JP2009096377A - Automotive wheel - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車用ホイールに関する。 The present invention relates to an automobile wheel.
従来、自動車用ホイールのスポーク部は、横断面がホイール軸方向内側に開放するコ字状の断面コ字状部のみで形成されている。 Conventionally, a spoke part of an automobile wheel is formed only by a U-shaped cross-section having a U-shaped cross section that opens inward in the wheel axial direction.
しかし、従来の自動車用ホイールにはつぎの問題点がある。
ホイールの面外剛性(リム部の接地側にタイヤから横荷重を受けたとき、ハブ取付け面を基準としたリム部のたわみの少なさ)を向上させたいというニーズがある。しかし、単純にスポーク部の断面積を増加させてスポーク部の断面係数を向上させホイールの面外剛性を向上させようとすると、スポーク部の断面積が増加するため、ホイールの質量が増加してしまう。
There is a need to improve the out-of-plane rigidity of the wheel (less deflection of the rim relative to the hub mounting surface when a lateral load is applied from the tire to the ground side of the rim). However, simply increasing the cross-sectional area of the spokes to improve the cross-sectional modulus of the spokes and improve the out-of-plane rigidity of the wheel will increase the cross-sectional area of the spokes, increasing the wheel mass. End up.
本発明の目的は、ホイールの面外剛性を従来に比べて向上させることができる自動車用ホイールを提供することにある。 The objective of this invention is providing the wheel for motor vehicles which can improve the out-of-plane rigidity of a wheel compared with the past.
上記目的を達成する本発明はつぎの通りである。
(1) スポーク部を有しており、
前記スポーク部が、横断面がホイール軸方向に開放するコ字状の断面コ字状部と、該断面コ字状部のホイール軸方向開放側端部から前記スポーク部の幅方向外側に突出する突出部と、を備えている、自動車用ホイール。
(2) 前記突出部の突出方向長さは、前記スポーク部のホイール半径方向内側端に近づくにつれて大とされている、(1)記載の自動車用ホイール。
(3) 前記断面コ字状部の幅は、前記スポーク部のホイール半径方向内側端に近づくにつれて小とされている、(2)記載の自動車用ホイール。
(4) 前記スポーク部はホイール周方向に複数設けられており、
ホイール周方向で隣り合う前記スポーク部の突出部同士のホイール半径方向内側端部が滑らかに連なっている、(1)記載の自動車用ホイール。
(5) 前記突出部に、該突出部をホイール軸方向に貫通する貫通穴が設けられている、(1)記載の自動車用ホイール。
(6) 前記突出部の厚みは、ホイール半径方向内側端部に近づくにつれて大とされている、(1)記載の自動車用ホイール。
The present invention for achieving the above object is as follows.
(1) Has a spoke part,
The spoke part protrudes outward in the width direction of the spoke part from a U-shaped cross-sectionally U-shaped part whose transverse cross section is open in the wheel axis direction, and a wheel axial direction opening side end part of the cross-sectionally U-shaped part. An automotive wheel comprising a protrusion.
(2) The automobile wheel according to (1), wherein a length of the protruding portion in the protruding direction is increased as the distance from the inner end in the wheel radial direction of the spoke portion is increased.
(3) The automobile wheel according to (2), wherein a width of the U-shaped cross-section is reduced toward the inner end in the wheel radial direction of the spoke.
(4) A plurality of the spoke portions are provided in the circumferential direction of the wheel,
The automobile wheel according to (1), wherein the inner ends in the wheel radial direction between the protruding portions of the spoke portions adjacent in the wheel circumferential direction are smoothly connected.
(5) The automobile wheel according to (1), wherein the protruding portion is provided with a through hole penetrating the protruding portion in the wheel axial direction.
(6) The automobile wheel according to (1), wherein the thickness of the protruding portion is increased as it approaches the inner end in the wheel radial direction.
