JP3318099B2 - 不均板厚ディスク - Google Patents

不均板厚ディスク

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は自動車用ホイール（車
輪）のディスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】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との溶接接合から成る。バ
ス、トラックのホイールのディスクは、従来、図８に示
すように、平板素材３から円形ブランク材４をプレス打
ち抜きし、プレス機５で絞り成形してディスク形状を出
し、ハブ穴や飾り窓をプレスにより穴抜きし、ナット座
をマルチプルドリルで皿加工して作製していた。平板か
らの絞り成形によるディスクは、図７に示すように、ほ
ぼ等厚に作製される。また、一部、コールドスピン加工
による減肉を実施していたものも存在するが、ハブ取付
部から端末部まで徐々に減厚し、端部の板厚を元厚の約
１／２程度にまで減厚するのがよいとされていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、有限要素法を
用いて応力解析したところ、従来の等厚ディスクおよび
端末部に向って肉厚徐減ディスクは、応力分布が最適に
なっておらず、端末のリムとの溶接部に大きな応力集中
を発生させて耐久性上望ましくないこと、また逆に不必
要に厚くなりすぎて重量アップを招いている部分がある
こと、等の問題をもっていることが判明した。本発明の
目的は、発生応力分布を改善して、ディスクの耐久疲労
強度を向上でき、重量低減もはかれるディスクを提供す
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、次の通りである。 （１）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、半径方向外側にかつ軸方向内側
に向って湾曲しながら延びるＲ部と、前記Ｒ部につらな
り、半径方向外側にかつ軸方向内側に向って、前記Ｒ部
の曲率半径より大きな曲率半径で湾曲しながら延びるハ
ット部と、前記ハット部につらなり、軸方向内側に向っ
て延びる端末部と、を有するホイール用ディスクにおい
て、前記端末部の板厚は前記ハブ取付部の板厚より小と
されており、前記ハット部の板厚は前記端末部の板厚よ
り小とされている不均板厚ディスク。 （２）前記ハブ取付部の板厚を１としたときに、前記端
末部の板厚は０．８〜０．６５であり、前記ハット部の
板厚は０．５〜０．７であり、前記Ｒ部の板厚は前記ハ
ブ取付部から前記ハット部に向って徐々に低減されてい
る（１）記載の不均板厚ディスク。
【０００５】
【作用】従来のディスクにおいてディスク端末部の溶接
部に過大な応力集中が生じるのは、他の部位の剛性が湾
曲によって強いため、変形が溶接部に集中するためと思
われる。本発明では、溶接部に近い湾曲部であるハット
部の板厚を薄くしたため、ハット部自身の変形が大きく
なって溶接部の変形に追従できるようになり、溶接部へ
の応力集中が軽減され、耐久疲労強度が向上する。ま
た、ハット部の板厚低減によってディスクの重量も低減
し、車両の重量低減とそれによる燃費の改善に貢献でき
る。本発明のような板厚分布は、コールドスピニング等
によって容易に実現できる。
【０００６】
【実施例】本発明の一実施例を図１〜図６を参照して説
明する。ホイール１０は、図１に示すように、リム形に
成形された環状のリム１２と、その内周側に嵌入される
皿状のディスク１１とを、ディスク端部で溶接接合した
ものから成る。ディスク１１は、ハブ取付部１３と、Ｒ
部１４と、ハット部１５と、端末部１６とを有する。ハ
ブ取付部１３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。Ｒ部１４は、ハブ取付部１３に
一体につらなり、半径方向外側にかつホイール軸方向内
側に向って湾曲しながら延びる。ハット部１５は、Ｒ部
１４につらなり、半径方向外側にかつホイール軸方向内
側に向って、Ｒ部１４の曲率半径より大きな曲率半径も
って、湾曲しながら延びる。端末部１６は、ハット部１
５とつらなり、ホイール軸方向内側に向って、ディスク
軸芯と平行かほぼ平行にのびる。リム１２とディスク１
１とはディスク端末部１６の先端で溶接接合される。１
９は溶接部を示す。
【０００７】ディスク１１は、図２、図３に示すように
各部の板厚が定められている。ただし、図２の、、
・・・は図３の、、・・・に対応する。ハブ取
付部１３の板厚は、均等かまたはほぼ均等である。端末
部１６は、それ自体は板厚が均等かほぼ均等であるが、
ハブ取付部１３の板厚と比べると板厚小である。ハット
部１５の板厚は、端末部１６の板厚より小である。さら
に定量的には、ハブ取付部１３の板厚を１とした場合、
端末部１６の板厚は０．８〜０．６５の範囲にあり、望
ましくは０．７１〜０．７４の範囲にある。また、ハッ
ト部１５の板厚は、ハブ取付部１３の板厚が１の場合、
０．５〜０．７の範囲にあり、望ましくは０．５９〜
０．６５にあり、端末部１６側の端部でなめらかに板厚
が増して端末部１６につながる。Ｒ部１４は、ハブ取付
部１３からハット部１５に向って板厚が徐々に減小して
おり、ハブ取付部側端部でハブ取付部１３と同じ厚さで
あり、ハット部側端部でハット部１５と同じ厚さとされ
ている。かくして、ディスク１１は不均板厚ディスクと
される。
【０００８】図１に示すように、ハブ取付部１３には中
央にハブ穴１７が穿設され、ハット部１５には飾り穴１
８が周方向に間隔をおいて複数個穿設される。ディスク
１０は車両のアクスルシャフトにハブ穴にて嵌着され、
固定される。また、チューブレスタイヤはリム１２にマ
ウントされる。
【０００９】不均板厚ディスク１１は、図６に示すよう
に、コールドスピニングによって製作されることができ
る。図６において、均等板厚の平板２０からプレス打抜
きで円形素材２１を作り、ついでスピニング機２２を用
いてコールドスピニングで上記板厚の関係を満足するよ
うに、成形加工される。ついで、プレスでハブ穴１７、
ナット穴２３、飾り穴１８を打ち抜き、ついでマルチプ
ルドリルにてナット穴２３の座の皿加工を行う。従来は
