WO2010140249A1 - 自動車用ホイール - Google Patents

Abstract

　ホイールリムの裏側開口縁の径方向撓みを抑制しつつ、該ホイールリムを軽量化し得る自動車用ホイールを提案する。　ホイールリムのレッジ部に、内外で夫々に段違い状となり且つレッジ部の他部位に比して薄肉厚とした環状リブ部を周成してなる構成としたから、該環状リブ部の形状作用により当該ホイールリムの裏側開口縁の径方向への撓みを抑制する効果が向上すると共に、環状リブ部の薄肉化に伴って軽量化効果を奏し得る。

Description

自動車用ホイール

　本発明は、車軸に連結されるホイールディスクとタイヤを装着するホイールリムとを備えた自動車用ホイールに関するものである。

　例えば、自動車用ホイールにあっては、略円筒形状のホイールリムと略円盤形状のホイールディスクとを嵌合して溶接してなる、いわゆる２ピースタイプのものがある。この２ピースタイプの自動車用ホイールを構成するホイールリムは、タイヤのビードを支持するビードシート部とフランジ部とを表裏に備え、表裏のビードシート部の間に内方へ窪むドロップ部を備え、さらに、裏側のビードシート部とドロップ部とを連成するレッジ部を備えた構成が知られている。

　上記のホイールリムでは、タイヤを支持する表裏のビードシート部やフランジ部に対して比較的高い強度が要求されているが、これに比してドロップ部やレッジ部への強度要求は低い。ここで、スチール製の自動車用ホイールの場合、そのホイールリムは、通常、長方形状のスチール製平板を円筒体とし、この円筒体をロール加工することにより成形される。そのため、ホイールリムを成形するためのスチール製平板としては、ビードシート部やフランジ部が所望の強度を発揮し得る板厚のものが用いられることから、ドロップ部やレッジ部が、その要求性能を越える強度を有するものとなっている。

　ところで、自動車用ホイールは、近年、軽量化への要求が強く、ホールリムの軽量化も実施されてきている。ホイールリムを軽量化する場合には、要求性能以上の強度を発揮するドロップ部やレッジ部を薄肉化する構成が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２００６ －２９７４６５号公報

　上記した２ピースタイプの自動車用ホイールは、ホイールリムのドロップ部、ビードシート部等でホイールディスクが内嵌されて溶接してなる構成が一般的である。そして、このホイールリムは、その表裏両側の開口縁に夫々形成されたビードシート部とフランジ部とによりタイヤを支持していることから、自動車の走行時に、ホイールディスクとの溶接部位から遠い裏側のビードシート部やフランジ部が、表側に比して、径方向に撓み易くなっている。特に、自動車が旋回する場合には、前記した裏側のビードシート部やフランジ部の撓みが顕著に生じ易い。そして、この径方向への撓み量が増大すると、操安性に影響を及ぼすことが懸念されるため、可及的に抑制することが求められる。

　ところが、上記したようにドロップ部やレッジ部を薄肉化すると、自動車の走行時に、裏側のビードシート部やフランジ部が径方向へ撓み易い傾向を示す。そのため、ドロップ部やレッジ部の薄肉化には限界が生じていた。

　本発明は、ホイールリムの裏側のビードシート部とフランジ部の径方向への撓みを抑制しつつ、ホイールリムの軽量化効果を向上し得る自動車用ホイールを提案するものである。

　本発明は、タイヤのビードを支持する表裏のビードシート部と、表裏のビードシート部の間に設けられた内方へ窪むドロップ部と、該ドロップ部と裏側のビードシート部に連成されたレッジ部とを具備するホイールリムと、車軸に連結されるホイールディスクとを備えた自動車用ホイールにおいて、ホイールリムは、そのレッジ部に、内外一側から凹み且つ他側へ突出して内外で夫々段違い状となるように所定幅で周成された、レッジ部の他部位に比して薄肉厚の環状リブ部を備えてなるものであることを特徴とする自動車用ホイールである。ここで、環状リブ部は、レッジ部の他部位に対して所定幅で段違い状となるように形成されているものであることから、レッジ部の他部位と表裏方向で略平行となる部位（以下、段違い周部と言う）を備えている。