上記(1)の自動車用ホイールによれば、断面コ字状部のホイール軸方向開放側端からスポーク部の幅方向外側に突出する突出部が設けられているため、突出部が設けられていない場合(従来)に比べて、スポーク部の横断面で、図心をとおりホイール軸方向(スポーク部の厚み方向)と直交する線に対して離れたところの断面積が大きくなり断面二次モーメントが大きくなる。したがって、従来に比べて、ホイールの面外剛性を向上させることができる。
上記(2)の自動車用ホイールによれば、突出部の突出方向長さがスポーク部のホイール半径方向内側端に近づくにつれて大とされているため、ホイール半径方向内側にいくにつれてホイールのスポーク部の厚み方向の曲げ剛性を向上させることができ、タイヤからの横荷重によるモーメントはホイール半径方向内側にいくにつれて大になるから耐曲げモーメント上有利である。
上記(3)の自動車用ホイールによれば、断面コ字状部の幅がスポーク部のホイール半径方向内側端に近づくにつれて小とされており、また、断面コ字状部の幅が小になるにつれて突出部の突出方向長さが大となるため、スポーク部の質量(ホイールの質量)の増大を抑制しながらスポーク部のホイール半径方向内側端部に近づくにつれてスポーク部の厚み方向の曲げ剛性を向上させることができる。
上記(4)の自動車用ホイールによれば、ホイール周方向で隣り合うスポーク部の突出部同士のホイール半径方向内側端部が滑らかに連なっているため、滑らかに連なっていない場合に比べて疲労強度等において有利である。
上記(5)の自動車用ホイールによれば、突出部に貫通穴が設けられているため、貫通穴が設けられていない場合に比べてホイールの軽量化を図ることができる。
上記(6)の自動車用ホイールによれば、突出部の厚みがホイール半径方向内側端部に近づくにつれて大とされているため、突出部の厚みが変わらない場合に比べて、ホイールの面外剛性を向上させることができるとともにタイヤからの力を効果的にハブ取付け部に伝えることができる。
According to the automobile wheel of the above (1), since the protruding portion that protrudes outward in the width direction of the spoke portion from the wheel axial direction open side end of the U-shaped section is provided, the protruding portion is not provided. Compared to the case (conventional), in the cross section of the spoke part, the cross-sectional area away from the line perpendicular to the wheel axis direction (thickness direction of the spoke part) passes through the centroid and the cross-sectional secondary moment increases. growing. Therefore, the out-of-plane rigidity of the wheel can be improved as compared with the conventional case.
According to the automobile wheel of the above (2), the length of the protruding portion in the protruding direction becomes larger as it approaches the inner end in the wheel radial direction of the spoke portion. The bending rigidity in the thickness direction can be improved, and the moment due to the lateral load from the tire increases as it goes inward in the wheel radial direction, which is advantageous in terms of bending resistance.
According to the vehicle wheel of (3) above, the width of the U-shaped section is made smaller as it approaches the inner end in the wheel radial direction of the spoke section, and the width of the U-shaped section becomes smaller. As the projection length of the projection increases, the bending stiffness in the thickness direction of the spoke increases as it approaches the inner radial end of the spoke while suppressing the increase in the mass of the spoke (the mass of the wheel). Can be improved.
According to the automobile wheel of (4) above, since the inner ends in the wheel radial direction of the protruding portions of the spoke portions adjacent in the circumferential direction of the wheel are smoothly connected, the fatigue strength compared to the case where the spokes are not smoothly connected. Etc. are advantageous.
According to the vehicle wheel of (5) above, since the through hole is provided in the protruding portion, the weight of the wheel can be reduced as compared with the case where the through hole is not provided.
According to the automobile wheel of (6) above, since the thickness of the protruding portion increases as it approaches the inner end in the radial direction of the wheel, the out-of-plane rigidity of the wheel is larger than when the thickness of the protruding portion does not change. The force from the tire can be effectively transmitted to the hub mounting portion.
図1〜図9は、本発明実施例の自動車用ホイールを示している。
本発明実施例の自動車用ホイール10は、アルミ合金製、マグネシウム合金製等の(鋳造)軽合金ホイールである。ただし、自動車用ホイールはスチール製であってもよい。自動車用ホイール10は、リム部とディスク部を別々に作製して溶接で一体化した2ピースホイールであってもよく、リム部とディスク部とを(全体を)一体に作製した1ピースホイールであってもよい(図示例では1ピースホイールである場合を示している)。
1 to 9 show an automobile wheel according to an embodiment of the present invention.
