JP7366679B2 - 車両用スチールホイール - Google Patents

Description

本明細書に開示される技術は、車両用スチールホイールに関する。

車両用スチールホイールは、略円筒状のホイールリムと、該ホイールリムの内周側に配置された略円盤状のホイールディスクと、を備える。ホイールディスクは、締結部材で締結することにより車両本体のハブに連結されるハブ取付部と、ハブ取付部に対してホイール径方向の外側に位置するハット部と、を備える。ハブ取付部は、締結部材が挿入されるボルト孔が貫通形成されると共にボルト孔の周囲部分がホイール軸方向の外側（ホイール表面側）に突出するように形成された座面部を有する。ハット部は、ホイール軸方向の外側に隆起している。座面部とハット部とは、ホイール径方向に平行な平坦部分を介して互いに連結されている（例えば特許文献１，２参照）。

特開２０１０－１９５２０６号公報 特開２００３－１２７６０１号公報

従来の車両用スチールホイールでは、締結部材で締結することによりハブ取付部を車両本体に連結する際、締結部材からの締結力によって、座面部におけるホイール径方向の外側部分がつぶれるように変形することがある。座面部が変形すると、例えばハブ取付部を車両本体に精度よく連結することができなくなるおそれがある。

本明細書では、上述した課題の少なくとも一部を解決することが可能な技術を開示する。

本明細書に開示される技術は、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本明細書に開示される車両用スチールホイールは、締結部材で締結することにより車両本体のハブに連結されるハブ取付部であって、前記締結部材が挿入されるボルト孔が貫通形成されると共に前記ボルト孔の周囲部分がホイール軸方向の外側に突出するように形成された座面部を有するハブ取付部と、前記ハブ取付部に対してホイール径方向の外側に位置し、前記ホイール軸方向の外側に隆起するハット部と、を備える車両用スチールホイールであって、前記座面部に対してホイール径方向の外側であって、かつ、前記ハット部の内周側に位置し、前記ホイール軸方向の内側に向かうに連れてホイール軸に近づくように傾斜する傾斜部と、前記傾斜部の表面と前記座面部の表面とを、凹状の曲面を介して連続的に連結する連結部と、を備える。

本車両用スチールホイールは、ボルト孔が形成された座面部の表面と、該座面部のホイール径方向の外側に位置する傾斜部の表面とが、凹状の曲面を有する連結部を介して連続的につながっている。すなわち、本車両用スチールホイールには、座面部と傾斜部との間に、ホイール径方向に平行な平坦部が存在しない。したがって、本車両用スチールホイールによれば、締結部材による締結力が座面部に加わった場合、平坦部の存在に起因して座面部が変形することを抑制することができる。

（２）上記車両用スチールホイールにおいて、前記連結部の前記ホイール径方向に垂直な断面の形状は、円弧状である構成としてもよい。本車両用スチールホイールでは、連結部の断面形状が円弧状であるため、例えば連結部の断面形状が台形状である構成に比べて、連結部の強度が高く、傾斜部および連結部による座面部の支持力が高いため、座面部の変形を、より効果的に抑制することができる。

なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、車両用スチールホイール、その製造方法等の形態で実現することが可能である。

本実施形態におけるスチールホイール１００の外観構成を概略的に示すＸＺ平面図である。 本実施形態におけるスチールホイール１００のＹＺ断面構成を概略的に示す説明図である。 本実施形態におけるスチールホイール１００の座面部２２６の周辺部分の構成を拡大して示す説明図である。 本実施形態におけるスチールホイール１００の座面部２２６の周辺部分の構成を拡大して示す斜視図である。 比較例におけるスチールホイール１００ａの座面部２２６の周辺部分の構成を拡大して示す説明図である。

Ａ．実施形態：
Ａ－１．車両用スチールホイール１００の構成：
図１は、本実施形態における車両用スチールホイール（以下、「スチールホイール」という）１００の外観構成を概略的に示すＸＺ平面図であり、図２は、本実施形態におけるスチールホイール１００のＹＺ断面構成を概略的に示す説明図である。図２には、図１のＩＩ－ＩＩの位置におけるＹＺ断面構成が示されている。各図には、方向を特定するための互いに直交するＸＹＺ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Ｙ軸方向は、スチールホイール１００の回転軸Ｌ１に平行な方向であるとし、以下、「ホイール軸方向」というものとするが、スチールホイール１００は実際にはそのような向きとは異なる向きで配置されてもよい。また、スチールホイール１００の径方向を「ホイール径方向」といい、スチールホイール１００の回転軸周りの周方向を「ホイール周方向」という。図３以降についても同様である。

