ スウェージング位置決め台
４２ 錐状胴体面
４３ ボス型
５０ スウェージングマシン
５１ スウェージング伝動軸
５２ プレス装置
５３ 回転ホイール
６０ 打ち抜き機構
６１ 打ち抜き位置決め台
６２ 打ち抜き伝動軸
６３ 打ち抜き上型
６４ 打ち抜き下型
７０ ブランク
８０ スウェージング材

Claims (12)

1. 装着平面と錐状胴体を含む放熱孔周りを増厚した車輪のスポークにおいて、
   錐状胴体に放熱孔が開設されており、放熱孔の辺縁位置におけるスポーク厚は放熱孔間のスポーク厚よりも大きく、放熱孔周りの錐状胴体には、厚さ方向に一定厚さを有するボスが延伸しており、
   前記ボスは、前記錐状胴体の外壁に設けられており、
   前記ボスは、装着平面から錐状胴体の開口に向かって延伸し、放熱孔の全周を覆っていることを特徴とするスポーク。
2. 前記ボスが、前記錐状胴体の内壁にも設けられていることを特徴とする請求項１に記載の放熱孔周りを増厚した車輪のスポーク。
3. 前記錐状胴体の内壁に設けられたボスは、装着平面から錐状胴体の開口に向かって延伸し、放熱孔周りを覆っていることを特徴とする請求項２に記載の放熱孔周りを増厚した車輪のスポーク。
4. 前記錐状胴体の内壁に設けられたボスのうち錐状胴体の開口方向を向く側は弧状に湾曲しており、且つ、錐状胴体の開口には連なっていないことを特徴とする請求項３に記載の放熱孔周りを増厚した車輪のスポーク。
5. 前記ボスは線形構造をなしており、且つ、ボスの両側は、装着平面、錐状胴体及び開口にそれぞれ連なっていることを特徴とする請求項１に記載の放熱孔周りを増厚した車輪のスポーク。
6. 装着平面と錐状胴体を含む放熱孔周りを増厚した車輪のスポークの加工機器であって、
   前記スポークは、錐状胴体に放熱孔が開設されており、放熱孔の辺縁位置におけるスポーク厚は放熱孔間のスポーク厚よりも大きく、放熱孔周りの錐状胴体には、厚さ方向に一定厚さを有するボスが延伸しており、
   金型、スウェージングマシン、打ち抜き機構を含み、
   金型は、先端面がブランクを金型に位置決めするためのスウェージング位置決め装置となっており、金型の側壁は錐状胴体面となっており、且つ、側壁にはボス型が凹設されており、
   スウェージングマシンは、スウェージング伝動軸、プレス装置、回転ホイールを含み、スウェージング伝動軸は金型の底面に接続され、プレス装置は金型の上方に設けられ、回転ホイールは金型の側面に設けられ、加工時には、主回転軸、金型、プレス装置が同期して回転し、回転ホイールが金型の側面において上下左右に送りを行い、ブランクを金型方向に向かって押し出すことでスウェージング材が得られ、
   打ち抜き機構は、打ち抜き位置決め装置、打ち抜き伝動軸、打ち抜き上型、打ち抜き下型を含み、打ち抜き伝動軸は、打ち抜き位置決め装置の底面に接続され、打ち抜き位置決め装置は、スウェージング材を打ち抜き機構に位置決めするために用いられ、打ち抜き下型はスウェージング材の内壁におけるボスに突き合わされ、打ち抜き上型は打ち抜き下型に突き合わされることを特徴とする加工機器。
7. 側壁には複数のボス型が均一に分布していることを特徴とする請求項６に記載の放熱孔周りを増厚した車輪のスポークの加工機器。
8. ボス型は、金型の先端面の辺縁から側壁に向かって延伸していることを特徴とする請求項６に記載の放熱孔周りを増厚した車輪のスポークの加工機器。
9. ボス型のうち側壁の下部辺縁に向かう側は弧状に湾曲しており、且つ、側壁の下部辺縁
   には連なっていないことを特徴とする請求項６に記載の放熱孔周りを増厚した車輪のスポークの加工機器。
10. スウェージング位置決め装置は突出したスウェージング位置決め台であり、加工にあたっての位置決め時には、ブランクの車軸位置決め孔がスウェージング位置決め台に覆設されることを特徴とする請求項６に記載の放熱孔周りを増厚した車輪のスポークの加工機器。
11. 打ち抜き伝動軸は傾斜して設けられ、スウェージング材が打ち抜き位置決め装置に位置決めされると、スウェージング材のボスは水平な角度をなすことを特徴とする請求項６に記載の放熱孔周りを増厚した車輪のスポークの加工機器。
12. 打ち抜き位置決め装置は突出した打ち抜き位置決め台であり、打ち抜きにあたっての位置決め時には、スウェージング材の車軸位置決め孔が打ち抜き位置決め台に覆設されることを特徴とする請求項６に記載の放熱孔周りを増厚した車輪のスポークの加工機器。