　かかる構成にあっては、ホイールリムのレッジ部に段違い状の環状リブ部を周成したことにより、該レッジ部の剛性が向上することから、自動車の走行中に生ずる裏側開口縁（裏側のビードシート部やフランジ部）の径方向への撓みを抑制する効果が向上する。そのため、環状リブ部を薄肉化した構成としても、裏側開口縁の径方向への撓み量を抑制することができる。すなわち、環状リブ部は、その形状作用（段違い状による作用）により裏側開口縁の径方向への撓み量を抑制する効果を発揮すると共に、薄肉化により軽量化効果を発揮することができる。したがって、裏側開口縁の径方向への撓み量を抑制しつつ、ホイールリムが軽量化され得る。

　本構成にあって、環状リブ部は、その表裏方向の幅がレッジ部の表裏方向の幅に対して０．２～０．８の範囲である構成としたものを好適に用い得る。ここで、環状リブ部の表裏方向幅が、短ければ、薄肉化による軽量化効果が小さく、また、長ければ、裏側開口縁の径方向への撓みを抑制する効果が小さくなるためである。さらに、この環状リブ部にあっては、その段違い周部の表裏方向幅を、レッジ部の他部位から突出する段差（高さ）の３倍以上とする構成が好適である。これにより、前記した薄肉化よる軽量化効果を適正に得ることができ得る。

　上述した本発明にかかる自動車用ホイールにあって、ホイールリムのレッジ部に周成された環状リブ部が、該ホイールリムの外側から凹み且つ内側へ突出する段違い状に形成されてなるものである構成が提案される。

　ここで、自動車用ホイールにタイヤを組み付ける作業としては、該タイヤの裏側ビードをドロップ部に一旦落とし込んだ後、タイヤ内にエアーを注入することにより、裏側ビードを裏側ビードシート部へ移動させるようにした方法が一般的である。本構成にあっては、環状リブ部がホイールリムの外側に突出していないことから、タイヤの組み付け作業の際に、該タイヤの裏側ビードの移動を邪魔しない。そのため、タイヤ装着作業の作業性が適正に保持され得る。

　また、本構成は、レッジ部に環状リブ部を外側に突出させてなる構成に比して、環状リブ部の内外径が小さくなるため、軽量化効果が高い。

　本発明の自動車用ホイールは、上述したように、ホイールリムのレッジ部に、内外で夫々に段違い状となり且つレッジ部の他部位に比して薄肉厚とした環状リブ部を周成した構成であるから、該環状リブ部の形状作用により当該ホイールリムの裏側開口縁の径方向への撓みを抑制する効果が向上すると共に、環状リブ部の薄肉化に伴って軽量化効果を奏し得る。そして、環状リブ部の形状作用により裏側開口縁の径方向への撓みが抑制されることから、環状リブ部の薄肉化による軽量化効果を一層向上させることができ得る。本発明の自動車用ホイールは、環状リブ部の形状作用によりホイールリムの裏側開口縁の径方向への撓みを抑制する効果と、環状リブ部の薄肉化によるホイールリムの軽量化とによって、自動車に装着された際に優れた操安性を発揮することができる。

　上述した自動車用ホイールにあって、環状リブ部が、該ホイールリムの外側から凹み且つ内側へ突出する段違い状に形成されてなる構成とした場合には、当該環状リブ部がタイヤを組み付ける作業の邪魔にならず、その作業性が適正に保たれる。また、環状リブ部を外側へ突出させた構成に比して、本構成は、環状リブ部の内外径が小さくなることによる軽量化効果が高い。

