(57)【要約】【課題】  スポーク部の両端から押し湯を効かせる鋳造方案に最適な、高強度でかつ軽量化した車両用ホイールを提供するものであり、特に回転曲げに強い形状を提供する。【解決手段】  スポーク部とスポーク部間に形成される窓部を有するディスク部、並びにリム部からなる車両用ホイールにおいて、前記スポーク部の裏面側には、鋳抜き部と、窓部側のリブが形成され、かつ前記リブの輪郭は鋳抜き部側に向う凸形状を有することを特徴とする車両用ホイールとする。スポーク部の幅が広いものは、スポーク部の裏面には径方向に沿った中央リブが設けることが好ましい。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スポーク部とスポーク部間に形成される窓部を有するディスク部、並びにリム部からなる車両用ホイールにおいて、
前記スポーク部の裏面側には、鋳抜き部と、窓部側のリブが形成され、かつ前記リブの輪郭は鋳抜き部側に向う凸形状を有することを特徴とする車両用ホイール。
【請求項２】
スポーク部とスポーク部間に形成される窓部を有するディスク部、並びにリム部からなる車両用ホイールにおいて、
前記スポーク部の裏面側には、鋳抜き部と、窓部側のリブが形成され、かつ前記リブは変曲点を持つ輪郭を有することを特徴とする車両用ホイール。
【請求項３】
前記リブは、最も薄い部分におけるリブの幅ｗ１が５〜１０ｍｍであり、かつ前記変曲点の位置におけるリブの幅ｗ２との関係が１．５≦ｗ２／ｗ１≦２．３の範囲にあることを特徴とする請求項２に記載の車両用ホイール。
【請求項４】
前記スポーク部の径に垂直な断面は略Ｃ字型形状であり、かつ前記スポーク部の周方向の幅をＷ、径方向の長さをＬとすると、前記スポーク部の形状が０．１≦Ｗ／Ｌ＜０．７となることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両用ホイール。
【請求項５】
前記スポーク部の裏面には径方向に沿った中央リブが設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の車両用ホイール。
【請求項６】
前記スポーク部の周方向の幅をＷ、径方向の長さをＬとすると、前記スポーク部の形状が０．７≦Ｗ／Ｌ≦１．３となることを特徴とする請求項５に記載の車両用ホイール。
【請求項７】
前記鋳抜き部の底部の肉厚が６ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の車両用ホイール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶湯の湯流れ性、指向性凝固性能を考慮し、軽量かつ強度低下の無い一体的に低圧鋳造した軽合金製の車両用ホイールであり、特に回転曲げ試験に対する機械的強度に優れた軽合金製の車両用ホイールに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のロードホイールには種々の材質、構造のものがあるが、自動車の軽量化及び外観や意匠性の向上を目的として、アルミホイールに代表される車両用ホイールを装着する比率が増大している。この車両用ホイールは、通常低圧鋳造法で製造されることが多い。即ち、低圧鋳造法では、溶湯が金型キャビティ内に低速で充填されるので、ガスの巻込み及び酸化物の発生が他の鋳造法に比べて極力抑制される。
【０００３】
一般に軽合金製ホイール１０は図８に示すように、ボルトとナットにより車軸に取付けられる厚肉のハブ固定部１１、スポーク部１３、および窓部１２からなるディスク部１４と、タイヤが取着される薄肉のリム部１５から構成されている。
この場合、ハブ固定部１１及びリム部１５は車体やタイヤとの取回しの点から大幅な形状変更はできないので、スポーク部１３を薄肉化するなど、ハブ固定部１１以外のディスク部の形状変更による軽量化が行われているが、一体鋳造の場合、湯流れ性や指向性凝固性能を考慮する必要があるので大幅な軽量化は極めて困難である。
