(57)【要約】【課題】ホイールの強度を向上させながら、大幅な軽量化が可能な自動車用軽量化ホイールの提供。【解決手段】外側フランジ部２ａ、外側ビードシート部２ｂ、外側サイドウオール部２ｃ、ドロップ部外側Ｒ部２ｈ、ドロップ部、ドロップ部内側Ｒ部２ｉ、内側サイドウオール２ｉ部、内側ビードシート部２ｆ、内側フランジ部２ｇからなるリム２と、リム２のドロップ部２ｄ裏側に嵌合されるディスク立ち上がり部３ａを有するディスク３からなる自動車用ホイールにおいて、リム２のドロップ部２ｄ裏側とディスク立ち上がり部３ａとの嵌合長さを０〜１５ｍｍの範囲に設定し、リム２のドロップ部２ｄ裏側のディスク立ち上がり部３ａと嵌合されていない部分に、肉除去部Ｇを形成して、肉除去部Ｇを形成した部分のリムのドロップ部２ｄの板厚をドロップ部外側Ｒ部２ｈまたはドロップ部内側Ｒ部２ｉの板厚の９０〜４０％にした自動車用軽量化ホイール。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側フランジ部、外側ビードシート部、外側サイドウオール部、ドロップ部外側Ｒ部、ドロップ部、ドロップ部内側Ｒ部、内側サイドウオール部、内側ビードシート部、内側フランジ部を有するリムと、前記リムのドロップ部裏側に嵌合される立ち上がり部を有するディスクと、を有する自動車用ホイールにおいて、前記リムのドロップ部裏側と前記ディスク立ち上がり部との嵌合長さを０〜１５ｍｍの範囲に設定し、前記リムの前記ドロップ部裏側の、前記ディスク立ち上がり部と嵌合されていない部分に肉除去部を形成して、該肉除去部を形成した部分の前記リムのドロップ部の板厚をドロップ部外側Ｒ部またはドロップ部内側Ｒ部の板厚の９０〜４０％にしたことを特徴とする自動車用軽量化ホイール。
【請求項２】
肉除去部を、前記ドロップ部裏側に加えて、外側ビードシート部裏側、外側サイドウール部裏側、内側サイドウオール部裏側、内側ビードシート部裏側の少なくともひとつの部位に形成した請求項１記載の自動車用軽量化ホイール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軽量化効果が高い自動車用ホイールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車用ホイール１は、その基本形状として、図３、図４に示すように、リム２、ディスク３とを有する。
車両に装着した場合に外側から見える方を外側、それと反対側を内側と呼ぶと、リム２は、外側から内側に向かう方向に順に、外側フランジ部２ａ、外側ビードシート部２ｂ、外側サイドウオール部２ｃ、ドロップ部２ｄ、内側サイドウオール部２ｅ、内側ビードシート部２ｆ、内側フランジ部２ｇを、有する。
ディスク３は立ち上がり部３ａを有する。リム２との関連でいえば、立ち上がり部３ａは、リム２のドロップ部２ｄの裏側に嵌合される。図３に示すように、ドロップ部２ｄの裏側と、ディスク３の立ち上がり部３ａの端部３ｅとは、すみ肉溶接４をするか、図４に示すように、スポット溶接４で結合するかによって、組み付けられる。
しかし、従来の自動車用ホイールには、つぎの問題がある。
▲１▼　図５に示すように、リム２は板厚が等厚な平板から成形して製作しているため、成形時の肉やせ、肉太りを除けば、完成された形状の各板厚はほぼ等厚である。本来は各部位の発生応力および要求剛性に応じて各板厚を決定することが望ましいが、現実には最も剛性が要求される部位の板厚に合わせているため、全断面の駄肉量は多く、重くなっている。
▲２▼　リム２とディスク３の溶接結合構造での、リム２とディスク３の嵌合長さＫは経験則から１５ｍｍを超える長さが必要とされてきた。軽量化、材料費の節減をはかるために、ディスク３の立ち上がり部３ａを短くし、リムとの嵌合長さを１５ｍｍよりも短くした形状のものが試されてきたが、いずれも溶接ビード始端部からドロップ部２ｄに亀裂が入り、強度基準を満足できず、現在の強度を維持しての軽量化は難しい。