スチールホイール１００は、略円筒状のホイールリム１０と、該ホイールリム１０の内周側に配置された略円盤状のホイールディスク２０と、を備える。本実施形態のスチールホイール１００は、ホイールリム１０とホイールディスク２０とが別体とされた、いわゆる２ピースタイプのスチール製ホイールである。以下、スチールホイール１００に対してホイール軸方向の一方側（スチールホイール１００の表面側 Ｙ軸正方向側）を「アウター側」といい、ホイール軸方向の他方側（スチールホイール１００の裏面側 Ｙ軸負方向側）を「インナー側」という。スチールホイール１００が車両本体（図示せず）に装着された場合、スチールホイール１００のアウター側は、車両本体とは反対側に向けられ、スチールホイール１００のインナー側は、車両本体側に向けられる。スチールホイール１００のアウター側の面が意匠面とされる。なお、スチールホイール１００のアウター側は、特許請求の範囲におけるホイール軸方向の外側に相当し、スチールホイール１００のインナー側は、特許請求の範囲におけるホイール軸方向の内側に相当する。

（ホイールリム１０）
図２に示すように、ホイールリム１０は、一対のフランジ部１１０Ａ，１１０Ｂと、一対のビードシート部１２０Ａ，１２０Ｂと、ドロップ部１３０とを含む。なお、ホイールリム１０は、例えばスチール製の平板を成形加工することにより作製することができる。

一対のフランジ部１１０Ａ，１１０Ｂは、ホイール軸方向（Ｙ軸方向）視で略円環状であり、ホイールリム１０におけるホイール軸方向の両端にそれぞれ位置する。一対のフランジ部１１０Ａ，１１０Ｂによって、スチールホイール１００に装着されたタイヤ（図示せず）がホイール軸方向に位置ずれしないように保持される。

一対のビードシート部１２０Ａ，１２０Ｂは、ホイール軸方向（Ｙ軸方向）において、一対のフランジ部１１０Ａ，１１０Ｂの間に配置されている。具体的には、アウター側のビードシート部１２０Ａは、アウター側のフランジ部１１０Ａに対してインナー側に隣接するように配置されている。インナー側のビードシート部１２０Ｂは、インナー側のフランジ部１１０Ｂに対してアウター側に隣接するように配置されている。各ビードシート部１２０Ａ，１２０Ｂは、ホイール軸方向に略平行な外周面を有し、この外周面にタイヤのビート部が接触することによってタイヤが支持される。

ドロップ部１３０は、ホイール軸方向（Ｙ軸方向）において、一対のビードシート部１２０Ａ，１２０Ｂの間に配置されている。ドロップ部１３０は、ホイール周方向視で、各ビードシート部１２０Ａ，１２０Ｂに対してホイール径方向の内側に凹んだ形状になっており、これにより、ドロップ部１３０の外周側に溝（ドロップウェル）が形成されている。この溝がホイールリム１０に形成されていることによってスチールホイール１００に対してタイヤを容易に脱着できる。

（ホイールディスク２０）
ホイールディスク２０は、ホイールリム１０におけるアウター寄りの位置に配置され、ホイールディスク２０の外周面がホイールリム１０のドロップ部１３０の内周面に嵌合されるとともに溶接（例えば隅肉溶接）によって一体化されている。ホイールディスク２０は、ハット部２１０と、ハブ取付部２２０と、ディスクフランジ部２３０とを含む。なお、ホイールディスク２０は、例えばスチール製の平板を成形加工することにより作製することができる。

ハブ取付部２２０は、略円盤状であり、ホイール軸方向（Ｙ軸方向）視でホイールディスク２０の略中央に位置している。ハブ取付部２２０の略中心には、車両本体のハブ（図示せず）が連結されるハブ孔２２２が形成されている。また、ハブ孔２２２の周囲には、複数（図１では５つ）の座面部２２６がホイール周方向に等間隔に並ぶように配置されている。

