(57)【要約】【課題】ハブボルト挿通孔回りの変形、特に挫屈してしまうことを防止することが出来るアルミニュームで製造された自動車用ホイールの提供。【解決手段】アルミニューム製の自動車用ホイールにおいて、ディスク（２）取付用のボルト孔（４）がインサート（４０、４０２〜４０７）に形成されており、該インサート（４０、４０２〜４０７）はアルミニュームと別素材で構成されており、ディスク（２）を構成するアルミニューム（鋳造アルミニューム、鍛造アルミニューム）に摩擦圧接により接合されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軽合金製の自動車用ホイールの製造方法において、ディスク（２）取付用のボルト孔（４）がインサート（４０、４０１〜４０７）に形成されており、該インサート（４０、４０１〜４０７）はディスク（２）の素材とは別素材で構成されており、前記ディスク（２）を構成する軽合金に摩擦圧接により接合されており、前記インサート（４０、４０１〜４０７）を前記ディスク（２）に摩擦圧接したときに、相対する各部の締め代（λ）が、前記ディスク（２）の板厚方向の位置で異なっていることを特徴とする自動車用ホイールの製造方法。
【請求項２】
インサート（４０）をディスク（２）に摩擦圧接した後におけるインサート（４０）の外周面（４０Ｓ）の傾斜角度（θｓ）は、インサート（４０）をディスク（２）に摩擦圧接する前におけるインサート接合用孔（４０ＢＡ）の内壁面の傾斜角度（θｈ）よりも大きい形状である請求項１の製造方法。
【請求項３】
インサート（４０）をディスク（２）に摩擦圧接した後におけるインサート（４０）の外周面（４０Ｓ）の傾斜角度（θｓ）は、インサート（４０１）をディスク（２）に摩擦圧接する前におけるインサート接合用孔（４０ＢＡ）の内壁面の傾斜角度（θｈ）よりも小さい形状である請求項１の製造方法。
【請求項４】
インサート（４０２）における摩擦圧接の際に圧入する側の縁部にはフランジ（４０ｆ）が設けられている請求項１〜３の何れか１項の製造方法。
【請求項５】
前記インサート（４０３）は、前記ディスク（２）に摩擦圧接したときに、相対する各部の締め代の内、フランジ（４０ｆ）が設けられている側と反対側の端部における締め代（λ２）が、フランジ（４０ｆ）が設けられている側の端部における締め代（λ１）よりも大きくなる様に構成されている請求項４の製造方法。
【請求項６】
前記ディスク（２）のインサート接合用孔（４０ＢＡ）は、インサート（４０４）を摩擦圧接したときに、相対する各部の締め代の内、フランジ（４０ｆ）が設けられている側と反対側の端部における締め代（λ２）が、フランジ（４０ｆ）が設けられている側の端部における締め代（λ１）よりも大きくなる様に形成されている請求項４の製造方法。
【請求項７】
インサート（４０５〜４０７）の外周面（４０Ｓ）には、半径方向寸法が大きい部分（４０ｓｍ）と、半径方向寸法が小さい部分（４０ｓｖ）とが形成されている請求項１〜４の何れか１項の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、軽合金（主としてアルミニューム合金）の鋳造又は鍛造で製造される自動車用ホイールの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用ホイールは、従来は、鋼製ホイールが主であった。
車両の軽量化や、車両のばね下質量、即ち懸架装置に取り付く車軸及びホイールの質量の軽量化による乗り心地及び運動性能の向上のため、そして、デザイン上の自由度が高い等の理由によって、近年、自動車用ホイールは、鋼製ホイールからアルミニューム製ホイールへの転換が進んでいる。
【０００３】
アルミニューム製ホイールには、鋳造アルミホイールと、鍛造アルミホイールがある。
図１３において、鋳造アルミニューム製の大型車両用ホイール１のカットモデルを立体的に示す。
アルミホイールは、鋼製ホイールに対して軽量であり、また、熱伝導率が優れていると言う利点を有している。
図１３において、鋳造アルミホイールにおける熱伝導率が優れていると言う利点を活かして、符号１５で示すフィン、或いは同図の符号１７で示すリブを形成することにより、ホイール１に組込まれるタイヤや、ホイール１内に配置される図示しないブレーキやハブベアリングにおける空冷効果を向上することが出来る。また、鋳造アルミホイールは、デザインの自由度が高い。
【０００４】
ところで、アルミニュームは、鉄に比較してヤング率が低く、変形し易い。換言すれば、アルミニュームは、鉄や鋼に比較して、いわゆる「強度」が低い。
そのため、アルミニューム製ホイールは、鋼製ホイールに比較して、厚さ寸法を大きくし、或いは、断面形状や加工を工夫して、変形を防止する必要がある。
【０００５】
アルミニュームで製造された自動車用ホイールは、鋼製のホイールに比較して軟らかく、変形し易い。特に、ディスク取付用ボルト孔周辺の領域（ホイールディスクのハブボルト取り付け部）は、ハブボルトの締め付け力と、ハブボルトに作用する外力が過大になると変形し易い（凹み易い）。
【０００６】
図１４は、大型車両の車軸側のハブへ一般的なアルミニューム製ホイールを取り付けた状態を示している。
図１４において、ハブ１００のフランジ１０２には、複数（例えば８個所）のディスク取付用ボルト孔（ハブボルト取付孔）１０３が形成されている。