これらの問題点を解決する方法としては、特開２０００−３３８０１号公報に開示されているように、リムのドロップ部でディスクと溶接接合される部位は、他の部位よりも、半径方向外方に肉がつけられた厚肉部を形成することによって、リムのドロップ部のディスクとの嵌合部をリムの軸方向外方に張り出させ、その結果、ディスクの立ち上がり部を短くし、ホイールを軽量化する方法がある。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３３８０１号公報（図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、リムを部分的に厚肉にするには、熱間圧延で部分的に厚肉化した薄い板材を製作する必要があり、その製作技術、製作費用の点で、実用化が困難である。したがって、強度維持または向上と、軽量化の両方を満足させることが難しい。
本発明の目的は、ホイールの強度を向上させながら、軽量化も可能な自動車用軽量化ホイールを提供することにある。
【０００５】
【問題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明は次の通りである。
（１）　外側フランジ部、外側ビードシート部、外側サイドウオール部、ドロップ部外側Ｒ部、ドロップ部、ドロップ部内側Ｒ部、内側サイドウオール部、内側ビードシート部、内側フランジ部を有するリムと、前記リムのドロップ部裏側に嵌合される立ち上がり部を有するディスクと、を有する自動車用ホイールにおいて、前記リムのドロップ部裏側と前記ディスク立ち上がり部との嵌合長さを０〜１５ｍｍの範囲に設定し、前記リムの前記ドロップ部裏側の、前記ディスク立ち上がり部と嵌合されていない部分に肉除去部を形成して、該肉除去部を形成した部分の前記リムのドロップ部の板厚をドロップ部外側Ｒ部またはドロップ部内側Ｒ部の板厚の９０〜４０％にしたことを特徴とする自動車用軽量化ホイール。
（２）　肉除去部を、前記ドロップ部裏側に加えて、外側ビードシート部裏側、外側サイドウール部裏側、内側サイドウオール部裏側、内側ビードシート部裏側の少なくともひとつの部位に形成した（１）記載の自動車用軽量化ホイール。
【０００６】
上記（１）の自動車用軽量化ホイールでは、リムのドロップ部裏側とディスク立ち上がり部との嵌合長さ、すなわちドロップ部のＲ部のＲの中心位置からリム２の軸方向内側方向の嵌合長さを０〜１５ｍｍの範囲に設定したので、ディスク立ち上がり部長さを短くでき、ディスクを軽量化できる。また、リムのドロップ部裏側のディスク立ち上がり部と嵌合されていない部分に肉除去部を設けて、該肉除去部を設けた部分のドロップ部の板厚をドロップＲ部の板厚の９０〜４０％としたので、リムを軽量化できる。また、リムのドロップ部裏側のディスク立ち上がり部と嵌合されていない部分に肉除去部を設けたので、リムの剛性が低下し、リムのディスクとの溶接部に集中していた応力をリムの他の部分に分散させることができ、リムの溶接部始端部からの亀裂発生を抑制でき、リムの耐久強度を向上できる。これによって、ホイールの軽量化と強度向上を共に達成することができる。
なお、リムの板厚を部分的に変化させるのは、増肉ではなく減肉のため、ロール成形等で容易に行うことができ、増肉に比べてコストアップを抑制できる。
上記（２）の自動車用軽量化ホイールでは、ドロップ部裏側に加えて、外側ビードシート部裏側、外側サイドウール部裏側、内側サイドウオール部裏側、内側ビードシート部裏側の少なくとも一つの部位も減肉させるので、ホイールを（１）に比べて更に軽量化できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明実施例の自動車用軽量化ホイール１を図１〜図２を参照して説明する。そのうち、図１は本発明の第１実施例を示し、図２は本発明の第２実施例を示す。本発明の全実施例に共通する構成部分には本発明の全実施例にわたって同じ符号を付してある。
【０００８】
まず、本発明の実施例にわたって共通する部分（第１実施例）の構成、作用を、図１〜図２を参照して説明する。
