JPH0195904A - 自動車用ホイール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は自動車（二輪車を含む）に使用する車輪のホ
イールに係り、リムを軽量化することによってホイール
全体の軽量化をはかった自動車用ホイールに関する。

技術的背景 自動車用ホイールは自動車の安全走行上重要な部品であ
り、構造上十分な強度を有する必要があるが、その伯に
も以下に示すような役割、機能を必要とする。

Ｑ　耐久性 ホイールは車体重量や積載重量を常に支持する必要があ
るが、これらがホイールの回転に伴って繰返し荷重とし
て働くため、ホイールには半径方向に作用する荷重に対
する耐久性が必要であること、またコーナーリング時に
車体に働く遠心力はホイールには曲げモーメントとして
動くので、回転曲げ下の耐久性も要求される。

Ｏ軽量性 自動車の悪路走行時の乗心地はバネ下重量と関連してお
り、ホイールの軽量化は乗心地性の向上に役立つ。また
、燃料費を向上させるためにも必要とされる。

○　冷却機能 自動車のホイール取付は部に配設されているブレーキは
連続的な制動により人伝の摩擦熱を発生するため、例え
ばディスクブレーキの場合ロータが高温になるとブレー
キ性能を茗しく低下８せ、非常に危険でおる。従って、
ホイールに風穴を設けたり、フィンを付けたりして冷却
機能を持たしている。また、ホイールはこのようなブレ
ーキ用の部品を収容するスペース（例えばディスクブレ
ーキのロータ径を十分確保できるスペース）を有する必
要がある。

Ｑ　意匠性 ホイールは車体の外側に取付けられる関係上、一般の目
に触れる機会が多いため、デザイン性に優れたものが市
場で好まれる傾向が強い。従って、ホイールの形状は勿
論のこと、風穴の形状および個数等にも意匠性が考慮さ
れている。

Ｑ　耐食性 自動車は塩分の多い環境下で使用されたり、また屋外に
駐車されることが多いため、ホイールは耐食性を有する
必要がある。

これらの条件を満足すべく最近の動向としては、アルミ
合金、マグネシウム合金、ＦＲＰ等の新しい素材を用い
たホイールが製造されているが、強度、耐久性、溶接性
、コスト等に問題があり、広く普及するまでに至ってい
ない状況である。

ところで、鋼製ホイールの一般的な構造としては、第６
図に示すごとく、リム（１）とディスク（２）とから構
成され、両者がアーク溶接、スボッｉ・溶接、リベット
等によって一体に接合されているものと、第７図に示す
ごとく、リム（１）と中央部材（１−１４）およびスポ
ーク（１−１３）とから開成されているものがある。

リム（１）にはリム７ランジ部（１−１）、ビードシー
ト部（１−２）、ウェル部（１−３）、バルブ孔（１−
４）、あるいはスポーク固定用の穴（１−１２）が形成
されている。一方、ディスク（２）にはセンター穴（２
−１）、ボルト穴（２−２）、風穴（２−３）が穿設さ
れ、ざらに軸方向に張出したハツト部（２−４）が形成
されている。（１−６）はスポット溶接部、（１−７）
はシーム溶接部である。

従来の技術 自動車用ホイールの軽量化は前記した通り乗心地性の向
上と燃料費の低減に役立つ。このため従来より種々の重
量軽減対策がこうじられている。

−膜内には、ディスクに風穴を設けたり、ディスク素材
板厚を薄クシハツト部を張出して剛性を持たせたホイー
ル等、ディスクに特徴を持たせたものが広く知られてい
る。

一方、リムの軽量化をはかったものとしては、以下に示
すものが既知である。

■　車両用不等肉厚リム（特開昭５７−１７５４０１）
このリムは部分的に厚肉とされた素材からロール成形さ
れたちのＣ、フランジコーナ一部、ウェル］−す一部を
厚肉とし、合理的な肉厚配分によってリム重量の軽減を
はかったものである。

■　自動車用ロードホイールリム（特開昭５９−このリ
ムはリング状帯板の塑性加工により成形する際、耳部（
フランジ部）相当部位の板厚を底部〈ウェル部）相当部
位の板厚より厚くすることにより、耳部と底部の発生応
力のバランスをとり、結果的に軽鑑なリムを得たもので
ある。

