(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円盤状のディスク部と、このディスク部の外周にディスクの軸方向に連なる環状のディスク側リム部とからなって車体の外側に位置するアルミニウム製の外側部材と、
車体の内側に位置し、軸方向の外端に軸方向に開口する環状の凹部を有する環状で鋼製の内側リム部材と
を摩擦圧接によって接合し、上記凹部に上記ディスク側リム部の軸方向の内端が密に嵌合していることを特徴とする自動車用のホイール。
【請求項２】
請求項１に記載の自動車用のホイールにおいて、上記内側リム部材の凹部は、径方向外側または径方向内側の少なくとも一方の内面に環状の凹溝を有し、この凹溝に上記ディスク側リム部の内端が密に嵌合していることを特徴とする自動車用のホイール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用のホイール、より詳しくは、異種金属製の外側部材と内側リム部材を接合してなる自動車用のホイールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車用のホイールは、主として、ディスク側、つまり車体の外側に位置する外側部材と、車体の内側に位置する内側リム部材とを一体に鋳造し、鋳造後に機械加工および塗装して作られる。鋳造は、形状の自由度が高いため、ディスクのデザインに対するユーザの要求に容易に対応でき、軽量化を図るためアルミニウム合金が多用されている。
しかし、形状が複雑で美観を要求される外側部材は、厚肉である一方、強度とエア漏れに対する密閉度が要求される内側部材は、薄肉であるため、アルミニウム合金を一体鋳造してなるホイールは、鋳造時の冷却速度の差による巣や歪みが発生しやすく、製品の歩留まりおよび品質が低下し、製造コストの上昇をもたらす虞がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
アルミニウム合金製の一体鋳造型ホイールの上記欠点を解消すべく、ディスク側の外側部材を鋳造等で成形し、内側リム部材を板材のロールフォーミングで成形し、両者を全周突合せ溶接する方法が提案されている(特開平２０００−１４２００３号公報)。しかし、この方法は、アルミニウム合金という同種金属からなる内側部材と外側部材を溶接接合したものであり、異種金属からなる内側部材と外側リム部材を接合したホイールは、未だ知られていない。
【０００４】
発明者らは、異種金属を接合してホイールを作るという点に着目し、鋭意研究を重ねた結果、本発明をなすに至った。即ち、アルミニウム合金製の外側部材に対する内側リム部材は、強度や価格の面で鋼板が好ましいが、鋼とアルミニウムは、ＴＩＧ溶接などの通常のアーク溶接法では、溶接することができない。一方、溶接に代わる方法として、ボルト・ナットによる連結が考えられるが、この方法では、連結部にシールを施しても、使用時に衝撃の加わるホイールではエア漏れに対する完全な気密が確保できず、ボルト・ナットの締め付けやシール施工に手間と費用がかかるという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、気密を確保できる接合部形状を形成しうる接合法を見出すことにより、アルミニウム製の外側部材と鋼製の内側リム部材を少ない工数で短時間に気密に接合し、仕上げ加工を省略して、安価に製造でき、モータの組み込みも可能な自動車用のホイールを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の自動車用のホイールは、円盤状のディスク部と、このディスク部の外周にディスクの軸方向に連なる環状のディスク側リム部とからなって車体の外側に位置するアルミニウム製の外側部材と、車体の内側に位置し、軸方向の外端に軸方向に開口する環状の凹部を有する環状で鋼製の内側リム部材とを摩擦圧接によって接合し、上記凹部に上記ディスク側リム部の軸方向の内端が密に嵌合していることを特徴とする。
【０００７】
上記構成の自動車用のホイールでは、アルミニウム製の外側部材を鋳造等で作ることにより、軽量化を図りつつディスクのデザインや材質に対するユーザの要求に即応できるとともに、鋼製の内側リム部材をロールフォーミング等で加工することにより、薄肉でも気密かつ高強度なリムを安価に製造できる。また、常磁性体の鋼からなる内側リム部材の内周に永久磁石等を設けて容易にモータのロータを構成でき、電気自動車への適用に有利である。
【０００８】
【０００９】
また、アルミニウム製の外側部材と鋼製の内側リム部材を、摩擦圧接によって接合しているので、少ない工数で短時間に気密な接合部を形成でき、仕上げ加工や洗浄などの後工程を省略できるから、製造コストを低減できる。
【００１０】
【００１１】
さらに、内側リム部材の軸方向の外端に設けた軸方向に開口する環状の凹部に、外側部材のディスク側リム部の内端が密に嵌合しているので、シールを施さなくても接合部の強度および気密性が向上する。また、このような接合部の形態は、摩擦圧接によって容易かつ短時間に形成できる。
【００１２】
本発明の一実施形態では、上記内側リム部材の凹部は、径方向外側および径方向内側の少なくとも一方の内面に環状の凹溝を有し、この凹溝に上記ディスク側リム部の内端が密に嵌合していることを特徴とする。
【００１３】
上記実施形態によれば、内側リム部材の凹部の径方向内側,外側の少なくとも一方の内面に設けられた環状の凹溝に、ディスク側リム部の内端が密に嵌合しているので、ホイールの軸方向荷重に対する強度が増すとともに、接合部の気密性が一層増して、エア漏れを確実に防止できる。また、このような接合部の形態も、摩擦圧接によって容易かつ短時間に形成できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
