(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホイールの軸芯と直交する方向に延びるハブ取付部と、
前記ハブ取付部につらなり、該ハブ取付部から湾曲しそこから半径方向外側にかつ軸方向内側に向かって延びる湾曲部と、
前記湾曲部につらなり、半径方向外側にかつ軸方向内側に向かって、前記湾曲部の曲率半径よりも大きな曲率半径で湾曲しながら延びる意匠面部と、
前記意匠面部につらなり、軸方向内側に向かって延びる端末部と、
前記意匠面部に設けられた複数個の飾り穴と、
を有するホイール用ディスクにおいて、
前記意匠面部の板厚分布を、前記飾り穴の軸芯方向に見て、前記飾り穴の中心を通り前記飾り穴の中心と前記ホイールの中心とを結ぶ直線から４５度傾けた直線が前記飾り穴の周縁と交差する部分および近傍を、他の飾り穴周縁部よりも板厚を増厚させて飾り穴増厚部としたことを特徴とする不均板厚ディスク。
【請求項２】
前記飾り穴増厚部を、意匠面部の裏面側を増厚させることにより形成した請求項１記載の不均板厚ディスク。
【請求項３】
前記ディスクの板厚分布を、ハブ取付部、飾り穴増厚部、湾曲部、飾り穴中心部と同径上にある意匠面部部分、端末部、の順に薄肉とした請求項１、請求項２記載の不均板厚ディスク。
【請求項４】
前記ディスクの板厚分布を、ハブ取付部を１とした場合、飾り穴増厚部を０．６２〜０．７０、湾曲部を０．５０〜０．５８、飾り穴中心部と同径上にある意匠面部部分を０．４２〜０．５０、端末部を０．３５〜０．４２、とした請求項１、請求項２記載の不均板厚ディスク。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用ホイールのディスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車用ホイールは、図７に示すように、皿状のディスク１と環状のリム２とを接合して製作される。特にバス、トラック用のディスクは、従来、図９に示すように、平板素材３をプレスで打ち抜いたり、またはガス切断によって円形ブランク材４を用意し、プレス機で絞り成形型５により絞り成形を行いディスク形状を出し、ハブ穴、ボルト穴、飾り穴をプレス機で穴抜きし、ナット座をマルチプルドリルで皿加工して製作していた。平板からプレス機によって絞り成形されたディスクは、図７に示すようにディスクの断面の板厚は、ほぼ等厚成形される。また、図８のようにコールドスピン加工により徐々に減肉したものもあるが、経験的にハブ取付部の板厚を基準にすると、端部は元厚の約１／２程度まで減肉させたものが長い間使用されてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、こうした等厚ディスク、および端末部に向かって肉厚を単に徐減させたものが必ずしも科学的に分析された結果決められた形状でないため、最近のより耐久性を向上させ、重量低減をはかりたいという要求にこたえることができなかった。
こうした要求にこたえるため出願人は先に、有限要素法を用いてホイールに作用する応力分布を解析し特開平７−２５７１０１号に示す自動車用ホイールを開発した。しかし、この自動車用ホイールはリムとディスクの一般部（壁の存在する部位）が最弱部の場合は有効であるが、ホイールによっては飾り穴部から疲労亀裂が発生することも多く、こうした飾り穴部が最弱部の場合は、その目的を達成することができなかった。
本発明の目的は、一般部だけでなく穴周縁部を含めてより総合的に発生応力分布を改善し、ディスクホイールの耐久疲労強度を向上させ、重量低減も可能なディスクを提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための、本発明の不均板厚ディスクはつぎの通りである。
（１）  ホイールの軸芯と直交する方向に延びるハブ取付部と、
前記ハブ取付部につらなり、該ハブ取付部から湾曲しそこから半径方向外側にかつ軸方向内側に向かって延びる湾曲部と、
前記湾曲部につらなり、半径方向外側にかつ軸方向内側に向かって、前記湾曲部の曲率半径よりも大きな曲率半径で湾曲しながら延びる意匠面部と、
前記意匠面部につらなり、軸方向内側に向かって延びる端末部と、
前記意匠面部に設けられた複数個の飾り穴と、
を有するホイール用ディスクにおいて、
前記意匠面部の板厚分布を、前記飾り穴の軸芯方向に見て、前記飾り穴の中心を通り前記飾り穴の中心と前記ホイールの中心とを結ぶ直線から４５度傾けた直線が前記飾り穴の周縁と交差する部分および近傍を、他の飾り穴周縁部よりも板厚を増厚させて飾り穴増厚部としたことを特徴とする不均板厚ディスク。