各座面部２２６は、締結部材（図示しない）が挿入されるボルト孔２２４が貫通形成される。具体的には、本実施形態では、座面部２２６のボルト孔２２４は、ホイール軸方向の外側に向かうに連れて径が大きくなるように開口している。また、各座面部２２６は、ボルト孔２２４の周囲部分がアウター側に突出するように形成されている。具体的には、座面部２２６の周囲部分がホイール軸方向の内側に向かうに連れて径が大きくなるように傾斜している。

本実施形態では、締結部材は、例えば、スチールホイール１００におけるボルト孔２２４のアウター側に配置され、かつ、雌ねじが形成されたナット部材と、スチールホイール１００におけるボルト孔２２４のインナー側に配置され、かつ、雄ねじが形成されたセレーションボルトとを有する構成である。なお、締結部材は、スチールホイール１００におけるボルト孔２２４のアウター側に配置され、かつ、雄ねじと座面とが形成されたハブボルトと、雌ねじが形成されたハブとを有する構成であってもよい。また、締結部材は、ナット部材やボルト等の螺合部材でなく、他の締結構造（圧入構造等）を有するものであってもよい。

各座面部２２６におけるボルト孔２２４の周囲部分の外周面は、ボルト孔２２４に近づくに連れて外径が小さくなるように縮径しているテーパ面である。締結部材で締結することによりハブ取付部２２０を車両本体に連結した際には、締結部材の一部（例えば、ボルトの頭部やナット）が座面部２２６におけるボルト孔２２４の周囲部分に着座する。

ディスクフランジ部２３０は、ホイール軸方向（Ｙ軸方向）視で略円環状であり、ホイールディスク２０の外周縁側に位置している。ディスクフランジ部２３０の外周面がホイールリム１０のドロップ部１３０の内周面に嵌合されている（図２参照）。

ハット部２１０は、ホイール軸方向（Ｙ軸方向）視で、ハブ取付部２２０とディスクフランジ部２３０との間に位置し、ハブ取付部２２０の周囲を囲む環状の部分である。ハット部２１０は、アウター側に隆起している。具体的には、ハット部２１０は、内周部２１２と頂点部２１４と外周部２１６とを含む。頂点部２１４は、ホイール軸方向視で略円環状であり、ホイール軸方向においてハブ取付部２２０およびディスクフランジ部２３０よりもアウター側に位置している。内周部２１２は、ホイール軸方向視で頂点部２１４の内周側に位置する略円環状であり、ハブ取付部２２０の外周縁から頂点部２１４に近づくに連れて外径が大きくなるように傾斜した部分である。外周部２１６は、ホイール軸方向視で頂点部２１４の外周側に位置する略円環状であり、ディスクフランジ部２３０から頂点部２１４に近づくに連れて外径が小さくなるように傾斜した部分である。

Ａ－２．座面部２２６の周辺部分の具体的構成：
図３は、本実施形態におけるスチールホイール１００の座面部２２６の周辺部分の構成を拡大して示す説明図である。図３（Ａ）には、図１におけるＸ１部分の構成が拡大して示されており、図３（Ｂ）には、図２におけるＸ２部分の構成が拡大して示されており、図３（Ｃ）には、図３（Ａ）のＣ１－Ｃ１の位置における傾斜部３００（連結部３１０）の断面構成が示されている。図４は、スチールホイール１００の座面部２２６の周辺部分の構成を拡大して示す斜視図である。

図１、図３および図４に示すように、スチールホイール１００は、さらに、複数の傾斜部３００と、複数の連結部３１０と、を備える。１つの座面部２２６に対して、傾斜部３００と連結部３１０とが１組ずつ備えられている。

各傾斜部３００は、各座面部２２６に対してホイール径方向の外側であって、かつ、ハット部２１０の内周部２１２側に位置している。図３（Ｂ）に示すように、各傾斜部３００は、スチールホイール１００のインナー側に向かうに連れてスチールホイール１００の回転軸Ｌ１（ボルト孔２２４の中心軸Ｌ２）に近づくように傾斜している。換言すれば、各傾斜部３００は、ハブ取付部２２０（座面部２２６）の外周縁側からハット部２１０の頂点部２１４側に近づくに連れてスチールホイール１００の回転軸Ｌ１（ボルト孔２２４の中心軸Ｌ２）から離れるように傾斜している。また、傾斜部３００は、ハット部２１０の内周部２１２に連続的に繋がっており、かつ、ハット部２１０の内周部２１２の内、該傾斜部３００に隣接する部分（以下、単に「内周部２１２」ということがある）よりも、スチールホイール１００の回転軸Ｌ１に対して急峻な角度で傾斜している。すなわち、図３（Ｂ）および図４に示すように、傾斜部３００は、内周部２１２に対してアウター側に隆起した形状になっている。このような構成により、スチールホイール１００では、ハット部２１０の定型の形状を全体的に確保しつつ、傾斜部３００が形成されている。

