JPH08230402A

JPH08230402A - 鍛造アルミホイール

Info

Publication number: JPH08230402A
Application number: JP4193795A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kobayashi; 敬司小林; Toshiro Kimura; 敏郎木村
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1995-03-01
Filing date: 1995-03-01
Publication date: 1996-09-10

Abstract

(57)【要約】【目的】軽量でデザイン的にも優れたバスやトラック向
きの鍛造アルミホイールを提供する。【構成】皿状のディスク部２と環状のリム部３とを一体
に形成した鍛造アルミホイールにおいて、表側ディスク
面のリム部近傍周面に円周方向に沿って凸面部２４と凹
面部２３とを交互に形成すると共に、凸面部２４と凹面
部２３それぞれに互いに異なる形状の貫通孔部２７、２
８を設け、ディスク部の外周部に形状の異なる貫通孔部
２７、２８を交互に形成する。この場合、裏側ディスク
面において、表側ディスク面のリム部近傍周面に円周方
向に沿って形成した凸面部２４に対応させて裏側凹面部
２５を形成し、リム部近傍のディスク部の周方向断面を
蛇行状とすることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、主としてトラックやバ
スなどに用いる軽量鍛造アルミホイールに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、自動車のホイールのようにサ
スペンションより下に取り付けてある部品を軽量化す
る、いわゆる「バネ下重量の軽減」は、燃費や乗り心
地、走行性能などに大きく影響することが知られてい
る。近年、特にトラックやバスなどの大型車両において
も、ホイールを軽量化する傾向が強くなってきている。

【０００３】このため、従来のスチールホイールに変わ
り、より軽量な、例えば図７に示すような皿状のディス
ク部と環状のリム部とを一体に形成した一体型の鍛造ア
ルミホイールをトラックやバスなどに採用することが多
くなってきた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
トラックやバス用の鍛造アルミホイールは、軽量化が未
だ不十分である。しかも、ディスク面は皿状のなめらか
な面に円あるいは長円状の穴を有するもので、デザイン
的に単純である。このため、従来の鍛造アルミホイール
は、スチールホイールに比べて高価であるにもかかわら
ず、十分な利点を有するものではなかった。

【０００５】本発明は、かかる事情に鑑みなされたもの
で、より軽量でデザイン的にも優れた鍛造アルミホイー
ルを提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するため、次の鍛造アルミホイールを提供する。（１）皿状のディスク部と環状のリム部とを一体に形成
した鍛造アルミホイールにおいて、表側ディスク面のリ
ム部近傍周面に円周方向に沿って凸面部と凹面部とを交
互に形成すると共に、該凸面部と凹面部それぞれに互い
に異なる形状の貫通孔部を設け、ディスク部の外周部に
形状の異なる貫通孔部を交互に形成したことを特徴とす
る鍛造アルミホイール。（２）裏側ディスク面において、表側ディスク面のリム
部近傍周面に円周方向に沿って形成した凸面部に対応さ
せて裏側凹面部を形成し、該リム部近傍のディスク部の
周方向断面を蛇行状とした上記（１）記載の鍛造アルミ
ホイール。（３）表側ディスク面の凸面部が表側ディスク面と面一
に形成され、凹面部がディスク部の表側ディスク面に形
成された凹みである上記（１）又は（２）記載の鍛造ア
ルミホイール。（４）凸面部に形成した貫通孔部と凹面部に形成した貫
通孔部のいずれか一方の貫通孔部が、その回転中心側の
端縁が小さい半径の円弧であり、リム部側の端縁が大き
な半径の円弧である上記（１）乃至（３）いずれかに記
載の鍛造アルミホイール。（５）ホイールサイズが１７インチ以上である上記
（１）乃至（４）いずれかに記載の鍛造アルミホイー
ル。

【０００７】

【作用】本発明の鍛造アルミホイールは、皿状のディス
ク部と環状のリム部とを一体に形成したもので、表側デ
ィスク面のリム部近傍周面に円周方向に沿って凸面部と
凹面部とを交互に形成したので、表側ディスク面の外周
部が該凸面部と凹面部との段違い面で構成され、これに
より強度を低下させずに凹面部の凹みで軽量化すること
ができる。また、該凸面部と凹面部にそれぞれ互いに形
状の異なる貫通孔部を形成し、ディスク部の外周部に形
状の異なる貫通孔部を交互に配置したので、効果的に応
力の分散を図ると共に、重量バランスを保ちつつ軽量化
でき、上記段違い面を形成したことと相まって強度を維
持しながら軽量化することができたものである。しか
も、デザイン的にも優れる。