ハブボルト取付孔１０３には、フランジ１０２の（図１４における）下方の面１０２ａ側からハブボルトＢが挿入されている。
【０００７】
ハブボルト取付孔１０３に挿入されたハブボルトＢは、ホイール１のディスク２に形成されたハブボルト挿通孔４を貫通している。そして、ディスク２の車両外側（図１４における上方）の面２ａから、ホイールナットＮが、ハブボルトＢに螺合している。
【０００８】
ホイールナットＮは、ホイール１と接する側の端部外周が、球面Ｎｒに形成されている。球面Ｎｒは、図１４の下方へ凸状に形成されている。
ホイール１のハブボルト挿通孔４には、ディスク２の表裏２面２ａ、２ｂの近傍個所に、凹状の球面座４ｒが形成されている。凹状の球面座４ｒは、ホイールナットＮの凸状の球面Ｎｒと相補形状となっている。
ホイールナットＮを締め込むことによって、ホイールナットＮの球面座Ｎｒとハブボルト挿通孔４の球面座４ｒとは、係合して密着する。
【０００９】
ここで、ホイールナットＮの締め込みは、例えば、圧縮空気によって駆動されるナットランナー等によって行われる。ナットランナーによる締め込みは、緩みを防止するために、締め付けトルクを過大にする傾向がある。
係る過大な締め付けトルクに加え、締め付け完了間際には、衝撃トルクが加わるので、アルミニュームの球面座４ｒが変形してしまうという問題が存在する。
【００１０】
また、車両は、長年に亘り、タイヤ交換を繰り返す。そしてタイヤ交換時には、ホイールはハブから取り外され、再びハブに取り付けられる。その様なタイヤ交換を繰り返すことにより、アルミホイール１のハブボルト挿通孔４における球面座４ｒは変形してしまう。
かかる変形の発生は、重要保安部品であるホイールにおいて、看過できない問題である。
【００１１】
そのような問題に対処するために、ハブボルト挿通孔周辺の領域（ディスクのハブ取り付け部）に対して、従来より、種々の強度対策が施されている。
その様な強度対策としては、例えば、アルミホイールのハブボルト挿通孔周辺の領域に対するバニシング加工、ショットピーニング加工等、素材表面の密度を高める処理がある。
しかし、母材であるアルミニュームの強度自体が低いので、係る加工を行っても、締め付けトルクが過大の場合には、アルミホイール１のハブボルト挿通孔４（図１４）の周辺部、例えば球面座４ｒの変形を防止することは困難であった。
【００１２】
その他の技術として、成形した第１次成形部品の一部を、成形型のキャビティ内の溶湯が最も遅く凝固する個所近傍に押し付けて、第１次成形品と第２次成形品との密着性を向上する技術が提案されている（特許文献１）。
しかし、係る従来技術は、ハブボルト挿通孔周辺の変形という上述した従来技術の問題点を解決するものではない。
【特許文献１】特開２００５−８１３７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、アルミニュームで製造された自動車用ホイールであって、ハブボルト挿通孔回り（ディスクのハブ取り付け部）の変形を防止することが出来る自動車用ホイールの提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の自動車用ホイール（１）の製造方法は、軽合金製の自動車用ホイールの製造方法において、ディスク（２）取付用のボルト孔（４）がインサート（４０、４０１〜４０７）に形成されており、該インサート（４０、４０１〜４０７）はディスク（２）の素材（軽合金。例えば鋳造アルミニューム、鍛造アルミニューム）とは別素材（例えば鋼鉄系材料）で構成されており、前記ディスク（２）を構成する軽合金に摩擦圧接により接合されており、前記インサート（４０、４０１〜４０７）を前記ディスク（２）に摩擦圧接したときに、相対する各部の締め代（λ）が、前記ディスク（２）の板厚方向の位置で異なっていることを特徴としている（請求項１）。
ここで、インサート（４０、４０１〜４０７）は、例えばステンレス鋼（ＳＵＳ）、機械構造用炭素鋼（Ｓ４０Ｃ〜Ｓ５５Ｃ）、一般構造用炭素鋼（ＳＴＫ４００〜ＳＴＫ５４０）、一般棒鋼（ＳＳ４００）で構成されるのが好ましい。
【００１５】
本発明において、インサート（４０）をディスク（２）に摩擦圧接した後におけるインサート（４０）の外周面（４０Ｓ）の傾斜角度（θｓ）は、インサート（４０）をディスク（２）に摩擦圧接する前におけるインサート接合用孔（４０ＢＡ）の内壁面の傾斜角度（θｈ）よりも大きい形状であるのが好ましい（請求項２：図３、図４）。
ここで、「インサート（４０）の外周面（４０Ｓ）の傾斜角度（θｓ）」とは、「インサート（４０）の傾斜した外周面（４０Ｓ）のディスク平面（２ｆｒ）に対する傾き角（θｓ）」であり、「インサート接合用孔（４０ＢＡ）の内壁面の傾斜角度（θｈ）」とは、「インサート接合用の傾斜した孔（４０ＢＡ）の内壁面のディスク平面（２ｆｒ）に対する傾き角（θｈ）」である。
【００１６】
また本発明において、インサート（４０）をディスク（２）に摩擦圧接した後におけるインサート（４０）の外周面（４０Ｓ）の傾斜角度（θｓ）は、インサート（４０１）をディスク（２）に摩擦圧接する前におけるインサート接合用孔（４０ＢＡ）の内壁面の傾斜角度（θｈ）よりも小さい形状であるのが好ましい（請求項３：図５、図６）。
【００１７】
そして本発明において、インサート（４０２）における摩擦圧接の際に圧入する側の縁部にはフランジ（４０ｆ）が設けられているのが好ましい（請求項４：図７）。
【００１８】
