JP4276144B2 - 自動２輪車用ホイール及びその製法 - Google Patents

Description

この発明は、スポーク式の自動２輪車用ホイール及びその製法であって、特にその成形ハブの構造に関する。

アルミダイキャスト製法等により全体が一体に成形されたホイールハブを、車軸の通るハブ円筒部と、その軸方向両端部に設けられた左右一対のフランジで構成し、フランジの片側にチェーン駆動用のスプロケットを、他方側にブレーキディスクを、それぞれボルトにより締結するとともに、各フランジの側面に外側へ開放された肉抜き部を設けたものがある（特許文献１参照）。
また、ハブ円筒部と左右のフランジを別体に形成し、各フランジの回転中心部に車軸挿入部を設け、かつその内側に肉抜き部を設けたものもある（特許文献２参照）。なお、本願において、ハブ及び各フランジの軸方向とは、ハブの回転中心軸方向を意味するものとする。
特開平１１−３２１２０６号公報 特開平４−３２８００１号公報

ところで、上記左右一対のフランジのうち、スプロケットを取付けている方のスプロケットフランジは駆動力が伝えられる部分であり、通常はブレ−キ力より駆動力の方が大きいため、十分なフランジ強度を持たせる必要があり、その反対側のブレ−キ側フランジと比較して厚肉となっている。
このため、ハブの全体重量が大きくなり易いので、軽量化を図るため肉抜き部を設けることが行われるが、より軽量化するためにはフランジのより内側へ肉抜き部を設けることが望まれる。
しかし、このような肉抜き部は、軸方向外方へ開放された凹形状に限定されるので、肉抜き部の形状に自ずから制約があり、必要強度が得られかつ十分な軽量化のために最適形状となる肉抜き部を自由に形成することは難しかった。

また、上記公知例のようにフランジをハブ円筒部と別体に形成すれば、スプロケットフランジのより内側へ肉抜き部を設けることができるが、やはり軸方向外方へ開放された凹形状に限定されることに変わりはない。そのうえ全体を一体に形成することはできない。しかし、製造効率上は、一回の成形で全体を一度に形成できることが望まれる。しかも中子等を有する複雑な金型を用いずに成形できることも望まれる。本願発明はこのような要請の実現を目的とする。

上記課題を解決するため本願の自動２輪車用ホイールに係る請求項１の発明は、ハブ及びリムとこれらを連結するスポークとを備え、前記ハブが、車軸を通す車軸穴が貫通形成されたハブ円筒部と、その軸方向一端側にチェーンスプロケットを取付けるため径方向へ突出形成されたスプロケットフランジを一体に備え、車軸の軸方向両端部を支持する一対の軸受間に設けられる長尺カラーをハブ円筒部内に配置した自動２輪車用ホイールにおいて、
前記スプロケットフランジの回転中心部に、前記車軸の軸受が取付けられる軸受挿入穴を前記車軸穴と同軸でかつより大径に設け、この軸受挿入穴より内側に、前記スプロケットフランジの肉厚内へ回転中心側から径方向外方へ入り込むように形成され、かつ前記回転中心方向に向かってのみ開放された肉抜き部を設けるとともに、
前記ハブの回転中心軸方向に沿って、前記肉抜き部を挟んで、前記軸受挿入穴と前記車軸穴を配置し、
前記車軸穴の軸方向端部で前記肉抜き部と前記ハブ円筒部との接続部に前記長尺カラーの芯出しをするカラー抑え用突部を形成し、
前記肉抜き部は、前記カラー抑え用突部から前記軸受挿入穴へ向かう所定範囲で前記軸受挿入穴側ほど前記肉抜き部が拡径し、最大径が前記軸受挿入穴及び前記車軸穴よりも大径になっていることを特徴とする。

請求項２の発明は上記請求項１において、前記カラー抑え用突部はハブ円筒部の内方へ突出する環状凸部からなり、前記車軸穴は前記カラー抑え用突部へ向かって次第に細径化されるテーパー状をなすことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、スプロケトフランジの肉厚内に、回転中心側から径方向へ向かって形成され軸方向中間部の径が軸方向両端部側の径よりも大きな肉抜き部を設けたので、必要強度が得られかつ十分な軽量化を実現するために最適形状となる肉抜き部を自由に形成することができ、フランジの強度を効率よく高めることができる。