本発明にかかる実施例の自動車用ホイール１の縦断面図である。 図１中のＸ部の拡大図である。 別例のホイールリムの部分拡大図である。

　本発明の実施例を、添付図面を用いて詳述する。
　図１は、本発明にかかる自動車用ホイール１の縦断面図である。この自動車用ホイール１は、ホイールリム２のドロップ部１７に、ホイールディスク３のディスクフランジ部２５を内嵌して、ドロップ部１７とディスクフランジ部２５とを隅肉溶接して一体化してなる、いわゆるドロップ嵌合タイプの構成である。そして、ホイールリム２とホイールディスク３とは、それぞれスチール製平板を成形加工してなるものであり、本実施例の自動車用ホイール１は、２ピースタイプのスチール製ホイールである。

　尚、本実施例にあって、ホイールディスク３の背面側から意匠面側へ向かう方向を表方向とし、逆向きを裏方向としている。また、ホイール径方向に沿って、自動車用ホイール１の中心軸線Ｌへ向かう方向を内方とし、逆向きを外方としている。

　上記したホイールディスク３は、略円盤状を成し、中央にハブ孔２２が開口された略円板状のハブ取付部２１が設けられており、該ハブ取付部２１の外周縁から表方へ隆起する環状のハット部２４が設けられている。そして、このハット部２４には、複数の飾り孔２７が同一円周上に等間隔で穿設されており、ハット部２４の外側に、該ハット部２４の外周縁から裏方へ延成された環状のディスクフランジ部２５が設けられている。ここで、ハブ取付部２１には、ハブ孔２２の周囲にナット座（図示せず）を備えた複数のボルト孔２３が同一円周上に等間隔で穿設されている。このハブ取付部２１とハット部２４とディスクフランジ部２５とは、ホイールディスク３の中心軸線Ｌを中心とする同心状に設けられている。

　このホイールディスク３は、スチール製平板をプレス加工することにより得る。詳述すると、略正方形状のスチール製平板を、その中央を円形凹部とする受け皿状に形成した後、絞り加工によりハブ取付部２１やハット部２４の形状を形成し、ボルト孔２３や飾り孔２７を穿設する加工を行う。さらに、リストライク加工によりディスクフランジ部２５を形成し、ホイールディスク３を成形する。このようにホイールディスク３を成形する方法にあっては、従来から公知の方法を用いることができるため、その詳細については省略する。

　一方、ホイールリム２は、略円筒形状を成し、その表裏両側の開口縁に図示しないタイヤのビードを支持するフランジ部１５ａ，１５ｂとビードシート部１６ａ，１６ｂとが設けられている。表裏のビードシート部１６ａ，１６ｂ間には、ホイールリム２の内方へ窪むドロップ部１７が設けられており、タイヤ装着時にタイヤのビードを該ドロップ部１７に落とし込むことによって、その装着を容易に行い得るようにしている。表側ビードシート部１６ａとドロップ部１７とは、外方へ湾曲状に突出する表側ハンプ部１８ａを介して連成している。また、ドロップ部１７から裏側ビードシート部１６ｂへ至るレッジ部１９が設けられており、該レッジ部１９が、外方へ湾曲状に突出する裏側ハンプ部１８ｂを介して裏側ビードシート部１６ｂに連成している。ここで、表裏のハンプ部１８ａ，１８ｂは、自動車の走行中に作用する負荷によって、タイヤのビードが表裏のビードシート部１６ａ，１６ｂから位置ずれしてしまうことを防止する役割を有する。

　尚ここで、表側ビードシート部１６ａが、表側のビードシート部１６ａであり、裏側ビードシート部１６ｂが、裏側のビードシート部１６ｂである。同様に、表側フランジ部１５ａが、表側のフランジ部１５ａであり、裏側フランジ部１５ｂが、裏側のフランジ部１５ｂである。

　このホイールリム２は、所定寸法とした長方形状のスチール製平板を成形加工することにより得る。詳述すると、長方形状のスチール製平板を、その短辺同士を突き当てるように湾曲させ、短辺同士をアプセットバット溶接により突き合わせ接合して円筒体（図示せず）とする。その後、この円筒体を、その内外両側から所定の金型を回動しながら挟み込むロール加工を行うことにより、所望のホイールリム形状に成形する。このようにホイールリム２を成形する方法としては、従来から公知の方法を適用することができ、その詳細については省略する。