【０００４】
例えば特許文献１には、ホイールのセンター側ほど太くしたスポーク部をもつ車両用ホイールが開示されている。この効果として路面に接するタイヤに隣接して加振部となるリム部側より支持基部となるハブボルトに歪エネルギーを効率よく伝達して各スポーク部の面倒れを防止できるので、最軽量のホイールで、かつ低コストに車内振動および騒音の発生を防止できることが記載されている。
また、特許文献２には、スポーク部の裏側に巾方向に中リブを設け、かつスポークの両端部に飾り穴リブを設けたスポーク部の形状が記載されている。鋳造後にフライス加工によりこの形状にすることで、鋳造欠陥がなく軽量化を実現することができるとしている。
これらの形状最適化はノウハウの塊であり、鋳造方案毎によって最適形状が異なる。このようなことから最も一般的に行われるスポーク部の最適形状化は図３に示す斜線部分の肉厚（天井肉厚）ｔや、端部のリブの肉厚を一律に増減させるものである。
【特許文献１】特開２００２−２９３１０１号公報（第３頁左欄１４行目〜３６行目、図１）
【特許文献２】特開２０００−２５５２０２号公報（第３頁右欄１１行目〜３８行目、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、これらの設計変更だけで最適化を極めることは難しく、当業者といえどもどのような設計理念を基にスポーク形状を形成すべきか、どの形状を目安に設計を行って行くか不明確な部分があった。特に近年の車両用ホイールの大型、軽量化に伴い、低圧鋳造における鋳造方案では湯口の設置数を増やし、溶湯の湯流れ性を向上させる傾向にある。その中でスポーク部の湯流れ性は重要であり、スポーク部の両端から押し湯を効かせる湯口設計・鋳造方案を用いた場合に最適な金型キャビティの形状設計はさらに検討の余地があった。
従って、本発明の目的は、スポーク部の両端から押し湯を効かせる鋳造方案に最適な、高強度でかつ軽量化した車両用ホイールを提供するものであり、特に回転曲げに強い形状を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは解析結果の積み重ねから、スポーク部の裏面に形成するリブの幅を外周側と内周側で変え、かつ、このリブを変曲点を持った特定形状にすることで（１）軽量化、（２）湯流れ性、（３）指向性凝固性能、の全てに優れた鋳造方案を確立できることを知見し、本発明に至った。
つまり、本発明は、スポーク部とスポーク部間に形成される窓部を有するディスク部、並びにリム部からなる車両用ホイールであり、前記スポーク部の裏面側には、鋳抜き部とその鋳抜き部の窓部側に形成されるリブとが形成され、かつ前記リブの輪郭は鋳抜き部側に向う凸形状を有するものである。
【０００７】
このリブの形状は、別の言い方をすれば、略３次元関数のグラフに示されるような変曲点を持つ輪郭を有するものである。本発明のスポーク部形状にすることにより、（１）軽量化、（２）湯流れ性、（３）指向性凝固性能、の全てに優れた鋳造方案を確立できることが解析の結果判明した。
【０００８】
勿論全てのホイールに本発明を適用することが好適な結果を産むとは限らない。例えばスポークの幅が細いものであれば、本発明のようなスポーク部形状とするより鋳抜き部の全く無い形状の方が鋳造方案として好ましいこともある。意匠面の形状、必要強度にもよるが、本発明を適用するに好ましい車両用ホイールとは、図２に示すように、スポーク部の裏側の窓部側に形成されるリブ１が、最も薄い部分での幅ｗ１が５〜１０ｍｍであり、かつこのｗ１と前記変曲点の位置でのリブ部の幅ｗ２との関係が１．５≦ｗ２／ｗ１≦２．３の範囲にあるものである。ｗ２／ｗ１が１．５未満であると従来のリブ形状に対して本発明の効果である軽量化効果が小さくなってしまう。