JP2006082733A - 自動車用ホイール - Google Patents

Abstract

【課題】 自動車用ホイールの意匠性向上を制限している、***部からさらに表面側へ突起する突起環部を設けることなく、ホイールディスクに充分な剛性を確保でき、優れた耐久性を発揮し得る自動車用ホイールを提案する。
【解決手段】
***部１７に突起環部が省略されていると共に、該意匠部に、ディンプル型の椀状曲成部２０（又は、ドーム型の椀状曲成部）が千鳥格子状に複数配設されたホイールディスク３を備えた構成としたから、該突起環部が形成されていなくとも、走行中に掛かる横Ｇによる曲げ力に充分に抗し得る高い剛性を有し、優れた耐久性を発揮できる。そして、突起環部を有する従来構成に比して意匠部１６の領域が拡大すること、および、該意匠部１６に椀状曲成部２０が配設されていることから、特異的かつ斬新な意匠性を発揮し得る。
【選択図】 図２

Description

本発明は、ホイールディスクをホイールリムに内嵌してなる自動車用ホイールに関するものである。

自動車用ホイールにあって、例えば、スチール製のものは、車軸のハブに連結される内側の円領域からなるハブ取付部と、該ハブ取付部よりも外側の環状領域からなる意匠部と、該ハブ取付部と意匠部間に表面側へ***する環状の***部とが同心状に形成されたホイールディスクを、ホイールリムに内嵌してなる構成が一般的である。ここで、通常のスチール製自動車用ホイールのホイールディスクには、前記***部に、該***部と同心の円環状にさらに表面側へ突起する突起環部が設けられており、***部と突起環部とから、いわゆるハット部が構成されている。このハット部を構成する突起環部は、ホイールディスクに所望の剛性を確保するためのものであり、自動車の走行中に受ける様々な負荷に抗して、充分な耐久性を発揮できるようになっている。特に、自動車の走行中に横Ｇが掛かる場合には、ホイールディスクに比較的大きな曲げ力が作用する。この曲げ力に対して、前記***部が高い剛性を発揮して変形を抑制できることにより、優れた耐久性が確保されている。

一方、このようなスチール製の自動車用ホイールは、スチール板からプレス加工により成形されるホイールディスクを、別工程で成形されたホイールリムに内嵌して製造する、いわゆる２ピースタイプのものが主流である。このホイールディスクの意匠部は、径方向の環幅が比較的狭い環状領域となっているため、新しい意匠性を付加することに限界がある。このため、スチール製の自動車ホイールには、意匠性を高めるためのホイールキャップが装着されることが一般的である。

このようなスチール製の自動車用ホイールに装着するホイールキャップにあっては、例えば特許文献１のように、キャップ表面の全域にディンプルを設けた構成が提案されている。かかる構成のホイールキャップは、自動車の走行中に、ホイール表面の空気抵抗を低減させることを目的としている。ところで、このようなホイールキャップは、樹脂製が主流であり、装着された自動車用ホイールの剛性や強度を向上させることはなく、当該自動車用ホイールの耐久性に何ら影響を及ぼさない。すなわち、ディンプルを設けたホイールキャップにあっても、意匠性の向上作用に、空気抵抗の低減作用を付加しただけのものである。
公開実用新案昭６０−６０３０１号公報

上述したように、スチール製の自動車用ホイールにあっては、充分な耐久性を確保するために高い剛性を発揮し得る突起環部を***部に備えた構成となっている。そして、この突起環部が存在することにより、ホイールディスクの意匠部が比較的狭い領域に限られることから、意匠性に限界が生じている。ところが、この突起環部を形成せずに、ホイールディスクに所望の剛性を発揮させることは難しく、結果として、スチール製の自動車用ホイールの意匠性は、主にホイールキャップに依存することとなっていた。尚、ホイールディスクの厚みを増加することにより、剛性を向上することは可能であるが、重量増加することから、自動車用ホイールとしては好ましくない。また、このホイールキャップは、自動車用ホイールに適切に接合できることが必要であることから、ホイール表面側へ突起する突起環部がホイールキャップ形状を限定する要因ともなっている。

本発明は、自動車用ホイールの意匠性向上を制限している、表面側へ円環状に突起する突起環部を設けることなく、ホイールディスクに充分な剛性を確保でき、優れた耐久性を発揮し得る自動車用ホイールを提案するものである。