また、軸穴内面で、ハブ円筒部とスプロケットフランジとの接続部近傍位置にカラー抑え用突部を形成するので、このカラー抑え用突部によって、最も応力が集中するハブ円筒部とスプロケットフランジとの接続部近傍を補強できる。

以下、図面に基づいて一実施形態を説明する。図１は、本願発明が適用されたオフロード系自動２輪車の車体左側面図を示す。前輪１はフロントフォーク２を介して車体フレーム３の前部に設けられたヘッドパイプ４へ回動自在に支持され、ハンドル５にて操向される。

車体フレーム３は、メインフレーム６，ピボットフレーム７，ダウンフレーム８及びロアフレーム９からなり、これらにより４サイクル式空冷式のエンジン１０を支持する。

ピボットフレーム７はピボット軸１１によりリヤアーム１２の前端部を揺動自在に支持する。リヤアーム１２の前部とメインフレーム６の間には、リンク機構を介してリヤサスペンション用のクッション１３が支持され、リヤアーム１２の後端部には車軸１４により後輪１５が支持される。

クッション１３の下端部はリヤアーム１２の前部下方に配置されたリンク機構に連結されている。このリンク機構は、リヤアーム１２の前部下方に設けられている側面視三角形状をなすデルタリンク１３ａとリンクアーム１３ｂを備える。デルタリンク１３ａはその３頂点のうちのＡ点でクッション１３の下端部に接続され、Ｂ点にて取付ブラケット１２ａへ接続され、Ｃ点にてリンクアーム１３ｂの後端部と接続される。取付ブラケット１２ａは左右のリヤアーム１２間を連結するクロスメンバ１２ｂの下面へ設けられて下方へ突出している。リンクアーム１３ｂは前後方向へ配置され、その前端部はピボットフレーム７にＤ点で接続されている。

後輪１５はエンジン１０のドライブスプロケット１６と後輪１５に設けられたドリブンスプロケット１７に巻き掛けられたチェーン１８を介してエンジン１０により駆動される。符号１９はシートである。

図２は後輪支持部の拡大側面図である。後輪１５はドリブンスプロケット１７と同軸で車軸１４に支持されるハブ２０を備える。ドリブンスプロケット１７はボルト２１でハブ２０のスプロケットフランジ２２へ取付けられている。ボルト２１は周方向へ等間隔で複数設けられている。符号２２ａはスプロケットフランジ２２の外周部に設けられたボルト取付部、２２ｂはスポーク取付部である。

図３は車軸１４の軸方向に沿う後輪１５の断面を示す。後輪１５はハブ２０及びこれとスポーク２３を介して連結されるリム２４と、このリム２４に取付けられるタイヤ２５を備える。スポーク２３は一端部をスプロケットフランジ２２及びブレーキフランジ３２へ外側から内側に向けて挿入し、他端部を車体中心上に配置されたリム２４に設けられているニップル（図示省略）へ貫通させ、スポーク２３とニップルの締め付け軸力によりリム２４の位置形状を保持するようになっている。

ハブ２０は、車軸１４が貫通するハブ円筒部３０と、その軸方向両端側に径方向へ一体に突出形成されたスプロケットフランジ２２及びブレーキフランジ３２を有する。スプロケットフランジ２２は、ハブ円筒部３０の軸方向端部から連続して径方向外方へ拡開する斜面部３１と、この斜面部３１の外周部に径方向へ突出するボルト取付部２２ａを有する。

斜面部３１は、比較的緩やかな傾斜をなし、ハブ円筒部３０との接続部における断面変化を緩やかしている。また斜面部３１の中間部にはスポーク２３の中心側端部が連結される。符号２１ａはボルト２１と締結するナットである。

ハブ円筒部３０の軸方向におけるスプロケットフランジ２２と反対側にはブレーキフランジ３２が形成され、この外周部にはディスク式リヤブレーキを構成するディスクロータ２６の内周側がボルト２７及びナット２７ａにて取付けられている。符号２８はブレーキキャリパである。