【０００８】更に、裏側ディスク面にも、表側ディスク
面に形成した上記凸面部に対応させて裏側凹面部を形成
し、該リム部近傍のディスク部の断面を蛇行状とすれ
ば、凸面部と凹面部とをつなぐ傾斜壁がリブとして機能
するので、強度が低下しない上、より軽量化できる。同
時に、裏側ディスク面にも段違い面を形成するので、例
えばトラックやバスのようにホイールをダブルで使う場
合、裏面にもデザインを与えることができ、デザイン的
により向上する。

【０００９】上記凸面部に形成した貫通孔部と凹面部に
形成した貫通孔部のいずれか一方の貫通孔部の形状を、
その回転中心側の端縁が小さい半径の円弧であり、リム
部側の端縁が大きな半径の円弧であるような形状とする
ことにより、重量バランスを良好に保ちつつ、より軽量
化と効果的な応力分散を図ることができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明について、図面を参照しながら
具体的に説明する。図１は、本発明の鍛造アルミホイー
ルの一実施例を示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は
（Ａ）中、Ａ−Ｂ−Ａ’に沿った断面図、（Ｃ）は
（Ａ）中、Ｃ−Ｃ線に沿った断面図である。

【００１１】この鍛造アルミホイール１は、皿形のディ
スク部２と環状のリム部３とが一体にアルミニウム合金
で形成されている。ディスク部２は、その中心部に存す
る円形のハブ穴２０と、ハブ穴２０の外周を形成するフ
ランジ状の取付部２１と、その取付部２１の外周に連な
ると共に、リム部３と連なり、後方に向けて浅く傾斜し
た円錐台斜面部２２とから形成されている。

【００１２】ディスク部２の取付部２１には、ハブ（図
示せず）と連結するための円形のボルト穴２１ａとディ
スク外周側に向かってやや拡開した略矩形穴２１ｂとが
円周方向に沿って交互に形成されている。リム部３近傍
に存する円錐台斜面部２２には、凹面部２３が円周方向
に沿って所定間隔毎に形成されている。これにより、該
斜面部２２には、ディスク面と面一の凸面部２４と該斜
面部２２から凹んだ凹面部２３とが円周方向に沿って交
互にそれぞれ８個づつ形成されている。これらの凹面部
２３と凸面部２４は、それぞれ取付部２１に形成された
ボルト穴２１ａと矩形穴２１ｂとに対応させて形成され
ており、ホイールの回転中心Ｂから半径方向に向かっ
て、ボルト穴２１ａに対して凹面部２３が、矩形穴２１
ｂに対して凸面部２４がそれぞれ対応させて形成されて
いる。

【００１３】上記凹面部２３は、円錐台斜面部２２にお
いて外周側に向かうに従い幅が広がる扇状に凹みが形成
されており、底面２３ａと凸面部２４と連なる側面２３
ｂとで構成されている。また、円錐台斜面部２２の裏面
には、図１（Ｃ）に示すように、表側の凸面部に対応さ
せて裏側凹面部２５が形成され、円錐台斜面部２２の円
周方向の断面は、ほぼ均一の厚さで蛇行した形状となっ
ている。これにより凹面部２３と凸面部２４とを結合す
る傾斜壁２６がリブとして機能し、ディスク部２を補強
している。

【００１４】また、上記円錐台斜面部２２に形成された
凹面部２３には、略円形の第１貫通孔部２７が形成さ
れ、一方凸面部２４には第２貫通孔部２８が形成されて
いる。凸面部２４に形成された第２貫通孔部２８は、リ
ム側の端縁がリムと略同心円の円弧、中心側の端縁が半
円形で、半径方向にやや細長いＵ字状である。

【００１５】このように、本発明においては、凹面部２
３と凸面部２４とにそれぞれ互いに異なる形状の貫通孔
部を形成し、ディスク部外周に形状の異なる貫通孔部を
交互に形成することで、重量バランスを良好に保ちつ
つ、軽量化と効果的な応力の分散を図ったものである。