さらに本発明において、前記インサート（４０３）は、前記ディスク（２）に摩擦圧接したときに、相対する各部の締め代の内、フランジ（４０ｆ）が設けられている側と反対側の端部における締め代（λ２）が、フランジ（４０ｆ）が設けられている側の端部における締め代（λ１）よりも大きくなる様に構成されているのが好ましい（請求項５：図８）。
換言すれば、前記インサート（４０３）の外周面（４０Ｓ）の傾斜角度（θｓ）は、フランジ（４０ｆ）が設けられている側の傾斜角度（θｓ１）に対して、フランジ（４０ｆ）が設けられている側と反対側の傾斜角度（θｓ２）が大きくなる様に構成することが出来る。
【００１９】
或いは前記ディスク（２）のインサート接合用孔（４０ＢＡ）は、インサート（４０４）を摩擦圧接したときに、相対する各部の締め代の内、フランジ（４０ｆ）が設けられている側と反対側の端部における締め代（λ２）が、フランジ（４０ｆ）が設けられている側の端部における締め代（λ１）よりも大きくなる様に形成されているのが好ましい（請求項６：図９）。
換言すれば、ディスク（２）に摩擦圧接する前におけるインサート接合用孔（４０ＢＡ）の内壁面の傾斜角度（θｈ）は、フランジ（４０ｆ）が設けられている側の傾斜角度（θｈ１）に対して、フランジ（４０ｆ）が設けられている側と反対側の傾斜角度（θｈ２）が小さくなる様に構成することが出来る。
【００２０】
そして本発明において、インサート（４０５〜４０７）の外周面（４０Ｓ）には、半径方向寸法が大きい部分（４０ｓｍ：いわゆる「山」）と、半径方向寸法が小さい部分（４０ｓｖ：いわゆる「谷」）とが形成されているのが好ましい（請求項７：図１０〜図１２）。
ここで、いわゆる「山」（４０ｓｍ）の数と「谷」（４０ｓｖ）の数を複数個ずつ設けても良い（図１２）。
または、インサート（４０６）の外周面（４０Ｓ）に、半径方向寸法が小さい部分（４０ｓｖ：いわゆる「谷」）を１個所形成しても良い（図１１）。この場合、ディスク(２)の厚さ方向の両端部（図１１では上下両端部）が、半径方向寸法が大きい部分（４０ｓｍ：いわゆる「山」）である。
【発明の効果】
【００２１】
上述する構成を具備する本発明によれば、例えば鋼鉄系材料（例えばＳＵＳ、Ｓ４０Ｃ〜Ｓ５５Ｃ、ＳＴＫ４００〜ＳＴＫ５４０、ＳＳ４００）で構成されたインサート（４０、４０１〜４０７）は、ホイール本体よりも高強度であり、当該インサート（４０、４０１〜４０７）にディスク取付用のボルト孔（４）が設けられている。そのため、ナットの締め付けトルクが強大である場合にも、インサート（４０、４０１〜４０７）は鋳造アルミニュームまたは鍛造アルミニュームに比較して変形し難く、長年に亘り、タイヤ交換等を繰り返してもナットの座面等のボルト孔（４）周辺が「いびつ」になることは防止される。
【００２２】
そして、アルミニューム鋳造或いはアルミニューム鍛造により形成された自動車用ホイールにおける各種メリット、すなわち、デザインの自由度が高いというメリット（特に鋳造アルミニューム）、軽量であるメリット（鉄製ホイールよりも優れている点）、特に鋳造アルミホイールはフィンやリブが形成し易く、熱伝導率が良好であることも手伝って、ホイール全体の空冷効果が良好であるメリット（鉄製ホイールよりも優れている点）等のメリットを損なうこと無く、そのようなメリットを十分に享受することが出来る。
【００２３】
これに加えて本発明によれば、ディスク（２）取付用のボルト孔（４）が基材であるアルミニュームよりも強度の高い材質のインサート（４０、４０１〜４０７）で形成されるため、ボルト孔（４）周辺領域の強度が十分に得られる。その結果、アルミホイール（１）のディスク（２）の厚さ方向寸法を、低減することも可能になる。
【００２４】
そして本発明によれば、インサート（４０、４０１〜４０７）はディスク（２）を構成する軽合金（例えばアルミニューム合金）に摩擦圧接により接合されているので、インサート（４０、４０１〜４０７）をディスク（２）内に鋳くるむ場合に比較して、製作が容易となる。
【００２５】
本発明において、インサート（４０）をディスク（２）に摩擦圧接した後におけるインサート（４０）の外周面（４０Ｓ）の傾斜角度（θｓ）と、インサート（４０）をディスク（２）に摩擦圧接する前におけるインサート接合用孔（４０ＢＡ）の内壁面の傾斜角度（θｈ）とが異なる様に適宜設定することにより（請求項２、請求項３）、ディスク（２）の厚さ寸法を大きくしなくても、インサート（４０）を摩擦圧接することが可能である。インサート（４０）の外周面（４０Ｓ）の傾斜角度（θｓ）と、インサート接合用孔（４０ＢＡ）の内壁面の傾斜角度（θｈ）とが等しい場合には、押し付け圧力が不足するため、ディスク（２）の板厚方向寸法を大きくして（ディスク２の厚みをアップして）、不足する押し付け圧力を補わなければならない。それに対して、本発明では、インサート（４０）の外周面（４０Ｓ）の傾斜角度（θｓ）と、インサート接合用孔（４０ＢＡ）の内壁面の傾斜角度（θｈ）とを異なる角度に設定し、押し付け圧力が増大しているので、ディスク（２）の板厚方向寸法を大きくして、押し付け圧力の不足を補う必要が無い。
そして本発明によれば、摩擦圧接されることにより、インサート（４０）がディスク（２）の材料（母材）であるアルミニュームを押しのけるように圧入され、ディスク（２）と一体的に接合するので、インサート（４０）がディスク（２）に対して強固に接合される。
さらに、摩擦圧接に必要な傾斜角度を大きく取らなくても、接合強度を大きくすることが出来る。