図１は、本発明による自動車用のホイールの一例を示す軸方向断面図であり、このホイールは、図示しない車軸に中心穴２aを嵌め込んで固定される円盤状のディスク部２とその外周に車軸方向に連なる環状のディスク側リム部３とを、アルミニウム合金の鋳造または鍛造で一体形成してなり、車体の外側に位置する外側部材１と、鋼板をロールフォーミング等で成形加工してなり、車体の内側に位置する環状の内側リム部材４とを、摩擦圧接で接合して構成される。
【００１５】
上記外側部材１のディスク側リム部３は、ホイール幅の略中央に位置する最小外径のドロップ部３aと、その外側に順次連なるサイドウォール部３b、ビードシート部３c、および最外かつ最大外径のリムフランジ３dとからなる。一方、上記内側リム部材４は、ホイール幅の略中央に位置する最小外径のドロップ部４aと、その内側に順次連なるサイドウォール部４b、ビードシート部４c、および最内かつ最大外径のリムフランジ４dとからなる。
外側部材１と内側リム部材４は、ホイール幅の略中央で互いに摩擦圧接されている。
【００１６】
摩擦圧接による接合部は、図２の部分断面図に示すように、内側リム部材４のドロップ部４aの先端、つまり軸方向外端が軸方向に開口する環状の凹部６になっている。この凹部６は、ドロップ部４aの先端を円弧状に上方へ曲げる一方、先端が半円状に下方へ曲がった環状部材５を、上記ドロップ部の円弧の基部に例えば周方向に所定間隔をおいて抵抗点溶接で接合して形成され、従って、凹部６の径方向外側の内面に湾曲した環状の凹溝７aが、径方向内側の内面に同様の凹溝７bが夫々形成される。外側部材１のディスク側リム部３の軸方向の内端、つまりドロップ部３aの先端は、摩擦圧接によって、上記両凹溝７a,７bに密に嵌合した状態で上記凹部６に密に嵌合させられる。
【００１７】
外側部材１と内側リム部材４の摩擦圧接は、次のように行なわれる。
即ち、アルミニウム合金製の外側部材１(ディスク側リム部３)を不動に保持する一方、この外側部材１に軸心を芯合わせした鋼製の内側リム部材４を高速回転させながら接近させ、凹部６の最小開口径に等しい板厚をもつドロップ部３aの先端を、内側リム部材４の凹部６に挿入する。すると、融点が低く柔らかいアルミニウム合金製のドロップ部３aの先端は、摩擦熱によって半溶融状態となって凹溝７a,７bを含む凹部６に隈なく入り込み、この凹部６に密着した状態で接合が完了する。
【００１８】
こうして製造される自動車用のホイールは、ディスク部２を含む外側部材１をアルミニウム合金を鋳造または鍛造して作るので、ホイールの軽量化を図りつつディスク部２のデザインや材質に対するユーザの要求に即応でき、内側リム部材４を鋼板を成形加工して作るので、薄肉でも気密かつ高強度のリムが安価に製造できる。また、外側部材１と内側リム部材２を摩擦圧接で接合するので、アーク溶接等の高温作業やボルト・ナット連結の際のシール施工を要さず、少ない工数で短時間に気密な接合部が形成でき、仕上げ加工や洗浄などの後工程も省略でき、製造コストを大幅に削減することができる。
さらに、内側リム部材４を常磁性体の鋼で作っているので、その内周に永久磁石等を設けて容易にモータのロータを構成することができるから、将来の普及が予想される電気自動車の各車輪の直接駆動に有利に適用することができる。
【００１９】
上記実施の形態では、鋼製の内側リム部材４のドロップ部４aの先端を二又状にして軸方向に開口する凹部６とし、この凹部６の径方向内側,外側の内面に凹溝７a,７bを設け、この凹部６に摩擦圧接によってアルミニウム合金製のディスク側リム部３のドロップ部３aの先端を密に嵌合させているので、接合部の強度、特に軸方向の強度と気密性を大幅かつ容易に向上でき、ホイールの強度を改善し、エア漏れを確実に防止することができる。
【００２０】
なお、本発明の軸方向に開口するの凹部は、実施形態のものに限らず、例えばドロップ部の先端の外周と内周に夫々環状の部材の基端を溶接し、この内外の環状部材の内面に矩形の凹溝を設けて構成することもできる。また、上記凹部の内面の凹溝は、径方向外側または径方向内側のいずれか一方に設けてもよい。さらに、外側部材１と内側リム部材４の接合部は、実施形態で述べたホイール幅の略中央に限らず、変更することができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明の自動車用のホイールは、アルミニウム製の外側部材と鋼製の内側リム部材を接合して作られるので、ホイールの軽量化を図りつつディスクのデザインや材質に対するユーザの要求に即応でき、薄肉でも気密かつ高強度なリムを安価に製造できるうえ、モータのロータを容易に構成でき、電気自動車へ有利に適用することができる。
【００２２】
また、アルミニウム製の外側部材と鋼製の内側リム部材を、摩擦圧接によって接合しているので、少ない工数で短時間に気密な接合部を形成でき、仕上げ加工や洗浄の後工程を省略できるから、製造コストを低減することができる。
【００２３】
さらに、内側リム部材の軸方向の外端に設けた軸方向に開口する環状の凹部に、外側部材のディスク側リム部の内端が密に嵌合しているので、シールを施さなくても接合部の強度および気密性を向上させることができる。
【００２４】
本発明の一実施形態では、内側リム部材の凹部の径方向内側,外側の少なくとも一方の内面に設けられた環状の凹溝に、ディスク側リム部の内端が密に嵌合しているので、ホイールの軸方向荷重に対する強度および接合部の気密性を一層向上でき、エア漏れを確実に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による自動車用のホイールの一実施形態を示す軸方向断面図である。
【図２】  図１のII部の詳細断面図である。
【符号の説明】
１  外側部材
２  ディスク部
３  ディスク側リム部材
４  内側リム部材
３a,４a  ドロップ部
５  環状部材
６  凹部
７a,７b  凹溝
【図１】
0003681115.tif 000002
【図２】
0003681115.tif 000003