質問: 国産車のホイルのハブは ボルトが出ていますが ヨーロッパ車は ネジ穴になっています。それぞれ長短あると思いますが 教えてください。 国産車しか タイヤ交換した事が無いですが ネジ穴だと 装着する時ガイドボルトが必須かなぁと思ったりしていますが ガイドボルトなしでも 素手で スンナリできるのかなぁ 私は自信ないですが・・。 あと 韓国車は どちらですか。日本車からの派生で ボルトが出ているのかなぁ。
回答: 基本的に、ホイールボルト式(欧州式)でもホイールナット式(国産式)でも、どっちもダメです。これは機械設計というか要素設計の基礎の話です。 ※p.c.d.及びボルトピッチ(各ボルトの間隔)の加工誤差により、スタッドボルト(ホイールナット式で、ハブ側に打ち込まれているボルト)でホイールセンタを出すのは、不可能です。(ザックリ言って、ホイールボルトでホイールセンタを出す為には、現在のホイール穴の公差の10~100倍ほど加工精度を上げなければなりません。当然その分高精度な加工を必要とし、また歩留まりが悪化してホイール価格が高騰します。) ※ホイールセンタは、あくまでもハブセンターのin-lo(ハブの真ん中の凸とホイールの凹の勘合)によってロケーション(位置決め)される様に設計されています。 スタッドボルトとホイール穴は、その『ハブセンタのロケーション』を邪魔しない様に、ブカブカになっています。(実際そうなっていますよね?あんなブカブカ穴では、ホイールボルトでホイールセンタを出すなど不可能です。) ホイールボルトとホイール穴の位置が正確に出ていない=ロケーションとしてアテにならないので、本数が多い方がセンタが出る、と言うこともありません。 ※ハブ~ホイールの締結は、あくまでも摩擦力によって成立しており、ボルトの曲げやせん断に頼って駆動力や制動力を伝達しているワケではありません。 工学の基礎を学んでいないヒトには、『え?摩擦力なんかで大丈夫なの?』と思われるでしょうが・・・ホイール取り付けに限らず、世間のボルト設計の80%は『摩擦結合』という設計手法が使われています。 締結力を強める=摩擦力を増やす為には、単純にボルトの本数を増やせばよく(『摩擦結合』では、摩擦力の大きさは単純にボルトの本数に比例します)、故にホイールボルトは、昔のフランス車の3本から、オフロードrvの6本まで、乗用車分野だけを見ても色々な本数があるワケです。 ※ちなみに言うと。 テーパーナットか球面ナットか、というのも、ボルト~ナットの設計法を学んだヒトなら、マヌケな話だということを既に理解されているでしょう。 機械加工の誤差により、スタッドボルトのセンタとホイール穴のセンタが正確に一致することは無く、するとホイールのテーパ座面とナットのテーパがピッタリ接触するなど『絵に描いたモチ』に過ぎません。世の中、そんなウマい話はありません。 この、『テーパ同士が斜めに当たる』ことを嫌って、ホンダは球面ナットとしましたが・・・テーパの問題が何も解決していません。 ホイールの球面座面の半径はナットの球面の半径よりも常に大きく加工しなければならず(座面の球の方が大きくなければ、ナットの球が座面に入りません)、座面とナットは、(機械加工の誤差により)予測できない形状の線接触にしかなりません。(球面同士がピッタリ面当たりすることは、絶対ありませんよ、絶対に。) 勿論これはテーパでも同様で、ねじ締結の基礎に照らし合わせると、『50歩100歩』・・・ほども違わない『マヌケな設計』だと断言しておきます。 >ネジ穴だと 装着する時ガイドボルトが必須かなぁと思ったりしていますが 不要です。 ホイールボルト式でもホイールナット式でも、センタ(同芯度)はあくまでもハブセンタのin-lo(凹凸の勘合)で出します。 ホイールボルト式でホイールを装着する場合、とにかくホイールを一旦ハブセンタのin-loにハメ込み、その後ホイールを回してボルト穴を合わせてホイールボルトをネジ込みます。 ホイール装着時、スタッドボルトをホイールの穴に通さなければならないホイールナット式より、重く巨大はホイールでは装着し易くなります。 但し。 欧州車がホイールボルト式を採用しているのは、『ホイールが装着し易いから』だけでは無く、『ホイールスタッドが痛みやすいから』という理由もあります。 欧州では、昔から冬季はスノータイヤに交換することが慣例化しています。ホイールの脱着回数が多くなるとボルト側を痛め易く、ホイールボルトとしておけば交換が容易、ということです。 ちなみにボルトとナットだと、概ねボルトの方が傷みやすくなります。 もっとも、『必ずボルトが負ける』というほど厳密な話ではありませんが、ボルトが『負け易くなる』工学的な理由があります。 但しホイールボルト式だと、ホイールナット式のスタッドボルトよりも痛みやすいということがあり、欧州式が正解とは断言出来ません。どういう原理でそうなるか?は説明が長くなるのでハショりますが、機械科の学生さんがこの回答を読んでいたら、考えてみてください。この『ホイールボルトの方が、ボルト自体は痛みやすい』ということがある為、日本車ではホイールナット式が『標準仕様』になっています。純粋なボルトの設計では、日本車の方がまだ理にかなっていると言えるでしょう。 尚、最後に。 ワタシ、クルマの研究者で、専門は操縦安定性とサスペンションなので、ハブ周りも守備範囲です。更に今では殆どライフワークに近くなっていますが、ボルト~ナット構造の研究者でもあります。 ホイールとハブの締結は、工学的に理想的な設計が既に存在します。それは、欧州車の一部やレクサスで採用されている、『ホイールナット式(スタッドボルト式)』『ホイール側は単なる穴で、テーパや球面の座面を持たず、通常のボルト同様の平面座面』『ホイールナットは、通常のナットの様な平面の座面を持ち、「面当たり」でホイールをハブに押し付ける』構造です。 この構造ならスタッドボルトに余計な曲げをかけず、座面のμが安定し、スタッドの軸力も安定します。 テーパや球面の設計のまずさは、設計者や研究者の間で時々話題に上りますが、『テーパや球面が既に普及し切っており、全く座面形状が違うホイールを販売すると、整備業界の混乱を招く。平面ホイールにテーパナットや球面ナットを使う「誤用」は、絶対に避けなければならない』『テーパや球面でも、今までに大きな問題は出ていない』ということで、事実上『放置』されているのが現状です。(実際のところ、座面がテーパや球面だったことによると思われる小規模な問題は出ており、それでボルト~ナット研究者の間で、時々座面形状について議論が起こります。) テーパや球面の座面による締結は、今後は少しづつですが減っていくと思います。