また、ｗ２／ｗ１が２．３を超えると従来のリブ形状と比較して湯流れ性、指向性凝固性能が悪化するか前記と同様に軽量化が果せない。さらに好ましくは１．６≦ｗ２／ｗ１≦２．１の範囲である。ここで変曲点の位置とは、車両用ホイールの裏側図面（ディスク部裏側を軸方向に見た図面）を想定した際、リブの鋳抜き部側の輪郭に現れ、かつリム側から最初の変曲点を指すものとする。ここで、鋳抜き部とは、リブ部の上端面よりも凹んでいる部分を指すものとする。ショットブラストなどを行うことも有るが、通常は鋳肌の状態である。一方リブはディスク部の裏側の上端面が旋盤加工されているものが多い。輪郭は例えばこの旋盤加工された面と鋳抜き部の鋳肌の面の境界によるものである。リブの裏側の上端面に加工が施されていなくても視覚的に認識は可能である。
【０００９】
また、図１に示すようにスポーク部の径に垂直な断面は略Ｃ字型形状であるもの、つまり後述する中央リブを設けないスポーク部であった場合、スポーク部の周方向の幅をＷ、径方向の長さをＬとすると、前記スポーク部の形状が０．１≦Ｗ／Ｌ＜０．７であるものに適用することが好ましい。幅の細いスポーク部に適用する際には、中央リブを設けず、本願発明のリブだけ適用したスポーク部とすることで（１）軽量化、（２）湯流れ性、（３）指向性凝固性能、の全てに優れた鋳造方案を確立できる。
本発明者らの検討によれば、Ｗ／Ｌが０．７以上となると、リブも一律に厚くしていく必要があり、後述する中央リブを設けるスポーク部形状のほうが、同じホイール重量でもスポーク部の機械的強度を高くできる。また、Ｗ／Ｌが０．１未満のスポーク部の幅が細いものであると、鋳抜き部自体を形成しないスポーク部形状とした方が強度的に好ましいものとなる。
この０．１≦Ｗ／Ｌ≦０．７となる一般的な車両用ホイールとは、スポーク部の本数が９〜１４本、スポークの幅は最小部分で２５ｍｍ以上であり、ホイール径がビードシート部で１６インチ以上のものに最も適用されている。
ここでスポーク部の幅とは図１に示すように、一方の窓部から他方の窓部までの距離Ｗであり、最も狭い部分とする。またスポーク部の長さとは径方向の長さであり、図１に示すように窓が形成される回転軸側の径からリム側の径までの長さＬとする。
【００１０】
スポーク部の周方向の幅をＷ、径方向の長さをＬとすると、前記スポーク部の形状が０．７≦Ｗ／Ｌ≦１．３のものでは、図４、図５に示すように、スポーク部の径に垂直な断面は略Ｅ字型形状であるもの、つまり、スポークの裏面には径方向に沿った中央リブが設けられているものが好ましい。
この０．７≦Ｗ／Ｌ≦１．３となる一般的な車両用ホイールとは、スポーク部の本数が３〜８本、スポークの幅は最小部分で６５ｍｍ以上であり、ホイール径がビードシート部で１６インチ以上のものに最も適用されている。
中央リブの輪郭形状はストレートなものでよいが、曲部を設けるなど、適宜最適化することも可能である。この中央リブを設けることで回転曲げ試験に対する機械的強度だけでなく、１３度衝撃試験に対する機械的強度を向上させることができる。また、中央リブを設けた重量の増加分以上に両端のリブ幅を狭くすることができ、同じ機械的強度でありながら軽量化した車両用ホイールを製造することができる。
また、アルミ溶湯は厚肉のリブキャビティ内は流れやすいものの、薄い天井部分は冷えて固まりやすく、溶湯が流れにくい。そのため、中央リブを設けて鋳抜き部の天井部分を分割し、薄い天井部分の面積を小さくすることで、不廻りが発生しにくいスポーク部キャビティ形状とすることができ、鋳造性を向上させることができる。
【００１１】