本発明の第一発明としては、ハブ取付部と意匠部と***部とが形成されたホイールディスクを、ホイールリムに内嵌してなる自動車用ホイールにおいて、前記***部には、さらに表面側へ突起する円環状の突起環部が省略されていると共に、該意匠部には、表面側で椀状に窪み、かつ背面側で突出するディンプル型の椀状曲成部が、千鳥格子状に複数配設されているホイールディスクを備えているものである。また、第二発明としては、ハブ取付部と意匠部と***部とが形成されたホイールディスクを、ホイールリムに内嵌してなる自動車用ホイールにおいて、前記***部には、さらに表面側へ突起する円環状の突起環部が省略されていると共に、該意匠部には、表面側で椀状に突出し、かつ背面側で窪むドーム型の椀状曲成部が、千鳥格子状に複数配設されているホイールディスクを備えているものである。

このような第一発明及び第二発明の両構成にあっては、その形状効果により局部的に高剛性化する椀状曲成部を、意匠部に千鳥格子状に複数配設することにより、ホイールディスクが全体的に、上述した横Ｇによる曲げ力に充分に抗し得る高い剛性を発揮できるものとなり、***部からさらに表面側へ突起する突起環部を形成しなくとも、優れた耐久性を発揮できることとなり得る。尚、これら本構成のホイールディスクには、従来は通常に設けられていた形状のハット部が無い。

ここで、千鳥格子状に椀状曲成部を配設した意匠部の作用効果について詳述する。
上述した従来の、***部に突起環部が形成された構成にあっては、ホイールディスクに曲げ力が作用すると、該突起環部の剛性により該曲げ力に抗することとなるから、この突起環部に応力集中が生じる。このため、この突起環部の境界域に局部的に歪みが発生し、この歪みが弾性限界を越えると亀裂や塑性変形等を生じ、ここが当該自動車用ホイールの耐久性能となる。一方、本発明の構成にあっては、突起環部が形成されていないことから、ホイールディスクに作用した曲げ力は、局部的に高い剛性を有する複数の椀状曲成部によって、該椀状曲成部の形成されている領域に分散される。このため、各椀状曲成部との境界に、分散した応力に応じて歪みが生じることとなり、椀状曲成部が配設された意匠部全体として見ると歪み量は小さくなる。これは、ホイールディスク全体としてみると、単純に従来構成から突起環部を省略した構成（椀状曲成部が形成されていないもの）に比して、同じ曲げ力が作用した場合にもその変形が抑制されることとなる。したがって、より大きな曲げ力が作用しなければ、前記した亀裂や塑性変形等を生じる弾性限界に到達しないこととなり、ホイールディスクの耐久性が向上する。さらに、この椀状曲成部が、意匠部に千鳥格子状に配設されることにより、曲げ力を分散して受ける作用に優れ、より高い耐久性を発揮でき得ることとなる。而して、本発明の構成は、***部に突起環部が形成されていなくとも、自動車用ホイールに要する充分な耐久性を発揮することができ得る。

また、スチール製の自動車用ホイールにあっては、意匠部に飾り孔が複数設けられている構成が良く知られている。この飾り孔は、意匠性の向上とブレーキの冷却性向上との役割を有している。上記したように、従来構成から突起環部を省略しただけの構成では、曲げ力が作用した場合に、飾り孔の周囲に応力が集中し、比較的小さな曲げ力によりここで弾性限界を超えてしまう。これに対して、本発明の構成は、千鳥格子状に複数配設された椀状曲成部により、飾り孔周囲に集中する応力を分散し緩和することができ、より高い曲げ力に抗し得ることとなる。

さらにまた、***部に突起環部を設けないことから、該意匠部は、該突起環部を備えた構成に比して、その環状領域の径方向環幅が広がり、該環状領域が拡大されたものとできる。そして、この拡大された意匠部が、椀状曲成部を千鳥格子状に配設されたものとなっていることから、従来のスチール製自動車用ホイールにない、特異的かつ斬新な意匠性を発揮するものとなる。さらには、この意匠部が、上述したように高い耐久性を有するものであることから、飾り孔の形状や断面形状等を変更可能とする自由度が高まり、多彩な組合せによって一層高い意匠性を発揮できるという優れた利点も有する。

また、本発明の構成は、***部からさらに表面側へ突起する突起環部が省略されていることから、当該自動車用ホイールに装着するホイールキャップの形状制約を緩和させることともなるから、これまでにない意匠性を有する多彩な形状のホイールキャップを装着することも可能となる。

