(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
本質的に半径方向に延びるハブ取り付けフランジ（１１）と、ホイールリムに結合可能な本質的に円筒形のディスク縁部（１３）を有するとともに、前記ハブ取り付けフランジ（１１）と前記ディスク縁部（１３）との間に延びる移行領域（１４）を有する、ホイールのための、特に特定用途車用のホイールのためのホイールディスクであって、
前記移行領域は、相互にまたは前記ハブ取り付けフランジ（１１）または前記ディスク縁部（１３）につらなる少なくとも５つのセグメント（ＡＩ〜ＡＶ）に更に分割され、各セグメントは、前記ハブ取り付けフランジ（１１）に近い位置にある外側端と、前記ディスク縁部（１３）に近い位置にある内側端とを有し、
前記セグメント（ＡＩ〜ＡＶ）は、それらの外側端とそれらの内側端との間の長さ方向の少なくとも部分的な領域上に湾曲（Ｒ）を有し、隣接するセグメント（ＡＩ〜ＡＶ）の湾曲は異なる湾曲の方向を有し、
それぞれの前記セグメントは、それらの内側端における前記ホイールディスク（１０）の回転軸（１２）からの半径方向距離が、前記外側端における前記半径方向距離より大きく、
前記ホイールディスク（１０）は、移行領域（１４）において、異なった材料厚さを有し、
それぞれの外側端における個々のセグメントの材料厚さに対するそれぞれの内側端における前記材料厚さの比、および個々のセグメントの前記半径方向の高さ（Ｈｒ）に対する前記ホイールディスクの前記軸線方向のそれぞれの長さ（Ｌａ）の比は、以下の表のように選択されることを特徴とするホイールディスク。
0006639476.tif 000005
【請求項２】
第２のセグメント（ＡＩＩ）および／または第３のセグメント（ＡＩＩＩ）は、セグメントの長さ方向の部分的な領域にわたって延びる湾曲のないサブセグメント（ＵＡ）を有することを特徴とする請求項１に記載のホイールディスク。
【請求項３】
前記サブセグメント（ＵＡ）は、０．９〜１．２５の材料厚さの比ｄｉｕ／ｄａｕと、１．４〜１．７の長さ対高さの比Ｌａｕ／Ｈｒｕとを有することを特徴とする請求項２に記載のホイールディスク。
【請求項４】
前記ハブ取り付けフランジに入り込む第１のセグメント（ＡＩ）のその外側端における前記材料厚さは、前記ハブ取り付けフランジ（１１）の領域における前記ホイールディスク（１０）の材料厚さに対応することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のホイールディスク。
【請求項５】
前記ディスク縁部（１３）につらなる第５のセグメント（ＡＶ）のその内側端における前記材料厚さは、前記ディスク縁部（１３）の領域における前記ホイールディスク（１０）の前記材料厚さに対応することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のホイールディスク。
【請求項６】
第４のセグメント（ＡＩＶ）は、その内側端と外側端との間において、前記第４のセグメント（ＡＩＶ）の外側端における材料厚さの１．１〜１．３倍の材料厚さを有する材料厚さ（１５）を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のホイールディスク。
【請求項７】
加工されたハブ取り付けフランジ（１１）を備え、前記移行領域（１４）は、前記ハブ取り付けフランジ（１１）の内側（１６）から前記ディスク縁部（１３）に接する第５のセグメント（ＡＶ）の内側端までの測定された全軸方向長さ（１７）を有し、前記移行領域のセグメントの長さが、
セグメントＡＩ：
ハブ取り付けフランジの内側から軸線方向の全長さ（１７）の９％〜１２％、
セグメントＡＩＩ：
セグメントＡＩの内側端から軸線方向の全長さ（１７）の４３％〜４６％、
セグメントＡＩＩＩ：
セグメントＡＩＩの内側端から軸線方向の全長さ（１７）の７０％〜７５％、
セグメントＡＩＶ：
セグメントＡＩＩＩの内側端から軸線方向の全長さ（１７）の９３％〜９７％、
セグメントＡＶ：
セグメントＡＩＶの内側端からディスク縁部の開始部まで
であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のホイールディスク。
【請求項８】
加工された前記ハブ取り付けフランジ（１１）の材料厚さ（ＭＰ０）に対する、セグメント間の移行点（ＭＰ）における移行領域（１４）の材料厚さ（ＭＰ）は、好ましくは、
移行部ＡＩ／ＡＩＩ        ＝ＭＰＩ            ：５０〜５５％・ＭＰ０、