なお、傾斜部３００とハット部２１０の内周部２１２との傾斜角度の差θ１は、０度以上、１５度以下であることが好ましい（図３（Ｂ）参照）。また、ボルト孔２２４の中心軸Ｌ２を含む断面（ＹＺ断面）における傾斜部３００の形状は、略直線状であることが好ましい。なお、同断面における座面部２２６の周囲部分の形状も、略直線状であることが好ましい。

連結部３１０は、傾斜部３００の表面と座面部２２６の表面（ボルト孔２２４の周囲部分の外周面）とを、１つの凹状の曲面だけを介して連続的に連結している。具体的には、図３（Ｂ）に示すように、スチールホイール１００のボルト孔２２４の中心軸Ｌ２を含む断面（ＹＺ断面）における連結部３１０の形状は、インナー側に湾曲する１つの円弧状であり、所定方向に直線状に延びる直線部分を有しない。このため、ボルト孔２２４の中心軸Ｌ２を含む断面（ＹＺ断面）において、連結部３１０のアウター側の表面は、第１の仮想正円Ｍ１の円弧を構成している。座面部２２６の内、連結部３１０に繋がっている外周面は、第１の仮想正円Ｍ１の接線Ｂ２を構成している。傾斜部３００の内、連結部３１０に繋がっているアウター側の表面は、第１の仮想正円Ｍ１の接線Ｂ３を構成している。なお、連結部３１０は、傾斜部３００の裏面と座面部２２６の裏面（ボルト孔２２４の周囲部分の内周面）とを、１つの凹状の曲面だけを介して連続的に連結している。

また、図４に示すように、連結部３１０は、座面部２２６と傾斜部３００との間の全長にわたって、アウター側に隆起している。図３（Ｃ）に示すように、連結部３１０のホイール径方向に垂直な断面の形状（いわゆる、ナット座の外側の逃がし形状）は、円弧状である。すなわち、同断面において、連結部３１０のアウター側の表面は、第２の仮想正円Ｍ２の円弧を構成している。なお、傾斜部３００のホイール径方向に垂直な断面の形状も、略円弧状であることが好ましい。また、ホイール軸方向（Ｙ軸方向）視で、連結部３１０の横幅（ホイール径方向に垂直な方向の幅）は、座面部２２６の最大の横幅より狭い。

なお、傾斜部３００と連結部３１０とを備えるホイールディスク２０は、例えば、傾斜部３００および連結部３１０に対応する形状を有する金型を用いてプレス加工を行うことにより形成することができる。

Ａ－３．本実施形態の効果：
以上説明したように、本実施形態に係るスチールホイール１００は、ボルト孔２２４が形成された座面部２２６の表面と、該座面部２２６のホイール径方向の外側に位置する傾斜部３００の表面とが、凹状の曲面を有する連結部３１０を介して連続的につながっている。すなわち、スチールホイール１００には、座面部２２６と傾斜部３００との間に、ホイール径方向に平行な平坦部が存在しない。したがって、本実施形態によれば、締結部材による締結力が座面部２２６に加わった場合、平坦部の存在に起因して座面部２２６が変形することを抑制することができる。以下、より具体的に説明する。

図５は、比較例におけるスチールホイール１００ａの座面部２２６の周辺部分の構成を拡大して示す説明図である。図５（Ｃ）には、図５（Ａ）のＣ２－Ｃ２の位置における連結部３１０ａの断面構成が示されている。図５に示すように、比較例のスチールホイール１００ａでは、上述した傾斜部３００および連結部３１０が存在せず、座面部２２６におけるボルト孔２２４の周囲部分と、ハット部２１０の内周部２１２とが連結部３１０ａを介して連結されている。この連結部３１０ａは、ホイール径方向に平行な平坦部３１１ａを有する。比較例のように、座面部２２６と内周部２１２との間に平坦部３１１ａが存在すると、座面部２２６が締結部材によるインナー側への締結力を受けたときに、座面部２２６におけるホイール径方向の外側の部分がインナー側につぶれるように変形して座面部２２６が傾く。このため、比較例では、平坦部３１１ａの存在に起因して座面部２２６が変形しやすい、という問題がある。

