JP6836778B2 - 車両用軽合金ホイール - Google Patents
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Description
本発明は、このような事情に鑑みて成されたものであり、さらなる軽量化と意匠性を両立しつつ、回転曲げ強度を有する車両用軽合金ホイールを提供することを課題とする。
スポーク部及び当該スポーク部間に形成される窓部を有するディスク部と、ホイール外径のリム部と、ホイール中心のホイール締結部とを有する車両用軽合金ホイールにおいて、
前記スポーク部の窓部側に面する側面には、複数の貫通孔が設けられ、
前記複数の貫通孔は、スポーク長さ方向に一列に並ぶように配列され、
前記複数の貫通孔は、3つ以上有し、隣りの貫通孔との間隔がホイール外径側ほど広くなるように配置されているものとする。
図1、図2に示すように、実施の形態による車両用ホイール1は、スポーク部2及びスポーク部2間に形成される窓部3を有するディスク部4と、タイヤが装着されるホイール外径のリム部5と、車両ハブに取り付けられるホイール中心のホイール締結部6とを有する。スポーク部2は、リム部5とホイール締結部6との間に放射状に複数本設けられている。図1に示す車両用ホイール1では、6本のスポーク部2が設けられ、スポーク部2間の窓部3が6個設けられているが、これに限らずスポーク部2の本数は任意に設定できる。また、この車両用ホイール1の材質は、アルミニウム合金、マグネシウム合金などの軽合金である。
比較例は、6本すべてのスポーク部2の裏面にはホイール締結部6からリム部5付近までスポーク長さ方向に延びる凹欠溝21を有し、また、6本すべてのスポーク部2の天面のリム部5付近に穴部22を設けた車両用ホイール1について、6本すべてのスポーク部2の両側面には、凹部7のみを設けた3次元モデル(凹部7のみモデル)を作成した(図8参照)。凹部7は、ホイール締結部6からリム部5付近までスポーク長さ方向に延び、且つ1つの窓孔に隣接する2本のスポーク部2の対向した側面にホイール締結部6にまで延在して連続的に形成されている。
この比較例の凹部7のみモデルについて、回転曲げ試験に対する応力解析を行った結果、図8に示すように、スポーク裏面において中央付近からホイール締結部6寄りの範囲で応力集中が見られ、中央付近のややホイール締結部6寄りの位置で最も応力が集中し、その最大応力値は141N/mm2であった。
実施例1では、比較例の凹部7のみモデルに対して、6本すべてのスポーク部2の側面には、凹部7内に3つの貫通孔8をスポーク長さ方向に一列に並べて設けた3次元モデルを作成した(図6参照)。具体的に、実施例1の貫通孔8を設けたモデルでは、比較例の応力解析の結果(図8参照)を参考に、ホイール締結部6に最も近い第1貫通孔81は天面側から裏面側に近づくにつれスポーク厚み方向に対してホイール締結部6側に向かって傾いた斜辺81aを有する略直角三角形状とし、また、第1貫通孔81の隣りの第2貫通孔82及び第2貫通孔82の隣りの第3貫通孔83はともに略逆三角形状とすることにより、第1貫通孔81と第2貫通孔82との間のスポーク母材部分、及び第2貫通孔82と第3貫通孔83との間のスポーク母材部分は、スポーク部2の裏面側に向かって末広がりとなる略三角形状のリブ部9を構成するようにした。
この実施例1の貫通孔8を設けたモデルでは、比較例の凹部7のみモデルに比べ、貫通孔8の形成により0.25kgの軽量化がなされた。
また、実施例1のモデルについて、回転曲げ試験に対する応力解析を行った結果、図6に示すように、スポーク部2の裏面中央付近の応力集中は、最大応力値が161N/mm2となり、比較例のモデルに比べて20N/mm2の応力が上がるものの、許容値170N/mm2以下の161N/mm2に抑えられ製品強度の確保ができた。
実施例2では、図1、図2に示すように、実施例1の応力解析の結果(図6)を参考に、貫通孔8の孔形状を修正したモデルを作成した(図7参照)。具体的に、実施例2の貫通孔8を設けたモデルでは、第2貫通孔82の孔形状を菱形形状とし、第1貫通孔81と第2貫通孔82との間のスポーク母材部分が天面から裏面に近づくにつれてホイール締結部6側に向かって傾いた傾斜リブ部91を構成し、さらに第3貫通孔83はスポーク長さ方向に延びる小判型形状とし且つ穴の重心が天面側寄りに配置するようにした。
この実施例2の貫通孔8を設けたモデルでは、比較例の凹部7のみモデルに比べ、貫通孔8の形成により0.3kgの軽量化がなされた。
また、この実施例2のモデルについて、回転曲げ試験に対する応力解析を行った結果、図7に示すように、スポーク部2の裏面中央付近の応力集中は、最大応力値が148N/mm2となり、比較例のモデルに比べて7N/mm2の応力が上がる程度に抑えられ大幅悪化にならず、また許容値170N/mm2以下の148N/mm2であり製品強度の確保ができた。
2 スポーク部
3 窓部
4 ディスク部
5 リム部
6 ホイール締結部
7 凹部
8 貫通孔
9 リブ部
21 凹欠溝
22 穴部
81 第1貫通孔
82 第2貫通孔
83 第3貫通孔
81a 斜辺(第1貫通孔の斜辺)
82a 斜辺(第2貫通孔の斜辺)
91 リブ部(第1貫通孔と第2貫通孔との間の傾斜リブ部)
92 リブ部(第2貫通孔と第3貫通孔との間のリブ部)
Claims (1)
- スポーク部及び当該スポーク部間に形成される窓部を有するディスク部と、ホイール外径のリム部と、ホイール中心のホイール締結部とを有する車両用軽合金ホイールにおいて、
前記スポーク部の窓部側に面する側面には、複数の貫通孔が設けられ、
前記複数の貫通孔は、スポーク長さ方向に一列に並ぶように配列され、
前記複数の貫通孔は、3つ以上有し、隣りの貫通孔との間隔がホイール外径側ほど広くなるように配置されている車両用軽合金ホイール。
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