WO2002051650A1 - Roue de motocyclette/automobile composite en alliage leger - Google Patents

Description

明 細 書 組立式の軽合金製自動車及び二輪車用ホイール [技術分野] 本発明は、 一体型のリムとセン夕一ディスクをポルトなどのファスナ

—で締結して成る 2 ピースの組立式軽合金製自動車及び二輪車用ホイ一 ルに関するものである。

[背景技術] 図 1 2及び図 1 3は従来の 2ピースタイプホイールを示し、 図 1 2は ホイールの正面図で左半分はセン夕一ディスク 1 0 1を一体型リム 1 0 2にファスナーポルト 1 0 3で固定した状態を示し、 右半分はセンター ディスク 1 0 1を一体型リム 1 0 2から取り外した状態を示す。 図 1 3 は回転軸心に平行な縦断面図で、 一体型リム 1 0 2は、 アウターリムフ ランジ 1 0 4、 ァゥ夕一リム側ビートシート 1 0 6、 ゥエル部 1 0 8、 インナ一リム側ビートシート 1 0 7、 インナ一リムフランジ 1 0 5を一 体的に備えている。 一方、 セン夕一ディスク 1 0 1は前記一体型リム 1 0 2の全周に亙る厚肉部 1 0 9に設けられたネジ孔 1 1 0に、 複数のフ ァスナ一ボルト 1 0 3をねじ込み締め上げることにより、 一体型リム 1 0 2に固定される。 一点鎖線で囲まれた厚肉部の拡大断面図を図 1 3 ( b ) に示す。 ファスナーボルト 1 0 3は使用ボルトの本数にもよるが、 通常そのネジ部の直径は 6〜 8 mmで、 そのネジ径に合致するネジ孔を 備えた一体型リム 1 0 2の厚肉部 1 0 9の直径方向の厚さ Tは、 アルミ 合金鍛造製リムの場合約 14 mmであり、 同鎵造製リムでは約 1 6 mm 必要で、 ホイールの重量を著しく重くする原因になっている。 例えば、 18インチ径 （ビ一トシ一ト直径が 18インチ （以下、 i nと記す） ) の場合、 軽合金製鍛造リムでも、 この厚肉部 109はリムの全周に亙つ て形成されているため、 本来必要とされるリムの厚さを除いた余分な厚 さ即ち駄肉に相当する重量は約 700 gに達する。 セン夕一ディスクの デザィンにもよるが、 一体型リムとディスクがアルミ合金製でも 18 i n径で 8 i n幅の本願形式の 2ピースホイールの場合、 その重量は 10 kg余りになり、 このような組立式はデザイン面では、 セン夕一ディス クとリムが一体で作られたワンピースホイールよりは優れるものの、 重 量が重くなるという欠点がある。 近年 1 9 i n径ゃ 20 i n径のホイ一 ルが実用段階に入っているだけに、 このような組立式ホイ一ルの重量増 が問題になっている。 図 1 3 (b) に示すように肉厚部 1 09とゥエル 部 1 08の接点部分 1 1 1は、 ゥエル部 108の厚みがアルミ合金鍛造 製で 3. 2 mm, 同鎵造製では 5. 0 mm位であるが厚肉部 109との 肉厚差が大きいため図のようになだらかな R、 R， で接点部分を構成し ても応力集中が避けられず、 破壊に至るまでの半径方向負荷耐久テス ト ではこの接点部分 （ネック部） におけるクラック発生が多かった。

解決しょうとする課題は、 軽合金製ホイールにおいて、 四輪車用とし ては比較的直径の大きい 1 7 i n、 18 i n、 1 9 i n、 20 i n、 二 輪車用としては更に直径の大きい組立式のホイールの軽量化を図り、 デ ザィン性の高いホイールを提供することである。

[発明の開示] ァゥ夕一リムとインナーリムを一体に構成したリムとセン夕一ディス クから成る 2ピースタイプの組立式の軽合金製ホイールにおいて、 前記 のリムとセンターディスクを締結するボルトのネジ孔を形成するための 複数の厚肉部をリムから突出させて一体に設け、 該厚肉部を除く部分に 於けるアウターリムのビートシ一ト部分からゥエル部に至る間のリムを、 ほぼ同じ厚さに仕上げることでリム全体の重量を軽減する。 2ピースホ ィ一ルはリムを一体型に構成しディスクと結合するためにボルトを用い て締結するのであるが、 リム側に取着手段としてネジ孔を形成するよう な形式のホイールにおいては、 ネジ孔の周辺を半径方向に厚肉にする必 要がある。 従って厚肉部を全周に構成した場合はリムの強度が増大する とはいうものの過剰な厚肉部はホイール自体の重量の増加を招くほかに ゥエル部との接点部分では応力集中によるクラックの発生する原因とな つている。 このような欠点を取り除くために本発明は過剰な厚肉部を最 小限の肉厚にとどめて一体型リムの軽量化を図っている。 また、 厚肉部 とリムの境界面にはフィレッ トを形成して応力が集中しないようにする ほか、 ネジ孔が厚肉部を貫通せず袋状にしてボルトを挿入したときに水 分や汚れが残存してボル卜が腐食しないようにする。