（２）  前記飾り穴増厚部を、意匠面部の裏面側を増厚させることにより形成した（１）記載の不均板厚ディスク。
（３）  前記ディスクの板厚分布を、ハブ取付部、飾り穴増厚部、湾曲部、飾り穴中心部と同径上にある意匠面部部分、端末部、の順に薄肉とした（１）、（２）記載の不均板厚ディスク。
（４）  前記ディスクの板厚分布を、ハブ取付部を１とした場合、飾り穴増厚部を０．６２〜０．７０、湾曲部を０．５０〜０．５８、飾り穴中心部と同径上にある意匠面部部分を０．４２〜０．５０、端末部を０．３５〜０．４２、とした（１）、（２）記載の不均板厚ディスク。
【０００５】
上記（１）のディスクでは、従来のディスクにおいては、ディスクの飾り穴周縁部に応力が集中しやすく、とくに飾り穴の中心を通り飾り穴中心とホイール中心とを結ぶ直線から左右に４５度傾けた直線が飾り穴の周縁と交差する部分またはその近傍から、亀裂が発生するので、その部分の板厚を飾り穴増厚部として増厚し、その部分を強化させた。
上記（２）のディスクでは、飾り穴増厚部をディスク裏面に設けたので、応力バランスがよくなり、耐久性がさらに向上する。
上記（３）、（４）のディスクでは、板厚分布をハブ取付部、飾り穴の増厚部、湾曲部、飾り穴中心部と同径上にある意匠面部部分、端末部の順に薄肉としたので、応力バランスがよく、重量増加を伴うことなく耐久疲労強度が向上する。また、ディスクの重量も低減でき、車両重量軽減による燃費の向上に貢献できる。この板厚分布の形成は、コールドスピニングなどによって容易に実現できる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１〜図６は本発明の実施例に係るディスクを示している。従来構成と同じ部分には図７、図８と同じ符号を付してある。
ホイール４は、図１に示すように、リムの形状に成形された環状のリム２の内周側に皿状のディスク１を嵌合し、ディスク１の端部１ｅを溶接接合することによって製作される。ディスク１は、ハブ取付部１ａと、湾曲部１ｂと、意匠面部１ｄと、端末部１ｅとを有する。意匠面部１ｄは湾曲部１ｂおよび端末部１ｅになめらかに連なるために意匠面部１ｄの湾曲と反対方向に湾曲する両端部を有する。ハブ取付部１ａはディスク軸芯（ホイール軸芯と一致）と直交する方向に延びる。湾曲部１ｂは、ハブ取付部１ａに一体的に連なり、ハブ取付部１ａから湾曲しそこから半径方向外側にかつホイール軸方向内側に向かって延びて、意匠面部１ｄの端部に接続している。意匠面部１ｄは、湾曲部１ｂに連なり半径方向外側にかつ軸方向内側に向かって、湾曲部１ｂの曲率半径よりも大きな曲率半径をもって湾曲しながら、延びる。端末部１ｅは、意匠面部１ｄに連なり、ホイール軸方向内側に向かって、ディスク軸芯と平行かまたはほぼ平行に延びる。リム２とディスク１とはディスク端末部１ｅの先端で溶接接合される。４ｂはその溶接部を示す。ディスク１の意匠面部１ｄには図２、図４にも示すように、意匠性の向上、放熱性の向上、重量軽減の目的で、ほぼ円形の飾り穴３が、ほぼ同一円周上に複数個（図４では６個）形成されている。
【０００７】
ディスク１は、図１に示すように、各部の板厚に変化をもたせてある。ハブ取付部の板厚は均等かまたはほぼ均等である。湾曲部１ｂの板厚はハブ取付部１ａの板厚を１とした場合、０．５０〜０．５８の範囲にある。意匠面部１ｄは、飾り穴の軸方向視（図２）において、飾り穴３の中心を通り、飾り穴３の中心３ａと、ホイール４の中心４ａとを結ぶ直線から４５傾けた直線が、飾り穴３の周縁３ｃと交差する部分３ｂ（一つの飾り穴に４箇所）とその他の部分を有し、交差する部分３ｂおよびその近傍は他の周縁部より板厚を増大して飾り穴増厚部１ｃとしてある。飾り穴増厚部１ｃはハブ取付部１ａを１とした場合０．６２〜０．７０の範囲にあり、この部分の板厚はハブ取付部１ａについで厚く形成されている。また、この飾り穴増厚部１ｃの増厚は、図５（Ｂ）に示すように意匠面部１ｄの表側に形成しても従来の形状（Ｃ）に比べて、表、裏の応力バランスを向上させることができるが、図５（Ａ）に示すように、意匠面部１ｄの裏面側に形成することがより望ましい。他の意匠面部１ｄの板厚は、ハブ取付部１ａを１とした場合、０．４２〜０．５０の範囲にある。端末部１ｅの板厚は、ハブ取付部１の板厚を１とした場合、０．３５〜０．４２の範囲に形成されている。
以上の構成から、板厚分布はハブ取付部１ａ、飾り穴増厚部１ｃ、湾曲部１ｂ、意匠面部１ｄ、端末部１ｅの順に薄肉となっている。