スプロケットフランジ２２の回転中心部には軸受ホルダー部３３が設けられ、その内側に軸受挿入穴３３ａが設けられている。この軸受挿入穴３３ａには車軸１４の軸受３４が嵌合されている。スプロケットフランジ２２の外側面で軸受ホルダー部３３の周囲には、軸方向外方から凹入形成されたスポーク取付用の凹部３５が設けられている。凹部３５は軸方向外方へ開放されている。

軸受３４は、軸方向内方を長尺カラー３７の一端部で位置決めされ、外方はリヤアーム１２との間に配置されたフランジカラー３６により位置決めされている。

長尺カラー３７はハブ円筒部３０を車幅方向へ貫通して形成された車軸穴３８内を左右へ長く配置され、他端側はブレーキフランジ３２の回転中心部に形成された軸受挿入穴３９に嵌合された軸受４０の軸方向内側によって位置決めされる。軸受４０の軸方向内側は軸受挿入穴３９の端部に形成されたブレーキフランジ３２の段部によって位置決めされ、外側はリヤアーム１２との間に配置されたフランジカラー４１により位置決めされる。軸受挿入穴３９は、同３３ａ及び車軸穴３８と同軸である。

スプロケットフランジ２２の肉厚内には、軸方向断面が略山形をなす肉抜き部４２が形成されている。この肉抜き部４２は、ハブ２０の軸方向にて、斜面部３１とハブ円筒部３０との接続部近傍部から軸受挿入穴３３ａの近傍にかけた幅で形成され、かつ回転中心側から径方向外方へ入り込むように形成されている。

左右一対のフランジのうち、スプロケットフランジ２２はチェーン１８及びドリブンスプロケット１７を介してエンジン１０の駆動力が伝えられる部分であって（図１参照）、十分なフランジ強度を持たせる必要があり、通常はブレ−キ力より駆動力の方が大きいため、軸方向反対側のブレ−キ側フランジ３２よりは大型に形成されて必要強度を確保するとともに、凹部３５及び肉抜き部４２を形成することにより軽量化されている。

図４はハブ２０の軸方向断面を拡大して示す図である。ハブ２０は、アルミ合金からなる一体成形品であり、大量生産に適した生産性の観点から、ダイキャスト製法により製造されることが好ましい。但し、鍛造や重力鋳造等の他の公知方法も可能である。

ハブ２０は、スプロケットフランジ２２、ハブ円筒部３０及びブレーキフランジ３２からなる全体が一体に成形されている。車軸穴３８はスプロケットフランジ２２側へ向かって次第に細径化されるテーパー状をなし、斜面部３１とハブ円筒部３０の接続部近傍には内方へ突出する環状凸部からなるカラー抑え４３が一体に形成されている。カラー抑え４３は、車軸穴３８と肉抜き部４２を区画し、車軸穴３８の最小径部分でもある。

カラー抑え４３は、長尺カラー３７の芯出しをするために設けられ、従来は図中に仮想線の符号４４で示すように、軸方向中間部に形成されていることが多いが、本実施形態では、肉抜き部４２側となる軸方向一方側へ偏って形成されている。図中の符号２２ｃ及び３２ａはそれぞれボルト用の通し穴である。

ハブ２０における軸受の組立手順は、最初に軸受４０を軸受挿入穴３９へ圧入してブレーキフランジ３２の段部により位置決めして基準側を作り、その後に反対の軸受挿入穴３３ａ側から長尺カラー３７を車軸穴３８内へ挿入し、続いて軸受３４を軸受挿入穴３３ａへ圧入するようになっている。したがって、長尺カラー３７の組立時における基準が軸受４０側となるので、反対側の軸受３４近傍へカラー抑え４３を設けることにより、芯振れし易い長尺カラー３７の軸受３４側の端部を抑えて効果的に芯出しすることができる。

図５はハブ２０の成形方法を示す概念図である。ハブ２０を成形する金型は、左右上下の分割型５０〜８０で形成され、分割型５０と分割型６０はハブ円筒部３０の軸方向において図の左右へスライドする。

分割型５０はスプロケットフランジ２２の軸方向外側及び軸受ホルダー部３３並びに軸受挿入穴３３ａ及び肉抜き穴４２の一部を形成する。分割型６０はブレーキフランジ３２の軸方向外側及び車軸挿入穴３９の基本形状を形成する。