【００１６】円錐台斜面部２２に形成される凹凸面と貫
通孔部の大きさは、特に制限されないが、円周方向幅を
回転中心Ｂに対する中心角で示すと、側面２３ｂを含む
凹面部２３の幅θ１は、２０〜３０°、凹面部２３の底
面２３ａの幅θ２は、１５〜２５°程度とすることが好
ましい。また、第１貫通孔部２７の円周方向幅θ３は、
同じく１０〜１５°、第２貫通孔部２８の円周方向幅θ
４は、１０〜１５°程度とすることが好ましい。この場
合、第２貫通孔部２８の半径方向の長さは、円周方向最
大幅の１．１〜１．５倍程度にして、半径方向にやや長
い形状とすることが好ましい。

【００１７】一方、環状のリム部３は、取付部分３１を
厚肉化して剛性を確保すると共に、その他の部位は薄肉
化し、トータルで軽量化するように配慮している。具体
的には、取付部分３１の厚さをその他の部位に比べて
１．２〜１．５倍程度とすることが好ましい。

【００１８】本例のアルミホイールの素材は、例えばＡ
６０１３材のアルミニウム合金を使用することが好まし
いが、勿論これに限られるものではなく、例えばＡ６１
５１、Ａ７ＮＯ１等を採用することができる。また、製
造方法も特に制限されるものではなく、通常の１ピース
ホイールの製造方法に従って製造することができる。な
お、本例では、ディスク裏面にも凹凸を形成してあるた
め、通常の乗用車用スポークタイプのホイールで採用さ
れているように、上面のみ形状出しをして、背面を全切
削することで透かし構造とする方法は採用が困難であ
る。そのため、金型の上型と下型の位置決めをして位相
を合わせる必要があり、例えば金型にロケータを設け、
位相合わせを行うことにより、表裏に立体的形状を有す
るディスクを有するアルミホイールを鍛造することがで
きる。

【００１９】本例のアルミホイールは、上述した構造と
したことにより、非常に軽量である。例えばＡ６０１３
材を使用して２２．５インチのホイールを作製した場合
の各部の具体的な寸法を示すと、ディスク部２の取付部
２１の厚みｔ１が２３．５ｍｍ、凹面部２３の底面２３
ａの厚みｔ２が約１０ｍｍ、凹面部２３の凹み深さＤが
約２０ｍｍ、リム部３の取付部分３１の厚さｔ３が約１
０ｍｍ、リム部幅方向中心部の厚みｔ４が約７ｍｍ、ま
た、凹面部２３の周方向幅は、回転中心Ｂに対する中心
角度θ１で約２４°、凹面部２３の底面２３ａの周方向
幅は、回転中心Ｂに対する中心角度θ２で約１８°、凹
面部２３に形成した第１貫通孔部２７の周方向幅が同じ
く中心角度θ３で約１２°、凸面部２４に形成した第２
貫通孔部２８の周方向幅が同じく中心角度θ４で約１２
°である。

【００２０】このような各部の寸法で２２．５インチの
ホイールを作製した場合、その重量は約１９ｋｇであっ
た。なお、同じように１７．５インチのホイールを作製
した場合、その重量は約１０ｋｇであった。図２に、こ
れらの重量を現在の市販品と比べたデータを示す。黒丸
は鉄製のホイール、白抜きはアルミホイールであり、本
例のアルミホイール（図中、白抜き六角形）は、現在市
販の何れよりも軽量である。

【００２１】本例のアルミホイールのホイールサイズは
特に制限されるものではないが、上記構造から比較的径
の大きなホイールサイズとすることが好ましく、具体的
には１７インチ以上であることが好ましい。上記材料、
各部寸法、重量で形成した本例の鍛造アルミホイール１
は、ホイールに要求される耐久性においても十分な性能
を有することが確認されている。ディスクの耐久試験で
ある回転曲げモーメント試験において、図３に示す回転
曲げ疲労試験装置を用いて、２３００ｋｇｆ・ｍの曲げ
モーメントで１００万回転のテスト後、「ホイールには
有害なき裂（染色浸透探傷法によって検査）、著しい変
形、ホイールナット又はホイールボルトの異常な緩みが
あってはならない。」との規定を達成した。

【００２２】また、リムの耐久試験である半径方向負荷
試験において、図４に示す半径方向負荷耐久試験装置を
用いて、６０００ｋｇｆの半径方向負荷で１００万回転
後に、「試験により発生したき裂（染色浸透探傷法によ
って検査）、著しい変形、締付ナット又はボルトの異常
な緩みがあってはならない。」との規定を達成した。