このような自動車用ホイールにあって、椀状曲成部が、椀状全域で略等厚状に形成されている構成が提案される。かかる構成により、椀状曲成部がほぼ均一な剛性分布となることから、当該椀状曲成部内に局部的な応力集中が生じることを防止できる。したがって、上述した、曲げ力が作用した場合にあって、その応力をほぼ均一に分散し得るという作用が適正に生じることとなるため、充分な耐久性を発揮できるという本発明の作用効果が一層向上する。尚、椀状曲成部の厚みは、これ以外の意匠部の厚みとほぼ同等のレベルに形成されることが、応力の分散をさらに適正化でき、好適である。

また、上述した自動車用ホイールにあって、椀状曲成部が、意匠部の表面に対する最大変位点までの変位量を、該意匠部の厚みに比して、約１．０〜３．０倍となるように形成された構成が提案される。かかる構成により、椀状曲成部がその形状効果により充分に高い剛性を有するものとなるから、上述したように曲げ力が作用した場合にあって、複数の椀状曲成部に応力が適正に分散されることとなり、充分な耐久性を発揮できるという本発明の作用効果が一層高まる。ここで、変位量が、意匠部の厚みの約１．０倍より小さいと、椀状曲成部の剛性が不充分となり、これ以外の意匠部に作用する応力が大きくなり、耐久性を充分に発揮できないことともなる。一方、約３．０倍より大きいと、当該椀状曲成部を成形する加工工程にあって加工量が大きくなり、椀状曲成部内に局部的に薄肉部位が形成され易く、上記したように不均一な剛性分布となり、耐久性を充分に発揮できないことともなる。尚、この椀状曲成部の変位量にあっては、応力の分散が一層適正化され、高い耐久性を発揮し得るように、意匠部の厚みの約１．２倍〜２．５倍として形成されることが好適である。

さらにまた、上述した自動車用ホイールにあって、椀状曲成部が、意匠部との境界周縁で、該意匠部の表面に対して約１２０度〜１６０度の折れ角により形成されている構成が提案される。本発明の椀状曲成部は、表面側又は背面側で窪む（又は突出する）形状であるから、意匠部表面から形状変化する境界周縁で応力集中を生じ易い。この境界周縁の折れ角をかかる範囲とすることにより、応力集中を緩和すると共に、応力が作用して変形した場合に、高い復元力を発揮し得る形状効果を発揮することができる。そして、上述した曲げ力に対して、ホイールディスクがしなやかに変形するものとなる。

本発明にあって、第一発明は、***部からさらに表面側へ突起する突起環部が省略されていると共に、該意匠部に、表面側で椀状に窪み、かつ背面側で突出するディンプル側の椀状曲成部が千鳥格子状に複数配設されているホイールディスクを備えた構成である。一方、第二発明は、前記第一発明同様に突起環部が省略されていると共に、意匠部に、表面側で椀状に突出し、かつ背面側で窪むドーム型の椀状曲成部が、千鳥格子状に複数配設されているホイールディスクを備えた構成である。これら両構成としたことにより、ホイールディスクが全体的に、上述した横Ｇによる曲げ力に充分に抗し得る高い剛性を発揮できるものとなり、***部に突起環部を形成しなくとも、優れた耐久性を発揮できるものとなる。そして、従来構成に比して意匠部の領域が拡大すること、および、該意匠部に椀状曲成部が配設されていることから、特異的かつ斬新な意匠性を発揮するものとなる。

また、上記した椀状曲成部が、椀状全域で略等厚状に形成されている構成とした場合にあっては、曲げ力が作用した場合に、その応力をほぼ均一に分散し得るという作用が適正に生じ、充分な耐久性を発揮できるという本発明の作用効果が一層向上する。

また、椀状曲成部が、意匠部の表面に対する最大変位点までの変位量を、該意匠部の厚みに比して、約１．０〜３．０倍となるように形成された構成とした場合にあっては、椀状曲成部が充分に高い剛性を有するものとなり、曲げ力が作用した場合に、複数の椀状曲成部に応力が適正に分散されることとなり、充分な耐久性を発揮できるという本発明の作用効果が一層高まる。

さらにまた、椀状曲成部が、意匠部との境界周縁で、該意匠部の表面に対して約１２０度〜１６０度の折れ角により形成されている構成とした場合にあっては、この境界周縁に生じる応力集中を緩和すると共に、応力が作用して変形した場合に、高い復元力を発揮し得る形状効果を有するため、繰り返し作用する曲げ力に対して高い耐久性を発揮できる。