スピニング加工はディスク端部程板厚が薄くなるように
成形したが、本発明では、ハット部１５が最も薄くな
り、端末部１６にかけて板厚が再び増されるように成形
される。コールドスピニング加工のため、この成形は可
能である。上記板厚の関係が満足されれば、コールドス
ピニング以外の製作方法で製作されてもよい。たとえ
ば、ホイールの成形に近年用いられ始めた揺動鍛造法に
よってもよく、あるいは平板素材の段階で板厚を変えた
ものを作っておいてそれを絞り加工でディスク形状にプ
レス成形してもよい。
【００１０】つぎに、作用を図４、図５を参照して説明
する。図４は、ホイールディスクの各部位ａ、ｂ、ｃ、
・・を示し、図５は、ホイールのディスクの各部位ａ、
ｂ、ｃ、・・・の応力分布を示したものである。ただ
し、図４のａ、ｂ、ｃ、・・・と図５のａ、ｂ、ｃ、・
・・は対応する。図５は、また、比較のために、従来の
均等板厚ディスクの応力分布と、端末にかけて徐々に板
厚を減じたディスクの応力分布も示してある。図５から
わかるように、本発明実施例のものでは、端末部１６の
応力が著しく低減され、ディスク全体にわたって応力が
均等化される。本発明では、従来の均等板厚ディスクに
比べて端末部での応力が約１／３になり、溶接部の応力
集中が軽減され、溶接部からの亀裂発生とその進展が大
幅に低減され、疲労耐久性が大幅に改善される。これ
は、湾曲によって剛性が増すハット部１５の板厚を従来
にくらべて薄くすることにより、ハット部１５が変形し
やすくし、それによって端末部１６に無理な変形、過大
を応力が集中しないようにできたことを意味する。
【００１１】また、ハット部１５は端末部１６やＲ部１
４に比べて湾曲に沿って測った距離が長く、したがって
ディスク重量に大きな影響を与える部分であるが、この
部分を元厚の０．５〜０．７倍とすることによって、デ
ィスク重量はほぼ１１％も低減される。車両重量は燃費
改善上軽量化指向にあるが、それを満足するものであ
る。また、重量低減はホイールディスク自体の材料費低
減にも寄与する。尚この不均板厚ディスクは図１に示す
ようないわゆる５°ＤＣリムのビードシート部裏面に溶
接取付けし、ダブル取付したホイールに利用されること
が最も好ましいが、リム形状やダブル取付にこだわらな
くてもよい。
【００１２】
【発明の効果】請求項１によれば、ハット部をハブ取付
部よりもまた端末部よりも薄くしたので、ハット部が変
形しやすくなり、応力がバランス側に変化して端末部に
大きな応力が生じないようになり、ホイールの耐久疲労
強度が向上する。また、ハット部の薄肉化により、ホイ
ールディスクを１１％も軽量化できる。請求項２によれ
ば、最適かまたはそれに近い耐久性向上と重量低減がは
かれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一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の不均板厚ディスクの各部の位置を示すデ
ィスクの部分断面図である。
【図３】図２の不均板厚ディスクの板厚分布図である。
【図４】図１の不均板厚ディスクの各部の位置を示すホ
イールの部分断面図である。
【図５】図４の不均板厚ディスクの応力分布図である。
【図６】コールドスピニングによって本発明の不均板厚
ディスクを作製する場合の工程図である。
【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】従来の均等板厚ディスクの製作手順を示す工程
図である。
【符号の説明】
１０ ホイール １１ ディスク（不均板厚ディスク） １２ リム １３ ハブ取付部 １４ Ｒ部 １５ ハット部 １６ 端末部 １７ ハブ穴 １８ 飾り穴 １９ 溶接部 ２０ 平板 ２１ 円形素材 ２２ スピニング機 ２３ ナット穴
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−8993（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−41036（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−71601（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−134301（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−215328（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−1602（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−58105（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−100605（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B60B 3/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 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、半径方向外側にかつ軸方向
    内側に向って湾曲しながら延びるＲ部と、 前記Ｒ部につらなり、半径方向外側にかつ軸方向内側に
    向って、前記Ｒ部の曲率半径より大きな曲率半径で湾曲
    しながら延びるハット部と、 前記ハット部につらなり、軸方向内側に向って延びる端
    末部と、を有するホイール用ディスクにおいて、 前記端末部の板厚は前記ハブ取付部の板厚より小とされ
    ており、前記ハット部の板厚は前記端末部の板厚より小
    とされていることを特徴とする不均板厚ディスク。
  2. 【請求項２】 前記ハブ取付部の板厚を１としたとき
    に、前記端末部の板厚は０．８〜０．６５であり、前記
    ハット部の板厚は０．５〜０．７であり、前記Ｒ部の板
    厚は前記ハブ取付部から前記ハット部に向って徐々に低
    減されている請求項１記載の不均板厚ディスク。
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