従来技術の問題点 従来の前記■■はいずれもリムに肉厚差をつけることを
主眼としており、円周方向にはいずれの角度の断面にお
いても−様なプロフィールとなる。

しかし、円周方向に−様な肉厚の変化だけでは十分満足
できる重量軽減対策とは言えない。

リムとディスクとからなるホイールを例にとると、リム
とディスクは一般的には８箇所のスボツ１〜溶接や４箇
所のシーム溶接で接合されており、円周方向に−様な構
造とはなっていない。つまり、スポット溶接部やシーム
溶接部近傍のリムには高い応力が発生するのに対し、遠
方ではそれ程高い応力は発生しない。

したがって、円周方向に−様な肉厚の変化だけでは完全
に合理的な形状とは言えず、まだ軽量化できる余地が残
されていると言える。

この発明はかかる知見より、リムの重量軽減により有効
な手段を見出し、ホイールの強度や耐久性等を損なうこ
となく軽量化をはかった自動車用ホイ′−ルを提案せん
とするものである。

問題点を解決するための手段 この発明はホイールの軽量化をはかる手段として、リム
フランジコーナー部、ウェルコーナー部、溶接部近傍、
ビードシート部を除く部分に開孔を設け、そのくり抜い
た素材の重量分だけ軽量化したリムを用いることを要旨
とするものである。

ただし、チューブレスタイヤを装着するホイールに対し
ては、前記開孔部をゴム栓、ゴム帯等で密封し、タイヤ
空気が扱けないようにする。

作　　　用 リムに開孔を設ける位置として、リムフランジコーナー
部、ウェルコーナー部、溶接部からリム板厚の３倍以上
離れた部分及びビードシート部を除く部分に限定したの
は、以下に示す理由による。

すなわち、リムフランジコーナー部やウェルコーナー部
にはホイールの構造上高い応力が発生し、しかもホイー
ルの回転に伴い周期的な変動を受は疲労が問題となるた
め、開孔部を付けることによって応力が集中する事態を
避けるためである。

また、溶接部についても同様高い応力が発生するため、
開孔は溶接部から離れた位置に設けるのが好ましい。

ビードシート部は、タイヤのビードと密着させてタイヤ
空気が抜は出るのを防止する部分でおり、当該部位に開
孔を付けることは密封性を失うことになるので避ける必
要がある。

一方、上記の各部位を除く部分すなわち応力の低い部分
に開孔を設けた場合は開孔のないときの応力よりも高い
応力が発生するが、本来この部分は応力値の低い部分で
あるため問題はなく、くり抜かれた素材の重量弁だけ軽
量化される。

第１図はこの発明に係るホイールの一例を中心より片側
半分を省略して示す側面図で、（１−１）はリムフラン
ジコーナー部、（１−２）はビードシート部、（１−３
）はウェル部、（１−４）はバルブ穴、（１−５）はウ
ェルコーナー部、（１−６）はスポット溶接部、（１−
８）はレグ部、（１−９＞は開孔である。

ここでは、ウェル部（１−３）にスポット溶接部（１−
６）よりできるだけ離して開孔（１−９）を設け、ざら
にレグ部（１−８）にビードシート部（１−２）を避け
て開孔（１−９）を設けている。

このウェル部（１−３）およびレグ部（１−８）に設け
る開孔（１−９）はいずれも円周上に必ずしも等間隔に
設ける必要はない。開孔の径、個数、形状等については
特に限定するものではなく、ホイールの大きさや素材の
肉厚等を考慮して適宜窓める。

第２図は第１図に示すホイールにチューブレスタイヤを
装着する場合に開孔（１−９）を密封する方法を例示し
たもので、図（Ａ＞は各開孔（１−９）をゴム栓（１−
１０）により密封する方法、図（Ｂ）は各開口（１−９
）をゴム帯（１−１１）により密封する方法をそれぞれ
示す。なお、第３図（Ａ＞は第２図（Ａ）　ＩＩＩ−Ｉ
ＩＩ線上ノ縦断面図、同図（Ｂ）は第２図（Ｂ）Ｉ［Ｉ
−Ｉ［１線上の縦断面図である。