本発明の一実施形態例を添付図面を用いて詳述する。
図１は、本発明にかかる自動車用ホイール１の正面図であり、図２はその斜視図である。この自動車用ホイール１は、スチール板から成形されたホイールリム２とホイールディスク３とを嵌合して成る、いわゆる２ピースタイプのスチール製ホイールである。この自動車用ホイール１は、ホイールリム２のドロップ部２４の内周面に、ホイールディスク３の外周縁に形成されたディスクフランジ部１１（図３参照）を嵌め合わせた後、アーク溶接、スポット溶接、レーザー溶接等の様々な溶接方法によって、該ディスクフランジ部１１の周端縁をホイールリム２に接合することにより一体化されたものである。

ここで、ホイールリム２にあっては、両側の開口縁にタイヤのサイドウォール部（図示省略）を支持するリムフランジ部２５ａ，２５ｂが形成され、該リムフランジ部２５ａ，２５ｂに、タイヤのビードを着座させるビードシート部２７ａ，２７ｂが夫々に連成されている。さらに、ホイール表面側（意匠面側）のビードシート部２７ａと、ホイール裏面側のビードシート部２７ｂとの間には、タイヤ装着時にタイヤのビードを落とすためのドロップ部２４が設けられている。

次に、本発明の要部にかかるホイールディスク３について説明する。
ホイールディスク３には、中心に形成されたハブ孔１２と、その径方向外側に位置して周方向に互いに均等間隔で設けられた四個のボルト孔１３と、裏面に車軸のハブが接合されるハブ取付面（図示省略）とを備えた、内側の円領域からなるハブ取付部１５が設けられている。そして、このハブ取付部１５の外側に、該ハブ取付部１５の円領域と同心状の環状領域を成す意匠部１６が設けられている。この意匠部１６は、ハブ取付部１５の外周縁から表面側へ立ち上がる環状の***部１７を介して該ハブ取付部１５に連成されており、環内側から環外側に向かって裏方向に緩やかに傾斜する形状となっている。尚、***部１７も、ハブ取付部１５及び意匠部１６と同心状に形成されている。また、この意匠部１６の外周縁には、ホイール軸方向と略平行なディスクフランジ部１１（図３参照）が連成されている。

この意匠部１６には、周方向に互いに均等間隔で略楕円状の飾り孔１８が五個設けられている。そして、各飾り孔１８の間の領域に、それぞれ五個の椀状曲成部２０が千鳥格子状に配設されている。この椀状曲成部２０は、表面側で椀状に窪み、かつ背面側で突出するディンプル型に形成されている。ここで、椀状曲成部２０にあっては、図３のように、最も深い位置における深さｈを、意匠部１６の厚みｔに対して約１．０倍〜約３．０倍の範囲とすると共に、意匠部１６との間の境界周縁２１における折れ角θを、約１２０度〜約１６０度の範囲としている。

このような自動車用ホイール１のホイールディスク３は、四つ角を円弧状とした略正方形のスチール製平板を、所定の加工工程に従ってプレス加工することによって成形される（図示省略）。このプレス加工としては、従来のスチール製自動車用ホイールのホイールディスクを成形する方法と同様の加工工程で成形できる。すなわち、前記スチール製平板を、その中央の円状領域を円形凹部とする受け皿状に形成した後、ハブ取付部１５、***部１７，意匠部１６の形状を形成する絞り加工を行い、さらにディスクフランジ部１１を形成するリストライク加工を行うことにより、ホイールディスク３を成形する。ここで、絞り加工は複数回に分けて行うことが一般的であり、本実施形態例にあっても同様にしている。そして、所定の絞り加工工程において、所定径寸法の球面形状を有する曲成部形成用パンチ（図示省略）を、意匠部１６に押圧することにより、上述した椀状曲成部２０を形成する。このように、本発明にかかるホイールディスク３は、プレス成形用の金型を変更するだけで、ほぼ同じ工程により成形することができるものであるから、自動車用ホイールの生産工程を繁雑化することなく製造可能であるという優れた利点もある。

ここで、一般的な従来構成のスチール製自動車用ホイール７１を図７に示す。この従来構成の自動車用ホイール７１は、内側の円領域からなるハブ取付部１５の外周縁から表面側に立ち上がる***部７７に、さらに表面側へ突起する突起環部７５が円環状に設けられており、該突起環部７５の外側に環状領域を成す意匠部７６が連成されている。この***部７７と突起環部７５とから、いわゆるハット部７９が構成されている。また、この意匠部７６には、周方向に互いに均等間隔で円形状の飾り孔７８が複数形成されている。この従来構成に比して、上述した本実施形態例の自動車用ホイール１は、***部１７に突起環部７５が形成されていない。このため、本構成の意匠部１６は、従来構成の意匠部７６に比して、環状領域の径方向の環幅が広く、該環状領域が拡大している。そして、この意匠部１６には、従来構成に存在しない椀状曲成部２０が形成されている。