【００２６】
本発明において、インサート（４０２）における摩擦圧接した側（図７では上方）の縁部にフランジ（４０ｆ）を設ければ（請求項４）、インサート（４０２）とディスク（２）との接合をさらに強固にすると共に、インサート（４０２）がディスク（２）から抜け出してしまう（剥離する）ことが防止される。
【００２７】
さらに本発明において、インサート（４０３、４０４）の外周面（４０Ｓ）において、その傾斜角度（θｓ）が途中で変化して、インサート（４０３、４０４）をディスク（２）に摩擦圧接する前におけるインサート接合用孔の内壁面の傾斜角度（θｈ）と異なる様に構成された領域を設ければ(請求項５、請求項６)、インサート（４０３、４０４）がディスク（２）の材料を押しのけて圧入する領域（締め代λ）が大きくなり、インサート（４０３、４０４）がディスク（２）に接合する力がさらに大きくなる。
【００２８】
これに加えて、インサート（４０５〜４０７）の外周面（４０Ｓ）に、半径方向寸法が大きい部分（４０ｓｍ：いわゆる「山」）と、半径方向寸法が小さい部分（４０ｓｖ：いわゆる「谷」）とが形成されていれば（請求項７：図１０〜図１２）、摩擦圧接に必要な傾斜角度（θｓ）を小さく取らなくても、接合強度を大きくすることが出来ると共に、前記傾斜角度（θｓ）とは逆方向に傾斜した傾斜角度をインサート（４０）の外周面（４０Ｓ）に形成することが出来る。
従って、フランジ（４０ｆ）を設けなくても（図１２）、インサート（４０７）がディスク（２）から抜け出してしまう（剥離する）ことが防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
先ず、図１〜図４を参照して第１実施形態について説明する。
【００３０】
図１は、第１実施形態に係るアルミホイール１の１／４の部分を正面から見た状態を示している。図１におけるＡ１−Ｏ−Ａ２断面が、図２に示されている。図１において、符号Ｃｐは、ハブボルト挿通孔４及びインサート４０が配列されているピッチサークルである。
図１、図２において、アルミホイール（ホイール）１は傾斜部１Ｔ（図２）を有しており、ディスク２と図示しないリムとは傾斜部１Ｔにより接続されている。
ディスク２と傾斜部１Ｔは、以下で詳述するインサート４０の部分を除き、鋳造アルミニュームまたは鍛造アルミニュームを素材（母材）としている。
なお、図２では、傾斜部1Ｔの任意の点Ｐを通過する断面Ｌｃよりも、左側の領域が省略された状態で示されている。
【００３１】
図１及び図２において、ディスク２の中心部の領域にはハブ嵌合孔３が形成されている。ハブ嵌合孔３には、図示しない車軸のハブの先端が嵌め込まれる。
ハブ嵌合孔３の周辺近傍の領域であって、ハブボルト挿通孔４を含む領域には、複数の円環形状のインサート４０が、摩擦圧接によりディスク２へ接合されている。ここで、インサート４０をディスク２へ摩擦圧接する詳細については、図３以下を参照して後述する。また、ハブボルト挿通孔４の構成についても、図３以下の断面図を参照して後述する。
【００３２】
図２で示す様に、ディスク２の表面（ホイール１が凸状に突出した面。図２では右側の面）２ａと、表面２ａの反対側に位置する裏面２ｂ（図２では左側の面）とにおいて、インサート４０における半径方向内方端部には、球面座４ｒが形成されている。
そして、表面２ａ側の球面座４ｒと、裏面２ｂ側の球面座４ｒとが、ストレート孔４ｓで貫通する様な形状で、ハブボルト挿通孔４が構成されている。
【００３３】
インサート４０の材料としては、ディスク２を形成する母材（例えばアルミウム）に対して十分に硬く、且つ、耐食性が良好な材料であるステンレス鋼（ＳＵＳ）が好ましい。
また、機械構造用炭素鋼（Ｓ４０Ｃ〜Ｓ５５Ｃ）、一般構造用炭素鋼（ＳＴＫ４００〜ＳＴＫ５４０）、一般棒鋼（ＳＳ４００）等をインサートの材料として用いても良い。
【００３４】
図２において、ディスク２表面に露出している円環状部分であるインサート４０の厚さ寸法（図２における左右方向寸法）は、ディスク２の厚さ寸法Ｔ２と同一である。
また図２において、インサート４０とディスク２との境界が、符号４０Ｂで示されている。
【００３５】
ハブボルト挿通孔４及びインサート４０の詳細が、図３で示されている。
図３において、インサート４０を摩擦圧接する前のディスク２では、インサート接合用の孔は、その内壁面が符号４０ＢＡで示される位置である。
これに対して、インサート４０を摩擦圧接した後のディスク２では、インサート接合用の孔４０ＢＡの内壁面と、インサート４０の外周面４０Ｓとの境界が、符号４０Ｂで示されている。
インサート４０の外周面４０Ｓにおける傾斜角度は、図３において符号「θｓ」で示されている。そして、インサート４０を摩擦圧接する前におけるインサート接合用孔４０ＢＡの内壁面の傾斜角度は、図３において符号「θｈ」で示されている。
【００３６】
ここで、「傾斜角度θｓ」は、インサート４０の傾斜した外周面４０Ｓのディスク平面２ｆｒに対する傾き角である。そして「傾斜角度θｈ」は、インサート接合用の傾斜した孔４０ＢＡの内壁面のディスク平面２ｆｒに対する傾き角である。
図３において、インサート４０の外周面４０Ｓにおける傾斜角度θｓは、インサート４０を摩擦圧接する前におけるインサート接合用孔４０ＢＡの内壁面の傾斜角度θｈよりも大きい。すなわち、
θｓ＞θｈ
となっている。
【００３７】