　次に本発明の要部について説明する。
　上記したホイールリム２には、図１，２のように、そのレッジ部１９に、その周方向に亘って環状リブ部３１が形成されている。この環状リブ部３１は、ホイールリム２の外側から凹み且つ内側へ突出して、内外で段違い状となるように形成されている。尚、本実施例にあっては、レッジ部１９の、環状リブ部３１を除く他部位をレッジ本体部３０として示しており、環状リブ部３１とレッジ本体部３０とによりレッジ部１９が構成されている。

　ここで、環状リブ部３１は、レッジ本体部３０と段違い状に形成されており、レッジ本体部３０と略平行の段違い周部３２と、該段違い周部３２の表裏両端とレッジ本体部３０を連成する屈曲周部３３，３３とにより構成されている。段違い周部３２の内周面３２ａは、レッジ本体部３０の内周面３０ａよりも内方に位置して段違い状となっており、同様に、段違い周部３２の外周面３２ｂは、レッジ本体部３０の外周面３０ｂよりも内方に位置して段違い状となっている。

　そして、環状リブ部３１の段違い周部３２は、その肉厚ｔがレッジ本体部３０の肉厚Ｔに比して薄肉化されて形成されている。そのため、段違い周部３２では、その内周面３２ａとレッジ本体部３０の内周面３０ａとの段差ｈ１が、外周面３２ｂとレッジ本体部３０の外周面３０ｂとの段差ｈ２に比して小さくなっている。

　このように環状リブ部３１がレッジ部１９に形成されていることにより、該レッジ部１９の剛性が向上する。これは、環状リブ部３１が段違い状とした形状作用に因る。さらに、環状リブ部３１の段違い周部３２が、レッジ本体部３０に比して薄肉厚であることから、軽量化されている。そして、本実施例のホイールリム２は、その環状リブ部３１の形状作用により剛性が向上するため、当該形状作用による剛性向上効果により、段違い周部３２の薄肉化による剛性低下を補充することができ得る。尚、前記した剛性を向上する効果は、薄肉化に伴って減少するため、所望の剛性が発揮されるように、環状リブ部３１の段違い状とする形状と段違い周部３２の肉厚ｔとを適宜設定することが必要となる。

　ここで、ホイールリム２は、上述したように、そのドロップ部１７にホイールディスク３を内嵌して溶接することにより、当該自動車用ホイール１を構成するものである。そして、この自動車用ホイール１では、自動車の走行中に、タイヤのビードを直接支持する表裏のビードシート部１６ａ，１６ｂおよびフランジ部１５ａ，１５ｂに負荷が作用するため、径方向に撓む。特に裏側開口縁（裏側ビードシート部１６ｂおよび裏側フランジ部１５ｂ）では、表側開口縁（表側ビードシート部１６ａおよび表側フランジ部１５ａ）に比してドロップ部１７から離れていることから、径方向へ撓み易い。本実施例にあっては、上記したように、ホイールリム２が、その環状リブ部３１の形状作用により剛性を向上していることから、前記の径方向への撓みを抑制する効果が向上する。これにより、環状リブ部３１の段違い周部３２が薄肉厚に形成されていても、裏側開口縁の径方向への撓みを抑制できることから、この径方向への撓みを抑制する効果と軽量化効果との両者を発揮する。