そして、 請求項 3の発明では、 センターディスクと厚肉部の間に形成 される窪みに樹脂体を固着したことを特徴としており、 窪みには汚れが 付着しやすくまた水分が残存するからこれを除去することを目的として いる。 発明の主旨がホイールの軽量化にあることから、 樹脂体は発泡樹 脂が好ましく芳香族ポリアミ ド樹脂、 ポリイ ミ ド樹脂等が耐熱性の観点 から好適に用いられる。 更に発泡樹脂が窪みに固着された後リム内側に 露出する面にはシリコン樹脂系、 フッ素樹脂系の超撥水性塗料を塗布し て発泡面を平滑にし汚れや水分の除去を確実にする。

[図面の簡単な説明] 図 1は、 本発明の組立式軽合金製ホイールの正面図である。

図 2は、 図 1に示す A部分の拡大図である。

図 3は、 図 2に示すリムの B— B断面図である。

図 4は、 図 3に示す厚肉部の C一 C断面図である。

図 5は、 ディスクがリムに嵌合する様子を示す断面図である。

図 6は、 本発明の鍛造工程を示す一部断面図である。

図 7は、 図 6に示す上型の E— E断面図である。

図 8の （a) は、 鍛造工程に於けるワークの一部拡大断面図であり、

(b) は、 厚肉部の F— F断面図である。

図 9は、 ディスクをリムに取り付けた 2ピース型組立式ホイールの 1 実施形態を示し、 （a) は要部の断面図、 （b) はリムの斜視図、

(c) は樹脂体の斜視図である。

図 10は、 他の実施形態を示すリムの一部断面図である。

図 11は、 さらに他の実施形態を示すリムの一部断面図である。

図 12は、 従来の 2ピース型組立式ホイ一ルの正面図である。

図 13の （a) は、 従来の 2ピース型組立式ホイールの半断面図であり (b) は、 その厚肉部の拡大断面図である。

符号の説明

1 センターディスク

2 リム

3 ファスナ一ボルト

ァゥ夕一リムフランジ

5 ファスナーポルト取着部

6 ァゥ夕一リム側ビートシート

8 ゥヱル部 9 厚肉部

10 ネジ孔

11 接点部分

12 駄肉除去部

14 段付き部

15 ワーク

16 上型

17 上型ノックアウ ト

18 下型

19 下型ノックァゥ ト

20 凹部

21 外周部

22 突起

23 凹曲面

Z5 窪み

26 樹脂体

27 防汚層

28 連結部材

[発明を実施するための最良の形態] 本発明の実施の形態を図を用いて説明する。 図 1の左側半分は本発明 による一体型リム 2に対してセン夕一ディスク 1を取り付ける側から見 た正面図であり、 右半分はリム 2の正面図である。 4はアウターリムフ ランジ、 5はファスナーボルト取着部であり、 該取着部にはセン夕一デ イスク取付用のネジ孔 1 0が設けられ、 周辺は円弧状に肉厚にしてファ スナ一としてのポルトを用いてセンターディスクを締め付けたときに強 固な保持力を発揮し得る強度を有している。 従って、 ファスナーポルト 取着部はリムの厚みをより厚く している厚肉部分である。 セン夕一ディ スク 1はリム 2のセン夕一穴 （直径 D ) に嵌合され、 ファスナーボルト 3を用いてリムに固定される。 図 2は図 1における一点鎖線で囲まれた A部分の拡大図である。 ファスナーボルト取着部 5の間の過剰な厚肉即 ち駄肉 （格子で示す部分） を除去した状態を図 2における B— B断面図 として図 3に示す。 従来は前出の厚肉部分が全周に及んでいたのである が本実施例では図 3に示すようにファスナーボルト取着部 5のみを厚肉 に残すようにしている。 リム 2は、 ファスナーボルト取着部 5間の厚肉 部 9の駄肉を除去し、 アウターリムフランジ 4からァゥ夕一リム側ビー トシ一ト 6を経てゥエル部 8に至るまでほぼ同じ厚みに形成されるので、 ゥエル部 8との接点部分 1 1に応力集中によるネック部が発生せず耐久 性が増大する。 1 2は駄肉除去部である。 図 4は図 3における C— C断 面図であり、 駄肉を除去した残りの肉厚 tはアルミ合金鍛造製リムで約 4 m m、 同錶造製で約 5 . 5 m mにまで薄肉にできる。