移行部ＡＩＩ／ＡＩＩＩ           ＝ＭＰＩＩ           ：４５〜５２％・ＭＰ０、
移行部ＡＩＩＩ／ＡＩＶ           ＝ＭＰＩＩＩ         ：４５〜５３％・ＭＰ０、
移行部ＡＩＶ／ＡＶ        ＝ＭＰＩＶ           ：４９〜５４％・ＭＰ０、
移行部ＡＶ／ディスク縁部  ＝ＭＰＶ            ：４０〜５０％・ＭＰ０、
であることを特徴とする請求項７に記載のホイールディスク。
【請求項９】
第２のセグメントの移行点間の全体の材料厚さ（ＭＰＩ、ＭＰＩＩ）は、前記ハブ取り付けフランジの材料厚さＭＰ０の４５％〜５０％の値（ＭＰＩ・ＩＩ）に減少させられることを特徴とする請求項８に記載のホイールディスク。
【請求項１０】
第４のセグメントの材料厚さ（１５）は、前記ハブ取り付けフランジ（１１）の材料厚さ（ＭＰ０）の５５〜６５％であることを特徴とする請求項８または９に記載のホイールディスク
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、本質的に径方向に延びるハブ取り付けフランジと、ホイールリムに結合可能な本質的に円筒形のディスク縁部を有するとともに、ハブ取り付けフランジとディスク縁部との間に延びる移行領域を有する、ディスクホイールのための、特に特定用途車用のディスクホイールのためのホイールディスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、主として特定用途車のために使用されるもののようなディスクホイールは、本質的に２つの成形スチール部品、即ちホイールリムおよびホイールディスクから構成され、ホイールディスクは、リムの内周における本質的に円筒形の包囲ディスク縁部における取り付け領域に溶接される。ホイールディスクの製造は、通常、フローフォーミング成形またはフロー旋削によってフローフォーミング成形装置上で行われ、スチールブランク（フローフォーミングのスチール製の素材）は、スピニングチャックの端面と締め具との間のハブ取り付けフランジの領域にクランプされ、その後ハブ取り付けフランジ上で径方向外方に接し、場合によっては予備成形されている材料が、移行領域の所望の輪郭を得るためにブランク（フローフォーミングの素材）を回転チャックに対して回転させた状態の下でフローフォーミング成形によって加圧、伸長され、ディスク縁部がその端部に形成される。フローフォーミング成形またはフロー旋削によって作られたホイールディスクは、その内側および外側が一様な表面を有し、テクスチャーが良好であり、リムと車両のハブとの間での車両の駆動動作において生じる荷重に耐えることができる。車両ホイールのためのホイールディスクの製造におけるフローフォーミング成形またはフロー旋削のための方法および装置は、例えば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、または特許文献４に記載されたものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】独国特許出願公開第２１５６５５１号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１９６１５６７５号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１９８６０７３２号明細書
【特許文献４】欧州特許第１４７３０９７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、上述の種類のディスクホイールのためのホイールディスクであって、既知のホイールディスク形状と比較して軽量化をもたらすが、他の点では同じまたはより優れた強度特性を有する、ホイールディスクを作成することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、この課題は、上述の種類のホイールディスクであって、前記移行領域が、相互にまたは前記取り付けフランジまたは前記ディスク縁部に入り込む少なくとも５つのセグメント（区分）に更に分割され、各セグメントは、前記ハブ取り付けフランジに近い位置にある外側端と、前記ディスク縁部に近い位置にある内側端とを有し、前記セグメントは、それらの外側端とそれらの内側端との間の長さ方向の少なくとも部分的な領域上に湾曲を有し、隣接するセグメントの湾曲は異なる湾曲の方向を有し、それぞれの前記セグメントは、それらの内側端における前記ホイールディスク回転軸からの半径方向距離が、前記外側端における前記半径方向距離より大きく、前記ホイールディスクは、その移行領域において、異なった厚さであり得る材料厚さを有し、それぞれの外側端における個々のセグメントの材料厚さに対するそれぞれの内側端における前記材料厚さの比、および個々のセグメントの前記半径方向の高さに対する前記ホイールディスクの前記軸線方向のそれぞれの長さの比は、以下のように選択されることを特徴とするホイールディスクによって解決される。