また、天井肉厚が薄いスポーク部であると、１３度衝撃試験に対する機械的強度が不足がちになることがわかっている。スポーク部の天井肉厚が６ｍｍ以下である車両用ホイールに適用することが効果を最大限得る上で好ましい。６ｍｍ以下であっても、１３度衝撃試験に対する機械的強度を持った車両用ホイールを製品重量を抑えたまま製造することができる。６ｍｍ超であると１３度衝撃試験に対する機械的強度がこの天井肉厚のところで補強されるため、従来のリブ形状と比較して機械的強度が期待されるほど向上しない。また、６ｍｍ超であれば、重量が増えてはしまうが、従来のようなほぼまっすぐな輪郭を持つリブでも湯流れ性、指向性凝固性能は充分満足させることが可能である。
また特に湯流れ性を考慮すると、鋳抜き部の内周側の底部が、４０〜６０ｍｍの曲率Ｒを有することが好ましい。曲率Ｒが４０ｍｍ未満であると天井肉厚の薄い部分が長くなり過ぎ、湯流れ性が悪くなるだけでなく、内周側のリブを厚くしても強度的に要求される数値を満足し難い。逆に６０ｍｍ超であると、意匠面側の形状は完全に顧客からの指定で変更できないために、駄肉部が多くなり、本発明の目的である軽量化が困難となる。
【００１２】
天井肉厚を薄くすることが軽量化につながる。そのための好ましい鋳造方案として、スポークの両端部から押し湯を効かせる鋳造方案が好適である。この鋳造方案としては、たとえばリムから溶湯を入れ、かつディスク部の中心に押し湯機能を持たせたサイドゲート方案や、リム部とディスク部の中心に湯口を設けたマルチゲート方案等がある。特にマルチゲート方案ではこの押し湯効果が大きく、本発明の鋳造方案として好ましい。ホイールの断面の金属組織（デンドライト相）を観察し、このデンドライト相の２次アームの間隔を測定することで判別可能である。
【００１３】
本発明においてはＪＩＳに定めるＡＣ４Ｃ，またはＡＣ４ＣＨ材相当のアルミ合金材料を用いて鋳造を行っている。例えばＣｕ０．２０質量％以下、Ｓｉ６．５〜７．５質量％以下、Ｍｇ０．２５〜０．４５質量％以下、Ｚｎ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｐｂ，Ｓｎ，Ｃｒは不純物であり総量は０．８質量％以下、残部Ａｌとなる組成のアルミ合金材料が用いられる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、スポーク部の裏面側には鋳抜き部と窓部側に形成されるリブが形成され、かつこのリブの輪郭を鋳抜き部側に向う凸形状とすることで、（１）軽量化、（２）湯流れ性、（３）指向性凝固性能、の全てに優れた鋳造方案を確立できる。これにより、高強度でかつ軽量化した車両用ホイール、特に回転曲げに強い形状をもつ車両用ホイールを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に本発明を実施例によって具体的に説明するが、これら実施例により本発明が限定されるものではない。
本発明における解析の手法は以下の手順にて行った。まず解析モデルとして３次元のホイール形状を３次元ＣＡＤで作成する。意匠面の形状は、主に顧客であるカーメーカなどから指定されるものであり、通常ホイールメーカでは変更できない。ホイールメーカ側は、意匠面の裏側の鋳抜き形状やリブ形状を最適化することで、良好な鋳造性と機械的強度の仕様を満たし且つ軽量なホイールをカーメーカなどに供給する。
【００１６】
スポーク裏側の鋳抜き部の設計手順としては、まず意匠面の形状に沿ってスポークが一律な厚みとなるように、鋳抜き部形状を設計する。この射抜き部形状を初期形状とし、強度解析を実施する。強度解析はホイールの代表的な強度試験方法である１３度衝撃試験、回転曲げ疲労試験などを想定した解析であり、手法としては有限要素法、境界要素法等の公知の手段が用いられる。
次に強度解析により得られた結果を画面上で視覚化し、さらにリム、スポークなどホイール各部位に作用している応力を確認する。応力が許容値を超えている場合は、強度に余裕を持たせるために部分的に応力集中が発生する部分の肉厚を厚くするように肉盗み形状を変更する。また、各部位での応力が許容値よりも十分に低い場合は、軽量化のために肉厚を薄くするように、肉盗み形状の変更を行う。