【０００８】
図４に示すように、ハブ取付部１ａにはその中央にハブ穴５が穿設され、意匠面部１ｄには飾り穴３が周方向に互いに間隔をおいて複数個穿設される。ディスク１は車両のハブに装着され、ハブボルト（図示せず）、ボルト穴６、ナット座６ａによって固定される。
【０００９】
不均板厚ディスクは、図３に示すように、コールドスピニングによって製作することができる。図３において、均等板厚素材２０からプレス打ち抜き等によって、円形素材２１をつくり、つぎにコールドスピニング機２２を用いてスピニング加工を行い、上記板厚の関係を満足するように成形加工される。つぎに、プレス機によって、ハブ穴５、ボルト穴６、飾り穴３を打ち抜き、更に、マルチプルドリルでボルト穴６のナット座６ａの加工を行う。従来のスピニング加工はハブ取付部１ａから、端末部１ｅの間が徐々に薄くなるように成形したり、湾曲部１ｂを端末部１ｅよりも薄くなるように成形したが、本発明では、意匠面部１ｄのうち、最も応力の集中しやすい、飾り穴３の中心とホイール４の中心とを結ぶ直線から４５度傾けた直線が飾り穴３の周縁と交差する部分３ｂおよびその近傍を、その部分の板厚を他の部分よりも増厚させ、飾り穴増厚部１ｃを形成した。
上記板厚の関係を達成できれば、コールドスピニング以外の方法で製作されてもよい。たとえば、最近開発されている揺動鍛造法やその他の成形法を用いてもよい。
【００１０】
つぎに、作用を図５、図６を参照して説明する。図５（Ａ）、（Ｂ）は本発明による飾り穴近傍の板厚分布と板厚の増厚部の増厚方向を示し、図５（Ｃ）は従来の板厚分布のものを比較のために示したものである。また、図６は応力の発生の状況を従来例のストレート表側の応力値を１とした場合と比較して示したものである。図５（Ａ）は最も亀裂が発生しやすい飾り穴の中心を通り飾り穴の中心とホイールの中心とを結ぶ直線から４５度傾けた直線が飾り穴の周縁と交差する部分および近傍の板厚を意匠面部の裏側の方向に増厚させたので、図６に示すように、応力の発生を抑えるとともに、裏と表のバランスを良くすることができる。図５（Ｂ）は表側に増厚したものであるが、従来例の（Ｃ）よりも応力が改善できた結果になっている。
これによって、本発明品では、従来例である図７、図８のディスクよりも大幅な重量低減がはかられるとともに、大幅な耐久性の向上がはかられ、また改善される。そして、特開平７−２５７２０１号のディスクと比較しても、同等かそれ以上の重量低減ができ、さらなる耐久性の向上がはかられる。
【００１１】
【発明の効果】
請求項１によれば、飾り穴の中心を通り、飾り穴の中心とホイールの中心とを結ぶ直線から４５度傾けた直線が飾り穴の周縁と交差する部分および近傍を飾り穴増厚部として、他の飾り穴周縁よりも増厚させたので、発生応力を低減させ、飾り穴からの亀裂の発生を防止し、ホイールの耐久疲労強度を向上させることができるとともに、重量を低減させることができる。
請求項２によれば、飾り穴増厚部を意匠面部の裏側に増厚させたので、応力バランスを良くし、より耐久性を高めることができる。
請求項３によれば、請求項１、２と同様な効果を得ることができる。
請求項４によれば、最適の耐久性向上と重量低減がはかられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施例に係る不均板厚ディスクをもつホイールの部分断面図である。
【図２】  図１のｚ矢視方向から見た飾り穴とその近傍の平面図である。
【図３】  本発明の実施例の不均板厚ディスクの製造工程図である。
【図４】  図１のホイールの正面図である。
【図５】  本発明実施例の不均板厚ディスクの飾り穴増厚部の断面図である。
【図６】  本発明実施例の不均板厚ディスクの飾り穴増厚部の応力の比較を示す表である。
【図７】  従来の均等板厚ディスクをもつホイールの部分断面図である。
【図８】  従来の不均板厚ディスクをもつホイールの部分断面図である。
【図９】  従来の均等板厚ディスク製造手順を示す工程図である。
【符号の説明】
１    ディスク
１ａ  ハブ取付部
１ｂ  湾曲部
１ｃ  飾り穴増厚部
１ｄ  意匠面部
１ｅ  端末部
２    リム
３    飾り穴
３ａ  飾り穴中心
３ｂ  飾り穴増厚位置
４    ホイール
４ａ  ホイール中心部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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