【０００６】
0006639476.tif 000002
【０００７】
本発明の定義は、幾何学的関係に関する以下の仮定に基づいている：
個々のセグメントの両端は、凸領域から凹領域への移行領域における湾曲方向の変化、または湾曲域過程と直線過程との間の移行位置によって決定される。
【０００８】
材料の厚さは、ホイールディスクの外側および内側に対して垂直な寸法として定義される。ホイールディスクの軸線方向のセグメントの長さは、ハブ取り付けフランジの外側またはセグメントの内側端から、次のセグメントの外側端またはディスク縁部の外側端（ハブ取り付けフランジに近い側の端部）までの長さとして測定される。
【０００９】
半径方向のセグメントの高さは、特定のセグメントの外側端と内側端との間の移行領域の外側で毎回測定される。
【００１０】
以下の表に示される幾何学的関係が特に有利であることが分かった：
【００１１】
0006639476.tif 000003
【００１２】
２２．５インチ（５５．８８ｃｍ）の定格直径を有するホイールディスクの場合、これらの厚さおよび長さ対高さ比で、部品の強度を既知の設計のホイールディスクと比較して低減させることなく既知のホイールディスクと比較して約１０％の重量の節約を達成することができる。
【００１３】
第２のセグメントおよび／または第３のセグメントは、セグメントの長さ方向の部分的な領域にわたって延びる湾曲のないサブセグメント（亜区域、亜区分）を有することが設計上有利である。この構成は、そのサブセグメントが、その内側端の外側端に対する材料厚さ比が０．９〜１．２で、長さ対高さ比が１．４〜１．７となるように設計することができる。ハブ取り付けフランジの外端に入り込む第１のセグメントの材料厚さは、好ましくは、ハブ取り付けフランジの領域におけるホイールディスクの材料厚さに対応する。その後第１のセグメントは、ハブ取り付けフランジに連続的に入り込む。その内側端においてディスク縁部に入り込む第５のセグメントの材料厚さは、好ましくは、ディスク縁部の領域におけるホイールディスクの材料厚さに対応する。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態による本発明のホイールディスクは、クランプされたハブ取り付けフランジに隣接する予備成形された周縁領域の伸長の間、金属ブランク、特にスチールブランクのフローフォーミング成形によってフローフォーミング成形装置で製造することができる。しかし、本発明によるホイールディスクを深絞り加工で製造することも可能である。
【００１５】
本発明によるホイールディスクの第４のセグメントは、好ましくは、その内側端と外側端との間に、第４のセグメントの外側端における材料厚さの１．１〜１．３倍の厚さを有する材料肉厚増大部を有する。このような構成では、ホイールディスクにはディスク縁部付近の特に応力のかかる半径方向外側領域に補強しつつ、動的かつ静的に応力の少ない領域を補強しなくても済む。
【００１６】
有利な変形例では、本発明は、ホイールディスクを作製するが、その際には、金属、特にスチールブランクのフローフォーミング成形によってホイールディスクブランクを準備した後、ハブ取り付けフランジが、切断プロセス、特に旋盤加工により加工され、前記移行領域は、前記ハブ取り付けフランジの内側から前記ディスク縁部に接する第５のセグメントの内側端までの測定された全軸方向長さを有し、前記移行領域のセグメントの長さが、
セグメントＡＩ：
ハブ取り付けフランジの内側から軸線方向の全長さの９％〜１２％、
セグメントＡＩＩ：
セグメントＡＩの内側端から軸線方向の全長さの４３％〜４６％、
セグメントＡＩＩＩ：
セグメントＡＩＩの内側端から軸線方向の全長さの７０％〜７５％、
セグメントＡＩＶ：
セグメントＡＩＩＩの内側端から軸線方向の全長さの９３％〜９７％、
セグメントＡＶ：
セグメントＡＩＶの内側端からディスク縁部の開始部まで（＝軸線方向長さの１００％）
である。
【００１７】
そのようなホイールディスクでは、加工された前記ハブ取り付けフランジの材料厚さ（ＭＰ０）に対する、セグメント間の移行点における移行領域の材料厚さは、好ましくは、