分割型７０と８０は、図の上下方向へスライドし、ハブ円筒部３０，スプロケットフランジ２２及びブレーキフランジ３２の各径方向外表面側を形成する。

分割型５０はボルト用通し穴２２ｃを形成するピン状部５１，凹部３５を形成する突部５２，軸受挿入穴３３ａ及び肉抜き部４２の一部を形成するべく軸方向へ突出する中央突部５３を備える。

分割型６０はボルト用通し穴３２ａを形成するピン状部６１，車軸穴３８を形成するべく軸方向へ長く突出する中央突部６２を備える。中央突部６２は突出方向へ先細り状に形成し、その先端は中央突部５３の先端へ対向する細径部６３をなし、この細径部６３の外周側にカラー抑え４３を形成するようになっている。

中央突部６２の周囲には、軸方向内方へ突出する突部６４が形成され、軸受ホルダー部３２の軸方向外側面凹部を形成するようになっている。

分割型７０はボルト取付部２２ｃの軸方向内面側を形成する凹部７１，斜面部３１の径方向外表面を形成する斜面部７２、ハブ円筒部３０の外周部を形成する円筒形成部７３、ブレーキフランジ３２の径方向外表面側を形成するブレーキフランジ部７４を有する。分割型８０も同様に凹部８１，斜面部８２，ハブ円筒部８３，ブレーキフランジ部８４を有する。

これらの分割型５０〜分割型８０を合わせると、キャビティ９０〜９８の基本形状が形成される。このうち、キャビティ９０はハブ円筒部３０に相当する。９１はカラー抑え４３に相当する。９２は斜面部３１の内周側で肉抜き部４２が形成される部分に相当する。９３は肉抜き部４２の外側部分の輪郭線である。９４は軸受ホルダー部３２に相当する。９５は斜面部３１の外周側部分に相当する。９６はボルト取付部２２ａに相当する。９７はブレーキフランジ部３２に相当する。９８はボルト取付部３２ａに相当する。さらに分割型５０及び６０の中央突部５３及び６３の間に形成される空間は切除対象部分１００（仮想線のハッチングで示す）に相当する部分を形成する。切除対象部分１００はキャビティ９２で形成される部分と連続し、肉抜き部４２に相当する部分を含んで中実に形成される。

この金型を用いて成形すると、各キャビティに充填された溶融金属により、ほぼ図４に示す断面形状に成形される。但し、肉抜き部４２は形成されず、代わりに切除対象部分１００が他の成形部と連続一体に形成される。切除対象部分１００は、分割型５０及び６０の中央突部５３及び６３間における空間からキャビテイ９２にかけて形成されるので、この中実の切除対象部分１００を、型成形後の機械加工により径方向へ輪郭線９３まで切削し、図６に示すような最終的な形の肉抜き部４２を形成する。

図６は肉抜き部４２を示す部分断面図である。ここで、軸受挿入穴３３ａの穴径をａ，車軸穴３８の最小径をｂ，肉抜き部４２の最大径をｃとすれば、ｃ＞ａ＞ｂである。すなわち、肉抜き部４２を挟んで軸方向両側の軸受挿入穴３３ａと車軸穴３８の穴径が小さいので、型成形時に肉抜き部４２を同時に形成しようとしても、軸方向の分割型５０，６０のみでは、肉抜き部４２を形成できず、中子を用いた複雑な金型が必要になる。

しかし、分割型５０及び６０の中央突部５３及び６３間等にて形成される中実の切除対象部分１００を機械加工で切削する際に、径方向外方へ輪郭線９３まで削除することにより、回転中心方向へ開放された最終的な形状の肉抜き部４２を形成することにより、中子を用いた金型を使用せずに肉抜き部４２を形成できる。

次に、本実施形態の作用を説明する。上記したように大型のスプロケットフランジ２２に凹部３５及び肉抜き部４２を設けたので、駆動力を受けるに足る大きな強度を確保しつつ、ハブ２０の全体を軽量化できる。このとき、肉抜き部４２はスプロケットフランジ２２の軸方向内側に形成され、しかも最大径ｃを軸方向両端側に位置する軸受挿入穴３３ａの穴径ａ及び車軸穴３８の最小径ｂよりも大きくなるよう比較的自由な形状にして、斜面部３１の表面近傍から回転中心までの広範囲部分を肉抜きできるため、肉抜き部４２を必要強度が得られかつ十分な軽量化を実現するために最適形状となるよう自由に形成することができ、スプロケトフランジ２２の強度を効率よく高めることができる。