【００１７】
このようにして、各部位の応力値を許容値以下にしつつ軽量になるよう、（１）意匠面裏側の鋳抜き部形状を変更、（２）強度解析の実施、（３）解析結果の判定、を繰り返す。これらを効率よく行うためには、技術者の経験を基にした作業が不可欠である。
車両用ホイールの代表的な強度試験方法として、１３度衝撃試験や回転曲げ試験がある。これらの強度試験をクリアするため、従来は通常の当業者であれば意匠面に沿って一律な肉厚を製造し、そのスポーク端部の肉厚を変えることにより対処していた。実施例に記載するスポーク部の両端から指向性凝固を行う鋳造方案のものは溶湯の湯流れ性が良いため、従来よりもスポーク部の薄肉化が可能である。さらにスポーク部が幅広のものでは、スポーク部の鋳抜き部の中央に径方向に凸形状の中央リブが備えられた形状にすることにより、強度と鋳造性を確保しつつ軽量化できることが、発明者等の膨大な解析検討の結果わかっている。
【００１８】
（実施例１）
図１のスポーク部の裏面形状を持つ車両用ホイールの３次元データを作成した。図２にリブ１の輪郭が略３次関数形状となる部分の拡大図を示す。但し、図２では、リブ１の輪郭が従来と異なることを示すために、輪郭の極率を大きくしている。実際のリブ１の形状は図１に示すものである。リブ１の輪郭５は、従来の単純な丸みをもつ形状ではなく、鋳抜き部側に向ってＲｂを半径とするカーブを持ち、その少し下の部分では逆の方向に向かってＲａを半径とするカーブを持っている。このカーブの方向が反対となる場所が変曲点３となり、全体として略３次関数的な輪郭を形成している。
この実施例におけるスポーク部の幅Ｗは９３．５ｍｍ、スポーク部の長さＬは９０．５ｍｍである。この形状は顧客から要求されたものであり、ホイールメーカ側では変更できない寸法である。よってこのＬ，Ｗ及び意匠面の凹凸形状に沿って、最適な天井肉厚を考慮して解析を繰り返した。
その結果、最もリブの細い部分の幅ｗ１は１２．５ｍｍ、変曲点でのリブの幅ｗ２は１９．０ｍｍとし、天井肉厚ｔが５ｍｍと薄い車両用ホイールを得ることができた。径方向に切ったスポーク部の断面図（図１のＡ−Ａ矢視図）を図３に示す。
この形状による車両用ホイールの１３度衝撃試験、回転曲げ試験の各々に対する解析を行ったところ、両者とも顧客要求を満足する機械的強度が得られた。また、この形状での車両用ホイールの製品重量を計算したところ、１７インチのサイズで９．６０ｋｇと軽い形状であることが解かった。さらに、後に詳述する比較例１の車両用ホイールと比較して、回転曲げ試験の強度解析を行った結果では、スポーク部にかかる最大応力は１６％も低くなっていることが確認できた。
また、湯口をリム部キャビティに設け、ディスク部中央に押湯手段を設けた鋳造方案、および湯口をリム部キャビティとディスク部中央に設けた鋳造方案を仮定した溶湯の湯流れ解析においても良好な鋳造設計であることが確認できている。ディスク部中央にのみ湯口を設けたセンターゲート方案で同様の湯流れ解析を行っても、スポーク部の断面積が小さすぎるため、インナーリムにまで溶湯を充填させることは生産上困難である。
【００１９】
（比較例１）
図６に示すスポーク部の裏側形状を持つ車両用ホイールの強度解析を行った。リブの鋳抜き側の輪郭形状が変曲点を持たず、鋳抜き部の輪郭が常に外側に膨らんだ凸の形状となっている。
この比較例におけるスポーク部の幅Ｗは９３．５ｍｍ、スポーク部の長さＬは９０．５ｍｍと実施例１と同じであり、意匠面の形状も実施例１と同様である。このＬ，Ｗ及び意匠面の凹凸形状に沿って、リブの最も細い部分と厚い部分との比率や、全体的な太さを変更して最適なリブ形状を設計した。