移行部ＡＩ／ＡＩＩ            ＝ＭＰＩ            ：５０〜５５％・ＭＰ０、
移行部ＡＩＩ／ＡＩＩＩ        ＝ＭＰＩＩ          ：４５〜５２％・ＭＰ０、
移行部ＡＩＩＩ／ＡＩＶ        ＝ＭＰＩＩＩ        ：４５〜５３％・ＭＰ０、
移行部ＡＩＶ／ＡＶ            ＝ＭＰＩＶ          ：４９〜５４％・ＭＰ０、
移行部ＡＶ／ディスク縁部      ＝ＭＰＶ            ：４０〜５０％・ＭＰ０、
である。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態による本発明のホイールディスクでは、第２のセグメントのその端部間または移行点間の材料厚さを、加工されたハブ取り付けフランジの材料厚さの４５％〜５０％の値に減少させることができる。従って、ハブ取り付けフランジの近傍の応力の弱い部分の移行領域が既知のホイールと比較して薄くなり、材料および重量が節約される。ディスク縁部付近の領域では、第４のセグメントにおける材料の厚さは、ハブ取り付けフランジの材料厚さの５５％〜６５％であることが好ましく、これにより、そこで支配的な大きな応力を考慮することになる。図面および発明を実施するための形態の説明では、本発明の好ましい実施形態を示し、それをより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明によるホイールディスクの上半分の半径方向断面図である。
【図２】本発明にとって適切な幾何学的関係を示すハブ取り付けフランジとディスク縁部との間の移行領域における図１の物体を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
図中、１０は特定用途車のスチールディスクホイールのためのホイールディスクである。その基本レイアウトにおいて、ホイールディスクは既知の設計に従う。それは、本質的に半径方向に延びるハブ取り付けフランジ１１と、本質的に円柱状の（実際にはホイールディスクの軸線１２に向かってわずかに円錐形をなす）ディスク縁部１３（約１．５°の開口角）とを有し、それによりホイールディスクは、ホイールリムの取り付け領域（図示せず）に周知の方式で結合することができる。
【００２１】
ディスク縁部１３とハブ取り付けフランジ１１との間には移行領域１４が延びており、この移行領域は、本発明によれば、相互に、またはハブ取り付けフランジとディスク縁部に入り込む（つらなる）少なくとも５つのセグメントＡＩ〜ＡＶに細分されている。図１では、セグメントＡＩが点ＭＰ０とＭＰ１の間にあり、セグメントＡＩＩが点ＭＰ１とＭＰ２の間にあり、セグメントＡＩＩＩが点ＭＰ２とＭＰ３の間にあり、第４のセグメントＡＩＶが点ＭＰ３とＭＰ４の間にあり、最後に第５のセグメントＡＶが測定点ＭＰ４とＭＰ５の間に存在する。セグメントＡＩ〜ＡＶの各々は、ハブ取り付けフランジ１１に近い位置にある外側端と、ディスク端部に近い位置にある内側端とを有し、外側端と内側端は図面に示す測定点ＭＰに位置する。各セグメントは、少なくとも外側端と内側端との間の長さ方向の少なくとも部分的な領域上に湾曲を有し、これは図１に示すように曲率半径ＲＩ〜ＲＶによって特定される。隣接するセグメントの湾曲が異なる湾曲の方向を有するような構成である。従って、セグメントＡは、ディスク１８の内側から見て測定点ＭＰ０とＭＰＩとの間に凸状の湾曲ＲＩを有するが、湾曲の方向は、測定点ＭＰＩである第２のセグメントの開始点からのより大きい曲率半径ＲＩＩを有する凹状の湾曲とは異なる。曲率半径ＲＩＩを有する部分に隣接する第２のセグメントのサブセグメントＵＡの後に、直線状の即ち湾曲がないサブセグメントがあり、測定点ＭＩＩから第３のセグメントが続き、これは再び凸状の湾曲を有する。測定点ＭＰＩＩＩにおいて、再度セグメントＡＩＶにおける凹状の湾曲への湾曲方向の反転があり、最後にセグメントＡＶが、測定点ＭＰＩＶと測定点ＭＰＶとの間の凸状の湾曲を有する。
【００２２】
すべてのセグメントＡＩ〜ＡＶにおいて、それぞれの内側端のホイールディスク１０の回転軸の軸線１２からの半径方向距離は、ハブ取り付けフランジ１１に近い側に位置するそれらの外側端よりも大きい。移行領域におけるホイールディスクの材料厚さは異なった厚さであり得、２２．５インチ（５５．８８ｃｍ）のリム直径を有する車両ホイールのホイールディスクについて示された好ましいサンプルの実施形態においては、それぞれの外側端における個々のセグメントＡＩ〜ＡＶの材料厚さｄａに対するそれぞれの内側端における材料厚さｄｉの比、および個々のセグメントの半径方向の高さＨｒに対するホイールディスクの軸線方向のそれぞれの長さＬａの比は、以下のように選択される。