The
自動車用ホイール10は、図2に示すように、リム部20と、スポーク部40を備えるディスク部30と、を有する。
As shown in FIG. 2, the
ディスク部30は、ホイール半径方向外側端部とその近傍に位置するディスク外周部31と、ホイール半径方向中央のハブ穴32の周囲に設けられるハブ取付け部33と、を備える。
The
ディスク外周部31は、(i)自動車用ホイール10が1ピースホイールである場合、リム部20のホイール軸方向一側のフランジ部21、ビードシート部22、サイドウォール部23の役割を果たしており、(ii)自動車用ホイール10が2ピースホイールである場合、リム部20のホイール軸方向一側のフランジ部21、ビードシート部22、サイドウォール部23の役割を果たしていてもよい。
The disk outer
ハブ取付け部33には、図3に示すように、ホイール周方向に等間隔にボルト穴33aが複数設けられている。隣り合うボルト穴33a間には、自動車用ホイール10の軽量化を図るために、肉盗み部33bが設けられていることが望ましい。
ハブから延びてくるハブボルト(両方ともに図示略)をボルト穴33aに挿入し、ハブボルトに図示略のハブナットを螺合することにより、自動車用ホイール10は、ディスク部30部位にてハブに固定される。
As shown in FIG. 3, the
By inserting hub bolts (both not shown) extending from the hub into
スポーク部40は、ディスク外周部31とハブ取付け部33との間にわたってホイール半径方向に直線状に延びている。スポーク部40は、ディスク外周部31とハブ取付け部33とに連なっている。スポーク部40は、ホイール周方向に等間隔にたとえば5個設けられている。ただし、スポーク部40の数は5個に限定するものではなく、複数設けられていれば、2個、3個、4個でもよく、6個以上であってもよい。ホイール周方向に隣り合うスポーク部40の間は、飾り穴50になっている。
The
スポーク部40は、図4〜図7に示すように、ホイール半径方向と直交する面で切断して見た断面(横断面)がホイール軸方向内側またはホイール軸方向外側に開放するコ字状(U字状)の断面コ字状部41と、断面コ字状部41のホイール軸方向開放側端部からスポーク部40の幅方向外側に突出する突出部42と、を備えている。なお、本発明図示例では、断面コ字状部41がホイール軸方向内側に開放し、突出部42が断面コ字状部41のホイール軸方向内側端部からスポーク部40の幅方向外側に突出する場合を示している。以下、本発明実施例では、断面コ字状部41がホイール軸方向内側に開放し、突出部42が断面コ字状部41のホイール軸方向内側端部からスポーク部40の幅方向外側に突出する場合を説明する。
As shown in FIGS. 4 to 7, the
断面コ字状部41は、スポーク部40の幅方向(ホイール周方向)に互いに対向する2つの側壁部41aと、2つの側壁部41aを連結する連結部41bとで形成されている。
The U-shaped
側壁部41aは、連結部41bから離れる方向(ホイール軸方向内側)かつスポーク部幅方向外側に傾斜して直線状に延びている。ただし、側壁部41aは、傾斜せずに連結部41bから離れる方向に直線状に延びていてもよい。また、側壁部41aの傾斜が直線状ではなく、連結部41bから離れるにつれて傾斜角度が変化していてもよい。側壁部41aのホイール軸方向長さは、スポーク部40のホイール半径方向内側端に近づくにつれて大とされている。側壁部41aの厚み(スポーク部幅方向の厚み)は、連結部41bの厚み(ホイール軸方向の厚み)よりも大とされている。
The
連結部41bは、2つの側壁部41aのホイール軸方向外側端部同士を連結している。連結部41bのスポーク部幅方向中央部は、図2に示すように、ホイール半径方向外側にいくにつれてホイール軸方向内側に傾斜している。連結部41bは、スポーク部幅方向中央側にいくにつれてホイール軸方向内側に凹んでいる(傾斜している)。
連結部41bのスポーク部幅方向の幅は、図1に示すように、スポーク部40のホイール半径方向内側端に近づくにつれて小とされている。連結部41bの幅がスポーク部40のホイール半径方向内側に近づくにつれて小とされているため、断面コ字状部41の幅は、スポーク部40のホイール半径方向内側端に近づくにつれて小とされている。
The
As shown in FIG. 1, the width of the connecting
突出部42は、断面コ字状部41のホイール半径方向全体にわたって設けられていてもよく、断面コ字状部41のホイール半径方向の一部のみに設けられていてもよい。突出部42が断面コ字状部41のホイール半径方向の一部のみに設けられる場合、突出部42は断面コ字状部41の少なくともホイール半径方向内側端部に設けられる。突出部42のホイール軸方向外側面は、図5〜図7に示すように、断面コ字状部41の側壁部41aに滑らかに連なっている。
The
突出部42の突出方向長さは、図1に示すように、スポーク部40のホイール半径方向内側端に近づくにつれて大とされている。ホイール周方向で隣り合うスポーク部40の突出部42同士の、ホイール半径方向内側端部とその近傍(のホイール半径方向外側面)は、滑らかに連なっている。
As shown in FIG. 1, the length of the protruding
突出部42の厚み(ホイール軸方向の厚み)は、図5〜図7に示すように、ホイール半径方向内側にいくにつれて大となっている。スポーク部40のホイール半径方向内側端部にある突出部42の厚みは、断面コ字状部41の側壁部41a及び連結部41bの厚みより大とされている。スポーク部40のホイール半径方向中央よりホイール半径方向内側にある突出部42の厚みは、断面コ字状部41の側壁部41a及び連結部41bの厚みより大とされている。
As shown in FIGS. 5 to 7, the thickness of the projecting portion 42 (thickness in the wheel axis direction) increases toward the inner side in the wheel radial direction. The thickness of the