さらに、車軸穴３８の内面で、ハブ円筒部３０とスプロケットフランジ２２との接続部近傍位置に環状凸部からなるカラー抑え４３を形成するので、このカラー抑え４３によって、最も応力が集中するハブ円筒部とスプロケットフランジ２２との接続部近傍を補強できる。特に、本実施形態では肉抜き部４２を軸方向でカラー抑え４３と軸受挿入穴３３ａの間に形成して斜面部３１の内側を比較的薄肉にしたが、このようにしてもハブ円筒部３０とスプロケットフランジ２２との接続部近傍を効果的に補強できる。

そのうえ、スプロケットフランジ２２へ比較的緩やかな傾斜の斜面部３１を設け、ハブ円筒部３０との接続部における断面変化を緩やかにしたため、この形状によっても、ハブ円筒部３０とスプロケットフランジ２２との接続部に対する応力集中を回避できる。

さらに、図５に示したように、ハブ２０は全体を分割型５０〜８０等よりなる比較的簡単な金型を用いて一回の成形で一体に成形できるとともに、肉抜き部４２は上記成形後に機械加工でスプロケットフランジ２２の肉厚内へ回転中心側から径方向へ切削して形成した。このため、中子を用いずに成形でき、複雑で高価な金型の使用せず安価に製造できる。

すなわち、肉抜き部４２は回転中心側へのみ開放され、かつ最大径ｃは軸方向左右に位置する軸受挿入穴３３ａの穴径ａ及び車軸穴３８の最小径ｂよりも大きくなるため、このような肉抜き部４２を有するハブ２０全体を一体にかつ一回で形成する場合は、中子等を有する複雑な型構造を用いなければならなかった。

仮に、中子を用いずにハブ全体を一回で成形する場合は、肉抜き部の位置がスプロケットフランジの外側面等、軸方向から成形されるものに限定され、肉抜き部が軸方向に開放された形状に限定されるので、肉抜き部の形状に自ずから制約があり、必要強度が得られかつ十分な軽量化のために最適形状となる肉抜き部を自由に形成することは難しかった。

また、このように中子を使用しないと、次のような利点が得られる。
ａ：低コストで成形できる。
ｂ：高速射出で効率よく成形ができる。
ｃ：中子の動作変動に基づく製品形状のバラツキや品質変化がなくなり、内部品質を安定化することができる。
ｄ：機械加工により強度調整が自由にでき、強度調整の度に金型側を修正する必要がない。

そのうえ、ハブ円筒部３０とスプロケットフランジ２２との接続部近傍位置にカラー抑え４３を形成することにより、車軸穴３８の軸方向一端部となる偏った位置へ配置したので、左右にスライドする分割型５０、６０のうち、一方の分割型５０に設けた中央突部５３で軸受挿入穴３３ａと肉抜き部４２の一部を形成し、他方の分割型６０に設けた中央突部６２で車軸穴３８を形成し、これらの中央突部５３及び６２の各先端部近傍にカラー抑え４３を形成することができる。

本願発明が適用されたオフロード系自動２輪車の車体左側面図 後輪支持部の拡大側面図 車軸の軸方向に沿う後輪支持部分の拡大断面図 ハブの軸方向断面を拡大して示す図 ハブの成形方法を示す概念図 肉抜き部の拡大部分断面図

符号の説明

１２：リヤアーム、１５：後輪、１７：ドリブンスプロケット、２０：ハブ、２２：スプロケットフランジ、２３：スポーク、２４：リム、３０：ハブ円筒部、３１：斜面部、３２：ブレーキフランジ、３３ａ：軸受挿入穴、３４：軸受、３８：車軸穴、４２：肉抜き部、４３：カラー抑え

Claims (5)