　本実施例の自動車用ホイール１として、ホイールリム２は、下記の条件を満たす構成とすることにより、上述した本発明の作用効果を一層適正に奏し得る。
（１）ｔ＜Ｔ
（２）ｒ１＞ｈ１×３
ここで、図２のように、ｔは、段違い周部３２の肉厚であり、Ｔは、レッジ本体部３０の肉厚である。また、ｒ１は、段違い周部３２の表裏方向幅であり、ｈ１は、環状リブ部３１の突出側の段差である。条件（２）は、当該条件を満たすことにより軽量化効果を適正に生じ得る条件として定めている。尚、条件（１）にあっては、段違い周部３２の肉厚ｔが、薄肉厚になるに従って剛性低下することから、当該肉厚ｔはレッジ本体部３０の肉厚Ｔに対して０．４～０．８とする構成が好適である。

　さらに、ホイールリム２の構成条件として、次の条件を満たす構成が好適である。
（３）０．２×Ｒ＜ｒ２＜０．８×Ｒ
（４）０．５×ｒ２＜ｒ１＜０．９×ｒ２
ここで、Ｒは、レッジ部１９の表裏方向幅であり、ｒ２は、環状リブ部３１の表裏方向幅である。条件（３）および（４）は、環状リブ部３１とその段違い周部３２の各表裏方向幅ｒ１，ｒ２を、レッジ部１９の表裏方向幅Ｒに対して設定することにより、上記した形状作用による剛性向上と薄肉化による軽量化効果との両者をバランス良く発揮できるように定めた条件である。尚、条件（３）にあっては、環状リブ部３１の幅ｒ２が、レッジ部１９の幅Ｒに対して０．３～０．６とする構成が一層好適であり、これにより、剛性向上効果と軽量化効果とを一層バランス良く発揮するものとなり得る。

　また、本実施例のホイールリム２を成形する製造方法としては、同じサイズのホイールリムを成形する場合に比して、短辺寸法の短い長方形状のスチール製平板を使用することができる。詳述すれば、当該スチール製平板から円筒体を成形した後に、この円筒体を、ロール加工する際に、環状リブ部３１を薄肉化加工することにより、当該円筒体の幅が中心軸線Ｌ方向へ延長される。そのため、環状リブ部を形成しないホイールリムに比して、短辺寸法の短いスチール製平板により成形することができ、原料コストを低減することもでき得る。

　また、本実施例の自動車用ホイール１について、実際に自動車に装着して、実走行による評価を実施した。この自動車用ホイール１は、１５インチのホイールサイズのものを用いた。そして、ホイールリム２の要部の寸法サイズとしては、レッジ本体部３０の肉厚Ｔが２．６ｍｍ、環状リブ部３１の肉厚ｔが１．６ｍｍ、上記の段差ｈ１が１ｍｍ、段差ｈ２が２ｍｍ、環状リブ部３１の幅ｒ２が２１ｍｍ、段違い周部３２の幅ｒ１が１５ｍｍ、レッジ部１９の幅Ｒが３７ｍｍである。また、この評価には、環状リブ部を有しない従来構成と、レッジ部の一部分を外側から凹ませた比較構成とについても実施し、これらとの比較も行っている。ここで、比較構成は、レッジ部の内周面は、突出せずに滑らかな面性状となっているとし、凹ませた部位の表裏方向幅は、本実施例の環状リブ部３１の段違い周部３２の幅ｒ１と同じとしている。尚、従来構成および比較構成の寸法サイズは、環状リブ部３１以外は同じとしている。このような実施例の自動車用ホイール１、従来構成の自動車用ホイール（図示せず）、比較構成の自動車用ホイール（図示せず）について、同じタイヤを装着して自動車の走行中における各裏側開口縁（裏側フランジ部）の径方向への最大撓み量を計る試験を実施した。その結果、実施例の自動車用ホイール１は、従来構成に比して最大撓み量が僅かに大きくなったが、許容レベルであった。一方、比較構成に比しては、最大撓み量が充分に小さくなっていることを確認した。さらに、各自動車用ホイールについて重量を測定した結果、実施例の自動車用ホイール１は、従来構成に比して軽量であり、比較構成とほぼ同じ重量であった。このような結果から、本実施例の自動車用ホイール１は、軽量化を行いつつ、ホイールリム２の裏側開口縁の撓みを抑制できるものとなっている。