【００２３】
0006639476.tif 000004
【００２４】
図示された好ましいサンプルの実施形態のサブセグメントＵＡの材料厚さ比ｄｉｕ／ｄａｕは１．０２〜１．０４であり、即ちディスクの厚さはサブセグメントの外側端と内側端との間でわずかに変化するだけである。第３のセグメントＡＩＩＩにおいても、材料の厚さｄａＩＩＩは、外側端から内側端までにわずかに増加してｄｉＩＩＩとなり、材料厚さ比は１．０１〜１．０３である。セグメントＡＩＶでは、同様に、絶対的に、外側端の厚さｄａＩＶと内側端の厚さｄａＶとの間の過度の厚さの増加は見られず、材料厚さ比ｄｉＩＶ／ｄｉＩＩＩは、ここでは１．０３と１．０５との間であるが、セグメントＡＩＶは、その２つの端部の間に実質的な材料厚さ増加部１５を有し、その厚さは、第４のセグメントＡＩＶの外側端における材料厚さｄａＩＶの１．１〜１．３倍である。この材料厚さ増加部は、ホイールディスクが、例えば、ハブ取り付けフランジのより近くに位置するセグメントよりも、この領域においてより大きな応力を受けるという事実を考慮したものである。
【００２５】
本発明によるホイールディスクは、クランプされたハブ取り付けフランジ１１に隣接する予備成形された周縁領域の伸長の下で、金属製、すなわちスチールブランクのフローフォーミング成形によってフローフォーミング成形装置上で製造することができ、ホイールディスクの仕上げられた状態でのこの周縁領域は次に移行領域とディスク縁部を形成する。個々のセグメントが互いに入り込む図示された測定点の間で、製造中の伸長の過程は本質的に連続的であり、伸長領域における±３％の厚さの公差が現実的である。一般に、スチールブランクのフローフォーミング成形による粗ホイールディスクの製造後のハブ取り付けフランジは、切断プロセス、特に旋盤加工により加工される。全軸線方向長さを、ハブ取り付けフランジ１１の内側１６と、測定点ＭＰＶにおいてディスク縁部に隣接する第５のセグメントＡＶの内側端との間の長さとして定義し、この全軸線方向長さ１７を１００％とすると、セグメントＡＩ〜ＡＶは、以下の部分長ＴＬＩ〜Ｖにわたって延びる：
セグメントＡＩ：
ハブ取り付けフランジの内側から軸線方向の全長さ１７の９％〜１２％、
セグメントＡＩＩ：
セグメントＡＩの内側端から軸線方向の全長さの４３％〜４６％、
セグメントＡＩＩＩ：
セグメントＡＩＩの内側端から軸線方向の全長さの７０％〜７５％、
セグメントＡＩＶ：
セグメントＡＩＩＩの内側端から軸線方向の全長さの９３％〜９７％、
セグメントＡＶ：
セグメントＡＩＶの内側端からディスク縁部の開始部まで（＝軸線方向長さの１００％）。
【００２６】
セグメント間の移行点（測定点）ＭＰにおける材料厚さと加工されたハブ取り付けフランジの材料厚さＭＰ０との比を求めると、セグメントＡＩとセグメントＡＩＩとの間の移行点（測定点ΜＰＩ）における材料厚さは、ハブ取り付けフランジの材料厚さＭＰ０の５０％〜５５％、セグメントＡＩＩからセグメントＡＩＩＩへの移行点（測定点ＭＰＩＩ）における材料厚さは、ハブ取り付けフランジの材料厚さＭＰ０の４５％〜５２％であり、セグメントＡＩＩＩからセグメントＡＩＶへの移行点（測定点ΜＰＩＩＩ）における材料厚さは、ハブ取り付けフランジの材料厚さＭＰ０の４５％〜５３％であり、セグメントＡＩＶからセグメントＡＶへの移行点（測定点ΜＰＩＶ）における材料厚さは、ハブ取り付けフランジの材料厚さＭＰ０の４９％〜５４％であり、セグメントＶとディスク縁部との間の移行点（測定点ΜＰＶ）における材料厚さは、ハブ取り付けフランジの材料厚さＭＰ０の４０％〜５０％である。
【００２７】
第４のセグメントの材料の肉厚の増大部において、材料厚さはハブ取り付けフランジの材料厚さＭＰ０の５５％〜６５％に増加し、一方セグメントＡＩＩの直線領域では、材料厚さはハブ取り付けフランジの材料厚さＭＰ０の４５％〜５０％に減少する。
【００２８】
その移行領域におけるホイールディスクの特別な幾何学的関係により、同じ定格直径およびディスク深さの既知のホイールディスクと比較して、実質的な材料および重量の節約につながり、直径２２．５インチ（５５．８８ｃｍ）のホイールのディスクの場合には約１０％になり得る。
【図１】
0006639476.tif 000006
【図２】
0006639476.tif 000007