本発明の自動車用軽量化ホイールは、スチール製であってもアルミニウム製であってもよい。
【０００９】
本発明の自動車用軽量化ホイール１は、図１に示すように、リム２とディスク３を有する。リム２は、外側フランジ部２ａ、外側ビードシート部２ｂ、外側サイドウオール部２ｃ、ドロップ部外側Ｒ部２ｈ、ドロップ部２ｄ、ドロップ部内側Ｒ部２ｉ、内側サイドウオール部２ｅ、内側ビードシート部２ｆ、内側フランジ部２ｇを有する。各部位の名称中、「外側」とは、ホイールを車両に装着した際、ホイールの幅方向（軸方向）で、車両の外側に近い部位であり、「内側」とは、車両の内側に近い部位を表すために使用している。
【００１０】
従来は、リム２のドロップ部２ｄにディスク３の立ち上がり部３ａを嵌合させドロップ部２ｄとディスク３の立ち上がり部３ａの端部３ｅを隅肉溶接した場合、先に述べたように、溶接ビード４の始端部から亀裂が発生していた。そして、亀裂が発生する原因がその部位に応力が集中し易い構造であることから、溶接部のビード形状の形成改善を主たる対策としてきた。
これに対し、ホイールの全体構造と走行時の変形状況から応力発生原因を分析した結果、リム２とディスク３の立ち上がり部３ａの端部３ｅとの溶接部近傍の、リムドロップ部２ｄの板厚を意識的に減肉し、リム２の剛性を低減させることによって、溶接部始端部への応力集中を他の部位に分散させることができ、ホイールの耐久強度を高めることができることがわかったので、本発明ではそれによっている。
【００１１】
リム２のドロップ部２ｄ裏側の、ディスク３の立ち上がり部３ａと嵌合される部位との、嵌合部Ｋのホイール軸方向長さの範囲は、ドロップ部のＲ部のＲの中心位置からリム２の軸方向内側方向に０〜１５ｍｍの範囲である。この条件によって、ディスクの３の立ち上がり部３ａの長さをこの範囲で短くできるため、ディスク３の重量軽減が可能となる。０〜１５ｍｍとした理由は、０ｍｍ以下、すなわちドロップ部のＲ部のＲの中心位置からリム２の外側にずれるまでディスク３の嵌合長さを小さくした場合は、必要耐久強度を維持することができなかった。また、１５ｍｍよりも嵌合長さが長い場合は従来に比べて軽量化する効果が少ないためである。
【００１２】
リム２の裏側（内周側）の、ディスク３との嵌合部Ｋを除いた部分には、ドロップ部２ｄのＲ部２ｈ、２ｉの板厚に比較して１０〜６０％の範囲の肉除去部Ｇが設けられ、この肉除去部Ｇを設けたリム部分の厚さをドロップ部２ｄのＲ部２ｈ、２ｉの板厚の９０〜４０％に減肉している。すなわち、ドロップ部２ｄのＲ部２ｈ、２ｉの板厚をＴとすると、肉除去の厚さが０．１〜０．６Ｔで、残されたリムドロッブ部厚さが０．９〜０．４Ｔである。
６０％の数値的根拠は、６０％を超えると残されたリムドロッブ部厚さが薄くなり過ぎてドロップ部２ｄの強度を確保することができないためであり、１０％の数値的根拠は、１０％より少ないと減肉の効果が少なくなるからである。
【００１３】
肉除去部Ｇは、リム２の裏側（内周側）に設けられる。その理由は、ビードシート部にも肉除去部Ｇが設けられる場合、タイヤビードとのシールに影響を与えないように裏側に設けられるが、ドロップ２ｄに設けられる肉除去部もビードシート部に設けられる肉除去部と同じリム裏側としておくことにより、ビードシート部に対応する部分とドロップ部に対応する部分にそれぞれ凸部を設けた単一のロールで肉除去部を同時に形成することができるからである。
嵌合部Ｋにはディスク３が嵌合され、立ち上がり部３ａの先端部３ｂとドロップ部２ｄの裏側とは溶接接合される。溶接は、たとえば、炭酸ガス溶接又はアルゴン溶接、アーク溶接である。
【００１４】
上記構成による作用を説明する。
上記の自動車用軽量化ホイールにでは、ドロップ部２ｄの裏側に肉除去部Ｇを設けてドロップ部２ｄを減肉させ、ドロップ部２ｄの剛性を意識的に弱めることによって、ホイール１のリム２とディスク３の溶接部、始端部への応力の集中を他の部分に分散させることができる。その結果、溶接部、始端部からのリム２の亀裂発生を防止することができ、ホイールの耐久強度を向上できる。