まず、リブの最も薄い部分を１２．５ｍｍ、厚い部分を１９．０ｍｍ、天井肉厚を５ｍｍとし、軽量化を重視した設計を行った。このリブ形状とした場合は、車両用ホイールの製品重量は９．５１ｋｇとなり非常に軽いものが製造できる。但し、これは回転曲げ試験に対する顧客要求仕様に対して限界に近い形状である。しかしながら、リブの厚さを厚くしていっても回転曲げ試験に対する機械的強度の向上はほとんどなく、製品重量だけが増大する傾向にあり、このリブ形状のまま設計変更を進めても軽量かつ機械的強度が高く、かつ鋳造性のよい車両用ホイールの設計はできないとの確証を得た。
【００２０】
（実施例２）
図１の車両用ホイールをさらに軽量・機械的強度の向上を図るため、図４のスポーク裏面形状を持つ車両用ホイールの強度解析を実施した。図４のスポーク部の裏面形状を持つ車両用ホイールの３次元データを作成した。リブ１の輪郭５は、従来の単純な丸みをもつ形状ではなく、鋳抜き部側に向ってカーブを持ち、その少し下の部分では逆の方向に向かってカーブを有する形状である。このカーブの方向が反対となる場所が変曲点３となり、全体として略３次関数的な輪郭を形成している。
また、実施例１と異なり、スポーク部裏面の中央には中央リブ４を形成し、鋳抜き部２が実質的に１つのスポークに対して左右に２分割されるスポーク部３３とした。
この実施例におけるスポーク部の幅Ｗは９３．５ｍｍ、スポーク部の長さＬは９０．５ｍｍである。この形状は顧客から要求されたものであり、ホイールメーカ側では変更できない寸法である。よってこのＬ，Ｗ及び意匠面の凹凸形状に沿って、最適な天井肉厚を考慮して解析を繰り返した。
その結果、リブ１の最も細い部分ｗ１は８．６ｍｍ、変極点でのリブの厚さｗ２は１５．５ｍｍ、中央リブ４の幅を１２．０ｍｍとすることで、図３に示す天井肉厚ｔが５ｍｍと薄い車両用ホイールを得た。
前記の形状による１３度衝撃試験、回転曲げ試験の各々に対する解析を行ったところ、両者とも顧客要求を満足する強度特性が得られた。さらに、実施例１の車両用ホイールと全く同じ製品重量でありながら、１３度衝撃試験を行った解析結果では、部位にかかる最大応力値は実施例１のものと比較して５％も低くなっていることが確認された。
また、鋳造性の面から見てみると、アルミ溶湯は厚肉部であるリブは流れやすいものの、薄い天井部分は冷え固まりやすいために流れにくくなっている。そのため、実施例１及び比較例１は薄い天井部分の幅が広く、アルミ溶湯の不廻りが発生しやすい形状になっている。しかし、本実施例では中央リブがあるために薄い天井部分が分割され、全体的な面積が狭く、不廻りが発生しにくい形状となっており、鋳造性では有利である。さらに、中央リブは補強の役割も果たしており、両端のリブ幅を減らすことが出来る。このことから、本実施例は実施例１と比べて鋳造性、強度、軽量化に有利であることが解る。
また、湯口をリム部キャビティに設け、ディスク部中央に押湯手段を設けた鋳造方案、および湯口をリム部キャビティとディスク部中央に設けた鋳造方案を仮定した溶湯の湯流れ解析においても良好な鋳造設計であることが確認できている。
【００２１】
（実施例３）
スポーク部の幅Ｗが４２．７ｍｍ、スポーク部の長さＬが９０．５ｍｍのスポーク形状を持つ車両用ホイールの強度解析を実施した。Ｗ／Ｌは０．４７と実施例１および２よりも幅の狭いスポーク部形状である。実施例１と同様に鋳抜き部の外周輪郭が全体に渡って外側に凸の曲線ではなく、窓側の中心部よりの部分で内側に向って凹んでいる形状とした。その少し上の部分では他の部分と同様に外側に向って凸形状を持っている形状とした。この凸部と凹部の間が変曲点３となる。
さらに、スポーク部の中央には中央リブを形成し、鋳抜き部が実質的に１つのスポークに対して左右に２分割されるスポーク部形状とした。
その結果、最もリブの細い部分ｗ１は６ｍｍ、変曲点でのリブの厚さｗ２は１２ｍｍとすることで、天井肉厚ｔが５ｍｍと薄い車両用ホイールを得た。