これに対して、図３に示すように、本実施形態では、座面部２２６と、該座面部２２６のホイール径方向の外側に位置する傾斜部３００とが、平坦部を介することなく、凹状の曲面を有する連結部３１０を介して連続的につながっている。このため、本実施形態によれば、比較例に比べて、平坦部の存在に起因して座面部２２６が変形することを抑制することができる。

ここで、スチールホイールは、一般に、スチール製の板材から成形するため、成形の自由度が高いアルミホイールに比べて、座面部の補強のために座面部の周囲部分の厚みを厚くするように成形することが比較的に難しい。このため、スチールホイールでは、座面部の周囲部分の厚みではなく、座面部の周囲部分の形状によって補強せざるを得ない。このような事情のため、本発明をスチールホイールに適用する意義が大きい。また、本実施形態では、ハブとのレイアウトの関係上、座面部２２６の周囲部分がホイール径方向に対して傾斜するように設計されている。この場合、特に、締結部材による締結力を受けると座面部２２６が変形しやすいが、本実施形態であれば、座面部２２６が変形することを効果的に抑制することができる。

さらに、本実施形態では、連結部３１０の断面形状が円弧状であるため、比較例のように連結部３１０ａの断面形状が台形状である構成に比べて、連結部３１０の強度が高く、傾斜部３００および連結部３１０による座面部２２６の支持力が高いため、座面部２２６」の変形を、より効果的に抑制することができる。

Ｂ．変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。

上記実施形態におけるスチールホイール１００の構成はあくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態において、連結部３１０の断面形状は、円弧状に限らず、例えば台形状等であってもよい。また、傾斜部３００と連結部３１０とは、複数の座面部２２６の全てに備えられていることが好ましいが、少なくとも１つの座面部２２６に備えられていればよい。

上記実施形態では、スチールホイール１００は、２ピースタイプのホイールであるとしたが、これに限らず、ホイールリムとホイールディスクとが一体形成された、いわゆる１ピースタイプのホイールや、アウターリムとインナーリムとの２部品から構成されたホイールリムとホイールディスクとを備えた、いわゆる３ピースタイプのホイールであるとしてもよい。

上記実施形態におけるスチールホイール１００の製造方法はあくまで一例であり、種々変形可能である。

１０：ホイールリム ２０：ホイールディスク １００，１００ａ：スチールホイール １１０Ａ，１１０Ｂ：フランジ部 １２０Ａ，１２０Ｂ：ビードシート部 １３０：ドロップ部 ２１０：ハット部 ２１２：内周部 ２１４：頂点部 ２１６：外周部 ２２０：ハブ取付部 ２２２：ハブ孔 ２２４：ボルト孔 ２２６：座面部 ２３０：ディスクフランジ部 ３００：傾斜部 ３１０，３１０ａ：連結部 ３１１ａ：平坦部 Ｂ２，Ｂ３：接線 Ｌ１：回転軸 Ｌ２：中心軸 Ｍ１：第１の仮想正円 Ｍ２：第２の仮想正円

Claims (1)

1. 締結部材で締結することにより車両本体のハブに連結されるハブ取付部であって、前記締結部材が挿入されるボルト孔が貫通形成されると共に前記ボルト孔の周囲部分がホイール軸方向の外側に突出するように形成された座面部を有するハブ取付部と、
   前記ハブ取付部に対してホイール径方向の外側に位置し、前記ホイール軸方向の外側に隆起するハット部と、
   を備える車両用スチールホイールであって、
   前記座面部に対してホイール径方向の外側であって、かつ、前記ハット部の内周側に位置し、前記ホイール軸方向の内側に向かうに連れてホイール軸に近づくように傾斜する傾斜部と、
   前記傾斜部の表面と前記座面部の表面とを、凹状の曲面を介して連続的に連結する連結部と、
   を備え、
   前記連結部の前記ホイール径方向に垂直な断面の形状は、円弧状である、
   車両用スチールホイール。

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