このように、本実施形態例の自動車用ホイール１は、従来構成に具備されている突起環部７５を形成せず、かつ、椀状曲成部２０を千鳥格子状に複数配設した意匠部１６を備えている構成である。すなわち、本ホイールディスク３は、***部１７の形成されている領域が、従来構成の通常設けられていたハット部７９と異なる形状となっている。かかる構成は、***部７７に突起環部７５を省略した形状となっていても、意匠部１６の椀状曲成部２０により、ホイールディスク３が充分に高い剛性を有し、優れた耐久性を発揮し得るものとなっている。
以下に、具体的な実施例により、この作用効果を明らかにする。

（実施例１）
実施例１としては、上述したように、意匠部１６に椀状曲成部２０が千鳥格子状に複数配設されてなる構成の自動車用ホイール１である（図１，図２参照）。ここで、ホイールサイズは、リム径が１３ｉｎｃｈのものとしている。また、この自動車用ホイール１は、ホイールリム２にホイールディスク３を内嵌して、アーク溶接にて接合して形成されている。そして、このホイールディスク３の意匠部１６には、千鳥格子状に椀状曲成部２０が形成されており、この椀状曲成部２０は、半径１８ｍｍの球面部分から成る椀状であると共に、その深さｈが意匠部１６の厚みｔに対して約１．５〜２．０倍の範囲となるように形成されている（図３参照）。さらに、この椀状曲成部２０の、意匠部１６との境界周縁２１では、該椀状曲成部２０と意匠部１６との折れ角θを約１５０度となるようにしている。このホイールディスク３の厚みは約２．７ｍｍであり、当該自動車用ホイール１の重量は約４．５ｋｇである。尚、椀状曲成部２０は、ほぼ均一な厚みとなっており、その厚みはこれ以外の意匠部１６の厚みよりも僅かに薄くなっているだけでほぼ同等である。

（実施例２）
実施例２としては、図４に示すように、上記実施例１に飾り孔１８を設けていない構成の自動車用ホイール４１であり、ハブ取付部１５の外側に設けられた環状領域からなる意匠部４６の全域に、椀状曲成部２０が千鳥格子状に配設されている。さらに、この自動車用ホイール４１は、上記した実施例１と同じ重量となるように、ホイールディスク４３の厚みを約２．３ｍｍとしている。尚、この自動車用ホイール４１は、ホイールディスク４３の厚みを薄くし、かつ飾り孔１８を設けていない意匠部４６全域に椀状曲成部２０を配した以外は、上記実施例１と同じ構成及び同じ形状であり、その説明は省略する。

（比較例１）
比較例１としては、図５に示すように、上記実施例１の意匠部１６に、椀状曲成部２０を配設していない構成の自動車用ホイール５１である。この自動車用ホイール５１は、ハブ取付部１５の外側に設けられた環状領域からなる意匠部５６に、上記実施例１と同様の略楕円状の飾り孔１８が周方向に互いに均等間隔で五個配設されている。このホイールディスク５３の厚みは約２．９ｍｍであり、当該自動車用ホイール５１の重量は約４．５ｋｇである。尚、この自動車用ホイール５１は、ホイールディスク５３の厚みを厚くし、かつ意匠部５６に椀状曲成部２０を設けていないこと以外は、上記実施例１と同じ構成及び同じ形状であり、その説明は省略する。

（比較例２）
比較例２としては、図６に示すように、上記した比較例１に飾り孔１８を設けていない構成の自動車用ホイール６１であり、すなわち上記実施例２の意匠部４６に椀状曲成部２０を配設してないものである。このホイールディスク６３の厚みは約２．３ｍｍである。尚、この自動車用ホイール６１は、ホイールディスク６３の意匠部６６に飾り孔１８を設けていないこと以外は、上記実施例２と同じ構成及び形状であり、その説明は省略する。