また、ドロップ部２ｄの裏側に肉除去部２ｄを設けたため、リム２が軽量化される。さらに、ディスク３の立ち上がり部３ａを短くすることができるため、ディスク３の軽量化も可能となる。
その結果、ホイールを軽量化させることと、ホイールの耐久強度を向上させることの両方を、共に達成することができる。
【００１５】
つぎに、本発明の各実施例を説明する。
本発明の第１実施例の構成、作用は、上記の第１実施例、第２実施例に共通な構成、作用で述べた通りである。
【００１６】
つぎに、本発明の第２実施例について説明する。
本発明の第２実施例が第１実施例と異なるところは、肉除去部Ｇが、第１実施例の肉除去部Ｇの形成箇所であるドロップ部２ｄに加えて、応力に余裕のある外側ビードシート部２ｂの裏側、内側ビードシート部２ｆの裏側、外側サイドウオール部２ｃの裏側、内側サイドウオール部２ｅの裏側、または、場合によっては、外側ビードシート部２ｂと外側サイドウオール部２ｃとをつなぐ外側Ｒ部２ｊに、形成されていることである。それぞれの部位の、肉除去部Ｇの厚さはドロップ部２ｄのＲ部２ｈ、２ｉの板厚の１０〜６０％の範囲にあり、肉除去部Ｇが設けられて減肉されたリム部分の厚さは、ドロップ部２ｄのＲ部２ｈ、２ｉの板厚の９０〜４０％の範囲にある。すなわち、ドロップ部２ｄのＲ部２ｈ、２ｉの板厚をＴとすると、肉除去の厚さが０．１〜０．６Ｔで、残されたリム部厚さが０．９〜０．４Ｔである。
第２実施例の作用は、第１実施例に加えて、リム２の減肉された部分が増加することから、第１実施例に比べて、更なる軽量化が得られることである。
【００１７】
【発明の効果】
請求項１の自動車用軽量化ホイールによれば、リムのドロップ部裏側とディスク立ち上がり部との嵌合長さを０〜１５ｍｍの範囲に設定したので、ディスク立ち上がり部長さを短くでき、ディスクを軽量化できる。また、リムのドロップ部裏側のディスク立ち上がり部と嵌合されていない部分に肉除去部を設けて、該肉除去部を設けた部分のドロップ部の板厚をドロップＲ部の板厚の９０〜４０％としたので、リムを軽量化できる。また、リムのドロップ部裏側のディスク立ち上がり部と嵌合されていない部分に肉除去部を設けたので、リムの剛性が低下し、リムのディスクとの溶接部に集中していた応力をリムの他の部分に分散させることができ、リムの溶接部始端部からの亀裂発生を抑制でき、リムの耐久強度を向上できる。これによって、ホイールの軽量化と強度向上を共に達成することができる。
請求項２の自動車用軽量化ホイールによれば、ドロップ部裏側に加えて、外側ビードシート部裏側、外側サイドウール部裏側、内側サイドウオール部裏側、内側ビードシート部裏側の少なくとも一つの部位も減肉させるので、ドロップ部だけを減肉させる場合よりも更にホイールを軽量化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例の自動車用軽量化ホイールの断面図である。
【図２】本発明の第２実施例の自動車用軽量化ホイールの断面図である。
【図３】従来の自動車用ホイール（リムとディスクが全周溶接）の断面図である。
【図４】従来の自動車用ホイール（リムとディスクがスポット溶接）の断面図である。
【図５】従来のディスクホイールの亀裂発生箇所を示す断面図である。
【符号の説明】
１　　ホイール
２　　リム
２ａ　外側フランジ部
２ｂ　外側ビードシート部
２ｃ　外側サイドウオール部
２ｄ　ドロップ部
２ｅ　内側サイドウオール部
２ｆ　内側ビードシート部
２ｇ　内側フランジ部
２ｈ　ドロップ部外側Ｒ部
２ｉ　ドロップ部内側Ｒ部
３　　ディスク
３ａ　立ち上がり部
３ｂ　端部
４　　溶接ビード
Ｇ　　肉除去部
Ｋ　　嵌合部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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