この様に設定することにより、図３の符号「λ（締め代）」で示す個所の分だけ、インサート４０がディスク２の材料（母材）を押しのけるように圧入され、ディスク２の材料と一体的に接合する。その結果、インサート４０がディスク２に対して、強固に接合される。
そして、ディスク２の厚さ寸法が大きくなくても、インサート４０が十分な強度で摩擦圧接される。
さらに、摩擦圧接に必要な傾斜角度θｓを小さく取らなくても、接合強度を大きくすることが出来る。インサート４０の傾斜角度θｓと、インサート接合用孔４０ＢＡの傾斜角度θｈとが等しい場合には、押し付け圧力が不足するため、ディスク２の板厚方向寸法を大きくして、不足する押し付け圧力を補わなければならないのに対して、上述した様に傾斜角度θｓ＞傾斜角度θｈとすれば、押し付け圧力が増大し、ディスク（２）の板厚方向寸法を大きくして、押し付け圧力の不足を補う必要が無くなるのである。
【００３８】
インサート４０をディスク２に摩擦圧接する態様について、図４を参照して説明する。
インサート４０をディスク２に摩擦圧接する時に、そのインサート４０（鋼製）における棒状部材Ｒ（鋼製）は、図４において点線で示す様に、中空に構成されている。
【００３９】
摩擦圧接を行うに当っては、棒状部材Ｒを押し込む側と反対側（図４では下方）に治具Ｄを設置して、棒状部材Ｒを高速回転させながら押し込む。その際に、治具Ｄは、ディスク２のハブ嵌合孔３等を利用して、位置合わせ（芯合わせ）をする作用を奏する。
治具Ｄは、棒状部材Ｒの先端の受容部が凹み部分Ｄｕを有して構成されている。凹み部分Ｄｕは、摩擦圧接時にインサート接合用孔４０ＢＡ及びインサート４０から発生する金属粉の逃げ空間を構成している。
治具Ｄ（図４における下方）にはガス抜き用の穴Ｈｇが形成されており、穴Ｈｇを介して摩擦圧切の際に発生した高圧気体が逃げるようになっている。
【００４０】
図４は、摩擦圧接により、中空の棒状部分Ｒがディスク２のインサート接合用孔４０ＢＡに圧入されて、ディスク２の材料と一体化した状態が示されている。
係る状態から、図４において符号Ｃ１、Ｃ２で示す仮想線に沿って、中空の棒状部分Ｒを切断する。切断後、ディスク２の材料と一体化した鋼材が、インサート４０としてディスク２内に残存する。
その後、インサート４０の半径方向内方の軸方向端部（図３、図４の上下方向端部）を切削加工或いは研削加工して、球面座４ｒを形成する。
【００４１】
図１〜図４の第１実施形態によれば、インサート４０はステンレス鋼（ＳＵＳ）、機械構造用炭素鋼（Ｓ４０Ｃ〜Ｓ５５Ｃ）、一般構造用炭素鋼（ＳＴＫ４００〜ＳＴＫ５４０）、一般棒鋼（ＳＳ４００）等により構成されている。
基材である鋳造アルミニュームまたは鍛造アルミニュームに比較して、インサート４０は硬く、強度が高いので、ナットの締め付けトルクが強大であっても、変形し難い。
そのため、長年に亘って、タイヤ交換等によりハブの着脱を繰り返しても、球面座４ｒ（図２、図３）の変形は防止される。
また、インサート４０にハブボルト挿通孔４が形成されており、ハブボルト挿通孔４周辺領域はインサート４０で構成されることになるので、ハブボルト挿通孔４周辺領域の強度が十分に得られ、タイヤ交換等によりハブ着脱を繰り返しても、挿通孔４の変形や挫屈が回避できる。
その結果、従来のアルミニュームホイール（鋳造アルミニュームホイールまたは鍛造アルミニュームホイール）に比較して、ホイール１の厚さ方向寸法を、低減することも可能になる。
【００４２】
このように、図１〜図４の第１実施形態によれば、アルミニュームの鋳造または鍛造により形成された自動車用ホイールにおける前述の種々の問題点を解消することが出来る。
そして、アルミニュームの鋳造または鍛造により形成された自動車用ホイールにおける各種メリット、すなわち、鋼製ホイールよりも軽量であるメリット、鉄製ホイールよりも熱伝導率が良好であり、鋳造アルミニュームホイールでは、フィン（或いは、リブ）形状による空冷効果が良好であるというメリットや、デザインの自由度が高いと言うメリットを損なわずに、十分に享受することが出来る。
【００４３】
さらに第１実施形態では、インサート４０の外周面４０Ｓにおける傾斜角度θｓが、インサート４０を摩擦圧接する前におけるインサート接合用孔４０ＢＡの内壁面の傾斜角度θｈよりも大きい（θｓ＞θｈ）ので、図３の符号「λ（締め代）」で示す個所の分だけ、インサート４０がディスク２の材料（母材）を押しのけるように圧入される。インサート４０圧入の際にディスク２の母材を押しのける抵抗は、インサート４０を押し込む側と反対側（図３の下方）に行くにしたがって徐々に小さくなるが、これを補償する様に、第１実施形態では、締め代λがインサート４０を押し込む側と反対側に行くにしたがって大きくなっているので、ディスク２の材料と一体的に接合する。その結果、大きな外力に対しても、インサート４０がディスク２から剥離して外れてしまうことが防止される。
【００４４】
ここで、第１実施形態では、インサート４０の外周面における傾斜角度θｓと、インサート接合用孔の内壁面の傾斜角度θｈとは、共にインサートを摩擦圧接する側（図３、図４における上方）の径が大きく、その反対側（図３、図４における下方）が小さくなるような傾斜が設けられている。そのため、図３、図４において上方から下方へ向かう外力によって、インサート４０がディスク２から剥離して、図３、図４における下方へ抜けてしまうことはない。