（比較例３）
比較例３としては、図７に示すように、一般的な従来構成の自動車用ホイール７１である。この従来構成の自動車用ホイール７１は、上述したように、ハブ取付部１５の外側に両面側へ***する***部７７に、さらに表面側へ突起する突起環部７５が形成されており、該突起環部７５の外側に環状領域からなる意匠部７６が形成されているものである。そして、この意匠部７６には、複数の円形状の飾り孔７８が周方向に互いに均等間隔で形成されており、上記した実施例１，２のような椀状曲成部２０は配設されていない。この自動車用ホイール７１のホイールディスク７３は、その厚みを約２．７ｍｍとしている。この従来構成の自動車用ホイール７１は、***部７７に突起環部７５が形成されていること、及び、複数の飾り孔７８が配設され、かつ椀状曲成部２０が配設されていない意匠部７６を備えていること以外は、上記実施例１と同じ構成及び形状であり、その説明は省略する。

上述した実施例１，２の各自動車用ホイール１，４１と、比較例１，２，３の自動車用ホイール５１，６１，７１とを、回転曲げ耐久試験（試験方法ＪＩＳ Ｄ ４１０３）により評価した。この回転曲げ耐久試験は、一定速度で回転するホイールのハブ取付面に一定の曲げモーメントを与え、所定回転回数を経過後、亀裂や塑性変形の有無、及びボルトの緩みが生じていないことを確認することにより耐久性を評価する試験である。この結果を図８に示す。さらに図８には、この回転曲げ耐久試験中に、一定曲げモーメントを負荷した場合に、該曲げモーメントを負荷するモーメントアームの負荷位置における撓み量δも測定し、その結果も並記している。ここで、曲げモーメントの大きさは、１．０ｋＮ・ｍとし、回転回数は４０万回とした。

図８に示すように、全ての自動車用ホイール１，４１，５１，６１，７１は、回転曲げ耐久試験において、上記曲げモーメント及び回転回数では亀裂は生じなかった。しかし、比較例１，２の自動車用ホイール５１，６１では、ハブ取付部１５と***部１７との境界で塑性変形を生じた形跡が見られた。

一方、この回転曲げ耐久試験中の最大撓み量δは、飾り孔１８を配設しない実施例２の自動車用ホイール４１が、椀状曲成部２０を配設していない比較例２の自動車用ホイール６１に比して、約２０％低くなった。すなわち、椀状曲成部２０を千鳥格子状に配設する構成とすることにより、ホイールディスク４３の剛性が向上していることを確認した。この剛性向上分は、ホイールディスクの厚みに換算すると、約０．３ｍｍ以上の効果となる。また、飾り孔１８を配設した実施例１の自動車用ホイール１は、同じく飾り孔１８を備え、かつ椀状曲成部２０が配設されていない比較例１の自動車用ホイール５１に比して、最大撓み量δが約５％低くなっており、剛性が向上していることを確認した。この実施例１のホイールディスク３は、ホイールディスク５３に比して厚みが約０．２ｍｍ薄肉化していることから、飾り孔１８が配設されている場合にあっても、ホイールディスクの厚みに換算して約０．２ｍｍ以上の剛性向上効果がある。さらに、この実施例１の自動車用ホイール１は、***部７７に突起環部７５を備えた従来構成の自動車用ホイール７１と、ほぼ同じ最大撓み量δとなり、同じ剛性を有していることが確認された。

この回転曲げ耐久試験により、椀状曲成部２０を千鳥格子状に配設することの有用性が明らかとなった。すなわち、実施例２と比較例２との比較及び、実施例１と比較例１との比較により、椀状曲成部２０によってホイールディスク４３の剛性が向上し、充分な耐久性を発揮できることが確認できた。また、実施例１と比較例３とを比較することにより、意匠部１６に千鳥格子状に椀状曲成部２０を配設することによって、従来構成のように突起環部７５を形成しなくとも、実施例１のホイールディスク３は、該従来構成のホイールディスク７３とほぼ同じ剛性を発揮し、充分な耐久性を有することが確認できた。