【００２３】また、これらの試験におけるホイール各部
位の平均応力に対する応力振幅の値を図５に示した。こ
の疲労限界線図によれば、Ａ６０１３材料の疲れ限度以
下であることが確認された。本例の鍛造アルミホイール
は、ディスク部の外周部に凹凸面をディスクの表裏に亘
って形成し、かつこの凹凸面に形状の異なる貫通孔部を
形成したことにより、軽量である上、デザイン的にも優
れる。特に裏面にも凹凸を形成しているので、トラッ
ク、バスのようにホイールをダブルで使用する分野で
は、ディスクの裏面も見えるため、本例のアルミホイー
ルは特にこのような用途に好適である。

【００２４】次に、本発明のアルミホイールの他の実施
例を図５で説明する。図５において（Ａ）は正面図，
（Ｂ）は、（Ａ）においてＣ−Ｃ線に沿った断面図であ
る。本例のアルミホイールにおける図１のアルミホイー
ルとの相違点は、取付部２１に形成した矩形穴を設けな
いこと以外は同様であるので、同一構成部分には同一符
号を付してその説明は省略する。

【００２５】なお、ディスク部２裏面を平坦な構造とす
ることができ、この場合は重量的には不利になり、例え
ば図１に示した２２．５インチのアルミホイールの重量
が１９ｋｇであるのに対して、約２０ｋｇとなる。しか
し、製造設備としては、上述した金型にロケータを設け
て位相合わせを行う必要がなく、既存の設備を用いて製
造することができる。

【００２６】本発明のアルミホイールは、上記実施例に
限定されるものではない。例えば、チューブタイプやチ
ューブレスタイプの何れにも応用可能である。また、上
記例では、凸面部はディスク部と面一としたが、凸面部
をディスク面から突出させ、凹面部をディスク面から凹
ませるようにしても良い。更に、取付部に形成するボル
ト穴やその他の穴の数や形状、凹凸面の数や形状、凹凸
面に形成する貫通孔部の形状や大きさも自由に変更可能
であり、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
変更することができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明の鍛造アルミホイールは、軽量で
デザイン的にも優れたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の鍛造アルミホイールの一例を示すもの
で、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ｂ−Ａ’線
に沿った断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿った断
面図である。

【図２】市販品と本発明品とのホイールサイズと重量と
の関係を示すグラフである。

【図３】回転曲げモーメント試験装置を示す概略図であ
る。

【図４】半径方向負荷試験装置を示す概略図である。

【図５】ホイール各部の平均応力に対する応力振幅を示
すグラフである。

【図６】本発明の鍛造アルミホイールの他の例を示すも
ので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線に沿
った断面図である。

【図７】従来の鍛造アルミホイールを示す斜視図であ
る。

【符号の説明】

１本発明の鍛造アルミホイール２ディスク部３リム部２０ハブ穴２１取付部２１ａボルト穴２１ｂ矩形穴２２円錐台斜面部２３凹面部２３ａ凹面部の底面２３ｂ凹面部の側面２４凸面部２５裏面凹面部２６側壁部２７第１貫通孔部２８第２貫通孔部３１リム部取付部分 θ１凹面部周方向幅の中心角度 θ２凹面部底面周方向幅の中心角度 θ３第１貫通孔部周方向の中心角度 θ４第２貫通孔部周方向の中心角度

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】皿状のディスク部と環状のリム部とを一体
に形成した鍛造アルミホイールにおいて、表側ディスク
面のリム部近傍周面に円周方向に沿って凸面部と凹面部
とを交互に形成すると共に、該凸面部と凹面部それぞれ
に互いに異なる形状の貫通孔部を設け、ディスク部の外
周部に形状の異なる貫通孔部を交互に形成したことを特
徴とする鍛造アルミホイール。
【請求項２】裏側ディスク面において、表側ディスク面
のリム部近傍周面に円周方向に沿って形成した凸面部に
対応させて裏側凹面部を形成し、該リム部近傍のディス
ク部の周方向断面を蛇行状とした請求項１記載の鍛造ア
ルミホイール。
【請求項３】表側ディスク面の凸面部が表側ディスク面
と面一に形成され、凹面部がディスク部の表側ディスク
面に形成された凹みである請求項１又は２記載の鍛造ア
ルミホイール。
【請求項４】凸面部に形成した貫通孔部と凹面部に形成
した貫通孔部のいずれか一方の貫通孔部が、その回転中
心側の端縁が小さい半径の円弧であり、リム部側の端縁
が大きな半径の円弧である請求項１乃至３いずれかに記
載の鍛造アルミホイール。
【請求項５】ホイールサイズが１７インチ以上である請
求項１乃至４いずれかに記載の鍛造アルミホイール。