この方法の場合、ゴム栓（１−１０）やゴム帯（１−１
１）はタイヤ空気圧により押付けられ開孔（１−９）を
密封する。

実　　施　　例 ６０ば４級高張力鋼板の素材より、１４インチ径で６イ
ンチ幅のリムを製作した。その際、長袖、短軸がそれぞ
れ３０ｍｍ、　２０ｎｎｒ＋の楕円形の開孔をウェル部
に４個、長軸５０ｍｍ、短軸３０ｍｍの楕円開孔をレグ
部に１２個の計１６個の開孔を設けた。なお、リム板厚
は２．６ｍｍ厚、２．８ｍｍ厚、３ｍｍ厚の３種を用い
た。

各リムの重ωを、密封用のゴム栓とゴム帯を付けだもの
と、全く開孔をｔ２けなかった同一寸法のリムと比較し
て第１表に示す。

第１表より明らかなごとく、開孔を設けることによりリ
ムは約６％軽量化できる。また、チューブレスタイヤ用
にゴム栓やゴム帯を付けても約４．５％軽量化できるこ
とが判明した。

第　　１　　　表 次に、６０に＋ｆＪ級高張力鋼板の素材よりなる板厚４
ｍｍのディスクを成形し、前記各リムとスポット溶接に
て接合して製作したホイールの耐久性を半径方向負荷試
験にて調べた。

半径方向負荷試験はホイールにチューブレスタイヤを装
着し、タイヤ空気圧４．５５　ｋｇ、Ｊを注入し、ホイ
ールとタイヤの半径方向に荷重を加えてドラムに押付け
ながら回転させる試験であり、主にリムの疲労強度を調
べるのに用いられる。

本実施例ではタイヤの許容できる最大荷重を係数倍した
押付は荷重をかけて、有害な疲労亀裂発生までの回転部
によって耐久性を評価した。その結果を第４図に示す。

第４図より、開孔部のリムと、開孔部のリムの耐久性に
有意な差は認められないことが判明した。

したがって、リムに開孔を設けても構造上の問題は生じ
ないことがわかる。

なお、この耐久性試験において、亀裂（３）が発生した
のは第５図に示すごとくスポット溶接部近傍であり、リ
ム開孔部には亀裂は生じなかった。

発明の効果 この発明は上記のごとく、耐久性や構造上の問題が生じ
ることのない手段によって、従来より軽量のホイールを
得ることができ、バネ下＠量の軽減がはかられる結果乗
心地性が向上し、また燃費の低減効果も大きく、自動車
の性能アップに大なる効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るホイールの一例を中心より片側
半分を省略して示す側面図である。 第２図は第１図に示すホイールにチューブレスタイヤを
装着する場合に開孔を密封する方法を例示したもので、
図（八）は開孔をゴム栓で密封する方法、図（Ｂ）は開
口をゴム帯で密封する方法を示す側面図である。 第３図（Ａ）は第２図（Ａ）　ＩＩＩ−ｎｕ綿線上縦断
面図、図（Ｂ）は第２図（Ｂ）　ＩＩＩ−ＩＩＩ線上の
縦断面図である。 第４図はこの発明の実施例における半径方向負荷試験結
果を示す図である。 第５図は同上実施例における亀裂発生箇所を示す側面図
である。 第６図は従来の一般的な鋼製ホイールを示す図で、同図
（Ａ＞は正面図、同図（Ｂ）は縦断側面図である。 第７図は同じ〈従来のスポーク使用のホイールを示す一
部縦断側面図である。 １・・・リム　　　　　　　１−１・・・リムフランジ
部１−２・・・ビードシート部　１−３・・・ウェル部
１−５・・・ウェルコーナー部１−６・・・スポット溶
接部１−８・・・レグ部、　　　　　１−９・・・開孔
１−１０・・・ゴム栓　　　　　１−１１・・・ゴム帯
２Ｃ 第１図 第２１ （Ａ） 第３ （Ａ） 図 （Ｂ） 図 （Ｂ） 第４図 第５図 ３１６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. リムフランジコーナー部、ウェルコーナー部、溶接部か
   らリム板厚の３倍以上離れた部分及びビードシート部を
   除く部分に開孔を設けたリムで構成したことを特徴とす
   る自動車用ホィール。