さらに、上述した実施例１の自動車用ホイール１と比較例１の自動車用ホイール５１とについて、ＦＥＭ解析手法を用いて検証した。ここで、ＦＥＭ解析には、対称構造に二分割できる所定直径線Ｌで各ホイールディスクを分割し、その片方（半分）を用いている。また、ＦＥＭ解析では、ホイールの回転を計算上正確に想定することが難しいことから、曲げモーメントを、ハブ取付部のハブ孔及びボルト孔で把持した状態から、所定角度毎の半径方向に沿って外側に負荷した場合について、夫々に解析計算することによって、上記した回転曲げ耐久試験の解析として仮定している。この解析計算により所定角度毎に計算した歪み量は、どれもほぼ同様の傾向を示したため、これらの代表的な結果を図９及び図１０に例示する。図９に示した解析結果は、図中の二分割する直径線Ｌ上に沿って、飾り孔１８方向に一定の曲げモーメントを作用させた場合のものである。この図９では、各部位毎に表した色の濃淡によって、各部位に作用する応力の大小を表しており、色の濃い部位ほど大きな応力が作用していることを示している。実施例１の自動車用ホイール１のホイールディスク３では、図９（イ）に示すように、意匠部１６に、飾り孔１８間で椀状曲成部２０を避けるようにして、比較的大きな応力が分散して作用していることが分かる。一方、比較例１の自動車用ホイール５１のホイールディスク５３では、図９（ロ）に示すように、飾り孔１８の周縁に部分的に比較的大きな応力が作用している。また、図９に示す各部位Ａ〜Ｇ毎に、その応力値から歪み量を算出し、比較例１の歪み量に対する実施例１の歪み量の割合を求めた結果を図１０に示している。尚、歪み量の割合は、各部位Ａ〜Ｇのホイール表面側と裏面側とについて夫々に求めている。この図１０に示すように、各部位Ａ〜Ｇにおいて、実施例１の自動車用ホイール１は、比較例１に比して、部分的に歪み量が大きく生じているところもあるが、全体的には歪み量が小さくなる傾向が表われている。したがって、このＦＥＭ解析の結果からも、意匠部１６に千鳥格子状に配設した椀状曲成部２０による剛性向上効果が確認できた。尚、図９（イ）及び図９（ロ）では、ＦＥＭ解析ソフトの都合上、同じレベルの濃淡色では、図９（ロ）の方が作用する応力値が大きいこととなっている。すなわち、それぞれの最も濃色域では、図９（ロ）の方が高い応力の作用する状態となっている。

上述した回転曲げ耐久試験及びＦＥＭ解析結果から、実施例１の自動車用ホイール１にあっては、千鳥格子状に椀状曲成部２０を配設した意匠部１６を備えることにより、従来構成のように***部に突起環部を配設することなく、ホイールディスク３が充分に高い剛性を発揮できるものであることが明らかとなった。そして、この自動車用ホイール１は、走行中の横Ｇにより作用する曲げ力に対して、高い耐久性を発揮できるものである。一方、意匠性にあっても、突起環部が配設された従来構成に比して、意匠部が広い領域となっていると共に、椀状曲成部２０が千鳥格子状に配設されていることから、スチール製の自動車用ホイールの意匠性を向上することができる。また、突起環部が省略されていることから、ホイールキャップを装着する構成とした場合にあっても、該ホイールキャップの形状や装着方法等の自由度が高まり、従来にない意匠性を発揮し得る多彩なホイールキャップを設計することも可能となる。

また、本発明にかかる実施例１の自動車用ホイール１及び実施例２の自動車用ホイール４１にあっては、意匠面１６に、裏面側に突成する椀状曲成部２０が配設されていることから、自動車に装着された場合にあって、ホイールディスク３及びホイールディスク４３の裏面と、ブレーキディスク（図示省略）との間に形成される空間の容積が比較的小さくなる。このため、自動車の走行中には、ブレーキ及び自動車用ホイール１，４１が回転することにより、この空間の空気圧が増加する傾向が強く生じることから、ホイール外側の空気圧との圧力差が生じ、当該空間内の空気がホイール外へ排気され易くなる。したがって、優れたブレーキ冷却性能を発揮できるという優れた利点も有する。

さらに、本実施例１の自動車用ホイール１は、上述したように、ホイールディスク３の厚みを薄肉化することが可能であるから、軽量化と材料費の低減とを行い得るという優れた利点も有する。また、ホイールディスク３を成形する加工工程にあっても、薄い厚みのスチール製平板から成形することができるため、プレス加工の成形性も向上する。また、このホイールディスク３は、金型を変更するだけで、従来構成と同じ加工工程で成形可能であるため、比較的容易に製造することができ得る。

上述した実施例１の自動車用ホイール１にあっては、１３ｉｎｃｈサイズに適用したものであるが、これより大きなサイズのホイールにも適用可能である。そして、ホイールのサイズや厚みに応じて、椀状曲成部２０の大きさ（球面径、深さｈ、折れ角θ等）を様々に設定することができる。また、飾り孔の形状が異なるものにあっても、同様の作用効果を発揮でき得る。