そして明確には図示されていないが、θｓ及びθｈの数値を適宜設定することにより、或いは好適な締め代を設定することにより、図３、図４において下方から上方へ向かう外力に対しても、インサート４０がディスク２から、図３、図４における上方へ剥離して抜けてしまうのを防止できる。
【００４５】
次に、図５、図６を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。なお、図１、図２で示す構成については、第１実施形態とその他の実施形態では共通である。
図５において、第２実施形態に係るインサート４０１では、その外周面４０Ｓにおける傾斜角度θｓが、インサート４０１を摩擦圧接する前におけるインサート接合用孔４０ＢＡの内壁面の傾斜角度θｈよりも小さくなっている。すなわち、  θｓ＜θｈ  となっている。
【００４６】
θｓ＜θｈ  とすることにより、第２実施形態における締め代（インサート４０１がディスク２の材料を押しのけるように圧入され、ディスク２の材料と一体的に接合する領域）は、図５において符号「λ（締め代）」で示す様に、インサート４０１を摩擦圧接する側（図５、図６の上方）の領域が大きくなるように形成される。
【００４７】
図６では、摩擦圧接により、中空の棒状部分ＲＡがディスク２のインサート接合用孔４０ＢＡに圧入されて、ディスク２の材料と一体化した状態が示されている。
図５で説明した締め代λの形状の相違に起因して、図６で示す棒状部分ＲＡは、ディスク２に摩擦接合された部分の形状が、図５で示す形状とは異なっている。
ここで図５の形状は、インサート４０の外周面における傾斜角度θｓが小さくとれる様なスペースがある場合に、好適である。
図５、図６で示す第２実施形態におけるその他の構成及び作用効果は、図１〜図４の第１実施形態と同様である。
【００４８】
なお、図示の実施形態(特に図３〜図６)において、説明の便宜のため、傾斜角度θｓ、θｈおよび締め代λは、実際の数値とは異なり、ディフォルメして表現されていることを付記する。
【００４９】
次に、図７を参照して、本発明の第３実施形態について説明する。
図７において、第３実施形態に係るインサート４０２では、図１〜図４の第１実施形態に対して、インサート４０２に、フランジ４０ｆが設けられている。
【００５０】
図７で示す第３実施形態のインサート４０２では、ディスク２のインサート打ち込み側の面２ｆ側にフランジ４０ｆが設けられている。
係るフランジ４０ｆを設けることにより、図７において上方から下方に向かう外力がインサート４０２に負荷されたとしても、インサート４０２が図７の下方へ抜け出してしまうことが防止される。
図７において上方から下方に向かう外力がインサート４０２に負荷されても、フランジ４０ｆがディスク２に当接する部分が抵抗するからである。
【００５１】
第３実施形態においてもインサート４０２の外周面における傾斜角度θｓと、インサート接合用孔４０ＢＡの内壁面の傾斜角度θｈとは、共に図７における上方の半径方向寸法が大きく、図７における下方の半径方向寸法が小さくなるような傾斜角が設けられている。そのため、図７において上方から下方へ向かう外力によって、インサート４０２がディスク２から抜けてしまうことはない。
そしてθｓ及びθｈの数値を適宜設定することにより、或いは好適な締め代λを設定することにより、図７において下方から上方へ向かう外力が作用しても、ディスク２からインサート４０２が図７の上方へ抜けてしまうことが防止できる。
【００５２】
図７において、フランジ４０ｆの周縁部４０ｆｄにも、図７の上下方向について傾斜を設けることが可能である。
フランジ４０ｆの周縁部４０ｆｄに傾斜を設ければ、傾斜を設けない場合に比較して、インサート４０２を摩擦圧接する際に、軸中心或いはインサート接合用孔との芯合わせが容易且つ正確に行われる。そのため、摩擦圧接されたインサート４０２とディスク２との間に、隙間が形成されるのが防止できる。
なお、フランジ４０ｆの周縁部４０ｆｄに傾斜を設けないことも可能である。
【００５３】
図７で示す第３実施形態におけるその他の構成及び作用効果は、図１〜図６の実施形態と同様である。
【００５４】
次に、図８を参照して、本発明の第４実施形態について説明する。図１〜図７の実施形態では、インサート４０、４０１、４０２の外周面における傾斜角度θｓの数値は単一である。
これに対して、図８の第４実施形態では、フランジ４０ｆから離隔した側（図８では下側）の領域におけるインサート４０３の外周面４０Ｓにおける傾斜角度θｓ２と、フランジ４０ｆ側（図８では上側）の領域におけるインサート４０３の外周面における傾斜角度θｓ１とが異なっている。
【００５５】
より詳細には、フランジ４０ｆ側（図８では上側）の領域におけるインサート４０３の外周面４０Ｓにおける傾斜角度θｓ１は、インサート４０３を摩擦圧接する前におけるインサート接合用孔４０ＢＡの内壁面の傾斜角度θｈと同一である。ただし、傾斜角度θｈと傾斜角度θｓ１とが同一である必要は無く、傾斜角度θｈが傾斜角度θｓ１より小さくても良いし、傾斜角度θｈが傾斜角度θｓ１より大きくても良い。
フランジ４０ｆから離隔した側（図８では下側）の領域におけるインサート４０３の外周面４０Ｓにおける傾斜角度θｓ２は、傾斜角度θｈ（図８ではθｓ１に等しい）よりも大きく、例えば９０°に設定されている。
すなわち、  θｈ＝θｓ１＜θｓ２＝９０°  となっている。
ここで、θｓ２＝９０°の場合は、フランジ４０ｆ側の領域におけるインサート４０３の外周面４０Ｓは、いわゆる「円筒」となっている。なお、傾斜角度θｓ２は９０°以上でも、９０°以下でも良い。