　一方、図３に、本発明にかかる別例を示す。このホイールリム５２は、そのレッジ部１９に、内側から凹み且つ外側へ突出する段違い状の環状リブ部６１を備えた構成となっている。この環状リブ部６１は、レッジ部１９と略平行の段違い周部６２とその両側でレッジ部１９と連成する屈曲周部６３，６３とから構成されている。そして、段違い周部６２の外周面６２ｂがレッジ本体部３０の外周面３０ｂよりも外方に位置し、段違い周部６２の内周面６２ａがレッジ本体部３０の内周面３０ａよりも外方に位置している。ここで、段違い周部６２の外周面６２ｂとレッジ本体部３０の外周面３０ｂとの段差（図示せず）が、段違い周部６２の内周面６２ａとレッジ本体部３０の内周面３０ａとの段差（図示せず）に比して小さく、段違い周部６２がレッジ本体部３０よりも薄肉化されている。この別例にあっては、環状リブ部６１を外側へ突出する構成とした以外は上述の実施例と同じであり、同じ構成要素には同じ符号を記し、その説明を省略する。このように外側へ突出する環状リブ部６１を備えた構成にあっても、上述した実施例と同様に、環状リブ部６１の形状作用により剛性を向上することができ、段違い周部６２の薄肉化により軽量化することができる。そのため、このホイールリム５２を備えた自動車用ホイール（図示せず）は、自動車の走行中に生ずる裏側開口縁の径方向撓みを抑制すると共に、軽量化することができ得る。

　また、上記の別例のように、外側へ突出する環状リブ部を備えた構成にあって、該環状リブ部をレッジ部の裏端から形成し、ハンプ部を有しない構成とすることもできる。この場合には、環状リブ部により裏側ビードシート部に支持したタイヤのビードが位置ずれすることを防止でき、当該環状リブ部が、ハンプ部の作用効果をも奏するものとなる。尚、環状リブ部が外側に突出した構成（上記の別例も同様）は、環状リブ部の内外径が、上述した実施例に比して大きくなるため、軽量化効果が小さくなってしまうが、前記の構成のようにハンプ部を有しない構成とすれば、軽量化効果が向上するため、充分な軽量化を達成することも可能である。

　本発明にあっては、上述した実施例に限定されるものではなく、その他の構成についても、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更可能である。例えば、スチール製の他に、アルミニウム合金製の平板から成形される構成や、マグネシウム合金製の平板から成形される構成などにあっても、同様の作用効果を奏し得る。また、上述した２ピースタイプの自動車用ホイールだけでなく、１ピースタイプや３ピースタイプの自動車用ホイールにも適用し、同様の作用効果を奏し得る。

　　１　自動車用ホイール
　　２，５２　ホイールリム
　　３　ホイールディスク
　１５ａ　表側フランジ部
　１５ｂ　裏側フランジ部
　１６ａ　表側ビードシート部
　１６ｂ　裏側ビードシート部
　１７　ドロップ部
　１９　レッジ部
　３０　レッジ本体部（レッジ部の、環状リブ部を除く部位）
　３１，６１　環状リブ部

Claims (2)

1. 　タイヤのビードを支持する表裏のビードシート部と、表裏のビードシート部の間に設けられた内方へ窪むドロップ部と、該ドロップ部と裏側のビードシート部に連成されたレッジ部とを具備するホイールリムと、車軸に連結されるホイールディスクとを備えた自動車用ホイールにおいて、
   　ホイールリムは、そのレッジ部に、内外一側から凹み且つ他側へ突出して内外で夫々段違い状となるように所定幅で周成された、レッジ部の他部位に比して薄肉厚の環状リブ部を備えてなるものであることを特徴とする自動車用ホイール。
2. 　ホイールリムのレッジ部に周成された環状リブ部が、該ホイールリムの外側から凹み且つ内側へ突出する段違い状に形成されてなるものであることを特徴とする請求項１に記載の自動車用ホイール。

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