1. ハブ及びリムとこれらを連結するスポークとを備え、前記ハブが、車軸を通す車軸穴が貫通形成されたハブ円筒部と、その軸方向一端側にチェーンスプロケットを取付けるため径方向へ突出形成されたスプロケットフランジを一体に備え、車軸の軸方向両端部を支持する一対の軸受間に設けられる長尺カラーをハブ円筒部内に配置した自動２輪車用ホイールにおいて、
   前記スプロケットフランジの回転中心部に、前記車軸の軸受が取付けられる軸受挿入穴を前記車軸穴と同軸でかつより大径に設け、この軸受挿入穴より内側に、前記スプロケットフランジの肉厚内へ回転中心側から径方向外方へ入り込むように形成され、かつ前記回転中心方向に向かってのみ開放された肉抜き部を設けるとともに、
   前記ハブの回転中心軸方向に沿って、前記肉抜き部を挟んで、前記軸受挿入穴と前記車軸穴を配置し、
   前記車軸穴の軸方向端部で前記肉抜き部と前記ハブ円筒部との接続部に前記長尺カラーの芯出しをするカラー抑え用突部を形成し、
   前記肉抜き部は、前記カラー抑え用突部から前記軸受挿入穴へ向かう所定範囲で前記軸受挿入穴側ほど前記肉抜き部が拡径し、最大径が前記軸受挿入穴及び前記車軸穴よりも大径になっていることを特徴とする自動２輪車用ホイール。
2. 前記カラー抑え用突部はハブ円筒部の内方へ突出する環状凸部からなり、前記車軸穴は前記カラー抑え用突部へ向かって次第に細径化されるテーパー状をなすことを特徴とする請求項１の自動２輪車用ホイール。
3. 前記カラー抑え用突部は、前記車軸穴の最小径部分であり、前記カラー抑え用突部の内径よりも前記軸受挿入穴の穴径の方が大きく、さらにこの軸受挿入穴の穴径よりも前記肉抜き部の最大径の方が大きいことを特徴とする請求項２の自動２輪車用ホイール。
4. 前記スプロケットフランジは、ハブ円筒部の軸方向端部から連続して軸方向外方へ向かうほど外径が拡大する斜面部を備え、この斜面部の内側に前記肉抜き部を設けたことを特徴とする請求項１の自動２輪車用ホイール。
5. ハブ及びリムとこれらを連結するスポークとを備え、前記ハブが、車軸を通す車軸穴が貫通形成されたハブ円筒部と、その軸方向一端側にチェーンスプロケットを取付けるため径方向へ突出形成されたスプロケットフランジを一体に備え、車軸の軸方向両端部を支持する一対の軸受間に設けられる長尺カラーをハブ円筒部内に配置し、
   前記スプロケットフランジの回転中心部に、前記車軸の軸受が取付けられる軸受挿入穴を前記車軸穴と同軸でかつより大径に設け、この軸受挿入穴より内側に、前記スプロケットフランジの肉厚内へ回転中心側から径方向外方へ入り込むように形成され、かつ前記回転中心方向に向かってのみ開放された肉抜き部を設けるとともに、
   前記ハブの回転中心軸方向に沿って、前記肉抜き部を挟んで、前記軸受挿入穴と前記車軸穴を配置し、
   前記車軸穴の軸方向端部で前記肉抜き部と前記ハブ円筒部との接続部に前記長尺カラーの芯出しをするカラー抑え用突部を形成した自動２輪車用ホイールの製法において、
   前記自動２輪車用ホイールを成形する金型は、前記回転中心軸方向に開閉される第１及び第２の分割型と、前記回転中心軸の軸直交方向に開閉される第３及び第４の分割型とを備え、
   第１の分割型と第３及び第４の分割型とにより前記スプロケットフランジ及び軸受挿入穴に相当する部分を形成し、
   第２の分割型と第３及び第４の分割型とにより前記円筒部及びその内側の車軸穴に相当する部分を形成し、
   同時に、軸受挿入穴と車軸穴の間にあって前記スプロケットフランジ及び円筒部と一体の切除対象を形成し、
   前記金型による型成形後、機械加工でスプロケットフランジの肉厚内へ回転中心側から径方向へ切削して肉抜き部を形成し、前記車軸穴の軸方向端部で前記肉抜き部と前記ハブ円筒部との接続部に前記長尺カラーの芯出しをするカラー抑え用突部を形成するとともに、この肉抜き部を回転中心側から径方向外方へ入り込み、かつ回転中心方向に向かってのみ開放され、最大径が前記軸受挿入穴及び車軸穴の内径よりも大きくなるように形成したことを特徴とする自動２輪車用ホイールの製法。
   
   

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