【００５６】
図８において、インサート４０３の外周面４０Ｓで傾斜角度がθｓ１とθｓ２とで変化する境界部分が、符号Ｂｃで示されている。
図８において、インサート４０３の境界Ｂｃより下方の領域では、  θｈ＜θｓ２  となっているので、締め代λの内、フランジ４５が設けられている側と反対側における締め代λ２がフランジ４０ｆが設けられている側の端部における締め代λ１よりも大きくなり、図１、図２の第１実施形態及び図７の第３実施形態と同様に、インサート４０３がディスク２の材料（母材）をより多く押しのけるように高い接触圧力で圧入され且つディスク２の材料と一体的に接合する。その結果、インサート４０３がディスク２から外れてしまうことが防止される。
【００５７】
図８で示す第４実施形態におけるその他の構成及び作用効果は、図１〜図７の実施形態と同様である。
【００５８】
次に、図９を参照して、本発明の第５実施形態について説明する。
図９の第５実施形態では、インサート４０４の外周面４０Ｓにおける傾斜角度θｓは一定であるが、インサート４０４を摩擦圧接する前におけるインサート接合用孔の内壁面４０ＢＡの傾斜角度θｈ１、θｈ２が、境界Ｂｄで変化している。
すなわち、インサート４０４を摩擦圧接する前におけるインサート接合用孔４０ＢＡは、その内壁面において、フランジ４０ｆから離隔した側（図９では下側）の領域における傾斜角度θｈ２と、フランジ４０ｆ側（図９では上側）の領域における傾斜角度θｈ１とが異なっている。
【００５９】
より詳細には、インサート４０４を摩擦圧接する前におけるインサート接合用孔４０ＢＡの内壁面は、フランジ４０ｆ側（図９では上側）の領域における傾斜角度θｈ１は、インサート４０４の外周面４０Ｓにおける傾斜角度θｓと同一である。ただし、傾斜角度θｈ１と傾斜角度θｓとが同一である必要は無く、傾斜角度θｈ１が傾斜角度θｓより小さくても良いし、傾斜角度θｈ１が傾斜角度θｓより大きくても良い。
フランジ４０ｆから離隔した側（図９では下側）の領域における傾斜角度θｈ２は、インサート４０４の外周面における傾斜角度θｓよりも小さく設定されている。
すなわち、  θｓ＝θｈ１＞θｈ２  となっている。
【００６０】
図９において、インサート４０４の境界Ｂｄより下方の領域では、  θｓ＞θｈ２  となっているので、締め代λの内、フランジ４５が設けられている側と反対側における締め代λ２がフランジ４０ｆが設けられている側の端部における締め代λ１よりも大きくなり、図１〜図８の実施形態と同様に、インサート４０４がディスク２の材料（母材）をより多く押しのけるように高い接触圧力で圧入され、ディスク２の材料と一体的に接合する。その結果、インサート４０４がディスク２から外れてしまうことが防止される。
【００６１】
図９で示す第５実施形態におけるその他の構成及び作用効果は、図１〜図８の実施形態と同様である。
【００６２】
次に、図１０を参照して、本発明の第６実施形態について説明する。
図１０の第６実施形態では、インサート４０５の外周面４０Ｓには、半径方向寸法が大きい部分（いわゆる「山」）４０ｓｍと、半径方向寸法が小さい部分（いわゆる「谷」）４０ｓｖとが、鉛直方向について２個所ずつ形成されている。
図１０において、インサート４０５の境界４０ｓｖより下方の領域では、インサート４０５の傾斜角度θｓ３とインサート接合用孔４０ＢＡの傾斜角度θｈ３は、θｓ３＞θｈ３となっているので、図１〜図９の実施形態と同様に、インサート４０５がディスク２の材料（母材）をより大きく押しのけるように高い接触圧力で圧入され、ディスク２の材料と一体的に接合して、「締め代」λを構成する。その結果、インサート４０５がディスク２から外れてしまうことが防止される。
【００６３】
図１０において、谷４０ｓｖから下方の山４０ｓｍに向かう部分は、「逆向きの傾斜」を構成している。図１０において、「逆向きの傾斜」部分は２個所形成されている。
図１０において、インサート４０５を摩擦接合する前におけるインサート接合用孔４０ＢＡの内壁面は円筒形状になっているが、適切な締め代を設けるのであれば、インサート接合用孔４０ＢＡの内壁面を傾斜して形成しても良い。そして、インサート接合用孔４０ＢＡの内壁面における係る傾斜は、押し込み側（図１０では上方）に開いている傾斜に限る必要は無く、押し込み側とは反対側（図１０では下方）に開いた傾斜であっても良い。押し込み側とは反対側（図１０では下方）に開いた傾斜の場合には、ディスク２の材料（母材）が流動して塑性変形する。
なお、押し込み側とは反対側（図１０では下方）に向かって極端に開いていると、インサート４０５との間に隙間を生じてしまう恐れがあるので、好ましくない。
【００６４】
図１０では、「山」４０ｓｍと「谷」４０ｓｖとは湾曲面で構成されているが、当該「山」４０ｓｍと「谷」４０ｓｖとを湾曲面ではなく角（或いは段部）で構成することが可能である。
【００６５】
図１０において、インサート４０５を下方から上方に押圧する外力が作用しても、谷４０ｓｖから下方の山４０ｓｍにおける「逆向きの傾斜」部分が、係る外力に抵抗する。そのため、インサート４０５がディスク２から図１０の上方へ抜け出てしまうことが防止される。
一方、谷４０ｓｖからその上方の山４０ｓｍまでの傾斜部分は、図１０において上方から下方に押圧する外力が作用した際に、当該外力に抵抗して、インサート４０５がディスク２から図１０の下方へ抜け出るのを防止している。