【実施例 1】

図 3に示す厚肉部 9から過剰の厚肉部即ち駄肉を省く方法として、 二 つの方法がある。 第一の方法は、 一体型リムを従来のように N C旋盤で 仕上げた後に、 マシニングセン夕一などによりエンドミルで駄肉を切除 する方法と、 第二の方法は、 鍛造又は錶造により駄肉を省いた形状に予 め成形する方法である。 発明者は先ず第一の方法で 1 8 i nリムを試作 し、 厚肉部 9から駄肉を除去後この部分の真円度を測定したところ内部 応力のパランスの乱れから、 センタ一ディスクとの嵌合直径 D寸法が 0 . 2〜 0 . 3 m m部分的に楕円状であることが判明した。 この問題を解決 するために、 図 5で示すようにリム側の嵌合直径 D寸法入口の C面取り 寸法を従来の 1 Cから 1 . 5 Cに変更した。 これにより例え 0 . 3 m m 楕円形になってもセン夕一ディスク 1の段付き部 1 4をリムの嵌合穴に ファスナーボルトを徐々に締めることにより挿入でき、 ファスナーボル トを完全に締め付けることにより リムの歪みがセン夕一ディスクにより 矯正されて真円となり組み立て後にパランス不良などのトラブルの発生 はなかった。 しかしこのようなエンドミルによる除去方法はリムの機械 加工時間をかなり増加させる結果となり生産効率を低下させる。

【実施例 2】

そこで、 前述の第二の方法により、 過剰の厚肉を素材の段階で省く方 法を鍛造法で実施した。 図 6は一体型リム素材となるワーク 1 5の最終 鍛造工程を示しており、 上型 1 6及び上型ノックァゥト 1 7が成形を終 えて矢印 Gの方向に上昇しているところを示す。 ワーク 1 5が下型 1 8 と下型ノックアウト 1 9上に残されていて、 この後に下型ノヅクァゥ ト 1 9が矢印 Hの方向に上昇してワークは下型 1 8から取り出される。 図 7は図 6に示す上型の E— E断面図を示す。 この図で明らかなように上 型 1 6の凹部 2 0がファスナーポルト取着部となる部分の突起 2 2をリ ムから突出させて一体に成形し、 外周部 2 1で駄肉除去部 1 2を成形す ると共にファスナー取着部間のリムの厚みを薄く し、 リムの内側にファ スナ一ボルト取着部の厚肉部と薄く成形されたリムの内面とを曲面で接 続形成した凹曲面 2 3を形成する。 図 8 ( a ) はワーク 1 5の一部拡大 断面図であり、 （b ) 図は F— F断面図である。 2点鎖線で示される部 分はスピニング加工と N C旋盤加工による加工完成後の形状を示す。 ヮ 一クは従来の技術によるスピニング工程でワークの外側の部分 Sをロー ル成形によりしごき、 所定の厚さに伸展し、 ァケ夕一リム部とゥエル部 を含むィンナーリム部が形成される。 本方法で問題になるのは駄肉除去 が素材の段階で行われるために、 駄肉除去後の輪郭が真円を保てるかと いうことである。 その対策としてはスピニング工程に入る前にワーク 1 5の溶体化処理と焼入れを済ませて、 スピニング加工はアウターリム素 材部 4 aの内側から突起 2 2及び凹曲面 2 3に至るまで、 マンドレル

(図示せず） を正確に合致させてスビニングによる成形を行うことによ り、 焼入れによる変形を矯正すると共に、 スピニング加工による凹曲面 2 3の変形を防止し、 しかる後に人工時効による硬化のための熱処理を 行うことにより解決している。 勿論 N C旋盤によるワークの加工は駄肉 を除去した形状にされて得られる凹曲面 2 3に密接してセン夕一リング ができるチャックを使用することにより、 偏肉のない一体型のリムを完 成することができた。