上述した実施形態例にあっては、実施例１のように椀状に窪むディンプル型の椀状曲成部２０を意匠部１６に配設した構成であるが、この他の構成として、図１１のように、表面側に椀状に突出し、かつ裏面側に窪むドーム型の椀状曲成部８０を、意匠部８６に千鳥格子状に配設した構成とすることもできる。ここで、椀状曲成部８０は、意匠部８６の表面からの高さｈを、意匠部８６の厚みｔに対して約１．０倍〜約３．０倍の範囲とすると共に、意匠部８６との間の境界周縁２１における折れ角θを、約１２０度〜約１６０度の範囲としている。この椀状曲成部８０が配設されたホイールディスク８３から構成されてなる自動車用ホイール８１にあっても、上述した実施例１とほぼ同様の作用効果を発揮することができる。但し、上述したブレーキ冷却性能については、実施例１の自動車用ホイール１と同レベルの性能を発揮し得ない。尚、この自動車用ホイール８１は、意匠部８６にドーム型の椀状曲成部８０を設けたこと以外は、上記実施例１と同じ構成及び形状であり、その説明は省略する。

本発明にあっては、上述した実施形態例に限定されるものではなく、その他の構成についても、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更可能である。例えば、スチール製の自動車用ホイールにあって、ハブ取付部の外側にスポーク形状の意匠部が形成されている構成にも適用可能である。また、スチール製だけでなく、アルミニウム合金板からプレス加工等により成形されるアルミニウム合金製の自動車用ホイールにあっても、この椀状曲成部を千鳥格子状に配設することにより、そのホイールディスクの剛性を向上することができ、薄肉化に従い軽量化することも可能となる。

実施例１の自動車用ホイール１の平面図である。 自動車用ホイール１の斜視図である。 自動車用ホイール１の意匠部１６の断面を表す説明図である。 実施例２の自動車用ホイール４１の斜視図である。 比較例１の自動車用ホイール５１の斜視図である。 比較例２の自動車用ホイール６１の斜視図である。 比較例３の自動車用ホイール７１の平面図である。 回転曲げ耐久性試験の評価結果を表す図表である。 （イ）実施例１の自動車用ホイール１のＦＥＭ解析結果を表す解析図、及び（ロ）比較例１の自動車用ホイール５１のＦＥＭ解析結果を表す解析図である。 ＦＥＭ解析から得た、比較例１の自動車用ホイール５１の歪み量に対する、実施例１の自動車用ホイール１の歪み量の割合を表す図表である。 本発明にかかる、他の自動車用ホイール８１を表す部分断面図である。

符号の説明

１ 自動車用ホイール
３ ホイールディスク
１５ ハブ取付部
１６ 意匠部
１７ ***部
２０ 椀状曲成部
７５ 突起環部

Claims (5)

1. 車軸のハブに連結される内側の円領域からなるハブ取付部と、該ハブ取付部よりも外側の環状領域からなる意匠部と、ハブ取付部と意匠部間に表面側へ***する環状の***部とが同心状に形成されたホイールディスクを、ホイールリムに内嵌してなる自動車用ホイールにおいて、
   前記***部には、さらに表面側へ突起する円環状の突起環部が省略されていると共に、該意匠部には、表面側で椀状に窪み、かつ背面側で突出するディンプル型の椀状曲成部が、千鳥格子状に複数配設されているホイールディスクを備えていることを特徴とする自動車用ホイール。
2. 車軸のハブに連結される内側の円領域からなるハブ取付部と、該ハブ取付部よりも外側の環状領域からなる意匠部と、ハブ取付部と意匠部間に表面側へ***する環状の***部とが同心状に形成されたホイールディスクを、ホイールリムに内嵌してなる自動車用ホイールにおいて、
   前記***部には、さらに表面側へ突起する円環状の突起環部が省略されていると共に、該意匠部には、表面側で椀状に突出し、かつ背面側で窪むドーム型の椀状曲成部が、千鳥格子状に複数配設されているホイールディスクを備えていることを特徴とする自動車用ホイール。
3. 椀状曲成部が、椀状全域で略等厚状に形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の自動車用ホイール。
4. 椀状曲成部が、意匠部の表面に対する最大変位点までの変位量を、該意匠部の厚みに比して、約１．０〜３．０倍となるように形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の自動車用ホイール。
5. 椀状曲成部が、意匠部との境界周縁で、該意匠部の表面に対して約１２０度〜１６０度の折れ角により形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の自動車用ホイール。