図１０の第６実施形態におけるその他の構成及び作用効果は、図１〜図９の実施形態と同様である。
【００６６】
次に、図１１を参照して、本発明の第７実施形態について説明する。
図１０の第６実施形態では山４０ｓｍが２個所と谷４０ｓｖが２個所ずつ形成され、図１０の下方から上方へ向かう外力に抵抗する「逆向きの傾斜」部分も２個所に形成されている。
それに対して図１１の第７実施形態では、インサート４０６の外周面４０Ｓには、半径方向寸法が大きい部分（いわゆる「山」）４０ｓｍが２個所と、半径方向寸法が小さい部分（いわゆる「谷」）４０ｓｖが、１個所形成されている。
そして、谷４０ｓｖとその下方の山４０ｓｍとで形成される「逆向きの傾斜」部分は、１個所設けられている。
【００６７】
図１１において、インサート４０６における谷４０ｓｖの下方の山４０ｓｍは「逆向きの傾斜」部分を構成しており、当該山４０ｓｍにおける傾斜角度θｓ４は、インサート接合用孔４０ＢＡの傾斜角度θｈ４よりも大きい。
図１１の第７実施形態におけるその他の構成及び作用効果は、図１０の第６実施形態と同様である。
【００６８】
次に、図１２を参照して、本発明の第８実施形態について説明する。
図１２の第８実施形態では、インサート４０７の外周面４０Ｓに、半径方向寸法が大きい部分（山）４０ｓｍが４個所と、半径方向寸法が小さい部分（谷）４０ｓｖが３個所形成されている。そして、半径方向寸法が小さい部分（谷）４０ｓｖからその下方に存在する山４０ｓｍまでの「逆向きの傾斜」部分も３個所形成されている。
例えば、図１２で最も下方に存在する山４０ｓｍが「逆向きの傾斜」部分を構成しており、当該山４０ｓｍの傾斜角度θｓ５は、インサート接合用孔４０ＢＡの傾斜角度θｈ５よりも大きい。
【００６９】
逆向きの傾斜部分は、図１０、図１１の各実施形態と同様に、図１２において下方から上方に押圧する外力が作用した際に、当該外力に抵抗して、インサート４０７がディスク２から図１２の上方へ抜け出るのを防止している。
【００７０】
一方、半径方向寸法が小さい部分（谷）４０ｓｖからその上方に存在する山４０ｓｍまでの傾斜部分は、図１２において上方から下方に押圧する外力が作用した際に、当該外力を支持して、インサート４０７がディスク２から図１２の下方へ抜け出るのを防止している。
図１２において上方から下方に押圧する外力を支持する傾斜部分がインサート４０７の外周面４０Ｓに３個所設けられており、インサート４０７を摩擦圧接する前におけるインサート接合用孔４０ＢＡの内壁面は、インサート４０７を押し込む際に適切な締め代を有しているのであれば、上方から下方へ作用する外力に対して十分に抵抗することが出来る。そのため、図１２の第８実施形態では、フランジ（図７〜図１１の符号４０ｆ）を設ける必要がない。
【００７１】
図１２の第８実施形態におけるその他の構成及び作用効果は、図１〜図１１の実施形態と同様である。
ここで、図１０〜図１２の各実施例では、傾斜部分に加えて逆向きの傾斜部分を有しており、ディスク２の両面の何れから力が作用してもインサート４０５〜４０７のディスク２からの逸脱（抜け）が防止できる。したがって、このように構成された自動車用ホイールは、商業車の後輪等におけるダブルタイヤに適用することが、特に好ましい。
ただし、図１〜図９の実施形態においても、傾斜角度θｓ、θｓ１、θｓ２、θｈ、θｈ１、θｈ２を適宜設定することにより、ダブルタイヤに適用可能である。
【００７２】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定するものではないことを付記する。
例えば、図示の実施形態では、「逆向きの傾斜」部分が１個所〜３個所形成されているが、より多くの個所に「逆向きの傾斜」部分を構成することが可能である。また、「傾斜」および「逆向きの傾斜」の形状は、角度、山と谷のピッチ、山と山の直径方向寸法、谷と谷の直径方向寸法、あるいは山と谷の直径方向寸法の差が異なるように構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の第１実施形態の部分正面図。
【図２】図１のＡ１−Ｏ−Ａ２断面図。
【図３】ハブボルト挿通孔及びインサートのＡ１−Ｏ−Ａ２断面拡大図。
【図４】第１実施形態において摩擦圧接した状態を示す図。
【図５】本発明の第２実施形態の要部を示す部分拡大断面図。
【図６】第２実施形態において摩擦圧接した状態を示す図。
【図７】本発明の第３実施形態の要部を示す部分拡大断面図。
【図８】本発明の第４実施形態の要部を示す部分拡大断面図。
【図９】本発明の第５実施形態の要部を示す部分拡大断面図。
【図１０】本発明の第６実施形態の要部を示す部分拡大断面図。
【図１１】本発明の第７実施形態の要部を示す部分拡大断面図。
【図１２】本発明の第８実施形態の要部を示す部分拡大断面図。
【図１３】従来技術の鋳造アルミホイールにおける断面斜視図。
【図１４】ハブにホイールを取り付ける場合の締結部の拡大断面図。
【符号の説明】
【００７４】
１・・・ホイール
２・・・ディスク
３・・・ハブ嵌合孔
４・・・ハブボルト挿通孔
４ｒ・・・球面座
４０・・・インサート
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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