図8に示すスポーク部40の変形例では、連結部41bの厚みt1が側壁部41aの厚みt2より厚く、また、突出部42の厚みt3が側壁部41aの厚みt2より厚くなっている。このような厚みバランスにすることによって、スポーク部40の断面積を増すことなくスポーク部40の厚み方向の剛性をさらに効果的に増すことができ、より軽量化が可能となる。
In the modification of the
突出部42には、図9に示すように、突出部42をホイール軸方向に貫通する貫通穴42aが設けられていてもよい。貫通穴42aが設けられる場合、ホイール軸方向から見たときの貫通穴42aの形状は、円形であってもよく、楕円形であってもよく、その他の形状であってもよい。
As shown in FIG. 9, the protruding
ここで、図10〜図12について説明する。
図10は、スポーク部40の計算用モデルの横断面図である。図10において、
b:断面コ字状部41の連結部41bの幅、
X−X:スポーク部40の横断面の図心をとおりホイール軸方向(スポーク部40の厚み方向)と直交する線、
Y−Y:スポーク部40の横断面の図心をとおりホイール周方向(スポーク部40の幅方向)と直交する線、
h:断面コ字状部41の側壁部41aのホイール軸方向長さ、
t1:連結部41bの厚み、
t2:側壁部41aの厚み、
t3:突出部42の厚み、
(なお、計算用モデルでは、t1=t2=t3 としている。)
L:突出部42の突出方向長さ、
を示している。
Here, FIGS. 10 to 12 will be described.
FIG. 10 is a cross-sectional view of a calculation model for the
b: width of the connecting
XX: a line passing through the centroid of the cross section of the
YY: a line passing through the centroid of the cross section of the
h: Wheel axial direction length of the
t1: thickness of the connecting
t2: thickness of the
t3: thickness of the
(In the calculation model, t1 = t2 = t3.)
L: length of the protruding
Is shown.
また、図11は、図10において、突出部42の断面コ字状部41からの突出方向長さLが0(ゼロ)のときのbの値を8.0とし、そこから、t1、t2、hは変えずにbの値を0.0まで小さくしていき、bが小さくなっていく分だけ左右の突出部42の突出方向長さLの合計を大きくしていったときの、スポーク部40の横断面でのスポーク部40の厚み方向(X−X軸周り)の断面二次モーメントIxを示した表である。
また、図12は、横軸を連結部41bの幅b、縦軸を断面二次モーメントIxの比としたときの、グラフである。なお、bの値が8.0でLの値が0.0のときのIxを100パーセントとしている。
Further, FIG. 11 shows that in FIG. 10, when the length L in the protruding direction from the
FIG. 12 is a graph in which the horizontal axis is the width b of the connecting
図12から以下のことがわかる。幅bを小さくしていくと、ある値(図では4.0)までは、bの値が小さくなるにつれて(突出部42の突出方向長さが大になるにつれて)Ixが大きくなり、ある値(図では4.0)を超えると、bの値が小さくなるにつれてIxが小さくなることがわかる。すなわち、bの値を小さくしてその分Lの値を増していくと、Ixの極大値が存在することがわかる。よって、Ixが極大値となるbの値またはその近傍のbの値をとることにより、自動車用ホイール10の面外剛性(リム部20の接地側にタイヤから横荷重を受けたとき、ハブ取付け面を基準としたリム部20のたわみの少なさ)上有利になることがわかる。
The following can be understood from FIG. As the width b is decreased, up to a certain value (4.0 in the figure), Ix increases as the value of b decreases (as the protruding direction length of the protruding
つぎに、本発明実施例の作用を説明する。
本発明実施例では、断面コ字状部41のホイール軸方向内側端からスポーク部40の幅方向外側に突出する突出部42が設けられているため、突出部42が設けられていない場合(従来)に比べて、スポーク部40の横断面で、図心をとおりホイール軸方向(スポーク部の厚み方向)と直交する線に対して離れたところの断面積が大きくなりスポーク部40の厚み方向の断面二次モーメントが大きくなる。したがって、従来に比べて、自動車用ホイール10の面外剛性を向上させることができる。
従来に比べて自動車用ホイール10の面外剛性を向上させることができるため、突出部42に貫通穴42aを設けて自動車用ホイール10の軽量化を図ることができ、また貫通穴42aに相当する肉量を突出部42の先端部に移動させた場合、スポーク部40の幅方向の図心から離れたところの断面積が大きくでき、スポーク部40の幅方向の剛性を向上させることができる。
Next, the operation of the embodiment of the present invention will be described.