本発明のリムは二輪車用のホイールにも適用される。 特に図示しない が、 外側リムが対象に内側リムに現れるような形状であり、 ディスクを 固定するボルトのネジ孔加工部のみ厚肉に突起を形成するように鍛造又 は錶造し、 真円度を保っために上述したような方法でワークに熱処理を 行ったのちスピニングして一体型のリムを形成する。 過剰な厚肉部を省 き軽量で耐久性の高いホイールを得る。

上述したように、 図 3に示すリム 2の形状はハッチングで示した形状 を示しており、 これにディスク 1を装着すると厚肉部 9がない部分のリ ム部は、 図 9 ( a ) に示すように窪み 2 5が形成される。 その状況はホ ィ一ルが自動車に装着された状態では斜視図 （b ) に示すようになって おり、 所定の間隔で形成される厚肉部 9の間には窪み 2 5が形成され、 汚れや水分が残留しやすい。 この解決策としては、 シリコーン樹脂系や フッ素樹脂系の超撥水性塗料を塗布して防汚層を形成してもよいが、 同

( c ) 図に示すような窪みに対応した形状の樹脂体 2 6を固着してもよ い。 該樹脂体の配置は各窪みに個別に配置する場合と樹脂体が連結部材 2 8で連結され、 あらかじめ円環状に配列するか適宜個数を配列したも のを窪み全体に配置する場合がある。 連結部材 2 8は窪みに当接する以 外の部分を薄く した樹脂体と同じ材質で成形するか別の樹脂もしくは金 属板の帯状体をあらかじめ樹脂体の中に埋設してもよい。 樹脂体はホイ —ルの軽量化を図るため発泡樹脂体が好ましく芳香族ポリアミ ド樹脂や ポリイミ ド樹脂が好ましい。 またこの発泡樹脂体を貼着した後に露出す る面には、 前出の超撥水性の塗料を塗布して防汚層 2 7を形成する。 図 1 0は、 ファスナーボルトを取着する厚肉部 9 aをリム 2 aのタイ ャが装着される側に設けた断面図である。 この場合は鍛造後のリム成形 におけるスピニング加工ができないが錶造法により作製することができ る。 厚肉部はファスナーボルトが取着される部分のみリムから突出して 形成されるが、 リムの屈曲部分の強度を向上させるように作用するとと もに、 リムの内面側には厚肉部が無いので円筒面を形成して汚れや水分 の残留が無くなる利点を有している。

図 1 1は、 形状の異なるリム 2 bを示している。 タイヤ装着の時に所 定量のリムの深さ dが必要でありファスナーボルトを取着する厚肉部 9 bを設けた場合、 図 3に示すリム 2の形状に比較して厚肉部の内径 D ' は若干小さくなりディスクのデザィン開口部は少なくなるが、 厚肉部を 設けない部分はリム 2 bのみとなりディスクを装着したときに窪みが形 成されず汚れや水分の残留を防止できる利点を有しており、 このリム形 状は鍛造により作製することができる。

[産業上の利用可能性] 以上述べたように、 本発明によれば 2ピースタイプの組立式ホイール でありながら、 リムの内側の過剰な厚肉を省き凹曲面に仕上げたことに より、 外側リムからゥエル部に至る間をほぼ同じ厚さに形成したので、 外側リムとゥエル部の接点部分に応力集中が生起せず耐久性が向上する と共に、 1 ピ一ス一体型ホイールなみの軽量なホイールを得ることがで きる。 しかも リムとディスクを締結するポルトの頭部がディスクのァク セントとなりデザィン的にも優れたホイールを提供できる。

Claims

請求 の範 囲 . ァゥ夕一リムとインナーリムを一体に構成したリムとセンタ一ディ スクから成る 2ピースタイプの組立式の軽合金製ホイールにおいて、 前記のリムとセン夕一ディスクを締結するファスナーボルトのネジ孔 を形成するための複数の厚肉部をリムから突出させて一体に設け、 該 厚肉部を除く部分に於けるアウターリムのビートシート部分からゥェ ル部に至る間のリムを、 ほぼ同じ厚さに仕上げたことを特徴とする組 立式の軽合金製自動車及び二輪車用ホイール。

. 前記のネジ孔が袋状であることを特徴とする請求項 1に記載の組立 式の軽合金製自動車及び二輪車用ホイール。

. センターディスクと厚肉部の間に形成される窪みに樹脂体を固着し たことを特徴とする請求項 1又は 2のいずれか 1項に記載の組立式の 軽合金製自動車及び二輪車用ホイ一ル。