この形状による１３度衝撃試験、回転曲げ試験の各々に対する解析を行ったところ、両方の強度試験において顧客要求を満足する機械的強度が得られた。比較として、リブの鋳抜き側の輪郭形状がすべて凹んだ従来形状とした以外は同じスポーク部形状の車両用ホイールの強度解析を実施した。その結果、ほぼ同重量でありながら、１３度衝撃試験を行った強度解析では部位にかかる最大応力値が従来形状のものより４％低くなった。幅が狭いホイールに中央リブを設けた場合、従来方案と比較して軽量化は困難であるが、機械的強度を向上できることが確認できた。
また、湯口をリム部キャビティに設け、ディスク部中央に押湯手段を設けた鋳造方案、および湯口をリム部キャビティとディスク部中央に設けた鋳造方案を仮定した溶湯の湯流れ解析においても良好な鋳造設計であることが確認できている。
【００２２】
（実施例４）
図６のスポーク裏面形状を持つ車両用ホイールの強度解析を実施した。リブ１の輪郭５は、従来の単純な丸みをもつ形状ではなく、鋳抜き部側に向ってカーブを持ち、その少し下の部分では逆の方向に向かってカーブを有する形状である。このカーブの方向が反対となる場所が変曲点３となり、全体として略３次関数的な輪郭を形成している。
この実施例におけるスポーク部の幅Ｗは５６．７ｍｍ、スポーク部の長さＬは１００．５ｍｍである。この形状は顧客から要求されたものであり、ホイールメーカ側では変更できない寸法である。よってこのＬ，Ｗ及び意匠面の凹凸形状に沿って、最適な天井肉厚を考慮して解析を繰り返した。
その結果、リブ１の最も細い部分ｗ１は７．１ｍｍ、変極点でのリブの厚さｗ２は１２．６ｍｍとすることで、天井肉厚ｔが５ｍｍの車両用ホイールを得た。この形状による１３度衝撃試験、回転曲げ試験の各々に対する解析を行ったところ、両者とも顧客要求を満足する強度特性が得られた。
比較として、リブの鋳抜き側の輪郭形状がすべて凹んだ従来形状とした以外は同じスポーク部形状の車両用ホイールの強度解析を実施した。その結果、従来方案のリブ形状を持つ車両用ホイールで製造したものより２．７ｇ軽量化したものであるにも係わらず、スポーク部にかかる最大応力値は、従来方案の車両用ホイールに比べて１２％も低くなることが確認できた。
また、湯口をリム部キャビティに設け、ディスク部中央に押湯手段を設けた鋳造方案、および湯口をリム部キャビティとディスク部中央に設けた鋳造方案を仮定した溶湯の湯流れ解析においても良好な鋳造設計であることが確認できている。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の車両用ホイール形状を示す図である。
【図２】リブ（鋳抜き部）の輪郭と変曲点を説明する図である。
【図３】図１のＡ−Ａ矢視図である。
【図４】本発明の別の車両用ホイール形状を示す図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ矢視図である。
【図６】本発明の別の車両用ホイール形状を示す図である。
【図７】従来の車両用ホイール形状を示す図である。
【図８】ホイールの形状を説明する図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  リブ、２  鋳抜き部、３  変曲点、４  中央リブ，５  輪郭、１０  車両用ホイール、１１  ハブ固定部、１２  窓部、１３  スポーク部、１４  ディスク部、１５  リム部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005008142.tif 000005
【図４】
2005008142.tif 000006
【図５】
2005008142.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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