In the embodiment of the present invention, since the protruding
Since the out-of-plane rigidity of the
断面コ字状部41の幅がスポーク部40のホイール半径方向内側端に近づくにつれて小とされており、突出部42の突出方向長さがスポーク部40のホイール半径方向内側端に近づくにつれて大とされているため、ホイール半径方向内側にいくにつれて自動車用ホイール10のスポーク部40の厚み方向の曲げ剛性を向上させることができる。その結果、図示略のタイヤからの横荷重によるモーメントはホイール半径方向内側にいくにつれて大になるから耐曲げモーメント上有利である。
The width of the
断面コ字状部41の幅が小になるにつれて突出部42の突出方向長さが大となるため、スポーク部40の質量(ホイール10の質量)の増大を抑制しながらスポーク部40のホイール半径方向内側端部の曲げ剛性を向上させることができる。また、断面コ字状部41の幅が小になるにつれて突出部42の突出方向長さが大となるため、スポーク部40の横断面の形状を従来とは異なる形状にすることで、スポーク部40の断面積(ホイール質量)を維持しながら、自動車用ホイール10の面外剛性を向上させることができる。
As the width of the
ホイール周方向で隣り合うスポーク部40の突出部42同士の、ホイール半径方向内側端部が滑らかに連なっているため、滑らかに連なっていない場合に比べて疲労強度等において有利である。
Since the inner end portions in the radial direction of the wheel between the protruding
突出部42の厚みがホイール半径方向内側端部に近づくにつれて大とされているため、突出部42の厚みが変わらない場合に比べて、自動車用ホイール10の面外剛性を向上させることができるとともにタイヤからの力を効果的にハブ取付け部33に伝えることができる。
突出部42のホイール半径方向内側端部の厚みが断面コ字状部41の側壁部41a及び連結部41bの厚みよりも大とされているため、突出部42の厚みが断面コ字状部41の側壁部41a及び連結部41bの厚みより小とされている場合に比べて、自動車用ホイール10の面外剛性を向上させることができる。
Since the thickness of the
Since the thickness of the inner end of the
10 自動車用ホイール
20 リム部
21 リム部のホイール軸方向一側のフランジ部
22 リム部のホイール軸方向一側のビードシート部
23 リム部のホイール軸方向一側のサイドウォール部
30 ディスク部
31 ディスク外周部
32 ハブ穴
33 ハブ取付け部
33a ボルト穴
33b 肉盗み部
40 スポーク部
41 断面コ字状部
41a 側壁部
41b 連結部
42 突出部
42a 貫通穴
50 飾り穴
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記スポーク部が、横断面がホイール軸方向に開放するコ字状の断面コ字状部と、該断面コ字状部のホイール軸方向開放側端部から前記スポーク部の幅方向外側に突出する突出部と、を備えている、自動車用ホイール。 Has a spoke part,
The spoke part protrudes outward in the width direction of the spoke part from a U-shaped cross-sectionally U-shaped part whose transverse cross section is open in the wheel axis direction, and a wheel axial direction opening side end part of the cross-sectionally U-shaped part. An automotive wheel comprising a protrusion.
ホイール周方向で隣り合う前記スポーク部の突出部同士のホイール半径方向内側端部が滑らかに連なっている、請求項1記載の自動車用ホイール。 A plurality of the spoke portions are provided in the circumferential direction of the wheel,
The wheel for motor vehicles of Claim 1 with which the wheel radial direction inner side edge part of the protrusion parts of the said spoke part adjacent in a wheel circumferential direction is continuing smoothly.
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